JP2017219623A - ヘッドアップディスプレイ装置及びコールドミラー - Google Patents

ヘッドアップディスプレイ装置及びコールドミラー Download PDF

Info

Publication number
JP2017219623A
JP2017219623A JP2016112822A JP2016112822A JP2017219623A JP 2017219623 A JP2017219623 A JP 2017219623A JP 2016112822 A JP2016112822 A JP 2016112822A JP 2016112822 A JP2016112822 A JP 2016112822A JP 2017219623 A JP2017219623 A JP 2017219623A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wavelength
region
reflectance
light
display 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.)
Granted
Application number
JP2016112822A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6593254B2 (ja
Inventor
潤也 横江
Junya Yokoe
潤也 横江
孝啓 南原
Takahiro Nambara
孝啓 南原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2016112822A priority Critical patent/JP6593254B2/ja
Priority to US16/307,077 priority patent/US10698210B2/en
Priority to CN201780034632.1A priority patent/CN109219767B/zh
Priority to PCT/JP2017/016678 priority patent/WO2017212818A1/ja
Priority to DE112017002830.2T priority patent/DE112017002830T5/de
Publication of JP2017219623A publication Critical patent/JP2017219623A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6593254B2 publication Critical patent/JP6593254B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01Head-up displays
    • G02B27/0101Head-up displays characterised by optical features
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K35/00Arrangement of adaptations of instruments
    • B60K35/23
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01Head-up displays
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/20Filters
    • G02B5/208Filters for use with infrared or ultraviolet radiation, e.g. for separating visible light from infrared and/or ultraviolet radiation
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/20Filters
    • G02B5/26Reflecting filters
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/20Filters
    • G02B5/28Interference filters
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/20Filters
    • G02B5/28Interference filters
    • G02B5/281Interference filters designed for the infrared light
    • G02B5/282Interference filters designed for the infrared light reflecting for infrared and transparent for visible light, e.g. heat reflectors, laser protection
    • B60K2360/23
    • B60K2360/31
    • B60K2360/334
    • B60K2360/336
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01Head-up displays
    • G02B27/0101Head-up displays characterised by optical features
    • G02B2027/0112Head-up displays characterised by optical features comprising device for genereting colour display
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01Head-up displays
    • G02B27/0101Head-up displays characterised by optical features
    • G02B2027/0112Head-up displays characterised by optical features comprising device for genereting colour display
    • G02B2027/0114Head-up displays characterised by optical features comprising device for genereting colour display comprising dichroic elements
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01Head-up displays
    • G02B27/0101Head-up displays characterised by optical features
    • G02B2027/0118Head-up displays characterised by optical features comprising devices for improving the contrast of the display / brillance control visibility

Abstract

【課題】高い表示品位を実現するHUD装置を提供する。
【解決手段】HUD装置は、投影部材へ表示光を投影することにより虚像表示する。HUD装置は、画像を可視領域の複数の波長を含む表示光として投射する表示光投射部と、表示光投射部からの表示光を投影窓側へ導光する導光部と、を備える。導光部は、光学多層膜を用いて表示光を反射するコールドミラー部を有する。XYZ表色系において、等色関数Zの値が最大となる波長と等色関数Yの値が最大となる波長との間の波長領域を第1波長領域と、等色関数Yが最大となる波長と等色関数Xが最大となる波長との間の波長領域を第2波長領域と定義する。表示光に対するコールドミラー部の反射率であって、対象となる波長領域内の各波長の反射率のうち最小値をとる反射率を最小反射率と定義する。第2波長領域における最小反射率は、第1波長領域における最小反射率よりも大きい。
【選択図】図13

