JP2009080178A - ヘッドアップディスプレイ - Google Patents

Abstract

【課題】 より遠方に表示することを実現しつつ、装置の車載性を向上させることができると同時に、虚像表示の奥行きと高さを可変できるヘッドアップディスプレイの提供。
【解決手段】 上部をドライバ側へ傾斜させた装置本体４を設け、表示光を投光するよう装置本体４内の下部に配置された表示器６と、装置本体４のドライバ側に内外に臨んで設けられ、透過部分１１と不透過部分１２を形成すると共に、この透過部分１１を上下方向に切換可能な電磁シャッタ８と、装置本体４内に電磁シャッタ８と対向して配置された反射部７を備え、表示器６から電磁シャッタ８の不透過部分１２と反射部７との間で交互に複数回反射させた後、電磁シャッタ８の透過部分１１を通してドライバへ向かう光路１０７を形成した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ヘッドアップディスプレイの技術分野に属する。

従来では、結像部材上に投射され結像された実像の映像情報を第１の反射鏡が第２の反射鏡の方向へ反射させ、さらに、第２の反射鏡が車両のウィンドシールド方向へ反射させ、ウィンドシールドが運転者の視界方向へ反射させて虚像表示を行っている（特許文献１参照。）。
特開２００４−１２６２２６号公報

しかしながら、従来のヘッドアップディスプレイにあっては、遠方表示の実現と装置の車載性に問題があった。
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、より遠方に表示することを実現しつつ、装置の車載性を向上させることができると同時に、虚像表示の奥行きと高さを可変できるヘッドアップディスプレイを提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、車両のフロントウィンドウシールドと別体に設けられ、表示器からの表示光をドライバへ向かうよう反射させて虚像表示を行うヘッドアップディスプレイにおいて、上部をドライバ側へ傾斜させた装置本体を設け、表示光を投光するよう装置本体内の下部に配置された前記表示器と、前記装置本体のドライバ側に内外に臨んで設けられ、透過部分と不透過部分を形成すると共に、この透過部分を上下方向に位置切換可能な覗き穴切換手段と、前記装置本体内に覗き穴切換手段と対向して配置された反射部を備え、前記表示器から前記覗き穴切換手段の不透過部分と反射部との間で交互に複数回反射した後、該覗き穴切換手段の透過部分を通してドライバへ向かう光路を形成したことを特徴とする。

請求項１記載の発明では、車両のフロントウィンドウシールドと別体に設けられ、表示器からの表示光をドライバへ向かうよう反射させて虚像表示を行うヘッドアップディスプレイにおいて、上部をドライバ側へ傾斜させた装置本体を設け、表示光を投光するよう装置本体内の下部に配置された前記表示器と、前記装置本体のドライバ側に内外に臨んで設けられ、透過部分と不透過部分を形成すると共に、この透過部分を上下方向に位置切換可能な覗き穴切換手段と、前記装置本体内に覗き穴切換手段と対向して配置された反射部を備え、前記表示器から前記覗き穴切換手段の不透過部分と反射部との間で交互に複数回反射した後、該覗き穴切換手段の透過部分を通してドライバへ向かう光路を形成したため、より遠方に表示することを実現しつつ、装置の車載性を向上させることができると同時に、虚像表示の奥行きと高さを可変できる。

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

以下、実施例１を説明する。
図１は実施例１のヘッドアップディスプレイの配置を説明する図、図２は実施例１のヘッドアップディスプレイの斜視図、図３は同側断面図である。図４は実施例１の透過部分の位置切換を説明する図である。

図５は実施例１の虚像表示を説明する図、図６は実施例１の虚像で表示される内容の一例を示す図、図７は実施例１の基盤回路部による電磁シャッタの切換制御を説明するフローチャート図である。

先ず、全体構成を説明する。
図１に示すように、実施例１のヘッドアップディスプレイ１は、その下部が車室内のインストパネル２の内部に位置し、その上部がフロントウィンドウシールド３のドライバ側（車両後方側）に位置する状態で設けられている。

図２、３に示すように、ヘッドアップディスプレイ１は、装置本体４と、基板回路部５と、表示器６と、反射部７と、電磁シャッタ８（覗き穴切換手段に相当）等から構成されている。
装置本体４は、内部空間９を有して略長方体形状に形成され、その上部がドライバ側に近づくように傾斜した状態で設けられている。
基板回路部５は、装置本体４内の内部下面に設けられ、表示器６や電磁シャッタ８の駆動制御に必要な制御回路が実装される他、電磁シャッタ８の制御回路には図外のＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）から少なくとも車速を取得できるようになっている。
表示器６は、画像を表示し、表示光として電磁シャッタ８へ向けて発するものであり、基盤回路部５に近接した車両前方側に設けられ、実施例１ではバックライトを備えたＬＣＤのユニットが採用されている。
なお、表示器６は、基板回路部５により制御される光源により表示器６の背後から光を投光させる構成にしてもよいし、表示器６が光源を備えたユニット型としてもよい。

