JP2017015805A - Virtual image display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ユーザが視認する虚像を表示する虚像表示装置に関する。 The present invention relates to a virtual image display device that displays a virtual image visually recognized by a user.
従来より、車両等の移動体の乗員に対して経路案内や障害物の警告等の運転情報を提供する情報提供手段として、様々な手段が用いられている。例えば、移動体に設置された液晶ディスプレイによる表示や、スピーカから出力する音声等である。そして、近年、このような情報提供手段の一つとして、ヘッドアップディスプレイ装置(以下、HUDという)のような人間の目の錯覚を利用して実際に映像が表示された位置と異なる空間上に映像を視認させる虚像表示装置がある。 Conventionally, various means have been used as information providing means for providing driving information such as route guidance and obstacle warnings to passengers of moving bodies such as vehicles. For example, display on a liquid crystal display installed on a moving body, sound output from a speaker, and the like. In recent years, as one of such information providing means, a head-up display device (hereinafter referred to as HUD) is used in a space different from a position where an image is actually displayed using an illusion of human eyes. There is a virtual image display device for visually recognizing an image.
ここで、このような虚像表示装置は移動体の空きスペースに対して設置する必要があるので、できる限り小型化するのが望ましい。しかし、虚像をユーザからある程度離れた位置に視認させる為には、装置内部において映像を表示する映像表示面(例えばスクリーンやディスプレイ)から投影鏡(例えば凹面鏡)までを結ぶ光路長を一定の距離以上確保する必要があり、小型化を実現することが難しかった。そこで、例えば特開2002−52955号公報では、表示源と拡大反射鏡との間に半透過反射鏡を配置することによって、従来に比べてより狭いスペースで長い光路長を確保することを可能にする技術について開示されている。 Here, since such a virtual image display device needs to be installed in an empty space of a moving body, it is desirable to make it as small as possible. However, in order to make the virtual image visible at a position some distance away from the user, the optical path length connecting the image display surface (for example, screen or display) displaying the image inside the apparatus to the projection mirror (for example concave mirror) is longer than a certain distance. It was necessary to ensure, and it was difficult to realize downsizing. Therefore, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-52955, it is possible to secure a long optical path length in a narrower space than in the past by arranging a transflective mirror between the display source and the magnifying reflector. The technology to do is disclosed.
しかしながら、上記特許文献1の技術では、映像表示面である表示源と投影鏡である拡大反射鏡とを結ぶ光路については、表示源と拡大反射鏡の間に配置された半透過反射鏡によって反射されず半透過反射鏡を通過するのみである。即ち、表示源と拡大反射鏡とを結ぶ光路は、単純に表示源と拡大反射鏡を結ぶ線分となっており、半透過反射鏡を用いることによって光路長を長く確保することができなかった。従って、上記した装置の小型化の問題は解消されていない。
However, in the technique of
本発明は前記従来における問題点を解消するためになされたものであり、投影鏡の少なくとも一部をハーフミラー化することによって、映像表示面から投影鏡までを結ぶ光路長を従来と比較して同じ容積の装置の中でより長く確保することが可能となり、装置の小型化を実現した虚像表示装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems in the prior art, and by making at least a part of the projection mirror a half mirror, the optical path length connecting the image display surface to the projection mirror is compared with the conventional one. An object of the present invention is to provide a virtual image display device that can be secured for a longer time in devices of the same volume and realizes downsizing of the device.
前記目的を達成するため本発明に係る虚像表示装置は、光源からの光を用いて映像を表示する映像表示面と、前記映像表示面に表示された前記映像を反射させてユーザに視認させることによって前記映像の虚像を生成する投影鏡と、前記映像表示面と前記投影鏡とを結ぶ光路に沿って前記映像表示面と前記投影鏡との間に配置され、前記映像表示面から第1方向で入射する前記光路を、前記投影鏡へ向かう第2方向に変更する反射ミラーと、を有し、前記投影鏡の少なくとも一部に、ハーフミラーからなるハーフミラー領域を含み、前記映像表示面と前記反射ミラーとを結ぶ光路上に前記ハーフミラー領域が位置するとともに、前記映像表示面から前記第1方向で入射する前記光路は前記ハーフミラー領域を透過して前記反射ミラーへと到る。
尚、「光路」とは、映像表示面における映像の表示に用いられる光源(例えばプロジェクタ、液晶パネルのバックライト、有機ELディスプレイの発光素子等)から出力された光が通る経路をいう。例えば、映像表示面から投影鏡までを結ぶ光路とは、光が映像表示面から投影鏡に到達するまでの光の経路であり、基本的には映像表示面(特に映像が表示された位置)から投影鏡までを直線で結ぶ経路となる。但し、映像表示面と投影鏡の間に光を屈折したり反射することによって光の進行方向を変更する手段(例えばミラーやレンズ等)が配置されている場合には、該手段で所定角度に屈折又は反射された経路が該当する。
また、「ハーフミラー」は、透過率と反射率が必ずしも同じである必要はなく、入射した光の一部を透過し、一部を反射する部材(ビームスプリッター)であれば良い。
In order to achieve the above object, a virtual image display device according to the present invention displays a video using a light from a light source, and reflects the video displayed on the video display surface to allow a user to visually recognize the video. And a projection mirror that generates a virtual image of the video, and is disposed between the video display surface and the projection mirror along an optical path connecting the video display surface and the projection mirror, and is arranged in a first direction from the video display surface. A reflection mirror that changes the optical path incident on the projection mirror in a second direction toward the projection mirror, and at least a part of the projection mirror includes a half mirror region composed of a half mirror, and the video display surface; The half mirror region is located on an optical path connecting to the reflection mirror, and the optical path incident in the first direction from the image display surface passes through the half mirror region and reaches the reflection mirror.
