WO2016190134A1 - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

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WO2016190134A1
WO2016190134A1 PCT/JP2016/064322 JP2016064322W WO2016190134A1 WO 2016190134 A1 WO2016190134 A1 WO 2016190134A1 JP 2016064322 W JP2016064322 W JP 2016064322W WO 2016190134 A1 WO2016190134 A1 WO 2016190134A1
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WO
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region
projection surface
projected
light
transmittance
Prior art date
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PCT/JP2016/064322
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English (en)
French (fr)
Inventor
尚 山添
宗也 松浦
裕太 菊地
健 川合
高橋　祐一
Original Assignee
日本精機株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K35/00—Arrangement of adaptations of instruments
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays

Definitions

  • the present invention relates to an improved technique for a head-up display device.
  • a vehicle such as a vehicle may be equipped with a head-up display device capable of projecting information in front of an occupant.
  • An occupant can obtain information by visually recognizing a virtual image projected forward.
  • a conventional technique related to a head-up display device there is a technique disclosed in Patent Document 1.
  • the head-up display device as shown in Patent Document 1 has one half mirror that can reflect and transmit light, and two displays that can emit information.
  • Information emitted from one display toward the surface of the half mirror passes through the half mirror.
  • Information emitted from the other display toward the back surface of the half mirror is reflected on the back surface of the half mirror.
  • the information emitted from the respective displays is synthesized by the half mirror and projected onto the projection surface. The occupant can recognize the vehicle information from the virtual image projected on the projection surface.
  • An object of the present invention is to provide a head-up display device capable of clearly distinguishing and recognizing a plurality of pieces of information.
  • the half mirror that can reflect and transmit the light
  • the light reflected by the half mirror and the light transmitted through the half mirror are projected onto the projection surface portion.
  • the half mirror has two regions, a first region and a second region
  • the projection surface portion includes a first projection surface portion on which light reflected in the first region is projected, and a second projection surface portion on which light transmitted through the second region is projected,
  • the transmittance in the first region is lower than the transmittance in the second region, and the reflectance in the first region is higher than the reflectance in the second region.
  • a head-up display device is provided.
  • the distance from the virtual image projected on the second projection surface portion to the eyes of the operator who visually recognizes the virtual image is from the virtual image projected on the first projection surface portion. Shorter than the distance to the operator's eyes, A traveling speed can be projected onto the second projection surface.
  • the half mirror further includes a third region between the first region and the second region,
  • the transmittance and reflectance in the third region are At the boundary with the first region, the transmittance and reflectance of the first region are substantially the same, At the boundary with the second region, the transmittance and reflectance of the second region are substantially the same, It continuously changes from the boundary portion with the first region to the boundary portion with the second region.
  • the screen As described in claim 4, preferably, it further includes a screen on which information to be projected onto the first projection surface portion is displayed, and a projector capable of irradiating the screen.
  • the screen is provided at a predetermined angle with respect to the optical axis of light incident on the screen, Of the first region, the part that reflects light projected on the upper part of the first projection surface part has a reflectivity higher than the part that reflects light projected on the lower part of the first projection surface part. High and low transmittance.
  • the half mirror has two regions, a first region and a second region, and the transmittance in the first region is higher than the transmittance in the second region.
  • the light that has reached the first region having a lower transmittance than the second region is mainly reflected by the half mirror without passing through the half mirror. For this reason, the light radiate
  • region can be projected on a 1st projection surface part. That is, it suppresses that the light radiate
  • the light that has reached the second region having a higher transmittance than the first region passes through the half mirror.
  • region can be projected on a 2nd projection surface part. That is, it suppresses that the light radiate
  • the light emitted from the front surface side of the second region passes through the second region and passes through the second region. Projected onto the projection surface.
  • a plurality of pieces of information can be projected after being clearly divided into respective areas. By providing two regions with different transmittances in the half mirror, a plurality of pieces of information can be clearly distinguished and recognized.
  • the distance from an operator's eyes to the virtual image projected on the 2nd projection surface part is shorter than the distance to the virtual image projected on the 1st projection surface part, and the 2nd projection surface part
  • the traveling speed can be projected. Speed is particularly important information. By projecting important information so as to appear closer to the operator of the head-up display device, important information can be recognized more reliably.
  • the half mirror further has a third region between the first region and the second region.
  • the transmittance and reflectance in the third region are substantially the same as the transmittance and reflectance in the first region at the boundary portion with the first region, and at the boundary portion with the second region, It is substantially the same as the transmittance and reflectance of the second region, and continuously changes from the boundary portion with the first region to the boundary portion with the second region.
  • the first region and the second region are adjacent to each other, the first projection surface portion and the second projection surface portion are adjacent to each other. In this case, the boundary portion is clearly projected because the intensity of the light projected on the first projection surface portion and the intensity of the light projected on the second projection surface portion are different.
  • the aesthetics of the projected information is reduced.
  • by changing the transmittance continuously from the boundary portion with the first region to the boundary portion with the second region it is possible to suppress the boundary portion from being clearly projected. This makes it possible to enhance the aesthetics of the projected information by clearly dividing the projected areas for necessary information and blurring the boundary portions of the boundaries of these areas.
  • the screen is provided at a predetermined angle with respect to the optical axis of the light incident on the screen.
  • the depth can be produced in the virtual image projected on the first projection surface.
  • the portion through which the light projected on the upper portion of the first projection surface portion passes has a lower transmittance than the portion through which the light projected on the lower portion of the first projection surface portion passes.
  • the reflectance is high.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line 2-2 of FIG. It is a figure explaining the projection surface part shown by FIG. It is a figure explaining the effect
  • It is a front view of the half mirror used for the example of a change of the head-up display apparatus shown by FIG.
  • FIG. 8 is a sectional view taken along line 8-8 in FIG. It is a figure explaining an effect
  • left and right refer to the left and right with reference to the occupant of the vehicle on which the head-up display device is mounted
  • front and rear refer to the front and rear with reference to the traveling direction of the vehicle.
