JP2006205955A

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Publication number: JP2006205955A
Application number: JP2005022552A
Authority: JP
Inventors: Naoto Kanamori; 直人金森; Yayoi Hatanaka; やよい畑中
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-01-31
Filing date: 2005-01-31
Publication date: 2006-08-10

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a head-up display for a vehicle having a structure capable of being mounted at an optional place in a cabin. <P>SOLUTION: A base seat 10 is mounted to an optional place in the cabin of the vehicle, attitude of an image projector 20 is changed by rotating the image projector 20 constituted by a spherical case 21 between a bearing 11 and a retaining member 30 and an image light emitted from a lens 25 mounted to the case 21 is led to a display part 40. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

Translated fromJapanese

本発明は、フロントウィンドシールドに画像を表示する車両用ヘッドアップディスプレイに関する。 The present invention relates to a vehicle head-up display that displays an image on a front windshield.

従来より、ドライバに対して車速やナビゲーション情報などの車両に関する情報を認識させる装置として、車両用ヘッドアップディスプレイが知られている。図３は、従来の車両用ヘッドアップディスプレイの概略図であり、（ａ）は画像投影器の上視図、（ｂ）は車両用ヘッドアップディスプレイの使用時における模式図である。 2. Description of the Related Art Conventionally, a vehicle head-up display is known as a device that makes a driver recognize information related to a vehicle such as vehicle speed and navigation information. 3A and 3B are schematic views of a conventional vehicle head-up display. FIG. 3A is a top view of the image projector, and FIG. 3B is a schematic diagram when the vehicle head-up display is used.

図３（ａ）、（ｂ）に示されるように、車両用ヘッドアップディスプレイは、画像の画像光を投影する画像投影器１００と、画像投影器１００から射出された画像を画像表示する表示部２００と、を備え構成されている。 As shown in FIGS. 3A and 3B, the vehicle head-up display includes animage projector 100 that projects image light of an image, and a display unit that displays an image emitted from theimage projector 100. 200.

画像投影器１００は、この画像投影器１００の外形をなすハウジング１１０と、光源および透過型液晶パネル（以下、液晶パネルと記す）で構成される表示器１２０と、表示器１２０から射出される画像光を反射させる平面鏡１３０と、平面鏡１３０にて反射される画像光を拡大反射する凹面鏡１４０と、を有して構成されている。これら表示器１２０、平面鏡１３０、凹面鏡１４０はハウジング１１０に収納されると共に、このハウジング１１０が車両のインストルメントパネル内、特にメータの裏面側に設置される。 Theimage projector 100 includes ahousing 110 that forms the outer shape of theimage projector 100, adisplay 120 that includes a light source and a transmissive liquid crystal panel (hereinafter referred to as a liquid crystal panel), and an image that is emitted from thedisplay 120. Aplane mirror 130 that reflects light and aconcave mirror 140 that magnifies and reflects image light reflected by theplane mirror 130 are included. Thedisplay 120, theplane mirror 130, and theconcave mirror 140 are housed in ahousing 110, and thehousing 110 is installed in the instrument panel of the vehicle, particularly on the back side of the meter.

また、車両のフロントウィンドシールドＷＳの内表面上には、上記画像投影器１００から射出される画像光を画像表示する表示部２００が設けられている。 Further, on the inner surface of the front windshield WS of the vehicle, adisplay unit 200 that displays image light emitted from theimage projector 100 is provided.

このような車両用ヘッドアップディスプレイでは、表示器１２０から投射された画像光は、図３（ａ）、（ｂ）に示されるように、平面鏡１３０および凹面鏡１４０にて反射されて、ハウジング１１０およびインストルメントパネル上部に設けられた開口部（図示しない）から射出され、フロントウィンドシールドＷＳの内表面上に結像される。これにより、ドライバはフロントウィンドシールドＷＳの表示部２００に表示される画像を視認できるようになっている。 In such a vehicle head-up display, the image light projected from thedisplay device 120 is reflected by theplane mirror 130 and theconcave mirror 140 as shown in FIGS. The light is emitted from an opening (not shown) provided in the upper part of the instrument panel and imaged on the inner surface of the front windshield WS. As a result, the driver can visually recognize the image displayed on thedisplay unit 200 of the front windshield WS.

上記従来の車両用ヘッドアップディスプレイは、上述のように、インストルメントパネルの内部に設置されている。しかしながら、近年では、インストルメントパネル内に配備される部品や部材によって、車両用ヘッドアップディスプレイの画像投影器１００を設置するための空きスペースが減少している。 The conventional vehicle head-up display is installed inside the instrument panel as described above. However, in recent years, the empty space for installing theimage projector 100 of the head-up display for a vehicle has decreased due to the components and members provided in the instrument panel.

