JP3853526B2 - ヘッドアップディスプレイ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車などの移動体に搭載するのに適したヘッドアップディスプレイに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図6は例えば特開平10−48564号公報に示された従来のヘッドアップディスプレイを示す断面図であり、図において、1は自動車などの移動体に搭乗したオペレータ(の瞳)、2は移動体に設けられ、凹面に成形されたコンバイナ、3はそのオペレータ1から見てコンバイナ2の後方に拡大表示された虚像である。
また、4はバックライト用光源、5はそのバックライト用光源4の光度に応じた明るさで画像を表示する画像表示装置、6はその画像表示装置5から出射された画像表示光、7はその画像表示光6をコンバイナ2に反射するミラー、8はハウジングである。
【0003】
次に動作について説明する。
図6に示したヘッドアップディスプレイは、自動車などのオペレータ1に対向配置され、ナビゲーション情報などの画像をオペレータ1から見てコンバイナ2の後方に虚像3として拡大表示するものである。
画像表示装置5は、バックライト用光源4からの光線を透過し、そのバックライト用光源4の光度に応じた明るさでナビゲーション情報などの画像を表示し、その画像を画像表示光6として出射する。ミラー7は、その画像表示光6をコンバイナ2に向けて反射する。そして、コンバイナ2では、その画像表示光6の光路を変更することで、オペレータ1から見てそのコンバイナ2の後方に観察対象となる画像表示装置5の画像を虚像3として拡大表示する。
このようなヘッドアップディスプレイの虚像3の明るさは、バックライト用光源4の光度によって決まる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来のヘッドアップディスプレイは以上のように構成されているので、コンバイナ2の方面からの太陽光などの強い光線が逆光として入射した場合に、虚像3は見づらくなり、バックライト用光源4の光度を高めて虚像3をより明るくするなどの対策が必要になる。
しかしながら、バックライト用光源4の光度を高めることにより、電力消費量が増大し、その上、バックライト用光源4の発熱量が増すために、冷却ファンなどによる冷却が必要になり、さらに、電力消費量が増大するなどの課題があった。
【0005】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、コンバイナの方面からの太陽光などの強い光線が逆光として入射した場合でも、電力消費量を増大させることなく、虚像をより明るく表示するヘッドアップディスプレイを得ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るヘッドアップディスプレイは、表示すべき画像を左右反転して出力する画像反転手段と、コンバイナの方面からの入射光に応じた明るさで画像反転手段により出力された画像を表示し、表示した画像を画像表示光としてコンバイナに出射する反射式液晶ディスプレイと、コンバイナの方面からの入射光の差し込む角度および位置に応じて、反射式液晶ディスプレイの画像を明るく表示するように反射式液晶ディスプレイの角度および位置を調整すると共に、反射式液晶ディスプレイの角度および位置の調整に伴う虚像の位置ずれを補正するようにコンバイナの角度および位置を調整する角度位置調整手段とを備えたものである。
【0007】
この発明に係るヘッドアップディスプレイは、表示すべき画像を左右反転して出力する画像反転手段と、コンバイナの方面からの入射光に応じた明るさで画像反転手段により出力された画像を表示し、表示した画像を画像表示光として出射する反射式液晶ディスプレイと、コンバイナの方面からの入射光を反射式液晶ディスプレイに導くと共に、反射式液晶ディスプレイから出射された画像表示光を反射するハーフミラーと、ハーフミラーにより反射された画像表示光をコンバイナに向けて反射するミラーと、コンバイナの方面からの入射光の差し込む角度および位置に応じて、反射式液晶ディスプレイの画像を明るく表示するように反射式液晶ディスプレイの角度および位置を調整すると共に、反射式液晶ディスプレイの角度および位置の調整に伴う虚像の位置ずれを補正するように、ハーフミラー、ミラーまたはコンバイナの角度および位置を調整する角度位置調整手段とを備えたものである。
