JP2017203894A - Head-up display - Google Patents
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Images
Abstract
Description
本発明は、視認者の前方に虚像を生成するヘッドアップディスプレイに関するものである。 The present invention relates to a head-up display that generates a virtual image in front of a viewer.
従来のヘッドアップディスプレイは、例えば、特許文献1に開示されるものがある。このヘッドアップディスプレイは、表示画像を所定の位置に表示する投影光を出射する投影部と、投影部から出射される投影光を受光し、入射した投影光のうち少なくとも一部の投影光の結像距離を変えて、結像距離の異なる複数の第一投影光および第二投影光に変換する結像位置調整部と、第一投影光を結像する第一のスクリーンと、第二投影光を結像する第二のスクリーンと、第一のスクリーンと第二のスクリーンとに結像された画像の光を視認者に向け、視認者から距離の異なる虚像を視認させるリレー光学部と、を備えるものであり、単一の投影部(表示器)から複数の虚像を生成するものである。
A conventional head-up display is disclosed in
しかしながら、特許文献1に記載のヘッドアップディスプレイは、投影光を出射する投影部や、複数のスクリーンや、投影光の結像位置を変える結像位置調整部などの多くの部品を必要とし、構成が複雑となり、体積が大きくなってしまうおそれがあった。
However, the head-up display described in
そこで、本発明は、この問題に鑑みてなされたものであり、視認者から距離の異なる虚像を簡易な構成で表示可能なヘッドアップディスプレイを提供するものである。 Therefore, the present invention has been made in view of this problem, and provides a head-up display that can display virtual images with different distances from a viewer with a simple configuration.
上記の課題を解決するため、本発明のヘッドアップディスプレイは、第一の画像(M1)を表示する第一の表示領域(15,25)と、第二の画像(M2)を表示する第二の表示領域(16,26)と、を有する表示器(11,21)と、
前記第二の表示領域(16,26)の前方に配置され、前記第二の表示領域(16,26)が表示する前記第二の画像(M2)の光を受ける複数の受光部(17,27)と、前記複数の受光部(17,27)が受けた前記光を前記第二の表示領域(16,26)の前方に向けてそれぞれ導光する複数の導光部(18,28)と、前記複数の導光部(18,28)が導光した前記光をそれぞれ出射し、前記表示器(11,21)が表示する前記第二の画像(M2)に基づく第三の画像(M3)を表示する複数の表示部(19,29)と、を設ける導光表示部(12,22)と、
前記表示器(11,21)が表示する前記第一の画像(M1)の光と、前記導光表示部(12,22)が表示する前記第二の画像(M2)の光と、を視認者の視線方向に位置する透過反射部に向けるリレー光学部(13,14)と、を備えるものである。
In order to solve the above problems, the head-up display of the present invention has a first display area (15, 25) for displaying the first image (M1) and a second display for displaying the second image (M2). Display areas (16, 26), and indicators (11, 21),
A plurality of light receiving sections (17, 26) disposed in front of the second display area (16, 26) and receiving the light of the second image (M2) displayed by the second display area (16, 26). 27) and a plurality of light guides (18, 28) for guiding the light received by the plurality of light receiving parts (17, 27) toward the front of the second display area (16, 26), respectively. And a third image (based on the second image (M2) displayed by the display (11, 21), which emits the light guided by the light guides (18, 28), respectively. A plurality of display units (19, 29) for displaying M3), and a light guide display unit (12, 22) provided with;
The light of the first image (M1) displayed by the display (11, 21) and the light of the second image (M2) displayed by the light guide display unit (12, 22) are visually recognized. And a relay optical unit (13, 14) directed to a transmission / reflection unit located in the direction of the person's line of sight.
視認者から距離の異なる虚像を簡易な構成で表示することができる。 Virtual images at different distances from the viewer can be displayed with a simple configuration.
