JP5867603B2 - 車両用情報表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、コンバイナ及び投光器を備える車両用情報表示装置に関する。

従来から、この種の車両用情報表示装置は、ＨＵＤ（Head-Up Display）として知られている。このようなＨＵＤに関して、フロントウインドシールドの面に設けられるコンバイナと、複数個の投光器（表示板）とを用いて、運転者の目の位置からの距離が異なる複数の虚像を表示しようとする技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開2004-168230号公報

しかしながら、特許文献１に開示されるような従来のＨＵＤでは、フロントウインドシールドの面に沿って設けられるコンバイナのみを用いるので、表示の多様性（例えば立体的な表示）や表示範囲の拡大を実現しようとすると、投光器側の構成に工夫が必要となる。この場合、投光器側の構成が非常に大掛かりなものとなり、限られたインストルメントパネル内のスペースへの搭載性が悪くなるという問題がある。

そこで、本発明は、表示の多様性等を実現可能としつつ、搭載性が良好な車両用情報表示装置の提供を目的とする。

本発明の一局面によれば、フロントウインドシールドガラス自体により、又は、フロントウインドシールドガラスに設けられるコンバイナにより、形成される第１反射部と、
フロントウインドシールドガラスから空間を介して離間して設けられる第２コンバイナより形成される第２反射部と、
前記第１反射部及び前記第２反射部に表示光を投射する投光器とを備え、
前記第１反射部及び前記第２反射部は、それぞれに係る虚像が重なって立体的な表示、又は、それぞれに係る虚像が一体となって一体的な表示、を生成することを特徴とする、車両用情報表示装置が提供される。

本発明によれば、表示の多様性等を実現可能としつつ、搭載性が良好な車両用情報表示装置が得られる。

一実施例（実施例１）による車両用情報表示装置１の構成を示す図である。 比較例による車両用情報表示装置の構成を示す図である。 他の実施例（実施例２）による車両用情報表示装置２の構成を示す図である。 他の実施例（実施例３）による車両用情報表示装置３の構成を示す図である。 他の実施例（実施例４）による車両用情報表示装置４の構成を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。

図１は、一実施例（実施例１）による車両用情報表示装置１の構成を示す図である。図１は、車両側面視であり、インストルメントパネル１０やフロントウインドシールドガラス２０が断面視で示されている。また、図１には、インストルメントパネル１０の内部に配置される投光器３０が模式的に示されている。

車両用情報表示装置１は、第１コンバイナ４０と、第２コンバイナ４２と、投光器（表示器）３０とを備える。

第１コンバイナ４０は、フロントウインドシールドガラス２０に設けられる。第１コンバイナ４０は、フロントウインドシールドガラス２０の面に沿って設けられる。従って、典型的には、第１コンバイナ４０の曲率は、フロントウインドシールドガラス２０の曲率に対応する。第１コンバイナ４０は、任意のタイプのコンバイナであってよく、例えば、ハーフミラーから形成されてもよいし、ホログラムを用いたホログラフィックコンバイナであってもよい。ホログラフィックコンバイナの場合、ホログラムは、フロントウインドシールドガラス２０の層間に封入されてもよい。また、第１コンバイナ４０は、フロントウインドシールドガラス２０を構成する複層ガラスの合わせ面側等に蒸着される反射膜（但し、一定以上の透過率を有する反射膜）により構成されてもよい。

第２コンバイナ４２は、フロントウインドシールドガラス２０（その車室側の面）から離間して設けられる。第２コンバイナ４２は、図１に示すように、フロントウインドシールドガラス２０の面に対して車室側に配置される。第２コンバイナ４２は、第１コンバイナ４０と同様、任意のタイプのコンバイナであってよいが、例えば、ホログラムを用いたホログラフィックコンバイナである。第２コンバイナ４２は、下端がインストルメントパネル１０により支持される態様で設けられてよい。

投光器３０は、運転者に情報を伝達するための可視光線（表示光）を発生させる。投光器３０からの表示光により運転者に伝達する情報（映像情報）は任意であってよい。例えば、投光器３０は、車両前方風景を撮影する赤外線カメラ（図示せず）から受信した映像信号に含まれる情報（即ち前方環境情報）を含む表示光を投射してもよい。また、投光器３０は、ナビゲーション装置からのナビゲーション情報を伝達するための表示光を投射してもよい。また、投光器３０は、メータＥＣＵからのメータ情報（例えば車速等）を伝達するための表示光を投射してもよい。また、投光器３０は、空調装置やオーディオ機器等の状態を伝達するための表示光を投射してもよい。

