(57)【要約】【課題】  より遠方に表示することを実現しつつ、装置の車載性を向上させることができるヘッドアップディスプレイを提供すること。【解決手段】  装置本体２の内部からドライバ側への光路を形成するよう下向きに傾斜させた開口面で装置本体２の内外を連通する開口部２２と、表示器４と開口部２２との間の装置本体２の内部で、表示光を交互に複数回の反射を行わせ、その後に開口部２２を通してドライバへ向かう光路を形成するよう対向して配置した第１反射部５及び第２反射部６を備えた。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のフロントウィンドウシールドと別体に設けられ、表示器からの表示光をドライバへ向かうよう反射して表示を行うヘッドアップディスプレイにおいて、
上部をドライバ側へ傾斜させた装置本体を設け、
表示光を投光するよう装置本体内部の下部に配置された前記表示器と、
前記装置本体内部からドライバ側への光路を形成するよう下向きに傾斜させた開口面で前記装置本体の内外を連通する開口部と、
前記表示器と前記開口部との間の前記装置本体内部で、前記表示光を交互に複数回の反射を行わせ、その後に前記開口部を通してドライバへ向かう光路を形成するよう対向して配置した第１反射部及び第２反射部と、
を備えた、
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ。
【請求項２】
請求項１に記載のヘッドアップディスプレイにおいて、
前記第１反射部は、前記装置本体内部のドライバ側へ配置され、凸面の反射面を備えたものであり、
前記第２反射部は、前記装置本体内部の車両前方側へ配置され、凹面の反射面を備えたものである、
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フロントウィンドウシールドと別体のコンバイナを用いるヘッドアップディスプレイの技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来では、結像部材上に投射され結像された実像の映像情報を第１の反射鏡が第２の反射鏡の方向へ反射させ、さらに、第２の反射鏡が車両のウィンドシールド方向へ反射させ、ウィンドシールドが運転者の視界方向へ反射させて虚像表示を行っている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００４−１２６２２６号公報（第２−１０頁、全図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来のヘッドアップディスプレイにあっては、遠方表示の実現と装置の車載性に問題があった。
【０００４】
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、より遠方に表示することを実現しつつ、装置の車載性を向上させることができるヘッドアップディスプレイを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明では、車両のフロントウィンドウシールドと別体に設けられ、表示器からの表示光をドライバへ向かうよう反射して表示を行うヘッドアップディスプレイにおいて、上部をドライバ側へ傾斜させた装置本体を設け、表示光を投光するよう装置本体内部の下部に配置された前記表示器と、前記装置本体内部からドライバ側への光路を形成するよう下向きに傾斜させた開口面で前記装置本体の内外を連通する開口部と、前記表示器と前記開口部との間の前記装置本体内部で、前記表示光を交互に複数回の反射を行わせ、その後に前記開口部を通してドライバへ向かう光路を形成するよう対向して配置した第１反射部及び第２反射部と、を備えた、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
よって、本発明にあっては、より遠方に表示することを実現しつつ、装置の車載性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明のヘッドアップディスプレイを実現する実施の形態を、請求項１に係る発明に対応する実施例１と、請求項１，２に係る発明に対応する実施例２に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】
まず、構成を説明する。
図１は実施例１のヘッドアップディスプレイの斜視図である。図２は実施例１のヘッドアップディスプレイの断面図である。図３は実施例１のヘッドアップディスプレイの説明図である。
