JP2014191321A - Head-up display device - Google Patents
Head-up display device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014191321A JP2014191321A JP2013069335A JP2013069335A JP2014191321A JP 2014191321 A JP2014191321 A JP 2014191321A JP 2013069335 A JP2013069335 A JP 2013069335A JP 2013069335 A JP2013069335 A JP 2013069335A JP 2014191321 A JP2014191321 A JP 2014191321A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- light source
- polarizer
- optical system
- source light
- 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
Images
Landscapes
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
Abstract
Description
本発明は、移動体に設置され、虚像を移動体の室内から視認可能に表示するヘッドアップディスプレイ装置に関する。 The present invention relates to a head-up display device that is installed on a moving body and displays a virtual image so as to be visible from the room of the moving body.
従来、ヘッドアップディスプレイ装置(以下、HUD装置)に適用可能な照明光学系が知られている。例えば、特許文献1に開示されるHUD装置に適用可能な照明光学系は、複数の液晶画素で形成される画像を投射可能であり、光源と、偏光ビームスプリッタとしての偏光子とを有する。偏光子は、液晶画素のうちオン状態の画素においては、光源からの光(以下、光源光)を透過させる。また、偏光子は、液晶画素のうちオフ状態の画素においては、光源光を反射する。
Conventionally, illumination optical systems applicable to head-up display devices (hereinafter referred to as HUD devices) are known. For example, an illumination optical system applicable to the HUD device disclosed in
ところで、移動体に設置されるHUD装置では、移動体の外から直接、又は移動体のウインドシールドを介して、太陽光等の外乱光が当該HUD装置に入射するという課題があった。外乱光がHUD装置に入射すると、装置内にて意図しない方向へ散乱された外乱光が光源光と重なることにより、本来表示されるべきではないゴーストやフレアが虚像に発生したり、虚像のバックグラウンド輝度が高くなることでコントラストの低下が発生するのである。 By the way, in the HUD device installed in the moving body, there is a problem that disturbance light such as sunlight enters the HUD device directly from outside the moving body or through the windshield of the moving body. When disturbing light enters the HUD device, disturbing light scattered in an unintended direction within the device overlaps with the light source light, which may cause ghosts and flares that should not be displayed in the virtual image or the back of the virtual image. A decrease in contrast occurs as the ground luminance increases.
そこで、本発明者は、照明光学系により投射された光源光を移動体の投影面に投影する結像光学系を備えるHUD装置に入射した外乱光の一部を、偏光子により遮断することを着想した。そして、特許文献1に開示される照明光学系を適用したHUD装置において、当該着想構成の効果の程度を検討した。しかしながら、この場合では、照明光学系よりも結像光学系へと先に到達する外乱光に対して、偏光子は照明光学系に設けられる。したがって、外乱光の多くが偏光子に到達する以前の結像光学系にて意図しない方向へ散乱されてしまい、偏光子による外乱光の遮断効果が殆ど得られないとの理解に至った。
Therefore, the present inventor has to block a part of the disturbance light incident on the HUD device including the imaging optical system that projects the light source light projected by the illumination optical system on the projection surface of the moving body by the polarizer. Inspired. And in the HUD apparatus to which the illumination optical system disclosed by
本発明は、以上説明した課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、虚像の視認性が良好なHUD装置を提供することである。 This invention is made | formed in view of the subject demonstrated above, Comprising: The objective is to provide the HUD apparatus with favorable visibility of a virtual image.
本発明は、移動体に設置され、直線偏光の光源光として画像を投射する照明光学系と、照明光学系により投射された光源光を移動体の投影面に投影することにより、画像を虚像として結像させる結像光学系とを、備え、虚像を移動体の室内から視認可能に表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、結像光学系は、光源光を投影面へと導光するように光源光に対して軸方向を合わせて配置される偏光子を、有することを特徴とする。 The present invention is an illumination optical system that is installed on a moving body and projects an image as linearly polarized light source light, and the light source light projected by the illumination optical system is projected onto a projection surface of the moving body, whereby the image is converted into a virtual image. An image forming optical system for forming an image, and a head-up display device that displays a virtual image so as to be visible from the inside of a moving body, wherein the image forming optical system guides light source light to a projection surface It has the polarizer arrange | positioned by aligning an axial direction with respect to light source light, It is characterized by the above-mentioned.
このような本発明によると、照明光学系よりも先に外乱光が到達する結像光学系に、偏光子が設けられるので、HUD装置に入射する外乱光の多くが偏光子に到達して、当該偏光子は到達する外乱光の一部を遮断する。そして、HUD装置内にて意図せずに散乱される外乱光が減少する。これによれば、虚像においてゴーストやフレアが発生したり、虚像のバックグラウンド輝度が高くなることでコントラストの低下が発生することを抑制することができる。また、偏光子は光源光を投影面へと導光するように軸方向を合わせて配置されるので、偏光子による光源光の輝度低下を抑制することができる。以上より、虚像の視認性が良好なHUD装置を提供することができる。 According to the present invention, since the polarizer is provided in the imaging optical system that the disturbance light reaches before the illumination optical system, most of the disturbance light incident on the HUD device reaches the polarizer, The polarizer blocks a part of the reaching ambient light. Then, disturbance light that is unintentionally scattered in the HUD device is reduced. According to this, it is possible to suppress the occurrence of ghosts and flares in the virtual image and the occurrence of a decrease in contrast due to an increase in the background luminance of the virtual image. In addition, since the polarizers are arranged with their axial directions aligned so as to guide the light source light to the projection surface, it is possible to suppress a decrease in luminance of the light source light due to the polarizer. From the above, it is possible to provide a HUD device with good virtual image visibility.
