JPH07186778A - 自動車計器３次元虚像表示システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、既存のダッシュボード空間内に適
合するようにパッケージされ、多色イメージを提供し、
イメージが理解され易く、美的でコントラストの高い、
高品質のイメージが得られる自動車用計器の３次元虚像
表示システムを提供することを目的とする。 【構成】 第１のイメージ表示を行う第１のイメージソ
ース54と、この第１のイメージソースの後方に配置さ
れ、オペレータの位置から見える第１の空間的位置に第
１のイメージ表示の第１のカラー虚像50を形成する狭帯
域反射鏡等の光学素子58と、この狭帯域光学素子58の反
射帯域幅の外部の第２のイメージ表示を行う第２のイメ
ージソース120 とを具備していることを特徴とする。第
２のイメージソースを使用せず狭帯域光学素子がイメー
ジ表示の一部の異なる色の虚像を形成するように異なる
帯域幅を有するようにしてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一般に光ディスプレイシ
ステム、特に自動車中の指標を表示する新しい改良され
たシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的な生産ラインの自動車は、典型的
にステアリングホイールの背後のダッシュボードパネル
上に表示される複数の計器、インジケータおよびゲージ
を有している。これらの計器は通常速度メータ、タコメ
ータ、時計、走行距離計および距離計、油圧、エンジン
温度、燃料レベルおよびバッテリィ充電用の種々の補助
ゲージ並びにシステム警告灯の集合を含んでいる。旧式
車両において、計器はしばしば可動針指示器を備えた電
気・機械装置である。新しい車両では、バックライト直
視式液晶管表示装置または自己照明真空蛍光管表示装置
を使用することが多い。計器は典型的に平坦な集合体に
構成され、したがって運転者の目から等距離であるよう
に見える。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】自動車の内部で利用で
きる空間が制限されているために、計器パネルは通常運
転者の目に比較的近接して（例えば２フィート）配置さ
れる。直視式計器を読取るために、運転者は前方の道路
を監視するために使用される遠距離視界（本質的に無限
遠）と計器を見るために使用される近距離視界との間で
目の焦点を合わせたり、ずらしたりする。このようなシ
ステムはほぼそれらの目的を果たしているが、特に計器
の読取り易さおよび運転者の目の疲労軽減の分野におい
てさらに改良を行うことが依然として所望されている。
ある外国の自動車製造業者は、普通の大きさの真空蛍光
管型計器ディスプレイより下方にダッシュボード上に透
過反射型平面折畳みミラーを取付けることによって、通
常のダッシュボードパネル位置を少し越えた視界距離を
有する改良された計器ディスプレイを提供することを試
みた。警告ランプは、３−Ｄイメージの効果を生成しよ
うとしてミラーの背後に位置された。この方法はいくつ
かの点で不満足なものであり、大幅に改良する余地があ
った。

【０００４】ダッシュボードの表面を十分に越えて（例
えば、約１フィート以上）、運転者の通常の観察位置か
らかなり離れて（例えば、約４フィート以上）配置され
た計器集合体イメージを生成し、特に警告指示器のため
に自動車の表示環境においてドラマチックな視覚的効果
を生じさせる計器集合体イメージを生成することによっ
て特に高齢者および遠視または弱い複焦点レンズ眼鏡の
使用者のために運転者の目の疲労を最小にし、計器の読
取り易さを高める自動車の計器ディスプレイシステムが
必要とされている。現在通常のダッシュボード計器パネ
ルによって占有されている既存の空間および体積内に適
合するように構成され、通常の直視および平坦な計器集
合体に類似した表示フォーマットおよび観察角度条件を
提供し、全ての周辺光条件下において快適な視界および
読取り易さを有する表示イメージを提供し、通常の直視
式計器集合体に匹敵する費用で大量生産可能であり、構
造的に簡単であり、自動車の電気系と適合可能な電気的
インターフェイスを有し、特に読取り易さ、イメージ品
質、ディスパリティおよびカラーに関して良好な光学特
性を提供するシステムが所望される。これらの必要性を
満たそうとする時に種々の問題が生じる。例えば、典型
的な自動車環境において認められる幾何学形状条件によ
り光学的な問題が生ぜられる。例えば、運転者の頭部お
よび目は通常静止したままではなく、アイ運動ボックス
またはアイリップスとして知られている楕円形の視界を
移動する。運転者はまた異なる座高を有し、異なるシー
トの高さおよび位置調節を好む。計器パネルから約30.
5''を中心とする約８''Ｈ×５''Ｖ×10''Ｄのアイリッ
プスは大部分の運転者に適合する。典型的な計器パネル
は観察角度（すなわち、アイリップスから計器パネルを
見るために使用される視線）は水平より約19°下方であ
り、角度的水平標尺（すなわち、計器ディスプレイ全体
を見るために使用される走査量）は約24''Ｈ×６''Ｖで
ある。

【０００５】付加的な複雑さは、垂直方向のディスパリ
ティまたは発散の問題により発生される。対象物フィー
ルドが光学系を通して観察されたとき、各目は典型的に
少し異なった景色を見る。垂直方向のディスパリティ
は、各目によって観察されたときの対象物点の垂直軸に
沿った角度的な差である。垂直方向のディスパリティ
は、運転者の視覚快適度に関係がある。垂直方向のディ
スパリティに対する運転者の耐性限界は、ディスプレイ
光学系の複雑さに影響を与える。計器表示システムは、
ディスプレイ光学系をむやみに複雑化せずに運転者の快
適度に相応のレベルに垂直方向のディスパリティを減少
しなければならない。さらに別の複雑さは、ほとんどの
自動車に存在する高い周辺光条件によって発生される。
周辺光は、直接的な太陽光および周囲の物体からの鏡面
反射を含み、それは運転者の目を直射し、表示の可視性
を低下させる。約3,000 フィートランバート（ｆＬ）の
典型的な地平線輝度に適応された目の瞬間的なダイナミ
ックレンジは、約 600：１程度である。したがって、こ
の目の黒レベルは約５ｆＬであり、５ｆＬ以下の輝度レ
ベルでの刺激は全て等しく黒く見える。したがって、伝
送損失および雑音（すなわち、ディスプレイに入射し、
それから反射される周辺光）が存在しない場合でも、ラ
イン／グラフイメージを見るのに十分であると一般に考
えられるな２：１のコントラストを提供するために計器
ディスプレイの明るいシンボルに所望される輝度は、約
10ｆＬである。この輝度は、自動車において利用可能な
電源によって提供される。計器の均一に高いコントラス
トおよび均一に明るいイメージはまたこれらの高い周辺
光条件においてさえ所望される。しかしながら、観察領
域を横切る光を拡散する２つの通常の方法、すなわち不
透明なランバート拡散および高利得バックライト拡散は
ある状況において満足できないものである。ランバート
拡散の場合、光は全方向に等しく散乱される。光学系が
アイ運動ボックスに導入される小さい角度の錐体内だけ
で拡散光を使用した場合、この錐体の外側の放射が高い
背景レベルを生じさせ、コントラスト比を低下させる乱
反射光になる傾向がある。高利得バックライト拡散スク
リーンは狭い角度の錐体に光を散乱し、したがって実効
光効率を高めるが、観察領域に対する結果的な表示の均
一さは不満足なものになる可能性が高い。アイ運動ボッ
クスのエッジでは、輝度が不所望に低下する可能性があ
る。

