(57)【要約】【課題】遠距離画像表示のヘッドアップディスプレイデバイスを提供する。【解決手段】遠距離画像表示のヘッドアップディスプレイデバイスは画像投影モジュール１、反射式拡散片２及び凹面鏡モジュール３を有する。反射式拡散片２に凹面鏡モジュール３を組み合わせ、反射距離を延長し、比較的遠い光路距離を獲得できる。凹面鏡３１の拡大倍率が同様でありながら、比較的遠い投影距離の虚像を拡大でき、これにより運転者が感じる視覚的な眩しさを低下させられ、最適な視覚効果が得られ、こうして自動車走行の安全性を向上させられる。【選択図】図２
0003209553.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
遠距離画像表示のヘッドアップディスプレイデバイスであって、画像投影モジュール、反射式拡散片及び凹面鏡モジュールを有し、
前記画像投影モジュールは、車両のフロントガラス下方のダッシュボードに設置され、
前記反射式拡散片は、前記車両の天井棚と前記フロントガラスとの境界位置に設置され、前記画像投影モジュールのアウトプット光源は、前記反射式拡散片へと投射され、前記反射式拡散片上でイメージングされ、こうして前記反射式拡散片は、画像を表示するスクリーンとなり、
前記凹面鏡モジュールは、前記車両のフロントガラス下方のダッシュボードに設置され、前記凹面鏡モジュールは、前記反射式拡散片の画像を拡大し、
上述の構造により、前記反射式拡散片と前記凹面鏡モジュールとの距離は、スペースを無駄にしないという状況下で、比較的遠い光路距離を獲得でき、凹面鏡の拡大倍率が同様である状況下で、比較的遠い投影距離の虚像を獲得できることを特徴とする遠距離画像表示のヘッドアップディスプレイデバイス。
【請求項２】
前記画像投影モジュールは、デジタル光処理デバイスであることを特徴とする請求項１に記載の遠距離画像表示のヘッドアップディスプレイデバイス。
【請求項３】
前記凹面鏡モジュールは、前記ダッシュボード下方に設置され、
前記凹面鏡モジュール上面は、透明防塵蓋により覆われることを特徴とする請求項１に記載の遠距離画像表示のヘッドアップディスプレイデバイス。
【請求項４】
前記凹面鏡モジュールは、前記ダッシュボード上方に設置され、
前記凹面鏡モジュールは、ハウジング内に設置されることを特徴とする請求項１に記載の遠距離画像表示のヘッドアップディスプレイデバイス。
【請求項５】
前記凹面鏡モジュールは、凹面鏡とモーターギアセットを有し、
前記モーターギアの回転を通して、前記凹面鏡の反射角度を調整できることを特徴とする請求項１に記載の遠距離画像表示のヘッドアップディスプレイデバイス。
【請求項６】
前記凹面鏡モジュールは、前記凹面鏡に複数の反射鏡片を組み合わせて組成されることを特徴とする請求項１に記載の遠距離画像表示のヘッドアップディスプレイデバイス。
【請求項７】
前記反射式拡散片は、回転軸をさらに有し、
前記回転軸の回転を通して、前記フロントガラス下方に投射される画像の位置を調整できることを特徴とする請求項１に記載の遠距離画像表示のヘッドアップディスプレイデバイス。
【請求項８】
前記遠距離画像表示のヘッドアップディスプレイデバイスは、反射膜をさらに有し、
前記反射膜は、前記フロントガラスに設置されることを特徴とする請求項１に記載の遠距離画像表示のヘッドアップディスプレイデバイス。
【請求項９】
前記凹面鏡モジュールは、前記反射式拡散片の画像を拡大し、運転者の目へと投射することを特徴とする請求項１に記載の遠距離画像表示のヘッドアップディスプレイデバイス。
【請求項１０】
前記凹面鏡モジュールは、前記反射式拡散片の画像を拡大し、フロントガラスへと投射し、
前記フロントガラスにより運転者の目へと反射することを特徴とする請求項１に記載の遠距離画像表示のヘッドアップディスプレイデバイス。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は遠距離画像表示のヘッドアップディスプレイデバイスに関し、特に運転者の視覚的な眩しさを低下させられるヘッドアップディスプレイデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在自動車に使用されているヘッドアップディスプレイ技術は、航空機上のヘッドアップディスプレイほど複雑ではない。
