(57)【要約】車両（１０）は、前方のシーンの赤外線画像を生成するカメラ（１２）と、車両のウィンドシールド（１７）から画像を反射させるディスプレイ（１６）を有する。カメラからの画像は夜に表示され、車両に関する動作情報は昼に表示される。ディスプレイは、異なる光学的特性を有し、且つ、ある角度が付けられて配置される昼及び夜用の反射面（１６２、１６３）を有する鏡（４１）を含む。鏡は、ディスプレイユニットをモード間で移動させるようピボットされる。別のディスプレイ（２１６）では、２面を有する鏡からの放射線は、ウィンドシールドからの反射なく、運転手に直接当る。
2005500568.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッドアップディスプレイを含む装置であって、
上記ヘッドアップディスプレイは、
可視画像を表す放射線を出力する画像源と、
上記画像源からの上記放射線を、目視場所に方向付ける光学構造体と、を含み、
上記光学構造体は、第１の反射特性を有する第１の反射面と第２の反射特性を有する第２の反射面を含み、
上記第１の反射特性と上記第２の反射特性は異なり、
上記光学構造体は、第１のモード及び第２のモードのうちの一方で選択的に動作可能であり、
上記第１のモードは、上記第１の反射特性に応じて上記第１の反射面によって上記画像源からの放射線を反射することを含み、
上記第２のモードは、上記第２の反射特性に応じて上記第２の反射面によって上記画像源からの放射線を反射することを含む、装置。
【請求項２】
上記第２の反射特性は、上記第１の反射特性より小さい反射の領域を含む請求項１記載の装置。
【請求項３】
上記第１の反射特性は、上記第２の反射特性より大きい度合いの倍率を含む請求項２記載の装置。
【請求項４】
上記第２の反射特性は、上記第１の反射特性より高い度合いの反射率を有する反射を含む請求項３記載の装置。
【請求項５】
上記第２の反射特性は、上記第１の反射特性より高い度合いの反射率を有する反射を含む請求項２記載の装置。
【請求項６】
上記第１の反射特性は、上記第２の反射特性より高い度合いの倍率を含む請求項１記載の装置。
【請求項７】
上記第２の反射特性は、上記第１の反射特性より高い度合いの反射率を有する反射を含む請求項１記載の装置。
【請求項８】
上記第１のモードにおいて、上記第１の反射特性に応じて、上記目視場所に到達する放射線は、上記第１の反射面により反射されるが、上記第２の反射面による反射はなく、
上記第２のモードにおいて、上記第２の反射特性に応じて、上記目視場所に到達する放射線は、上記第２の反射面により反射されるが、上記第１の反射面による反射はない、請求項１記載の装置。
【請求項９】
上記第１の反射面及び上記第２の反射面をその上に有するパーツを含み、
上記パーツは、第１の位置と第２の位置との間の動作のために支持され、
上記パーツは、上記第１のモードにおいて上記第１の位置にあり、上記第２のモードにおいて上記第２の位置にある、請求項８記載の装置。
【請求項１０】
上記パーツは、可視放射線を透過する材料から形成され、
上記第１の反射面及び上記第２の反射面は、上記パーツの両面に設けられ、
上記第１の反射面は、上記画像源からの放射線を部分的に反射し、
上記画像源からの放射線は、上記第２の反射面より先に上記第１の反射面に到達し、それにより、上記放射線の一部は上記第１の反射面により反射され、上記放射線の残りは、上記第２の反射面に到達するよう上記パーツを通り、
上記第１の反射面及び上記第２の反射面は、上記第１の反射面により反射される上記画像源からの上記放射線の一部が、上記第２の反射面により反射される放射線の一部とは異なる方向に進むような角度に、互いに対し配置される請求項９記載の装置。
【請求項１１】
上記パーツの、上記第１の位置と上記第２の位置との間の動作は、ピボット動作である請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
上記第１の反射面は、上記第２の反射面よりも、上記画像源からの上記放射線の実質的に小さい部分を反射する請求項１０記載の装置。
【請求項１３】
上記第１の反射面及び上記第２の反射面は、異なる光学的規定を有する請求項１０記載の装置。
【請求項１４】
上記第２の反射面は、上記第１の反射面より、サイズにおいて実質的に小さい請求項１０記載の装置。
【請求項１５】
上記第２の反射面は、上記パーツに設けられ、且つ、上記第２の反射面に到達する上記画像源からの上記放射線の実質的に全ての放射線を反射する高反射コーティングを含む、請求項１４記載の装置。
【請求項１６】
光を吸収する材料から形成され、上記高反射コーティングの上に設けられ、且つ、上記高反射コーティングより大きい更なるコーティングを含む請求項１５記載の装置。
【請求項１７】
