JPH02299934A - 車輌用のヘッドアップディスプレイ - Google Patents

車輌用のヘッドアップディスプレイ

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JPH02299934A
JPH02299934A JP2091997A JP9199790A JPH02299934A JP H02299934 A JPH02299934 A JP H02299934A JP 2091997 A JP2091997 A JP 2091997A JP 9199790 A JP9199790 A JP 9199790A JP H02299934 A JPH02299934 A JP H02299934A
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image
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head
windshield
vehicle
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JP2091997A
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Martin Weihrauch
マーチン．ウエイラウチ
John J Ferrer
ジョン・ジェイ・フェラー
Mao-Jin Chern
マオージン・チャーン
Ronald G Hegg
ロナルド・ジー・ヘッグ
Leeuwen Matthew J Van
マテユー・ジェイ・バン・リーウエン
Steven A Stringfellow
スチーブン・エー・ストリングフェロー
William J Wainwright
ウイリアム・ジェイ・ウエインライト
Harry J King
ハリー・ジェイ・キング
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Raytheon Co
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Hughes Aircraft Co
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 この発明は、計器類の情報を表示するための車輌用ヘッ
ドアップディスプレイに係り、特に車輌のフロントガラ
スにおける、またはその前方に計器の虚像を表示させる
車輌用へ・ツドア・ノブディスプレイに関する。
従来、車輌の計器類の情報は、フロントガラスより下に
ある車輌の計器盤に表示されるが、このような方式の場
合は、例えば、車輌の速度、または警戒灯の状態をチェ
ックしようとる場合には、運転者は、視線を外の景色か
ら計器類に移さなければならない。このような視線の転
換には視野の転換や焦点を合わせることが必要であり、
変わる外の景色を注視できない問題がある。
ところで、航空機においては、パイロットが外の景色を
見る一方で、その視線内にある計器類を読取ることが望
まれ、計器類や他の表示の読取りにヘッドアップディス
プレイが利用されてきた。
しかし、このようなヘッドアップディスプレイは複雑、
且つ、高価であり、また、そのままの状態では、自動車
などの車輌には搭載できない問題がある。
発明の概要 この発明の目的は、運転者が外の景色を注視している状
態で目視可能な虚像を結像させる、車輌用ヘッドアップ
ディスプレイを提供するにある。
この発明の別の目的は、フロントガラスに、或いは、そ
の前方に（計器または表示等の）虚像を結像させ、且つ
、フロントガラス越しに普通にもの（外の景色等）が見
える車輌用ヘッドアップティスプレィを提供するにある
。
この発明によれば、像を生成するための像源と、この像
源により生成された像をフロントガラスに投射するため
の光学装置と、投射された像の一部を反射し、車輌の運
転者が目視可能に像源の虚像を結像させる、フロントガ
ラスの一部を含んだコンバイナ（ｃｏＩｌｌｂｉｎｅｒ
−結像装置または反射装置）とヲ有するヘッドアップデ
ィスプレイが提供される。
発明の詳細な説明 以下の詳細な説明と図には同じ部材は同じ参照番号で示
しである。
第１図には、車輌用計器ヘッドアップディスプレイシス
テムが示されている。へ・ツドアツブディスプレイは、
照明装置２０、及び、車輌のフロントガラス、例えば、
自動車のフロントガラスの一部を含んでいるコンバイナ