  • Fr indicates the front
  • Rr indicates the rear
  • Le indicates the left when viewed from the occupant
  • Ri indicates the right when viewed from the occupant
  • Up indicates the upper side
  • Dn indicates the lower side.
  • FIG. 1 shows a head-up display device 10 mounted on a vehicle Ve.
  • the head-up display device 10 includes a housing 11, a partition plate 12 that partitions the interior of the housing 11 up and down, and a first projector 13 (projection) that is provided on the upper surface of the partition plate 12 and emits light forward. 13), the first screen 14 (screen 14) that is irradiated and transmitted with the light emitted from the first projector 13, and the light that has passed through the first screen 14 is reflected downward.
  • the housing 11 is configured such that an upper housing 42 is covered with a lower housing 41.
  • a partition plate 12 is attached to the lower housing 41 via a stay 43.
  • an opening 42a through which light reflected by the front mirror 28 passes is formed at the front end.
  • a single plate-like plate material is used for the partition plate 12.
  • a notch-shaped portion 12a for allowing the light reflected by the upper mirror 15 to pass through is formed.
  • the first and second projectors 13, 23, the first and second screens 14, 24, the upper mirror 15, and the half mirror 27 are attached to the partition plate 12 via stays 44 to 49, respectively.
  • the first screen 14 is supported by the stay 45 via the motor 38.
  • the first screen 14 is inclined with respect to the optical axis of the light emitted from the first projector 13. This angle can be changed by operating the motor 38.
  • a transparent resin is employed on the first screen 14 and navigation information is displayed.
  • the angle of the first screen 14 and information to be displayed are controlled by the control unit 32.
  • the second screen 24 is inclined at a predetermined angle with respect to the optical axis of the light emitted from the second projector 23.
  • a transparent resin is employed on the second screen 24 and the traveling speed of the vehicle Ve is displayed.
  • the surface of the second screen 24 has a fine uneven shape. Thereby, the incident light can be diffused.
  • the upper mirror 15 is a planar mirror having a metal reflective film or a dielectric multilayer film on the surface.
  • the front mirror 28 is a concave mirror attached to the front end of the lower housing 41.
  • the projection surface part 31 is formed by using a part of the front window Fw that partitions the front part of the passenger compartment.
  • the light emitted from the first projector 13 irradiates the first screen 14 and navigation information is displayed.
  • the light that has passed through the first screen 14 is reflected by the upper mirror 15, the half mirror 27, and the front mirror 28 and projected onto the projection surface 31. Thereby, navigation information is projected on the projection surface part 31.
  • the light emitted from the second projector 23 irradiates the second screen 24 and the vehicle speed is displayed.
  • the light that has passed through the second screen 24 passes through the half mirror 27, is reflected by the front mirror 28, and is projected onto the projection surface portion 31. Thereby, the vehicle speed is projected onto the projection surface portion 31.
  • the occupant Mn can obtain information by visually recognizing the virtual images Vi1 and Vi2 projected on the projection surface portion 31. When viewed from the occupant Mn, the virtual images Vi1 and Vi2 appear to be projected at positions P1 and P2.
  • the first virtual image Vi1 is navigation information projected through the first screen 14, and the second virtual image Vi2 is vehicle speed information projected through the second screen 24.
  • the assumed eye position Ep of the occupant Mn (operator of the head-up display device 10), that is, the distance L2 from the eye point Ep to the second virtual image Vi2, is the distance from the eye point Ep to the first virtual image Vi1. Shorter than L1.
  • the assumed occupant Mn refers to an occupant having an average physique.
  • the eye point Ep assumes such an eye position of the occupant Mn during normal driving.
  • FIG. 2 shows the half mirror 27 as viewed from the second projector 23 (see FIG. 1) side.
  • the half mirror 27 includes a first region 51 and a second region 52 having different transmittances and reflectances.
  • the second region 52 is, for example, formed in a band shape at the lower center of the half mirror 27.
  • the other part is the first region 51.
  • the transmittance in the first region 51 is 30%, and the reflectance is 70%.
  • the transmittance in the second region 52 is 70%, and the reflectance is 30%.
  • the projection surface unit 31 projects the first projection surface unit 61 on which the light reflected in the first region 51 (see FIG. 2) is projected and the light transmitted through the second region 52 (see FIG. 2).
  • a second projection surface portion 62 projects the first projection surface unit 61 on which the light reflected in the first region 51 (see FIG. 2) is projected and the light transmitted through the second region 52 (see FIG. 2).
  • the navigation information is projected on the first projection surface portion 61, and the vehicle speed is projected on the second projection surface portion 62.
  • the vehicle speed information that is, the second virtual image Vi2 is projected so as to be closer to the first virtual image Vi1 and to stand in the vertical direction.
  • the navigation information that is, the first virtual image Vi1 is projected so as to spread in the substantially horizontal direction on the back side of the second virtual image Vi2.
  • the first virtual image Vi1 is projected with a depth so that the lower side is the front and the upper side is the back.
  • the “back surface” in the half mirror 27 means the emission side of the light transmitted through the second screen 24.
  • the light transmitted through the first screen 14 (see FIG. 1) indicated by the arrow (1) is reflected downward by the upper mirror 15 as indicated by the arrow (2).
  • a part of the light reflected downward reaches the back surface of the first region 51.
  • the first region 51 has a low transmittance. That is, the reflectance is high.
  • the light reaching the back surface of the first region 51 is reflected on the back surface of the first region 51 as indicated by the arrow (3).
  • the light reflected on the back surface of the first region 51 reaches the front mirror 28 and is reflected toward the projection surface 31 (see FIG. 1) as indicated by the arrow (4).
  • the remaining part of the light reflected downward by the upper mirror 15 reaches the back surface of the second region 52.
  • the second region 52 has a high transmittance. That is, the reflectance is low.
  • the light that has reached the back surface of the second region 52 passes through the second region 52 as indicated by the arrow (5).
  • Part of the light transmitted through the second screen 24 (see FIG. 1) indicated by the arrow (6) reaches the surface of the second region 52.
  • the second region 52 has a high transmittance. That is, the reflectance is low.