Description

本発明は、ヘッドアップディスプレイ装置(以下、HUD装置を略称とする)と、当該HUD装置への採用に好適なコールドミラーに関する。
従来、移動体に搭載され、投影窓を通じて投影部材に表示光を投影することにより、乗員により視認可能な虚像を表示するHUD装置が知られている。特許文献1に開示のHUD装置は、画像を可視領域の複数の波長を含む表示光として投射する表示光投射部と、表示光投射部からの表示光を投影窓へ導光する導光部と、を備えている。さらに導光部は、光学多層膜を用いて表示光を反射するコールドミラー部を有している。
ここでコールドミラー部は、450〜480nm、530〜560nm、610〜640nmの反射率が高く、可視光の他の波長領域では反射率が低くなっている。具体的に、510nm付近と590nm付近に2つの最低反射率を有する波長が存在し、当該2つの最低反射率は、互いに実質等しい約50%に設定されている。HUD装置外部から投影窓を通じてHUD装置内部に入射する太陽光等の外光が、コールドミラー部に反射されて表示光投射部まで到達することを抑制することができる。すなわち、表示光投射部の温度上昇による寿命低下を抑制することができる。
特開2003−344801号公報
さて、本発明者らは、虚像の表示品位を高める観点から、コールドミラー部の反射率をどのように設定すべきかについて、詳細な検討を行なった。そして、本発明者らは、XYZ表色系における等色関数X,Y,Zを考慮して、コールドミラー部の反射率を設定すべきことを見出した。
具体的に、等色関数Zの値が最大となる波長と等色関数Yの値が最大となる波長との間の波長領域を第1波長領域と、等色関数Yが最大となる波長と等色関数Xが最大となる波長との間の波長領域を第2波長領域とを比較する。この比較の結果により、第2波長領域における虚像の輝度への影響度及び虚像の色度への影響度は、共に、第1波長領域よりも相対的に大きくなる傾向が存在することが見出されたのである。
この知見をもとに、改めて特許文献1のコールドミラー部について考察すると、第1波長領域に属する510nm付近と第2波長領域に属する590nm付近の最低反射率が、実質等しい約50%に設定されている。すなわち、虚像への影響度が大きい第2波長領域の表示光を、第1波長領域よりも相対的に多く反射しない構成となっているため、虚像の表示に寄与すべき第2波長領域の表示光が導光され難くなっている。したがって、特許文献1のコールドミラー部を採用した場合、輝度の低下及び色度の変質により、虚像の表示品位の低下が懸念されるのである。
本発明は、以上説明した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、高い表示品位を実現するHUD装置及びコールドミラーを提供することにある。
開示される発明のひとつは、移動体(1)に搭載され、投影窓(2a)を通じて投影部材(3)へ表示光を投影することにより、乗員により視認可能に虚像表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
画像を可視領域の複数の波長を含む表示光として投射する表示光投射部(10)と、
表示光投射部からの表示光を投影窓側へ導光する導光部(30)と、を備え、
導光部は、光学多層膜(44,244,248)を用いて表示光を反射するコールドミラー部(40,240)を有し、
XYZ表色系において、等色関数Zの値が最大となる波長(λzm)と等色関数Yの値が最大となる波長(λym)との間の波長領域を第1波長領域(WR1)と、等色関数Yが最大となる波長と等色関数Xが最大となる波長(λxm)との間の波長領域を第2波長領域(WR2)と定義し、
表示光に対するコールドミラー部の反射率であって、対象となる波長領域内の各波長の反射率のうち最小値をとる反射率を最小反射率と定義すると、
第2波長領域における最小反射率は、第1波長領域における最小反射率よりも大きい。
このような発明によると、第2波長領域における最小反射率は、第1波長領域における最小反射率よりも大きい。このようにすると、第1波長領域では、最小反射率が小さいため、表示光はコールドミラー部に反射され難いので投影窓側へ導光され難くなるが、虚像への影響度は相対的に小さくて済む。そして、太陽光等の外光のうち第1波長領域の光が投影窓を通じてHUD装置内部に入射しても、コールドミラー部に反射され難いので、当該光が表示光投射部まで到達することが抑制される。一方、虚像への影響度が相対的に大きい第2波長領域では、最小反射率が大きいため、表示光がコールドミラー部に反射され易いので、投影部材への投影により、第2波長領域の表示光の多くを虚像の表示に寄与させることができる。したがって、虚像の輝度及び色再現性が高まる。以上により、XYZ表色系における等色関数X,Y,Zを考慮した反射率特性のコールドミラー部が採用された結果として、虚像において高い表示品位を実現することができるのである。
また、開示される発明の他のひとつは、移動体(1)に搭載され、投影窓(2a)を通じて投影部材(3)へ表示光を投影することにより、乗員により視認可能に虚像表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
画像を可視領域の複数の波長を含む表示光として投射する表示光投射部(10)と、
表示光投射部からの表示光を投影窓側へ導光する導光部(30)と、を備え、
導光部は、光学多層膜(44,244,248)を用いて表示光を反射するコールドミラー部(40,240)を有し、
XYZ表色系において、等色関数Zの値が最大となる波長(λzm)と等色関数Yの値が最大となる波長(λym)とのちょうど中間となる波長を第1中間波長(λm1)と、等色関数Yの値が最大となる波長と等色関数Xの値が最大となる波長(λxm)とのちょうど中間となる波長を第2中間波長(λm2)と定義すると、
表示光に対するコールドミラー部の反射率について、第2中間波長における反射率は、第1中間波長における反射率よりも大きい。
このような発明によると、第2中間波長における反射率は、第1中間波長における反射率よりも大きい。このようにすると、第1中間波長の近傍では、反射率が小さいため、表示光はコールドミラー部に反射され難いので投影窓側へ導光され難くなるが、虚像への影響度は相対的に小さくて済む。そして、太陽光等の外光のうち第1中間波長の近傍波長の光が投影窓を通じてHUD装置内部に入射しても、コールドミラー部に反射され難いので、当該光が表示光投射部まで到達することが抑制される。一方、虚像への影響度が相対的に大きい第2中間波長では、反射率が大きいため、表示光がコールドミラー部に反射され易いので、投影部材への投影により、第2中間波長の近傍波長の表示光の多くを虚像の表示に寄与させることができる。したがって、虚像の輝度及び色再現性が高まる。以上により、XYZ表色系における等色関数X,Y,Zを考慮した反射率特性のコールドミラー部が採用された結果として、虚像において高い表示品位を実現することができるのである。
また、開示される発明の他のひとつは、画像の表示に用いられ、ミラー基板(42)と、ミラー基板の表面(42a)に形成された光学多層膜(44)と、を備え、光学多層膜により入射光の一部を反射すると共に、他部を光路(OP)から遮断するコールドミラーであって、
XYZ表色系において、等色関数Zの値が最大となる波長(λzm)と等色関数Yの値が最大となる波長(λym)との間の波長領域を第1波長領域(WR1)と、等色関数Yの値が最大となる波長と等色関数Xの値が最大となる波長(λxm)との間の波長領域を第2波長領域(WR2)と定義し、
対象となる波長領域内の各波長の反射率のうち最小値をとる最小反射率を定義すると、
第2波長領域における最小反射率は、第1波長領域における最小反射率よりも大きい。
このような発明によると、第2波長領域における最小反射率が第1波長領域における最小反射率よりも大きい。こうしたコールドミラーは、入射光のうち画像の表示への影響度が相対的に大きい第2波長領域の光を多く反射しつつ、入射光のうち影響度が相対的に小さい第1波長領域の光を多く遮断可能となる。すなわち、熱の発生原因を遮断により抑制しつつ、影響度が大きい第2波長領域の光を画像の表示に寄与させることができる。したがって、画像の表示において輝度及び色再現性が良好となるため、高い表示品位を実現することができるのである。
また、開示される発明の他のひとつは、画像の表示に用いられ、ミラー基板(42)と、ミラー基板の表面(42a)に形成された光学多層膜(44)と、を備え、光学多層膜により入射光の一部を反射すると共に、他部を光路(OP)から遮断するコールドミラーであって、
XYZ表色系において、等色関数Zの値が最大となる波長(λzm)と等色関数Yの値が最大となる波長(λzm)とのちょうど中間となる波長を第1中間波長(λm1)と、等色関数Yの値が最大となる波長と等色関数Xの値が最大となる波長(λxm)とのちょうど中間となる波長を第2中間波長(λm2)と定義すると、
入射光に対する反射率について、第2中間波長における反射率は、第1中間波長における反射率よりも大きい。
