JP2017513755A - 視覚情報をスクリーン上に投影するヘッドアップディスプレイ - Google Patents

Abstract

本発明は、視覚情報をスクリーン上に投影するヘッドアップディスプレイであって、ヘッドアップディスプレイは、視覚情報を生成するためのプロジェクターユニットと、生成された視覚情報をスクリーンに送付するためのミラーを含み、プロジェクターユニットおよびミラーは、少なくとも部分的に非透明なパネルに埋め込まれているおよび／または固定されているもの、を提案する。

Description

本発明は、視覚情報をスクリーン上に投影するためのヘッドアップディスプレイに関する。

そのようなヘッドアップディスプレイは、典型的には車両のダッシュボード中に一体化され、例えば現行の車両速度、燃料計および／または警告のような情報を車両の搭乗者に供給することが意図されている。典型的には、視覚情報は、使用位置と非使用位置の間で可逆的に変換可能なミラーまたはコンバイナー上に投影される。

典型的には、プロジェクターユニットは、ヘッドアップディスプレイのハウジングの内部に配置され、スクリーンがハウジングのカバーから突き出る。プロジェクターユニットによって放射された投影光を送付するために、プロジェクターユニットからの投影光をスクリーンに反射するミラーが設けられる。スクリーン上の投影された視覚情報の品質は従って、プロジェクターユニットとミラーの相対的向き付けに依存する。車両のダッシュボード中に一体化されているので、不利なことにプロジェクターユニットとミラーのそれぞれの不揃いに繋がる潜在的ショックが起こり得る。そのようなシナリオでは、投影品質は低減される。

更には、特に（使用位置にある）スクリーンの下での、ハウジングの内部のプロジェクターユニットの配置は、投影光を通過させるための開口部を要求する。結果として、搭乗者は、ヘッドアップディスプレイのハウジングの内部を見ることができ、例えば、機械的コンポーネンツまたはプリント回路基板を見ることができる。これは、ヘッドアップディスプレイの全体的な見え方を品性の落ちたものにするという歓迎されない効果を有する。

本発明の目的は、視覚情報をスクリーン上に投影するヘッドアップディスプレイであって、最先端のものに対して投影品質が向上され、長時間保持することができるものを提供することである。

本発明の目的は、視覚情報をスクリーン上に投影するヘッドアップディスプレイであって、ヘッドアップディスプレイは、視覚情報を生成するためのプロジェクターユニットと、生成された視覚情報をスクリーンに送付するためのミラーを含み、プロジェクターユニットおよび／またはミラーは、プロジェクターユニットとミラーの間の固定された相対的向き付けのための非透明なパネルに恒久的に接続されている、ヘッドアップディスプレイによって解決される。

最先端のものとは対照的に、パネルによってプロジェクターユニットとミラーの相対的向き付けを恒久的に維持することがここで有利なことに可能である。しかも、パネルは、プロジェクターユニットとミラーをお互いに対して揃えることを助ける。帰結として、パネルを使わないヘッドアップディスプレイと比較して、投影品質が向上される。更には、非透明なパネルは、搭乗者がハウジングの内部を見ることを防ぐ。パネルが、光を散乱または反射することができるハウジングの内部の対象を覆うことも可能である。そのような反射または散乱された光は、プロジェクターユニットによって放射された投影光と干渉または重複することができる。帰結として、それらの対象を覆うことは、散乱および反射された光の影響を抑制し、したがって投影された視覚情報の品質を向上するであろう。

好ましくは、パネルは、パネルに起因する散乱光を削減するために、少なくとも部分的にはマット表面を有する。更には、ミラーとプロジェクターユニットは、パネルの実質的に同じレベルにおいて配置されることが提供される。特に、プロジェクターユニットおよび／またはミラーは、非透明なパネルに埋め込まれるおよび／または固定されることが提供される。パネルがミラーまたはプロジェクターユニットに非積極的に、摩擦的におよび／または密着して、固定されることが考えられる。

本発明の別の実施形態によると、パネルは、プロジェクターユニットを収容するハウジングと一体的に形成されているおよび／またはハウジングに埋め込まれていることが提供される。一体的に形成されたパネルは、ミラーとプロジェクターユニットの間の安定した接続を実現する。更には、パネルがショックに対して実質的に保護されるように、パネルをハウジングの内部に埋め込むことが、有利なことに可能である。例えば、パネルは、ショックを吸収し、ショックの直後にパネルをその元の位置に導き戻す減衰エレメントによってハウジングに接続されることが考えられる。ミラーとプロジェクターユニットの相対的位置を維持することにより、投影品質が有利なことに保持されることができる。