The “optical path” refers to a path through which light output from a light source (for example, a projector, a backlight of a liquid crystal panel, a light emitting element of an organic EL display, etc.) used for displaying an image on an image display surface. For example, the optical path connecting the image display surface to the projection mirror is a light path from the image display surface to the projection mirror, and is basically the image display surface (particularly the position where the image is displayed). This is a path connecting the projector to the projection mirror with a straight line. However, when means (for example, a mirror or a lens) for changing the traveling direction of light by refracting or reflecting light is disposed between the image display surface and the projection mirror, the means makes a predetermined angle. This applies to refracted or reflected paths.
Further, the “half mirror” does not necessarily have the same transmittance and reflectance, and may be a member (beam splitter) that transmits a part of incident light and reflects a part thereof.
前記構成を有する本発明に係る虚像表示装置によれば、投影鏡の少なくとも一部をハーフミラー化し、映像表示面と反射ミラーとを結ぶ光路上にハーフミラー領域を位置させ、映像表示面から入射する光路はハーフミラー領域を透過して反射ミラーへと到り、反射ミラーで反射させて投影鏡へと戻し、更に投影鏡で反射させてユーザに視認させるので、映像表示面から投影鏡までを結ぶ光路長を従来と比較して同じ容積の装置の中でより長く確保することが可能となる。その結果、装置の小型化を実現することが可能となる。 According to the virtual image display device of the present invention having the above-described configuration, at least a part of the projection mirror is made into a half mirror, the half mirror region is positioned on the optical path connecting the image display surface and the reflection mirror, and is incident from the image display surface. The optical path that passes through the half mirror area reaches the reflection mirror, is reflected by the reflection mirror and returned to the projection mirror, and is further reflected by the projection mirror so that the user can visually recognize it. It is possible to secure a longer optical path length in a device having the same volume as compared with the conventional one. As a result, it is possible to reduce the size of the apparatus.
以下、本発明に係る虚像表示装置について、車両に搭載されたヘッドアップディスプレイ装置に具体化した一実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, a virtual image display device according to the invention will be described in detail with reference to the drawings with regard to an embodiment in which the virtual image display device is embodied in a head-up display device mounted on a vehicle.
