JP2021140036A

JP2021140036A - Head-up display device

Info

Publication number: JP2021140036A
Application number: JP2020037874A
Authority: JP
Inventors: 允孝齋藤; Mitsutaka Saito
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2020-03-05
Filing date: 2020-03-05
Publication date: 2021-09-16

Abstract

To provide a head-up display device that can reduce the occurrence of a ghost image while the enlargement is suppressed.SOLUTION: A head-up display device includes an intermediate screen 4, a frame body 6, and an image display device. An intermediate image is projected to one surface of the screen and a virtual image is displayed on the other surface side of the screen. The intermediate screen 4 includes a portion where the position in an axis CL direction is different depending on a position in a circumferential direction of a circle whose center is the axis CL of the rotation of the intermediate screen 4. On a surface 65 facing the optical path from the image display device inside the frame body 6, a reflection suppression part 9 that suppresses the light reflection to the emission side of the optical path is provided.SELECTED DRAWING: Figure 5

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.

画像を、ハーフミラーからなるスクリーン（コンバイナ）の後面に投射してスクリーンの前方の所定距離に虚像として表示するヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：Head Up Display）装置が知られている。自動車に搭載されたヘッドアップディスプレイ装置は、従来はインストルメントパネル（インパネ）に表示していた速度や走行距離等の情報を、フロントウインドウ（フロントガラス）の前方にも表示する。 A head-up display (HUD) device is known that projects an image onto the rear surface of a screen (combiner) made of a half mirror and displays it as a virtual image at a predetermined distance in front of the screen. The head-up display device mounted on an automobile also displays information such as speed and mileage, which was conventionally displayed on the instrument panel (instrument panel), also in front of the front window (windshield).

さらに近年では、フロントウインドウをスクリーンとして広範囲に虚像が表示される。このようなヘッドアップディスプレイ装置は、運転者の視線移動を減らしてより安全な運転を支援する。例えば、図２に示すような虚像を表示する拡張現実（ＡＲ：Augmented Reality）ヘッドアップディスプレイ装置が開発されている。この場合、搭載したカメラと連携して、前方の歩行者や対向車等に例えば赤色の図形（Ｉｖｎ）等が重ね合わされてマーキングされる。また、カーナビゲーションシステムと連携して、進路を示す矢印（Ｉｖｍ，Ｉｖｆ）等が道路上に表示されたり目的地までの距離が表示されたりする。 Furthermore, in recent years, virtual images are displayed over a wide area using the front window as a screen. Such a head-up display device reduces the movement of the driver's line of sight and supports safer driving. For example, an Augmented Reality (AR) head-up display device that displays a virtual image as shown in FIG. 2 has been developed. In this case, for example, a red figure (Ivn) is superimposed and marked on a pedestrian, an oncoming vehicle, or the like in front of the vehicle in cooperation with the mounted camera. Further, in cooperation with the car navigation system, arrows (Ivm, Ivf) or the like indicating a course are displayed on the road or the distance to the destination is displayed.

一般に、ヘッドアップディスプレイ装置は、光源を備える画像投射機から反射鏡やレンズ等の光学素子を経由して、画像をスクリーンに所定の寸法および入射角で投射する。そして、画像投射機や拡散スクリーン（中間スクリーン）からスクリーンまでの光路長によって、虚像の奥行方向における位置（観察者の目からの距離（虚像距離：ＶＩＤ））が決定される。 Generally, a head-up display device projects an image from an image projector provided with a light source onto a screen at a predetermined size and incident angle via an optical element such as a reflector or a lens. Then, the position of the virtual image in the depth direction (distance from the observer's eyes (virtual image distance: VID)) is determined by the optical path length from the image projector or the diffusion screen (intermediate screen) to the screen.

自動車用のＡＲヘッドアップディスプレイ装置においては、前記したような進路を示す矢印は、運転手の視線上にある路面等に合わせて長い虚像距離で表示されることが好ましい。一方、アラートは、手前すなわち短い虚像距離で表示されることが好ましい。 In an AR head-up display device for automobiles, it is preferable that the arrow indicating the course as described above is displayed with a long virtual image distance according to the road surface or the like in the line of sight of the driver. On the other hand, the alert is preferably displayed in the foreground, that is, at a short virtual image distance.