  • the light reaching the surface of the second region 52 is transmitted through the second region 52 as indicated by the arrow (7).
  • the light transmitted through the second region 52 reaches the front mirror 28 and is reflected toward the projection surface 31 (see FIG. 1) as indicated by the arrow (8).
  • the first region 51 has a low transmittance. That is, the reflectance is high.
  • the light reaching the surface of the first region 51 is reflected downward in the second region 52 as indicated by the arrow (9).
  • the light that reaches the first region 51 is mainly reflected by the half mirror 27 without passing through the half mirror 27. For this reason, the light radiate
  • region 51 can be projected on the 1st projection surface part 61.
  • the light emitted to the surface (the other surface) of the first region 51 is prevented from being reflected on the first projection surface portion 61.
  • the light that has reached the second region 52 having a higher transmittance than the first region 51 passes through the half mirror 27.
  • the distance L2 from the occupant Mn's eyes (operator's eyes) to the second virtual image Vi2 projected onto the second projection surface portion 62 is the distance to the first virtual image Vi1 projected onto the first projection surface portion 61.
  • the vehicle speed (speed) is projected onto the second projection surface portion 62, which is shorter than L1. Speed is particularly important information. By causing the operator of the head-up display device 10 to project important information so as to appear closer, the important information can be recognized more reliably.
  • the projector further includes a second projector 23 from which transmitted light is emitted, and a second screen 24 on which information projected on the second projection surface unit 62 is displayed.
  • the first projector 13, the first screen 14, the second projector 23, and the second screen 24 are housed in the housing 11 together with the half mirror 27.
  • a partition plate 12 that partitions the interior of the housing 11 up and down is provided inside the housing 11.
  • a half mirror 27, a first projector 13, a first screen 14, a second projector 23, and a second screen 24 are attached to the partition plate 12.
  • the partition plate 12 After attaching the half mirror 27, the first projector 13, the first screen 14, the second projector 23, and the second screen 24 to the partition plate 12 in advance, the partition plate 12 is attached to the housing 11. Can be provided. These parts can be arranged in a compact manner, and the head-up display device 10 can be easily assembled.
  • first projector 13 and the first screen 14 are attached to one surface side of the partition plate 12, and the second projector 13 and the second screen 24 are attached to the other surface side. .
  • the first projector 13 and the first screen 14 are attached to one surface side of the partition plate 12, and the second projector 13 and the second screen 24 are attached to the other surface side.
  • the transmittance and the reflectance of the first region 51 are continuously changed so that the luminance of the virtual image projected on the first projection surface portion 61 is uniform.
  • the transmittance is 30% and the reflectance is 70%
  • the transmittance is 65% and the reflectance is 35%.
  • the part (P3) that reflects the light projected on the upper part P5 of the first projection surface part 61 in the first region 51 reflects the light projected on the lower part P6 of the first projection surface part 61.
  • the reflectance is higher and the transmittance is lower than that of the portion (P4).
  • FIG. 7 shows a cross-sectional configuration of the head-up display device 10B according to the second embodiment.
  • the number of the projectors 13B is one, and the half mirror 27B is changed.
  • Other basic configurations are the same as those of the head-up display device 10 (see FIG. 1) according to the first embodiment.
  • the head-up display device 10B is disposed on an optical path through which light emitted from the projector 13B passes, and has a rear lower mirror 71 that reflects part of the light emitted from the projector 13B.
  • the rear lower mirror 71 is attached to the partition plate 12B via a stay 72.
  • An opening 12b for allowing the light reflected by the rear lower mirror 71 to pass through is formed in a part of the partition plate 12B above the rear lower mirror 71.
  • a rear upper mirror 73 that reflects light reflected by the rear lower mirror 71 forward is provided above the opening 12b.
  • the rear upper mirror 73 is attached to the partition plate 12B via the stay 45B together with the first screen 14.
  • the half mirror 27 ⁇ / b> B further includes a third region 53 ⁇ / b> B between the first region 51 and the second region 52.
  • the transmittance and the reflectance in the third region 53B are substantially the same as the transmittance and the reflectance in the first region 51 at the boundary portion Bo1 with the first region 51.
  • the transmittance and reflectance of the third region 53B are substantially the same as the transmittance and reflectance of the second region 52 at the boundary portion Bo2 with the second region 52. From the boundary portion Bo1 with the first region 51 to the boundary portion Bo2 with the second region 52, the transmittance and the reflectance continuously change.
  • the transmittance and reflectance of the third region 53B are 30% transmittance and 70% reflectance at the boundary portion Bo1 with the first region 51. These transmittance and reflectance continuously change toward the boundary portion Bo2 with the second region 52. At the boundary portion Bo2 with the second region 52, the transmittance is 70% and the reflectance is 30%. Become.
  • the projector 13B emits light forward. Part of the emitted light is reflected upward by the rear lower mirror 71. The reflected light is reflected forward by the rear upper mirror 73 and passes through the first screen 14. The light transmitted through the first screen 14 is reflected downward by the upper mirror 15. Of the reflected light, the light that has reached the back surface of the first region 51 is reflected toward the front mirror 28.
  • the remainder of the light emitted from the projector 13B, that is, the light that has not been reflected by the rear lower mirror 71 passes through the second screen 24.
  • the light that has reached the second region 52 is transmitted through the second region 52.
  • the light that reaches the front mirror 28 is projected toward the projection surface portion 31B. Also in the head-up display device 10B according to the second embodiment configured as described above, the predetermined effect of the present invention can be obtained.
  • the half mirror 27 ⁇ / b> B further includes a third region 53 ⁇ / b> B between the first region 51 and the second region 52.
  • the transmittance and reflectance in the third region 53B are substantially the same as the transmittance and reflectance in the first region 51 at the boundary portion Bo1 with the first region 51, and the second region 52 and In the boundary portion Bo2, the transmittance and reflectance of the second region 52 are substantially the same, and continuously change from the boundary portion Bo1 with the first region 51 to the boundary portion Bo2 with the second region 52. ing.