また、本発明のさらなる特徴では、偏光子は、反射型であって、偏光子の反射軸は、光源光の偏光軸と同軸方向に設定される。 In a further feature of the present invention, the polarizer is of a reflective type, and the reflection axis of the polarizer is set in the same direction as the polarization axis of the light source light.
このような特徴によると、反射軸が光源光の偏光軸と同軸方向に設定される反射型偏光子により、光源光が高い反射率で反射される。したがって、偏光子による光源光の輝度低下を抑制する効果を高めることができる。 According to such a feature, the light source light is reflected with high reflectance by the reflective polarizer whose reflection axis is set in the same direction as the polarization axis of the light source light. Therefore, it is possible to enhance the effect of suppressing the luminance reduction of the light source light by the polarizer.
また、本発明のさらなる特徴では、移動体の外から到達する外乱光を透過光と反射光とに分ける。 Further, according to a further feature of the present invention, disturbance light reaching from the outside of the moving body is divided into transmitted light and reflected light.
このような特徴によると、移動体の外から偏光子に到達する外乱光は、当該偏光子にて吸収されずに透過する透過光と、当該偏光子に反射される反射光とに分けられる。したがって、外乱光の吸収による偏光子本体の熱発生が抑制されるので、HUD装置の製品寿命の低下を抑制することができる。 According to such a feature, disturbance light that reaches the polarizer from the outside of the moving body is divided into transmitted light that is transmitted without being absorbed by the polarizer and reflected light that is reflected by the polarizer. Therefore, since heat generation of the polarizer body due to absorption of disturbance light is suppressed, it is possible to suppress a decrease in product life of the HUD device.
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合せることができる。 Hereinafter, a plurality of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the overlapping description may be abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol to the corresponding component in each embodiment. When only a part of the configuration is described in each embodiment, the configuration of the other embodiment described above can be applied to the other part of the configuration. In addition, not only combinations of configurations explicitly described in the description of each embodiment, but also the configurations of a plurality of embodiments can be partially combined even if they are not explicitly specified unless there is a problem with the combination. .
(第1実施形態)
図1に示すように、本発明の第1実施形態におけるHUD装置1は、移動体としての車両2に設置され、インストルメントパネル3内に収容されている。HUD装置1は、車両2のウインドシールド4を媒介して、虚像7を車両2の室内から視認可能に表示する。具体的には、HUD装置1から射出されて、ウインドシールド4により反射される光源光が、車両の乗員(以下、車両乗員)のアイポイント6に到達する。車両乗員は、アイポイント6へ到達する光源光を知覚することで、ウインドシールド4の前方に結像された虚像を、視認可能となる。
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, the
車両2のウインドシールド4は、透光性のガラス基材等からなる板状に形成されており、車両2と一体に保持されている。ウインドシールド4の室内側の面は、光源光が投影される投影面5を、湾曲する凹面状又は平坦な平面状等に形成している。また、ウインドシールド4の代わりに、車両2と別体となっているコンバイナを車両2内に設置して、当該コンバイナに光源光を投影するようにしてもよい。
The windshield 4 of the
HUD装置1は、照明光学系10、結像光学系20、及びパッケージ40を備えている。照明光学系10は、直線偏光の光源光として画像を結像光学系20に向けて投射する光学系であって、図2に示すように、バックライト12、投射レンズ14、及び液晶パネル16を有している。バックライト12は、光源120、集光レンズ122、拡散板124等から構成され、支持部材18の内部に収容されている。
The
光源120は、例えば発光ダイオードからなる発光素子であり、光源用回路基板126上に配置されている。光源120は、光源用回路基板126上の配線パターン(図示しない)を通して電源(図示しない)と電気的に接続されている。光源120は、通電により発光することで、光束状の光源光を集光レンズ122に向けて投射する。
The
集光レンズ122は、合成樹脂ないしはガラス等からなる透光性の凸レンズであり、光源120と拡散板124との間に配置されている。集光レンズ122は、例えば、光源120側の面を平面に、及び拡散板124側の面を凸面に形成されることにより、光源120からの光源光を集光して拡散板124に向けて投射する。