上記第１の反射面は、上記第２の反射面より高い度合いの倍率を与える請求項１４記載の装置。
【請求項１８】
上記第１の反射面及び上記第２の反射面は、それぞれ、上記画像源に向かう方向に反射される、上記ヘッドアップディスプレイの外部からの周囲光の量を最小限にするよう構成される請求項１記載の装置。
【請求項１９】
車両を含み、
上記ヘッドアップディスプレイは上記車両の一部であり、
上記車両のウィンドシールドは、上記光学構造体の一部である反射面として機能する、請求項１記載の装置。
【請求項２０】
ヘッドアップディスプレイを動作させる方法であって、
可視画像を表す放射線を出力する画像源を用いる段階と、
互いに異なる第１の反射特性及び第２の反射特性をそれぞれ有する第１の反射面及び第２の反射面を設ける段階と、
上記画像源からの上記放射線を、第１のモード及び第２のモードのうちの選択されたモードに応じて、目視位置に方向付ける段階と、を含み、
上記第１のモードは、上記第１の反射特性に応じて上記第１の反射面によって上記画像源からの放射線を反射することを含み、
上記第２のモードは、上記第２の反射特性に応じて上記第２の反射面によって上記画像源からの放射線を反射することを含む、方法。
【請求項２１】
上記第２の反射特性を、上記第１の反射特性より小さい反射の領域を使用するよう設定する段階を含む請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
上記第１の反射特性を、上記第２の反射特性より高い度合いの倍率を有するよう設定する段階を含む請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
上記第２の反射特性を、上記第１の反射特性より高い度合いの反射率を含むよう設定する段階を含む請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
上記第２の反射特性を、上記第１の反射特性より高い度合いの反射率を含むよう設定する段階を含む請求項２１記載の方法。
【請求項２５】
上記第１の反射特性を、上記第２の反射特性より高い度合いの倍率を含むよう設定する段階を含む請求項２０記載の方法。
【請求項２６】
上記第２の反射特性を、上記第１の反射特性より高い度合いの反射率を含むよう設定する段階を含む請求項２０記載の方法。
【請求項２７】
上記第１のモードにおいて、上記第１の反射特性に応じて、上記目視場所に進む放射線を、上記第１の反射面により反射させるが、上記第２の反射面による反射はないようにする段階と、
上記第２のモードにおいて、上記第２の反射特性に応じて、上記目視場所に進む放射線を、上記第２の反射面により反射させるが、上記第１の反射面による反射はないようにする段階と、を含む請求項２０記載の方法。
【請求項２８】
上記第１の反射面及び上記第２の反射面を、第１の位置と第２の位置との間の動作のために支持されるパーツの両面に設ける段階と、
上記パーツを、上記第１のモードのときに上記第１の位置に位置付け、上記第２のモードのときに上記第２の位置に位置付ける段階と、を含む請求項２７記載の方法。
【請求項２９】
上記第１の反射面及び上記第２の反射面を設ける段階は、上記第１の反射面及び上記第２の反射面のそれぞれを、上記画像源に向かう方向に反射される、上記ヘッドアップディスプレイの外部からの周囲光の量を最小限にするよう構成する段階を含む請求項２０記載の方法。
【請求項３０】
上記ヘッドアップディスプレイを、ウィンドシールドを有する車両に設ける段階を含み、
上記方向付け段階は、動作の上記第１のモード及び上記第２のモードのそれぞれにおいて、上記画像源からの放射線を反射するために上記ウィンドシールドの内面を用いる段階を含む請求項２０記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、情報を表示する技術に関り、特に、車両の運転手といった何らかの種類の機器又は装置を運転する人に情報を表示する方法及び装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
過去数年において、ダッシュボードに取り付けられ、且つ、ウィンドシールドの内面に可視画像を投影するヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）を有する自動車の売上が増加している。これらのＨＵＤの多くは、赤外線カメラユニットが、例えば、グリルの中心のような車両の前部に取り付けられ、且つ、ＨＵＤが、車両の夜間の運転時にウィンドシールドの内面にカメラユニットからの画像を投影する夜間視界システム用に用いられる。
【０００３】
