JPH07505596A - 車両用等のオーバーヘッド・ヘッドアップ表示装置 - Google Patents

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】 車両用等のオーバーヘッド・ヘッドアップ表示装置発明の背景 本発明は、一般的に仮想イメージ表示システムに関し、より詳細には、車両応用 に用いられるオーバーヘッド・ヘッドアップ表示システムに関するものである。

車両機器情報は、従来はフロントガラスの下にある車両の機器パネル上に表示さ れており、運転者は、例えば、車両速度又は警報ランプの状態を確認するために その目を車外の景色からパネル機器へそらすことを必要とする。斯かる視点の転 換は運転者の視界のシフトだけでなく目の再焦点調節を必要とし、変化する車外 の景色に対する不注意の原因になりかねない。

機外の景色を走査する航空機パイロットの視線内にある機器読み出しを提供した いという希望を認識て、ヘッドアップ表示装置が機器及び他の読み出−しを表示 するのに軍用航空機において利用されている。然し乍ら、斯かるヘッドアップ表 示システムは複雑で高価であり、自動車又は同様の車両において必要とされない 能力を有している。

最新式のへッドアソブ表示装置は、本願の出願人に譲渡され１９９０年１０月２ ７日に出願された「車両用へソドアソブ表示装置」という名称の米国特許第４． ９７３．１３９号に述べられている。同米国特許はイメージ・イルミネーション を生成するためのイメージ源、イメージ源によって供給されたイルミネーション を車両のフロントガラスに向けるための光学装置、及び方向付けられたイメージ ・イルミネーションを部分的に反射して車両の運転者によって見ることが出来る イメージ源の仮想イメージを生成するためのフロントガラスの一部を含む結合器 を含むヘンドアツブ表示システムを開示している。

より詳細には、米国特許４，９７３，１３９号は、イメージ・イルミネーション を生成するための発光イメージ源、イメージ・イルミネーションを車両のフロン トガラスの内面に向けるための光学装置、及びイメージ・イルミネーションを部 分的に反射して運転者によって見ることが出来る仮想イメージを生成するフロン トガラスの一部又はフロント・ガラスに設けられた被覆を含む結合器を含む車両 ベッドアップ機器表示装置を開示している。イメージ源及び光学装置は、イメー ジ・イルミネーンヨンをフ［コントガラスに送るための且つそこからの太陽光と スカイライトの反射を運転者の目から離すように方向・つけるための楕円形の円 筒状の透明カバーを有するハウジングに封入されている。

米国特許第４．９７３．１３９号の発明もダツシュボード取り付は形であり、既 存の車両設計に改造するのは比較的困難であり、新しい設計に組み込むのもある 程度困難である。多くの従来のへッドアノプ表示装置はダツシュボードの大幅な 修正又は視線の妨害なしには、既存の車両用に改造することが困難である。この へッドアソブ表示／ステムの実装設計も又、表示源と結合器との間に所望の焦点 長さを得るのに用いられている鏡によって複雑にされている。この設計は又、フ ロントガラスの幾何学的構成とその光学的特性に依存する。一般的に、フロント ガラスの幾何学的構成は軸を外れたイメージ投影を可能にしない。このシステム でのイメージ源の位置のために、設計者は、太陽光によるイメージの質の低下を 最小にするために、ダストカバーを組み込まなければならない。

従って、本発明の目的は、イメージ表示システムにおいてフロントガラス又は同 様の結合器を用いず、斯くして広範囲の応用において本発明のシステムの使用を 可能にするオーバヘッド取り付は形へッドアソプ表示装置を提供することにある 。本発明の別の目的は、視点を車外の景色からそらすことな（車両の運転者によ って見ることができる仮想イメージを生成する車両用へッドアソプ表示装置を提 供することにある。

