JPH0736009A - 車両用表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光源とＬＣＤとの間に置かれる負レンズの厚
さを薄くして小型化を図ると共に熱の放散を良好にし、
かつ光源からの光の利用効率を向上して運転情報像の高
輝度化し、運転情報像の視認性を改善した車両用表示装
置を提供する。 【構成】 光源２と液晶表示手段（ＬＣＤ）１との間に
配置したレンズ板７に、ＬＣＤ１に表示される運転情報
の文字要素にそれぞれ対応した負レンズ４Ａを形成す
る。この負レンズが形成されていないレンズ板の部分
に、光反射層８を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車両用表示装置に係り、
特に、車両の運転に必要な各種情報、たとえば車速、車
間距離のように運転中常時見ておきたい情報をフロント
ガラスに向けて投射し、フロントガラスの反射により、
運転者から見てフロントガラスの外側前方視野内に光学
的な虚像として結像させ、進行方向の外景と重ねて運転
情報を見ることができるようにしたヘッドアップディス
プレイ（以下簡略のためＨＵＤ）形式の車両用表示装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図８は従来装置の一例を示し、１０１は
フロントガラス、１０２はインストルメントパネル、１
０３はステアリングホイルであり、車速などの運転中常
時見たい運転情報はフロントガラス１０１の前方視野内
にＨＵＤの運転情報像１０４として表示され、燃料残量
などの時々見たい運転情報１０５は従来通りインストル
メントパネル１０２の前面に表示される。またＨＵＤ用
の運転情報をフロントガラスに向けて投射するための投
射ユニットは、図８には表れていないがインストルメン
トパネル１０２の内部に取り付けられている。

【０００３】図９は従来技術による投射ユニットの構成
例を示す簡略化した断面図で、図によって投射ユニット
の作用を説明すると、光源２から出た光束５ａは反射鏡
３により収束され、次いで凹レンズ４でほぼ平行な光束
５ｃに変換されて液晶表示手段としてのＬＣＤ１を通
り、図示されないフロントガラス１０１に向かって進
み、フロントガラス１０１の内面で反射して運転者の眼
に入り、運転者から見てフロントガラス１０１の外側前
方に、ＬＣＤ１に表示されている運転情報の光学的な虚
像としての図示されない運転情報像１０４が結像され
る。

【０００４】なお、運転情報像１０４が適当な大きさで
光学的な虚像として現れるように、ＬＣＤ１とフロント
ガラス１０１との間に図示されないレンズあるいはミラ
ーを含む結像用の光学系が挿入されることもある。また
ＬＣＤ１は、運転情報の信号に応じて、表示すべき文字
又は数字の所要の点画の部分が透光状態に変化する透過
型のものである。

【０００５】運転者には、運転情報像１０４が前方の外
景と重なって見えるので、外光が強い場合は運転情報像
１０４が薄れて認視性を損なうウオッシュアウト現象を
生じる恐れがある。ウオッシュアウトを防止するために
は、ＬＣＤ１を通り運転者の眼に入る光束の密度を高く
することが必要であり、この目的で従来次ぎのような手
段が用いられている。

【０００６】第１に、光源２にはハロゲンランプなどの
高輝度ランプを使用して、光源から出る光束５ａの量を
多くする。第２に、光源２から出る光束を有効に利用す
るために、光源２とＬＣＤ１との間に凹レンズ４を設け
る。

【０００７】凹レンズ４の作用を説明すると、まず運転
者の眼に入る光束の密度を高くするためには、ＬＣＤ１
から運転者の眼に至る光束５ｃはほぼ平行光束であるこ
とを要する。一方、光源２から出る光束５ａをＬＣＤ１
に集中させるためには、反射鏡３によって光束５ｂを焦
点６に収束する必要がある。すなわち、凹レンズ４は光
源２からＬＣＤ１に向かう収斂光束５ｂを運転者の眼に
向かう平行光束５ｃに変換することにより光源から出る
光束の有効利用に寄与する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】図９に示すように、焦
点６は反射鏡３の第２焦点であり、光源２から出る光束
５ａのできるだけ多くをＬＣＤ１に集中させるために
は、焦点６に収束する光束５ｂの開き角が非常に大きく
なり、この収斂光束を平行光束に変換する凹レンズ４の
焦点距離は非常に短いものが必要で、レンズ面の曲率が
大きくなる。しかも、凹レンズ４の外形はＬＣＤ１の外
形とほぼ等しい大きさが必要だから、レンズの厚さが甚
だ厚くなり、ＨＵＤ投射ユニットの小型化の妨げになる
のみならず、空きスペースが減少し光源ランプより放出
される熱の放散が悪くなるという欠点があった。

【０００９】またＬＣＤ１は、運転情報の信号に応じ
て、表示すべき文字又は数字の点画の部分が透光状態に
変化する透過型のものであって、上記表示すべき点画の
部分を透過する光束のみが運転情報像１０４の結像に有
効であるから、光源２から出る光束の利用率が悪いとい
う問題があった。