【0010】
この発明に係るヘッドアップディスプレイは、コンバイナの方面からの入射光の照度を検出する照度検出手段と、反射式液晶ディスプレイを照明するディスプレイ照明手段と、照度検出手段により検出された照度に応じてディスプレイ照明手段の光度を調整する光度調整手段とを備えたものである。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1によるヘッドアップディスプレイを示す構成図であり、図において、1は自動車などの移動体に搭乗したオペレータ(の瞳)、2は移動体に設けられ、凹面に成形されたコンバイナ、3はそのオペレータ1から見てコンバイナ2の後方に拡大表示された虚像である。
また、10は太陽、11はコンバイナ2の方面からの入射光、12は表示すべき画像を左右反転する画像反転装置(画像反転手段)、13はコンバイナ2の方面に表示面を向けて配置され、そのコンバイナ2の方面からの入射光11に応じた明るさで画像反転装置12により左右反転された画像を表示し、その表示した画像を画像表示光14としてコンバイナ2に出射する反射式液晶ディスプレイである。
【0012】
次に動作について説明する。
図1に示したヘッドアップディスプレイは、自動車などのオペレータ1に対向配置され、ナビゲーション情報などの画像をオペレータ1から見てコンバイナ2の後方に虚像3として拡大表示するものである。
画像反転装置12は、表示すべき画像を左右反転して、その左右反転された画像を反射式液晶ディスプレイ13に出力する。
ここで、反射式液晶ディスプレイ13とは、従来技術で画像表示装置5として示した通常の液晶ディスプレイとは異なり、バックライト用光源4が無く、液晶パネルの背面には反射板のみ設けられており、液晶パネルの前面から入射された光をその反射板で反射し、液晶パネルを透過する反射光により、液晶パネルの画像を表示するものである。従って、反射式液晶ディスプレイ13は、液晶パネルの前面から入射される光の量が大きいほど、明るく表示することができ、一方、液晶パネルの前面から入射される光の量が無くなれば、表示することができなくなるものである。
そしてこの実施の形態1の反射式液晶ディスプレイ13は、コンバイナ2の方面に表示面を向けて配置され、そのコンバイナ2の方面からの太陽光などの強い光線が逆光として入射した場合でも、その入射光11が反射式液晶ディスプレイ13を照らすことにより画像を明るく表示することができ、その表示した画像を画像表示光14としてコンバイナ2に出射する。そして、コンバイナ2では、その画像表示光14の光路を変更することで、オペレータ1から見てそのコンバイナ2の後方に観察対象となる反射式液晶ディスプレイ13の画像を虚像3として拡大表示する。
ここで、反射式液晶ディスプレイ13の画像は、コンバイナ2による一回反射でオペレータ1に観察されるので、左右反転像になってしまうが、画像反転装置12により、予め表示すべき画像を左右反転して反射式液晶ディスプレイ13に出力しているので、オペレータ1には左右反転していない正しい画像として観察される。
【0013】
以上のように、この実施の形態1によれば、コンバイナ2の方面からの入射光11に応じた明るさで画像を表示する反射式液晶ディスプレイ13を設けたので、コンバイナ2の方面からの太陽光などの強い光線が逆光として入射した場合でも、その入射光11が反射式液晶ディスプレイ13を照らすことにより、反射式液晶ディスプレイ13の画像を明るく表示することができ、電力消費量を増大させることなく、オペレータ1によるコンバイナ2の後方の虚像3の視認性を向上させることができる。
【0014】
実施の形態2.
