(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察者の前方に配置されるコンバイナと、
後方に向かい画像表示光を出射する画像表示器と、
上向きに開く出射口を有するハウジングと、
その出射口を覆う透明カバーとを備え、
そのハウジング内から出射口を通って出射される画像表示光の光路を、そのコンバイナにより変更することで、そのコンバイナの前方に観察対象の虚像を形成可能なヘッドアップディスプレイにおいて、
その画像表示光が出射口から出射された後に前方斜め上方に向かい進行するように、その画像表示器から後方に向かい出射された画像表示光の光路を変更する光路変更手段が、その透明カバーの下方に設けられ、
その透明カバーの下面側において反射された後にその光路変更手段を経て前記コンバイナにより光路変更される画像表示光が、観察者の前方視野範囲よりも下方に至るように、その透明カバーの画像表示器と光路変更手段とに対する相対配置が定められていることを特徴とするヘッドアップディスプレイ。
【請求項２】
観察者の前方に配置されるコンバイナと、
後方に向かい画像表示光を出射する画像表示器と、
上向きに開く出射口を有するハウジングと、
その出射口を覆う透明カバーとを備え、
そのハウジング内から出射口を通って出射される画像表示光の光路を、そのコンバイナにより変更することで、そのコンバイナの前方に観察対象の虚像を形成可能なヘッドアップディスプレイにおいて、
その画像表示光が出射口から出射された後に前方斜め上方に向かい進行するように、その画像表示器から後方に向かい出射された画像表示光の光路を変更する光路変更手段が、その透明カバーの下方に設けられ、
その透明カバーの下面側において反射された後にその光路変更手段により光路変更される画像表示光が、その透明カバーよりも下方に至るように、その透明カバーの画像表示器と光路変更手段とに対する相対配置が定められていることを特徴とするヘッドアップディスプレイ。
【請求項３】
そのコンバイナを透過した後に透明カバーの上面側により反射される外光を、観察者の瞳に至らないように遮ることのできるカバーが設けられている請求項１または２に記載のヘッドアップディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両や船舶等の乗物に搭載するのに適したヘッドアップディスプレイに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ナビゲーション情報を車両のドライバーに提供するヘッドアップディスプレイとして、観察者の前方に配置されるコンバイナと、画像表示光を出射する画像表示器と、上向きに開く出射口を有するハウジングとを備えるものが用いられている。そのハウジング内から出射口を通って出射される画像表示光の光路を、そのコンバイナにより変更することで、そのコンバイナの前方に観察対象の虚像を形成する。また、そのコンバイナを透過する光により、そのコンバイナの前方の景色を視認可能とする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
その出射口は、ハウジング内部の画像表示器等を塵埃等から保護するため、透明カバーにより覆うことが望まれる。
【０００４】
その画像表示器から出る画像表示光をコンバイナにより直接に光路変更する場合、画像表示器から観察者の瞳までの画像表示光の光路長が短くなり、観察者から虚像結像位置までの距離が短くなる。そうすると、車両前方の実際の景色を注視している状態から虚像を認識するまでに時間を要し、運転上好ましくない。また、その光路長を長くするために画像表示器とコンバイナとの距離を大きくすると、ヘッドアップディスプレイが大型化する。そこで、その画像表示光が出射口から出射された後に前方斜め上方に向かい進行するように、その画像表示光の光路を変更するミラー等の光路変更手段を、その透明カバーの下方に設けることが望まれる。
【０００５】
しかし、その出射口を透明カバーにより覆い、その透明カバーの下方に光路変更手段を設けた場合、本来の観察対象の虚像以外に、いわゆるゴーストと呼ばれる虚像が生じるおそれがある。すなわち、画像表示器から出る画像表示光が、透明カバーの下方の光路変更手段により直接に光路変更される場合は、その光路変更された画像表示光がコンバイナにより光路変更されることで本来の観察対象の虚像が形成される。しかし、図５に示すように、その画像表示器１０１から出る画像表示光Ｌの一部が、その透明カバー１０２の下面側により反射された後にその光路変更手段１０３により光路変更され、その光路変更された画像表示光がコンバイナ１０４により光路変更されて観察者Ｅの瞳に至る場合、ゴーストが形成されて明瞭な表示の視認が阻害されるという問題がある。また、コンバイナ１０４を透過した後に透明カバー１０２の上面側により反射される太陽光等の外光が、観察者Ｅの瞳に至るという問題もある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、観察者の前方に配置されるコンバイナと、後方に向かい画像表示光を出射する画像表示器と、上向きに開く出射口を有するハウジングと、その出射口を覆う透明カバーとを備え、そのハウジング内から出射口を通って出射される画像表示光の光路を、そのコンバイナにより変更することで、そのコンバイナの前方に観察対象の虚像を形成可能なヘッドアップディスプレイに適用される。