先ず、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という)1の構成について図1を用いて説明する。図1は本実施形態に係るHUD1の車両2への設置態様を示した図である。
First, the configuration of a head-up display device (hereinafter referred to as HUD) 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram showing an installation mode of the
図1に示すようにHUD1は、車両2のダッシュボード3内部に設置されており、内部にプロジェクタ4やプロジェクタ4からの映像が投射されるスクリーン5を有する。そして、スクリーン5に投射された映像を、後述のようにHUD1が備える反射ミラー6や凹面鏡7を介し、更に運転席の前方のフロントウィンドウ8に反射させて車両2の乗員9に視認させるように構成されている。尚、スクリーン5に投射される映像としては、車両2に関する情報や乗員9の運転の支援の為に用いられる各種情報がある。例えば障害物(他車両や歩行者)に対する警告、ナビゲーション装置で設定された案内経路や案内経路に基づく案内情報(右左折方向を示す矢印等)、路面に表示する警告(追突注意、制限速度等)、現在車速、案内標識、地図画像、交通情報、ニュース、天気予報、時刻、接続されたスマートフォンの画面、テレビ番組等がある。
As shown in FIG. 1, the
また、本実施形態のHUD1では、フロントウィンドウ8を反射して乗員9がスクリーン5に投射された映像を視認した場合に、乗員9にはフロントウィンドウ8の位置ではなく、フロントウィンドウ8の先の遠方の位置にスクリーン5に投射された映像が虚像10として視認されるように構成される。尚、乗員9が視認できる虚像10はスクリーン5に投射された映像であるが、凹面鏡7や反射ミラー6を介することによって上下方向や左右方向が反転する場合があり、それらの反転を考慮してスクリーン5への映像の投射を行う必要がある。また、フレネルレンズや凹面鏡7を介することによってサイズも変更する。
Further, in the
ここで、虚像10を生成する位置、より具体的には乗員9から虚像10までの距離(以下、生成距離という)Lについては、HUD1が備える凹面鏡7やフレネルレンズの曲率、スクリーン5と凹面鏡7との相対位置等によって適宜設定することが可能である。例えば、凹面鏡7やフレネルレンズの曲率が固定であれば、スクリーン5において映像の表示された位置から凹面鏡7までの光路に沿った距離(光路長)によって生成距離Lが決定される。例えば生成距離Lが40mとなるように光路長が設定されている。
Here, regarding the position where the
ここで、本実施形態のHUD1は、後述のように凹面鏡7の一部をハーフミラー化することによって、スクリーン5において映像の表示された位置から凹面鏡7までの光路に沿った距離(光路長)を、装置の容積に比べてより長く確保可能に構成している。
Here, the
また、車両のフロントバンパの上方やルームミラーの裏側等にはフロントカメラ11が設置される。フロントカメラ11は、例えばCCD等の固体撮像素子を用いたカメラにより構成された撮像装置であり、光軸方向を車両の進行方向前方に向けて設置される。そして、フロントカメラ11により撮像された撮像画像に対して画像処理が行われることによって、フロントウィンドウ8越しに乗員9に視認される前方環境(即ち虚像10が重畳される環境)の状況等が検出される。尚、フロントカメラ11の代わりにミリ波レーダ等のセンサを用いても良い。
A
次に、図2を用いてHUD1のより具体的な構成について説明する。図2は、本実施形態に係るHUD1の内部構成を示した図である。
Next, a more specific configuration of the
図2に示すようにHUD1は、プロジェクタ4と、スクリーン5と、反射ミラー6と、凹面鏡7と、調整ミラー14と、カバーガラス15と、制御回路部16と、CANインターフェース17とから基本的に構成されている。
As shown in FIG. 2, the
ここで、プロジェクタ4は光源としてLED光源やランプ光源やレーザ光源を用いた映像投射装置であり、例えばレーザ走査式プロジェクタとする。尚、プロジェクタ4としてはDLPプロジェクタや液晶プロジェクタやLCOSプロジェクタを用いても良い。尚、レーザ走査式プロジェクタ以外を用いた場合にはプロジェクタ4に対して別途投射レンズを配置する必要がある。
Here, the
図3はプロジェクタ4の構成を示した図である。図3に示すようにプロジェクタ4は、内部にレーザ光の光源18を備えており、例えばレーザ走査式プロジェクタでは光源18から出力されるレーザ光をMEMSミラー19で反射させ、スクリーン5上に走査させることによってスクリーン5に所望の映像を投射する。
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the
一方、スクリーン5は、プロジェクタ4から投射された映像が投射される被投射媒体であり、例えばすりガラス等の拡散板やマイクロレンズアレイ等からなる透過型スクリーンが用いられる。ここで、図4はスクリーン5を示した図である。
On the other hand, the
図4に示すようにスクリーン5は、映像が投射される映像投射面として被投射エリア21を有しており、光源18からの光を用いてプロジェクタ4から投射された映像が表示される。即ち、スクリーン5が映像の表示される映像表示面に相当する。尚、乗員9はプロジェクタ4によって投射された映像を投射側とは逆側から視認することとなる。
As shown in FIG. 4, the
また、プロジェクタ4とスクリーン5の代わりに乗員9に視認させる映像を表示する手段として液晶ディスプレイや有機ELディスプレイ等を用いても良い。その場合には、液晶ディスプレイのバックライトや有機ELディスプレイの発光素子が光源に相当し、液晶ディスプレイや有機ELディスプレイにおいて映像の表示される面が液晶表示面に相当する。