図2はこの発明の実施の形態2によるヘッドアップディスプレイを示す構成図であり、図において、21は反射式液晶ディスプレイ13から出射された画像表示光14を反射するハーフミラー、22はそのハーフミラー21により反射された画像表示光14をコンバイナ2に向けて反射するミラー、23はコンバイナ2の方面からの入射光11が反射式液晶ディスプレイ13に入射可能になるように光透過部23aが設けられ、コンバイナ2、画像反転装置12、反射式液晶ディスプレイ13、ハーフミラー21、およびミラー22をユニット化するハウジングである。
その他の構成は、実施の形態1で示した図1と同等なので、同一符号を付してその重複する説明を省略する。
【0015】
次に動作について説明する。
コンバイナ2、画像反転装置12、反射式液晶ディスプレイ13、ハーフミラー21、およびミラー22は、ハウジング23により、ユニット化されている。また、反射式液晶ディスプレイ13は、ハウジング23内においてコンバイナ2の方面に表示面を向けて配置され、そのコンバイナ2の方面からの太陽光などの強い光線が逆光として入射した場合でも、ハウジング23の光透過部23aおよびハーフミラー21を介した入射光11が反射式液晶ディスプレイ13を照らすことにより画像を明るく表示することができ、その表示した画像を画像表示光14としてハーフミラー21に出射する。ハーフミラー21は、反射式液晶ディスプレイ13から出射された画像表示光14を反射し、さらに、ミラー22はそのハーフミラー21により反射された画像表示光14をコンバイナ2に向けて反射する。そして、コンバイナ2では、その画像表示光14の光路を変更することで、オペレータ1から見てそのコンバイナ2の後方に観察対象となる反射式液晶ディスプレイ13の画像を虚像3として拡大表示する。
ここで、反射式液晶ディスプレイ13の画像は、ハーフミラー21、ミラー22、およびコンバイナ2による三回反射でオペレータ1に観察されるので、左右反転像になってしまうが、画像反転装置12により、予め表示すべき画像を左右反転して反射式液晶ディスプレイ13に出力しているので、オペレータ1には左右反転していない正しい画像として観察される。
尚、上記実施の形態2では、ハーフミラー21およびミラー22を1枚ずつ設けたが、複数枚ずつ設けたり、反射式液晶ディスプレイ13への入射光11のじゃまにならなければ、ハーフミラー21の代わりにミラー22を代用させても良い。
【0016】
以上のように、この実施の形態2によれば、コンバイナ2、画像反転装置12、反射式液晶ディスプレイ13、ハーフミラー21、およびミラー22をユニット化するハウジング23を設けたので、ヘッドアップディスプレイの製造、据付け、および交換などを容易に行うことができる。
また、反射式液晶ディスプレイ13とコンバイナ2との間に、画像表示光14を反射するハーフミラー21およびミラー22を設けたので、一般的に、反射式液晶ディスプレイ13とコンバイナ2との間の光路は、所定長必要となるが、その光路を折り畳むように形成でき、ヘッドアップディスプレイを小型化することができる。さらに、ハウジング23内における反射式液晶ディスプレイ13の位置を任意に配置することができる。
さらに、ハーフミラー21および光透過部23aを設けたので、ハウジング23内であっても、反射式液晶ディスプレイ13にコンバイナ2の方面からの入射光11を照らすことができる。
【0017】
実施の形態3.
図3はこの発明の実施の形態3によるヘッドアップディスプレイを示す構成図であり、図において、31はコンバイナ2の方面からの入射光11に応じて、反射式液晶ディスプレイ13およびコンバイナ2の角度および位置を調整自在にする角度位置調整装置(角度位置調整手段)である。
その他の構成は、実施の形態1で示した図1と同等なので、同一符号を付してその重複する説明を省略する。
【0018】
次に動作について説明する。
図3(a)から図3(b)に示すように、太陽10の向きが変り、入射光11の差し込む角度および位置が変化する場合に、角度位置調整装置31により、反射式液晶ディスプレイ13の角度および位置を調整し、反射式液晶ディスプレイ13の画像を明るく表示させる。
また、反射式液晶ディスプレイ13の角度および位置を調整することにより、オペレータ1から見たコンバイナ2の後方の虚像3に位置ずれが生じるが、角度位置調整装置31により、コンバイナ2の角度および位置を調整することにより、その位置ずれを補正する。
尚、上記実施の形態3では、マニュアル操作による反射式液晶ディスプレイ13およびコンバイナ2の角度および位置の調整について示したが、反射式液晶ディスプレイ13の前面に照度センサを設け、角度位置調整装置31の機能として、反射式液晶ディスプレイ13およびコンバイナ2の角度および位置を移動させ、その照度センサにより検出された照度の最高点で反射式液晶ディスプレイ13およびコンバイナ2を停止する自動調整できるものであっても良い。
【0019】
以上のように、この実施の形態3によれば、コンバイナ2の方面からの入射光11に応じて、反射式液晶ディスプレイ13およびコンバイナ2の角度および位置を調整自在にする角度位置調整装置31を設けたので、コンバイナ2の方面からの入射光11の角度および位置が変化しても、反射式液晶ディスプレイ13の角度および位置をその変化した入射光11の角度および位置に調整でき、反射式液晶ディスプレイ13の画像を明るく表示させることができる。また、反射式液晶ディスプレイ13の角度および位置を調整することにより、オペレータ1から見たコンバイナ2の後方の虚像3に位置ずれが生じるが、角度位置調整装置31により、コンバイナ2の角度および位置を調整することにより、その位置ずれを補正することができる。
【0020】
実施の形態4.