（ｃｏｍｂｉｎｅｒ−結像装置または反射装置）１１を
備えている。
照明装置２０はダツシュボードの上、または、（この照
明装置２０によって生成される）像を通過させるための
適当な開口をそなえたダツシュボードの内側に配置され
る。コンバイナ１１は、（照明装置２０によって生成さ
れた）像を運転者に向けて部分的に反射し、例えば、車
輌のフロントガラスより前方に位置される（虚像の）照
明装置内に像源の虚像を結像させる。（像が°、あたか
もフロントガラスの前方に位置された像源から投射され
ているかのように像を映し出す。）第１図によれば、コ
ンバイナ１１は、フロントガラスの内側表面に形成され
、照明装置２０により供給された像をフレネルの法則に
従って部分的に反射させる。例えば、照明装置２０から
の像が垂線に対して約６５″の角度でフロントガラスの
内側表面に入射された場合には、全入射光量の約１５−
２０％が反射される。
コンバイナ１１には、光の透過性を連邦規格（即ち７０
％）以下に落とさないような金属被覆、或いは、多層誘
電反射被覆によって形成される。
このような被膜はフロントガラスの内側表面、または、
（多層構造に形成される）フロントガラスの層と層との
間に配置される。上記被膜が内側側面に配置された場合
には、像の品質が改善されるが、被膜は物理的な損傷を
受は易くなる。一方、フロントガラスの層と層との間に
配置された場合には、物理的損傷は受けにくいが、内側
表面以外の反射によってゴーストが生じる。このゴース
トは、内側表面への反射防止膜の形成によって除去可能
であるが、像あ光強度が低下する場合がある。
また、この場合、反射防止膜は、ガラスの内側表面に配
置されることから（上記、被膜が内側表面に直接配置さ
れる場合と同様に）物理的損傷を受は易くなる。
尚、反射部材１１は反射ホログラムであってもよい。
第２図には、照明装置２０の詳細が示されている。
照明装置２０には、例えば、アメリカフタバコーポレー
ションから購入できる、高強度真空蛍光ディスプレイ（
Ｖ　Ｆ　Ｄ）である像源１１１が組込まれている。■Ｆ
Ｄ１１１は、個々に発光する複数のセグメントを有し、
これらのセグメントが選択的に付勢されることで、数値
記号或いはアルファベット記号、または、他の記号を表
示する。像源１１１は、所定の変換回路を介して付勢さ
れ、車輌或いはエンジンに関する所定の作動パラメータ
や状態を表示する。
ハウジング１１０に固定された折返しくフォールド）ミ
ラー１１３は、像源１１１で生成された像を軸外ミラー
１１５まで伝達させる。軸外ミラー１１５は、透明なカ
バー１１７を介してコンバイナ１１へ像を伝達させる。
ミラー１１５はハウジングに固定され、或いは、横軸“
Ａ”のまわりで（横軸“Ａ″に関連して）傾斜可能に形
成される。このミラー１１３は、照明装置２０における
像源１１１の位置或いはフロントガラスに対する照明装
置２０の位置を工夫することで除去されてもいよい。ま
た、折返しミラー１１３は、平面に形成されても、或い
は、フロントガラスの曲率を補正する円筒面、即ち、ミ
ラー１５と同様に、ある曲率を有する曲面に形成されて
もよい。
ところで、像源１１１は、上記ミラー１１３゜１１５及
びコンバイナ１１等の光学部材の光学部材の数に応じて
、正立像或いは鏡像のいづれか一方を表示するよう形成
される。即ち、像源１１１は、反射（光学）部材の数が
奇数（例えば、３）の場合、意図する虚像の鏡像を表示
するよう形成され、また、反射（光学）部材の数が偶数
（例えば２）の場合、意図する虚像と同じ方向の象を表
示するよう形成される。
ミラー１１５は、概ね凹面に、好ましくは、非球面に形
成され、拡大された像をコンバイナ１１へ伝達させる。
また、ミラー１１５の曲率は、ミラー１１５における光
軸を外された配置に起因する収差、及び、フロントガラ
スの曲率に起因する収差を補正可能に形成される。
光学部材は、運転者がアイボックスと呼ばれる空間帯に
わたって表示された虚像全体を見ることができるように
形成される。このアイボックスの大きさは、好ましくは
、運転者が普通に頭を動かし、且つ、運転者（即ち背の
高いまたは低い運転者）の頭の動きによる変位のすべて
を吸収できるよう、比較的大きく形成される。比較的大
きなアイボックスを得るためには、大型のミラー１１５
が用いられる。しかしながら、この場合、照明装置２０
のパッケージが大きくなってしまう。このとき、ミラー
１１５は、横軸″Ａ′の周辺で様々な角度に傾斜できる
ミラーとして形成された場合には、照明装置２０のパッ