【０００６】付加的な複雑さは、自動車のインテリアの
全体的なスタイリングと調和し、高い消費者の支持およ
び魅力を有する表示システムを所望することにより生じ
る。この点において、システムは、通常の直視式計器デ
ィスプレイによって現在占有されている既存のダッシュ
ボード空間内に適合するようにパッケージされ、合理的
なコストで多量生産可能でなければならず、多色イメー
ジを提供し、イメージが理解され易く、美的に不快では
ないような安定性、ドリフト、隠蔽性および持続性を持
つイメージソースを提供しなければならない。また、独
特なもの、または高い様式的な魅力を有する計器を提供
することも所望される。本発明はこれらの問題を克服
し、改良された計器表示システムに対する必要性を満足
させる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】簡単に一般的に述べる
と、本発明は計器集合体の３次元（３−Ｄ）イメージを
生成し、イメージの一部または全部を拡大して、運転者
とディスプレイとの間の実際の光路長より実質的に大き
い観察距離にそれを位置し、それによって計器の読取り
易さおよび視覚的インパクトを高め、運転者の目の疲労
を軽減し、前方の道路を観察して、計器を観察する移行
の際の目の焦点問題を減少する自動車用の虚像表示シス
テムを提供する。

【０００８】３−Ｄイメージ、すなわち共通平面でない
イメージを生成することにより、システムはより大きい
またはより目を引く方法でそれらを目立たせることによ
って、或は速度メータまたはタコメータ等のその他の計
器上にそれらを重ねることによって、警告インジケータ
または方向指示器等の注意を促すイメージを強調するこ
とができる。３−Ｄイメージはまたさらに“ハイテク”
または“航空機的”外観を計器集合体に与える傾向があ
り、それはその美的アピールを高めることができる。

【０００９】イメージまでの距離を増加し、暗いトンネ
ルに見えるものの中に深くその一部分または全部を光学
的に配置することによって、また強い周辺光に対する実
効的な遮蔽を設けることによって、システムは表示の可
視性を改良し、典型的な周辺背景レベルに対して高いコ
ントラスト、シャープで快適な計器イメージ表示を提供
する。システムはダッシュボードの計器パネル領域にお
いて利用可能な狭い空間内に適合するのに十分に小型で
薄く、コンパクトであり、また妥当な費用の大量生産に
とって十分に簡単な構造および設計である。重なったイ
メージにより、計器パネルの全体的な視界はさらに減少
され、それによってパッケージ寸法およびシステムの光
学的な複雑さを減少することができる。

【００１０】例示的な本発明の好ましい実施例におい
て、表示システムは倍率を持ち、軸を外れた狭帯域反射
鏡のような非球面光学素子を含む光投影構造を使用し
て、運転者の公称的な目の位置から約４乃至12フィート
の距離でほぼダッシュボードパネル領域の方向に計器表
示の拡大された疑似単色虚像を生成する。ディスプレイ
は典型的に例えば速度メータおよびタコメータを含む。
光倍率は表示イメージソースおよびシステム中の他の光
学素子の位置を制限し、システム内の光路長を制限する
自動車の設計制限にかかわらず所望の目とイメージとの
距離を実現する。反射鏡の非球面形状は、収差を最小に
し、運転者の目の間の垂直方向のディスパリティを許容
レベルに低下させ、フィールド湾曲を減少し、反射鏡と
イメージソースとの間の光路長を短くすることによって
システムをさらにコンパクトにするようにコンピュータ
によって最適化され、全てそれ程複雑でない光学設計に
より実施されている。

【００１１】本発明の好ましい実施例において、真空蛍
光パネル、液晶ディスプレイ（“ＬＣＤ”）、または反
射鏡の帯域幅の外側のカラーのイメージを減少するバッ
クライトにより着色された半透明パネルのようなバック
ライトパネルディスプレイが反射鏡の背後に配置され、
狭い帯域幅反射鏡を通してイメージ情報を伝送し、ほぼ
ダッシュボードパネルの位置において虚像の正面に配置
される異なって着色されたイメージを生成する。この異
なって着色されたイメージは、例えば虚像または虚像を
引き立たせるように構成された通常の大きさのインジケ
ータ上に重ねられる拡大された赤色警告灯を含むことが
できる。

【００１２】本発明の別の実施例において、上記に示さ
れたタイプの複数の非球面狭帯域反射鏡が積層され、ダ
ッシュボードパネルの位置をはるかに越える複数の拡大
虚像を生成する。各反射鏡は、それぞれ異なった空間的
な位置に異なる色のイメージを生成し、運転者の公称的
な目の位置から離れて３−Ｄイメージの虚像を生成する
ように異なる波長帯域幅および異なる光学半径を有す
る。

【００１３】好ましい狭帯域反射鏡は、注入モールドさ
れた非球面プラスチック基体の第１の表面に被覆された
反射蒸着層によって形成された屈折率変化素子である。
その代わりとして、狭帯域反射鏡は球面ガラス基体に埋
設された光学的に記録された非球面反射ホログラムによ
って形成されたホログラフ反射鏡である。

【００１４】非瞳孔形成構造で反射鏡を使用することに
よって光学系の全長は減少され、光学系は簡単化され
る。単一の非球面反射鏡が全体的な光学系として使用さ
れた場合、色収差は実質的に取除かれ、特にシャープな
着色イメージが生成される。

【００１５】本発明の特徴を含む表示システムは、通常
の直視式計器ディスプレイの既存の角度的水平標尺より
小さいディスプレイ視界を提供するために“見かけサイ
ズ”効果を利用する。この視界の減少はシステム寸法を
減少させ、したがって自動車において利用可能な制限さ
れた空間中への設置を容易にする。システム寸法の減少
は、別の計器または制御装置を取付けるために使用され
ることができるダッシュボードパネル空間を生成する。

【００１６】本発明の好ましい実施例においては、軸を
外れた光学系における歪みを補償するように予め歪曲さ
れ、物体シーンの直線虚像を生成する受動イメージソー
スが使用される。セグメント化されたＬＣＤはパネルが
比較的薄く、解像度が高く、信頼性が高く、また電力消
費量が低いため、好ましい受動イメージソースである。
ＬＣＤパネル装置における適切なカラーフィルタは、単
一の狭帯域反射鏡により使用される疑似単色イメージ光
または複数の積層された反射鏡により使用される多色イ
メージ光を生成する。

