JP2020086205A - Head-up display device - Google Patents
Head-up display device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020086205A JP2020086205A JP2018222038A JP2018222038A JP2020086205A JP 2020086205 A JP2020086205 A JP 2020086205A JP 2018222038 A JP2018222038 A JP 2018222038A JP 2018222038 A JP2018222038 A JP 2018222038A JP 2020086205 A JP2020086205 A JP 2020086205A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- display
- light
- head
- unit
- display device
- 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.)
- Pending
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 7
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 5
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 5
- 239000006059 cover glass Substances 0.000 description 4
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 4
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 4
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
本発明は、車両のフロントウインドシールドやコンバイナ等に虚像を表示するヘッドアップディスプレイ装置に関する。 The present invention relates to a head-up display device that displays a virtual image on a front windshield, a combiner or the like of a vehicle.
車両のフロントウインドシールドやコンバイナ等の反射透光部材を透過する実景(車両前方の風景)に重ねて、その反射透光部材に反射された表示光により虚像を生成して表示するヘッドアップディスプレイ装置は、車両を運転する視認者の視線移動を極力抑えつつ、視認者が所望する情報を虚像により提供することによって、安全で快適な車両運行に寄与する。 A head-up display device that superimposes on a real scene (scenery in front of the vehicle) that passes through a reflective translucent member such as a front windshield or a combiner of a vehicle, and generates and displays a virtual image by the display light reflected by the reflective transmissive member. Contributes to safe and comfortable vehicle operation by providing the information desired by the viewer in the form of a virtual image while suppressing the line of sight of the viewer driving the vehicle as much as possible.
例えば特許文献1に記載のヘッドアップディスプレイ装置は、車両のダッシュボードに設けられてフロントウインドシールドに表示光を投影し、フロントウインドシールドで反射された表示光により視認者に虚像表示面上の虚像を視認させる。同特許文献では、車両が進行する路面と略平行な第1の虚像表示面上にある第1の虚像と、車両の進行方向と垂直な方向に略平行な第2の虚像表示面上にある第2の虚像とが、所定の角度をなすように表示される。
For example, the head-up display device described in
ところで、特許文献1に記載のヘッドアップディスプレイ装置は、2つの虚像を表示するものであるが、より単純な1つの虚像を表示する構成について、図4により説明すると、この従来のヘッドアップディスプレイ装置1は、車両のフロントウインドシールド2の下方に位置するカバーガラス3が形成されたダッシュボード4の内部に設けられ、表示手段5と、折返鏡6と、凹面鏡7と、制御部8とを備える。
By the way, although the head-up display device described in
表示手段5は、特許文献1の第1の画像表示部や第2の画像表示部と同様に、プロジェクターからなり制御部8に制御されて光を投影する投影部9と、投影部9の投影光を受光し、画像を含む表示光Lを折返鏡6に向けて出射するスクリーン10とを備える。表示手段5からの表示光Lは、折返鏡6及び凹面鏡7で反射され、カバーガラス3を透過してフロントウインドシールド2に投影される。フロントウインドシールド2に投影された表示光Lは、視認者(一般には、車両の運転者)Dの側に反射され、虚像Vを生成してフロントウインドシールド2を透過する実景に重ねて視認者Dに表示する。
Like the first image display unit and the second image display unit of
しかしながら、ヘッドアップディスプレイ装置1では、投影部9とスクリーン10との間に一定の間隔を設ける必要があるため、表示手段5の容積が大きくなり、ヘッドアップディスプレイ装置全体としても小型化が難しいという問題があった。
However, in the head-up
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、表示手段の容積が抑制され小型化が容易なヘッドアップディスプレイ装置を提供することを課題としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a head-up display device in which the volume of the display unit is suppressed and the size can be easily reduced.
上記課題を解決するために、本発明は、車両に設けられた反射透光部材に表示光を投影し、前記反射透光部材を透過する実景に重ねて前記反射透光部材に反射された表示光により虚像を生成して表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、前記表示光を出射する表示手段が、制御部に制御されて光を出射する表示器と、前記表示器の出射光が通過するコリメート光学系、導光体、偏向部及び拡散部材とを備えることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention projects display light onto a reflective translucent member provided in a vehicle, and displays the reflected light on the reflective translucent member so as to be superimposed on a real scene transmitted through the reflective translucent member. A head-up display device for generating and displaying a virtual image by light, wherein display means for emitting the display light is controlled by a control unit to emit light, and light emitted from the display passes through. It is characterized by comprising a collimating optical system, a light guide, a deflecting section and a diffusing member.
前記コリメート光学系、前記導光体、前記偏向部及び前記拡散部材は、この順で前記表示器の出射光が通過するように配置されていることが好ましい。 It is preferable that the collimating optical system, the light guide, the deflecting unit, and the diffusing member are arranged in this order so that the light emitted from the display device passes therethrough.
また、前記表示器は、プロジェクター又はマイクロLEDディスプレイであることが好ましく、前記偏向部は、前記偏向部の出射光が仮想的な一点から出射するように、所定間隔の穴を有する複数のマスクが組み合わせられてなることが好ましい。 Further, it is preferable that the display device is a projector or a micro LED display, and the deflecting unit includes a plurality of masks having holes at predetermined intervals so that the emitted light of the deflecting unit is emitted from one virtual point. It is preferable that they are combined.
