JPH08244495A - 車両用ヘッドアップ型表示装置 - Google Patents

車両用ヘッドアップ型表示装置

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JPH08244495A
JPH08244495A JP7078116A JP7811695A JPH08244495A JP H08244495 A JPH08244495 A JP H08244495A JP 7078116 A JP7078116 A JP 7078116A JP 7811695 A JP7811695 A JP 7811695A JP H08244495 A JPH08244495 A JP H08244495A
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Shinichi Yodogawa
信一 淀川
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Abstract

(57)【要約】 〔目的〕 鳥瞰図による光景との合成に適した形態の虚
像を作成可能で、しかも距離や角度を変更するための機
構を必要としない車両用ヘッドアップ型表示装置を提供
する。 〔構成〕 データを表示パネル上に表示する表示器(1a)
と、この表示器(1a)の表示パネルの虚像(P) を上方の部
分ほど車両の前方に遠ざかる曲面状に結像させる光学装
置(1b,1c) とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、乗用車やトラックなど
の各種の車両に搭載される車両用ヘッドアップ型表示装
置に関するものであり、特に、利便性の向上を図った車
両用ヘッドアップ型表示装置に関するものである。
【0002】
【従来技術】乗用車やトラックなどの各種の車両への搭
載を目的として、ヘッドアップ型の表示装置が開発され
つつある。このヘッドアップ型表示装置は、特開昭63ー
243816号公報や特開昭64ー83424 号公報などに開示され
たように、車速や予測走行軌跡などの表示データをフロ
ントガラスの前方に虚像として表示する構成となってい
る。すなわち、ダッシュボードの内部などに設置したL
CDパネルなどにデータを表示し、この表示パネルから
放射された光線をフロントガラスや、このフロントガラ
スとドライバーとの間に設置した透明パネルなどで反射
させ、車両の前方に作成された虚像から発せられた光線
としてドライバーの顔面に入射させる構成となってい
る。
【0003】このヘッドアップ型表示装置では、ドライ
バーが前方の光景に重ね合わせた状態で表示データを目
視することができる。このため、ドライバーにとって
は、従来のようにスピードメーターやナビゲーション装
置の案内画面などを読み取るために視線の一部を前方の
光景からそらす必要がなくなり、安全性と快適性が向上
する。一般には、ヘッドアップ型表示装置によるデータ
の表示位置、すなわち虚像の結像位置は固定されてい
る。
【0004】上述した結像位置固定型の表示装置に加え
て、車速の増加と共に虚像の作成位置を車両の前遠方に
移動させるという技術も知られている(特開昭60ー1832
40号公報、特開平 5ー147456号公報) 。このような結像
位置可変型の表示装置は、車速の増加と共にドライバー
の視線が車両の前遠方に移動するという経験則を加味す
ることによってドライバーの快適さを一層高めている。
これらのヘッドアップ型表示装置では、虚像の結像位置
を車速に応じて変更するために、液晶などの表示パネル
とレンズとの距離を車速に応じて変更している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ドライバーが路面より
も高い運転席から観察する車両前方の光景は、鳥瞰図と
なる。しかしながら、このような鳥瞰図の光景に重ね合
わせられる右折指示等のナビゲーション用図形は、直立
した虚像であるため、例えその結像位置を変更したとし
ても鳥瞰図との適合性には限界がある。すなわち、ドラ
イバーの目の高さや左右の位置が変わったりすると、実
際の光景ととナビゲーション用図形との重ね合わせの位
置関係が簡単にずれてしまうという問題がある。従っ
て、本発明の一つの目的は、鳥瞰図による光景との重ね
