JP2018087907A - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】３次元的な映像が投射されることを前提として、多くの情報を表示することのできるヘッドアップディスプレイ装置を提供すること。【解決手段】ヘッドアップディスプレイ装置（１０）の立体映像表示装置（２０）は、プロジェクタ（３０）と、プロジェクタ（３０）から出射された光が投影されるスクリーン（２６〜２８）と、スクリーン（２６〜２８）に通電し映像の映し出されるスクリーン（２６〜２８）を選択する制御部（２９）と、がハウジングに収納されてなる。立体映像表示装置（２０）は、光の進行方向を基準としてスクリーン（２６〜２８）のうち最も上流側に位置するスクリーン（２６）と、プロジェクタ（３０）との間に、テレセントリックレンズ（２５）が配置されてなる。【選択図】図２

Description

本発明は、立体映像表示装置から出射された３次元的な映像を投射部に投射するヘッドアップディスプレイ装置に関する。

３次元的な映像を投射可能な立体映像表示装置が知られている。このような立体映像表示装置は、例えば、車両のヘッドアップディスプレイ装置に搭載される。３次元的な映像を投射する従来技術として特許文献１に開示される技術がある。

図３は、特許文献１の図１を再掲したものである。なお、図３のＬ１及びＬ２は、本発明者らが追加した。図３を参照して、特許文献１に示された技術を説明する。立体映像表示装置１２０は、プロジェクタ１３０と、このプロジェクタ１３０から出射された光が投影される複数のスクリーン１２６と、これらのスクリーン１２６に通電し映像の映し出されるスクリーン１２６を選択する制御部１２９と、を備えている。

光の進行方向に沿って複数配置されたスクリーン１２６にそれぞれ映像を映し出すことにより、映像に奥行き感を出すことができる。

ところで、図に示されるとおりプロジェクタから出射された光は、徐々に広がる。このため、プロジェクタから遠いスクリーン１２６ほど大きな映像（Ｌ１参照）を投射することができる。換言すれば、プロジェクタ１３０に近いスクリーン１２６に投射される映像は、相対的に小さくなる（Ｌ２参照）。プロジェクタ１３０に近いスクリーン１２６にも大きな映像を投射できれば、投射される情報量を増やすことができ望ましい。

特開２０１２−１４１０９号公報

本発明は、多くの情報を表示することのできるヘッドアップディスプレイ装置の提供を課題とする。

請求項１による発明によれば、立体映像表示装置から出射された３次元的な映像を投射部に投射するヘッドアップディスプレイ装置において、
前記立体映像表示装置は、
プロジェクタと、このプロジェクタから出射された光が投影される複数のスクリーンと、これらのスクリーンに通電し映像の映し出される前記スクリーンを選択する制御部と、がハウジングに収納されていると共に、
前記光の進行方向を基準として前記スクリーンのうち最も上流側に位置する前記スクリーンと、前記プロジェクタとの間に、テレセントリック光学系が配置されてなることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置が提供される。

請求項２に記載のごとく、好ましくは、前記テレセントリック光学系、及び、前記プロジェクタの間にフィールドレンズ光学系が配置されている。

請求項１に係る発明では、スクリーンと、プロジェクタとの間に、テレセントリック光学系が配置されている。テレセントリック光学系を通過した主光線は、光軸に平行に進む。このため、複数のスクリーンに略同じ大きさの映像を投射することができる。即ち、プロジェクタに近いスクリーンにも大きな映像を投射することができる。これにより、スクリーンに多くの情報を表示することができる。

請求項２に係る発明では、テレセントリック光学系、及び、プロジェクタの間にフィールドレンズ光学系が配置されている。視野の周辺部の光の進行方向を揃えることができ、映像の全体を鮮明に映し出すことができる。

本発明の実施例によるヘッドアップディスプレイ装置の側面図である。 図１に示された立体映像表示装置の断面図である。 従来の技術の基本構成について説明する図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
＜実施例＞

