JP4871459B2 - 車載用ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は車載用ヘッドアップディスプレイ装置に係り、より詳細には、表示器の表示像を運転席前方の視野内に配置された透光性反射手段にて反射し、運転者にウインドシールドの前方に虚像として視認させるようにした車載用ヘッドアップディスプレイ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の装置の一例として、例えば図10に示すような構造のものがあった。同図において、図示しない車両のダッシュボード内には、液晶又は蛍光表示管などの発光表示器111が、その表示面を車両前方に向けて設置されている。この表示器111の表示像の光をフレネルレンズなどの拡大光学系112を介して入射する反射ミラー113が、表示器111の表示面に対して一定の角度傾斜して対向されるように配置されている。
【0003】
そして、反射ミラー113は、表示器111の表示像の光を図示しないダッシュボード上面の開口を通じて車両のウインドシールド(フロントガラス)20の車室側の内面に向けて反射する。ウインドシールド20の車室側の内面には、必要により内面の反射率を上げて、反射ミラー113によって反射された表示像輝度を増加させる透光性反射膜21が形成されている。このことによって、運転者は、拡大光学系112によって遠方結像111′され、透光性反射膜21によって反射された表示器の表示像をウインドシールドの前方遠方に拡大虚像111″として目視することができる。
【0004】
なお、図示しないが、発光表示器111、拡大光学系112、反射ミラー113などは単一のケースに収容されてユニットとしてまとめられるが、その外寸法は表示像の大きさ(視角)、拡大光学系による表示距離、図中30で示す表示の見える範囲である視域の大きさで決まる。保証しなければならない表示の見える範囲は、運転姿勢や体格の異なる運転者の視域のばらつく範囲である図中31で示すアイレンジであるが、アイレンジの95%又は99%を網羅できる表示ユニットは、表示距離を2〜3mとすると、外形が大きくなり、限られたスペースしかないダッシュボード内に収容する都合上問題がある。
【0005】
そこで従来は、運転中は運転者の視域がアイレンジ内をそれほど移動しないことから、ある範囲の視域のみを保証し、他の運転者のためには、図11に示すように、反射ミラー113を表示器111の表示面からの距離が変わるように直線移動させるアジャスト機構、或いは、図12に示すように反射ミラー113を表示器111の表示面に対する傾斜角が変わるように回動させるアジャスト機構を追加し、視域30をアイレンジ31内で移動調整できるようにすることで対応している。
【0006】
また、従来この種の装置の他の例として、例えば図13に示すような構造のものがあった。同図において、図示しない車両のダッシュボード内には、液晶又は蛍光表示管などの発光表示器211が、その表示面を車両後方に向けて設置されている。この表示器211の表示像の光を表示器211の表示面に向けて反射する凹面鏡からなる反射ミラー212が、その反射面を表示器211の表示面と対向させて一定の距離離して配置されている。
【0007】
表示器211と反射ミラー212との間には、表示器211の表示像の光を透過するとともに、反射ミラー212にて反射した表示像の光を図示しないダッシュボード上面の開口を通じて車両のウインドシールド(フロントガラス)20の車室側の内面に向けて反射させるように所定角度傾斜されたハーフミラーからなる透光性反射板213が配置されている。また、ウインドシールド20の車室側の内面に、透光性反射板213によって反射された表示像輝度が暗い場合透光性反射膜21を形成してもよい。
【0008】
このことによって、運転者は、ウインドシールド20によって最終的に反射された表示器211の表示像を、表示器211の表示面が反射ミラー212によって拡大結像された表示像211と反射ミラー212の反射面との間の距離、反射ミラー212の反射面と透光性反射板213との間の距離、及び透光性反射板213の反射面とウインドシールド20との間の距離を加算した距離がウインドシールドの曲率によって拡大結像された(前方遠方に結像された)虚像211″として目視することができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、何れの例の場合にも、車載性を向上するため、現状の表示の大きさのままより小型化することはできないという問題がある。また、現状よりも大きな表示を求められたときには、現状の視域限定型のアイレンジ調整機能だけでは、搭載の不可能な大きさのユニット寸法となってしまうという問題もあった。
【0010】
よって、本発明は上述した状況に鑑み、より一層の小型化が図れ、車載性を向上することができる車載用ヘッドアップディスプレイ装置を提供することを課題としている。
【0011】
本発明はまた、大型化することなくより大きな表示を行うことができる車載用ヘッドアップディスプレイ装置を提供することを課題としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するためなされた請求項1記載の本発明は、運転席前方の視野内に配置された透光性の最終反射手段と、単一の表示面に2つの表示像の一つを選択的に発光表示可能な表示手段と、該表示手段の表示像の光を前記最終反射手段の第1の反射面に向けて反射させる第1の反射手段と、前記第1の反射手段と前記表示手段との間に設けられ、前記表示手段の表示像の光の一部を透過するとともに残りを前記最終反射手段の前記第1の反射面の上方に位置する第2の反射面に向けて反射させる透光性の第2の反射手段と、前記第1の反射手段によって反射された前記表示像の光の透過、不透過を制御するように開閉される第1のシャッタ手段と、前記第2の反射手段によって反射された前記表示像の光の透過、不透過を制御するように開閉される第2のシャッタ手段と、前記第1の反射手段及び前記第2の反射手段による前記最終反射手段に対する前記表示像の光の反射方向を、前記反射光路の一致を保って変更して前記最終反射手段上の前記第1の反射面及