JPH07277030A - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は車両情報を車両のフロントウィンド
ウに投射して表示するヘッドアップディスプレイ装置に
関し、ヘッドクリアランスを犠牲にすることなく表示の
遠視点化を実現して高い視認性を確保することを目的と
する。 【構成】 光源の発する自然光を、一定の振動方向の偏
光（Ｓ波）に変換して出射する偏光光源２０をダッシュ
パネル１６に組み込む。偏光光源２０の偏光照射先であ
る車室天井付近に反射型ＬＣＤ３０を設ける。ＬＣＤ３
０は、表示情報に相当する領域がＰ波を、非表示情報部
に相当する領域がＳ波をそれぞれ反射するように駆動さ
れる。また偏光光源２０は、ＬＣＤ３０の反射光のうち
表示情報に相当する領域から発せられた偏光のみを透過
し、反射板４０は偏光光源２０を透過した偏光のみをフ
ロントウィンドウの情報表示部に投射する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ヘッドアプディスプレ
イ装置に係り、特に車両情報を車両のフロントウィンド
ウに投射して表示するヘッドアップディスプレイ装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、車両情報の表示装置として
は、例えば実開平４−９６７７８号公報に開示されるよ
うなヘッドアップディスプレイ装置が知られている。こ
の装置は、運転者に対して表示すべき表示内容を形成す
る表示情報形成部と、そのバックライトとして機能する
光源とを車両天井付近に配設し、これらから投射される
表示内容を光学的にフロントウィンドウに投射してヘッ
ドアップディスプレイとしての機能を実現する装置であ
る。

【０００３】すなわち、一般にヘッドアップディスプレ
イ装置を構成するにあたっては、図４に示すように表示
内容をフロントウィンドウへ投射するための光源１、光
源１により発せられ、レンズ２，３等により導かれた光
のうち表示情報を形成する部分のみを透過させる透過型
の液晶ディスプレイ装置（ＬＣＤ）４、及びこの透過型
ＬＣＤ４を透過した光をフロントウィンドウ等に導くレ
ンズ５等の光学装置が必要とされる。

【０００４】この場合、ヘッドアップディスプレイ装置
としては、表示情報形成部である透過型ＬＣＤ４からフ
ロントウィンドウに至る経路を長く確保することができ
る程、視認者にとって遠視点化が図られる。その結果、
遠方注視中の視認者がディスプレイされた表示内容を確
認する際、注視距離を大きく変化させる必要がなくな
り、表示内容確認の迅速化を実現でき、優れた視認性を
得ることができる。

【０００５】上記公報に開示される装置は、特にその遠
視点化を実現することを目的とした装置であり、光源１
乃至透過型ＬＣＤ４に相当する部分を一体とし、これを
車室天井付近に配設することで、透過型ＬＣＤ４とフロ
ントウィンドウ上に設定した情報表示部との間に長い経
路を確保する構成としている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の装
置の如く光源１と透過型ＬＣＤ４とを一体としてヘッド
アップディスプレイ装置を構成するにあたっては、この
ように一体化した構成部材が大型化することは避けられ
ず、これを車室天井付近に配設した場合、車室内におけ
るヘッドクリアランスの確保が困難となる。

【０００７】情報表示部をフロントウィンドウ等に設け
るヘッドアップディスプレイ装置においては、太陽光等
により情報表示部における表示がウォッシュアウトしな
いだけの十分な光量が光源１に要求され、更に、透過型
ＬＣＤ４を用いて表示情報を形成するためには、ＬＣＤ
４の両面に偏光板６，７を設けて、光源１が発する自然
光のうち特定方向の偏光だけを利用して表示情報を形成
するのが一般的であることから光源１には全光量のうち
特定の偏光のみで十分な光量が賄える能力が要求され、
その小型化が困難だからである。

【０００８】このため、上記従来のヘッドアップディス
プレイ装置は、表示情報形成部と情報表示部との間に十
分な距離を確保し、遠視点化による優れた視認性を実現
することはできるものの、その搭載性の面で実用化が困
難であるという問題を有していた。

