JP2003107391A - Head-up display device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、車両のフロントガ
ラスに表示光を投射して虚像を表示するヘッドアップデ
ィスプレイ装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a head-up display device for projecting display light on a windshield of a vehicle to display a virtual image.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、車両のフロントガラス１に表
示ユニット２から表示光Ｌを投射して虚像Ｖを表示する
ヘッドアップディスプレイ装置がある（図５参照）。表
示ユニット２は、ハウジング３に、蛍光表示管等の表示
器４と、この表示器４が発した表示光Ｌを反射させる反
射鏡５とを収容したものであり、車両のダッシュボード
内に配設されている（図６参照）。ハウジング３には、
表示光Ｌが通過する透光性カバー６が配設されている。2. Description of the Related Art Conventionally, there is a head-up display device for displaying a virtual image V by projecting display light L from a display unit 2 on a windshield 1 of a vehicle (see FIG. 5). The display unit 2 has a housing 3 in which a display device 4 such as a fluorescent display tube and a reflecting mirror 5 that reflects the display light L emitted from the display device 4 are housed, and the display unit 2 is installed in a dashboard of a vehicle. It is installed (see Figure 6). In the housing 3,
A translucent cover 6 through which the display light L passes is arranged.
【０００３】反射鏡５の反射面５ａは、フロントガラス
１の湾曲による虚像Ｖの歪みを矯正するような反射特性
になっている。つまり、反射鏡５を介さないで表示光Ｌ
をフロントガラス１に投射した場合、フロントガラス１
の湾曲によって虚像Ｖが歪んでしまうため、フロントガ
ラス１による歪みを矯正するような反射面５ａが形成さ
れた反射鏡５を介して、表示光Ｌをフロントガラス１に
投射している。また、表示ユニット２は、ステッピング
モータ等の駆動手段で反射鏡５の角度を変えることによ
り、表示光Ｌを投射する角度を調整することができ、運
転者Ｄは虚像Ｖを視認できるように反射鏡５の角度を設
定する。The reflecting surface 5a of the reflecting mirror 5 has such a reflecting characteristic as to correct the distortion of the virtual image V due to the bending of the windshield 1. That is, the display light L does not pass through the reflecting mirror 5.
When projecting onto the windshield 1,
Since the virtual image V is distorted by the bending of the display light L, the display light L is projected on the windshield 1 via the reflecting mirror 5 having the reflecting surface 5a that corrects the distortion caused by the windshield 1. Further, the display unit 2 can adjust the angle at which the display light L is projected by changing the angle of the reflecting mirror 5 by a driving means such as a stepping motor, and the driver D reflects the virtual image V so that it can be visually recognized. Set the angle of the mirror 5.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、反射鏡
５の角度を調整すると、表示光Ｌが投影される位置が変
わるために、虚像Ｖ１が歪むという問題を有していた。
即ち、反射面５ａの特性は、標準的な身長の運転者Ｄが
反射鏡５の角度を設定した場合におけるフロントガラス
１の投影個所１ａに合わせてあり、例えば、身長が高い
運転者Ｄ１が反射鏡５の角度を設定した場合におけるフ
ロントガラス１の投影個所１ｂでは、反射面５ａによる
矯正が適正ではなく、虚像Ｖ１が歪んでしまう。この問
題は、フロントガラス１の形状が非常に複雑であり、投
影個所１ａと投影個所１ｂでは微妙に湾曲形状が異なる
ために生じるものである。本発明は、上記問題に鑑みな
されたものであり、運転者の目の高さに合わせて投射方
向を調整することができ、且つ、虚像の歪みを小さくす
ることができるヘッドアップディスプレイを提供するも
のである。However, when the angle of the reflecting mirror 5 is adjusted, the position where the display light L is projected is changed, so that the virtual image V1 is distorted.
