JP2019008090A - Head-up display device - Google Patents
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Images
Abstract
Description
本発明は、表示器が発した表示光を車両のフロントガラス等の投影部材に投影し、視認者に対し虚像表示を行うヘッドアップディスプレイ装置に関するものである。 The present invention relates to a head-up display device that projects display light emitted from a display onto a projection member such as a windshield of a vehicle and displays a virtual image to a viewer.
従来より、この種のヘッドアップディスプレイ装置にあっては、例えば下記特許文献1に記載されているものが知られている。この特許文献1に記載のヘッドアップディスプレイ装置は、表示光を発する表示器と、表示器が発した表示光を反射させる平面鏡と、この平面鏡にて反射した表示光をさらに反射させる凹面鏡(反射部材)と、表示器と平面鏡と凹面鏡とを収容するハウジングとを備え、表示器として、表示光を発する液晶表示素子(表示素子)と、この液晶表示素子の前方側に配置されるホットミラーとが設けられ、凹面鏡によって反射された表示光をハウジングに形成された透光性カバー(透光部)を通じて車両のフロントガラス(投影部材)に投影して視認者(運転者)に対し虚像表示を行うものである。 Conventionally, as this type of head-up display device, for example, one described in Patent Document 1 below is known. The head-up display device disclosed in Patent Document 1 includes a display that emits display light, a plane mirror that reflects display light emitted from the display, and a concave mirror that further reflects the display light reflected by the plane mirror (reflective member). ), A housing that accommodates the display, the plane mirror, and the concave mirror, and the display includes a liquid crystal display element (display element) that emits display light, and a hot mirror disposed on the front side of the liquid crystal display element. The display light provided and reflected by the concave mirror is projected onto the windshield (projection member) of the vehicle through a translucent cover (translucent part) formed in the housing to display a virtual image to the viewer (driver). Is.
上述した特許文献1に記載のヘッドアップディスプレイ装置において、ホットミラーの液晶表示素子とは反対側の一方の面に、リタデーション値が数十ナノメートルのλ/4板(位相差板)を貼り付けることがある。この際、λ/4板から出射される表示光は、P波成分とS波成分との双方を含むものとなり、平面鏡、凹面鏡を経てフロントガラスへと照射される。 In the head-up display device described in Patent Document 1 described above, a λ / 4 plate (retardation plate) having a retardation value of several tens of nanometers is attached to one surface of the hot mirror opposite to the liquid crystal display element. Sometimes. At this time, the display light emitted from the λ / 4 plate includes both the P wave component and the S wave component, and is irradiated onto the windshield through the plane mirror and the concave mirror.
ところで、虚像を視認する視認者が偏光サングラスを装着している場合、偏光サングラスは、その機能から一般的にS波成分をカットするが、フロントガラスへと照射される表示光にP波成分が含まれていることから、視認者は虚像を視認可能となる。 By the way, when a viewer who visually recognizes a virtual image wears polarized sunglasses, the polarized sunglasses generally cuts the S wave component from its function, but the P wave component is added to the display light irradiated to the windshield. Since it is included, the viewer can visually recognize the virtual image.
一方で、ここで視認者がそれまで装着していた偏光サングラスを外した場合、(裸眼時の)虚像の輝度の値は、前述した一方の面へのλ/4板の貼り付けに起因して、ある所定の輝度値を超えたものとはならないことが判明した。そこで、当該虚像の輝度を前記ある所定の輝度値を超えたものとすべく、裸眼時の虚像の視認性を向上させることが可能なヘッドアップディスプレイ装置を提供することが望まれている。
そこで本発明は、前述の課題に対して対処するため、裸眼時の虚像の視認性を向上させることが可能なヘッドアップディスプレイ装置の提供を目的とするものである。
On the other hand, when the viewer removes the polarized sunglasses that the viewer has been wearing, the value of the brightness of the virtual image (at the time of naked eyes) is due to the pasting of the λ / 4 plate on one surface described above. Thus, it has been found that it does not exceed a certain luminance value. Therefore, it is desired to provide a head-up display device capable of improving the visibility of the virtual image when the naked eye is in order to make the luminance of the virtual image exceed the predetermined luminance value.
Accordingly, the present invention is directed to providing a head-up display device capable of improving the visibility of a virtual image when the naked eye is present in order to cope with the above-described problems.