それは、一種の光学システムで、一般にはプロジェクター、コンバイナーにより組成する。
プロジェクターは、シグナル光源、映写レンズ、他の光学パーツにより組成される。
プロジェクターのシグナル光源は、ＬＣＤ液晶ディスプレイ或いはＣＲＴ陰極線管等装置により構成される。
シグナル光源により光線を発し、プロジェクターを通してガラス上のコンバイナー（或いは特製の透明スクリーン上）に投射し、コンバイナーにより文字或いは画像を表示する。
【０００３】
特許文献１に開示するヘッドアップディスプレイの代表図である図１に示す通り、ヘッドアップディスプレイは、赤外線発射ユニット５Ａ、レンズパーツ３Ａ、複数のイメージングユニット６Ａ、７Ａ、画像処理ユニット８Ａを有する。
赤外線発射ユニット５Ａは、使用者ＤＡに対して赤外線を発射する。
レンズパーツ３Ａは、凹面鏡４Ａに向かい、ディスプレイ２Ａから射出された可視光ＬＡを反射し、しかも使用者ＤＡと凹面鏡４Ａが反射する赤外線を伝送する。
複数のイメージングユニット６Ａ、７Ａは、凹面鏡４Ａに対面し、赤外線に反応し、しかも各画像は異なる方向から来る。
凹面鏡４Ａは、可視光ＬＡを、フロントガラス板ＷＡ上に投射し、バーチャルイメージングＶＡを使用者ＤＡの目に反射する。
【０００４】
凹面鏡前の物体距離光路に、凹面鏡拡大倍率を掛ければ、虚像イメージングの距離となる。
虚像イメージング距離を遠くするには、以下の通りの必要がある。
１.凹面鏡の拡大倍率を上げる。しかし、凹面鏡の加工技術には限界があるため、理想的な鏡面とすることはできず、これにより両目が受け取る虚像は完全に同じとなる。そのため、拡大倍率が高くなれば、イメージングの誤差も大きくなり、これにより両目が受け取る画像が生じる誤差は、見ている人にめまいの現象を引き起こすため、観賞の快適性のため、拡大倍率は通常は七倍以内に制限される。
２.物体距離光路を長くする。しかし、ヘッドアップディスプレイは通常は、運転者前方のダッシュボード内部に設置されるため、スペースが限られる。物体距離光路を引き延ばすため、ライトマシンと凹面鏡との間には反射鏡を設計し、光路を往復反射させることで物体距離を引き延ばすことはできるが、長さに制限があり、一般のヘッドアップディスプレイの虚画像距離離は、運転者の目から２．５ｍの距離としかできない。
【０００５】
自動車用ナビゲーションの機能は、主に運転者に正しい車道に切り替えるよう指示したり、車間距離を警告したりするものである。
ナビゲーションの機能を発揮するためには、運転者はしばしば注意力を道路上からヘッドアップディスプレイ上に移さなければならない。
これは、良い操作方式とはいえず、これなら、ナビゲーションのガイド符号を、道路上や警告表示しようとする前方車両の後方に貼った方が手っ取り早い。
こうすれば、運転者は注意力を移転する必要がなく、運転者にインフォメーションを与えるには最も理想的な方式だと言える。
しかし、問題は、ヘッドアップディスプレイの表示距離をいかにして引き延ばし、路面上或いは警告表示しようとする前方車両の後方に貼るかであり、これは解決が待たれる重要な課題である。
【０００６】
以上の技術的な課題を解決するため、業界ではさまざまな取り組みがなされ、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７、特許文献８、特許文献９が開示されている。
【０００７】
以上の各特許文献は、ヘッドアップディスプレイの運用技術を開示しているが、使用において欠点が存在する。
１.単一のプロジェクションデバイスを利用し、縦方向のカット画面を投射するものがあるが、その欠点は、投射される標準距離画像があまりにも短く、運転者が見る時には、視覚的な眩しさを感じやすく、自動車走行の安全性に悪影響を及ぼす。
２.２個或いはさらに多くのプロジェクションデバイスを通して、或いはさらに多くのカット画面により、標準距離画像と比較的長い距離画像を投射するものがあるが、多数のプロジェクションデバイスを設置する位置の多くは、同一の位置であるため、それが提供する画像も、多くは同一の水平面上の横カット画面であり、縦方向カット画面がないため、正確にナビゲーションガイド符号を、道路上或いは警告表示しようとする前方車両の後方上に直接貼ることはできず、これによりナビゲーションガイド効果は大きく割り引かれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第ＵＳ７９３６５１８号明細書