合わせに適した虚像を作成できるヘッドアップ型表示装
置を提供することにある。
【0006】また、上述した先行技術のヘッドアップ型
表示装置では、表示パネルとレンズとの距離を車速に応
じて変更する機構が必要となり、車両特有の大きな振動
や衝撃が加わるという動作環境を考慮すると、製造コス
ト、耐久性、精度などの点で問題がある。従って、本発
明の他の目的は、距離変更用の機構を使用することなく
虚像の結像位置を変更できるヘッドアップ型表示装置を
提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明のヘッドアップ型
表示装置は、車両のフロントガラスの前方に作成する虚
像による表示画面は、上方に位置するほど遠ざかるよう
な曲面を描いている。
【0008】
【作用】図4に例示するように、車両のフロントガラス
の前方に作成する虚像による表示画面DPは、上方に位
置するほど遠ざかるような曲面を描いており、この曲面
上にドライバーに右折位置を指示する矢印の表示データ
DDが作成されている。この表示データDDをフロント
ガラスの前方の光景と重ね合せて見るドライバーには、
図5に例示するような合成画面が感得される。表示デー
タの虚像も鳥瞰図と類似の画像になっているため、ドラ
イバーの目の高さや左右の位置が変わっても、光景との
重ね合わせがずれ難く良好な合成画面が得られる。な
お、図4中の直立した表示画面の虚像D1,D2は、速
度などに応じて虚像の作成位置を変更する従来装置の表
示方法に対応している。以下、本発明を実施例と共に更
に詳細に説明する。
【0009】
【実施例】図1は、本発明の一実施例のヘッドアップ型
表示装置を含む運転支援システムの構成を示すブロック
図であり、1はヘッドアップ型表示装置、2はCPU、
3は描画プロセッサ、4はフレームメモリである。ヘッ
ドアップ型表示装置1は、液晶表示パネル1aと、変換
光学装置1bと、画像合成手段として機能するフロント
ガラス1cとから構成されている。
【0010】CPU2は車両内の各所に配置した各種の
センサから車速、加減速度、スロットル開度、位置デー
タなど自車両の状態に関する各種の情報を受けて処理す
ることにより、車速や、ナビゲーション用案内図形や、
警報メッセージなどの表示データを作成し、描画プロセ
ッサ3に描画を指令する描画コマンドを発する。描画プ
ロセッサ3は、CPU2から受けた描画コマンドに従っ
て所定の表示データを作成し、フレームメモリ4内の所
定の位置に書き込む。ヘッドアップ型表示装置1を構成
する液晶表示パネル1aは、フレームメモリ4に書き込
まれた表示データを読み出して表示する。
【0011】液晶表示パネル1a上の各部から放射され
た光線群は、変換光学装置1bによって上方に位置する
ほど遠ざかる曲面状の虚像の表示面Pを形成するような
光線群に変換され、フロントガラス1cに向けて出射さ
れる。フロントガラス1cで反射された光線群は、フロ
ントガラス1cの前方に形成される虚像から発せられた
光線群としてドライバーの両眼に入射する。ドライバー
は、虚像の表示データと車両の前方の光景とを重せ合わ
せて観察する。
【0012】図2は、図1の変換光学装置1bを単一の
凸レンズで実現する場合の原理を説明するための概念図
である。凸レンズLの焦点距離をfとし、フロントガラ
ス1cを光軸に対する角度45o のハーフミラーで近似す
る。液晶表示パネル1a をこの変換光学装置Ib の光軸
に傾けた状態で、その中心の位置を凸レンズLの中心か
らaの距離に配置する。凸レンズLの中心からフロント
ガラス1cを経て直角に折れ曲がった光路に沿って計っ
た液晶表示パネルIa の虚像の中心の位置をbとすれ
ば、凸レンズに関する周知の次式の関係を得る。 1/a+1/b=1/f ・・・・(1) (1)式を変形すると、 b=af/(a−f) ・・・・(2)
【0013】従って、液晶表示パネル1a の一方の端部
を焦点Fから多少離間させることにより、その虚像をフ
ロントガラス1cの前方数メートル程度に位置させる。
これに対して、液晶表示パネル1bの他方の端部を焦点
Fに十分に接近させることにより、その虚像をフロント
ガラス1cの前方の遙か遠方に位置させる。このよう
に、単一の凸レンズの焦点の近傍に液晶表示パネル1b
を傾けて配置することより、その虚像を、ドライバーか
ら見て上方に位置するほど遠ざかるような曲面状に形成
できる。
