JP2020118933A - Head-up display device - Google Patents

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幸夫 小笠原
Yukio Ogasawara
幸夫 小笠原
麻衣子 斎藤
Maiko Saito
麻衣子 斎藤
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Abstract

To provide a head-up display (HUD) device in which an optical member can be disposed with a simple configuration.SOLUTION: The HUD device displays a virtual image of an image expressed by display light by emitting the display light from an emission port toward a light-transmitting member. The HUD device includes a screen S, an optical member 20, a support part 32 and a drive control part. The screen S receives the display light emitted by a display, which means the image is projected on the screen. The optical member 20 is located closer to the display than the screen S on the optical path of the display light, and transmits the display light. The support part 32 rotatably supports the screen S. The drive control part drives to rotate the screen S with respect to the support part 32 so as to adjust the display angle of the virtual image. The support part 32 has a fixing part where the optical member 20 is fixed. The optical member 20 is, for example, a field lens.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、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.

従来のヘッドアップディスプレイ(HUD)装置として、例えば特許文献1には、車両に搭載され、表示光をフロントガラス等の透光部材に向けて射出することで、表示光が表す画像の虚像を表示するものが開示されている。特許文献1に開示されたHUD装置は、画像が投射されるスクリーンを回転駆動することで、虚像の表示角度を調整可能に構成されている。 As a conventional head-up display (HUD) device, for example, in Patent Document 1, it is mounted on a vehicle and emits display light toward a transparent member such as a windshield to display a virtual image of an image represented by the display light. What is done is disclosed. The HUD device disclosed in Patent Document 1 is configured to be able to adjust the display angle of a virtual image by rotationally driving a screen on which an image is projected.

特開2018−167669号公報JP, 2018-167669, A

上記のように、スクリーンを回転駆動可能な構成を採用した場合、スクリーンを回転させるための機構が必要となる分、スクリーンの近傍に配置されるレンズなどの光学部材を、いかに効率良くレイアウトするかが求められる。例えば、当該光学部材を固定するために専用の部品を設けると、構成が複雑化する虞もある。 As described above, when the screen can be rotated and driven, a mechanism for rotating the screen is required, and thus it is necessary to efficiently lay out optical members such as lenses arranged near the screen. Is required. For example, if a dedicated component is provided to fix the optical member, the configuration may be complicated.

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、簡潔な構成で光学部材を設けることができるヘッドアップディスプレイ装置を提供することを目的とする。 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 capable of providing an optical member with a simple structure.

上記目的を達成するため、本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置は、
射出口を有し、前記射出口から表示光を透光部材に向けて射出することで前記表示光が表す画像の虚像を表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
表示器が発した前記表示光を受け、前記画像が投射されるスクリーンと、
前記表示光の光路上における前記スクリーンよりも前記表示器側と前記スクリーンよりも前記射出口側との少なくともいずれかに位置し、前記表示光を透過させる光学部材と、
前記スクリーンを回転可能に支持する支持部と、
前記スクリーンを前記支持部に対して回転駆動することで、前記虚像の表示角度を調整する駆動制御部と、を備え、
前記支持部は、前記光学部材が固定される固定部を有する。
In order to achieve the above object, a head-up display device according to the present invention,
A head-up display device having an emission port, which displays a virtual image of an image represented by the display light by emitting display light from the emission port toward a transparent member,
A screen on which the display light emitted from the display is received and the image is projected,
An optical member that is located on at least one of the display side and the screen side that is closer to the exit than the screen on the optical path of the display light, and that transmits the display light.
A support portion that rotatably supports the screen,
A drive control unit that adjusts the display angle of the virtual image by rotating the screen with respect to the support unit;
The support part has a fixing part to which the optical member is fixed.

本発明によれば、簡潔な構成で光学部材を設けることができる。 According to the present invention, the optical member can be provided with a simple structure.

本発明の一実施形態に係るヘッドアップディスプレイ(HUD)装置の表示態様を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for explaining a display mode of a head-up display (HUD) device according to an embodiment of the present invention. HUD装置の要部平面図である。It is a principal part top view of a HUD apparatus. 光学部材、スクリーンユニット及び駆動機構の斜視図である。It is a perspective view of an optical member, a screen unit, and a drive mechanism. スクリーン及びベゼルの斜視図である。It is a perspective view of a screen and a bezel. 支持部の斜視図である。It is a perspective view of a support part. 遮光壁部及び可視光透過部の斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of a light shielding wall portion and a visible light transmitting portion.

