JP2011180177A - Head-up display apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プロジェクタ装置による投影像を利用し、自動車などの操縦者に対して計器情報などの各種情報を視覚的に提供するヘッドアップディスプレイ装置に関するものである。 The present invention relates to a head-up display device that visually provides various types of information such as instrument information to a driver of an automobile or the like using a projection image by a projector device.
従来、自動車などの移動体において、液晶ディスプレイなどにより形成された計器情報、ナビゲーション装置における地図情報などの各種情報映像を、フロントウィンドウに投影し、操縦者に情報を伝達するヘッドアップディスプレイ装置が知られている。特許文献1から特許文献3には、車両にこのようなヘッドアップディスプレイ装置を用いることについての開示がみられる。
2. Description of the Related Art Conventionally, a head-up display device that projects various information images such as instrument information formed by a liquid crystal display and map information in a navigation device on a front window in a moving body such as an automobile and transmits the information to a driver is known. It has been.
特許文献1には、グラフィック表示可能な透過型ドットマトリックス液晶表示パネルの背後に配置される調光用スクリーンと、該調光用スクリーンの背後に配置されたバックライト光源とを備え、フロントガラス又はフロントガラス手前に設けた透光性反射板に情報表示を反射させる表示器を備えたヘッドアップディスプレー装置が開示されている。このヘッドアップディスプレー装置によれば、表示器の表示像を運転席の前方視野内に配設された透光性反射板(コンバイナ)に投影表示する車両用ヘッドアップ装置における表示器のウォッシュアウト現象を防ぐとともに、その表示器を透過照明するのに用いられるバックライトの耐久性の向上を図ることができる。
また、特許文献2には、運転席上方に位置するルーフパネルの車室内側に、各種走行データ等の表示像を放射する放射機構を含んだ発光表示源を配し、インストルメントパネルの所定部位に、発光表示源から放射される表示像を運転席前方のフロントウインドパネルに投影するミラーを配設した車両用ヘッドアップディスプレイが開示されている。この車両用ヘッドアップディスプレイによれば、車両のインストルメントパネル内方に大きな設置スペースを必要とせずレイアウトが容易となる。
Further, in
さらに、特許文献3には、ヘッドアップディスプレイ装置におけるコンバイナとして、反射回折により拡散光を再生する透明なホログラムを用いることが開示されている。このようなホログラムを用いたコンバイナを用いることで、非常に高い平面性が要求されることなく、ボケが少なく、しかも明るい再生像を観察できるコンバイナ、そして、ヘッドアップディプレイ装置を提供することが可能となる。 Further, Patent Document 3 discloses that a transparent hologram that reproduces diffused light by reflection diffraction is used as a combiner in a head-up display device. By using a combiner using such a hologram, it is possible to provide a combiner and a head-up display device that can observe a bright reproduced image with less blur without requiring very high flatness. It becomes possible.
ここで、図12、図13を用いて、ヘッドアップディスプレイ装置の一実施形態を簡単に紹介する。図12はヘッドアップディスプレイ装置の各種構成をインストルメントパネル内に組み込んだ場合の実施形態である。液晶表示パネル上には、車両の計器情報や、ナビゲーション装置からの地図情報などの映像情報が出力表示される。液晶表示パネル背面には光源としてのバックライトが設置され、液晶表示パネルを背面から照射することで、光学系拡大素子としての凹面ミラーに液晶表示パネルに形成される映像を照射する。凹面ミラーで反射、拡大された映像はフロントウィンドウ又はフロントウィンドウ上に設けた透過性反射板の内側に投影される。 Here, an embodiment of a head-up display device will be briefly introduced with reference to FIGS. FIG. 12 shows an embodiment in which various configurations of the head-up display device are incorporated in an instrument panel. Video information such as vehicle instrument information and map information from the navigation device is output and displayed on the liquid crystal display panel. A backlight as a light source is installed on the back surface of the liquid crystal display panel. By irradiating the liquid crystal display panel from the back surface, an image formed on the liquid crystal display panel is irradiated onto a concave mirror as an optical system enlarging element. The image reflected and enlarged by the concave mirror is projected on the inside of the front window or a transmissive reflector provided on the front window.