このような発明によると、第2中間波長における反射率は、第1中間波長における反射率よりも大きい。こうしたコールドミラーは、入射光のうち画像の表示への影響度が相対的に大きい第2中間波長の近傍波長の光を多く反射しつつ、入射光のうち影響度が相対的に小さい第1中間波長の近傍波長の光を多く遮断可能となる。すなわち、熱の発生原因を遮断により抑制しつつ、影響度が大きい第2中間波長の近傍波長の光を画像の表示に寄与させることができる。したがって、画像の表示において輝度及び色再現性が良好となるため、高い表示品位を実現することができるのである。
なお、括弧内の符号は、記載内容の理解を容易にすべく、後述する実施形態において対応する構成を例示するものに留まり、発明の内容を限定することを意図したものではない。
第1実施形態におけるHUD装置の車両への搭載状態を示す図である。 第1実施形態におけるHUD装置の概略構成を示す図である。 第1実施形態における表示光投射部を示す図である。 第1実施形態における表示光投射部を導光部側から見た図である。 図4のV部を拡大して示す図である。 第1実施形態における表示光投射部から投射された直後の表示光のスペクトルを示すグラフである。 太陽光のスペクトルを示すグラフである。 XYZ表色系における等色関数Yを示すグラフである。 XYZ表色系における等色関数X、等色関数Y及び等色関数Zを示すグラフである。 第1実施形態における表示光について、輝度への影響度の波長依存性を示すグラフである。 第1実施形態における表示光について、色度への影響度の波長依存性を示すグラフである。 第1実施形態におけるコールドミラーの詳細構成を示す図である。 第1実施形態におけるコールドミラー部の反射率特性を示すグラフである。 第2実施形態におけるHUD装置の概略構成を示す図である。 第2実施形態における第2波長領域遮断ミラーの反射率特性を示すグラフである。 第2実施形態における赤外領域遮断ミラーの反射率特性を示すグラフである。 変形例1のうち一例におけるコールドミラー部の反射率特性を示すグラフである。 変形例1のうち一例におけるコールドミラー部の反射率特性を示すグラフである。 変形例1のうち一例におけるコールドミラー部の反射率特性を示すグラフである。 変形例1のうち一例におけるコールドミラー部の反射率特性を示すグラフである。
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。なお、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。
(第1実施形態)
図1に示すように、本発明の第1実施形態によるHUD装置100は、移動体の一種である車両1に搭載され、インストルメントパネル2内に収容されている。HUD装置100は、インストルメントパネル2の上面部に設けられた投影窓2aを通じて、車両1の投影部材としてのウインドシールド3へ表示光を投影する。表示光がウインドシールド3に反射されることで、HUD装置100は、画像を車両1の乗員により視認可能に虚像表示する。すなわち、ウインドシールド3に反射される表示光が車両1の室内において設定された視認領域EBに到達し、当該視認領域EBにアイポイントEPが位置する乗員が当該表示光を虚像VIとして知覚する。そして、乗員は、虚像VIにより各種情報を認識することができる。画像として虚像表示される各種情報としては、車速、燃料残量等の車両1の状態、又は、道路情報、視界補助情報等のナビゲーション情報が挙げられる。
車両1のウインドシールド3は、透光性のガラスないしは合成樹脂により板状に形成されている。ウインドシールド3は、表示光が投影される投影面3aを滑らかな凹面状又は平面状に形成している。なお、投影部材として、ウインドシールド3の代わりに、車両1と別体となっているコンバイナを車両1内に設置して、当該コンバイナに画像を投影するものであってもよい。また、HUD装置100自体が、投影部材としてのコンバイナを備えていてもよい。
視認領域EBは、HUD装置100により表示される虚像VIが明瞭に視認可能となる領域である。通常、視認領域EBは、車両1に設定されたアイリプスと重なるように設けられる。アイリプスは、乗員としての運転者のアイポイントの分布を統計的に表したアイレンジに基づいて、設定されている(詳細は、JISD0021:1998参照)。
このようなHUD装置100の具体的構成を、図2に基づいて、以下に説明する。HUD装置100は、表示光投射部10及び導光部30を備えている。表示光投射部10及び導光部30は、HUD装置100のハウジング50内に収容されている。
表示光投射部10は、図2,3に示すように、光源12、コンデンサレンズ14、フィールドレンズ16、及び液晶パネル20を有し、例えば箱状のケーシング10aにこれらを収容して形成されている。
光源12は、例えば複数の発光素子12aの配列により構成されている。本実施形態における発光素子12aは、光源用回路基板12b上に配置され、当該光源用回路基板12b上の配線パターンを通じて、電源と接続されている発光ダイオード素子である。各発光素子12aは、通電により電流量に応じた発光量にて光を発する。より詳細には、各発光素子12aでは、例えば青色発光ダイオードを蛍光体で覆うことにより、疑似白色での発光が実現されている。本実施形態では、発光素子12aは3つ設けられている。
コンデンサレンズ14及びフィールドレンズ16は、光源12と液晶パネル20との間に配置されている。コンデンサレンズ14は、例えば合成樹脂ないしはガラス等により透光性を有して形成されている。特に本実施形態のコンデンサレンズ14は、複数の凸レンズ素子が発光素子12aの数及び配置に合わせて配列されたレンズアレイとなっている。コンデンサレンズ14は、光源12側から入射した光を集光してフィールドレンズ16側へ射出する。
フィールドレンズ16は、コンデンサレンズ14と液晶パネル20との間に配置され、合成樹脂ないしはガラス等により、透光性を有して形成されている。特に本実施形態のフィールドレンズ16は、平板状に形成されたフレネルレンズとなっている。フィールドレンズ16は、コンデンサレンズ14側から入射した光をさらに集光して液晶パネル20側へ向けて射出する。
本実施形態の液晶パネル20は、薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor、TFT)を用いた液晶パネルであって、例えば2方向に配列された複数の液晶画素から形成されたアクティブマトリクス型の液晶パネルである。
具体的に図4に示すように、液晶パネル20は、長手方向及び短手方向を有する矩形状を呈している。図5に示すように、液晶画素21が長手方向及び短手方向に配列されることで、導光部30側において画像を表示光として射出する表示面20aもまた矩形状を呈している。各液晶画素21では、表示面20aの法線方向に貫通して設けられる透過部22と、当該透過部22を囲んで形成された配線部23とが設けられている。
液晶パネル20は、一対の偏光板及び一対の偏光板に挟まれた液晶層等が積層されて形成されていることで、平板状を呈している。各偏光板は、所定方向に偏光した光を透過させ、当該所定方向に垂直な方向に偏光した光を吸収する性質を有しており、一対の偏光板は、当該所定方向を互いに直交させて配置されている。液晶層は、液晶画素毎の電圧印加により、印加電圧に応じて液晶層に入射する光の偏光方向を回転させることが可能となっている。偏光方向の回転により導光部側の偏光板を透過する光の割合、すなわち透過率を随時変えることができる。
したがって、液晶パネル20は、光源12側の表面である照明対象面20bへのフィールドレンズからの光の入射に対して、液晶画素21毎の透過率を制御する。すなわち、液晶パネル20は、光源12側からの照明に応じた画像を形成して、表示光として射出可能となっている。本実施形態において表示光は、液晶パネル20の長手方向に対して例えば45度傾いた偏光方向に偏光した光として投射される。
隣り合う液晶画素21には、互いに異なる色(例えば、赤、緑及び青)のカラーフィルタ24r,24g,24rが設けられており、これらの組み合わせにより、様々な色が実現されるようになっている。
液晶パネル20によって、表示光投射部10は、画像を、光源12の発光スペクトル及びカラーフィルタ24r,24g,24bの透過率特性に応じたスペクトルをもつ表示光として投射可能となっている。図6には、本実施形態において、全ての液晶画素21の透過率を性能上最大とした場合の表示光投射部10により投射される表示光のスペクトルが示されている。この複数の波長を含む表示光のスペクトルは、各カラーフィルタ24r,24g,24rの特性に対応して、約450nm、約530nm及び約600nmに極大値を有し、約500nm、約580nmに極小値を有する。
こうした表示光投射部10により、液晶パネル20の表示面20aから投射された表示光は、導光部30に入射するようになっている。