The
拡散板124は、光拡散材が練り込まれたポリカーボネイト等の合成樹脂により形成される、半透明又は乳白色の板であり、集光レンズ122と投射レンズ14との間に配置されている。拡散板124は、集光レンズ122からの光源光を拡散することにより、輝度の均一性を調整した光源光を投射レンズ14に向けて射出する。
The
投射レンズ14は、合成樹脂ないしはガラス等からなる透光性の凸レンズであり、バックライト12と液晶パネル16との間に配置されている。投射レンズ14は、例えば、バックライト12側の面を平面に、及び液晶パネル16側の面を凸面に形成されることにより、拡散板124にて拡散された光源光を集光して液晶パネル16に向けて投射する。
The
液晶パネル16は、液晶層等の機能層が光源光の投射方向に積層されることにより形成され、投射レンズ14と結像光学系20との間に配置されている。液晶パネル16は、例えばドットマトリクス型のTFT液晶パネルであり、2次元方向に配された複数の液晶画素で形成される画像を、投射可能となっている。図示しないが、液晶パネル中には、全ての液晶画素を跨いで偏光板が配置されている。投射レンズ14からの光源光は、液晶画素のうちオン状態の画素においては、液晶パネル16中の偏光板を透過することにより直線偏光に変換されて、液晶パネル16から結像光学系20に向けて投射される。一方、投射レンズ14からの光源光は、液晶画素のうちオフ状態の画素においては、液晶パネル16中の偏光板に吸収されて液晶パネル16を殆ど透過しないようになっている。
The
このようにして、液晶パネル16を透過する光源光は、全ての液晶画素を跨ぐ偏光板により、それら全液晶画素において同軸方向の偏光軸を有する直線偏光となる。ここで、本実施形態における偏光軸とは、直線偏光の光において電場の振動方向を示す軸とし、一般的には偏光方向とも呼ばれる。光源光の偏光軸は、結像光学系20に向けて、特に本実施形態では画像の水平方向に対して45度の角度をなす方向に投射されるが、他の方向であってもよい。
Thus, the light source light transmitted through the
なお、照明光学系10は、直線偏光の光源光として画像を結像光学系20に向けて投射するものであればよい。例えばバックライト12には、発光ダイオードを用いる代わりに水銀ランプ等を用いてもよい。また、照明光学系10は、液晶パネル16等により非偏光の光源光を直線偏光にして投射するものでなくてもよく、光源120に例えばレーザー発振器等を用いて直線偏光を得るものであってもよい。
The illumination
結像光学系20は、図3に示すように、照明光学系10により投射された光源光を投影面5に投影することにより、画像を虚像7として結像させる光学系である。結像光学系20は、偏光子22を有している。
As shown in FIG. 3, the imaging
本実施形態における偏光子22は、図4に示すように、合成樹脂ないしはガラス等からなる透光性の板状基材24の片側表面に、偏光フィルム26を貼付することにより形成されている。そして、偏光子22は、偏光フィルム26側に露出する入射面28を形成している。偏光フィルム26は、透光性の合成樹脂によりフィルム状に形成されており、当該フィルム表面に沿った方向に、アルミニウム等の金属ワイヤ30が所定のピッチPTで平行に配列されている。ここで、所定のピッチPTは、入射光である光源光の波長よりも小さく設定され、例えば100μm〜200μm程度に設定されている。
As shown in FIG. 4, the polarizer 22 in the present embodiment is formed by attaching a
このような偏光フィルム26の特性を詳細に説明する。金属ワイヤ30に平行な方向に電場の振動方向を有する入射光が入射面28に入射する場合、金属ワイヤ30中の自由電子が金属ワイヤ30に沿って振動することにより入射光の電場が相殺されて、入射光の多くは透過することなく反射される。換言すると、入射光の偏光軸が、金属ワイヤ30に平行な方向である場合、当該入射光の多くは反射される。本実施形態においては、この金属ワイヤ30に平行な方向を、反射率が最大となる方向として反射軸と呼ぶこととする。一方、金属ワイヤ30に垂直な方向に電場の振動方向を有する入射光が入射面28に入射する場合、金属ワイヤ30中の自由電子は電場の振動方向に応答することができないため、入射光の多くは金属ワイヤ30による相互作用を受けずに透過される。換言すると、入射光の偏光軸が、金属ワイヤ30に垂直な方向である場合、当該入射光の多くは透過する。本実施形態においては、この金属ワイヤ30に垂直な方向を、透過率が最大となる方向として透過軸と呼ぶこととする。また、入射光の偏光軸が、偏光フィルム26の反射軸及び透過軸に対して斜めである場合、金属ワイヤ30中の自由電子は、入射光の電場のうち、金属ワイヤ30に平行な方向の成分のみを相殺する。したがって、入射光の振幅反射率は、反射軸と偏光軸とのなす角度に対して余弦関数に従って変化し、入射光の振幅透過率は、透過軸と偏光軸とのなす角度に対して余弦関数に従って変化すると考えることができる。なお、より厳密には、入射光が入射面28に対して垂直でない場合、反射軸又は透過軸の方向と偏光軸を入射面に正射影した方向とのなす角度を、反射軸又は透過軸と偏光軸とのなす角度として考えることができる。
The characteristics of the
このような特性の偏光フィルム26を有する偏光子22は、図3に示すように、例えば偏光フィルム26側の入射面28を照明光学系10の液晶パネル16に向けて配置されている。また、偏光子22は、偏光フィルム26により形成される反射軸を、照明光学系10から直線偏光として投射される光源光の偏光軸に合わせて配置されている。より好ましくは、偏光子22の反射軸は、光源光の偏光軸と同軸方向に設定され、特に本実施形態では画像の水平方向に対して45度の角度をなすように設定されている。そして、偏光子22は、反射軸の設定により、入射面28に入射する光源光を、高い反射率で反射する。例えば偏光子22は、一般的なアルミミラーコートが施された反射鏡と同等の90%以上のエネルギー反射率で、光源光を反射することができる。
As shown in FIG. 3, the polarizer 22 having the
また、図4に示すように偏光子22は、曲面状の入射面28を有する。具体的には、入射面28は、偏光子22の中心部が凹む凹面として、滑らかな曲面状に形成されている。かかる形状の偏光子22は、照明光学系10からの光源光を、入射面28での入射箇所に応じて反射方向を調節しつつ車両2の投影面5に向けて反射することにより、虚像7の結像状態を調整する。虚像7の結像状態の調整とは、例えば、虚像7を拡大すること、虚像7の歪みを補正すること等が挙げられる。
As shown in FIG. 4, the polarizer 22 has a