操縦者は、フロントウィンドウ前方に位置する表示像(虚像)を車外の景色と同時に視認することができる。また、表示像までの距離(距離L)をできるだけ遠方にすることで、操縦者は少ない焦点位置の移動量で計器情報や地図情報などの映像情報を確認することができる。 The operator can view the display image (virtual image) located in front of the front window at the same time as the scenery outside the vehicle. In addition, by setting the distance to the display image (distance L) as far as possible, the operator can check video information such as instrument information and map information with a small amount of movement of the focal position.
図13は、車両運転席背後からの様子を示した図であり、フロントウィンドウの破線で囲んだ表示範囲内に各種の映像情報が映し出され、運転者はインストルメントパネル内に配置されている各種計器類などに視線を落とさなくても、車両の運転に注意を払いながら映像による各種情報を取得することができる。 FIG. 13 is a view showing the state from behind the vehicle driver's seat, in which various types of video information are displayed within a display range surrounded by a broken line in the front window, and the driver is provided with various types of information arranged in the instrument panel. It is possible to obtain various information by video while paying attention to driving the vehicle without dropping the line of sight to the instruments.
従来、車室内にはカーナビゲーション装置が設置され、運転手に対し目的地までのルート情報の提供を行っている。通常、カーナビゲーション装置の表示装置としては、薄型の液晶モニタがコンソールパネルの中間位置に嵌め込まれ、運転席、助手席の両方から表示される情報、もしくは、DVDなどの映像を視認可能とされている。このように、車両における情報表示機器としてのカーナビゲーション装置は、運転手のみならず、助手席に乗車する同乗者に対しても情報を提供することが可能となっている。特に、カーナビゲーション装置にて現在位置、目的位置などを表示する地図情報は、同乗者も乗車の際、取得したい情報の1つである。 Conventionally, a car navigation device is installed in a passenger compartment to provide a driver with route information to a destination. Normally, as a display device of a car navigation device, a thin liquid crystal monitor is fitted in the middle position of the console panel, and information displayed from both the driver's seat and the passenger seat, or a video such as a DVD can be viewed. Yes. Thus, a car navigation device as an information display device in a vehicle can provide information not only to a driver but also to a passenger who rides in a passenger seat. In particular, map information for displaying a current position, a target position, and the like on a car navigation device is one piece of information that passengers want to acquire when getting on.
このように、液晶モニタを用いた情報表示機器では、その視野角の大きさから運転手と、助手席の同乗者が同じ情報を共有することは容易であった。前述のヘッドアップディスプレイ装置においても、映像を投影するプロジェクタ装置の高解像度化により、地図情報など解像度の高い情報を表示することが可能となりつつある。しかしながら、図12を用いて説明したような従来のヘッドアップディスプレイ装置では、視野角はかなり限定されたものであって、運転席に座る運転手と助手席に座る同乗者の両方に対して、情報や映像を視認させることはできなかった。 As described above, in the information display device using the liquid crystal monitor, it is easy for the driver and the passenger in the passenger seat to share the same information because of the size of the viewing angle. Also in the head-up display device described above, it is becoming possible to display high-resolution information such as map information by increasing the resolution of the projector device that projects video. However, in the conventional head-up display device described with reference to FIG. 12, the viewing angle is considerably limited, and for both the driver sitting in the driver seat and the passenger sitting in the passenger seat, Information and images could not be seen.