そこで、本発明は、上記点に鑑み、車室内の任意の場所に取り付け可能な構造を有する車両用ヘッドアップディスプレイを提供することを目的とする。 In view of the above, the present invention has an object to provide a vehicle head-up display having a structure that can be attached to an arbitrary place in a vehicle interior.

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、台座（１０）が車両の車室内の任意の場所に取り付けられると共に、球形状部分を有するケース（２１）で構成される画像投影器（２０）が軸受け（１１）と保持部材（３０）との間で回転することで画像投影器の姿勢が変えられて、ケース（２１）に取り付けられたレンズ（２５）から射出される画像光が表示部（４０）に導かれるようになっていることを特徴としている。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the pedestal (10) is attached to an arbitrary place in the vehicle interior of the vehicle, and the image projector includes a case (21) having a spherical portion. Image light emitted from the lens (25) attached to the case (21) is changed in posture by rotating the (20) between the bearing (11) and the holding member (30). Is guided to the display unit (40).

このように、球形状部分を有するケースを台座に収納すると共に、ケースの姿勢を変えてケースのレンズから射出される画像の画像光を表示部に導く。これにより、車両用ヘッドアップディスプレイ自体をインストルメントパネル内部に収納する必要はなく、車両用ヘッドアップディスプレイを車室内の任意の場所に設置する形態とすることができる。 As described above, the case having the spherical portion is housed in the pedestal, and the image light of the image emitted from the lens of the case is guided to the display unit by changing the posture of the case. Thereby, it is not necessary to house the vehicle head-up display itself in the instrument panel, and the vehicle head-up display can be installed at any location in the vehicle interior.

また、画像投影器をなすケースが球形状であって、そのケースを保持する軸受けが球形状になっているため、ケースの姿勢を自由に変更することができる。これにより、ケースのレンズから射出される画像の画像光をフロントウィンドシールドの表示部に導くことができ、画像を表示させることができる。 Further, since the case forming the image projector has a spherical shape and the bearing holding the case has a spherical shape, the posture of the case can be freely changed. Thereby, the image light of the image emitted from the lens of the case can be guided to the display unit of the front windshield, and the image can be displayed.

請求項２に記載の発明では、画像投影器と軸受けとの間には、球形状の支持部材（１２）が複数設けられていることを特徴としている。これにより、ケースが球形状の複数の支持部材と点接触することになるため、ケースの姿勢をスムーズに変更することができる。 The invention according to claim 2 is characterized in that a plurality of spherical support members (12) are provided between the image projector and the bearing. Thereby, since the case makes point contact with a plurality of spherical support members, the posture of the case can be changed smoothly.

請求項３に記載の発明では、レンズは、少なくとも両凸レンズまたは平凸レンズのいずれか一方であることを特徴としている。このように、レンズを両凸レンズまたは平凸レンズとする。これにより、レンズを通過する画像のサイズを拡大させることができる。 The invention according to claim 3 is characterized in that the lens is at least one of a biconvex lens and a plano-convex lens. In this way, the lens is a biconvex lens or a plano-convex lens. Thereby, the size of the image passing through the lens can be enlarged.

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、本発明の一実施形態に係る車両用ヘッドアップディスプレイの概略構成図である。図１に示されるように、車両用ヘッドアップディスプレイは、台座１０と、画像投影器２０と、保持部材３０と、表示部４０と、を備えて構成されている。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vehicle head-up display according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the vehicle head-up display includes apedestal 10, animage projector 20, aholding member 30, and adisplay unit 40.

台座１０は、車両用ヘッドアップディスプレイの外形をなすものであり、後述する画像投影器２０を保持するものである。台座１０は、例えば樹脂で成形され、軸受け１１と、複数の小球１２と、を備えている。軸受け１１は、小球１２を介して球体状の画像投影器２０を保持するものであり、その表面が例えば球面になっている。このような台座１０は、例えば箱形をなしており、車室内の所望の場所に取り付けられる。 Thepedestal 10 forms an outer shape of a vehicle head-up display and holds animage projector 20 described later. Thepedestal 10 is formed of resin, for example, and includes abearing 11 and a plurality ofsmall balls 12. Thebearing 11 holds thespherical image projector 20 via thesmall sphere 12, and the surface thereof is, for example, a spherical surface. Such apedestal 10 has a box shape, for example, and is attached to a desired place in the vehicle interior.

