JPH0764232B2 - 車両ヘッドアップ表示装置用イメージ・ソース - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両用のヘッドアップ
表示装置用イメージ・ソースに関する。

【０００２】

【従来の技術】ヘッドアップ表示装置は、従来、航空機
においてパイロットを補助する目的で長く用いられてき
た。ヘッドアップ表示装置は、パイロットが、コンバイ
ナと呼ばれる部分ミラーまたは飛行機の風防ガラスに、
必要とする情報を反射させて、風防の前方に離れて該情
報を投影することにより、パイロットが該情報を見るた
めにコックピットに目を向ける必要がなくなる。

【０００３】より最近は、ヘッドアップ表示装置は、自
動車にも応用されてきた。これらの多くの自動車におけ
る応用においては、像は上向きに投影されて、車両のフ
ロント風防ガラスで反射され、運転者の前方に離れて現
われる。車両用ヘッドアップ表示装置のおかげで、運転
者は道路から視力を調整して車両速度などの情報を読む
必要はなくなる。これらの情報は、通常、車両計器パネ
ルに表示されている。

【０００４】投影されるディスプレイに含まれて良い付
加的情報としては、車両動作条件がある。そのような付
加的情報により、典型的には、車両の運転者に、異なる
車両システムの状態が示される。例えば、ヘッドライト
・ハイビームがオンになっているか、燃料不足はない
か、オイル圧は低下していないか、などである。

【０００５】多くのヘッドアップ表示装置システムの光
学装置はイメージ・ソースの投影である被投影像を拡大
する。被投影像の拡大の実行のため、イメージ・ソース
は、運転者用に大きな読み取り可能な像を投影していて
もサイズを小さくできる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】像を、処理されるコン
バイナまたは風防ガラス上に投影することによって、被
投影像の明るさが高められるヘッドアップ表示装置シス
テムも存在する。しかしながら、風防ガラスの処理は、
車両の製造コストを押し上げる。

【０００７】本発明は、ヘッドアップ表示装置のため
の、改良されたイメージ・ソースを提供しようとする。

【０００８】

【課題を解決しようとする手段】本発明の特徴の１つに
よれば、請求項１記載の車両ヘッドアップ表示装置用画
像ソースが提供される。

【０００９】このイメージ・ソースは、十分に明るくす
ることが可能であって、明るい晴れた日でも被投影像が
車両の運転者に可視的に残り、このため風防ガラスの処
理が不要になる。更に、このイメージ・ソースは、ヘッ
ドアップ表示装置のためのイメージ・ソースとして用い
るのに適したサイズに小型化できる。

【００１０】好適実施例は、空洞を画定しアパーチャを
有するハウジングを具備し、このハウジングはカーブし
た内側反射表面を有し、この反射曲面がハウジングの外
側に焦点をもつことで、アパーチャは該反射曲面とその
焦点の間に位置付けられ、光源がハウジングの内部に取
り付けられてアパーチャの平面と実質的に平行に光を発
し、この光は反射曲面で反射してその焦点で実質的に像
を結ぶようにアパーチャを通過し、更に、アパーチャを
覆うグラフィクス・プレートが取り付けられ、このグラ
フィクス・プレートが、投影されるシンボルを画定す
る。

【００１１】本発明は、光源が被投影像の投影経路と直
交して取り付けられる場合には、更にパッケージング上
の利点を提供できる。これはディスプレイ・ソースに要
求される必要な深さを軽減し、そしてパッケージング・
スペースを最小にする備え付けにおいて重要なな特徴で
ある。

【００１２】

【実施例】図１において、ヘッドアップ表示装置は、イ
メージ・ソース２５、非球面ミラ−３４、及び車両風防
ガラス１６のようなコンバイナを含む。イメージ・ソー
ス２５は、経路１４に沿って光を投影し、この光は非球
面ミラ−３４で反射して、ディスプレイ・ソース２５の
第１の拡大された虚像（図示されてない）を非球面ミラ
−３４から離れて投影する。この被投影像は、計器パネ
ルエンクロージャ２０の上部にある開口２１を通過し、
コンバイナ要素として働く風防ガラス１６で反射され
る。風防ガラス１６は、非球面ミラ−からの像の虚像で
ある像１８を、好ましくは運転者の目１２の前方少なく
ても２メートルに投影する。光は、風防ガラス１６から
経路１４に沿って、虚像１８を知覚する運転者の目１２
まで移動する。風防ガラス１６は、湾曲している場合に
は、被投影像を更に拡大する。

