JPH03209210A - ヘッドアップデイスプレイ、楔形フロントガラス及び楔形フロントガラスの組立方法 - Google Patents
ヘッドアップデイスプレイ、楔形フロントガラス及び楔形フロントガラスの組立方法Info
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- JPH03209210A JPH03209210A JP2260352A JP26035290A JPH03209210A JP H03209210 A JPH03209210 A JP H03209210A JP 2260352 A JP2260352 A JP 2260352A JP 26035290 A JP26035290 A JP 26035290A JP H03209210 A JPH03209210 A JP H03209210A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
「産業上の利用分野J
この発明は、自動車のヘッドアップディスプレイ(HU
D)に関するものであり、特に、イメージのゴーストが
実質的になくなるように表示するディスプレイシステム
に関する。
D)に関するものであり、特に、イメージのゴーストが
実質的になくなるように表示するディスプレイシステム
に関する。
「従来の技術」
自動車用のヘッドアップディスプレイは、自動車のフロ
ントガラスの前方に実際のイメージ(像)を与える。こ
のようなディスプレイにおいては、ドライバーは、外部
の視界から計器の状況を見るという注意をそらす必要が
ないために、安全性が増すという利点がある。さらに、
機能が不調になった警告の表示をただちに知ることがで
きる。
ントガラスの前方に実際のイメージ(像)を与える。こ
のようなディスプレイにおいては、ドライバーは、外部
の視界から計器の状況を見るという注意をそらす必要が
ないために、安全性が増すという利点がある。さらに、
機能が不調になった警告の表示をただちに知ることがで
きる。
例えば、ダイナミックヘッドアップディスプレイ、すな
わち目に見えるイメージを変えられるディスプレイ、は
ゼネラルモータ株式会社によって、近年自動車市場に現
れたヘッドアップディスプレイである。このディスプレ
イは、ドライバー側のダッシュボード上に配置されたヘ
ッドアップディスプレイユニットを有している。このヘ
ッドアップディスプレイユニットは、真空蛍光ディスプ
レイおよび従来のフロントガラス上にイメージ光を投影
する屈曲した鏡を具備するイメージソースを有している
。このイメージ光は、フロントガラスで反射してドライ
バーの方へ向かい、ドライバーはフロントガラス越しの
空間に浮かび上がっている実際のイメージを見る。鏡の
屈曲は、実際のイl−ジとして、約6フィートフロント
ガラス越しに投影され、拡大されたイメージを作り出す
。
わち目に見えるイメージを変えられるディスプレイ、は
ゼネラルモータ株式会社によって、近年自動車市場に現
れたヘッドアップディスプレイである。このディスプレ
イは、ドライバー側のダッシュボード上に配置されたヘ
ッドアップディスプレイユニットを有している。このヘ
ッドアップディスプレイユニットは、真空蛍光ディスプ
レイおよび従来のフロントガラス上にイメージ光を投影
する屈曲した鏡を具備するイメージソースを有している
。このイメージ光は、フロントガラスで反射してドライ
バーの方へ向かい、ドライバーはフロントガラス越しの
空間に浮かび上がっている実際のイメージを見る。鏡の
屈曲は、実際のイl−ジとして、約6フィートフロント
ガラス越しに投影され、拡大されたイメージを作り出す
。
ほとんど従来のフロントガラスは、2枚のフロントガラ
ス構成部材(シングレット(singlet))間に、
一定の厚さを有するポリビニルブチラール(PVB)の
層を配置することによって作成されており、この扶持さ
れたアツセンブリーは、フロントガラスオートクレープ
中でラミネートされる。
ス構成部材(シングレット(singlet))間に、
一定の厚さを有するポリビニルブチラール(PVB)の
層を配置することによって作成されており、この扶持さ
れたアツセンブリーは、フロントガラスオートクレープ
中でラミネートされる。
従来の自動車の(HUD)のイメージソースは、フロン
トガラスから離れたところに配置されており、イメージ
ソースからの光は、ドライバーの方へ向かうようにフロ
ントガラスで反射し、ドライバーは、フロントガラス越
しの空間に浮かび上がっている像を見る。
トガラスから離れたところに配置されており、イメージ
ソースからの光は、ドライバーの方へ向かうようにフロ
ントガラスで反射し、ドライバーは、フロントガラス越
しの空間に浮かび上がっている像を見る。
「発明が解決しようとする課題」
もし従来のフロントガラスを使用したのなら、ドライバ
ーは2つの分離したイメージを見ることになる。1つは
フロントガラスの前面からのイメージで、もう1つはフ
ロントガラスの後面からのイメージである。これらのい
わゆるゴースト像は、見るということについては非常に
妨げとなり、さらに、それらの個々のイメージは、周囲
の背景に対して、充分な明るさを有していない。
ーは2つの分離したイメージを見ることになる。1つは
フロントガラスの前面からのイメージで、もう1つはフ
ロントガラスの後面からのイメージである。これらのい
わゆるゴースト像は、見るということについては非常に
妨げとなり、さらに、それらの個々のイメージは、周囲
の背景に対して、充分な明るさを有していない。
ゴースト像問題を無くすための最新の試みは、まず、複
雑な0度ホログラムやPVBの層に隣接するフロントガ
ラス(シングレット)の内面の一方に誘電性のコーティ
ングをすることである。これらの試みは、実際上第3の
ゴースト像を作り出す。しかし、フロントガラスの外側
面からのイメージの明るさは十分に減じられており、イ
メージソースの明るさが適切に調節されていた場合、外