図1は、従来のヘッドアップディスプレイ装置による映像を複数の観察者に対して視認させることを試みた例である。2人の観察者1、観察者2は、フロントウィンドウ21に対向して位置している。2人の観察者に対して映像を視認させるため、プロジェクタ装置10は、観察者1と観察者2の間に配置している。プロジェクタ装置10から照射された入射光は、凹面鏡15にて反射、拡大され、フロントウィンドウ21の内側で表面反射する。表面反射は、入射角と反射角が等しくなるため、図に示すように運転席側の観察者1に合わせると、観察者2側ではプロジェクタ装置10による像を確認できなくなる問題がある。
FIG. 1 is an example in which an image by a conventional head-up display device is tried to be visually recognized by a plurality of observers. Two
上記課題を解決するため、本発明のヘッドアップディスプレイ装置は、第1の観察位置、第2の観察位置に対向して配設されるホログラフィック光学系と、前記ホログラフィック光学系に映像を投影するプロジェクタ部とを備え、前記ホログラフィック光学系は、前記プロジェクタ部が投影する映像を、前記第1の観察位置と前記第2の観察位置の方向に回折させ、前記第1の観察位置と前記第2の観察位置のそれぞれに観察像を形成することを特徴としている。 In order to solve the above problems, a head-up display device according to the present invention projects a holographic optical system disposed opposite to a first observation position and a second observation position, and an image onto the holographic optical system. The holographic optical system diffracts an image projected by the projector unit in the direction of the first observation position and the second observation position, and the first observation position and the An observation image is formed at each of the second observation positions.
本発明のヘッドアップディスプレイ装置は、第1の観察位置、第2の観察位置に対向して配設されるホログラフィック光学系と、前記ホログラフィック光学系に映像を投影する
第1プロジェクタ部と、前記ホログラフィック光学系に映像を投影する第2プロジェクタ部とを備え、前記ホログラフィック光学系は、前記第1プロジェクタ部が投影する映像を、前記第1の観察位置の方向に回折させて前記第1の観察位置に第1の観察像を形成するとともに、前記第2プロジェクタ部が投影する映像を、前記第2の観察位置の方向に回折させて前記第2の観察位置に第2の観察像を形成することを特徴としている。
The head-up display device of the present invention includes a holographic optical system disposed to face the first observation position and the second observation position, a first projector unit that projects an image on the holographic optical system, A second projector unit that projects an image on the holographic optical system, and the holographic optical system diffracts the image projected by the first projector unit in the direction of the first observation position. A first observation image is formed at one observation position, and an image projected by the second projector unit is diffracted in the direction of the second observation position to generate a second observation image at the second observation position. It is characterized by forming.
さらに、本発明のヘッドアップディスプレイ装置において、前記ホログラフィック光学系は、前記プロジェクタ部が投影する映像を、前記第1の観察位置の方向に回折させる第1のホログラフィック光学素子と、前記第2の観察位置の方向に回折させる第2のホログラフィック光学素子とが積層されて形成されていることを特徴としている。 Furthermore, in the head-up display device of the present invention, the holographic optical system includes a first holographic optical element that diffracts an image projected by the projector unit in a direction of the first observation position, and the second holographic optical system. And a second holographic optical element that diffracts in the direction of the observation position.
さらに、本発明のヘッドアップディスプレイ装置において、前記ホログラフィック光学系は、前記プロジェクタ部が投影する映像を、前記第1の観察位置と前記第2の観察位置の方向に回折させる体積型のホログラフィック光学素子であることを特徴としている。 Furthermore, in the head-up display device of the present invention, the holographic optical system is a volume holographic that diffracts an image projected by the projector unit in the direction of the first observation position and the second observation position. It is an optical element.
さらに、本発明のヘッドアップディスプレイ装置において、前記ホログラフィック光学系は、光学拡大機能を有することを特徴としている。 Furthermore, in the head-up display device of the present invention, the holographic optical system has an optical magnification function.