以下、添付図面に基づいて、本発明のヘッドアップディスプレイ(以下、HUDと記載)1の第一実施形態、第二実施形態を説明する。 Hereinafter, a first embodiment and a second embodiment of a head-up display (hereinafter referred to as HUD) 1 of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1乃至3は、本発明の第一実施形態のHUD1を説明する図であり、図4,図5は、本発明の第二実施形態のHUD1を説明する図である。第一実施形態のHUD1における表示装置10は、表示器11が表示する第一の画像M1と、導光表示部12が表示する第三の画像M3とが、概ね平行な面に表示されるのに対し、第二実施形態のHUD1における表示装置20は、表示器21が表示する第一の画像M1と、導光表示部22が表示する第三の画像M3とが、非平行な面に表示される点で異なる。
1 to 3 are diagrams for explaining the
本発明のHUD1は、例えば自動車に搭載されるものであり、図1,図4に示すように、表示装置10(20)と、第一のリレー光学部13と、第二のリレー光学部14と、制御基板(図示しない)と、を備える。表示装置10(20)は、第一の画像M1および第三の画像M3を表示する。第一のリレー光学部13,第二のリレー光学部14は、第一の画像M1の第一の表示光N1と第三の画像M3の第二の表示光N2とを視認者Eの視線方向に位置する透過反射部2に投影する。表示装置10(20)は、視認者Eまでの第一の表示光N1の光路長が、第二の表示光N2の光路長よりも長くなるように、第一の画像M1を第三の画像M3よりも遠方に表示する。
The
表示装置10(20)は、図2,図5に示すように、表面に実像である第一の画像M1と第二の画像M2とを表示する表示器11(21)と、表示器11(21)の前方(第一のリレー光学系13側)に配置され、表示器11(21)が表示する第二の画像M2の光を前方に向けて導光した後、表示器11(21)の表示面よりも第一のリレー光学部13側に第二の画像M2に基づく第三の画像M3を表示する導光表示部12(22)と、から構成される。
As shown in FIGS. 2 and 5, the display device 10 (20) includes a display 11 (21) that displays a
表示器11(21)は、表示面に実像を表示するディスプレイであり、例えば、LCDや有機ELパネルなどで構成される。表示器11(21)の前記表示面は、第一の画像M1を表示する第一の表示領域15(25)と、第二の画像M2を表示する第二の表示領域16(26)と、を少なくとも含む。表示器11(21)の前記表示面は、例えば、矩形状であり、第一の表示領域15(25)は、矩形状の一部を切り欠いた門形状であり、第二の表示領域16(26)は、第一の表示領域15(25)の切り欠き部分に該当する矩形状である。 The display 11 (21) is a display that displays a real image on a display surface, and is configured by, for example, an LCD or an organic EL panel. The display surface of the display 11 (21) includes a first display area 15 (25) for displaying the first image M1, a second display area 16 (26) for displaying the second image M2, At least. The display surface of the display 11 (21) has, for example, a rectangular shape, the first display area 15 (25) has a gate shape with a part of the rectangular shape cut out, and the second display area 16 (26) is a rectangular shape corresponding to the cutout portion of the first display area 15 (25).