光路方向に沿った軸で高速回転するディスク（基板）上に中間スクリーンを設けて、中間スクリーンの回転の軸方向における位置が周上で変化するように構成した装置が開示されている（特許文献１参照）。この装置では、ディスクの径に沿った段差壁を挟んだ高低（軸方向における位置）差のある複数の面やディスクの周に沿って傾斜した螺旋面に、中間スクリーンが形成されている。中間スクリーンにおける、中間像の１フレーム（１コマ）が投影される領域の高さが所定範囲内で繰り返し高速で変化することにより、見かけ上、虚像距離の異なる複数の虚像を同時に表示することができる。 A device is disclosed in which an intermediate screen is provided on a disk (board) that rotates at high speed along an axis along the optical path direction so that the position of the intermediate screen in the axial direction of rotation changes on the circumference (Patent Document). 1). In this device, an intermediate screen is formed on a plurality of surfaces having different heights (positions in the axial direction) across a stepped wall along the diameter of the disk, or on a spiral surface inclined along the circumference of the disk. By repeatedly changing the height of the area where one frame (one frame) of the intermediate image is projected on the intermediate screen at high speed within a predetermined range, it is possible to display a plurality of virtual images having different virtual image distances at the same time. can.

国際公開第２０１９／０７００８０号International Publication No. 2019/070080

特許文献１に記載のヘッドアップディスプレイ装置は、風防としてディスク（基板）を収容して共に回転する枠体（カバー）を備えている。これにより、１周する螺旋面または螺旋階段状の面を有するディスクが高速回転することによって発生する振動や風切音等の騒音を抑制することができる。 The head-up display device described in Patent Document 1 includes a frame (cover) that accommodates a disk (board) as a windshield and rotates together. As a result, it is possible to suppress noise such as vibration and wind noise generated by high-speed rotation of a disk having a spiral surface or a spiral stepped surface that makes one round.

しかしながら、特許文献１に記載のヘッドアップディスプレイ装置では、光が枠体の内部における光路に沿った面で反射し、この反射光に基づくゴースト像の発生によって、画像劣化を招くおそれがあった。これに対して、光が枠体の内面に当たって反射しないように枠体の壁を光路から遠く離して配置することが考えられる。しかし、この場合には、拡散機能を有する中間スクリーンが使用されていることから、枠体、ひいては装置が大型化してしまう。 However, in the head-up display device described in Patent Document 1, light is reflected on a surface along an optical path inside the frame, and the generation of a ghost image based on the reflected light may cause image deterioration. On the other hand, it is conceivable to arrange the wall of the frame body far away from the optical path so that the light hits the inner surface of the frame body and is not reflected. However, in this case, since an intermediate screen having a diffusion function is used, the frame body and eventually the device become large.

本発明は、前記した事情に鑑みてなされたものであり、大型化を抑制しつつ、ゴースト像の発生を低減す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課題とする。 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 reducing the generation of ghost images while suppressing the increase in size.

本発明の上記課題は、下記の手段によって解決される。 The above object of the present invention is solved by the following means.

（１）回転する中間スクリーンと、前記中間スクリーンを収容する枠体と、前記中間スクリーンに中間像を結像するための光を投影する画像投影手段と、を備え、前記中間スクリーンは、前記中間スクリーンの回転の軸を中心とした円の円周方向における位置によって前記軸方向における位置が異なる部分を有し、前記枠体の内部における前記画像投影手段からの光路に対向する面に、前記光路の出射側への光の反射を抑制する反射抑制部が設けられており、前記中間像をスクリーンの一面に投射して前記スクリーンの他面側に虚像を表示する、ヘッドアップディスプレイ装置。 (1) A rotating intermediate screen, a frame body accommodating the intermediate screen, and an image projection means for projecting light for forming an intermediate image on the intermediate screen are provided, and the intermediate screen is the intermediate screen. The optical path has a portion whose position in the axial direction differs depending on the position in the circumferential direction of the circle centered on the axis of rotation of the screen, and is opposed to the optical path from the image projection means inside the frame. A head-up display device provided with a reflection suppression unit that suppresses the reflection of light to the emission side of the screen, and projects the intermediate image on one surface of the screen to display a virtual image on the other surface side of the screen.