【０００９】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、ヘッドアップディスプレイ装置を構成する光源
と表示情報形成部とを分離して表示情報形成部のみを車
室天井付近に配設し、また光源の発する全ての自然光を
特定方向の偏光として情報表示に利用し、光源の負担を
軽減してその小型化を図ることにより、上記の課題を解
決するヘッドアップディスプレイ装置を提供することを
目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、所定光量
の光を発する光源と、該光源の発する光を振動方向の異
なる２つの偏光に分離する偏光ビームスプリッタと、分
離された一方の偏光を他方の偏光と同一の偏光に変換す
る波長板とを備え、前記光源の発する光を特定方向に振
動する偏光に統一して発するべく車室内所定位置に配設
される偏光光源と、該偏光光源が発する偏光を受光し、
表示情報部分と非表示情報部分とを互いに振動方向の異
なる偏光に分離して出射すべく車室天井付近に配設され
る表示情報形成部と、該表示情報形成部から出射された
偏光のうち、表示情報部分を形成する偏光のみを、所定
部位に設定した情報表示部に投射する偏光投射部とを備
えるヘッドアップディスプレイ装置により達成される。

【００１１】また、上記の構成において、前記表示情報
形成部を、非表示情報部分については受光した偏光をそ
のまま反射し、表示情報部分については前記波長板で変
換される以前の偏光と同一の偏光として反射する反射型
液晶ディスプレイ装置で構成し、前記偏光投射部を、前
記偏光ビームスプリッタと、該偏光ビームスプリッタ通
過後の偏光を所定部位に設定した情報表示部に投射する
投射部とで構成したヘッドアップディスプレイ装置も有
効である。

【００１２】

【作用】本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置の
第１の態様において、前記光源から発せられる自然光
は、前記偏光ビームスプリッタにより偏光方向の異なる
２つの偏光に分離される。そして、その一方は、前記波
長板を通過することで他方の偏光と同一方向の偏光に変
換される。従って、前記光源を発した全ての自然光は、
結果的に全て単一の偏光に変換されて前記偏光光源から
出射され、前記光源の光量は高い高率で情報表示に利用
されることになる。

【００１３】前記表示情報形成部は、前記偏光光源から
特定の偏光の照射を受け、情報表示部か非情報表示部か
により偏光方向を変換する。この際、表示情報部には光
源を一体化する必要がなく、その体格が小型であるた
め、車室天井付近に配設した場合においても、車室内で
ヘッドクリアランスが大幅に犠牲になることがない。

【００１４】また、前記偏光投射部は、受光した光のう
ち特定方向の偏光のみを前記情報表示部に投射する。こ
の際、該偏光投射部には、前記表示情報形成部の情報表
示部と非情報表示部とから偏光方向の異なる偏光が照射
されている。そのため、前記情報表示部には、前記表示
情報形成部から表示情報として発せられた偏光だけが表
示される。

【００１５】本発明に係るヘッドアップディスプレイ装
置の第２の態様において、前記反射型液晶ディスプレイ
装置は、前記偏光光源が出射する偏光のうち、非表示情
報部分に照射された偏光については偏光方向を変えるこ
となくそのまま反射する。

【００１６】ここで、本発明の第２の態様においては、
前記偏光投射部が前記偏光光源の偏光ビームスプリッタ
により構成されるため、その出射光と同一の偏光である
当該反射光は、前記偏光光源の出射経路を逆に辿り、前
記光源方向へ戻される。このため、前記反射型液晶ディ
スプレイ装置の非情報表示部における反射偏光は、前記
投射部に到達することがなく、従って前記情報表示部に
投射されることがない。

【００１７】一方、前記表示情報形成部を構成する前記
反射型液晶ディスプレイが、前記表示情報部において反
射する反射偏光は、前記波長板による変換前の偏光と同
一偏光に変換されている。

【００１８】従って、当該偏光が反射光として前記ビー
ムスプリッタに照射された場合、その反射偏光は前記ビ
ームスプリッタに到達後、前記偏光光源内における出射
経路とは異なる経路に分離され、結果的に前記反射型液
晶ディスプレイの表示情報部における反射偏光のみが分
離された状態となる。

【００１９】そして、前記投射部が、このようにして分
離された反射偏光のみを前記情報表示部に向けて投射す
ることとすれば、前記偏光ビームスプリッタで前記偏光
投射部を代用しつつ、所望の情報表示が実現される。

【００２０】

【実施例】図１は、本発明の一実施例であるヘッドアッ
プディスプレイ装置の全体構成を表す概念図を示す。
尚、図１は、車室内要部を表す車両の断面視であり、ボ
ンネット１０、フロントウィンドウ１２、及びルーフ１
４周辺を表した図である。

