JP3206679B2 - 車両用表示装置 - Google Patents
車両用表示装置Info
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Description
特に、車両の運転状況を表示する自発光式の表示デバイ
スからの表示光を最終的にホログラフィック光学素子
(HOE:Holographic Optical Element )によりフロ
ントウインドシールドに向けて反射・投射して、その表
示像をウインドシールド前方の前景視界に重畳して運転
者に視認させるようにした、一般にヘッドアップ・ディ
スプレイ(HUD)と称される車両用表示装置に関する
ものである。
に示すようなものがあった。同図において、1は走行速
度や警告等の車両の運転状況を表示する表示デバイスで
あり、具体的には蛍光表示管や液晶表示器によって構成
されている。2は表示デバイス1からの光を車両のフロ
ントウインドシールド3に向けて反射する反射部材であ
り、具体的にはHOE又は反射鏡により構成され、その
反射面が表示デバイス1の表示面及びウインドシールド
3の内面に向けられて配置されている。
側には上記表示デバイス1及び反射部材2などからなる
表示ユニットが収容され、その上面に形成された開口4
aには反射部材2によって反射した光をウインドシール
ド3へ投射するための表示ユニットの開口部が位置され
ている。なお、ウインドシールド3の内面には、上記反
射部材2によって反射されて投射された表示デバイス1
からの光を運転者の方向に反射する部位に、前方視界を
妨げないような特殊な反射コーディングが施されてい
る。
表示像の光が、反射部材2により反射されてダッシュボ
ード4の開口4aを通じて車両のウインドシールド3に
投射され、この投射された光がウインドシールド3の内
面で運転者に向けて更に反射されることによって、表示
デバイス1の表示像をウインドシールド3の前方の虚像
Xとして運転者に視認させることができる。
たり或いは種々の運転姿勢をとる人がいる。このため運
転者の頭部、すなわち目がとる位置にはある程度の範囲
がある。これをアイレンジと称し、Eで表すと、その上
下限位置においても表示デバイス1の表示像を正常に視
認することができるようになっていなければならない。
するように装置を構成するためには、HOE或いは反射
鏡からなる反射部材2が大型になってしまう他、ダッシ
ュボード4の開口4a、更にはウインドシールド3の内
面に施す反射コーディングの面積も大きくしなければな
らなくなる。そして、ダッシュボード4の開口4aが大
きくなると、内装外観が悪くなるばかりでなく、ウイン
ドシールド3を通して外部から差し込む太陽光線が装置
内に入り易くなる。このように太陽光線が装置内に入る
と、表示デバイス1の表面に所謂ウオッシュアウト現象
が生じて表示像が見え難くなる他、入射した太陽光線に
よる温度上昇による表示デバイス1の破損を防ぐための
熱対策などが必要になるなどの不都合があった。
さくしても十分なアイレンジEを十分確保できるように
するため、図11に矢印で示すように、図10における
HOE或いは反射鏡からなる反射部材2を可動にし、表
示デバイス1からの表示像の光の入・反射角度を変える
ことができるようにしたものが採用されている。
とで、上述のようにダッシュボード4の開口4aを小さ
くできると共に、反射部材2自身だけでなく、ウインド
シールド3の内面の反射コーディングの面積も小さくて
すむようになる。
動機構は、例えば図12の斜視図に示すように、反射部
材2を回転軸21によって回転自在に支持すると共に、
モータ22の回転力を歯車23及び24を介して回転軸
21に伝達するように構成されている。モータ22は運
転席に設けた図示しない操作ボタンを操作することによ
って動かされるようになっていて、ウインドシールド3
に投射されて形成される表示像を図11のようなアイレ
ンジEの上下限位置の何れから見るかに応じて、反射部
材2を所望の角度位置へ回動させることにより、十分な
範囲のアイレンジにおいて表示像を視認できるようにな
る。
可動させるための図12のような駆動機構を採用した装
置の場合、駆動機構が機械的可動部を有するため、経年
と共に歯車のがたつき等を生じ易く、車両走行時のの振
動によりウインドシールド3に写る表示像が揺れるとい
う問題点があった。
装置に組み込むことは、装置のコストアップを招くとい
う問題点もある。
したものが正反射形のものであったため、図13(a)
に示すように、再生光とホログラムの表面からの反射光
が干渉しゴースト像が生じるという問題点があった。
は、ウインドシールド3及びダッシュボード4の開口4
aを通して太陽光などの外光が入射したとき、外光が図
13(b)に示すように正反射部材2を介して表示デバ
イスの方向に向かうようになるため、ウオッシュアウト
など表示デバイスに悪影響を与えるという問題点もあっ
た。
本発明により成された車両用表示装置は、車両の運転状
況を表示する自発光表示デバイスからの表示光を反射部
材によって反射し、該反射光をダッシュボード上面に形
成した開口を通じて投射して運転者の前方視界内に設け
た透光性反射部材に入射し、該入射光を前記透光性反射
部材によって運転者に向かって反射して運転者に前記自
発光表示デバイスの表示像を前記透光性反射部材の後方
に虚像として視認させるようにした車両用表示装置にお
いて、前記反射部材を、当該反射部材を反射して見える