【００１０】よって本発明は、上述した従来の問題点に
鑑み、光源とＬＣＤとの間に置かれる負レンズの厚さを
薄くして小型化を図ると共に熱の放散を良好にし、かつ
光源からの光の利用効率を向上して運転情報像の高輝度
化し、運転情報像の視認性を改善した車両用表示装置を
提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明により成された車両用表示装置は、運転情報を表
示する透過型の液晶表示手段、投射用の光源、投射及び
結像用の光学系を備え、前記液晶表示手段に表示された
運転情報を、車両のフロントガラスに向けて投射し、該
フロントガラスの外側前方に運転情報像として結像させ
る車両用表示装置において、前記光源と前記液晶表示手
段との間にレンズ板を配置し、該レンズ板には、前記Ｌ
ＣＤに表示される運転情報の文字要素にそれぞれ対応し
た負レンズを形成し、該負レンズが形成されていないレ
ンズ板の部分には光反射層を形成したことを特徴として
いる。

【００１２】

【作用】上記構成において、光源と液晶表示手段との間
に置かれ収斂光束を平行光束に変換する負レンズは、液
槽表示手段に表示される運転情報の文字要素にそれぞれ
対応して形成されているので、液晶表示手段に表示され
る運転情報の文字またはその要素の寸法にほぼ等しい大
きさがあれば良く、例えレンズ面の曲率が大きくてもレ
ンズの厚さは従来技術に比して薄くて済む。

【００１３】また、運転情報としてＬＣＤに表示すべき
文字又はその要素に対応していないレンズ板の部分には
光反射処理層が形成されているので、この部分を照射し
た光は光源の方に向かって反射されるから再度光源の光
束の一部として有効に利用されることになる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明によるＨＵＤ形式の車両用表示装置
の一実施例を示す簡略化した断面図で、１は液晶表示手
段としてのＬＣＤ、２は光源、３は反射鏡でありそれぞ
れ従来技術と同様な作用をする。

【００１５】本発明においては、光源２とＬＣＤ１との
間にレンズ板７があり、レンズ板７にはＬＣＤ１に表示
される運転情報の文字にそれぞれ対応した負レンズ４Ａ
がＬＣＤ１に隣接する面側に形成され、負レンズ４Ａが
形成されていないレンズ板７のＬＣＤ１に隣接する面側
の部分には光反射層８が設けられる。

【００１６】代表例として、ＬＣＤ１に表示される運転
情報が車速である場合について説明すれば、レンズ板７
上の負レンズ４Ａの配列は、図２（ａ）に示すように、
ＬＣＤ１に表示される車速の数字の文字形状にならって
行われている。この実施例においては、負レンズ４Ａは
図３に示すような円筒凹レンズ４Ｅからなり、例えば光
の透過率の高いプラスチックスなどを材料とし、射出成
形等適宜な方法でレンズ板７に負レンズ４Ａが一体に成
形される。また図２（ｂ）に示すように、負レンズ４Ａ
が配列されていないレンズ板７の部分には、金属のメッ
キ等適宜な方法で、光反射層８が設けられる。

【００１７】負レンズ４Ａの作用を、図４によって説明
すれば、図示しない光源２から出て同じく図示しない反
射鏡３により収束された光束５ｂのうち負レンズ４Ａに
入射した光束は、図４に示すように負レンズ４Ａにより
ほぼ平行な光束５ｃに変換されてＬＣＤ１を通り、ＨＵ
Ｄの運転情報像を結像するための光束となる。

【００１８】負レンズ４Ａによる光束変換作用の目的は
ウオッシュアウトの防止にあり、前述したようにウオッ
シュアウト防止の効果を良くするためには、負レンズ４
Ａの焦点距離は非常に短いものが必要で、従ってレンズ
面の曲率が大きくなり、従来技術においては結果的にレ
ンズの厚さが甚だ厚くなり、ＨＵＤ投射ユニットの小型
化の妨げとなっていた。

【００１９】本実施例においては、負レンズ４Ａは図３
に示すような円筒凹レンズ４Ｅであるから、長手方向の
曲率は零であり、また幅方向の寸法は図２に示すように
ＬＣＤ１に表示される車速の数字の点画の幅にほぼ等し
い大きさがあれば良いから、例えレンズ面の曲率が大き
くてもレンズの厚さは薄くて済み、ＨＵＤ投射ユニット
の小型化及び光源ランプより放出される熱の放散に有利
である。

【００２０】更に、図４において光源２から出る光束５
ｂのうち負レンズ４Ａに入射しない光束は、反射層８で
反射され、光源の方に戻る光束５ｄとなって再度光源の
光束の一部に加わるから、光源２から出る光束の利用率
が向上しウオッシュアウト防止に寄与する。