【００２１】同図に示すように、本実施例のヘッドアッ
プディスプレイ装置は、ダッシュパネル１６内に配設さ
れた偏光光源２０、ルームミラ１８の裏面に配設された
反射型液晶ディスプレイ（以下、ＬＣＤと称す）３０、
ダッシュパネル１６内偏光光源２０下方に配設された反
射板４０により構成される。

【００２２】偏光光源２０は、後述の如く特定方向を振
動方向とする単一の偏光を発生する光源であり、ＬＣＤ
３０に向けてその偏光を照射すると共に、ＬＣＤ３０の
反射光の一部を、反射板４０へ向けて透過させるべく配
設される部材である。

【００２３】また、ＬＣＤ３０は、図示しない車両情報
制御装置により駆動される反射型液晶パネルであり、そ
の駆動状況に応じて受光した光に適当な偏光を施して、
偏光光源２０方向に反射する。

【００２４】反射板４０は、偏光光源２０を透過して到
達したＬＣＤ３０の反射光を、フロントウィンドウ１２
の特定部位に向けて反射すべく設けられたものであり、
前記した投射部に相当する部材である。尚、本実施例に
おいては、フロントウィンドウ１２が前記した情報表示
部を構成している。

【００２５】以下、図１中、II,III矢視である図２、及
び図３を参照して、偏光光源２０、ＬＣＤ３０の構成、
及び本実施例のヘッドアップディスプレイ装置の動作に
ついて詳説する。

【００２６】図２に示すように、偏光光源２０は、所定
光量の自然光を発する光源２１、光源２１を取り巻いて
設けられるリフレクタ２２、光源２１の発する自然光の
進行方向（図中、水平方向）に隣接して設けられた２つ
の偏光ビームスプリッタ２３，２４、及びこれら偏光ビ
ームスプリッタ２３，２４間に挟持される１／２波長板
２５によって構成される。

【００２７】偏光ビームスプリッタ２３，２４は、その
対角線に平行な平面に、図２の紙面と同平面内で振動す
る偏光（以下Ｐ波と称す）を透過し、紙面に垂直な平面
内で振動する偏光（図中“・←”で示す偏光、以下Ｓ波
と称す）を反射する偏光分離面２３ａ，２４ａを有して
いる。

【００２８】また、１／２波長板２５は、受光した偏光
の偏光方向を１／２π回転させる機能を有する部材であ
り、Ｐ波を受光した場合はＳ波に、Ｓ波を受光した場合
はＰ波に、それぞれ偏光方向を変換してその偏光を透過
させる。

【００２９】従って、本実施例において光源２１が自然
光、すなわちＰ波とＳ波とが混合してなる光を発した場
合、その自然光は先ず偏光ビームスプリッタ２３により
Ｐ波とＳ波に分離される。すなわちＰ波は偏光分離面２
３ａを透過して１／２波長板２５へ向けて進行し、Ｓ波
は偏光分離面２３ａで反射され、偏光光源２０の上面へ
向けて出射される。

【００３０】偏光分離面２３ａを透過したＰ波は、その
後１／２波長板２５を通過する際にＳ波に変換されて偏
光ビームスプリッタ２４に入射する。つまり、偏光ビー
ムスプリッタ２４が備える偏光分離面２４ａには、上記
した偏光分離面２３ａと同様Ｓ波が照射され、以後この
Ｓ波も偏光光源２０上方へ向けて反射される。

【００３１】このように偏光光源２０においては、光源
２１が発する全ての自然光がＳ波に変換されてその上面
から出射される。従って、自然光中に含まれるＳ波のみ
を出射するにも関わらず、光源２１の発光能力を無駄無
く利用することができ、その意味で偏光光源２０の小型
化、及び放熱性の確保が容易となるという利点を有して
いる。

【００３２】偏光光源２０から出射されるＳ波の進行方
向上には、上述したＬＣＤ３０が配設されている。ＬＣ
Ｄ３０は、マトリクス状に電圧印加状況を制御し得る２
枚の透明電極３０ａ，３０ｂ間に４５°ツイスト角のネ
マティック型液晶３０ｃを封入してなる構成であり、そ
の裏面（図中上面）には反射板３１を備えている。