び第2の反射面を移動し、ウインドシールドの前方に視認する虚像位置を調整する反射方向調整手段と、該反射方向調整手段による前記表示像の光の反射方向の変更に伴って前記反射方向の変更された表示像の光の透過、不透過を制御できるように前記シャッタ手段の位置を調整するシャッタ位置調整手段とを備え、前記表示手段が表示する2つの表示像は1つの画像の上下に分割した一部分であり、前記表示手段に選択表示した各表示像に対応して前記第1のシャッタ手段、前記第2のシャッタ手段の一方を開し他方を閉させ、該開したシャッタ手段を透過した前記選択表示された表示像を、前記最終反射手段の前記第1の反射面又は前記第2の反射面にて反射させて運転者にウインドシールドの前方に虚像として視認させるようにし、前記表示手段が前記画像の上部分を表示しているとき前記第1のシャッタ手段を閉するとともに前記第2のシャッタ手段を開し、前記表示手段が前記画像の下部分を表示しているとき前記第1のシャッタ手段を開するとともに前記第2のシャッタ手段を閉するようにし、前記第1の反射面及び前記第2の反射面にて反射させて運転者にウインドシールドの前方に視認させる虚像が連続して1つの画像の虚像を形成するように、前記第1の反射手段及び第2の反射手段の相互位置を設定し、前記第1の反射手段にて反射した表示像の下端点の反射光路と前記第2の反射手段にて反射した表示像の上端点の反射光路とを一致させたことを特徴とする車載用ヘッドアップディスプレイ装置に存する。
【0013】
請求項1記載の車載用ヘッドアップディスプレイ装置によれば、単一の表示面に2つの表示像の一つを選択的に発光表示可能な表示手段の表示像の光を、運転席前方の視野内に配置された透光性の最終反射手段の第1の反射面に向けて第1の反射手段が反射させ、この第1の反射手段と表示手段との間に設けられた透光性の第2の反射手段が、表示手段の表示像の光の一部を透過するとともに残りを最終反射手段の第1の反射面の上方に位置する第2の反射面に向けて反射させる。
また、第1の反射手段によって反射された表示像の光の透過、不透過を制御するように第1のシャッタ手段が開閉され、第2の反射手段によって反射された表示像の光の透過、不透過を制御するように第2のシャッタ手段が開閉される。
そして、表示手段に選択表示した各表示像に対応して第1のシャッタ手段、第2のシャッタ手段の一方を開し他方を閉させ、該開したシャッタ手段を透過した選択表示された表示像を、最終反射手段の第1の反射面又は第2の反射面にて反射させて運転者にウインドシールドの前方に虚像として視認させる。
したがって、表示手段の単一の表示面に選択表示させた2つの表示像を、同一光路に配した第1の反射手段及び第2の反射手段にて反射した後、運転席前方の視野内に配置された透光性の最終反射手段の2つの反射面にて反射して運転者に視認させることができる。
【0014】
表示手段が表示する2つの表示像は1つの画像の上下に分割した一部分であり、表示手段が画像の上部分を表示しているとき第1のシャッタ手段を閉するとともに第2のシャッタ手段を開し、表示手段が画像の下部分を表示しているとき第1のシャッタ手段を開するとともに第2のシャッタ手段を閉するようにし、第1の反射面及び第2の反射面にて反射させて運転者にウインドシールドの前方に視認させる虚像が連続して1つの画像の虚像を形成するように、第1の反射手段及び第2の反射手段の相互位置を設定しているので、表示手段の表示面に一度に表示できる情報量の倍の情報量を有する倍の大きさの表示像を運転者に視認させることができる。
【0015】
第1の反射手段にて反射した表示像の下端点の反射光路と第2の反射手段にて反射した表示像の上端点の反射光路とを一致させているので、2つの選択表示された表示像の連続性が保たれることができる。
【0016】
反射方向調整手段は、第1の反射手段及び第2の反射手段による最終反射手段に対する表示像の光の反射方向を、反射光路の一致を保って変更して最終反射手段上の第1の反射面及び第2の反射面を移動し、ウインドシールドの前方に視認する虚像位置を調整する。この反射方向調整手段による表示像の光の反射方向の変更に伴って、この反射方向の変更された表示像の光の透過、不透過を制御できるようにシャッタ位置調整手段がシャッタ手段の位置を調整する。
したがって、表示手段によって選択表示された2つの表示像の相互の位置関係を乱すことなく、視域をアイレンジ内で移動調整できる。
【0018】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の車載用ヘッドアップディスプレイ装置において、前記第1のシャッタ手段が前記第1の反射手段と前記最終反射手段の第1の反射面との間に設けられ、前記第2のシャッタ手段が前記第2の反射手段と前記最終反射手段の第2の反射面との間に設けられていることを特徴とする車載用ヘッドアップディスプレイ装置に存する。
【0019】
請求項2記載の車載用ヘッドアップディスプレイ装置によれば、第1のシャッタ手段が第1の反射手段と最終反射手段の第1の反射面との間に設けられ、第2のシャッタ手段が第2の反射手段と最終反射手段の第2の反射面との間に設けられているので、見かけ上、交互に開閉される一枚のシャッタ板として構成することができる。
【0020】
請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の車載用ヘッドアップディスプレイ装置において、前記表示手段と前記第2の反射手段との間に拡大系光学手段を配置したことを特徴とする車載用ヘッドアップディスプレイ装置に存する。
【0021】
請求項3記載の車載用ヘッドアップディスプレイ装置によれば、表示手段と第2の反射手段との間に拡大系光学手段を配置しているので、2つの選択表示された表示像が単一の光学系によって等しく拡大された上で等しい遠方位置に結像表示されることができる。
【0028】