反射部７は、装置本体４内の車両前方側の壁面に沿ってその略全長に亘って設けられ、全反射を行う反射ミラーが採用されている。

電磁シャッタ８は、装置本体４の車両後方側の壁面に沿って内外に面した状態で反射部７と並行に対向配置される他、その内側の下部には薄肉の反射部材１０が貼着されている。

また、実施例１の電磁シャッタ８は、素子に通電させると透過（無色透明）、通電を停止すると不透過（黒色）となる所謂液晶シャッタが採用される他、後述の切換制御により、図４に示すように、透過部分１１と不透過部分１２を変更して透過部分１１を上段位置（図４（ａ））、中段位置（図４（ｂ））、下段位置（図４（ｃ））の３段階に上下に切り換え可能となっている。
なお、電磁シャッタ８において、透過部分１１は適度な透過率と反射率を有し、不透過部分１２は、透過率０％で、本来有する反射率でもって反射する。

次に、作用を説明する。
[電磁シャッタによる透過部分の切換作用]
図３に示すように、実施例１のヘッドアップディスプレイ１では、電磁シャッタ８の透過部分１１を上段位置とした場合には、表示器６から発する表示光は、先ず、電磁シャッタ８の不透過部分１２で反射する(光路１０１）。

次に、表示光は、反射部７と電磁シャッタ８の不透過部分１２との間で複数回（実施例では合計５回）交互に反射しつつ反射位置を上方へ移動する（光路１０２〜光路１０６）。
この際、電磁シャッタ８に当たる光路１０１と光路１０３の表示光は反射部材１０の反射率で反射し、光路１０５の表示光は電磁シャッタ８の不透過部分１２が有する反射率で反射する。

その後、表示光は、反射部７の上端部で、電磁シャッタ８の透過部分１１を通してドライバへ向かって反射することにより、透過部分１１からドライバのアイポイント１３（図１参照）まで光路１０７が形成される。
これにより、ヘッドアップディスプレイ１を設置したインストパネル２の位置より車両前方側、つまりドライバが運転のために見る前方の遠方視界側に虚像１４として虚像表示を行う（図５（ａ）参照）。

このように、実施例１のヘッドアップディスプレイ１では、反射部７が透過部分１１を通してドライバへ表示光を送る光路１０７と、表示器６までの間に、表示光を電磁シャッタ８の不透過部分１２と反射部７により複数回反射させることにより、透過部分１１を通してドライバへ表示光を送るよう反射している反射部７の反射位置から表示器６までの光路長を長くすることができる。

この結果、透過部分１１を通してドライバへ表示光を送るよう反射している反射部７の反射位置から、車両前方の虚像１４までの距離は長くなることになり、結果的にドライバからより遠方の前方位置に虚像１４を表示する。
また、ドライバは運転のために見ている前方視界により近い表示としてヘッドアップディスプレイ１の表示（虚像１４）を見ることになる。

一方、前述と同様に、図５（ｂ）に示すように、電磁シャッタ８の透過部分１１を中段位置にした場合には、透過部分１１を上段位置にした場合に比べて、透過部分１１を通してドライバへ表示光を送るよう反射している反射部７の反射位置から表示器６までの光路長が短くなるため、ドライバには虚像１４が上段位置の虚像１４よりも低い位置で、且つ、より近くに見えることとなる。

さらに、前述と同様に、図５（ｃ）に示すように、電磁シャッタ８の透過部分１１を下段位置とした場合には、透過部分１１を中段位置にした場合に比べて、透過部分１１を通してドライバへ表示光を送るよう反射している反射部７の反射位置から表示器６までの光路長が短くなり、この結果、ドライバには虚像１４が中段位置の虚像１４よりも低い位置で、且つ、より近くに見えることとなる。

従って、実施例１のヘッドアップディスプレイ１では、電磁シャッタ８の透過部分１１を上段位置、中段位置、下段位置に切り換えることによって、ドライバに虚像１４の奥行きと高さを３パターンに切り換えて表示させることができる。

なお、虚像１４の一例としては、例えば、図６に示すように、車速を単位付きで表示する車速表示１４ａ、燃料残量をレベルメータで表示する燃料残量表示１４ｂ、目的地までの案内として次が左折であることと、左折箇所までの距離を表示するなどを行うナビゲーションの案内表示１４ｂ等を行う。
これらは、表示器６による可変表示であるので、車両の状態や状況に応じて表示内容を変化させるようにすれば、より良好に運転支援を行うことができる。