  • the boundary portion Bo is clearly projected because the intensity of the light projected on the first projection surface portion 61B is different from the intensity of the light projected on the second projection surface portion 61B.
  • the first projection surface portion 61B and the second projection surface portion 61B can suppress that the boundary part of is projected clearly. This makes it possible to enhance the aesthetics of the projected information by clearly dividing the projected areas for necessary information and blurring the boundary portions of the boundaries of these areas.
  • the head-up display device is not limited to two-wheeled vehicles and four-wheeled vehicles, but can be applied to other vehicles, riding work machines, construction machines, and the like. Furthermore, in the embodiments, the apparatus having the projector and the screen has been described as an example, but the present invention can be applied to a type having a liquid crystal panel and a backlight module. That is, the present invention is not limited to the examples as long as the operations and effects of the present invention are exhibited.
  • the head-up display device of the present invention is suitable for passenger cars.

Abstract

複数の情報を明確に区別して認識することが可能なヘッドアップディスプレイ装置を提供すること。　ヘッドアップディスプレイ装置（１０）は、光を反射させると共に透過させることが可能なハーフミラー（２７）を有し、このハーフミラー（２７）で反射された光、及び、ハーフミラー（２７）を透過した光が投射面部（３１）に投射される装置である。ハーフミラー（２７）は、第１の領域（５１）と、第２の領域（５２）と、の２つの領域を有している。投射面部（３１）は、第１の領域（５１）において反射された光が投射される第１の投射面部（６１）と、第２の領域（５２）を透過した光が投射される第２の投射面部（６２）と、からなる。第１の領域（５１）における透過率は、第２の領域（５２）における透過率よりも低く、且つ、第１の領域（５１）における反射率は、第２の領域（５２）における反射率よりも高い。

Description

ヘッドアップディスプレイ装置
　本発明は、ヘッドアップディスプレイ装置の改良技術に関する。
　車両等の乗り物には、乗員の前方に情報を投射可能なヘッドアップディスプレイ装置が搭載されることがある。乗員は、前方に投射された虚像を視認することにより、情報を得ることができる。ヘッドアップディスプレイ装置に関する従来技術として、特許文献１に開示される技術がある。
　特許文献１に示されるような、ヘッドアップディスプレイ装置は、光を反射させると共に透過させることが可能な１つのハーフミラーと、情報を出射可能な２つの表示器と、を有している。
　一方の表示器からハーフミラーの表面に向かって出射された情報は、ハーフミラーを透過する。他方の表示器からハーフミラーの裏面に向かって出射された情報は、ハーフミラーの裏面において反射される。これにより、それぞれの表示器から出射された情報は、ハーフミラーにおいて合成されて、投射面に投射される。乗員は、投射面に投射された虚像から車両情報を認識することができる。
　ハーフミラーで情報を合成して、情報を投射させるため、小さな領域に様々な情報を投射することができる。一方、小さな領域に様々な情報が投射されるため、これらの情報を明確に区別して認識することができれば、なお好ましい。
特開２０１２－３７２４１号公報
　本発明は、複数の情報を明確に区別して認識することが可能なヘッドアップディスプレイ装置の提供を課題とする。
　請求項１による発明によれば、光を反射させると共に透過させることが可能なハーフミラーを有し、このハーフミラーで反射された光、及び、前記ハーフミラーを透過した光が投射面部に投射されるヘッドアップディスプレイ装置において、
　前記ハーフミラーは、第１の領域と、第２の領域と、の２つの領域を有し、
　前記投射面部は、前記第１の領域において反射された光が投射される第１の投射面部と、前記第２の領域を透過した光が投射される第２の投射面部と、からなり、
　前記第１の領域における透過率は、前記第２の領域における透過率よりも低く、且つ、前記第１の領域における反射率は、前記第２の領域における反射率よりも高いことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置が提供される。
　請求項２に記載のごとく、好ましくは、前記第２の投射面部に投射された虚像からこの虚像を視認する操作者の目までの距離は、前記第１の投射面部に投射された虚像から前記操作者の目までの距離よりも短く、
　前記第２の投射面部には、走行速度を投射可能である。
　請求項３に記載のごとく、好ましくは、前記ハーフミラーは、前記第１の領域と、前記第２の領域の間に、さらに第３の領域を有し、
　前記第３の領域における透過率及び反射率は、