この点に関して、カメラユニットは、ヘッドライトの範囲を優に越えた場所から発生する熱エネルギーを検出することが可能である。従って、例えば、車両のはるか前方の道路に人か又は鹿が迷い出ても、赤外線カメラユニットは、車両のヘッドライトによって人又は鹿が照明されるはるか前に、人又は鹿からの熱エネルギーを検出し、ＨＵＤは、これから先の道路に何かがあることを示す非常にはっきりとした指示を運転手に対し生成する。このことは、夜間の安全運転を容易にする。
【０００４】
この情報をＨＵＤによって表示することは、運転手がこの情報をより容易に見ることを可能にし、運転手は、前方から目をそらすことなく情報を容易に見ることができる。対照的に、情報が、ＨＵＤではなく、ダッシュボードにおける標準の計器クラスタにて表示される場合、運転手は、この情報を見るために、定期的に前方から目をそらし、且つ、計器クラスタを見るために視線を下げなければならなくなる。
【０００５】
上述したようなタイプのＨＵＤを、昼間用いることも望ましい。当然ながら、夜間モードにおいて表示されるタイプの赤外線画像は、昼間モードでは、その価値と関心が下がるが、車両の現在の速度といった動作情報、車両の現在位置といった全地球測位（ＧＰＳ）情報、及び／又は、運転手が見ることを希望する他のテレマティックを含む他の情報を表示することが可能である。しかし、今までは、自動車及び他の車両の大量生産消費者市場に適したサイズとコストを有するシステムを提供することが現実的ではなかった。
【０００６】
この点に関して、１つの検討材料は、既存のＨＵＤは、夜間における適切な動作を容易にするために、高い反射率を有する比較的大きい投射鏡を含む点である。しかし、昼間は、この大きくて反射率の高い鏡は、ＨＵＤに入る太陽放射線を捕捉して、この放射線を液晶表示（ＬＣＤ）画像源、又は、プラスチックから形成される他の部分にフォーカスさせて、このＬＣＤ画像源又は他の部分に物理的な損傷を引き起こす。その結果、市販されるＨＵＤは、一般的に、ＨＵＤに太陽放射線がほとんど又は全く入り込むことができないよう、昼間は閉じられる物理的に可動なシャッタを含む。しかし、シャッタは、太陽光により引き起こされる損傷からＨＵＤを保護するが、同じに、ＨＵＤを昼間用いることをも阻止してしまう。というのは、ＨＵＤは、シャッタが閉じられるとウィンドシールドに画像を投影することが阻止されるからである。
【０００７】
更なる検討材料は、運転手に表示される好適な夜間視界赤外線画像は、通常、約１２°の水平の視野（ＦＯＶ）を有する低から中解像度の画像である。車両の製造業者により自動車に用いるのに承認されている市販のＬＣＤ画像源には、水平方向に３２０画素、垂直方向に２２０画素として構成される２次元画素アレイを有する既存のＬＣＤが含まれる。これは、各画素は実際には、３つの原色、赤、緑、青をそれぞれ生成する３つの画素素子のクラスタを含むカラー装置であるが、説明を簡単にするために、ここでは、３つ画素素子のクラスタのそれぞれを１つの画素とする。この既存のＬＣＤは、１２°の水平ＦＯＶを有する低から中解像度の夜間画像を表示するのに適している。しかし、約１２°の水平ＦＯＶでは、昼間動作時に好ましい英数字又は図形情報の満足のいく画像を表示するには適していない。
【０００８】
より詳細には、夜間モード動作のための既存のディスプレイは、１２°のＦＯＶでは、昼間モードの動作に望まれるタイプの英数字又は図形情報を表示するには、運転手の目に対し、１ミリラジウム（ｍｉｌｌｉｒａｄｉｕｍ）あたり約９画素が必要であると認識されている。夜間モード時の使用に低解像度画像源を、昼間モード時の使用に別個の高解像度画像源（例えば、真空蛍光ディスプレイ）を設けることも、当然可能である。しかし、２つの別個の源を用いることは、消費者車両市場において非常にコストが高くつき、且つ、標準自動車ダッシュボードにおけるＨＵＤに対し利用可能である非常に限定される物理的な空間に２つの源を組込むことは非常に困難であるか又は不可能であるという問題を提示する。
【０００９】
別の可能なアプローチとしては、非常に高い解像度のＬＣＤ画像源を、昼と夜の両方のモードにおける動作に用いることである。しかし、そのような装置を提供するＬＣＤ製造業者は、現在のところない。また、そのような高解像度ＬＣＤを開発するのに必要なエンジニアリング及びツーリングのコストは非常に高い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述から、現在の、夜間のみに動作可能なヘッドアップディスプレイと比較してサイズ又はコストを顕著に増加することなく、昼間モード及び夜間モードの両方の動作の使用に適したヘッドアップディスプレイを提供することを容易にする方法及び装置が必要であることを理解することができるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の１つの面によると、上述した必要に対処するよう方法及び装置が提供されるが、可視画像を表す放射線を出力する画像源を用い、互いに異なる第１及び第２の反射特性をそれぞれ有する第１及び第２の反射面を与え、画像源からの放射線を、第１及び第２のモードのうち選択されるモードに応じて、目視位置に方向付けることが関連し、第１のモードでは、第１の反射特性に応じて第１の反射面により画像源からの放射線を反射し、第２のモードは、第２の反射特性に応じて第２の反射面により画像源からの放射線を反射する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明のより良好な理解は、添付図面を参照しながら、以下の詳細の説明から実現するであろう。