[虚像の奥行きと高さの切換作用]
次に、図７のフローチャート図に基づいて、実施例１の基盤回路部５による電磁シャッタ８の切換制御を説明する。
なお、以下に説明する制御は、エンジンの始動から停止までの間に繰り返し行われる処理である。

実施例１のヘッドアップディスプレイ１では、先ず、ステップＳ１において、ＥＣＵから車速Ｖ（ｋｍ／ｈ）を取得し、低速（例えばＶ≧４０）の場合にはステップＳ２に移行し、中速（例えば４０<Ｖ≦８０）の場合にはステップＳ３に移行し、高速（例えばＶ>８０）の場合にはステップＳ４に移行する。
ステップＳ２では、透過部分１１を下段位置にして虚像１４の表示を行った後、ステップＳ１に戻る。
ステップＳ３では、透過部分１１を中段位置にして虚像１４の表示を行った後、ステップＳ１に戻る。
ステップＳ４では、透過部分１１を上段位置にして虚像１４の表示を行った後、ステップＳ１に戻る。

このように構成されたヘッドアップディスプレイ１を用いると、車速を検知して、低速の場合には、透過部分１１を下段位置にして虚像１４の表示を行うこととなる（ステップＳ１→ステップＳ２）。
これにより、ドライバには虚像１４が最も低い位置で、且つ、最も近くに見える。

また、車速が中速になると、透過部分１１を中段位置にして虚像１４の表示を行うこととなる（ステップＳ１→ステップＳ３）。
これにより、ドライバには虚像１４が低速時よりも高い位置で、且つ、遠くに見える。

また、車速が高速になると、透過部分１１を上段位置にして虚像１４の表示を行うこととなる（ステップＳ１→ステップＳ４）。
これにより、ドライバには虚像１４が最も高い位置で、且つ、最も遠くに見える。

ここで、ドライバは、車両の高速走行時に車外に対する焦点がより遠方になり、有効視野狭窄により虚像は高い位置が望ましく、低速走行時は近距離に焦点があり、また有効視野が広く様々な車外情報を認識するため虚像は低い位置にある方が煩わしさが小さくなることから、走行速度に応じて虚像を切り替えることが視認性の向上に有効となる。

これに対し、実施例１では、車速が低速から高速になるにつれて遠方に移動し、且つ、上方に移動するドライバの視線（視野）に虚像１４の奥行きと高さをリンクさせて表示させることができ、好適となる。

[小型化作用]
ヘッドアップディスプレイ１は、対向させて配置した電磁シャッタ８と反射部７の間で複数回、反射を繰り返すことにより遠方表示を行う。そのため、この光路長を構成する部分が非常に小型なスペースになる。
また、電磁シャッタ８と反射部７の周囲を覆う装置本体４の外壁は、インストパネル２上に設置するため、インストパネル２内部と干渉する部分は表示器６の部分程度であり、車載性に優れる。

[窓写りを防止する作用]
ヘッドアップディスプレイ１は、装置本体４の筒形状部分により光路となる内部空間９を形成する。
この内部空間９は、断面が矩形であり表示器６の表示面に調整代を見込んだ大きさ形状である。
そのため、表示器６からの表示光が漏れて、フロントウィンドウシールド３により反射しドライバ視界に入るような光路を表示器６から透過部分１１までの装置本体４の内部に形成困難にする。
これにより表示器６からの表示光が漏れて、フロントウィンドウシールド３により反射しドライバ視界に入る、いわゆる窓写りを防止することができる。

また、ヘッドアップディスプレイ１は、装置本体４の筒形状部分により光路となる内部空間９を形成し、アイポイント１３の調整分を含めた大きさで矩形の透過部分１１を、装置本体４の筒形状の上部で、ドライバ側となる位置に設定している。
さらに、この透過部分１１は、上部がドライバに近づくよう傾斜状に設けられる。
そのため、外光により透過部分１１が窓写りする光路を形成することが困難になる。
よって、外光により透過部分１１が反射し窓写りすることが防止できる。

最後に、実施例１の効果を説明する。
以上、説明したように、実施例１のヘッドアップディスプレイ１では、車両のフロントウィンドウシールド３と別体に設けられ、表示器６からの表示光をドライバへ向かうよう反射させて虚像表示を行うヘッドアップディスプレイ１において、上部をドライバ側へ傾斜させた装置本体４を設け、表示光を投光するよう装置本体４内の下部に配置された表示器６と、装置本体４のドライバ側に内外に臨んで設けられ、透過部分１１と不透過部分１２を形成すると共に、この透過部分１１を上下方向に切換可能な電磁シャッタ８と、装置本体４内に電磁シャッタ８と対向して配置された反射部７を備え、表示器４から電磁シャッタ８の不透過部分１２と反射部７との間で交互に複数回反射した後、電磁シャッタ８の透過部分１１を通してドライバへ向かう光路１０７を形成したため、より遠方に表示することを実現しつつ、装置の車載性を向上させることができると同時に、虚像表示の奥行きと高さを可変できる。

