JPH04274280A

JPH04274280A - ヘッドアップディスプレイ装置

Info

Publication number: JPH04274280A
Application number: JP3058072A
Authority: JP
Inventors: Hidefumi Saito; 英文斎藤
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1991-02-28
Filing date: 1991-02-28
Publication date: 1992-09-30

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車等の乗物に用い
られ、運転に必要な速度等の情報を、注視している外界
の情景に重ねて表示することが可能なヘッドアップディ
スプレイ装置に関する。このようなヘッドアップディス
プレイ装置は、運転者が運転中に必要な情報を前方の情
景から視線を逸らすことなく確認できるので、運転者は
常に前方の情景を注視することができて、より安全にな
ると共に、運転者の疲労を減ずることができる。

【０００２】

【従来の技術】従来、ヘッドアップディスプレイ装置は
、航空機を初めとして、鉄道車両や自動車等の様々な乗
物に使用されている。そして、その情報表示のための光
学的情報表示装置には、例えば、ＣＲＴディスプレイ、
透過型液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、エレ
クトロケミカルディスプレイ、蛍光表示管、発光ダイオ
ードディスプレイ等が用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなヘッドアップディスプレイ装置は、外界の情景と共
に、その表示画像を見るものであるので、例えば、直射
日光の当る場所等で使用される場合は、外界の明るさに
応じた高輝度の表示をする必要がある。また、夜間等に
は、表示輝度を小さくする必要があり、このため、表示
輝度範囲が低輝度から高輝度まで十分に大きな光学的情
報表示装置が求められている。この条件を満たす光学的
情報表示手段として、従来固定式の蛍光表示管が用いら
れている。このような固定式蛍光表示管は、かなり高輝
度のものが得られると共に表示輝度範囲もかなり広くと
れるので、自動車等に採用できるものである。しかしこ
れは、固定セグメント式であるため、表示部そのものの
形が例えば数字の形状になっていて、表示情報がパター
ン化されており自由度がなく、様々な情報の表示ができ
るものではなかった。

【０００４】前記の条件を満たす別の表示装置としては
、ＣＲＴディスプレイがあり、これは表示情報の内容は
制限されることがなく、任意の情報が表示できるもので
ある。しかしこれは、真空管であって、電子ビーム偏向
角の制限から、ヘッドアップディスプレイ装置として必
要な表示面の大きさを備えたものは大形化し、また、重
量も嵩むので、航空機や鉄道車両等、大形のヘッドアッ
プディスプレイ装置等には用いられているが、取り付け
る場所に十分なスペースが確保できない自動車のダッシ
ュボード等にヘッドアップディスプレイ装置を設置する
場合には、採用できないものであった。また、その他の
光学的情報表示装置である、透過型液晶ディスプレイ、
プラズマディスプレイ、エレクトロケミカルディスプレ
イ等はいずれも表示輝度の範囲が狭いか、あるいは、必
要な高輝度が得られず、乗物用のヘッドアップディスプ
レイ装置としての性能は十分なものではなかった。

【０００５】本発明は、前述の事情に鑑み、輝度調整範
囲が広く表示の自由度の大きなＣＲＴディスプレイを乗
物の狭いスペース内でも使用できるようにすることを課
題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明のヘッドアップディスプレイ装置（Ｕ）は、
光学的情報表示装置（Ｄ）およびこの光学的情報表示手
段（Ｄ）から出射した情報表示光（Ｌ）を投光する光学
部材（Ａ）を有する情報投光装置（Ｋ）と、外界の情景
光（Ｊ）および前記情報投光装置（Ｋ）からの前記情報
表示光（Ｌ）を使用者に向かわせるように、外界を注視
している使用者の視線中に配設されたコンバイナ（Ｃ）
と、各種の運転情報を前記光学的情報表示手段（Ｄ）に
表示する表示回路（Ｐ）と、を備えた、ヘッドアップデ
ィスプレイ装置において、前記光学的情報表示装置（Ｄ
）が複数の小型のＣＲＴディスプレイから構成されたこ
とを特徴とする。

【０００７】前記本発明における複数のＣＲＴディスプ
レイからなる光学的情報表示装置（Ｄ）は、小型のモノ
クロＣＲＴやカラーディスプレイＣＲＴ等が使用でき、
ストロークモードで使うとより高輝度が得られるが、マ
トリクスモードで使うこともできる。また、その配置は
、例えば、横に並べることができるが、これに限定され
るものではなく、表示の内容に応じて、適宜配置できる
ものである。また、コンバイナ（Ｃ）は、外界の情景光
（Ｊ）と、情報投光装置（Ｋ）からの情報表示光（Ｌ）
を、使用者が同時に視認するためのものであり、ハーフ
ミラーやホログラフィック回折素子等により構成される
が、自動車のフロントガラス等で兼用することもできる
。