投光器３０から投射された表示光は、第１コンバイナ４０及び第２コンバイナ４２に到達する。表示光は、第１コンバイナ４０及び第２コンバイナ４２によって観測者Ｐ（主に運転者）方向に回折され、観測者Ｐの前方に表示（虚像）が生成される。尚、図１には、観測者Ｐ（正確にはその目の位置Ｐ）を基準とした表示光の投射範囲（光路）が一点鎖線内で示されている。第１コンバイナ４０及び第２コンバイナ４２により生成される表示は、絵や文字、画像等を含む任意の形態であってよい。

投光器３０は、第１コンバイナ４０に到達される表示光の部分を生成する第１投光部３１と、第２コンバイナ４２に到達される表示光の部分を生成する第２投光部３２とを含む。尚、第１投光部３１及び第２投光部３２は、一体となって１つの投光部（投射面）を形成するものであってよい。即ち、第１投光部３１及び第２投光部３２は、単一の投光器３０により実現されてよい。

本実施例では、上述の如く、２つのコンバイナ、即ち第１コンバイナ４０及び第２コンバイナ４２を用いて表示を生成しているが、第１コンバイナ４０及び第２コンバイナ４２は、それぞれに係る虚像Ｂ１，Ｂ２が協動して一体的な表示Ｂ（図１参照）を生成するように配置される。

ここで、一体的な表示Ｂとは、第１コンバイナ４０及び第２コンバイナ４２に係る各虚像Ｂ１，Ｂ２が連続性を有することを意味する。例えば、第１コンバイナ４０に係る虚像Ｂ１が、ナビゲーション情報の道路表示の一部を提供する場合、第２コンバイナ４２に係る虚像Ｂ２は、虚像Ｂ１に係る道路表示に連続した道路表示（即ちこれらの道路がつながって連続性がある表示）を提供するものであってよい。また、一体的な表示Ｂが車速の表示である場合、第１コンバイナ４０に係る虚像Ｂ１が車速の数字の上部分を形成し、第２コンバイナ４２に係る虚像Ｂ２が車速の数字の下部分を形成してもよい。

図２は、比較例による車両用情報表示装置の構成を示す図である。この比較例では、第２コンバイナ４２’がフロントウインドシールドガラス２０に沿って設けられる点が、図１に示して上述した本実施例と異なる。この比較例では、第１コンバイナ４０及び第２コンバイナ４２’は、それぞれに係る虚像Ａ１，Ａ２が協動して一体的な表示Ａ（図２参照）を生成するように配置される。

ところで、図１に示して上述した本実施例では、上述の如く、第１コンバイナ４０は、フロントウインドシールドガラス２０の面に沿って設けられる一方、第２コンバイナ４２は、フロントウインドシールドガラス２０の面から離間して設けられる。ここで、第２コンバイナ４２’をフロントウインドシールドガラス２０に沿って設ける比較例（図２参照）では、第２コンバイナ４２’の曲率は、フロントウインドシールドガラス２０の曲率と一致することになる。

他方、本実施例のように、第２コンバイナ４２を、フロントウインドシールドガラス２０の面から離間して設ける場合、第２コンバイナ４２の曲率は、フロントウインドシールドガラス２０の曲率に依存せずに自由に決定することができる。

従って、本実施例によれば、第２コンバイナ４２の曲率を適切に設定することによって、比較例に比べて、表示範囲を拡大することができる。図２に示す例では、第２コンバイナ４２は車室内側に曲率中心を有し（即ち車外側に凸となり）、第２コンバイナ４２の曲率は、フロントウインドシールドガラス２０の曲率よりも大きく設定される（即ち、湾曲度合いがフロントウインドシールドガラス２０よりも高くなるように設定される）。これにより、図１及び図２を比較して理解できるように、投光器３０の同一の投射面積に対して、本実施例の方が比較例に比べて表示範囲を拡大することができる。具体的には、本実施例では、第１コンバイナ４０及び第２コンバイナ４２は、それぞれに係る虚像Ｂ１，Ｂ２が一体となって一体的な表示Ｂ（図１参照）を生成し、比較例では、第１コンバイナ４０及び第２コンバイナ４２’は、それぞれに係る虚像Ａ１，Ａ２が一体となって一体的な表示Ａ（図２参照）を生成するが、表示Ｂの表示範囲は、表示Ａの表示範囲よりも大きい。尚、第１コンバイナ４０に係る虚像Ｂ１と第１コンバイナ４０に係る虚像Ａ１については同一であり、表示範囲も同一である。