【0014】液晶表示パネル1a 上の画素はそのy方向
の配置に応じて凸レンズLとの距離aが変化し、これに
伴い、その画素の虚像の位置zが(2)式に基づいて変
化する。従って、液晶表示パネル1a 上のy方向の表示
位置を制御することによって表示データの任意の部分の
虚像の位置zを随意に決定できる。この結果、液晶パネ
ル1aと変換光学装置1bとの距離や相対角度などを車
速や虚像の表示位置に応じて変更するための機構が一切
不要になる。
【0015】液晶表示パネル1aの大きさが凸レンズL
の径に比べて十分小さくて点光源に近い状態であれば、
図2の構成が十分実用的である。実際には、この関係を
成立させることは難しいため、液晶表示パネル1aの端
部がレンズの近軸からずれてしまい虚像が歪むという問
題がある。図3に示す変換光学装置1bは、液晶表示パ
ネル1aと平行に特殊な非球面レンズFLを配置するこ
とにより上記問題点を解決している。
【0016】この特殊な非球面レンズFLは、光軸と直
交する方向に焦点距離の異なる小レンズ群が配列された
フレネルレンズに類似した構造となっている。ただし、
フレネネルレンズでは同一焦点距離の領域が円周方向に
配列されるのに対して、この特殊な非球面レンズFLで
は、同一焦点距離の領域が図3中に定義した(x,y,
z)三次元空間内のx方向に配列される。
【0017】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明のヘ
ッドアップ型表示装置は、上方の部分ほど車両の前方に
遠ざかる曲面を描くという鳥瞰図に類似した虚像を車両
前方に結像させる構成であるから、鳥瞰図による光景と
の重ね合わせに適した虚像を表示ことができる。
【0018】また、本発明のヘッドアップ表示装置は、
虚像の結像位置を変更するための機構が一切不要となる
ので、製造費用が安価で、耐久性も精度も高い車両用ヘ
ッドアップ型表示装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のヘッドアップ型表示装置を
含む運転支援装置の構成を示すブロック図である。
【図2】上記実施例中の変換光学装置1bの構成の一例
を説明するための概念図である。
【図3】上記実施例中の変換光学装置1bの構成の他の
一例を説明するための概念図である。
【図4】上記実施例に従って車両の前方に作成した右折
を指示するナビゲーション用図形の虚像を、従来の表示
装置による直立虚像と比較しながら説明する概念図であ
る。
【図5】上記実施例に従って作成した右折を指示する図
形の虚像と車両の前方の鳥瞰図による光景とを重ね合わ
せて示す概念図である。
【符号の説明】 1 ヘッドアップ型表示装置 1a 液晶パネル 1b 変換光学装置 1c フロントガラス 2 CPU 3 描画プロセッサ 4 フレームメモリ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G09F 9/00 359 7426−5H G09F 9/00 359A 19/12 19/12 Z

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】車両の前方に表示データの虚像を結像させ
    る車両用ヘッドアップ型表示装置において、 前記表示データの虚像は、上方の部分ほど車両の前方に
    遠ざかる曲面を描くことを特徴とする車両用ヘッドアッ
    プ型表示装置。
  2. 【請求項2】データを表示パネル上に表示する表示器
    と、 この表示器の表示パネルの虚像を上方の部分ほど車両の
    前方に遠ざかる曲面状に結像させる光学装置とを備えた
    ことを特徴とする車両用ヘッドアップ型表示装置。
  3. 【請求項3】 請求項2において、 前記光学装置は球面レンズを備え、前記表示パネルはこ
    のレンズの焦点付近においてその光軸に傾斜して配置さ
    れたことを特徴とする車両用ヘッドアップ型表示装置。
  4. 【請求項4】 請求項2において、 前記光学装置は、光軸と直交する方向に配列される焦点
    距離の異なる複数のレンズ部分から構成される非球面レ
    ンズを備えたことを特徴とする車両用ヘッドアップ型表
    示装置。
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