Further, instead of the
また、反射ミラー6は、スクリーン5と凹面鏡7とを結ぶ光路22に沿ってスクリーン5と凹面鏡7との間に配置され、スクリーン5から第1方向で入射する光路22を、凹面鏡7へ向かう第2方向に変更する光の反射手段である。特に本実施形態では、反射ミラー6は、スクリーン5と対向し且つ略平行となるように配置される。その結果、スクリーン5から第1方向で入射する光路22は後述のように凹面鏡7を透過して反射ミラー6へと到るが、反射ミラー6によって逆方向に折り返すことによって再度凹面鏡7へと向かう第2方向へと光路22を変更することが可能となる。
The reflecting
一方、凹面鏡7は、スクリーン5に表示された映像を拡大して反射させて乗員9に視認させることによって、乗員9の前方に映像の虚像10(図1参照)を生成する投影鏡である。尚、凹面鏡7としては、球面凹面鏡や、非球面凹面鏡、若しくは投影映像の歪みを補正するための自由曲面鏡が用いられる。
On the other hand, the
ここで、図6は凹面鏡7の正面図である。図6に示すように凹面鏡7は、一部にハーフミラーからなるハーフミラー領域23が設けられている。尚、ハーフミラー領域23は、例えば透過率と反射率が同じハーフミラーからなる領域とするが、ハーフミラーは必ずしも透過率と反射率が同じである必要はなく、入射した光の一部を透過し、一部を反射する部材(ビームスプリッター)であれば良い。例えばハーフミラー領域23を透過率40%、反射率60%や、透過率60%、反射率40%となる領域としても良い。一方、ハーフミラー領域23以外の領域については透過率よりも反射率が高いミラー(例えば透過率0%、反射率100%の全反射のミラー)で構成される。尚、ハーフミラー領域23以外の領域については必ずしも全反射のミラーで構成する必要はないが、反射率の高いミラーとすることによってより鮮明な虚像10を生成することが可能となる。
Here, FIG. 6 is a front view of the
また、ハーフミラー領域23は、特に乗員9の視点のある方向と逆方向の縁部周辺の領域に設ける。例えば本実施形態では、図2に示すように装置上面のカバーガラス15から乗員9に映像を視認させるので、ハーフミラー領域23は凹面鏡7の下方縁部に設けられる。また、ハーフミラー領域23のサイズについてはスクリーン5の大きさに基づいて適宜設定される。具体的には、凹面鏡7の背面側(凸面側)に配置されたスクリーン5から入射される光路を全て透過させることが可能なサイズとする。即ち、スクリーン5が大きければ大きいほどハーフミラー領域23のサイズを大きくする必要がある。また、虚像10の視認性を向上させる為にはハーフミラー領域23はできる限り小さい方が望ましい。従って、ハーフミラー領域23のサイズは、スクリーン5から入射される光路を全て透過させることが可能な最小のサイズとする。
In addition, the
また、図7に示すようにスクリーン5と凹面鏡7と反射ミラー6は、同一直線状に配置される。そして、スクリーン5と反射ミラー6とを結ぶ光路上にハーフミラー領域23が位置するとともに、スクリーン5から第1方向で入射する光路22は、凹面鏡7の凸面側からハーフミラー領域23を透過して反射ミラー6へと到り、更に反射ミラー6で反射して凹面鏡7の凹面側へと到るように各部材が配置される。従って、スクリーン5から凹面鏡7までを結ぶ光路22の光路長Xを、装置の容積が同じ従来の製品に比べてより長く確保することが可能となる。
Further, as shown in FIG. 7, the
ここで、スクリーン5に投射された映像の虚像10が生成される位置、具体的には図8に示す乗員9から虚像10までの距離である生成距離Lは、図7に示すスクリーン5から凹面鏡7までを結ぶ光路22の光路長Xに依存する。本実施形態では、凹面鏡7の一部にハーフミラー領域23を設けることによって装置の容積に対して光路長Xをより長く確保できるので、従来に比べて装置を小型化したとしても生成距離Lを長く設定することが可能であり、乗員9から一定距離以上離れた適切な位置に虚像10を生成することが可能となる。
Here, the position where the
また、スクリーン5は、凹面鏡7の背面側(凸面側)に凹面鏡7から所定距離だけ離れて配置されるが、特に、乗員9がハーフミラー領域23を透過して視認可能な範囲と重複しない位置に配置される。それによって、乗員9に不要な像を視認させることを防止できる。
Further, the
また、装置の小型化を図るという点からは、スクリーン5を凹面鏡7に対してできる限り近接して配置することが望ましい。そこで、図9に示すようにフロントウィンドウ8の映像が反射されるエリアの内、光源18から最も離れた点である第1端部P1と、凹面鏡7のハーフミラー領域23の内、第1端部P1に最も近い点である第2端部P2をそれぞれ設定する。そして、第1端部P1と第2端部P2を結ぶ直線Yに下端が接する位置にスクリーン5を配置するように構成する。その結果、乗員9によってハーフミラー領域23を透過してスクリーン5が視認されることが無く、且つできる限りスクリーン5を凹面鏡7に対して近接して配置することが可能となる。
From the viewpoint of reducing the size of the apparatus, it is desirable to arrange the
一方、調整ミラー14は、図2に示すようにプロジェクタ4から出力された光源18からの光を、スクリーン5の方向に反射することによってHUD1内で光路22を変更する光の反射手段である。
On the other hand, the
また、カバーガラス15は、HUD1の上面に配置された透過性の板状部材である。そして、スクリーン5に表示された映像は凹面鏡7によって反射され、カバーガラス15を介して乗員9に視認させる。尚、カバーガラス15としてはフレネルレンズを用いても良い。また、カバーガラス15としてフレネルレンズを用いる場合には、凹面鏡7の代わりに平面の鏡を用いることも可能である。