本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ(HUD)装置1は、図1に示すように、車両2のダッシュボードに配設され、射出口1aから画像を表す表示光Lを、車両2のウインドシールド3(フロントガラス)に向けて射出する。ウインドシールド3で反射した表示光Lが表す画像は、ウインドシールド3の前方に虚像Vとしてユーザ4(主に、車両2の運転者)に視認される。このようにして、HUD装置1は、車両2の前方風景に重ねて虚像Vを表示する。虚像Vとして視認される画像は、例えば、車両2に関する車速などの情報や、カーナビゲーションにおける経路案内情報や、車両2の前方の注意情報(先行車、歩行者などが存在すること)を報知するための画像である。 As shown in FIG. 1, a head-up display (HUD) device 1 according to the present embodiment is arranged on a dashboard of a vehicle 2 and outputs display light L representing an image from an emission port 1a to a windshield 3 of the vehicle 2. Eject toward (the windshield). The image represented by the display light L reflected by the windshield 3 is viewed by the user 4 (mainly the driver of the vehicle 2) as a virtual image V in front of the windshield 3. In this way, the HUD device 1 displays the virtual image V overlaid on the scenery in front of the vehicle 2. The image visually recognized as the virtual image V notifies, for example, information such as vehicle speed regarding the vehicle 2, route guidance information in car navigation, and attention information in front of the vehicle 2 (presence of a preceding vehicle, a pedestrian, etc.). It is an image for.

HUD装置1は、主に図2に示すように、表示器Pと、第1光学リレー10と、光学部材20と、スクリーンSを有するスクリーンユニット30と、駆動機構40と、遮光壁部50と、可視光透過部(可視光透過部材)60と、第2光学リレー70と、制御部80と、ケース90と、を備える。なお、HUD装置1の射出口1aは、ケース90を上方から覆うカバー(図示せず)に形成されている。射出口1aには、図示しない透光板が設けられている。 As shown mainly in FIG. 2, the HUD device 1 includes a display P, a first optical relay 10, an optical member 20, a screen unit 30 having a screen S, a drive mechanism 40, and a light shielding wall 50. A visible light transmitting portion (visible light transmitting member) 60, a second optical relay 70, a control portion 80, and a case 90 are provided. The outlet 1a of the HUD device 1 is formed in a cover (not shown) that covers the case 90 from above. A translucent plate (not shown) is provided at the emission port 1a.

表示器Pは、フィールドシーケンシャル方式によってスクリーンSに画像を投射するべく、表示光Lを射出する。表示器Pは、LED(Light Emitting Diode)群、反射型表示素子、投射レンズ等を備えて構成される。LED群は、各々異なる色(赤、緑及び青)で発光する複数のLEDからなり、制御部80によってフィールドシーケンシャル方式で駆動され、所定の強度及びタイミングで発光する。反射型表示素子は、LED群から発せられ、ダイクロックミラー等で合成された光(合成光)を受けて、表示光Lを生成し、投射レンズに向けて射出する。反射型表示素子は、例えば、可動式の複数のマイクロミラーを有するDMD(Digital Micro-mirror Device)からなり、制御部80の制御により、各ミラーがオンとオフとのいずれかの状態で制御されることで、合成光を空間光変調して表示光Lを生成する。投写レンズは、スクリーンSに合わせて表示光Lを拡大する。 The display P emits the display light L so as to project an image on the screen S by the field sequential method. The display P includes an LED (Light Emitting Diode) group, a reflective display element, a projection lens, and the like. The LED group is composed of a plurality of LEDs each emitting different colors (red, green and blue), driven by the field sequential method by the controller 80, and emits light with a predetermined intensity and timing. The reflective display element receives the light emitted from the LED group and combined by the dichroic mirror (combined light) to generate display light L, which is emitted toward the projection lens. The reflective display element is, for example, a DMD (Digital Micro-mirror Device) having a plurality of movable micro mirrors, and each mirror is controlled to be either on or off by the control of the control unit 80. As a result, the combined light is spatially modulated to generate the display light L. The projection lens magnifies the display light L according to the screen S.

第1光学リレー10は、例えば、2枚の平面鏡11,12から構成される。平面鏡11は、表示器Pからの表示光Lを平面鏡12に向けて反射させる。平面鏡12は、平面鏡11で反射した表示光LをスクリーンSに向けて反射させる。 The first optical relay 10 is composed of, for example, two plane mirrors 11 and 12. The plane mirror 11 reflects the display light L from the display P toward the plane mirror 12. The plane mirror 12 reflects the display light L reflected by the plane mirror 11 toward the screen S.

光学部材20は、表示光Lの光路上において、スクリーンSよりも表示器P側に位置するフィールドレンズであり、表示光Lが示す画像の外周部における光の進行方向を変えることで画像を明瞭化する。光学部材20は、図3に示すように、一対の保持部K1,K2に保持されている。保持部K1は、光学部材20から後述のステイ321に向かって突出する板状の部材である。保持部K2は、光学部材20から後述のステイ322に向かって突出する板状の部材である。光学部材20の固定態様については、後述する。 The optical member 20 is a field lens located on the display P side of the screen S with respect to the optical path of the display light L, and the image is clear by changing the traveling direction of the light in the outer peripheral portion of the image indicated by the display light L. Turn into. As shown in FIG. 3, the optical member 20 is held by the pair of holding portions K1 and K2. The holding portion K1 is a plate-shaped member that projects from the optical member 20 toward a stay 321 described below. The holding portion K2 is a plate-shaped member that projects from the optical member 20 toward a stay 322 described below. The fixing mode of the optical member 20 will be described later.