【００１７】システムにおいて光倍率を使用することに
よって、縮小されたイメージソースにより所望のイメー
ジ寸法を得ることができる。縮小されたＬＣＤソースに
関して、表面領域が減少されるため、費用は特に低い。

【００１８】イメージソースは典型的に平坦である。し
かしながら、本発明の別の実施例は３−Ｄイメージを生
成するために非平面イメージソースおよび反射鏡を使用
する。イメージ距離は反射鏡とイメージソースとの間の
距離によって決定されるため、反射鏡はイメージソース
の構成にしたがった虚像を生成する。したがって、非平
面イメージソースは実質的に対応した非平面虚像を生成
する。

【００１９】ＬＣＤパネルは、シャドウ効果を回避する
ように背面照明される。遠方に配置された比較的安価で
丈夫な小さいフィラメント白熱電球によって照明が行わ
れる。光ファイバ束はＬＣＤパネルに光を伝達する。こ
の遠隔照明方式は故障の場合にバルブの交換を容易に
し、イメージソースによって占有された領域における熱
上昇を抑える。光ファイバ束はＬＣＤパネル装置の背後
で多数の間隔を隔てられた端部に分離される。端部はパ
ネル装置を別々に照明し、近接した照明距離内でＬＣＤ
を横切る特に高度の照明の均一性を促進する。

【００２０】方向性拡散スクリーン素子は照明光学系と
イメージソースとの間に配置されており、照明光を拡散
し、視界全体にわたって均一な高い輝度および均一なコ
ントラストを提供する。本発明の好ましい実施例におい
て、光ファイバ束の各端部からの光はＬＣＤパネル装置
の方向に導かれ、ここにおいて装置の後部に積層された
透過拡散ホログラムによって拡散される。ホログラムの
高い効率および角度的制限特性は、狭帯域反射鏡の入口
開口にＬＣＤパネルからの拡散光を均一に効率的な方法
で導き、それによって特に明るいイメージディスプレイ
を生成する。ランプから光ファイバ束の開口に光を収集
して焦点を合わせ、夜間または日中の高い周辺光条件に
おいて効果的なディスプレイ表示に十分であるイメージ
輝度を生成するために適切なコリメートおよび集束光学
系が使用される。

【００２１】拡散スクリーンはまた所望の方法で観察領
域のエッジの近くの光の強度を減少し、これらの領域に
存在する垂直方向のディスパリティ、残留歪み、水平方
向の焦点およびイメージ運動等の任意の光収差の視覚的
インパクトを最小にする。観察領域にわたって拡散スク
リーンの強度分布を適合させることによって、非瞳孔形
成システムは、瞳孔形成システムの所望の光学特性のい
くつかをこのようなシステムの固有の制限なしに実現す
ることができる。

【００２２】本発明の好ましい実施例において、光学系
およびＬＣＤパネルを保護するために湾曲され傾斜され
たプラスチック反射シールドが反射鏡の後方に付加され
る。反射シールドの曲率および角度は、アイ運動ボック
ス内からの周辺光反射が反射シールドの前面からずれ、
イメージソースと反対側の黒色面上に焦点を結ぶように
選択され、それによって虚像ディスプレイの高いコント
ラストを維持する。高いコントラストは、反射鏡から反
射した背景周辺光の量を減少するホログラフィック狭帯
域反射鏡を使用することによってさらに促進され、ＬＣ
Ｄの全体的な背景輝度に貢献する。

【００２３】本発明のその他の特徴および利点は、以下
の詳細な説明および本発明の特徴を例示によって示した
添付図面から明らかになるであろう。

【００２４】

【実施例】説明のために図１乃至４に示されているよう
に、本発明は、一般に符号10で示されている光表示シス
テムで実施されており、ハンドル14の後方の自動車のダ
ッシュボード12に取り付けられており、運転者22が下を
見たときに運転者の位置のアイ運動ボックス20から見る
ことができる警告インジケータを含んでいる主計器集合
体の３−Ｄイメージ16を生成し、光線26によって概略的
に示された方法でダッシュボードパネル領域24を横切っ
て走査する。

【００２５】複数の電気機械ゲージあるいは後方照明直
視の平坦な液晶表示装置（図示されていない）から構成
されている通常の直視装置は、自動車のダッシュボード
領域24の寸法、配置および位置を比較して示すために図
１において極めて細い線で、および通常の方法で示され
ている。本発明の特徴を実施するシステム10がダッシュ
ボード領域24で利用できる狭い空間でパッケージされる
ように十分に軽量で小型である（例えば、通常約１０''
Ｗ×６''Ｈ×８''Ｄで、約２乃至３Ｋｇ）ことが直ちに
高く評価されるであろう。

【００２６】再び図３を参照すると、表示システム10に
よって生成される典型的な３−Ｄ計器表示イメージ16は
通常の２次元直視装置と同様の形式であり、例えば集合
体型に配置されているスピードメータ32、タコメータ3
4、油圧警告インジケータ36、エンジン温度警告インジ
ケータ38、燃料レベル警告インジケータ40およびバッテ
リーチャージ警告インジケータ42を含む。しかしなが
ら、スピードメータ32およびタコメータ34は、警告イン
ジケータ36乃至42の色（例えば、赤）と異なる色（例え
ば、緑）で示される。さらに、スピードメータ32および
タコメータ34は前方焦平面46に見られ、３−Ｄ効果を生
じる。運転中にこの計器イメージを見るため、運転者22
はフロントガラス48（図１参照）を通して見る道路の視
覚からダッシュボード領域24の方向に見る計器イメージ
16の視覚に目を瞬間的に向け直す。

【００２７】図３に示された計器イメージ16は、同時表
示に適切な補足的なイメージを生成する方法で他の計器
32および34の横に配置された警告インジケータ36乃至42
を示す。このタイプの配置に関して、非線形の効果およ
び異なる配色は、計器集合体を与える特有の高度なスタ
イルを形成するために「ハイテック」型が使用される。
別の配置（図示されていない）において、前方焦平面に
見られる警告インジケータは大きくされ、後方焦平面に
見られる計器の前方に直接位置される。インジケータは
選択的に付勢され、必要とされるときに消勢され、付勢
されたインジケータは大きな視覚強調を供給するために
イメージ表示の残りの部分の上に重なる。このタイプの
重畳されたイメージ装置は計器表示の全体の視野を減少
させる傾向があり、それによって表示システム10のパッ
ケージ寸法および光学的な複雑さにおける減少を可能に
する。