【０００８】光学的情報表示手段（Ｄ）から出射した情
報表示光（Ｌ）を投光する光学部材（Ａ）は、例えば、
凹面鏡や凸レンズを用いることができるが、これらに限
定されることなく、種々の光学部材を組み合せて用いる
ことができる。光学部材（Ａ）は、情報表示光（Ｌ）を
十分にコリメートすることができるものであればどのよ
うなものでもよい。

【０００９】

【作用】前述の構成を備えた本発明のヘッドアップディ
スプレイ装置（Ｕ）は、前記光学的情報表示装置（Ｄ）
に輝度調整が容易で表示の自由度の大きいＣＲＴディス
プレイを使用しているので、運転に必要な様々な情報を
所望の輝度で表示することができる。また、本発明のヘ
ッドアップディスプレイ装置（Ｕ）は、光学的情報表示
装置（Ｄ）を複数の小型のＣＲＴディスプレイから構成
したことにより、同じ表示面積であれば、１個のＣＲＴ
ディスプレイよりも奥行きを小さくすることができる。したがって、ＣＲＴディスプレイの表示面積が同じであ
れば、光学的情報表示装置（Ｄ）を複数のＣＲＴティス
プレイから構成した方が１個のＣＲＴディスプレイから
構成するよりも、情報投光装置（Ｋ）を小型、軽量にす
ることができる。

【００１０】

【実施例】次に、図面により前記本発明のヘッドアップ
ディスプレイ装置の実施例を説明する。図１は、本発明
の第１実施例を用いた自動車の全体図、図２は、本発明
の第１実施例のヘッドアップディスプレイ装置（Ｕ）の
詳細説明図、図３は、運転者の視野を示す図である。

【００１１】図１において、自動車１の運転席には座席
２が設けられ、これに着座する運転者３の前にはダッシ
ュボード４がある。

【００１２】前記ダッシュボード４の内部には、情報投
光装置Ｋが収納されていて、情報表示光Ｌを上方へ向け
て投光している。情報投光装置Ｋの上部にはコンバイナ
Ｃが配置され、情報表示光Ｌを運転者３の方向へ反射さ
せている。このコンバイナＣはハーフミラーにより構成
されており、自動車のフロントガラス５から入射する外
界の情景光Ｊを前記運転者３に向けて透過させるように
配設されている。

【００１３】運転者３の視野は、図３に示され、前記コ
ンバイナＣは、運転者の前方のフロントガラス５の下部
に位置する。情報投光装置Ｋによる表示は、運転者の視
野のうち自動車のボンネット６が見える部分のみとされ
ていて、運転に必要な路面等の情景に重ならないように
配置されている。

【００１４】第２図においてよく示されるように、前記
情報投光装置Ｋは、複数のＣＲＴディスプレイＤ１，Ｄ
２，Ｄ３，Ｄ４からなる光学的情報表示装置Ｄおよびこ
の光学的情報表示装置Ｄから出射した前記情報表示光Ｌ
を前記コンバイナＣに投光する光学部材Ａからなる。前
記光学部材Ａは、各ＣＲＴにそれぞれ対応した凹面鏡Ａ
１，Ａ２，Ａ３，Ａ４からなる。ＣＲＴディスプレイＤ
１，Ｄ２，Ｄ３は、横一列に並べて配置され、ＣＲＴデ
ィスプレイＤ４は、これらとは別に単独で配置される。ＣＲＴディスプレイＤ１，Ｄ２，Ｄ３は、できるだけ近
付けて並べられているが、ＣＲＴの管壁や取付ハウジン
グ等のため、表示画面が接するまで近付けることはでき
ない。このため、光学部材Ａを構成する凹面鏡の内、両
側部に位置する凹面鏡Ａ１，Ａ３は、その中心軸を内側
に向けて傾けて配置されており、これにより、ＣＲＴデ
ィスプレイＤ１，Ｄ３の表示する画像はＣＲＴディスプ
レイＤ２の表示する画像の両隣に接して見えるものとす
ることができる。

【００１５】前記各凹面鏡Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４は、
前記コンバイナＣに反射して見える前記各ＣＲＴディス
プレイＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の表示画像の虚像の拡大
率を調整していると共に、各ＣＲＴディスプレイＤ１，
Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４から出射した情報表示光Ｌをコリメー
トしている。前記凹面鏡Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４と、コ
ンバイナＣの間には、更にフレネルレンズ等の薄型のレ
ンズを配置して、コリメートの度合を調整することもで
きる。前記コンバイナＣは、軸７により情報投光装置Ｋ
に、上下に回動可能に取り付けられている。