スクリーンユニット30は、図3に示すように、スクリーンSと、スクリーンSを保持するベゼル31と、ベゼル31を介してスクリーンSを回転可能に支持する支持部32と、を備える。 As shown in FIG. 3, the screen unit 30 includes a screen S, a bezel 31 that holds the screen S, and a support portion 32 that rotatably supports the screen S via the bezel 31.

スクリーンSは、例えば、平面視で矩形に形成され、光学部材20を透過した表示光Lを受けることで表示光Lが表す画像を表示する。スクリーンSは、例えば、ホログラフィックディフューザ、マイクロレンズアレイ、拡散板等の透過型スクリーンから構成されている。スクリーンSに画像が表示されることで、当該画像を表す表示光Lは、後述の平面鏡71へと向かう。 The screen S is formed in a rectangular shape in a plan view, for example, and receives the display light L transmitted through the optical member 20 to display the image represented by the display light L. The screen S is composed of, for example, a transmissive screen such as a holographic diffuser, a microlens array, and a diffusion plate. When the image is displayed on the screen S, the display light L representing the image is directed to the plane mirror 71 described later.

ベゼル31は、スクリーンSの外周を取り囲む枠体であり、図4に示すように、軸線AXに沿って延びる一対の軸部31a,31bを有する。軸部31aは、スクリーンSの図4における左側方に突出する。軸部31bは、スクリーンSの図4における右側方に突出する。 The bezel 31 is a frame body that surrounds the outer periphery of the screen S, and has a pair of shaft portions 31a and 31b extending along the axis AX, as shown in FIG. The shaft portion 31a projects to the left side of the screen S in FIG. The shaft portion 31b projects rightward of the screen S in FIG.

支持部32は、図3及び図5に示すように、一対のステイ321,322からなり、ケース90の底部91(図2参照)に固定される。ステイ321とステイ322とは、図3に示すように、軸線AXが延びる方向において、互いに対向する略板状の部材である。 As shown in FIGS. 3 and 5, the support portion 32 includes a pair of stays 321 and 322, and is fixed to the bottom portion 91 (see FIG. 2) of the case 90. As shown in FIG. 3, the stay 321 and the stay 322 are substantially plate-shaped members that face each other in the direction in which the axis AX extends.

図5に示すように、ステイ321は、底部91に固定される設置部321aを備える。設置部321aは、底部91と対向する面を有する板状の部分である。また、ステイ321は、ベゼル31の軸部31aが挿通される軸受孔Haを有する。また、ステイ321のうち、ステイ322と対向する面には、ステイ322に向かって突出する板状の固定部321bが設けられている。固定部321bには、光学部材20を保持する一対の保持部K1,K2のうち、保持部K1が固定される。ステイ322は、底部91に固定される設置部322aを備える。設置部322aは、底部91と対向する面を有する板状の部分である。また、ステイ322は、ベゼル31の軸部31bが挿通される軸受孔Hbを有する。また、ステイ322のうち、ステイ321と対向する面には、ステイ321に向かって突出する板状の固定部322bが設けられている。固定部322bには、光学部材20を保持する一対の保持部K1,K2のうち、保持部K2が固定される。 As shown in FIG. 5, the stay 321 includes an installation portion 321 a fixed to the bottom portion 91. The installation portion 321a is a plate-shaped portion having a surface facing the bottom portion 91. Further, the stay 321 has a bearing hole Ha into which the shaft portion 31a of the bezel 31 is inserted. A plate-shaped fixing portion 321b protruding toward the stay 322 is provided on a surface of the stay 321 facing the stay 322. The holding portion K1 of the pair of holding portions K1 and K2 that holds the optical member 20 is fixed to the fixing portion 321b. The stay 322 includes an installation portion 322a fixed to the bottom portion 91. The installation portion 322a is a plate-shaped portion having a surface facing the bottom portion 91. Further, the stay 322 has a bearing hole Hb into which the shaft portion 31b of the bezel 31 is inserted. A plate-shaped fixing portion 322b protruding toward the stay 321 is provided on the surface of the stay 322 facing the stay 321. The holding portion K2 of the pair of holding portions K1 and K2 that holds the optical member 20 is fixed to the fixing portion 322b.

ベゼル31に設けられた軸部31aは、ステイ321に設けられた軸受孔Haに回転可能に支持される。また、ベゼル31に設けられた軸部31bは、ステイ322に設けられた軸受孔Hbに回転可能に支持される。これにより、一対のステイ321,322からなる支持部32は、ベゼル31を介して、スクリーンSを軸線AX周りに回転可能に支持する。 The shaft portion 31a provided on the bezel 31 is rotatably supported by a bearing hole Ha provided on the stay 321. The shaft portion 31b provided on the bezel 31 is rotatably supported by a bearing hole Hb provided on the stay 322. As a result, the support portion 32 including the pair of stays 321 and 322 supports the screen S rotatably around the axis AX via the bezel 31.

