JP2012078619A - Transmission display device - Google Patents
Transmission display device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012078619A JP2012078619A JP2010224551A JP2010224551A JP2012078619A JP 2012078619 A JP2012078619 A JP 2012078619A JP 2010224551 A JP2010224551 A JP 2010224551A JP 2010224551 A JP2010224551 A JP 2010224551A JP 2012078619 A JP2012078619 A JP 2012078619A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- light source
- display
- wavelength
- eye box
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title claims description 6
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 78
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 57
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 claims description 10
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 4
- 210000001508 eye Anatomy 0.000 description 175
- 238000000034 method Methods 0.000 description 48
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 46
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 18
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 17
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 16
- 230000008569 process Effects 0.000 description 15
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 11
- 210000005252 bulbus oculi Anatomy 0.000 description 10
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 9
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 5
- 210000003128 head Anatomy 0.000 description 5
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 5
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 5
- 125000002066 L-histidyl group Chemical group [H]N1C([H])=NC(C([H])([H])[C@](C(=O)[*])([H])N([H])[H])=C1[H] 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 230000004304 visual acuity Effects 0.000 description 2
- 241000542420 Sphyrna tudes Species 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 210000001525 retina Anatomy 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)
- Instrument Panels (AREA)
Abstract
Description
本発明は、透過型の表示部から見える外界の景色に映像を重ねて表示し、映像と外界の景色を一緒に視認できる透過型表示装置に関する。 The present invention relates to a transmissive display device that displays an image superimposed on an external scene that can be seen from a transmissive display unit, and can visually recognize the image and the external scene together.
自動車などの車両を運転するドライバーは、運転中に車外の状況の把握、車両の表示装置の情報の読み取りおよび運転操作等を、安全かつ迅速に行うことが要求されるので、ドライバーの視点移動の範囲が運転中の車外の状況の把握に必要な範囲内で車両の表示装置の情報が読み取れることが望ましい。したがって、例えば車両のフロントガラスなどの透明板の一部に光を照射することなどにより文字または画像を表示する画像表示装置の実現などが期待されている。 A driver driving a vehicle such as an automobile is required to safely and quickly grasp the situation outside the vehicle, read the information on the display device of the vehicle, and drive the vehicle. It is desirable that the information on the display device of the vehicle can be read within the range necessary for grasping the situation outside the vehicle while driving. Therefore, for example, realization of an image display device that displays characters or images by irradiating light to a part of a transparent plate such as a windshield of a vehicle is expected.
このような透過型の表示装置として、自動車のフロントガラスに運転情報を表示するヘッドアップディスプレイ(Head−UP Display。以下、HUD)、眼鏡のレンズ部分に情報を表示するヘッドマウントディスプレイ(Head−Mounted Display。以下、HMD)などが上げられる。このような透過型の装置を用いると、ドライバーは外界を視認しながら同時に、運転に関する情報(例えば地図やスピードメータ)を見ることができるため、ドライバーがより安全に運転を行うことができると期待されている。 As such a transmissive display device, a head-up display (hereinafter referred to as “HUD”) that displays driving information on a windshield of an automobile, and a head-mounted display (“Head-Mounted”) that displays information on the lens portion of the glasses. Display (hereinafter referred to as “HMD”). If such a transmission type device is used, the driver can see driving information (for example, a map and a speedometer) at the same time while visually recognizing the outside world, so the driver is expected to be able to drive more safely. Has been.
従来のHUDとしては、フロントガラスに虚像を投影するものがあった。図1に従来のHUDの例を示す。この例ではフロントガラス部分で、表示光をドライバーに向けて反射することで外界の視認と表示光の視認を同時に行うことを可能にしている。 Some conventional HUDs project a virtual image onto a windshield. FIG. 1 shows an example of a conventional HUD. In this example, the front glass portion reflects the display light toward the driver, so that the outside world and the display light can be simultaneously viewed.
図1において、101はHUDが搭載されている車体である。102はダッシュボード内部に格納されたHUD光学ユニットであり、内部に表示手段103、偏向手段104を含む。表示手段103は、例えば液晶素子および光源からなり、ドライバー107に表示すべき情報を表示する。表示手段103で表示される表示光は、偏向手段104に向かって投影される。偏向手段104はミラーなどで構成され、表示手段103からの表示光を、フロントガラス106に向けて偏向する。偏向手段104によって偏向された表示光は、HUD光学ユニット102の開口部105を通過して、フロントガラス106に投影される。フロントガラス106は、HUD光学ユニット102からの表示光をドライバー107に向けて反射する。ドライバー107は、フロントガラス106によって反射された表示光をみることで、運転に関する情報を視認することが可能になる。アイボックス108はドライバー107が頭を動かしたときに映像が見える範囲を示し、ドライバー107の眼がアイボックス108内にある場合に、表示光はドライバー107の網膜に届き、ドライバー107は映像を視認することができる。また、フロントガラス106は、HUD光学ユニット102からの表示光を反射すると同時に、フロントガラスの外部(外界)からの光を透過する。このフロントガラスの性能によって、ドライバー107は、表示手段103が表示する情報と一緒に、フロントガラス外の外界の光景を見ることができる。このようにHUDでは、ドライバー107が外界から視線を逸らさずに表示手段からの情報を見ることができるため、ドライバーは視線を動かす必要が少なくなり、運転時の安全性が向上するとされている。
In FIG. 1,
なお本明細書では、フロントガラス外部からの光がフロントガラスを経由して車内に届く割合を外界透過率と呼ぶ。外界透過率が高いほど、ドライバー107はより鮮明に車外の光景を視認することが可能になる。
In the present specification, the rate at which light from the outside of the windshield reaches the interior of the vehicle via the windshield is referred to as the external transmittance. The higher the external transmittance, the clearer the
しかしながら、このようなフロントガラスで表示光を反射する従来のHUDにおいては二重像が発生するという課題がある。この例を図2を用いて示す。図2はフロントガラス106の構成を示す図であり、フロントガラスを構成する二枚のガラス202と203の間に、中間膜201が設置されている。このフロントガラスに対して入射する入射光204は、図2において図示されるように、前ガラス202および後ガラス203の両方によって反射され、表示光205、及び反射光206を発生させる。この際、ガラスの厚みによって表示光205の光路と、反射光206の光路が異なってしまうため、ドライバーが表示光205および反射光206を同時に視認すると、二重に見えてしまう。この現象を二重像と呼ぶ。図3に二重像の例を示す。図3において301は表示光205によってドライバーが視認する像を示す。同様に302は反射光206によってドライバーが視認する像を示す。図3に示すように、表示像301と、反射像302の表示位置は異なるため、ドライバーが視認する像は図3に示すように二重に見えることになる。なお本明細書においては、ガラスの表面による反射光と、ガラスの裏面による反射光が同時にドライバーに視認されてしまう問題を二重像問題と呼ぶ。
However, the conventional HUD that reflects display light by such a windshield has a problem that a double image is generated. This example is shown using FIG. FIG. 2 is a diagram showing a configuration of the
この二重像問題に対する方法として、フロントガラスの表面に狭帯域フィルタを設ける方法が挙げられる(例えば特許文献1)。ここで狭帯域フィルタとは、特定範囲の波長の光だけを高い反射率で反射し、それ以外の波長の光を高い透過率で透過するフィルタを指す。図5に狭帯域フィルタの反射特性の例を示す。図5は、狭帯域フィルタに対して設計入射角θaで入射した場合の、各波長の光の反射率を示しており、反射波長範囲501に含まれる波長の光は反射率Rで反射され、それ以外の波長の光は、反射されずに透過する。狭帯域フィルタとして具体的には、低屈折率の材料と高屈折率の材料を積層することによって構成する多層膜フィルタやルゲートフィルタを用いることができ、これらのフィルタを用いることで反射率Rを高めることができる。
As a method for this double image problem, there is a method of providing a narrow band filter on the surface of the windshield (for example, Patent Document 1). Here, the narrowband filter refers to a filter that reflects only light in a specific range of wavelengths with high reflectance and transmits light of other wavelengths with high transmittance. FIG. 5 shows an example of the reflection characteristics of the narrow band filter. FIG. 5 shows the reflectance of light of each wavelength when entering the narrowband filter at the designed incident angle θa, and the light of the wavelength included in the
このような狭帯域フィルタを利用して二重像の発生を防止する例を図4に示す。図4では、フロントガラスの車内側表面に、狭帯域フィルタ401を設置している。この時、狭帯域フィルタ401が反射する反射波長領域は、入射光204に含まれる波長範囲と一致するように設計されており、入射光204は狭帯域フィルタ401を透過することなく反射される。この時、入射光204は裏ガラス203に到達しないため、裏ガラス203と空気の界面での反射が発生せず、ドライバーは表示光205のみを視認することになる。このように狭帯域フィルタを用いることによって二重像問題を解決することが可能になる。
An example in which such a narrow band filter is used to prevent the generation of a double image is shown in FIG. In FIG. 4, a
しかしながら、二重像問題に対策するために狭帯域フィルタを用いる場合には、外界透過率の低下とアイボックス位置の変更への対応が問題となる。 However, when a narrow band filter is used to deal with the double image problem, there is a problem in dealing with a decrease in external transmittance and a change in eyebox position.
狭帯域フィルタは、車外から車内に向けて入射する光(以後、外光と呼ぶ)に対しても作用する。このため狭帯域フィルタが広い範囲の波長を反射する場合、外光に対する透過率が低下する。狭帯域フィルタが図5に示すような反射特性を持つ場合、外光の透過率(外界透過率)のパーセンテージは、可視光の波長範囲をW0、狭帯域フィルタの反射波長範囲をWとしたとき、数1で示される値になる。ドライバーの運転時の視認性を確保する上では、外界透過率は高いほど望ましい。そのため、狭帯域フィルタの反射波長範囲Wは、小さい値に設定することが望まれる。
The narrow band filter also acts on light incident from the outside of the vehicle toward the inside of the vehicle (hereinafter referred to as outside light). For this reason, when the narrow band filter reflects a wide range of wavelengths, the transmittance with respect to external light is lowered. When the narrow band filter has reflection characteristics as shown in FIG. 5, the percentage of the external light transmittance (outside field transmittance) is when the visible light wavelength range is W0 and the narrow band filter reflection wavelength range is W. , The value represented by
この際に、外界透過率を高めるために反射波長範囲Wを小さくしすぎると、二重像が発生する可能性がある。図6に光源の波長範囲が、狭帯域フィルタの反射波長範囲より大きい場合の図を示す。図6のように光源の波長範囲が大きく、狭帯域フィルタの反射波長範囲が小さい場合、狭帯域フィルタの反射波長範囲に含まれない波長域の光(図6の602、603の波長範囲の光)は、狭帯域フィルタで反射されずに透過してしまう。そのため、図4で示すようにフロントガラス上に狭帯域フィルタを備えていても、裏ガラスに入射光204の一部(図6の602、603の波長範囲の光)が到達することになり、二重像を発生させる反射光が生じてしまう。この問題に対処する方法としては、光源にレーザ光源のような波長範囲の狭い光源を使用する方法が挙げられる。一般に、レーザ光源の波長範囲は数nmと狭いため、狭帯域フィルタの反射波長範囲が小さい場合においても、光源波長範囲をその中に収めることが可能になる。この例を図7に示す。この例では光源波長範囲601は、反射波長範囲501に収まっているため、光源からの光は全て狭帯域フィルタで反射され、二重像は発生しない。すなわち、レーザ光源などの波長幅の狭い光源を利用することで、狭帯域フィルタの反射波長範囲を小さく設定することができ、外界透過率を高め、かつ二重像の発生を抑えることが可能になる。
At this time, if the reflection wavelength range W is made too small in order to increase the external transmittance, a double image may be generated. FIG. 6 shows a diagram when the wavelength range of the light source is larger than the reflection wavelength range of the narrow band filter. As shown in FIG. 6, when the wavelength range of the light source is large and the reflection wavelength range of the narrow band filter is small, light in a wavelength range not included in the reflection wavelength range of the narrow band filter (light in the wavelength range of 602 and 603 in FIG. 6). ) Is transmitted without being reflected by the narrow band filter. Therefore, even if a narrow band filter is provided on the windshield as shown in FIG. 4, a part of the incident light 204 (light in the wavelength range of 602 and 603 in FIG. 6) reaches the back glass. Reflected light that generates a double image is generated. As a method for dealing with this problem, there is a method of using a light source having a narrow wavelength range such as a laser light source as a light source. In general, since the wavelength range of a laser light source is as narrow as several nm, even when the reflection wavelength range of a narrow band filter is small, the light source wavelength range can be contained therein. An example of this is shown in FIG. In this example, since the light source wavelength range 601 is within the
しかしながら、アイボックス位置を変更するために表示光の狭帯域フィルタへの入射角を変更する場合に、狭帯域フィルタの角度依存性により、波長幅の小さい光源を使用していても二重像が発生する可能性が生じる。 However, when the incident angle of the display light to the narrow band filter is changed in order to change the eye box position, a double image is formed even if a light source having a small wavelength width is used due to the angle dependence of the narrow band filter. It is possible that this will occur
ここで狭帯域フィルタの角度依存性とは、狭帯域フィルタに入射する光の角度(入射角)によって、狭帯域フィルタが反射する光の波長が変化する性質を指す。一般に、狭帯域フィルタとして利用される多層膜フィルタやルゲートフィルタは、低屈折率材料と高屈折率材料を積層して構成される。この時、狭帯域フィルタに対する入射角が大きくなるほど、狭帯域フィルタが反射する波長は短くなる。この例を図12に示す。図12の1201は、入射角θaで入射する光に対して、狭帯域フィルタが反射する光の波長範囲を示す。また1202は、入射角θb入射する光に対して狭帯域フィルタが反射する光の波長範囲を示している。なお、この時θbはθaよりも大きい。このようにフィルタに入射する光の入射角によって狭帯域フィルタが反射する波長が変化する現象を、本明細書では波長シフトと呼ぶ。アイボックス位置を変更する際に狭帯域フィルタへの入射角を変更すると、この波長シフトが発生するため、二重像が発生する可能性が生じる。以下、アイボックス位置の変更について述べる。
Here, the angle dependency of the narrow band filter refers to the property that the wavelength of the light reflected by the narrow band filter changes depending on the angle (incident angle) of the light incident on the narrow band filter. In general, a multilayer filter or a rugate filter used as a narrow band filter is configured by laminating a low refractive index material and a high refractive index material. At this time, the larger the incident angle with respect to the narrow band filter, the shorter the wavelength reflected by the narrow band filter. An example of this is shown in FIG. 1201 in FIG. 12 indicates a wavelength range of light reflected by the narrow band filter with respect to light incident at an incident angle θa.