導光部30は、図2に示すように、表示光投射部10からの表示光を投影窓2a側へ導光する光学系であり、表示光が視認領域EBに到達するまでの光路OPの一部を構成している。導光部30は、コールドミラー部40及び拡大ミラー部32を有している。
コールドミラー部40は、表示光の光路OP上において、拡大ミラー部32よりも表示光投射部10側に配置されている。コールドミラー部40は、光学多層膜44を用いて表示光を反射可能となっている。具体的に本実施形態のコールドミラー部40は、単数のコールドミラー42を有している。
コールドミラー42は、ミラー基板43及び光学多層膜44を有しており、画像の虚像表示に用いられる。ミラー基板43は、例えば合成樹脂ないしはガラス等により透光性を有する平板状に形成されている。
光学多層膜44は、ミラー基板43のうち、表示光投射部10及び拡大ミラー部32と向かい合う表示光入射側の表面42aに形成されている。光学多層膜44は、2種類以上の互いに屈折率の異なる光学材料からなる薄膜44a(図12も参照)を、表面の法線方向に沿って積層して形成されている。薄膜44aとしては、誘電体薄膜ないしは金属薄膜を採用可能である。薄膜44aの光学材料としては、例えば、酸化チタン(TiO)、酸化シリコン(SiO)、酸化ニオブ(Nb)、酸化タンタル(Ta)、フッ化マグネシウム(MgF)、フッ化カルシウム(CaF)等を採用することが可能である。
こうした光学多層膜44を用いて、コールドミラー42は、表示光投射部10から入射光として入射した表示光の一部を反射すると共に、他部を光路OPから遮断する。ここで本実施形態における光路OPからの遮断とは、表示光がコールドミラー42の光学多層膜44及びミラー基板43を透過して光路OP外に放出されることと、表示光が光学多層膜44又はミラー基板43にて吸収されることとを含む。本実施形態では、透過の割合が吸収の割合よりも十分に大きい。
コールドミラー部40により反射された表示光は、拡大ミラー部32へと入射する。
拡大ミラー部32は、表示光の光路OP上において、コールドミラー部40よりも投影窓2a側(換言すると、ウインドシールド3側)に配置されている。拡大ミラー部32は、表示光投射部10における表示面20aの画像のサイズに対して、乗員により視認される虚像VIのサイズを拡大する機能を有する。具体的に本実施形態の拡大ミラー部32は、1つの拡大ミラー33を有している。
拡大ミラー33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33aとしてアルミニウムを蒸着させること等により形成されている。反射面33aは、拡大ミラー33の中心が凹む凹状に湾曲することで、滑らかな凹面状に形成されている。拡大ミラー33に入射した表示光は、反射面33aにより、投影窓2aを通じてウインドシールド3へ向けて反射される。
ハウジング50において投影窓2aに対応する箇所には、透光性の防塵カバー52が配置されている。したがって、導光部30からの表示光は、防塵カバー52を透過して、ウインドシールド3へ投影される。こうしてウインドシールド3に反射された表示光を、虚像VIとして乗員が視認可能となるのである。
このようなHUD装置100を搭載した車両1では、例えば太陽光等の外光がウインドシールド3を透過した後、さらに投影窓2aを通じてHUD装置100内部に入射し得る。投影窓2aからHUD装置100内部に入射した外光の一部は、表示光の進行とは逆行するように、光路OPに沿って、導光部30において、拡大ミラー部32の拡大ミラー33に反射された後、コールドミラー部40のコールドミラー42に入射する。図7には、コールドミラー部40に入射し得る外光として、太陽光のスペクトルが示されている。太陽光のスペクトルは、図6の表示光のスペクトルに対して、波長依存性は小さく、可視領域及び赤外領域において広くなだらかに分布していると言える。
このような太陽光の多くを、コールドミラー部40が表示光投射部10へ向けて反射するような特性を有していると、太陽光が表示光投射部10へ到達する光量が増大してしまう。表示光投射部10へ到達した太陽光は、例えば熱に変換されることで表示光投射部10にダメージを与え、表示光投射部10の寿命を縮めることとなる。すなわち、コールドミラー部40は、太陽光の反射率が小さい特性であることが望まれる。
一方、コールドミラー部40は、表示光を反射する機能も有しているから、表示品位が高い状態で表示光により虚像VIが表示されることが望まれる。
ここで、図6のスペクトルを有する表示光において、各波長が輝度や色度に及ぼす影響度について説明する。以下の説明におけるXYZ表色系としては、CIE1931表色系が適用されるものとする。だたし、アイポイントEPから虚像VIまでの距離が非常に近くなる場合等、CIE1931表色系の適用が明らかに不当となる特別の事情がある場合には、CIE1931表色系の適用に代えて、CIE1964表色系が適用されるものとする。また、各表色系の詳細は、ISO11664−1:2007を参照することができる。
さらに以下の説明のために、上述のXYZ表色系において、図8,9に示すように、等色関数Zの値が最大となる波長λzmと等色関数Yの値が最大となる波長λymとの間の波長領域を第1波長領域WR1と定義し、等色関数Yの値が最大となる波長λymと等色関数Xの値が最大となる波長λxmとの間の波長領域を第2波長領域WR2と定義する。CIE1931表色系では、波長λxmは599nmであり、波長λymは555nmであり、波長λyzは446nmである。したがって、実質的に、第1波長領域WR1は446〜555nmの範囲に対応し、第2波長領域WR2は555〜599nmの範囲に対応する。
さらに、等色関数Zの値が最大となる波長λzmと等色関数Yの値が最大となる波長λymとのちょうど中間となる波長を第1中間波長λm1と定義し、等色関数Yの値が最大となる波長λymと等色関数Xの値が最大となる波長λxmとのちょうど中間となる第2中間波長λm2と定義する。CIE1931表色系では、第1中間波長λm1は約500nmであり、第2中間波長λm2は約580nmである。
本実施形態の表示光における各波長の輝度への影響度は、図8の等色関数Yと、図6の当該表示光のスペクトルとを掛け合わせて、図10のように表すことができる。ここで表示光は、第1波長領域WR1及び第2波長領域WR2の波長を含んでいるので、図10において各領域WR1,WR2における影響度は当然0とはならない。具体的に図10によれば、影響度が最も高い約550nmから第1波長領域WR1側は、漸次影響度が低下するのに対し、第2波長領域WR2側は、全域に亘って0.5以上の影響度が維持されている。したがって、第2波長領域WR2は、第1波長領域WR1よりも輝度への影響度が大きいと言える。また、第1中間波長λm1の影響度は約0.1であり、第2中間波長λm2の影響度は約0.7である。したがって、第2中間波長λm2は、第1中間波長λm1よりも輝度への影響度が大きいと言える。
本実施形態の表示光における各波長の色度への影響度は、図9の等色関数X、等色関数Y及び等色関数Zと、図6の当該表示光のスペクトルとを掛け合わせて、図11のように表すことができる。図11によれば、第1波長領域WR1には、影響度が0.2以下となる領域があるのに対し、第2波長領域WR2は、全域に亘って0.3以上の影響度となっている。したがって、第2波長領域WR2は、第1波長領域WR1よりも色度への影響度が大きいと言える。また、第1中間波長λm1の影響度は約0.1であり、第2中間波長λm2の影響度は約0.3である。したがって、第2中間波長λm2は、第1中間波長λm1よりも色度への影響度が大きいと言える。
太陽光を光路OPから遮断することを優先して、影響度が大きな波長領域の反射率が小さく設定されると、表示光のうち当該波長領域の光もコールドミラー部40によって光路OPから遮断されてしまう。表示光のうち影響度が大きな波長領域の光が遮断されると、虚像VIの表示品位への影響は大きい。具体的に、表示光のうち輝度の影響度が大きな波長領域の光が遮断されると虚像VIの輝度は大きく低下し、また、表示光のうち色度の影響度が大きな波長領域の光が遮断されると虚像VIの色度は大きく変質する。
一方、影響度が小さな波長領域の反射率を小さくしても、虚像VIの表示品位への影響は小さい。こうした波長領域では、太陽光を光路から遮断することを優先しても問題は少ない。したがって、第2波長領域WR2の反射率を第1波長領域WR1の反射率よりも大きく設定することが好ましい。同様に、第2中間波長λm2の反射率を第1中間波長λm1の反射率よりも大きく設定することが好ましい。
こうした輝度への影響度及び色度への影響度を考慮して、本実施形態のコールドミラー42では、図12に示されるミラー基板43及び光学多層膜44の構成が採用されている。図12の光学多層膜44における左側の欄には、その薄膜44aを構成する光学材料が記載されている。図12の光学多層膜44における右側の欄には、その薄膜44aの膜厚が記載されている(ただし、単位はnmである)。ミラー基板43の屈折率は、例えばe線に対して1.52である。