側面からのゴースト像は周囲の背景に溶け込んでしまい
、結果として他の2つのイメージから取り除かれたこと
になる。1つのシングレットの厚さは、フロントガラス
全体の厚さ170〜2 1. 0ミルに比べるとわずか
70〜90ミルであるから、残っている2つのゴースト
像分離は、比較的小さくなり、実質的にはそれらが重な
るほど小さく、許容範囲の見ることのできるイメージと
なる。
雑な0度ホログラムやPVBの層に隣接するフロントガ
ラス(シングレット)の内面の一方に誘電性のコーティ
ングをすることである。これらの試みは、実際上第3の
ゴースト像を作り出す。しかし、フロントガラスの外側
面からのイメージの明るさは十分に減じられており、イ
メージソースの明るさが適切に調節されていた場合、外
側面からのゴースト像は周囲の背景に溶け込んでしまい
、結果として他の2つのイメージから取り除かれたこと
になる。1つのシングレットの厚さは、フロントガラス
全体の厚さ170〜2 1. 0ミルに比べるとわずか
70〜90ミルであるから、残っている2つのゴースト
像分離は、比較的小さくなり、実質的にはそれらが重な
るほど小さく、許容範囲の見ることのできるイメージと
なる。
ゴースト像問題を無くすためのその他の試みは、イメー
ジソースの前部にP偏光子を配置することであり、それ
によって、ホログラムやコーティングからの反射は、実
質的に、ガラス/空気からの反射よりも大きくなる。
ジソースの前部にP偏光子を配置することであり、それ
によって、ホログラムやコーティングからの反射は、実
質的に、ガラス/空気からの反射よりも大きくなる。
これらの試みはいずれも現実的ではなく、次に述べるよ
うな欠点がある。透き通って見える像の歪み(歪曲)、
透き通って見える変色、反射歪曲、透き通って見える伝
達の低下、自動車のフロントガラスのための連邦伝達明
細事項からの逸脱、赤外光の比較的高い伝達、PVB粘
着の不足あるいは過度、そ{7て、不十分なゴースト像
問題の減少。
うな欠点がある。透き通って見える像の歪み(歪曲)、
透き通って見える変色、反射歪曲、透き通って見える伝
達の低下、自動車のフロントガラスのための連邦伝達明
細事項からの逸脱、赤外光の比較的高い伝達、PVB粘
着の不足あるいは過度、そ{7て、不十分なゴースト像
問題の減少。
それに加えて、これらの試みは、フ口ントガラスに少な
くとも1つの構戊を加えなければならず、コストが高く
なり構成が複雑になる。
くとも1つの構戊を加えなければならず、コストが高く
なり構成が複雑になる。
「本発明の概容J
本発明は、ホログラムや誘電性のコーティングが設けら
れたフロントガラスを使用するこε無く、ゴース1・を
無くすことを達成する、自動車のHUDを供給するとい
う利点を有している。
れたフロントガラスを使用するこε無く、ゴース1・を
無くすことを達成する、自動車のHUDを供給するとい
う利点を有している。
上記およびその他の利点、特徴は、イメージ光のビーム
を、自動車内のあらかじめ定められた視覚領域、あるい
は視覚に向かって反射するようにフロントガラスに向け
て投影するHUDイメージ投影ユニットを有する自動車
HUDによって達成される。本発明によれば、フロント
ガラスの反削面は(前面および後面)、互いに平行では
なく、イメージビームに関して個々の角度をもって配置
されており、それによって、それぞれの面から反射され
る個々のイメージは、視覚において実質的に重なり、ゴ
ーストの無くなったHUDイメージを与える。
を、自動車内のあらかじめ定められた視覚領域、あるい
は視覚に向かって反射するようにフロントガラスに向け
て投影するHUDイメージ投影ユニットを有する自動車
HUDによって達成される。本発明によれば、フロント
ガラスの反削面は(前面および後面)、互いに平行では
なく、イメージビームに関して個々の角度をもって配置
されており、それによって、それぞれの面から反射され
る個々のイメージは、視覚において実質的に重なり、ゴ
ーストの無くなったHUDイメージを与える。
フロントガラスは、例えばPVBのような透明材料の中
間層を挾む第1および第2のフロントガラスシングレッ
トのラミネート構造として構威されており、この中間層
は、その厚さがテーパー状になっていることを特徴とし
ている。
間層を挾む第1および第2のフロントガラスシングレッ
トのラミネート構造として構威されており、この中間層
は、その厚さがテーパー状になっていることを特徴とし
ている。
「実施例、発明の効果」
本発明の好ましい実施例によれば、HUDユニット50
が自動車60のダッシュボードに配置されている。第1
図に示すように、HUDイメージ光は、フロントガラス
40を反射し、ドライバーの視野に入り込む。その結果
ドライバーは、フロントガラス40を越えたある位置の
空間の像平面に、像Iが浮かんでいるように感じる。
が自動車60のダッシュボードに配置されている。第1
図に示すように、HUDイメージ光は、フロントガラス
40を反射し、ドライバーの視野に入り込む。その結果
ドライバーは、フロントガラス40を越えたある位置の
空間の像平面に、像Iが浮かんでいるように感じる。
第2図は、従来のフロントガラス40′が本来有してい
るゴースト像問題を示している。第2図に示されている
ように、それぞれのイメージ光は、フロントガラス40
′の前面(内側表面)42および後面(外側表面)44
゛で反射し、ドライバーの目に入り込む。このように、
虚像(メインイメージ)は、ドライバーの目に戻るフロ
ントガラス40−の内側表面42′からのメインセント
ラル光70の反射によって作り出される。ゴースト像は
、ドライバーの目に戻るフロントガラス40″の外側表
面44″からのセントラル光72の反射によって作り出
される。この2つのイメージは、大変気にかかるもので
あって、ディスプレイの読取り能力を非常に妨げる。
るゴースト像問題を示している。第2図に示されている
ように、それぞれのイメージ光は、フロントガラス40
