(57)【要約】      （修正有）【課題】ハーフミラーの裏面における第１表示装置からの表示光の反射を抑制し、それにより第１表示装置からの表示情報の虚像が二重に見えることを抑制する。【解決手段】ハーフミラー４の裏面４０ｂに、第２表示装置からの表示光が透過する部分を除いた全域に黒色塗料層４１を設けている。これにより、第１表示装置から表示光の一部がハーフミラー４内に進入しハーフミラー４の裏面４０ｂに到達すると黒色塗料層４１により吸収されてしまい、再びハーフミラー４の表面からフロントウィンドシールドに向かって出射しないので、フロントウィンドシールド上に結像される第１表示装置による表示情報の虚像、つまりスピードメータが二重に見えることを抑制できる。【選択図】図６
2008051970.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の室内のインストルメントパネル近傍に配置されてそれぞれ表示情報を表示光として出射する第１および第２表示装置と、
前記第１表示装置からの表示光を反射するとともに前記第２表示装置からの表示光を透過させてこれら反射光および透過光を運転者の視野前方のフロントウィンドシールドに入射させるハーフミラーとを備え、
前記フロントウィンドシールドに入射した前記ハーフミラーからの前記反射光および前記透過光により運転者の視野前方に反射虚像を結像させる車両用ヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記ハーフミラーの裏面に前記第２表示装置からの表示光が透過する部分を除いた全域に反射抑制層を形成したことを特徴とする車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項２】
前記反射抑制層が施されない部分の形状は前記第２表示装置からの表示光により形成される表示意匠の形状と同一であることを特徴とする請求項１に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項３】
前記反射抑制層は黒色または暗色塗料から形成されることを特徴とする請求項1または請求項２に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項４】
車両の室内のインストルメントパネル近傍に配置されてそれぞれ表示情報を表示光として出射する表示装置と、
前記表示装置からの表示光を反射させてこの反射光を運転者の視野前方のフロントウィンドシールドに入射させるハーフミラーと、
前記ハーフミラーの背後に前記ハーフミラーに光を入射可能に配置された発光装置と、
前記ハーフミラーは前記発光装置からの光を部分的に遮ることにより所定形状の表示光を透過光として出射させる表示光形成手段を備え、
前記フロントウィンドシールドに入射した前記表示装置の表示光の前記ハーフミラーからの前記反射光および前記発光装置の光の前記ハーフミラーからの前記透過光により運転者の視野前方に反射虚像を結像させる車両用ヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記表示光形成手段は反射抑制層であり、
前記反射抑制層は前記ハーフミラーの裏面の前記透過光の透過部を除く全域に施されたことを特徴とする車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用ヘッドアップディスプレイ装置に関するものであり、たとえば自動車等に用いて好適である。
【背景技術】
【０００２】
従来のヘッドアップディスプレイ装置としては、たとえば、第１及び第２の表示装置を車両室内のインストルメントパネル近傍に配設して、ハーフミラーにより第１表示装置から表示光を反射するとともにハーフミラーの背後に配置された第２表示装置からの表示光を透過させてこれら反射光及び透過光をフロントウィンドシールド上にそれぞれ入射させて、運転者の視野前方に第１及び第２の表示装置の各表示情報をそれぞれ虚像として表示するものがある（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−９１４０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に記載のヘッドアップディスプレイ装置においては、第１表示装置から表示光の大部分はハーフミラーの表面で反射するが、表示光の一部はハーフミラーの裏面で反射する。ハーフミラーの表面からの反射光とハーフミラーの裏面からの反射光とは、ハーフミラーの板厚により光路が異なるため両反射光のフロントウィンドシールド上の入射点が異なる。これにより、フロントウィンドシールド上に結像される第１表示装置による表示情報の虚像は二重に見えてしまい、ヘッドアップディスプレイ装置による虚像表示の見映えが悪くなる恐れがある。
【０００４】