また、本実施例によれば、第２コンバイナ４２の曲率や傾斜角を適切に設定することによって、第１コンバイナ４０及び第２コンバイナ４２に係る各虚像Ｂ１，Ｂ２が連続性を高めることができる。即ち、第２コンバイナ４２の曲率等を適切に設定することによって、第２コンバイナ４２に係る虚像Ｂ２の上端を、第１コンバイナ４０に係る虚像Ｂ１の下端に近づけることができ、虚像Ｂ１，Ｂ２の連続性を高めること（シームレスな表示を実現すること）ができる。尚、図２に示す例では、第２コンバイナ４２は、上端側の方が下端側よりもフロントウインドシールドガラス２０に近接する態様で構成（配置）されている。また、第２コンバイナ４２は、フロントウインドシールドガラス２０よりもインストルメントパネル１０に対する傾斜角が大きくなるように（立つ方向に）設定されている。尚、図２に示す例において、第２コンバイナ４２の上端側は、フロントウインドシールドガラス２０に接触してもよい（尚、この場合も、第２コンバイナ４２は、上端側以外で、フロントウインドシールドガラス２０から離間して設けられていることになる）。

図３は、他の実施例（実施例２）による車両用情報表示装置２の構成を示す図である。

図３に示す実施例２は、図１を参照して上述した実施例１に対して、第２コンバイナ４２０の配置態様が主に異なる。他の同様であってよい構成については、同一の参照符号を付して図示して説明を適宜省略する。

第２コンバイナ４２０は、上述した実施例１と同様、フロントウインドシールドガラス２０の面（車室側の面）から離間して設けられる。第２コンバイナ４２０は、図３に示すように、フロントウインドシールドガラス２０の面に対して車室側に配置される。フロントウインドシールドガラス２０の面からの第２コンバイナ４２０の離間距離は、フロントウインドシールドガラス２０の板厚よりも有意に大きい。第２コンバイナ４２０は、第１コンバイナ４０と同様、任意のタイプのコンバイナであってよいが、例えば、ホログラムを用いたホログラフィックコンバイナである。第２コンバイナ４２０は、その下端がインストルメントパネル１０から上方に延在する支持脚により支持される態様で、インストルメントパネル１０に対して支持されてよい。

本実施例では、上述の如く、２つのコンバイナ、即ち第１コンバイナ４０及び第２コンバイナ４２０を用いて表示を生成しているが、第１コンバイナ４０及び第２コンバイナ４２０は、それぞれに係る虚像Ｃ１，Ｃ２が重なって立体的な表示Ｃ（図３参照）を生成するように配置される。それぞれに係る虚像Ｃ１，Ｃ２が重なって立体的な表示Ｃを生成できる第１コンバイナ４０及び第２コンバイナ４２０の配置態様は、投光器３０の位置や表示光の投射範囲及び投射方向、観測者Ｐの位置（目の位置）等に応じて決定される。図示の例では、第２コンバイナ４２０は、第１コンバイナ４０に対して略平行に配置されている。ここで、“略”平行とは、第２コンバイナ４２０や第１コンバイナ４０が平面でない場合がありうることを考慮している。また、近似的な平面で考えたときでも、第１コンバイナ４０及び第２コンバイナ４２０は、平行であってもよいし、微小な角度（例えば１０度以下）をなすものであってもよいことを意図している。また、第２コンバイナ４２０は、第１コンバイナ４０に対して車両後方側に所定距離オフセットされた関係であってもよい。但し、第２コンバイナ４２０の曲率は、フロントウインドシールドガラス２０の曲率（第１コンバイナ４０の曲率）に依存せずに自由に決定することができる。

立体的な表示Ｃとは、観測者Ｐから見て、２つの虚像Ｃ１，Ｃ２が重なっており、且つ、２つの虚像Ｃ１，Ｃ２間に奥行き方向の距離Ｌを有することによって、物理的な奥行き感が得られる表示をいう。従って、立体的な表示Ｃとは、偏向メガネの着用を必要とする立体視画像や、裸眼立体ディスプレイで採用される視差障壁を利用した立体視画像とは異なる。

本実施例では、第２コンバイナ４２０に係る虚像Ｃ２は、図３に示すように、第１コンバイナ４０に係る虚像Ｃ１よりも所定距離Ｌだけ手前（運転者側）に生成される。即ち、虚像Ｃ２が虚像Ｃ１よりも所定距離Ｌだけ手前に生成される。これにより、全体として立体的な表示Ｃ（奥行き感のある表示）を生成することができる。尚、立体的な表示Ｃは、任意の情報を伝達するものであってよいが、例えばナビゲーション情報として自車位置情報を伝達するための表示の場合、第１コンバイナ４０に係る虚像Ｃ１が道路表示を形成し、第２コンバイナ４２０に係る虚像Ｂ２が、道路表示上で自車位置に応じて移動される車両表示（例えば球状の表示）を形成してもよい。

