JP3747098B2 - ヘッドアップディスプレイ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両や船舶等の乗物に搭載するのに適したヘッドアップディスプレイに関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、ナビゲーション情報を車両のドライバーに提供するヘッドアップディスプレイとして、観察者の前方に配置されるコンバイナと、画像表示光を出射する画像表示器と、上向きに開く出射口を有するハウジングとを備えるものが用いられている。そのハウジング内から出射口を通って出射される画像表示光の光路を、そのコンバイナにより変更することで、そのコンバイナの前方に観察対象の虚像を形成する。また、そのコンバイナを透過する光により、そのコンバイナの前方の景色を視認可能とする。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
その出射口は、ハウジング内部の画像表示器等を塵埃等から保護するため、透明カバーにより覆うことが望まれる。
【0004】
その画像表示器から出る画像表示光をコンバイナにより直接に光路変更する場合、画像表示器から観察者の瞳までの画像表示光の光路長が短くなり、観察者から虚像結像位置までの距離が短くなる。そうすると、車両前方の実際の景色を注視している状態から虚像を認識するまでに時間を要し、運転上好ましくない。また、その光路長を長くするために画像表示器とコンバイナとの距離を大きくすると、ヘッドアップディスプレイが大型化する。そこで、その画像表示光が出射口から出射された後に前方斜め上方に向かい進行するように、その画像表示光の光路を変更するミラー等の光路変更手段を、その透明カバーの下方に設けることが望まれる。
【0005】
しかし、その出射口を透明カバーにより覆い、その透明カバーの下方に光路変更手段を設けた場合、本来の観察対象の虚像以外に、いわゆるゴーストと呼ばれる虚像が生じるおそれがある。すなわち、画像表示器から出る画像表示光が、透明カバーの下方の光路変更手段により直接に光路変更される場合は、その光路変更された画像表示光がコンバイナにより光路変更されることで本来の観察対象の虚像が形成される。しかし、図5に示すように、その画像表示器101から出る画像表示光Lの一部が、その透明カバー102の下面側により反射された後にその光路変更手段103により光路変更され、その光路変更された画像表示光がコンバイナ104により光路変更されて観察者Eの瞳に至る場合、ゴーストが形成されて明瞭な表示の視認が阻害されるという問題がある。また、コンバイナ104を透過した後に透明カバー102の上面側により反射される太陽光等の外光が、観察者Eの瞳に至るという問題もある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、観察者の前方に配置されるコンバイナと、後方に向かい画像表示光を出射する画像表示器と、上向きに開く出射口を有するハウジングと、その出射口を覆う透明カバーとを備え、そのハウジング内から出射口を通って出射される画像表示光の光路を、そのコンバイナにより変更することで、そのコンバイナの前方に観察対象の虚像を形成可能なヘッドアップディスプレイに適用される。
【0007】
本発明は、その画像表示光が出射口から出射された後に前方斜め上方に向かい進行するように、その画像表示器から後方に向かい出射された画像表示光の光路を変更する光路変更手段が、その透明カバーの下方に設けられ、その透明カバーの下面側において反射された後にその光路変更手段を経て前記コンバイナにより光路変更される画像表示光が、観察者の前方視野範囲よりも下方に至るように、その透明カバーの画像表示器と光路変更手段とに対する相対配置が定められていることを特徴とする。
これにより、その透明カバーの下面側において反射された画像表示光が観察者の前方視野範囲に至ることはないので、ゴーストが観察者に視認されるのを確実に防止できる。
【0008】
また、本発明は、その画像表示光が出射口から出射された後に前方斜め上方に向かい進行するように、その画像表示器から後方に向かい出射された画像表示光の光路を変更する光路変更手段が、その透明カバーの下方に設けられ、その透明カバーの下面側において反射された後にその光路変更手段により光路変更される画像表示光が、その透明カバーよりも下方に至るように、その透明カバーの画像表示器と光路変更手段とに対する相対配置が定められていることを第2の特徴とする。
これにより、その透明カバーの下面側において反射された画像表示光がコンバイナに至ることはないので、ゴーストが形成されるのを確実に防止できる。
【0009】
そのコンバイナを透過した後に透明カバーの上面側により反射される外光を、観察者の瞳に至らないように遮ることのできるカバーが設けられているのが好ましい。
これにより、その透明カバーの上面側において反射された外光が観察者の瞳に至るのを防止できる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【0011】