さらに、図3に示すように偏光子22は、例えば入射面28と垂直な第1揺動軸32において揺動駆動可能となっている。具体的には、図示しないが、第1揺動軸32において揺動駆動可能な第1揺動部を有している。第1揺動部は、電気的に接続されたコントローラからの駆動信号に従って、偏光子22を揺動駆動する。また、第1揺動部は、機械的に接続された円筒形のつまみ等を手動で操作することにより、偏光子22を揺動駆動するものであってもよい。こうした構成によれば、製造誤差や車両振動等を原因として偏光子22と液晶パネル16との位置関係がずれている場合、第1揺動部により偏光子22の反射軸を回転させて、光源光の偏光軸に軸方向を合わせる調整が実施可能となる。
Further, as shown in FIG. 3, the polarizer 22 can be driven to swing on a
加えて、偏光子22は、車両2の水平方向の第2揺動軸34において揺動駆動可能となっている。具体的には、図示しないが、第2揺動軸34において揺動駆動可能な第2揺動部を有している。第2揺動部は、電気的に接続されたコントローラからの駆動信号に従って、偏光子22を揺動駆動する。偏光子22を揺動駆動することにより、投影面5での投影位置が上下して、虚像7の結像位置が上下に調整される。
In addition, the polarizer 22 can be driven to swing on the
パッケージ40は、照明光学系10及び結像光学系20等を収容する中空形状に形成され、車両2のインストルメントパネル3内に収容されている。パッケージ40は、パッケージ40内における結像光学系20の偏光子22とパッケージ40外におけるウインドシールド4の投影面5との間に、上側に向かって開口する開口窓42を有している。そして、偏光子22により反射された光源光は、偏光子22から開口窓42を通過して、上側の投影面5に向けて投影される。
The
また、パッケージ40は、放熱部材44を有している。放熱部材44は、照明光学系10及び結像光学系20から距離を隔てたパッケージ40の一部において、偏光子22の入射面28の反対側に配置されている。放熱部材44は、例えば、パッケージ40内壁において、鋸歯状の凹凸440を有し、さらに凹凸440の表面に光を吸収する黒色の光吸収塗料442が塗布されることにより、形成されている。
The
以下に、図5を用いて、本実施形態におけるHUD装置1に入射する外乱光の制御について説明する。外乱光は、例えば太陽光であり、車両2の外から直接、又はウインドシールド4を介して、HUD装置1の開口窓42に入射する。外乱光は、あらゆる方向からあらゆる角度で開口窓42に入射するが、図5においては、その入射角度の一例を示す。
Below, control of the disturbance light which injects into the
図5に例として示される外乱光は、車両2の外からウインドシールド4を透過することにより、車両2の室内に入射する。そして、外乱光は、開口窓42からHUD装置1に入射する。上述したように開口窓42は、結像光学系20の偏光子22とウインドシールド4の投影面5との間に配置されているので、外乱光は、非偏光の状態で直進し続けて偏光子22の入射面28へと到達する。
The disturbance light shown as an example in FIG. 5 is incident on the interior of the
偏光子22の入射面28へと入射する非偏光の外乱光は、様々な偏光の光が混在したものと考えられるので、上述した偏光フィルム26の特性により、透過光と反射光に分けられる。具体的には、一部(例えば50%)が偏光フィルム26を透過し、他部が偏光フィルム26により反射される。
Since the unpolarized disturbance light incident on the
偏光フィルム26を透過した外乱光は、さらに基材24を透過して、偏光子22の入射面28の反対側に配置されている放熱部材44へと入射する。
The disturbance light transmitted through the
放熱部材44に入射した外乱光は、表面積の大きい放熱部材44の光吸収塗料442により効率良く吸収され、熱に変換される。そして、変換された熱は、パッケージ40の外壁を通じて、HUD装置1外へと放熱される。
The disturbance light incident on the
こうして、偏光子22が外乱光の一部を光源光の光路から遮断することにより、HUD装置1内にて意図せずに散乱される外乱光が減少する。
Thus, the polarizer 22 blocks part of the disturbance light from the optical path of the light source light, thereby reducing disturbance light that is unintentionally scattered in the
また、偏光フィルム26により反射された外乱光は、従来のHUD装置1と同様に、意図しない方向へ散乱されて、光源光と重なる場合がある。具体的には、図5に示すように、外乱光が液晶パネル16の表面で散乱されて、一部が偶然に光源光と重なる。このような外乱光は、再び偏光子22により反射されて開口窓42を通過して、さらに投影面5により反射されて車両乗員のアイポイント6に到達する。
Moreover, the disturbance light reflected by the
投影面5により反射されてアイポイント6に到達する外乱光は、虚像7を形成する光源光の光束と干渉して視認される。例えば外乱光は、虚像7におけるゴーストやフレアとして視認される。また、例えば外乱光は、虚像7におけるバックグラウンド光として視認される。
The disturbance light reflected by the
ここで、虚像7におけるバックグラウンド光の影響について説明する。バックグランド光は、虚像7のコントラストに影響を及ぼす。コントラストは、虚像7におけるオン状態の画素の輝度とオフ状態の画素の輝度との比である。
Here, the influence of background light on the
例えば、光源光によるオン状態の画素の輝度が10,000cd/m2であり、光源光によるオフ状態の画素の輝度が1cd/m2であるとする。ここに、外乱光によるバックグラウンド光が加わり、その輝度(以下、バックグラウンド輝度)が10cd/m2であるとすると、バックグラウンド輝度はオン状態、オフ状態にかかわらず虚像7全体に加算されて、視認されるオン状態の画素の輝度は10,010cd/m2となり、視認されるオフ状態の画素の輝度は11cd/m2となる。このとき、虚像7のコントラストは10,010:11=910:1となる。
For example, assume that the luminance of the pixel in the on state by the light source light is 10,000 cd / m 2 and the luminance of the pixel in the off state by the light source light is 1 cd / m 2 . If background light due to disturbance light is added and its luminance (hereinafter referred to as background luminance) is 10 cd / m 2 , the background luminance is added to the entire