The
また、制御回路部16は、HUD1の全体の制御を行う電子制御ユニットである。ここで、図10は本実施形態に係るHUD1の構成を示したブロック図である。
The
図10に示すように制御回路部16は、演算装置及び制御装置としてのCPU31、並びにCPU31が各種の演算処理を行うにあたってワーキングメモリとして使用されるRAM32、制御用のプログラムのほか、虚像を生成する為の制御プログラム等が記録されたROM33、ROM33から読み出したプログラムを記憶するフラッシュメモリ34等の内部記憶装置を備えている。また、制御回路部16は、プロジェクタ4と接続され、プロジェクタ4の駆動制御を行う。
As shown in FIG. 10, the
また、CAN(コントローラエリアネットワーク)インターフェース17は、車両内に設置された各種車載器や車両機器の制御装置間で多重通信を行う車載ネットワーク規格であるCANに対して、データの入出力を行うインターフェースである。そして、HUD1は、CANを介して、各種車載器や車両機器の制御装置(例えば、ナビゲーション装置48、AV装置49等)と相互通信可能に接続される。それによって、HUD1は、ナビゲーション装置48やAV装置49等から取得した情報を投影可能に構成する。
The CAN (controller area network)
尚、プロジェクタ4により投射される映像としては、車両2に関する情報や乗員9の運転の支援の為に用いられる各種情報がある。例えば障害物(他車両や歩行者)に対する警告、ナビゲーション装置48で設定された案内経路(走行予定経路)や案内経路に基づく案内情報(車両の進行方向を示す矢印等)、路面に表示する警告(追突注意、制限速度等)、現在車速、案内標識、地図画像、交通情報、ニュース、天気予報、時刻、接続されたスマートフォンの画面、テレビ画面等がある。特に本実施形態では、周辺環境に重畳させて乗員9に視認させることにより案内を行う虚像を生成する為の映像を出力する。例えば、ナビゲーション装置48で設定された案内経路に基づく案内情報である車両の進行方向を示す矢印を出力する構成とする。
The video projected by the
その結果、例えばナビゲーション装置48において案内経路が設定されており、車両の進行方向前方に特に右左折の対象となる交差点が存在しない場合には、図11に示すように車両の進行方向前方に直進方向を示す矢印の虚像10が生成される。また、矢印の虚像10については、地面上、より具体的には虚像10の下端が地面上に位置するように生成するのが望ましい。尚、車両の進行方向前方に右左折の対象となる交差点が接近した場合には、直進方向を示す矢印に替えて右左折を示す矢印の虚像10を生成する。その結果、乗員9から40m前方付近に車両の進行方向を示す矢印の虚像が生成されることとなり、乗員9は虚像を視認する際に視線移動を極力少なくすることが可能である。
As a result, for example, when a guidance route is set in the
以上詳細に説明した通り、本実施形態に係るHUD1によれば、プロジェクタ4から、映像をスクリーン5に投射し、車両の乗員9が視認する映像の虚像10を生成する。また、凹面鏡7の少なくとも一部に、ハーフミラーからなるハーフミラー領域23を設け、スクリーン5と反射ミラー6とを結ぶ光路上にハーフミラー領域23が位置するとともに、スクリーン5から入射する光路22は、凹面鏡7の凸面側からハーフミラー領域23を透過して反射ミラー6へと到り、更に反射ミラー6で反射して凹面鏡7の凹面側へと到るように構成するので、スクリーン5から凹面鏡7までを結ぶ光路長を従来と比較して同じ容積の装置の中でより長く確保することが可能となる。その結果、装置の小型化を実現することが可能となる。
As described above in detail, according to the
尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることは勿論である。
例えば、本実施形態ではHUD1によって車両2のフロントウィンドウ8の前方に虚像を生成する構成としているが、フロントウィンドウ8以外のウィンドウの前方に虚像を生成する構成としても良い。また、HUD1により映像を反射させる対象はフロントウィンドウ8自身ではなくフロントウィンドウ8の周辺に設置されたバイザー(コンバイナー)であっても良い。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various improvements and modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
For example, in the present embodiment, the virtual image is generated in front of the
また、本実施形態では車両2に対してHUD1を設置する構成としているが、車両2以外の移動体に設置する構成としても良い。例えば、船舶や航空機等に対して設置することも可能である。また、アミューズメント施設に設置されるライド型アトラクションに設置しても良い。その場合には、ライドの周囲に虚像を生成し、ライドの乗員に対して虚像を視認させることが可能となる。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では凹面鏡7の一部領域のみをハーフミラー領域23としているが、凹面鏡7の全領域をハーフミラー領域23としても良い。その場合であっても、スクリーン5から凹面鏡7までを結ぶ光路長を従来と比較して同じ容積の装置の中でより長く確保することが可能となる。
In the present embodiment, only a partial region of the