【００１３】
図１は、本発明の特徴を具現化するシステムを含む車両１０である装置を示す図である。本発明のシステムは、図示する実施例では、車両の前部にあるグリルの中心に取り付けられるカメラユニット１２を含む。本発明のシステムは更に、カメラユニット１２がケーブル１４により電気的に接続される表示ユニット１６も含む。表示ユニット１６は、車両のダッシュボードの上面に設けられる上方向に開いた凹部内に取り付けられ、矢印１８により示すようにウィンドシールド１７の内面に画像を投射することができる。表示ユニット１６とウィンドシールド１７は共に、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）を形成する。
【００１４】
表示ユニット１６は、２つの異なる動作モードを有し、そのうち一方は夜間に用いられ、他方は昼間に用いられる。夜間モードにおいて、カメラユニット１２は、当該技術において知られているタイプの装置であり、赤外線（ＩＲ）検出器を含み、車両の前方におけるシーンを表す一連のＩＲ画像を生成することができる。当該技術において知られているように、カメラユニット１２により生成されるＩＲ画像は、車両のヘッドライト照明の有効範囲を越えた場所にいる人、動物、および、他の熱エネルギー源を識別でき、それにより、車両の運転手が、車両をより安全に運転することを可能にする。
【００１５】
例えば、鹿のような動物が、ヘッドライトの到達範囲を優に越えた場所における前方の道路に迷い出たとすると、鹿の体から放射される熱エネルギーが、カメラユニット１２により検出され、カメラユニット１２により生成されるＩＲ画像にはっきりと見えるようになる。動作の夜間モードでは、これらの画像は、ウィンドシールドの内面に投射され、それにより、運転手が、ヘッドライトからの光の中に鹿を実際に見ることができる前に、運転手に鹿の存在を警告することができる。
【００１６】
昼間モード動作では、ＩＲカメラユニット１２は使用されない。何故なら、運転手は、昼間は、より良好な自然の視界を有し、ＩＲ画像は、運転手が自然に見えるものにほとんど何も追加しないからである。代わりに、表示ユニット１６は、車両が現在出している速度といった車両の動作状態に関する特定の情報を、ウィンドシールドの内面に投射する。このことは、運転手が、ダッシュボード内の計器クラスタに向けて繰返し視線を下に移動させる必要なく、このようなタイプの動作データを容易に観察することができるようにする。このことは、運転手の疲れを少なくし、且つ、運転手に対し、重要な動作情報をより容易に見えることを維持することによって安全運転を容易にする。
【００１７】
図２は、表示ユニット１６が動作の夜間モードにあるときの、表示ユニット１６とウィンドシールド１７を含む開示するＨＵＤを示す図である。図３は、図２と同様の図であるが、動作の昼間モードにあるときの表示ユニット１６を示す。図２を参照するに、表示ユニット１６は、回路３２により制御され、且つ、画像源として機能する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）３１を含む。開示する実施例では、ＬＣＤ３１は、当業者には周知であるタイプの市販部品であり、カラー画像を生成する。ＬＣＤ３１は、水平方向に３２０画素、垂直方向に２４０画素を有するよう構成される２次元画素アレイを有する。ＬＣＤ３１は、カラー装置であるので、各画素は、実際には、それぞれ３つの原色、赤、緑、及び、青を生成することのできる３つの画素素子のクラスタを含む。しかし、混乱を避けるために、３つの画素素子からなるクラスタは、本願では１つの画素として取り扱う。
【００１８】
回路３２は、ケーブル１４の１つの端に接続される入力を有し、この入力を介して、カメラユニット１２により生成されるＩＲ画像を受信する。回路３２は、更に、ケーブル３６に接続される更なる入力を有する。ケーブル３６は、当該技術では知られるタイプの図示しないマイクロプロセッサにつながり、このマイクロプロセッサは、図１に示す車両の一体にされる一部であり、例えば、ダッシュボードに埋め込まれる計器クラスタといった車両内の特定の部品を制御する。車両が現在出している速度といった車両に関する動作情報は、ケーブル３６を介して回路３２に供給される。