That is, the characteristic of the reflecting surface 5a is matched to the projection portion 1a of the windshield 1 when the driver D having a standard height sets the angle of the reflecting mirror 5, and for example, the driver D1 having a high height reflects the light. At the projected portion 1b of the windshield 1 when the angle of the mirror 5 is set, the correction by the reflecting surface 5a is not proper, and the virtual image V1 is distorted. This problem occurs because the shape of the windshield 1 is very complicated, and the curved shape is slightly different between the projection spot 1a and the projection spot 1b. The present invention has been made in view of the above problem, and provides a head-up display capable of adjusting the projection direction according to the eye height of a driver and reducing the distortion of a virtual image. It is a thing.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため、表示光Ｌをフロントガラス１２に投射して
虚像Ｖを表示するヘッドアップディスプレイ装置であっ
て、前記表示光Ｌを発する表示器１３と、前記表示光Ｌ
を前記フロントガラス１２に反射させる反射部材１５
と、前記反射部材１５の角度を変える駆動手段１９と、
前記反射部材１５の角度を検出する角度検出手段２７
と、前記フロントガラス１２による前記虚像Ｖの歪みが
小さくなるように前記反射部材１５の角度に応じて前記
表示器１３の画像を変形させる制御手段３３と、を有す
るものである。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is a head-up display device for displaying display light L on a windshield 12 to display a virtual image V, which emits the display light L. Display 13 and the display light L
Member 15 for reflecting light on the windshield 12
Drive means 19 for changing the angle of the reflection member 15,
Angle detecting means 27 for detecting the angle of the reflecting member 15
And a control unit 33 that deforms the image of the display 13 according to the angle of the reflection member 15 so that the distortion of the virtual image V due to the windshield 12 becomes small.
【０００６】また、本発明は、前記反射部材１５の反射
面１５ａは凹面であるものである。Further, according to the present invention, the reflecting surface 15a of the reflecting member 15 is a concave surface.
【０００７】[0007]
【発明の実施の形態】以下、添付の図面に基づいて、本
発明の一実施形態を説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
【０００８】１０は表示ユニットであり、この表示ユニ
ット１０は車両のダッシュボード１１に配設されてい
る。表示ユニット１０が投射する表示光Ｌはフロントガ
ラス１２により運転者Ｄの方向に反射される。運転者Ｄ
は虚像Ｖを風景と重畳させて観察することができる。Reference numeral 10 is a display unit, and the display unit 10 is arranged on a dashboard 11 of the vehicle. The display light L projected by the display unit 10 is reflected by the windshield 12 toward the driver D. Driver D
Can be observed by superimposing the virtual image V on the landscape.
【０００９】図２は表示ユニット１０の断面図である。
１３は液晶表示器（表示器）であり、この液晶表示器は
ＤＳＴＮ型の液晶表示素子及びバックライト手段からな
るものである。１４は回路基板であり、この回路基板１
４に液晶表示器１３が搭載されている。１５は反射鏡
（反射部材）であり、この反射鏡１５は液晶表示器１３
が発した表示光Ｌをフロントガラス１２に反射させる。
反射鏡１５は、ポリカーボネート等の樹脂に、アルミニ
ウム等の金属を蒸着させ反射面１５ａを形成したもので
ある。反射部材１５の反射面１５ａは凹面になってお
り、液晶表示器１３からの表示光Ｌを拡大してフロント
ガラス１２に投射することができる。FIG. 2 is a sectional view of the display unit 10.
Reference numeral 13 denotes a liquid crystal display (display), which comprises a DSTN type liquid crystal display element and a backlight means. 14 is a circuit board, and this circuit board 1
4 is equipped with a liquid crystal display 13. Reference numeral 15 is a reflecting mirror (reflecting member), and this reflecting mirror 15 is a liquid crystal display 13
The display light L emitted by is reflected on the windshield 12.
The reflecting mirror 15 is formed by depositing a metal such as aluminum on a resin such as polycarbonate to form a reflecting surface 15a. The reflecting surface 15a of the reflecting member 15 is a concave surface, and the display light L from the liquid crystal display 13 can be enlarged and projected on the windshield 12.
