JP2016061978A - Head-up display device - Google Patents

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一夫 諸橋
Kazuo Morohashi
一夫 諸橋
高橋 祐一
Yuichi Takahashi
祐一 高橋
宗也 松浦
Muneya Matsuura
宗也 松浦
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a head-up display device that can properly adjust an optical axis and can securely turn image light to the device.SOLUTION: A projection device emits projection light showing an image; a transmission type screen 30 emits image light obtained by transmitting and aligning the projection light from the projection device; an optical axis adjustment part 20 adjusts the incident angle of the projection light made incident on the transmission type screen 30; the transmission type screen 30 has in part an alignment angle restriction part 31 that emits projection light having a smaller alignment angle than that of the other area. The alignment angle restriction part 31 emits image light having an alignment angle θs sufficiently smaller than an alignment angle θ1(θ2) of image light emitted from the other area of the transmission type screen 30.SELECTED DRAWING: Figure 7

Description

本発明は、実景に虚像を重ねて視認させ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 allows a virtual image to be visually recognized on a real scene.

ヘッドアップディスプレイ装置は、例えば、特許文献1に記載されているように、自車両前方の実景に虚像を重ねて表示することで、実景に情報などを付加した拡張現実(AR:Augmented Reality)を生成し、車両を運転するユーザの視線移動を極力抑えつつ、所望の情報を的確にユーザに対して提供することで、安全で快適な車両運行に寄与することができるものである。   For example, as described in Patent Document 1, the head-up display device displays augmented reality (AR: Augmented Reality) in which information is added to a real scene by displaying a virtual image superimposed on the real scene in front of the host vehicle. It is possible to contribute to safe and comfortable vehicle operation by providing desired information accurately to the user while generating and suppressing the movement of the user's line of sight as much as possible.

このようなヘッドアップディスプレイ装置500は、図12に示すように、画像光Nを出射する表示器501と、表示器501からの画像光Nを反射する反射部502と、反射部502が反射した画像光Nを反射透過面600に反射する凹面反射部503と、を備える。   In such a head-up display device 500, as shown in FIG. 12, the display unit 501 that emits the image light N, the reflection unit 502 that reflects the image light N from the display unit 501, and the reflection unit 502 are reflected. A concave reflection part 503 that reflects the image light N to the reflection / transmission surface 600.

ヘッドアップディスプレイ装置500が表示する虚像を視認するユーザの視点の高さは、車両に搭乗するユーザの違いや、搭乗したユーザの姿勢変化により変わってしまう。従来のヘッドアップディスプレイ装置は、このような視点位置の変化に対応するため、表示器501の表示面501aから異なる方向へ輝度が一定の光を広く出射する必要があり、ユーザに向かわない光の多くが無駄となり、光の利用効率が低下していた。   The height of the viewpoint of the user who visually recognizes the virtual image displayed by the head-up display device 500 changes depending on the difference in the user who rides on the vehicle and the posture change of the user who rides. In order to cope with such a change in the viewpoint position, the conventional head-up display device needs to widely emit light having a constant luminance in different directions from the display surface 501a of the display 501. Many were wasted and light utilization efficiency was reduced.

特表2004−535971号公報JP-T-2004-535971

しかしながら、光の利用効率を向上させるために、配向角を抑えた透過型スクリーンに、投影装置が投影光の光軸角度を調整可能に投影し、透過型スクリーンから出射される画像光を効率よくユーザ側に向け、ユーザに向かわない光を抑えると、ユーザが画像光を自身に向かうように調整する際、画像光が効率よく自身に向かってきているかがわかりにくく、結果として効率よく自身に画像光が向かうように調整することができないという問題があった。   However, in order to improve the light use efficiency, the projection device projects the optical axis angle of the projection light on the transmission screen with a reduced orientation angle so that the image light emitted from the transmission screen can be efficiently transmitted. If the light that is not directed toward the user is suppressed toward the user side, when the user adjusts the image light so that it is directed toward himself / herself, it is difficult to know whether the image light is directed toward himself / herself, and as a result, the image is efficiently displayed on himself / herself. There was a problem that the light could not be adjusted.

したがって、本発明は、上記実情を鑑みてなされたものであり、効率よく画像光をユーザに向けさせることができるヘッドアップディスプレイ装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a head-up display device that can efficiently direct image light to a user.

上記目的を達成するため、本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置は、反射透過面に画像光を投影することで虚像を視認させ、前記反射透過面に対する前記画像光の投影位置を調整するヘッドアップディスプレイ装置において、画像を示す投影光を出射する投影装置と、前記投影装置からの前記投影光を透過配向した前記画像光を出射する透過型スクリーンと、前記透過型スクリーンに入射する前記投影光の入射角度を調整する光軸調整部と、を備え、前記透過型スクリーンは、一部に他の領域よりも配向角が小さい前記画像光を出射する配向角制限部を有する。   In order to achieve the above object, a head-up display device according to the present invention causes a virtual image to be visually recognized by projecting image light onto a reflection / transmission surface, and adjusts the projection position of the image light with respect to the reflection / transmission surface. In the apparatus, a projection apparatus that emits projection light indicating an image, a transmission screen that emits the image light in which the projection light from the projection apparatus is transmitted and oriented, and incidence of the projection light incident on the transmission screen An optical axis adjusting unit that adjusts the angle, and the transmission screen includes an alignment angle limiting unit that emits the image light having a smaller alignment angle than other regions.

本発明によれば、配向角制限部を通過する配向角の小さい画像光により生成された虚像をユーザが視認することで、画像光が自身に向けられていることを確認することができるため、ユーザは、光軸調整部による光軸調整を適切に行うことができ、画像光を確実に自身に向けさせることができる。   According to the present invention, the user can visually confirm that the image light is directed to the user by visually recognizing the virtual image generated by the image light having a small orientation angle that passes through the orientation angle limiting unit. The user can appropriately adjust the optical axis by the optical axis adjustment unit, and can reliably direct the image light to the user.

本発明の第一実施形態におけるヘッドアップディスプレイ装置を車両に搭載した概観図である。1 is a schematic view of a head-up display device according to a first embodiment of the present invention mounted on a vehicle. 上記実施形態におけるヘッドアップディスプレイ装置の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the head-up display apparatus in the said embodiment. 上記実施形態における投影装置及び光軸調整部の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the projection apparatus and optical axis adjustment part in the said embodiment. 上記実施形態におけるヘッドアップディスプレイ装置における光軸調整を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the optical axis adjustment in the head-up display apparatus in the said embodiment. 上記実施形態におけるヘッドアップディスプレイ装置の電気的な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electrical structure of the head-up display apparatus in the said embodiment. (a)は、視点位置に合わせて光軸調整が適切におこなわれた場合に、ユーザが視認する虚像を示し、(b)は、視点位置に合わせて光軸調整が適切におこなわれていない場合に、ユーザが視認する虚像を示す図であり、(c)は透過型スクリーンの平面図である。(A) shows the virtual image visually recognized by the user when the optical axis adjustment is appropriately performed according to the viewpoint position, and (b) is the optical axis adjustment is not appropriately performed according to the viewpoint position. It is a figure which shows the virtual image which a user visually recognizes in case, (c) is a top view of a transmissive screen. 上記実施形態における透過型スクリーンの作用を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the effect | action of the transmissive screen in the said embodiment. 上記実施形態における高い視線位置に向けた透過型スクリーンの作用を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the effect | action of the transmission type screen toward the high gaze position in the said embodiment. 上記実施形態における配向角制限部の位置と光軸調整との関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the position of the orientation angle restriction | limiting part in the said embodiment, and an optical axis adjustment. 変形例における配向角制限部の位置と光軸調整との関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the position of the orientation angle restriction | limiting part in a modification, and an optical axis adjustment. (a)は、変形例における透過型スクリーンの作用を説明するための図であり、(b)は、高い視線位置に向けた場合の透過型スクリーンの作用を説明するための図である。(A) is a figure for demonstrating the effect | action of the transmissive | pervious screen in a modification, (b) is a figure for demonstrating the effect | action of the transmissive | pervious screen at the time of aiming at a high gaze position. 従来例におけるヘッドアップディスプレイ装置を説明するための概略断面図である。It is a schematic sectional drawing for demonstrating the head-up display apparatus in a prior art example.