各薄膜44aにおける各膜厚は、例えば、上述の考慮に基づいた条件設定の下、コンピュータによる最適化計算によって適宜設定される。特に図12の光学多層膜44は、実際の条件に合わせて、入射面に対して偏光方向が約45度傾いた光を、約35度の入射角で入射させた条件下で設計されている。
図13には、図12に示された構成のコールドミラー部40のコールドミラー42における反射率特性が示されている。図13では、実際の表示光に対応する約35度の入射角に対応する反射率であって、p偏光に対する反射率と、s偏光に対する反射率とがそれぞれ示されている。入射面に対して表示光の偏光方向が約45度傾いて入射する本実施形態では、反射率Rpと反射率Rsとの平均値を反射率として参照すればよい。なお、図13に示す反射率Rp,Rsは、エネルギー反射率である。
コールドミラー部40の反射率特性は、光学多層膜44における光の干渉の結果によって特徴づけられている。このため、コールドミラー部40の反射率は、例えば薄膜44aの膜数が常識的な膜数を超えた場合、薄膜44aの光学材料固有の吸収線の影響を顕著に受けた場合等を除いて、波長に対して離散的な値を取り難い。したがって、コールドミラー部40の反射率は、互いに近傍の波長に対して極端に異なる反射率をとることは少ない。すなわち、以下において2つの特定波長間の反射率を比較した場合であっても、実質的に、当該特定波長近傍の波長にも当該比較が当てはまる蓋然性が高い。
ここで、表示光に対するコールドミラー部40の反射率であって、対象となる波長領域内の各波長の反射率のうち最小値をとる反射率を最小反射率と定義する。こうした定義下、図13を参照すると、第2波長領域WR2における最小反射率は、第1波長領域WR1における最小反射率よりも大きいことがわかる。
同様に図13を参照すると、第2中間波長λm2における反射率は、第1中間波長λm1における反射率よりも大きいことがわかる。
より詳細に、第1波長領域WR1における最低反射率及び第1中間波長λm1における反射率が80%以下となっている一方、第2波長領域WR2における最低反射率及び第2中間波長λm2における反射率が80%以上となっている。第1波長領域WR1内において反射率が極小値をとる波長は1つ存在する。
また可視領域において、コールドミラー部40の反射率特性は、図9の等色関数X、等色関数Y及び等色関数Zと、あるいは、図10の輝度への影響度の波長依存性と、またあるいは、図11の色度への影響度の波長依存性と、およそ負の相関があることがわかる。
また図13を参照すると、赤外領域における最小反射率は、可視領域における平均反射率よりも小さいことがわかる。具体的に、赤外領域としての780nm以上1080nm以下の波長領域における平均反射率は、20%以下となっている。
(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。
第1実施形態のHUD装置100によると、第2波長領域WR2における最小反射率は、第1波長領域WR1における最小反射率よりも大きい。このようにすると、第1波長領域WR1では、最小反射率が小さいため、表示光はコールドミラー部40に反射され難いので投影窓2a側へ導光され難くなるが、虚像VIへの影響度は相対的に小さくて済む。そして、太陽光等の外光のうち第1波長領域WR1の光が投影窓2aを通じてHUD装置100内部に入射しても、コールドミラー部40に反射され難いので、当該光が表示光投射部10まで到達することが抑制される。一方、虚像VIへの影響度が相対的に大きい第2波長領域WR2では、最小反射率が大きいため、表示光がコールドミラー部40に反射され易いので、投影部材としてのウインドシールド3への投影により、第2波長領域WR2の表示光の多くを虚像VIの表示に寄与させることができる。したがって、虚像VIの輝度及び色再現性が高まる。以上により、XYZ表色系における等色関数X,Y,Zを考慮した反射率特性のコールドミラー部40が採用された結果として、虚像VIにおいて高い表示品位を実現することができるのである。
また、第1実施形態によると、第2中間波長λm2における反射率は、第1中間波長λm1における反射率よりも大きい。このようにすると、第1中間波長λm1の近傍では、反射率が小さいため、表示光はコールドミラー部40に反射され難いので投影窓2a側へ導光され難くなるが、虚像VIへの影響度は相対的に小さくて済む。そして、太陽光等の外光のうち第1中間波長λm1の近傍波長の光が投影窓2aを通じてHUD装置100内部に入射しても、コールドミラー部40に反射され難いので、当該光が表示光投射部10まで到達することが抑制される。一方、虚像VIへの影響度が相対的に大きい第2中間波長λm2の近傍では、反射率が大きいため、表示光がコールドミラー部40に反射され易いので、ウインドシールド3への投影により、第2中間波長λm2の近傍波長の表示光の多くを虚像VIの表示に寄与させることができる。したがって、虚像VIの輝度及び色再現性が高まる。以上により、XYZ表色系における等色関数X,Y,Zを考慮した反射率特性のコールドミラー部40が採用された結果として、虚像VIにおいて高い表示品位を実現することができるのである。
また、第1実施形態によると、赤外領域における各波長の平均反射率は、可視領域における各波長の平均反射率よりも小さい。このようなコールドミラー部40の反射率特性では、太陽光等の外光のうち赤外領域の光が投影窓2aを通じてHUD装置100内部に入射しても、コールドミラー部40に反射され難いので、当該光が表示光投射部10まで到達することが抑制される。その一方で、可視領域の波長を含む表示光をコールドミラー部40で相対的に多く反射させることができるので、表示光の多くを虚像VIの表示に寄与させることができる。
また、第1実施形態によると、赤外領域としての780nm以上1080nm以下の波長領域における各波長の平均反射率は、20%以下である。このようにすると、コールドミラー部40を確実に機能させることができ、外光のうち赤外領域の光が表示光投射部10により到達し難くなる。
第1実施形態のコールドミラー42によると、第2波長領域WR2における最小反射率が第1波長領域WR1における最小反射率よりも大きい。こうしたコールドミラー42は、入射光のうち画像の表示への影響度が相対的に大きい第2波長領域WR2の光を多く反射しつつ、入射光のうち影響度が相対的に小さい第1波長領域WR1の光を多く遮断可能となる。すなわち、熱の発生原因を遮断により抑制しつつ、影響度が大きい第2波長領域WR2の光を画像の表示に寄与させることができる。したがって、画像の表示において輝度及び色再現性が良好となるため、高い表示品位を実現することができるのである。
また、第1実施形態によると、第2中間波長λm2における反射率は、第1中間波長λm1における反射率よりも大きい。こうしたコールドミラー42は、入射光のうち画像の表示への影響度が相対的に大きい第2中間波長λm2の近傍波長の光を多く反射しつつ、入射光のうち影響度が相対的に小さい第1中間波長λm1の近傍波長の光を多く遮断可能となる。すなわち、熱の発生原因を遮断により抑制しつつ、影響度が大きい第2中間波長λm2の近傍波長の光を画像の表示に寄与させることができる。したがって、画像の表示において輝度及び色再現性が良好となるため、高い表示品位を実現することができるのである。
(第2実施形態)
図14〜16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。
図14に示すように、第2実施形態のコールドミラー部240は、第2波長領域遮断ミラー242及び赤外領域遮断ミラー246を有している。
第2波長領域遮断ミラー242は、表示光の光路OP上において、赤外領域遮断ミラー246よりも表示光投射部10側に配置されている。第2波長領域遮断ミラー242は、ミラー基板243及び光学多層膜244を有している。ミラー基板243は、例えば合成樹脂ないしはガラス等により透光性を有する平板状に形成されている。
光学多層膜244は、ミラー基板243のうち、表示光投射部10及び赤外領域遮断ミラー246と向かい合う表示光入射側の表面242aに形成されている。光学多層膜244の光学材料等は、第1実施形態の光学多層膜44と同様の構成を採用可能であるが、第1実施形態の光学多層膜44とは、薄膜44aの層数及び各薄膜44aの膜厚が異なる。これにより、第2波長領域遮断ミラー242の反射率特性は、第1実施形態のコールドミラー42の反射率特性とは異なっている。
具体的に、図15に模式的に示すように、第2波長領域遮断ミラー242では、第2波長領域WR2における各波長の平均反射率は、可視領域のうち第2波長領域WR2を除く領域における各波長の平均反射率よりも小さい。したがって、第2波長領域遮断ミラー242は、可視領域のうち第2波長領域WR2を除く領域に対して、第2波長領域WR2の光を光路OPから遮断し易い特性となっている。一方で、第2波長領域遮断ミラー242は、赤外領域においても、可視領域のうち第2波長領域WR2を除く領域における各波長の平均反射率と同等の高い反射率となっている。