本発明の別の実施形態によると、パネルは、光を通過させるための凹みを有することが提供される。好ましくは、凹みは、ミラーまたはプロジェクターユニットの直ぐ隣りに配置される。接続を補強する非積極的ロックを実現するために、ミラーまたはプロジェクターユニットが凹み中に突き出ることも考えられる。凹みは、ミラーまたはプロジェクターユニットの保護のための窓ガラス、プレートまたはシートで少なくとも部分的に充填されていることも考えられる。好ましくは、窓ガラス、プレートまたはシートは、少なくとも部分的には、投影光から望ましくない部分をフィルタするフィルタである。

本発明の別の実施形態によると、パネルは、プリント回路基板を覆うことが提供される。帰結として、搭乗者は、プリント回路基板を見ることができない。しかも、パネルは、汚れやほこりがプリント回路基板に影響を与えることを防ぐ汚れ保護であることが提供される。

本発明の別の実施形態によると、スクリーンは、使用および非使用位置の間で可逆的に移転可能であり、非使用位置におけるスクリーンは、プロジェクターユニットを枠付けするハウジングの内部に主に配置されていることが提供される。これは、ヘッドアップディスプレイが使用されていない時にはいつでも、スクリーンが搭乗者の視野から取り除かれることができるという肯定的な効果を有する。特に、スクリーンは、ヘッドアップディスプレイが使用されていない時にはいつでも、スクリーンを保護するためにハウジングの内部に完全に埋め込まれることが提供される。

本発明の別の実施形態によると、パネルは、主にボックス形状であるおよび／または開口部を有することが提供される。投影光は、ヘッドアップディスプレイの使用構成において開口部を通してパネルを離れることが提供される。好ましくは、開口部は、ボックス形状のパネルの頂部上に配置される。特に、ボックス形状のパネルは、ミラーと、プロジェクターユニットと、ミラーとプロジェクターユニットの間に位置しているハウジングの一部によって決定されるスペースとそれがマッチするように設計されることが提供される。好ましくは、少なくとも１つの壁は、パネルの床エリアに対して傾いている。

本発明の別の実施形態によると、ハウジングは、スクリーンを使用位置と非使用位置の間で可逆的に動かすためのキネマティックデバイスを収容することが提供される。キネマティックデバイスは、移転のためにスクリーンを旋回および／またはシフトすることが提供される。スクリーンは手動でまたは自動的に移転されることがここで考えられる。更には、キネマティックデバイスは、ギア機構を含むことが提供される。

本発明の別の実施形態によると、ヘッドアップディスプレイは、非使用位置におけるパネルを主に覆う第１のフラップと、ハウジングの内部に配置されているスクリーンを主に覆う第２のフラップを含むことが提供される。更には、ヘッドアップディスプレイは、好ましくは、キネマティックデバイスまたは非使用位置にあるスクリーンへのアクセスを与える第３のフラップを含む。特に、第１のフラップは、ヘッドアップディスプレイの使用構成において開くことが提供される。そのような構成では、スクリーンは使用位置にあり、ヘッドアップディスプレイは好ましくは使用中である。更には、スクリーンが移転され第３のフラップが開く時にはいつでも、例えば、キネマティックデバイスまたはスクリーンが修理されなければならない時にはいつでも、第２のフラップは開くことが提供される。好ましくは、第１のフラップ、第２のフラップおよび第３のフラップは、ヘッドアップディスプレイの非使用構成においてそれらがヘッドアップディスプレイの実質的に平坦な頂部表面を形成するように設計される。そのような構成では、ヘッドアップディスプレイは使用中ではなく、ヘッドアップディスプレイは、ヘッドアップディスプレイを含むダッシュボードの全体的な見え方に影響を与えない。

本発明の別の実施形態によると、プロジェクターユニットは、光源と光変調デバイスを含むことが提供される。光変調デバイスを使うことによって視覚情報を生成することがここで有利なことに可能となる。生成された視覚情報を投影するために、プロジェクターユニットは、光源の光をバックライトとして使う。好ましくは、変調デバイスは、レンズと、液晶ディスプレイ、特にＴＦＴ（薄膜トランジスタ）ディスプレイ、を含むことが提供される。更には、液晶ディスプレイ、特にＴＦＴディスプレイは、パネルの凹みに直接隣接して配置されることが提供される。しかも、凹みのサイズは、ＴＦＴディスプレイのサイズに適応されることが好ましくは提供される。更には、プロジェクターユニットは、光源の光がＴＦＴディスプレイを通過すること無しにプロジェクターユニットを離れることを防ぐ空洞によって枠付けされる。