一般にHUDやHMDにおいては、ドライバーの身長や座高、目幅に応じてアイボックス108の位置を動かすことが必要になる。図10、図11にHUDにおけるアイボックス位置の調節の例を示す。図10はアイボックス位置が高い場合の例であり、図11は図10の状態からアイボックス位置を下げた場合の例を示している。ドライバーの身長・座高が高い場合には、図10の様にアイボックス位置を高くし、ドライバーの身長・座高が低い場合には図11の様にアイボックス108の位置を低くして、ドライバーの眼の位置とアイボックス108の位置を合わせることでドライバーがHUDによる表示像を視認することが可能になる。ここで図10、図11の例では、HUDの開口部105から射出される表示光Lがフロントガラス106に入射する入射角を変更することで、アイボックス108の位置を変更している。図10の例では、フロントガラス106に対して表示光Lを大きな入射角1001で入射することで、表示光Lのフロントガラスからの出射角を大きくし、アイボックス108の位置を高くしている。反対に、図11の例ではフロントガラス106に対して表示光Lを図10の入射角1001より小さな入射角1101で入射することで、表示光Lのフロントガラスからの出射角を小さくし、アイボックス108の位置を低くしている。このようにフロントガラス106に対する表示光の入射角を変更することで、アイボックス108の位置を適切に変更することが可能になる。
In general, in HUD and HMD, it is necessary to move the position of the
しかしながら、アイボックス108の位置を変更するために、フロントガラス106への入射角を変化させると、フロントガラス上の狭帯域フィルタへの入射角も変化する。そのため前述の波長シフトの影響により、狭帯域フィルタの反射波長範囲が変化することになる。その結果、光源の出力波長が狭帯域フィルタの反射波長範囲から外れた場合には、光源からの光は狭帯域フィルタに反射されないため、二重像が発生する事になる。この例を図13に示す。図13の1301はアイボックス位置を移動させる前の狭帯域フィルタの反射波長範囲を示し、1302はアイボックス位置を高くした際の(狭帯域フィルタへの入射角を大きくした際の)狭帯域フィルタの反射波長範囲を示す。この例ではアイボックス位置を移動させる前には、光源の波長範囲601は、狭帯域フィルタの反射波長範囲1301に含まれているため二重像は発生していない。しかしながら、アイボックス位置を動かした後の狭帯域フィルタの反射波長範囲1302には、光源波長範囲601が含まれていないため、アイボックス位置を高くした場合には二重像が発生する。
However, when the incident angle on the
このようなアイボックス位置の変更による狭帯域フィルタの波長シフトに対応するためには、狭帯域フィルタの反射波長範囲が変化した場合でも、光源波長範囲が狭帯域フィルタの反射波長範囲に含まれるように、反射波長範囲を充分に広くする必要がある。しかしながら、前述のように反射波長範囲が大きい場合には、外界透過率の低下を招く。つまり、アイボックス位置の変更への対応と、外界透過率の低下の防止はトレードオフの関係にあり、両立させることが困難となる。 In order to cope with such a wavelength shift of the narrow band filter by changing the eyebox position, even if the reflection wavelength range of the narrow band filter changes, the light source wavelength range is included in the reflection wavelength range of the narrow band filter. In addition, it is necessary to make the reflection wavelength range sufficiently wide. However, when the reflection wavelength range is large as described above, the external transmittance decreases. That is, there is a trade-off between dealing with the eyebox position change and preventing the decrease in the external transmittance, and it is difficult to achieve both.
特許文献1では、このような光源の波長範囲やアイボックス位置の変更への対応と、外界透過率の関係について考慮されていない。
In
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、アイボックス位置を変更するために狭帯域フィルタへの入射角を変更する場合でも、光源の出力波長を変化させることで、狭帯域フィルタの反射範囲が狭い場合においても二重像の発生を防止することが可能な透過型表示装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and even when the incident angle to the narrow band filter is changed in order to change the eye box position, the reflection of the narrow band filter can be achieved by changing the output wavelength of the light source. An object of the present invention is to provide a transmissive display device capable of preventing the generation of a double image even when the range is narrow.
前記課題を解決するために、本発明の透過型表示装置は、光を出力する光源と、光源からの出射光を受けて画像を形成する表示手段と、可視光線の波長範囲の内、一部分の波長範囲の光を高い反射率で反射し、それ以外の波長範囲の光を透過する特性を有し、前記表示手段からの光をユーザに向けて反射する狭帯域反射手段と、前記表示手段からの光が、前記狭帯域反射手段に入射する入射角の変化に応じて、前記光源から出力される波長を変更する波長制御手段とを備え、前記狭帯域反射手段が反射する光の波長範囲である反射波長範囲は、前記狭帯域反射手段に対する光の入射角によって変化することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, a transmissive display device according to the present invention includes a light source that outputs light, display means that receives light emitted from the light source to form an image, and a part of the visible light wavelength range. A narrow band reflecting means for reflecting light in the wavelength range with a high reflectance and transmitting light in other wavelength ranges, and reflecting the light from the display means toward the user; and from the display means Wavelength control means for changing the wavelength output from the light source in response to a change in the incident angle of the light incident on the narrowband reflecting means, and in the wavelength range of light reflected by the narrowband reflecting means A certain reflection wavelength range varies depending on an incident angle of light with respect to the narrow-band reflecting means.
本構成により、アイボックス位置を動かすために狭帯域フィルタへの入射角が変化した場合においても二重像の発生を防止することが可能になる。 With this configuration, it is possible to prevent the generation of a double image even when the incident angle to the narrow band filter changes in order to move the eye box position.
また本発明の前記狭帯域反射手段は、低屈折率材料と高屈折率材料からなる多層膜フィルタもしくはルゲートフィルタであることを特徴とする。 The narrow-band reflecting means of the present invention is a multilayer filter or a rugate filter made of a low refractive index material and a high refractive index material.
本構成によって狭帯域フィルタが反射する波長を制限することが可能になり、狭帯域フィルタの透過率を高め、ドライバーの外界視認性を向上させることが可能になる。 This configuration makes it possible to limit the wavelength reflected by the narrowband filter, increase the transmittance of the narrowband filter, and improve the external visibility of the driver.
また本発明の前記波長制御手段は、前記狭帯域反射手段に入射する光の入射角が小さい場合には、前記光源の出力波長が前記狭帯域反射手段の反射波長範囲に含まれるように、前記光源の出力波長を長くし、前記狭帯域反射手段に入射する光の入射角が大きい場合には、前記光源の出力波長が前記狭帯域反射手段の反射波長範囲に含まれるように、前記光源の出力波長を短くすることを特徴とする。 Further, the wavelength control means of the present invention is configured such that, when the incident angle of light incident on the narrowband reflecting means is small, the output wavelength of the light source is included in the reflected wavelength range of the narrowband reflecting means. When the output wavelength of the light source is increased and the incident angle of the light incident on the narrow band reflecting means is large, the output wavelength of the light source is included in the reflected wavelength range of the narrow band reflecting means. The output wavelength is shortened.
本構成により狭帯域フィルタが反射する光の反射波長範囲が波長シフトの影響により変動した場合においても、二重像の発生を防止することが可能になる。 With this configuration, even when the reflection wavelength range of light reflected by the narrow band filter fluctuates due to the influence of the wavelength shift, it is possible to prevent the generation of a double image.
また本発明の前記光源はレーザ光源であり、光源温度が高いほど出力する光の波長が長くなることを特徴とする。 The light source of the present invention is a laser light source, and the wavelength of the output light becomes longer as the light source temperature is higher.
本構成により光源の温度を変化させることで、光源が出力する表示光の波長を変化させることが可能になる。 By changing the temperature of the light source with this configuration, the wavelength of the display light output from the light source can be changed.
また本発明の前記波長制御手段は、前記光源の出力波長を制御するために光源温度を変更する温度制御手段と、前記光源の発熱量を制御するために光源出力を変更する光源出力制御手段とを有することを特徴とする。 Further, the wavelength control means of the present invention includes a temperature control means for changing a light source temperature to control an output wavelength of the light source, and a light source output control means for changing a light source output to control a heat generation amount of the light source. It is characterized by having.
本構成によって光源の温度を制御し、狭帯域フィルタに入射する光の波長を制御することが容易になる。 This configuration makes it easy to control the temperature of the light source and control the wavelength of light incident on the narrow band filter.
また本発明の前記光源は、互いに異なる波長を出力する少なくとも二つ以上の個別光源からなり、前記狭帯域反射手段は、前記二つ以上の個別光源のそれぞれに対して、前記個別光源からの出力波長を反射する個別多層膜フィルタを積層することで構成され、前記個別多層膜フィルタの入射角の変化による反射波長の変化量が、各個別多層膜フィルタで同一になるように、各個別多層膜フィルタの平均屈折率が設定されていることを特徴とする。 Further, the light source of the present invention comprises at least two or more individual light sources that output different wavelengths, and the narrowband reflecting means outputs from the individual light sources for each of the two or more individual light sources. Each individual multilayer film is configured by laminating individual multilayer filters that reflect wavelengths, and the amount of change in reflection wavelength due to the change in the incident angle of the individual multilayer filter is the same for each individual multilayer filter. An average refractive index of the filter is set.
本構成によって複数の光源を使用する場合でも各光源に対する波長シフトの同一にすることが可能になるため、複数光源の波長制御を行うことが容易になる。 Even when a plurality of light sources are used according to this configuration, the wavelength shift for each light source can be made the same, so that it is easy to control the wavelengths of the plurality of light sources.
また本発明の透過型表示装置は、ユーザが画像を視認することが可能なアイボックスの形状を変更するアイボックス形状制御手段を有し、前記アイボックス形状制御手段は、前記光源の光源出力が小さいほど前記アイボックスの大きさが小さくなるようにアイボックス形状を変更することを特徴とする。 The transmissive display device of the present invention further includes eye box shape control means for changing the shape of an eye box that allows a user to visually recognize an image, and the eye box shape control means has a light source output of the light source. The eye box shape is changed so that the size of the eye box becomes smaller as the size becomes smaller.
本構成によって、光源出力が小さい場合でも画像の輝度が低下することを防止することが可能になる。 With this configuration, it is possible to prevent the luminance of the image from decreasing even when the light source output is small.
また本発明の透過型表示装置は、前記表示手段から射出された表示光を前記狭帯域反射手段に向けて偏向する偏向手段を有し、前記偏向手段は、入射された表示光を特定の方向に拡散する拡散性能を有し、前記偏向手段は、入射した表示光が拡散する角度である拡散角が、前記偏向手段上の位置ごとに異なることを特徴とする。 The transmissive display device of the present invention further includes a deflecting unit that deflects the display light emitted from the display unit toward the narrow-band reflecting unit, and the deflecting unit directs the incident display light in a specific direction. The deflection means is characterized in that a diffusion angle, which is an angle at which incident display light is diffused, differs for each position on the deflection means.
本構成によって、表示光が偏向手段に入射する位置に応じてアイボックスの大きさを変更することが可能になる。 With this configuration, the size of the eye box can be changed according to the position where the display light is incident on the deflecting means.
また本発明の前記アイボックス形状制御手段は、前記表示手段から射出された表示光が前記偏向手段上で投影される投影範囲の位置を変更することで、アイボックス形状を変更することを特徴とする。 The eyebox shape control means of the present invention is characterized in that the eyebox shape is changed by changing a position of a projection range in which the display light emitted from the display means is projected on the deflection means. To do.
本構成によって光源出力が小さい場合でもアイボックスの大きさを小さくすることで表示輝度を維持することなどが可能になる。 With this configuration, even when the light source output is small, the display luminance can be maintained by reducing the size of the eye box.
また本発明の透過型表示装置は、前記偏向手段上に入射された表示光の拡散角は、前記偏向手段の右側領域と前記偏向手段の左側領域において拡散角の大きさが異なることを特徴とする。 The transmission type display device according to the present invention is characterized in that the diffusion angle of the display light incident on the deflection unit is different in the right angle region of the deflection unit and the left region of the deflection unit. To do.
本構成によって偏向手段上の表示像の投影領域を左右に動かすことで、アイボックス形状を変更することが可能になる。 With this configuration, the eyebox shape can be changed by moving the projection area of the display image on the deflection means to the left and right.
また本発明の前記アイボックス形状制御手段は、前記偏向手段の位置を移動させることで、前記偏向手段上の表示光の投影範囲の位置を変更することを特徴とする。 The eyebox shape control means of the present invention is characterized in that the position of the projection range of the display light on the deflection means is changed by moving the position of the deflection means.
本構成によってドライバーが視認する虚像の位置を変更することなく、アイボックスの形状を変更することが可能になる。 With this configuration, the shape of the eye box can be changed without changing the position of the virtual image visually recognized by the driver.
また本発明の前記表示手段は、出射する表示光の方向を変更する表示光偏向手段を有し、前記アイボックス形状制御手段は、前記表示光偏向手段によって前記表示手段から前記偏向手段に入射する表示光の入射角を変更することで、前記偏向手段上での表示像の投影範囲の位置を変更することを特徴とする。 The display means of the present invention has display light deflection means for changing the direction of the emitted display light, and the eyebox shape control means is incident on the deflection means from the display means by the display light deflection means. The position of the projection range of the display image on the deflection unit is changed by changing the incident angle of the display light.
本発明によって偏向手段の位置を動かすことなく、アイボックス形状を変更することが可能になる。 According to the present invention, it is possible to change the eye box shape without moving the position of the deflecting means.
また本発明の前記表示光偏向手段は、前記表示手段の向きを変更することで表示光の出射方向を変更することを特徴とする。 Further, the display light deflecting means of the present invention is characterized in that the emission direction of the display light is changed by changing the direction of the display means.
本構成によってアイボックス形状を変更する際に光学系を可動させるための容積を小さくすることが可能になる。 With this configuration, it is possible to reduce the volume for moving the optical system when changing the eyebox shape.
また本発明の前記表示光偏向手段は、前記表示手段が表示光を出射する開口部分に設置され、電圧を掛けることにより偏向機能の有無を切り替えることができる動的ホログラムであることを特徴とする。 Further, the display light deflecting means of the present invention is a dynamic hologram that is installed in an opening portion through which the display means emits display light and can switch the presence or absence of a deflection function by applying a voltage. .