　前記第１の領域との境界部分において、前記第１の領域の透過率及び反射率と略同一であり、
　前記第２の領域との境界部分において、前記第２の領域の透過率及び反射率と略同一であり、
　前記第１の領域との境界部分から前記第２の領域との境界部分まで連続的に変化している。
　請求項４に記載のごとく、好ましくは、前記第１の投射面部に投射される情報が表示されるスクリーンと、このスクリーンを照射可能な投射器と、をさらに有し、
　前記スクリーンは、前記スクリーンに入射される光の光軸に対して所定の角度傾けて設けられ、
　前記第１の領域のうち、前記第１の投射面部の上部に投射される光を反射させる部位は、前記第１の投射面部の下部に投射される光を反射させる部位よりも、反射率が高く、且つ、透過率が低い。
　請求項１に係る発明では、ハーフミラーは、第１の領域と、第２の領域と、の２つの領域を有し、第１の領域における透過率は、第２の領域における透過率よりも低い。第２の領域よりも透過率の低い第１の領域に達した光は、主に、ハーフミラーを透過せずに、ハーフミラーにおいて反射される。このため、第１の領域の表裏面のうち、一方の面に出射された光を第１の投射面部に投射させることができる。即ち、他方の面に出射された光が第１の投射面部に映り込むことを抑制する。一方、第１の領域よりも透過率の高い第２の領域に達した光は、ハーフミラーを透過する。このため、第２の領域の表裏面のうち、他方の面に出射された光を第２の投射面部に投射させることができる。即ち、一方の面に出射された光が第２の投射面部に映り込むことを抑制する。例えば、第１の領域の裏面に達した光が第１の投射面部に投射される場合には、第２の領域の表面側から出射された光が第２の領域を透過して第２の投射面部に投射される。このため、複数の情報をそれぞれの領域に明確に分けた上で投射させることができる。ハーフミラーにそれぞれ透過率の異なる２つの領域を設けることにより、複数の情報を明確に区別して認識することができる。
　請求項２に係る発明では、操作者の目から第２の投射面部に投射された虚像までの距離は、第１の投射面部に投射された虚像までの距離よりも短く、第２の投射面部には、走行速度を投射可能である。速度は、特に重要な情報である。ヘッドアップディスプレイ装置の操作者に対して、重要な情報をより近くに見えるよう投射させることにより、重要な情報をより確実に認識させることができる。
　請求項３に係る発明では、ハーフミラーは、第１の領域と、第２の領域の間に、さらに第３の領域を有している。そして、第３の領域における透過率及び反射率は、第１の領域との境界部分において、第１の領域の透過率及び反射率と略同一であり、第２の領域との境界部分において、第２の領域の透過率及び反射率と略同一であり、第１の領域との境界部分から第２の領域との境界部分まで連続的に変化している。第１の領域と第２の領域とが隣接している場合には、第１の投射面部と第２の投射面部とが隣接することとなる。この場合、第１の投射面部に投射された光の強さと第２の投射面部に投射された光の強さが異なることにより、境界部分が明確に投射されることとなる。この部位が明確に投射されることにより、投射された情報の美観性が低下する。この点、第１の領域との境界部分から第２の領域との境界部分まで連続的に透過率を変化させることにより、境界部分については、明確に投射されることを抑制できる。これにより、必要な情報については投射される領域を明確に分けつつ、これらの領域の境界については境界部分をぼかすことにより、投射される情報の美観性を高めることができる。
　請求項４に係る発明では、スクリーンは、スクリーンに入射される光の光軸に対して所定の角度傾けて設けられている。これにより、第１の投射面部に投射される虚像に奥行きを生じさせることができる。そして、第１の領域のうち、第１の投射面部の上部に投射される光が通過する部位は、第１の投射面部の下部に投射される光が通過する部位よりも、透過率が低く、且つ、反射率が高い。虚像に奥行きを生じさせると、上部に投射される虚像が奥に見える。虚像に奥行きが出るようスクリーンを傾けると、特に、虚像の奥の部位が暗くなる傾向がある。第１の領域の透過率を変化させることにより、虚像全体の輝度を均一にすることができる。投射器の細かな制御等が不要となり有益である。
本発明の実施例１によるヘッドアップディスプレイ装置を側方から見た状態の断面図である。 図１の２－２線断面図である。 図１に示された投射面部について説明する図である。 図１に示されたヘッドアップディスプレイ装置の作用を説明する図である。 図１に示されたヘッドアップディスプレイ装置の変更例に用いられるハーフミラーの正面図である。 図５に示された変更例によるヘッドアップディスプレイ装置の投射面部について説明する図である。 本発明の実施例２によるヘッドアップディスプレイ装置を側方から見た状態の断面図である。 図７の８－８線断面図である。 図７に示されたヘッドアップディスプレイ装置の作用を説明する図である。 図７に示されたヘッドアップディスプレイ装置の投射面部について説明する図である。
　本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、説明中、左右とはヘッドアップディスプレイ装置が搭載された車両の乗員を基準として左右、前後とは車両の進行方向を基準として前後を指す。また、図中Ｆｒは前、Ｒｒは後、Ｌｅは乗員から見て左、Ｒｉは乗員から見て右、Ｕｐは上、Ｄｎは下を示している。
＜実施例１＞
　図１を参照する。図１には、車両Ｖｅに搭載された状態のヘッドアップディスプレイ装置１０が示されている。
　ヘッドアップディスプレイ装置１０は、ハウジング１１と、このハウジング１１の内部を上下に仕切る仕切り板１２と、仕切り板１２の上面に設けられ前方に向かって光が出射される第１の投射器１３（投射器１３）と、この第１の投射器１３から出射された光が照射されると共に透過する第１のスクリーン１４（スクリーン１４）と、この第１のスクリーン１４を透過した光が下方に反射される上部ミラー１５と、仕切り板１２の下面部に取り付けられ前方に光が出射される第２の投射器２３と、この第２の投射器２３から出射された光が照射されると共に透過する第２のスクリーン２４と、この第２のスクリーン２４を透過した光が透過すると共に第１のスクリーン１４を透過した光が前方に向かって反射されるハーフミラー２７と、このハーフミラー２７からの光を上方に向かって反射させる前部ミラー２８と、この前部ミラー２８の上方に位置し情報が投射される投射面部３１と、第１及び第２の投射器１３，２３、並びに第１及び第２のスクリーン１４，２４を制御する制御部３２と、からなる。