本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図1に本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置(以下、HUD装置と記載)1の概略を示す。本実施形態に係るHUD装置1は、車両2のダッシュボード内に設置される。HUD装置1は、画像光100を車両2のウインドシールド2aへ出射する。ウインドシールド2aに反射された画像光100は、後述する配向エリア400に向けられる。ユーザの視点位置3が配向エリア400内にある場合、ユーザは、画像光100により生成される所望の輝度の虚像Vを視認する。ユーザはウインドシールド2aを通して、車両2の前方の実景と重畳して、虚像Vが遠方にあるように認識する。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an outline of a head-up display device (hereinafter referred to as a HUD device) 1 according to the present embodiment. The HUD device 1 according to the present embodiment is installed in the dashboard of the vehicle 2. The HUD device 1 emits the image light 100 to the windshield 2 a of the vehicle 2. The image light 100 reflected by the windshield 2a is directed to an orientation area 400 described later. When the user's viewpoint position 3 is in the orientation area 400, the user visually recognizes the virtual image V having a desired luminance generated by the image light 100. The user recognizes that the virtual image V is far away through the windshield 2a so as to overlap the real scene in front of the vehicle 2.

以下に、図2を参照し、HUD装置1の構成を説明する。図2は、HUD装置1の構成を示す概略断面図である。
HUD装置1は、図2に示すように、投影装置10と、光軸調整部20と、透過型スクリーン30と、折り返しミラー40と、凹面ミラー50と、これらを収納する筐体60と、HUD装置1の電気的な制御を行う制御部70と、を備える。図2において、HUD装置1が出射する画像光100は、ウインドシールド2aの投影点Pに投影され、ウインドシールド2aで反射することで、ユーザに虚像Vを視認させる。この虚像Vは、例えば、ユーザが実景における所定の対象物Wを視認する視線方向M上に重畳するように表示される。
The configuration of the HUD device 1 will be described below with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the HUD device 1.
As shown in FIG. 2, the HUD device 1 includes a projection device 10, an optical axis adjustment unit 20, a transmission screen 30, a folding mirror 40, a concave mirror 50, a housing 60 that stores these, a HUD, And a control unit 70 that performs electrical control of the device 1. In FIG. 2, the image light 100 emitted from the HUD device 1 is projected onto the projection point P of the windshield 2a and reflected by the windshield 2a, thereby allowing the user to visually recognize the virtual image V. For example, the virtual image V is displayed so as to be superimposed on the line-of-sight direction M in which the user visually recognizes the predetermined object W in the real scene.

(投影装置10)
図3を参照して、投影装置10及び光軸調整部20の構成を説明する。図3は、投影装置10及び光軸調整部20の具体的な構成と、投影光200の光路を説明するための図である。
投影装置10は、図3に示すように、照明光300を出射する光源11と、光源ミラー12と、プリズム13と、反射型表示器14と、投射レンズ15と、を備え、虚像Vを生成するための投影光200を光軸調整部20に向けて出射するものである。
(Projector 10)
With reference to FIG. 3, the structure of the projection apparatus 10 and the optical axis adjustment part 20 is demonstrated. FIG. 3 is a diagram for explaining a specific configuration of the projection device 10 and the optical axis adjustment unit 20 and an optical path of the projection light 200.
As shown in FIG. 3, the projection device 10 includes a light source 11 that emits illumination light 300, a light source mirror 12, a prism 13, a reflective display 14, and a projection lens 15, and generates a virtual image V. Projection light 200 is emitted toward the optical axis adjustment unit 20.

光源11は、例えば、赤色,青色,緑色の光をそれぞれ出力可能な複数のLEDを有し、後述する制御部70からの制御のもと、所望の色,光強度,タイミングで照明光300を出射する。また、本実施形態における投影装置10は、フィールドシーケンシャルカラー(Field Sequential Color)駆動方式を採用しており、各色の光源11が時分割的に照明光300を出射する。   The light source 11 includes, for example, a plurality of LEDs that can output red, blue, and green light, respectively, and controls the illumination light 300 with a desired color, light intensity, and timing under the control of the control unit 70 described later. Exit. Further, the projection apparatus 10 according to the present embodiment employs a field sequential color driving method, and the light source 11 of each color emits the illumination light 300 in a time division manner.

光源ミラー12は、例えば合成樹脂材料やガラス材料からなる基材の表面に、蒸着等の手段により反射膜を形成したものであり、光源11からの照明光300を反射によって反射型表示器14へ適正な角度で入射させるものである。   The light source mirror 12 is formed by forming a reflective film on the surface of a base material made of, for example, a synthetic resin material or a glass material by means such as vapor deposition, and the illumination light 300 from the light source 11 is reflected to the reflective display 14. It is incident at an appropriate angle.

プリズム13は、光源ミラー12と反射型表示器14との間に配置され、光源ミラー12から入射する照明光300の光軸に対して所定の角度で傾いた傾斜面13aを有する。傾斜面13aに入射した光源ミラー12からの照明光300は、傾斜面13aを透過し、反射型表示器14に入射し、そして、反射型表示器14から出射した投影光200は、再びプリズム13に入射し、傾斜面13aにより投射レンズ15の方向へ反射する。   The prism 13 is disposed between the light source mirror 12 and the reflective display 14, and has an inclined surface 13a that is inclined at a predetermined angle with respect to the optical axis of the illumination light 300 incident from the light source mirror 12. The illumination light 300 from the light source mirror 12 incident on the inclined surface 13a is transmitted through the inclined surface 13a, incident on the reflective display 14, and the projection light 200 emitted from the reflective display 14 is again the prism 13. And is reflected toward the projection lens 15 by the inclined surface 13a.

反射型表示器14は、例えば、DMD(Digital Micromirror Device)やLCOS(登録商標:Liquid Crystal On Silicon)などの反射型の表示デバイスであり、プリズム13から入射した照明光300を、後述する制御部70の制御のもと、虚像Vを表示するための投影光200に変換してプリズム13に向けて反射する。   The reflective display 14 is a reflective display device such as DMD (Digital Micromirror Device) or LCOS (Registered Trademark: Liquid Crystal On Silicon), for example, and controls the illumination light 300 incident from the prism 13 as described later. Under the control of 70, the light is converted into projection light 200 for displaying the virtual image V and reflected toward the prism 13.