【００１３】非球面ミラ−３４は、風防ガラス１６の非
球面形状に起因する投影における収差を補正するよう形
成されていることが好ましい。車両風防ガラスの非球面
形状を補正できる非球面ミラ−は、カリフォルニア州パ
サディナの 光学研究協会［Ｏｐｔｉｃａｌ Ｒｅｓｅ
ａｒｃｈ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ（ＯＲＡ） ］からの
ライセンス使用によって市販されている Ｃｏｄｅ５^TM
などの光線トレーシングプログラムを使用することで、
当業者に容易に設計されうる。もちろん、風防ガラス１
６が平坦であるかまたは投影点で球状である場合には、
ミラ−３４は球状であっても良い。

【００１４】この例では、イメージ・ソース２５は、少
なくても１つのウォーニング・インジケータが結合した
高輝度真空蛍光ディスプレイを含む。これとは別に、真
空蛍光ディスプレイに代わって、画像ソース２５は、本
願出願人の同時係属中の英国特許出願 ＧＢ−Ａ−２２
５１１１５ （この特許出願での開示を、ここに援用す
る）に示されたタイプのような、ＬＣＤディスプレイや
ウェルリット（Ｗｅｌｌ−ｌｉｔ）・アナログ・ゲージ
など他のいかなる適切なディスプレイをも含みうる。

【００１５】イメージ・ソース２５は、マウント２８に
保護されており、マウント２８は、好ましくは調整可能
であって、これもまた、ハウジング２２の内部に含まれ
ても良い。ハウジング２２は、望ましくない光の反射が
非球面ミラ−３４に到達するのを防止するためのバッフ
ル３０を含む。ケーブル２４は、ディスプレイ２５に適
切な電気的信号を提供する。

【００１６】車両の風防ガラスは、イメージ・ソース２
５の第１及び第２の画像を反射する傾向にある第１及び
第２の反射表面を有するのが典型的であり、そのため、
被投影像１８は二重像として現れる。しかしながら、こ
の二重像は、製造業者の許容誤差に依存した多くの車両
の風防ガラスに見いだされる自然のウェッジを利用する
ことで解消され得る。イメージ・ソース２５を矢印３２
の方向に沿って調節することで、多くの場合、そうしな
ければ二重になる像を、単一の被投影像１８に収束させ
ることができる。

【００１７】調節可能マウント２８は、矢印３２の方向
にガイドバーに沿って可動である溝つき基盤を含みう
る。締結ネジ２６は、イメージ・ソース２５に付属した
サポートのネジの切ってある穴に位置付けられ、ディス
プレイ像が運転者に明瞭に現れるようにイメージ・ソー
スがいったん調整されれば、ガイドバーにしっかり締め
られて溝つき基盤とイメージ・ソース２５を適所に保持
する。

【００１８】本発明の別の実施例のためには、調節可能
マウント２８の変更が可能であることが望まれる。例え
ば、調整可能マウントは、前述の締結ネジを有する代わ
りに、ケーブル・アセンブリを通って調整可能レバーに
結合されて、それにより運転者がより容易に調節でき
る。別の選択肢としては、調整可能マウントが小型ＤＣ
モータとネジ歯車を含むことで、イメージ・ソースの位
置調整をリモート・スイッチによって実行することがで
きる。前述の調整可能マウントは、単なる例示であり、
画像ソース２５が矢印３２の方向に調節可能であるいか
なる適切な調整可能マウントでも代替できる。所望なら
ば、マウントは固定できる。

【００１９】ミラ−３４は、ピボット機構上に置かれて
（図示されていないが、当業者によって容易に取り付け
うる）、表示される像の高さをミラ−３４をその縦方向
の軸の回りで旋回させることで調節して、異なった運転
者の目のレベルに合わせることができる。

【００２０】イメージ・ソース２５、調整可能マウント
２８、及びミラ−３４を具備する装置の全体は、車両計
器に通常用いられているスペースの内部に位置付けられ
得る。その場合には、ディスプレイが風防ガラス１６上
に投影されるために、開口２１が必要になる。別の可能
性として、装置全体が、車両計器に通常用いられている
エリアの上部のハウジング内に取り付けられ得る。車両
内の別のいかなるエリアでも、ヘッドアップ表示装置の
ために用いることができる。

【００２１】図２を参照すると、ディスプレイ・ソース
２５のためのサンプル・ディスプレイが示されている。
この例では、ターン・インジケータ信号４０及び４２、
チェックゲージ・インジケータ４４、デジタル速度計５
０、及び、速度スケール・インジケータ５２、などのデ
ィスプレイの構成要素が、真空蛍光ディスプレイ４９の
部分を形成する。燃料低下インジケータ４６及びハイビ
ーム・インジケータ４８は、本発明の１つの実施例によ
るウォーニング・インジケータ５１及び５３の部分を形
成する。

