JPWO2014041688A1 - Optical element and head-up display - Google Patents
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Abstract
光学素子は、表示像を構成する光を反射することで当該表示像を虚像として視認させる。光学素子は、一の平板内に、フレネル構造のハーフミラーが複数形成されている。複数のハーフミラーの少なくとも一つは、フレネル構造の元になる自由曲面の中心が、当該ハーフミラーの中心に位置しないフレネル構造が適用されている。これにより、一の光学素子によって、異なる箇所に複数のアイボックスを適切に形成することが可能となる。The optical element makes the display image visible as a virtual image by reflecting light constituting the display image. In the optical element, a plurality of Fresnel half mirrors are formed in one flat plate. At least one of the plurality of half mirrors has a Fresnel structure in which the center of the free curved surface that is the basis of the Fresnel structure is not located at the center of the half mirror. As a result, it is possible to appropriately form a plurality of eyeboxes at different locations using one optical element.
Description
本発明は、虚像として画像を視認させる技術分野に関する。 The present invention relates to a technical field in which an image is visually recognized as a virtual image.
従来から、虚像として画像を視認させるヘッドアップディスプレイなどの表示装置が知られている。一般的に、ヘッドアップディスプレイでは、小型液晶ディスプレイなどの小さな画面(実像)を、拡大された虚像として運転者に視認させるために、コンバイナ(合成器)とよばれる凹面ハーフミラーを用いている。昼間でも虚像を明るく視認させるためには、実像の発光輝度を上げれば良いが、消費電力やデバイス価格が増大するため、通常は光の利用効率を上げる手法が用いられている。光の利用効率を上げるためには、実像の発光角度を制限するとともに、コンバイナで反射された光が観察者の頭部に集まるように、凹面ハーフミラーの焦点距離を適切な値に設定すると良い。以下では、コンバイナによって形成される虚像観察可能領域のことを「アイボックス」と呼ぶ。 Conventionally, a display device such as a head-up display for visually recognizing an image as a virtual image is known. In general, in a head-up display, a concave half mirror called a combiner (synthesizer) is used so that a driver can visually recognize a small screen (real image) such as a small liquid crystal display as an enlarged virtual image. In order to make a virtual image bright and visible even in the daytime, it is only necessary to increase the light emission luminance of the real image. However, since power consumption and device price increase, a method of increasing the light use efficiency is usually used. In order to increase the light utilization efficiency, it is preferable to limit the emission angle of the real image and set the focal length of the concave half mirror to an appropriate value so that the light reflected by the combiner is collected on the observer's head. . Hereinafter, the virtual image observable region formed by the combiner is referred to as an “eye box”.
ところで、凹面ハーフミラーコンバイナでアイボックスを形成することは、虚像の輝度を上げるためには有効であるが、観察者が限定されてしまうという課題がある。例えば、運転者に虚像が見えるように運転席の近傍にアイボックスを形成すると、助手席に座る同乗者には虚像が見えない。この課題を解決するために、例えば特許文献1には、運転者と助手席に座る同乗者の両方が虚像を視認できるように、2枚のコンバイナを角度を変えて設置することが提案されている。
By the way, forming an eye box with a concave half mirror combiner is effective in increasing the brightness of a virtual image, but there is a problem that an observer is limited. For example, if an eyebox is formed in the vicinity of the driver's seat so that the driver can see the virtual image, the passenger sitting in the passenger seat cannot see the virtual image. In order to solve this problem, for example,
その他にも、本発明に関連する技術が特許文献2乃至4に提案されている。特許文献2乃至4には、フレネル構造を利用したコンバイナが提案されている。
In addition,
特許文献1に記載された技術では、2枚のコンバイナを用いることで、アイボックスを2箇所に形成することができる。しかしながら、特許文献1に記載された技術では、装置が大型化してしまったり、コンバイナを2枚利用するためコストがかかってしまったり、2枚のコンバイナの設置角度を調整する必要があった。
In the technique described in
他方で、特許文献2乃至4に記載された技術では、フレネル構造を利用したコンバイナは平板であるため、車内への設置自由度が増すといった利点がある。しかしながら、特許文献2乃至4に記載された技術では、アイボックスを1箇所にしか形成できなかった。
On the other hand, in the techniques described in
本発明が解決しようとする課題は上記のようなものが例として挙げられる。本発明は、1枚の光学素子によって、複数のアイボックスを適切に形成することを課題とする。 Examples of the problem to be solved by the present invention are as described above. It is an object of the present invention to appropriately form a plurality of eye boxes with a single optical element.
請求項1に記載の発明では、表示像を構成する光を反射することで当該表示像を虚像として視認させる光学素子であって、前記光学素子は、一の平板内に、フレネル構造のハーフミラーが複数形成されており、複数の前記ハーフミラーの少なくとも一つは、前記フレネル構造の元になる自由曲面の中心が、当該ハーフミラーの中心に位置しないフレネル構造が適用されていることを特徴とする。
The invention according to
請求項9に記載の発明では、ヘッドアップディスプレイは、請求項1乃至8のいずれか一項に記載の光学素子と、前記光学素子に向けて前記表示像を構成する光を出射する光源部と、を備えることを特徴とする。 In a ninth aspect of the invention, a head-up display includes the optical element according to any one of the first to eighth aspects, and a light source unit that emits light constituting the display image toward the optical element. It is characterized by providing.
本発明の1つの観点では、表示像を構成する光を反射することで当該表示像を虚像として視認させる光学素子であって、前記光学素子は、一の平板内に、フレネル構造のハーフミラーが複数形成されており、複数の前記ハーフミラーの少なくとも一つは、前記フレネル構造の元になる自由曲面の中心が、当該ハーフミラーの中心に位置しないフレネル構造が適用されている。 In one aspect of the present invention, an optical element that reflects light constituting a display image to visually recognize the display image as a virtual image, the optical element includes a Fresnel half mirror in one flat plate. A plurality of the half mirrors are formed, and at least one of the plurality of half mirrors has a Fresnel structure in which the center of the free curved surface that is the basis of the Fresnel structure is not located at the center of the half mirror.
上記の光学素子は、表示像を構成する光を反射することで当該表示像を虚像として視認させるために利用される。例えば、光学素子は、ヘッドアップディスプレイなどに適用されるコンバイナ(合成器)である。光学素子は、一の平板内に、フレネル構造のハーフミラーが複数形成されている。また、複数のハーフミラーの少なくとも一つは、フレネル構造の元になる自由曲面の中心(例えば頂点)が、当該ハーフミラーの中心(外形中心)に位置しないフレネル構造が適用されている。これにより、一の光学素子によって、異なる箇所に複数のアイボックスを適切に形成することが可能となる。 Said optical element is utilized in order to make the said display image visually recognized as a virtual image by reflecting the light which comprises a display image. For example, the optical element is a combiner (synthesizer) applied to a head-up display or the like. In the optical element, a plurality of Fresnel half mirrors are formed in one flat plate. Also, at least one of the plurality of half mirrors has a Fresnel structure in which the center (for example, the vertex) of the free curved surface that is the basis of the Fresnel structure is not located at the center (outer shape center) of the half mirror. As a result, it is possible to appropriately form a plurality of eyeboxes at different locations using one optical element.
なお、「フレネル構造」とは、公知のフレネルレンズの面形状に類似する形状が適用された構造を意味する。つまり、「フレネル構造のハーフミラー」とは、公知のフレネルレンズの面形状に類似する形状が適用されたハーフミラーを意味する。 The “Fresnel structure” means a structure to which a shape similar to the surface shape of a known Fresnel lens is applied. That is, the “Fresnel half mirror” means a half mirror to which a shape similar to the surface shape of a known Fresnel lens is applied.
上記の光学素子の一態様では、前記平板を面内で分割した複数の領域に前記複数のハーフミラーが形成されている。例えば、前記平板を面内で上下方向及び/又は左右方向に分割した領域のそれぞれに前記ハーフミラーが形成されている。 In one aspect of the optical element, the plurality of half mirrors are formed in a plurality of regions obtained by dividing the flat plate in a plane. For example, the half mirror is formed in each of regions obtained by dividing the flat plate in the vertical direction and / or the horizontal direction.
上記の光学素子の他の一態様では、前記平板の厚さ方向に前記複数のハーフミラーが積層されている。この場合、前記複数のハーフミラーのそれぞれで反射されて前記光学素子から出射された光の明るさが等しくなるように、前記複数のハーフミラーのそれぞれの反射率が設定されていると良い。こうすることで、複数のアイボックスで視認される虚像の明るさを等しくすることができる。 In another aspect of the optical element, the plurality of half mirrors are stacked in the thickness direction of the flat plate. In this case, the reflectivity of each of the plurality of half mirrors may be set so that the brightness of the light reflected from each of the plurality of half mirrors and emitted from the optical element is equal. By doing so, the brightness of the virtual image visually recognized by the plurality of eyeboxes can be made equal.
上記の光学素子の他の一態様では、前記複数のハーフミラーの少なくとも一つは、前記自由曲面の中心が、当該ハーフミラーの中心から上下方向及び/又は左右方向にずらされたフレネル構造が適用されている。例えば、光学素子の設置位置や設置角度などに応じて、狙いの位置にアイボックスが形成されるように、ハーフミラーの中心から自由曲面の中心をずらす量が設定される。 In another aspect of the above optical element, at least one of the plurality of half mirrors has a Fresnel structure in which the center of the free curved surface is shifted in the vertical direction and / or the horizontal direction from the center of the half mirror. Has been. For example, the amount by which the center of the free-form surface is shifted from the center of the half mirror is set so that the eye box is formed at the target position according to the installation position and installation angle of the optical element.