投射レンズ15は、例えば、凸レンズなどで形成され、プリズム13から入射する投影光200を拡大して、光軸調整部20の方向へ出射する。   The projection lens 15 is formed of, for example, a convex lens, and expands the projection light 200 incident from the prism 13 and emits the projection light 200 in the direction of the optical axis adjustment unit 20.

光軸調整部20は、投影装置10から出射した投影光200を受光し、この投影光200の光軸を調整して、透過型スクリーン30に向けて投影するものであり、投影装置10からの投影光200を入射して反射する第一反射部21と、この第一反射部21が反射した投影光200を透過型スクリーン30に向けて反射する第二反射部22と、を有する。   The optical axis adjustment unit 20 receives the projection light 200 emitted from the projection device 10, adjusts the optical axis of the projection light 200, and projects it onto the transmission screen 30. The first reflection unit 21 that receives and reflects the projection light 200 and the second reflection unit 22 that reflects the projection light 200 reflected by the first reflection unit 21 toward the transmissive screen 30 are provided.

第一反射部21は、例えば、合成樹脂材料からなる基材の表面に、蒸着等の手段により反射膜を形成したものであり、投影装置10が出射した投影光200を、後述する第二反射部22に向けて反射させるものである。また、第一反射部21は、制御部70の制御のもと、回転する第一アクチュエータ21aを有し、投影光200の反射方向を変更することができる。   For example, the first reflecting portion 21 is formed by forming a reflecting film on the surface of a base material made of a synthetic resin material by means of vapor deposition or the like, and the projection light 200 emitted from the projection device 10 is a second reflection described later. The light is reflected toward the portion 22. Further, the first reflecting unit 21 includes a rotating first actuator 21 a under the control of the control unit 70, and can change the reflection direction of the projection light 200.

第一アクチュエータ21aは、例えばステッピングモータからなり、その回転軸に歯車が設けられている。第一アクチュエータ21aは、筐体60内に配置され、前記歯車は第一反射部21の歯車と噛み合わされる。これにより、第一アクチュエータ21aの回転駆動に伴って、第一反射部21の傾斜角が調整され、投影光200の反射方向を調整することができる。   The first actuator 21a is composed of, for example, a stepping motor, and a gear is provided on the rotation shaft thereof. The first actuator 21 a is disposed in the housing 60, and the gear is meshed with the gear of the first reflecting portion 21. Thereby, with the rotational drive of the first actuator 21a, the inclination angle of the first reflecting portion 21 is adjusted, and the reflection direction of the projection light 200 can be adjusted.

第二反射部22は、第一反射部21と同様、例えば、合成樹脂材料からなる基材の表面に、蒸着等の手段により反射膜を形成したものであり、第一反射部21が反射した投影光200を、後述する透過型スクリーン30に向けて反射させるものである。また、第二反射部22は、制御部70の制御のもと、回転する第二アクチュエータ22aを有し、投影光200の反射方向を変更することができる。   Similar to the first reflecting portion 21, the second reflecting portion 22 is formed by, for example, forming a reflecting film on the surface of a base material made of a synthetic resin material by means such as vapor deposition, and the first reflecting portion 21 is reflected. The projection light 200 is reflected toward a transmissive screen 30 described later. The second reflecting unit 22 includes a rotating second actuator 22 a under the control of the control unit 70, and can change the reflection direction of the projection light 200.

第二アクチュエータ22aは、第一アクチュエータ21a同様、例えばステッピングモータからなり、その回転軸に歯車が設けられている。第二アクチュエータ22aは、筐体60内に配置され、前記歯車は第二反射部22の歯車と噛み合わされる。これにより、第二アクチュエータ22aの回転駆動に伴って、第二反射部22の傾斜角が調整され、投影光200の反射方向を調整することができる。   Like the first actuator 21a, the second actuator 22a is made of, for example, a stepping motor, and a gear is provided on the rotation shaft thereof. The second actuator 22 a is disposed in the housing 60, and the gear is meshed with the gear of the second reflecting portion 22. Thereby, with the rotational drive of the second actuator 22a, the inclination angle of the second reflecting portion 22 is adjusted, and the reflection direction of the projection light 200 can be adjusted.

すなわち、光軸調整部20は、第一反射部21及び第二反射部22それぞれの角度を連動して調整することで、透過型スクリーン30に入射する投影光200の光軸の入射角度を調整することができる。この透過型スクリーン30に入射する投影光200の光軸の入射角度を異ならせた際の動作について、図4を用いて説明する。図4は、透過型スクリーン30に入射する投影光200の光軸の入射角度を異ならせた際のHUD装置1の様子を示した図であり、図4(a)は、高い視点位置3aに合わせた場合の様子を示す図であり、図4(b)は、低い視点位置3bに合わせた場合の様子を示す図である。   That is, the optical axis adjustment unit 20 adjusts the incident angle of the optical axis of the projection light 200 incident on the transmission screen 30 by adjusting the angles of the first reflection unit 21 and the second reflection unit 22 in conjunction with each other. can do. The operation when the incident angle of the optical axis of the projection light 200 incident on the transmission screen 30 is varied will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram showing a state of the HUD device 1 when the incident angle of the optical axis of the projection light 200 incident on the transmissive screen 30 is changed. FIG. 4A shows the high viewpoint position 3a. FIG. 4B is a diagram showing a state in the case of matching with the lower viewpoint position 3b.

図4(a)は、ユーザの視点位置3が高い位置(符号3a)にある場合を示している。このとき、ユーザは、後述する操作部90を操作することによって第一アクチュエータ21a及び第二アクチュエータ22aを制御する。この場合は、第一アクチュエータ21aの回転駆動によって第一反射部21を図4(a)における時計回りに回転させることにより、第一反射部21の傾斜角度をより立ち上がる方向に調整する。また同時に、第二アクチュエータ22aの回転駆動によって第二反射部22を図4(a)における時計回りに回転させることにより、第二反射部22の傾斜角度をより立ち上がる方向に調整する。これによって、HUD装置1から出射された画像光100aは、ウインドシールド2aの上方に位置する投影点Paに投影される。これによって、HUD装置1から出射された画像光100aは、ウインドシールド2aの上方に位置する投影点Paに投影され、高い視点位置3aに向かう。   FIG. 4A shows a case where the viewpoint position 3 of the user is at a high position (reference numeral 3a). At this time, the user controls the first actuator 21a and the second actuator 22a by operating an operation unit 90 described later. In this case, the first reflecting portion 21 is rotated in the clockwise direction in FIG. 4A by the rotational drive of the first actuator 21a, thereby adjusting the tilt angle of the first reflecting portion 21 to rise more. At the same time, the second reflecting portion 22 is rotated clockwise in FIG. 4A by the rotational drive of the second actuator 22a, thereby adjusting the inclination angle of the second reflecting portion 22 to rise more. As a result, the image light 100a emitted from the HUD device 1 is projected onto the projection point Pa located above the windshield 2a. As a result, the image light 100a emitted from the HUD device 1 is projected onto the projection point Pa located above the windshield 2a and travels toward the high viewpoint position 3a.