【００２２】図３を参照すると、ウォーニング・インジ
ケータの１つの実施例が示されており、真空蛍光ディス
プレイ４９の近くに配置されている。このウォーニング
・インジケータは、光源６８を含み、これは、高輝度Ｌ
ＥＤまたは白熱電球ないし他のいかなる適切な光源６８
でも良い。この光源は、ハウジング６９の中に取り付け
られており、端子６６を通じて電力の供給を受ける。ハ
ウジング６９は、空洞８１と直線８９と平行な平面を有
するアパーチャ８３を提供する。光源６８からの光は、
経路７１に沿って空洞８１を通過し、実質的に平面８９
に平行に進み、内部反射面７２で反射する。内部反射面
７２は、好ましくは、実質的に放物線状の形状を有して
おり、その放物線の焦点６０がハウジングの外部にある
ことで、アパーチャ８３が内部反射平面７２と焦点６０
の中間に存在することになり、反射した光はアパーチャ
８３を通過して進む。

【００２３】ハウジング７５もまた、反射面７０を含
み、この反射面７０は環状であって、光源６８から実質
的にその光源を横断して発せられた光を、内部曲面７２
に向けて方向付ける。

【００２４】グラフィクス・プレート６２は、ウォーニ
ング・シンボルを提供して、アパーチャ８３を通過して
進む光がそのグラフィクス・プレート６２の少なくても
部分を通過して送られるように、アパーチャ８３に取り
付けられる。グラフィクス・プレートに当たる光は、グ
ラフィクス・プレート６２を予め定められた態様で通過
して分光されることで、例えば図２で示されているシン
ボル４６及び４８の１つのようなウォーニング・シンボ
ルが明るく灯され、これによって、明るい被投影像が得
られる。グラフィクス・プレート６２は、不透明な塗料
によるパターンなどの不透明な層が表面に形成されてい
る通常半透明のプラスティク材料で作られており、この
グラフィクス・プレート６２を選択的にマスクすること
で、ウォーニング・シンボルの輪郭が描かれる。グラフ
ィクス・プレート６２は、所望ならば、光源６８からの
光をフィルタするために、半透明のプラスティク層で形
成されるかまたはそれに接着される光フィルタを含むこ
とができる。光源６８がＬＥＤならば、フィルタ作用は
必要ないであろう。

【００２５】ハウジング６９は、内部反射面７２が十分
に反射する限り、いかなる適切な態様によっても構成し
ても良い。例示では、ハウジング６９は、プラスティク
材料の端片６４と、光源６８を支えるための支持リブ７
３を含むおそらくアルミニウムから機械で作られる本体
部分７５とを包含する。内部反射面７２及び反射面７０
は、好ましくは、効率増加のために磨かれる。

【００２６】光の経路７１の図示から理解されるよう
に、このディスプレイ・ソースは、内部反射面７２によ
って光源６８からの光の焦点を合わせることで、ウォー
ニング・インジケータの明るさを増加させ、これによ
り、内部反射面７２に当たる光の強度を増加させる。

【００２７】図４を参照すると、ディスプレイ・ソース
の別の実施例が示されており、そこでは、グラフィクス
・プレート６３は、３次元のウォーニング・シンボルを
投影する。グラフィクス・プレート６３は、光路１４と
直交しないように９０°より小さい角度８７をもって取
り付けられる。像１８は、ディスプレイ・ソース２５の
実像であるから、グラフィクス・プレート６３のウォー
ニング像（像１８の部分）は、運転者の目には、運転者
の視線と直交しない平面内に現れる。たとえば、グラフ
ィクス・プレート６３がハイビーム・インジケータ・シ
ンボル４８を投影するように設計される場合には、ハイ
ビーム・インジケータ信号は、車両の運動方向を指すよ
うに現れることが可能である。投影されたディスプレイ
に深さの次元を加えることは、運転者にとっては喜ばし
いことである。グラフィクス・プレート６３の端の１ｍ
ｍの移動が、ミラー３４の焦点距離に応じて、投影され
る深さの１００ｍｍまたはそれ以上に対応しうるように
装置を整合することが可能である。

【００２８】ハウジング７６が、グラフィクス・プレー
ト６３をアパーチャ８３に望ましい角度８７で取り付け
るための、ショルダ８０及び８２を含むことを除けば、
図４に示されるディスプレイ・ソース６９は、それ以外
の点では、図３の場合と類似している。

【００２９】前述の実施例への変更は、たとえば、反射
レンズと分離コンバイナ（風防ガラス１６の代わりに）
などの、異なったタイプの光学的な構成要素を提供する
ことでなされる。また、フロントガラス１６は、そう望
まれるならば、反射性を高めるためにコーティングを行
うことができる。