上記の光学素子の他の一態様では、前記複数のハーフミラーは、前記自由曲面の焦点距離がそれぞれで異なるフレネル構造が更に適用されている。これにより、一の光学素子によって、異なる距離に位置するように視認される複数の虚像を適切に形成することができる。つまり、複数の虚像距離(光学素子の位置と虚像が視認される位置との距離を意味する)を適切に実現することができる。 In another aspect of the optical element described above, a Fresnel structure in which the focal lengths of the free curved surfaces are different from each other is further applied to the plurality of half mirrors. Thereby, the several virtual image visually recognized so that it may be located in a different distance by one optical element can be formed appropriately. That is, a plurality of virtual image distances (meaning the distance between the position of the optical element and the position where the virtual image is visually recognized) can be appropriately realized.
上記の光学素子の他の一態様では、前記複数のハーフミラーの少なくとも一つは、前記自由曲面の焦点距離が無限大であるフレネル構造が適用されている。この態様は、集光レンズなどによって集光された光が光学素子に入射されるような構成に好適に適用することができる。 In another aspect of the above optical element, a Fresnel structure in which a focal length of the free curved surface is infinite is applied to at least one of the plurality of half mirrors. This aspect can be suitably applied to a configuration in which light collected by a condenser lens or the like is incident on the optical element.
本発明の他の観点では、ヘッドアップディスプレイは、上記の光学素子と、前記光学素子に向けて前記表示像を構成する光を出射する光源部と、を備える。好適な例では、ヘッドアップディスプレイは、移動体に搭載され、運転席及び助手席の2箇所にアイボックスを形成する。 In another aspect of the present invention, a head-up display includes the above-described optical element, and a light source unit that emits light constituting the display image toward the optical element. In a preferred example, the head-up display is mounted on a moving body and forms eyeboxes at two locations, a driver seat and a passenger seat.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<基本概念>
まず、本実施例の内容を説明する前に、本実施例の基本概念について図1及び図2を参照して説明する。<Basic concept>
First, before describing the contents of the present embodiment, the basic concept of the present embodiment will be described with reference to FIG. 1 and FIG.
図1は、一般的なヘッドアップディスプレイを概略的に示した図である。ヘッドアップディスプレイでは、表示すべき画面(実像RI)を形成し、実像RIを構成する光をコンバイナ10で反射させることで、実像RIに対応する虚像VIを運転者に視認させる。例えば、実像RIは、小型液晶ディスプレイによって表示される画面や、プロジェクタによってスクリーンに形成される像(1つの例では射出瞳拡大素子(EPE: Exit-Pupil Expander)によって形成される像)に相当する。なお、小型液晶ディスプレイや、プロジェクタ及びスクリーンは、本発明における「光源部」の一例に相当する。一般的なヘッドアップディスプレイでは、コンバイナ10として凹面ハーフミラーを用い、コンバイナ10で反射された光が観察者の頭部に集まるように、凹面ハーフミラーの焦点距離を適切な値に設定している。図1において符号EBで示す領域は、観察者の頭部付近に形成される虚像観察可能領域(つまりアイボックス)である。
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a general head-up display. In the head-up display, a screen to be displayed (real image RI) is formed, and the light constituting the real image RI is reflected by the
ところで、凹面ハーフミラーのコンバイナ10でアイボックスEBを形成することは、虚像VIの輝度を上げるためには有効であるが、観察者が限定されてしまうという課題がある。例えば、運転者に虚像VIが見えるように運転席の近傍にアイボックスEBを形成すると、助手席に座る同乗者には虚像VIが見えない。この課題を解決するために、前述した特許文献1には、運転者と助手席に座る同乗者の両方が虚像VIを視認できるように、2枚のコンバイナを角度を変えて設置することが提案されている。つまり、特許文献1に記載された技術では、2枚のコンバイナを用いることで、アイボックスを2箇所に形成している。しかしながら、この技術では、装置が大型化してしまったり、コンバイナを2枚利用するためコストがかかってしまったり、2枚のコンバイナの設置角度を調整する必要があった。
By the way, forming the eye box EB with the concave
他方で、前述した特許文献2乃至4には、フレネル構造のハーフミラーを利用した平板コンバイナが提案されている。このコンバイナは平板であるため、車内への設置自由度が増すといった利点がある。しかしながら、特許文献2乃至4に記載された技術では、アイボックスを1箇所にしか形成できなかった。
On the other hand, in
これに対して、本実施例は、一般的な凹面ハーフミラーを用いる代わりに、特許文献2乃至4に記載されたようなフレネル構造のハーフミラーを、1枚のコンバイナの内部に複数形成することで、1枚のコンバイナで複数のアイボックスを形成することを図ったものである。
In contrast, in this embodiment, instead of using a general concave half mirror, a plurality of Fresnel half mirrors as described in
図2は、本実施例の基本概念を説明するための図を示している。図2は、3枚のコンバイナ10x1、10x2、10x3の例を示しており、3枚のコンバイナ10x1、10x2、10x3のそれぞれについて正面図及び断面図(側面図)を示している。なお、正面図及び断面図は、概略的に示したイメージ図を示している。 FIG. 2 is a diagram for explaining the basic concept of the present embodiment. FIG. 2 shows an example of three combiners 10x1, 10x2, and 10x3, and shows a front view and a cross-sectional view (side view) for each of the three combiners 10x1, 10x2, and 10x3. In addition, the front view and sectional drawing have shown the image figure shown schematically.
コンバイナ10x1、10x2、10x3は、内部にフレネル構造のハーフミラーが形成されている。具体的には、コンバイナ10x1、10x2、10x3は、フレネル構造(フレネルパターン)の元になる仮想放物面S1の湾曲に応じた微小な反射面(ミラー面)S2が内部に複数形成されることで、ハーフミラーとして機能する。複数の反射面は、例えば仮想放物面S1を有するレンズを図2における垂直方向に等間隔で分割して配列したような形状を有する。例えば、コンバイナ10x1、10x2、10x3は、仮想放物面S1の湾曲に応じた凹凸が形成された、同じ屈折率を有する2つの部材(以下では適宜「基板」と呼ぶ。基板は言い換えるとカバー層である。)の間に、ある程度の透過性を有する反射薄膜を挟み込むことで作成される。コンバイナ10x1、10x2、10x3に対して光が垂直に入射した場合、コンバイナ10x1、10x2、10x3のそれぞれに入射した光は、全て、内部に形成された反射面S2によって仮想放物面S1の焦点P1の方向に反射される。 The combiners 10x1, 10x2, and 10x3 each have a Fresnel half mirror formed therein. Specifically, the combiners 10x1, 10x2, and 10x3 are formed with a plurality of minute reflecting surfaces (mirror surfaces) S2 corresponding to the curvature of the virtual paraboloid S1 that is the basis of the Fresnel structure (Fresnel pattern). And it functions as a half mirror. The plurality of reflecting surfaces have, for example, a shape in which lenses having a virtual paraboloidal surface S1 are divided and arranged at equal intervals in the vertical direction in FIG. For example, the combiners 10x1, 10x2, and 10x3 are two members having the same refractive index (hereinafter, referred to as "substrate" as appropriate) in which irregularities corresponding to the curvature of the virtual paraboloid S1 are formed. Between the reflective thin films having a certain degree of transparency. When light is incident vertically on the combiners 10x1, 10x2, and 10x3, all the light incident on the combiners 10x1, 10x2, and 10x3 is focused on the virtual paraboloid S1 by the reflecting surface S2 formed inside. Reflected in the direction of.
なお、本明細書では、「フレネル構造」とは、公知のフレネルレンズの面形状に類似する形状が適用された構造を意味するものとする。つまり、「フレネル構造のハーフミラー」とは、公知のフレネルレンズの面形状に類似する形状が適用されたハーフミラーを意味するものとする。 In the present specification, the “Fresnel structure” means a structure to which a shape similar to the surface shape of a known Fresnel lens is applied. That is, “Fresnel half mirror” means a half mirror to which a shape similar to the surface shape of a known Fresnel lens is applied.
ここで、コンバイナ10x1は、その中心(外形中心)に、仮想放物面S1の頂点P2(言い換えると仮想放物面S1の中心であり、以下同様とする。)が位置している。つまり、コンバイナ10x1は、ハーフミラーの面上における中心点P3x1に頂点P2が位置する仮想放物面S1を元にしたフレネル構造が適用されている。そのため、コンバイナ10x1では、内部に形成された反射面S2の傾きが小さい。他方で、コンバイナ10x2、10x3は、その中心(外形中心)に、仮想放物面S1の頂点P2が位置していない。つまり、コンバイナ10x2、10x3は、ハーフミラーの面上における中心点P3x2、P3x3から外れた場所に頂点P2が位置する仮想放物面S1を元にしたフレネル構造が適用されている。言い換えると、コンバイナ10x2、10x3は、フレネルパターンの中心から外れた領域が適用されている。そのため、コンバイナ10x2、10x3では、内部に形成された反射面S2の傾きが大きい(つまり反射面S2が立っている)。 Here, the combiner 10x1 has a vertex P2 of the virtual paraboloid S1 (in other words, the center of the virtual paraboloid S1, and the same shall apply hereinafter) at the center (outline center). That is, the combiner 10x1 has a Fresnel structure based on the virtual paraboloid S1 in which the vertex P2 is located at the center point P3x1 on the surface of the half mirror. Therefore, in the combiner 10x1, the inclination of the reflecting surface S2 formed inside is small. On the other hand, the vertexes P2 of the virtual paraboloid S1 are not located at the centers (outer shape centers) of the combiners 10x2 and 10x3. That is, the combiner 10x2, 10x3 has a Fresnel structure based on the virtual paraboloid S1 in which the vertex P2 is located at a location deviating from the center points P3x2, P3x3 on the surface of the half mirror. In other words, the combiner 10x2, 10x3 is applied with a region off the center of the Fresnel pattern. Therefore, in combiner 10x2, 10x3, the inclination of reflective surface S2 formed inside is large (that is, reflective surface S2 stands).