導光表示部12(22)は、光ファイバー機能を有する繊維の集合体であり、一端から受光した光を内部で導光し、他端から出射するものである。導光表示部12(22)は、例えば、ウレキサイトやフェイスプレートあるいは同様の光ファイバー機能を有する部材で形成される。導光表示部12(22)は、表示器11(21)における第二の画像M2を表示する第二の表示領域16(26)の前方(第一のリレー光学部13側)に配置され、第二の表示領域16(26)が表示する第二の画像M2の光を受ける複数の受光部17(27)と、複数の受光部17(27)が受けた光を第二の表示領域16(26)の前方に向けてそれぞれ導光する複数の導光部18(28)と、複数の導光部18(28)が導光した光をそれぞれ出射し、表示器11(21)が表示する第二の画像M2に基づく第三の画像M3を表示する複数の表示部19(29)と、を設ける。
The light guide display unit 12 (22) is an aggregate of fibers having an optical fiber function, and guides light received from one end inside and emits it from the other end. The light guide display unit 12 (22) is formed of, for example, urexite, a face plate, or a member having a similar optical fiber function. The light guide display unit 12 (22) is disposed in front of the second display region 16 (26) for displaying the second image M2 on the display 11 (21) (on the first relay
図2は、本発明の第一実施形態の表示装置10における表示器11と導光表示部12とを示す斜視図である。
導光表示部12(22)の複数の受光部17(27)は、図2に示されるように、表示器11(21)の第二の表示領域16(26)に着接される。具体的には、受光部17(27)は、透光性の接着剤を用いて、表示器11(21)の第二の表示領域16(26)に接着される。また、導光表示部12(22)は、図示しない剛性の保持部により、受光部17(27)が表示器11(21)の第二の表示領域16(26)に密着するように固定されてもよい。なお、複数の受光部17(27)が配列されるピッチは、表示器11(21)の画素11pのピッチ以下にしてもよい。これにより、導光表示部12(22)が表示する第三の画像M3の解像度が、表示器11(21)が表示する第二の画像M2の解像度に対して低下することを防止することができる。
FIG. 2 is a perspective view showing the
The plurality of light receiving portions 17 (27) of the light guide display portion 12 (22) are attached to the second display region 16 (26) of the display 11 (21) as shown in FIG. Specifically, the light receiving unit 17 (27) is bonded to the second display region 16 (26) of the display 11 (21) using a translucent adhesive. The light guide display unit 12 (22) is fixed by a rigid holding unit (not shown) so that the light receiving unit 17 (27) is in close contact with the second display region 16 (26) of the display 11 (21). May be. The pitch at which the plurality of light receiving portions 17 (27) are arranged may be equal to or less than the pitch of the
また、導光表示部12(22)は、図3,図5に示されるように、複数の導光部18(28)における最も外側の側面に、黒色の低反射率部18a(28a)を設ける。低反射率部18a(28a)は、塗装やフィルムあるいは表面のシボ加工によって低反射率の機能を発現してもよい。低反射率部18a(28a)を設けることで、表示器11(21)の第一の表示領域15(25)から出射される第一の表示光N1が、複数の導光部18(28)における最も外側の側面で反射し、この導光部18(28)の側面が視認者Eに視認されてしまうことを防止することができる。
Further, as shown in FIGS. 3 and 5, the light guide display unit 12 (22) has a black
第一のリレー光学部13は、平板状の反射面を有する平面鏡であり、表示器11(21)の第一の表示領域15(25)に表示される第一の画像M1の第一の表示光N1と、導光表示部12(22)の表示部19(29)に表示される第三の画像M3の第二の表示光N2とを、第二のリレー光学部14に向けて反射する。
The 1st relay
第二のリレー光学部14は、例えば合成樹脂材料からなる基材の表面に反射膜を形成したものであり、第一のリレー光学部13で反射した第一の表示光N1および第二の表示光N2をさらに反射させ、フロントガラス2に向けて出射する凹状の自由曲面を有するミラーである。第二のリレー光学部14で反射した第一の表示光N1,第二の表示光N2は、HUD1の筐体の透光部を透過して、フロントガラス2に到達する。フロントガラス2で反射された第一の表示光N1,第二の表示光N2は、フロントガラス2の前方位置に第一虚像V1及び第二虚像V2を形成する。これにより、HUD1は、虚像V(第一虚像V1及び第二虚像V2)とフロントガラス2の前方に実際に存在する外景等の双方を、視認者Eに視認させることができる。なお、第二のリレー光学部14は、拡大鏡としての機能を有し、表示器11(21)に表示された第一の画像M1および第三の画像M3を拡大してフロントガラス2側へ反射する。すなわち、視認者Eに視認される第一虚像V1,第二虚像V2は、表示器11(21)が表示する第一の画像M1,第三の画像M3が拡大した像である。また、第二のリレー光学部14は、フロントガラス2が曲面であることに起因する第一虚像V1及び第二虚像V2の歪みを軽減する機能も有する。
The second relay
以上が、本実施形態におけるHUD1の説明であるが、本発明は上記実施形態及び図面によって限定されるものではない。これらに変更(構成要素の削除も含む)を加えることができるのはもちろんである。以下に変形例の一例を示す。 The above is description of HUD1 in this embodiment, However, This invention is not limited by the said embodiment and drawing. Of course, changes (including deletion of components) can be added to these. An example of a modification is shown below.