′の前面(内側表面)42および後面(外側表面)44
゛で反射し、ドライバーの目に入り込む。このように、
虚像(メインイメージ)は、ドライバーの目に戻るフロ
ントガラス40−の内側表面42′からのメインセント
ラル光70の反射によって作り出される。ゴースト像は
、ドライバーの目に戻るフロントガラス40″の外側表
面44″からのセントラル光72の反射によって作り出
される。この2つのイメージは、大変気にかかるもので
あって、ディスプレイの読取り能力を非常に妨げる。
異なった角度によってHUDイメージソースから発散す
る莫大な量の光線は、操作している間に熟練者はそれを
認識できるようになるであろろ。
る莫大な量の光線は、操作している間に熟練者はそれを
認識できるようになるであろろ。
光線70は、HUDイメージソースから内側表面42′
で反射し、光線71としてドライバーのアイレンズへ至
るセントラル光を示す。光線72は、HUDイメージソ
ースから外側表面44′で反射し、光線73としてドラ
イバーのアイレンズの中央へ向かうセントラル光を示す
。HUDイメージソースと光線70に沿って内側表面4
2−との間の見かけの光路距離は、Riで示されている
。光線71に沿って内側表面42′とドライバーの目と
の間の見かけの光路距離は、Rvで示されている。光線
70.72の角度および、光線71.73の角度はΔθ
で示されている。光49171.73は、ドライバーの
角膜レンズの中央を通って網膜へ至る。それゆえ、光線
71.73の角度Δθと、それらが網膜上へ入射する角
度とは等しい。このように、ドライバーにとって認識で
きるイメージ分離は、角度Δθである。角度θは、光線
70が内側表面42゛の法線から離れた角度を示し、角
度θ′一θ十Δθである。パラメータ△Xは、鉛直にX
軸に沿ってHUDイメージソースとドライバーの目との
間の距離を示し、パラメータΔYは、水平にY軸に沿っ
てH U Dイメージソースとドライバーの目との間の
距離を示す。パラメータtは、フロントガラスの厚さを
示す。次の等式は、前記したパラメータ間の関係を示す
式である。
で反射し、光線71としてドライバーのアイレンズへ至
るセントラル光を示す。光線72は、HUDイメージソ
ースから外側表面44′で反射し、光線73としてドラ
イバーのアイレンズの中央へ向かうセントラル光を示す
。HUDイメージソースと光線70に沿って内側表面4
2−との間の見かけの光路距離は、Riで示されている
。光線71に沿って内側表面42′とドライバーの目と
の間の見かけの光路距離は、Rvで示されている。光線
70.72の角度および、光線71.73の角度はΔθ
で示されている。光49171.73は、ドライバーの
角膜レンズの中央を通って網膜へ至る。それゆえ、光線
71.73の角度Δθと、それらが網膜上へ入射する角
度とは等しい。このように、ドライバーにとって認識で
きるイメージ分離は、角度Δθである。角度θは、光線
70が内側表面42゛の法線から離れた角度を示し、角
度θ′一θ十Δθである。パラメータ△Xは、鉛直にX
軸に沿ってHUDイメージソースとドライバーの目との
間の距離を示し、パラメータΔYは、水平にY軸に沿っ
てH U Dイメージソースとドライバーの目との間の
距離を示す。パラメータtは、フロントガラスの厚さを
示す。次の等式は、前記したパラメータ間の関係を示す
式である。
Δx = (R, + RVl si.n 9=
(R + It lcos9tanQ’ →・ (
2t)tan e’. (11iv
in sin 9.
’ = sin e’
(21エ それゆえ、 (sin (;3 − cos e tan 9’l/
Ttan e’.l = (2tl#R.+R )
(3)エ 1 v等式(2
)および(3)は、Δθを解くことができ、個々の適用
に対するパラメータ値を与える。
(R + It lcos9tanQ’ →・ (
2t)tan e’. (11iv
in sin 9.
’ = sin e’
(21エ それゆえ、 (sin (;3 − cos e tan 9’l/
Ttan e’.l = (2tl#R.+R )
(3)エ 1 v等式(2
)および(3)は、Δθを解くことができ、個々の適用
に対するパラメータ値を与える。
2つのイメージの角度は、フロントガラスの1!?さt
が増加すると増加し、距NRiが減少すると増加し、距
離Rvが減少すると増加する。またその角度は、角度θ
およびフロントガラスの屈折率nの関数でもある。それ
ゆえ、ゴースト像を減じるための可能な方策は、フロン
トガラスの厚さを減らすこと、および認識できるイメー
ジポジションを無限大の方向へ移動することである。し
かしながら、厚さを150ミル以下にした幾つかののフ
ロントガラスは、聴覚上薄すぎて鼓膜のように機能し、
雨垂れがフロントガラスを叩くような非常に弱々しい音
も伝達する。イメージを無限遠に配置することは、ドラ
イバーが無限遠にあるイメージにフォーカシングし、彼
の目前6フィートの車を無視し、まさにその車にぶつか
るという危険があるために受け入れられない。おおよそ
フロントバンパーの平面上にイメージを配置することが
有効である。なぜなら、ドライバーにとって必要とされ
る目の調節を避けるのに十分に離れた距離であるばかり
でなく、バンパーが低すぎてボンネット上に見えないと
ころの車のために有用な距離合図になるからである。し
かしながら、170ミルの厚さを有している従来のフロ
ントガラス上のゴースト像分離は、ドライバーから約6
フィートに位置しており、許容することができないほど
巨大である。例えば第2図で示すものに、典型的なパラ
メータ値Rv−30インチ、Ri−64.5インチ、θ
−68.8’ t−0.19インチ、n−1.52を
使用すると、イメージ分離Δθは0.057’になる。
が増加すると増加し、距NRiが減少すると増加し、距
離Rvが減少すると増加する。またその角度は、角度θ
およびフロントガラスの屈折率nの関数でもある。それ