ケージを小さく保ちながら、アイボックスの位置を垂直
方向（車輌に対して上下方向）に調整することができる
。即ち、それぞれの運転者に合わせて、この小型で傾斜
可能なミラー１１５を調整し、所定の角度に固定するこ
とで、アイボックスの中心部を運転者の頭の位置に合わ
せることが可能になる。加えて、このように角度を固定
することで、アイボックスが十分大きくなるので運転者
は、（アイボックスの中心部に頭を位置させることを考
慮することなく）通常の動きができるようになる。具体
的には、ミラー１１５は、リモートコントロール式の自
動車のサイドミラーに用いられるような製産と同様の装
置を配置することによって、調整自在に傾斜させること
が可能になる。
上述したコンバイナ１１は、フロントガラス、或いは、
フロントガラスに配置されている被膜の一部を備えてい
る。ここで、フロントガラスのない車輌に組込まれる場
合には、コンバイナ１１として透明なパネル或いは被膜
を設けてもよい。
結像源１１１は、具体的には真空蛍光ディスプレイであ
るが、他の幅広いスペクトルを有する光源、例えば、日
本のセイコーが製造しているセグメント式アドレス指定
可能液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を有する像源１１１が
用られてもよい。好ましくは、注視した際に文字或いは
記号がネガ状に見えるＬＣＤが利用される。即ち、ネガ
型のディスプレイが用いられる場合には、ディスプレイ
のほとんどの領域が暗く形成されることから、表示のた
めの信号が与えられたセグメント、或いは画素だけがＯ
Ｎされ、或いは、透明に変化される。
この種のＬＣＤには、バックライト装置が配置されてい
ることから、このバックライト装置からの光は、ＯＮさ
れ、または、透明に変化されたセグメント或いは画素に
よってのみ伝達される。
より詳細には、ＬＣＤは、白熱灯バルブ及びこのバルブ
からの光を平行にするための光平行化部材を備えている
。好ましくは、照明部材は、非球面ミラー１１５が組み
合わせられることで、バルブフィラメントの像が概ねア
イボックスのセンターに現れるように設計されたものが
よい（アイボックスのセンターとは、見る人の目が虚像
を見るような位置にある空間域である）。一方、ＬＣＤ
は、必要なアイボックスのサイズに応じ−で、その像側
において僅かに拡散させる拡散装置、例えば、薄いすり
ガラス層を備えている。また、液晶ディスプレイから発
生される光は、偏光光であることから、液晶ディスプレ
イの照明出力の偏光を最適に制御することで、コンバイ
ナ１１における反射を高めることができる。
例えば、フロントガラスの内側表面の一部を含み、像源
１１１即ちミラー１１５からの像の入射角が約６５″に
形成されたコンバイナ１１が利用される場合には、Ｓ偏
光の反射効率は、Ｐ偏光の反射効率よりもかなり大きく
なる。従って、好ましくは、像源として使用されるＬＣ
Ｄからの光の反射効率を高めるために、ＬＣＤは、偏光
がＳ偏光になるよう制御される。しかしながら、この場
合、運転者が偏光サングラスを利用することを考慮する
と、偏光サングラスは通常Ｐ偏光されていることから、
ヘッドアップディスプレイによって供給されるイメージ
は、相当暗くな葛虞れがある。
ところで、この発明の照明装置２０は、密閉構造である
ことから、潜在的な汚染源であり、且つ、損傷源である
“汚れ″、“埃”、“自然物質等が像源１１１へ侵入す
ることを阻止できる。しかしながら、密閉構造を提供す
る透明カバー１１７は、このカバー１１７の表面におけ
る反射が運転者の目を眩惑し、或いは、運転者の視界を
覆うことのないよう形成されなければならない。従って
、例えば、傾斜したフロントガラスを有する自動車にヘ
ッドアップディスプレイを備え付ける場合には、透明カ
バー１１７の表面は、断面が楕円の円筒であって、円筒
の中心軸が車輌の進行方向に対して横方向に延出されて
いる円筒の一部である凹面に形成される。断面の形状を
規定する２つの焦点は、（ａ）照明装置２０の頂縁部に
沿い、且つ、フロントガラスと平行に位置されるライト
トラップ１１９の頂縁部（即ち、車輌の進行方向と直交
する稜線）に対して後下、及び、（ｂ）フロントガラス
より上方で、上記ライトトラップ１１９の焦点（に関連
した焦点）の後に、それぞれ、形成される。従って、こ
のカバー１１７による反射光の焦点は、車輌のフロント
ガラスによって光学的に折返され、アイボックスよりも
低い位置に位置される。換言すれば、透明カバー１１７