本発明は、表示光を発する表示器と、前記表示光を反射させる反射部材と、前記表示器並びに前記反射部材を収容するハウジングとを備え、前記表示器として、前記表示光を発する表示素子と、前記表示素子の前方側に配置されるホットミラーが設けられ、前記反射部材によって反射された前記表示光を前記ハウジングに形成された透光部を通じて投影部材に投影して視認者に対し虚像表示を行うヘッドアップディスプレイ装置において、前記ホットミラーから前記投影部材へと至る前記表示光の光路中に高リタデーションフィルムが配設されていることを特徴とする。 The present invention includes a display that emits display light, a reflective member that reflects the display light, a housing that houses the display and the reflective member, and the display element that emits the display light as the display. A hot mirror disposed on the front side of the display element is provided, and the display light reflected by the reflecting member is projected onto a projection member through a light transmitting portion formed in the housing to display a virtual image to a viewer In the head-up display device that performs the above, a high retardation film is disposed in the optical path of the display light from the hot mirror to the projection member.
また本発明は、前記高リタデーションフィルムは、前記表示素子側とは反対側となる前記ホットミラーの一方の面に貼り付けられていることを特徴とする。 In the invention, it is preferable that the high retardation film is attached to one surface of the hot mirror which is opposite to the display element side.
本発明によれば、所期の目的を達成でき、裸眼時の虚像の視認性を向上させることが可能なヘッドアップディスプレイ装置を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a head-up display device that can achieve the intended purpose and can improve the visibility of a virtual image with the naked eye.
以下、図1〜図3に基づいて、本発明を車両用のヘッドアップディスプレイ装置に適用した一実施形態を説明する。 Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a head-up display device for a vehicle will be described with reference to FIGS.
ヘッドアップディスプレイ装置は、図1に示すように車両10のインパネ11に配設された表示ユニットである表示装置12が投射する表示光Lを投影部材である車両10のフロントガラス13で車両10の運転者(視認者)14の方向に反射させ、虚像表示を行うものである。換言すれば、ヘッドアップディスプレイ装置は、表示装置12の後述する表示器から発せられる表示光Lをフロントガラス13(前記投影部材)に照射(投射)し、この照射によって得られた表示像(虚像)Vを運転者14に視認させるものである。これにより運転者14は、虚像Vを風景と重畳させて観察することができる。
As shown in FIG. 1, the head-up display device is configured such that the display light L projected by the
表示装置12は、図2に示すようにバックライトユニット20と、表示器30と、第1反射器40と、第2反射器50と、ハウジング60とから主に構成されている。
As shown in FIG. 2, the
バックライトユニット20 は、図3に示すようにアルミ基板からなる光源基板21上に間隔を空けて複数個配置された白色発光ダイオードからなる光源22と、この光源22から発せられる熱を放散させるように光源基板21の背面に密着(当接)している放熱部材23と、光源22からの照明光を入射して表示器30に向けて出射するレンズ部材24と、光源22及びレンズ部材24を収納する光源ケース25とを備え、この光源ケース25は、例えば光反射性の良好な乳白色の合成樹脂から形成されている。
As shown in FIG. 3, the
また、放熱部材23は、アルミ等の熱伝導率の高い金属材料にて形成されたヒートシンクからなり、光源基板21を載置するための第1の載置部23aと、後述する支持体を載置するための第2の載置部23bと、ハウジング60外の空気(大気)と接触可能な多数の放熱フィン23cとを備え、この場合、第2の載置部23bは、表示器30側に向けて略L字状に延在する壁部として形成されている。なお、放熱部材23は、適宜固定手段を用いてハウジング60に固定されている。
The
表示器30は、バックライトユニット20の前方側に配置される。この場合、表示器30としては、バックライトユニット20からの照明光(つまりレンズ部材24から出射される照明光)を透過して表示光Lを形成する(発する)TFT型の液晶表示素子(表示素子)31と、この液晶表示素子31と離間するように液晶表示素子31の前方側(真上)に傾斜配置される透過反射部材としてのホットミラー32と、液晶表示素子31及びホットミラー32を配設(収納もしくは保持)するケース部材33と、液晶表示素子31の背面側周縁部に位置する支持体34と、ホットミラー32の表面(一方の面)32aに貼り付けられた高リタデーションフィルム35と、ホットミラー32の裏面(他方の面)32bに貼り付けられた偏光部材36とが設けられている。