また、複数の小球１２は、画像投影器２０を支えるための支持部材であり、軸受け１１の球面において画像投影器２０をバランス良く保持する位置にそれぞれ固定される。このような小球１２に、例えば球体、半球、円柱などが採用される。小球１２は、ケース１２に固定されるため、それ自身は回転しないが、上述のように球面形状であるので、画像投影器２０との接点面積が小さく、画像投影器２０を安定して保持すると共に画像投影器２０のスムーズな回転を実現できる。なお、小球１２は本発明の支持部材に相当する。 The plurality ofsmall spheres 12 are support members for supporting theimage projector 20, and are respectively fixed to positions on the spherical surface of thebearing 11 that hold theimage projector 20 in a balanced manner. For thesmall sphere 12, for example, a sphere, a hemisphere, a cylinder, or the like is employed. Since thesmall sphere 12 is fixed to thecase 12, it does not rotate by itself, but has a spherical shape as described above, so that the contact area with theimage projector 20 is small, and theimage projector 20 is stably held. In addition, smooth rotation of theimage projector 20 can be realized. Thesmall sphere 12 corresponds to the support member of the present invention.

画像投影器２０は、フロントウィンドシールドＷＳの表示部４０に画像表示するための画像光を射出するものであり、具体的な構成を図２に示す。図２は、図１に示される画像投影器２０の全体斜視図である。図２に示されるように、画像投影器２０は、ケース２１と、表示器２２と、平面鏡２３と、凹面鏡２４と、レンズ２５と、を備えて構成されている。 Theimage projector 20 emits image light for displaying an image on thedisplay unit 40 of the front windshield WS, and a specific configuration is shown in FIG. FIG. 2 is an overall perspective view of theimage projector 20 shown in FIG. As shown in FIG. 2, theimage projector 20 includes acase 21, adisplay 22, aplane mirror 23, aconcave mirror 24, and alens 25.

ケース２１は、画像投影器２０の外形をなすものであり、球形状部分を有するものである。このケース２１は、その外形が球体になっており、例えばサイズはφ１００である。このケース２１の内部は空洞になっており、その空洞内部に表示器２２、平面鏡２３、凹面鏡２４が収納された状態になっている。また、このケース２１の球面において、その一部がそがれた端面２１ａになっており、この端面２１ａにレンズ２５が固定されている。 Thecase 21 forms the outer shape of theimage projector 20 and has a spherical portion. Thecase 21 has a spherical outer shape, and has a size of φ100, for example. The inside of thecase 21 is a cavity, and thedisplay 22, theplane mirror 23, and theconcave mirror 24 are accommodated in the cavity. Further, a part of the spherical surface of thecase 21 is anend surface 21a, and thelens 25 is fixed to theend surface 21a.

なお、ケース２１は、例えば半球状に２つに分割されて形成されたものが合わさって一体とされることで、図１および図２に示される球体をなすこととなる。つまり、上記表示器２２、平面鏡２３、凹面鏡２４、およびレンズ２５は、ケース２１が分割された状態にある時に各半球状のケース２１内および端面２１ａにそれぞれ配置および固定される。このような状態で分割されたケース２１が組み合わされると、表示器２２、平面鏡２３、凹面鏡２４、およびレンズ２５がケース２１内および端面２１ａに収納および固定される。 In addition, thecase 21 is formed into a sphere shown in FIG. 1 and FIG. 2 by combining, for example, a hemispherical portion divided into two and combining them. In other words, thedisplay 22, theplane mirror 23, theconcave mirror 24, and thelens 25 are arranged and fixed in eachhemispherical case 21 and theend face 21a, respectively, when thecase 21 is in a divided state. When thecase 21 divided in such a state is combined, thedisplay 22, theplane mirror 23, theconcave mirror 24, and thelens 25 are housed and fixed in thecase 21 and theend surface 21a.

表示器２２は、フロントウィンドシールドＷＳの表示部４０に表示されるコンテンツに応じた画像光を射出するものである。このような表示器２２は、画像を表示する画像表示装置と、光源と、を有し構成されている（図示しない）。 Thedisplay 22 emits image light corresponding to the content displayed on thedisplay unit 40 of the front windshield WS. Such adisplay 22 has an image display device for displaying an image and a light source (not shown).

画像表示装置は、フロントウィンドシールドＷＳの表示部４０に表示する画像を映し出すものであり、本実施形態では、液晶パネルが採用される。また、光源は、液晶パネルのバックライトとして機能するものであり、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）が採用される。 The image display device projects an image to be displayed on thedisplay unit 40 of the front windshield WS, and a liquid crystal panel is employed in the present embodiment. The light source functions as a backlight of the liquid crystal panel, and for example, an LED (light emitting diode) is employed.

上記液晶パネルは、例えば配線を介して外部のＥＣＵ等と電気的に接続された状態とされ、外部のＥＣＵから画像信号が入力されると共に、その画像信号に応じた画像が表示されるようになっている。このため、台座１０、軸受け１１、およびケース２１には配線を通す図示しない穴がそれぞれ設けられており、外部ＥＣＵ等から表示器２２の液晶パネルに画像信号が入力されるようになっている。 The liquid crystal panel is in a state of being electrically connected to an external ECU or the like via, for example, wiring so that an image signal is input from the external ECU and an image corresponding to the image signal is displayed. It has become. For this reason, thebase 10, thebearing 11, and thecase 21 are each provided with a hole (not shown) through which wiring is passed, and an image signal is input to the liquid crystal panel of thedisplay 22 from an external ECU or the like.