図4(b)は、ユーザの視点位置3が低い位置(符号3b)にある場合を示している。このとき、ユーザは、後述する操作部90を操作することによって第一アクチュエータ21a及び第二アクチュエータ22aを制御する。この場合は、第一アクチュエータ21aの回転駆動によって第一反射部21を図4(b)における半時計回りに回転させることにより、第一反射部21の傾斜角度を倒す方向に調整する。また同時に、第二アクチュエータ22aの回転駆動によって第二反射部22を図4(b)における半時計回りに回転させることにより、第二反射部22の傾斜角度を倒す方向に調整する。これによって、HUD装置1から出射された画像光100aは、ウインドシールド2aの下方に位置する投影点Pbに投影される。これによって、HUD装置1から出射された画像光100bは、ウインドシールド2aの下方に位置する投影点Pbに投影され、低い視点位置3bに向かう。   FIG. 4B shows a case where the viewpoint position 3 of the user is at a low position (reference numeral 3b). At this time, the user controls the first actuator 21a and the second actuator 22a by operating an operation unit 90 described later. In this case, the first reflecting portion 21 is rotated in the counterclockwise direction in FIG. 4B by rotating the first actuator 21a, thereby adjusting the tilt angle of the first reflecting portion 21 in the tilting direction. At the same time, the second reflecting portion 22 is rotated counterclockwise in FIG. 4B by rotating the second actuator 22a, thereby adjusting the tilt angle of the second reflecting portion 22 in the direction of tilting. As a result, the image light 100a emitted from the HUD device 1 is projected onto a projection point Pb located below the windshield 2a. As a result, the image light 100b emitted from the HUD device 1 is projected onto the projection point Pb located below the windshield 2a and travels toward the lower viewpoint position 3b.

透過型スクリーン30は、光軸調整部20(第二反射部22)からの投影光200を背面で受光し、配向エリア400に向けて透過配向させた画像光100を出射するものであり、例えば、ホログラフィックディフューザ、マイクロレンズアレイ、拡散板等によって構成される。透過型スクリーン30は、投影光200を入射して拡散した光を折り返しミラー40に向かわせる。透過型スクリーン30で拡散された一部の光は、概ね配向角θを有して所定の配向エリア400へ画像光100として配向される。透過型スクリーン30は、配向エリア400内であれば、視認される虚像Vの輝度が略均一に視認されるように画像光100を配向する。本発明における透過型スクリーン30の配向角θは、従来の透過スクリーンの配向角に比べて狭くなっている。すなわち、本発明におけるHUD装置1は、投影光200の光軸の角度が一定である場合、ユーザの視点移動に対して虚像Vを視認できるエリアは従来に比べて狭くなるが、投影装置10の小さな出力で明るい虚像Vをユーザに視認させることができる。また、透過型スクリーン30は、一部に他の領域よりも配向角が小さい本願特有の配向角制限部31を有する。配向角制限部31を含む透過型スクリーン30の具体的な作用の説明は後で詳述する。   The transmission screen 30 receives the projection light 200 from the optical axis adjustment unit 20 (second reflection unit 22) on the back surface and emits image light 100 that is transmitted and oriented toward the orientation area 400. A holographic diffuser, a microlens array, a diffusion plate, and the like. The transmissive screen 30 directs the diffused light incident upon the projection light 200 to the folding mirror 40. A part of the light diffused by the transmissive screen 30 is oriented as image light 100 to a predetermined orientation area 400 with an orientation angle θ. If the transmission screen 30 is in the alignment area 400, the image light 100 is aligned so that the luminance of the visually recognized virtual image V is visually recognized substantially uniformly. The orientation angle θ of the transmission screen 30 in the present invention is narrower than the orientation angle of the conventional transmission screen. That is, in the HUD device 1 according to the present invention, when the angle of the optical axis of the projection light 200 is constant, the area where the virtual image V can be visually recognized with respect to the movement of the viewpoint of the user is narrower than the conventional one. A bright virtual image V can be visually recognized by a user with a small output. In addition, the transmission screen 30 has an orientation angle limiting portion 31 unique to the present application, which has a smaller orientation angle than other regions. The specific operation of the transmission screen 30 including the orientation angle limiting unit 31 will be described in detail later.

折り返しミラー40は、例えば合成樹脂材料やガラス材料からなる基材の表面に、蒸着等の手段により反射膜を形成したものであり、透過型スクリーン30により拡散・透過された画像光100を後述する凹面ミラー50に向けて反射させるものである。   The folding mirror 40 is formed by forming a reflective film on the surface of a base material made of, for example, a synthetic resin material or a glass material by means such as vapor deposition. The image light 100 diffused and transmitted by the transmissive screen 30 will be described later. The light is reflected toward the concave mirror 50.

凹面ミラー50は、例えば、合成樹脂材料からなる基材の表面に、蒸着等の手段により反射膜を形成したものであり、凹面ミラー50の曲率は凹状の自由曲面を有し、その詳細な表面形状は,透過型スクリーン30,折り返しミラー40,ウインドシールド2a(反射透過面),ユーザの視点位置3の移動範囲との間の位置関係と、ウインドシールド2aの曲率と、要求される虚像Vの結像距離と、ユーザが視認するHUD装置1の画角とに基づいて、光学設計ソフトにより計算される。凹面ミラー50は、光学設計ソフトにより、ユーザの視点位置3が前記アイボックス範囲内で移動しても虚像Vの位置が変化しないという制約条件の下で、前記虚像Vの歪みが最小となるように設計することが可能であり、折り返しミラー40で反射された画像光100を拡大してウインドシールド2aに向けて反射する。   The concave mirror 50 is, for example, formed by forming a reflective film on the surface of a base material made of a synthetic resin material by means such as vapor deposition, and the curvature of the concave mirror 50 has a concave free-form surface, and its detailed surface. The shape is such that the positional relationship among the transmission screen 30, the folding mirror 40, the windshield 2a (reflection / transmission surface), the range of movement of the user's viewpoint position 3, the curvature of the windshield 2a, and the required virtual image V It is calculated by optical design software based on the imaging distance and the angle of view of the HUD device 1 visually recognized by the user. The concave mirror 50 is designed so that the distortion of the virtual image V is minimized under the constraint that the position of the virtual image V does not change even if the user's viewpoint position 3 moves within the eyebox range by optical design software. The image light 100 reflected by the folding mirror 40 is magnified and reflected toward the windshield 2a.

筐体60は、例えばアルミニウムなどの金属材料からなり略箱型の部材であって、内部に種々の取り付け部(図示しない)が設けられ、本実施形態においては、投影装置10と、光軸調整部20と、透過型スクリーン30と、折り返しミラー40と、を所定の位置関係で保持する。また、筐体60の内面は、例えば黒色に塗装されており、HUD装置1の外部や投影装置10に起因する迷光を生じにくくする。また、筐体60の上面には、凹面ミラー50が反射する画像光100を透過する透明樹脂材料などで形成される透光部61が設けられる。   The casing 60 is a substantially box-shaped member made of, for example, a metal material such as aluminum, and is provided with various attachment portions (not shown) inside. In the present embodiment, the projector 60 and the optical axis adjustment The unit 20, the transmissive screen 30, and the folding mirror 40 are held in a predetermined positional relationship. Further, the inner surface of the housing 60 is painted, for example, in black, so that stray light caused by the outside of the HUD device 1 or the projection device 10 is hardly generated. Further, on the upper surface of the housing 60, a light transmitting portion 61 formed of a transparent resin material that transmits the image light 100 reflected by the concave mirror 50 is provided.