尚、図３に示す例では、投光器３０は、第１コンバイナ４０に到達される表示光の部分を生成する第１投光部３１と、第２コンバイナ４２０に到達される表示光の部分を生成する第２投光部３２とを含み、第１投光部３１及び第２投光部３２は、一体となって１つの投光部（投射面）を形成している。この場合は、投光器３０は実質的に１つのユニットであるので、搭載性が非常に良好である。但し、第１投光部３１と第２投光部３２とは、物理的に離間した位置に配置されてもよい。即ち、投光器３０は、２つの投光器から形成されてもよい。この場合、第１投光部３１と第２投光部３２とは、投射面が互いに平行であってもよい（即ち、光の投射方向でオフセットして配置されてもよい）。

また、図３に示す例では、立体的な表示Ｃは、第２コンバイナ４２０に係る虚像Ｃ２が第１コンバイナ４０に係る虚像Ｃ１の全体に重なることにより生成されているが、第２コンバイナ４２０に係る虚像Ｃ２の全部が、第１コンバイナ４０に係る虚像Ｃ１の一部に重なる態様や、第２コンバイナ４２０に係る虚像Ｃ２の一部が、第１コンバイナ４０に係る虚像Ｃ１の一部又は全部に重なる態様等で、立体的な表示が生成されてもよい。また、第２コンバイナ４２０に係る虚像Ｃ２の全部が、第１コンバイナ４０に係る虚像Ｃ１の一部に重なる態様の場合、重なる位置は、第１コンバイナ４０に係る虚像Ｃ１の任意の部位であってよい。例えば、第２コンバイナ４２０に係る虚像Ｃ２の全部は、第１コンバイナ４０に係る虚像Ｃ１の中央部に重なってもよいし、第１コンバイナ４０に係る虚像Ｃ１の端部に重なってもよい。

図４は、他の実施例（実施例３）による車両用情報表示装置３の構成を示す図である。本実施例の車両用情報表示装置３は、上述の実施例１による車両用情報表示装置１に対して第１コンバイナ４０を省略した点が主に異なる。他の構成については、上述の実施例１による車両用情報表示装置１と同様であってよく、同一の参照符号を付して説明を省略する。

本実施例３では、投光器３０から投射された表示光は、フロントウインドシールドガラス２０及び第２コンバイナ４２に到達する。表示光は、フロントウインドシールドガラス２０及び第２コンバイナ４２によって観測者Ｐ（主に運転者）方向に回折され、観測者Ｐの前方に表示（虚像）が生成される。本実施例３では、上述した実施例１に対して、第１コンバイナ４０に代えて、フロントウインドシールドガラス２０自体が、投光器３０から投射された表示光を観測者Ｐ（主に運転者）方向に回折（反射）させる反射部として機能する。

本実施例３によっても、表示範囲が増大された一体的な表示Ｂを生成することができ、上述の実施例１と同様の効果を得ることができる。

尚、本実施例３においては、フロントウインドシールドガラス２０は、好ましくは、二重像（フロントウインドシールドガラス２０の表面と裏面の各面での反射に起因して二重に見える像）を防止するために、厚みが異なる中間膜（複層ガラスのガラス間に封入される中間膜）を有してよい。例えば、中間膜は、フロントウインドシールドガラス２０の上側から下側に向かうにつれて厚みが徐々に低減するもの（楔形の断面）であってよい。

図５は、他の実施例（実施例４）による車両用情報表示装置４の構成を示す図である。本実施例の車両用情報表示装置４は、上述の実施例２による車両用情報表示装置２に対して第１コンバイナ４０を省略した点が主に異なる。他の構成については、上述の実施例２による車両用情報表示装置２と同様であってよく、同一の参照符号を付して説明を省略する。尚、本実施例４においては、上述した実施例３の同様に、フロントウインドシールドガラス２０は、好ましくは、二重像を防止するために、厚みが異なる中間膜を有してよい。

本実施例４においても、上述した実施例３と同様、投光器３０から投射された表示光は、フロントウインドシールドガラス２０及び第２コンバイナ４２０に到達する。表示光は、フロントウインドシールドガラス２０及び第２コンバイナ４２０によって観測者Ｐ（主に運転者）方向に回折され、観測者Ｐの前方に表示（虚像）が生成される。本実施例４では、上述した実施例２に対して、第１コンバイナ４０に代えて、フロントウインドシールドガラス２０自体が、投光器３０から投射された表示光を観測者Ｐ（主に運転者）方向に回折（反射）させる反射部として機能する。