本発明の別の実施形態によると、パネルの壁は、投影光またはプロジェクターユニットによって放射された光の主要な伝播方向と実質的に直角である方向に対して傾いていることが提供される。帰結として、
−パネルの壁と傾いたミラー、または
−パネルの壁と傾いたＴＦＴディスプレイ
が共通の平面内に配置される。

本発明の別の実施形態によると、スクリーンは、コンバイナーおよび／またはミラーであることが提供される。コンバイナーの場合には、使用位置にあるスクリーンは、視野を制限しない。ミラーの場合には、使用位置にあるスクリーンは、大量の視覚情報を搭乗者に反射する。

本発明の別の実施形態によると、ハウジングは、少なくとも部分的にダッシュボードの一部を形成することが提供される。

本発明の別の主題は、上記の通りのヘッドアップディスプレイを有する車両である。

本発明の別の主題は、上記の通りのヘッドアップディスプレイのミラーとプロジェクターユニットを揃えるための方法であって、パネルが、ミラーおよび／またはプロジェクターユニット、特にそのＴＦＴディスプレイ、を位置付けるおよび／または向き付けるために使われる方法である。そのような方法を使うことは、好ましくはお互いと正確に向き付けられているミラーとプロジェクターユニットを有するヘッドアップディスプレイを構築する。帰結として、スクリーン上に投影された視覚情報の品質は、有利なことに増加される。

図１は、使用構成にある本発明の第１の例示的実施形態によるヘッドアップディスプレイを、斜視図で示す。 図２は、非使用構成にある本発明の第１の例示的実施形態によるヘッドアップディスプレイを、斜視図で示す。 図３は、使用構成にある本発明の第１の例示的実施形態によるヘッドアップディスプレイを、ハウジングのカバー無しで示す。 図４は、本発明の第１の例示的実施形態によるヘッドアップディスプレイの断面図を示す。

本発明が、特定の実施形態についていくつかの図面を参照して記載されるが、発明はそれに限定されるものではなく請求項によってのみ限定されるものである。記載された図面は概略的なもののみで限定的ではない。図面において、いくつかの要素のサイズは、描写の目的で、誇張され一定の比率では描かれないことがあり得る。

単数形の名詞に言及する際に、例えば「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」などの不定冠詞または定冠詞が使われる場合、そうでない何かが特定に言明されない限り、これは複数形の名詞を含む。

更には、記載および請求項において第１、第２、第３等の用語が、同様の要素同士を区別するために使われるが、必ずしも順序または時系列を記載するものではない。そのように使われた用語は、適切な状況の下で入れ替え可能であり、ここに記載された発明の実施形態は、ここで記載されたか描写されたもの以外の順序での動作が可能であることが理解されるべきである。

図１では、使用構成にある本発明の第１の例示的実施形態によるヘッドアップディスプレイ１が、斜視図で描かれている。そのようなヘッドアップディスプレイ１は、好ましくは車両のダッシュボード中に一体化され、視覚情報を表示するためのスクリーン４を含む。特に、ヘッドアップディスプレイ１は、車両の搭乗者、特にそのドランバーが、頭の位置および／または視線方向を変えること無しに視覚情報に気付くことができるように配置される。視覚情報は、好ましくは、現行の車両速度、燃料計および／または車両の状態を特定するその他のパラメータに関するもので、スクリーン上に表示される。警告がスクリーン上でも表示されることも考えられる。従って、ヘッドアップディスプレイ１は、まっすぐな搭乗者に情報を供給するプロンプターの一種として使われる。