平面鏡２３および凹面鏡２４は、上記表示器２２から射出される画像光をフロントウィンドシールドＷＳの表示部４０に導く鏡である。具体的には、平面鏡２３は、表示器２２から射出された画像光を凹面鏡２４に導くものであり、凹面鏡２４は平面鏡から入射された画像光をケース２１に固定されたレンズ２５を介して表示部４０に導くものである。本実施形態では、表示器２２の画像光射出面から凹面鏡２４の画像光反射面までの画像光の光路長は８０〜１００ｍｍになっている。 Theplane mirror 23 and theconcave mirror 24 are mirrors that guide the image light emitted from thedisplay 22 to thedisplay unit 40 of the front windshield WS. Specifically, theplane mirror 23 guides the image light emitted from thedisplay 22 to theconcave mirror 24, and theconcave mirror 24 displays the image light incident from the plane mirror via alens 25 fixed to thecase 21. It leads to thepart 40. In this embodiment, the optical path length of the image light from the image light emission surface of thedisplay 22 to the image light reflection surface of theconcave mirror 24 is 80 to 100 mm.

また、凹面鏡２４は、表示器２２の液晶パネルに表示される画像の画像サイズを拡大する拡大鏡である。このような凹面鏡２４の拡大率は、例えば２〜６倍であり、後述するレンズ２５の拡大率に応じて決定される。 Theconcave mirror 24 is a magnifier that enlarges the image size of an image displayed on the liquid crystal panel of thedisplay 22. The magnification of theconcave mirror 24 is, for example, 2 to 6 times, and is determined according to the magnification of thelens 25 described later.

レンズ２５は、光の屈折作用を利用して入射される画像を拡大・縮小する透明体である。このようなレンズ２５に、両凸レンズ、平凸レンズ、両凹レンズ、平凹レンズがあり、本実施形態では両凸レンズが採用される。両凸レンズの拡大率は例えば２倍であり、この２倍の拡大率を有するレンズ２５を採用した場合、上記凹面鏡２４の拡大率は２倍とされる。これにより、本実施形態では、表示器２２から射出される画像の画像サイズは４倍に拡大されることとなる。 Thelens 25 is a transparent body that enlarges / reduces an incident image using the refraction action of light. Such alens 25 includes a biconvex lens, a plano-convex lens, a biconcave lens, and a plano-concave lens. In this embodiment, a biconvex lens is employed. The magnification of the biconvex lens is, for example, 2 times. When thelens 25 having the magnification of 2 times is employed, the magnification of theconcave mirror 24 is doubled. Thereby, in this embodiment, the image size of the image emitted from thedisplay device 22 is enlarged four times.

また、レンズ２５は、図２に示されるように、ケース２１の端面２１ａに設けられた開口部分に固定される。つまり、レンズ２５は、ケース２１内に塵やほこりが入り込まないようにするための防塵機能も果たす。 Further, as shown in FIG. 2, thelens 25 is fixed to an opening provided on theend surface 21 a of thecase 21. That is, thelens 25 also has a dustproof function for preventing dust and dust from entering thecase 21.

なお、両凹レンズまたは平凹レンズが採用された場合、凹面鏡２４の拡大率は例えば６倍とされる。また、両凹レンズまたは平凹レンズは、画像の揺れによる歪みを補正する機能を有している。これにより、ドライバの視線移動によって起こる表示画像の揺れを抑制することができる。 When a biconcave lens or a plano-concave lens is employed, the magnification factor of theconcave mirror 24 is, for example, 6 times. Further, the biconcave lens or the planoconcave lens has a function of correcting distortion caused by image shaking. Thereby, it is possible to suppress the shaking of the display image caused by the driver's line-of-sight movement.

保持部材３０は、画像投影器２０を台座１０に押さえつけるバネ状のものである。この保持部材３０は、例えば金属板がプレス加工されて形成された環状の円板形状をなしており、その円板の外周部分が台座１０の表面に固定されて一体となっている。そして、円板の中空部分、すなわち窓部からケース２１に取り付けられたレンズ２５を露出させた状態で画像投影器２０を台座１０に支持するのである。 The holdingmember 30 is a spring-like member that presses theimage projector 20 against thepedestal 10. The holdingmember 30 has, for example, an annular disk shape formed by pressing a metal plate, and the outer peripheral portion of the disk is fixed to the surface of thebase 10 and integrated. Then, theimage projector 20 is supported on thepedestal 10 with thelens 25 attached to thecase 21 exposed from the hollow portion of the disk, that is, the window portion.