本発明によれば、第1の観察者が位置する第1の観察位置の方向と、第2の観察者が位置する第2の観察位置の方向に、プロジェクタ部が投影する映像を回折するホログラフィック光学系を用いたことで、第1の観察者、第2の観察者の両方に対して、観察像を提供することが可能となる。 According to the present invention, a holo that diffracts the image projected by the projector unit in the direction of the first observation position where the first observer is located and the direction of the second observation position where the second observer is located. By using the graphic optical system, it is possible to provide an observation image to both the first observer and the second observer.
また、第1プロジェクタ部が投影する映像を、第1の観察位置の方向に回折させるとともに、第2プロジェクタ部が投影する映像を、第2の観察位置の方向に回折させるホログラフィック光学系を採用したことで、複数の観察者に対して異なるソースの映像を提供することが可能となる。 Also, a holographic optical system that diffracts the image projected by the first projector unit in the direction of the first observation position and diffracts the image projected by the second projector unit in the direction of the second observation position is adopted. As a result, it is possible to provide images from different sources to a plurality of observers.
図2は、本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の一部を示す図であって、自動車に採用された場合が示されている。なお、本発明のヘッドアップディスプレイ装置は、自動車に限らず、各種乗り物の操縦者に対する表示装置、あるいは、ゲーム機、シミュレーション装置に採用することが可能である。 FIG. 2 is a diagram showing a part of the head-up display device according to the embodiment of the present invention, and shows a case where it is adopted in an automobile. Note that the head-up display device of the present invention is not limited to an automobile, and can be employed in a display device for a driver of various vehicles, a game machine, or a simulation device.
観察者の観察方向には、自動車のフロントウィンドウ21が配置されており、内側にはホログラフィック光学系20が貼付されている。ホログラフィック光学系20は、外界光を損なわないシースルー(透明)性を有するとともに、波長選択性と角度選択性を備えた光学部材であって、物体光と参照光の干渉パターンを記録することで作成される。本実施形態では、観察位置において、車室外の景色とプロジェクタ装置10の映像情報を重畳して提供するコバイナとして機能する。
A
プロジェクタ装置10(本発明でいう「プロジェクタ部」)は、入力される各種映像情報に基づいて映像を投影する装置であって、液晶プロジェクタ、DLPプロジェクタ、LCOSプロジェクタなど各種の方式を用いることが可能である。プロジェクタ装置10から投影された映像は、ホログラフィック光学系20で回折し、観察者の観察位置にて遠方に結像する虚像として観察される。観察者、すなわち、操縦者は視線を変動することなく、車室外の景色とプロジェクタ装置10による映像情報を視認可能となる。また、本実施形態では、プロジェクタ装置10の焦点距離を可変することにより、結像距離を変化させることが可能となる。これにより、前方車両が近くにある場合などでは結像距離を短く、前方車両が無い、あるいは遠い場合は結像距離を長く伸ばすなど、状況により操縦者の焦点距離を大きく変動させずに映像情報を視認可能にさせる。
The projector device 10 (“projector unit” in the present invention) is a device that projects an image based on various types of input video information, and can use various methods such as a liquid crystal projector, a DLP projector, and an LCOS projector. It is. The image projected from the
図3は、本発明の実施形態に係るプロジェクタ装置を示す図である。本実施形態では、光源にレーザーを用いるとともに、画像を形成する画像形成部に液晶表示素子を用いた構成としている。レーザー光源11は、レーザー半導体112、発散光学系111などを含んで構成される光源装置であって、レーザー半導体112から放射された出力光を、発散光学系111にて所定の照射断面形状に揃えて外部に出力する。