発明の概要 上記及び他の目的を達成するために、本発明は、そのイメージ表示源が観察者即 ち車両運転者の上に配置された、典型的には例えば車両の屋根に隣接して取り付 けられた車両用のへッドアソプ表示システムを提供する。イメージ表示源は、車 両客室構成に応じて、観察者即ち運転者の前方視覚方向から外れて、又はそれと 同一線上に取り付けることが出来る。表示イメージ源は球形の或いは非球形の結 合器と連結して用いられ、例えば検知器データ及び通信データを最適視覚位置に 表示する。球形光学結合器は透明であり、仮想イメージを車両のフロントガラス の前方の種々の位置に表示するように調節可能な比較的大きな曲率半径を有して いる。非球形結合器は、従来のダツシュボード取り付は形イメージ源の配置（軸 上投影）の代わりに軸はずれ投影が用いられる時に起きる光学的不均衡を低減す るのに用いられる。この結合器の配置は、種々の高さを有しかつ結合器に対して 相対的に異なった位置に座っている運転者に合わせるために表示源及び車両の運 転者に対して角度的に調節可能となっている。

本発明は、特に、機器情報を表示する車両用へラドアップ仮想イメージ表示シス テムとして有用であり、より詳細には、本発明は、車両のフロントガラスに或い はその前方に仮想イメージ機器表示を与える車両ヘッドアップ・ダイナミック機 器表示装置を提供する。本発明は、運転者と装置の安全性及び効率を改善するた めに既存の車両をヘッドアップ表示システムで改造する手段を提供する。斯かる ヘッドアップ表示システムは特に、車両の運転者が検知器データと通信データを 同化する能力と環境の動力学とが競合する場合に有用である。屋根取り付は形イ メージ表示源は、その設計の簡易性と柔軟性の故に車両客室を仮想イメージ表示 システムで改造するのに理想的である。

本発明は、米国特許第４．９７３．１３９号に開示の発明の改良を提供する。

本発明に係る改良されたヘッドアップ表示システムは鏡を必要とせず、イメージ の明瞭性性及び輝度を改善するために最適化された光学的結合器を用いる。この イメージ表示源の配置は、運転者の任意の方向において或いは任意の運動の自由 度において運転者の視界に干渉せずに機器を取り付けるための十分な空間が客室 のオーバヘッド領域に存在するので理想的である。この屋根取り付は形の構成は 又、車両の既存の客室に最小の修正を必要とするだけである。この光学的結合器 は、どれが最も好都合かに応じて、屋根、ダツシュボード或いはフロントガラス に取り付けられ得る。これらの結合器とイメージ源との配置はバックミラー或い は日よけ仮の機能を妨害しない。

図面の簡単な説明 本発明の種々の特徴及び利点は、添付の図面と結び付けられた以下の詳細な説明 を参照して一層容易に理解されよう。なお、同じ参照数字は同様の構成素子を指 す。

図１は、本発明の原理に係るオーバーヘッド・ヘッドアップ表示システムの２つ の実施例の平面図である。

図２は、図１のオーバーヘッド・ヘッドアンプ表示システムの側面図である。

図３及び図４は、本発明のオーバーヘッド・ヘッドアップ表示システムの設置を 詳細に示す側面図である。

詳細な説明 図面について説明する。図１は、本発明の原理に係るオーバヘッドヘッドアップ 表示システム１０の２つの実施例の平面図を示す。図２は、図１のオーバーヘッ ド・ヘッドアップ表示システム１０の側面図を示す。図１及び２は、客室及び屋 根１１　ａを有し且つ車両１１を運転する所定位置の座席１９を占めている車両 運転者１７を有する車両１１を示す。車両１１はフロントガラス１２及びダンシ ュボード１３を有しており、これらは従来と同様であり、本発明のシステム１０ の部分を形成していない。