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたもので、ハーフミラーの裏面における第１表示装置からの表示光の反射を抑制し、それにより第１表示装置からの表示情報の虚像が二重に見えることを防止できる車両用ヘッドアップディスプレイ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記目的を達成する為、以下の技術的手段を採用する。
【０００６】
本発明の請求項１に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置は、車両の室内のインストルメントパネル近傍に配置されてそれぞれ表示情報を表示光として出射する第１および第２表示装置と、第１表示装置からの表示光を反射するとともに第２表示装置からの表示光を透過させてこれら反射光および透過光を運転者の視野前方のフロントウィンドシールドに入射させるハーフミラーとを備え、フロントウィンドシールドに入射したハーフミラーからの反射光および透過光により運転者の視野前方に反射虚像を結像させる車両用ヘッドアップディスプレイ装置であって、ハーフミラーの裏面に第２表示装置からの表示光が透過する部分を除いた全域に反射抑制層を形成したことを特徴としている。
【０００７】
上述した構成によれば、第１表示装置からの表示光のうちハーフミラーの表面で反射せずにハーフミラー内部に進入した光は、ハーフミラーの裏面に到達すると反射抑制層により吸収されてしまい、再びハーフミラーの表面からフロントウィンドシールドに向かって出射することがない。さらに、反射抑制層は、ハーフミラーの裏面に第２表示装置からの表示光が透過する部分を除いた全域に施されているので、第２表示装置からの表示光は反射抑制層に遮断されること無くハーフミラーを透過することができる。これにより、第２表示装置からの表示情報を正常に視認させつつ、フロントウィンドシールド上に結像される第１表示装置による表示情報の虚像が二重に見えてヘッドアップディスプレイ装置による虚像表示の見映えが悪くなる、という不具合を抑制することができる。
【０００８】
本発明の請求項２に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置は、反射抑制層が施されない部分の形状は第２表示装置からの表示光により形成される表示意匠の形状と同一であることを特徴としている。
【０００９】
このような構成によれば、ハーフミラーの裏面において反射抑制層が施されない部分の面積を必要最小限度として、フロントウィンドシールド上に結像される第１表示装置による表示情報の虚像が二重に見えてヘッドアップディスプレイ装置による虚像表示の見映えが悪くなる、という不具合を抑制することができる。
【００１０】
本発明の請求項３に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置は、反射抑制層は黒色または暗色塗料から形成されることを特徴としている。
【００１１】
このような構成によれば、容易且つ安価な手段によりハーフミラーの裏面に反射抑制層を施すことができる。
【００１２】
本発明の請求項４に記載のヘッドアップディスプレイ装置は、車両の室内のインストルメントパネル近傍に配置されてそれぞれ表示情報を表示光として出射する表示装置と、表示装置からの表示光を反射させてこの反射光を運転者の視野前方のフロントウィンドシールドに入射させるハーフミラーと、ハーフミラーの背後にハーフミラーに光を入射可能に配置された発光装置と、ハーフミラーは発光装置からの光を部分的に遮ることにより所定形状の表示光を透過光として出射させる表示光形成手段を備え、フロントウィンドシールドに入射した表示装置の表示光のハーフミラーからの反射光および発光装置の光のハーフミラーからの透過光により運転者の視野前方に反射虚像を結像させる車両用ヘッドアップディスプレイ装置であって、表示光形成手段は反射抑制層であり、反射抑制層はハーフミラーの裏面の透過光の透過部を除く全域に施されたことを特徴としている。
【００１３】
上述の構成によっても、表示光形成手段により形成された表示情報を正常に視認させつつ、フロントウィンドシールド上に結像される表示装置による表示情報の虚像が二重に見えてヘッドアップディスプレイ装置による虚像表示の見映えが悪くなる、という不具合を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明による車両用ヘッドアップディスプレイ装置の一実施形態を、自動車に搭載されるヘッドアップディスプレイ装置１に適用した場合を例に図面に基づいて説明する。
【００１５】
本発明の一実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置１は、当該自動車の走行速度を数字で指示するデジタル式の速度計Ｓ、およびマスターウォーニングＷを備えている。ここで、マスターウォーニングＷは、当該車両に何らかの異常が発生した場合にのみ運転者に注意を促すために表示されるもので、図４に示すように、正三角形およびエクスクラメーションマークからなる図形として表示される。
【００１６】