ゆえ、ゴースト像を減じるための可能な方策は、フロン
トガラスの厚さを減らすこと、および認識できるイメー
ジポジションを無限大の方向へ移動することである。し
かしながら、厚さを150ミル以下にした幾つかののフ
ロントガラスは、聴覚上薄すぎて鼓膜のように機能し、
雨垂れがフロントガラスを叩くような非常に弱々しい音
も伝達する。イメージを無限遠に配置することは、ドラ
イバーが無限遠にあるイメージにフォーカシングし、彼
の目前6フィートの車を無視し、まさにその車にぶつか
るという危険があるために受け入れられない。おおよそ
フロントバンパーの平面上にイメージを配置することが
有効である。なぜなら、ドライバーにとって必要とされ
る目の調節を避けるのに十分に離れた距離であるばかり
でなく、バンパーが低すぎてボンネット上に見えないと
ころの車のために有用な距離合図になるからである。し
かしながら、170ミルの厚さを有している従来のフロ
ントガラス上のゴースト像分離は、ドライバーから約6
フィートに位置しており、許容することができないほど
巨大である。例えば第2図で示すものに、典型的なパラ
メータ値Rv−30インチ、Ri−64.5インチ、θ
−68.8’ t−0.19インチ、n−1.52を
使用すると、イメージ分離Δθは0.057’になる。
ほとんど従来のフロントガラスは、2枚のフロントガラ
スシングレット間に一定厚さを有するPVB層を配置し
、フロントガラスオートクレープ中で、挟まれたアツセ
ンブリーをラミネートすることにより作られる。PVB
シ一トは、それ自身、一定幅の溝を通り抜けて或形され
た溶融状態のPVBによって典型的に作られている。し
かしながら、幾つかのPVB押出し機は、押出し溝のサ
イズとウエッジが調整できるようになっている。それゆ
え、押出し溝は、僅かに楔形をなしているPVBシート
を作成するために調節することができる。すなわち、そ
れは底端よりも上端のほうが厚くなったテーパー状を成
している。
スシングレット間に一定厚さを有するPVB層を配置し
、フロントガラスオートクレープ中で、挟まれたアツセ
ンブリーをラミネートすることにより作られる。PVB
シ一トは、それ自身、一定幅の溝を通り抜けて或形され
た溶融状態のPVBによって典型的に作られている。し
かしながら、幾つかのPVB押出し機は、押出し溝のサ
イズとウエッジが調整できるようになっている。それゆ
え、押出し溝は、僅かに楔形をなしているPVBシート
を作成するために調節することができる。すなわち、そ
れは底端よりも上端のほうが厚くなったテーパー状を成
している。
第3図は、溶融状態のPVBを楔形の溝102を通って
押出し、押出されたPVB106の楔状のシートを形成
するためのPVB押出しmiooの概略図である。楔の
角度は、第3図では誇張されて示してある。溝102の
頂部103の溝幅は、底部104のそれよりも大きくな
っている。押出し機100は、溝の楔形を除いては従来
と同じである。
押出し、押出されたPVB106の楔状のシートを形成
するためのPVB押出しmiooの概略図である。楔の
角度は、第3図では誇張されて示してある。溝102の
頂部103の溝幅は、底部104のそれよりも大きくな
っている。押出し機100は、溝の楔形を除いては従来
と同じである。
楔形にされたPVBの層は、2枚のフロントガラスシン
グレット間に挟まれており、アツセンブリー全体として
は、従来のフロントガラスオートクレープ中で互いにラ
ミネート状にされる。第4図にその概略が示されている
。ラミネート状になったフロントガラスは第5図に示さ
れており、フロン1・ガラスシングレット40A,40
BおよびPVB40Cの楔形の層を含んでいる。第5図
では、楔形は誇張されて示している。
グレット間に挟まれており、アツセンブリー全体として
は、従来のフロントガラスオートクレープ中で互いにラ
ミネート状にされる。第4図にその概略が示されている
。ラミネート状になったフロントガラスは第5図に示さ
れており、フロン1・ガラスシングレット40A,40
BおよびPVB40Cの楔形の層を含んでいる。第5図
では、楔形は誇張されて示している。
第4図に示されるように、楔形にされたPVBを使用し
てフロントガラスがラミネート状にされた場合において
、楔がHUDシステムのために正確に選択されたなら、
内側表面42および外側表面44で反射されたイメージ
は正確に重なり、ゴースト像問題は削除されるであろう
(第6図参照)。第2図に関して論じられたパラメータ
値によると、重ねられたイメージが得られるための必要
とされる楔の角度は、0.013°であり、3フィート
をわたって8ミルのテーパーで表すことができる。すな
わちこれは、フロントガラスの頂部の厚さがその底部の
厚さよりも8ミル厚いことを示す。
てフロントガラスがラミネート状にされた場合において
、楔がHUDシステムのために正確に選択されたなら、
内側表面42および外側表面44で反射されたイメージ
は正確に重なり、ゴースト像問題は削除されるであろう
(第6図参照)。第2図に関して論じられたパラメータ
値によると、重ねられたイメージが得られるための必要
とされる楔の角度は、0.013°であり、3フィート
をわたって8ミルのテーパーで表すことができる。すな
わちこれは、フロントガラスの頂部の厚さがその底部の
厚さよりも8ミル厚いことを示す。
連邦政府は、八N81 226.1−1983のセクシ
ョン5.15において定義された光学的に透き通って見
える光の屈曲のための基準をセットしている。このテス
トによれば、わずか0.43’のフロントガラスの光学
的屈曲が要求される。これは言い換えれば、フロントガ
ラスの楔の角度がわずか0. 14°であることが要
求される。
ョン5.15において定義された光学的に透き通って見
える光の屈曲のための基準をセットしている。このテス
トによれば、わずか0.43’のフロントガラスの光学
的屈曲が要求される。これは言い換えれば、フロントガ