一方、保持部材３０の中空円形状の内周部分は、台座１０のケース１１に設置された画像投影器２０の球面を、バネの弾性力によって台座１０方向に押さえつけている。これにより、画像投影器２０は台座１０の軸受け１１に設置された複数の小球１２と上記保持部材３０とで挟まれた状態になっているため、画像投影器２０は台座１０から外れることなくその姿勢を自由に変更できるようになっている。 On the other hand, the hollow circular inner peripheral portion of the holdingmember 30 presses the spherical surface of theimage projector 20 installed in thecase 11 of the base 10 in the direction of the base 10 by the elastic force of the spring. As a result, theimage projector 20 is sandwiched between the plurality ofsmall balls 12 installed on the bearing 11 of thepedestal 10 and the holdingmember 30, so that theimage projector 20 is not detached from thepedestal 10. The posture can be changed freely.

表示部４０は、画像投影器２０から射出される画像光を結像させて画像として表示するものであり、フロントウィンドシールドＷＳの内表面に設けられる画像表示領域（いわゆるコンバイナ）である。限定するものではないが、フロントウィンドシールドＷＳの表示部４０には、例えば車速やナビゲーション（矢印、交差点の形状、交差点までの距離）等の車両情報が表示される。以上が、車両用ヘッドアップディスプレイの構成である。 Thedisplay unit 40 forms image light emitted from theimage projector 20 and displays it as an image, and is an image display area (so-called combiner) provided on the inner surface of the front windshield WS. Although not limited, vehicle information such as vehicle speed and navigation (arrow, shape of intersection, distance to intersection) is displayed on thedisplay unit 40 of the front windshield WS, for example. The above is the configuration of the vehicle head-up display.

次に、車両用ヘッドアップディスプレイの組立方法について説明する。まず、画像投影器２０の外形となる二分割された半球状のケース２１を用意する。この二分割された半球状のケース２１の内部空洞内に、表示器２２、平面鏡２３、凹面鏡２４、レンズ２５を図２に示されるように所望の位置に固定する。そして、各半球状のケース２１の開口部分を互いに合わせて一体とすることで図２に示される画像投影器２０が完成する。 Next, a method for assembling the vehicle head-up display will be described. First, ahemispherical case 21 that is divided into two to be the outer shape of theimage projector 20 is prepared. In the internal cavity of the half-dividedhemispherical case 21, thedisplay 22, theplane mirror 23, theconcave mirror 24, and thelens 25 are fixed at desired positions as shown in FIG. And theimage projector 20 shown in FIG. 2 is completed by uniting the opening parts of eachhemispherical case 21 together.

続いて、台座１０を用意すると共に、画像投影器２０を支えるための小球１２が固定された軸受け１１を台座１０に設置する。そして、上記画像投影器２０においてレンズ２５が軸受け１１の以外の場所に位置するように画像投影器２０を軸受け１１に挿入する。このとき、あらかじめ台座１０、軸受け１１に設けられた穴に配線を通しておき、この配線を画像投影器２０に設けられたコネクタ等に接続することで、表示器２２に画像信号を入力できるようにする。 Subsequently, thepedestal 10 is prepared, and thebearing 11 to which thesmall balls 12 for supporting theimage projector 20 are fixed is installed on thepedestal 10. Then, theimage projector 20 is inserted into the bearing 11 so that thelens 25 is positioned at a place other than the bearing 11 in theimage projector 20. At this time, wiring is passed through holes provided in thebase 10 and thebearing 11 in advance, and the wiring is connected to a connector or the like provided in theimage projector 20 so that an image signal can be input to thedisplay 22. .

この後、台座１０に保持部材３０を設置する。具体的には、中空円形状の保持部材３０において、その中空円形状の中空部分に画像投影器２０の端面２１ａ部分が挿入されると共に、中空円形状の内周部分が画像投影器２０の球面を押さえつける。このような状態で、中空円形状の外周部分を台座１０の表面に接着固定する。これにより、保持部材３０の弾性力で画像投影器２０が軸受け１１から外れてしまうことを防止できると共に、画像投影器２０の姿勢を自由に変更することができる。こうして、図１に示される車両用ヘッドアップディスプレイが完成する。 Thereafter, the holdingmember 30 is installed on thebase 10. Specifically, in the hollowcircular holding member 30, theend surface 21a portion of theimage projector 20 is inserted into the hollow circular hollow portion, and the hollow circular inner peripheral portion is the spherical surface of theimage projector 20. Press down. In such a state, the hollow circular outer peripheral portion is bonded and fixed to the surface of thebase 10. Accordingly, it is possible to prevent theimage projector 20 from being detached from the bearing 11 due to the elastic force of the holdingmember 30, and it is possible to freely change the posture of theimage projector 20. Thus, the vehicle head-up display shown in FIG. 1 is completed.