本発明の一実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置１は、大きくは、第１表示装置２、第２表示装置３、およびハーフミラー４を備えている。第１表示装置２、第２表示装置３、およびハーフミラー４は、図１に示すように、ケーシング５内に収容固定されている。ケーシング５は、当該自動車の運転席前方且つ当該自動車のフロントウィンドシールド７の下縁部から車室内下方へ延出しているインストルメントパネル８の裏面側に配置されている。
【００１７】
第１表示装置２は、速度計Ｓを構成しており、透過型液晶パネル２ａと、光源２ｂとを備えている。透過型液晶パネル２ａ上には表示情報としての当該自動車の走行速度を表す数字や文字が形成されている。透過型液晶パネル２ａが背後に配置された光源２ｂからの光により照射されると、第１表示装置２からは、当該自動車の走行速度を表す数字や文字が表示光として出射される。
【００１８】
第２表示装置３は、マスターウォーニングＷを構成しており、表示パタンスクリーン３ａと、光源３ｂとを備えている。表示パタンスクリーン３ａが光源３ｂからの光により透過照明されることにより、第２表示装置３からは、表示情報であるマスターウォーニング表示Ｘが表示光として出射される。表示パタンスクリーン３ａは、たとえば透光性樹脂のフィルムあるいは薄板に、印刷等により、図３に示すマスターウォーニングＷ図形を形成している。本発明の一実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置１では、マスターウォーニングＷ図形は透光性の橙色で形成され、マスターウォーニングＷ図形の周囲は遮光性黒色で形成されている。光源３ｂは、発光体、たとえば白色発光ダイオード（図示せず）と光拡散板（図示せず）とから構成され、マスターウォーニングＷ図形を含む領域が面状に発光するいわゆる面光源である。光源３ｂからの光によって表示パタンスクリーン３ａが透過照明されると、マスターウォーニングＷ図形、すなわち図３中の正三角形およびエクスクラメーションマークが橙色で発光表示される。
【００１９】
ハーフミラー４は、透光性材質、たとえばガラスの薄板を、図４に示すように、湾曲した曲面状に形成してなる基板４０の表面、詳しくは凹面を形成する側の表面４０ａにたとえば誘電体多層膜（図示せず）等をコーティングして形成されている。このため、ハーフミラー４は、外部から表面４０ａに入射した光の一部を凹面鏡として作用して反射するとともに、入射光の残部を透過させる性質を有する。すなわち、ハーフミラー４は、図４において右側から表面４０ａに入射する光、つまり第1表示装置２から発せられた表示光に対しては凹面鏡として機能するとともに、或る程度の光透過性を有している。したがって、図４において左側からハーフミラー４の裏面４０ｂに入射した光の一部はハーフミラー４を透過することができる。
【００２０】
ハーフミラー４は、図１および図４に示すように、表面４０ａ、すなわち凹面鏡を形成する側を第１表示装置２に対向させて配置されている。ハーフミラー４の背後、すなわち第１表示装置と反対側には、図１および図４に示すように、第２表示装置３が配置されている。これにより、第１表示装置２から出射した表示光は、ハーフミラー４の表面４０ａで反射され同時に拡大されてフロントウィンドシールド７に入射する。一方、第２表示装置３から出射した表示光は、ハーフミラー４の裏面４０ｂに入射しハーフミラー４を透過して、フロントウィンドシールド７に入射する。
【００２１】
ここで、ハーフミラー４と第１表示装置２および第２表示装置３との位置関係について説明する。
【００２２】
第１表示装置２は、ハーフミラー４の表面４０ａに対向して表面４０ａに表示光を入射可能に配置されている。第２表示装置３は、ハーフミラー４の裏面４０ｂに対向して裏面４０ｂに表示光を入射可能に配置されている。また、第１表示装置２および第２表示装置３は、図５に示すように、それぞれの表示光の光軸が交差せずにすれ違うような位置関係に、言い換えると互いに正対せずにずれた配置関係に配置されている。これにより、第１表示装置２からの表示光は、図５に示すように、ハーフミラー４の表面４０ａにおける領域Ａ内に入射しそこで反射してフロントウィンドシールド７に向けて進行し、第２表示装置３からの表示光は、図５に示すように、ハーフミラー４の裏面４０ｂに入射し表面４０ａにおける領域Ｂ内からフロントウィンドシールド７に向けて進行する。
【００２３】
ハーフミラー４の裏面、つまり基板４０の裏面４０ｂには、反射抑制層として黒色塗料層４１が設けられている。黒色塗料層４１は、艶消し且つ遮光性を備えている。黒色塗料層４１は、基板４０の裏面４０ｂにおいて、第２表示装置３からの表示光が透過する部分を除いた全域に施されている。すなわち、黒色塗料層４１は、図６に示すように、基板４０の裏面４０ｂにおいて表面４０ａの領域Ａ、つまり第１表示装置２から出射された光が入射する領域を完全に覆うように施されるとともに、基板４０の裏面４０ｂにおいて表面４０ａの領域Ｂ、つまり第２表示装置３から出射される光が出射する領域内においても、第２表示装置３から出射される表示光が実際に入射する部分を除いた部分に施されている。
【００２４】