図4はこの発明の実施の形態4によるヘッドアップディスプレイを示す構成図であり、図において、41はハウジング23内に設けられ、コンバイナ2の方面からの入射光11に応じて、反射式液晶ディスプレイ13およびハーフミラー21の角度および位置を調整自在にする角度位置調整装置(角度位置調整手段)である。
その他の構成は、実施の形態2で示した図2と同等なので、同一符号を付してその重複する説明を省略する。
【0021】
次に動作について説明する。
図4(a)から図4(b)に示すように、太陽10の向きが変り、入射光11の差し込む角度および位置が変化する場合に、角度位置調整装置41により、反射式液晶ディスプレイ13の角度および位置を調整し、反射式液晶ディスプレイ13の画像を明るく表示させる。
また、反射式液晶ディスプレイ13の角度および位置を調整することにより、オペレータ1から見たコンバイナ2の後方の虚像3に位置ずれが生じるが、角度位置調整装置41により、ハーフミラー21の角度および位置を調整することにより、その位置ずれを補正する。
尚、上記実施の形態4では、マニュアル操作による反射式液晶ディスプレイ13およびハーフミラー21の角度および位置の調整について示したが、反射式液晶ディスプレイ13の前面に照度センサを設け、角度位置調整装置41の機能として、反射式液晶ディスプレイ13およびハーフミラー21の角度および位置を移動させ、その照度センサにより検出された照度の最高点で反射式液晶ディスプレイ13およびハーフミラー21を停止する自動調整できるものであっても良い。
また、上記実施の形態4では、位置ずれを補正するために、角度位置調整装置41により、ハーフミラー21の角度および位置を調整したが、ハーフミラー21の代わりにコンバイナ2またはミラー22の角度および位置を調整するようにしても良く、さらに、コンバイナ2、ハーフミラー21、およびミラー22のうちの複数の構成要素の角度および位置を調整自在にするようにしても良い。
【0022】
以上のように、この実施の形態4によれば、コンバイナ2の方面からの入射光11に応じて、反射式液晶ディスプレイ13およびコンバイナ2、ハーフミラー21、ミラー22の角度および位置を調整自在にする角度位置調整装置41を設けたので、コンバイナ2の方面からの入射光11の角度および位置が変化しても、反射式液晶ディスプレイ13の角度および位置をその変化した入射光11の角度および位置に調整でき、反射式液晶ディスプレイ13の画像を明るく表示させることができる。また、反射式液晶ディスプレイ13の角度および位置を調整することにより、オペレータ1から見たコンバイナ2の後方の虚像3に位置ずれが生じるが、角度位置調整装置41により、コンバイナ2、ハーフミラー21、ミラー22の角度および位置を調整することにより、その位置ずれを補正することができる。
【0023】
実施の形態5.