実施例１のヘッドアップディスプレイ１は、装置本体２、基板回路部３、表示器４、第１反射部５、第２反射部６を主要な構成としている。
【０００９】
装置本体２は、図１，図２に示すように、内部に矩形断面で長方体形状の内部空間２１を有する箱型形状のものである。
この内部空間２１の下端面又は装置本体２の下面内部には、基板回路部３を設ける。
そして、内部空間２１の下部で、車両前方側には、表示器４を設ける。表示器４は、基板回路部３により制御する光源により表示器４の背後から光を投光させる構成にしてもよいし、表示器４が光源を備えたユニット型としてもよい。
【００１０】
そして、装置本体２は、図１，図２に示すように、上部がドライバ側（車両後方側）に近づくよう傾斜させて設けるようにする。
さらに、装置本体２の上部で、ドライバ側の側面には、矩形の開口である開口部２２を設ける。
この開口部２２により内部空間２１と外部が連通する。そして、この構成により、表示器４から開口部２２までの光路は、装置本体２により矩形筒状に周囲を覆うことになる。
【００１１】
基板回路部３は、表示器４の表示やバックライト等の駆動、制御に必要な回路を実装するものであり、装置本体２の内部に設けられる。
表示器４は、画像を表示し、表示光として第１反射部５へ向けて発するものである。例として、バックライトを備えたLCDのユニットを挙げておく。
【００１２】
第１反射部５は、装置本体２の内部空間２１においてドライバ側の側面を形成する壁面で、全反射を行うよう設けられたものであり、例として反射ミラーを挙げておく。第１反射部５は、上端は、開口部２２の下端まで、下端は、表示器４の表示光を反射するまでの上下に長い反射面を形成する。
【００１３】
第２反射部６は、装置本体２の内部空間２１において車両前方側の側面を形成する壁面で、全反射を行うよう設けられたものであり、例として反射ミラーを挙げておく。第２反射部６は、上端は、開口部２２からドライバのアイポイントＡへ向かう方向へ表示光を反射する位置まで、下端は表示器４の上方位置までの上下に長い反射面を形成する。
【００１４】
この第１反射部５と第２反射部６は、所定の間隔で、対向する上下に長い反射平面を形成する。詳細は後述する。
この実施例１のヘッドアップディスプレイ１は、図３に示すように、下部がインストパネル７の内部に位置し、装置本体２の上部がフロントウィンドウシールド８のドライバ側に位置するよう配置されたものである。
【００１５】
次に、第１反射部５と第２反射部６の対向配置について説明する。
実施例１のヘッドアップディスプレイ１において、装置本体２の内部空間２１で前後の側方壁面を構成する第１反射部５と第２反射部６は、表示器４から第１反射部５までの光路１０１と、その後の第１反射部５と第２反射部６との間での複数回の反射の光路１０２〜１０６と、その後の第２反射部６により開口部２２を通してドライバのアイポイントＡへ向かって反射する光路１０７により、表示器４からドライバのアイポイントＡまでの表示光の光路を形成する間隔、上下長さの対向配置にする。
【００１６】
つまり、第１反射部５と第２反射部６の複数回反射により、長い光路を経た後、開口部２２からドライバのアイポイントＡへ表示光を向かわせる構造にする。
【００１７】
次に作用を説明する。
[遠方に虚像を表示する作用]
実施例１のヘッドアップディスプレイ１では、図３に示すように、表示器４からの表示光を装置本体２の内部に設けた第１反射部５で反射する(光路１０１）。その後に、第１反射部５と第２反射部６の間で複数回（５回）、交互に反射しつつ反射位置を上方へ移動させる（光路１０２〜光路１０６）。そして、第２反射部６の上端部で、装置本体２の開口部２２を通してドライバへ向かって反射し、表示光を送る。よって、開口部２２からドライバのアイポイントＡまで光路１０７が形成される。これにより、図３に示すように、ヘッドアップディスプレイ１を設置したインストパネル７の位置より車両前方側、つまりドライバが運転のために見る前方の遠方視界側に虚像２００として虚像表示を行う。
【００１８】
さらに説明する。実施例１のヘッドアップディスプレイ１では、第２反射部６が開口部２２を通してドライバへ表示光を送る光路１０７と、表示器４までの間に、表示光を第１反射部５と第２反射部６により複数回反射させる。これにより、開口部２２を通してドライバへ表示光を送るよう反射している第２反射部６の反射位置から表示器４までの光路長を長くすることができる。
【００１９】