ここで、基板４０の裏面４０ｂにおいて第２表示装置３から出射される表示光が実際に入射する部分は、図６に示すように、マスターウォーニングＷ図形と同一形状を成している。
【００２５】
以上説明した、第１表示装置２および第２表示装置３の表示作動は、図示しないコントローラ６により制御されている。コントローラ６は、たとえばマイクロコンピュータ等から構成されている。コントローラ６は、第１表示装置２の透過型液晶表示器２ａを駆動し、光源２ｂの点灯・消灯を制御する。コントローラ６は、第２表示装置３の光源３ｂの点灯・消灯を制御する。コントローラ６は、図示しないコンビネーションメータ内の回路基板等に実装されている。
【００２６】
以上説明した、第１表示装置２、第２表示装置３およびハーフミラー４は、図１に示すように、ケーシング５内に収容保持されている。ケーシング５は、たとえば樹脂材料を成型加工して作られている。ケーシング５は、図１に示すように、ハーフミラー４で反射した第１表示装置２からの表示光およびハーフミラー４を透過した第２表示装置３からの表示光をフロントウィンドシールド７に入射させるための開口部５ａを備えている。ケーシング５は、図１に示すように、インストルメントパネル８の裏側に配置されている。なお、インストルメントパネル８にも、ケーシング５の開口部５ａに対応して開口部８ａが設けられている。
【００２７】
次に、本発明の一実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置１の電気回路構成およびその作動について、図８に基づいて説明する。
【００２８】
図８に示すように、コントローラ６には、バッテリ１１から電力が常時供給されている。また、コントローラ６は、イグニッションスイッチ１０が、その作動状態（ＯＮまたはＯＦＦ）を検出可能に接続されている。
【００２９】
コントローラ６には、図４に示すように、第１表示装置２および第２表示装置３が接続されている。さらに、コントローラ６には、自動車の走行速度を検出するための速度センサ９、燃料タンク内の燃料液面位置を検出するフューエルセンダ１２、エンジン冷却水温度を検出する温度センサ１３、エンジン潤滑油圧力を検出する圧力センサ１４がそれぞれ検出信号を入力可能に接続されている。
【００３０】
運転者の操作によりイグニッションスイッチ１０がＯＮ状態に切り替えられると、コントローラ６はそれを検知して、スピードメータＳの作動を開始する。すなわち、速度センサ９からの検出信号に基づいて自動車の走行速度を算出し、第１表示装置２の透過型液晶表示器２ａを駆動して、算出した速度を指示する数字を表示し、第１表示装置２の光源２ｂを点灯させる。これにより、第１表示装置２から、自動車の走行速度を指示する表示光が発せられ、この表示光がハーフミラー４で反射してフロントウィンドシールド７に入射し、さらにフロントウィンドシールド７で反射して、図１に示すように、運転者の眼Ｅに入射する。これにより、フロントウィンドシールド７前方に、図１に示すように、虚像Ｋ１が結像されてスピードメータＳが視認される。
【００３１】
ここで、コントローラ６には、各センサ１２、１３、１４からの検出信号も入力されている。それらの信号レベルが正常作動範囲内にあるときは、コントローラ６は、第２表示装置３の光源３ｂを消灯させており、したがって、マスターウォーニングＷは表示されない。つまり、図１において虚像Ｋ２は結像されない。一方、各センサ１２、１３、１４の少なくとも１つからの検出信号のレベルが正常作動範囲外となった場合は、コントローラ６は、第２表示装置３の光源３ｂを点灯させ、それにより、虚像Ｋ２が結像されてマスターウォーニングＷが表示される。
【００３２】
次に、本発明の一実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置１の特徴である、ハーフミラー４の裏面４０ｂに黒色塗料層４１を設けたことによる作用効果について説明する。
【００３３】
先ず、従来のヘッドアップディスプレイ装置においては、第１表示装置から表示光の一部がハーフミラー内に進入しハーフミラーの裏面で反射して、再びハーフミラーから出射する。ハーフミラーの表面からの反射光とハーフミラーの裏面からの反射光とは、ハーフミラーの板厚により光路が異なるため両反射光のフロントウィンドシールド上の入射点が異なる。これにより、フロントウィンドシールド上に結像される第１表示装置による表示情報の虚像は二重に見えてしまい、ヘッドアップディスプレイ装置による虚像表示の見映えが悪くなる恐れがある。
【００３４】