【００１６】前記各ＣＲＴディスプレイＤ１，Ｄ２，Ｄ
３，Ｄ４は、表示回路Ｐに接続されている。この表示回
路Ｐは、速度や周囲の明るさ等の各種の入力信号に基づ
いて表示する画像信号を生成する画像生成部１０、画像
生成部１０からの信号に基づき、横軸方向のＣＲＴ偏向
信号を出力する横軸偏向信号発生部１１、同じく、画像
生成部１０からの信号に基づき、縦軸方向のＣＲＴ偏向
信号を出力する縦軸偏向信号発生部１２を備えている。また前記表示回路Ｐは、、前記偏向信号発生部１１，１
２に接続されて偏向信号を各ＣＲＴディスプレイＤ１，
Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の偏向電極に分配する偏向信号分配器
１４と、画像生成部１０からの信号に基づき、ＣＲＴの
輝度信号を出力する輝度信号発生部１３と、この輝度信
号発生器１３に接続され、輝度信号を各ＣＲＴディスプ
レイＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４のカソードに分配する輝度
信号分配器１５を備えている。さらに前記表示回路Ｐは
、ＣＲＴ制御部９、高電圧アンプＨ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ
４、および高電圧源１６を備えている。そして、前記制
御部部材９は、前記偏向信号分配器１４および輝度信号
分配器１５の切り替タイミングおよび前記信号発生部１
１，１２，１３の信号出力タイミングを制御している。前記偏向信号分配器１４及び輝度信号分配器１５は、Ｆ
ＥＴ素子等を用いた静止型スイッチで構成することがで
きる。

【００１７】また、ＣＲＴ制御部９、画像生成部１０、
横軸偏向信号発生部１１、縦軸偏向信号発生部１２、輝
度信号発生部１３、偏向信号分配器１４、及び、輝度信
号分配器１５等は、各々ワイヤードロジックに代えて、
マイコンを用いて構成することもでき、更に全体を一つ
のマイコンで構成することもできる。

【００１８】前記画像生成部１０は、例えば、前方情景
の中に速度を表示する速度表示画像、あるいは、進路案
内情報を表示する案内表示画像等の画像種別を生成する
もので、予め記憶させた形式の画像種類を適宜選択して
、出力する。

【００１９】次に、前述の構成を備えた本実施例の作用
を説明する。前記ヘッドアップディスプレイ装置Ｕは、
自動車の運行に伴って、動作を開始し、表示回路Ｐは、
記憶している画像種別を運転者の指示にしたがって適宜
選択し、速度等の表示情報を前記光学的情報表示装置Ｄ
に出力する。その処理は、ＣＲＴ制御部９の制御に従っ
て行われる。横軸偏向信号発生部１１は、ＣＲＴ制御部
９からのタイミング信号に応じて、前記画像生成部１０
の生成した表示画像に対応した、各ＣＲＴディスプレイ
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の表示すべき個別の表示画像の
横軸偏向信号を順次発生し、同じく、縦軸偏向信号発生
部１２は、各ＣＲＴディスプレイＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ
４の表示すべき個別の表示画像の縦軸偏向信号を順次発
生する。偏向信号分配器１４は、ＣＲＴ制御部９からの
タイミング信号に応じてこれらの偏向信号を各ＣＲＴデ
ィスプレイＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の偏向電極に分配す
る。

【００２０】輝度信号発生部１３は、前記横軸偏向信号
発生部１１、縦軸偏向信号発生部１２と同様に、ＣＲＴ
制御部９からのタイミング信号に応じて、各ＣＲＴディ
スプレイＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の表示すべき個別の表
示画像の輝度信号を順次発生する。輝度信号分配器１５
は、前記偏向信号分配器１４と同様に、ＣＲＴ制御部９
からのタイミング信号に応じて、前記輝度信号発生部１
３からの輝度信号を各高電圧アンプＨ１，Ｈ２，Ｈ３，
Ｈ４に分配する。前記各高電圧アンプＨ１，Ｈ２，Ｈ３
，Ｈ４は、分配された輝度信号に応じて、高電圧源１６
の電圧を、各ＣＲＴディスプレイＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ
４のカソード、アノード間に印加する。

【００２１】これにより、各ＣＲＴディスプレイＤ１，
Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４は、画像生成部１０の生成した表示画
像を全体として表示することができる。前記各ＣＲＴデ
ィスプレイＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４から出射した情報表
示光Ｌは光学部材Ａを経て前記コンバイナＣに投光され
、運転者３に向られるので、運転者３は視線を大きく逸
すことなく、前方情景内に速度等の情報表示を視認する
ことができる。