本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置によれば、表示手段の容積が抑制され、ヘッドアップディスプレイ装置の小型化が容易になる。 According to the head-up display device of the present invention, the volume of the display means is suppressed, and the head-up display device can be easily downsized.
本発明を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。 A mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に示すように、本実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ装置(HUD)11は、車両のフロントウインドシールド12の下方に位置するカバーガラス13が形成されたHUD用筐体14の内部に設けられ、フロントウインドシールド12の一部に表示光Lを投影する。表示光Lは、フロントウインドシールド12に反射されて虚像Vを生成し、視認者Dにフロントウインドシールド12を透過する実景に重ねて虚像Vを視認させる。
As shown in FIG. 1, a head-up display device (HUD) 11 according to the present embodiment is provided inside a
詳細には、HUD11は、後述する表示手段15と、平面部分を有するように成形されたポリカーボネート等の樹脂にアルミニウム等の金属を蒸着してなり、光を単純に反射する反射ミラーとしての折返鏡16と、凹面部分を有するように成形されたポリカーボネート等の樹脂にアルミニウム等の金属を蒸着してなり、光を拡大して反射する凹面鏡17と、マイクロプロセッサ及びそれを動作させるための各種電子部品、基板、ケースからなり、車両情報や視認者Dからの入力に基づいてHUD11の映像を適切に表示させる制御部18とを備える。
In detail, the
図2に示すように、表示手段15は、制御部18に制御されて光を投影表示する表示器19と、表示器19からの投影光(出射光)を平行光に変換するコリメート光学系20と、コリメート光学系20からの出射光が入射し、後述する第1、第2の偏向手段により一定の範囲(偏向部22の形成範囲もしくは拡散板23の形成範囲)に渡って光を出射するライトガイド21と、ライトガイド21からの出射光が入射し、その出射光が仮想的な一点から出射するように光の方向を制限する偏向部22と、偏向部22からの出射光が入射し、それを拡散させて表示光Lを折返鏡16に向けて出射する拡散板23とを有する。
As shown in FIG. 2, the display means 15 is controlled by the
表示器19は、DMDやLCoS等の反射型表示デバイスを用いたプロジェクター又はマイクロLEDディスプレイからなり、コリメート光学系20は、ガラス製の凸レンズ(両凸レンズ)であるコリメートレンズ等からなる。
The
また、ライトガイド21は、その入射光を第1の偏向手段(第1の光反射膜)21aでライトガイド21の内部に導き、第2の偏向手段(第2の光反射膜)21bでライトガイド21の外部に広範囲に出射させる。第1の偏向手段21a及び第2の偏向手段21bはライトガイド21の内部に配設されている。そして、第1の偏向手段21aは、ライトガイド21に入射された光を反射し、第2の偏向手段21bは、ライトガイド21の内部を全反射により伝播した光を、複数回に渡り、透過、反射し、ライトガイド21から出射させる。すなわち、第1の偏向手段21aは反射鏡として機能し、第2の偏向手段21bは半透過鏡として機能する。なお、このように内部に第1の偏向手段21a及び第2の偏向手段21bが配設されたライトガイド21に関しては、特開2014−78022号公報に開示されている。
Further, the
偏向部22は、図3に示すように、互いに対向する2枚(一対)のマスク24,25により構成され、ライトガイド21からの光の出射範囲に対応させて、ライトガイド21の配設位置よりも視認者D側に近い位置に配置されている。マスク24は、ポリカーボネート製の平面板に、水平方向(図2の左右方向)・垂直方向(図2(a)の紙面垂直方向、図2(b)の上下方向)に等間隔のピッチp1で円形の穴26が開けられたパターンを印刷してなり、マスク25も、同様に、ポリカーボネート製の平面板に、水平方向・垂直方向に等間隔のピッチp2で円形の穴27が開けられたパターンを印刷してなる。ピッチp1及びピッチp2は、マスク24における両端の穴26の距離をW、画素数(水平方向・垂直方向の穴26の数:像を構成するドットの数)をM、HUD11の光学系の光学的特性で決まる仮想的な一点(視点E)の位置(偏向部22から視点Eまでの距離)をd、マスク24とマスク25との間の離間距離をg、HUD11の光学系の光学的特性で決まる見込み角をθとすると、次式(数1、数2、数3)を満たす。
As shown in FIG. 3, the
拡散板23は、ポリカーボネート製の平面板からなり、拡散板23から出射する表示光Lは、従来のHUDのスクリーンから出射する表示光と同様の光線分布を有する。また、この場合、拡散板23は、偏向部22からの光の出射範囲に対応させて、偏向部22の配設位置よりも視認者D側に近い位置に配置されている。
The
この表示手段15からの表示光Lは、折返鏡16で反射され、次いで、凹面鏡17で拡大して反射され、カバーガラス13を透過してフロントウインドシールド12に投影される。フロントウインドシールド12に投影された表示光Lは、視認者Dの側に拡大して反射され、虚像Vを生成してフロントウインドシールド12を透過する実景に重ねて視認者Dに表示する。
The display light L from the display means 15 is reflected by the
本実施の形態に係るHUD11では、表示光Lを出射する表示手段15が、制御部18に制御されて光を出射する表示器19と、表示器19の出射光が通過するコリメート光学系20、ライトガイド21、偏向部22及び拡散板23とを備え、コリメート光学系20、ライトガイド21、偏向部22及び拡散板23は、表示器19に近接して配置することができるので、スクリーンを用いる従来の構成と異なり、光学系における一定の離間距離の確保が不要で、表示手段15の容積が抑制され、HUD11の小型化が容易となっている。特に、表示器19に小型のプロジェクターやマイクロLEDディスプレイを用いることにより、HUD11の一層の小型化を図ることができる。
In the
以上、本発明を実施するための形態について例示したが、本発明の実施形態は上述したものに限られず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更等してもよい。 Although the embodiments for carrying out the present invention have been illustrated above, the embodiments of the present invention are not limited to the above-described ones, and may be appropriately modified without departing from the spirit of the invention.