これに対し、偏光子22が外乱光の一部を光源光の光路から遮断することにより、例えばバックグラウンド輝度が5cd/m2に減少すると、視認されるオン状態の画素の輝度は10,005cd/m2であり、視認されるオフ状態の画素の輝度は6cd/m2となる。このとき、虚像7のコントラストは10,005:6≒1668:1に改善されるのである。
On the other hand, when the polarizer 22 blocks part of the disturbance light from the optical path of the light source light, for example, when the background luminance is reduced to 5 cd / m 2 , the luminance of the visually recognized pixel in the on state is 10,005 cd / m 2, the luminance of the pixels in the oFF state to be visually recognized becomes 6 cd / m 2. At this time, the contrast of the
(作用効果)
以上説明した第1実施形態の作用効果を以下に説明する。
(Function and effect)
The operational effects of the first embodiment described above will be described below.
第1実施形態によると、照明光学系10よりも先に外乱光が到達する結像光学系20に、偏光子22が設けられるので、HUD装置1に入射する外乱光の多くが偏光子22に到達して、当該偏光子22は到達する外乱光の一部を遮断する。そして、HUD装置1内にて意図せずに散乱される外乱光が減少する。これによれば、虚像7においてゴーストやフレアが発生したり、虚像7のバックグラウンド輝度が高くなることでコントラストの低下が発生することを抑制することができる。また、偏光子22は光源光を投影面5へと導光するように軸方向を合わせて配置されるので、偏光子22による光源光の輝度低下を抑制することができる。以上より、虚像7の視認性が良好なHUD装置1を提供することができる。
According to the first embodiment, since the polarizer 22 is provided in the imaging
また、第1実施形態によると、反射軸が光源光の偏光軸と同軸方向に設定される反射型偏光子22により、光源光は高い反射率で反射される。したがって、偏光子22による光源光の輝度低下を抑制する効果を高めることができる。 Further, according to the first embodiment, the light source light is reflected with a high reflectivity by the reflective polarizer 22 whose reflection axis is set in the coaxial direction with the polarization axis of the light source light. Therefore, the effect of suppressing the luminance reduction of the light source light by the polarizer 22 can be enhanced.
また、第1実施形態によると、車両2の外から偏光子22に到達する外乱光は、当該偏光子22にて吸収されずに透過する透過光と、当該偏光子22に反射される反射光とに分けられる。したがって、外乱光の吸収による偏光子22本体の熱発生が抑制されるので、HUD装置1の製品寿命の低下を抑制することができる。
Further, according to the first embodiment, disturbance light that reaches the polarizer 22 from outside the
また、第1実施形態によると、偏光子22を透過した外乱光は放熱部材44により熱に変換されて放熱されるので、照明光学系10及び結像光学系20に熱が滞留することが抑制されて、HUD装置1の製品寿命の低下を抑制する効果を高めることができる。
Further, according to the first embodiment, the disturbance light transmitted through the polarizer 22 is converted into heat by the
また、第1実施形態によると、偏光子22は、光源光に対して軸方向を合わせた曲面状の入射面28により、光源光を投影面5へと導光するので、当該曲面の湾曲形態に応じて、光源光による虚像7の結像状態を調整することができる。以上より、虚像7の視認性が良好なHUD装置1を提供することができる。
Further, according to the first embodiment, the polarizer 22 guides the light source light to the
また、第1実施形態によると、製造誤差等を原因として照明光学系10と偏光子22との位置関係にずれが発生しても、揺動駆動可能な偏光子22により、光源光を投影面5へと導光するように光源光に対して軸方向を合わせることができる。
Further, according to the first embodiment, even if a deviation occurs in the positional relationship between the illumination
また、第1実施形態によると、偏光子22は、到達する外乱光の一部を遮断すると共に、光源光を投影面5へと導光する反射鏡としても機能して虚像7の結像状態を調整するので、結像光学系20の部品点数増加を抑制することができる。
Further, according to the first embodiment, the polarizer 22 blocks a part of the disturbance light that reaches the polarizer 22, and also functions as a reflecting mirror that guides the light source light to the
(第2実施形態)
図6に示すように、本発明の第2実施形態は第1実施形態の変形例である。第2実施形態について、第1実施形態とは異なる点を中心に説明する。
(Second Embodiment)
As shown in FIG. 6, the second embodiment of the present invention is a modification of the first embodiment. The second embodiment will be described with a focus on differences from the first embodiment.