赤外領域遮断ミラー246は、表示光の光路OP上において、第2波長領域遮断ミラー242よりも投影窓2a側(換言すると、ウインドシールド3側)に配置されている。赤外領域遮断ミラー246は、ミラー基板247及び光学多層膜248を有している。
ミラー基板247は、例えば合成樹脂ないしはガラス等により透光性を有する湾曲板状に形成されている。具体的に、ミラー基板247のうち投影窓2a及び第2波長領域遮断ミラー242と向かい合う表示光入射側の表面246aは、凹状反射面として、ミラー基板の中心が凹む凹状に湾曲することで、滑らかな凹面状に形成されている。すなわち、赤外領域遮断ミラー246は、表示光投射部10における表示面20aの画像のサイズに対して、乗員により視認される虚像VIのサイズを拡大する機能を有する。第2実施形態では、赤外領域遮断ミラー246が第1実施形態の拡大ミラー部32の機能を兼ね備えているため、当該拡大ミラー部32は別途設けられていない。
光学多層膜248は、表示光入射側の表面246aに形成されている。光学多層膜248の光学材料等は、第1実施形態の光学多層膜44と同様の構成を採用可能であるが、第1実施形態の光学多層膜44及び第2波長領域遮断ミラー242の光学多層膜244とは、薄膜44aの層数及び各薄膜44aの膜厚が異なる。これにより、赤外領域遮断ミラー246の反射率特性は、第1実施形態のコールドミラー42の反射率特性及び第2波長領域遮断ミラー242の反射率特性とは異なっている。
具体的に、図16に模式的に示すように、赤外領域遮断ミラー246では、赤外領域における各波長の平均反射率は、可視領域における各波長の平均反射率よりも小さい。したがって、赤外領域遮断ミラー246は、可視領域に対して、赤外領域の光を光路から遮断し易い特性となっている。一方で、赤外領域遮断ミラー246は、第2波長領域WR2においても、可視領域のうち第2波長領域WR2を除く領域における各波長の平均反射率と同等の高い反射率となっている。なお、図15,16に示された反射率特性は、s偏光の反射率Rsとp偏光の反射率Rpとの平均値となっている。
こうして表示光投射部10から投射された表示光は、第2波長領域遮断ミラー242及び赤外領域遮断ミラー246に順に導光され得る。表示光に対するコールドミラー部240全体の反射率特性は、第2波長領域遮断ミラー242の反射率特性と、赤外領域遮断ミラー246の反射率特性とを掛け合わせたものとなるので、第2実施形態のコールドミラー部240においても、第1実施形態のコールドミラー部40の反射率特性に準じた反射率特性となる。したがって、第1実施形態に準じた作用効果を奏することが可能となる。
また、第2実施形態によると、赤外領域遮断ミラー246は、赤外領域における各波長の平均反射率が可視領域における平均反射率よりも小さく、赤外領域の光を表示光の光路から遮断する。第2波長領域遮断ミラー242は、第2波長領域WR2における各波長の平均反射率が可視領域のうち第2波長領域WR2を除く領域における平均反射率よりも小さく、第2波長領域WR2の光を光路OPから遮断する。こうした複数のミラーを用いてコールドミラー部240が構成されることにより、太陽光等の外光が投影窓2aを通じてHUD装置100内部に入射しても、当該外光が波長領域毎に異なる箇所で遮断されることとなるため、熱の発生箇所が分散され得る。したがって、局所的な温度上昇を抑制することができるので、HUD装置100の耐久性が高まり、虚像VIの表示品位を長きに亘って維持することができる。
また、第2実施形態によると、第2波長領域遮断ミラー242は、光路OP上において、赤外領域遮断ミラー246よりも表示光投射部10側に配置されている。このようにすると、太陽光等の外光のうち熱に変換され易い赤外領域の光を、表示光投射部10からより遠い箇所で遮断することができる。これと共に、表示光のうち第2波長領域WR2の光は、導光部30において光束が十分に広がらないうちに遮断可能となるので、虚像VIの表示品位を高めることができる。
また、第2実施形態によると、赤外領域遮断ミラー246は、凹状に湾曲することで曲面状に形成されている凹状反射面としての表面246aを有する。このようにすると、別途素子を設けなくても、視認される虚像VIのサイズを拡大することが可能となるので、表示品位が高まる。
(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。
具体的に変形例1としては、コールドミラー部40の反射率特性は、第1実施形態及び第2実施形態に準じた作用効果を奏するものであれば、様々な特性を採用可能である。
図17に示す例では、紫外領域、特に380〜400nmの波長領域における反射率が20%以下となっている。
図18に示す例では、第1波長領域WR1における最低反射率及び第1中間波長λm1における反射率が20%以下となっている一方、第2波長領域WR2における最低反射率及び第2中間波長λm2における反射率が60%以上となっている。
図19に示す例では、第1波長領域WR1における最低反射率及び第1中間波長λm1における反射率が20%以下となっている一方、第2波長領域WR2における最低反射率及び第2中間波長λm2における反射率が80%以上となっている。
図20に示す例では、図19の例に対してさらに、第1波長領域WR1内において反射率が極小値をとる波長が2つ存在する。これにより、第1波長領域WR1のより広い範囲で反射率が20%以下となっている。
変形例2としては、コールドミラー42、第2波長領域遮断ミラー242又は赤外領域遮断ミラー246について、表示光の偏光方向が入射面に対して約45度傾いて入射しなくてもよい。例えば、各ミラー42,242,246に対して、s偏光又はp偏光の表示光が入射する構成であってもよい。
変形例3としては、コールドミラー42、第2波長領域遮断ミラー242又は赤外領域遮断ミラー246において光学多層膜44,244,248は、ミラー基板43,243,247のうち、表示光入射側の表面42a,242a,246aとは反対側の表面に形成されていてもよい。
第1実施形態に関する変形例4としては、コールドミラー42は、第2実施形態おける第2波長領域遮断ミラー242と同様の反射率特性であってもよい。すなわち、コールドミラー部40において、赤外領域における平均反射率は、可視領域における平均反射率以上であってもよい。
第1実施形態に関する変形例5としては、コールドミラー42は、湾曲板状に形成されていてもよい。より具体的に、表示光入射側の表面42aは、ミラー基板43の中心が凹む凹状に湾曲することで、滑らかな凹面状に形成されていてもよく、ミラー基板43の中心が凸となる凸状に湾曲することで、滑らかな凸面状に形成されていてもよい。
第2実施形態に関する変形例6としては、第2波長領域遮断ミラー242は、表示光の光路OP上において、赤外領域遮断ミラー246よりも投影窓2a側(換言すると、ウインドシールド3側)に配置されていてもよい。
第2実施形態に関する変形例7としては、第2波長領域遮断ミラー242及び赤外領域遮断ミラー246の少なくとも一方に、他の形状が採用されていてもよい。例えば、第2実施形態に対して、第2波長領域遮断ミラー242の表示光入射側の表面242aは、凸状反射面として、ミラー基板243の中心が凸となる凸状に湾曲することで、滑らかな凸面状に形成されていてもよい。また例えば、赤外領域遮断ミラー246が凹状反射面を有していてもよい。また例えば、第2波長領域遮断ミラー242及び赤外領域遮断ミラー246の両方が平板状に形成されていてもよい。
変形例8としては、表示光投射部10として、他の構成を採用することができる。例えば、液晶パネル20のカラーフィルタに、赤、緑及び青に加えて、黄色等のカラーフィルタを加えてもよい。この場合、黄色のカラーフィルタによって、表示光のうち580nm近傍の波長の影響度が相対的に高まるため、本コールドミラー部40の適用効果が相乗的に高まる。また例えば、液晶パネル20にカラーフィルタが設けられておらず、表示光投射部が白色光を投射するものであってもよい。
さらには、液晶パネル20を用いない表示光投射部10が採用されてもよい。この例として、レーザ光束が入射する走査ミラーの向きを走査することでスクリーン上に画像を形成して表示光として投射するレーザスキャナ方式が採用されてもよい。表示光投射部10から投射される表示光は、偏光していないものであってもよい。
変形例9としては、車両1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。
変形例10としては、コールドミラー42は、画像の表示に用いられるものであれば、HUD装置100以外に適用されてもよい。
100 HUD装置、1 車両、2a 投影窓、3 ウインドシールド(投影部材)、10 表示光投射部、30 導光部、40,242 コールドミラー部、42 コールドミラー、242 第2波長領域遮断ミラー、246 赤外領域遮断ミラー、42a,242a,246a 表面、44,244,246 光学多層膜、OP 光路、λxm,λym,λzm 波長、WR1 第1波長領域、WR2 第2波長領域、λm1 第1中間波長、λm2 第2中間波長