【００２８】本発明の好ましい実施例によれば、光表示
システム10は、運転者22の目とシステム10の物理的位置
の間の実際の光路長より実質上長い距離の後方焦平面44
に表示された計器の虚像50（図４参照）を形成する。こ
れは、装置の読取り能力を高め、運転者の目の疲労を最
小にし、運転者22が道路の前方を見てこれらの装置32お
よび34を一瞥する間の移行時の目の焦点調節の問題を減
少する。改善は、特に目の焦点調節能力が減少している
老人、および近距離の物体を明瞭に見るために頭を後方
に引かなければならない遠視の人あるいは頭を上に傾け
なければならない二焦点眼鏡を掛けている人に意味があ
る。暗いトンネルにいても明瞭であるようにこれらの装
置32および34を光学的に位置し、強い周囲光に対する効
果的な遮光を行うことによって、システム10は表示の可
視性を改善し、通常の任意の背景レベルに対する高いコ
ントラストと、シャープで満足な計器表示を供給する。
この装置は構造および設計が簡単であり、手ごろな値段
で大量生産されることができる。

【００２９】図４を参照すると、好ましい表示システム
10は所望の後方焦平面計器32および34の目標物体情景表
示を生成する小型化された疑似単色性イメージソース5
4、イメージソース54を照明する照明システム56、およ
び運転者のアイ運動ボックス20にイメージソース54から
の疑似単色光59を偏向し、ダッシュボードパネル24を越
えたかなり離れた距離（例えば、約１フィートあるいは
それ以上）アイ運動ボックス20内の運転者の通常の視覚
位置からかなり離れた距離（例えば、約４フィートある
いはそれ以上）にソース54によって表示された装置の疑
似単色性の拡大された虚像50を生成するように光を収束
するパワーを有するオフ軸非球面狭帯域反射鏡58のよう
な光イメージ素子を含む。光パワーは、システム10にお
けるイメージソース54および他の光学素子の配置を制限
し、システム10内の光路の長さを制限する自動車設計制
約にもかかわらず所望の目とイメージの間の距離を達成
する。

【００３０】「明瞭な寸法」の効果によれば、離れた距
離の目標物体が近い距離のありふれた目標物体と同じ視
角の範囲を定めるとき、大きな寸法はさらに離れた目標
物体に帰する。表示システム10によって生成された虚像
50に見られる計器は、運転者の目と同じ角度の範囲を定
めるとしてもダッシュボードパネル24に物理的に位置さ
れた同じ寸法の計器より大きく見える。本発明は、光学
的な設計を簡単化するためにこの効果の利点を与える。
例えば、約６フィートの観察距離で約３°の範囲の虚像
は、約２フィートの観察距離に位置された６°の直視イ
メージとほぼ同じ寸法となる。虚像表示システム10の視
野は、計器表示の知覚可視性および読取り能力を実質上
低下させることなしに通常の装置28の角弦に相対して減
少される。減少された視野に関して、本発明の特徴を実
施している表示装置10はダッシュボード12における有効
な制限された空間でさらに容易にパッケージされること
ができ、他の使用のためにダッシュボード12における空
間の上方は自由に利用できる。

【００３１】運転者人口の大部分に適応させるのに十分
なアイ運動ボックス20上の約１２°Ｈ×３°Ｖの可視視
野を有する虚像表示システム10は、自動車計器に適切な
寸法の虚像50を供給する。垂直平面に計器表示を折り重
ねるために単一の連続的な反射鏡58を使用することによ
り、全視野が通路に妨害物あるいは２次的な折り曲げを
有することなしに所望のアイ運動ボックス20内に見られ
ることができる。単一の反射表面58が全体の光イメージ
システムにおいて使用されるとき、色収差は実質上減少
あるいは除去され、システム10は特にシャープなカラー
イメージを供給する。

【００３２】非球面性の狭帯域反射鏡58は光学系の設計
における高い自由度を可能にし、自動車計器表示に所望
されるイメージ品質および物理的特性を有するシステム
10を供給する作業を容易にする。本発明の好ましい実施
例において、非球面反射表面の形状は垂直ディスパリテ
ィおよび視野湾曲を減少させ、反射鏡58の曲率半径を最
小にし、反射鏡58とイメージソース54の間の光路長を短
くすることによってシステムの簡潔さを高めるために収
差を最小にするように比較的複雑でない光学的設計でコ
ンピュータにより最適にされる。

【００３３】光学系の全長はさらに減少され、光学装置
は非瞳孔構成において反射鏡58を使用することによって
さらに簡単にされる。非瞳孔光学系はレンズグループ、
あるいは計器表示システム10の場合にはイメージソース
54を拡大し、運転者22からある程度離れて虚像50を生成
するために非球面反射鏡58を使用する。虚像50は反射鏡
58によって範囲が定められた円錐内に最適に見られる
が、運転者の目22が最適な視覚円錐の外に動くとイメー
ジ50の一部はぼやけ始める（すなわち、見えなくな
る）。さらに、運転者の目22が中央円錐の外に動くと、
結局イメージ全体がぼやけるまで見ることができるイメ
ージ50はわずかである。瞳孔形成システムにより、最適
な観察領域はさらに制限され、虚像は運転者の目が出口
瞳孔の外に動くときに完全にぼやける。しかしながら、
この付加された特徴は、（中継光学装置の形態の）付加
的な光学素子および光路を犠牲にする。非瞳孔形成シス
テムの利点は比較的簡単であることにある。システムの
全長は、付加的な中継光学装置を適応させるために余分
な長さを必要とする瞳孔形成システムの全長より一般的
に短い。収差補正および歪み制御に関して瞳孔形成シス
テムによって提供された利点は、このような表示におけ
るイメージが実世界の視覚に関して強調されていないの
で、システム10のような下向き表示においては重要でな
い。高いレベルの歪みおよび低い正確さは許容可能な特
性のために許容されることができる。垂直ディスパリテ
ィの所望のレベルは、十分に非瞳孔形成システムの範囲
内である。

【００３４】アイ運動ボックス20内の何処からでも全体
の虚像50を見ることができるように、非瞳孔形成システ
ム10における反射鏡58の寸法は次の式によって選択され
る。

【００３５】Ｈ＝２Ｌｔａｎ（ＦＯＶ／２）＋（Ｙ−
５）（１−Ｌ／Ｒ） ここで、Ｈは反射鏡58の寸法であり、Ｌは運転者22から
反射鏡までの距離であり、ＦＯＶは表示視野であり、Ｙ
はぼやけていない視覚のために所望されるアイボックス
20（インチ）であり、Ｒはイメージ距離（すなわち、目
22から虚像50までの距離）である。

【００３６】ここで、パッケージ寸法は自動車の内装に
おける使用のために意図されたシステムに関する場合の
制約であり、それは光学装置の寸法を最小にするために
観察者のできるだけ近くに光学系を位置することが有効
である。例えば、約３０インチの目とパネル間の距離に
関して、１２°の視野表示の典型的な反射鏡58は約８．
５インチの幅の反射領域を有する。２４°の視野の場
合、反射鏡58上の反射領域は約１４．６インチの幅であ
り、通常の装置28とほぼ同じ寸法である。本発明の好ま
しい実施例において、非球面反射鏡58の反射領域は約
９．０''Ｗ×５．０''Ｈである。