【特許文献２】台湾特許第ＴＷＩ４４３３７７号明細書
【特許文献３】台湾特許第ＴＷＩ５０６２９９号明細書
【特許文献４】台湾特許第ＴＷ２０１６２４１０１号明細書
【特許文献５】中国特許第ＣＮ２０１６１０１３４３２１号明細書
【特許文献６】台湾特許第ＴＷ２０１４１０８２９０６６号明細書
【特許文献７】中国特許第ＣＮ２０１５１０６４９７５９号明細書
【特許文献８】中国特許第ＣＮ２０１５２０４１８１４５号明細書
【特許文献９】台湾特許第ＴＷＩ４４６００１号明細書
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００９】
本考案は、運転者の視覚的な眩しさを低下させられるヘッドアップディスプレイデバイスで、限られたスペース内で、本考案の反射式拡散片に凹面鏡モジュールを組み合わせ、反射距離を延長し、比較的遠い光路距離を獲得し、凹面鏡の拡大倍率が同様でありながら、比較的遠い投影距離の虚像を拡大でき、運転者の視覚的な眩しさを低下させられ、こうして最適な視覚効果が得られ、自動車走行の安全性を向上させられる遠距離画像表示のヘッドアップディスプレイデバイスに関する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本考案による遠距離画像表示のヘッドアップディスプレイデバイスは、画像投影モジュール、反射式拡散片及び凹面鏡モジュールを有する。
該画像投影モジュールは、車両のフロントガラス下方のダッシュボードに設置される。
該反射式拡散片は、該車両の天井棚と該フロントガラスとの境界位置に設置される。
該画像投影モジュールのアウトプット光源は、該反射式拡散片へと投射され、該反射式拡散片上でイメージングされ、こうして該反射式拡散片は、画像を表示するスクリーンとなる。
該凹面鏡モジュールは、該車両のフロントガラス下方のダッシュボードに設置され、該凹面鏡モジュールは、該反射式拡散片の画像を拡大する。
【００１１】
上述の構造により、該反射式拡散片と該凹面鏡モジュールとの距離は、スペースを無駄にしないという状況下で、比較的遠い光路距離を獲得でき、凹面鏡の拡大倍率が同様である状況下で、比較的遠い投影距離の虚像を獲得できる。
【００１２】
本考案による画像投影モジュールは、デジタル光処理デバイス（ＤＬＰ）である。
【００１３】
本考案による凹面鏡モジュールは、該ダッシュボード下方に設置され、該凹面鏡モジュール上面は、透明防塵蓋により覆われる。
【００１４】
本考案による凹面鏡モジュールは、該ダッシュボード上方に設置され、該凹面鏡モジュールは、ハウジング内に設置される。
【００１５】
本考案による凹面鏡モジュールは、凹面鏡とモーターギアセットを有し、該モーターギアの回転を通して、該凹面鏡の反射角度を調整できる。
【００１６】
本考案による凹面鏡モジュールは、該凹面鏡に複数の反射鏡片を組み合わせて組成される。
【００１７】
本考案による反射式拡散片は、回転軸をさらに有し、該回転軸の回転を通して、該フロントガラス下方に投射される画像の位置を調整できる。
【００１８】
本考案による凹面鏡モジュールは、該反射式拡散片の画像を拡大し、運転者の目へと投射する。
【００１９】
本考案による凹面鏡モジュールは、該反射式拡散片の画像を拡大し、フロントガラスへと投射し、該フロントガラスにより運転者の目へと反射する。
【００２０】
本考案の遠距離画像表示のヘッドアップディスプレイデバイスは、反射膜をさらに有し、該反射膜は、該フロントガラスに設置される。
【００２１】
本考案の遠距離画像表示のヘッドアップディスプレイデバイスは、限られたスペースで、反射式拡散片に凹面鏡モジュールを組み合わせ、反射距離を延長し、比較的遠い光路距離を獲得できる。凹面鏡拡大倍率が同様であるという状況下で、比較的遠い投影距離の虚像を得ることができる。
【考案の効果】
【００２２】
本考案の遠距離画像表示のヘッドアップディスプレイデバイスは、虚像イメージングの原理を利用し、該凹面鏡モジュールの凹面鏡のイメージングを通して、比較的遠い光路距離を獲得し、凹面鏡の拡大倍率が同様であるという状況下で、比較的遠い投影距離の虚像を獲得でき、これにより最適な視覚効果を提供し、運転者が感じる視覚的な眩しさを低下させられ、自動車走行の安全性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来のヘッドアップディスプレイデバイスの模式図である。