　ハウジング１１は、下部ハウジング４１に上部ハウジング４２が被される構成とされている。下部ハウジング４１には、ステー４３を介して仕切り板１２が取り付けられている。上部ハウジング４２には、前端に前部ミラー２８において反射された光が通過する開口４２ａが形成されている。
　仕切り板１２には、１枚板状の板材が用いられている。仕切り板１２の前端には、上部ミラー１５において反射された光が通過するための切り欠き形状部１２ａが形成されている。
　第１及び第２の投射器１３，２３、第１及び第２のスクリーン１４，２４、上部ミラー１５、並びにハーフミラー２７は、それぞれステー４４～４９を介して仕切り板１２に取り付けられている。
　第１のスクリーン１４は、モータ３８を介してステー４５に支持されている。第１のスクリーン１４は、第１の投射器１３から出射される光の光軸に対して傾けられている。この角度は、モータ３８を作動させることにより変更することができる。第１のスクリーン１４には、例えば、透明な樹脂が採用されると共に、ナビゲーション情報が表示される。これらの第１のスクリーン１４の角度や表示される情報は、制御部３２によって制御される。
　第２のスクリーン２４は、第２の投射器２３から出射される光の光軸に対して所定の角度傾けられている。第２のスクリーン２４には、例えば、透明な樹脂が採用されると共に、車両Ｖｅの走行速度が表示される。なお、第２のスクリーン２４の表面には微細な凹凸形状が設けられている。これにより入射された光を拡散させることができる。
　上部ミラー１５は、表面に金属反射膜あるいは誘電体多層膜を有する、平面状の鏡である。
　前部ミラー２８は、下部ハウジング４１の前端に貼り付けられた凹面鏡である。
　投射面部３１は、車室の前部を仕切るフロントウインドウＦｗの一部を利用してなる。
　一点鎖線によって示されるように、第１の投射器１３から出射された光は、第１のスクリーン１４を照射してナビゲーション情報が表示される。第１のスクリーン１４を透過した光は、上部ミラー１５、ハーフミラー２７、及び、前部ミラー２８に反射されて、投射面部３１に投射される。これにより、投射面部３１にナビゲーション情報が投射される。
　一点鎖線によって示されるように、第２の投射器２３から出射された光は、第２のスクリーン２４を照射して車速が表示される。第２のスクリーン２４を透過した光は、ハーフミラー２７を透過し、前部ミラー２８に反射されて、投射面部３１に投射される。これにより、投射面部３１に車速が投射される。
　乗員Ｍｎは、投射面部３１に投射された虚像Ｖｉ１，Ｖｉ２を視認することにより、情報を得ることができる。乗員Ｍｎから見た場合に、虚像Ｖｉ１，Ｖｉ２は、Ｐ１及びＰ２の位置に投射されているように見える。第１の虚像Ｖｉ１は、第１のスクリーン１４を透過して投射されたナビゲーション情報であり、第２の虚像Ｖｉ２は、第２のスクリーン２４を透過して投射された車速情報である。
　想定される乗員Ｍｎ（ヘッドアップディスプレイ装置１０の操作者）の目の位置Ｅｐ、即ち、アイポイントＥｐから第２の虚像Ｖｉ２までの距離Ｌ２は、アイポイントＥｐから第１の虚像Ｖｉ１までの距離Ｌ１よりも短い。ここで、想定される乗員Ｍｎとは、平均的な体格の乗員をいう。アイポイントＥｐは、通常の運転時におけるこのような乗員Ｍｎの目の位置を想定している。
　図２を参照する。図２には、ハーフミラー２７が、第２の投射器２３（図１参照）側から見た状態において示されている。ハーフミラー２７は、それぞれ透過率、及び、反射率の異なる第１の領域５１と、第２の領域５２とを有している。
　第２の領域５２は、例えば、ハーフミラー２７の下部中央に帯状に形成されている。その他の部位が第１の領域５１とされている。なお、これらの領域の設定は、任意に行うことができる。
　例えば、第１の領域５１における透過率は３０％であり、反射率は７０％である。第２の領域５２における透過率は７０％であり、反射率は３０％である。なお、これらの値は、反射膜の厚みを調整することにより、任意に設定することができる。反射膜は、板ガラスにアルミや銀を蒸着することにより形成することができる。
　図３を参照する。投射面部３１は、第１の領域５１（図２参照）において反射された光が投射される第１の投射面部６１と、第２の領域５２（図２参照）を透過した光が投射される第２の投射面部６２と、からなる。
　例えば、第１の投射面部６１には、ナビゲーション情報が投射され、第２の投射面部６２には、車速が投射されている。
　図１を併せて参照する。車速情報、即ち、第２の虚像Ｖｉ２は、第１の虚像Ｖｉ１よりも近く、且つ、鉛直方向に立たせたように投射されている。一方、ナビゲーション情報、即ち、第１の虚像Ｖｉ１は、第２の虚像Ｖｉ２の奥側に、略水平方向に広がるように投射されている。第１の虚像Ｖｉ１は、下方が手前、上方が奥となるよう、奥行きを有した状態で投射されている。なお、ハーフミラー２７における「裏面」とは、第２のスクリーン２４を透過した光の出射側を意味している。
　図４を参照する。矢印（１）によって示される、第１のスクリーン１４（図１参照）を透過した光は、矢印（２）によって示されるように、上部ミラー１５によって下方に反射される。下方に反射された光のうち、一部は、第１の領域５１の裏面に達する。第１の領域５１は、透過率が低い。即ち、反射率が高い。第１の領域５１の裏面に達した光は、矢印（３）によって示されるように、第１の領域５１の裏面において反射される。第１の領域５１の裏面において反射された光は、前部ミラー２８に達し、矢印（４）によって示されるように、投射面部３１（図１参照）に向かって反射される。
　一方、上部ミラー１５によって下方に反射された光のうち、残部は、第２の領域５２の裏面に達する。第２の領域５２は、透過率が高い。即ち、反射率が低い。第２の領域５２の裏面に達した光は、矢印（５）によって示されるように、第２の領域５２を透過する。
　このため、第１のスクリーン１４を透過した光のうち、第１の領域５１の裏面に反射された光が投射面部３１に投射されることとなる。
　矢印（６）によって示される、第２のスクリーン２４（図１参照）を透過した光のうち、一部は、第２の領域５２の表面に達する。第２の領域５２は、透過率が高い。即ち、反射率が低い。第２の領域５２の表面に達した光は、矢印（７）によって示されるように、第２の領域５２を透過する。第２の領域５２を透過した光は、前部ミラー２８に達し、矢印（８）によって示されるように、投射面部３１（図１参照）に向かって反射される。