【００１９】
表示ユニット１６は、図２の図面に対し垂直に延在する軸についてのピボット動作の為に支持される鏡４１を含む。チルト制御機構４２は、ドライブチェーンを介して鏡４１に接続される図示しない電気モータを含み、それにより、鏡４１のピボット位置が制御される。
【００２０】
図２に示す動作の夜間モードでは、回路３２は、カメラユニット１２（図１）からＩＲ画像を受信し、これらの画像を、ＬＣＤ３１上に表示する。対照的に、動作の昼間モード（図３）では、回路３２は、ケーブル１４を介して受信するＩＲ画像は利用しない。代わりに、回路３２は、ケーブル３６を介して受信する、車両の現在の速度といった車両に関する情報に応答する。回路３２は、ＬＣＤ３１に、この情報の一部又は全てをＬＣＤ３１上に表示するようにさせる。
【００２１】
動作の昼間モード及び夜間モードの両方において、ＬＣＤ３１により放射される放射線は、以下に詳細に説明するような形で、鏡４１まで進み、そして、鏡４１により反射される。反射された放射線は、その大部分は、ウィンドシールド１７の内面に向けて上方向に進む。この放射線の大部分は、ウィンドシールド１７を抜けて上方向に実際に通過するが、ウィンドシールドの内面は、小さい反射率を有し、これは、以下に詳細に説明するように、放射線の一部を運転手の目４３に向けて反射するには十分である。従って、運転手は、ウィンドシールドの前方にある場所において、実際には、ＬＣＤ３１上に表示される画像である仮想画像５３を見る。
【００２２】
様々な運転手は、様々な身長を有し、且つ、快適な位置となるよう運転席を様々な位置に動かして調節し得るので、車両に対する目４３の正確な場所は、運転手によって異なる。従って、各運転手は、チルト制御機構４２を用いて、鏡４１のピボット位置を調節し、それにより、ＬＣＤ３１からの放射線が、その特定の運転手の目４３に適切に方向付けられるようにする。所与の運転手が、一度鏡４１を好適な位置に調節すると、動作の昼間モード又は夜間モードのいずれかにおいて、表示ユニット１６の通常の使用時には、その運転手が、鏡４１を再度調節する必要はないべきである。
【００２３】
図２を参照するに、鏡４１は、任意の適した及び市販されるポリカーボネート材料といった可視放射線を透過する材料から形成される本体１６１を有する。鏡４１は、ＬＣＤ３１に近い方の側面に湾曲した前面１６２と、前面の反対側に湾曲した裏面１６３を有する。前面１６２及び裏面１６３は、異なる光学的な規定を有する。
【００２４】
この点に関して、反射面１６２及び１６３に対する規定として具現化される１つの係数は、ウィンドシールド１７の曲率である。ウィンドシールド１７は、図１では、略平面のように示す。しかし、当業者は、多くの車両は、幾らか非対称の曲率のウィンドシールドを有し、このことは、ウィンドシールドの内面から反射される画面にある程度の歪みを与えてしまうことを認識するであろう。従って、鏡４１の面１６２及び１６３はそれぞれ、非対称の曲率を有し、この非対称の曲率は、ウィンドシールド１７の非対称の曲率に対する補償を含み、それにより、運転者の目４３により見られる画像は、ＬＣＤ３１により生成される画像の比較的正確なバージョンとなるであろう。言い換えると、鏡４１の面１６２及び１６３はそれぞれ、ウィンドシールド１７の曲率によりもたらされる歪みを相殺するような歪みを追加するよう設計される曲率を有する。
【００２５】
ウィンドシールド１７の非対称の曲率は、車両の種類によっても異なるので、面１６２及び１６３に必要な光学的な規定も、車両の種類によって異なる。従って、ここでは、特定の規定を設けない。当業者は、鏡４１の前面１６２及び裏面１６３のそれぞれの適切な規定を決定するの際に関連する原理には精通しており、その原理には、ウィンドシールド１７の非対称の曲率を補償するよう鏡４１の面を形付けることに関連する技術も含む。従って、これらの技術は、本願では詳細に説明しない。
【００２６】
前面１６２及び裏面１６３は、約２°より大きく、また、開示する実施例では、約３．５°である実効角度１６６を互いに対し有するよう配置される。言い換えると、また、以下に詳細に説明するが、ＬＣＤ３１からの放射線が所与の方向で鏡４１に衝突すると、その放射線の一部は、前面１６２により反射される。残りの放射線は、鏡の本体１６１を通過し、前面１６２により反射された放射線の一部に対し約３．５°の角度を形成する方向に裏面１６３により反射される。
【００２７】
鏡４１をより詳細に見るために、図４は、鏡４１の前面の斜視図である。鏡４１は、本体１６１のエッジに動かないように固定される４つのタブ１７１−１７４を含み、タブ１７１及び１７４は、両端に設けられ、タブ１７２及び１７３は、鏡の上部エッジにおいて互いに近くに設けられる。タブ１７１―１７４は、表示ユニット１６における鏡４１の機械的支持を容易にするために用いられる。鏡４１の機械的支持の詳細な理解は、本発明を理解するのには必要ではなく、従って、鏡の機械的支持は、本願では図示せず、また、詳細に説明しない。