請求項4記載の発明は、運転席前方の視野内に配置された透光性の最終反射手段と、単一の表示面に2つの表示像の一つを選択的に発光表示可能な表示手段と、前記表示手段の表示像の光を前記表示手段の表示面に向けて反射する中間反射手段と、前記表示手段と前記中間反射手段との間に設けられ、前記表示手段の表示像の光を透過するとともに、前記中間反射手段にて反射した表示像の光を前記最終反射手段の第1の反射面に向けて反射させる第1の透光性反射手段と、前記第1の透光性反射手段と前記中間反射手段との間に設けられ、前記表示手段の表示像の光を透過するとともに、前記中間反射手段にて反射した表示像の光を前記第1の反射面の上方に位置する第2の反射面に向けて反射させる第2の透光性反射手段と、前記第1の透光性反射手段によって反射された前記表示像の光の透過、不透過を制御するように開閉される第1のシャッタ手段と、前記第2の透光性反射手段によって反射された前記表示像の光の透過、不透過を制御するように開閉される第2のシャッタ手段と、前記第1の透光性反射手段及び前記第2の透光性反射手段による前記最終反射手段に対する前記表示像の光の反射方向を、前記反射光路の一致を保って変更して前記最終反射手段上の前記第1の反射面及び第2の反射面を移動し、ウインドシールドの前方に視認する虚像位置を調整する反射方向調整手段と、該反射方向調整手段による前記表示像の光の反射方向の変更に伴って前記反射方向の変更された表示像の光の透過、不透過を制御できるように前記シャッタ手段の位置を調整するシャッタ位置調整手段とを備え、前記表示手段が表示する2つの表示像は1つの画像の上下に分割した一部分であり、前記表示手段に選択表示した表示像に対応して前記第1のシャッタ手段、前記第2のシャッタ手段の一方を開し他方を閉させ、該開したシャッタ手段を透過した前記選択表示された表示像を、前記最終反射手段の前記第1の反射面又は前記第2の反射面にて反射させて運転者にウインドシールドの前方に虚像として視認させるようにし、前記表示手段が前記画像の上部分を表示しているとき前記第1のシャッタ手段を閉するとともに前記第2のシャッタ手段を開し、前記表示手段が前記画像の下部分を表示しているとき前記第1のシャッタ手段を開するとともに前記第2のシャッタ手段を閉するようにし、前記第1の反射面及び前記第2の反射面にて反射させて運転者にウインドシールドの前方に視認させる虚像が連続して1つの画像の虚像を形成するように、前記第1の反射手段及び第2の反射手段の相互位置を設定し、前記第1の反射手段にて反射した表示像の下端点の反射光路と前記第2の反射手段にて反射した表示像の上端点の反射光路とを一致させたことを特徴とする車載用ヘッドアップディスプレイ装置に存する。
【0029】
請求項4記載の車載用ヘッドアップディスプレイ装置によれば、運転席前方の視野内に配置された透光性の最終反射手段と、単一の表示面に2つの表示像の一つを選択的に発光表示可能な表示手段とこの表示手段の表示像の光を反射する中間反射手段との間に第1の透光性反射手段及び第2の透光性反射手段が設けられ、表示手段の表示像の光を透過するとともに、中間反射手段にて反射した表示像の光を最終反射手段の第1の反射面及び第1の反射面の上方に位置する第2の反射面に向けてそれぞれ反射させる。
また、第1のシャッタ手段が第1の透光性反射手段によって反射された表示像の光の透過、不透過を制御するように開閉され、第2のシャッタ手段が第2の透光性反射手段によって反射された前記表示像の光の透過、不透過を制御するように開閉される。
そして、表示手段に選択表示した表示像に対応して第1のシャッタ手段、第2のシャッタ手段の一方を開し他方を閉させ、開したシャッタ手段を透過した選択表示された表示像を、最終反射手段の第1の反射面又は第2の反射面にて反射させて運転者にウインドシールドの前方に虚像として視認させる。
したがって、表示手段の単一の表示面に選択表示させた2つの表示像を、運転席前方の視野内に配置された透光性の最終反射手段の2つの反射面にて反射して、表示手段と中間反射手段との間の距離と、中間反射手段と第1の透光性反射手段及び第2の透光性反射手段との間の距離と、第1の透光性反射手段及び第2の透光性反射手段と最終反射手段との間との距離とを加算した距離に相当する遠方位置に結像表示させて運転者に視認させることができる。
また、表示手段が表示する2つの表示像は1つの画像の上下に分割した一部分であり、表示手段が画像の上部分を表示しているとき第1のシャッタ手段を閉するとともに第2のシャッタ手段を開し、表示手段が画像の下部分を表示しているとき第1のシャッタ手段を開するとともに第2のシャッタ手段を閉するようにし、第1の反射面及び第2の反射面にて反射させて運転者にウインドシールドの前方に視認させる虚像が連続して1つの画像の虚像を形成するように、第1の反射手段及び第2の反射手段の相互位置を設定しているので、表示手段の表示面に一度に表示できる情報量の倍の情報量を有する倍の大きさの表示像を運転者に視認させることができる。
第1の反射手段にて反射した表示像の下端点の反射光路と第2の反射手段にて反射した表示像の上端点の反射光路とを一致させているので、2つの選択表示された表示像の連続性が保たれることができる。
反射方向調整手段は、第1の反射手段及び第2の反射手段による最終反射手段に対する表示像の光の反射方向を、反射光路の一致を保って変更して最終反射手段上の第1の反射面及び第2の反射面を移動し、ウインドシールドの前方に視認する虚像位置を調整する。この反射方向調整手段による表示像の光の反射方向の変更に伴って、この反射方向の変更された表示像の光の透過、不透過を制御できるようにシャッタ位置調整手段がシャッタ手段の位置を調整する。
したがって、表示手段によって選択表示された2つの表示像の相互の位置関係を乱すことなく、視域をアイレンジ内で移動調整できる。
【0030】
請求項5記載の発明は、請求項4記載の車載用ヘッドアップディスプレイ装置において、前記反射手段が凹面ミラーにより構成されていることを特徴とする車載用ヘッドアップディスプレイ装置に存する。
【0031】
請求項5記載の車載用ヘッドアップディスプレイ装置によれば、反射手段が凹面ミラーにより構成されているので、2つの選択表示された表示像が等しく拡大されることができる。
【0032】
請求項6記載の発明は、請求項4又は5記載の車載用ヘッドアップディスプレイ装置において、前記第1のシャッタ手段が前記第1の透光性反射手段と前記最終反射手段の第1の反射面との間に設けられ、前記第2のシャッタ手段が前記第2の透光性反射手段と前記最終反射手段の第2の反射面との間に設けられていることを特徴とする車載用ヘッドアップディスプレイ装置に存する。