（２）前記反射抑制部は、前記枠体の内部における前記光路に対向する面に、表面反射防止塗料が塗られて構成されている、前記（１）に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 (2) The head-up display device according to (1) above, wherein the reflection suppressing portion is formed by applying a surface antireflection paint on a surface of the frame body facing the optical path.

（３）前記反射抑制部は、黒色系の樹脂材料から構成されている、前記（１）に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 (3) The head-up display device according to (1) above, wherein the reflection suppression unit is made of a black resin material.

（４）前記反射抑制部は、鋸歯形状の断面を有している、前記（１）に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 (4) The head-up display device according to (1) above, wherein the reflection suppression portion has a sawtooth-shaped cross section.

（５）前記鋸歯形状は、前記光路側へ突出する頂点を有する複数の鋭角三角形状を有し、前記鋭角三角形状は、前記頂点に接続しており前記光路の入射側に位置する第１の辺と、前記頂点に接続しており前記光路の出射側に位置する第２の辺と、を有し、前記第１の辺は前記第２の辺よりも短い、前記（４）に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 (5) The sawtooth shape has a plurality of acute-angled triangular shapes having vertices protruding toward the optical path side, and the acute-angled triangular shape is connected to the apex and is located on the incident side of the optical path. The side according to (4), wherein the first side has a side and a second side connected to the apex and located on the exit side of the optical path, and the first side is shorter than the second side. Head-up display device.

（６）前記反射抑制部は、前記光路の出射側にいくほど前記光路に近づく表面形状を有している、前記（１）に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 (6) The head-up display device according to (1), wherein the reflection suppression unit has a surface shape that approaches the optical path toward the exit side of the optical path.

（７）前記枠体は、前記軸の径方向外側に配置された内枠と、前記内枠の径方向外側に配置された外枠と、を有し、前記中間スクリーンが設けられた基板が、前記内枠と前記外枠との間に配置されていると共に、前記内枠および前記外枠の一方または両方に保持されており、前記反射抑制部は、前記内枠の外周面と、前記外枠の内周面とに設けられている、前記（１）から（６）のいずれか一つに記載のヘッドアップディスプレイ装置。 (7) The frame body has an inner frame arranged radially outside the shaft and an outer frame arranged radially outside the inner frame, and a substrate provided with the intermediate screen is provided. The reflection suppressing portion is arranged between the inner frame and the outer frame, and is held by one or both of the inner frame and the outer frame, and the reflection suppressing portion is formed on the outer peripheral surface of the inner frame and the outer frame. The head-up display device according to any one of (1) to (6) above, which is provided on the inner peripheral surface of the outer frame.

（８）前記枠体は、前記内枠および前記外枠の前記光路の入射側に配置された第１の端板と、前記内枠および前記外枠の前記光路の出射側に配置された第２の端板と、を有し、前記第１の端板または前記第２の端板を回転駆動させるモータを備え、前記モータの少なくとも一部が前記内枠の内部に配置されている、前記（７）に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 (8) The frame body has a first end plate arranged on the incident side of the optical path of the inner frame and the outer frame, and a first end plate arranged on the exit side of the optical path of the inner frame and the outer frame. A motor having two end plates and rotationally driving the first end plate or the second end plate, and at least a part of the motor is arranged inside the inner frame. The head-up display device according to (7).

（９）前記画像投影手段は、ＤＬＰ（登録商標）方式である、前記（１）から（８）のいずれか一つに記載のヘッドアップディスプレイ装置。 (9) The head-up display device according to any one of (1) to (8) above, wherein the image projection means is a DLP (registered trademark) method.

（１０）前記中間像を反射させて前記スクリーンの一面に拡大して投射する拡大光学系を備え、前記拡大光学系は、２枚のミラーを含む、前記（１）から（９）のいずれか一つに記載のヘッドアップディスプレイ装置。 (10) Any of the above (1) to (9), comprising a magnifying optical system that reflects the intermediate image and magnifies and projects it onto one surface of the screen, and the magnifying optical system includes two mirrors. The head-up display device described in one.

（１１）前記画像投影手段から前記中間スクリーンへの前記光路上に配置された投影光学系を備え、前記投影光学系は、前記画像投影手段から投影された光を前記中間スクリーンへ向けて反射させる折り返しミラーを含む、前記（１）から（１０）のいずれか一つに記載のヘッドアップディスプレイ装置。 (11) The projection optical system arranged on the optical path from the image projection means to the intermediate screen is provided, and the projection optical system reflects the light projected from the image projection means toward the intermediate screen. The head-up display device according to any one of (1) to (10) above, which includes a folded mirror.