【図２】本考案の第一実施形態の模式図である。
【図３】本考案の第一実施形態のもう一つの実施形態の模式図である。
【図４】本考案の第一実施形態において、フロントガラスに反射膜を設置する実施形態の模式図である。
【図５】本考案の第一実施形態の凹面鏡モジュールのもう一つの実施形態の模式図である。
【図６】本考案の第二実施形態の模式図である。
【図７】本考案の第二実施形態において、フロントガラスに反射膜を設置する実施形態の模式図である。
【図８】本考案の第二実施形態の凹面鏡モジュールのもう一つの実施形態の模式図である。
【図９】本考案のフロントガラスに反射膜を設置するもう一つの実施形態の模式図である。
【考案を実施するための形態】
【００２４】
（一実施形態）
図２に示す通り、本考案の遠距離画像表示のヘッドアップディスプレイデバイスの第一実施形態は、画像投影モジュール１、反射式拡散片２及び凹面鏡モジュール３を有する。
【００２５】
画像投影モジュール１は、車両のフロントガラスＷ下方のダッシュボードＡ上方に設置され、画像を投射する。
画像投影モジュール１は、デジタル光処理デバイス（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ、ＤＬＰ）である。
画像投影モジュール１は、プロジェクターとリアプロジェクションテレビ中の画像表示技術を使用する。
【００２６】
反射式拡散片２は、車両の天井棚ＣとフロントガラスＷとの境界位置に設置される。
画像投影モジュール１のアウトプット光源の光路Ｌは、反射式拡散片２へと投射され、反射式拡散片２上でイメージングされ、こうして該反射式拡散片２は画像を表示するスクリーンとなる。
反射式拡散片２は、回転軸２１をさらに有し、回転軸２１の回転を通して、フロントガラスＷ下方に投射される画像の位置を調整できる。
【００２７】
凹面鏡モジュール３は、該ダッシュボードＡ上方に設置される。
凹面鏡モジュール３は、凹面鏡３１とモーターギアセット３２を有する。
モーターギア３２の回転を通して、凹面鏡３１の反射角度を調整できる。
凹面鏡モジュール３は、反射式拡散片２の画像を拡大し、投射して運転者の目Ｅへと反射する。
【００２８】
上述の構造により、反射式拡散片２と凹面鏡モジュール３との距離は、スペースを無駄にしないという状況下で、比較的遠い光路距離を獲得できる。
虚像イメージングの原理は、該凹面鏡を通してイメージングされる。
凹面鏡イメージング公式：１／ｐ＋１／ｑ＝１／ｆ、ｆ：焦点距離、ｑ：物体距離、ｐ：画像距離
こうして、凹面鏡３１の拡大倍率が同様であるという状況下で、比較的遠い投影距離の虚像Ｄを得ることができる。
【００２９】
本考案による凹面鏡モジュール３は、ダッシュボードＡ上の比較的高い位置に設置されるため、凹面鏡３１が反射する光路Ｌは、該フロントガラスＷの反射を経る必要なく、画像を凹面３１により拡大し直接、運転者の目Ｅに反射できる。
また、本考案の反射の光路Ｌは、図３に示す通り、凹面鏡モジュール３を、ダッシュボードＡ上の比較的低い位置に設置することもできる。
これにより、凹面鏡モジュール３が投射する光路Ｌは、フロントガラスＷを経て、運転者の目Ｅに反射される。
【００３０】
図４に示す通り、本考案の遠距離画像表示のヘッドアップディスプレイデバイスは、反射膜４をさらに有する。
反射膜４は、該フロントガラスＷに設置され、虚像Ｄの反射率を向上させられる。
反射膜４可以は、フロントガラスＷの内側に設置され、或いはフロントガラスＷ中に設置される（図９参照）。
【００３１】
本考案の第一実施形態の凹面鏡モジュール３のもう一つの実施形態の模式図である図５に示す通り、凹面鏡モジュール３は、ハウジング３４内に設置される。
凹面鏡モジュール３は、凹面鏡３１に複数の反射鏡片３３を組み合わせて組成される。
これにより、該光路Ｌの距離を延長し、該画像投影モジュール１が投射する画像を反射する。
【００３２】
図６に示す通り、本考案の遠距離画像表示のヘッドアップディスプレイデバイスの第二実施形態は、画像投影モジュール１を有する。