【００３７】本発明の１実施例において、非球面反射鏡
58の中心57はアイ運動ボックス20から約３０インチで視
線軸（中央光線61によって図４に表されている）に沿っ
て測定されたイメージソース54の前面60から約５．６イ
ンチの所に位置される。反射鏡58は約１４．４°のオフ
軸角度62に指向され、イメージソース54の前面60は視線
軸61に対して約７８°の角度63に指向される。反射鏡58
の非球面反射領域は、次の非球面の式を満たす約１４イ
ンチの基本半径を有する。

【００３８】

【数１】 ここで、Ｒ＝−１４であり、Ｃ５＝−０．９３４１９７
×１０^-3であり、Ｃ８＝−０．６２７９９５×１０^-3で
あり、ＸおよびＹは表面に正接の１対の相互直交軸によ
って限定されるような非球面に沿ったサンプル点（イン
チ）であり、ＺはＸ，Ｙサンプル点で非球面に垂直な軸
の位置付け（インチ）である。

【００３９】非球面に沿ったサンプル点に関するデータ
は次の表において示されており、「Ｚ」は球面基本曲線
に関するデータであり、「ΔＺ」はそれぞれＸ，Ｙサン
プル点における基本湾曲からの非球面の偏差である。

【００４０】サンプル点（インチ） ＋０．０００ −２．０００ ＋．００８７６１
−．１３４８３３ ＋０．０００ −１．０００ ＋．００１５６２
−．０３４１９８ ＋０．０００ ＋０．０００ ＋．００００００
＋．００００００ ＋．００００ ＋１．０００ ＋．０００３０６
−．０３５４５４ ＋０．０００ ＋２．０００ −．００１２８７
−．１４４８８１ ＋１．０００ ＋０．０００ −．０００９３４
−．０３６６９４ ＋２．０００ ＋０．０００ −．００３７３７
−．１４７３３０ ＋３．０００ ＋０．０００ −．００８４０８
−．３３３６１３ ＋４．０００ ＋０．０００ −．０１４９４７
−．５９８５３９ ＋４．０００ −２．０００ ＋．０１３９０９
−．７１９５９１ ＋４．０００ ＋２．０００ −．０３６３３０
−．７６９８３１ 本発明の好ましい実施例において、非球面反射鏡58は狭
帯域反射光学素子である。非球面反射鏡58は、例えば、
Mao-Jin Chern 氏らによる米国特許第4,545,646 号明細
書に記載されたタイプの蒸着処理によって形成されてお
り、その全体的な開示は参考文献としてここに引用され
ている。非球面表面上の狭帯域被覆はイメージソースか
ら単色性のカラーイメージを強力に反射し、図４におけ
るパネル120 から生成された別のカラーイメージを透過
する。本発明の別の実施例において、非球面反射鏡は光
ホログラフの既知の方法を使用して生成されている狭帯
域回折光学素子である。ホログラフ反射鏡は、例えば、
イメージソース54からアイ運動ボックス20への反射光に
おける比較的高いレベルの光学的効率を供給する。適切
なホログラフ反射鏡58は、球面ガラス基板に埋設されて
いる感光性ゼラチンの層に光学的に記録された非球面反
射ホログラムを含む。表示システム用の狭帯域ホログラ
フ反射鏡およびそれを形成する方法は、例えば、J.With
rington 氏による米国特許第3,940,204 号明細書に記載
されており、その全体的な開示は参考文献としてここに
引用されている。

【００４１】本発明の好ましい実施例は、所望の輝度お
よびコントラストで所望の後方焦平面計器32および34を
表示し、ダッシュボード12における利用可能な領域にパ
ッケージされ、所望の解像度およびカラーを供給し、比
較的低コストで自動車の電気システムと互換性のある入
力パワー要求を有する受動的なイメージソース54を利用
する。パッケージングおよびコストの特徴は、表示シス
テム10に光パワーの利点を与えることによって部分的に
高められる。光パワーはイメージソース54を小型化させ
る、すなわち、虚像50に見られる所望の計器表示の寸法
より小さくさせる。

【００４２】液晶表示は多数の消費者および工業用の応
用において使用され、特に自動車表示における使用に望
ましい。それらは、比較的薄いパネル、セグメントのス
トローク品質による高い解像度、高い信頼性、低コス
ト、低パワー消費を有する。ＬＣＤパネルの厚さは比較
的大きなパネル（例えば、５''×６''）に関して約０．
２５インチである。典型的に約２乃至１０ボルトの範囲
の低駆動電圧も望ましい特徴である。ＬＣＤは約−４０
℃乃至＋８５℃の範囲の動作および蓄積温度を有する
が、切替え速度は低い温度で低下する傾向があるので、
表示が自動車が発進する数秒間で寒い天候においても適
切に動作し続けることができるようにＬＣＤイメージソ
ースにヒーター回路（図示されていない）を付加するこ
とが望ましい。

【００４３】セグメントに分けられたＬＣＤパネルは、
通常の計器形式を供給するバーグラフ66（図３参照）を
形成できるため、イメージソース54における使用に特に
望ましい。セグメントに分けられたＬＣＤは、動くイメ
ージ（例えば、棒グラフに沿って動くスライドインジケ
ータ）を形成するために静止した照明光源からの光を変
調する。

【００４４】図５を参照すると、イメージソース54にお
いて有効であるツイストニューマティック変形の典型的
なセグメントに分けられたＬＣＤパネル70は、１対の基
板76と78の間でシール74で保持された活性液晶層72を含
む。間隔の隔てられた電極80のパターンは、液晶分子を
整列させるために化学的あるいは物理的に処理されてい
る層の両側の表面82および84に沿って配置されている。
電極80は、当業者に良く知られている方法でイメージ画
素を生成するために選択的に付勢される。この全体的な
構造は、１対の偏光子86と88の間に挟まれている。

【００４５】狭帯域反射鏡58に使用される疑似単色性イ
メージ光は、後方偏光子88に接着される拡散スクリーン
92の背後に積層され、または別の実施例（図示されてい
ない）においては偏光子88と拡散スクリーン92の間に積
層されている適当なカラーフィルタ90によって生成され
ている。適切なカラーフィルタは、誘電体フィルタおよ
び着色した透明なフィルタを含む。以下に記載される好
ましいホログラフ拡散スクリーン92が使用されるとき、
カラーフィルタ90は拡散スクリーン92によって回折され
ているカラーを通すように選択される。以下に記載され
る本発明の別の実施例によって使用される多色ＬＣＤイ
メージソースは、異なった着色の領域の集合体のカラー
フィルタ90を含む。