【００２１】図５は本発明の第２の実施例におけるレン
ズ板７の斜視図、図６は図５の実施例におけるレンズ板
７の正面図をそれぞれ示す。第１の実施例との相違は、
レンズ板７上に配列される負レンズ４Ｂが、ＬＣＤ１に
表示される運転情報の個々の表示セグメントに対応した
円筒凹レンズからなっていて、負レンズ４Ｂの幅方向の
寸法はセグメントの幅に相当するものでよいので、従来
技術における負レンズ４に比較すればレンズの厚さは薄
くて済み、レンズ板７上のレンズの配列数が少ないから
製作が容易である。

【００２２】この実施例と第１の実施例との相違は、レ
ンズ板７上に配列される負レンズ４Ｂが、ＬＣＤ１の個
々の表示セグメントに対応した円筒凹レンズであり、負
レンズ４Ｂの長手方向の寸法は第１の実施例の負レンズ
４Ａに比して若干小さいだけであるので、第１の実施例
と同様に、レンズの光軸を光源２あるいは反射鏡３に対
して最も適切な方向に設定することが可能であり、光源
２から出る光束の利用率の向上によるウオッシュアウト
防止効果が大きい。

【００２３】図７は本発明の第３の実施例におけるレン
ズ板７を示す。第１の実施例との相違は、レンズ板７上
に配列される負レンズ４Ｃが、ＬＣＤ１の表示セグメン
トに沿って配列された球面凹レンズである。負レンズ４
Ｃの寸法は第１の実施例の負レンズ４Ａに比して非常に
小さいから、個々のレンズの光軸を光源２あるいは反射
鏡３に対して最も適切な方向に設定することが可能であ
り、光源２から出る光束の利用率の向上によるウオッシ
ュアウト防止効果が更に大きい。

【００２４】本発明の第４の実施例においては、運転情
報の個々の文字に対応した円筒凹レンズの代わりに、球
面凹レンズが用いられる。レンズの光軸を光源あるいは
反射鏡に対して最も適切な方向に設定することが可能で
あり、光源から出る光束の利用率の向上によるウオッシ
ュアウト防止効果が大きく、かつレンズ板７上のレンズ
の配列数が少ないから製作が容易である。

【００２５】なお、本発明は次のような実施態様も可能
である。（１）レンズを形成するレンズ板の材料として
熱線に対する透過波長選択性のある材質を用いる。ある
いはこのような材質で形成したフィルターを併用する。
（２）上記円筒凹レンズの曲面は、円柱に限らず放物柱
あるいは楕円柱であってもよい。（３）上記球面凹レン
ズの曲面は、球面に限らず回転放物面、回転楕円面ある
いはトーリック面であってもよい。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ウ
オッシュアウトを防止して運転情報像の視認性を高める
ために光源とＬＣＤとの間に置かれ収斂光束を平行光束
に変換する負レンズの厚さが薄くて済み、装置の小型化
及び光源が発する熱の放散に有利である。

【００２７】また、運転情報としてＬＣＤに表示すべき
文字、又はその要素に対応していないレンズ板の部分に
は光の反射処理が施され、この部分を照射した光は光源
の方に向かって反射されるから再度光源の光束の一部と
して有効に利用され、これにより運転情報像の表示輝度
を向上し、運転情報像の視認性が改善される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による車両用表示装置一実施例を示す概
略図である。

【図２】本発明によるレンズ板の第１の実施例を示す詳
細図で、（ａ）はレンズ板上の負レンズの配列を示し、
（ｂ）はＸ−Ｘ´の断面図である。

【図３】本発明によるレンズ板上に形成された円筒凹レ
ンズを示す斜視図である。

【図４】本発明によるレンズ板上に形成された負レンズ
と反射層の作用の説明図である。

【図５】本発明によるレンズ板の第２の実施例を示す斜
視図である。

【図６】図５の本発明によるレンズ板の正面図である。

【図７】本発明によるレンズ板の第３の実施例を示す詳
細図である。

【図８】ヘッドアップディスプレイ式車両用表示装置を
取り付けた状態の車両運転席前部の例を示す斜視図であ
る。

【図９】従来技術によるＨＵＤの投射ユニットの構成例
を示す概略図である。

【符号の説明】

１ ＬＣＤ（液晶表示手段） ２ 光源 ３ 反射鏡 ４Ａ〜４Ｃ 負レンズ ７ レンズ板 ８ 光反射層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 運転情報を表示する透過型の液晶表示手
   段、投射用の光源、投射及び結像用の光学系を備え、前
   記液晶表示手段に表示された運転情報を、車両のフロン
   トガラスに向けて投射し、該フロントガラスの外側前方
   に運転情報像として結像させる車両用表示装置におい
   て、 前記光源と前記液晶表示手段との間にレンズ板を配置
   し、 該レンズ板には、前記ＬＣＤに表示される運転情報の文
   字要素にそれぞれ対応した負レンズを形成し、 該負レンズが形成されていないレンズ板の部分には光反
   射層を設けたことを特徴とする車両用表示装置。