本実施形態の結像光学系2020は、偏光子2022に加えて、凹面鏡2036を有している。照明光学系10により投射される光源光は、偏光子2022の入射面2028に入射する。
The imaging
本実施形態の偏光子2022は、平面状の入射面2028を有している。そして、偏光フィルム26により形成される金属ワイヤ30の配列方向は、入射面2028の任意の箇所において同方向に形成されている。すなわち、反射軸は、入射面2028の任意の箇所において同軸方向となっている。本実施形態のように、平面状の基材2024に偏光フィルム26を貼付する場合では、偏光フィルム26に撓みが生じ難いので、金属ワイヤ30の配列方向を任意の箇所において同方向に形成することが容易なのである。
The
これによれば、光源光が光束として偏光子2022に入射したとき、偏光子2022の周辺部に入射する光源光であっても、反射軸は入射面2028の任意の箇所において同軸方向となるので、偏光軸と反射軸とのずれが生じ難い。すなわち、偏光子2022の中心部に入射する光源光と偏光子2022の周辺部に入射する光源光とは、反射率の差が抑制されて偏光子2022に反射されるのである。
According to this, when the light source light is incident on the
さらに、偏光子2022は、第1実施形態と同様に、例えば入射面と垂直な第1揺動軸32において揺動駆動可能な第1揺動部を有している。
Further, the
このような偏光子2022は、パッケージ40内におけるスペースを考慮して配置されると共に、照明光学系10からの光源光を凹面鏡2036に向けて反射する。すなわち、偏光子2022は、結像光学系20の光路を折り曲げることで、HUD装置1を小型化可能にしつつ、光源光を凹面鏡2036へと投射する。
Such a
凹面鏡2036は、合成樹脂ないしはガラス等からなる基材の表面に、反射面2038としてアルミニウムを蒸着させるアルミミラーコートを施すこと等により、形成されている。反射面2038は、凹面鏡2036の中心部が凹む凹面として、滑らかな曲面状に形成されている。かかる形状により、凹面鏡2036は、偏光子2022からの光源光を車両2の投影面5に向けて反射することにより、虚像7の結像状態を調整する。
The
また、凹面鏡2036は、車両2の水平方向の第2揺動軸2034において揺動駆動可能となっている。具体的には、図示しないが、車両の水平方向の第2揺動軸2034において揺動駆動可能な第2揺動部を有している。第2揺動部は、電気的に接続されたコントローラからの駆動信号に従って、凹面鏡2036を揺動駆動する。凹面鏡2036を揺動駆動することにより、投影面5での投影位置が上下して、虚像7の結像位置が上下に調整される。
The
(作用効果)
以上説明した第2実施形態では、結像光学系2020の偏光子2022により、入射する外乱光の制御に関して第1実施形態と同様となる。したがって、第2実施形態によっても、第1実施形態と共通する構成については、第1実施形態に準じた作用効果の発揮が可能となる。
(Function and effect)
In the second embodiment described above, the
また、第2実施形態によると、平面状の入射面2028を有する偏光子2022は、反射軸を入射面の任意の箇所において同軸方向に形成することが容易となるので、偏光子2022の周辺部に入射する光源光であっても、偏光軸と反射軸とのずれが生じ難い。したがって、虚像7の中心と外周とでの輝度ムラを抑制することにより、虚像7の視認性が良好なHUD装置1を提供することができる。
In addition, according to the second embodiment, the
(他の実施形態)
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明は、それらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。
(Other embodiments)
Although a plurality of embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not construed as being limited to these embodiments, and various embodiments and combinations can be made without departing from the scope of the present invention. Can be applied.
具体的に変形例1では、偏光子22、2022は、反射型でなくてもよい。例えば、偏光子22、2022は、透過率が最大となる方向である透過軸と吸収率が最大となる方向である吸収軸とを有する吸収型であってもよい。この例では、吸収型偏光子22、2022が、光源光を投影面5へと導光するように透過軸を光源光の偏光軸に合わせて配置される。
Specifically, in the first modification, the
変形例2では、偏光子22、2022の反射軸は、光源光を投影面5へと導光するように軸方向が合う限りで、ずれていてもよい。例えば、反射軸と偏光軸が5度ずれていたとしても、前述したように、偏光子22、2022による光源光の反射率は殆ど低下しないので、同様の効果が得られる。
In the second modification, the reflection axes of the
変形例3では、偏光子22、2022は、車両2の外から到達する外乱光を透過光と反射光とに分けるものでなくてもよい。例えば、偏光子22、2022は、光を吸収する光吸収性の板状に形成された基材24の片側表面に、入射面28、2028としての偏光フィルム26を貼付することにより形成されるものであってもよい。この例では、偏光子22、2022の入射面28、2028へと到達する外乱光の一部が、偏光フィルム26を透過して、基材により吸収される。
In the third modification, the
変形例4では、HUD装置1は、偏光子22、2022を透過した外乱光を熱に変換して放熱する放熱部材44を有していなくてもよい。
In the fourth modification, the
変形例5では、偏光子22、2022は、揺動駆動可能でなくてもよい。
In the fifth modification, the
変形例6では、車両2以外の船舶ないしは飛行機等の各種移動体(輸送機器)に、本発明を適用してもよい。
In
1 ヘッドアップディスプレイ装置(HUD装置)、2 車両、4 ウインドシールド、5 投影面、7 虚像、10 照明光学系、16 液晶パネル、20、2020 結像光学系、22、2022 偏光子、28、2028 入射面、32 第1揺動軸、44 放熱部材
DESCRIPTION OF
Claims (7)
直線偏光の光源光として画像を投射する照明光学系(10)と、
前記照明光学系により投射された前記光源光を前記移動体の投影面(5)に投影することにより、前記画像を虚像(7)として結像させる結像光学系(20、2020)とを、備え、
前記虚像を前記移動体の室内から視認可能に表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記結像光学系は、前記光源光を前記投影面へと導光するように前記光源光に対して軸方向を合わせて配置される偏光子(22、2022)を、有することを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。 Installed in the moving body (2),
An illumination optical system (10) for projecting an image as linearly polarized light source light;
An imaging optical system (20, 2020) that forms the image as a virtual image (7) by projecting the light source light projected by the illumination optical system onto a projection surface (5) of the moving body, Prepared,
A head-up display device that displays the virtual image so as to be visible from a room of the moving body,
The imaging optical system includes a polarizer (22, 2022) disposed in alignment with the light source light so as to guide the light source light to the projection surface. Head-up display device.