FIG. 3 is a diagram showing a projector apparatus according to the embodiment of the present invention. In the present embodiment, a laser is used as a light source, and a liquid crystal display element is used in an image forming unit that forms an image. The
レーザー光源11から出力された出力光は、ビームエキスパンダ12にて、バックライトとして必要な面積に調整された後、画像形成部13の背後に照射される。本実施形態では、この画像形成部13として、液晶表示素子131を用いた液晶表示手段が採用されている。レーザー光源11の出力光は、拡散板132にて強度分布が均一となるように調整された後、液晶表示素子131に形成された画像を背後から照射して、プロジェクション光学系14を介して投影像を形成する。
The output light output from the
観察者は、この投影像をホログラフィック光学系20を介して観察することとなる。これは、ホログラフィック光学系20が有する偏光機能により可能となるものであるが、ホログラフィック光学系20にレンズ機能(光学拡大機能)を持たせることで、観察者に大きな映像を提供することができるとともに、プロジェクタ装置10内のプロジェクション光学系14の小型化を図り、プロジェクタ装置10自体の小型化を図ることも可能となる。
An observer observes this projection image through the holographic
図4は、本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の光路図を示した図である。透明基材で構成されたフロントウィンドウ21の内面には、優れたホログラフィック光学系20が貼着されている。なお、フロントガラス21に対するホログラフィック光学系20の配設方法については、このように内面に貼着することの他、フロントウィンドウ21の外面に貼着したり、2枚の透明基材に挟むなど適宜方法が採用できる。また、ホログラフィック光学系20の配設対象についても、フロントウィンドウ21のみならず、フロントウィンドウ21とは別途設けられた透明基材とするものであってもよい。
FIG. 4 is a diagram showing an optical path diagram of the head-up display device according to the embodiment of the present invention. An excellent holographic
本実施形態では、図に示されるように、このホログラフィック光学系20が、観察者1の観察位置と、第2の観察者2に対して、プロジェクタ装置10が投影する映像を視認できるものとなっている。具体的には、プロジェクタ装置10からホログラフィック光学系
20に入射する入射光が、観察者1に対する回折光1と、観察者2に対する回折光2のように回折することで実現されている。これは、ホログラフィック光学系の優れた角度選択性を利用したものである。
In the present embodiment, as shown in the figure, the holographic
図5は、ホログラフィック光学系を説明するための図である。ホログラフィック光学系20は、高いシースルー性を有しているため、外来光はほとんど損失のないままこのホログラフィック光学系20を透過する。一方、プロジェクタ装置10から発せられた入射光(再生光)は、ホログラフィック光学系20にて所定方向に回折する(角度選択性)。回折光が集光点に向けて回折するようホログラフィック光学系20を製作することでレンズ機能(光学拡大機能)を持たせることも可能となる。
FIG. 5 is a diagram for explaining the holographic optical system. Since the holographic
図6は、本発明の実施形態に係るヘッドアップディプレイ装置を車室内に実装した様子を示した図である。このように、フロントウィンドウ21に角度選択性に優れたホログラフィック光学系20を配設することで、運転席側の観察者1と助手席側の観察者2の両方に対して、プロジェクタ装置10による観察像を提供することが可能となる。また、ホログラフィック光学系20が、光学拡大機能を有する場合には、観察者に大きな映像を提供できるとともに、プロジェクタ装置内のプロジェクション光学系14の小型化を図り、プロジェクタ装置10自体の小型化を図ることも可能となる。
FIG. 6 is a diagram illustrating a state in which the head-up display device according to the embodiment of the present invention is mounted in the vehicle interior. In this way, by arranging the holographic
では、図7、図8を用いて、本発明の実施形態に係るホログラフィック光学系20について説明を行う。図7は、本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置を上面からみた光路図である。
The holographic
本発明の実施形態に係るホログラフィック光学系は、2枚のホログラフィック光学素子20R、20Lが積層されて形成されている。積層方法は、予め出来上がった2枚のホログラフィック光学素子20R、20Lを貼り合わせて形成してもよいし、どちらか1枚のホログラフィック光学素子上に、材料を塗布して他方のホログラフィック光学素子を形成することとしてもよい。また、複数方向の回折方向を記録した1枚のホログラフィック光学系でもよい。
The holographic optical system according to the embodiment of the present invention is formed by stacking two holographic