図5を参照して、HUD装置1の電気的な構成について説明する。制御部70は、図5に示すように、1つもしくは複数のマイクロプロセッサ,マイクロコントローラ,ASIC,FPGA,任意の他のICなどを有する処理部71と、書き換え可能なRAM,読み出し専用のROM,EEPROM,不揮発性メモリであるフラッシュメモリなどのプログラムやデータを記憶することができる1つまたは複数のメモリを有する記憶部72と、後述するネットワーク部80に接続された入出力部73と、を備える。なお、制御部70は、筐体60の内部または外部に設けられた図示しないプリント回路基板などに実装されている。   The electrical configuration of the HUD device 1 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 5, the control unit 70 includes a processing unit 71 having one or more microprocessors, microcontrollers, ASICs, FPGAs, arbitrary other ICs, a rewritable RAM, a read-only ROM, A storage unit 72 having one or a plurality of memories capable of storing programs and data such as an EEPROM and a flash memory which is a nonvolatile memory, and an input / output unit 73 connected to a network unit 80 to be described later . The control unit 70 is mounted on a printed circuit board (not shown) provided inside or outside the housing 60.

ネットワーク部80は、例えば、CAN(Controller Area Network)バス通信等であり、制御部70を、投影装置10,第一アクチュエータ21a,第二アクチュエータ22a,後述する操作部90などと信号を授受可能に接続する。   The network unit 80 is, for example, CAN (Controller Area Network) bus communication and the like, and the control unit 70 can exchange signals with the projection device 10, the first actuator 21a, the second actuator 22a, an operation unit 90 described later, and the like. Connecting.

処理部71は、記憶部72に格納された、上述の光軸調整処理などを実行するためのプログラムを読み出し、実行する。また、処理部71は、反射型表示器14により生成する画像を予め歪ませて投影光200として出射することで、第一反射部21及び第二反射部22の角度,凹面ミラー50の曲率,ウインドシールド2a(反射透過面)の曲率,ユーザの視点位置3などによって生じる画像の歪みを相殺または軽減することができる。   The processing unit 71 reads out and executes a program stored in the storage unit 72 for executing the above-described optical axis adjustment processing and the like. Further, the processing unit 71 distorts the image generated by the reflective display 14 in advance and emits it as the projection light 200, so that the angles of the first reflecting unit 21 and the second reflecting unit 22, the curvature of the concave mirror 50, It is possible to cancel or reduce image distortion caused by the curvature of the windshield 2a (reflection / transmission surface), the user's viewpoint position 3, and the like.

操作部90は、車両2のステアリングなどに設けられた上下左右及び決定などの操作を入力する複数の押ボタンスイッチ(図示しない)などである。操作部90は、ユーザの操作に基づき、ネットワーク部80を介して操作情報をHUD装置1の制御部70に出力する。処理部71は、操作部90からの操作情報に基づき光軸調整処理を行う。具体的には、処理部71は、上を示す操作部90を操作した場合、第一アクチュエータ21aと第二アクチュエータ22aを駆動して高い視点位置3aに画像光100a(図4(a)参照)の光軸を向け、下を示す操作部90を操作した場合、第一アクチュエータ21aと第二アクチュエータ22aを駆動して低い視点位置3bに画像光100b(図4(b)参照)の光軸を向ける。ユーザは、後述する透過型スクリーン30に設けた配向角制限部31を介して視認される光軸確認虚像V1を視認できた事を確認することで、自身の視点位置3に合った状態に光軸調整ができたことを認識することができる。具体的には、図6(a)に示すように、後述する光軸確認虚像V1が視認できた場合、自身の視点位置3に合った光軸調整ができたことを示し、図6(b)に示すように、光軸確認虚像V1が視認できない場合、自身の視点位置3に合った光軸調整ができていないことを示す。   The operation unit 90 is a plurality of push button switches (not shown) or the like provided on the steering of the vehicle 2 for inputting operations such as up / down / left / right and determination. The operation unit 90 outputs operation information to the control unit 70 of the HUD device 1 via the network unit 80 based on a user operation. The processing unit 71 performs an optical axis adjustment process based on operation information from the operation unit 90. Specifically, when the operation unit 90 shown above is operated, the processing unit 71 drives the first actuator 21a and the second actuator 22a to bring the image light 100a to the high viewpoint position 3a (see FIG. 4A). When the operation unit 90 shown below is operated, the first actuator 21a and the second actuator 22a are driven, and the optical axis of the image light 100b (see FIG. 4B) is set to the low viewpoint position 3b. Turn. The user confirms that the optical axis confirmation virtual image V1 visually recognized via the orientation angle limiting unit 31 provided on the transmission type screen 30 described later can be visually confirmed, so that the light in a state suitable for his / her viewpoint position 3 is obtained. It can be recognized that the axis has been adjusted. Specifically, as shown in FIG. 6A, when an optical axis confirmation virtual image V1 to be described later can be visually recognized, this indicates that the optical axis adjustment suitable for the viewpoint position 3 has been performed, and FIG. ), When the optical axis confirmation virtual image V1 cannot be visually recognized, it indicates that the optical axis adjustment suitable for its own viewpoint position 3 has not been made.

以下に、透過型スクリーン30及び透過型スクリーン30に設けられた配向角制限部31の作用を図7乃至9を用いて説明する。図7は、透過型スクリーン30から視点位置3に入射する画像光100を説明するための図であり、図8は、透過型スクリーン30から視点位置3よりも高い視点位置3aに入射する画像光100aを説明するための図である。図9は、光軸調整と配向角制限部31の関係を説明するための図である。   Hereinafter, the operation of the transmissive screen 30 and the orientation angle limiting portion 31 provided on the transmissive screen 30 will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a diagram for explaining the image light 100 incident on the viewpoint position 3 from the transmissive screen 30, and FIG. 8 shows the image light incident on the viewpoint position 3 a higher than the viewpoint position 3 from the transmissive screen 30. It is a figure for demonstrating 100a. FIG. 9 is a diagram for explaining the relationship between the optical axis adjustment and the orientation angle limiting unit 31.