　一方、第２のスクリーン２４を透過した光の残部は、第１の領域５１の表面に達する。第１の領域５１は、透過率が低い。即ち、反射率が高い。第１の領域５１の表面に達した光は、矢印（９）によって示されるように、第２の領域５２において下方に反射される。
　このため、第２のスクリーン２４を透過した光のうち、第２の領域５２を透過した光が投射面部３１に投射されることとなる。
　図３を併せて参照する。以上をまとめる。第１の領域５１に達した光は、主に、ハーフミラー２７を透過せずに、ハーフミラー２７において反射される。このため、第１の領域５１の表裏面のうち、裏面（一方の面）に出射された光を第１の投射面部６１に投射させることができる。即ち、第１の領域５１の表面（他方の面）に出射された光が第１の投射面部６１に映り込むことを抑制する。一方、第１の領域５１よりも透過率の高い第２の領域５２に達した光は、ハーフミラー２７を透過する。このため、第２の領域５２の表裏面のうち、表面（他方の面）に出射された光を第２の投射面部６２に投射させることができる。即ち、第２の領域５２の裏面（一方の面）に出射された光が第２の投射面部６２に映り込むことを抑制する。
　第１の領域５１の裏面に達した光が第１の投射面部６１に投射される場合には、第２の領域５２の表面側から出射された光が第２の領域５２を透過して第２の投射面部６２に投射される。このため、複数の情報をそれぞれの領域５１，５２に明確に分けた上で投射させることができる。ハーフミラー２７にそれぞれ透過率の異なる２つの領域５１，５２を設けることにより、複数の情報を明確に区別して認識することができる。
　図１及び図３を参照する。乗員Ｍｎの目（操作者の目）から第２の投射面部６２に投射された第２の虚像Ｖｉ２までの距離Ｌ２は、第１の投射面部６１に投射された第１の虚像Ｖｉ１までの距離Ｌ１よりも短く、第２の投射面部６２には、車速（速度）が投射される。速度は、特に重要な情報である。ヘッドアップディスプレイ装置１０の操作者に対して、重要な情報をより近くに見えるよう投射させることにより、重要な情報をより確実に認識させることができる。
　第１の領域５１において反射される光が出射される第１の投射器１３と、第１の投射面部６１に投射される情報が表示される第１のスクリーン１４と、第２の領域５２を透過する光が出射される第２の投射器２３と、第２の投射面部６２に投射される情報が表示される第２のスクリーン２４と、をさらに有している。これらの第１の投射器１３と、第１のスクリーン１４と、第２の投射器２３と、第２のスクリーン２４とは、ハーフミラー２７と共にハウジング１１に収納されている。このハウジング１１の内部には、ハウジング１１の内部を上下に仕切る仕切り板１２が設けられている。この仕切り板１２に、ハーフミラー２７と、第１の投射器１３と、第１のスクリーン１４と、第２の投射器２３と、第２のスクリーン２４とは取り付けられている。仕切り板１２に予め、ハーフミラー２７、第１の投射器１３、第１のスクリーン１４、第２の投射器２３、及び、第２のスクリーン２４を取り付けた上で、仕切り板１２をハウジング１１に設けることができる。これらの部品をコンパクトに纏めて配置することができると共に、ヘッドアップディスプレイ装置１０を簡単に組み立てることができる。
　加えて、仕切り板１２の一方の面側に第１の投射器１３及び第１のスクリーン１４が取り付けられ、他方の面側に第２の投射器１３及び第２のスクリーン２４が取り付けられている。これにより、第１のスクリーン１４に入射する光と、第２のスクリーン２４に入射する光とが互いに干渉することを抑制することができる。部品点数の増加を抑制しつつ、互いの光が干渉することを有効に抑制することができる。
　続いて、ハーフミラー２７を変更した場合の変更例について説明する。
　図５及び図６を参照する。第１の領域５１の透過率、及び、反射率は、第１の投射面部６１に投射される虚像の輝度が均一になるよう、連続的に変化している。例えば、第１の領域５１の上部Ｐ３において透過率は３０％、反射率は７０％であり、下部Ｐ４において透過率は６５％、反射率は３５％である。
　即ち、第１の領域５１のうち、第１の投射面部６１の上部Ｐ５に投射される光を反射させる部位（Ｐ３）は、第１の投射面部６１の下部Ｐ６に投射される光を反射させる部位（Ｐ４）よりも、反射率が高く、且つ、透過率が低い。
　虚像に奥行きを生じさせると、第１の投射面部６１の上部に投射される虚像が奥に見える。虚像に奥行きが出るよう第１のスクリーン１４（図１参照）を傾けると、特に、虚像の奥の部位（第１の投射面部６１の上部）が暗くなる傾向がある。第１の領域５１の反射率（透過率）を変化させることにより、虚像全体の輝度を均一にすることができる。投射器の細かな制御等が不要となり有益である。
＜実施例２＞
　次に、本発明の実施例２を図面に基づいて説明する。
　図７には、実施例２によるヘッドアップディスプレイ装置１０Ｂの断面構成が示されている。実施例２によるヘッドアップディスプレイ装置１０Ｂにおいては、投射器１３Ｂが１つとされると共に、ハーフミラー２７Ｂが変更されている。その他の基本的な構成については、実施例１によるヘッドアップディスプレイ装置１０（図１参照）と共通する。実施例１と共通する部分については、符号を流用すると共に、詳細な説明を省略する。
　ヘッドアップディスプレイ装置１０Ｂは、投射器１３Ｂから出射される光が通過する光路上に配置され、投射器１３Ｂから出射された光の一部を反射させる後下部ミラー７１を有している。後下部ミラー７１は、仕切り板１２Ｂにステー７２を介して取り付けられている。仕切り板１２Ｂのなかの後下部ミラー７１の上方の部位には、後下部ミラー７１によって反射された光を通過させるための開口１２ｂが形成されている。この開口１２ｂの上方には、後下部ミラー７１によって反射された光を前方に反射させる後上部ミラー７３が設けられている。後上部ミラー７３は、第１のスクリーン１４と共にステー４５Ｂを介して仕切り板１２Ｂに取り付けられている。
　図８を参照する。ハーフミラー２７Ｂは、第１の領域５１と、第２の領域５２との間に、さらに第３の領域５３Ｂを有している。第３の領域５３Ｂにおける透過率及び反射率は、第１の領域５１との境界部分Ｂｏ１において、第１の領域５１の透過率及び反射率と略同一である。第３の領域５３Ｂにおける透過率及び反射率は、第２の領域５２との境界部分Ｂｏ２において、第２の領域５２の透過率及び反射率と略同一である。第１の領域５１との境界部分Ｂｏ１から第２の領域５２との境界部分Ｂｏ２まで、透過率及び反射率は、連続的に変化している。