【００４６】表示システム10において有効な別のタイプ
のイメージソースは、真空蛍光表示管、ＰＬＺＴ表示、
小型電気機械ダイヤル、および機械ダイヤルと電気光学
ソースとのバイブリッドの組合せを含む。ドットマトリ
ックス表示（ＬＣＤ型あるいはＶＦ型）は、形状が変化
可能なイメージが所望される場合に特に有効なイメージ
ソースである。

【００４７】本発明の別の実施例は、減少された収差あ
るいは湾曲したイメージ表面（図示されていない）にお
ける幅の広い視野を有し、湾曲した表面の前に位置され
ている視野レンズ／プリズム（図示されていない）を備
えている。

【００４８】非球面反射鏡58がオフ軸配置において使用
されているとき、虚像50に見られるようなイメージソー
ス54の形状は歪められる。形状補正は、この歪みを補正
し、運転者22によって見られるように幾何学的に正確な
虚像50を生成するためにシステムに導入される。通常、
歪みはイメージソース54の設計によって補正される。

【００４９】特に、イメージソース54のグラフィックパ
ターン設計は形状補正を伴うために予め歪まされてい
る。セグメントに分けられたＬＤＣイメージソースの場
合において、補正はオフ軸配置における歪みと平衡する
ように成形されている歪んだ湾曲線によってアートワー
クおよびセグメントパターンを故意に歪ませることによ
って設計に組み込まれている。セグメントに分けられた
ＬＣＤの配置は通例のように配置されているので、表示
を形成するために使用されるアートワークは生産コスト
の増加がほとんどなく、イメージ品質の低下がほとんど
ないように予め歪まされている。

【００５０】上記された特定の非球面の湾曲は図６に示
されている。所望の直線の虚像50は、約２．３６４''Ｗ
×０．６９９''Ｈの寸法の長方形94によって与えられて
いる。ＬＣＤイメージソース54の表面は、中央の点98を
中心に長方形94内に配置されている曲線グリッドパター
ン96によって表されている。グリッドパターン96にした
がって予め歪ませられているパターンにイメージソース
54のＬＣＤセグメント68を配置することにより、オフ軸
の配置における歪みは補正され、ソース54によって生成
される虚像50は実質上直線である。

【００５１】セグメントに分けられたＬＣＤパネル70の
ような受動的な（すなわち、非発光）イメージソース54
に関して、照明は外部照明システム56によって行われ
る。照明システム56によって消費される電力量を最小に
するため、表示装置はできるだけ透明でなければなら
ず、全体的なアイ運動ボックス20にわたり一様な高い輝
度および一様なコントラストを保持すべきである。

【００５２】ホログラフ拡散器は光を拡散させるのでは
なく、回折する。拡散された全ての照明光は光学系の入
口瞳孔に一様に向けられ、回折角度は光学的な形態に適
合するように容易に調整されることができ、高い一様性
および高い利得を供給する。典型的な自動車の環境にお
いて遭遇されるアイリップスおよび目とパネルの観察距
離に関して、照明システム56とイメージソース54の間に
配置されるホログラム拡散スクリーンは照明光を拡散さ
せ、表示の輝度における実質的な改善を与える。

【００５３】再び図５を参照すると、ＬＣＤパネル70に
接着される拡散スクリーン素子92が透過ホログラム拡散
スクリーンであり、特にC.Johnson 氏による米国特許第
4,372,639 号明細書に記載されたタイプの方向性拡散ス
クリーンである。透過ホログラムの出口開口特性は一様
で能率的な方法で拡散された光をＬＣＤパネル70から反
射鏡開口に向けるようにホログラムは記録されている。
拡散光を集めて指向することにより、虚像50は所望のア
イ運動ボックス20内から見られるときに全体的な視野に
わたって一様な輝度および一様なコントラストで供給さ
れる。

【００５４】表示システム10において特に有効である別
の拡散スクリーンは、プロトライトによって形成された
非球面レンチキュラースクリーンである。レンチキュラ
ースクリーンはホログラフ拡散スクリーンの幾つかの所
望の特性を有するが、入射光の波長および入射角にあま
り感応しない。イメージソースの傾斜は、レンズスクリ
ーンが使用される場合実質上減少あるいは除去されるこ
とができる。

【００５５】ホログラフ拡散スクリーン92の方向性特性
は、観察領域の縁部近くに存在している垂直ディスパリ
ティ、残留歪み、水平焦点およびイメージ運動のような
任意の収差の視覚影響を最小にする利点を有する。反射
鏡58の入口開口に光を集めることによって、スクリーン
92は所望の方法で観察領域の縁部の光の強度を減少さ
せ、運転者22に対するさらに許容できる収差を形成す
る。観察領域にわたる拡散スクリーン92の強度分配を調
整することによって、非瞳孔形成システムはこのような
システムの固有の制限なしに瞳孔形成システムの幾つか
の所望の光学特性を達成することができる。

【００５６】拡散スクリーン92がイメージ素子としては
使用されないので、ホログラムの品質はあまり臨界的で
ない。スクリーン92は、自動車表示の応用のために高い
生産量および低コストで製造されることができる。透過
ホログラム拡散スクリーン92を形成するための適切な技
術は、異なる波長で記録され、スクリーン92が異なる領
域においては異なるカラーに応じさせるようにそれぞれ
配置されている複数のホログラムを含む。

【００５７】照明システム56は、所望の輝度、カラーバ
ランス、一様性を与えるようにイメージソース54を照明
する。

【００５８】ホログラフ拡散スクリーン92に関して、小
さなフィラメントの白熱ランプあるいは光ファイバの束
のような小さな点の光源を使用することは特に望まし
い。本発明の好ましい実施例において、光ファイバの束
100 は遠く離れて位置されたランプ102 からＬＣＤパネ
ル70への照明を伝えるために使用される。遠隔配置は、
ランプ102 がランプが故障した場合におけるサービスあ
るいは置換に対して都合良くアクセスできるように選択
される。さらに遠隔配置は、イメージソース54によって
占められた領域における加熱を減少する。１実施例にお
いて、ランプはダッシュボード12の後方開口端部103 に
隣接して取付けられている。

【００５９】ランプ102 からの光は、適当なコリメート
非球面レンズ104 および適当な集光非球面レンズ106 に
よって光ファイバの束100 の開口に視準および集束され
る。レンズ104 と106 の間のフィルタ108 は、比較的低
い加熱許容度を有するプラスチック光ファイバの使用を
容易にするために赤外線波長における光を瀘波して除去
する。ランプ102 の電力量は、照明が光ファイバの束10
0 および視準レンズ104 および集光レンズ106 を通過す
るときに生じる光の損失および減少した光の強度を考慮
して選択される。