前記表示像の位置を、表示像を視認する角度によって変
化させる非正反射ホログラフィック光学素子を使用して
構成し、前記運転者の視点の上限位置と下限位置から前
記表示像上の同一点を視認するための光路が前記反射部
材と前記透光性反射部材との間の前記開口の近傍におい
て交差するように、前記反射部材の非正反射特性と、前
記自発光表示デバイスの表示光の前記反射部材への入射
角と、前記反射部材から前記自発光表示デバイスまでの
距離とを設定したことを特徴としている。
視認したときの表示光の光路が前記開口の近傍において
交差するようにしたことを特徴としている。
は非正反射ホログラフィック光学素子にて反射され、そ
の反射光は車両のダッシュボード上面の開口を経て透光
性反射部材にてさらに反射され、自発光表示デバイスの
表示像の虚像が運転者に視認される。非正反射ホログラ
フィック光学素子にて反射される自発光表示デバイスの
表示像は、運転者の視点が上限位置と下限位置との間で
変わると、その見える位置が変わり、表示像上の同一点
を視認するための光路がどこかで交差するようになる
が、この位置が反射部材と透光性反射部材との間の開口
の近傍にくるように、反射部材の非正反射特性と、自発
光表示デバイスの表示光の反射部材への入射角と、反射
部材から自発光表示デバイスまでの距離とを設定してい
ることにより、開口近傍において、表示像を視認させる
ために必要な表示光の光路の広がりが一番小さくなる。
よって、運転者が表示像の虚像を視認するために反射光
が通る必要のあるダッシュボード上面の開口の面積を、
正反射部材を使用した場合や上述した設定を採用しない
場合に比べて、小さくすることができる。
で視認したときの表示光の光路が前記開口の近傍におい
て交差するようにしたので、視認位置が変化してもそれ
に伴って開口を殆ど大きくする必要がなく、開口面積を
最小にすることができる。
する。図1は本発明による車両用表示装置の一実施例を
示し、同図において、図10及び図11について上述し
た従来のものと同一又は対応部分には同一符号を付しそ
の詳細な説明を省略する。なお、表示デバイス1として
は、VFTなどの自発光表示器やバックライトを背面に
配置したVHCなどの液晶表示器が使用される。
らなる反射部材であって、図10の従来の装置の正反射
型反射部材2に置き換えられている以外、他は実質的に
同一である。
デバイス1からの表示光を非正反射HOE12で反射さ
せ、この反射光をウインドシールドに投射し、その虚像
を運転者が視認できるようになっている。
を視認する角度(方向)によって表示像の見える位置が
変わるという特徴がある。従って、アイレンジEの上限
位置と下限位置で視認したときの表示像の位置が、図2
に示すように異なるようになる。このように表示像の位
置が変わることによって、図3に示すように、アイレン
ジEの上限位置及び下限位置で視認したときの表示光の
光路が交差するようになる。よって、この光路が交差す
る位置をダッシュボード4の上面の開口4aの位置にす
ることによって、開口4aを最小の大きさにすることが
できる。
いが、少なくとも非正反射型HOEからなる反射部材1
2を使用し、かつ上記光路の交差位置を開口4aの近傍
に設定することによって、正反射部材の場合に比べて、
表示光を通すダッシュボード4の上面の開口4aの面積
を十分に小さくすることができる。
反射型HOEからなる反射部材12を使用した場合の表
示像の上下端及び中央からの表示光をアイレンジの中
央、上下限位置において見たときの光路を、2点破線は
正反射型HOEを使用した場合の表示像の上下端及び中
央からの表示光をアイレンジの中央、上下限位置におい
て見たときの光路をそれぞれ示す。
って虚像位置が変化する非正反射型HOEの場合に必要
とされるダッシュボード4の上面の開口4aの大きさは
K1は正反射型HOEの場合のK2 よりも小さくなって
いる。また、ウインドシールド3上の反射面の面積R1
も正反射型HOEの場合のR2 よりも小さくなってい
る。
る割合を、非正反射型HOEからなる反射部材12に対
する種々の表示光入射角及びその曲率Rについて検討す
る。この検討を行うに当たって、各部の緒元を図4に示
すように設定した。すなわち、非正反射形HOE12と
開口4aとの間の距離を100mm、ダッシュボードと
ウインドシールドとのなす角度を35°、ウインドシー
ルド上の反射部材での入反射角度を67.5 °と設定して
いる。
すように、平行光からなる記録光をホログラム記録媒体
の一方の面に対し入射角60°で入射すると共に、平行
光からなる参照光をホログラム記録媒体の他方の面に対
して入射角θで入射して、平面鏡(R=∞)として形成
した非正反射型HOEからなる反射部材12を使用し、
上記入射角θを変えた時の開口縮小率の結果を図6に示
す。なお、この結果は、表示デバイスと反射部材12と
の距離を200mmに固定した場合のものである。図6
から判るように、入射角が60°(正反射)のときの開
口は正反射平面鏡のときと全く同じ大きさで、開口縮小
率は0%である。そして、入射角θの絶対値が0°付近
のときに最も縮小率が最大となる最適値がある。
行な参照光の入射角を0°として作成した非正反射型H
OEからなる反射部材12を使用し、この反射部材12
と表示デバイスとの距離を変えたときの開口縮小率の結
果を図7に示す。この図7からは、反射部材12と表示
デバイスとの距離が大きく表示像の距離が遠い程、開口