図7の光路図に示されるように、プロジェクタ装置10から照射された入射光は、第1のホログラフィック光学素子20Rで回折光1として回折し、第1の観察者にて視認可能な像を形成する。一方、第2のホログラフィック光学素子20Lにて回折した回折光2は、第2観察者にて視認可能な像を形成する。このように、観察者1の方向に回折させる第1のホログラフィック光学素子20Rと、観察者2の方向に回折させる第2のホログラフィック光学素子20Lを配設したことで、プロジェクタ装置10からの映像を観察者1、観察者2の両者に対して提供することが可能となる。
As shown in the optical path diagram of FIG. 7, the incident light irradiated from the
図8は、図7の光路図においてホログラフィック光学系20を拡大した模式図となっている。図中、プロジェクタ装置10から発せられた入射光は、第1のホログラフィック光学素子20Rで観察者1の方向に回折する回折光1を生じる。一方、第1のホログラフィック光学素子20Rを透過した透過光1は、第2のホログラフィック光学素子20Lにて観察者2の方向に回折する回折光2と透過光2に分離される。
FIG. 8 is an enlarged schematic view of the holographic
2つのホログラフィック光学素子20R、20Lが積層された本実施形態においては、両者の回折率、すなわち、入射した光の強度に対する回折した光の強度を考慮することで、観察者1、観察者2に対して同程度の輝度を有する映像を提供することが可能となる。具体的には、観察者に近い側に位置するホログラフィック光学素子(この場合、第1のホログラフィック光学素子20R)の回折率(この場合、入射光に対する回折光1のパワー比)を、観察者に遠い側に位置するホログラフィック光学素子(この場合、第2のホログ
ラフィック光学素子20L)の回折率(この場合、透過光1に対する回折光2のパワー比)よりも低く設定しておくことで実現可能となる。
In the present embodiment in which the two holographic
以上、本実施形態では、第1の観察者が位置する第1の観察位置の方向と、第2の観察者が位置する第2の観察位置の方向に、プロジェクタ装置が投影する映像を回折するホログラフィック光学系を用いたことで、第1の観察者、第2の観察者の両方に対して、観察像を提供することが可能となる。 As described above, in the present embodiment, the image projected by the projector device is diffracted in the direction of the first observation position where the first observer is located and the direction of the second observation position where the second observer is located. By using the holographic optical system, it is possible to provide an observation image to both the first observer and the second observer.
本実施形態では、ホログラフィック光学系に、積層された第1のホログラフィック光学素子と第2のホログラフィック光学素子を用いることとしたが、このような形態では、両者の回折率の関係に配慮することで、両観察者に対して、同程度の輝度の映像を提供することが可能となる。 In the present embodiment, the stacked first holographic optical element and second holographic optical element are used in the holographic optical system. However, in such a form, the relationship between the diffraction rates of the two is considered. By doing so, it is possible to provide images with substantially the same brightness to both observers.
なお、ホログラフィック光学系には、本実施形態のように第1、第2のホログラフィック光学素子を積層することに限らず、プロジェクタ装置が投影する映像を、第1の観察位置と第2の観察位置の方向に回折させる体積型のホログラフィック光学素子を用いることとしてもよい。 The holographic optical system is not limited to stacking the first and second holographic optical elements as in the present embodiment, and the image projected by the projector device is displayed in the first observation position and the second observation position. A volume type holographic optical element that diffracts in the direction of the observation position may be used.
また、本実施形態では、車両におけるヘッドアップディスプレイ装置を想定して、第1、第2の観察位置に限定して説明したが、ホログラフィック光学系の回折方向を増やすことで、複数(3以上)の位置で観察可能としてもよい。 In this embodiment, the head-up display device in the vehicle is assumed and limited to the first and second observation positions. However, by increasing the diffraction direction of the holographic optical system, a plurality of (three or more) ) May be observable at the position.