【0033】
請求項6記載の車載用ヘッドアップディスプレイ装置によれば、第1のシャッタ手段が第1の透光性反射手段と最終反射手段の第1の反射面との間に設けられ、第2のシャッタ手段が第2の透光性反射手段と最終反射手段の第2の反射面との間に設けられているので、見かけ上、交互に開閉される一枚のシャッタ板として構成することができる。
【0034】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による車載用ヘッドアップディスプレイ装置の実施の形態を図面を参照して以下説明する。
【0035】
図1は本発明による車載用ヘッドアップディスプレイ装置の一実施の形態を示す側面図であり、同図において、図示しない車両のダッシュボード内には、液晶又は蛍光表示管などの表示手段としての発光表示器11が、その表示面が車両前方に向けて設置されている。表示器11は、単一の表示面に2つの表示像の一つを選択的に発光表示可能となっている。この表示器11の表示像の光をフレネルレンズなどの拡大光学系12を介して入射する第1の反射手段としてのミラー13aが、表示器11の表示面に対して一定の角度傾斜して対向されて拡大光学系12の光軸上に配置されるとともに、該ミラー13aと拡大光学系12との間にミラー13aから所定距離離してミラー13aと平行に透光性の第2の反射手段としてのハーフミラー13bがミラー13aと同様に拡大光学系12の光軸上に配置されている。すなわち、ハーフミラー13bも、表示器11の表示面に対して一定の角度傾斜して対向されている。
【0036】
そして、ミラー13a及びハーフミラー13bは、表示器11の表示像の光を図示しないダッシュボード上面の開口を通じて車両のウインドシールド(フロントガラス)20の車室側の内面に向けてそれぞれ反射する。ウインドシールド20の車室側の内面には、運転席前方の視野内に、ミラー13aとハーフミラー13bによってそれぞれ反射された2つの表示像を運転者の視線方向に反射する最終反射手段としての透光性反射膜21が形成されている。
【0037】
また、ミラー13a及びハーフミラー13bと、ウインドシールド(フロントガラス)20の車室側の内面に形成されている透光性反射膜21との間には、ミラー13a及びハーフミラー13bによって反射された表示器11の表示像の光の透過、不透過を制御するように開閉されるシャッタ手段としての液晶シャッタ14が配置されている。
【0038】
ミラー13aは、表示器11の表示像の光を透光性反射膜21の第1の反射面としての部分21aに向けて反射させ、ハーフミラー13bは、表示器11の表示像の光の一部を透過するとともに残りを透光性反射膜21の第1の反射面としての部分21aの上方に位置する第2の反射面としての部分21bに向けて反射させる。このことによって、運転者は、拡大光学系12によって遠方結像され、ミラー13a及びハーフミラー13bによってそれぞれ反射された後、さらに透光性反射膜21の異なる位置の2つの部分21a及び21bで反射された表示器の表示像をウインドシールドの前方遠方に拡大虚像として2つ視認することができる。
【0039】
ミラー13a及びハーフミラー13bと、ウインドシールド(フロントガラス)20の車室側の内面に形成されている透光性反射膜21との間に配置された液晶シャッタ14は、図2の部分斜視図に示されるように、ミラー13aによって反射された表示器11の表示像の光の透過、不透過を制御するように開閉される第1のシャッタ手段としてのシャッタ部14aと、ハーフミラー13bによって反射された表示器11の表示像の光の透過、不透過を制御するように開閉される第2のシャッタ手段としてのシャッタ部14bとを有する。シャッタ部14a及び14bは、表示器11に選択表示した各表示像に対応して一方が開し他方が閉されるように表示器11の表示に連動して制御される。このことによって、交互に開したシャッタ部を透過した選択表示された表示像が、透光性反射膜21の異なる位置の2つの反射面部分21a及21bにて反射されて運転者にウインドシールドの前方に虚像として視認させる。
【0040】
なお、表示器11が選択表示する2つの表示像は、例えば図3に示すような三角形Aと半円Bとからなる1つの画像を上下に分割した図4に示すような逆三角形と逆半円とからなる。図には逆三角形A′と逆半円B′の両方を重ねて描いているが、表示器11には何れか一方が選択表示される。
【0041】
表示器11が図3に示すような画像の上部分に相当する逆三角形を表示しているときは、第1のシャッタ手段としてのシャッタ部14aを閉するとともに第2のシャッタ手段としてのシャッタ部14bを開する。表示器11が図3に示すような画像の下部分に相当する逆半円を表示しているときは第1のシャッタ手段としてのシャッタ部14aを開するとともに第2のシャッタ手段としてのシャッタ部14bを閉する。
【0042】
そして、表示器11による2つの表示像の選択表示を目の残像時間以下の周期で行わせるとともに、この選択表示に同期してシャッタ部14a及び14bの開閉を制御することによって、表示器11が選択表示した2つの表示像は、ミラー13a及びハーフミラー13bと反射面部分21a及び21bにて2回反射され、上下が反転されて運転者にウインドシールドの前方に図3に示すような1つの画像の虚像として視認されるようになる。ところで、表示器11の表示像は拡大光学系であるフレネルレンズ12によっては反転されない。
【0043】
なお、上述したように、表示器11に別々に選択表示した2つの表示像を反射面部分21a及び21bにて反射させて運転者にウインドシールドの前方に1つの画像の虚像として視認させるようにするためには、ミラー13aにて反射した表示像の下端点の反射光路とハーフミラー13bにて反射した表示像の上端点の反射光路とが一致するように、ミラー13a及びハーフミラー13bの相互位置が設定されなければならない。しかも、液晶シャッタ14の2つのシャッタ部14a及び14bの境目が、ミラー13aにて反射した表示像の下端点の反射光路とハーフミラー13bにて反射した表示像の上端点の反射光路とに一致されるようにされなければならない。