図1、図2の(1)、(2)、図3は、第1実施形態の車両用ヘッドアップディスプレイ1を示し、コンバイナ2と、画像表示器3と、その画像表示器3を内蔵すると共に上向きに開く出射口5aを有するハウジング5と、その出射口5aを覆う透明カバー9とを備える。その透明カバー9の上下面は前方に向かうに従い上方に向かうように傾斜されている。
【0012】
そのコンバイナ2は、そのハウジング5の上部の前方側(図2の(1)、(2)において左方側)に、ヒンジ6を介して左右回転軸6a中心に回転可能に設けられている。そのハウジング5が例えばダッシュボードの上面に取り付けられることで、そのコンバイナ2と画像表示器3とはドライバー(観察者)の前方に配置される。
【0013】
そのコンバイナ2としては、例えば、板状のハーフミラーやホログラム素子等を用いることができる。ハーフミラーを用いる場合は反射により光の光路を変更し、ホログラム素子を用いる場合は回折により光の光路を変更する。
【0014】
その画像表示器3は、例えばナビゲーション情報等に対応する画像表示光Lを出射する。この画像表示器3として、例えば、光源としてバックライトを有する液晶表示器を用いることができ、また、バックライトを必要としない蛍光表示管、LED、ブラウン管等により画像を表示する表示器を用いることもできる。
【0015】
その画像表示器3は画像表示光Lを後方に向かい出射し、その画像表示光Lを全反射することで光路変更するミラー8が、上記透明カバー9の下方においてハウジング5に内蔵される。そのミラー8の前方側反射面は、上方に向かうに従い後方に向かうように傾斜する。そのミラー8による反射により画像表示光Lの光路を変更することで、その画像表示光Lは上記出射口5aから前方斜め上方に向かい進行するように出射される。
【0016】
そのコンバイナ2は、左右回転軸6a中心に回転することで、図2の(1)に示すように、その出射口5aから出射される画像表示光Lの光路を変更して観察者Eの瞳に導く使用位置と、図2の(2)に示すように、その出射口5aの前方側を閉鎖する収納位置との間で変位可能とされている。なお、本実施形態では、瞳の位置により観察者Eの位置を示す。
【0017】
そのコンバイナ2による画像表示光Lの光路変更により、そのコンバイナ2の前方に観察対象の虚像が形成される。これにより、その虚像と前方に実際に存在する物の双方をドライバーは視認することができる。そのコンバイナ2の光路変更面2aは、その画像表示光Lを集光する機能を有し、単純反射する場合よりもその虚像を前遠方に形成することのできる曲面とされている。
【0018】
上記透明カバー9の下面側において反射された後に上記ミラー8により光路変更される画像表示光Lが、透明カバー9よりも下方に向かい進行するように、その透明カバー9の画像表示器3とミラー8とに対する相対配置が定められている。すなわち、図3に示すように、その画像表示光Lは、その透明カバー8の下面側において反射された後にミラー8により光路変更されることで、透明カバー9よりも下方に向かい進行する。
【0019】
そのコンバイナ2と観察者Eとの間において、そのハウジング5の上部後方側に可動カバー12が設けられている。この可動カバー12は、板状の上面部12aと、この上面部12aの後縁から下方に延びる背面部12bと、その上面部12aの左右側縁後部側から下方に延びる側面部12cとを有し、その側面部12cを介してハウジング5に左右回転軸12d中心に回転可能に取り付けられている。その可動カバー12は回転軸12d中心に回転することで、図2の(1)に示すように、観察者Eの瞳に向かう画像表示光Lを遮ることのない開放位置と、図2の(2)に示すように、観察者Eの瞳に向かう画像表示光Lの一部を遮るようにその出射口5aの後方側を閉鎖する位置との間で変位する。
【0020】
その開放位置における可動カバー12は、図3において一点鎖線で示すように、そのコンバイナ2を透過した後に透明カバー9の上面側により反射される太陽光等の外光Rを、観察者Eの瞳に至らないように遮ることができる。尚、その可動カバー12で遮られない外光Rは、その透明カバー9の上面への入射角度が大きなものであるため、その反射角度も大きくなり、その反射後は観察者Eの前方において上方に向かい、観察者Eの瞳に至ることはない。
【0021】
上記構成によれば、ハウジング5内に出射口5aから塵埃等が侵入するのを防止する透明カバー9の下面側において反射された画像表示光Lは、コンバイナ2に至ることはないので、ゴーストが形成されるのを確実に防止できる。さらに、その透明カバー9の上面側において反射された外光Rが観察者Eの瞳に至るのを防止できる。これにより、観察対象の虚像を適正な前遠方位置に表示でき、塵埃等の内部侵入を防止できる小型のヘッドアップディスプレイ1において、明瞭な表示虚像の視認がゴーストの発生や外光により阻害されるのを防止できる。
【0022】