また、本実施形態ではハーフミラー領域23は凹面鏡7の下方縁部に設ける構成としているが、凹面鏡7の中央、上方縁部、左右縁部等に設ける構成としても良い。尚、ハーフミラー領域23の位置に関わらず、乗員9がハーフミラー領域23を透過して視認可能な範囲と重複しない位置にスクリーン5を配置するのが望ましい。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では投射レンズが不要となるレーザ走査式プロジェクタを用いているが、レーザ走査式プロジェクタ以外のプロジェクタ(例えば、DLPプロジェクタ、液晶プロジェクタ、LCOSプロジェクタ)を用いても良い。 In this embodiment, a laser scanning projector that does not require a projection lens is used, but a projector other than the laser scanning projector (for example, a DLP projector, a liquid crystal projector, or an LCOS projector) may be used.
また、本実施形態ではHUD1のCPU31が虚像を生成する為の処理プログラムの各ステップを実行する構成としているが、HUD1以外の車載器(例えばナビゲーション装置48)や車両の制御を行うECU等が一部または全部の処理を実行する構成としても良い。
In the present embodiment, the
また、本発明に係る虚像表示装置を具体化した実施例について上記に説明したが、虚像表示装置は以下の構成を有することも可能であり、その場合には以下の効果を奏する。 Moreover, although the embodiment which actualized the virtual image display device according to the present invention has been described above, the virtual image display device can also have the following configuration, and in that case, the following effects can be obtained.
例えば、第1の構成は以下のとおりである。
光源(18)からの光を用いて映像を表示する映像表示面(5)と、前記映像表示面に表示された前記映像を反射させてユーザに視認させることによって前記映像の虚像を生成する投影鏡(7)と、前記映像表示面と前記投影鏡とを結ぶ光路に沿って前記映像表示面と前記投影鏡との間に配置され、前記映像表示面から第1方向で入射する前記光路を、前記投影鏡へ向かう第2方向に変更する反射ミラー(6)と、を有し、前記投影鏡の少なくとも一部に、ハーフミラーからなるハーフミラー領域(23)を含み、前記映像表示面と前記反射ミラーとを結ぶ光路上に前記ハーフミラー領域が位置するとともに、前記映像表示面から前記第1方向で入射する前記光路は前記ハーフミラー領域を透過して前記反射ミラーへと到る。
上記構成を有する虚像表示装置によれば、投影鏡の少なくとも一部をハーフミラー化し、映像表示面と反射ミラーとを結ぶ光路上にハーフミラー領域を位置させ、映像表示面から入射する光路はハーフミラー領域を透過して反射ミラーへと到り、反射ミラーで反射させて投影鏡へと戻し、更に投影鏡で反射させてユーザに視認させるので、映像表示面から投影鏡までを結ぶ光路長を従来と比較して同じ容積の装置の中でより長く確保することが可能となる。その結果、装置の小型化を実現することが可能となる。
For example, the first configuration is as follows.
An image display surface (5) for displaying an image using light from the light source (18), and a projection for generating a virtual image of the image by reflecting the image displayed on the image display surface and allowing the user to visually recognize the image. The optical path that is disposed between the image display surface and the projection mirror along an optical path connecting the mirror (7) and the image display surface and the projection mirror, and is incident in the first direction from the image display surface. A reflection mirror (6) that changes in a second direction toward the projection mirror, and includes at least part of the projection mirror includes a half mirror region (23) composed of a half mirror, and the video display surface. The half mirror region is located on an optical path connecting to the reflection mirror, and the optical path incident in the first direction from the image display surface passes through the half mirror region and reaches the reflection mirror.