【００２８】
図５は、鏡４１の正面図であり、図６は、鏡４１の背面図であり、図７は、図５の線７−７について切取られた鏡の上部から見た断面図である。図５において、参照番号１７６は、図５の面に対し垂直な想像上の垂直面を示し、鏡４１を２等分にする。図２における鏡４１は、図５中、１７６における断面に対応する断面図である。
【００２９】
図５及び図７において最も分かるように、本体１６１の裏面の中央部に、高い反射率のアルミニウムコーティング１７８が設けられる。図５から明らかなように、コーティング１７８は、略矩形であり、その幅は、本体１６１の全幅の約３分の１であり、高さは、本体１６１の全高の約３分の１である。図７には、分かり易くするために、コーティング１７８の厚さは、誇張してある。アルミニウムコーティング１７８の正面は、鏡４１の裏側に高い反射率の面１６３を画成し、面１６３に衝突する略全ての放射線を反射する。
【００３０】
非反射性材料のコーティング１７９が、反射コーティング１７８の上に設けられ、図６から最良に分かるように、鏡の本体１６１の裏面の略全体を実質的に覆う。開示する実施例では、コーティング１７９は、当業者には知られているタイプの黒の材料であり、この材料は、コーティング１７９に衝突する略全ての可視光線を吸収する。コーティング１７９は、アルミニウムコーティング１７８から外側に配置される本体１６１の裏面の一部から迷い出る反射を少なくする又は排除する。コーティング１７９の厚さは、図７において、分かり易くするために、誇張してある。
【００３１】
図４及び図５において、参照番号１８６は、本体１６１の前面１６２の矩形部を識別する破線を示す。開示する実施例では、前面１６２は、その上に任意のコーティングを有さず、また、前面１６２の領域１８６内の任意の所与の点に衝突する可視光線の約４％のみを反射する。しかし、前面により与えられる反射率を変更し得る屈折率を有する材料からなるコーティングを、前面１６２に塗布することも可能である。
【００３２】
図４及び図５を参照するに、また、以下により詳細に説明するに、ＬＣＤ３１（図２）からの矩形画像全体は、表示ユニット１６の動作の夜間モード時には、前面１６２の領域１８６により反射される。このことは、ＬＣＤ３１からの放射線の１００％が、領域１８６により反射されることは意味せず、何故なら、上述したように、領域１８６における任意の特定の点に衝突する放射線のうち約４％のみが反射されるからである。しかし、反射される４％の放射線は、ＬＣＤ３１からの矩形画像全体をたしかに具現化する。対照的に、動作の昼間モードでは、また、裏面１６３の光学的規定は、前面１６１の光学的規定とは異なることにより、ＬＣＤ３１からの矩形画像全体は、幾らか小さい矩形反射コーティング１７８により反射される。裏面１６３による反射率は、９０％を越える。
【００３３】
上述したように、図２は、動作の夜間モード時の表示ユニット１６の動作を説明する。ＬＣＤ３１からの放射線という形である矩形画像は、鏡４１まで進み、鏡の前面の領域１８６（図４）により放射線の約４％が反射され、運転者の目４３に、光学路１９１に沿って進む。前面１６２により反射されない、ＬＣＤ３１からの残りの放射線は、鏡の本体１６１を通過する。非反射性コーティング１７９（図７）に到達する任意の放射線は吸収されるが、反射コーティング１７８に到達する放射線部は、その全てが光学路１９２に沿って反射される。この放射線は、上述したように、１９１において反射した放射線に対し約３．５°の角度を形成する。１９２における放射線は、ウィンドシールドの内面により反射されるが、１９１と１９２の間の３．５°の角度により、運転手の目４３の幾らか上方を通る。
【００３４】
表示ユニット１６を、夜間モードから昼間モードに切り替えるには、運転手は、図示されていないボタンを押す。このボタンは、チルト制御機構４２に、図２に示すピボット位置から図３に示すピボット位置まで、約３．５°で、鏡４１をピボットさせる。図３を参照するに、ＬＣＤ３１からの放射線から形成される矩形画像は、鏡４１まで進み、そこで、本体１６１の前面１６２の部分１８６により約４％が反射され、１９３において上方向に進む。この放射線は、ウィンドシールド１７の内面により反射され、運転手の目４３より下側を通る。前面１６２により反射されない、ＬＣＤ３１からの放射線の一部は、本体１６１内を進み、この放射線の周辺部は、コーティング１７９により吸収され、一方で、この放射線の中央部は、反射性の裏面１６３を画成するアルミニウムコーティング１７８により略全てが反射される。この反射した放射線は、前面１６２により１９３において反射される放射線に対し、約３．５°の角度で、１９４において上方向に進む。１９４における放射線は、ウィンドシールド１７の内面により反射され、運転手の目４３まで進む。