【００３０】図２の高輝度（光度）ウォーニング・イン
ジケータ５１及び５３は、別のイメージ・ソース、ここ
では真空蛍光ディスプレイ４９と組み合わされて示され
ている。しかしながら、ウォーニング・インジケータの
みを投影することを望むのならば、他のいかなるタイプ
のディスプレイを用いることなく、図３及び／または図
４で示される実施例の１つまたは複数を組み合わせて用
いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】発光装置の実施例を含むヘッドアップ表示装置
システムの概略図。

【図２】複数のウォーニング・シンボルを含む、図１で
示されているイメージ・ソースのためのグラフィクス・
シンボルを例示する図。

【図３】照明装置の第１の実施例を示す図。

【図４】照明装置の第２の実施例を示す図。

【符号の説明】

１２ 運転者の目 １６ 風防ガラス １８ 被投影像 ２１ 開口 ２５ イメージ・ソース ３４ ミラー ５１、５３ ウオーニング・インジケータ ６２ グラフィクス・プレート ６８ 光源 ７２ 内部反射面 ７５ ハウジング

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくても１つのウォーニング・インジケ
   ータ（５１、５３）を含む車両用ヘッドアップ表示装置
   用イメージ・ソースであって、該インジケータまたは各
   インジケータが、 ａ） その内部に空洞、アパーチャ（８３）及び、反射
   曲面（７２）が形成されたインジケータ・ハウジング
   （７５）と、 ｂ） 光が前記インジケータ・ハウジングの中に射光さ
   れ該反射曲面で反射して前記アパーチャを通過し、該ア
   パーチャが前記反射曲面とその焦点（６０）の間に設け
   られているハウジングの外部に存在する該焦点に向かっ
   て前記反射曲面が光を集めるように配置された光源（６
   ８）と、そして ｃ） 使用中は、前記反射曲面からの光に照射されるよ
   うにアパーチャ上に設けられているグラフイック・シン
   ボル（５１、５３）が支持されたサポート（６２）と、
   を含むことを特徴とする車両ヘッドアップ表示装置用イ
   メージ・ソース。
2. 【請求項２】前記ウォーニング・インジケータまたはそ
   の少なくとも１つのウオーニング・インジケータの光源
   （６８）が発光ダイオードである、請求項１に記載のイ
   メージ・ソース。
3. 【請求項３】使用中は前記該ウォーニング・インジケー
   タまたはその少なくとも１つの反射曲面によって縦方向
   の軸に沿って円錐状に光が集光され、前記ウォーニング
   ・インジケータ（５１、５３）またはその少なくても１
   つのサポート（６２）は縦方向の軸に垂直な角度で配置
   されている、請求項１または２に記載のイメージ・ソー
   ス。
4. 【請求項４】使用中は、前記反射曲面（７２）が光源
   （６８）からの光の焦点を合わせ、グラフィック・シン
   ボル（５２、５３）を明るく照らされるようにする、請
   求項１、２または３のに記載のイメージ・ソース。
5. 【請求項５】前記ウォーニング・インジケータまたはそ
   の少なくても１つの反射曲面（７２）が、実質的に放物
   線の形状である、前記請求項のいづれかに記載のイメー
   ジ・ソース。
6. 【請求項６】真空蛍光ディスプレイを含む、前記請求項
   のいづれかに記載のイメージ・ソース。
7. 【請求項７】前記ウォーニング・インジケータまたはそ
   の少なくても１つのハウジング（７５）が、アルミニウ
   ムの本体部分（７５）を含む、前記請求項のいづれかに
   記載のイメージ・ソース。
8. 【請求項８】前記ウォーニング・インジケータまたはそ
   の少なくても１つのハウジング（７５）が、プラスティ
   ク材料の端片（６４）を含む、前記請求項のいづれかに
   記載のイメージ・ソース。
9. 【請求項９】前記請求項のいづれかに記載のイメージ・
   ソース及び当該イメージ・ソースからの像を投影するた
   めのコンバイナ要素（１６）とを含むヘッドアップ表示
   装置。
10. 【請求項１０】前記コンバイナ要素が車両風防ガラスで
    ある、請求項９に記載のヘッドアップ表示装置。
11. 【請求項１１】前記イメージ・ソースと前記コンバイナ
    要素の間に配置された光学的要素（３４）を含む、請求
    項９または１０に記載のヘッドアップ表示装置。
12. 【請求項１２】前記光学的要素が、非球状ミラーであ
    る、請求項１１に記載のヘッドアップ表示装置。