このように、本発明はホログラフィック光学素子の角度選択性を利用し、複数の方向に回折するホログラフィック光学系を用いたヘッドアップディスプレイ装置を提供することとしているが、このようなホログラフィック光学系を用いることで、優れた効果を有する他のヘッドアップディスプレイ装置も可能となる。 As described above, the present invention provides a head-up display device using a holographic optical system that diffracts in a plurality of directions using the angular selectivity of the holographic optical element. By using the system, another head-up display device having an excellent effect is also possible.
車両では、運転者がナビゲーション装置による誘導情報を、また、同乗者がDVDなどによる映像情報を見たい、すなわち、運転者と同乗者が異なるソースの映像を見たい場合がある。本発明の実施形態に係るホログラフィック光学系を用いることで、このような状況に対応することも可能となる。 In a vehicle, there are cases where the driver wants to see guidance information from the navigation device, and the passenger wants to see video information such as a DVD, that is, the driver and the passenger want to see images from different sources. By using the holographic optical system according to the embodiment of the present invention, it is possible to cope with such a situation.
図9は、本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の実装の様子を示した図である。本実施形態では、2つのプロジェクタ装置10R、10Lを使用することで、観察者1、観察者2のそれぞれに対し、各プロジェクタ装置10R、10Lが投影する映像を提供することが可能となる。
FIG. 9 is a diagram showing a state of mounting the head-up display device according to the embodiment of the present invention. In the present embodiment, by using the two
図10は、この実施形態におけるヘッドアップディスプレイ装置の光路を示した図である。図に示されるように、右側(運転席側)用プロジェクタ装置10R、左側(助手席側)用プロジェクタ装置が設けられている。ホログラフィック光学系20は、図7、図8で説明したものと同様であって、第1のホログラフィック光学素子10Rと第2のホログラフィック光学素子10Lが積層されて形成されている。
FIG. 10 is a diagram showing an optical path of the head-up display device in this embodiment. As shown in the figure, a
右側用プロジェクタ装置10Rにて照射された入射光1は、第1のホログラフィック光学素子20Rにて回折し、観察者1の観察位置に観察像を形成する。一方、左側用プロジェクタ装置10Lにて照射された入射光2は、第2のホログラフィック光学素子20Lにて回折し、観察者2の観察位置に観察像を形成する。このように、複数の映像ソースをホログラフィック光学系20に投影するとともに、ホログラフィック光学系20の各回折方向を設定しておくことで、観察者1、観察者2に対して異なる映像ソースを提供できるヘッドアップディスプレイ装置を実現できる。
The
また、ホログラフィック光学系20上で、両プロジェクタ装置10R、10Lの投射面を重複(共用)させることができるので、両プロジェクタ装置10R、10Lによる映像の拡大を図ることも可能となる。
In addition, since the projection surfaces of both
図11は、図10の光路図においてホログラフィック光学系20を拡大した模式図となっている。図中、右側用プロジェクタ装置10Rから発せられた入射光1は、第1のホログラフィック光学素子20Rで観察者1の方向に回折する回折光1を生じる。一方、左側用プロジェクタ装置10Lから発せられた入射光2は、第2のホログラフィック光学素子20Lで観察者2の方向に回折する回折光2を生じる。
FIG. 11 is an enlarged schematic diagram of the holographic
図中では略式図の為、両プロジェクタ装置10R、10Lの光軸が並行になるかのように配置されているが、実装に際してはホログラフィック光学系20に対し、異なる角度で光軸が入射するように配置する。これは第1のホログラフィック光学系20Rの入射角に右側用プロジェクタ装置10Rのみが、第2のホログラフィック光学系20Lの入射角に左側用プロジェクタ装置10Lのみが入射するよう設置する必要がある為である。
In the drawing, because of the schematic diagram, the
以上、本実施形態は、ホログラフィック光学素子の角度選択性を利用し、複数の方向に回折するホログラフィック光学系をヘッドアップディスプレイ装置に採用することで、複数の観察者が異なるソースの映像を見たい場合に対応することが可能となっている。 As described above, the present embodiment employs the holographic optical system that diffracts in a plurality of directions using the angle selectivity of the holographic optical element, so that images from different sources can be obtained by a plurality of observers. It is possible to handle when you want to see.