本構成によって可動部品を用いること無しに、偏向手段上の表示像の投影範囲を異動させることが可能になる。 With this configuration, it is possible to change the projection range of the display image on the deflecting unit without using moving parts.
また本発明の前記偏向手段は、微小な凹面ミラーから構成されるフライアイミラーであり、個々のフライアイミラーの曲率半径が前記偏向手段上の位置によって異なることを特徴とする。 Further, the deflecting means of the present invention is a fly eye mirror composed of a minute concave mirror, and the curvature radius of each fly eye mirror varies depending on the position on the deflecting means.
本構成によって偏向手段上の位置に応じて拡散角を変更することが可能になる。 With this configuration, it becomes possible to change the diffusion angle in accordance with the position on the deflection means.
また本発明の透過型表示装置は、前記偏向手段上の点で拡散した光が広がる範囲である拡散角は、前記狭帯域反射手段への入射角が拡散角の値分だけ変化した場合の反射波長の変化量が、前記狭帯域反射手段の反射波長範囲の幅より小さいことを特徴とする。 In the transmissive display device of the present invention, the diffusion angle, which is the range in which the light diffused at the point on the deflecting means spreads, is reflected when the incident angle to the narrowband reflecting means changes by the value of the diffusion angle. The amount of change in wavelength is smaller than the width of the reflection wavelength range of the narrow-band reflecting means.
本構成によって狭帯域フィルタの透過率が高い場合でも、二重像の発生を防止することが可能になる。 With this configuration, it is possible to prevent the occurrence of double images even when the transmittance of the narrow band filter is high.
また本発明の前記偏向手段は、偏向手段の中心に入射された表示光が最も大きな拡散角を有することを特徴とする。 The deflecting means of the present invention is characterized in that the display light incident on the center of the deflecting means has the largest diffusion angle.
本構成によって、画面中心部分のアイボックスを広くし、画面中心部分に対するドライバーの視認性を向上させることが可能になる。 With this configuration, the eye box at the center of the screen can be widened, and the visibility of the driver with respect to the center of the screen can be improved.
また本発明の透過型表示装置は、前記偏向手段と前記狭帯域反射手段の間に、表示光の拡散角を変更する拡散シートを備え、前記拡散シートは、シート上の位置によってシートを透過する表示光の拡散角の変更度合いが異なる特性を有し、前記アイボックス形状制御手段は、前記拡散シートの位置を変更することでアイボックス形状を変更することを特徴とする。 The transmission type display device of the present invention further includes a diffusion sheet that changes a diffusion angle of display light between the deflection unit and the narrowband reflection unit, and the diffusion sheet transmits the sheet depending on a position on the sheet. The eyebox shape control means changes the eyebox shape by changing the position of the diffusion sheet.
本構成によって、HUD光学ユニット内の光学系を稼働させる必要がなくなり、光学ユニットの大きさを削減することが可能になる。 With this configuration, it is not necessary to operate the optical system in the HUD optical unit, and the size of the optical unit can be reduced.
本発明の透過型表示装置によれば、狭帯域フィルタへの入射角の変化に応じて光源波長を変更することで二重像の発生を防止しながら、高い外界透過率を維持することが可能になる。 According to the transmissive display device of the present invention, it is possible to maintain a high external transmittance while preventing the generation of a double image by changing the light source wavelength according to the change in the incident angle to the narrow band filter. become.
外界透過率を示す計算式
光源温度による波長変化を示す計算式 Calculation formula showing wavelength change due to light source temperature
狭帯域フィルタの波長シフトを示す計算式 Calculation formula showing wavelength shift of narrowband filter
ペルチェ素子の吸熱量を示す関係式 Relational expression showing endothermic amount of Peltier element
光源出力と、表示性能(輝度・表示像サイズ・アイボックスサイズ)の関係式 Relational expression between light source output and display performance (luminance, display image size, eyebox size)
本実施の形態1において表示輝度を求めるための計算式 Calculation formula for obtaining display luminance in the first embodiment
スクリーンの拡散角を求めるための計算式 Formula for calculating the screen diffusion angle
本実施の形態1においてアイボックスサイズを求めるための計算式 Formula for obtaining the eyebox size in the first embodiment
本実施の形態1においてアイボックスサイズを求めるための計算式 Formula for obtaining the eyebox size in the first embodiment
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(実施の形態1)
本実施の形態では、アイボックス位置を変更するために、表示光の狭帯域フィルタへの入射角を変更する場合でも、光源波長の温度依存性を利用して光源の出力波長を変化させることで、二重像の発生を防止することができるHUDについて述べる。
(Embodiment 1)
In this embodiment, even when the incident angle of the display light to the narrow band filter is changed in order to change the eye box position, the output wavelength of the light source is changed by utilizing the temperature dependence of the light source wavelength. A HUD capable of preventing the occurrence of a double image will be described.
一般に、レーザ光源の出力波長は温度によって変化する。温度によるレーザの出力波長の変化を図18に示す。図18に示すレーザ光源は、高温になるほど出力波長が増えることを示している。温度をT、係数をCとおいた場合、温度Tにおける光源の出力波長は、数2のように示される。そのため、ある温度におけるレーザ光源の波長範囲は狭くても、周辺温度の変化にともなってレーザ光源が出力する波長の範囲は、λminからλmaxまでの範囲(図18の温度変化範囲Wt)で変化する。 In general, the output wavelength of a laser light source varies with temperature. FIG. 18 shows the change in laser output wavelength with temperature. The laser light source shown in FIG. 18 indicates that the output wavelength increases as the temperature increases. When the temperature is T and the coefficient is C, the output wavelength of the light source at the temperature T is expressed as in Equation 2. For this reason, even if the wavelength range of the laser light source at a certain temperature is narrow, the wavelength range output by the laser light source changes in the range from λmin to λmax (temperature change range Wt in FIG. 18) as the ambient temperature changes. .
本発明ではこの光源波長の温度依存性を利用し、波長シフトによって狭帯域フィルタの反射波長範囲が変動した場合に、光源の出力波長が狭帯域フィルタの反射波長範囲に収まるように、光源温度を変化させる。このことでアイボックス位置を変更するために表示光の狭帯域フィルタへの入射角を変更しても、二重像の発生を防止することが可能になる。 In the present invention, the temperature dependence of the light source wavelength is used, and when the reflected wavelength range of the narrow band filter fluctuates due to the wavelength shift, the light source temperature is adjusted so that the output wavelength of the light source falls within the reflected wavelength range of the narrow band filter. Change. Thus, even if the incident angle of the display light to the narrow band filter is changed in order to change the eye box position, it is possible to prevent the generation of a double image.
以下、光源波長の温度依存性を利用した二重像問題への対策方法について詳述する。 Hereinafter, a countermeasure method for the double image problem using the temperature dependence of the light source wavelength will be described in detail.
図8に、本発明の実施の形態1における、HUD(ヘッドアップディスプレイ)の構成図を示す。図8において、101はHUDが搭載される車体を示し、ダッシュボード内部にHUD光学ユニット102を備える。HUD光学ユニット102は、表示手段103、スクリーン801、制御手段802、開口部105、アイボックス位置偏向手段803より構成される。表示手段103は、ドライバー107に対して運転情報(スピードメータや地図情報)などを表示する。
FIG. 8 shows a configuration diagram of a HUD (head-up display) in the first embodiment of the present invention. In FIG. 8,
本実施の形態における表示手段103は、液晶素子およびバックライト光源から構成される。図16に表示手段103の構成例を示す。
The display means 103 in this embodiment includes a liquid crystal element and a backlight light source. FIG. 16 shows a configuration example of the
本実施の形態においては表示手段の光源はレーザ光源であり、赤色レーザ光源1601と青色レーザ光源1602と緑色レーザ光源1603からの出力レーザ光をコリメータ1604を通過させ、ダイクロイックミラー1605で合波している。各色レーザ光源からの出力を適切に変調することで、任意の色のレーザ光を出力できる。なお、図16では1601は赤色(R)の半導体レーザ光源、1602は青色(B)の半導体レーザ光源、1603は緑色(G)の半導体レーザ光源としているが、1603は赤外線の半導体レーザ光源と、赤外線を緑色に変換するSHG(Second−Harmonic Generation:第2次高調波発生)素子の組合せであってもよいし、各光源が固体レーザ、液体レーザ、ガスレーザ、発光ダイオードでもよい。
In this embodiment mode, the light source of the display means is a laser light source, and output laser light from the red
なお、図16では各レーザ光源でレーザ光の変調を行っているが、レーザ光源から出力された光を変調する手段を、レーザ光源と組み合わせて用いることで、レーザ光を変調してもよい。 In FIG. 16, the laser light is modulated by each laser light source. However, the laser light may be modulated by using means for modulating light output from the laser light source in combination with the laser light source.
レーザ光源1601〜1603からの光は、照明光学素子1606によって拡散された後に、液晶素子1607を照射し、表示光Lを形成する。液晶からの表示光Lは更に投射レンズ1608を通過することで、表示手段103から出射される。
After the light from the
また表示手段103は、レーザ光源1601〜1603の温度を検知する温度検知手段1609を備える。光源の温度を検知することで、温度による光源の出力波長を推定することが可能になる。なお温度検知手段1609は全ての光源の温度を検知するものでもよいし、RGBの光源毎に、異なる温度検知手段を設けても良い。後者の場合、各光源の温度をより正確に検知することが可能になる。
The
また表示手段103は、レーザ光源1601〜1603の温度を制御する温度制御手段1610を備える。光源の温度を制御することで、各光源の出力波長を制御することが可能になる。図22に温度制御手段1610の構成例を示す。本実施の形態では、温度制御手段1610は、ペルチェ素子2201と、放熱手段2202から構成されている。ペルチェ素子2201は、素子の片側面からの熱を反対側の面に移動させるための素子であり、電流を流すことにより移動させる熱量を制御することができる。本実施の形態においては、表示手段103に備えられたペルチェ素子2201は、光源によって発生した熱を放熱手段2202に対して移動させる機能を有する。放熱手段2201は受け取った熱を放散する機能を有する。本実施の形態ではレーザ光源1601〜1603からの発熱をペルチェ素子2201が放熱手段2202に移動させ、放熱手段2202がペルチェ素子2201からの熱を、表示手段103もしくはHUD光学ユニット102の外部に対して放散することで、表示手段103もしくはレーザ光源1601〜1603を冷却することが可能になる。またペルチェ素子2201はレーザ光源1601〜1603側からの熱を受け取るのではなく、逆に外部からの熱をレーザ光源1601〜1603側に移動させることもできるため、レーザ光源1601〜1603の温度を上昇させることができる。このような温度制御手段1610を用いることで、レーザ光源1601〜1603の温度を制御することが可能になる。
The
なお本実施の形態においては、温度制御手段1610は、表示手段103全体の温度を制御することでレーザ光源1601〜1603の温度を制御しているが、温度制御手段1610を、光源ごとに備える方法を用いても良い。この場合、光源毎に温度を制御することが可能になり、温度特性の異なる光源を複数利用する場合に、光源の出力波長をより正確に制御することが可能になる。
In the present embodiment, the
なお放熱手段2201としては放熱フィンの代わりに放熱ファンなどを用いても良い。この場合、周辺温度が高い場合においても、光源の温度を冷却することなどが可能になる。 As the heat radiation means 2201, a heat radiation fan or the like may be used instead of the heat radiation fin. In this case, the temperature of the light source can be cooled even when the ambient temperature is high.