ラスの楔の角度がわずか0. 14°であることが要
求される。
第7図は本発明の実施例に使用するための典型的なHU
Dユニット50の分解斜視図である。ユニット50はイ
メージソースと、自動車のフロントガラス上に投影され
るイメージ光を発生するためのエレクトロニクス51と
を備えている。例えば、イメージソースは、真空蛍光デ
ィスプレイ(VFDs)、液晶ディスプレイ、および発
光ダイオードディスプレイを備えている。ハウジング5
3は、ユニット部材を支持している。平面鏡55は、エ
レクトロニクス51から非球面鏡57上へイメージ光を
反射し、順に光を透明カバー59およびフロントガラス
へ導く。非球面鏡57の曲率は、イメージソースからフ
ロントガラスへの必要とされる見かけの光路距MRiが
供給されるように選択されている。非球面鏡の使用は、
実際の光路距離より非常に長い見かけの光路距離を提供
することができる。
Dユニット50の分解斜視図である。ユニット50はイ
メージソースと、自動車のフロントガラス上に投影され
るイメージ光を発生するためのエレクトロニクス51と
を備えている。例えば、イメージソースは、真空蛍光デ
ィスプレイ(VFDs)、液晶ディスプレイ、および発
光ダイオードディスプレイを備えている。ハウジング5
3は、ユニット部材を支持している。平面鏡55は、エ
レクトロニクス51から非球面鏡57上へイメージ光を
反射し、順に光を透明カバー59およびフロントガラス
へ導く。非球面鏡57の曲率は、イメージソースからフ
ロントガラスへの必要とされる見かけの光路距MRiが
供給されるように選択されている。非球面鏡の使用は、
実際の光路距離より非常に長い見かけの光路距離を提供
することができる。
ユニット50に類似するHUDユニットは、1989年
4月7日に出願された、タイトルAutosot1ve
Head一υp Display (M.Welh
rauch et at.)出願番号07/33517
4に記載されており、その内容全体は本願に組み込まれ
たものとする。
4月7日に出願された、タイトルAutosot1ve
Head一υp Display (M.Welh
rauch et at.)出願番号07/33517
4に記載されており、その内容全体は本願に組み込まれ
たものとする。
ゴースト像問題の分析結果は、平行平面板フロントガラ
スに関して述べられている。すなわち、平面の、平坦フ
ロントガラス構造である。大体の自動車のフロントガラ
スは、簡単な平面、平坦構造ではなく、むしろ水平方向
および鉛直方向において曲率を有している。鉛直方向の
曲率は、第8図に示されているように、ゴースト像分離
を減少することができる。しかしながら、本発明の楔形
をして屈曲したフロントガラスを使用することにより、
より改良され、ゴースト像を本質的に削除する結果が得
られる。
スに関して述べられている。すなわち、平面の、平坦フ
ロントガラス構造である。大体の自動車のフロントガラ
スは、簡単な平面、平坦構造ではなく、むしろ水平方向
および鉛直方向において曲率を有している。鉛直方向の
曲率は、第8図に示されているように、ゴースト像分離
を減少することができる。しかしながら、本発明の楔形
をして屈曲したフロントガラスを使用することにより、
より改良され、ゴースト像を本質的に削除する結果が得
られる。
第9A図および第9B図は、屈曲したフロントガラスの
モデルを示しており、これは、ゴースト像分離を無くす
ために、正確な楔形を決定するように分析されたもので
ある。第9A図は、一定厚さtの痛曲したフロントガラ
スを示しており、内側表面の曲率半径Re,外側表面の
曲率半径Re+tを有している。
モデルを示しており、これは、ゴースト像分離を無くす
ために、正確な楔形を決定するように分析されたもので
ある。第9A図は、一定厚さtの痛曲したフロントガラ
スを示しており、内側表面の曲率半径Re,外側表面の
曲率半径Re+tを有している。
第9B図は、外側表面がP点で角度αだけ傾いて屈曲し
たフロントガラスを示す。第9B図および第10図は、
メインイメージ(フロントガラスの内側表面による反射
)とゴーストイメージ(フロントガラスの外側表面によ
る反射)とが重なるために決定した適切な傾斜角が使用
された分析結果の様々なパラメータを示す。この分析結
果は、ゴースト像が重なるための必要な傾斜角となる公
知の方法によって解くことができる次に示される方程式
によるものである。
たフロントガラスを示す。第9B図および第10図は、
メインイメージ(フロントガラスの内側表面による反射
)とゴーストイメージ(フロントガラスの外側表面によ
る反射)とが重なるために決定した適切な傾斜角が使用
された分析結果の様々なパラメータを示す。この分析結
果は、ゴースト像が重なるための必要な傾斜角となる公
知の方法によって解くことができる次に示される方程式
によるものである。
“実際のイメージ” ;
ゴースト” ;
(9)
82 − 411− 2n2−2CI
M−t(tanfl1+tan IB1− 2n211
(10) 通常知識を有するものであれば、光線追跡モデル(ra
y irace model)をセッティングするコト
オよび、Optical Research Asso
ciates.550NIこよって市販されているCo
de V のようなコンピュータ光線追跡プログラム
を使用することによって得られたそれぞれの適用による
パラメータ値による解を明らかにすることができるであ
ろう。RoseieadBIvd..Pasadena
. California 91107,は数学的プロ
グラムを解くためのものである。
(10) 通常知識を有するものであれば、光線追跡モデル(ra
y irace model)をセッティングするコト
オよび、Optical Research Asso
ciates.550NIこよって市販されているCo
de V のようなコンピュータ光線追跡プログラム
を使用することによって得られたそれぞれの適用による