本実施例では、上述の如く、フロントウインドシールドガラス２０及び第２コンバイナ４２０を用いて表示を生成しているが、フロントウインドシールドガラス２０及び第２コンバイナ４２０は、それぞれに係る虚像Ｃ１，Ｃ２が重なって立体的な表示Ｃ（図５参照）を生成する。それぞれに係る虚像Ｃ１，Ｃ２が重なって立体的な表示Ｃを生成できるフロントウインドシールドガラス２０及び第２コンバイナ４２０の相対配置態様（特にフロントウインドシールドガラス２０に対する第２コンバイナ４２０の位置）は、投光器３０の位置や表示光の投射範囲及び投射方向、観測者Ｐの位置（目の位置）等に応じて決定される。図示の例では、第２コンバイナ４２０は、フロントウインドシールドガラス２０に対して略平行に配置されている。ここで、“略”平行とは、第２コンバイナ４２０やフロントウインドシールドガラス２０が平面でない場合がありうることを考慮している。また、近似的な平面で考えたときでも、フロントウインドシールドガラス２０及び第２コンバイナ４２０は、平行であってもよいし、微小な角度（例えば１０度以下）をなすものであってもよいことを意図している。また、第２コンバイナ４２０は、フロントウインドシールドガラス２０に対して車両後方側に所定距離オフセットされた関係であってもよい。但し、第２コンバイナ４２０の曲率は、フロントウインドシールドガラス２０の曲率に依存せずに自由に決定することができる。

本実施例４によっても、上述の実施例２と同様の立体的な表示Ｃを生成することができ、上述の実施例２と同様の効果を得ることができる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上述した実施例１，２では、投光器３０からの表示光は直接的に第１コンバイナ４０及び第２コンバイナ４２（又は４２０、以下同じ）に到達されているが、投光器３０と第１コンバイナ４０及び第２コンバイナ４２との間にミラー等の任意の光学系が配置されていてもよい。これは、上述した実施例３，４についても同様である。

また、上述した実施例１，２では、第１コンバイナ４０及び第２コンバイナ４２（又は４２０、以下同じ）を用いて表示を生成しているが、第１コンバイナ４０及び第２コンバイナ４２に加えて、第３コンバイナを用いて表示を生成してもよい。この場合、第３コンバイナは、第２コンバイナ４２と同様の態様で構成されてもよいし、第１コンバイナ４０と同様の態様で構成されてもよいし、他の態様で構成されてもよい。これは、上述した実施例３，４についても同様である。

また、上述した各実施例では、投光器３０は、インストルメントパネル１０の内部に組み込まれているが、他の場所（例えばルームミラー付近）に設けられてもよい。

また、上述した実施例１では、第２コンバイナ４２は、第１コンバイナ４０に対して下方側に隣接して設けられているが、第２コンバイナ４２は、第１コンバイナ４０に対して上方側に隣接して設けられてもよいし、第１コンバイナ４０に対して横方向に隣接して設けられてもよい。

１，２ 車両用情報表示装置
１０ インストルメントパネル
２０ フロントウインドシールドガラス
３０ 投光器
３１ 第１投光部
３２ 第２投光部
４０ 第１コンバイナ
４２，４２０ 第２コンバイナ

Claims (4)

1. フロントウインドシールドガラス自体により、又は、フロントウインドシールドガラスに設けられるコンバイナにより、形成される第１反射部と、
   フロントウインドシールドガラスから空間を介して離間して設けられる第２コンバイナより形成される第２反射部と、
   前記第１反射部及び前記第２反射部に表示光を投射する投光器とを備え、
   前記第１反射部及び前記第２反射部は、それぞれに係る虚像が重なって立体的な表示、又は、それぞれに係る虚像が一体となって一体的な表示、を生成することを特徴とする、車両用情報表示装置。
2. 前記第１反射部及び前記第２反射部は、それぞれに係る虚像が重なって立体的な表示を生成し、
   前記第２反射部は、前記第１反射部よりも車両後方側に前記第１反射部に対して略平行に延在する、請求項１に記載の車両用情報表示装置。
3. 前記投光器は、前記第１反射部及び前記第２反射部に対して共通の１つの投光器からなる、請求項２に記載の車両用情報表示装置。
4. 前記第１反射部及び前記第２反射部は、それぞれに係る虚像が一体となって一体的な表示を生成し、
   前記第２反射部は、車室側に曲率中心を有し、
   前記第２反射部の曲率は、前記第１反射部の曲率よりも大きく、
   前記投光器は、前記第１反射部及び前記第２反射部に対して共通の１つの投光器からなる、請求項１に記載の車両用情報表示装置。

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