なお本実施の形態では、背面から光源を照射する透過型液晶素子1607を使用する構成をとったが、反射型液晶素子を用いてもよい。この場合、光源の光利用効率を向上させることができ、表示手段103からの表示光をより明るくすることが可能になる。
In this embodiment mode, the transmissive
なお表示手段103を実現する方法として、液晶素子でなく走査手段によってレーザ光源からの出力光を二次元走査することで表示像を形成する方法を用いても良い。この場合、表示手段103をより小型化できる効果がある。図17に走査手段を用いた場合の、表示手段103の構成例を示す。
As a method of realizing the
走査手段1701は、レーザ光源1601〜1603からのビームを、開口部1702に向けて2次元走査する。走査手段1701は角度を2次元的に偏向できる単板小型ミラーで、MEMS(Micro−Electro−Mechanical−System)マイクロミラーであり、単板小型ミラーを直交する二軸方向に振動させることにより、ミラーに入射するレーザ光を二次元方向に走査する。
The
なお走査手段1701は一枚のミラーを二次元方向に振動させる方法をだけでなく、それぞれが異なる一次元方向に振動する二枚のミラーを組み合わせてレーザ光Lを二次元方向に走査する方法をとっても良い。この場合、それぞれのミラーは一次元方向にのみ振動するため各ミラーの角度の制御が簡単になる効果がある。走査手段1701からの光は開口部1702を通過して表示手段103から出力される。
The
スクリーン801は、表示手段103からの表示光を受け、フロントガラス106に向けて拡散する。本実施の形態におけるHUDにおいて、ドライバー107はフロントガラス106を経由してスクリーン801上に結像された像を視認する形となる。なお、スクリーン801は、フロントガラス106への入射角を制御するために、スクリーンの場所ごとに異なる拡散特性を有するように設計されている。図9にスクリーン801の拡散性能の例を示す。図9に示されるように、スクリーン801から投射された表示光は、スクリーン801上で結像し、その光がフロントガラス106に向かって一定の拡散角で拡散し、拡散光(図9の901〜903)として狭帯域フィルタ401に入射する。この時、スクリーン上の投影位置によって表示光の拡散方向が異なるようにスクリーン801は設計されている。なお901〜903における実線矢印は、スクリーン上の各点から拡散する拡散光のうち、アイボックス108の中心に向かう光を示しており、本実施の形態においてはこの光の向きをスクリーン上の点からの拡散方向として扱う。
The
この例ではスクリーン801の中心点に入射した光は、図9の901に示されるようにスクリーンの法線904と同じ方向を中心として拡散する。しかしながら、スクリーン端に入射した光は、法線904に対して傾きを持って拡散される。このため、スクリーン中心に入射した光と、スクリーン端で入射した光では狭帯域フィルタへの入射角が異なる。このようなスクリーン801を使用することにより、スクリーン上からの光を効率よくアイボックス108内に集光させることが可能になる。
In this example, the light incident on the center point of the
図14、15に本実施の形態におけるスクリーン801の形状を示す。図14はスクリーン801の垂直方向の断面図であり、図15の1501はスクリーン801の水平方向の断面図、1502はスクリーン801の正面図を示す。図14、15に示されるように本実施の形態においてスクリーン801は微小な凹面ミラーからなるフライアイミラーとして構成されている。スクリーン801にフライアイミラーを用いることで、微小凹面ミラーの曲率によってスクリーン801から拡散する光の拡散角を制御することが可能になる。また、図14に示されるようにスクリーン上の位置によって微小凹面ミラーの傾斜を変えることで、スクリーン上の各点で拡散する光の拡散方向を変更することが可能になる。
14 and 15 show the shape of the
なおスクリーン801としてフライアイミラーではなく、同様の光学特性を有する反射型のホログラムミラーを利用しても良い。この場合、微小凹面ミラーを成形するための微細加工を行う必要がなくなるため、製造が容易になる効果がある。
The
なおスクリーン801としてフライアイミラーではなく、凹面形状を有する拡散板を用いても良い。拡散板を凹面形状にすることで、拡散板の位置に応じて拡散光の拡散方向を変更することが可能になる。この場合、微小凹面ミラーを整形する必要がないため、製造が容易になる効果がある。
The
なおスクリーン801としてフライアイミラーの代わりにマイクロレンズアレイとミラーを組み合わせることでスクリーン801の拡散特性を実現する方法を用いても良い。
Note that a method of realizing the diffusion characteristics of the
フロントガラス106は、スクリーン801からの光をドライバー107に向けて反射する。また前述の二重像問題を解決するために、図4に示される構成を持ち、フロントガラスの車内側の表面に狭帯域フィルタ401を備える。狭帯域フィルタは設計入射角θaで入射する光に対して、図7に示すように可視光の波長範囲の内、特定の波長範囲(反射波長範囲501)に含まれる光を高反射率で反射するように設計されている。また、反射波長範囲501は、レーザ光源1601〜1603の線幅(特定温度Taにおける波長幅)を含むように設計される。例えば光源波長の線幅が2nmである場合、反射範囲は2nm以上の幅を有し、温度Taにおける光源の出力波長範囲601を包含する。また本実施の形態において、狭帯域フィルタは反射波長範囲の反射率のみを高くすることが多層膜フィルタ(ルゲートフィルタ)で構成されている。
The
なお本実施の形態において特定温度Taは、図18に示される光源動作最低温度Tminと光源動作最高温度Tmaxの平均値であり、設計入射角θaはフロントガラス106が水平線となす角をθfとしたときに、90度からθfを引いた値として扱うが、それぞれ別の値を設定しても良い。例えば、Taは光源動作平均温度としてもよい。この場合、狭帯域フィルタに対する入射角を変更する頻度を削減することが可能になる。
In the present embodiment, the specific temperature Ta is an average value of the minimum light source operation temperature Tmin and the maximum light source operation temperature Tmax shown in FIG. 18, and the design incident angle θa is θf that is an angle between the
なお本実施の形態では簡単のため、狭帯域フィルタはRGB光源(1601〜1603)の内の単色の波長範囲(例:R光源)に関する反射特性についてのみ例示するが、狭帯域フィルタはRGBの各光源について反射特性・角度依存性を有する。 For the sake of simplicity in the present embodiment, the narrow band filter is exemplified only for the reflection characteristics relating to the monochromatic wavelength range (for example, R light source) of the RGB light sources (1601 to 1603). The light source has reflection characteristics and angle dependency.
なお狭帯域フィルタ401は、RGB光源の各波長のみを反射する狭帯域フィルタを三つ積層することで実現してもよいし、RGBの波長に同時に対応するものを用いても良い。前者の場合各光源の温度特性に応じた狭帯域フィルタの設計が容易になる効果がある。
Note that the
なお本実施の形態において、狭帯域フィルタは多層膜フィルタによって実現されるが、角度依存性をもつホログラムなどを用いても良い。この場合、フィルタからの出射角を入射角と異なる値に設定することなどが可能になり、HUDの光学レイアウトの自由度を向上させることが可能になる。 In the present embodiment, the narrow band filter is realized by a multilayer filter, but a hologram having angle dependency may be used. In this case, the emission angle from the filter can be set to a value different from the incident angle, and the degree of freedom in the optical layout of the HUD can be improved.
制御手段802は、狭帯域フィルタ401に対する表示光の入射角に応じて、表示手段103から出射される表示光の波長を制御する機能を持つ。図23に、本実施の形態における制御手段802の持つ制御ブロックを示す。制御手段802は、波長推定手段2301、入射角推定手段2302、波長制御手段2303、光源出力制御手段2304、アイボックス形状制御手段2305を含み、二重像問題への対処のための処理を行う。各機能ブロック2301〜2305の詳細については、後述する。
The
アイボックス位置変更手段803は、ドライバー107からの操作を受け付け、アイボックス108の位置を変更する機能を持つ。図24に本実施の形態におけるアイボックス位置変更手段803の機能構成図を示す。図24に示すようにアイボックス位置変更手段803は、ドライバー107が所望のアイボックス位置を入力するための操作手段2401およびHUD光学ユニット102からの表示光がフロントガラス106に入射する入射角を変更するための入射角変更手段2402から構成される。
The eye box
操作手段2401は、アイボックス108の位置をドライバー107が調節するための手段であり、本実施の形態ではHUDを搭載する車体101のダッシュボード上に操作ボタンとして備えられており、少なくとも上下左右に対応する四つのボタンを有する。ドライバー107は、アイボックス108を移動させたい方向に対応する操作ボタンを押すことで、アイボックス108の位置に対する変更指示を、アイボックス位置変更手段803に対して指示を入力することが可能になる。
The operation means 2401 is a means for the
なお操作ボタンの位置はダッシュボードではなく、ハンドル上に備えていてもよい。この場合、ドライバー107は運転中にハンドルから手を離すことなく、アイボックス108の調節を行うことができる。また操作手段2401は、操作ボタンではなく、タッチパネルなどで実現されていても良い。この場合、車のデザイン性を向上させることが可能になる。また操作ボタンではなく、ドライバーの音声によって操作指示を受け付ける方法を用いても良い。この場合、ドライバーはハンドルから手を放すことなく、アイボックス位置の変更を行うことができる。
The position of the operation button may be provided on the handle instead of the dashboard. In this case, the
入射角変更手段2402は、操作手段2401に対して入力されたドライバー107からのアイボックス位置変更指示に基づいてアイボックス108の位置を移動させる。本実施の形態ではHUD光学ユニット102が自身の向きを回転させる回転機能を備え、入射角変更手段2402は、HUD光学ユニット102の回転機能を利用して、フロントガラス106に対する表示光の入射角を変更する。この例を図21に示す。図21の2101は、アイボックス108の位置が高い場合のHUD光学ユニット102の状態を示している。この時、HUD光学ユニット102は水平線に対して水平となっており、フロントガラス106に対する表示光の入射角は大きくなるように設置されている。この状態からアイボックス108の位置を下方に移動させるために、入射角変更手段2402は図21の2102に示すようにHUD光学ユニット102の回転機構を使用して、HUD光学ユニット102を車体101の前方方向に回転させる。この時、フロントガラス106に対する表示光の入射角は小さくなるため、2102に示されるようにアイボックス108の位置を下方に移動させることができる。入射角変更手段2402は、操作手段2401からの指示に従って、HUD光学ユニット102の回転方向および回転量を制御する。
The incident
なお本実施の形態においては、HUD光学ユニット102全体を回転させることで、フロントガラス106への入射角を変更したが、スクリーン801の向きを変更することでフロントガラス106への入射角を変更する手段を用いても良い。またスクリーン801から開口部105までの光路に折り返しミラーを設置し、この折り返しミラーの向きを変更することで、フロントガラス106への表示光の入射角を変更してもよい。この場合はHUD光学ユニット102全体を動かす必要がなくなるため、HUD光学ユニット102の回転のための余分なスペースを備える必要が無くなる。
In the present embodiment, the incident angle to the
なおフロントガラス106への表示光の入射角を変更するためには、開口部105とスクリーン801の間に偏向素子を備え、偏向素子によって表示光の方向を変更することでフロントガラス106に対する入射角を変更する方法を用いても良い。偏向素子には、電気光学素子・音響光学素子、可変ホログラム素子(液晶素子に回折格子を記録し、電圧によって回折機能を制御可能な素子)を使用することができる。この場合、可動部品を用いることなくスクリーン801上での画像の表示位置を変更することが可能になる。
In order to change the incident angle of the display light to the
なお本実施の形態においては、アイボックス108の位置は、ドライバー107が操作手段2401を直接操作することで調節を行ったが、他の方法によりアイボックス108の位置を決定しても良い。アイカメラによりドライバーの眼球位置を検知し、ドライバーの眼球位置がアイボックス108に含まれるようにアイボックス108の位置を調節する方法を用いても良い。この場合、車の振動などによりドライバーの眼の位置が頻繁に変動する場合においても、ドライバーがHUD表示を視認することが可能になる。
In the present embodiment, the position of the
なおアイボックス108の位置を変更する際に、フロントガラスへの表示光の入射角を変更するのではなく、HUD光学ユニット102を並行移動する方法を用いても良い。この例を図42に示す。図42の4201はアイボックス108の位置が高い場合のHUD構成図を示し、4202はアイボックス108の位置が低い場合のHUD構成図を示している。図42に示されるように、HUD光学ユニット102全体を前方に移動させて表示光がフロントガラス106に入射する位置を低くすることで、アイボックス108の位置を低くすることが可能になる。この場合、狭帯域フィルタ401に対する表示光の入射角は変化しないため狭帯域フィルタの波長シフトを防止することが可能になる。またフロントガラスへの入射角を変更する方法と、HUD光学ユニットを並行移動させる方法を組み合わせることでアイボックス108の位置を変更する方法を用いても良い。この場合、HUD光学ユニット102を動かすためのスペースを削減することが可能になる。
When changing the position of the
アイボックス位置変更手段803によりアイボックス位置が変更された場合に、制御手段802が二重像の発生を防止する際の具体的な手順について以下に示す。本実施の形態における透過型表示装置は、図25に示すステップ2501〜2507の処理を行うことにより、二重像の発生を防止する。なお、以下では簡単のためRGB波長のうち、一色(R波長)について、狭帯域フィルタへの入射角制御の変化に対応するための、光源の波長制御の例について述べる。
A specific procedure when the
[ステップ2501](光源波長の推定)
本ステップでは、波長推定手段2301が表示手段103に含まれる光源の出力波長を推定する。波長推定手段2301は、図18に示されるような光源の温度と波長の関係を示すデータを保持しており、現在の光源温度を温度検知手段1609から取得することにより、現在の光源の出力波長を推定する。
[Step 2501] (Estimation of light source wavelength)
In this step, the
なお本実施の形態では、光源温度から光源の出力波長を推定する方法を用いたが、表示手段103にスペクトルアナライザーを設け、光源の出力波長を直接測定する方法を用いても良い。この場合、光源の出力波長をより正確に測定することが可能になる。 In this embodiment, the method of estimating the output wavelength of the light source from the light source temperature is used. However, a method of providing a spectrum analyzer in the display means 103 and directly measuring the output wavelength of the light source may be used. In this case, the output wavelength of the light source can be measured more accurately.
波長推定手段2301は、推定した光源の出力波長の情報を波長制御手段2303に通知する。
The
[ステップ2502](入射角判定)
本ステップでは、入射角推定手段2302が、入射角変更手段2402からの情報を用いて、スクリーン801から狭帯域フィルタ401に入射する表示光の入射角を判定する。
[Step 2502] (incident angle determination)
In this step, the incident
本実施の形態では、入射角変更手段2402は、アイボックス108の位置を移動させるためにフロントガラス106への表示光の入射角を変更する。その際、入射角変更手段2402はあらかじめ設定されている初期入射角の値と、アイボックス位置変更のためにHUD光学ユニットを回転させた角度の値を保持し、現在入射角の値を計算する。入射角変更手段2402は、入射角推定手段2302からの問い合わせに応じて、保持している入射角の値を入射角推定手段2302へと通知する。
In the present embodiment, the incident
なお図9に示すように、スクリーン801から拡散する光の拡散角が大きい場合(図9に示す901〜903の点線矢印がなす角が大きい場合)には、スクリーン801上の点からアイボックス108の中心に向かう光(図901〜903の実線矢印)の入射角を、スクリーン801から狭帯域フィルタ401に入射する光の入射角として使用する。
As shown in FIG. 9, when the diffusion angle of the light diffused from the
なお入射角としては、アイボックス中心に向かう光以外がフロントガラスに入射する角度を、入射角として使用しても良い。例えば、車内にドライバーの眼球位置を撮影するアイカメラを設置し、ドライバーの眼球が位置するアイボックス上の位置に向かう光を、入射角の決定に使用しても良い。この場合、実際にドライバーが視認している表示光の入射角をより正確に判定することが可能になる。またスクリーン上の各点から拡散する光のうち、中心となる光のフロントガラスに対する入射角を表示光の入射角として決定しても良い。 As the incident angle, an angle at which light other than the light traveling toward the center of the eye box is incident on the windshield may be used as the incident angle. For example, an eye camera that captures the position of the driver's eyeball may be installed in the vehicle, and light directed to a position on the eyebox where the driver's eyeball is positioned may be used to determine the incident angle. In this case, it is possible to more accurately determine the incident angle of the display light that is actually visually recognized by the driver. In addition, the incident angle of the central light among the light diffused from each point on the screen with respect to the windshield may be determined as the incident angle of the display light.
また画像が表示されている領域内においてフロントガラスへの入射角が異なる場合(例:図9の領域A全体に画像が表示されている場合、画像上部の拡散方向902と画像下部の拡散方向901が異なるような場合など)には、表示画像の中心画素が表示されているスクリーン部分の表示光がフロントガラスに入射する入射角を使用する。この場合、重要な情報が表示されやすい画面中心において二重像の発生をより正確に防止することが可能になる。
Further, when the incident angle to the windshield is different in the area where the image is displayed (for example, when the image is displayed in the entire area A in FIG. 9, the
なお画像が表示されている領域内においてフロントガラスへの入射角が異なる場合、画面中心画素が表示されている部分以外の領域に基づいて入射角を決定しても良い。例えば、画像が表示されている領域全体の入射角の平均値を用いてもよいし、アイカメラによってドライバーの注視点を測定し、ドライバーが見ている画素に対応するスクリーンの位置から入射角の判定を行っても良い。 When the incident angle to the windshield is different in the area where the image is displayed, the incident angle may be determined based on an area other than the area where the screen center pixel is displayed. For example, the average value of the incident angles of the entire area where the image is displayed may be used, or the gaze point of the driver is measured by an eye camera, and the incident angle is calculated from the screen position corresponding to the pixel the driver is viewing. A determination may be made.