パラメータ値による解を明らかにすることができるであ
ろう。RoseieadBIvd..Pasadena
. California 91107,は数学的プロ
グラムを解くためのものである。
Table Iは、様々なパラメータ値のための解答の
結果を示したものである。
結果を示したものである。
これらの結果は以下のことを示している。両者のイメー
ジが重なるために必要とされる角度Δθおよびウエッジ
角αは、フロントガラスの厚さtの増加、イメージソー
スからフロントガラスまでの距fiRiの減少、フロン
トガラスの鉛直方向の曲率1 / R c ,の減少、
および角度θが60″〜75″の範囲で減少することに
より、共に増加する。このように、イメージが重なるた
めに必要とされるゴースト像分離の角度およびウエッジ
角は、フロントガラスおよびBUDのパラメータに高度
に依存している。
ジが重なるために必要とされる角度Δθおよびウエッジ
角αは、フロントガラスの厚さtの増加、イメージソー
スからフロントガラスまでの距fiRiの減少、フロン
トガラスの鉛直方向の曲率1 / R c ,の減少、
および角度θが60″〜75″の範囲で減少することに
より、共に増加する。このように、イメージが重なるた
めに必要とされるゴースト像分離の角度およびウエッジ
角は、フロントガラスおよびBUDのパラメータに高度
に依存している。
従来のフロントガラスのHUDイメージ反射を見ると、
ドライバーがアイボックス( eyebox)を取り囲
んでいる頭を動かすにつれて、2つゴースト像の分離に
関する変化がある。これはたいてい、(1)PVBの厚
さが僅かに一定でない場合、および/または(2)アイ
ボックスの移動による見かけの虚像位置の変動、によっ
て起こる。これらの問題は、楔状のPVBを有するフロ
ントガラスについてもまた生じるように思われる。しか
しながら、もし、ゴースト像間における分離の変化が小
さいのなら、楔形フロントガラスを反射する2つのイメ
ージは、アイボックス全体を通じて実質的に重ねられる
であろうから、それは容認されるイメージとなる。
ドライバーがアイボックス( eyebox)を取り囲
んでいる頭を動かすにつれて、2つゴースト像の分離に
関する変化がある。これはたいてい、(1)PVBの厚
さが僅かに一定でない場合、および/または(2)アイ
ボックスの移動による見かけの虚像位置の変動、によっ
て起こる。これらの問題は、楔状のPVBを有するフロ
ントガラスについてもまた生じるように思われる。しか
しながら、もし、ゴースト像間における分離の変化が小
さいのなら、楔形フロントガラスを反射する2つのイメ
ージは、アイボックス全体を通じて実質的に重ねられる
であろうから、それは容認されるイメージとなる。
楔形フロントガラスは、透明歪曲、透明変色、反射歪曲
、低透明伝達、連邦伝達明細事項からの光の屈曲、赤外
部の光の過度の伝達、弱いあるいは過度のPVB接着お
よびゴースト像の不十分な修正等の問題がないように感
じるであろう。それに加え、余分なフロントガラス構成
要素やフロントガラスラミネーション工程を必要とせず
、楔状のPVBシ一トを有する一定厚さのPVBシート
がこれにとって変わるだけである。それゆえ、楔状のP
VBを押し出す機械が得られれば、それ以上のコストは
不要になる。
、低透明伝達、連邦伝達明細事項からの光の屈曲、赤外
部の光の過度の伝達、弱いあるいは過度のPVB接着お
よびゴースト像の不十分な修正等の問題がないように感
じるであろう。それに加え、余分なフロントガラス構成
要素やフロントガラスラミネーション工程を必要とせず
、楔状のPVBシ一トを有する一定厚さのPVBシート
がこれにとって変わるだけである。それゆえ、楔状のP
VBを押し出す機械が得られれば、それ以上のコストは
不要になる。
従来の反射HUDユニット50が第1図に示されており
、これは真空蛍光ディスプレイ(V F D)を使用し
ており、目に届くイメージの明るさについて幾つかの関
心事がある。一般のVFDはただ3 0 0.O r+
を供給する。ドライバーにおけるメインイメージおよび
ゴーストイメージの明るさは、3 0 0 0 f’l
に、HUDユニットを含む2つのHUDミラーのそれぞ
れで反射する90%を掛けたものであって、約2400
1’lに該当し、それから、メインイメージのフロント
ガラスの前面反射を掛け合わせ、ゴーストイメージのフ
ロントガラスの後面反射を掛け合わせる。HUDユニッ
ト50が組み合わさった従来のフロントガラスの使用は
、十分な明るいイメージは生じない。イメージコントラ
スト(イメージの明るさとその背景との明るさとの対比
)は、周囲の状況が太陽に当たっている間は低すぎて充
分に見ることができない。しかしながら、楔形のフロン
トガラスは、2つのイメージを重ねてしまうので、2つ
の個々のイメージの明るさよりも約40%明るいイメー
ジが現われる。
、これは真空蛍光ディスプレイ(V F D)を使用し
ており、目に届くイメージの明るさについて幾つかの関
心事がある。一般のVFDはただ3 0 0.O r+
を供給する。ドライバーにおけるメインイメージおよび
ゴーストイメージの明るさは、3 0 0 0 f’l
に、HUDユニットを含む2つのHUDミラーのそれぞ
れで反射する90%を掛けたものであって、約2400
1’lに該当し、それから、メインイメージのフロント
ガラスの前面反射を掛け合わせ、ゴーストイメージのフ
ロントガラスの後面反射を掛け合わせる。HUDユニッ
ト50が組み合わさった従来のフロントガラスの使用は
、十分な明るいイメージは生じない。イメージコントラ
スト(イメージの明るさとその背景との明るさとの対比
)は、周囲の状況が太陽に当たっている間は低すぎて充
分に見ることができない。しかしながら、楔形のフロン
トガラスは、2つのイメージを重ねてしまうので、2つ
の個々のイメージの明るさよりも約40%明るいイメー
ジが現われる。
VFDを使用したイメージコントラストでさえ、涸々の