以下では、コンバイナ10x2、10x3のように、ハーフミラーの中心点P3x2、P3x3から外れた場所に頂点P2が位置する仮想放物面S1をフレネル構造に適用することを、適宜「オフセット」と呼ぶ。また、仮想放物面S1の頂点P2からのオフセットの量を「オフセット量」と呼ぶ。1つの例では、「オフセット量」は、仮想放物面S1の頂点P2がハーフミラーの中心点P3x2、P3x3からずらされている量(言い換えると頂点P2と中心点P3x2、P3x3との距離)で表される。図3に示す例では、コンバイナ10x2は、ハーフミラーの中心点P3x2からオフセット量OFSx2だけ頂点P2がずらされた仮想放物面S1を元にしたフレネル構造が適用されており、コンバイナ10x3は、ハーフミラーの中心点P3x3からオフセット量OFSx3だけ頂点P2がずらされた仮想放物面S1を元にしたフレネル構造が適用されている。 Hereinafter, applying the virtual paraboloid S1 in which the vertex P2 is located at a location deviating from the center points P3x2 and P3x3 of the half mirror, such as the combiners 10x2 and 10x3, to the Fresnel structure is appropriately referred to as "offset". The amount of offset from the vertex P2 of the virtual paraboloid S1 is referred to as “offset amount”. In one example, the “offset amount” is an amount by which the vertex P2 of the virtual paraboloid S1 is shifted from the center points P3x2 and P3x3 of the half mirror (in other words, the distance between the vertex P2 and the center points P3x2 and P3x3). expressed. In the example shown in FIG. 3, the combiner 10x2 has a Fresnel structure based on a virtual paraboloid S1 in which the vertex P2 is shifted from the center point P3x2 of the half mirror by an offset amount OFSx2, and the combiner 10x3 is a half A Fresnel structure based on a virtual paraboloid S1 in which the vertex P2 is shifted by the offset amount OFSx3 from the mirror center point P3x3 is applied.
このようにオフセットが適用されたコンバイナ10x2、10x3を用いることで、コンバイナ自体の設置角度を変えることなく、反射されて戻ってくる光の方向を変えることができる。本実施例では、1枚のコンバイナの内部にオフセットの異なる複数のフレネル構造を形成することで、複数のアイボックスを形成すると共に、それらのアイボックスを異なる位置(例えば運転席と助手席)に形成する。 By using the combiners 10x2 and 10x3 to which the offset is applied in this way, the direction of the reflected light can be changed without changing the installation angle of the combiner itself. In this embodiment, a plurality of Fresnel structures with different offsets are formed inside one combiner to form a plurality of eyeboxes, and these eyeboxes are placed at different positions (for example, a driver seat and a passenger seat). Form.
なお、フレネル構造の元になる面として放物面を用いることに限定はされない。作り易さの観点から球面形状を用いても良いし、収差を補正するために非球面形状を用いても良い。つまり、種々の自由曲面(例えば焦点が規定されるような曲面)をフレネル構造の元になる面として適用することができる。好適な1つの例では、反射面を覆う基板(カバー層)を加味したハーフミラーの特性が放物面に従ったものであるように(つまり、コンバイナに垂直に光を入射させた場合に、反射面で反射して基板を透過して出射された光が放物面の焦点に向かうように)、フレネル構造の元になる面として非放物面を適用することができる。 In addition, it is not limited to using a paraboloid as a surface from which the Fresnel structure is based. From the viewpoint of ease of production, a spherical shape may be used, or an aspherical shape may be used to correct aberration. In other words, various free-form surfaces (for example, curved surfaces with a focal point defined) can be applied as the basis of the Fresnel structure. In one suitable example, the characteristics of the half mirror including the substrate (cover layer) covering the reflecting surface are in accordance with the paraboloid (that is, when light is incident on the combiner vertically) A non-parabolic surface can be applied as the basis of the Fresnel structure (so that light reflected from the reflecting surface and transmitted through the substrate is emitted toward the focal point of the parabolic surface).
以下では、本実施例の具体例(第1乃至第4実施例)について説明する。 Hereinafter, specific examples (first to fourth embodiments) of this embodiment will be described.
<第1実施例>
第1実施例では、コンバイナをその面内で上下方向又は左右方向に分割した領域のそれぞれにフレネル構造のハーフミラーを形成し(つまり2つのハーフミラーを形成し)、2つのハーフミラーの少なくとも一つにオフセットされたフレネル構造を適用する。また、第1実施例では、2つのハーフミラーの一方によって運転席にアイボックスを形成し、2つのハーフミラーの他方によって助手席にアイボックスを形成する。つまり、運転席及び助手席の両方にアイボックスが形成されるように、コンバイナの設置位置や設置角度に応じて、コンバイナ内の2つのハーフミラーの少なくとも一つについて適当なオフセットを与える。<First embodiment>
In the first embodiment, a Fresnel-structured half mirror is formed in each of the regions obtained by dividing the combiner in the vertical or horizontal direction within the plane (that is, two half mirrors are formed), and at least one of the two half mirrors is formed. Apply an offset Fresnel structure to one. In the first embodiment, an eye box is formed in the driver's seat by one of the two half mirrors, and an eye box is formed in the passenger seat by the other of the two half mirrors. That is, an appropriate offset is given to at least one of the two half mirrors in the combiner according to the installation position and installation angle of the combiner so that the eyeboxes are formed in both the driver seat and the passenger seat.
図3は、第1実施例に係るコンバイナ10aの一例を説明するための図を示す。このコンバイナ10aは、図1に示したコンバイナ10の代わりにヘッドアップディスプレイに対して適用される(後述する各種のコンバイナについても同様であるものとする)。
FIG. 3 is a diagram for explaining an example of the
図3(a)は、コンバイナ10aが設置された車室内を上方及び側方から観察した図(上面図及び側面図)を概略的に示している。図3(a)は、コンバイナ10aと運転席と助手席との位置関係を示している。ここでは、運転者の正面上方にコンバイナ10aを設置した場合を例に挙げる。また、コンバイナ10aと運転者頭部との距離L1が1000[mm]であり、運転席と助手席との間隔L2が700[mm]であり、そのような距離L1、L2より、コンバイナ10aと助手席頭部位置との成す角度θ1が35[°]となる場合を例に挙げる。加えて、コンバイナ10aの基板(カバー層)の屈折率nが1.59であり(基板としてポリカーボネートを用いている)、ハーフミラーに適用するフレネル構造の元になる仮想放物面の焦点距離fが300[mm]であり、実像RIからの光がコンバイナ10aに入射する角度(入射角)θinが0[°]であるものとする。FIG. 3A schematically shows a view (a top view and a side view) of the interior of the vehicle in which the
なお、コンバイナ10aと助手席頭部位置との成す角度θ1は、助手席にアイボックスを形成するために必要なコンバイナ10aの出射角(詳しくは後述するハーフミラー10a2の出射角)となる。以下では、この出射角を適宜「θout」と表記する。The angle θ1 formed by the
図3(b)は、コンバイナ10aの正面イメージ図を示している。図3(b)に示すように、コンバイナ10aは、その面内において上下方向に等分割した領域のそれぞれにフレネル構造のハーフミラー10a1、10a2が形成されている。具体的には、コンバイナ10aは、上半分にフレネル構造のハーフミラー10a1が形成され、下半分にフレネル構造のハーフミラー10a2が形成されている。上半分に形成されたハーフミラー10a1は、オフセットされていないフレネル構造が適用されている。具体的には、ハーフミラー10a1は、当該ハーフミラー10a1の中心点P3a1に頂点P2a1が位置する仮想放物面を元にしたフレネル構造が適用されている。
FIG.3 (b) has shown the front image figure of the
他方で、下半分に形成されたハーフミラー10a2は、オフセットされたフレネル構造が適用されている。具体的には、ハーフミラー10a2は、当該ハーフミラー10a2の中心点P3a2から左方向にずれた場所に頂点P2a2が位置する仮想放物面を元にしたフレネル構造が適用されている。図3に示す例では、ハーフミラー10a2は、中心点P3a2から112[mm]のオフセット量OFS1だけ頂点P2a2が左方向にずらされた仮想放物面を元にしたフレネル構造が適用されている。 On the other hand, the offset Fresnel structure is applied to the half mirror 10a2 formed in the lower half. Specifically, the Fresnel structure based on the virtual paraboloid in which the vertex P2a2 is located at a position shifted leftward from the center point P3a2 of the half mirror 10a2 is applied to the half mirror 10a2. In the example shown in FIG. 3, the half mirror 10a2 has a Fresnel structure based on a virtual paraboloid in which the vertex P2a2 is shifted leftward by an offset amount OFS1 of 112 [mm] from the center point P3a2.
このようなコンバイナ10aを用いることで、上半分のハーフミラー10a1によって、運転者の頭部付近にアイボックスが形成され、下半分のハーフミラー10a2によって、助手席に座る同乗者の頭部付近にアイボックスが形成される。
By using such a
ここで、図3に示した例では、下半分のハーフミラー10a2についてのオフセット量OFS1を112[mm]に設定することで、下半分のハーフミラー10a2から助手席の方向に向けて適切に光を出射させることができるのだが、つまりハーフミラー10a2(基板を含む)からの出射角θoutを35°とすることができるのだが、そのような狙いの出射角θoutを実現するために設定すべきオフセット量の求め方について、図4を参照して説明する。Here, in the example shown in FIG. 3, by setting the offset amount OFS1 for the lower half mirror 10a2 to 112 [mm], light is appropriately emitted from the lower half mirror 10a2 toward the passenger seat. Can be emitted, that is, the emission angle θ out from the half mirror 10a2 (including the substrate) can be set to 35 °, but is set to realize such an aimed emission angle θ out. A method for obtaining the offset amount to be described will be described with reference to FIG.