本発明によれば、装置の大型化を抑制しつつ、ゴースト像の発生を低減することができる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 capable of reducing the generation of ghost images while suppressing the increase in size of the device.

本発明の一実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の概略図である。It is the schematic of the head-up display device which concerns on one Embodiment of this invention. 運転者の視野内における、フロントウインドウ越しの実景とヘッドアップディスプレイ装置が表示した虚像との一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the actual view through a front window and the virtual image displayed by a head-up display device in the driver's field of view. 本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置における中間スクリーンが設けられた基板を示す外観図である。It is an external view which shows the substrate provided with the intermediate screen in the head-up display apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置における中間スクリーンの構成を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the structure of the intermediate screen in the head-up display device which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置における中間スクリーンが設けられた基板の周辺を示す拡大断面図である。It is an enlarged cross-sectional view which shows the periphery of the substrate provided with the intermediate screen in the head-up display device which concerns on this embodiment. 変形例に係る反射抑制部の周辺を示す拡大断面図である。It is an enlarged cross-sectional view which shows the periphery of the reflection suppression part which concerns on the modification. 変形例に係る反射抑制部の周辺を示す拡大断面図である。It is an enlarged cross-sectional view which shows the periphery of the reflection suppression part which concerns on the modification. 変形例に係る反射抑制部の周辺を示す拡大断面図である。It is an enlarged cross-sectional view which shows the periphery of the reflection suppression part which concerns on the modification. 他の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置における中間スクリーンの構成を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the structure of the intermediate screen in the head-up display device which concerns on another embodiment. 他の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置における基板の回転駆動構造を説明する拡大断面図である。It is an enlarged cross-sectional view explaining the rotation drive structure of the substrate in the head-up display device which concerns on another embodiment.

本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、各図において、共通する構成要素や同種の構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を適宜省略する。また、部材のサイズおよび形状は、説明の便宜のため、変形または誇張して模式的に表す場合がある。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
In each figure, common components and components of the same type are designated by the same reference numerals, and duplicate description thereof will be omitted as appropriate. In addition, the size and shape of the member may be deformed or exaggerated schematically for convenience of explanation.

図１は、本発明の一実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１０の概略図であり、自動車に搭載された状態の側方から見た構成図である。図２は、運転者Ｏの視野内における、フロントウインドウ（スクリーン）Ｓ越しの実景とヘッドアップディスプレイ装置が表示した虚像との一例を示す図である。 FIG. 1 is a schematic view of a head-up display device 10 according to an embodiment of the present invention, and is a configuration diagram seen from the side of a state of being mounted on an automobile. FIG. 2 is a diagram showing an example of an actual view through the front window (screen) S and a virtual image displayed by the head-up display device in the field of view of the driver O.

図１に示すように、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１０は、自動車のフロントウインドウＳをスクリーンとする自動車用ＡＲヘッドアップディスプレイ装置である。ヘッドアップディスプレイ装置１０は、運転者（観察者）Ｏ（図中、目のみを示す）に対してフロントウインドウＳの前方に虚像Ｉｖを表示する。 As shown in FIG. 1, the head-up display device 10 according to the present embodiment is an AR head-up display device for automobiles whose screen is the front window S of the automobile. The head-up display device 10 displays a virtual image Iv in front of the front window S to the driver (observer) O (showing only the eyes in the figure).

ヘッドアップディスプレイ装置１０は、自動車のインストルメントパネル（図示せず）に収容され、矢印で表すように、インストルメントパネルの天板に形成された窓（図示せず）からフロントウインドウＳの車内側の面に画像を投射する。フロントウインドウＳは、光を透過しかつ反射するハーフミラーとして機能し、一般に、反射面（車内側の面）が凹面である。 The head-up display device 10 is housed in an instrument panel (not shown) of an automobile, and as shown by an arrow, the inside of the front window S from a window (not shown) formed on the top plate of the instrument panel. Project an image on the surface of. The front window S functions as a half mirror that transmits and reflects light, and the reflecting surface (the surface inside the vehicle) is generally concave.