According to the virtual image display device having the above configuration, at least a part of the projection mirror is half mirrored, the half mirror region is positioned on the optical path connecting the video display surface and the reflection mirror, and the optical path incident from the video display surface is half. Since it passes through the mirror area and reaches the reflection mirror, it is reflected by the reflection mirror, returned to the projection mirror, and further reflected by the projection mirror to be visually recognized by the user, so that the optical path length from the image display surface to the projection mirror is set. It is possible to ensure a longer time in an apparatus having the same volume as compared with the prior art. As a result, it is possible to reduce the size of the apparatus.
また、第2の構成は以下のとおりである。
前記映像表示面(5)と前記投影鏡(7)と前記反射ミラー(6)は、同一直線状に配置される。
上記構成を有する虚像表示装置によれば、映像表示面と投影鏡と反射ミラーを同一直線状に配置し、反射ミラーで光路を折り返すことによって映像表示面から投影鏡までを結ぶ光路長を効率よく確保できる。また、直線状に配置することによって装置内に無駄なスペースが形成されず、装置をできる限り小型化することが可能となる。
The second configuration is as follows.
The video display surface (5), the projection mirror (7), and the reflection mirror (6) are arranged in the same straight line.
According to the virtual image display device having the above configuration, the image display surface, the projection mirror, and the reflection mirror are arranged in the same straight line, and the optical path length from the image display surface to the projection mirror is efficiently reduced by folding the optical path with the reflection mirror. It can be secured. Further, by arranging them in a straight line, a useless space is not formed in the apparatus, and the apparatus can be miniaturized as much as possible.
また、第3の構成は以下のとおりである。
前記投影鏡(7)は、一部が前記ハーフミラー領域(23)であるとともに、前記ハーフミラー領域以外の領域については透過率よりも反射率が高いミラーで構成される。
上記構成を有する虚像表示装置によれば、光路を透過させる領域を確保しつつ、それ以外の領域ではできる限り反射率を上げることによって、より鮮明な虚像をユーザに視認させることが可能となる。
The third configuration is as follows.
A part of the projection mirror (7) is the half-mirror region (23), and a region other than the half-mirror region has a higher reflectance than the transmittance.
According to the virtual image display apparatus having the above-described configuration, it is possible to make the user visually recognize a clearer virtual image by increasing the reflectance as much as possible in other regions while securing the region through which the optical path is transmitted.
また、第4の構成は以下のとおりである。
前記投影鏡は(7)、前記ユーザの視点のある方向と逆方向の縁部周辺の領域を前記ハーフミラー領域(23)とする。
上記構成を有する虚像表示装置によれば、投影鏡を映像表示面に対して接近して配置した場合であっても、ユーザにハーフミラー領域を透過して映像表示面を視認させることを防止できる。また、投影鏡のデッドスペースに映像表示面を配置することが可能となる。即ち、装置の小型化を実現可能となる。
The fourth configuration is as follows.
In the projection mirror (7), an area around the edge in the direction opposite to the direction in which the user's viewpoint is located is defined as the half mirror area (23).
According to the virtual image display device having the above configuration, even when the projection mirror is disposed close to the video display surface, it is possible to prevent the user from seeing the video display surface through the half mirror region. . In addition, the video display surface can be arranged in the dead space of the projection mirror. That is, it is possible to reduce the size of the apparatus.
また、第5の構成は以下のとおりである。
前記映像表示面(5)は、前記ユーザが前記ハーフミラー領域(23)を透過して視認可能な範囲と重複しない位置に配置される。
上記構成を有する虚像表示装置によれば、ユーザにハーフミラー領域を透過して映像表示面を視認させることを防止できる。従って、不要な映像や光源をユーザに視認させることを防止できる。
The fifth configuration is as follows.
The said video display surface (5) is arrange | positioned in the position which does not overlap with the range which the said user can permeate | transmit and see the said half mirror area | region (23).
According to the virtual image display device having the above configuration, it is possible to prevent the user from seeing the video display surface through the half mirror region. Therefore, it is possible to prevent the user from viewing unnecessary images and light sources.
また、第6の構成は以下のとおりである。
前記投影鏡(7)により反射した前記映像を更にガラス面(8)に反射させて前記ユーザ(9)により視認させることによって、前記映像の虚像(10)を前記ガラス面の視線方向前方に生成し、前記ガラス面の前記映像が反射されるエリアの内、前記光源から最も離れた点である第1端部と、前記投影鏡のハーフミラー領域の内、前記第1端部に最も近い点である第2端部とを結ぶ直線に接して前記映像表示面(5)が配置される。
上記構成を有する虚像表示装置によれば、ユーザによってハーフミラー領域を透過して映像表示面が視認されることが無く、且つできる限り映像表示面を投影鏡に対して近接して配置することが可能となる。従って、虚像を適切にユーザに視認可能とするとともに、装置の小型化についても図ることが可能となる。
The sixth configuration is as follows.