車両１１の屋根１１ａには投影ユニット即ちイメージ表示源１６が取り付けられ ている。本発明のシステム１０の１つの実施例の場合、イメージ表示源１６は運 転！ｉ１７の視線から外れて配置されており、実線で図示されている。つまり、 イメージ表示源１Ｇは、運転者の前方視界方向に対して成る角度に配置されてい る。システム１０の別の実施例の場合、イメージ表示源１６ａは、運転者１７の 視線と同一軸上に配置されており、破線で図示されている。つまり、イメージ表 示源１６ａは、運転者の前方視界方向と同一線上に配置されている。イメージ表 示源】６．１６ａはケーブル２２によって電子回路ユニット２１に結合されてい る。電子回路ユニット２１は車両１１のパンテリ２３に結合されている。電子回 路ユニット２１は、信号を結合して投影せしめるために表示源１Ｇ、ｉ　６　ａ のどちらかを制御するように構成されている。電子回路ユニット２１はイメージ 表示源１６．１６ａに、例えばレーダシステム、コンピュータ又はモデムによっ て供給された検知器データ及び通信データを含む種々のイメージ・データを投影 せしめるように構成され得、或いは、例えば、燃料及び温度ゲージ或いは車両１ １の池の作動状態等のイメージ・データを投影し得る。

図１及び２に示されているオーバーヘッド・ヘッドアップ表示システム１０の場 合、球形成いは非球形の光学的結合器１４が配設されており、この結合器１４は 比較的大きな曲率半径１５を有している。結合器１４は例えば玉継手２５によっ てフロントガラス１２に取り付けられているように示されている。結合器１４は 、結合器１４に対して種々の位置に座る種々の高さの運転者１７に合わせるため に、表示源１６と車両１１の運転者１７に対して角度調節可能となっている。イ メージ表示源１６と結合器１４との間の焦点長さだけでなく、結合器１４の球形 曲率半径１５も、仮想イメージ１８を車両１１のフロントガラス１２の全面の種 々の位置に表示するように調節可能となっている。運転者１７及びイメージ表示 源１６に対する結合器１４の角度も、種々の高さ及び座席配置を有する運転者に 合わせるように調節可能となっている。イメージ表示源１６は屋根１１ａに取り 付けられており、結合器１４は屋根１１ａ１フロントガラス１２（図面に図示さ れている通り）或いはダツシュボード１３（取り付は設備は図示されていない） に取り…すらね得る。

イメージ表示源１６は、陰極線管（ＣＲＴ）、真空蛍光表示装置（Ｖ　Ｆ　Ｄ） 或いは液晶表示装置ｔ（ＬＣＤ）を含み得る。斯かるイメージ表示源１６は現在 市販されており、本発明のシステム１０に容易に採用され得る。既に実施されて いる本発明の１つの実施例において、シャープ社製の型式ＲＵＮＴＫＯ１８０Ｃ ＥＺＺが採用された。結合器１４は応用に応じて、光学縁ガラス（ｏｐｔｉｃａ ｌｇｒａｄｅ　ｇｌａｓｓ）又はプラスチックから形成され得る。運転者１７に よって観察されるイメージ輝度を向上せしめるために、結合器１４上には光学的 コーティング或いはフィルムを配置し得る。既に実施されている本発明の実施例 の場合、結合器１４はポリカーボネートから形成されており、その凹面は広帯域 の可視コーティングで被覆されており、その凸面は弗化マグネシウム反射防止コ ーティングで被覆されている。光学設計者によって良（理解される凹面を定義す る数式は下記式で与えられる。

Ｚ　＝　−［Ｒｘ−１（Ｒｙ　−Δ）！　−Ｘ２１１４３ここで、△　＝　Ｙ” 　／　（Ｒｙ　−（＋Ｒｙ”−Ｙ”）”’ｌ。

図３及び４は、本発明のオーバーヘッド・ヘッドアップ表示システム１０の設置 の詳細を示す平面図及び側面図である。これらの図面上に示されている構成要素 間の距離と光学線間の角度とは典型的な自動車装置に用いられている場合のもの である。

本発明に係るオーバーヘッド・ヘッドアップ表示システムは多数の市販及び軍用 システムへの広い応用を有する。運転者により監視又は制御されるインターフェ ースを必要とする可動機器及び定置機器は本発明の使用から利益を受け得る。

以上、新規で改善されたオーバーヘッド・ヘッドアップ表示システムについて説 明した。前記の実施例は、本発明の原理の応用を表す多くの特定の実施例の単な る例示にすぎないことを理解すべきである。明らかに、当業者であれば、本発明 の範囲及び精神から逸脱することなく、多くの種々の配置を容易に想到すること ができる。