【0044】
なお、図示しないが、発光表示器11、拡大光学系12、ミラー13a、ハーフミラー13b、液晶シャッタ14などは単一のケースに収容されてユニットとしてまとめられる。
【0045】
以上説明した構成の車載用ヘッドアップディスプレイ装置の動作を、各部の動作状態を示す図5を参照して以下詳細に説明する。表示器11に逆三角形A′を表示させているときには、液晶シャッタ14のシャッタ部14a及び14bをそれぞれ閉及び開させる。このことによって、表示器11に表示された逆三角形A′はシャッタ部14bのみを透過して透光性反射膜21の反射面21bにて反射されるので、運転者はウインドシールドの前方に逆三角形A′を反転した三角形Aからなる虚像として視認することになる。
【0046】
次に、表示器11の表示像を逆三角形A′から逆半円形B′に切り替えるとともに、液晶シャッタ14のシャッタ部14a及び14bをそれぞれ開及び閉させる。このことによって、表示器11に表示された逆半円形B′はシャッタ部14aのみを透過して透光性反射膜21の反射面21aにて反射されるので、運転者はウインドシールドの前方に逆半円形B′を反転した半円形Bからなる虚像として視認することになる。
【0047】
上述した表示器11の表示切替とシャッタ部の開閉とを残像時間内で連動して行うことによって、図3に示すような1つの画像を運転者にウインドシールドの前方に虚像として視認させることができる。
【0048】
上述したように、表示器11に別々に選択表示した2つの表示像を異なる位置の反射面部分21a及び21bにて反射させて運転者にウインドシールドの前方に1つの画像の虚像として視認させているので、単一の表示器に両方を表示するものに比べて、表示器及び表示器の表示像を反射する反射手段の高さが半分でよくなり、表示ユニットとしての高さ寸法を低減することができる。また、同じ寸法の表示ユニットが使用できるときには、より大きな表示を得ることができる。
【0049】
上述した実施の形態では、視域をアイレンジ内で移動調整できるようにするためのアジャスト機構についてなんら言及していないが、図1に示す車載用ヘッドアップディスプレイ装置においては、視域をアイレンジ内で移動調整することによって、透光性反射膜21にて反射される2つの表示像の関係が乱れないようにすることが必要である。
【0050】
図6〜図8は上述した要件を満たすことができ、本発明に好ましく適用することができるアジャスト機構を示す。これらの図において、ミラー13a及びハーフミラー13bには、その一方13aのみを斜視図で図6に示しているように、その両側に支持片13a1が固定されている。支持片13a1には、その上下中心位置に回動支軸13a2がミラー面の延長面に沿って突設されている。回動支軸13a2は、ユニットケースの壁15に開けた直線案内溝15aに摺動案内された摺動駒13a3に回動自在に支持されるようにされている。ミラー13aの支持片13a1には、直線案内溝15aの上方位置に壁15から突設された摺動支軸15bが嵌合されるミラー面に沿った案内溝13a4が形成されている。
【0051】
以上の構成により、図7に示すように、ミラー13aの摺動駒13a3が直線案内溝15a内を矢印方向に移動すると、ミラー13aは摺動駒13a3に回動自在に支持されている回動支軸13a2を中心に回動しつつ、案内溝13a4に嵌合されている摺動支軸15bに沿って上方に移動して起立し、光軸に対する反射面の角度が変化する。よって、表示器11の表示像の光の反射方向が変化されるようになる。矢印と反対方向に手動駒13a3が移動すると上述したと逆に転倒する。
【0052】
斜視図にて図示しないが、ハーフミラー13bにも、ミラー13a同様に、ハーフミラー13bの両側に図示しない支持片が固定され、その上下中心位置に回動支軸13b2がミラー面の延長面に沿って突設され、回動支軸13b2はユニットケースの壁に開けた図示しない直線案内溝に摺動案内された摺動駒に回動自在に支持されるようにされている。そして、ハーフミラーの支持片には、ミラー13aの場合とは反対に、直線案内溝の下方位置に壁から突設された摺動支軸15cが嵌合されるハーフミラー面に沿った図示しない案内溝が形成されている。
【0053】
以上により、図7に示すように、ハーフミラー13bの摺動駒が直線案内溝内を矢印方向に移動すると、ハーフミラー13bは摺動駒に回動自在に支持されている回動支軸13b2を中心に回動しつつ、案内溝に嵌合されている摺動支軸15cに沿って下方に移動して起立し、光軸に対する反射面の角度が変化する。よって、表示器11の表示像の光の反射方向が変化されるようになる。矢印と反対方向に摺動駒が移動すると上述したと逆に転倒する。
【0054】
上述したように、ミラー13aとハーフミラー13bとを単に回転中心を設けて回転するのでなく、回転中心を相反する方向に移動しながら回転させて反射方向を変化させているので、同じ表示像の移動を得るのに、単に回転中心について回転するものに比べてミラー13a及びハーフミラー13bの回転に伴う高さ寸法の変化が小さくなる。なお、ミラー13aとハーフミラー13bの相反する方向への移動は、それぞれの摺動駒に逆ネジ部を有するネジを螺合させることによって実現できる。
【0055】
上述した機構は、ハーフミラー13a′及び13b′による透光性反射膜21に対する表示像の光の反射方向を、反射光路の一致を保って変更して透光性反射膜21上の第1の反射面21a及び第2の反射面21bを移動させて、ウインドシールドの前方に視認する虚像位置を調整する反射方向調整手段としての反射方向調整機構(符号無し)を構成している。
【0056】
ところで、液晶シャッタ14のシャッタ部14a及び14bの境目は、上述したように、互いに一致されているミラー13aの下端点の反射光路とハーフミラー13bの上端点の反射光路とに一致するように設けられている。したがって、ミラー13a及びハーフミラー13bを移動回転してもこの関係が保たれるようにするには、図8に示すように、回転移動前の光路と回転移動後の光路との交点Oを中心にして液晶シャッタ14を回転させればよい。この機構は、表示像の光の反射方向の変更に伴って反射方向の変更された表示像の光の透過、不透過を制御できるように液晶シャッタ14の位置を調整するシャッタ位置調整手段としてのシャッタ位置調整手段機構(符号無し)を構成している。なお、この液晶シャッタ14の回転は、ハーフミラー13a′及びハーフミラー13b′の回転移動に連動させて行われることになる。