The image reflected by the projection mirror (7) is further reflected on the glass surface (8) and visually recognized by the user (9), thereby generating a virtual image (10) of the image forward in the line-of-sight direction of the glass surface. A first end portion that is the point farthest from the light source in an area where the image of the glass surface is reflected, and a point that is closest to the first end portion in a half mirror region of the projection mirror The video display surface (5) is arranged in contact with a straight line connecting the second end portion.
According to the virtual image display device having the above-described configuration, the video display surface is not visually recognized by the user through the half mirror region, and the video display surface can be arranged as close to the projection mirror as possible. It becomes possible. Therefore, the virtual image can be appropriately visually recognized by the user and the apparatus can be downsized.
1 ヘッドアップディスプレイ装置
2 車両
3 ダッシュボード
4 プロジェクタ
5 スクリーン
6 反射ミラー
7 凹面鏡
8 フロントウィンドウ
9 乗員
10 虚像
22 光路
23 ハーフミラー領域
31 CPU
32 RAM
33 ROM
34 フラッシュメモリ
DESCRIPTION OF
32 RAM
33 ROM
34 Flash memory
Claims (6)
前記映像表示面に表示された前記映像を反射させてユーザに視認させることによって前記映像の虚像を生成する投影鏡と、
前記映像表示面と前記投影鏡とを結ぶ光路に沿って前記映像表示面と前記投影鏡との間に配置され、前記映像表示面から第1方向で入射する前記光路を、前記投影鏡へ向かう第2方向に変更する反射ミラーと、を有し、
前記投影鏡の少なくとも一部に、ハーフミラーからなるハーフミラー領域を含み、
前記映像表示面と前記反射ミラーとを結ぶ光路上に前記ハーフミラー領域が位置するとともに、前記映像表示面から前記第1方向で入射する前記光路は前記ハーフミラー領域を透過して前記反射ミラーへと到る虚像表示装置。 An image display surface for displaying an image using light from a light source;
A projection mirror that generates a virtual image of the image by reflecting the image displayed on the image display surface and allowing the user to visually recognize the image;
The optical path that is disposed between the video display surface and the projection mirror along an optical path that connects the video display surface and the projection mirror and that is incident in the first direction from the video display surface is directed to the projection mirror. A reflecting mirror that changes in the second direction,
At least a part of the projection mirror includes a half mirror region composed of a half mirror,
The half mirror region is located on an optical path connecting the image display surface and the reflection mirror, and the optical path incident in the first direction from the image display surface is transmitted through the half mirror region to the reflection mirror. A virtual image display device.
前記ガラス面の前記映像が反射されるエリアの内、前記光源から最も離れた点である第1端部と、前記投影鏡のハーフミラー領域の内、前記第1端部に最も近い点である第2端部とを結ぶ直線に接して前記映像表示面が配置される請求項5に記載の虚像表示装置。 By further reflecting the image reflected by the projection mirror to the glass surface and visually recognizing it by the user, a virtual image of the image is generated forward in the line-of-sight direction of the glass surface,
The first end portion that is the point farthest from the light source in the area where the image of the glass surface is reflected, and the closest point to the first end portion in the half mirror region of the projection mirror The virtual image display device according to claim 5, wherein the video display surface is disposed in contact with a straight line connecting the second end portion.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2015129707A JP2017015805A (en) | 2015-06-29 | 2015-06-29 | Virtual image display device |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2015129707A JP2017015805A (en) | 2015-06-29 | 2015-06-29 | Virtual image display device |
Publications (1)
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Family Applications (1)
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Country | Link |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019077939A1 (en) * | 2017-10-20 | 2019-04-25 | 株式会社デンソー | Virtual image display device |
WO2019087615A1 (en) * | 2017-10-30 | 2019-05-09 | 株式会社デンソー | Virtual image display device |
US11586041B2 (en) | 2018-10-01 | 2023-02-21 | Denso Corporation | Virtual image display device |
-
2015
- 2015-06-29 JP JP2015129707A patent/JP2017015805A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2019087615A1 (en) * | 2017-10-30 | 2019-05-09 | 株式会社デンソー | Virtual image display device |
JP2019082558A (en) * | 2017-10-30 | 2019-05-30 | 株式会社デンソー | Virtual image display device |
US11586041B2 (en) | 2018-10-01 | 2023-02-21 | Denso Corporation | Virtual image display device |
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