状況に対しては充分な高さでなく、その代わりに、その
様な状況に受け入れられるイメージが生じるような十分
な明るさにできる液晶ディスプレイおよびLEDディス
プレイのようなイメージソースが用いられる。
状況に対しては充分な高さでなく、その代わりに、その
様な状況に受け入れられるイメージが生じるような十分
な明るさにできる液晶ディスプレイおよびLEDディス
プレイのようなイメージソースが用いられる。
本発明は、上述した楔形フロントガラスを組み立てるた
めの特有の技術に制限されない。例えば、楔は、PVB
(その他の好ましい材料例えばウレタン)の平坦層が
、楔形にセットしたローラを通過することによって、中
間層に形成されることができる。その他には、中間層の
有り余っている部分を剃り落とすことによって、残った
部分で楔を形成することもできる。
めの特有の技術に制限されない。例えば、楔は、PVB
(その他の好ましい材料例えばウレタン)の平坦層が
、楔形にセットしたローラを通過することによって、中
間層に形成されることができる。その他には、中間層の
有り余っている部分を剃り落とすことによって、残った
部分で楔を形成することもできる。
上述した実施例はただ単に、本発明の本質を具体化した
特有の実施例であると理解されなければならない。本発
明の範囲から逸脱すること無く、通常の知識を有するも
のによってこれらの本質にしたがい、容易に変更するこ
とができる。例えば、この発明は、自動車のHUDに使
用されるものに限定されること無く、例えば、空港のコ
ントロールタワー等のような、光結合体部材上に像を投
影するBUDにも使用されることができる。自動車のフ
ロントガラスは、もちろん光結合体の1つのタイプであ
る。
特有の実施例であると理解されなければならない。本発
明の範囲から逸脱すること無く、通常の知識を有するも
のによってこれらの本質にしたがい、容易に変更するこ
とができる。例えば、この発明は、自動車のHUDに使
用されるものに限定されること無く、例えば、空港のコ
ントロールタワー等のような、光結合体部材上に像を投
影するBUDにも使用されることができる。自動車のフ
ロントガラスは、もちろん光結合体の1つのタイプであ
る。
第1図は、自動車のフロントガラスからの反射を利用す
る自動車のヘッドアップディスプレイの概略図:第2図
は、従来の自動車のフロントガラスおよびゴースト像問
題を示し、平行平面板であるフロントガラスを拡大して
簡略化した断面図;第3図は、楔形の層を形成するため
の楔形溝を通して溶融したPVBを押し出すための押出
装置を簡略化した斜視図;第4図は、フロントガラスオ
ートクレープを含み、2つのウインドシールド部材間に
楔形のPVB層をラミネートするための工程を簡略化し
て示す図;第5図は、本発明によって、テーバになった
幅を有するフロントガラスの断面図;第6図は、本発明
によってイメージを重ねるために、楔形となった自動車
のフロントガラスの断面図:第7図は、自動車のフロン
トガラスにイメージを投影するヘッドアップディスプレ
イの構成要素を分解した状態の斜視図;第8図は、簡単
な平面平行のフロントガラスと対比して、ゴースト像の
配置を示す屈曲したフロントガラスの簡略化した断面図
;第9A図および第9B図は、屈曲したフロントガラス
のモデルを示しており、ゴースト像を無くすために使用
されるテーパ状に補正したフロントガラスの概略図:そ
して、第10図は、さらに別の屈曲したフロントガラス
の断面および補正されたフロントガラスのテーバを決定
するための、分析表を用いた様々なパラメータを示す図
である。 40・・・フロントガラス、5o・・・HUDユニット
、100・・・PVB押出し機。
る自動車のヘッドアップディスプレイの概略図:第2図
は、従来の自動車のフロントガラスおよびゴースト像問
題を示し、平行平面板であるフロントガラスを拡大して
簡略化した断面図;第3図は、楔形の層を形成するため
の楔形溝を通して溶融したPVBを押し出すための押出
装置を簡略化した斜視図;第4図は、フロントガラスオ
ートクレープを含み、2つのウインドシールド部材間に
楔形のPVB層をラミネートするための工程を簡略化し
て示す図;第5図は、本発明によって、テーバになった
幅を有するフロントガラスの断面図;第6図は、本発明
によってイメージを重ねるために、楔形となった自動車
のフロントガラスの断面図:第7図は、自動車のフロン
トガラスにイメージを投影するヘッドアップディスプレ
イの構成要素を分解した状態の斜視図;第8図は、簡単
な平面平行のフロントガラスと対比して、ゴースト像の
配置を示す屈曲したフロントガラスの簡略化した断面図
;第9A図および第9B図は、屈曲したフロントガラス
のモデルを示しており、ゴースト像を無くすために使用
されるテーパ状に補正したフロントガラスの概略図:そ
して、第10図は、さらに別の屈曲したフロントガラス
の断面および補正されたフロントガラスのテーバを決定
するための、分析表を用いた様々なパラメータを示す図
である。 40・・・フロントガラス、5o・・・HUDユニット
、100・・・PVB押出し機。
Claims (22)
- (1)あらかじめ定められた視覚へ向かう光結合体の反
射光を、この光結合体へ向けてイメージ光のビームを投
影する、ヘッドアップディスプレイ像投影ユニットを有
し、 前記光結合体は第1の面と第2の面とを有し、これらの
面は互いに平行でなく、かつ前記第1の面および第2の
面から反射されたそれぞれの像が、前記視覚において実
質的に重なるようにイメージ光に関しそれぞれ第1およ
び第2の角度で配置されており、 実質的にゴーストがなくなったヘッドアップディスプレ
イ像が、視覚に写ることを特徴とする、ヘッドアップデ
ィスプレイ。 - (2)前記光結合体は、透明材料の中間層を挟んだ第1
および第2の光学部材を有しており、この中間層は、光
結合体の第1の端部から光結合体の第2の端部へ向けて
、その厚さのディメンションがテーパーになっており、