図4(a)は、出射角θoutについての導出式の求め方を説明するための図を示している。図4(a)は、コンバイナ10aの断面イメージ図を示している。図4(a)に示すように、入射光は、入射角θinでコンバイナ10aに入射し、屈折率nの基板で屈折して角度θin’となる。この場合、スネルの法則より、「sinθin=n・sinθin’」といった式が成り立つ。そして、この入射光は、ハーフミラー10a2におけるフレネル構造の反射面S2上の点P10に入射する。点P10は、仮想放物面S1の頂点P2からx方向において「OFS」だけ離れた場所に位置する(「OFS」はオフセット量に相当する)。仮想放物面S1は、焦点距離fを用いると「y=x2/4f」と表される。FIG. 4A shows a diagram for explaining how to obtain a derivation formula for the emission angle θ out . Fig.4 (a) has shown the cross-sectional image figure of the
ここで、点P10を通る、x軸に平行な直線と、点P10での仮想放物面S1の接線とが成す角度φは、「φ=tan−1(OFS/2f)」となる。このような角度φを用いると、角度θin’の入射光が反射面S2に入射する角度βは、「β=φ−θin’」となる。そして、このように反射面S2で反射した光は基板の面に対して角度「θin’+2β」で入射し、基板から出て行く際に屈折することで出射角θoutとなる。この場合、スネルの法則より、「sinθout=n・sin(θin’+2β)」といった式が成り立つ。この式を書き換えると、出射角θoutの導出式(1)が得られる。Here, an angle φ formed by a straight line passing through the point P10 and parallel to the x-axis and the tangent to the virtual paraboloid S1 at the point P10 is “φ = tan −1 (OFS / 2f)”. When such an angle φ is used, the angle β at which the incident light of the angle θ in ′ enters the reflecting surface S2 is “β = φ−θ in ′”. Then, the light reflected by the reflecting surface S2 in this way enters the surface of the substrate at an angle “θ in '+ 2β”, and is refracted when leaving the substrate to be an emission angle θ out . In this case, an equation such as “sin θ out = n · sin (θ in ′ + 2β)” is established from Snell's law. When this equation is rewritten, the derivation equation (1) for the emission angle θ out is obtained.
θout=sin−1[n・sin{2tan−1(OFS/2f)−sin−1(sinθin/n)}] 式(1)
式(1)に示すように、出射角θoutは、屈折率nと、オフセット量OFSと、焦点距離fと、入射角θinとで表される。θ out = sin −1 [n · sin {2 tan −1 (OFS / 2f) −sin −1 (sin θ in / n)}] Equation (1)
As shown in Expression (1), the emission angle θ out is represented by a refractive index n, an offset amount OFS, a focal length f, and an incident angle θ in .
図4(b)は、上記のような式(1)に対して、図3で例示したパラメータ(n、f、θinについての具体的な値)を代入した場合に得られたグラフを示している。図4(b)では、横軸にオフセット量OFS[mm]を示し、縦軸に出射角θout[°]を示している。図4(b)に示すグラフによれば、図3で例示した35°の出射角θoutを実現するためには、オフセット量OFSを112[mm]に設定すれば良いことがわかる。FIG. 4B shows a graph obtained when the parameters (specific values for n, f, θ in ) illustrated in FIG. 3 are substituted for the above-described equation (1). ing. In FIG. 4B, the horizontal axis indicates the offset amount OFS [mm], and the vertical axis indicates the emission angle θ out [°]. According to the graph shown in FIG. 4B, it is understood that the offset amount OFS may be set to 112 [mm] in order to realize the 35 ° output angle θ out illustrated in FIG.
以上説明した第1実施例によれば、コンバイナ10aの内部に2つのフレネル構造のハーフミラー10a1、10a2を形成し、一方のハーフミラー10a2にオフセットを与えることで、運転者の頭部付近と助手席に座る同乗者の頭部付近との2箇所に、アイボックスを適切に形成することができる。また、第1実施例によれば、1枚のコンバイナ10aによって2箇所にアイボックスを形成することができるため、特許文献1に記載された技術のように2枚のコンバイナを用いる場合と比較して、装置を小型化することができると共に、コストを低減することができる。また、2枚のコンバイナの設置角度を調整する必要もない。
According to the first embodiment described above, the two Fresnel-structured half mirrors 10a1 and 10a2 are formed inside the
[第1実施例の変形例]
以下では、上記した第1実施例の変形例について説明する。[Modification of the first embodiment]
Below, the modification of above-mentioned 1st Example is demonstrated.
(第1変形例)
図5は、第1実施例に係る第1変形例を説明するための図を示す。図5(a)は、第1変形例に係るコンバイナ10b又はコンバイナ10cが設置された車室内を上方及び側方から観察した図(上面図及び側面図)を概略的に示している。図5(a)は、コンバイナ10b又は10cと運転席と助手席との位置関係を示している。図5(a)に示すように、第1変形例では、上記した第1実施例と同様に、運転者の正面上方にコンバイナ10b又は10cが設置される。(First modification)
FIG. 5 is a diagram for explaining a first modification according to the first embodiment. FIG. 5A schematically shows a view (a top view and a side view) of the interior of the vehicle interior in which the
図5(b)は、第1変形例に係るコンバイナ10bの正面イメージ図を示している。図5(b)に示すように、コンバイナ10bは、上半分にフレネル構造のハーフミラー10b2が形成され、下半分にフレネル構造のハーフミラー10b1が形成されている。コンバイナ10bは、第1実施例で示したコンバイナ10aと異なり、上半分に形成されたハーフミラー10b2に対してオフセットされたフレネル構造が適用され、下半分に形成されたハーフミラー10b1に対してオフセットされていないフレネル構造が適用されている。具体的には、上半分に形成されたハーフミラー10b2は、当該ハーフミラー10b2の中心点P3b2から左方向にずれた場所に頂点P2b2が位置する仮想放物面を元にしたフレネル構造が適用されている。他方で、下半分に形成されたハーフミラー10b1は、当該ハーフミラー10b1の中心点P3b1に頂点P2b1が位置する仮想放物面を元にしたフレネル構造が適用されている。このようなコンバイナ10bを用いた場合、下半分のハーフミラー10b1によって、運転者の頭部付近にアイボックスが形成され、上半分のハーフミラー10b2によって、助手席に座る同乗者の頭部付近にアイボックスが形成される。
FIG.5 (b) has shown the front image figure of the
図5(c)は、第1変形例に係るコンバイナ10cの正面イメージ図を示している。図5(c)に示すように、コンバイナ10cは、第1実施例で示したコンバイナ10aと異なり、面内において左右方向に等分割した領域のそれぞれにフレネル構造のハーフミラー10c1、10c2が形成されている。具体的には、コンバイナ10cは、右半分にフレネル構造のハーフミラー10c1が形成され、左半分にフレネル構造のハーフミラー10c2が形成されている。右半分に形成されたハーフミラー10c1は、オフセットされていないフレネル構造が適用されている。具体的には、ハーフミラー10c1は、当該ハーフミラー10c1の中心点P3c1に頂点P2c1が位置する仮想放物面を元にしたフレネル構造が適用されている。他方で、左半分に形成されたハーフミラー10c2は、オフセットされたフレネル構造が適用されている。具体的には、ハーフミラー10c2は、当該ハーフミラー10c2の中心点P3c2から左方向にずれた場所に頂点P2c2が位置する仮想放物面を元にしたフレネル構造が適用されている。このようなコンバイナ10cを用いた場合、右半分のハーフミラー10c1によって、運転者の頭部付近にアイボックスが形成され、上半分のハーフミラー10c2によって、助手席に座る同乗者の頭部付近にアイボックスが形成される。
FIG.5 (c) has shown the front image figure of the
なお、コンバイナ10cにおいて、ハーフミラー10c1とハーフミラー10c2とを入れ替えたような構成を採用しても良い。つまり、ハーフミラー10c1を左半分に位置させ、ハーフミラー10c2を右半分に位置させたような構成を採用しても良い。
In the
(第2変形例)
図6は、第1実施例に係る第2変形例を説明するための図を示す。図6(a)は、第2変形例に係るコンバイナ10d又はコンバイナ10eが設置された車室内を上方及び側方から観察した図(上面図及び側面図)を概略的に示している。図6(a)は、コンバイナ10d又は10eと運転席と助手席との位置関係を示している。図6(a)に示すように、第2変形例では、上記した第1実施例と異なり、運転席と助手席との中間位置の上方にコンバイナ10d又は10eが設置される。(Second modification)
FIG. 6 is a diagram for explaining a second modification according to the first embodiment. FIG. 6A schematically shows a view (a top view and a side view) of the interior of the vehicle interior in which the
図6(b)は、第2変形例に係るコンバイナ10dの正面イメージ図を示している。図6(b)に示すように、コンバイナ10dは、上半分にフレネル構造のハーフミラー10d1が形成され、下半分にフレネル構造のハーフミラー10d2が形成されている。コンバイナ10dは、第1実施例で示したコンバイナ10aと異なり、ハーフミラー10d1及びハーフミラー10d2の両方とも、オフセットされたフレネル構造が適用されている。具体的には、上半分に形成されたハーフミラー10d1は、当該ハーフミラー10d1の中心点P3d1から右方向にずれた場所に頂点P2d1が位置する仮想放物面を元にしたフレネル構造が適用されている。他方で、下半分に形成されたハーフミラー10d2は、当該ハーフミラー10d2の中心点P3d2から左方向にずれた場所に頂点P2d2が位置する仮想放物面を元にしたフレネル構造が適用されている。このようなコンバイナ10dを用いた場合、上半分のハーフミラー10d1によって、運転者の頭部付近にアイボックスが形成され、下半分のハーフミラー10d2によって、助手席に座る同乗者の頭部付近にアイボックスが形成される。