庵書Ｃ内容に変更なし） ＦＩＧ、４ 手続補正書（方式） １．事件の表示 ＰＣＴ／ＵＳ９３１０８９０４　− 平成　６年特許願第５０９１２９号 ２、発明の名称 車両用等のオーバーヘッド・ヘッドアップ表示装置３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所 名　称　ヒユーズ・エアクラフト・カンパニー４、代理人 住　所　東京都Ｔ代１］］区大手町二丁目２番１号新大手町ビル　２０６区 ５、補ＩＦ命令の１−１付　平成　７年　１７１３１日　（発送口）６、補正の 対象 フロントページの続き （７２）発明者　スマランスカス、ジョセフ・ピーアメリカ合衆国カリフォルニ ア用９００４５゜ウェストチェスター、ウェスト・セヴンティナインス・ストリ ート　６３８２ （７２）発明者　ホプキンス、ディル・ダブリューアメリカ合衆国カリフォルニ ア州９２６４０゜ガーデン・グローヴ、クラリッサ・ストリート１１２９１

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. １．フロントガラス、客室及び屋根を有する車両に用いられるヘッドアップ表示 システムであって、上記車両の運転者によって観察されるために仮想イメージを 投影するように構成されているヘッドアップ表示システムにおいて、上記車両の 屋根に隣接し、上記車両の運転者の上方に且つ上記客室の中に配置された表示源 と、 比較的大きな曲率半径を有する結合器と、を具備し、種々の高さを有し且つ上記 結合器に対して種々の位置に座る運転者に合わせるために、上記曲率半径が仮想 イメージを上記車両のフロントガラスの前方の種々の位置に表示するように調節 可能であり、上記結合器が上記表示源及び上記車両の運転者に対して調節可能な 角度で配置されることを特徴とするヘッドアップ表示システム。
2. ２．上記表示源が上記運転者の前方視界方向から外れて且つ或る角度で配置され ていることを特徴とする請求項１のヘッドアップ表示システム。
3. ３．上記表示源が上記運転者の前方視界方向と同一線上に配置されていることを 特徴とする請求項１のヘッドアップ表示システム。
4. ４．上記表示源が上記車両の屋根の内面に配置されており、上記結合器が上記車 両の屋根の内面に配置されていることを特徴とする請求項１のヘッドアップ表示 システム。
5. ５．上記表示源が上記車両の屋根の内面に配置されており、上記結合器が上記車 両のフロントガラス上に配置されていることを特徴とする請求項１のヘッドアッ プ表示システム。
6. ６．上記表示源が上記車両の屋根に配置されており、上記結合器が上記車両のダ ッシュボード上に配置されていることを特徴とする請求項１のヘッドアップ表示 システム。
7. ７．上記表示源が上記車両の屋根の内面に配置されており、上記結合器が上記車 両の屋根の内面に配置されていることを特徴とする請求項２のヘッドアップ表示 システム。
8. ８．上記表示源が上記車両の屋根の内面に配置されており、上記結合器が上記車 両のフロントガラス上に配置されていることを特徴とする請求項２のヘッドアッ プ表示システム。
9. ９．上記表示源が上記車両の屋根の内面に配置されており、上記結合器が上記車 両のダッシュボード上に配置されていることを特徴とする請求項２のヘッドアッ プ表示システム。
10. １０．上記表示源が上記車両の屋根の内面に配置されており、上記結合器が上記 車両の屋根の内面に配置されていることを特徴とする請求項３のヘッドアップ表 示システム。
11. １１．上記表示源が上記車両の屋根の内面に配置されており、上記結合器が上記 車両のフロントガラス上に配置されていることを特徴とする請求項３のヘッドア ップ表示システム。
12. １２．上記表示源が上記車両の屋根の内面に配置されており、上記結合器が上記 車両のダッシュボード上に配置されていることを特徴とする請求項３のヘッドア ップ表示システム。
13. １３．上記結合器が球形結合器であることを特徴とする請求項１のヘッドアップ 表示システム。
14. １４．上記結合器が非球形結合器であることを特徴とする請求項１のヘッドアッ プ表示システム。