【0057】
また、ミラー13aにて反射した後の表示像の輝度と、ハーフミラー13bにて反射した後の表示像の輝度は等しいことが好ましい。したがって、表示器11の表示輝度をHo、ミラー13aの反射率をAr、ハーフミラー13bの透過率をBt、反射率をBrとしたとき、Ho×Ar×Bt=Ho×Brが成立するように、Ar、Bt及びBrをそれぞれ設定することが好ましい。例えば、Ar=100%、Bt=Br=50%としたとき、両輝度は等しくなる。
【0058】
図1中には、従来の装置に使用される発光表示器111、拡大光学系112及び反射ミラー113も重ねて描かれており、これらと本発明の装置の表示器11、拡大光学系12、ミラー13a及びハーフミラー13bとを比較すれば明らかなように、本発明による装置では表示器の高さがHからhに減縮できることを含め、全体の高さ寸法を、従来のものに比べて半分近くに大幅に減縮することができる。
【0059】
図9は本発明の他の実施の形態を示す。同図において、発光表示器11は、図1に示した実施の形態と同様に、液晶又は蛍光表示管などからなり、図示しない車両のダッシュボード内に、表示器11の表示面を車両後方に向けて設置されている。この表示器11の表示像の光を表示器11の表示面に向けて反射する凹面鏡からなる中間反射手段としての反射ミラー16が、その反射面を表示器11の表示面と対向させて一定の距離離間して配置されている。
【0060】
表示器11と反射ミラー16との間には、表示器11の表示像の光を透過するとともに、反射ミラー16にて反射した表示像の光を図示しないダッシュボード上面の開口を通じて車両のウインドシールド20の車室側の内面に向けて反射させるように所定角度傾斜された第1の透光性反射手段としてのハーフミラー13a′と第2の透光性反射手段としてのハーフミラー13b′が配置されている。ウインドシールド20の車室側の内面には、運転席前方の視野内に、両ハーフミラー13a′及び13b′によってそれぞれ反射された2つの表示像を運転者の視線方向に反射する最終反射手段としての透光性反射膜21が形成されている。
【0061】
また、ハーフミラー13a′及びハーフミラー13b′と、ウインドシールド20の車室側の内面に形成されている透光性反射膜21との間には、ハーフミラー13a′及びハーフミラー13b′によって反射された表示器11の表示像の光の透過、不透過を制御するように開閉されるシャッタ手段としての液晶シャッタ14が配置されている。
【0062】
ハーフミラー13a′は自身を透過しかつ反射ミラー16によって反射された後ハーフミラー13b′を透過した表示器11の表示像の光を透光性反射膜21の第1の反射面としての部分21aに向けて反射させ、ハーフミラー13b′は自身を透過した後反射ミラー16によって反射された表示器11の表示像の光を透光性反射膜21の第1の反射面としての部分21aの上方に位置する第2の反射面としての部分21bに向けて反射させる。このことによって、表示器11の単一の表示面に選択表示させた2つの表示像は、運転席前方の視野内に配置された透光性の最終反射手段としてのハーフミラー21の2つの反射面にて反射されるようになる。
【0063】
よって、運転者は、透光性反射膜21によって最終的に反射された表示器11の表示像の一方を、表示器11が中間反射手段としての反射ミラー16によって拡大結像された虚像と反射ミラー16との間の距離と、反射ミラー16と第1の透光性反射手段としてのハーフミラ−13a′との間の距離と、ハーフミラー13a′と透光性の最終反射手段としてのハーフミラーを構成する透光性反射膜21との間との距離とを加算した距離がウインドシールドの曲率によって拡大結像されウインドシールドの前方遠方に、透光性反射膜21によって最終的に反射された表示器11の表示像の他方を、表示器11が中間反射手段としての反射ミラー16によって拡大結像された虚像と反射ミラー16との間の距離と、反射ミラー16と第2の透光性反射手段としてのハーフミラー13b′との間の距離と、ハーフミラー13b′と透光性の最終反射手段としてのハーフミラーを構成する透光性反射膜21との間との距離とを加算した距離がウインドシールドの曲率によって拡大結像されウインドシールドの前方遠方に、それぞれ虚像として目視することができる。
【0064】
なお、ハーフミラー13a′及びハーフミラー13b′と反射ミラー16との間に距離差があるが、この差をハーフミラー13a′及びハーフミラー13b′と透光性反射膜21の反射面との距離差に相当するものとしておくことによって、選択表示される2つの表示像に対応する虚像が結像される位置を同じくすることができる。
【0065】
なお、表示器11が選択表示する2つの表示像は、図3に示すようなものと同じものであってもよく、表示器11に残像時間以下の周期で何れか一方が選択表示されたとき、これに連動した液晶シャッタ14の開閉を図3の実施の形態において説明したと同様に制御することによって、表示器11が選択表示した2つの表示像は、反射ミラー16と、ハーフミラー13a′及びハーフミラー13b′と反射面部分21a及び21bにて3回反射され、上下が反転されて運転者にウインドシールドの前方に1つの画像の虚像として視認されるようになる。
【0066】
なお、図には示していないが、図6〜図8について上述した視域をアイレンジ内で移動調整できるようにするためのアジャスト機構が本実施の形態にも適用することができる。
【0067】
図9について上述した実施の形態において、ハーフミラー13a′にて反射した後の表示像の輝度と、ハーフミラー13b′にて反射した後の表示像の輝度は等しいことが好ましい。したがって、表示器11の表示輝度をHo、反射ミラー16の反射率をR、ハーフミラー13a′の透過率をCt、反射率をCr、ハーフミラー13b′の透過率をDt、反射率をDrとしたとき、Ho×Ct×Dt×R×Dt×Cr=Ho×Ct×Dt×R×Drが成立するように、Cr、Ct、Dr、Dt及びRをそれぞれ設定することが好ましい。例えばCr=30%、Ct=70%、Dr=40%、Dt=60%及びR=100%としたとき、一方が12.6%の輝度となるのに対し、他方が11.76%の輝度となり、ほぼ等しくすることができる。