すると、開口部２２を通してドライバへ表示光を送るよう反射している第２反射部６の反射位置から、車両前方の虚像２００までの距離は長くなることになり、結果的にドライバからより遠方の前方位置に虚像２００を表示する。
これによりドライバは運転のために見ている前方視界により近い表示として実施例１のヘッドアップディスプレイ１の表示（虚像２００）を見ることになる。
【００２０】
図４は実施例１のヘッドアップディスプレイの虚像表示の例を示す説明図である。
虚像２００では、例えば、図４に示すように、車速を単位付きで表示する車速表示２０１、燃料残量をレベルメータで表示する燃料残量表示２０２、目的地までの案内として次が左折であることと、左折箇所までの距離を表示するなどを行うナビゲーションの案内表示２０３などを行う。
これらは、表示器４による可変表示であるので、車両の状態や状況に応じて表示内容を変化させるようにすれば、より良好に運転支援を行うことができる。
【００２１】
[小型化作用]
実施例１のヘッドアップディスプレイ１は、対向させて配置した第１反射部５と第２反射部６の間で複数回、反射を繰り返すことにより遠方表示を行う。そのため、この光路長を構成する部分が非常に小型なスペースになる。
また、対になるように配置した第１反射部５及び第２反射部６と、その周囲を覆う装置本体２の外壁は、インストパネル上に設置するためインストパネル内部と干渉する部分は表示器４の部分程度であり、車載性に優れる。
【００２２】
[窓写りを防止する作用]
実施例１のヘッドアップディスプレイは、装置本体２の筒形状部分により光路となる内部空間２１を形成する。この内部空間２１は、断面が矩形であり表示器４の表示面に調整代を見込んだ大きさ形状である。そのため、表示器４からの表示光が漏れて、フロントウィンドウシールド８により反射しドライバ視界に入るような光路を表示器４から開口部２２までの装置本体２の内部に形成困難にする。
これにより表示器４からの表示光が漏れて、フロントウィンドウシールド８により反射しドライバ視界に入る、いわゆる窓写りを防止することができる。
【００２３】
実施例１のヘッドアップディスプレイは、装置本体２の筒形状部分により光路となる内部空間２１を形成し、アイポイントＡの調整分を含めた大きさで矩形の開口部２２を、装置本体２の筒形状の上部で、ドライバ側となる位置に設けている。
さらにこの開口部２２は、上部がドライバに近づくよう傾斜した傾斜面に設けられ、その周囲、上部や車両前方側は、装置本体２で覆われる形状である。
そのため、外光により開口部２２が窓写りする光路を形成することが困難になる。
よって、外光により開口部全体が反射し窓写りすることが防止できる。
【００２４】
また、実施例１のヘッドアップディスプレイ１は、開口部２２が下向きに傾斜している構造であるため、埃やゴミ等の付着を防ぐことができ、良好な表示品質を維持しやすくすることができる。
【００２５】
次に、効果を説明する。
【００２６】
第１実施例のヘッドアップディスプレイにあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００２７】
(1)車両のフロントウィンドウシールド８と別体に設けられ、表示器４からの表示光をドライバへ向かうよう反射して表示を行うヘッドアップディスプレイ１において、上部をドライバ側へ傾斜させた装置本体２を設け、表示光を投光するよう装置本体２の内部の下部に配置された表示器４と、装置本体２の内部からドライバ側への光路を形成するよう下向きに傾斜させた開口面で装置本体２の内外を連通する開口部２２と、表示器４と開口部２２との間の装置本体２の内部で、表示光を交互に複数回の反射を行わせ、その後に開口部２２を通してドライバへ向かう光路を形成するよう対向して配置した第１反射部５及び第２反射部６を備えたため、より遠方に表示することを実現しつつ、装置の車載性を向上させることができる。
【００２８】
さらに実施例１のヘッドアップディスプレイ１の作用効果について、付け加えて説明する。
実施例１のヘッドアップディスプレイ１では、第１反射部５と第２反射部６からなる２枚の平面反射部を対になるように配置し、表示器４からの光は、平面反射部によって複数回反射する構造であるため、反射させた距離の分だけ遠方結像が可能であり、又光学設計及び公差設計が非常に容易である。反射させる回数を増やせば２枚の平面反射部の間の距離を小さくできるため、ヘッドアップディスプレイ１の装置本体２の小型化が可能になる。