図１を参照する。図１には、ヘッドアップディスプレイ装置１０が示されている。ヘッドアップディスプレイ装置１０は、例えば、四輪車の前部に設けられたインストルメントパネルＩｎに取り付けられている。ヘッドアップディスプレイ装置１０は、運転席の前方に配置されて、ナビゲーション情報や車両情報を乗員Ｍｎに提供するためのものである。

ヘッドアップディスプレイ装置１０は、映像を出射する立体映像表示装置２０と、この立体映像表示装置２０から出射された映像を拡大すると共に反射させる拡大反射鏡１２と、拡大反射鏡１２によって拡大され反射された映像が投射されるコンバイナ１３（投射部１３）と、からなる。

立体映像表示装置２０から出射された映像は、拡大反射鏡１２において拡大されると共に反射される。拡大し反射された映像は、コンバイナ１３に３次元的に投射される。乗員Ｍｎは、コンバイナ１３に投射された映像を視認することにより、情報を得ることができる。

図２を参照する。立体映像表示装置２０のハウジング２１には、プロジェクタ３０と、このプロジェクタ３０から出射された光が透過する中間スクリーン２３と、この中間スクリーン２３の近傍に配置され中間スクリーン２３を透過した光が透過するフィールドレンズ２４と、このフィールドレンズ２４（フィールドレンズ光学系２４）を通過した光が透過するテレセントリックレンズ２５（テレセントリック光学系２５）と、このテレセントリックレンズ２５を通過した光が投影される複数（実施例では３つ）のスクリーン２６〜２８と、が収納されている。

即ち、テレセントリックレンズ２５は、光の進行方向を基準としてスクリーン２６〜２８のうち最も上流側に位置するスクリーン２６と、プロジェクタ３０との間に配置されている。なお、テレセントリック光学系２５は、複数のレンズから構成されていても良い。

フィールドレンズ２４は、テレセントリックレンズ２５、及び、プロジェクタ３０の間に配置されている。なお、フィールドレンズ光学系２４は、フィールドレンズを含む複数のレンズから構成されていても良い。

スクリーン２６〜２８には、制御部２９が接続されている。制御部２９は、通電により映像の映し出されるスクリーン２６〜２８を選択する。さらに、制御部２９は、プロジェクタ３０に接続されている。制御部２９は、ハウジング２１の内部に収納されていてもよいし、ハウジング２１の外部に設けられていてもよい。

光軸ＣＬを基準として、ハウジング２１は、フィールドレンズ２４の焦点Ｐ１に直行する絞り壁部２１ａを有している。絞り壁部２１ａは、焦点Ｐ１を囲い小さな丸穴状に形成された絞り穴部２１ｂを有している。

図１を参照する。拡大反射鏡１２は、凹面鏡によって構成されている。なお、立体映像表示装置２０から出射された映像を拡大し、反射する機構は、拡大反射鏡１２に限られない。即ち、拡大反射鏡１２に代えて、映像を拡大する複数のレンズや、映像を反射する平面鏡をそれぞれ別個に設けてもよい。さらに、これらのレンズや平面鏡のどちらかのみを用いてもよい。

コンバイナ１３は、透明板状の樹脂製の部材である。運転者は、コンバイナ１３に映し出された映像を視認するのと同時に、コンバイナ１３よりも前方の車外の状況も視認することができる。

図２を参照する。プロジェクタ３０は、映像信号に基づいて映像を投影するものであり、周知のものが採用される。プロジェクタ３０は、青、赤、緑の３つの発光素子３１〜３３と、これらの発光素子３１〜３３から出射された光を透過し且つ反射する２つのダイクロイックミラー３４，３５と、これらのダイクロイックミラー３４，３５を透過し又は反射した光が反射されるプリズムレンズ３６と、このプリズムレンズ３６の一辺に沿って配置されたＤＭＤ（Digital Micromirror Device）３７と、プリズムレンズ３６において反射された光が透過する投射レンズ３８と、からなる。

テレセントリックレンズ２５は、像側テレセントリックレンズが採用されている。なお、テレセントリック光学系には、両側テレセントリックレンズ（両側テレセントリック系）を採用することもできる。