図5はこの発明の実施の形態5によるヘッドアップディスプレイを示す構成図であり、図において、51はコンバイナ2の方面からの入射光11の照度を検出する照度センサ(照度検出手段)、52は反射式液晶ディスプレイ13を照明するランプ(ディスプレイ照明手段)、53は照度センサ51により検出された照度に応じてランプ52の光度を調整する光度調整装置(光度調整手段)である。尚、照度センサ51、ランプ52および、光度調整装置53は、ハウジング23内に設けられるものである。
その他の構成は、実施の形態2で示した図2と同等なので、同一符号を付してその重複する説明を省略する。
【0024】
次に動作について説明する。
夜間やトンネル内など、移動体の周囲が暗くなり、コンバイナ2の方面からの入射光11が減少し、反射式液晶ディスプレイ13による画像表示が暗くなった場合に、オペレータ1によるコンバイナ2の後方の虚像3の視認性も低下する。照度センサ51では、そのコンバイナ2の方面からの入射光11の照度を検出し、光度調整装置53は、その照度センサ51により検出された照度が一定値以下になった場合に、その照度に応じてランプ52の光度を調整する。ランプ52は、光度調整装置53の調整による光度に応じて反射式液晶ディスプレイ13を照明する。
従って、コンバイナ2の方面からの入射光11が減少し、反射式液晶ディスプレイ13による画像表示が暗くなった場合には、ランプ52の光度を高めて反射式液晶ディスプレイ13を照明することにより、オペレータ1によるコンバイナ2の後方の虚像3の視認性を向上させる。
尚、上記実施の形態5では、実施の形態2に示した構成に、照度センサ51、ランプ52および、光度調整装置53を設けた構成を示したが、実施の形態1、3、4に示した構成に、照度センサ51、ランプ52および、光度調整装置53を設けても良い。
【0025】
以上のように、この実施の形態5によれば、コンバイナ2の方面からの入射光11の照度を照度センサ51で検出し、その検出された照度に応じて反射式液晶ディスプレイ13を照明するランプ52の光度を光度調整装置53により調整するように構成したので、コンバイナ2の方面からの入射光11が減少し、反射式液晶ディスプレイ13による画像表示が暗くなった場合でも、ランプ52の光度を高めて反射式液晶ディスプレイ13を照明することにより、オペレータ1によるコンバイナ2の後方の虚像3の視認性を向上させることができる。
【0026】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、表示すべき画像を左右反転して出力する画像反転手段と、コンバイナの方面からの入射光に応じた明るさで画像反転手段により出力された画像を表示し、表示した画像を画像表示光としてコンバイナに出射する反射式液晶ディスプレイと、コンバイナの方面からの入射光の差し込む角度および位置に応じて、反射式液晶ディスプレイの画像を明るく表示するように反射式液晶ディスプレイの角度および位置を調整すると共に、反射式液晶ディスプレイの角度および位置の調整に伴う虚像の位置ずれを補正するようにコンバイナの角度および位置を調整する角度位置調整手段とを設けるように構成したので、コンバイナの方面からの太陽光などの強い入射光が逆光として入射した場合でも、その入射光が反射式液晶ディスプレイを照らすことにより、反射式液晶ディスプレイの画像を明るく表示することができ、電力消費量を増大させることなく、オペレータによるコンバイナの後方の虚像の視認性を向上させることができると共に、コンバイナの方面からの入射光の角度および位置が変化しても、反射式液晶ディスプレイの画像を明るく表示させることができ、オペレータから見たコンバイナの後方の虚像の位置ずれを補正することができる効果がある。
【0027】
この発明によれば、表示すべき画像を左右反転して出力する画像反転手段と、コンバイナの方面からの入射光に応じた明るさで画像反転手段により出力された画像を表示し、表示した画像を画像表示光として出射する反射式液晶ディスプレイと、コンバイナの方面からの入射光を反射式液晶ディスプレイに導くと共に、反射式液晶ディスプレイから出射された画像表示光を反射するハーフミラーと、ハーフミラーにより反射された画像表示光をコンバイナに向けて反射するミラーと、コンバイナの方面からの入射光の差し込む角度および位置に応じて、反射式液晶ディスプレイの画像を明るく表示するように反射式液晶ディスプレイの角度および位置を調整すると共に、反射式液晶ディスプレイの角度および位置の調整に伴う虚像の位置ずれを補正するように、ハーフミラー、ミラーまたはコンバイナの角度および位置を調整する角度位置調整手段とを設けるように構成したので、ヘッドアップディスプレイを小型化することができると共に、コンバイナの方面からの入射光の角度および位置が変化しても、反射式液晶ディスプレイの画像を明るく表示させることができ、オペレータから見たコンバイナの後方の虚像の位置ずれを補正することができる効果がある。