ステイ321に設けられた固定部321bには、保持部K1が固定される。また、ステイ322に設けられた固定部322bには、保持部K2が固定される。つまり、支持部32に設けられた固定部321b,322bには、保持部K1,K2を介して、光学部材20が固定される。なお、保持部K1,K2の固定部321b,322bへの固定方法や、設置部321a,322aのケース90の底部91への固定方法は任意であり、嵌合、螺着、接着などの公知の手法を適宜用いることができる。 The holding portion K1 is fixed to the fixing portion 321b provided on the stay 321. Further, the holding portion K2 is fixed to the fixing portion 322b provided on the stay 322. That is, the optical member 20 is fixed to the fixing portions 321b and 322b provided on the support portion 32 via the holding portions K1 and K2. In addition, a method of fixing the holding portions K1 and K2 to the fixing portions 321b and 322b and a method of fixing the installation portions 321a and 322a to the bottom portion 91 of the case 90 are arbitrary, and known methods such as fitting, screwing, and bonding are known. Any method can be used as appropriate.

駆動機構40は、ベゼル31に保持されたスクリーンSを、軸線AXを中心に回転駆動するものであり、ベゼル31の軸部31aの先端部に固定されるギヤ部41と、ギヤ部41と係合する歯車を有する出力軸部42と、図示しないモータと、を備える。ギヤ部41は、図3に示すように、ベゼル31に設けられた軸部31aのうち、軸受孔Haを通ってステイ321よりも外側に突出した部分の先端部に固定されている。モータは、例えばステッピングモータであり、制御部80の制御により駆動される。駆動されたモータは、1つ又は複数の歯車を介して、出力軸部42を回転させる。出力軸部42が回転すると、出力軸部42と噛み合う歯を有するギヤ部41も回転する。このようにして、モータの回転動力が出力軸部42を介して軸部31aに固定されたギヤ部41に伝達され、ベゼル31に保持されたスクリーンSは、支持部32に対して、軸線AX周りに回転する。 The drive mechanism 40 drives the screen S held by the bezel 31 to rotate about the axis AX. The drive mechanism 40 engages with the gear portion 41 fixed to the tip of the shaft portion 31 a of the bezel 31, and the gear portion 41. An output shaft portion 42 having a gear to be fitted and a motor (not shown) are provided. As shown in FIG. 3, the gear portion 41 is fixed to a tip portion of a portion of the shaft portion 31a provided on the bezel 31 that protrudes outside the stay 321 through the bearing hole Ha. The motor is, for example, a stepping motor and is driven by the control of the control unit 80. The driven motor rotates the output shaft portion 42 via one or a plurality of gears. When the output shaft portion 42 rotates, the gear portion 41 having teeth that mesh with the output shaft portion 42 also rotates. In this way, the rotational power of the motor is transmitted to the gear portion 41 fixed to the shaft portion 31a via the output shaft portion 42, and the screen S held by the bezel 31 is moved relative to the support portion 32 by the axis line AX. Rotate around.

遮光壁部50は、表示光Lの光路上においてスクリーンSよりも射出口1a側に位置し、射出口1aから、スクリーンSに表示される画像以外の不要部分(スクリーンSよりも表示器P側に位置する適宜の構成)が見えないように、当該不要部分を覆い隠すものである。 The light shielding wall portion 50 is located on the optical path of the display light L closer to the exit 1a side than the screen S, and from the exit 1a, unnecessary portions other than the image displayed on the screen S (the display P side of the screen S). This is to cover up the unnecessary portion so that the appropriate structure located at (1) cannot be seen.

遮光壁部50は、例えば、樹脂材により黒色で形成された板状の部材であり、ケース90の底部91から起立した態様で、ケース90に公知の手法で固定されている。遮光壁部50は、図2に示すように、スクリーンユニット30と向かい合う第1の部分51と、第1の部分51から折れ曲がった第2の部分52とを有して、上方から見てL字状に形成されている。第1の部分51におけるスクリーンSと対向する位置には、スクリーンSに画像が表示されることにより、スクリーンSから発せられる表示光Lを通過させるための開口部51aが形成されている。第2の部分52は、その先端が、図2に示すように、後述する平面鏡71の一端に近接しており、平面鏡71に不要な光が入射することを抑制する。 The light shielding wall portion 50 is, for example, a plate-shaped member formed of a resin material in black, and is fixed to the case 90 by a known method in a state of standing upright from the bottom portion 91 of the case 90. As shown in FIG. 2, the light shielding wall portion 50 has a first portion 51 facing the screen unit 30 and a second portion 52 bent from the first portion 51, and is L-shaped when viewed from above. It is formed in a shape. An opening 51a for allowing the display light L emitted from the screen S to pass therethrough when an image is displayed on the screen S is formed at a position facing the screen S in the first portion 51. As shown in FIG. 2, the tip of the second portion 52 is close to one end of a flat mirror 71, which will be described later, and suppresses unnecessary light from entering the flat mirror 71.