【００１０】１６は保持部材であり、反射鏡１５は保持
部材１６に両面粘着テープにより接着されている。保持
部材１６は樹脂（例えばＡＢＳ）からなるものであり、
歯車部１７及び軸部１８が一体に形成されている。軸部
１８は後述するハウジングに設けられた軸受部に軸支さ
れている。１９はステッピングモータ（駆動手段）であ
り、このステッピングモータ１９により反射鏡１５を回
動させ、表示光Ｌの投射方向を調整することができる。
２０は歯車であり、この歯車２０はステッピングモータ
１９の回動軸に取付けられており、歯車部１７と噛み合
わされている。Reference numeral 16 denotes a holding member, and the reflecting mirror 15 is adhered to the holding member 16 with a double-sided adhesive tape. The holding member 16 is made of resin (for example, ABS),
The gear portion 17 and the shaft portion 18 are integrally formed. The shaft portion 18 is axially supported by a bearing portion provided in a housing described later. Reference numeral 19 denotes a stepping motor (driving means), which can rotate the reflecting mirror 15 to adjust the projection direction of the display light L.
Reference numeral 20 denotes a gear, which is attached to the rotary shaft of the stepping motor 19 and meshes with the gear portion 17.
【００１１】２１はハウジングであり、このハウジング
２１には、液晶表示器１３，回路基板１４，反射鏡１
５，ステッピングモータ１７等が収容される。ハウジン
グ２１には表示光Ｌが通過する透光性カバー２２が配設
されている。透光性カバー２２は、アクリル等の透光性
樹脂からなるものであり、湾曲形状になっている。２３
は遮光壁であり、この遮光壁２３はハウジング２１と一
体に形成されており、太陽光等の外光が液晶表示器１３
に入射し虚像Ｖが見えにくくなる現象（ウォッシュアウ
ト）を防止している。Reference numeral 21 denotes a housing. In the housing 21, the liquid crystal display 13, the circuit board 14, and the reflecting mirror 1 are provided.
5, stepping motor 17 and the like are housed. The housing 21 is provided with a translucent cover 22 through which the display light L passes. The translucent cover 22 is made of a translucent resin such as acrylic and has a curved shape. 23
Is a light-shielding wall, and this light-shielding wall 23 is formed integrally with the housing 21 so that outside light such as sunlight can be received by the liquid crystal display 13.
To prevent the virtual image V from being hard to see (washout).
【００１２】図３は、ヘッドアップディスプレイ装置の
電気的構成を示すブロック図である。２５は速度センサ
であり、この速度センサ２５は車両の速度を検出し、速
度信号をマイコン２６に出力する。２７はエンコーダ等
の角度センサであり、この角度センサ２７は反射鏡１５
の角度を検出し、この角度に応じた角度信号をマイコン
２６に出力する。２８はスイッチであり、このスイッチ
２８を操作することによりステッピングモータ２９を回
動させ、反射鏡１５の角度を調整する。FIG. 3 is a block diagram showing the electrical construction of the head-up display device. A speed sensor 25 detects the speed of the vehicle and outputs a speed signal to the microcomputer 26. Reference numeral 27 is an angle sensor such as an encoder. The angle sensor 27 is a reflecting mirror 15.
Is detected, and an angle signal corresponding to this angle is output to the microcomputer 26. Reference numeral 28 denotes a switch. By operating the switch 28, the stepping motor 29 is rotated to adjust the angle of the reflecting mirror 15.
【００１３】マイコン２６は、ＣＰＵ２９，ＲＯＭ３０
及びＲＡＭ３１を有しており、速度信号に基づいて所定
の演算処理を行い、液晶表示器１３に速度を表示した
り、角度センサ２７からの信号に応じて駆動回路（図示
しない）を介してステッピングモータ１９を駆動させ、
反射鏡１５の角度調整を行う。する。３２はフラッシュ
メモリであり、このフラッシュメモリ３２には後述する
画像データが記憶されている。制御手段３３は、マイコ
ン２６とフラッシュメモリ３２とからなるものである。The microcomputer 26 includes a CPU 29 and a ROM 30.
It has a RAM 31 and performs a predetermined arithmetic processing based on the speed signal to display the speed on the liquid crystal display 13 and stepping through a drive circuit (not shown) according to the signal from the angle sensor 27. Drive the motor 19,
The angle of the reflecting mirror 15 is adjusted. To do. Reference numeral 32 denotes a flash memory, and the flash memory 32 stores image data described later. The control means 33 comprises a microcomputer 26 and a flash memory 32.