例えば、上記実施の形態では、車両のフロントウインドシールドを反射透光部材として表示光を投影したが、フロントウインドシールドに代えてコンバイナを用いてもよい。 For example, in the above-described embodiment, the display light is projected by using the front windshield of the vehicle as the reflective translucent member, but a combiner may be used instead of the front windshield.
また、偏向部のマスクは、パターンを印刷した2枚の樹脂板により構成せず、1枚の透明の樹脂板の表裏の一方にマスク24に相当するマスクをパターン印刷し、他方にマスク25に相当するマスクをパターン印刷して構成してもよい。
Further, the mask of the deflecting section is not composed of two resin plates on which patterns are printed, but a mask corresponding to the
11 ヘッドアップディスプレイ装置
12 フロントウインドシールド(反射透光部材)
15 表示手段
18 制御部
19 表示器
20 コリメート光学系
21 ライトガイド(導光体)
22 偏向部
23 拡散板(拡散部材)
24 マスク
25 マスク
26 穴
27 穴
L 表示光
V 虚像
11 Head-up
15 display means 18
22
24
Claims (4)
前記表示光を出射する表示手段が、制御部に制御されて光を出射する表示器と、前記表示器の出射光が通過するコリメート光学系、導光体、偏向部及び拡散部材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装置。 A head-up display that projects display light onto a reflective translucent member provided in a vehicle, and superimposes the display light on the real light transmitted through the reflective translucent member to generate and display a virtual image by the display light reflected by the reflective translucent member. A device,
The display unit that emits the display light includes a display unit that emits the light under the control of the control unit, and a collimating optical system through which the output light of the display unit passes, a light guide, a deflection unit, and a diffusing member. Head-up display device characterized by.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018222038A JP2020086205A (en) | 2018-11-28 | 2018-11-28 | Head-up display device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018222038A JP2020086205A (en) | 2018-11-28 | 2018-11-28 | Head-up display device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020086205A true JP2020086205A (en) | 2020-06-04 |
Family
ID=70909940
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018222038A Pending JP2020086205A (en) | 2018-11-28 | 2018-11-28 | Head-up display device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2020086205A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023047678A1 (en) * | 2021-09-22 | 2023-03-30 | 日亜化学工業株式会社 | Light source unit and video display device |
-
2018
- 2018-11-28 JP JP2018222038A patent/JP2020086205A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023047678A1 (en) * | 2021-09-22 | 2023-03-30 | 日亜化学工業株式会社 | Light source unit and video display device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2015159523A1 (en) | Heads-up display and moving body equipped with heads-up display | |
WO2015159522A1 (en) | Heads-up display and moving body equipped with heads-up display | |
JP6597196B2 (en) | Virtual image display measures | |
JP2010145745A (en) | Image forming apparatus and head-up display device | |
WO2016208379A1 (en) | Screen device and head-up display device | |
JP2010145746A (en) | Head-up display device | |
JP2012163705A (en) | Head-up display device | |
WO2018225309A1 (en) | Virtual image display device, intermediary image formation unit, and image display light generation unit | |
JP2017198800A (en) | Head-up display device | |
CN113661432B (en) | Head-up display device | |
JP6579180B2 (en) | Virtual image display device | |
JP5333781B2 (en) | Head-up display device | |
JP6365646B2 (en) | Display device and display method | |
JP2017181786A (en) | Head-up display device | |
WO2019044730A1 (en) | Headup display device | |
JP2020086205A (en) | Head-up display device | |
JP2016206289A (en) | Vehicle-purposed display device | |
JP7110968B2 (en) | head-up display device | |
JP2017142284A (en) | Display device and head-up display | |
JP2017227681A (en) | Head-up display device | |
JP7223294B2 (en) | head-up display device | |
JP2018004788A (en) | Head-up display device | |
WO2020003611A1 (en) | Head-up display and mobile body on which head-up display is mounted | |
JP5333782B2 (en) | Head-up display device | |
JP7111071B2 (en) | head-up display device |