The
なお、必要に応じてバックライトユニット20からの照明光を均一化させるための光拡散板(図示せず)を液晶表示素子31と支持体34との間に配置してもよい。
Note that a light diffusing plate (not shown) for making the illumination light from the
液晶表示素子31は、例えば液晶セルの表裏面に表側偏光板、裏側偏光板が各々貼り付けられた液晶表示パネルであり、バックライトユニット20から発せられる照明光により、所定情報を発光表示するものである。つまり、液晶表示素子31は、その背後側に位置する光源基板21上に配置(実装)される光源22からの照明光によって表示光Lを発するようになっている。なお、前記所定情報としては、例えば車速、エンジン回転数、燃費、時刻、ナビゲーション等がある。
The liquid
ホットミラー32は、液晶表示素子31から第1反射器40の後述するコールドミラーへと至る表示光Lの光路中に配設される。具体的には、ホットミラー32は、ケース部材33の後述する前面開口部を塞ぐような状態で、液晶表示素子31から前記コールドミラーへと至る表示光Lの光路中に配設される。
The
また、ホットミラー32は、液晶表示素子31が発する可視光線からなる表示光Lを効率よく前記コールドミラー側へと透過させるとともに、ハウジング60に形成された後述する透光性カバー、第2反射器50の後述する凹面鏡並びに前記コールドミラーを通じてハウジング60内部となる表示器30(液晶表示素子31)に照射する太陽光(外光)のうち赤外線(熱線)を吸収(反射)する特性を有している。
Further, the
なお、ここでの詳細図示は省略するが、ホットミラー32は、略矩形状のアクリル樹脂である光透過性のガラス基板と、当該ガラス基板の表面(つまり図2中、前記コールドミラーに向かい合う面)に設けられる多層の干渉膜からなる反射層とを有する光学部材である。
In addition, although detailed illustration here is abbreviate | omitted, the
ケース部材33は、合成樹脂材料もしくは金属材料によって略枠状に形成され、傾斜するように配置されているホットミラー32の背面側周縁部を保持する略枠形状からなる基部33aと、液晶表示素子31の前面側周縁部を覆うフランジ形状からなる覆い部33bと、支持体34を包囲するように覆い部33bの背後に垂下形成される垂下部33cとが一体形成された構成となっている。
The
基部33aは、その上下が貫通している枠形状となっており、液晶表示素子31とホットミラー32との間に位置し、液晶表示素子31から発せられる表示光Lをホットミラー32へと導くための開口孔部33dを有している。
The
そして、この場合、ホットミラー32は、開口孔部33dの前面側に位置している前面開口部33eを塞ぐように基部33a上に載置され、液晶表示素子31から発せられる表示光Lは、開口孔部33d、ホットミラー32を通過して第1反射器40側に導かれる。
In this case, the
支持体34は、導電性材料(金属材料)によって形成され、液晶表示素子31を支持する支持部材としての機能を有し、バックライトユニット20から発せられる照明光を液晶表示素子31へと導くための開口孔34aを有している。なお、本例では、支持体34は、その底面の所要部が放熱部材23に備えられる第2の載置部23b上に載置される構成となっている。
The
高リタデーションフィルム35は、リタデーション値が3000ナノメートル以上、好ましくは3000〜30000ナノメートルの高位相差フィルムを適用することができ、ホットミラー32からフロントガラス13へと至る表示光Lの光路中に配置(配設)されている。具体的には、本実施形態において、高リタデーションフィルム35は、液晶表示素子31側とは反対側となるホットミラー32の表面32aに貼り付けられている。なお、リタデーション値が3000ナノメートル未満では、偏光サングラスを通して表示(虚像)を観察したとき、強い干渉色を呈するため、良好な視認性を確保することができない。
As the
また、高リタデーションフィルム35は、フロントガラス13にて運転者14側に反射する表示光L(つまり表示光Lに含まれるP波成分とS波成分のうちS波成分)の光反射効率をより高める位相差フィルムとしての機能を有している。なお、ここでの詳細図示は省略するが、高リタデーションフィルム35は、偏光部材36の吸収軸(偏光軸)に対して、例えば0度、30度、45度、90度の遅相軸を有する。
Further, the
偏光部材36は、その偏光軸が前記表側偏光板の偏光軸と同一となるように構成された偏光板である。ここでの偏光部材36は、ホットミラー32と同様に液晶表示素子31に照射する外光を遮る機能を有している。
The polarizing
第1反射器40は、ホットミラー32の上方(真上)に位置してなる平面鏡としてのコールドミラー41と、このコールドミラー41を所定の取付手段を用いて取付固定するための取付部材42とを有している。
The
コールドミラー41は、略矩形状のガラス基板41aと、このガラス基板41aの片面(第2反射器50の後述する凹面鏡と向かい合う面)に形成された第1の反射層41bとからなり、この第1の反射層41bは、膜厚が異なる多層の干渉膜からなるものであり、蒸着等の方法で形成されている。
The
また、コールドミラー41は、液晶表示素子31から発せられ、ホットミラー32を透過してなる表示光Lを、第2反射器50(前記凹面鏡)側へ反射させるような位置に傾斜状態にて配設される。なお、取付部材42は、例えば黒色の合成樹脂材料からなり、ハウジング60に適宜固定手段を用いて固定されている。
The
第2反射器50は、コールドミラー41(つまり液晶表示素子31)からの表示光Lを反射させる反射部材としての凹面鏡51と、この凹面鏡51を保持するミラーホルダ52とを備えている。
The