可視光透過部60は、表示光Lの光路上において、スクリーンSよりも射出口1a側に位置するホットミラーであり、射出口1aから入り込む太陽光による赤外線を反射させることで、熱が内部に伝搬することを抑制する。可視光透過部60は、図6に示すように、遮光壁部50の開口部51aに公知の固定手法によって固定されている。可視光透過部60は、駆動機構40により回転駆動され、傾倒可能なスクリーンSにおける任意の傾斜姿勢と同様な傾斜で、開口部51aに固定されている。このように可視光透過部60が固定される開口部51aは、遮光壁部50の第1の部分51からスクリーンS側に隆起した部分に形成されており、当該隆起した部分の形状により、可視光透過部60の傾斜姿勢が定められている。なお、可視光透過部60及び前述の光学部材20の各々は、スクリーンSの傾斜調整可能な範囲を妨げない位置に設けられている。 The visible light transmitting portion 60 is a hot mirror that is located closer to the exit 1a side than the screen S on the optical path of the display light L, and reflects infrared rays from the sunlight that enters through the exit 1a, so that heat is generated inside. Suppress propagation. As shown in FIG. 6, the visible light transmitting portion 60 is fixed to the opening 51a of the light shielding wall portion 50 by a known fixing method. The visible light transmitting portion 60 is rotationally driven by the drive mechanism 40 and is fixed to the opening portion 51a with an inclination similar to an arbitrary inclination posture of the tiltable screen S. Thus, the opening 51a to which the visible light transmitting portion 60 is fixed is formed in a portion of the light shielding wall portion 50 that is raised from the first portion 51 to the screen S side, and is visible depending on the shape of the raised portion. The inclination posture of the light transmitting portion 60 is determined. Each of the visible light transmitting portion 60 and the above-described optical member 20 is provided at a position that does not interfere with the tilt adjustable range of the screen S.

第2光学リレー70は、例えば、平面鏡71と凹面鏡72とから構成される。平面鏡71は、スクリーンSから射出されて可視光透過部60を透過した表示光Lを凹面鏡72に向けて反射させる。凹面鏡72は、平面鏡71で反射した表示光Lをウインドシールド3に向けて反射させる。これにより、ユーザ4に虚像Vとして視認される画像は、スクリーンSに表示された画像よりも拡大されたものとなる。 The second optical relay 70 is composed of, for example, a plane mirror 71 and a concave mirror 72. The plane mirror 71 reflects the display light L emitted from the screen S and transmitted through the visible light transmitting portion 60 toward the concave mirror 72. The concave mirror 72 reflects the display light L reflected by the plane mirror 71 toward the windshield 3. As a result, the image visually recognized as the virtual image V by the user 4 becomes larger than the image displayed on the screen S.

制御部80は、HUD装置1の全体動作を制御するものであり、例えば、マイクロコンピュータから構成されている。制御部80は、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)を含む記憶部と、ROMに記憶された動作プログラムを実行するCPU(Central Processing Unit)と、を備える。図2に模式的に示した制御部80は、例えば、ケース90の任意の箇所に設けられたプリント回路板に実装されており、図示しない配線によって、表示器Pや、駆動機構40のモータや、車両2内に構成された各種のシステムなどと電気的に接続されている。なお、制御部80の配置や構成は任意である。例えば、制御部80は、互いに協働する複数の制御用IC(Integrated Circuit)から構成されていてもよい。 The control unit 80 controls the entire operation of the HUD device 1, and is composed of, for example, a microcomputer. The control unit 80 includes a storage unit including a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory), and a CPU (Central Processing Unit) that executes an operation program stored in the ROM. The control unit 80 schematically shown in FIG. 2 is mounted on, for example, a printed circuit board provided at an arbitrary position of the case 90, and the display P, the motor of the drive mechanism 40, and , And is electrically connected to various systems configured in the vehicle 2. Note that the arrangement and configuration of the control unit 80 are arbitrary. For example, the control unit 80 may include a plurality of control ICs (Integrated Circuits) that cooperate with each other.

制御部80は、車両2に搭載された、ECU(Electronic Control Unit)、カーナビゲーションシステム、各種のセンサ等と通信し、各種情報を取得するとともに、各種情報を示す虚像Vを表示するための画像データを生成する。そして、制御部80は、生成した画像データに基づき、図示しない表示制御用のドライバを介して、表示器Pによる表示光Lの射出動作を制御する。 The control unit 80 communicates with an ECU (Electronic Control Unit), a car navigation system, various sensors, and the like mounted on the vehicle 2 to acquire various information and display an image for displaying a virtual image V indicating various information. Generate data. Then, the control unit 80 controls the emission operation of the display light L by the display device P via a display control driver (not shown) based on the generated image data.