【００３３】そして、透明電極３０ａ，３０ｂ間に何ら
電圧が印加されていない場合は受光した光をそのまま反
射し、一方透明電極３０ａ，３０ｂ間に所定の駆動電圧
が印加されると、液晶分子の偏光作用により、反射板３
１までの受光過程で４５°、反射板３１からの反射過程
で４５°、合わせて９０°偏光方向を変化させて受光し
た光を反射する。

【００３４】図３は、上記したＬＣＤ３０の機能と偏光
光源２０の機能との関係を表す動作説明図を示したもの
である。上述の如く本実施例の偏光光源２０は常にＬＣ
Ｄ３０へ向けてＳ波を出射する。従って、図３（Ａ）に
示す如く透明電極３０ａ，３０ｂ間に何ら電圧が印加さ
れていない場合、ＬＣＤ３０から偏光光源２０に向けて
反射される光も同様にＳ波となる。

【００３５】ところで、ＬＣＤ３０は、その反射光がそ
のまま偏光光源２０に向かって戻るように配設されてい
る。従って、上述の如く反射されたＳ波は、偏光光源２
０からの出射経路を逆行してビームスプリッタ２３，２
４に入射し、更に偏光分離面２３ａ，２４ａに到達す
る。

【００３６】この際、偏光分離面２３ａ，２４ａは、Ｓ
波を反射する機能を有しているから、偏光分離面２３ａ
に到達したＳ波は光源２１へ向けて、偏光分離面２４ａ
に到達したＳ波は１／２波長板２５へ向けてそれぞれ反
射される。また、１／２波長板２５へ向けて反射された
Ｓ波は、この１／２波長板２５を通過する際にＰ波に変
換され、次いでビームスプリッタ２３ａを透過して結局
光源２１側へ進行する。

【００３７】つまり、ＬＣＤ３０に駆動電圧が印加され
ず、ＬＣＤ３０が受光したＳ波をＳ波のまま反射する場
合、光源２１から発せられた自然光は、偏光光源２０内
で所定の変換を受けてＬＣＤ３０に到達し、その後全く
反対の変換過程を経て光源２１に向けて反射され、その
経路を外れた進行経路が形成されることはない。

【００３８】一方、図３（Ｂ）に示すようにＬＣＤ３０
に所定の駆動電圧が印加され、ＬＣＤ３０がＳ波の受光
に対してＰ波を反射する場合、反射光は偏光分離面２３
ａ，２４ａで反射されることなく、偏光ビームスプリッ
タ２３，２４を透過して偏光光源２０下部に進行する。

【００３９】ここで、偏光光源２０の下部には、上述の
如く受光した光をフロントウィンドウ１２上の情報表示
部に向けて反射する反射板４０が設けられているから、
上記の如く偏光光源２０下部に向けて反射光が侵入する
場合、その反射光は情報表示部に投射されることにな
る。

【００４０】つまり、本実施例のヘッドアップディスプ
レイ装置においては、ＬＣＤ３０からＳ波が反射される
場合は、その反射光がフロントウィンドウ１２上に到達
することがなく、ＬＣＤ３０からＰ波が反射される場合
に限り、その反射光がフロントウィンドウ１２上に表示
される。

【００４１】ところで、ＬＣＤ３０の電圧印加パターン
は、上記の如くマトリクス状に制御することができ、所
望の表示情報部分についてのみ駆動電圧を印加すること
が可能である。そして、そのようにして電圧印加部分を
制御する場合、フロントウィンドウ１２上の情報表示部
には、所望の表示情報が投射されることになり、運転者
に対して車両情報を提供するヘッドアップディスプレイ
としての機能が実現されることになる。

【００４２】尚、本実施例においては、ＬＣＤ３０が前
記した表示情報形成部に、偏光光源２０の偏光ビームス
プリッタ２３，２４、及び反射板４０が前記した偏光投
射部に、それぞれ相当している。

【００４３】このように、本実施例のヘッドアップディ
スプレイ装置においては、情報表示形成部に相当するＬ
ＣＤ３０を、そのバックライトとして機能する偏光光源
２０から分離して設けることができる。このため、ＬＣ
Ｄ３０をルームミラー１８裏面等の車室天井付近に搭載
することができ、ヘッドクリアランスを犠牲にすること
なくヘッドアップディスプレイ装置の遠視点化を図るこ
とができる。

【００４４】また、本実施例においては、偏光光源２０
自体を小型に構成することができ、更に、その性能を維
持するために必要とされる放熱性の確保が比較的容易で
あることは前記した通りであるが、かかる利点をも合わ
せて良好は車両搭載性を実現することができる。