の上表面を含む断面が楕円の円筒は、前記の２つの焦点
により形成される。
カバー１１７における上表面は、断面が楕円の円筒状に
形成されることから、直接関係のある日光やスカイライ
トの反射は、運転者の目から離れた低い位置に結像され
る。具体的には、ライトトラップ１１９９焦点の上方か
ら透明カバー１１７に投射され、且つ、透明カバー１１
７に反射する光（例えばスカイライトや日光）はフロン
トガラスに反射して、アイボックス及びそれより低い位
置に導かれる。また、運転者は、ライトトラップ１１９
の内側における表面部分を注視するのみであるが、好ま
しくは、この表面部分は、目視イメージが暗くなるよう
艶消し黒色等で形成される。
以上説明したように、この発明の車輌用ヘッドアップデ
ィスプレイによれば、計器類の情報が車輌のフロントガ
ラス或いはフロントガラスの前方に運転者が外の景色を
注視した状態において目視可能な虚像として表示される
。
このヘッドアップディスプレイは、容易に製造可能であ
るとともに、自動車のような車輌への組込みに際して、
車輌のフロントガラスに特別な加工をすることなく配置
できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、この発明の一実施例である車輌用ヘッドアッ
プディスプレイシステムを示す概略図、第２図は、第１
図のへラドアップディスプレイシステムに組込まれる照
明装置の分解図である。 １１・・・コンバイナ、２０・・・照明装置、５５・・
・虚像、１１１・・・像源、１１３・・・折返しミラー
、１１５・・・軸外ミラー、１１７・・・透明カバー、
１１９・・・ラーｒトドラップ 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦Ｆ／Ｇ、２

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、像を発生させる像源と、 像源により発生された像をフロントガラスに投射するた
    めの手段と、 投射された像の一部を反射し、車輌の運転者が目視可能
    に前記像源の虚像を結像させる、フロントガラスの一部
    を含むコンバイナとを備えるフロントガラスを有する車
    輌用のヘッドアップディスプレイ。 ２、像源が真空蛍光ディスプレイである請求項１記載の
    ヘッドアップディスプレイ。 ３、前記像源が液晶ディスプレイである請求項１記載の
    ヘッドアップディスプレイ。 ４、前記投射手段が非球面ミラーである請求項１記載の
    ヘッドアップディスプレイ。 ５、像をフロントガラスに投射するための照明手段と、 前記像の一部を反射し、車輌の運転者が目視可能に前記
    照明手段の虚像を結像させる、フロントガラスの一部を
    含むコンバイナとを備えるフロントガラスを有する車輌
    用のヘッドアップディスプレイ。 ６、前記像源が真空蛍光ディスプレイである請求項５記
    載のヘッドアップディスプレイ。 ７、前記像源が液晶ディスプレイである請求項５記載の
    ヘッドアップディスプレイ。 ８、前記照明手段は、非球面ミラーを含んでいる請求項
    ５記載のヘッドアップディスプレイ。 ９、像を投射するための照明手段と、 前記像の一部を反射し、車輌の運転者が目視可能に前記
    照明手段の虚像を結像させる、コンバイナとを備える車
    輌用のヘッドアップディスプレイ。 １０、前記照明手段は、非球面ミラーを含んでいる請求
    項９記載のヘッドアップディスプレイ。
JP2091997A 1989-04-07 1990-04-06 車輌用のヘッドアップディスプレイ Pending JPH02299934A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US335,174 1989-04-07
US07/335,174 US4973139A (en) 1989-04-07 1989-04-07 Automotive head-up display

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US (1) US4973139A (ja)
EP (1) EP0391231B1 (ja)
JP (1) JPH02299934A (ja)
KR (1) KR940000333B1 (ja)
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