また、制御部80は、図示しないモータ用のドライバを介して駆動機構40のモータを駆動する。例えば、制御部80は、虚像Vの表示角度の調整指示に応じてモータを駆動し、スクリーンSを軸線AXを中心として、調整指示内容に応じた角度だけ回転させる。当該調整指示は、例えば、車両2に搭載されたジャイロセンサや、カーナビゲーションシステムからの情報に基づき特定可能な車両2の前方路面の勾配に応じたものである。これにより、制御部80は、スクリーンSの画像表示面と光学的共役関係にある、虚像Vの仮想表示面を、車両2の前方路面に沿うように調整することができる。つまり、ユーザ4に前方路面に沿って表示される虚像Vを視認させることができる。なお、当該調整指示は、操作手段からのユーザ4による入力操作に応じたものであってもよいし、ユーザ4の視点位置を検出する検出手段からの検出結果に応じたものであってもよい。操作手段は、例えばタッチパネルやプッシュボタンから構成することができる。検出手段は、例えばステレオカメラから構成することができる。操作手段や検出手段として、その他の公知の構成を適宜採用してもよい。 The control unit 80 also drives the motor of the drive mechanism 40 via a motor driver (not shown). For example, the control unit 80 drives the motor according to the instruction to adjust the display angle of the virtual image V, and rotates the screen S about the axis AX by an angle corresponding to the content of the adjustment instruction. The adjustment instruction is based on, for example, a gyro sensor mounted on the vehicle 2 or a gradient of a road surface ahead of the vehicle 2 that can be specified based on information from the car navigation system. Thereby, the control unit 80 can adjust the virtual display surface of the virtual image V, which is in an optical conjugate relationship with the image display surface of the screen S, so as to be along the front road surface of the vehicle 2. That is, the user 4 can visually recognize the virtual image V displayed along the front road surface. The adjustment instruction may be in accordance with an input operation by the user 4 from the operation means, or may be in accordance with a detection result from the detection means for detecting the viewpoint position of the user 4. .. The operation means can be composed of, for example, a touch panel or push buttons. The detection means can be composed of, for example, a stereo camera. Other known configurations may be appropriately adopted as the operation unit and the detection unit.

ケース90は、車両2の上方に向かって開口した箱状に形成され、表示器P、第1光学リレー10、光学部材20、スクリーンユニット30、駆動機構40と、遮光壁部50、及び第2光学リレー70及び制御部80の各々を、上述の機能を充足する適宜の位置に収容する。なお、可視光透過部60は、前述のように、遮光壁部50に固定される。また、ケース90は、複数の部材の組み合わせにより構成されてもよい。 The case 90 is formed in a box shape that opens upward of the vehicle 2, and includes the display P, the first optical relay 10, the optical member 20, the screen unit 30, the drive mechanism 40, the light shielding wall portion 50, and the second. Each of the optical relay 70 and the control unit 80 is housed at an appropriate position that fulfills the above-mentioned functions. The visible light transmitting portion 60 is fixed to the light shielding wall portion 50 as described above. Further, the case 90 may be configured by combining a plurality of members.

以上の構成からなるHUD装置1が虚像Vを表示する機構を簡潔に述べる。表示器Pが射出した表示光Lは、第1光学リレー10及び光学部材20を介して、スクリーンSに画像として投影される。スクリーンSに表示された画像を表す表示光Lは、可視光透過部60及び第2光学リレー70を介して、射出口1aからウインドシールド3へ射出される。このようにしてHUD装置1から射出された表示光Lがウインドシールド3で反射することで、ユーザ4から見てウインドシールド3の前方に、虚像Vが表示される。 A mechanism for displaying the virtual image V by the HUD device 1 having the above configuration will be briefly described. The display light L emitted from the display P is projected as an image on the screen S via the first optical relay 10 and the optical member 20. The display light L representing the image displayed on the screen S is emitted from the emission port 1a to the windshield 3 via the visible light transmitting portion 60 and the second optical relay 70. In this way, the display light L emitted from the HUD device 1 is reflected by the windshield 3, so that the virtual image V is displayed in front of the windshield 3 as seen from the user 4.

本発明は、以上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。 The present invention is not limited to the above embodiments and drawings. Modifications (including deletion of components) can be appropriately added to the embodiments and the drawings without changing the gist of the present invention.

以上では、支持部32に固定される光学部材20が、表示光Lの光路上におけるスクリーンSよりも表示器P側に位置するフィールドレンズである例を示したが、これに限らず、他の公知のレンズであってもよい。また、ステイ321,322を図示例よりも表示光Lの進行方向に延長することで、支持部32に、表示光Lの光路上におけるスクリーンSよりも射出口1a側に位置する光学部材20を固定する構成を採用してもよい。この場合の光学部材20は、レンズに限られず、ホットミラーなどであってもよい。また、支持部32に固定される光学部材20の個数も任意であり、1つであっても、複数であってもよい。つまり、支持部32に固定される光学部材20は、表示光Lの光路上におけるスクリーンSよりも表示器P側とスクリーンSよりも射出口1a側との少なくともいずれかに位置するものであればよい。 In the above, the example in which the optical member 20 fixed to the supporting portion 32 is the field lens located closer to the display P than the screen S on the optical path of the display light L has been shown, but the present invention is not limited to this. A known lens may be used. In addition, by extending the stays 321 and 322 in the traveling direction of the display light L as compared with the illustrated example, the optical member 20 located on the emission port 1a side of the screen S on the optical path of the display light L is provided on the support portion 32. You may employ the structure fixed. The optical member 20 in this case is not limited to a lens, and may be a hot mirror or the like. Further, the number of the optical members 20 fixed to the supporting portion 32 is arbitrary, and may be one or plural. That is, the optical member 20 fixed to the support portion 32 is located on at least one of the display P side of the screen S and the exit 1a side of the screen S on the optical path of the display light L. Good.