第１反射部５と第２反射部６からなる２枚の平面反射部は、周囲を筒状になるよう外壁で覆いインストパネル７の上に配置するため、インストパネル７の内部に干渉する部分は表示器４の部分のみになる。そのためレイアウトが容易になり車載性に優れる。また、表示器４からの光を視認するために設けた開口部２２はヘッドアップディスプレイ１の装置本体２の外壁の一部に設けられているため、インストパネル７の上にはヘッドアップディスプレイ１を搭載した車両特有の開口が存在せず、外光入射がもたらす開口による窓写りによる表示品質低下を招かない。
【実施例２】
【００２９】
実施例２は、第１反射部を凸面の反射面とし、第２反射部を凹面の反射面とした例である。
構成を説明する。
図５は実施例２のヘッドアップディスプレイの説明図である。
実施例２のヘッドアップディスプレイ１では、装置本体２の内部のドライバ側に配置する第１反射部５の反射面を、上下に湾曲し、反射面側を凸面にした反射凸面５１で構成する。
また、装置本体２の内部の車両前方側に配置する第２反射部６の反射面を、上下に湾曲し、反射面側を凹面にした反射凹面６１で構成する。
その他構成は実施例１と同様であるので説明を省略する。
【００３０】
作用を説明する。
[拡大表示作用]
実施例２のヘッドアップディスプレイ１では、第１反射部５と第２反射部６による表示光の交互の複数反射と、開口部２２を通してドライバ側へ表示光を反射させるのを、反射面側を凸面にした反射凸面５１と、反射面側を凹面にした反射凹面６１により行う。
まず表示器４からの表示光を装置本体２の内部に設けた第１反射部５の反射凸面５１で反射する(光路３０１）。その後に、第１反射部５の反射凸面５１と第２反射部６の反射凹面６１の間で複数回（３回）、交互に反射しつつ反射位置を上方へ移動させる（光路３０２〜光路３０４）。そして、第２反射部６の上端部で、装置本体２の開口部２２を通してドライバへ向かって反射し、表示光を送る（光路３０５）。
【００３１】
実施例２では、この凹凸の曲率設定により、表示器４からの表示光を拡大して、ドライバ側へ発するようにしている。そのため、虚像２００は大きい表示となり、より見やすい表示になる。
この拡大の割合は、凹凸の反射面の曲率設定によるため、その搭載車両で最適な虚像２００の大きさを得られるように拡大率を決めるようにすればよい。
【００３２】
効果を説明する。
実施例２のヘッドアップディスプレイ１にあっては、上記(1)の効果に加えて、以下の効果を有する。
(2)第１反射部５は、装置本体２の内部のドライバ側へ配置され、凸面の反射凸面５１を備えたものであり、第２反射部６は、装置本体２の内部の車両前方側へ配置され、凹面の反射凹面６１を備えたものであるため、虚像２００を大きくして、より見やすい表示にすることができる。
【００３３】
以上、本発明のヘッドアップディスプレイを実施例１、実施例２に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
例えば、実施例１では、表示器の表示面、内部空間２１の断面、開口部２２を矩形としたが、他の形状であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施例１のヘッドアップディスプレイの斜視図である。
【図２】実施例１のヘッドアップディスプレイの断面図である。
【図３】実施例１のヘッドアップディスプレイの説明図である。
【図４】実施例１のヘッドアップディスプレイの虚像表示の例を示す説明図である。
【図５】実施例２のヘッドアップディスプレイの説明図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  ヘッドアップディスプレイ
２  装置本体
２１  内部空間
２２  開口部
３  基板回路部
４  表示器
５  第１反射部
５１  反射凸面
６  第２反射部
６１  反射凹面
７  インストパネル
８  フロントウィンドウシールド
１０１  （表示器から第１反射部への）光路
１０２〜１０６  （第１反射部と第２反射部との間の）光路
１０７  （第２反射部からドライバへ向かう）光路
２００  虚像
２０１  車速表示
２０２  燃料残量表示
２０３  案内表示
３０１  （表示器から第１反射部への）光路
３０２〜３０４（第１反射部と第２反射部との間の）光路
３０５  （第２反射部からドライバへ向かう）光路
Ａ  アイポイント
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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