入射角推定手段2302は、推定した狭帯域フィルタへの表示光の入射角に関する情報を波長制御手段2303に通知する。
The incident
[ステップ2503](反射波長範囲判定)
本ステップでは、波長制御手段2303が前ステップ2502で取得した狭帯域フィルタ401に対する入射角の値から、波長シフトの影響を計算し、狭帯域フィルタ401が反射する光の波長範囲(反射波長範囲)を計算する。
[Step 2503] (Reflected wavelength range determination)
In this step, the
波長制御手段2303は、設計入射角θaに対する狭帯域フィルタの反射波長範囲の情報(図5に示される反射波長範囲と反射率)および、狭帯域フィルタの波長シフトに関する情報を有し、前ステップにおいて入射角推定手段2302から取得した入射角に基づいて現在の狭帯域フィルタの反射波長範囲の判定を行う。
The
本実施の形態においては、波長制御手段2303は、図26に示される入射角と設計入射角の差と、波長シフトの量の関係表を有する。現在の入射角が設計入射角より5度大きい場合、図26の関係表から、狭帯域フィルタの反射波長範囲は、図5に示される反射波長範囲を全体に8nmだけ短波長側にシフトさせたもの位置にあると判定する。
In the present embodiment, the
なお波長シフト量の算出の際には、図26に示されるような関係表を用いるのではなく、多層膜フィルタに対する波長シフトの計算式を用いても良い。数3に多層膜フィルタにおける波長シフトの計算式の例を示す。この数式を用いて設計入射角における反射波長と、現在の入射角における反射波長の差を計算することで波長シフトの量を決定することができる。この方法を用いることで、より詳細に波長シフトの量を計算することが可能になる。
In calculating the wavelength shift amount, a formula for calculating the wavelength shift with respect to the multilayer filter may be used instead of using the relational table as shown in FIG.
波長制御手段2303は、算出した現在の反射波長範囲の数値を用いて二重像の発生の有無を判定する。
The
[ステップ2504](二重像判定)
本ステップでは、波長制御手段2303が前ステップ2501で判定した光源の出力波長と、前ステップ2503で判定した狭帯域フィルタの反射波長範囲を比較することで二重像の発生の有無を判定する。
[Step 2504] (Dual image determination)
In this step, the
光源の出力波長が現在の狭帯域フィルタの反射波長範囲にある場合(図7の状態にある場合)、光源からの光は全て狭帯域フィルタで反射されており二重像は発生していない。そのため波長制御手段2303は処理を終了する。
When the output wavelength of the light source is within the current reflection wavelength range of the narrow band filter (when in the state of FIG. 7), all the light from the light source is reflected by the narrow band filter and no double image is generated. Therefore, the
光源の出力波長が現在の狭帯域フィルタの反射波長範囲にない場合、光源からの表示光の内、一部もしくは全ての波長範囲の光が狭帯域フィルタで反射されないため二重像が発生する。この場合、波長制御手段2303は光源波長の変更処理を行うためステップ2505の処理を実施する。
When the output wavelength of the light source is not within the current reflection wavelength range of the narrow band filter, a part or all of the wavelength range of the display light from the light source is not reflected by the narrow band filter, and a double image is generated. In this case, the
[ステップ2505](光源波長の変更)
本ステップでは、光源の出力波長を狭帯域フィルタの反射範囲に収めるために光源の出力波長の変更を行う。
[Step 2505] (Change of light source wavelength)
In this step, the output wavelength of the light source is changed so that the output wavelength of the light source falls within the reflection range of the narrow band filter.
波長制御手段2303は、光源の出力波長の最大値と狭帯域フィルタの反射波長範囲の最大値の差を計算し、波長誤差の量を計算する。ここで光源の出力波長が狭帯域フィルタの反射波長範囲よりも大きい場合には、光源の温度を下げて光源出力波長を小さくし、光源の出力波長が狭帯域フィルタの反射波長範囲よりも小さい場合には、光源の温度を上げて光源の出力波長を大きくする処理を行う。
The
波長制御手段2303は、図18に示される表を用いて、波長誤差の量だけ光源の出力波長を変動させるための目標温度Tbを決定する。波長誤差の値が8nmの場合(光源の出力波長の最大値が、狭帯域フィルタの反射波長よりも8nm大きい場合)には、光源の出力波長を現在より8nm低下させるための目標光源温度Tbを決定する。この時、目標温度Tbは現在の光源温度より小さい値に設定される。
The
波長制御手段2303は、決定した目標温度Tbの値を、温度制御手段1610に通知することで、光源の温度の制御を行う。光源温度の制御によって二重像が防止される例を図19、図20に示す。図19の例は、狭帯域フィルタへの入射角が大きくなった結果、光源波長が狭帯域フィルタの反射波長範囲よりも大きくなった場合の例である。この時、光源温度を低くすることで光源波長を1901の位置まで移動させることで二重像の発生を防止することができる。また図20の例は、狭帯域フィルタへの入射角が小さくなった結果、光源波長が狭帯域フィルタの反射波長範囲よりも小さくなった場合の例である。この時、光源温度を高くすることで光源波長を2001の位置まで移動させることで二重像の発生を防止することができる。
The
なお、波長誤差を計算する際には、光源の出力波長の最小値と狭帯域フィルタの反射波長範囲の最小値の差を計算してもよい。また光源の出力波長が反射波長範囲に対して短波長側にずれている際には、光源の出力波長の最小値と狭帯域フィルタの反射波長範囲の最小値の差を波長誤差とし、光源の出力波長が反射波長範囲に対して長波長側にずれている際には、光源の出力波長の最大値と狭帯域フィルタの反射波長範囲の最大値の差を波長誤差とする方法を用いても良い。この場合、波長誤差の値を小さく抑えることができ、必要な入射角の変更を低減することが可能になる。 In calculating the wavelength error, the difference between the minimum value of the output wavelength of the light source and the minimum value of the reflection wavelength range of the narrow band filter may be calculated. When the output wavelength of the light source is shifted to the short wavelength side with respect to the reflection wavelength range, the difference between the minimum value of the output wavelength of the light source and the minimum value of the reflection wavelength range of the narrow band filter is regarded as a wavelength error, and When the output wavelength is shifted to the long wavelength side with respect to the reflection wavelength range, a method in which the difference between the maximum value of the output wavelength of the light source and the maximum value of the reflection wavelength range of the narrowband filter is used as a wavelength error may be used. good. In this case, the value of the wavelength error can be kept small, and a necessary change in the incident angle can be reduced.
波長制御手段2303は、更に目標温度Tbを光源出力制御手段2304に通知して、本ステップ2505の処理を終了する。
The
[ステップ2506](光源出力の制御)
本ステップでは光源出力制御手段2304が、光源温度が前ステップ2505で波長制御手段2303が設定した目標温度となるように光源出力の制御を行う。
[Step 2506] (Control of light source output)
In this step, the light source
光源出力制御手段2304は、一定時間Tcが経過した後、光源出力を制御するための処理を行う。図27に本実施の形態において、光源出力制御手段2304が行う処理の詳細フローを示す。図27に示されるステップ2701〜2707の処理を行うことで、光源温度を目標温度Tbにするための光源出力制御を行うことが可能になる。なお本実施の形態において、一定時間Tcは光源出力制御手段2304が保持している数値であり、温度制御手段1610が光源温度を変化させるために必要な時間が設定される。Tcの数値は固定の数値であってもよいし、必要に応じて光源出力制御手段2304が変動させる数値であってもよい。後者の場合、周辺の温度が高く、光源の冷却に時間がかかる場合などにはTcの数値を大きくするなど、周辺環境に合わせた制御が可能になる。
The light source output control means 2304 performs a process for controlling the light source output after a predetermined time Tc has elapsed. FIG. 27 shows a detailed flow of processing performed by the light source output control means 2304 in the present embodiment. By performing the processing of
以下、本ステップにおいて光源出力制御の詳細について図27に示す処理フロー2701〜2707に基づいて述べる。
Details of the light source output control in this step will be described below based on
(ステップ2701)
本ステップでは、光源出力制御手段2304は、温度検知手段1609から光源の現在温度Tpを取得する。
(Step 2701)
In this step, the light source
(ステップ2702)
本ステップでは、光源出力制御手段2304は、光源の現在温度Tpと目標温度Tbの値を比較し、光源の現在温度Tpが目標温度Tbよりも高い場合、ステップ2703の処理を行い光源の出力を低減する。それ以外の場合には、ステップ2704の処理を行う。
(Step 2702)
In this step, the light source output control means 2304 compares the current temperature Tp of the light source with the target temperature Tb. If the current temperature Tp of the light source is higher than the target temperature Tb, the process of
(ステップ2703)
本ステップでは、光源温度が目標温度Tbを下回らない場合、光源出力制御手段2304は、温度制御手段1610が光源温度を冷却できない事態が生じていると判断する。
(Step 2703)
In this step, when the light source temperature does not fall below the target temperature Tb, the light source output control means 2304 determines that there is a situation in which the temperature control means 1610 cannot cool the light source temperature.
本実施の形態において、光源を目標温度に冷却する際には、温度制御手段1610を構成するペルチェ素子2201が光源からの熱を吸熱し、放熱手段2202へと移動させる。この時、ペルチェ素子2201が吸熱すべき熱量(吸熱量)は数4に示される関係式で表わされる。ここで周辺熱量とは、光源外部から光源に対して流入する熱量であり、光源外部の温度(HUD光学ユニット102の内部温度など)が高いほど値は大きくなる。また光源発熱量とは、光源自身が発生する熱量であり、光源出力が大きい場合(表示光が明るい場合)ほど、光源発熱量は大きくなる。その他に該当する部分は、表示手段103に含まれる部品(表示素子1607など)や、制御手段802を実現する制御回路の発熱などが該当する。一般に、ペルチェ素子2201の冷却効率は、吸熱量が大きいには低下する。このような場合、ペルチェ素子2201が光源を充分に冷却できないため、光源を目標温度Tbまで冷却できない事態が生じる。
In this embodiment, when the light source is cooled to the target temperature, the Peltier element 2201 constituting the temperature control means 1610 absorbs the heat from the light source and moves it to the heat dissipation means 2202. At this time, the heat amount (heat absorption amount) that the Peltier element 2201 should absorb is expressed by the relational expression shown in Equation 4. Here, the ambient heat amount is the amount of heat flowing into the light source from the outside of the light source, and the value increases as the temperature outside the light source (such as the internal temperature of the HUD optical unit 102) increases. The light source heat generation amount is the amount of heat generated by the light source itself, and the light source heat generation amount increases as the light source output increases (when the display light is bright). Other parts correspond to components included in the display unit 103 (such as the display element 1607) and heat generated by a control circuit that implements the
この問題に対処するために、本実施の形態においては、一定時間が経過したあとも光源温度が下がらない場合に、光源出力制御手段2304は光源出力を低減する方法を用いる。一般に、光源発熱量は光源出力に比例するため、光源出力を低下させることで光源発熱量を低減することが可能になり、ペルチェ素子2201の吸熱量を低下させることが可能になる。 In order to deal with this problem, in the present embodiment, the light source output control means 2304 uses a method of reducing the light source output when the light source temperature does not decrease even after a certain time has elapsed. Generally, since the light source heat generation amount is proportional to the light source output, it is possible to reduce the light source heat generation amount by reducing the light source output, and to reduce the heat absorption amount of the Peltier element 2201.
本ステップ2703では光源出力制御手段2304は、光源出力を一割低下させることで光源発熱量を低減し、一定時間Td毎経過後にステップ2701の処理に戻る。ステップ2701〜2703の処理を繰り返すことで、光源出力を段階的に低下させながら、光源の現在温度Tpを目標温度Tbへと近づけることが可能になる。
In this
なお本実施の形態において、一定時間Tdは光源出力制御手段2304が保持している数値であるが、固定の数値であってもよいし、必要に応じて光源出力制御手段2304が変動させる数値であってもよい。後者の場合、周辺の温度が高く、光源の冷却に時間がかかる場合などにはTdの数値を大きくするなど、周辺環境に合わせた制御が可能になる。 In the present embodiment, the fixed time Td is a numerical value held by the light source output control means 2304, but may be a fixed numerical value or a numerical value that the light source output control means 2304 fluctuates as necessary. There may be. In the latter case, when the ambient temperature is high and it takes time to cool the light source, control according to the surrounding environment, such as increasing the value of Td, becomes possible.
なお本実施の形態においては、光源出力制御手段2304は、光源出力を一割ずつ低減する方法を用いたが、光源出力の変化度合いは一割でなくともよい。例えば一定値(例:10mW)ずつ出力を低下させる方法を用いてもよいし、更に周辺温度に応じて変化度合いを制御しても良い(例:周辺低温時には10mW、周辺高温時には20mWずつ出力を低下させる)。この場合、HUDの使用環境にあわせて、光源の温度変化の度合いを調節することなどが可能になる。
In this embodiment, the light source
(ステップ2704)
本ステップでは、光源出力制御手段2304は、光源の現在温度Tpと目標温度Tbの値を比較し、光源の現在温度Tpが目標温度Tbよりも低い場合、ステップ2705の処理を行い光源の出力を増加する。それ以外の場合には、ステップ2706の処理を行う。
(Step 2704)
In this step, the light source output control means 2304 compares the current temperature Tp of the light source with the target temperature Tb. If the current temperature Tp of the light source is lower than the target temperature Tb, the process of
光源温度が目標温度Tbを上回らない場合、光源出力制御手段2304は、温度制御手段1610が光源温度を加熱できない事態が生じていると判断する。この場合、光源出力制御手段2304は、光源出力を増加させることで、光源発熱量を増加させ、光源温度を上昇させるために、ステップ2705の処理を実行する。
When the light source temperature does not exceed the target temperature Tb, the light source
(ステップ2705)
本ステップ2705では光源出力制御手段2304は、光源出力を一割増加させることで光源発熱量を増加させ、一定時間Td毎経過後にステップ2701の処理に戻る。ステップ2701、2702、2704、2705の処理を繰り返すことで、光源出力を段階的に低下させながら、光源の現在温度Tpを目標温度Tbへと近づけることが可能になる。
(Step 2705)
In this
あるいは2701、2702、2704、2706(後述)、2707(後述)の処理を繰り返すことで、光源温度を一定に保ったまま、光源出力を増加させることが可能になる。
Alternatively, by repeating the
なお本実施の形態において、一定時間Tdは光源出力制御手段2304が保持している数値であるが、固定の数値であってもよいし、必要に応じて光源出力制御手段2304が変動させる数値であってもよい。後者の場合、周辺の温度が低く、光源の加熱に時間がかかる場合などにはTdの数値を大きくするなど、周辺環境に合わせた制御が可能になる。 In the present embodiment, the fixed time Td is a numerical value held by the light source output control means 2304, but may be a fixed numerical value or a numerical value that the light source output control means 2304 fluctuates as necessary. There may be. In the latter case, when the ambient temperature is low and it takes time to heat the light source, control according to the surrounding environment, such as increasing the value of Td, becomes possible.