以上では、遮光壁部50の開口部51aに固定される可視光透過部60がホットミラーである例を示したが、これに限られず、反射防止シートなどの他の可視透過部材であってもよい。また、開口部51aに固定される可視光透過部60は、1つの可視透過部材から構成されてもよいし、互いに役割が異なる複数の可視光透過部材から構成されてもよい。 The example in which the visible light transmitting portion 60 fixed to the opening 51a of the light shielding wall portion 50 is a hot mirror has been described above, but the invention is not limited to this, and other visible transmitting members such as an antireflection sheet may be used. Good. Further, the visible light transmitting portion 60 fixed to the opening 51a may be composed of one visible light transmitting member, or may be composed of a plurality of visible light transmitting members having different roles.

以上では、第1光学リレー10が2つの平面鏡11,12から構成される例を示したが、これに限られず、単数又は3つ以上の鏡から構成されてもよい。同様に、第2光学リレー70は、少なくとも凹面鏡72を備えていれば、単数又は3つ以上の鏡から構成されてもよい。また、第1光学リレー10と第2光学リレー70との少なくともいずれかには、画像の歪みを補正するための曲面を有する曲面鏡(自由曲面鏡も含む)が含まれていてもよい。 Although the example in which the first optical relay 10 is composed of the two plane mirrors 11 and 12 has been described above, the invention is not limited to this and may be composed of a single mirror or three or more mirrors. Similarly, the second optical relay 70 may be composed of a single mirror or three or more mirrors as long as it has at least the concave mirror 72. Further, at least one of the first optical relay 10 and the second optical relay 70 may include a curved mirror (including a free curved mirror) having a curved surface for correcting image distortion.

以上では、表示器Pが、DMDからなる反射型表示素子を備えた方式のプロジェクタである例を説明したが、プロジェクタの方式は、これに限られない。例えば、プロジェクタは、LCOS(Liquid Crystal On Silicon)プロジェクタ、GLV(Grating Light Valve)プロジェクタ、CRT(Cathode Ray Tube)プロジェクタ又は液晶プロジェクタ等であってもよい。 In the above, an example in which the display P is a projector of a system including a reflective display element made of DMD has been described, but the projector system is not limited to this. For example, the projector may be an LCOS (Liquid Crystal On Silicon) projector, a GLV (Grating Light Valve) projector, a CRT (Cathode Ray Tube) projector, a liquid crystal projector, or the like.

また、HUD装置1が表示光Lを射出する対象である透光部材は、ウインドシールド3に限られない。例えば、透光部材は、ウインドシールド3以外のHUD装置1の専用のコンバイナであってもよい。 Further, the translucent member, which is the target for the HUD device 1 to emit the display light L, is not limited to the windshield 3. For example, the translucent member may be a combiner dedicated to the HUD device 1 other than the windshield 3.

また、HUD装置1が搭載される乗り物は、車両に限られず、船舶、飛行機などの他の乗り物であってもよい。 The vehicle on which the HUD device 1 is mounted is not limited to the vehicle, and may be another vehicle such as a ship or an airplane.

(1)以上に説明したHUD装置1は、射出口1aを有し、射出口1aから表示光Lをウインドシールド3(透光部材の一例)に向けて射出することで表示光Lが表す画像の虚像Vを表示する。HUD装置1は、スクリーンSと、光学部材20と、支持部32と、駆動制御部(例えば、制御部80及び駆動機構40)とを備える。スクリーンSは、表示器Pが発した表示光Lを受け、画像が投射される。光学部材20は、表示光Lの光路上におけるスクリーンSよりも表示器P側とスクリーンSよりも射出口1a側との少なくともいずれかに位置し、表示光Lを透過させる。支持部32は、スクリーンSを回転可能に支持する。駆動制御部は、スクリーンSを支持部32に対して回転駆動することで、虚像Vの表示角度を調整する。そして、支持部32は、光学部材20が固定される固定部321b,322bを有する。
この構成により、光学部材20を固定するために専用の部品を設けずとも済み、部品点数が増加することを抑制することができる。したがって、上記のHUD装置1によれば、簡潔な構成で光学部材20を設けることができる。
(1) The HUD device 1 described above has the emission opening 1a, and an image represented by the display light L is obtained by emitting the display light L from the emission opening 1a toward the windshield 3 (an example of a translucent member). The virtual image V of is displayed. The HUD device 1 includes a screen S, an optical member 20, a support unit 32, and a drive control unit (for example, the control unit 80 and the drive mechanism 40). The screen S receives the display light L emitted by the display P and projects an image. The optical member 20 is located on at least one of the display P side of the screen S and the emission port 1a side of the screen S on the optical path of the display light L, and transmits the display light L. The support part 32 rotatably supports the screen S. The drive controller adjusts the display angle of the virtual image V by driving the screen S to rotate with respect to the support 32. The support portion 32 has fixing portions 321b and 322b to which the optical member 20 is fixed.
With this configuration, it is not necessary to provide a dedicated component for fixing the optical member 20, and it is possible to suppress an increase in the number of components. Therefore, according to the above HUD device 1, the optical member 20 can be provided with a simple structure.