その中間層の厚さが第2の端部より第1の端部のほうが
厚くなっていることを特徴とする請求項1に記載のヘッ
ドアップディスプレイ。 - (3)前記透明材料は、ポリビニルブチラールを有する
ことを特徴とする請求項2に記載のヘッドアップディス
プレイ。 - (4)前記光結合体が実質的に平らとなるように、前記
第1および第2の面はそれぞれ平らで平坦な表面である
ことを特徴とする請求項1に記載のヘッドアップディス
プレイ。 - (5)前記光結合体が1つあるいはそれ以上の曲率を有
するように、前記第1および第2の面はそれぞれ屈曲さ
れていることを特徴とする請求項1に記載のヘッドアッ
プディスプレイ。 - (6)前記像投影ユニットおよび光結合体は、光結合体
の第1の端部が第2の端部より約8ミル厚くなるように
取付けられて配置されており、実質的にゴーストがなく
なったヘッドアップディスプレイ像が、視覚に写ること
を特徴とする請求項1に記載のヘッドアップディスプレ
イ。 - (7)透明なフロントガラスを有する自動車のヘッドア
ップディスプレイであって、あらかじめ定められた視覚
へ向かうフロントガラスの反射光を、このフロントガラ
スへ向けてイメージ光のビームを投影する、ヘッドアッ
プディスプレイ像投影ユニットを有し、 前記フロントガラスは、第1および第2の面を有してお
り、これらの面は平行でなく、かつ前記第1の面および
第2の面から反射されたそれぞれの像が、前記視覚にお
いて実質的に重なるようにイメージ光に関しそれぞれ第
1および第2の角度で配置されており、 実質的にゴーストがなくなったヘッドアップディスプレ
イ像が、視覚に写ることを特徴とする、ヘッドアップデ
ィスプレイ。 - (8)前記フロントガラスは、透明材料の中間層を挟ん
だ第1および第2のフロントガラス構成部材を有してお
り、この中間層は、フロントガラスの上部からフロント
ガラスの底部へ向けて、その厚さのディメンションがテ
ーパーになっており、その中間層の厚さが底部より頂部
のほうが厚くなっていることを特徴とする請求項7に記
載のヘッドアップディスプレイ。 - (9)前記透明材料は、ポリビニルブチラールを有する
ことを特徴とする請求項8に記載のヘッドアップディス
プレイ。 - (10)前記フロントガラスが実質的に平らとなるよう
に、前記第1および第2の面はそれぞれ平らで平坦な表
面であることを特徴とする請求項7に記載のヘッドアッ
プディスプレイ。 - (11)前記フロントガラスが1つあるいはそれ以上の
曲率を有するように、前記第1および第2の面はそれぞ
れ屈曲されていることを特徴とする請求項7に記載のヘ
ッドアップディスプレイ。 - (12)前記像投影ユニットおよびフロントガラスは、
フロントガラスの上部が底部より約14ミル厚くなるよ
うに取付けられて配置されており、実質的にゴーストが
なくなったヘッドアップディスプレイ像が視覚に写るこ
とを特徴とする請求項7に記載のヘッドアップディスプ
レイ。 - (13)以下の順の工程を含む、ゴーストがなくなるヘ
ッドアップディスプレイに使用される楔形フロントガラ
スの組立方法。 (a)溶融した材料を、選択された楔形の横断面形状を
有する材料の層に形成するため、楔形状の溝を通して押
し出す工程。 (b)一定厚さの1対のウインドシールド部材間に、前
記工程によって成形された楔形層を挟み、組立部品を作
成する工程。 (c)前記工程によって作成された組立部品をラミネー
トする工程。 - (14)前記材料の反射の特性を示す指数は、実質的に
ウインドシールド部材の反射の特性を示す指数と等しい
ことを特徴とする請求項13に記載の楔形フロントガラ
スの組立方法。 - (15)前記溶融した材料は、ポリビニルブチラールを
有することを特徴とする請求項14に記載の楔形フロン
トガラスの組立方法。 - (16)前記(a)〜(c)の工程は、さらに、フロン
トガラスから反射する像について、ゴーストがなくなる
ヘッドアップディスプレイを得るために必要な楔の特性
を決定する工程を含むことを特徴とする請求項13に記
載の楔形フロントガラスの組立方法。 - (17)あらかじめ定められた視覚へ向かうフロントガ
ラスの反射光を、このフロントガラスへ向けてイメージ
光のビームを投影する、ヘッドアップディスプレイユニ
ットと結合して使用される楔形フロントガラスであって
、 この楔形フロントガラスは第1および第2の面を有し、
これらの面は互いに平行でなく、かつ前記第1の面およ
び第2の面から反射されたそれぞれの像が、前記視覚に
おいて実質的に重なるようにイメージ光に関しそれぞれ
第1および第2の角度で配置されている、ことを特徴と
する楔形フロントガラス。 - (18)前記楔形フロントガラスは、透明材料の中間層
を挟んだ第1および第2のフロントガラス構成部材を有
しており、この中間層は、フロントガラスの上部からフ
ロントガラスの底部へ向けて、その厚さのディメンショ
ンがテーパーになっており、その中間層の厚さが底部よ
り頂部のほうが厚くなっていることを特徴とする請求項
17に記載の楔形フロントガラス。 - (19)前記透明材料は、ポリビニルブチラールを有す
ることを特徴とする請求項18に記載の楔形フロントガ
ラス。 - (20)前記フロントガラスが実質的に平らとなるよう
に、前記第1および第2の面はそれぞれ平らで平坦な表
面であることを特徴とする請求項17に記載の楔形フロ
ントガラス。 - (21)前記楔形フロントガラスが1つあるいはそれ以
上の曲率を有するように、前記第1および第2の面はそ
れぞれ屈曲されていることを特徴とする請求項17に記
載の楔形フロントガラス。 - (22)前記楔形フロントガラスの上部が底部より約2
0ミル厚くなるように取付けられて配置されており、実
質的にゴーストがなくなったヘッドアップ像が視覚に写
ることを特徴とする請求項17に記載の楔形フロントガ
ラス。
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