こうして組み立てた車両用ヘッドアップディスプレイにおいて、台座１０を車室内の所望の場所に固定し、フロントウィンドシールドＷＳに画像が表示されるようにケース２１の姿勢を調整する。このようにして、車両用ヘッドアップディスプレイの設置が完了する。 In the vehicle head-up display thus assembled, thepedestal 10 is fixed at a desired location in the vehicle compartment, and the posture of thecase 21 is adjusted so that an image is displayed on the front windshield WS. In this way, installation of the vehicle head-up display is completed.

次に、車両用ヘッドアップディスプレイの作動について説明する。まず、画像投影器２０において表示器２２の光源から光が発せられるとその光が液晶パネルに照射され、液晶パネルに表示された画像の画像光が表示器２２の画像光射出窓から射出される。そして、表示器２２から射出された画像光は、平面鏡２３にて反射されると共に凹面鏡２４に入射される。この後、凹面鏡２４に入射した画像は、凹面鏡２４にて拡大反射されると共に、ケース２１の端面２１ａに固定されたレンズ２５を介して車室に射出される。 Next, the operation of the vehicle head-up display will be described. First, when light is emitted from the light source of thedisplay 22 in theimage projector 20, the light is irradiated to the liquid crystal panel, and the image light of the image displayed on the liquid crystal panel is emitted from the image light emission window of thedisplay 22. . The image light emitted from thedisplay 22 is reflected by theplane mirror 23 and is incident on theconcave mirror 24. Thereafter, the image incident on theconcave mirror 24 is magnified and reflected by theconcave mirror 24 and is emitted to the vehicle compartment via thelens 25 fixed to theend surface 21 a of thecase 21.

ここで、画像投影器２０のケース２１内において、画像の画像光の光路は、以下のようになっている。すなわち、表示器２２から射出される画像光は、平面鏡２３にて折り返されて表示器２２の隣に位置する凹面鏡２４に入射する。そして、凹面鏡２４で反射した画像光は、表示器２２と平面鏡２３との間の光路と交差し、レンズ２５に入射する。 Here, in thecase 21 of theimage projector 20, the optical path of the image light of the image is as follows. That is, the image light emitted from thedisplay 22 is turned back by theplane mirror 23 and enters theconcave mirror 24 positioned next to thedisplay 22. The image light reflected by theconcave mirror 24 intersects the optical path between thedisplay 22 and theplane mirror 23 and enters thelens 25.

一般に、異なる方向に進む光が任意の場所で交差しても光の干渉は起こらない。したがって、上述のように、表示器２２から平面鏡２３に射出される画像光に凹面鏡２４を反射した画像光が交差しても、それぞれの画像光に干渉は起こらない。このように、画像投影器２０のケース２１内において、画像光を平面鏡２３および凹面鏡２４にてそれぞれ折り返す配置とし、ケース２１内で画像光を交差させる。これにより、画像投影器２０のケース２１の外形サイズを縮小させることができる。 In general, light interference does not occur even if light traveling in different directions intersects at an arbitrary place. Therefore, as described above, even if the image light reflected from theconcave mirror 24 intersects with the image light emitted from thedisplay device 22 to theplane mirror 23, no interference occurs in each image light. In this manner, the image light is arranged to be folded back by theplane mirror 23 and theconcave mirror 24 in thecase 21 of theimage projector 20, and the image light is crossed in thecase 21. Thereby, the external size of thecase 21 of theimage projector 20 can be reduced.

一方、画像光の光路長を縮小するに伴い、画像の画像サイズの拡大を図るため、凹面鏡２４およびレンズ２５を用いている。このように、画像の画像サイズの拡大率を凹面鏡２４およびレンズ２５にそれぞれ分散させることで、上記のような光路長の縮小を図ることができるのである。 On the other hand, theconcave mirror 24 and thelens 25 are used to increase the image size of the image as the optical path length of the image light is reduced. In this way, by reducing the enlargement ratio of the image size to theconcave mirror 24 and thelens 25, the optical path length as described above can be reduced.

以上のようにしてレンズ２５から車室に射出された画像の画像光は、フロントウィンドシールドＷＳの内表面上に結像される。この際、凹面鏡２４において液晶パネルの画像が虚像として形成され、この虚像がフロントウィンドシールドＷＳの内表面上に結像される。このようにしてフロントウィンドシールドＷＳの表示部４０に画像が表示される。 The image light of the image emitted from thelens 25 to the passenger compartment as described above is imaged on the inner surface of the front windshield WS. At this time, the image of the liquid crystal panel is formed as a virtual image in theconcave mirror 24, and this virtual image is formed on the inner surface of the front windshield WS. In this way, an image is displayed on thedisplay unit 40 of the front windshield WS.