透過型スクリーン30は、図6(c)に示すように、一部に本発明特有の他の領域よりも配向角が小さい配向角制限部31を有する。
配向角制限部31は、透過型スクリーン30に所定の大きさを有する孔や異方性拡散部材,プリズムなどの光学部材を配置することで形成され、透過型スクリーン30のうち、投影光200の光軸に沿った投影光200(後述する図7における投影光203、図8における投影光203a)が通る位置に配置される。ここでいう光軸とは、投影装置10が投影光200を出射する領域と配向エリア400の高さ方向(Y軸方向)の略中心(後述する図7における配向エリア中心401、図8における配向エリア中心401a)とを光学的に結ぶ軸である。ちなみに、前記光軸は、配向エリア400の高さ方向(Y軸方向)の略中心を通ればよく、配向エリア400の水平方向の任意の位置に向かう軸であってよい。図7,8に示すように、光軸に沿った投影光203,203aは、配向角制限部31を通り、透過型スクリーン30の他の領域よりも十分小さな制限配向角θs(θsa)で配向エリア中心401(配向エリア中心401a)に向かう。
なお、配向角制限部31を異方性拡散部材で構成することで、配向エリア400の高さ方向(Y軸方向)への制限配向角θsと、水平方向(X軸方向)への配向角(図示しない)を異ならせることができ、異方性拡散部材で構成する配向角制限部31による配向エリア400の水平方向への前記配向角を、高さ方向への制限配向角θsより広くすることで、ユーザの視点位置3が水平方向でばらついたとしても配向エリア400の高さ方向を調整するための光軸確認虚像V1をユーザに視認させることができる。
As shown in FIG. 6C, the transmission screen 30 has an orientation angle limiting portion 31 having a smaller orientation angle than other regions unique to the present invention.
The orientation angle limiting unit 31 is formed by arranging an optical member such as a hole having a predetermined size, an anisotropic diffusing member, or a prism on the transmissive screen 30. The projection light 200 (projection light 203 in FIG. 7 described later, projection light 203a in FIG. 8) along the optical axis is disposed at a position where it passes. The optical axis here refers to a region where the projection apparatus 10 emits the projection light 200 and the approximate center in the height direction (Y-axis direction) of the alignment area 400 (an alignment area center 401 in FIG. 7 described later, an alignment in FIG. This is an axis that optically connects the area center 401a). Incidentally, the optical axis only needs to pass through the approximate center of the alignment area 400 in the height direction (Y-axis direction), and may be an axis directed to an arbitrary position in the horizontal direction of the alignment area 400. As shown in FIGS. 7 and 8, the projection lights 203 and 203 a along the optical axis pass through the orientation angle restricting portion 31 and are oriented at a restricted orientation angle θs (θsa) that is sufficiently smaller than other regions of the transmission screen 30. It goes to the area center 401 (orientation area center 401a).
In addition, by configuring the orientation angle limiting portion 31 with an anisotropic diffusion member, the alignment angle 400 in the height direction (Y-axis direction) of the alignment area 400 and the orientation angle in the horizontal direction (X-axis direction). (Not shown) can be made different, and the orientation angle in the horizontal direction of the orientation area 400 by the orientation angle restricting portion 31 formed of an anisotropic diffusion member is made wider than the restricted orientation angle θs in the height direction. Thus, even if the user's viewpoint position 3 varies in the horizontal direction, the user can visually recognize the optical axis confirmation virtual image V1 for adjusting the height direction of the orientation area 400.

以下に図7を用いて、本実施形態における透過型スクリーン30の作用を説明する。なお、投影光200は、拡がりを持って透過型スクリーン30に入射されるものであり、図7において、透過型スクリーン30に入射する投影光200の一端を符号201,他端を符号202と記す。また、投影光200のうち光軸に沿った投影光200を符号203と記す。   Hereinafter, the operation of the transmission screen 30 in this embodiment will be described with reference to FIG. The projection light 200 is incident on the transmissive screen 30 with a spread. In FIG. 7, one end of the projection light 200 incident on the transmissive screen 30 is denoted by reference numeral 201 and the other end is denoted by reference numeral 202. . Further, the projection light 200 along the optical axis of the projection light 200 is denoted by reference numeral 203.

投影光201は、透過型スクリーン30に入射し、配向角θ1を有する画像光101として配向エリア400に向けて出射される。また、投影光202も同様に、透過型スクリーン30に入射し、配向角θ2を有する画像光102として配向エリア400に向けて出射される。投影光203は、透過型スクリーン30の配向角制限部31に入射し、θ1やθ2よりも十分小さい制限配向角θsを有する制限画像光103として配向エリア400の高さ方向(Y軸方向)の概ね中心である配向エリア中心401に向けて出射される。すなわち、配向角制限部31に入射する投影光201は、配向エリア400の限られた領域である配向エリア中心401に向けられるので、他の透過型スクリーン30の領域に入射した投影光200よりも視認できる視点位置3が限定される。よって、投影光203が示す光軸確認虚像V1(図6参照)を視認できた場合、ユーザは、自身の視点位置3が、配向エリア400の高さ方向の略中心に位置することを明確に認識することができる。ユーザの視点位置3が配向エリア400の高さ方向の略中心に配置されることによって、ユーザの視点位置3が、ユーザの姿勢の変化や車両2の振動などにより変化した場合でも視点位置3が配向エリア400から外れにくくなり、視点位置3が少し移動しても虚像Vの輝度が一定に保たれ、表示品位を向上させることができる。   The projection light 201 enters the transmission screen 30 and is emitted toward the alignment area 400 as the image light 101 having the alignment angle θ1. Similarly, the projection light 202 enters the transmissive screen 30 and is emitted toward the alignment area 400 as the image light 102 having the alignment angle θ2. The projection light 203 is incident on the orientation angle restricting portion 31 of the transmissive screen 30 and is in the height direction (Y-axis direction) of the orientation area 400 as the restricted image light 103 having a restricted orientation angle θs sufficiently smaller than θ1 and θ2. The light is emitted toward the center of the alignment area 401 which is substantially the center. That is, the projection light 201 incident on the alignment angle limiting unit 31 is directed to the alignment area center 401, which is a limited region of the alignment area 400, and therefore more than the projection light 200 incident on the region of the other transmissive screen 30. The viewpoint position 3 that can be visually recognized is limited. Therefore, when the optical axis confirmation virtual image V <b> 1 (see FIG. 6) indicated by the projection light 203 can be visually recognized, the user clearly indicates that his / her viewpoint position 3 is located at the approximate center in the height direction of the orientation area 400. Can be recognized. Since the user's viewpoint position 3 is arranged at substantially the center in the height direction of the orientation area 400, the viewpoint position 3 can be changed even when the user's viewpoint position 3 changes due to a change in the posture of the user, vibration of the vehicle 2, or the like. It becomes difficult to deviate from the orientation area 400, and even if the viewpoint position 3 moves a little, the brightness of the virtual image V is kept constant, and the display quality can be improved.

以下に図8を用いて、本実施形態における高い視点位置3aに対する透過型スクリーン30の作用を説明する。なお、図8において、透過型スクリーン30に入射する投影光200aの一端を符号201a,他端を符号202aと記す。また、光軸に沿った投影光200aを符号203aと記す。   Hereinafter, the operation of the transmission screen 30 with respect to the high viewpoint position 3a in the present embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 8, one end of the projection light 200a incident on the transmission screen 30 is denoted by reference numeral 201a, and the other end is denoted by reference numeral 202a. Further, the projection light 200a along the optical axis is denoted by reference numeral 203a.