【００６０】特に、照明システム56において有効である
安価な永続性のランプ102 は白熱ランプである。イメー
ジソース54を適当に照明するために所望される照明出力
を生成することが可能であり、自動車において典型的に
認められる電圧およびパワーの形態に関して互換性があ
る多くの種類が存在する。

【００６１】光ファイバの束100 がＬＣＤパネル70への
光を伝えるために使用される遠隔ランプの場合におい
て、光ファイバ100 への収集能率を増加するために小さ
いフィラメントを有するランプ102 を使用することは望
ましい。このような白熱ランプの１例はランプ番号１８
７４である。そのランプの公称設計電圧は約３．７ボル
トであり、公称電力消費量は約１０ワットである。ラン
プは高い発光出力を有し、それ故にファイバの束の構成
に特に適切である。図４に示されたタイプのｆ／１集光
光学系を使用することにより、ランプは夜間あるいは昼
間の高い周囲光状態における効果的な表示に対して十分
なイメージ輝度を生成すべきである。

【００６２】イメージソース54がセグメントに分けられ
たＬＣＤパネル70を含む場合、光ファイバの束100 の出
口開口は背面照明機構を提供するように構成されてい
る。背面照明は、ＬＣＤパネル70に接着された活性液晶
層72と拡散素子92の間のギャップ距離によって生じられ
るシャドー効果を実質上除去する。

【００６３】再び図４を参照すると、光ファイバの束10
0 は白熱ランプ102 から延び、複数の間隔を空けた端部
110 においてＬＣＤパネル装置70の後方で終端すること
が好ましい。各端部110 からの光は、透過ホログラム拡
散素子92によって拡散され、カラーフィルタ90によって
瀘波されるパネル70を通って導かれる。この方法でファ
イバの束100 を分割することにより、照明の高度の一様
性は近い照明距離内のパネル70を横切って達成される。
光ファイバ100 を複数の端部110 にそれぞれ約２．５ｃ
ｍ（約１インチ）離して分割することにより、所望の一
様性はパネル70からわずか約２．５ｃｍの端部110 によ
って達成される。

【００６４】周囲光状態によって生じられる不所望の反
射は、表示システム10における光学的表面の適当な選択
および方向によって実質上減少あるいは最小化される。

【００６５】表示システム10における不所望の周囲光の
主要な原因は、運転者22の外部の周囲（すなわち、太陽
および空）および自動車の内装の拡散反射である。表示
システムハウジングの適当な設計により、外部の周囲光
による直接的な照明は実質上阻止されることができる。

【００６６】再び図１を参照すると、本発明の好ましい
実施例は、視線軸に対して約４５°の角度の湾曲したプ
ラスチックシートのグレアシールド112 によって前面が
囲われている表示システム10を含む。シールド112 は、
表示ハウジングの側面およびグレアシールド112 からの
表面反射をトラップする。シールド112 は、異物が光学
系に落ちるのを防ぐためにイメージソース54の底部と反
射鏡58の底部の間に取付けられている。シールド112 の
湾曲および角度はアイボックス領域20からの任意の周囲
光反射がイメージソース54から光トラップ（ダッシュボ
ード12の下部突出部分116 の上部の黒い表面114 ）の方
へ向けられるように選択され、虚像50の高いコントラス
トを保つ。

【００６７】グレアシールド112 の表面は、残留溝ある
いは傷がシステム10の光学特性における影響を最小限に
するように高品質に形成される。適切なグレアシールド
112は、光学的に透明なプレートあるいは中性デンシテ
ィフィルタである。シールド112 は、カラーＣＲＴ表示
用のコントラスト増加トフェースプレートとして開発さ
れたジジミウムガラスフィルタのようなコントラスト増
加フィルタ材料から形成されることが好ましい。

【００６８】イメージ表面54からの第１の表面反射は、
表示ハウジングの内側に向ってソース54の表面を傾ける
ことによって、あるいは広帯域反射防止被覆を供給する
ことによって実質上最小化あるいは除去される。表示ハ
ウジングの内側表面上の光バッフル（図示されていな
い）および光吸収塗料は、周囲反射をさらに減少するた
めに使用されてもよい。

【００６９】ホログラフ反射鏡58の使用は、イメージソ
ース54の一般的な背景輝度に与える不所望の周囲光の量
を減少することによってイメージコントラストを改善す
る。単一の狭帯域ホログラムの角度および波長感知特性
は、典型的に周囲照明光の約１０乃至２０％のみが反射
鏡58から反射し、イメージソース54付近の領域に入るこ
とを可能にする。周囲光の残りの８０乃至９０％は反射
鏡を透過して、表示ハウジングの内側における黒い表面
118 によって吸収される。コントラストにおける結果的
な改善は、高い周囲光の状況下でさえシャープで読取り
可能な虚像50を可能にし、照明システム56における小電
力のランプ102 の使用を可能にする。

【００７０】本発明の好ましい実施例において、警告イ
ンジケータ36乃至42あるいは前方焦平面46において表示
されるその他の計器のイメージは、運転者の視線61にお
ける反射鏡58の直接後方に位置された第２のイメージソ
ース120 によって生成される。この第２のイメージソー
ス120 は第２の光源122 によって照明され、ダッシュボ
ードパネル24付近の虚像50の前方にイメージを生成す
る。第２のイメージソース120 および第２の光源の両方
が図１、２および４に概略的に示されている。

【００７１】狭帯域反射鏡58は単色性のイメージソース
54によって生成された光を反射するが、実質上第２の光
源120 から発光する異なる色の光を透過する。例えば、
反射鏡58が狭帯域の緑に同調される場合、多重カラー性
能の第２のイメージソース120 は反射鏡58を通して青、
黄および、または赤のイメージを伝送する。運転者は単
色性のイメージソース54によって生成された緑色の虚像
50と同時に第２のイメージソース120 によって生成され
たイメージの表示を見るが、異なる焦平面においてそれ
らを見るので３−Ｄ表示の知覚を生じる。反射鏡58の狭
帯域特性は、第２のイメージソース120 の照明から単色
性のイメージソース54を実質上保護するので、３−Ｄイ
メージの前方および後方焦平面44および46の隔離距離を
保つ助けをする。

【００７２】本発明の好ましい実施例において、第２の
イメージソース120 は、真空蛍光パネルあるいは液晶表
示装置のような背面照明パネルである。パネル表示装置
は、所望により単色性でも多重カラーでも可能であり、
図３に示された３−Ｄイメージ16について前述されたよ
うな種々の異なる計器イメージを生成することができ
る。第２の光源122 は、局部的ランプでも単色性のＬＣ
Ｄパネル70を照明するために使用されるものと同様の遠
隔位置照明システムでも可能である。