視覚情報は、スクリーン４上に投影されることが提供される。例えば、ミラー、コンバイナーまたはフロントガラスが、スクリーンとして使われても良い。特に、スクリーン４は、使用位置と非使用位置の間で可逆的に移転可能であることが提供される。使用位置にあるスクリーン４は、ヘッドアップディスプレイ１のハウジング１０の上方部分を形成するカバー１１から突き出ることがここで提供される。好ましくは、使用位置にあるスクリーン４は、搭乗者の視線方向内に配置される、および／または非使用位置にあるスクリーン４は、車両のダッシュボードの一部を形成する。特に、使用構成にあるヘッドアップディスプレイ１は、図１に描かれたような使用位置にあるスクリーン４を有することが提供される。カバー１１の次に、ハウジングは、好ましくは本体１３を含む。カバー１１と本体１３によって実質的に形成されたハウジングの内部には、視覚情報を生成するプロジェクターユニット９が配置される。好ましくは、プロジェクターユニット９は、使用位置にあるプロジェクターユニット９の実質的に下に位置する。プロジェクターユニット９から（使用位置においてカバー１１から突き出ている）スクリーン４まで視覚情報を送付するために、ハウジング１０の内部にミラー１２が配置されることが提供され、そこではミラー１２は視覚情報をスクリーン４上に反射する。反射された光は、使用構成については開いている、閉じることが可能な開口部２０を通して、ハウジング１０を離れる。プロジェクターユニット９とミラー１２の相対的配置は、どのように視覚情報がスクリーン４上に投影されるかを決定する。従って、プロジェクターユニット９とミラー１２の相対的な不揃いは、不利なことに歪んだ投影に繋がり得る。この不揃いを回避するために、プロジェクターユニット９とミラー１２は、好ましくはハウジング１０中に埋め込まれた、一体的に形成されたパネル３０に固定されることが提供される。加えて、パネル３０は、そうでなければ使用構成において視認可能であろうプリント回路基板２５またはその他の設備のような、ヘッドアップディスプレイ１のコンポーネンツを覆うという利点を有する。

図２では、非使用構成にある本発明の第１の例示的実施形態による、非使用構成にあるヘッドアップディスプレイ１が、斜視図で描かれている。ヘッドアップディスプレイ１のカバー１１は、ヘッドアップディスプレイ１の上側に実質的に平坦な表面を形成することがここで提供される。非使用構成では、ヘッドアップディスプレイ１は、そこにヘッドアップディスプレイ１が一体化されているダッシュボードの視覚的印象には、主に影響を与えない。特に、開口部２０は、非使用構成では第１のフラップ２１によって覆われることが提供され、そこでは第１のフラップ２１は、好ましくは、非透明で実質的にパネル３０の上に配置される。更には、カバー１１は、非使用位置にあるスクリーン４を覆う第２のフラップ２２によって閉じられることが提供される。好ましくは、第２のフラップ２２は、非透明である。加えて、第３のフラップ２３が、好ましくは使用位置と非使用位置の間でのその可逆的な移転のためにスクリーン４を旋回および／またはシフトするキネマティックデバイス７の上に配置される。第３のフラップ２３は、修理またはその他のサービスのためにハウジング１０へのアクセスを与えるために提供される。特に、第３のフラップ２３は、使用および非使用構成の両方において開くことができる。更には、第１のフラップ２１、第２のフラップ２２および／または第３のフラップ２３は、それらを旋回および／またはシフトすることによって開くことが可能または閉じることが可能であることが提供される。特に、開くことまたは閉じることのための第１のフラップ２１、第２のフラップ２２および／または第３のフラップ２３の動きは、手動でおよび／または自動的に行われる。

図３では、非使用構成にある本発明の第１の例示的実施形態によるヘッドアップディスプレイ１が、ハウジング１０のカバー１１無しで描かれている。従って、描写は、ハウジング１０の内部を見ることが可能とされている。主に第３のフラップ２３の下に位置するキネマティックデバイス７は、ギア機構８を有する。このギア機構８は、使用位置と非使用位置の間でスクリーン４を可逆的に移転することによって、キネマティックデバイス７をサポートする。第３のフラップ２３の次に、第２のフラップ２２が、ヘッドアップディスプレイ１の使用構成において閉じられる一方、第１のフラップ２１が、ハウジング１０中に埋め込まれたボックス形状のパネル３０へのアクセスを与えるためにシフトされる。好ましくは、光がそれを通過することを許容する凹みを有することが提供される。特に、プロジェクターユニット９の投影光が、凹みを通過して、開口部２０を通してパネル３０から離れることが提供される。凹みおよび／または開口部のそれぞれは、投影光をフィルタするための、あるいはミラー１２またはプロジェクターユニット９を保護するための、窓ガラスまたはシートのような透明または半透明の詰め物を含むことがここで考えられる。