縮小率が大きくなることが判る。
OEからなる反射部材12を凹面鏡として形成し、その
曲率を種々変えて見たたところ、曲率の減少に応じて開
口縮小率が僅かに小さくなるが、その差は僅かであるこ
とが判った。
正反射型HOEからなる反射部材12が平面鏡を構成し
た場合が最良で、表示光入射角に最適値があり、また反
射部材12から表示デバイスまでの距離が大きい程縮小
率が大きくなる。
Eを使用しているので、図8に示すように、外光が入射
しても、反射部材12の表面反射光は表示デバイス1へ
は入射されず、表示デバイス1の方向への反射光(再生
光)が少なくなるので、ウオッシュアウトや表示デバイ
スの発熱対策などで有利になる。
示は、図9(a)に示すように、JISR3212によ
って定められたウインドシールド3の中央のA領域の周
りのB領域において行われるように制限されているが、
正反射部材では使用領域が大きいので、同図(b)に示
すように表示像を全体的に下方に移動しなければならな
い。しかし、HUDの表示は、運転者の正面にくるよう
にできるだけ高い位置に行われることが好ましい。この
点、非反射型HOEからなる反射部材12を使用した場
合、ウインドシールド3上での使用領域が小さくなるの
で、全体的に上方へ移動した表示を行うことができ、視
認性の向上を図ることができる。また、ウインドシール
ド3上での反射処理面積を小さくすることができるの
で、前方視界を遮る反射処理面でのマスク現象を小さく
することもできる。
が、反射部材として入射角の絶対値を反射角より小さく
した非正反射ホログラフィック光学素子を使用すること
で、アイレンジの上下限位置において視認したきの表示
像(虚像)が移動し、表示光の光路が非正反射ホログラ
フィック光学素子からなる反射部材と透光性反射部材と
の間で交差させるようにすれば、運転者が表示像の虚像
を視認するために反射光が通る必要のあるダッシュボー
ド上面の開口の面積を正反射部材に比べて小さくするこ
とができる。また、各緒元が変われば、入射角の最適値
は0°以外の値になることは明らかである。
イレンジの上下限位置において視認したときの表示像
(虚像)が移動し、表示光の光路が非正反射ホログラフ
ィック光学素子からなる反射部材と透光性反射部材との
間のダッシュボード上面の開口の近傍で交差するように
しているので、反射部材を可動にすることなく、運転者
が表示像の虚像を視認するために反射光が通る必要のあ
るダッシュボード上面の開口の面積を、正反射部材を使
用した場合や上述した設定を採用しない場合に比べて、
小さくすることができる。また、ゴースト像の発生をな
くし、かつ外光が入射しても表示デバイスなどに不都合
が起こらない安価な車両用表示装置を得ることができ
る。
で視認したときの表示光の光路が前記開口の近傍におい
て交差するようにしたので、視認位置が変化してもそれ
に伴って開口を殆ど大きくする必要がなく、開口面積を
最小にすることができる。
図である。
限位置で視認したときの表示像の移動の様子を示す図で
ある。
よる表示作用を比較して示す図である。
である。
る。
る。
示すグラフである。
示す図である。
示す図である。
る。
る。
Claims (2)
- 【請求項1】 車両の運転状況を表示する自発光表示デ
バイスからの表示光を反射部材によって反射し、該反射
光をダッシュボード上面に形成した開口を通じて投射し
て運転者の前方視界内に設けた透光性反射部材に入射
し、該入射光を前記透光性反射部材によって運転者に向
かって反射して運転者に前記自発光表示デバイスの表示
像を前記透光性反射部材の後方に虚像として視認させる
ようにした車両用表示装置において、前記反射部材を、当該反射部材を反射して見える前記表
示像の位置を、表示像を視認する角度によって変化させ
る非正反射ホログラフィック光学素子を使用して構成
し、 前記運転者の視点の上限位置と下限位置から前記表示像
上の同一点を視認するための光路が前記反射部材と前記
透光性反射部材との間の前記開口の近傍において交差す
るように、前記反射部材の非正反射特性と、前記自発光
表示デバイスの表示光の前記反射部材への入射角と、前
記反射部材から前記自発光表示デバイスまでの距離とを
設定した ことを特徴とする車両用表示装置。 - 【請求項2】 前記運転者の視点の上限位置と下限位置
で視認したときの表示光の光路が前記開口の近傍におい
て交差するようにしたことを特徴とする請求項1記載の
車両用表示装置。
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JPH06115382A JPH06115382A (ja) | 1994-04-26 |
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JP26595392A Expired - Fee Related JP3206679B2 (ja) | 1992-10-05 | 1992-10-05 | 車両用表示装置 |
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-
1992
- 1992-10-05 JP JP26595392A patent/JP3206679B2/ja not_active Expired - Fee Related
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