【００３５】
運転手の目４３から見られるように、且つ、鏡の前面１６２及び裏面１６３の異なる光学的規定により、ＬＣＤ４１により生成される矩形画像の全体は、夜間モードでは、鏡の前面１６２の領域１８６を埋め、一方で、昼間モードでは、この同じ矩形画像の全体は、鏡の反射性の裏面を画成する領域１７８を埋める。尚、コーティング１７８の幅は、領域１８６の幅の約半分であり、コーティング１７８の高さは、領域１８６の高さの約半分である。従って、目４３は、夜間モードでは、約１２°の水平視野（ＦＯＶ）で画像を見、また、昼間モードでは、約６°の水平ＦＯＶで画像を見る。従って、動作の昼間モードでは、目４３は、夜間モードにおいて目により見られる画像のサイズの４分の１のサイズの画像を見るが、この画像は、夜間モードに表示される大きい画像と同じ数の画素数を有するので、高い有効解像度を有する。
【００３６】
鏡４１に２つの異なる反射面１６２及び１６３を設ける１つの理由は、表示ユニットが昼間モードで動作している場合に、ＬＣＤ３１に到達することのできる太陽光の量を制限するためである。この点に関し、太陽は、真昼には車両の略真上にあり、従って、太陽光は、ウィンドシールド１７を通り鏡４１に向けて略真っ直ぐ下に進む。表示ユニット１６が、鏡４１ではなく、１つの大きい且つ高い反射率の表面を有する標準ＨＵＤ投射鏡を有する場合、標準鏡は、全ての入射太陽光と熱を反射し、且つ、ＬＣＤ３１とその領域における様々な部品上にフォーカスさせる傾向があり、そのうちの幾つかは、表示ユニット１６の重量及びコストを最小限にするようプラスチックで形成されている場合がある。時間の経過と共に、この集中される光線及び熱は、ＬＣＤ３１及び／又はその隣接部分を物理的に損傷し得る。
【００３７】
しかし、鏡４１は、このことを回避する。より具体的には、鏡４１の反射率の高い唯一の部分は、アルミニウムコーティング１７８である。従って、昼間に表示ユニット１６に入る下方向に進む太陽光に関して、この太陽光のかなりの量を効果的に反射することのできる鏡４１の唯一の部分は、アルミニウムコーティング１７８であり、このアルミニウムコーティングは、鏡４１の全体のサイズと比較すると比較的小さい。鏡４１の前面にある反射面１６２は、当然ながら、大きいが、アルミニウムコーティング１７８よりも反射率が低く、特に、反射面１６２に衝突する放射線の約４％しか反射しない。従って、鏡の前面１６２全体は、ＬＣＤ３１に向けて放射線を反射することができるが、これは、前面１６２に衝突する入射太陽光の約４％のみであり、これは、太陽光の無視できる量である。従って、表示ユニット１６は、昼間モード及び夜間モードの両方で動作可能であるだけでなく、昼間の太陽光による損傷から特定の内部部品を保護するための可動式シャッタを必要としない。
【００３８】
図８は、車両１０の運転手の目４３に現れる画像１９６を示す図である。画像１９６は、動作の昼間モード時にＬＣＤ３１により生成可能な画像の一例であり、例えば、車両の現在の速度といった車両に関する動作情報を運転手に表示する。画像１９６は、アルミニウムコーティング１７８（図４）の前面上の反射面１６３により反射され、ＬＣＤ３１における３２０×２４０画素の２次元アレイ全体を表示する。画像１９６は、運転手に対し、約６°の水平ＦＯＶを表示する。
【００３９】
図８の破線１９７は、鏡４１の前面１６２（図４）の領域１８６によって反射された後に、動作の夜間時に、運転手の目４３が見るであろうと思われる幾らか大きい画像を表す。運転手は、約１２°の水平ＦＯＶで、画像１９７を見る。画像１９７も、ＬＣＤ３１における３２０×２４０画素の２次元アレイ全体に対応する。従って、画像１９６は、画像１９７より小さいが、運転手の目によって見られる際に高い有効解像度を有する。
【００４０】
図９は、図２に示す表示ユニット１６の別の実施例である表示ユニット２１６を示す。図１０は、異なる角度から見た、表示装置２１６の別の斜視図である。表示ユニット２１６は、車両のダッシュボードの上に永久的又は着脱可能に取り付けられ得る。
【００４１】
表示ユニット２１６と前に説明した表示ユニット１６（図２）との大きな差は、表示ユニット２１６は、車両のウィンドシールドの内面からの放射線の反射を利用しない点である。この点に関し、表示ユニット２１６は、図２において３１として示すＬＣＤと等価のＬＣＤ２２１と、折り畳み式の平面鏡２２２と、非球面鏡２２４を有する。非球面鏡２２４は、図２−８に関連して上述した鏡４１の構造及び動作と類似するが、光学的な規定は異なる。例えば、何故なら、画像は、ウィンドシールドから反射されないので、従って、鏡２２４は、ウィンドシールドの非対称の曲率を考慮に入れる必要がないからである。実際に、鏡２２４の規定は、ウィンドシールドの非対称の曲率を相殺する必要がないので、表示ユニット２１６は、鏡２２４を変更する必要なく、車両から車両へと動かすことができる。