【0030】
この発明によれば、コンバイナの方面からの入射光の照度を検出する照度検出手段と、反射式液晶ディスプレイを照明するディスプレイ照明手段と、照度検出手段により検出された照度に応じてディスプレイ照明手段の光度を調整する光度調整手段とを設けるように構成したので、コンバイナの方面からの入射光が減少し、反射式液晶ディスプレイによる画像表示が暗くなった場合でも、ディスプレイ照明手段の光度を高めて反射式液晶ディスプレイを照明することにより、オペレータによるコンバイナの後方の虚像の視認性を向上させることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1によるヘッドアップディスプレイを示す構成図である。
【図2】 この発明の実施の形態2によるヘッドアップディスプレイを示す構成図である。
【図3】 この発明の実施の形態3によるヘッドアップディスプレイを示す構成図である。
【図4】 この発明の実施の形態4によるヘッドアップディスプレイを示す構成図である。
【図5】 この発明の実施の形態5によるヘッドアップディスプレイを示す構成図である。
【図6】 従来のヘッドアップディスプレイを示す断面図である。
【符号の説明】
1 オペレータ、2 コンバイナ、3 虚像、11 入射光、12 画像反転装置(画像反転手段)、13 反射式液晶ディスプレイ、14 画像表示光、21 ハーフミラー、22 ミラー、23 ハウジング、31,41 角度位置調整装置(角度位置調整手段)、51 照度センサ(照度検出手段)、52 ランプ(ディスプレイ照明手段)、53 光度調整装置(光度調整手段)。
Claims (3)
- 移動体に設けられたコンバイナにより、画像表示光の光路を変更し、上記移動体のオペレータから見て上記コンバイナの後方に上記画像表示光による虚像を拡大表示するヘッドアップディスプレイにおいて、
表示すべき画像を左右反転して出力する画像反転手段と、
上記コンバイナの方面からの入射光に応じた明るさで上記画像反転手段により出力された画像を表示し、該表示した画像を上記画像表示光として上記コンバイナに出射する反射式液晶ディスプレイと、
上記コンバイナの方面からの入射光の差し込む角度および位置に応じて、上記反射式液晶ディスプレイの画像を明るく表示するように上記反射式液晶ディスプレイの角度および位置を調整すると共に、上記反射式液晶ディスプレイの角度および位置の調整に伴う上記虚像の位置ずれを補正するように上記コンバイナの角度および位置を調整する角度位置調整手段とを備えたことを特徴とするヘッドアップディスプレイ。 - 移動体に設けられたコンバイナにより、画像表示光の光路を変更し、上記移動体のオペレータから見て上記コンバイナの後方に上記画像表示光による虚像を拡大表示するヘッドアップディスプレイにおいて、
表示すべき画像を左右反転して出力する画像反転手段と、
上記コンバイナの方面からの入射光に応じた明るさで上記画像反転手段により出力された画像を表示し、該表示した画像を上記画像表示光として出射する反射式液晶ディスプレイと、
上記コンバイナの方面からの入射光を上記反射式液晶ディスプレイに導くと共に、上記反射式液晶ディスプレイから出射された画像表示光を反射するハーフミラーと、
該ハーフミラーにより反射された画像表示光を上記コンバイナに向けて反射するミラーと、
上記コンバイナの方面からの入射光の差し込む角度および位置に応じて、上記反射式液晶ディスプレイの画像を明るく表示するように上記反射式液晶ディスプレイの角度および位置を調整すると共に、上記反射式液晶ディスプレイの角度および位置の調整に伴う上記虚像の位置ずれを補正するように、上記ハーフミラー、上記ミラーまたは上記コンバイナの角度および位置を調整する角度位置調整手段とを備えたことを特徴とするヘッドアップディスプレイ。 - コンバイナの方面からの入射光の照度を検出する照度検出手段と、
反射式液晶ディスプレイを照明するディスプレイ照明手段と、
上記照度検出手段により検出された照度に応じて上記ディスプレイ照明手段の光度を調整する光度調整手段とを備えたことを特徴とする請求項1または請求項2記載のヘッドアップディスプレイ。
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