【０００７】
本発明は、その画像表示光が出射口から出射された後に前方斜め上方に向かい進行するように、その画像表示器から後方に向かい出射された画像表示光の光路を変更する光路変更手段が、その透明カバーの下方に設けられ、その透明カバーの下面側において反射された後にその光路変更手段を経て前記コンバイナにより光路変更される画像表示光が、観察者の前方視野範囲よりも下方に至るように、その透明カバーの画像表示器と光路変更手段とに対する相対配置が定められていることを特徴とする。
これにより、その透明カバーの下面側において反射された画像表示光が観察者の前方視野範囲に至ることはないので、ゴーストが観察者に視認されるのを確実に防止できる。
【０００８】
また、本発明は、その画像表示光が出射口から出射された後に前方斜め上方に向かい進行するように、その画像表示器から後方に向かい出射された画像表示光の光路を変更する光路変更手段が、その透明カバーの下方に設けられ、その透明カバーの下面側において反射された後にその光路変更手段により光路変更される画像表示光が、その透明カバーよりも下方に至るように、その透明カバーの画像表示器と光路変更手段とに対する相対配置が定められていることを第２の特徴とする。
これにより、その透明カバーの下面側において反射された画像表示光がコンバイナに至ることはないので、ゴーストが形成されるのを確実に防止できる。
【０００９】
そのコンバイナを透過した後に透明カバーの上面側により反射される外光を、観察者の瞳に至らないように遮ることのできるカバーが設けられているのが好ましい。
これにより、その透明カバーの上面側において反射された外光が観察者の瞳に至るのを防止できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１１】
図１、図２の（１）、（２）、図３は、第１実施形態の車両用ヘッドアップディスプレイ１を示し、コンバイナ２と、画像表示器３と、その画像表示器３を内蔵すると共に上向きに開く出射口５ａを有するハウジング５と、その出射口５ａを覆う透明カバー９とを備える。その透明カバー９の上下面は前方に向かうに従い上方に向かうように傾斜されている。
【００１２】
そのコンバイナ２は、そのハウジング５の上部の前方側（図２の（１）、（２）において左方側）に、ヒンジ６を介して左右回転軸６ａ中心に回転可能に設けられている。そのハウジング５が例えばダッシュボードの上面に取り付けられることで、そのコンバイナ２と画像表示器３とはドライバー（観察者）の前方に配置される。
【００１３】
そのコンバイナ２としては、例えば、板状のハーフミラーやホログラム素子等を用いることができる。ハーフミラーを用いる場合は反射により光の光路を変更し、ホログラム素子を用いる場合は回折により光の光路を変更する。
【００１４】
その画像表示器３は、例えばナビゲーション情報等に対応する画像表示光Ｌを出射する。この画像表示器３として、例えば、光源としてバックライトを有する液晶表示器を用いることができ、また、バックライトを必要としない蛍光表示管、ＬＥＤ、ブラウン管等により画像を表示する表示器を用いることもできる。
【００１５】
その画像表示器３は画像表示光Ｌを後方に向かい出射し、その画像表示光Ｌを全反射することで光路変更するミラー８が、上記透明カバー９の下方においてハウジング５に内蔵される。そのミラー８の前方側反射面は、上方に向かうに従い後方に向かうように傾斜する。そのミラー８による反射により画像表示光Ｌの光路を変更することで、その画像表示光Ｌは上記出射口５ａから前方斜め上方に向かい進行するように出射される。
【００１６】
そのコンバイナ２は、左右回転軸６ａ中心に回転することで、図２の（１）に示すように、その出射口５ａから出射される画像表示光Ｌの光路を変更して観察者Ｅの瞳に導く使用位置と、図２の（２）に示すように、その出射口５ａの前方側を閉鎖する収納位置との間で変位可能とされている。なお、本実施形態では、瞳の位置により観察者Ｅの位置を示す。
【００１７】
そのコンバイナ２による画像表示光Ｌの光路変更により、そのコンバイナ２の前方に観察対象の虚像が形成される。これにより、その虚像と前方に実際に存在する物の双方をドライバーは視認することができる。そのコンバイナ２の光路変更面２ａは、その画像表示光Ｌを集光する機能を有し、単純反射する場合よりもその虚像を前遠方に形成することのできる曲面とされている。
【００１８】