　例えば、第３の領域５３Ｂの透過率及び反射率は、第１の領域５１との境界部分Ｂｏ１において、透過率３０％、反射率７０％である。これらの透過率及び反射率は、第２の領域５２との境界部分Ｂｏ２に向かって連続的に変化し、第２の領域５２との境界部分Ｂｏ２において、透過率７０％、反射率３０％となる。
　図９を参照する。投射器１３Ｂは、前方に向かって光を出射する。出射された光の一部は、後下部ミラー７１において上方に向かって反射される。反射された光は、後上部ミラー７３において前方に向かって反射され、第１のスクリーン１４を透過する。第１のスクリーン１４を透過した光は、上部ミラー１５によって下方に反射される。反射された光のうち、第１の領域５１の裏面に達した光は、前部ミラー２８に向かって反射される。
　投射器１３Ｂから出射された光の残部、即ち、後下部ミラー７１によって反射されなかった光は、第２のスクリーン２４を透過する。第２のスクリーン２４を透過した光のうち、第２の領域５２に達した光は、第２の領域５２を透過する。
　図１０を併せて参照する。前部ミラー２８に達した光は、投射面部３１Ｂに向かって投射される。このように構成された実施例２によるヘッドアップディスプレイ装置１０Ｂにおいても、本発明所定の効果を得ることができる。
　加えて、実施例２によるヘッドアップディスプレイ装置１０Ｂによれば、さらに以下の効果を得ることができる。
　図８を参照する。ハーフミラー２７Ｂは、第１の領域５１と、第２の領域５２との間に、さらに第３の領域５３Ｂを有している。そして、第３の領域５３Ｂにおける透過率及び反射率は、第１の領域５１との境界部分Ｂｏ１において、第１の領域５１の透過率及び反射率と略同一であり、第２の領域５２との境界部分Ｂｏ２において、第２の領域５２の透過率及び反射率と略同一であり、第１の領域５１との境界部分Ｂｏ１から第２の領域５２との境界部分Ｂｏ２まで連続的に変化している。
　ここで、図２及び図３に示されたように、第１の領域５１と第２の領域５２とが隣接している場合には、第１の投射面部６１Ｂと第２の投射面部６１Ｂとが隣接することとなる。この場合、第１の投射面部６１Ｂに投射された光の強さと第２の投射面部６１Ｂに投射された光の強さが異なることにより、境界部分Ｂｏが明確に投射されることとなる。この部位が明確に投射されることにより、投射された情報の美観性が低下する。
　図８及び図１０を参照する。この点、第１の領域５１との境界部分Ｂｏ１から第２の領域５２との境界部分Ｂｏ２まで連続的に透過率を変化させることにより、第１の投射面部６１Ｂと第２の投射面部６１Ｂとの境界部分が、明確に投射されることを抑制できる。これにより、必要な情報については投射される領域を明確に分けつつ、これらの領域の境界については境界部分をぼかすことにより、投射される情報の美観性を高めることができる。
　尚、本発明によるヘッドアップディスプレイ装置は、二輪車や四輪車に限らず、他の乗り物、乗用型作業機、建機等にも適用可能である。さらに、実施例において投射器とスクリーンとを有している装置を例に説明したが、液晶パネルとバックライトモジュールとを有している形式のものであっても適用可能である。即ち、本発明の作用及び効果を奏する限りにおいて、本発明は、実施例に限定されるものではない。
　本発明のヘッドアップディスプレイ装置は、乗用自動車に好適である。
　１０，１０Ｂ…ヘッドアップディスプレイ装置
　１１…ハウジング
　１３…第１の投射器（投射器）
　１４…第１のスクリーン（スクリーン）
　２３…第２の投射器
　２４…第２のスクリーン
　２７，２７Ｂ…ハーフミラー
　３１，３１Ｂ…投射面部
　５１…第１の領域
　５２…第２の領域
　５３Ｂ…第３の領域
　６１…第１の投射面部
　６２…第２の投射面部
　Ｂｏ１…第１の領域と第３の領域との境界部分
　Ｂｏ２…第２の領域と第３の領域との境界部分
　Ｍｎ…乗員（操作者）
　Ｅｐ…アイポイント

Claims (4)

  1. 　光を反射させると共に透過させることが可能なハーフミラーを有し、このハーフミラーで反射された光、及び、前記ハーフミラーを透過した光が投射面部に投射されるヘッドアップディスプレイ装置において、
    　前記ハーフミラーは、第１の領域と、第２の領域と、の２つの領域を有し、
    　前記投射面部は、前記第１の領域において反射された光が投射される第１の投射面部と、前記第２の領域を透過した光が投射される第２の投射面部と、からなり、
    　前記第１の領域における透過率は、前記第２の領域における透過率よりも低く、且つ、前記第１の領域における反射率は、前記第２の領域における反射率よりも高いことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
  2. 　前記第２の投射面部に投射された虚像からこの虚像を視認する操作者の目までの距離は、前記第１の投射面部に投射された虚像から前記操作者の目までの距離よりも短く、
    　前記第２の投射面部には、走行速度を投射可能であることを特徴とする請求項１記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  3. 　前記ハーフミラーは、前記第１の領域と、前記第２の領域の間に、さらに第３の領域を有し、
    　前記第３の領域における透過率及び反射率は、
    　前記第１の領域との境界部分において、前記第１の領域の透過率及び反射率と略同一であり、
    　前記第２の領域との境界部分において、前記第２の領域の透過率及び反射率と略同一であり、
    　前記第１の領域との境界部分から前記第２の領域との境界部分まで連続的に変化していることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  4. 　前記第１の投射面部に投射される情報が表示されるスクリーンと、このスクリーンを照射可能な投射器と、をさらに有し、
    　前記スクリーンは、前記スクリーンに入射される光の光軸に対して所定の角度傾けて設けられ、
    　前記第１の領域のうち、前記第１の投射面部の上部に投射される光を反射させる部位は、前記第１の投射面部の下部に投射される光を反射させる部位よりも、反射率が高く、且つ、透過率が低いことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のヘッドアップディスプレイ装置。
    　
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