ヘッドアップディスプレイ装置１０は、中間スクリーン４（図５参照）、枠体６、画像表示装置（画像投影手段）２、投影光学系３、拡大光学系８、モータ７、およびこれらを収容するケーシング（図示せず）を備えている。 The head-up display device 10 includes an intermediate screen 4 (see FIG. 5), a frame body 6, an image display device (image projection means) 2, a projection optical system 3, a magnifying optical system 8, a motor 7, and a casing containing these (see FIG. 5). (Not shown).

中間スクリーン４は、基板５（図５参照）の一表面上に設けられている。中間スクリーン４は、基板５と共に回転する。基板５は透明である。枠体６は、中間スクリーン４および基板５を収容する。画像表示装置２は、中間スクリーン４に中間像を結像するための光を投影する。投影光学系３は、画像表示装置２から中間スクリーン４への光路上に配置されている。拡大光学系８は、中間像を反射させてフロントウインドウＳの一面に拡大して投射する。モータ７は、中間スクリーン４および基板５の回転駆動源である。ヘッドアップディスプレイ装置１０は、虚像距離が異なるｎ通り（ｎ≧２）の虚像を同時に表示し、本実施形態では、虚像距離の短い順から、Ｉｖｃ，Ｉｖｎ，Ｉｖｍ，Ｉｖｆの４通りの虚像を表示する（ｎ＝４）。虚像距離は、観察者の目から虚像までの距離である。 The intermediate screen 4 is provided on one surface of the substrate 5 (see FIG. 5). The intermediate screen 4 rotates together with the substrate 5. The substrate 5 is transparent. The frame 6 accommodates the intermediate screen 4 and the substrate 5. The image display device 2 projects light for forming an intermediate image on the intermediate screen 4. The projection optical system 3 is arranged on the optical path from the image display device 2 to the intermediate screen 4. The magnifying optical system 8 reflects the intermediate image, magnifies it on one surface of the front window S, and projects it. The motor 7 is a rotational drive source for the intermediate screen 4 and the substrate 5. The head-up display device 10 simultaneously displays n virtual images (n ≧ 2) having different virtual image distances, and in the present embodiment, four virtual images of Ivc, Ivn, Ivm, and Ivf are displayed in ascending order of the virtual image distances. Display (n = 4). The virtual image distance is the distance from the observer's eyes to the virtual image.

図２に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置１０は、虚像Ｉｖｃ，Ｉｖｎ，Ｉｖｍ，Ｉｖｆ（適宜、まとめて虚像Ｉｖ）を、虚像視野Ｅ内に表示可能である。虚像視野Ｅの形状は特に規定されないが、Ｖ（鉛直）方向に対してＨ（水平）方向に長いことが好ましく、図２ではＨ方向に細長い長方形で表す。 As shown in FIG. 2, the head-up display device 10 can display virtual images Ivc, Ivn, Ivm, and Ivf (appropriately collectively, virtual image Iv) in the virtual image field of view E. The shape of the virtual image field E is not particularly specified, but it is preferably long in the H (horizontal) direction with respect to the V (vertical) direction, and is represented by an elongated rectangle in the H direction in FIG.

至近距離の虚像Ｉｖｃは、見かけ上、フロントウインドウＳに表示され、例えば虚像距離が４ｍである。虚像Ｉｖｃは、インストルメントパネルに一般的に表示される情報や走行中に常時表示される情報等であり、例えば、走行速度、燃料残量警告灯（エンプティマーク）、カーナビゲーションシステム使用時においては目的地までの距離である。虚像Ｉｖｎ，Ｉｖｍ，Ｉｖｆは、カーナビゲーションシステム等と連携して、状況に応じて実景に重ね合わせるように表示され、例えばそれぞれの虚像距離が、７ｍ、１５ｍ、２４ｍである。近距離の虚像Ｉｖｎは、例えば、車体前方側の近傍に接近した歩行者や対向車等に重ねて表示される図形や記号である。中距離の虚像Ｉｖｍは、例えば、前方の路面に重ねて表示された右折車線への車線変更を指示する矢印である。遠距離の虚像Ｉｖｆは、例えば、前方の右折予定の交差点上に表示された矢印である。 The virtual image Ivc at a close distance is apparently displayed on the front window S, and the virtual image distance is, for example, 4 m. The virtual image Ivc is information that is generally displayed on the instrument panel, information that is always displayed during driving, and the like, for example, when using a traveling speed, a fuel level warning light (empty mark), and a car navigation system. The distance to the destination. The virtual images Ivn, Ivm, and Ivf are displayed so as to be superimposed on the actual scene according to the situation in cooperation with a car navigation system or the like, and the virtual image distances are, for example, 7 m, 15 m, and 24 m, respectively. The short-distance virtual image Ivn is, for example, a figure or a symbol that is superimposed and displayed on a pedestrian, an oncoming vehicle, or the like approaching the vicinity of the front side of the vehicle body. The medium-range virtual image Ivm is, for example, an arrow indicating a lane change to a right turn lane, which is superimposed on the road surface in front of the vehicle. The long-distance virtual image Ivf is, for example, an arrow displayed on an intersection scheduled to turn right ahead.