【００２２】各ＣＲＴディスプレイＤ１，Ｄ２，Ｄ３，
Ｄ４は、画像種別に応じて、例えば、速度表示画像であ
れば、ＣＲＴディスプレイＤ１に速度のｋｍ表示の百の
位、ＣＲＴディスプレイＤ２に同じく十の位、ＣＲＴデ
ィスプレイＤ３に同じく一の位を表示し、ＣＲＴディス
プレイＤ４には、単位表示の「ｋｍ／ｈ」を表示する如
く制御される。そして、この場合の表示画像は、図３に
示すようになる。また、画像種別が、例えば、案内表示
画像の場合には、画像生成部１０が、直進かあるいは右
折または左折か等の自動車の進むべき方向に応じた画像
情報を生成し、これに応じて、ＣＲＴディスプレイＤ１
は左向きすなわち左折を表す矢印、ＣＲＴディスプレイ
Ｄ２は上向きすなわち直進を表す矢印、ＣＲＴディスプ
レイＤ３は右向きすなわち右折を表す矢印を、それぞれ
表示すると共に、ＣＲＴディスプレイＤ４は、目的値ま
での残りの距離を表示する如く制御される。上記の画像
種別は、運転者により、適宜選択され得るものである。

【００２３】前記横軸偏向信号発生部１１、及び、縦軸
偏向信号発生部１２は、画像生成部１０の生成した表示
画像に応じた個別の表示画像信号を、ストロークモード
で発生するように構成されている。なお、各ＣＲＴディ
スプレイＤ１，Ｄ２，Ｄ３の偏向信号を、３つのＣＲＴ
全体で一つの画面となるようにラスター走査するものと
し、輝度信号発生部１３の発生する輝度信号を各走査線
上のドットマトリクス信号とすることによって、３つの
ＣＲＴを一つのＣＲＴのごとくマトリクス表示に使うこ
ともできる。

【００２４】以上、本発明の実施例を詳述したが、本発
明は、前記各実施例に限定されるものではなく、特許請
求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で種々の設
計変更を行うことが可能である。たとえば、図２に符号
１０〜１５で示す構成要素はワイヤードロジックまたは
マイコンを用いて構成することが可能である。また、前
記コンバイナＣとしては、ハーフミラーの代わりにホロ
グラム素子、または回折格子等を用いることが可能であ
り、フロントガラス５を兼用することも可能である。さ
らにまた、前記光学的情報表示装置Ｄとして、複数のＣ
ＲＴディスプレイを用いる代わりに、一つの真空管内に
、複数の電子銃を配設したＣＲＴディスプレイを制作し
て用いることも可能である。

【００２５】

【発明の効果】前述の本発明のヘッドアップディスプレ
イ装置は、複数の小型ＣＲＴディスプレイを用いること
により、表示画面の大きさを確保することができるとと
もに、ＣＲＴの奥行きを狭くすることができる。したが
って、本発明のヘッドアップディスプレイ装置は、表示
の自由度が大きく、小型、軽量で、表示輝度の調節も容
易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本出願の第１実施例を用いた自動車の全体図で
ある。

【図２】同実施例のヘッドアップディスプレイ装置（Ｕ
）の詳細説明図である。

【図３】同実施例のヘッドアップディスプレイ装置（Ｕ
）を用いた場合の、運転者の視野を示す図である。

【符号の説明】

Ａ　　　　光学部材Ａ１　　凹面鏡Ａ２　　凹面鏡Ａ３　　凹面鏡Ａ４　　凹面鏡Ｃ　　コンバイナＤ　　光学的情報表示装置Ｈ１　　高電圧アンプＨ２　　高電圧アンプＨ３　　高電圧アンプＨ４　　高電圧アンプＪ　　外界の情景光Ｋ　　情報投光装置Ｌ　　情報表示光Ｐ　　表示回路１　　自動車３　　運転者４　　ダッシュボード５　　フロントガラス９　　ＣＲＴ制御部１０　　画像生成部１１　　横軸偏向信号発生部１２　　縦軸偏向信号発生部１３　　輝度信号発生部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光学的情報表示装置（Ｄ）およびこの光学
的情報表示手段（Ｄ）から出射した情報表示光（Ｌ）を
投光する光学部材（Ａ）を有する情報投光装置（Ｋ）と
、外界の情景光（Ｊ）および前記情報投光装置（Ｋ）か
らの前記情報表示光（Ｌ）を使用者に向かわせるように
、外界を注視している使用者の視線中に配設されたコン
バイナ（Ｃ）と、各種の運転情報を前記光学的情報表示
手段（Ｄ）に表示する表示回路（Ｐ）と、を備えた、ヘ
ッドアップディスプレイ装置において、前記光学的情報
表示装置（Ｄ）が複数の小型のＣＲＴディスプレイから
構成されたことを特徴とするヘッドアップディスプレイ
装置。