FIG.6 (b) has shown the front image figure of the
なお、コンバイナ10dにおいて、ハーフミラー10d1とハーフミラー10d2とを入れ替えたような構成を採用しても良い。つまり、ハーフミラー10d1を下半分に位置させ、ハーフミラー10d2を上半分に位置させたような構成を採用しても良い。
In the
図6(c)は、第2変形例に係るコンバイナ10eの正面イメージ図を示している。図6(c)に示すように、コンバイナ10eは、第1変形例に係るコンバイナ10cと同様に、右半分にフレネル構造のハーフミラー10e1が形成され、左半分にフレネル構造のハーフミラー10e2が形成されている。また、コンバイナ10eは、上記したコンバイナ10dと同様に、ハーフミラー10e1及びハーフミラー10e2の両方とも、オフセットされたフレネル構造が適用されている。具体的には、右半分に形成されたハーフミラー10e1は、当該ハーフミラー10e1の中心点P3e1から右方向にずれた場所に頂点P2e1が位置する仮想放物面を元にしたフレネル構造が適用されている。他方で、左半分に形成されたハーフミラー10e2は、当該ハーフミラー10e2の中心点P3e2から左方向にずれた場所に頂点P2e2が位置する仮想放物面を元にしたフレネル構造が適用されている。このようなコンバイナ10eを用いた場合、右半分のハーフミラー10e1によって、運転者の頭部付近にアイボックスが形成され、左半分のハーフミラー10e2によって、助手席に座る同乗者の頭部付近にアイボックスが形成される。
FIG.6 (c) has shown the front image figure of the
なお、コンバイナ10eにおいて、ハーフミラー10e1とハーフミラー10e2とを入れ替えたような構成を採用しても良い。つまり、ハーフミラー10e1を左半分に位置させ、ハーフミラー10e2を右半分に位置させたような構成を採用しても良い。
In the
(第3変形例)
図7は、第1実施例に係る第3変形例を説明するための図を示す。図7(a)は、第3変形例に係るコンバイナ10f又はコンバイナ10gが設置された車室内を上方及び側方から観察した図(上面図及び側面図)を概略的に示している。図7(a)は、コンバイナ10f又は10gと運転席と助手席との位置関係を示している。図7(a)に示すように、第3変形例では、上記した第1実施例と同様に、運転者の正面上方にコンバイナ10f又は10gが設置されている。しかしながら、第3変形例では、コンバイナ10f又は10gの設置角度が第1実施例とは異なる。(Third Modification)
FIG. 7 is a diagram for explaining a third modification according to the first embodiment. FIG. 7A schematically shows a view (a top view and a side view) of the interior of the vehicle interior in which the combiner 10f or the
図7(b)は、第3変形例に係るコンバイナ10fの正面イメージ図を示している。図7(b)に示すように、コンバイナ10fは、上半分にフレネル構造のハーフミラー10f1が形成され、下半分にフレネル構造のハーフミラー10f2が形成されている。コンバイナ10fは、第1実施例で示したコンバイナ10aと異なり、ハーフミラー10f1及びハーフミラー10f2の両方とも、オフセットされたフレネル構造が適用されている。また、コンバイナ10fは、第1実施例で示したコンバイナ10aと異なり、左右方向のオフセットだけでなく上下方向のオフセットも適用されている。具体的には、上半分に形成されたハーフミラー10f1は、当該ハーフミラー10f1の中心点P3f1から上方向にずれた場所に頂点P2f1が位置する仮想放物面を元にしたフレネル構造が適用されている。他方で、下半分に形成されたハーフミラー10f2は、当該ハーフミラー10f2の中心点P3f2から左方向及び上方向にずれた場所に頂点P2f2が位置する仮想放物面を元にしたフレネル構造が適用されている。このようなコンバイナ10fを用いた場合、上半分のハーフミラー10f1によって、運転者の頭部付近にアイボックスが形成され、下半分のハーフミラー10f2によって、助手席に座る同乗者の頭部付近にアイボックスが形成される。
FIG.7 (b) has shown the front image figure of the combiner 10f which concerns on a 3rd modification. As shown in FIG. 7B, the combiner 10f has a Fresnel half mirror 10f1 in the upper half and a Fresnel half mirror 10f2 in the lower half. The combiner 10f differs from the
なお、コンバイナ10fにおいて、ハーフミラー10f1とハーフミラー10f2とを入れ替えたような構成を採用しても良い。つまり、ハーフミラー10f1を下半分に位置させ、ハーフミラー10f2を上半分に位置させたような構成を採用しても良い。 In the combiner 10f, a configuration in which the half mirror 10f1 and the half mirror 10f2 are interchanged may be employed. That is, a configuration in which the half mirror 10f1 is positioned in the lower half and the half mirror 10f2 is positioned in the upper half may be employed.
図7(c)は、第3変形例に係るコンバイナ10gの正面イメージ図を示している。図7(c)に示すように、コンバイナ10gは、右半分にフレネル構造のハーフミラー10g1が形成され、左半分にフレネル構造のハーフミラー10g2が形成されている。また、コンバイナ10gは、上記したコンバイナ10fと同様に、ハーフミラー10g1及びハーフミラー10g2の両方にオフセットされたフレネル構造が適用されていると共に、左右方向のオフセットだけでなく上下方向のオフセットも適用されている。具体的には、右半分に形成されたハーフミラー10g1は、当該ハーフミラー10g1の中心点P3g1から上方向にずれた場所に頂点P2g1が位置する仮想放物面を元にしたフレネル構造が適用されている。他方で、左半分に形成されたハーフミラー10g2は、当該ハーフミラー10g2の中心点P3g2から左方向及び上方向にずれた場所に頂点P2g2が位置する仮想放物面を元にしたフレネル構造が適用されている。このようなコンバイナ10gを用いた場合、右半分のハーフミラー10g1によって、運転者の頭部付近にアイボックスが形成され、左半分のハーフミラー10g2によって、助手席に座る同乗者の頭部付近にアイボックスが形成される。
FIG.7 (c) has shown the front image figure of the
なお、コンバイナ10gにおいて、ハーフミラー10g1とハーフミラー10g2とを入れ替えたような構成を採用しても良い。つまり、ハーフミラー10g1を左半分に位置させ、ハーフミラー10g2を右半分に位置させたような構成を採用しても良い。
In the
(第4変形例)
図8は、第1実施例に係る第4変形例を説明するための図を示す。図8(a)は、第4変形例に係るコンバイナ10h又はコンバイナ10iが設置された車室内を上方及び側方から観察した図(上面図及び側面図)を概略的に示している。図8(a)は、コンバイナ10h又は10iと運転席と助手席との位置関係を示している。図8(a)に示すように、第4変形例では、上記した第1実施例と異なり、運転席と助手席との中間位置の上方に10h又は10iが設置される。また、第4変形例では、コンバイナ10h又は10iの設置角度が第1実施例とは異なる。(Fourth modification)
FIG. 8 is a diagram for explaining a fourth modification according to the first embodiment. FIG. 8A schematically shows a view (a top view and a side view) of the interior of the vehicle interior in which the
図8(b)は、第4変形例に係るコンバイナ10hの正面イメージ図を示している。図8(b)に示すように、コンバイナ10hは、上半分にフレネル構造のハーフミラー10h1が形成され、下半分にフレネル構造のハーフミラー10h2が形成されている。コンバイナ10hは、第3変形例に係るコンバイナ10fと同様に、ハーフミラー10h1及びハーフミラー10h2の両方にオフセットされたフレネル構造が適用されていると共に、左右方向及び上下方向についてのオフセットが適用されている。具体的には、上半分に形成されたハーフミラー10h1は、当該ハーフミラー10h1の中心点P3h1から右方向及び上方向にずれた場所に頂点P2h1が位置する仮想放物面を元にしたフレネル構造が適用されている。他方で、下半分に形成されたハーフミラー10h2は、当該ハーフミラー10h2の中心点P3h2から左方向及び上方向にずれた場所に頂点P2h2が位置する仮想放物面を元にしたフレネル構造が適用されている。このようなコンバイナ10hを用いた場合、上半分のハーフミラー10h1によって、運転者の頭部付近にアイボックスが形成され、下半分のハーフミラー10h2によって、助手席に座る同乗者の頭部付近にアイボックスが形成される。
FIG.8 (b) has shown the front image figure of the
なお、コンバイナ10hにおいて、ハーフミラー10h1とハーフミラー10h2とを入れ替えたような構成を採用しても良い。つまり、ハーフミラー10h1を下半分に位置させ、ハーフミラー10h2を上半分に位置させたような構成を採用しても良い。
In the
図8(c)は、第4変形例に係るコンバイナ10iの正面イメージ図を示している。図8(c)に示すように、コンバイナ10iは、右半分にフレネル構造のハーフミラー10i1が形成され、左半分にフレネル構造のハーフミラー10i2が形成されている。また、コンバイナ10iは、上記したコンバイナ10hと同様に、ハーフミラー10i1及びハーフミラー10i2の両方にオフセットされたフレネル構造が適用されていると共に、左右方向及び上下方向についてのオフセットが適用されている。具体的には、右半分に形成されたハーフミラー10i1は、当該ハーフミラー10i1の中心点P3i1から右方向及び上方向にずれた場所に頂点P2i1が位置する仮想放物面を元にしたフレネル構造が適用されている。他方で、左半分に形成されたハーフミラー10i2は、当該ハーフミラー10i2の中心点P3i2から左方向及び上方向にずれた場所に頂点P2i2が位置する仮想放物面を元にしたフレネル構造が適用されている。このようなコンバイナ10iを用いた場合、右半分のハーフミラー10i1によって、運転者の頭部付近にアイボックスが形成され、左半分のハーフミラー10i2によって、助手席に座る同乗者の頭部付近にアイボックスが形成される。
FIG.8 (c) has shown the front image figure of the
なお、コンバイナ10iにおいて、ハーフミラー10i1とハーフミラー10i2とを入れ替えたような構成を採用しても良い。つまり、ハーフミラー10i1を左半分に位置させ、ハーフミラー10i2を右半分に位置させたような構成を採用しても良い。
In the
(第5変形例)
図9は、第1実施例に係る第5変形例を説明するための図を示す。図9(a)は、第5変形例に係るコンバイナ10jが設置された車室内を側方から観察した図(側面図)を概略的に示している。図9(a)は、コンバイナ10jと運転席との位置関係を示している。第5変形例では、上記した第1実施例と同様に、運転者の正面上方にコンバイナ10jが設置される。(5th modification)
FIG. 9 is a diagram for explaining a fifth modification according to the first embodiment. FIG. 9A schematically shows a view (side view) of a vehicle interior in which a
図9(b)は、第5変形例に係るコンバイナ10jの正面イメージ図を示している。図9(b)に示すように、コンバイナ10jは、上半分にフレネル構造のハーフミラー10j1が形成され、下半分にフレネル構造のハーフミラー10j2が形成されている。コンバイナ10jは、第1実施例で示したコンバイナ10aと同様に、上半分に形成されたハーフミラー10j1に対してオフセットされていないフレネル構造が適用され、下半分に形成されたハーフミラー10j2に対してオフセットされたフレネル構造が適用されている。しかしながら、コンバイナ10jは、第1実施例で示したコンバイナ10aと異なり、下半分に形成されたハーフミラー10j2に対して、左右方向ではなく上下方向についてのオフセットが適用されている。具体的には、ハーフミラー10j2は、当該ハーフミラー10j2の中心点P3j2から下方向にずれた場所に頂点P2j2が位置する仮想放物面を元にしたフレネル構造が適用されている。