【００１４】図４は、角度センサ２７から出力される角
度データＡと、液晶表示器１３の画像Ｇ１，Ｇ，Ｇ２と
の関係を示す表図である。角度データＡがＡ１以上Ａ２
未満の場合、液晶表示器１３には画像Ｇ１が表示され、
角度データＡがＡ２以上Ａ３未満の場合、液晶表示器１
３には画像Ｇが表示され、角度データＡがＡ３以上Ａ４
以下の場合、液晶表示器１３には画像Ｇ２が表示され
る。FIG. 4 is a table showing the relationship between the angle data A output from the angle sensor 27 and the images G1, G, G2 on the liquid crystal display 13. Angle data A is A1 or more and A2
If less than, the image G1 is displayed on the liquid crystal display 13,
When the angle data A is A2 or more and less than A3, the liquid crystal display 1
An image G is displayed in 3, and the angle data A is A3 or more and A4.
In the following cases, the image G2 is displayed on the liquid crystal display 13.
【００１５】画像Ｇ１は、身長が高い運転者Ｄ１が虚像
Ｖ１を視認できるように反射鏡１５の角度がステッピン
グモータ１９の回動動作によって設定された場合に、虚
像Ｖ１の歪みが小さくなるように変形されており、画像
Ｇ２は、身長が低い運転者Ｄ２が虚像Ｖ２を視認できる
ように反射鏡１５の角度がステッピングモータ１９の回
動動作によって設定された場合に、虚像Ｖ２の歪みが小
さくなるように変形されている。In the image G1, the distortion of the virtual image V1 becomes small when the angle of the reflecting mirror 15 is set by the rotating operation of the stepping motor 19 so that the driver D1 having a high height can visually recognize the virtual image V1. The image G2 is deformed, and the distortion of the virtual image V2 is reduced when the angle of the reflecting mirror 15 is set by the rotation operation of the stepping motor 19 so that the driver D2 having a short height can visually recognize the virtual image V2. It has been transformed into.
【００１６】つまり、画像Ｇ１，Ｇ，Ｇ２は、投射され
るフロントガラス１２の位置に応じて、夫々、虚像Ｖ
１，Ｖ，Ｖ２の歪みが小さくなるように設定されてお
り、制御手段３３は、角度センサ２７から入力した角度
データＡに基づいて、画像Ｇ１，Ｇ，Ｇ２を表示するた
めの画像データをフラッシュメモリ３２から読み出し
て、液晶表示器１３に表示させる。That is, the images G1, G, and G2 are virtual images V depending on the position of the windshield 12 projected.
The distortion of 1, V and V2 is set to be small, and the control unit 33 flashes the image data for displaying the images G1, G and G2 based on the angle data A input from the angle sensor 27. It is read from the memory 32 and displayed on the liquid crystal display 13.
【００１７】本実施形態によれば、制御手段３３によっ
て、フロントガラス１２による虚像の歪みを矯正するよ
うに、反射部材１５の角度に応じて、表示器１３の画像
Ｇ１，Ｇ，Ｇ２を適宜変更させることにより、運転者
Ｄ，Ｄ１，Ｄ２のアイポイントに応じた虚像Ｖ１，Ｖ，
Ｖ２の歪みが小さくなる。According to this embodiment, the control means 33 appropriately changes the images G1, G, G2 of the display 13 according to the angle of the reflecting member 15 so as to correct the distortion of the virtual image due to the windshield 12. By doing so, the virtual images V1, V, V corresponding to the eye points of the drivers D, D1, D2
The distortion of V2 becomes small.
【００１８】なお、本実施形態は、反射鏡１５の角度に
応じて、液晶表示器１３の画像を３段階で変形させるも
のであったが、例えば、液晶表示器１３の画像を角度デ
ータＡに基づいて連続的に変形させても良い。つまり、
フラッシュメモリ３２に運転者のアイポイント、即ち画
像が投射されるフロントガラスの位置に応じた３つ以上
の画像データを記憶し、この複数の画像データを反射鏡
１５の角度に応じて連続的に変形させて画像データの切
換え時において、運転者に違和感を与えないようにして
も良い。In the present embodiment, the image of the liquid crystal display 13 is deformed in three steps according to the angle of the reflecting mirror 15. For example, the image of the liquid crystal display 13 is converted into the angle data A. It may be continuously deformed based on the above. That is,
The flash memory 32 stores three or more image data corresponding to the driver's eye point, that is, the position of the windshield on which the image is projected, and the plurality of image data are continuously stored according to the angle of the reflecting mirror 15. The image data may be transformed so that the driver does not feel uncomfortable when switching the image data.