Claims (9)

  1. 移動体(1)に搭載され、投影窓(2a)を通じて投影部材(3)へ表示光を投影することにより、乗員により視認可能に虚像表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
    画像を可視領域の複数の波長を含む表示光として投射する表示光投射部(10)と、
    前記表示光投射部からの前記表示光を前記投影窓側へ導光する導光部(30)と、を備え、
    前記導光部は、光学多層膜(44,244,248)を用いて前記表示光を反射するコールドミラー部(40,240)を有し、
    XYZ表色系において、等色関数Zの値が最大となる波長(λzm)と等色関数Yの値が最大となる波長(λym)との間の波長領域を第1波長領域(WR1)と、前記等色関数Yが最大となる波長と等色関数Xが最大となる波長(λxm)との間の波長領域を第2波長領域(WR2)と定義し、
    前記表示光に対する前記コールドミラー部の反射率であって、対象となる波長領域内の各波長の反射率のうち最小値をとる反射率を最小反射率と定義すると、
    前記第2波長領域における前記最小反射率は、前記第1波長領域における前記最小反射率よりも大きいヘッドアップディスプレイ装置。
  2. 移動体(1)に搭載され、投影窓(2a)を通じて投影部材(3)へ表示光を投影することにより、乗員により視認可能に虚像表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
    画像を可視領域の複数の波長を含む表示光として投射する表示光投射部(10)と、
    前記表示光投射部からの前記表示光を前記投影窓側へ導光する導光部(30)と、を備え、
    前記導光部は、光学多層膜(44,244,248)を用いて前記表示光を反射するコールドミラー部(40,240)を有し、
    XYZ表色系において、等色関数Zの値が最大となる波長(λzm)と等色関数Yの値が最大となる波長(λym)とのちょうど中間となる波長を第1中間波長(λm1)と、前記等色関数Yの値が最大となる波長と等色関数Xの値が最大となる波長(λxm)とのちょうど中間となる波長を第2中間波長(λm2)と定義すると、
    前記表示光に対する前記コールドミラー部の反射率について、前記第2中間波長における反射率は、前記第1中間波長における反射率よりも大きいヘッドアップディスプレイ装置。
  3. 赤外領域における各波長の平均反射率は、可視領域における各波長の平均反射率よりも小さい請求項1又は2に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  4. 赤外領域としての780nm以上1080nm以下の波長領域における各波長の平均反射率は、20%以下である請求項3に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  5. 前記コールドミラー部は、
    赤外領域における各波長の平均反射率が可視領域における各波長の平均反射率よりも小さく、赤外領域の光を前記表示光の光路(OP)から遮断する赤外領域遮断ミラー(246)と、
    前記第2波長領域における各波長の平均反射率が可視領域のうち前記第2波長領域を除く領域における各波長の平均反射率よりも小さく、前記第2波長領域の光を前記光路から遮断する第2波長領域遮断ミラー(242)と、を有する請求項1に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  6. 前記第2波長領域遮断ミラーは、前記光路上において、前記赤外領域遮断ミラーよりも前記表示光投射部側に配置されている請求項5に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  7. 前記赤外領域遮断ミラー及び前記第2波長領域遮断ミラーの少なくとも一方は、凹状に湾曲することで曲面状に形成されている凹状反射面を有する請求項5又は6に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  8. 画像の表示に用いられ、ミラー基板(42)と、前記ミラー基板の表面(42a)に形成された光学多層膜(44)と、を備え、前記光学多層膜により入射光の一部を反射すると共に、他部を光路(OP)から遮断するコールドミラーであって、
    XYZ表色系において、等色関数Zの値が最大となる波長(λzm)と等色関数Yの値が最大となる波長(λym)との間の波長領域を第1波長領域(WR1)と、前記等色関数Yの値が最大となる波長と等色関数Xの値が最大となる波長(λxm)との間の波長領域を第2波長領域(WR2)と定義し、
    対象となる波長領域内の各波長の反射率のうち最小値をとる最小反射率を定義すると、
    前記第2波長領域における前記最小反射率は、前記第1波長領域における前記最小反射率よりも大きいコールドミラー。
  9. 画像の表示に用いられ、ミラー基板(42)と、前記ミラー基板の表面(42a)に形成された光学多層膜(44)と、を備え、前記光学多層膜により入射光の一部を反射すると共に、他部を光路(OP)から遮断するコールドミラーであって、
    XYZ表色系において、等色関数Zの値が最大となる波長(λzm)と等色関数Yの値が最大となる波長(λzm)とのちょうど中間となる波長を第1中間波長(λm1)と、前記等色関数Yの値が最大となる波長と等色関数Xの値が最大となる波長(λxm)とのちょうど中間となる波長を第2中間波長(λm2)と定義すると、
    前記入射光に対する反射率について、前記第2中間波長における反射率は、前記第1中間波長における反射率よりも大きいコールドミラー。
JP2016112822A 2016-06-06 2016-06-06 ヘッドアップディスプレイ装置及びコールドミラー Active JP6593254B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016112822A JP6593254B2 (ja) 2016-06-06 2016-06-06 ヘッドアップディスプレイ装置及びコールドミラー
US16/307,077 US10698210B2 (en) 2016-06-06 2017-04-27 Head-up display device and cold mirror
CN201780034632.1A CN109219767B (zh) 2016-06-06 2017-04-27 平视显示器装置以及冷光镜
PCT/JP2017/016678 WO2017212818A1 (ja) 2016-06-06 2017-04-27 ヘッドアップディスプレイ装置及びコールドミラー
DE112017002830.2T DE112017002830T5 (de) 2016-06-06 2017-04-27 Blickfeldanzeigevorrichtung und Kaltlichtspiegel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016112822A JP6593254B2 (ja) 2016-06-06 2016-06-06 ヘッドアップディスプレイ装置及びコールドミラー