凹面鏡51は、凹面を有するポリカーボネートからなる樹脂基板に第2の反射層51aを蒸着形成してなるものである。この凹面鏡51は、その第2の反射層51aがコールドミラー41並びにハウジング60の後述する透光性カバーに対向し、前記透光性カバーから臨める位置に傾斜状態にて配設される。
The
また、凹面鏡51は、コールドミラー41からの表示光Lを拡大しつつ、前記透光性カバー側(車両10のフロントガラス13側)へ反射(投射)させるものである。このことは、凹面鏡51が、コールドミラー41によって反射された表示光Lを拡大し、この拡大された表示光Lを前記透光性カバーを通じてフロントガラス13に投射することを意味している。なお、凹面鏡51は、ミラーホルダ52に両面粘着テープにより接着されている。ミラーホルダ52は、合成樹脂材料からなるものであり、適宜固定手段を用いてハウジング60に固定されている。
The
ハウジング60は、例えば黒色の合成樹脂材料もしくはアルミダイキャストにて形成されており、ともに断面略凹部形状からなる上側ケース体61と下側ケース体62とを備え、上側ケース体61と下側ケース体62とで形成される内部空間である空間部63において、バックライトユニット20や表示器30、コールドミラー41を含む第1反射器40、凹面鏡51を含む第2反射器50等を収納(収容)している。
The
上側ケース体61には、凹面鏡51の配設位置の上部(車両10のフロントガラス13側)が開口する開口窓部64が形成されており、凹面鏡51によって反射された表示光Lは、開口窓部64を通過することになる。
The
またハウジング60には、透光部である透光性カバー65が開口窓部64を塞ぐように配設されてなる。この透光性カバー65は、透光性の合成樹脂材料(例えばアクリル樹脂)によって形成され、凹面鏡51で反射された表示光Lが透過(通過)する光透過性部材としての機能を有している。
The
つまり、コールドミラー41並びに凹面鏡51によって反射された表示光Lは、ハウジング60に形成された透光性カバー65を通じてフロントガラス13に投影され、これにより虚像Vの表示(虚像表示)が運転者14に対し行われることになる。なお、66は、下側ケース体62の底部に形成された孔部であり、この孔部66には孔部66を塞ぐように放熱部材23が配設される。
In other words, the display light L reflected by the
以上の各部により、表示装置12が構成されている。このような構成において、光源22から発せられる照明光は、液晶表示素子31に入射する前段階ではP波成分とS波成分とを含み、液晶表示素子31から出射される段階でP波成分は完全にカットされてS波成分のみとなる。
The
その後、S波成分のみ照明光は、偏光部材36、ホットミラー32並びに高リタデーションフィルム35を通過して高リタデーションフィルム35(表示器30)から表示光Lとして出射される際に、P波成分が生成され、再度、P波成分とS波成分とを含むものとなる。そして、当該P波成分とS波成分とを含む表示光Lは、コールドミラー41、凹面鏡51にて順次、反射された後、透光性カバー65を通過しフロントガラス13に投影され、運転者14の方向に反射される。
After that, when only the S wave component illumination light passes through the polarizing
ここで、P波成分とS波成分とを含む表示光Lがフロントガラス13で運転者14の方向に向けて反射する際に、本例ではホットミラー32の表面32aに3000ナノメートル以上の高リタデーションフィルム35が貼り付けられている。
Here, when the display light L including the P wave component and the S wave component is reflected by the
そして、このことに起因して、フロントガラス13でのS波成分の光反射効率が従来、採用していたλ/4板のときよりも飛躍的に、良好な(改善された)ものとなり、結果的に運転者14が偏光サングラスを装着していないときの裸眼時の虚像Vの輝度の値が前記ある所定の輝度値を超えたものなることが判明した。具体的には、高リタデーションフィルム35を採用した場合の裸眼時の虚像Vの輝度の値は、前記ある所定の輝度値よりも数千カンデラ高くなることが判明し、これにより裸眼時の虚像Vの視認性を高めることができる。
And, due to this, the light reflection efficiency of the S wave component on the
以上のように本実施形態では、表示器30として、表示光Lを発する液晶表示素子31と、この液晶表示素子31の前方側に配置されるホットミラー32とが設けられ、ホットミラー32からフロントガラス13へと至る表示光Lの光路中(例えばホットミラー32の表面32a)に高リタデーションフィルム35が配設されていることにより、高リタデーションフィルム35が持っている光反射特性を利用して、裸眼時の虚像Vの視認性を向上させることが可能なヘッドアップディスプレイ装置を提供することができる。
As described above, in the present embodiment, the
なお、本発明は、上述の実施形態及び図面によって限定されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で、適宜、実施形態及び図面に変更(構成要素の削除も含む)を加えることが可能である。例えば、上述した実施形態では、ホットミラー32の表面32aに高リタデーションフィルム35が配設されている(貼り付けられている)ものであったが、高リタデーションフィルム35は、ホットミラー32からフロントガラス13へと至る表示光Lの光路中に配設されているものであれば、あらゆる構成を採用することができる。
In addition, this invention is not limited by the above-mentioned embodiment and drawing. Changes (including deletion of constituent elements) can be added to the embodiments and the drawings as appropriate without departing from the scope of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the