これに対して、本発明の一実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置１においては、ハーフミラー４の裏面４０ｂに、第２表示装置３からの表示光が透過する部分を除いた全域に黒色塗料層４１を設けている。これにより、第１表示装置２から表示光の一部がハーフミラー４内に進入しハーフミラー４の裏面４０ｂに到達すると黒色塗料層４１により吸収されてしまい、再びハーフミラー４の表面４０ａからフロントウィンドシールド７に向かって出射しないので、フロントウィンドシールド７上に結像される第１表示装置２による表示情報の虚像Ｋ１、つまりスピードメータＳが二重に見えることがない。したがって、ヘッドアップディスプレイ装置１による虚像表示の見映えを良好なものとすることができる。一方、ハーフミラー４の裏面４０ｂの第２表示装置３からの表示光が透過する部分、すなわちマスターウォーニングＷ図形部分には黒色塗料層４1が施されずに透光性が維持されている。したがって、第２表示装置３による表示情報の虚像Ｋ２、つまりマスターウォーニングＷは、従来どおり明瞭に視認される。
【００３５】
以上により、第２表示装置３による表示情報の虚像Ｋ２、つまりマスターウォーニングＷは、従来どおり明瞭に視認可能としつつ、第１表示装置２による表示情報の虚像Ｋ１、つまりスピードメータＳが二重に見えることを抑制して、ヘッドアップディスプレイ装置１による虚像表示の見映えを良好なものとすることができる。
【００３６】
なお、以上説明した本発明の一実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置１において、第２表示装置３の代わりに発光装置としての面発光装置を用いても良い。この場合、面発光装置からの光の照射範囲を図６中の領域Ｂとすれば、面発光装置からの光は、ハーフミラー４の裏面４０ｂにおける透光性部分、すなわち図６におけるマスターウォーニングＷ図形部分を透過し、これにより、フロントウィンドシールド７の前方にマスターウォーニングＷとしての虚像Ｋ２を結像させることができる。このような構成によれば、第２表示装置３よりも単純な構成によりマスターウォーニングＷとしての虚像Ｋ２を形成することができる。
【００３７】
また、本発明の一実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置１においては、第１表示装置２によりスピードメータＳを形成し、第２表示装置３によりマスターウォーニングＷを形成しているが、スピードメータＳを他の計器、たとえばエンジン回転速度を表示するタコメータに置き換えてもよい。また、マスターウォーニングＷを他の表示、たとえば各種警告表示に置き変えてもよい。
【００３８】
また、本発明の一実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置１においては、反射抑制層として黒色塗料層４１を用いているが、黒色塗料層４１に限る必要は無く、入射光をほとんど反射させない性質を有する他の物質を用いてもよい。たとえば濃青色塗料層を用いてもよい。
【００３９】
また、上記実施形態では、本発明が自動車用のヘッドアップディスプレイ装置１に適用された例について説明したが、これに限ることなく、一般に、各種車両用ヘッドアップディスプレイ装置に本発明を適用して実施してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置１の自動車搭載状態における断面図である。
【図２】図１中のＩＩ矢視図である。
【図３】図１中のＩＩＩ矢視図である。
【図４】本発明の一実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置１のハーフミラー４の外観図である。
【図５】図４中のＶ矢視図である。
【図６】図４中のＶＩ矢視図である。
【図７】図６中のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。
【図８】本発明の一実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置１の電気回路構成を説明する模式図である。
【符号の説明】
【００４１】
１    ヘッドアップディスプレイ装置（車両用ヘッドアップディスプレイ装置）
２    第１表示装置
２ａ    透過型液晶表示器
２ｂ    光源
３    第２表示装置
３ａ    表示パタンスクリーン３ａ
３ｂ    光源
４    ハーフミラー
４０    基板
４０ａ    表面
４０ｂ    裏面
４１    黒色塗料層（反射抑制層）
５    ケーシング
５ａ    開口部
６    コントローラ
７    フロントウィンドシールド
８    インストルメントパネル
８ａ    開口部
９    速度センサ
１０    イグニッションスイッチ
１１    バッテリ
１２    フューエルセンダ
１３    温度センサ
１４    圧力センサ
Ａ、Ｂ    領域
Ｅ    眼
Ｋ１、Ｋ２    虚像
Ｓ    スピードメータ
Ｗ    マスターウォーニング
【図１】
2008051970.tif 000003
【図２】
2008051970.tif 000004
【図３】
2008051970.tif 000005
【図４】
2008051970.tif 000006
【図５】
2008051970.tif 000007
【図６】
2008051970.tif 000008
【図７】
2008051970.tif 000009
【図８】
2008051970.tif 000010