投影光201aは、透過型スクリーン30に入射し、配向角θ1aを有する画像光101aとして配向エリア400aに向けて出射される。また、投影光202aも同様に、透過型スクリーン30に入射し、配向角θ2aを有する画像光102aとして配向エリア400aに向けて出射される。投影光203aは、透過型スクリーン30の配向角制限部31に入射し、θ1aやθ2aよりも十分小さい制限配向角θsaを有する制限画像光103aとして配向エリア400aの高さ方向(Y軸方向)の概ね中心である配向エリア中心401aに向けて出射される。すなわち、配向角制限部31に入射する投影光203aは、配向エリア400aの限られた領域である配向エリア中心401aに向けられるので、他の透過型スクリーン30の領域に入射した投影光200aよりも視認できる視点位置3が限定される。よって、ユーザは、投影光203aが示す光軸確認虚像V1を視認できた場合、ユーザは、自身の視点位置3が、配向エリア400aの高さ方向の略中心に位置することを明確に認識することができる。   The projection light 201a is incident on the transmissive screen 30, and is emitted toward the alignment area 400a as image light 101a having an alignment angle θ1a. Similarly, the projection light 202a is incident on the transmissive screen 30, and is emitted toward the alignment area 400a as image light 102a having an alignment angle θ2a. The projection light 203a is incident on the orientation angle restricting portion 31 of the transmissive screen 30, and in the height direction (Y-axis direction) of the orientation area 400a as the restricted image light 103a having a restricted orientation angle θsa sufficiently smaller than θ1a and θ2a. The light is emitted toward an alignment area center 401a which is substantially the center. That is, the projection light 203a incident on the alignment angle limiting unit 31 is directed to the alignment area center 401a, which is a limited area of the alignment area 400a, and therefore more than the projection light 200a incident on the area of the other transmissive screen 30. The viewpoint position 3 that can be visually recognized is limited. Therefore, when the user can visually recognize the optical axis confirmation virtual image V1 indicated by the projection light 203a, the user clearly recognizes that his / her viewpoint position 3 is located at substantially the center in the height direction of the orientation area 400a. be able to.

また、投影装置10は、透過型スクリーン30のうち配向角制限部31の周囲の領域に、配向角制限部31に入射した投影光200により生成される光軸確認虚像V1を指示する円状の確認エリア虚像V2を生成する投影光200を投影する。このようにすることで、図6に示すように、光軸確認虚像V1が表示されるエリアに確認エリア虚像V2を表示することができる。ユーザは、確認エリア虚像V2に囲まれた領域を視認しながら、操作部90を操作して、確認エリア虚像V2の中に光軸確認虚像V1が表示されるように光軸調整を行うことができ、光軸調整時に光軸確認虚像V1を探すための視線移動を少なくすることができる。なお、光軸確認虚像V1と確認エリア虚像V2とは、HUD装置1が起動してから表示を開始し、ユーザが光軸確認を終えて操作部90で決定をした際、非表示とする。また、操作部90で光軸調整の操作メニューを選択した際に、光軸確認虚像V1と確認エリア虚像V2との表示を開始してもよい。   In addition, the projection apparatus 10 has a circular shape that indicates an optical axis confirmation virtual image V <b> 1 generated by the projection light 200 incident on the orientation angle restriction unit 31 in a region around the orientation angle restriction unit 31 in the transmission screen 30. The projection light 200 for generating the confirmation area virtual image V2 is projected. By doing in this way, as shown in FIG. 6, the confirmation area virtual image V2 can be displayed in the area where the optical axis confirmation virtual image V1 is displayed. The user may adjust the optical axis so that the optical axis confirmation virtual image V1 is displayed in the confirmation area virtual image V2 by operating the operation unit 90 while visually recognizing the region surrounded by the confirmation area virtual image V2. It is possible to reduce the line-of-sight movement for searching for the optical axis confirmation virtual image V1 during the optical axis adjustment. The optical axis confirmation virtual image V1 and the confirmation area virtual image V2 are not displayed when the HUD device 1 is activated and started to be displayed, and when the user finishes the optical axis confirmation and determines with the operation unit 90. Further, when an operation menu for optical axis adjustment is selected on the operation unit 90, display of the optical axis confirmation virtual image V1 and the confirmation area virtual image V2 may be started.

なお、光軸調整部20は、図9に示すように、光軸に沿った投影光203(投影光203a)が概ね配向角制限部31を中心とするように光軸調整する。斯かる構成により、配向角制限部31を通過した制限画像光103(制限画像光103a)を、配向エリア400の高さ方向(Y軸方向)の略中心に向けることができる。   As shown in FIG. 9, the optical axis adjustment unit 20 adjusts the optical axis so that the projection light 203 (projection light 203a) along the optical axis is approximately centered on the orientation angle limiting unit 31. With such a configuration, the restricted image light 103 (restricted image light 103a) that has passed through the orientation angle restricting portion 31 can be directed to the approximate center of the orientation area 400 in the height direction (Y-axis direction).

ただし、図10に示す配向角制限部31,配向角制限部31aのように配向角制限部31を複数設ける場合、光軸調整部20は、光軸に沿った投影光203(投影光203a)が概ね配向角制限部31を中心とするように光軸調整をしなくてもよい。このような場合、図11に示すように、視点位置3(視点位置3a)に応じて、投影光203が異なる配向角制限部31(配向角制限部31a)を通ることとなる。このような構成においても、ユーザの視点位置3に配向エリア400の略中心を向ける光軸調整をすることができる。   However, in the case where a plurality of alignment angle limiting units 31 are provided, such as the alignment angle limiting unit 31 and the alignment angle limiting unit 31a shown in FIG. 10, the optical axis adjustment unit 20 projects the projection light 203 (projection light 203a) along the optical axis. However, it is not necessary to adjust the optical axis so that the orientation angle restricting portion 31 is at the center. In such a case, as shown in FIG. 11, the projection light 203 passes through different orientation angle restriction units 31 (orientation angle restriction units 31a) according to the viewpoint position 3 (viewpoint position 3a). Even in such a configuration, the optical axis can be adjusted so that the approximate center of the orientation area 400 is directed to the user's viewpoint position 3.

上記実施形態においては、第一反射部21と第二反射部22とをそれぞれ別々のアクチュエータで回転させていたが、図示しない共通のアクチュエータにより第一反射部21と第二反射部22とを回動させてもよい。なお、第一反射部21と第二反射部22は、前記共通のアクチュエータから第一反射部21と第二反射部22それぞれに動力を伝達する歯車などのギア比を異ならせることで、共通のアクチュエータの駆動に伴う回動角度を異なるように制御されてもよい。   In the above embodiment, the first reflecting portion 21 and the second reflecting portion 22 are rotated by separate actuators. However, the first reflecting portion 21 and the second reflecting portion 22 are rotated by a common actuator (not shown). It may be moved. In addition, the 1st reflective part 21 and the 2nd reflective part 22 differ by changing gear ratios, such as a gearwheel which transmits motive power from the said common actuator to each of the 1st reflective part 21 and the 2nd reflective part 22, and are common. The rotation angle associated with the drive of the actuator may be controlled to be different.

また、上記実施形態では、第一アクチュエータ21aと第二アクチュエータ22aとを用いて第一反射部21と第二反射部22を回動させることで、投影光200の光軸の角度を調整していたが、一つのアクチュエータで反射部を回転及び移動させることによって、投影光200の光軸の角度を調整してもよい。   Moreover, in the said embodiment, the angle of the optical axis of the projection light 200 is adjusted by rotating the 1st reflective part 21 and the 2nd reflective part 22 using the 1st actuator 21a and the 2nd actuator 22a. However, the angle of the optical axis of the projection light 200 may be adjusted by rotating and moving the reflecting portion with one actuator.

また、光軸調整部20は、透過型スクリーン30に入射する投影光200の光軸の角度を調整できればよいので、投影装置10自身を回転または/および移動させるアクチュエータ(図示しない)で構成されてもよい。   Further, the optical axis adjustment unit 20 only needs to be able to adjust the angle of the optical axis of the projection light 200 incident on the transmissive screen 30, and thus is configured with an actuator (not shown) that rotates or / and moves the projection apparatus 10 itself. Also good.