なお本実施の形態においては、光源出力制御手段2304は、光源出力を一割ずつ増加する方法を用いたが、光源出力の変化度合いは一割でなくともよい。例えば一定値(例:10mW)ずつ出力を増加させる方法を用いてもよいし、更に周辺温度に応じて変化度合いを制御しても良い(例:周辺低温時には20mWずつ、周辺高温時には10mWずつ出力を増加させる)。この場合、HUDの使用環境にあわせて、光源の温度変化の度合いを調節することなどが可能になる。
In this embodiment, the light source
(ステップ2706)
本ステップでは光源出力制御手段2304が、現在の光源温度制御手段1610が使用している使用電力P、および光源温度制御手段1610使用することが可能な最大電力Pmaxを光源温度制御手段1610から取得する。
(Step 2706)
In this step, the light source output control means 2304 acquires from the light source temperature control means 1610 the power P used by the current light source temperature control means 1610 and the maximum power Pmax that can be used by the light source temperature control means 1610. .
なお本実施の形態においては、最大電力Pmaxの値を光源温度制御手段1610から取得したが、あらかじめ光源出力制御手段2304がその値を保持していても良い。また最大電力Pmaxの値は、固定の数値であってもよいし、必要に応じて光源出力制御手段2304が変動させる数値であってもよい。後者の場合、消費電力を抑えたい場合にはPmaxの値を低くするなどの制御が可能になる。
In the present embodiment, the value of the maximum power Pmax is acquired from the light source
(ステップ2707)
本ステップでは、光源出力制御手段2304が、現在の光源温度制御手段1610の仕様電力Pと、最大電力Pmaxの値を比較する。一般に、ペルチェ素子に対して大きな電力を投入するほど、より多くの熱を吸熱することができる。ステップ2707の状態では、光源の現在温度Tpは、目標温度Tbと一致している。この状態でペルチェ素子2201が使用している電力が、最大電力に到達していない場合には、光源出力を増加させた場合(光源発熱量を増加させた場合)でも、ペルチェ素子2201の使用電力Pを増加させることで、光源温度を目標温度Tbのまま維持できる可能性がある。光源出力が高いほど、輝度やアイボックスの大きい表示が可能となり、ドライバーの視認性が向上するため、光源温度制御手段1610の使用電力Pが最大電力に達していない場合には、光源出力制御手段2304は、光源出力を増加させるためステップ2705の処理を実行する。
(Step 2707)
In this step, the light source output control means 2304 compares the current specification power P of the light source temperature control means 1610 with the value of the maximum power Pmax. In general, the more heat is applied to the Peltier element, the more heat can be absorbed. In the state of
ステップ2701、2702、2704、2706、2707の処理を繰り返すことで、光源温度を一定に保ったまま、光源出力を増加させることが可能になる。
By repeating the processing of
光源温度制御手段1610の使用電力Pと最大電力Pmaxが一致している場合には、光源出力制御手段2304は、処理を終了し、光源出力の値をアイボックス形状制御手段2305に通知する。 If the power usage P of the light source temperature control means 1610 and the maximum power Pmax match, the light source output control means 2304 terminates the processing and notifies the eye box shape control means 2305 of the value of the light source output.
光源の現在温度Tpと目標温度Tbを比較する際に、一定の誤差を許容しても良い。例えば、光源の現在温度が30℃であり、目標温度が31℃であっても、1℃の誤差を許容してTpとTbの値を同一とみなしても良い。この場合、光源温度の制御のコストを低減することが可能になる。 When comparing the current temperature Tp of the light source and the target temperature Tb, a certain error may be allowed. For example, even if the current temperature of the light source is 30 ° C. and the target temperature is 31 ° C., an error of 1 ° C. may be allowed and the values of Tp and Tb may be regarded as the same. In this case, the cost of controlling the light source temperature can be reduced.
[ステップ2507](アイボックスサイズの調節)
本ステップでは、アイボックス形状制御手段2305が、光源出力の変化に応じてアイボックス形状を変更する処理を行う。
[Step 2507] (Adjust eye box size)
In this step, the eye box shape control means 2305 performs processing for changing the eye box shape according to the change in the light source output.
HUDにおいて表示される表示像の輝度と、表示像サイズ(面積)、およびアイボックスサイズと、光源出力の関係は数5で表すことができる。前ステップ2506で光源出力を低下させていた場合、数5の関係から輝度、表示像サイズ、アイボックスサイズの内、少なくとも一つの項目の数値が低下することがわかる。通常のHUDでは、表示像サイズ・アイボックスサイズは不変であるため、光源出力を低下させるとドライバーに表示される表示像の輝度が低下してしまうことになる。HUDのように屋外で表示を行う表示装置の場合、視認性の観点から輝度は高い方が望ましい。そのため本実施の形態においては、アイボックス形状制御手段2305が、アイボックス108の形状を変更することで、アイボックスサイズを削減し、表示像の輝度が低下することを防止する。
The relationship between the luminance of the display image displayed in the HUD, the display image size (area), the eye box size, and the light source output can be expressed by Equation 5. When the light source output has been reduced in the
図28に本実施の形態において、アイボックス形状制御手段2305が行う処理の詳細フローを示す。図28に示されるステップ2801〜2805の処理を行うことで、光源出力を制御することが可能になる。以下、本ステップにおいてアイボックス形状制御の詳細について図28に示す処理フロー2801〜2805に基づいて述べる。
FIG. 28 shows a detailed flow of processing performed by the eyebox shape control means 2305 in the present embodiment. The light source output can be controlled by performing the processing of
(ステップ2801)
本ステップではアイボックス形状制御手段2305が、表示像の現在輝度Kpを計算する。本実施の形態においては、アイボックス形状制御手段2305は、光源出力制御手段2304から取得した光源出力の値と、アイボックス形状制御手段2305が保持している現在のアイボックスサイズの値および定数Aの値を使用して表示像の輝度を算出する。表示像の輝度の算出のための計算式を数6に示す。ここで定数Aは光源出力とアイボックスサイズから輝度を算出するための定数であり、例えば表示像サイズの逆数の値が設定される。
(Step 2801)
In this step, the eye box shape control means 2305 calculates the current brightness Kp of the display image. In the present embodiment, the eye box shape control means 2305 has a light source output value acquired from the light source output control means 2304, a current eye box size value held by the eye box shape control means 2305, and a constant A. The brightness of the display image is calculated using the value of. Formula 6 for calculating the brightness of the display image is shown in Equation 6. Here, the constant A is a constant for calculating the luminance from the light source output and the eye box size. For example, the value of the reciprocal of the display image size is set.
なお定数Aは、光学系の倍率を考慮して表示像サイズの逆数以外の値を設定しても良い。この場合、HUDの光学系を考慮して表示像の輝度を算出することが可能になる。 The constant A may be set to a value other than the reciprocal of the display image size in consideration of the magnification of the optical system. In this case, it is possible to calculate the luminance of the display image in consideration of the HUD optical system.
(ステップ2802)
本ステップではアイボックス形状制御手段2305が、前ステップ2801で算出した現在輝度Kpと、アイボックス形状制御手段2305が保持する最低輝度Kminの数値を比較する。現在輝度Kpが、最低輝度Kminよりも小さい場合には、アイボックス形状制御手段2305は、アイボックスサイズを削減するためステップ2803の処理を行う。それ以外の場合においてはステップ2804の処理を行う。
(Step 2802)
In this step, the eye box shape control means 2305 compares the current brightness Kp calculated in the
なお最低輝度Kminの値は固定の数値であってもよいし、必要に応じてアイボックス形状制御手段2305が変動させる数値であってもよい。後者の場合、周辺環境に応じてKminの値を変更し、例えば表示が見えづらくなる日中には最適輝度Kminの値を高くして、ドライバーの視認性を高めるなどの処理が可能になる。 Note that the value of the minimum luminance Kmin may be a fixed numerical value, or may be a numerical value that is changed by the eyebox shape control means 2305 as necessary. In the latter case, the value of Kmin is changed according to the surrounding environment, and for example, during the day when the display is difficult to see, the value of the optimum luminance Kmin is increased, thereby making it possible to improve the driver's visibility.
(ステップ2803)
本ステップでは、アイボックス形状制御手段2305がアイボックスサイズを削減するために、アイボックス形状の変更を行う。
(Step 2803)
In this step, the eye box shape control means 2305 changes the eye box shape in order to reduce the eye box size.
本実施の形態では、スクリーン801からの表示光の拡散角を変更することでアイボックスサイズを変更する。図29にスクリーン801からの表示光の拡散角とアイボックスの大きさの関係について示す。図29の2901は、スクリーン801からの表示光の拡散角が大きい場合であり、この時、スクリーン801で拡散した表示光は大きく広がるため、アイボックス108の大きさは広くなる。反対に図29の2902はスクリーン801からの表示光の拡散角が小さい場合であり、この時、スクリーン801で拡散した表示光の広がりは小さいため、アイボックス108の大きさは狭くなる。このことから、表示光がスクリーン801に入射する位置でのスクリーン801の拡散性能を変更することで、アイボックス108の大きさを変更することが可能になる。
In the present embodiment, the eyebox size is changed by changing the diffusion angle of the display light from the
図30、図31に本実施の形態におけるスクリーン801の拡散特性およびスクリーン801に対する表示光の投影の例を示す。図30の3001スクリーン801において表示光の拡散角が大きい部分であり、3003はスクリーン801において表示光の拡散角が小さい部分を示す。図30の3003は、表示手段103からの表示光がスクリーン801上に投影されている投影領域を示す。図30の例では、表示光は全て表示光の拡散角が大きくなる3001の部分に投影されている。この部分で表示を行う場合、アイボックスは大きくなる。この時のアイボックスの例を図32に示す。図32はドライバー107の眼球3201と、アイボックス108の位置関係を正面からみた図である。この時、ドライバーの両目はアイボックス108内に収まっており、表示像を視認することが可能になっている。また、アイボックス108の上下方向の大きさは充分に大きいため、ドライバーが頭を上下に動かした場合でも、ドライバーの眼球3201がアイボックス108内にとどまり、ドライバーが表示像を視認し続けることが可能になる。
30 and 31 show examples of the diffusion characteristics of the
また図31の例では、表示光は全て表示光の拡散角が小さくなる3002の部分に投影されている。この部分で表示を行う場合、アイボックスは小さくなる。この時のアイボックスの例を図33に示す。図33は、図32と同様にドライバー107の眼球3201と、アイボックス108の位置関係を正面からみた図である。図32と比較してアイボックス108の上下方向の大きさが小さいため、ドライバー107が頭を大きく動かす場合には、ドライバーの眼球3201がアイボックス108から外れる可能性が大きくなる。しかしながら、アイボックスサイズが小さいため、前述の数6で示されるように表示像の輝度は図32の状態よりも高くなり、ドライバー107は明るい表示を視認することが可能になっている。また図34は表示像の投影領域3003が、スクリーン801上の拡散角が大きい部分3001と拡散角が小さい部分3002にまたがっている場合を示している。この時のアイボックスの形状を図35に示す。図35に示される3501は、拡散角が大きいスクリーン801上の領域3001に対して投影された画素が形成するアイボックスであり、3502は拡散角が小さいスクリーン801上の領域3002に投影された画素が形成するアイボックスを示す。この図に示されるように、アイボックスの形状は画面の右半分と左半分で異なる。画面片側に対してアイボックスは上下に広く、画面の他方に関してアイボックスは上下に狭い形状となっている。このようなアイボックスを使用すると、ドライバーが頭を大きく動かした場合でも、アイボックスが上下に広い画面の領域はドライバーの目がアイボックス内に留まるため、ドライバーは表示像の半分を片目で視認することができる。同時に、画面の他方の側に対応するアイボックスはアイボックスサイズが削減されているため、光源出力が低い場合でも表示像の輝度を向上させることが可能になる。なお図35の例によって画面の画素によって、アイボックスの大きさが異なる場合、本実施の形態においては各画素が形成するアイボックスの平均値をアイボックスサイズとして扱う。
In the example of FIG. 31, all the display light is projected onto a
なお本実施の形態では、スクリーン801は前述のようにフライアイミラーによって構成され、図14、15に示される構造を有する。この時、スクリーン801からの表示光の拡散角は、スクリーン801を構成する微小ミラーの曲率半径R、微小ミラーの直径をDとした場合に数7で示される関係になる。本実施の形態では、スクリーン801の位置に応じて、微小ミラーの曲率半径Rの値を変更することで、スクリーン801上の位置毎に表示光の拡散角を変更する。
In the present embodiment, the
本ステップ2803において、アイボックス形状制御手段2305は、光源出力の値と、最低輝度の値から数8で示される計算式を用いて、形状変更後のアイボックスサイズSaの計算を行う。ここで定数Aは前述の数6で示したものと同一であり、説明を省略する。アイボックス形状制御手段2305はアイボックスサイズが計算した値Saになるように、スクリーン801上での表示像の投影領域3003を移動させる。本実施の形態では、アイボックス形状制御手段2305はスクリーン801の位置を左右に移動させる手段を有し、スクリーン801を左右に移動させることでスクリーン801に入射する表示光の投影範囲を変更する。
In this
表示像の投影領域3003のスクリーン801上の位置を決定するために、本実施の形態ではアイボックス形状制御手段2305は図36に示すようなスクリーン上の位置とアイボックスサイズの関係を表すデータを有する。図36は、スクリーン上の水平方向の位置(X)と、その場所に表示光が投影され拡散された際のアイボックスサイズ(F(X))の関係を示している。例えばスクリーン801の左端(XL)に表示光が投影された場合、アイボックスサイズ(F(XL))は、Y1であり、スクリーン801の右端(XR)に表示光が投影された場合、アイボックスサイズ(F(XR))は、Y2となることを示している。本実施の形態ではアイボックス形状制御手段2305は、投影領域3003の左端X1から右端X2までの区間に関して、アイボックスサイズF(X)を積分した値の平均値(積分値をX2とX1の差で割ったもの)をアイボックスサイズSbとして扱う。アイボックス形状制御手段2305は、Sbの値が前述のSa(最低輝度Kminを実現するためのアイボックスサイズ)と一致するように、投影領域3003の位置を決定し、スクリーン801の位置を移動させる。
In this embodiment, in order to determine the position of the projected area 3003 of the display image on the
なおスクリーン801の拡散特性は、図36で示すように領域ごとに一定の拡散角を有するものではなく、拡散角が連続的に変化するものであっても良い。この例を図37に示す。この場合に置いても、表示像の投影領域3003の左端〜右端までの区間でF(X)の値を積分することで、アイボックスサイズSbの値を求めることができる。この場合、アイボックスサイズをより詳細に変更することが可能になる。
Note that the diffusion characteristic of the
なおスクリーン801を左右に動かすのではなく、表示手段103から表示光が投影される方向を変更することでスクリーン801上での投影範囲を変更してもよい。この場合、表示手段103全体の向きを傾けることで表示光が投影される方向を変更することができる。この場合、スクリーン801の位置を動かす必要がなくなるためHUD光学ユニット102の光学系を小型化することが可能になる。
Instead of moving the
なお表示手段103からの表示光の投影方向を変える際には、表示手段103全体の向きを変えるのではなく、表示手段103が表示光を射出する部分に、光の向きを変える偏向素子を配置する方法を用いても良い。偏向素子には、電気光学素子・音響光学素子、可変ホログラム素子(液晶素子に回折格子を記録し、電圧によって回折機能を制御可能な素子)を使用することができる。この場合、表示手段103を動かす可動部品を用いることなくスクリーン801上での画像の表示位置を変更することが可能になる。
When changing the projection direction of the display light from the display means 103, a deflection element for changing the direction of the light is arranged at a portion where the display means 103 emits the display light instead of changing the whole direction of the display means 103. You may use the method to do. As the deflection element, an electro-optic element, an acousto-optic element, or a variable hologram element (an element capable of recording a diffraction grating on a liquid crystal element and controlling a diffraction function by voltage) can be used. In this case, the display position of the image on the
なお表示手段103の表示素子1607における画像の表示位置を変更することでスクリーン801上での表示像の位置を変更する方法を用いても良い。この場合、部品(スクリーン801など)を移動させる必要がなくなるため光学系を小型化することが可能になる。
Note that a method of changing the position of the display image on the
(ステップ2804)
本ステップではアイボックス形状制御手段2305が、前ステップ2801で算出した現在輝度Kpと、アイボックス形状制御手段2305が保持する最高輝度Kmaxの数値を比較する。現在輝度Kpが、最高輝度Kmaxよりも大きい場合には、アイボックス形状制御手段2305は、アイボックスサイズを拡大するためステップ2805の処理を行う。アイボックスが広い場合には、ドライバーの頭が動いた際に、眼球がアイボックスから外れにくくなるため、ドライバーの視認性を向上させる効果がある。
(Step 2804)
In this step, the eye box shape control means 2305 compares the current brightness Kp calculated in the
なお最高輝度Kmaxの値は固定の数値であってもよいし、必要に応じてアイボックス形状制御手段2305が変動させる数値であってもよい。後者の場合、周辺環境に応じてKmaxの値を変更し、例えば表示が見えづらくなる日中には最高輝度Kmaxの値を高くして、ドライバーの視認性を高めるなどの処理が可能になる。 Note that the value of the maximum luminance Kmax may be a fixed numerical value, or may be a numerical value that is changed by the eyebox shape control means 2305 as necessary. In the latter case, the value of Kmax is changed according to the surrounding environment. For example, during the daytime when the display is difficult to see, the value of the maximum luminance Kmax is increased, thereby improving the driver's visibility.