図１に示すように、画像表示装置２は、表示する画像を外部信号に基づいて形成する画像形成モジュールを備えている。ただし、画像形成モジュールは、画像表示装置２とは別体に配置されていて、ケーブル等で接続されてもよい。 As shown in FIG. 1, the image display device 2 includes an image forming module that forms an image to be displayed based on an external signal. However, the image forming module is arranged separately from the image display device 2 and may be connected by a cable or the like.

画像表示装置２は、光源、空間光変調器等を備えており、中間スクリーン４の投影領域ｅ（図４参照）に二次元の中間像を結像するための光を投影する。画像表示装置２は、同時に表示する虚像距離の異なる２以上の虚像を形成する各中間像を１フレーム内で切り換えて投影するために、応答速度が高速であることが好ましい。なお、フレームレートは、３０ｆｐｓ以上が好ましく、６０ｆｐｓ以上がさらに好ましい。また、時分割方式でフルカラー表示する場合には、各中間像の表示期間をさらに３分割して色毎に切り替えて表示する。したがって、画像表示装置２の応答速度は、フレームレートの３ｎ倍以上とし、さらにその２倍のフレームレートの６ｎ倍以上であることが好ましい。 The image display device 2 includes a light source, a spatial light modulator, and the like, and projects light for forming a two-dimensional intermediate image on the projection area e (see FIG. 4) of the intermediate screen 4. The image display device 2 preferably has a high response speed in order to switch and project each intermediate image forming two or more virtual images having different virtual image distances to be displayed at the same time within one frame. The frame rate is preferably 30 fps or more, and more preferably 60 fps or more. Further, in the case of full-color display by the time division method, the display period of each intermediate image is further divided into three and displayed by switching for each color. Therefore, it is preferable that the response speed of the image display device 2 is 3n times or more the frame rate, and further 6n times or more the frame rate that is twice the frame rate.

画像表示装置２は、ここではＤＬＰ（登録商標）方式である。ＤＬＰ（登録商標）方式は、応答速度が高速であるため好適である。ＤＬＰ（登録商標）方式の画像表示装置２は、ＬＥＤ光源またはレーザー光源、およびＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）で駆動する微小ミラーを二次元配列したＤＭＤ（Digital Micromirror Device）で構成されている。ただし、画像表示装置２は、ＤＬＰ（登録商標）方式に限定されるものではなく、例えば、ＭＥＭＳミラーにより中間スクリーン４上に縦横にレーザー光を走査して中間像を描画するレーザー走査方式であってもよい。 The image display device 2 is a DLP (registered trademark) system here. The DLP® method is suitable because of its high response speed. The DLP (registered trademark) type image display device 2 is composed of an LED light source or a laser light source, and a DMD (Digital Micromirror Device) in which micromirrors driven by MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) are arranged in two dimensions. However, the image display device 2 is not limited to the DLP (registered trademark) method, and is, for example, a laser scanning method in which laser light is scanned vertically and horizontally on the intermediate screen 4 by a MEMS mirror to draw an intermediate image. You may.