なお、本実施形態では、車両におけるヘッドアップディスプレイ装置を想定して、第1、第2の観察位置に限定して説明したが、プロジェクタ装置の数を増やすとともに、その数に応じたホログラフィック光学系の回折方向を設定することで、複数(3以上)の観察位置で異なる映像を観察することも可能となる。 In the present embodiment, the head-up display device in the vehicle is assumed and limited to the first and second observation positions. However, the number of projector devices is increased, and holographic optics corresponding to the number is provided. By setting the diffraction direction of the system, it is possible to observe different images at a plurality of (three or more) observation positions.
なお、本発明はこれらの実施形態のみに限られるものではなく、それぞれの実施形態の構成を適宜組み合わせて構成した実施形態も本発明の範疇となるものである。 Note that the present invention is not limited to these embodiments, and embodiments configured by appropriately combining the configurations of the respective embodiments also fall within the scope of the present invention.
10…プロジェクタ装置、10R…右側(運転席側)用プロジェクタ装置、10L…左側(助手席側)用プロジェクタ装置、11…レーザー光源、111…発散光学系、112…レーザー半導体、12…ビームエキスパンダ、13…画像形成部、131…LCD、132…拡散板、14…プロジェクション光学系、15…凹面鏡、20…ホログラフィック光学系、20R…第1のホログラフィック光学素子、20L…第2のホログラフィック光学素子、21…フロントウィンドウ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記ホログラフィック光学系に映像を投影するプロジェクタ部とを備え、
前記ホログラフィック光学系は、前記プロジェクタ部が投影する映像を、前記第1の観察位置と前記第2の観察位置の方向に回折させ、前記第1の観察位置と前記第2の観察位置のそれぞれに観察像を形成することを特徴とする
ヘッドアップディスプレイ装置。 A holographic optical system disposed opposite to the first observation position and the second observation position;
A projector unit that projects an image on the holographic optical system,
The holographic optical system diffracts an image projected by the projector unit in a direction of the first observation position and the second observation position, and each of the first observation position and the second observation position. A head-up display device characterized by forming an observation image on the head.
前記ホログラフィック光学系に映像を投影する第1プロジェクタ部と、
前記ホログラフィック光学系に映像を投影する第2プロジェクタ部とを備え、
前記ホログラフィック光学系は、前記第1プロジェクタ部が投影する映像を、前記第1の観察位置の方向に回折させ前記第1の観察位置に第1の観察像を形成するとともに、前記第2プロジェクタ部が投影する映像を前記第2の観察位置の方向に回折させ、前記第2の観察位置に第2の観察像を形成することを特徴とする
ヘッドアップディスプレイ装置。 A holographic optical system disposed opposite to the first observation position and the second observation position;
A first projector unit that projects an image on the holographic optical system;
A second projector unit that projects an image on the holographic optical system,
The holographic optical system diffracts the image projected by the first projector unit in the direction of the first observation position to form a first observation image at the first observation position, and the second projector. A head-up display device, wherein the image projected by the unit is diffracted in the direction of the second observation position to form a second observation image at the second observation position.
請求項1または請求項2に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 The head-up display device according to claim 1, wherein the holographic optical system is formed by laminating a first holographic optical element and a second holographic optical element. .
請求項1または請求項2に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 The head-up display device according to claim 1, wherein the holographic optical system is a volume holographic optical element.
請求項1から請求項4の何れか1項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 The head-up display device according to any one of claims 1 to 4, wherein the holographic optical system has an optical enlargement function.
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