(ステップ2805)
本ステップでは、アイボックス形状制御手段2305がアイボックスサイズを拡大するために、アイボックス形状の変更を行う。
(Step 2805)
In this step, the eye box shape control means 2305 changes the eye box shape in order to enlarge the eye box size.
本ステップ2805において、アイボックス形状制御手段2305は、光源出力の値と、最高輝度の値から数9で示される計算式を用いて、形状変更後のアイボックスサイズSaの計算を行う。ここで定数Aは前述の数6で示したものと同一であり、説明を省略する。アイボックス形状制御手段2305はアイボックスサイズが計算した値Saになるように、スクリーン801上での表示像の投影領域3003を移動させる。本実施の形態では、アイボックス形状制御手段2305はスクリーン801の位置を左右に移動させる手段を有し、スクリーン801を左右に移動させることでスクリーン801に入射する表示光の投影範囲を変更する。
In this
本ステップでもステップ2803と同様に、図36に示すようなスクリーン上の位置とアイボックスサイズの関係を表すデータから、投影領域3003のスクリーン801上の位置に応じたアイボックスサイズSbを算出し、Sbの値がSsの値と一致するようにスクリーン801での投影領域3003の位置を決定し、スクリーン801を移動させる。なおSbの計算方法はステップ2803で述べたものと同一である。
In this step as well as
ステップ2507は、以上のステップ2801〜2805の処理を実行することでアイボックス形状を変更することが可能になる。
In
なお本実施の形態においてはスクリーン801からの表示光が直接、フロントガラス106に対して入射する形態をとったが、スクリーン801とフロントガラス106の間に折り返しミラーを配置する形態をとっても良い。この場合、光学系の光路を折り曲げることが可能になり、小型化が容易になる。
In the present embodiment, the display light from the
なお本実施の形態においては、スクリーン801の拡散性能は水平方向の位置に応じて変化する例をあげたが、スクリーン801の垂直方向の位置に応じて拡散性能を変化させても良い。この例を図38に示す。図38のスクリーン801では、拡散角の大きい領域3001がスクリーン上半分、拡散角の小さい領域3002がスクリーンした半分を構成しており、表示像の投影領域3003の位置をスクリーンの上下方向で移動させることでアイボックスの形状を変更することが可能になる。
In the present embodiment, the diffusion performance of the
なお図37に示すようにアイボックス形状が左右で不均一の場合、アイボックスサイズが大きい領域(図37の例では左側)の方では表示光が広がるため輝度が低下する。これを防止するため表示手段103で表示する表示像は、アイボックスの縦方向サイズが大きい部分の画素の輝度を、アイボックスサイズが小さい部分の画素の輝度よりも高くする設定を行っても良い。この場合、アイボックス形状が不均一の場合でも表示像の輝度を均一化することが可能になる。
As shown in FIG. 37, when the shape of the eye box is not uniform on the left and right, the luminance decreases because the display light spreads in the region where the eye box size is large (left side in the example of FIG. 37). In order to prevent this, the display image displayed on the
なおスクリーン801の拡散性能をスクリーン上の位置毎に変更させるのではなく、スクリーン801からフロントガラス106に至る光路上に表示光の拡散角を変更するための拡散シートを配置する方法を用いても良い。この例を図39に示す。図39の3901は、光を透過する透明シートであり、シートを透過した光の拡散角を変更する性能を有する。拡散シート3901は、シート上の位置に応じて異なる拡散性能を有するように設計されており、アイボックス形状制御手段2305は、前述のステップ2507においてスクリーン801を移動させる代わりに、拡散シート3901を移動させることでアイボックス形状の変更を行っても良い。この場合、拡散シートはホログラムなどで構成することができるため、微小なミラーでスクリーン801を構成するよりも製造が簡単になる効果がある。
Note that instead of changing the diffusion performance of the
なおスクリーン801を移動させない場合においても、スクリーン上の位置に応じて拡散角を変更する構成を用いても良い。図40、図41に画面中心の画素のアイボックスサイズが大きくなるようなスクリーン801の拡散特性の例を示す。これらの例では、重要な情報が表示されやすい画面中央部分のアイボックスを広くすることで、ドライバーが重要情報を視認しやすくすることができ、また画面端の画素のアイボックスを小さくすることでアイボックスサイズを削減しており、表示に必要な光源出力の値を削減している。アイボックスサイズが小さくなっている。数5に示されるようにアイボックスサイズが小さいほど、ある輝度を実現するために必要な光源出力は小さくなるため、これらのスクリーン801を用いることで、より少ない光源出力で明るい表示を行うことが可能になる。
Even when the
なお本実施の形態においては光源温度を制御することにより光源の出力波長を変化させたが、RGB毎に波長の異なる複数の光源を用意し、使用する光源を切り替えることでRGBの波長を変化させる方法を用いても良い。この場合、光源温度の制御がより容易になる。 In this embodiment, the output wavelength of the light source is changed by controlling the light source temperature, but a plurality of light sources having different wavelengths are prepared for each RGB, and the RGB wavelength is changed by switching the light source to be used. A method may be used. In this case, it becomes easier to control the light source temperature.
なお本実施の形態においては簡単のためRGB光源波長のうちの一つについての光源温度および出力の変更を例に説明を行ったが、他の波長の光源に対しても同様の処理を実施しても良い。 In the present embodiment, for the sake of simplicity, the explanation has been given by taking the light source temperature and output change for one of the RGB light source wavelengths as an example. However, the same processing is performed for light sources of other wavelengths. May be.
(実施の形態2)
本実施の形態では、アイボックス位置を変更するために、表示光の狭帯域フィルタへの入射角を変更する場合でも、光源波長の温度依存性を利用して光源の出力波長を変化させることで、二重像の発生を防止することができるHMDについて述べる。
(Embodiment 2)
In this embodiment, even when the incident angle of the display light to the narrow band filter is changed in order to change the eye box position, the output wavelength of the light source is changed by utilizing the temperature dependence of the light source wavelength. An HMD capable of preventing the occurrence of double images will be described.
実施の形態1でしめしたHUDと同様、HMDにおいてもユーザの目の幅や顔の大きさなどに応じてアイボックス位置を変更する必要が生じる。そのため、HUDと同様に光源の波長制御を行うことでアイボックス位置変更時の二重像を防止することが可能になる。 Similar to the HUD shown in the first embodiment, in the HMD, it is necessary to change the eyebox position according to the width of the user's eyes and the size of the face. Therefore, it is possible to prevent double images when changing the eyebox position by controlling the wavelength of the light source in the same manner as the HUD.
図43に本実施の形態における透過型表示装置の構成図を示す。なお実施の形態1と同一の構成要素については、同一の符号を用い、説明を省略する。
FIG. 43 shows a configuration diagram of a transmissive display device in this embodiment. In addition, about the component same as
4301は、本実施の形態において透過型表示装置の本体となる眼鏡フレームを示す。表示手段103、スクリーン801、制御手段802は眼鏡フレーム4301のつる部分に設置される。この形状により、従来のHMDの様にユーザの眼前に大きな光学系・機構を備える必要がなくなり、表示装置の外観を向上させることが可能になる。
Reference numeral 4301 denotes a spectacle frame which is a main body of the transmissive display device in this embodiment. The display means 103, the
4302は、眼鏡レンズであり、ユーザの視力に合わせた度数調節が行われている。狭帯域フィルタ401はメガネレンズ4302の表面に設置され、ユーザの視力を損なうことなく、スクリーン801からの表示光をユーザの眼球に向けて反射する。
なおアイボックス位置変更手段803は、眼鏡フレーム4301と一体でもよいし、図43に示すように眼鏡フレームとは別体であってもよい。この場合、アイボックス位置変更手段801をリモコンのようにドライバーが手に持って操作することが可能になる。またアイボックス位置変更手段803がメガネフレーム4301とは別体の場合、無線もしくは有線によって制御手段802と接続されることでデータの通信を可能にする。
The eyebox position changing means 803 may be integrated with the spectacle frame 4301 or may be separate from the spectacle frame as shown in FIG. In this case, the driver can operate the eyebox position changing means 801 by holding it like a remote controller. When the eyebox
本実施の形態においても、光源の波長変化に対して狭帯域フィルタ401に対する表示光の波長制御が行われるが、その処理の内容は実施の形態1と同一であるため説明を省略する。
Also in the present embodiment, the wavelength control of the display light for the
なおこれまでに説明した実施の形態は一例であって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲でさまざまな形態を採りうる。 The embodiment described so far is merely an example, and various forms can be adopted without departing from the gist of the present invention.
本発明にかかる透過型表示装置は、特定波長を反射する狭帯域反射手段を有し、表示装置、表示システム、表示方法、表示プログラム、などの用途にも応用できる。 The transmissive display device according to the present invention has narrow band reflecting means for reflecting a specific wavelength, and can be applied to uses such as a display device, a display system, a display method, and a display program.
101 透過型表示装置が設置される機器(車体等)
105,1702 開口部
106 フロントガラス
107 ドライバー
102 光学ユニット
103 表示手段
104 偏向手段
401 狭帯域フィルタ
801 スクリーン
802 制御手段
1601 赤色レーザ光源
1602 青色レーザ光源
1603 緑色レーザ光源
1604 コリメータ
101 Equipment (vehicle body, etc.) where a transmissive display device is installed
105, 1702
Claims (18)
光源からの出射光を受けて画像を形成する表示手段と、
可視光線の波長範囲の内、一部分の波長範囲の光を高い反射率で反射し、それ以外の波長範囲の光を透過する特性を有し、前記表示手段からの光をユーザに向けて反射する狭帯域反射手段と、
前記表示手段からの光が、前記狭帯域反射手段に入射する入射角の変化に応じて、前記光源から出力される波長を変更する波長制御手段とを備え、
前記狭帯域反射手段が反射する光の波長範囲である反射波長範囲は、前記狭帯域反射手段に対する光の入射角によって変化することを特徴とする透過型表示装置。 A light source that outputs light;
Display means for receiving light emitted from the light source to form an image;
Within the visible light wavelength range, it has a characteristic of reflecting light in a part of the wavelength range with high reflectance and transmitting light in the other wavelength range, and reflects the light from the display means toward the user. Narrowband reflection means;
The light from the display means comprises wavelength control means for changing the wavelength output from the light source in accordance with a change in the incident angle incident on the narrowband reflecting means,
A transmission type display apparatus, wherein a reflection wavelength range, which is a wavelength range of light reflected by the narrowband reflecting means, varies depending on an incident angle of light with respect to the narrowband reflecting means.