図４では、本発明の第１の例示的実施形態によるヘッドアップディスプレイ１の断面図が描かれている。そのような描写では、ハウジング１０の内部に含まれているプロジェクターユニット９は視認可能である。プロジェクターユニット９は、光源２と、レンズ６と、液晶ディスプレイ３を含むことが提供される。好ましくは、光源２は、プリント回路基板中に一体化されているＬＥＤであり、および／または液晶ディスプレイ３は、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）ディスプレイである。特に、ＴＦＴディスプレイは、パネル３０の凹みの直ぐ隣りに配置され、それに固定される。ＴＦＴディスプレイが、凹みの内部に少なくとも部分的に突き出て、従って凹み中に埋め込まれることも考えられる。更には、ＴＦＴディスプレイが、投影光の方向に主に直角である方向に対して傾いており、パネル３０の壁が対応して傾いていることが提供される。プロジェクターユニット９のための凹みと反対側に、ミラー１２のための凹みが配置される。好ましくは、ＴＦＴディスプレイが傾けられ、ミラー１２のための凹みの領域においてパネル３０の壁が対応して傾けられるように、ミラー１２が傾けられる。更には、パネル３０は、非透明であることが提供される。プリント回路基板２５またはパネルの下か隣りでハウジング１０の内部に配置されている機構のような設備またはコンポーネンツを覆うことがここで有利なことに可能である。更には、ハウジング１０が、非使用位置においてハウジング１０中に埋め込まれているスクリーン４のための格納スペースを有することが提供される。
[参照符号]
１ ヘッドアップディスプレイ
２ 光源
３ 液晶ディスプレイ
４ スクリーン
６ レンズ
７ キネマティックデバイス
８ ギア機構
９ プロジェクターユニット
１０ ハウジング
１１ ハウジングのカバー
１２ ミラー
１３ ハウジングの本体
２０ 開口部
２１ 第１のフラップ
２２ 第２のフラップ
２３ 第３のフラップ
２５ プリント回路基板
３０ パネル

Claims (15)

1. 視覚情報をスクリーン（４）上に投影するヘッドアップディスプレイ（１）であって、ヘッドアップディスプレイ（１）は、視覚情報を生成するためのプロジェクターユニット（９）と、生成された視覚情報をスクリーン（４）に送付するためのミラー（１２）を含み、プロジェクターユニット（９）および／またはミラー（１２）は、プロジェクターユニットとミラーの間の固定された相対的向き付けのための非透明なパネル（３０）に恒久的に接続されている、ヘッドアップディスプレイ（１）。
2. パネル（３０）は、プロジェクターユニット（９）を収容するハウジング（１０）と一体的に形成されているおよび／またはハウジング（１０）に埋め込まれている、請求項１によるヘッドアップディスプレイ（１）。
3. パネル（３０）は、光を通過させるための凹みを有する、請求項１または２によるヘッドアップディスプレイ（１）。
4. パネル（３０）は、少なくとも部分的にプリント回路基板（２５）を覆う、請求項１−３の１つによるヘッドアップディスプレイ（１）。
5. スクリーン（４）は、使用および非使用位置の間で可逆的に移転可能であり、非使用位置におけるスクリーン（４）は、プロジェクターユニット（９）を収容するハウジング（１０）の内部に主に配置されている、請求項１−４の１つによるヘッドアップディスプレイ（１）。
6. パネル（３０）は、ボックス形状であるおよび／または開口部（２０）を有する、請求項１−５の１つによるヘッドアップディスプレイ（１）。
7. ハウジング（１０）は、スクリーン（４）を使用位置と非使用位置の間で可逆的に動かすためのキネマティックデバイス（７）を収容する、請求項１−６の１つによるヘッドアップディスプレイ（１）。
8. ヘッドアップディスプレイ（１）は、非使用位置におけるパネルを主に覆う第１のフラップ（２１）および／またはハウジング（１０）の内部に配置されているスクリーン（４）を主に覆う第２のフラップ（２２）を含む、請求項１−７の１つによるヘッドアップディスプレイ（１）。
9. プロジェクターユニット（９）は、光源（２）と光変調デバイスを含む、請求項１−８の１つによるヘッドアップディスプレイ（１）。
10. 変調デバイスは、レンズ（６）と液晶ディスプレイ（３）を含み、液晶ディスプレイ（３）は、パネル（３０）に直接隣接して配置されている、請求項８によるヘッドアップディスプレイ（１）。
11. パネル（３０）の壁は、プロジェクターユニット（９）によって放射された光の伝播方向と実質的に直角である方向に対して傾いている、請求項１−１０の１つによるヘッドアップディスプレイ（１）。
12. スクリーン（４）は、コンバイナーおよび／またはミラーである、請求項１−１１の１つによるヘッドアップディスプレイ（１）。
13. ハウジング（１０）は、少なくとも部分的にダッシュボードの一部を形成する、請求項１−１２の１つによるヘッドアップディスプレイ（１）。
14. 請求項１−１３のいずれか１つによるヘッドアップディスプレイ（１）を有する車両。
15. 請求項１−１３の１つによるヘッドアップディスプレイ（１）のミラー（１２）とプロジェクターユニット（９）を揃えるための方法であって、パネル（３０）が、ミラー（１２）および／またはプロジェクターユニット（９）を位置付けるおよび／または向き付けるために使われる方法。

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