本実施形態では、上述のように、台座１０が車室内の任意の場所に取り付け可能になっているため、ユーザが自由に取り付け場所を選択することができる。また、画像投影器２０の外形が球形状になっていると共に、保持部材３０によって台座１０に押さえつけられているため、画像投影器２０の姿勢を自由に変更できるようになっている。これにより、ドライバは、ドライバはフロントウィンドシールドＷＳにおいて任意の場所を表示部４０とすることができ、その表示部４０に表示される画像を視認できるようになっている。 In the present embodiment, as described above, thepedestal 10 can be attached to any place in the vehicle interior, so that the user can freely select the attachment place. In addition, since the outer shape of theimage projector 20 is spherical and pressed against thebase 10 by the holdingmember 30, the posture of theimage projector 20 can be freely changed. Thereby, the driver can make thedisplay unit 40 an arbitrary place on the front windshield WS, and can visually recognize an image displayed on thedisplay unit 40.

以上、説明したように、本実施形態では、球形状のケース２１を台座１０に収納すると共に、ケース２１の姿勢を変えてケース２１のレンズ２５から射出される画像の画像光を表示部２００に導いている。これにより、車両用ヘッドアップディスプレイを車室内の任意の場所に設置できる形態とすることができる。 As described above, in the present embodiment, thespherical case 21 is housed in thepedestal 10, and the image light of the image emitted from thelens 25 of thecase 21 by changing the attitude of thecase 21 is displayed on thedisplay unit 200. Guided. Thereby, it can be set as the form which can install the head-up display for vehicles in the arbitrary places in a vehicle interior.

また、画像投影器１００の外形をなすケース２１が球形状であって、そのケース２１を保持する軸受け１１が球形状になっているため、ケース２１の姿勢を自由に変更することができる。これにより、ケース２１のレンズ２５から射出される画像の画像光をフロントウィンドシールドＷＳの表示部４０に導くことができ、表示部４０に画像を表示させることができる。この際、ケース２１は複数の小球１２を介して軸受け１１に設置されている。つまり、小球１２とケース２１の側面とが点接触となるため、ケース２１の姿勢をスムーズに変更することができる。 In addition, since thecase 21 forming the outer shape of theimage projector 100 has a spherical shape and thebearing 11 that holds thecase 21 has a spherical shape, the posture of thecase 21 can be freely changed. Thereby, the image light of the image emitted from thelens 25 of thecase 21 can be guided to thedisplay unit 40 of the front windshield WS, and the image can be displayed on thedisplay unit 40. At this time, thecase 21 is installed on thebearing 11 via a plurality ofsmall balls 12. That is, since thesmall ball 12 and the side surface of thecase 21 are in point contact, the posture of thecase 21 can be changed smoothly.

（他の実施形態）
上記第１実施形態では、台座１０の軸受け１１に固定された３つの小球１２で画像投影器２０を保持していたが、ベアリングで画像投影器２０を支持するようにしても良い。このような場合、小球１２と同様に、軸受け１１に複数のベアリングを設け、これら複数のベアリングで画像投影器２０を保持することとなる。このようにベアリングを採用しても、スムーズに画像投影器２０を回転させることができる。(Other embodiments)
In the first embodiment, theimage projector 20 is held by the threesmall spheres 12 fixed to the bearing 11 of thepedestal 10. However, theimage projector 20 may be supported by a bearing. In such a case, like thesmall ball 12, a plurality of bearings are provided on thebearing 11, and theimage projector 20 is held by the plurality of bearings. Thus, even if a bearing is employed, theimage projector 20 can be smoothly rotated.

また、第１実施形態では、画像投影器２０のケース２１の外形を球形状としているが、この形状は球に限定するものではない。すなわち、ケース２１を例えば円柱形状としても良い。このような場合、円柱形状の側面に小球１２やベアリングが接するように台座１０および軸受け１１を用意すれば良い。 In the first embodiment, the outer shape of thecase 21 of theimage projector 20 is spherical, but this shape is not limited to a sphere. That is, thecase 21 may have a cylindrical shape, for example. In such a case, thepedestal 10 and thebearing 11 may be prepared so that thesmall sphere 12 and the bearing are in contact with the cylindrical side surface.

上記第１実施形態では、配線を介して外部ＥＣＵから表示器２２の液晶パネルに画像信号を出力するようにしているが、配線を用いずに、外部ＥＣＵから表示器２２に無線で信号を送信するようにしても良い。このような場合、外部ＥＣＵおよび表示器２２内にそれぞれ信号送受信機を備え付けることで実現可能である。このように、無線で画像信号を表示器２２に送信することにより、配線の設置等の煩わしさを無くすことができる。 In the first embodiment, the image signal is output from the external ECU to the liquid crystal panel of thedisplay 22 via the wiring. However, the signal is transmitted wirelessly from the external ECU to thedisplay 22 without using the wiring. You may make it do. In such a case, it can be realized by providing a signal transceiver in the external ECU and thedisplay 22 respectively. In this way, by transmitting the image signal wirelessly to thedisplay device 22, troublesomeness such as installation of wiring can be eliminated.