また、電磁シャッタ８を用いることで、透過部分１１と不透過部分１２を容易に形成でき、例えば、装置本体４に開口部を設けて、その開口位置を遮蔽体で可変するような構造を採用した場合に比べて、透過部分の移動を瞬時に行える他、安価で作動信頼性も高く、実施も容易となる。

また、電磁シャッタ８は、透過部分１１を車速の増減に応じて上下に位置切換えすることとしたため、車速に応じたドライバの視線に合わせて虚像１４の奥行きと高さを表示でき、好適となる。

以下、実施例２を説明する。
実施例２において、前記実施例１と同様の構成部材については同じ符号を付してその説明は省略し、相違点のみ詳述する。
図８は実施例２のヘッドアップディスプレイの側断面図である。

図８に示すように、実施例２のヘッドアップディスプレイ１では、実施例１の電磁シャッタ６において光路を延長する目的で常に不透過部分１２としている部位を反射ミラー３０で代用したという点が実施例１と異なる。
なお、実施例２では、電磁シャッタ８の内面と同一面となるように反射ミラー３１を設けているが、電磁シャッタ８の内面と同一面の壁部を形成してその内側に反射ミラー３０を設けても良い。

従って、実施例２のヘッドアップディスプレイでは、実施例１の作用・効果に加えて、必要な光路の長さを確保しつつ電磁シャッタ６を小型化できるという効果を得ることができる。

以上、実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
例えば、電磁シャッタ８を上下方向に複数設けて構成しても良いし、虚像の奥行きと高さのパターンの数は適宜設定できる。
また、電磁シャッタ８は、液晶シャッタの他に有機ＥＬを用いても良い。

実施例１のヘッドアップディスプレイの配置を説明する図である。 実施例１のヘッドアップディスプレイの斜視図である。 実施例１のヘッドアップディスプレイの側断面図である。 実施例１の透過部分の位置切換を説明する図である。 実施例１の虚像表示を説明する図である。 実施例１の虚像で表示される内容の一例を示す図である。 実施例１の基盤回路部による電磁シャッタの切換制御を説明するフローチャート図である。 実施例２のヘッドアップディスプレイの側断面図である。

符号の説明

１ ヘッドアップディスプレイ
２ インストパネル
３ フロントウィンドウシールド
４ 装置本体
５ 基板回路部
６ 表示器
７ 反射部
８ 電磁シャッタ
９ 内部空間
１０ 反射部材
１１ 透過部分
１２ 不透過部分
１３ アイポイント
１４ 虚像
１４ａ 車速表示
１４ｂ 燃料残量表示
１４ｃ ナビゲーションの案内表示
１００〜１０７ 光路
３０ 反射ミラー

Claims (4)

1. 車両のフロントウィンドウシールドと別体に設けられ、表示器からの表示光をドライバへ向かうよう反射させて虚像表示を行うヘッドアップディスプレイにおいて、
   上部をドライバ側へ傾斜させた装置本体を設け、
   表示光を投光するよう装置本体内の下部に配置された前記表示器と、
   前記装置本体のドライバ側に内外に臨んで設けられ、透過部分と不透過部分を形成すると共に、この透過部分を上下方向に位置切換可能な覗き穴切換手段と、
   前記装置本体内に覗き穴切換手段と対向して配置された反射部を備え、
   前記表示器から前記覗き穴切換手段の不透過部分と反射部との間で交互に複数回反射した後、該覗き穴切換手段の透過部分を通してドライバへ向かう光路を形成したことを特徴とするヘッドアップディスプレイ。
2. 請求項１記載のヘッドアップディスプレイにおいて、
   前記覗き穴切換手段を電磁シャッタとしたことを特徴とするヘッドアップディスプレイ。
3. 請求項１または２記載のヘッドアップディスプレイにおいて、
   前記覗き穴切換手段は、透過部分を車速の増減に応じて上下に位置切換えすることを特徴とするヘッドアップディスプレイ。
4. 請求項１〜３のうちのいずれかに記載のヘッドアップディスプレイにおいて、
   前記電磁シャッタにおいて常に不透過部分としている部位を反射ミラーで代用したことを特徴とするヘッドアップディスプレイ。

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