スクリーン２６〜２８は、光軸ＣＬに沿ってそれぞれ平行に配置されている。スクリーン２６〜２８は、透明または不透明な状態を電気的に切り替え可能な強誘電性液晶によるものが採用される。光が透過可能な程度に不透明な状態とされたスクリーン（例えば、最もプロジェクタ側のスクリーン２６）には、映像が映し出される。このとき、映像が映し出されるスクリーン２６以外のスクリーン２７，２８は、透明な状態とされている。映像が映し出されるスクリーン２６〜２８は、制御部２９によって瞬時に且つ連続的に切り替えられる。スクリーン２６〜２８には、例えば、日本板硝子社製のＵＭＵフィルムを採用することができる。

制御部２９は、映像信号と同期させてスクリーン２６〜２８の透明または不透明の状態を切り替える。切り替えることにより、特定のタイミングの映像を特定の位置のスクリーン２６〜２８に投影可能である。

立体映像表示装置２０は、プロジェクタ３０で映像を投影し、映像信号に同期させてスクリーン２６〜２８を制御することにより、特定の位置に配置されたスクリーン２６〜２８に映像を投影することにより、奥行きのある立体的な表示を行うものである。

図１を併せて参照する。ヘッドアップディスプレイ装置１０は、立体映像表示装置２０で生成された３次元的な表示を、拡大反射鏡１２（拡大光学系）によって拡大された虚像として結像させ、更にそれをコンバイナ１３に反射させることにより、運転者に対して３次元映像を表示するように動作する。

以上に説明した本発明は、以下の効果を奏する。

スクリーン２６と、プロジェクタ３０との間に、テレセントリックレンズ２５（テレセントリック光学系２５）が配置されている。テレセントリックレンズ２５を通過した主光線Ｌ１は、光軸ＣＬに平行に進む。このため、複数のスクリーン２６に略同じ大きさの映像を投射することができる。即ち、プロジェクタ３０に近いスクリーン２６にも大きな映像を投射することができる。これにより、スクリーン２６に多くの情報を表示することができる。

テレセントリックレンズ２５、及び、プロジェクタ３０の間にフィールドレンズ２４が配置されている。フィールドレンズ２４を有することにより、視野の周辺部の光の進行方向を揃えることができ、映像の全体を鮮明に映し出すことができる。

尚、本発明によるヘッドアップディスプレイ装置は、四輪車に搭載される例を元に説明したが、二輪車等の他の車両であっても適用可能であり、これらの形式のものに限られるものではない。さらに、ヘッドアップディスプレイ装置は、車両に限らず、他の乗り物、乗用型作業機、建機等にも適用可能である。

さらに、コンバイナ一体型に限らず、投射部が風防ガラスによって構成されるタイプのものであってもよい。

本発明は、作用及び効果を奏する限りにおいて、実施例に限定されるものではない。

本発明のヘッドアップディスプレイ装置は、四輪車に好適である。

１０…ヘッドアップディスプレイ装置
１３…コンバイナ（投射部）
２０…立体映像表示装置
２１…ハウジング
２１ｂ…絞り穴部
２４…フィールドレンズ（フィールドレンズ光学系）
２５…テレセントリックレンズ（テレセントリック光学系）
２６〜２８…スクリーン
２９…制御部
３０…プロジェクタ

Claims (2)

1. 立体映像表示装置から出射された３次元的な映像を投射部に投射するヘッドアップディスプレイ装置において、
   前記立体映像表示装置は、
   プロジェクタと、このプロジェクタから出射された光が投影されるスクリーンと、これらのスクリーンに通電し映像の映し出される前記スクリーンを選択する制御部と、がハウジングに収納されていると共に、
   前記光の進行方向を基準として前記スクリーンのうち最も上流側に位置する前記スクリーンと、前記プロジェクタとの間に、テレセントリック光学系が配置されてなることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
2. 前記テレセントリック光学系、及び、前記プロジェクタの間にフィールドレンズ光学系が配置されていることを特徴とする請求項１記載のヘッドアップディスプレイ装置。

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