【0068】
図9中には、従来の装置に使用される表示器211、反射ミラー212及び透光性反射板213も重ねて描かれており、これらと本発明の装置の表示器11、反射ミラー13a、ハーフミラー13a′及びハーフミラー13b′とを比較すれば明らかなように、本発明による装置では表示器の高さがHからhに減縮できることを含め、全体の高さ寸法を、従来のものに比べて半分近くに大幅に減縮することができる。
【0069】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1記載の発明によれば、単一の表示面に選択表示させた2つの表示像を、同一光路に配した2つの反射手段にて反射した後、運転席前方の視野内に配置された透光性の最終反射手段の2つの反射面にて反射して運転者に視認させているので、1つの表示面でありながら、2つの表示面に表示されたと同等の情報量を運転者に視認させることができ、より一層の小型化が図れ、車載性を向上することができ、或いは、大型化することなくより大きな表示を行うことができるとともに、大きな光路を必要としなくなり、全体として小型化できる車載用ヘッドアップディスプレイ装置が得られる。
表示手段の表示面に一度に表示できる情報量の倍の情報量を有する倍の大きさの表示像を運転者に視認させることができる車載用ヘッドアップディスプレイ装置が得られる。
2つの選択表示された表示像の連続性が保たれるので、良好な表示品質で表示することができる車載用ヘッドアップディスプレイ装置が得られる。
選択表示された2つの表示像の相互の位置関係を乱すことなく、視域をアイレンジ内で移動調整できる車載用ヘッドアップディスプレイ装置が得られる。
【0072】
請求項2記載の発明によれば、見かけ上、交互に開閉される一枚のシャッタ板として構成できるので、請求項1記載の発明による効果に加え、構造が単純化し小型化することができる車載用ヘッドアップディスプレイ装置が得られる。
【0073】
請求項3記載の発明によれば、2つの選択表示された表示像が単一の光学系によって等しく拡大された上で等しい遠方位置に結像表示されることができるので、請求項1又は2記載の発明による効果に加え、良好な表示品質で表示できる車載用ヘッドアップディスプレイ装置が得られる。
【0077】
請求項4記載の発明によれば、表示手段の単一の表示面に選択表示させた2つの表示像を、運転席前方の視野内に2つの反射面にて反射して運転者に視認させることができるので、1つの表示面でありながら、2つの表示面に表示されたと同等の情報量を運転者に視認させることができ、より一層の小型化が図れ、車載性を向上することができ、或いは、大型化することなくより大きな表示を行うことができるとともに、光学系によらず、大型化することのない構造によって遠方位置に結像表示させて運転者に視認させることができる車載用ヘッドアップディスプレイ装置が得られる。
表示手段の表示面に一度に表示できる情報量の倍の情報量を有する倍の大きさの表示像を運転者に視認させることができる車載用ヘッドアップディスプレイ装置が得られる。
2つの選択表示された表示像の連続性が保たれるので、良好な表示品質で表示することができる車載用ヘッドアップディスプレイ装置が得られる。
選択表示された2つの表示像の相互の位置関係を乱すことなく、視域をアイレンジ内で移動調整できる車載用ヘッドアップディスプレイ装置が得られる。
【0078】
請求項5記載の発明によれば、単一の反射手段によって2つの選択表示された表示像が等しく拡大されることができるので、請求項4記載の発明による効果に加え、良好な表示品質で表示することができる車載用ヘッドアップディスプレイ装置が得られる。
【0079】
請求項6記載の発明によれば、請求項4又は5記載の発明による効果に加え、見かけ上、交互に開閉される一枚のシャッタ板として構成することができる車載用ヘッドアップディスプレイ装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の車載用ヘッドアップディスプレイ装置の一実施の形態を示す側面図である。
【図2】図1中の一部分の詳細を示す斜視図である。
【図3】ウインドシールド内面の透光性反射膜とこの反射膜にて反射されて視認される画像を示す平面図である。
【図4】表示器の表示面とそこに表示される表示像を示す平面図である。
【図5】図1の装置の動作に伴って変化する各部の状態を示す説明図である。
【図6】図1の装置に適用されるアジャスト機構の一部分を示す斜視図である。
【図7】図6の機構を使用して構成されるアジャスト機構のうち反射方向調整機構の全体構成を示す簡略図である。
【図8】図7の反射方向調整機構とシャッタ位置調整機構とを有するアジャスト機構の全体を示す簡略図である。
【図9】本発明の車載用ヘッドアップディスプレイ装置の他の実施の形態を示す側面図である。
【図10】従来の車載用ヘッドアップディスプレイ装置の一例を示す側面図である。
【図11】図10の装置にアジャスト機構を組み込んだ従来の装置の一例を示す側面図である。
【図12】図10の装置に図11と異なるアジャスト機構を組み込んだ従来の装置の一例を示す側面図である。
【図13】従来の車載用ヘッドアップディスプレイ装置の他の例を示す側面図である。
【符号の説明】
11 表示手段(発光表示器)
13a 第1の反射手段(反射ミラー)
13a′ 第1の反射手段(ハーフミラー)
13b 第2の反射手段(ハーフミラー)
13b′ 第2の反射手段(ハーフミラー)
14 光路切替手段、シャッタ手段(液晶シャッタ)
14a 第1のシャッタ手段(シャッタ部)
14b 第2のシャッタ手段(シャッタ部)
20 ウインドシールド
21 最終反射手段(透光性反射膜)
21a 第1の反射面(反射面部分)
21b 第2の反射面(反射面部分)
Claims (6)
- 運転席前方の視野内に配置された透光性の最終反射手段と、
単一の表示面に2つの表示像の一つを選択的に発光表示可能な表示手段と、