上記透明カバー９の下面側において反射された後に上記ミラー８により光路変更される画像表示光Ｌが、透明カバー９よりも下方に向かい進行するように、その透明カバー９の画像表示器３とミラー８とに対する相対配置が定められている。すなわち、図３に示すように、その画像表示光Ｌは、その透明カバー８の下面側において反射された後にミラー８により光路変更されることで、透明カバー９よりも下方に向かい進行する。
【００１９】
そのコンバイナ２と観察者Ｅとの間において、そのハウジング５の上部後方側に可動カバー１２が設けられている。この可動カバー１２は、板状の上面部１２ａと、この上面部１２ａの後縁から下方に延びる背面部１２ｂと、その上面部１２ａの左右側縁後部側から下方に延びる側面部１２ｃとを有し、その側面部１２ｃを介してハウジング５に左右回転軸１２ｄ中心に回転可能に取り付けられている。その可動カバー１２は回転軸１２ｄ中心に回転することで、図２の（１）に示すように、観察者Ｅの瞳に向かう画像表示光Ｌを遮ることのない開放位置と、図２の（２）に示すように、観察者Ｅの瞳に向かう画像表示光Ｌの一部を遮るようにその出射口５ａの後方側を閉鎖する位置との間で変位する。
【００２０】
その開放位置における可動カバー１２は、図３において一点鎖線で示すように、そのコンバイナ２を透過した後に透明カバー９の上面側により反射される太陽光等の外光Ｒを、観察者Ｅの瞳に至らないように遮ることができる。尚、その可動カバー１２で遮られない外光Ｒは、その透明カバー９の上面への入射角度が大きなものであるため、その反射角度も大きくなり、その反射後は観察者Ｅの前方において上方に向かい、観察者Ｅの瞳に至ることはない。
【００２１】
上記構成によれば、ハウジング５内に出射口５ａから塵埃等が侵入するのを防止する透明カバー９の下面側において反射された画像表示光Ｌは、コンバイナ２に至ることはないので、ゴーストが形成されるのを確実に防止できる。さらに、その透明カバー９の上面側において反射された外光Ｒが観察者Ｅの瞳に至るのを防止できる。これにより、観察対象の虚像を適正な前遠方位置に表示でき、塵埃等の内部侵入を防止できる小型のヘッドアップディスプレイ１において、明瞭な表示虚像の視認がゴーストの発生や外光により阻害されるのを防止できる。
【００２２】
図４は本発明の第２実施形態を示す。上記第１実施形態との相違は、透明カバー９の上下面は前方に向かうに従い僅かに下方に向かうものとされている。また、第１実施形態にくらべ、画像表示器３と透明カバー９とは近接する。この場合、画像表示光Ｌは、その透明カバー９の下面側において反射された後にミラー８により光路変更されることで、透明カバー９を通ってコンバイナ２に至り、そのコンバイナ２により光路変更されることで後方に進行する。この後方に進行した画像表示光Ｌは、一部が可動カバー１２により進行が遮られ、残部は後方に進行して観察者Ｅの前方視野範囲よりも下方に至る。この場合、ゴーストは形成されるが、その透明カバー９の下面側において反射された画像表示光Ｌが観察者Ｅの瞳に至ることはないので、ゴーストが観察者Ｅに視認されるのを防止できる。さらに、第１実施形態と比較して画像表示器３と透明カバー９との距離を短くしてヘッドアップディスプレイ１を小型化できる。なお、この第２実施形態においては、そのコンバイナ２を透過した後に透明カバー９の上面側により反射される太陽光等の外光が、可動カバー１２により遮られることなく観察者Ｅの瞳に至る可能性があるため、外光の影響のない夜間での使用に適する。他は第１実施形態と同様で、同一部分は同一符号で示す。
【００２３】
なお、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、本発明によるヘッドアップディスプレイを車両以外の乗物に搭載してもよく、表示画像の内容もナビゲーション情報に限定されない。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、観察対象の虚像を適正な位置に表示でき、塵埃等の内部侵入を防止できる小型のヘッドアップディスプレイにおいて、明瞭な表示虚像の視認がゴーストの発生や外光により阻害されるのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態のヘッドアップディスプレイの斜視図
【図２】本発明の第１実施形態のヘッドアップディスプレイの（１）は使用時の説明図、（２）は非使用時の説明図
【図３】本発明の第１実施形態のヘッドアップディスプレイの画像表示光の光路を示す図
【図４】本発明の第２実施形態のヘッドアップディスプレイの画像表示光の光路を示す図
【図５】比較例のヘッドアップディスプレイの画像表示光の光路を示す図
【符号の説明】
２  コンバイナ
３  画像表示器
５  ハウジング
５ａ  出射口
８  ミラー
１２  可動カバー
Ｅ  観察者
Ｌ  画像表示光
【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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