上記実施形態において、第一の画像M1を表示する表示面と、第三の画像M3を表示する表示面とは、平面であったが、曲面で形成されてもよい。 In the above embodiment, the display surface that displays the first image M1 and the display surface that displays the third image M3 are flat surfaces, but may be formed as curved surfaces.
上記実施形態では、第一のリレー光学部13を平面鏡で構成し、第二のリレー光学部14を凹面鏡で構成したが、一方のミラー(反射型のリレー光学部)を省略してもよく、新たな反射型のリレー光学部を追加してもよい。また、レンズなどの屈折型のリレー光学部で代替してもよく、新たに屈折型のリレー光学部を追加してもよい。
In the said embodiment, although the 1st relay
1 HUD(ヘッドアップディスプレイ)、10 表示装置、11 表示器、12 導光表示部、13 第一のリレー光学部、14 第二のリレー光学部、15 第一の表示領域、16 第二の表示領域、17 受光部、18 導光部、19 表示部、20 表示装置、21 表示器、22 導光表示部、23 第一のリレー光学部、24 第二のリレー光学部、25 第一の表示領域、26 第二の表示領域、27 受光部、28 導光部、29 表示部、M1 第一の画像、M2 第二の画像、M3 第三の表示画像、N1 第一表示光、N2 第二表示光、V 虚像、V1 第一虚像、V2 第二虚像
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記第二の表示領域の前方に配置され、前記第二の表示領域が表示する前記第二の画像の光を受ける複数の受光部(17,27)と、前記複数の受光部が受けた前記光を前記第二の表示領域の前方に向けてそれぞれ導光する複数の導光部(18,28)と、前記複数の導光部が導光した前記光をそれぞれ出射し、前記表示器が表示する前記第二の画像に基づく第三の画像(M3)を表示する複数の表示部(19,29)と、を設ける導光表示部(12,22)と、
前記表示器が表示する前記第一の画像の光と、前記導光表示部が表示する前記第二の画像の光と、を視認者の視線方向に位置する透過反射部に向けるリレー光学部(13,14)と、を備える、
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ。 A display (11) having a first display area (15, 25) for displaying the first image (M1) and a second display area (16, 26) for displaying the second image (M2). 21) and
A plurality of light receiving portions (17, 27) disposed in front of the second display region and receiving the light of the second image displayed by the second display region, and the light receiving portions received by the plurality of light receiving portions A plurality of light guides (18, 28) for respectively guiding light toward the front of the second display area, and the light guided by the plurality of light guides, respectively; A light guide display unit (12, 22) for providing a plurality of display units (19, 29) for displaying a third image (M3) based on the second image to be displayed;
A relay optical unit that directs the light of the first image displayed by the display unit and the light of the second image displayed by the light guide display unit to a transmission / reflection unit positioned in the viewing direction of the viewer ( 13 and 14)
A head-up display.
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。 The outermost side surface of the plurality of light guides is provided with a black low reflectance part (18a, 28a).
The head-up display according to claim 1.
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。 The pitch at which the plurality of light receiving units are arranged is equal to or less than the pitch of the pixels of the display.
The head-up display according to claim 1, wherein the head-up display is provided.
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ。
The light guide display unit is provided with the light receiving unit and the display unit non-parallel.
The head-up display according to claim 1, wherein the head-up display is provided.
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