具体的には、第1変形例として図4に示すように高リタデーションフィルム35を凹面鏡51(第2の反射層51a)と向かい合う位置関係にある透光性カバー65の背面65aに配設してもよい(貼り付けてもよい)し、第2変形例として図5に示すように高リタデーションフィルム35を当該第2の反射層51aと向かい合う位置関係にある第1の反射層41bの表面41cに配設してもよい(貼り付けてもよい)し、もしくは第3変形例として図6に示すように高リタデーションフィルム35をコールドミラー41(第1反射器40)と凹面鏡51(第2反射器50)との間に(傾斜した状態で)設置(配置)してもよい。なお、この第3変形例の場合、高リタデーションフィルム35は、適宜固定手段を用いてハウジング60に固定された透光性基板70に貼り付ければよい。
Specifically, as shown in FIG. 4, as a first modification, the
さらに、ここでの詳細図示は省略するが、高リタデーションフィルム35をフロントガラス13と向かい合う位置関係にある(つまり背面65aとは反対側の面である)透光性カバー65の表面に配設してもよい(貼り付けてもよい)し、高リタデーションフィルム35を第1の反射層41bと向かい合う位置関係にある第2の反射層51aの表面に配設してもよい(貼り付けてもよい)。
Further, although not shown in detail here, the
また、上述した実施形態では、表示器30から発せられる表示光Lが、フロントガラス13に投射される例について説明したが、例えばフロントガラス13に表示光Lを良好に運転者14方向に反射させるコンバイナフィルムを設けてもよいし、あるいはフロントガラス13とは別の専用の反射体(例えばコンバイナ)に表示光Lを投射する構成としてもよい。
Moreover, although embodiment mentioned above demonstrated the example in which the display light L emitted from the
12 表示装置
13 フロントガラス(投影部材)
14 運転者(視認者)
20 バックライトユニット
22 光源
30 表示器
31 液晶表示素子(表示素子)
32 ホットミラー
35 高リタデーションフィルム
36 偏光部材
40 第1反射器
41 コールドミラー
50 第2反射器
51 凹面鏡(反射部材)
60 ハウジング
65 透光性カバー(透光部)
L 表示光
V 虚像(表示像)
12
14 Driver (viewer)
20
32
60
L Display light V Virtual image (display image)
Claims (2)
前記表示器として、前記表示光を発する表示素子と、前記表示素子の前方側に配置されるホットミラーが設けられ、
前記反射部材によって反射された前記表示光を前記ハウジングに形成された透光部を通じて投影部材に投影して視認者に対し虚像表示を行うヘッドアップディスプレイ装置において、
前記ホットミラーから前記投影部材へと至る前記表示光の光路中に高リタデーションフィルムが配設されていることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。 A display that emits display light; a reflection member that reflects the display light; and a housing that houses the display and the reflection member.
As the display, a display element that emits the display light, and a hot mirror disposed on the front side of the display element are provided,
In a head-up display device that displays a virtual image for a viewer by projecting the display light reflected by the reflecting member onto a projection member through a light transmitting portion formed in the housing.
A head-up display device, wherein a high retardation film is disposed in an optical path of the display light from the hot mirror to the projection member.
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JP2017122774A Pending JP2019008090A (en) | 2017-06-23 | 2017-06-23 | Head-up display device |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2019008090A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115826286A (en) * | 2022-12-12 | 2023-03-21 | 芜湖汽车前瞻技术研究院有限公司 | Display screen, head-up display and vehicle |
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2017
- 2017-06-23 JP JP2017122774A patent/JP2019008090A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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