FIG.9 (b) has shown the front image figure of the
このようなコンバイナ10jを用いた場合、図9(a)に示すように、上半分のハーフミラー10j1によって、運転者が符号50で示す場所に位置する場合の頭部付近にアイボックスが形成され、下半分のハーフミラー10j2によって、運転者が符号51で示す場所(符号50よりも下方の場所)に位置する場合の頭部付近にアイボックスが形成される。
When such a
以上述べたように、第5変形例によれば、運転席の上下方向に2つのアイボックスを適切に形成することができる。これにより、運転者の座高などに応じたコンバイナ10jの傾斜角度の調整が不要となる。
As described above, according to the fifth modification, two eyeboxes can be appropriately formed in the vertical direction of the driver's seat. This eliminates the need to adjust the tilt angle of the
(第6変形例)
図10は、第1実施例に係る第6変形例を説明するための図を示す。図10(a)は、第6変形例に係るコンバイナ10kが設置された車室内を側方から観察した図(側面図)を概略的に示している。図10(a)は、コンバイナ10kと運転席との位置関係を示している。第6変形例では、上記した第1実施例と同様に、運転者の正面上方にコンバイナ10kが設置される。しかしながら、第6変形例では、コンバイナ10kの設置角度が第1実施例とは異なる。(Sixth Modification)
FIG. 10 is a diagram for explaining a sixth modification according to the first embodiment. FIG. 10A schematically shows a side view of the interior of the vehicle interior in which the
図10(b)は、第6変形例に係るコンバイナ10kの正面イメージ図を示している。図10(b)に示すように、コンバイナ10kは、上半分にフレネル構造のハーフミラー10k1が形成され、下半分にフレネル構造のハーフミラー10k2が形成されている。コンバイナ10kは、第5変形例に係るコンバイナ10jと同様に、左右方向ではなく上下方向についてのオフセットが適用されている。この場合、コンバイナ10kは、第5変形例に係るコンバイナ10jと異なり、ハーフミラー10k1及びハーフミラー10k2の両方とも、上下方向についてのオフセットが適用されている。具体的には、ハーフミラー10k1は、当該ハーフミラー10k1の中心点P3k1から上方向にずれた場所に頂点P2k1が位置する仮想放物面を元にしたフレネル構造が適用されている。他方で、ハーフミラー10k2は、当該ハーフミラー10k2の中心点P3k2から上方向にずれた場所に頂点P2k2が位置する仮想放物面を元にしたフレネル構造が適用されている。
FIG.10 (b) has shown the front image figure of the
このようなコンバイナ10kを用いた場合、図10(a)に示すように、上半分のハーフミラー10k1によって、運転者が符号53で示す場所に位置する場合の頭部付近にアイボックスが形成され、下半分のハーフミラー10k2によって、運転者が符号52で示す場所(符号53よりも上方の場所)に位置する場合の頭部付近にアイボックスが形成される。
When such a
以上述べたような第6変形例によっても、運転席の上下方向に2つのアイボックスを適切に形成することができ、運転者の座高などに応じたコンバイナ10kの傾斜角度の調整が不要となる。
According to the sixth modification as described above, two eyeboxes can be appropriately formed in the vertical direction of the driver's seat, and the adjustment of the inclination angle of the
(第7変形例)
上記した第1実施例及び第1乃至第6変形例では、コンバイナを等分割した領域にハーフミラーを形成する例を示したが、コンバイナを等分割することに限定はされない。また、第1実施例及び第1乃至第6変形例では、コンバイナを左右方向又は上下方向に分割した領域にハーフミラーを形成する例を示したが、そのようにコンバイナを分割することに限定はされない。コンバイナを3以上の領域に分割してハーフミラーを形成しても良いし、コンバイナを種々の形状を有する領域に分割してハーフミラーを形成しても良い。(Seventh Modification)
In the first embodiment and the first to sixth modifications described above, the example in which the half mirror is formed in the region where the combiner is equally divided is shown, but the combiner is not limited to being equally divided. In the first embodiment and the first to sixth modified examples, the example in which the half mirror is formed in the region obtained by dividing the combiner in the left-right direction or the up-down direction is shown. However, the limitation to dividing the combiner in this manner is limited. Not. The combiner may be divided into three or more regions to form half mirrors, or the combiner may be divided into regions having various shapes to form half mirrors.
<第2実施例>
次に、第2実施例について説明する。第2実施例では、フレネル構造のハーフミラーがコンバイナの厚さ方向に複数積層される点で、第1実施例と異なる。それ以外の点は、第1実施例と同様である。具体的には、第2実施例でも、複数のハーフミラーの少なくとも一つにオフセットされたフレネル構造を適用し、そのような複数のハーフミラーによって運転席及び助手席の両方にアイボックスを形成する。<Second embodiment>
Next, a second embodiment will be described. The second embodiment is different from the first embodiment in that a plurality of Fresnel half mirrors are stacked in the thickness direction of the combiner. Other points are the same as in the first embodiment. Specifically, also in the second embodiment, an offset Fresnel structure is applied to at least one of the plurality of half mirrors, and an eye box is formed in both the driver seat and the passenger seat by such a plurality of half mirrors. .
図11は、第2実施例に係るコンバイナ10mの一例を説明するための図を示す。図11(a)は、コンバイナ10mが設置された車室内を上方及び側方から観察した図(上面図及び側面図)を概略的に示している。図11(a)は、コンバイナ10mと運転席と助手席との位置関係を示している。ここでは、運転席と助手席との中間位置の上方にコンバイナ10mを設置した場合を例に挙げる。また、コンバイナ10mと運転者頭部との距離L1が1000[mm]であり、運転席と助手席との間隔L2が700[mm]であり、そのような距離L1、L2より、コンバイナ10mと運転席頭部位置及び助手席頭部位置との成す角度θ2が19[°]となる場合を例に挙げる。加えて、コンバイナ10mの基板(カバー層)の屈折率nが1.59であり(基板としてポリカーボネートを用いている)、ハーフミラーに適用するフレネル構造の元になる仮想放物面の焦点距離fが300[mm]であり、実像RIからの光がコンバイナ10mに入射する角度(入射角)θinが0[°]であるものとする。FIG. 11 is a diagram for explaining an example of the
なお、コンバイナ10mと運転席頭部位置及び助手席頭部位置との成す角度θ2は、運転席及び助手席にアイボックスを形成するために必要なコンバイナ10mの出射角(詳しくは後述するハーフミラー10m1、10m2の出射角)となる。つまり、前述した出射角θoutに相当する。The angle θ2 formed by the
図11(b)は、第2実施例に係るコンバイナ10mの正面イメージ図を示しており、図11(c)は、図11(b)中の切断線A1−A2に沿ったコンバイナ10mの断面イメージ図を示している。図11(c)に示すように、フレネル構造のハーフミラー10m1、10m2は、コンバイナ10mの厚さ方向に積層されている。具体的には、コンバイナ10mを正面から見た場合において、ハーフミラー10m1は、ハーフミラー10m2よりも奥側に形成されている。言い換えると、ハーフミラー10m2は、ハーフミラー10m1よりも手前側に形成されている。図11(b)では、破線は、奥側に形成されたハーフミラー10m1のイメージを示しており、実線は、手前側に形成されたハーフミラー10m2のイメージを示している。
FIG.11 (b) has shown the front image figure of the
図11(b)に示すように、ハーフミラー10m1及びハーフミラー10m2は両方とも、オフセットされたフレネル構造が適用されている。具体的には、ハーフミラー10m1は、当該ハーフミラー10m1の中心点P3m(コンバイナ10m自体の中心点に相当する)から右方向にずれた場所に頂点P2m1が位置する仮想放物面を元にしたフレネル構造が適用されている。図11に示す例では、ハーフミラー10m1は、中心点P3mから66[mm]のオフセット量OFS2aだけ頂点P2m1が右方向にずらされた仮想放物面が適用されている。他方で、ハーフミラー10m2は、当該ハーフミラー10m2の中心点P3m(コンバイナ10m自体の中心点に相当する)から左方向にずれた場所に頂点P2m2が位置する仮想放物面を元にしたフレネル構造が適用されている。図11に示す例では、ハーフミラー10m2は、中心点P3mから66[mm]のオフセット量OFS2bだけ頂点P2m2が左方向にずらされた仮想放物面が適用されている。
As shown in FIG. 11B, an offset Fresnel structure is applied to both the half mirror 10m1 and the half mirror 10m2. Specifically, the half mirror 10m1 is based on a virtual paraboloid in which the vertex P2m1 is located at a position shifted rightward from the center point P3m of the half mirror 10m1 (corresponding to the center point of the
なお、66[mm]のオフセット量OFS2a、OFS2bは、図4(b)に示したグラフより、19[°]の出射角θoutに対応するオフセット量OFSとして求められるものである。The offset amount OFS2a, OFS2b of 66 [mm] is one in which the graph shown in FIG. 4 (b), is determined as the offset amount OFS corresponding to the emission angle theta out of 19 [°].