図4は本発明の第2実施形態を示す。上記第1実施形態との相違は、透明カバー9の上下面は前方に向かうに従い僅かに下方に向かうものとされている。また、第1実施形態にくらべ、画像表示器3と透明カバー9とは近接する。この場合、画像表示光Lは、その透明カバー9の下面側において反射された後にミラー8により光路変更されることで、透明カバー9を通ってコンバイナ2に至り、そのコンバイナ2により光路変更されることで後方に進行する。この後方に進行した画像表示光Lは、一部が可動カバー12により進行が遮られ、残部は後方に進行して観察者Eの前方視野範囲よりも下方に至る。この場合、ゴーストは形成されるが、その透明カバー9の下面側において反射された画像表示光Lが観察者Eの瞳に至ることはないので、ゴーストが観察者Eに視認されるのを防止できる。さらに、第1実施形態と比較して画像表示器3と透明カバー9との距離を短くしてヘッドアップディスプレイ1を小型化できる。なお、この第2実施形態においては、そのコンバイナ2を透過した後に透明カバー9の上面側により反射される太陽光等の外光が、可動カバー12により遮られることなく観察者Eの瞳に至る可能性があるため、外光の影響のない夜間での使用に適する。他は第1実施形態と同様で、同一部分は同一符号で示す。
【0023】
なお、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、本発明によるヘッドアップディスプレイを車両以外の乗物に搭載してもよく、表示画像の内容もナビゲーション情報に限定されない。
【0024】
【発明の効果】
本発明によれば、観察対象の虚像を適正な位置に表示でき、塵埃等の内部侵入を防止できる小型のヘッドアップディスプレイにおいて、明瞭な表示虚像の視認がゴーストの発生や外光により阻害されるのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態のヘッドアップディスプレイの斜視図
【図2】本発明の第1実施形態のヘッドアップディスプレイの(1)は使用時の説明図、(2)は非使用時の説明図
【図3】本発明の第1実施形態のヘッドアップディスプレイの画像表示光の光路を示す図
【図4】本発明の第2実施形態のヘッドアップディスプレイの画像表示光の光路を示す図
【図5】比較例のヘッドアップディスプレイの画像表示光の光路を示す図
【符号の説明】
2 コンバイナ
3 画像表示器
5 ハウジング
5a 出射口
8 ミラー
12 可動カバー
E 観察者
L 画像表示光
Claims (3)
- 観察者の前方に配置されるコンバイナと、
後方に向かい画像表示光を出射する画像表示器と、
上向きに開く出射口を有するハウジングと、
その出射口を覆う透明カバーとを備え、
そのハウジング内から出射口を通って出射される画像表示光の光路を、そのコンバイナにより変更することで、そのコンバイナの前方に観察対象の虚像を形成可能なヘッドアップディスプレイにおいて、
その画像表示光が出射口から出射された後に前方斜め上方に向かい進行するように、その画像表示器から後方に向かい出射された画像表示光の光路を変更する光路変更手段が、その透明カバーの下方に設けられ、
その透明カバーの下面側において反射された後にその光路変更手段を経て前記コンバイナにより光路変更される画像表示光が、観察者の前方視野範囲よりも下方に至るように、その透明カバーの画像表示器と光路変更手段とに対する相対配置が定められていることを特徴とするヘッドアップディスプレイ。 - 観察者の前方に配置されるコンバイナと、
後方に向かい画像表示光を出射する画像表示器と、
上向きに開く出射口を有するハウジングと、
その出射口を覆う透明カバーとを備え、
そのハウジング内から出射口を通って出射される画像表示光の光路を、そのコンバイナにより変更することで、そのコンバイナの前方に観察対象の虚像を形成可能なヘッドアップディスプレイにおいて、
その画像表示光が出射口から出射された後に前方斜め上方に向かい進行するように、その画像表示器から後方に向かい出射された画像表示光の光路を変更する光路変更手段が、その透明カバーの下方に設けられ、
その透明カバーの下面側において反射された後にその光路変更手段により光路変更される画像表示光が、その透明カバーよりも下方に至るように、その透明カバーの画像表示器と光路変更手段とに対する相対配置が定められていることを特徴とするヘッドアップディスプレイ。 - そのコンバイナを透過した後に透明カバーの上面側により反射される外光を、観察者の瞳に至らないように遮ることのできるカバーが設けられている請求項1または2に記載のヘッドアップディスプレイ。
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EP97113790A EP0824216A1 (en) | 1996-08-12 | 1997-08-08 | Head-up display having installation mechanism |
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JP23146796A JP3747098B2 (ja) | 1996-08-12 | 1996-08-12 | ヘッドアップディスプレイ |
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