【００７３】図７を参照すると、図４に示された部品に
実質上対応する部品は、ダッシュ（' ）を付けた等しい
参照符号によって識別されている本発明の別の実施例
は、単一の非球面狭帯域反射鏡が反射させるために異な
る波長の帯域幅がそれぞれ同調された複数の非球面狭帯
域反射鏡130 、132 および134 に分割されている光表示
システム125 である。例えば、イメージソース54' に最
も近い反射鏡130 は赤を反射させるように同調され、イ
メージソースから最も遠い反射鏡134 は青を反射させる
ように同調され、その間の反射鏡は緑を反射させるよう
に同調されている。これらの反射鏡130 、132 および13
4 がイメージソース54' の多重カラーの実施例からの光
に露出されている場合、イメージにおける各カラー帯域
はそれらの対応している反射鏡によって別々に反射さ
れ、別の反射鏡を通して伝送される。各ミラー130 、13
2 および134 は、ダッシュボードパネル24を越えた後方
の位置に特定の単色性の色で拡大された虚像136 、138
および140 を生成する。

【００７４】各反射鏡130 、132 および134 の湾曲は、
異なるカラーの虚像面136 、138 および140 が空間的に
分けられ、運転者の目22から離れて位置される３−Ｄイ
メージの錯覚を与えるように互いに異なって形成され
る。例示的な実施例において、近距離の反射鏡130 は約
１４インチの基本曲率半径を有し、中間距離の反射鏡13
4 は約１８インチの基本曲率半径を有する。好ましいホ
ログラフ反射鏡の場合、湾曲はフリンジパターンのホロ
グラフで記録された半径に関連する。

【００７５】図８を参照すると、複数の反射鏡表示シス
テム125 の好ましい実施例は、各反射鏡130 、132 およ
び134 が一体の反射鏡装置142 に共に積層される構成を
利用する。中間距離の反射鏡132 を記録するために使用
される感光性ゼラチン144 の層は、１対の球面ガラスあ
るいはプラスチック基板150 および152 の適当に湾曲さ
れた表面146 および148 の間に挟まれている。それぞれ
近距離の反射鏡130 および遠距離の反射鏡134 を記録す
るために使用されるゼラチン層154 および156は、同じ
基板150 および152 の両側の適当に湾曲した表面158 お
よび160 に設けられている。別の実施例（図示されてい
ない）において、各反射鏡130 、132 および134 は複数
のホログラフ露光に層を露出することによって感光性ゼ
ラチンの単一層に全て記録されている。さらに別の実施
例において、各反射鏡130 、132および134 は、狭帯域
反射のために屈折率が厚さ方向で変化した構造を有する
光化学蒸着被覆から形成される。

【００７６】本発明のさらに別の実施例は、ダッシュボ
ードパネル24を越えた背後に実質上３−Ｄイメージを生
成することができる表示システム170 を提供する。図９
を参照すると、図４における部品に実質上等しい対応す
る部品はダブルダッシュ（''）を付けた等しい参照符号
を有し、システム170 は複数の平坦でないセグメント17
4 、176 および178 を含むイメージソース172 を使用
し、それらはそれぞれ図４に関して記載された表示シス
テム10において使用されたものと構造および配置におい
てイメージソース54と同様である。各イメージソースは
多色のものである。広帯域反射鏡58''は、セグメントに
分けられたイメージソース172 の空間的構成に追従した
拡大された虚像180 を生成する。結果として、虚像180
は空間的に分離された平坦でないイメージセグメント18
2 、184 および186 の実質上対応している構成を有す
る。

【００７７】前述の説明から、本発明が、スタイルに関
して互換性があり、自動車の内部において利用可能なよ
うに空間が制限されており、自動車計器集合体の劇的で
すぐれたスタイルで、高いコントラストのシャープで満
足な多色あるいは単色性の３−Ｄイメージを形成する光
パワーによる安価で大量生産可能な表示システムを提供
し、イメージの少なくとも一部が計器の読取り能力を高
め、ドライバの目の疲労を最小にするためにダッシュボ
ードの表面の実質上後方の視覚距離に位置されることは
高く評価されるであろう。

【００７８】本発明の幾つかの特定の形式が示され、説
明されているが、様々な変更が本発明の技術的範囲から
逸脱することなしに行われることができることは明瞭と
なるであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例の虚像ディスプレイシステム
を表し、自動車のダッシュボードに取付けられたシステ
ムを示した垂直方向の断面図。

【図２】図１のライン２−２における部分的に切取られ
たシステムの断面図。

【図３】図１のシステムによって生成された典型的な計
器ディスプレイの斜視図。

【図４】垂直平面における光線トレースを示した図１の
ディスプレイシステムの概略図。

【図５】図１のシステムにおいて使用される着色された
ＬＣＤイメージソースおよび拡散ホログラムの図２のラ
イン５−５における断面拡大図。

【図６】図１のイメージソースを形成するときに使用さ
れる歪曲線のグラフ。

【図７】垂直平面における光線トレースを示した複数の
積層反射鏡を備えた虚像ディスプレイシステムの形態の
本発明の別の実施例の概略図。

【図８】図７のシステムにおいて使用される積層反射鏡
の拡大断面図。

【図９】垂直平面における光線トレースを示した非平面
イメージソースを備えた虚像ディスプレイシステムの形
態の本発明のさらに別の実施例の概略図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マオ − ジン・チャーン アメリカ合衆国、カリフォルニア州 90216、ランチョ・パロス・バーデス、シ ーマウント・ドライブ 28414

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 オペレータの位置の視野内に取り付けら
   れた表示パネルを有する自動車用の表示システムにおい
   て、 前記表示システムが、第１のイメージ表示を行うために
   前記自動車に取り付けられた第１のイメージソースと、
   この第１のイメージソースとオペレータの位置との間に
   配置され、前記オペレータの位置から見える第１の空間
   的位置に前記第１のイメージ表示の第１のカラー虚像を
   形成する狭帯域光学素子と、前記狭帯域光学素子の帯域
   幅の外部の第２のイメージ表示を行う第２のイメージソ
   ースとを具備し、前記第２のイメージソースが前記オペ
   レータの位置から見える第２の空間的位置に第２のカラ
   ーイメージを生成するために前記狭帯域光学素子に関し
   て位置されていることを特徴とする表示システム。
2. 【請求項２】 オペレータの位置の視野内に取り付けら
   れた表示パネルを有する自動車用の表示システムにおい
   て、 前記表示システムが、イメージ表示を行うために前記自
   動車に取り付けられた多色のイメージソースと、この多
   色のイメージソースとオペレータの位置との間に配置さ
   れた複数の狭帯域光学素子とを具備し、このような狭帯
   域光学素子がそれぞれ異なる空間的位置においてそれら
   狭帯域光学素子の帯域幅に対応している前記イメージ表
   示の一部の異なる色の虚像を形成するように、前記各狭
   帯域光学素子が異なる帯域幅および異なる光学的半径を
   有していることを特徴とする表示システム。