画像投影モジュール１は、車両のフロントガラスＷ下方のダッシュボードＡ下方に設置され、画像光源を投射する。
画像投影モジュール１は、デジタル光処理デバイス（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ、ＤＬＰ）で、画像投影モジュール１は、プロジェクターとリアプロジェクションテレビ中の画像表示技術を使用する。
【００３３】
反射式拡散片２は、車両の天井棚ＣとフロントガラスＷとの境界位置に設置される。
画像投影モジュール１のアウトプット画像光源の光路Ｌは、反射式拡散片２へと投射され、反射式拡散片２上でイメージングされ、こうして反射式拡散片２は画像を表示するスクリーンとなる。
反射式拡散片２は、回転軸２１をさらに有し、回転軸２１の回転を通して、該フロントガラスＷ下方に投射される画像の位置を調整できる。
【００３４】
凹面鏡モジュール３は、ダッシュボードＡ下方に設置される。
凹面鏡モジュール３上面は、透明防塵蓋Ａ１により覆われる。
凹面鏡モジュール３は、凹面鏡３１とモーターギアセット３２を有する。
モーターギア３２の回転を通して、凹面鏡３１の反射角度を調整できる。
凹面鏡モジュール３は、該反射式拡散片２の画像を拡大し、運転者の目Ｅへと投射する。
【００３５】
上述の構造組成により、反射式拡散片２と凹面鏡モジュール３との距離は、スペースを無駄にしないという状況下で、比較的遠い光路距離を獲得できる。
虚像イメージングの原理は、凹面鏡３１を通してイメージングされる。
凹面鏡イメージング公式：
１／ｐ＋１／ｑ＝１／ｆ、ｆ：J焦点距離、ｑ：J物体距離、ｐ：J画像距離
一般に拡大倍率は虚像を拡大でき、同比率で虚画像の距離を遠くできるため、凹面鏡３１の拡大倍率が同様である状況下で、比較的遠い投影距離の虚像Ｄを獲得できる。
【００３６】
図７に示す通り、本考案の遠距離画像表示のヘッドアップディスプレイデバイスは、反射膜４をさらに有する。
反射膜４は、フロントガラスＷに設置され、虚像Ｄの反射率を向上させられる。
反射膜４は、フロントガラスＷの内側に設置され、或いはフロントガラスＷ中に設置される（図９参照）。
【００３７】
本考案の第二実施形態の凹面鏡モジュール３のもう一つの実施形態の模式図である図８に示す通り、凹面鏡モジュール３は、凹面鏡３１に複数の反射鏡片３３を組み合わせて組成される。
これにより、光路Ｌの距離を延長し、画像投影モジュール１が投射する画像を反射する。
【００３８】
上記を総合すると、本考案の遠距離画像表示のヘッドアップディスプレイデバイスは、限られたスペース内で、反射式拡散片を利用し凹面鏡モジュールを組み合わせ、反射距離を延長し、比較的遠い光路距離を獲得できる。
凹面鏡の拡大倍率が同様でありながら、比較的遠い投影距離の虚像を拡大でき、運転者が感じる視覚的な眩しさを低下させられ、最適な視覚効果が得られ、こうして自動車走行の安全性を向上させられる。
これにより、従来のヘッドアップディスプレイに存在する欠点を効果的に解決できる。
【００３９】
前述した本考案の実施形態は本考案を限定するものではなく、よって、本考案により保護される範囲は後述される実用新案登録請求の範囲を基準とする。
【符号の説明】
【００４０】
２Ａ  ディスプレイ
３Ａ  レンズパーツ
４Ａ  凹面鏡
５Ａ  赤外線発射ユニット
６Ａ、７Ａ  イメージングユニット
８Ａ  画像処理ユニット
ＤＡ  使用者
ＬＡ  可視光
ＶＡ  バーチャルイメージング
ＷＡ  フロントガラス
１  画像投影モジュール
２  反射式拡散片
２１  回転軸
３  凹面鏡モジュール
３１  凹面鏡
３２  モーターギアセット
３３  反射鏡片
３４  ハウジング
４  反射膜
Ａ  ダッシュボード
Ａ１  透明防塵蓋
Ｃ  天井棚
Ｄ  虚像
Ｅ  目
Ｌ  光路
Ｗ  フロントガラス
【図１】
0003209553.tif 000003
【図２】
0003209553.tif 000004
【図３】
0003209553.tif 000005
【図４】
0003209553.tif 000006
【図５】
0003209553.tif 000007
【図６】
0003209553.tif 000008
【図７】
0003209553.tif 000009
【図８】
0003209553.tif 000010
【図９】
0003209553.tif 000011