【００４２】
ＬＣＤ２２１からの放射線は、折畳み式鏡２２２に向けて上方向に進み、且つ、投射鏡２２４に向けて反射される。この放射線は次に、車両のウィンドシールドに向けられ且つウィンドシールドから反射されることなく、投射鏡２２４により運転手の目に向けて直接反射される。昼間モードと夜間モードに対し、鏡２２４による放射線の反射は、鏡４１に関連して上述した方法と類似した方法で行われる。この点に関して、鏡２２４は、基部２２６に対するピボット運動に対し支持され、図示されない電動機構は、鏡２２４を、運転手にとって快適なピボット位置に位置付け、且つ、昼間モードと夜間モードの位置間で動かすことができるよう、約３．５°で鏡のピボット動作を実行させることもできる。
【００４３】
折畳み式鏡２２２もピボット動作のために支持されるが、これは、鏡２２２をその動作位置と非動作位置との間で動かすことのみを目的とする。折畳み式鏡２２２は、表示ユニット２１６の通常の動作時には動かない。表示ユニット２１６が用いられていない場合には、鏡２２４及び２２２をピボット可能に支持するパネルは、共に、鏡２２４及び２２２が実質的に水平となる非動作位置に向かって下方向にピボットされることが可能である。この点に関し、図１１は、表示ユニット２１６の斜視図であり、それぞれ鏡２２２及び２２４を支持する２つのパネルの水平位置を示す。
【００４４】
本発明は、多数の技術的利点を提供する。技術的利点の１つは、動作の夜間モードのみを提供する既存のＨＵＤとサイズ及びコストも略同じであるＨＵＤに、動作の昼間モードと、動作の夜間モードの両方が与えられる点である。関連する利点は、上述の利点は、既存のＨＵＤからの標準投射鏡を、それぞれ異なる光学的規定を有する２つの面を有する鏡に置き換えることによって実現することができる点である。２つの表面のうち、１つは昼間モードで用いられ、もう１つは、夜間モードで用いられる。
【００４５】
更なる利点は、昼間、ＨＵＤに大量の太陽光が入り込むことを阻止する能力であり、このことは、従って、ＨＵＤ内の画像源及び他の構成要素への太陽による損傷を阻止する。これを達成する１つのアプローチは、異なる規定を有する２つの面を有する鏡を用いることが関る。１つの面は、比較的小さい反射率を有する比較的大きい領域を有し、且つ、夜間モード時に用いられる。もう１つの面は、高い反射率を有するかなり小さい領域を有し、且つ、昼間モード時に用いられる。
【００４６】
更なる利点は、本発明を具現化するＨＵＤは、１つの既存の画像源を用いて、夜間モードでは広い視野を有する低解像度の画像を供給し、昼間モードでは狭い視野を有する高解像度の画像を供給するよう実施することができる点である。関連する利点は、異なる解像度及び視野は、一方が他方より大きく、且つ、倍率が高い２つの面を有する１つの鏡により達成可能である点である。
【００４７】
選択した実施例を図示し、且つ、詳細に説明したが、様々な代用及び変更を、特許請求の範囲に画成される本発明の技術的思想及び範囲から逸脱することなく行うことが可能であることを理解するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の特徴を具現化するヘッドアップディスプレイを含む車両を示す図である。
【図２】ヘッドアップディスプレイの一部である表示ユニットの内部構成を詳細に示す、図１の車両からのヘッドアップディスプレイを示す図である。
【図３】図２と同様の図であるが、異なる動作位置にあるヘッドアップディスプレイを示す図である。
【図４】図２の実施例の１つの構成要素である鏡を示す斜視図である。
【図５】図４の鏡を示す正面図である。
【図６】図４の鏡を示す背面図である。
【図７】図５の線７−７について切取られた、図４の鏡を示す上部から見た断面図である。
【図８】昼間動作時に図２のヘッドアップディスプレイにより表示され得る画像の一例を示すが、破線は、同じヘッドアップディスプレイの夜間動作時に生成される画像の有効サイズを示す。
【図９】図２に示す表示ユニットの代替の実施例であり、且つ、本発明の特徴を具現化する表示ユニットを示す斜視図である。
【図１０】別の方向から見た図９の表示ユニットを示す斜視図である。
【図１１】表示ユニットが非動作状態にあるときの図９の表示ユニットを示す斜視図である。
【図２】
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【図３】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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