このようなコンバイナ10mを用いることで、奥側のハーフミラー10m1によって、運転者の頭部付近にアイボックスが形成され、手前側のハーフミラー10m2によって、助手席に座る同乗者の頭部付近にアイボックスが形成される。したがって、第2実施例によっても、1枚のコンバイナ10mによって、運転者の頭部付近と助手席に座る同乗者の頭部付近との2箇所に、アイボックスを適切に形成することができる。
By using such a
なお、ハーフミラー10m1によって運転席の方向に出射される光の明るさと、ハーフミラー10m2によって助手席の方向に出射される光の明るさとが等しくなるように、ハーフミラー10m1の反射面S2m1の反射率(反射膜などの反射率)と、ハーフミラー10m2の反射面S2m2の反射率(反射膜などの反射率)とを設定することが望ましい。これを実現するためには、手前側のハーフミラー10m2の反射面S2m2の反射率を「Rf」とし、奥側のハーフミラー10m1の反射面S2m1の反射率を「Rb」とすると、「(1−Rf)*Rb=Rf」といった式が成立するような反射率Rf、Rbを採用すれば良い。例えば、手前側のハーフミラー10m2の反射面S2m2の反射率Rfとして20%を採用した場合、「Rb=0.2/(1−0.2)=0.25」となることから、奥側のハーフミラー10m1の反射面S2m1の反射率Rbとして25%を採用すれば、運転席で視認される虚像VIの明るさと助手席で視認される虚像VIの明るさとを揃えることができる。 The reflection of the reflecting surface S2m1 of the half mirror 10m1 so that the brightness of the light emitted in the direction of the driver's seat by the half mirror 10m1 and the brightness of the light emitted in the direction of the passenger seat by the half mirror 10m2 are equal. It is desirable to set the reflectance (reflectance of the reflection film or the like) and the reflectance (reflection reflectance of the reflection film or the like) of the reflection surface S2m2 of the half mirror 10m2. In order to realize this, when the reflectance of the reflection surface S2m2 of the front half mirror 10m2 is “Rf” and the reflectance of the reflection surface S2m1 of the rear half mirror 10m1 is “Rb”, “(1 The reflectances Rf and Rb that satisfy the equation -Rf) * Rb = Rf "may be employed. For example, when 20% is adopted as the reflectance Rf of the reflecting surface S2m2 of the half mirror 10m2 on the near side, “Rb = 0.2 / (1-0.2) = 0.25”. If the reflectance Rb of the reflecting surface S2m1 of the half mirror 10m1 is 25%, the brightness of the virtual image VI visually recognized in the driver seat and the brightness of the virtual image VI visually recognized in the passenger seat can be made uniform.
なお、上記した第1実施例及び第1乃至第7変形例で示した種々の構成例は、第2実施例に対しても適用することができる。例えば、第1実施例及び第1乃至第7変形例で示した種々のフレネル構造のパターンを、コンバイナの厚さ方向に積層することができる。 Note that the various configuration examples shown in the first embodiment and the first to seventh modifications described above can also be applied to the second embodiment. For example, various Fresnel structure patterns shown in the first embodiment and the first to seventh modifications can be stacked in the thickness direction of the combiner.
なお、上記では2層のフレネル構造を積層する実施例を示したが、3層以上のフレネル構造を積層しても良い。 In addition, although the Example which laminates | stacks a 2 layer Fresnel structure was shown above, you may laminate | stack a 3 or more layer Fresnel structure.
<第3実施例>
次に、第3実施例について説明する。第3実施例は、コンバイナに形成された複数のハーフミラーにおいて、仮想放物面の焦点距離が異なるフレネル構造が適用される点で、第1及び第2実施例と異なる。つまり、第3実施例では、複数のハーフミラーのそれぞれで焦点距離が異なる仮想放物面を元にしたフレネル構造が適用される。こうすることで、1枚のコンバイナによって、異なる距離に位置するように視認される複数の虚像VIが形成される。即ち、複数の虚像距離(コンバイナの位置と虚像VIが視認される位置との距離を意味する)が実現される。<Third embodiment>
Next, a third embodiment will be described. The third embodiment is different from the first and second embodiments in that a Fresnel structure with a different focal length of the virtual paraboloid is applied to a plurality of half mirrors formed in the combiner. That is, in the third embodiment, a Fresnel structure based on a virtual paraboloid having a different focal length is applied to each of the plurality of half mirrors. By doing so, a plurality of virtual images VI that are visually recognized to be located at different distances are formed by one combiner. That is, a plurality of virtual image distances (meaning the distance between the position of the combiner and the position where the virtual image VI is visually recognized) is realized.
ここで、図12を参照して、焦点距離と虚像距離との関係について説明する。図12において、「La」はコンバイナ10と実像RIとの距離を示し、「Lb」はコンバイナ10と虚像VIとの距離(即ち虚像距離)を示している。コンバイナ10のハーフミラーに適用されるフレネル構造の元になる仮想放物面の焦点距離fと、「La」及び「Lb」との間には、以下の式(2)が成立する。
Here, the relationship between the focal length and the virtual image distance will be described with reference to FIG. In FIG. 12, “La” indicates the distance between the
1/La−1/Lb=1/F 式(2)
式(2)は、実像位置と虚像位置との関係を示す結像式であり、焦点距離fを変えるだけで虚像距離Lbを適宜変えることができることを示している。1 / La-1 / Lb = 1 / F Formula (2)
Expression (2) is an imaging expression showing the relationship between the real image position and the virtual image position, and shows that the virtual image distance Lb can be changed as appropriate simply by changing the focal distance f.
次に、図13を参照して、第3実施例に係るコンバイナ10nの一例について説明する。図13(a)は、コンバイナ10nが設置された車室内を側方から観察した図(側面図)を概略的に示している。図13(a)は、コンバイナ10nと運転席との位置関係を示している。ここでは、運転者の正面上方にコンバイナ10nを設置した場合を例に挙げる。また、コンバイナ10nと実像RIとの距離Laが200[mm]であり、コンバイナ10nの基板(カバー層)の屈折率nが1.59であり(基板としてポリカーボネートを用いている)、実像RIからの光がコンバイナ10nに入射する角度(入射角)θinが0[°]である場合を例に挙げる。Next, an example of the
図13(b)は、第3実施例に係るコンバイナ10nの正面イメージ図を示している。図13(b)に示すように、コンバイナ10nは、第1実施例で示したコンバイナ10a等と同様に、上半分にフレネル構造のハーフミラー10n1が形成され、下半分にフレネル構造のハーフミラー10n2が形成されている。第3実施例では、ハーフミラー10n1とハーフミラー10n2とでは、焦点距離が互いに異なる仮想放物面を元にしたフレネル構造が適用されている。具体的には、上半分に形成されたハーフミラー10n1は、下半分に形成されたハーフミラー10n2よりも、焦点距離が短い仮想放物面が適用されている。
FIG.13 (b) has shown the front image figure of the
図14は、第3実施例に係るコンバイナ10nによる結像イメージ図を示している。図14(a)は、コンバイナ10nにおいて上半分に形成されたハーフミラー10n1による結像イメージの上面図を示しており、図14(b)は、コンバイナ10nにおいて下半分に形成されたハーフミラー10n2による結像イメージの上面図を示している。これにより、上半分に形成されたハーフミラー10n1のほうが、下半分に形成されたハーフミラー10n2よりも、虚像距離が長いことがわかる(Lb1>Lb2)。例えば、上半分のハーフミラー10n1に対して、焦点距離が220[mm]である仮想放物面を適用し、下半分のハーフミラー10n2に対して、焦点距離が300[mm]である仮想放物面を適用すると、上半分のハーフミラー10n1による虚像距離Lb1は2200[mm]となり、下半分のハーフミラー10n2による虚像距離Lb2は300[mm]となる。
FIG. 14 shows an image of an image formed by the
以上説明した第3実施例によれば、1枚のコンバイナ10nによって、複数の虚像距離を適切に実現することができる。つまり、異なる距離に位置するように視認される複数の虚像VIを適切に形成することができる。
According to the third embodiment described above, a plurality of virtual image distances can be appropriately realized by a
なお、コンバイナ10nにおいて、上半分のハーフミラー10n1を利用して表示させる画像と、下半分のハーフミラー10n2を利用して表示させる画像とを変えると良い。1つの例では、上半分のハーフミラー10n1を利用して経路矢印を表示させ、下半分のハーフミラー10n2を利用して速度計を表示させることができる。他の例では、上半分のハーフミラー10n1を利用して広域地図(縮尺が小さい地図)を表示させ、下半分のハーフミラー10n2を利用して詳細地図(縮尺が大きい地図)を表示させることができる。
In the
なお、第3実施例と第1実施例とを組み合わせて実施しても良い。具体的には、複数のハーフミラーについて、焦点距離が異なる仮想放物面を元にしたフレネル構造を適用すると共に、複数のハーフミラーの少なくとも一つについて、オフセットされたフレネル構造を適用することができる。1つの例では、運転席と助手席とでコンバイナまでの距離が異なるが、それに因らずに運転席と助手席とで同一の虚像VI(サイズなどが同一の虚像VI)が視認されるように、焦点距離が異なると共にオフセットされたフレネル構造を複数のハーフミラーに適用することができる。他の例では、運転席での虚像距離と助手席での虚像距離とが異なるように、焦点距離が異なると共にオフセットされたフレネル構造を複数のハーフミラーに適用することができる。この例では、助手席での虚像距離が運転席での虚像距離よりも短くなるように焦点距離を設定すると良い。 Note that the third embodiment and the first embodiment may be implemented in combination. Specifically, a fresnel structure based on a virtual paraboloid with different focal lengths is applied to a plurality of half mirrors, and an offset fresnel structure is applied to at least one of the plurality of half mirrors. it can. In one example, the distance to the combiner is different between the driver seat and the passenger seat, but the same virtual image VI (the virtual image VI having the same size etc.) is visually recognized in the driver seat and the passenger seat regardless of the distance. In addition, offset Fresnel structures with different focal lengths can be applied to a plurality of half mirrors. In another example, Fresnel structures with different focal lengths and offsets can be applied to a plurality of half mirrors so that the virtual image distance at the driver seat and the virtual image distance at the passenger seat are different. In this example, the focal length may be set so that the virtual image distance at the passenger seat is shorter than the virtual image distance at the driver seat.