(2)また、HUD装置1は、表示光Lの光路上においてスクリーンSよりも射出口1a側に位置する遮光壁部50を備える。遮光壁部50は、スクリーンSと対向する位置に開口部51aを有し、開口部51aには、可視光透過部材60が固定されている。
この構成により、可視光透過部材60を固定するために専用の部品を設けずとも済み、部品点数が増加することを抑制することができる。したがって、上記のHUD装置1によれば、簡潔な構成で可視光透過部材60を設けることができる。
(2) Further, the HUD device 1 includes the light blocking wall portion 50 located on the optical path of the display light L and closer to the exit 1a than the screen S. The light shielding wall 50 has an opening 51a at a position facing the screen S, and the visible light transmitting member 60 is fixed to the opening 51a.
With this configuration, it is not necessary to provide a dedicated component for fixing the visible light transmitting member 60, and it is possible to suppress an increase in the number of components. Therefore, according to the HUD device 1 described above, the visible light transmitting member 60 can be provided with a simple structure.

(3)なお、光学部材20は、表示光Lの光路上におけるスクリーンSよりも表示器P側に位置するフィールドレンズであることが好ましい。 (3) It is preferable that the optical member 20 is a field lens located on the display P side of the screen S on the optical path of the display light L.

(4)また、可視光透過部材60は、ホットミラーであることが好ましい。 (4) Further, the visible light transmitting member 60 is preferably a hot mirror.

以上の説明では、本発明の理解を容易にするために、重要でない公知の技術的事項の説明を適宜省略した。 In the above description, in order to facilitate understanding of the present invention, description of well-known technical matters that are not important is appropriately omitted.

1…ヘッドアップディスプレイ(HUD)装置
1a…射出口
2…車両、3…ウインドシールド、4…ユーザ
L…表示光、V…虚像
P…表示器
10…第1光学リレー
20…光学部材、K1,K2…保持部
30…スクリーンユニット
S…スクリーン
31…ベゼル、31a、31b…軸部、AX…軸線
32…支持部
321,322…ステイ
321a,322a…設置部
321b,322b…固定部
Ha,Hb…軸受孔
40…駆動機構
50…遮光壁部
51…第1の部分、51a…開口部
52…第2の部分
60…可視光透過部(可視光透過部材)
70…第2光学リレー
80…制御部
90…ケース、91…底部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Head-up display (HUD) device 1a... Ejection port 2... Vehicle 3... Windshield 4... User L... Display light, V... Virtual image P... Indicator 10... 1st optical relay 20... Optical member, K1, K2... Holding part 30... Screen unit S... Screen 31... Bezel, 31a, 31b... Shaft part, AX... Axis 32... Support part 321,322... Stays 321a, 322a... Installation part 321b, 322b... Fixed part Ha, Hb... Bearing hole 40... Driving mechanism 50... Light-shielding wall portion 51... First portion, 51a... Opening portion 52... Second portion 60... Visible light transmitting portion (visible light transmitting member)
70... 2nd optical relay 80... Control part 90... Case, 91... Bottom part

Claims (4)

射出口を有し、前記射出口から表示光を透光部材に向けて射出することで前記表示光が表す画像の虚像を表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
表示器が発した前記表示光を受け、前記画像が投射されるスクリーンと、
前記表示光の光路上における前記スクリーンよりも前記表示器側と前記スクリーンよりも前記射出口側との少なくともいずれかに位置し、前記表示光を透過させる光学部材と、
前記スクリーンを回転可能に支持する支持部と、
前記スクリーンを前記支持部に対して回転駆動することで、前記虚像の表示角度を調整する駆動制御部と、を備え、
前記支持部は、前記光学部材が固定される固定部を有する、
ヘッドアップディスプレイ装置。
A head-up display device having an emission port, which displays a virtual image of an image represented by the display light by emitting display light from the emission port toward a transparent member,
A screen on which the display light emitted by the display device is projected and the image is projected,
An optical member positioned on at least one of the display side and the screen side of the screen relative to the screen on the optical path of the display light, and transmitting the display light,
A support portion that rotatably supports the screen,
A drive control unit that adjusts the display angle of the virtual image by rotating the screen with respect to the support unit;
The support portion has a fixing portion to which the optical member is fixed,
Head-up display device.
前記表示光の光路上において前記スクリーンよりも前記射出口側に位置する遮光壁部を備え、
前記遮光壁部は、前記スクリーンと対向する位置に開口部を有し、
前記開口部には、可視光透過部材が固定されている、
請求項1に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
A light-shielding wall portion located closer to the exit side than the screen on the optical path of the display light;
The light shielding wall has an opening at a position facing the screen,
A visible light transmitting member is fixed to the opening,
The head-up display device according to claim 1.
前記光学部材は、前記表示光の光路上における前記スクリーンよりも前記表示器側に位置するフィールドレンズである、
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。
The optical member is a field lens located closer to the display than the screen on the optical path of the display light,
The head-up display device according to claim 1.
前記可視光透過部材は、ホットミラーである、
請求項2に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
The visible light transmitting member is a hot mirror,
The head-up display device according to claim 2.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2024001658A1 (en) * 2022-06-27 2024-01-04 华为技术有限公司 Optical display, optical display assembly, and transportation means

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