【００４５】ところで、上記した実施例においては、Ｌ
ＣＤ３０の反射光を偏光ビームスプリッタ２３，２４に
照射し、その偏光分離機能により表示情報部を構成する
光（Ｐ波）と非表示情報部を構成する光（Ｓ波）とを分
離する構成としているが、かかる構成に限るものではな
く、表示情報部を構成する偏光だけを透過させる偏光板
を別個に設ける構成としてもよい。

【００４６】更に、本実施例においては、ＬＣＤ３０を
反射型液晶パネルとしているが、かかる構成に限るもの
ではなく、透過型液晶バネルにより表示情報形成部を構
成し、透過光を光学的にフロントウィンドウ１２上の情
報表示部に導く構成としてもよい。

【００４７】また、表示情報部を構成する偏光と非表示
部分を構成する偏光との組み合わせについては、それぞ
れＰ波、及びＳ波に限るものではなく、光波の偏光を利
用して分離して取り扱うことができる組み合わせであれ
ば、これに限るものではない。

【００４８】

【発明の効果】上述の如く、請求項１記載の発明によれ
ば、光源から発せられる自然光が全て情報表示に利用で
きるため、特定の振動方向の偏光のみを利用する従来の
装置に比べて光源自体を小型化することができる。従っ
て、本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置によれ
ば、従来の装置に比べて優れた搭載性を確保することが
できる。

【００４９】また、本発明においては、車室天井付近に
配設する表示情報形成部が小型化できるため、かかる配
置としても車室内のヘッドクリアランスが犠牲となるこ
とがなく、何ら実用的な弊害を伴うことなく遠視点化に
よる視認性向上を実現することができる。

【００５０】更に、請求項２記載の発明によれば、表示
情報形成部を反射型液晶ディスプレイ装置により、また
偏光投射部を偏光光源が内蔵する偏光ビームスプリッタ
及び投射部により、それぞれ構成することで、新たな偏
光板等を設けることなく所望の表示経路を実現すること
ができる。

【００５１】従って、本発明に係るヘッドアップディス
プレイ装置によれば、上記請求項１記載の発明の効果
を、簡単な構成で安価に実現することができるという特
長を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるヘッドアップディスプ
レイ装置の全体構成図である。

【図２】本実施例のヘッドアップディスプレイ装置の要
部である偏光光源及びＬＣＤの構成図である。

【図３】本実施例のヘッドアップディスプレイ装置の要
部である偏光光源及びＬＣＤの動作説明図である。

【図４】従来のヘッドアップディスプレイ装置の構成概
念図である。

【符号の説明】

１２ フロントウィンドウ １６ ダッシュパネル １８ ルームミラー ２０ 偏光光源 ２１ 光源 ２３，２４ 偏光ビームスプリッタ ２３ａ，２４ａ 偏光分離面 ２５ １／２波長板 ３０ 液晶ディスプレイ装置（ＬＣＤ） ４０ 反射板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定光量の光を発する光源と、該光源の
   発する光を振動方向の異なる２つの偏光に分離する偏光
   ビームスプリッタと、分離された一方の偏光を他方の偏
   光と同一の偏光に変換する波長板とを備え、前記光源の
   発する光を特定方向に振動する偏光に統一して発するべ
   く車室内所定位置に配設される偏光光源と、 該偏光光源が発する偏光を受光し、表示情報部分と非表
   示情報部分とを互いに振動方向の異なる偏光に分離して
   出射すべく車室天井付近に配設される表示情報形成部
   と、 該表示情報形成部から出射された偏光のうち、表示情報
   部分を形成する偏光のみを、所定部位に設定した情報表
   示部に投射する偏光投射部とを備えることを特徴とする
   ヘッドアップディスプレイ装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のヘッドアップディスプレ
   イ装置において、 前記表示情報形成部を、非表示情報部分については受光
   した偏光をそのまま反射し、表示情報部分については前
   記波長板で変換される以前の偏光と同一の偏光として反
   射する反射型液晶ディスプレイ装置で構成し、 前記偏光投射部を、前記偏光ビームスプリッタと、該偏
   光ビームスプリッタ通過後の偏光を所定部位に設定した
   情報表示部に投射する投射部とで構成したことを特徴と
   するヘッドアップディスプレイ装置。