厳密に言うと、上記したコンバイナ10nでも、ハーフミラー10n1、10n2はオフセットされたフレネル構造が適用されている(図13(b)参照)。こうしているのは、運転者の頭部の方向に向けて、ハーフミラー10n1、10n2の両方から適切に光が出射されるようにするためである(図13(a)参照)。なお、仮想放物面の焦点距離が異なるフレネル構造と、オフセットされたフレネル構造の両方を適用することに限定はされず、オフセットされたフレネル構造を適用せずに、仮想放物面の焦点距離が異なるフレネル構造のみを適用しても良い。
Strictly speaking, even in the
また、上記した第1実施例及び第1乃至第7変形例で示した種々の構成例は、第3実施例に対しても適用することができる。例えば、コンバイナの面内での領域の分割例や、フレネル構造のパターン例は、第3実施例に対しても適用することができる。 The various configuration examples shown in the first embodiment and the first to seventh modifications described above can also be applied to the third embodiment. For example, the division example of the area in the plane of the combiner and the pattern example of the Fresnel structure can be applied to the third embodiment.
更に、第3実施例と第2実施例とを組み合わせて実施しても良い。その場合、焦点距離が異なる仮想放物面を元にしたフレネル構造が適用された複数のハーフミラーを、コンバイナの厚さ方向に積層すれば良い。 Furthermore, you may implement combining 3rd Example and 2nd Example. In that case, a plurality of half mirrors to which a Fresnel structure based on virtual paraboloids having different focal lengths are applied may be stacked in the thickness direction of the combiner.
<第4実施例>
次に、第4実施例について説明する。第4実施例は、コンバイナに形成された複数のハーフミラーの少なくとも一つについて、焦点距離が無限大である仮想放物面を元にしたフレネル構造が適用される点で、第1乃至第3実施例と異なる。<Fourth embodiment>
Next, a fourth embodiment will be described. In the fourth embodiment, a Fresnel structure based on a virtual paraboloid having an infinite focal length is applied to at least one of the plurality of half mirrors formed in the combiner. Different from the embodiment.
ここで、図15に示すように、コンバイナ10の前段に集光レンズ11が配置されたヘッドアップディスプレイでは、コンバイナ10にレンズ機能を具備させる必要はない。つまり、コンバイナ10は平面ハーフミラーでも良い。好適な例では、第4実施例は、図15に示すような構成のヘッドアップディスプレイに適用される。
Here, as shown in FIG. 15, in the head-up display in which the
図16は、第4実施例に係るコンバイナ10pの一例を説明するための図を示す。図16(a)は、コンバイナ10pが設置された車室内を上方及び側方から観察した図(上面図及び側面図)を概略的に示している。図16(a)は、コンバイナ10pと運転席と助手席との位置関係を示している。ここでは、運転席と助手席との中間位置の上方にコンバイナ10pを設置した場合を例に挙げる。図16(a)に示すように、コンバイナ10pには、実像RIを構成する光を集光レンズ11で集光した光が下方から入射する。
FIG. 16 is a diagram for explaining an example of the
図16(b)は、第4実施例に係るコンバイナ10pの正面イメージ図を示している。図16(b)に示すように、コンバイナ10pは、第1実施例で示したコンバイナ10a等と同様に、上半分にフレネル構造のハーフミラー10p1が形成され、下半分にフレネル構造のハーフミラー10p2が形成されている。図16(c)は、コンバイナ10pの上半分に形成されたハーフミラー10p1についての図16(b)中の切断線B1−B2に沿った断面イメージ図を示しており、図16(d)は、コンバイナ10pの下半分に形成されたハーフミラー10p2についての図16(b)中の切断線B3−B4に沿った断面イメージ図を示している。
FIG. 16B shows a front image diagram of the
図16(b)〜(d)に示すように、ハーフミラー10p1、10p2は両方とも、焦点距離が無限大である仮想放物面を元にしたフレネル構造が適用されている。焦点距離が無限大である仮想放物面を適用した場合、ハーフミラー10p1、10p2が有する複数の反射面は、ハーフミラー10p1、10p2の長さ方向に沿って延在するような形状を有すると共に、複数の反射面の傾きが等しくなる。また、ハーフミラー10p1、10p2は両方とも、オフセットされたフレネル構造が適用されている。例えば、上半分に形成されたハーフミラー10p1は、66[mm]のオフセット量だけ右方向へオフセットされた仮想放物面を元にしたフレネル構造が適用され、下半分に形成されたハーフミラー10p2は、66[mm]のオフセット量だけ左方向へオフセットされた仮想放物面を元にしたフレネル構造が適用される。 As shown in FIGS. 16B to 16D, both of the half mirrors 10p1 and 10p2 have a Fresnel structure based on a virtual paraboloid having an infinite focal length. When a virtual paraboloid having an infinite focal length is applied, the plurality of reflecting surfaces of the half mirrors 10p1 and 10p2 have a shape extending along the length direction of the half mirrors 10p1 and 10p2. The inclination of the plurality of reflecting surfaces becomes equal. Moreover, the offset Fresnel structure is applied to both the half mirrors 10p1 and 10p2. For example, the half mirror 10p1 formed in the upper half has a Fresnel structure based on a virtual paraboloid offset to the right by an offset amount of 66 [mm], and the half mirror 10p2 formed in the lower half. Is applied with a Fresnel structure based on a virtual paraboloid offset to the left by an offset amount of 66 mm.
このようなコンバイナ10pを用いることで、上半分に形成されたハーフミラー10p1によって、運転者の頭部付近にアイボックスが形成され、下半分に形成されたハーフミラー10p2によって、助手席に座る同乗者の頭部付近にアイボックスが形成される。したがって、第4実施例によっても、1枚のコンバイナ10pによって、運転者の頭部付近と助手席に座る同乗者の頭部付近との2箇所に、アイボックスを適切に形成することができる。
By using such a
なお、ハーフミラー10p1、10p2の両方とも、焦点距離が無限大である仮想放物面を元にしたフレネル構造を適用することに限定はされず、ハーフミラー10p1、10p2の一方にのみ、焦点距離が無限大である仮想放物面を元にしたフレネル構造を適用しても良い。 It should be noted that both the half mirrors 10p1 and 10p2 are not limited to applying a Fresnel structure based on a virtual paraboloid with an infinite focal length, and the focal length is only applied to one of the half mirrors 10p1 and 10p2. You may apply the Fresnel structure based on the virtual paraboloid which is infinite.
なお、上記した第1実施例及び第1乃至第7変形例で示した種々の構成例は、第4実施例に対しても適用することができる。例えば、コンバイナの面内での領域の分割例は、第4実施例に対しても適用することができる。 The various configuration examples shown in the first embodiment and the first to seventh modifications described above can also be applied to the fourth embodiment. For example, the division example of the area in the plane of the combiner can be applied to the fourth embodiment.
また、第4実施例と第2実施例とを組み合わせて実施しても良い。その場合、焦点距離が無限大である仮想放物面を元にしたフレネル構造が適用されたハーフミラーを、コンバイナの厚さ方向に積層すれば良い。 Moreover, you may implement combining a 4th Example and a 2nd Example. In that case, a half mirror to which a Fresnel structure based on a virtual paraboloid having an infinite focal length is applied may be laminated in the thickness direction of the combiner.
また、第4実施例と第3実施例とを組み合わせて実施しても良い。その場合、焦点距離が無限大である仮想放物面を元にしたフレネル構造が適用されたハーフミラーと、焦点距離が無限大でない値を有する仮想放物面を元にしたフレネル構造が適用されたハーフミラーとを用いて、コンバイナを構成すれば良い。 Moreover, you may implement combining a 4th Example and a 3rd Example. In that case, a half mirror to which a Fresnel structure based on a virtual paraboloid with an infinite focal length is applied and a Fresnel structure based on a virtual paraboloid with a focal length that is not infinite are applied. What is necessary is just to comprise a combiner using the half mirror.
本発明は、ヘッドアップディスプレイやヘッドマウントディスプレイなどに利用することができる。 The present invention can be used for a head-up display, a head-mounted display, and the like.
10、10a コンバイナ
10a1、10a2 ハーフミラー
P1 焦点
P2 頂点
S1 仮想放物面
S2 反射面
RI 実像
VI 虚像10, 10a Combiner 10a1, 10a2 Half mirror P1 Focus P2 Vertex S1 Virtual paraboloid S2 Reflecting surface RI Real image VI Virtual image
請求項1に記載の発明では、表示像を構成する光を反射することで当該表示像を虚像として視認させる光学素子であって、前記光学素子は、前記光学素子の平板内に、フレネル構造のハーフミラーが複数形成されており、複数の前記ハーフミラーの少なくとも一つは、前記フレネル構造の元になる自由曲面の中心が、当該ハーフミラーの中心に位置しないフレネル構造が適用されており、複数の前記ハーフミラーは、各々異なる自由曲面を元に構成されていることを特徴とする。
The invention according to
Claims (10)
前記光学素子は、一の平板内に、フレネル構造のハーフミラーが複数形成されており、
複数の前記ハーフミラーの少なくとも一つは、前記フレネル構造の元になる自由曲面の中心が、当該ハーフミラーの中心に位置しないフレネル構造が適用されていることを特徴とする光学素子。An optical element that visually recognizes the display image as a virtual image by reflecting light constituting the display image,
The optical element has a plurality of Fresnel half mirrors formed in one flat plate.
An optical element, wherein at least one of the plurality of half mirrors is applied with a Fresnel structure in which a center of a free curved surface that is the basis of the Fresnel structure is not positioned at the center of the half mirror.
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