【００１９】また、反射鏡１５の反射面は平面であって
も良いが、反射面１５ａを凹面にすることにより、液晶
表示器１３の画像を拡大した虚像Ｖ，Ｖ１，Ｖ２を表示
することができる。また、表示器は液晶表示器１３であ
ったが、例えばＯＬＥＤ（有機電界発光表示素子）やＣ
ＲＴであっても良い。The reflecting surface of the reflecting mirror 15 may be a flat surface, but by making the reflecting surface 15a a concave surface, virtual images V, V1, V2 obtained by enlarging the image on the liquid crystal display 13 can be displayed. it can. Further, although the display device is the liquid crystal display device 13, for example, an OLED (organic electroluminescence display device) or C
It may be RT.
【００２０】[0020]
【発明の効果】本発明は、表示光をフロントガラスに投
射して虚像を表示するヘッドアップディスプレイ装置で
あって、前記表示光を発する表示器と、前記表示光を前
記フロントガラスに反射させる反射部材と、前記反射部
材の角度を変える駆動手段と、前記反射部材の角度を検
出する角度検出手段と、前記フロントガラスによる前記
虚像の歪みが小さくなるように前記反射部材の角度に応
じて前記表示器の画像を変形させる制御手段と、を有す
るものであり、運転者の目の高さに合わせて投射方向を
調整することができ、且つ、虚像の歪みを小さくでき
る。INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is a head-up display device for displaying display light on a windshield to display a virtual image, the display emitting the display light, and a reflection for reflecting the display light on the windshield. A member, driving means for changing the angle of the reflecting member, angle detecting means for detecting the angle of the reflecting member, and the display according to the angle of the reflecting member so that distortion of the virtual image by the windshield is reduced. The projection direction can be adjusted according to the eye level of the driver, and the distortion of the virtual image can be reduced.
【図１】 本発明の実施形態を示すヘッドアップディス
プレイの概略構成図。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a head-up display showing an embodiment of the present invention.
【図２】 同上実施形態を示す表示ユニットの断面図。FIG. 2 is a sectional view of a display unit showing the embodiment.
【図３】 同上実施形態を示すヘッドアップディスプレ
イのブロック図。FIG. 3 is a block diagram of a head-up display showing the embodiment.
【図４】 同上実施形態を示す角度データと画像との関
係を示す表図。FIG. 4 is a table showing a relationship between angle data and an image according to the same embodiment.
【図５】 従来例を示すヘッドアップディスプレイの概
略構成図。FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a head-up display showing a conventional example.
【図６】 同上従来例を示す表示ユニットの断面図。FIG. 6 is a sectional view of a display unit showing a conventional example as above.
１２ フロントガラス １３ 表示器 １５ 反射鏡（反射部材） １９ ステッピングモータ（駆動手段） ２７ 角度センサ（角度検出手段） ３３ 制御手段 Ｖ 虚像 Ｌ 表示光 12 windshield 13 Display 15 Reflector (Reflecting member) 19 Stepping motor (driving means) 27 Angle sensor (angle detection means) 33 Control means V virtual image L display light
Claims (2)
を表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、前
記表示光を発する表示器と、前記表示光を前記フロント
ガラスに反射させる反射部材と、前記反射部材の角度を
変える駆動手段と、前記反射部材の角度を検出する角度
検出手段と、前記フロントガラスによる前記虚像の歪み
が小さくなるように前記反射部材の角度に応じて前記表
示器の画像を変形させる制御手段と、を有することを特
徴とするヘッドアップディスプレイ装置。1. A head-up display device for displaying display light on a windshield to display a virtual image, the display emitting the display light, a reflection member for reflecting the display light on the windshield, and A driving unit that changes the angle of the reflecting member, an angle detecting unit that detects the angle of the reflecting member, and an image of the display according to the angle of the reflecting member so that distortion of the virtual image due to the windshield becomes small. A head-up display device, comprising: a control unit that deforms.
レイ装置において、前記反射部材の反射面は凹面である
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。2. The head-up display device according to claim 1, wherein the reflecting surface of the reflecting member is a concave surface.
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