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017219623A true JP2017219623A (ja) 2017-12-14
JP6593254B2 JP6593254B2 (ja) 2019-10-23

Family

ID=60578504

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016112822A Active JP6593254B2 (ja) 2016-06-06 2016-06-06 ヘッドアップディスプレイ装置及びコールドミラー

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10698210B2 (ja)
JP (1) JP6593254B2 (ja)
CN (1) CN109219767B (ja)
DE (1) DE112017002830T5 (ja)
WO (1) WO2017212818A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019164215A (ja) * 2018-03-19 2019-09-26 株式会社リコー 画像投写装置及び移動体
JP2020076941A (ja) * 2018-11-08 2020-05-21 株式会社リコー 表示装置、表示システムおよび移動体

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6726674B2 (ja) * 2015-10-15 2020-07-22 マクセル株式会社 情報表示装置
JP6712460B2 (ja) * 2015-11-26 2020-06-24 ダイキョーニシカワ株式会社 車両の内装構造
JP2018084596A (ja) * 2016-11-21 2018-05-31 マクセル株式会社 情報表示装置
CN110392859B (zh) * 2017-03-06 2024-03-08 3M创新有限公司 车辆投影组件
DE102017206544A1 (de) * 2017-04-19 2018-10-25 Continental Automotive Gmbh Head-Up-Display
JP7000937B2 (ja) * 2018-03-16 2022-01-19 株式会社リコー 表示装置及び機器
JP7053410B2 (ja) 2018-08-30 2022-04-12 トヨタ自動車株式会社 センサユニット、センサシステム、ロボットハンド、ロボットアーム、サーバ装置、演算方法、およびプログラム
EP3657232B1 (en) * 2018-11-08 2023-01-04 Ricoh Company, Ltd. Display device, display system, and mobile object
WO2021211768A1 (en) * 2020-04-15 2021-10-21 Shanghai Yanfeng Jinqiao Automotive Trim Systems Co. Ltd. Vehicle interior component
CN112835198A (zh) 2021-03-04 2021-05-25 浙江水晶光电科技股份有限公司 用于抬头显示的光学模组及其光学系统、车辆

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002316580A (ja) * 2001-04-24 2002-10-29 Murakami Corp カメラ内蔵ミラー装置
JP2003344801A (ja) * 2002-05-28 2003-12-03 Nippon Seiki Co Ltd 表示装置
JP2005251649A (ja) * 2004-03-05 2005-09-15 Sony Corp 照明装置及びカラー液晶表示装置
JP2015224276A (ja) * 2014-05-27 2015-12-14 日立化成株式会社 研磨液及びこの研磨液を用いた基板の研磨方法
JP2017090822A (ja) * 2015-11-16 2017-05-25 株式会社村上開明堂 ヘッドアップディスプレイ装置のコールドミラー、およびヘッドアップディスプレイ装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6574048B2 (en) * 2001-02-28 2003-06-03 Delphi Technologies, Inc. Method and apparatus for attenuating solar flux in a head-up display
JP5689910B2 (ja) * 2013-03-12 2015-03-25 本田技研工業株式会社 ヘッドアップディスプレイ装置
JP2014209175A (ja) * 2013-03-27 2014-11-06 キヤノン株式会社 画像表示装置
JP6131766B2 (ja) * 2013-08-06 2017-05-24 株式会社デンソー 車両用ヘッドアップディスプレイ装置
US9494800B2 (en) * 2014-01-21 2016-11-15 Osterhout Group, Inc. See-through computer display systems
JP5900806B2 (ja) * 2014-08-08 2016-04-06 ウシオ電機株式会社 光源装置およびプロジェクタ
JP2016112822A (ja) 2014-12-17 2016-06-23 コニカミノルタ株式会社 面付け制御プログラム及び画像処理装置並びに面付け制御方法
JP6604287B2 (ja) * 2016-08-05 2019-11-13 株式会社デンソー ヘッドアップディスプレイ装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002316580A (ja) * 2001-04-24 2002-10-29 Murakami Corp カメラ内蔵ミラー装置
JP2003344801A (ja) * 2002-05-28 2003-12-03 Nippon Seiki Co Ltd 表示装置
JP2005251649A (ja) * 2004-03-05 2005-09-15 Sony Corp 照明装置及びカラー液晶表示装置
JP2015224276A (ja) * 2014-05-27 2015-12-14 日立化成株式会社 研磨液及びこの研磨液を用いた基板の研磨方法
JP2017090822A (ja) * 2015-11-16 2017-05-25 株式会社村上開明堂 ヘッドアップディスプレイ装置のコールドミラー、およびヘッドアップディスプレイ装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019164215A (ja) * 2018-03-19 2019-09-26 株式会社リコー 画像投写装置及び移動体
JP7101341B2 (ja) 2018-03-19 2022-07-15 株式会社リコー 画像投写装置及び移動体
JP2020076941A (ja) * 2018-11-08 2020-05-21 株式会社リコー 表示装置、表示システムおよび移動体

Also Published As

Publication number Publication date
DE112017002830T5 (de) 2019-02-14
US20190227308A1 (en) 2019-07-25
WO2017212818A1 (ja) 2017-12-14
US10698210B2 (en) 2020-06-30
JP6593254B2 (ja) 2019-10-23
CN109219767B (zh) 2022-03-29
CN109219767A (zh) 2019-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6593254B2 (ja) ヘッドアップディスプレイ装置及びコールドミラー
JP6604287B2 (ja) ヘッドアップディスプレイ装置
US11474349B2 (en) Head-up display device
JP6577342B2 (ja) ヘッドアップディスプレイ装置のコールドミラー、およびヘッドアップディスプレイ装置
US10437056B2 (en) Head-up display device having reflecting mirror with different P and S polarization reflectances
US10558039B2 (en) Head-up display apparatus
JP4841815B2 (ja) 表示装置
US11460700B2 (en) Image display module and image display device
US10670863B2 (en) Head-up display device with reflective optical system for vehicle
JP2019512754A (ja) 表示結像システム及び方法、当該システム付き交通ツール
WO2019087615A1 (ja) 虚像表示装置
JP6345428B2 (ja) 車両用合わせガラス及びその製造方法
US11835739B2 (en) Dark mirror thin films
JP2022090496A (ja) 虚像表示装置、およびコールドミラー

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180423

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190528

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190703

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190827

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190909

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6593254

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250