上記第１実施形態では、一例として車両用ヘッドアップディスプレイをインストルメントパネルの上部に設置しているが、この設置場所はインストルメントパネル以外の場所であっても良い。例えば、車室の天井、ピラー、ドアの内張等に設置しても構わない。 In the said 1st Embodiment, although the head-up display for vehicles is installed in the upper part of an instrument panel as an example, this installation place may be places other than an instrument panel. For example, you may install in the ceiling of a vehicle interior, a pillar, the lining of a door, etc.

また、本実施形態に係る車両用ヘッドアップディスプレイにおいて、その設置場所が車両の車室内に限定されることはなく、ユーザが車両以外の任意の場所で使用することも可能である。 Moreover, in the vehicle head-up display according to the present embodiment, the installation location is not limited to the vehicle interior of the vehicle, and the user can also use it in any location other than the vehicle.

台座１０においては、第１実施形態では例えば箱形をなしているが、この台座１０の形状はどんな形状であっても構わない。 In thepedestal 10, for example, a box shape is formed in the first embodiment, but the shape of thepedestal 10 may be any shape.

本発明の一実施形態に係る車両用ヘッドアップディスプレイの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a vehicle head-up display according to an embodiment of the present invention.図１に示される画像投影器の全体斜視図である。It is a whole perspective view of the image projector shown by FIG.従来の車両用ヘッドアップディスプレイの概略図であり、（ａ）は画像投影器の上視図、（ｂ）は車両用ヘッドアップディスプレイの使用時における模式図である。It is the schematic of the conventional head-up display for vehicles, (a) is a top view of an image projector, (b) is a schematic diagram at the time of use of the head-up display for vehicles.

符号の説明Explanation of symbols

１０…台座、１１…軸受け、１２…小球、２０…画像投影器、２１…ケース、
２２…表示器、２３…平面鏡、２４…凹面鏡、２５…レンズ、３０…保持部材、
４０…表示部、ＷＳ…フロントウィンドシールド。DESCRIPTION OFSYMBOLS 10 ... Base, 11 ... Bearing, 12 ... Small ball, 20 ... Image projector, 21 ... Case,
22 ... Display, 23 ... Plane mirror, 24 ... Concave mirror, 25 ... Lens, 30 ... Holding member,
40: Display unit, WS: Front windshield.

Claims

Translated fromJapanese

内部が空洞になっている球形状部分を有するケース（２１）と、前記ケースの内部に収納されると共に車両のフロントウィンドシールド（ＷＳ）に設けられた表示部（４０）に画像表示するための画像の画像光を投射する表示器（２２）と、前記ケースの球形状部分に取り付けられ、前記画像光を外部に射出するためのレンズ（２５）と、を備えた画像投影器（２０）と、
前記画像投影器を収納する球形状部分を有する軸受け（１１）を備えた台座（１０）と、
前記台座に固定され、窓部を有し、この窓部から前記ケースに取り付けられた前記レンズを露出させた状態で前記画像投影器を前記台座に支持する保持部材（３０）と、を備え、
前記台座が前記車両の車室内の任意の場所に取り付けられると共に、前記画像投影器が前記軸受けと前記保持部材との間で回転することで前記画像投影器の姿勢が変えられて、前記ケースの前記レンズから射出される前記画像光が前記表示部に導かれるようになっていることを特徴とする車両用ヘッドアップディスプレイ。A case (21) having a spherical portion with a hollow inside, and an image displayed on a display unit (40) housed in the case and provided on the front windshield (WS) of the vehicle An image projector (20) provided with a display (22) for projecting image light of an image, and a lens (25) attached to the spherical portion of the case for emitting the image light to the outside; ,
A pedestal (10) comprising a bearing (11) having a spherical portion for accommodating the image projector;
A holding member (30) fixed to the pedestal, having a window, and supporting the image projector on the pedestal with the lens attached to the case exposed from the window,
The pedestal is attached to an arbitrary position in the vehicle interior of the vehicle, and the posture of the image projector is changed by rotating the image projector between the bearing and the holding member. The vehicle head-up display, wherein the image light emitted from the lens is guided to the display unit.

前記画像投影器と前記軸受けとの間には、球形状の支持部材（１２）が複数設けられてい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。The vehicle head-up display according to claim 1, wherein a plurality of spherical support members (12) are provided between the image projector and the bearing.

前記レンズは、少なくとも両凸レンズまたは平凸レンズのいずれか一方であることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ。The vehicle head-up display according to claim 1, wherein the lens is at least one of a biconvex lens and a plano-convex lens.