また、画像光100が投影される反射透過面は、車両2のウインドシールド2aに限定されない。画像光100が投影される反射透過面は、例えば、専用に設けられるコンバイナ部材であってもよい。   Further, the reflection / transmission surface onto which the image light 100 is projected is not limited to the windshield 2 a of the vehicle 2. The reflection / transmission surface onto which the image light 100 is projected may be, for example, a dedicated combiner member.

以上の説明では、本発明の理解を容易にするために、重要でない公知の技術的事項の説明を適宜省略した。   In the above description, in order to facilitate the understanding of the present invention, the description of known unimportant technical matters is appropriately omitted.

1 HUD装置(ヘッドアップディスプレイ装置)
2 自車両
2a ウインドシールド(反射透過面)
3 視点位置
10 投影装置
11 光源
12 光源ミラー
13 プリズム
14 反射型表示器
15 投射レンズ
20 光軸調整部
21 第一反射部
21a 第一アクチュエータ
22 第二反射部
22a 第二アクチュエータ
30 透過型スクリーン
40 折り返しミラー
50 凹面ミラー
60 筐体
70 制御部
71 処理部
72 記憶部
73 入出力部
80 ネットワーク部
90 操作部
100 画像光

V1 光軸確認虚像
V2 確認エリア虚像


1 HUD device (head-up display device)
2 Own vehicle 2a Windshield (reflection / transmission surface)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Viewpoint position 10 Projection apparatus 11 Light source 12 Light source mirror 13 Prism 14 Reflective display 15 Projection lens 20 Optical axis adjustment part 21 First reflection part 21a First actuator 22 Second reflection part 22a Second actuator 30 Transmission type screen 40 Folding Mirror 50 Concave mirror 60 Case 70 Control unit 71 Processing unit 72 Storage unit 73 Input / output unit 80 Network unit 90 Operation unit 100 Image light

V1 Optical axis confirmation virtual image V2 Confirmation area virtual image


Claims (6)

反射透過面に画像光を投影することで虚像を視認させ、前記反射透過面に対する前記画像光の投影位置を調整するヘッドアップディスプレイ装置において、画像を示す投影光を出射する投影装置と、前記投影装置からの前記投影光を透過配向した前記画像光を出射する透過型スクリーンと、前記透過型スクリーンに入射する前記投影光の入射角度を調整する光軸調整部と、を備え、
前記透過型スクリーンは、一部に他の領域よりも配向角が小さい前記画像光を出射する配向角制限部を有する、
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
In a head-up display device that causes a virtual image to be visually recognized by projecting image light onto a reflection / transmission surface and adjusts a projection position of the image light on the reflection / transmission surface, a projection device that emits projection light indicating an image, and the projection A transmissive screen that emits the image light in which the projection light from the apparatus is transmissively oriented, and an optical axis adjustment unit that adjusts an incident angle of the projection light incident on the transmissive screen,
The transmissive screen has an orientation angle limiting part that emits the image light having a smaller orientation angle than other regions in part.
A head-up display device.
前記透過型スクリーンは、所定の配向エリア内において視認される虚像の輝度が略均一となるように前記画像光を配向し、前記配向角制限部は、前記配向エリアの高さ方向の概ね中心の位置に前記画像光を配向する、
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 transmissive screen orients the image light so that the luminance of a virtual image viewed in a predetermined orientation area is substantially uniform, and the orientation angle limiting portion is substantially at the center in the height direction of the orientation area. Orienting the image light in position,
The head-up display device according to claim 1.
前記投影装置が前記投影光を出射する領域と前記配向エリアの高さ方向の略中心とを光学的に結ぶ軸を光軸とし、
前記配向角制限部は、前記透過型スクリーンの内、前記投影光の光軸が通る位置を含む領域に配置される、
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
The optical axis is an axis that optically connects the region where the projection device emits the projection light and the approximate center in the height direction of the alignment area,
The orientation angle limiting portion is disposed in a region including a position through which the optical axis of the projection light passes in the transmissive screen.
The head-up display device according to claim 1, wherein the head-up display device is a head-up display device.
前記投影装置は、前記透過型スクリーンのうち前記配向角制限部の周囲の領域に、前記配向角制限部に入射した前記投影光により生成される光軸確認虚像を指示する確認エリア虚像を生成する前記投影光を投影する、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ装置。
The projection device generates a confirmation area virtual image indicating an optical axis confirmation virtual image generated by the projection light incident on the orientation angle restriction unit in a region around the orientation angle restriction unit in the transmission screen. Projecting the projection light;
The head-up display device according to any one of claims 1 to 3.
前記光軸調整部は、前記透過型スクリーンに前記投影装置が出射した前記投影光を反射する第一反射部と、前記第一反射部が反射した前記投影光を反射する第二反射部と、前記第一反射部と前記第二反射部とを回動させて前記透過型スクリーンに入射する前記画像光の光軸の角度を調整するアクチュエータと、を有する、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ装置。
The optical axis adjustment unit includes: a first reflection unit that reflects the projection light emitted from the projection device on the transmission screen; a second reflection unit that reflects the projection light reflected by the first reflection unit; An actuator that adjusts the angle of the optical axis of the image light that is incident on the transmissive screen by rotating the first reflecting portion and the second reflecting portion;
The head-up display device according to any one of claims 1 to 4, wherein the head-up display device is provided.
前記アクチュエータは、前記第一反射部を回動させる第一アクチュエータと、前記第二反射部を回動させる第二アクチュエータと、を有する、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ装置。

The actuator includes a first actuator that rotates the first reflecting portion, and a second actuator that rotates the second reflecting portion.
The head-up display device according to claim 1, wherein the head-up display device is a head-up display device.

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017226251A (en) * 2016-06-20 2017-12-28 アルプス電気株式会社 Image display device and head-up display device
CN109387940A (en) * 2017-08-11 2019-02-26 东莞创奕电子科技有限公司 Use the display device and its Vehicular head-up display system of common windscreen
WO2019039618A1 (en) * 2017-08-22 2019-02-28 주식회사 세코닉스 Head-up display device and method
WO2020013160A1 (en) * 2018-07-11 2020-01-16 日本精機株式会社 Display device and head-up display device

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017226251A (en) * 2016-06-20 2017-12-28 アルプス電気株式会社 Image display device and head-up display device
CN109387940A (en) * 2017-08-11 2019-02-26 东莞创奕电子科技有限公司 Use the display device and its Vehicular head-up display system of common windscreen
JP2019034708A (en) * 2017-08-11 2019-03-07 創智車電股▲ふん▼有限公司Conserve&Associates,Inc. Display device using ordinary windshield and automotive head-up display system of the same
WO2019039618A1 (en) * 2017-08-22 2019-02-28 주식회사 세코닉스 Head-up display device and method
WO2020013160A1 (en) * 2018-07-11 2020-01-16 日本精機株式会社 Display device and head-up display device
US11487114B2 (en) 2018-07-11 2022-11-01 Nippon Seiki Co., Ltd. Display device and head-up display device
JP7355013B2 (en) 2018-07-11 2023-10-03 日本精機株式会社 Display device and head-up display device

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