前記偏光子の反射軸は、前記光源光の偏光軸と同軸方向に設定されることを特徴とする請求項1に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 The polarizer is a reflective type,
The head-up display device according to claim 1, wherein a reflection axis of the polarizer is set in a direction coaxial with a polarization axis of the light source light.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013069335A JP2014191321A (en) | 2013-03-28 | 2013-03-28 | Head-up display device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013069335A JP2014191321A (en) | 2013-03-28 | 2013-03-28 | Head-up display device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014191321A true JP2014191321A (en) | 2014-10-06 |
Family
ID=51837579
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013069335A Pending JP2014191321A (en) | 2013-03-28 | 2013-03-28 | Head-up display device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2014191321A (en) |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016203732A1 (en) * | 2015-06-17 | 2016-12-22 | 株式会社デンソー | Head-up display device |
JP2017102347A (en) * | 2015-12-03 | 2017-06-08 | 株式会社デンソー | Head-up display device |
JP2018025600A (en) * | 2016-08-08 | 2018-02-15 | マクセル株式会社 | Head-up display device and image display device of the same |
KR20180032620A (en) | 2015-08-26 | 2018-03-30 | 가부시키가이샤 덴소 | Head-up display device and reflection optical system |
WO2018143231A1 (en) * | 2017-01-31 | 2018-08-09 | 大日本印刷株式会社 | Display device, projection device, and movable body |
FR3063260A1 (en) * | 2017-02-27 | 2018-08-31 | Valeo Comfort And Driving Assistance | HOUSING FOR HEAD-UP DISPLAY OF MOTOR VEHICLE |
CN109790959A (en) * | 2016-10-04 | 2019-05-21 | 麦克赛尔株式会社 | Light supply apparatus and head-up display |
CN109991744A (en) * | 2018-01-02 | 2019-07-09 | 京东方科技集团股份有限公司 | Display device, display methods and head-up display |
WO2019184335A1 (en) * | 2018-03-28 | 2019-10-03 | 京东方科技集团股份有限公司 | Head up display device and control method thereof and transportation means |
CN110537120A (en) * | 2017-04-19 | 2019-12-03 | 大陆汽车有限责任公司 | Head-up display |
JP2020034856A (en) * | 2018-08-31 | 2020-03-05 | マクセル株式会社 | Head-up display |
CN115598846A (en) * | 2022-07-07 | 2023-01-13 | 华为技术有限公司(Cn) | Optical system, display device, and vehicle |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0377721U (en) * | 1989-11-30 | 1991-08-06 | ||
JPH10138794A (en) * | 1996-11-06 | 1998-05-26 | Denso Corp | Head-up display device |
JP2000305554A (en) * | 1999-04-23 | 2000-11-02 | Calsonic Kansei Corp | Display method |
JP2008070782A (en) * | 2006-09-15 | 2008-03-27 | Seiko Epson Corp | Headup display |
JP2014044244A (en) * | 2012-08-24 | 2014-03-13 | Asahi Kasei E-Materials Corp | Graphic display device |
-
2013
- 2013-03-28 JP JP2013069335A patent/JP2014191321A/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0377721U (en) * | 1989-11-30 | 1991-08-06 | ||
JPH10138794A (en) * | 1996-11-06 | 1998-05-26 | Denso Corp | Head-up display device |
JP2000305554A (en) * | 1999-04-23 | 2000-11-02 | Calsonic Kansei Corp | Display method |
JP2008070782A (en) * | 2006-09-15 | 2008-03-27 | Seiko Epson Corp | Headup display |
JP2014044244A (en) * | 2012-08-24 | 2014-03-13 | Asahi Kasei E-Materials Corp | Graphic display device |
Cited By (33)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101956497B1 (en) * | 2015-06-17 | 2019-03-08 | 가부시키가이샤 덴소 | Head-up display device |
JP2017009666A (en) * | 2015-06-17 | 2017-01-12 | 株式会社デンソー | Head-up display device |
KR20170139137A (en) | 2015-06-17 | 2017-12-18 | 가부시키가이샤 덴소 | Head-up display device |
US10437056B2 (en) | 2015-06-17 | 2019-10-08 | Denso Corporation | Head-up display device having reflecting mirror with different P and S polarization reflectances |
WO2016203732A1 (en) * | 2015-06-17 | 2016-12-22 | 株式会社デンソー | Head-up display device |
US10670863B2 (en) | 2015-08-26 | 2020-06-02 | Denso Corporation | Head-up display device with reflective optical system for vehicle |
KR20180032620A (en) | 2015-08-26 | 2018-03-30 | 가부시키가이샤 덴소 | Head-up display device and reflection optical system |
DE112016003859T5 (en) | 2015-08-26 | 2018-05-17 | Denso Corporation | Head-up display device and reflective optical system |
JP2017102347A (en) * | 2015-12-03 | 2017-06-08 | 株式会社デンソー | Head-up display device |
JP2018025600A (en) * | 2016-08-08 | 2018-02-15 | マクセル株式会社 | Head-up display device and image display device of the same |