該表示手段の表示像の光を前記最終反射手段の第1の反射面に向けて反射させる第1の反射手段と、
前記第1の反射手段と前記表示手段との間に設けられ、前記表示手段の表示像の光の一部を透過するとともに残りを前記最終反射手段の前記第1の反射面の上方に位置する第2の反射面に向けて反射させる透光性の第2の反射手段と、
前記第1の反射手段によって反射された前記表示像の光の透過、不透過を制御するように開閉される第1のシャッタ手段と、
前記第2の反射手段によって反射された前記表示像の光の透過、不透過を制御するように開閉される第2のシャッタ手段と、
前記第1の反射手段及び前記第2の反射手段による前記最終反射手段に対する前記表示像の光の反射方向を、前記反射光路の一致を保って変更して前記最終反射手段上の前記第1の反射面及び第2の反射面を移動し、ウインドシールドの前方に視認する虚像位置を調整する反射方向調整手段と、
該反射方向調整手段による前記表示像の光の反射方向の変更に伴って前記反射方向の変更された表示像の光の透過、不透過を制御できるように前記シャッタ手段の位置を調整するシャッタ位置調整手段とを備え、
前記表示手段が表示する2つの表示像は1つの画像の上下に分割した一部分であり、
前記表示手段に選択表示した各表示像に対応して前記第1のシャッタ手段、前記第2のシャッタ手段の一方を開し他方を閉させ、該開したシャッタ手段を透過した前記選択表示された表示像を、前記最終反射手段の前記第1の反射面又は前記第2の反射面にて反射させて運転者にウインドシールドの前方に虚像として視認させるようにし、
前記表示手段が前記画像の上部分を表示しているとき前記第1のシャッタ手段を閉するとともに前記第2のシャッタ手段を開し、前記表示手段が前記画像の下部分を表示しているとき前記第1のシャッタ手段を開するとともに前記第2のシャッタ手段を閉するようにし、
前記第1の反射面及び前記第2の反射面にて反射させて運転者にウインドシールドの前方に視認させる虚像が連続して1つの画像の虚像を形成するように、前記第1の反射手段及び第2の反射手段の相互位置を設定し、
前記第1の反射手段にて反射した表示像の下端点の反射光路と前記第2の反射手段にて反射した表示像の上端点の反射光路とを一致させた
ことを特徴とする車載用ヘッドアップディスプレイ装置。 - 請求項1記載の車載用ヘッドアップディスプレイ装置において
前記第1のシャッタ手段が前記第1の反射手段と前記最終反射手段の第1の反射面との間に設けられ、
前記第2のシャッタ手段が前記第2の反射手段と前記最終反射手段の第2の反射面との間に設けられている
ことを特徴とする車載用ヘッドアップディスプレイ装置。 - 請求項1又は2記載の車載用ヘッドアップディスプレイ装置において、
前記表示手段と前記第2の反射手段との間に拡大系光学手段を配置した
ことを特徴とする車載用ヘッドアップディスプレイ装置。 - 運転席前方の視野内に配置された透光性の最終反射手段と、
単一の表示面に2つの表示像の一つを選択的に発光表示可能な表示手段と、
前記表示手段の表示像の光を前記表示手段の表示面に向けて反射する中間反射手段と、
前記表示手段と前記中間反射手段との間に設けられ、前記表示手段の表示像の光を透過するとともに、前記中間反射手段にて反射した表示像の光を前記最終反射手段の第1の反射面に向けて反射させる第1の透光性反射手段と、
前記第1の透光性反射手段と前記中間反射手段との間に設けられ、前記表示手段の表示像の光を透過するとともに、前記中間反射手段にて反射した表示像の光を前記第1の反射面の上方に位置する第2の反射面に向けて反射させる第2の透光性反射手段と、
前記第1の透光性反射手段によって反射された前記表示像の光の透過、不透過を制御するように開閉される第1のシャッタ手段と、
前記第2の透光性反射手段によって反射された前記表示像の光の透過、不透過を制御するように開閉される第2のシャッタ手段と、
前記第1の透光性反射手段及び前記第2の透光性反射手段による前記最終反射手段に対する前記表示像の光の反射方向を、前記反射光路の一致を保って変更して前記最終反射手段上の前記第1の反射面及び第2の反射面を移動し、ウインドシールドの前方に視認する虚像位置を調整する反射方向調整手段と、
該反射方向調整手段による前記表示像の光の反射方向の変更に伴って前記反射方向の変更された表示像の光の透過、不透過を制御できるように前記シャッタ手段の位置を調整するシャッタ位置調整手段とを備え、
前記表示手段が表示する2つの表示像は1つの画像の上下に分割した一部分であり、
前記表示手段に選択表示した表示像に対応して前記第1のシャッタ手段、前記第2のシャッタ手段の一方を開し他方を閉させ、該開したシャッタ手段を透過した前記選択表示された表示像を、前記最終反射手段の前記第1の反射面又は前記第2の反射面にて反射させて運転者にウインドシールドの前方に虚像として視認させるようにし、
前記表示手段が前記画像の上部分を表示しているとき前記第1のシャッタ手段を閉するとともに前記第2のシャッタ手段を開し、前記表示手段が前記画像の下部分を表示しているとき前記第1のシャッタ手段を開するとともに前記第2のシャッタ手段を閉するようにし、
前記第1の反射面及び前記第2の反射面にて反射させて運転者にウインドシールドの前方に視認させる虚像が連続して1つの画像の虚像を形成するように、前記第1の反射手段及び第2の反射手段の相互位置を設定し、
前記第1の反射手段にて反射した表示像の下端点の反射光路と前記第2の反射手段にて反射した表示像の上端点の反射光路とを一致させた
ことを特徴とする車載用ヘッドアップディスプレイ装置。 - 請求項4記載の車載用ヘッドアップディスプレイ装置において
前記反射手段が凹面ミラーにより構成されている
ことを特徴とする車載用ヘッドアップディスプレイ装置。 - 請求項4又は5記載の車載用ヘッドアップディスプレイ装置において、
前記第1のシャッタ手段が前記第1の透光性反射手段と前記最終反射手段の第1の反射面との間に設けられ、
前記第2のシャッタ手段が前記第2の透光性反射手段と前記最終反射手段の第2の反射面との間に設けられている
ことを特徴とする車載用ヘッドアップディスプレイ装置。
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