前記狭帯域反射手段に入射する光の入射角が大きい場合には、前記光源の出力波長が前記狭帯域反射手段の反射波長範囲に含まれるように、前記光源の出力波長を短くすることを特徴とする請求項2に記載の透過型表示装置。 The wavelength control means, when the incident angle of the light incident on the narrowband reflecting means is small, the output wavelength of the light source so that the output wavelength of the light source is included in the reflected wavelength range of the narrowband reflecting means Lengthen the
When the incident angle of the light incident on the narrowband reflecting means is large, the output wavelength of the light source is shortened so that the output wavelength of the light source is included in the reflected wavelength range of the narrowband reflecting means. The transmissive display device according to claim 2.
前記光源の発熱量を制御するために光源出力を変更する光源出力制御手段とを有することを特徴とする請求項4に記載の透過型表示装置。 The wavelength control means, a temperature control means for changing a light source temperature in order to control an output wavelength of the light source;
The transmissive display device according to claim 4, further comprising: a light source output control unit that changes a light source output in order to control a heat generation amount of the light source.
前記狭帯域反射手段は、前記二つ以上の個別光源のそれぞれに対して、前記個別光源からの出力波長を反射する個別多層膜フィルタを積層することで構成され、
前記個別多層膜フィルタの入射角の変化による反射波長の変化量が、各個別多層膜フィルタで同一になるように、各個別多層膜フィルタの平均屈折率が設定されていることを特徴とする請求項5に記載の透過型表示装置。 The light source comprises at least two or more individual light sources that output different wavelengths,
The narrowband reflecting means is configured by laminating an individual multilayer filter that reflects an output wavelength from the individual light source, for each of the two or more individual light sources,
The average refractive index of each individual multilayer filter is set so that the amount of change in reflection wavelength due to the change in the incident angle of the individual multilayer filter is the same for each individual multilayer filter. Item 6. The transmissive display device according to Item 5.
前記アイボックス形状制御手段は、前記光源の光源出力が小さいほど前記アイボックスの大きさが小さくなるようにアイボックス形状を変更することを特徴とする請求項5に記載の透過型表示装置。 Having eye box shape control means for changing the shape of the eye box that allows the user to visually recognize the image;
6. The transmissive display device according to claim 5, wherein the eye box shape control means changes the eye box shape so that the size of the eye box decreases as the light source output of the light source decreases.
前記偏向手段は、入射された表示光を特定の方向に拡散する拡散性能を有し、前記偏向手段は、入射した表示光が拡散する角度である拡散角が、前記偏向手段上の位置ごとに異なることを特徴とする請求項7に記載の透過型表示装置。 Deflecting means for deflecting the display light emitted from the display means toward the narrow-band reflecting means;
The deflection unit has a diffusion performance of diffusing incident display light in a specific direction, and the deflection unit has a diffusion angle, which is an angle at which incident display light is diffused, for each position on the deflection unit. The transmissive display device according to claim 7, which is different.
前記偏向手段の位置を移動させることで、前記偏向手段上の表示光の投影範囲の位置を変更することを特徴とする請求項10に記載の透過型表示装置。 The eyebox shape control means includes
The transmissive display device according to claim 10, wherein the position of the projection range of the display light on the deflection unit is changed by moving the position of the deflection unit.
前記アイボックス形状制御手段は、前記表示光偏向手段によって前記表示手段から前記偏向手段に入射する表示光の入射角を変更することで、前記偏向手段上での表示像の投影範囲の位置を変更することを特徴とする請求項10に記載の透過型表示装置。 The display means has display light deflection means for changing the direction of the emitted display light,
The eye box shape control means changes the position of the projection range of the display image on the deflection means by changing the incident angle of the display light incident on the deflection means from the display means by the display light deflection means. The transmissive display device according to claim 10.
前記アイボックス形状制御手段は、前記拡散シートの位置を変更することでアイボックス形状を変更することを特徴とする請求項7に記載の透過型表示装置。 A diffusion sheet that changes a diffusion angle of display light is provided between the deflection unit and the narrowband reflection unit, and the diffusion sheet has a different degree of change in the diffusion angle of the display light transmitted through the sheet depending on the position on the sheet. Has characteristics,
The transmissive display device according to claim 7, wherein the eye box shape control unit changes the eye box shape by changing a position of the diffusion sheet.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010224551A JP2012078619A (en) | 2010-10-04 | 2010-10-04 | Transmission display device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010224551A JP2012078619A (en) | 2010-10-04 | 2010-10-04 | Transmission display device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012078619A true JP2012078619A (en) | 2012-04-19 |
Family
ID=46238931
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010224551A Pending JP2012078619A (en) | 2010-10-04 | 2010-10-04 | Transmission display device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2012078619A (en) |
Cited By (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103592764A (en) * | 2013-09-03 | 2014-02-19 | 苏州佳世达光电有限公司 | Projection system and control method thereof |
JP2015015708A (en) * | 2013-06-28 | 2015-01-22 | ローベルト ボッシュ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | Method and device for displaying three-dimensional image using video unit of view field display device for vehicle |
JP2015022217A (en) * | 2013-07-22 | 2015-02-02 | パイオニア株式会社 | Head-up display |
WO2015015807A1 (en) * | 2013-08-01 | 2015-02-05 | 株式会社デンソー | Heads-up display device |
WO2015064154A1 (en) * | 2013-10-29 | 2015-05-07 | 浜松ホトニクス株式会社 | Display device |
JP2015143166A (en) * | 2014-01-31 | 2015-08-06 | パイオニア株式会社 | Vehicle laminated glass and method of producing the same |
JP2015179152A (en) * | 2014-03-19 | 2015-10-08 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | Head-up display device |
JP2015232693A (en) * | 2014-05-15 | 2015-12-24 | 株式会社リコー | Image display apparatus and image display system |
JP2016006444A (en) * | 2014-06-20 | 2016-01-14 | 船井電機株式会社 | Projector and head-up display device |
WO2016113873A1 (en) * | 2015-01-15 | 2016-07-21 | パイオニア株式会社 | Display device, control method, program, and storage medium |
JP2016143407A (en) * | 2015-01-30 | 2016-08-08 | 鴻海精密工業股▲ふん▼有限公司 | Portable type vehicle control device, vehicle device and vehicle control method |
JP2017037304A (en) * | 2015-08-07 | 2017-02-16 | ローベルト ボッシュ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | Video unit for head-up display, head-up display, and method for generating front-facing image for stereoscopic vision using video unit |
WO2017145547A1 (en) * | 2016-02-22 | 2017-08-31 | 富士フイルム株式会社 | Projection-type display device |
WO2017149994A1 (en) * | 2016-03-01 | 2017-09-08 | 富士フイルム株式会社 | Projection-type display device, projection control method, and projection control program |
JP2018010323A (en) * | 2017-10-10 | 2018-01-18 | パイオニア株式会社 | Head-up display |
JPWO2017221945A1 (en) * | 2016-06-20 | 2019-05-23 | 京セラ株式会社 | Display device, display system, moving object, and display method |
WO2019177113A1 (en) * | 2018-03-15 | 2019-09-19 | コニカミノルタ株式会社 | Virtual image display optical system and display device |
JP2019159336A (en) * | 2019-06-03 | 2019-09-19 | パイオニア株式会社 | Head-up display |
KR20200132779A (en) * | 2020-06-11 | 2020-11-25 | 주식회사 레티널 | Optical device for augmented reality having improved light transmissivity |
KR20220012630A (en) * | 2020-07-23 | 2022-02-04 | 현대모비스 주식회사 | Holographic HUD |
JP2022529402A (en) * | 2019-02-12 | 2022-06-22 | シーワイ・ビジョン・インコーポレイテッド | Holographic head-up display device |
WO2023057680A1 (en) * | 2021-10-08 | 2023-04-13 | Dispelix Oy | Waveguide arrangement |
-
2010
- 2010-10-04 JP JP2010224551A patent/JP2012078619A/en active Pending
Cited By (36)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015015708A (en) * | 2013-06-28 | 2015-01-22 | ローベルト ボッシュ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | Method and device for displaying three-dimensional image using video unit of view field display device for vehicle |
JP2015022217A (en) * | 2013-07-22 | 2015-02-02 | パイオニア株式会社 | Head-up display |
US10088679B2 (en) | 2013-08-01 | 2018-10-02 | Denso Corporation | Head-up display device |
WO2015015807A1 (en) * | 2013-08-01 | 2015-02-05 | 株式会社デンソー | Heads-up display device |
JP2015031793A (en) * | 2013-08-01 | 2015-02-16 | 株式会社デンソー | Head-up display device |
CN103592764A (en) * | 2013-09-03 | 2014-02-19 | 苏州佳世达光电有限公司 | Projection system and control method thereof |
KR20160078990A (en) * | 2013-10-29 | 2016-07-05 | 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤 | Display device |
US9769445B2 (en) | 2013-10-29 | 2017-09-19 | Hamamatsu Photonics K.K. | Display device |
WO2015064154A1 (en) * | 2013-10-29 | 2015-05-07 | 浜松ホトニクス株式会社 | Display device |
KR102268967B1 (en) | 2013-10-29 | 2021-06-23 | 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤 | Display device |
JP2015143166A (en) * | 2014-01-31 | 2015-08-06 | パイオニア株式会社 | Vehicle laminated glass and method of producing the same |
JP2015179152A (en) * | 2014-03-19 | 2015-10-08 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | Head-up display device |
JP2015232693A (en) * | 2014-05-15 | 2015-12-24 | 株式会社リコー | Image display apparatus and image display system |
JP2016006444A (en) * | 2014-06-20 | 2016-01-14 | 船井電機株式会社 | Projector and head-up display device |
WO2016113873A1 (en) * | 2015-01-15 | 2016-07-21 | パイオニア株式会社 | Display device, control method, program, and storage medium |
US9623749B2 (en) | 2015-01-30 | 2017-04-18 | Hon Hai Precision Industry Co., Ltd. | Portable vehicle information device, vehicle and vehicle information method |
JP2016143407A (en) * | 2015-01-30 | 2016-08-08 | 鴻海精密工業股▲ふん▼有限公司 | Portable type vehicle control device, vehicle device and vehicle control method |
JP2017037304A (en) * | 2015-08-07 | 2017-02-16 | ローベルト ボッシュ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | Video unit for head-up display, head-up display, and method for generating front-facing image for stereoscopic vision using video unit |
WO2017145547A1 (en) * | 2016-02-22 | 2017-08-31 | 富士フイルム株式会社 | Projection-type display device |
JP6402278B2 (en) * | 2016-02-22 | 2018-10-10 | 富士フイルム株式会社 | Projection display |
JPWO2017145547A1 (en) * | 2016-02-22 | 2018-11-15 | 富士フイルム株式会社 | Projection display |
WO2017149994A1 (en) * | 2016-03-01 | 2017-09-08 | 富士フイルム株式会社 | Projection-type display device, projection control method, and projection control program |
US10770030B2 (en) | 2016-03-01 | 2020-09-08 | Fujifilm Corporation | Projection display device, projection control method, and projection control program |
US10917619B2 (en) | 2016-06-20 | 2021-02-09 | Kyocera Corporation | Display apparatus, display system, moveable body, and display method |
JPWO2017221945A1 (en) * | 2016-06-20 | 2019-05-23 | 京セラ株式会社 | Display device, display system, moving object, and display method |
JP2018010323A (en) * | 2017-10-10 | 2018-01-18 | パイオニア株式会社 | Head-up display |
WO2019177113A1 (en) * | 2018-03-15 | 2019-09-19 | コニカミノルタ株式会社 | Virtual image display optical system and display device |
JP2022529402A (en) * | 2019-02-12 | 2022-06-22 | シーワイ・ビジョン・インコーポレイテッド | Holographic head-up display device |
JP7486822B2 (en) | 2019-02-12 | 2024-05-20 | シーワイ・ビジョン・インコーポレイテッド | Holographic head-up display device |
JP2019159336A (en) * | 2019-06-03 | 2019-09-19 | パイオニア株式会社 | Head-up display |
KR20200132779A (en) * | 2020-06-11 | 2020-11-25 | 주식회사 레티널 | Optical device for augmented reality having improved light transmissivity |
KR102248623B1 (en) | 2020-06-11 | 2021-05-06 | 주식회사 레티널 | Optical device for augmented reality having improved light transmissivity |
KR20220012630A (en) * | 2020-07-23 | 2022-02-04 | 현대모비스 주식회사 | Holographic HUD |
KR102508931B1 (en) * | 2020-07-23 | 2023-03-09 | 현대모비스 주식회사 | Holographic HUD |
US11635620B2 (en) | 2020-07-23 | 2023-04-25 | Hyundai Mobis Co., Ltd. | Holographic HUD |
WO2023057680A1 (en) * | 2021-10-08 | 2023-04-13 | Dispelix Oy | Waveguide arrangement |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2012078619A (en) | Transmission display device | |
JP5661786B2 (en) | Display device, moving body and control device | |
JP6853310B2 (en) | Near-eye display device | |
JP5650661B2 (en) | Transmission type display device | |
US8228608B2 (en) | Display apparatus, display method, goggle-type head-mounted display, and vehicle | |
JP5475083B2 (en) | Display device | |
US8398242B2 (en) | Display apparatus | |
CN107407812B (en) | Image display device | |
WO2015012138A1 (en) | Scanning-type projection device | |
JP6880566B2 (en) | Light source device, image forming device, image display device, object device and color light generation method | |
JP7228646B2 (en) | Information display device | |
JP2011166396A (en) | Scanning display device | |
JP2019051823A (en) | Information display system | |
JP6596845B2 (en) | Temperature control device, image display device, vehicle | |
JP2011203508A (en) | Transmissive display device | |
JP2011227281A (en) | Transmission type display device | |
JP2010117541A (en) | Beam scanning-type display device | |
WO2020255562A1 (en) | Image display device and display device | |
JP2018010251A (en) | Virtual image display device | |
WO2019177113A1 (en) | Virtual image display optical system and display device | |
JP2024044406A (en) | Image display device and light guide plate | |
JP2020129056A (en) | Head-up display device |