US11709359B2 (en) | 2016-08-08 | 2023-07-25 | Maxell, Ltd. | Head-up display apparatus and image display apparatus thereof |
CN109564349A (en) * | 2016-08-08 | 2019-04-02 | 麦克赛尔株式会社 | Head-up display and its image display |
CN109564349B (en) * | 2016-08-08 | 2022-02-08 | 麦克赛尔株式会社 | Head-up display device and image display device thereof |
US10895744B2 (en) | 2016-08-08 | 2021-01-19 | Maxell, Ltd. | Head-up display apparatus and image display apparatus thereof |
WO2018029892A1 (en) * | 2016-08-08 | 2018-02-15 | マクセル株式会社 | Head-up display device and image display device therefor |
CN109790959A (en) * | 2016-10-04 | 2019-05-21 | 麦克赛尔株式会社 | Light supply apparatus and head-up display |
WO2018143231A1 (en) * | 2017-01-31 | 2018-08-09 | 大日本印刷株式会社 | Display device, projection device, and movable body |
JPWO2018143231A1 (en) * | 2017-01-31 | 2019-11-14 | 大日本印刷株式会社 | Display device, projection device, and moving body |
FR3063260A1 (en) * | 2017-02-27 | 2018-08-31 | Valeo Comfort And Driving Assistance | HOUSING FOR HEAD-UP DISPLAY OF MOTOR VEHICLE |
CN110537120A (en) * | 2017-04-19 | 2019-12-03 | 大陆汽车有限责任公司 | Head-up display |
JP7330897B2 (en) | 2017-04-19 | 2023-08-22 | コンチネンタル オートモーティヴ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | head up display |
JP2020519926A (en) * | 2017-04-19 | 2020-07-02 | コンチネンタル オートモーティヴ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングContinental Automotive GmbH | Head up display |
US11474350B2 (en) | 2017-04-19 | 2022-10-18 | Continental Automotive Gmbh | Head-up display |
US11300786B2 (en) | 2018-01-02 | 2022-04-12 | Boe Technology Group Co., Ltd. | Display apparatus, display method thereof, and head-up display apparatus |
CN109991744A (en) * | 2018-01-02 | 2019-07-09 | 京东方科技集团股份有限公司 | Display device, display methods and head-up display |
CN109991744B (en) * | 2018-01-02 | 2020-12-01 | 京东方科技集团股份有限公司 | Display device, display method, and head-up display device |
WO2019184335A1 (en) * | 2018-03-28 | 2019-10-03 | 京东方科技集团股份有限公司 | Head up display device and control method thereof and transportation means |
US11402633B2 (en) | 2018-03-28 | 2022-08-02 | Boe Technology Group Co., Ltd. | Head-up display device, method for controlling the same, and vehicle |
JP7218128B2 (en) | 2018-08-31 | 2023-02-06 | マクセル株式会社 | head up display |
WO2020044709A1 (en) * | 2018-08-31 | 2020-03-05 | マクセル株式会社 | Head-up display |
JP2020034856A (en) * | 2018-08-31 | 2020-03-05 | マクセル株式会社 | Head-up display |
CN115598846A (en) * | 2022-07-07 | 2023-01-13 | 华为技术有限公司(Cn) | Optical system, display device, and vehicle |
CN115598846B (en) * | 2022-07-07 | 2024-02-20 | 华为技术有限公司 | Optical system, display device, and vehicle |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2014191321A (en) | Head-up display device | |
JP6455339B2 (en) | Head-up display device | |
EP3118667A1 (en) | Display device | |
US10324336B2 (en) | Backlight unit and head-up display device | |
JP6127923B2 (en) | Head-up display device | |
JP6221941B2 (en) | Head-up display device | |
JP6589890B2 (en) | Head-up display device | |
JP6663891B2 (en) | Backlight unit and head-up display device | |
JP6432540B2 (en) | Head-up display device | |
US10823361B2 (en) | Headlight apparatus | |
WO2015133425A1 (en) | Scanning display device | |
JP6481649B2 (en) | Head-up display device | |
CN110174766A (en) | Display apparatus | |
EP2902840B1 (en) | Display device | |
JP2008068766A (en) | Vehicular display apparatus | |
JP6363828B2 (en) | Optical system | |
JP2016224186A (en) | Light source unit and projection device | |
US20210063736A1 (en) | Headup display device | |
JP2012221779A (en) | Display device and display module | |
JP6600742B2 (en) | Display device and vehicle head-up display device | |
JP2018163260A (en) | Image display device, virtual image display device, and movable body | |
CN111208647A (en) | Head-up display device, head-up display instrument and vehicle | |
KR101210170B1 (en) | Projection system | |
JP6668097B2 (en) | Reflective liquid crystal display | |
JP2019133048A (en) | Liquid crystal display unit for vehicle and head-up display device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150910 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160531 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160531 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20170808 |