図３は、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１０における中間スクリーン４が設けられた基板５を示す外観図である。図４は、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１０における中間スクリーン４の構成を説明する模式図であり、図３の軸ＣＬ（＋ｚ側）方向から見た図である。 FIG. 3 is an external view showing a substrate 5 provided with an intermediate screen 4 in the head-up display device 10 according to the present embodiment. FIG. 4 is a schematic view illustrating the configuration of the intermediate screen 4 in the head-up display device 10 according to the present embodiment, and is a view seen from the axis CL (+ z side) direction of FIG.

図３に示すように、本実施形態では、中間スクリーン４は、透過型の拡散板、例えばマイクロレンズアレイであり、一面側から入射した光を所望の配向角に拡散させて他面側へ出射する。このような中間スクリーン４は、ガラスや樹脂等の透明な材料で形成される。また、ヘッドアップディスプレイ装置１０においては、中間スクリーン４は、光を透過する基板５の一面に設けられている。基板５は、中間スクリーン４と同様に透明な材料からなり、光を直進させて透過する。中間スクリーン４と基板５とを一体に成形してもよく、または基板５の一面を凹凸に加工して中間スクリーン４を形成してもよい。あるいは、基板５にシート状の中間スクリーン４を貼り付けてもよい。 As shown in FIG. 3, in the present embodiment, the intermediate screen 4 is a transmissive diffuser plate, for example, a microlens array, which diffuses the light incident from one surface side to a desired orientation angle and emits it to the other surface side. do. Such an intermediate screen 4 is formed of a transparent material such as glass or resin. Further, in the head-up display device 10, the intermediate screen 4 is provided on one surface of the substrate 5 that transmits light. The substrate 5 is made of a transparent material like the intermediate screen 4, and allows light to travel straight through. The intermediate screen 4 and the substrate 5 may be integrally molded, or one surface of the substrate 5 may be processed into irregularities to form the intermediate screen 4. Alternatively, a sheet-shaped intermediate screen 4 may be attached to the substrate 5.

中間スクリーン４が設けられた基板５は、フレームレートと同じ回転速度［ｒ／ｓ］で一方向に連続回転する。本明細書および図面においては、中間スクリーン４の回転の軸、すなわち基板５の回転の軸ＣＬ（図５参照、以下同様）を円筒座標系のｚ軸（円筒軸）とし、ｚ軸を中心とする円の任意の径方向（ｚ軸と直交する直線方向）をｒ方向（射線）、周方向をθ方向と称する。また、別途記載のない限り、図３における上（＋ｚ側）を上とし、平面視とは＋ｚ側から見ることを指す。さらに、基板５および中間スクリーン４等に関して、ｚ軸を法線とする平面を単に平面と称する。なお、光の入射側を＋ｚ（上）側とし、すなわち−ｚ方向に光が進行する。この場合（例えば図３）の上下は、説明の都合上設定されたものであり、図１や図５における上下とは逆になっている。さらに、中間スクリーン４および基板５の回転の軸ＣＬの向きは、例えば車載状態において適宜変更して設定され得る。 The substrate 5 provided with the intermediate screen 4 continuously rotates in one direction at the same rotation speed [r / s] as the frame rate. In the present specification and drawings, the axis of rotation of the intermediate screen 4, that is, the axis of rotation CL of the substrate 5 (see FIG. 5, the same applies hereinafter) is defined as the z-axis (cylindrical axis) of the cylindrical coordinate system, and the z-axis is the center. The arbitrary radial direction (straight line direction orthogonal to the z-axis) of the circle to be formed is referred to as the r direction (line of sight), and the circumferential direction is referred to as the θ direction. Unless otherwise specified, the upper side (+ z side) in FIG. 3 is the upper side, and the plan view means viewing from the + z side. Further, with respect to the substrate 5, the intermediate screen 4, and the like, a plane having the z-axis as a normal is simply referred to as a plane. The incident side of the light is the + z (upper) side, that is, the light travels in the −z direction. In this case (for example, FIG. 3), the top and bottom are set for convenience of explanation, and are opposite to the top and bottom in FIGS. 1 and 5. Further, the orientation of the rotation axis CL of the intermediate screen 4 and the substrate 5 can be appropriately changed and set, for example, in an in-vehicle state.

中間スクリーン４は、平面視でｚ軸を中心とする円環形状である。また、中間スクリーン４は、高さ（ｚ方向における位置）がθ方向に連続的に変化する傾斜面（螺旋面）を備えている。このため、基板５は、傾斜面の低い側の端と高い側の端との間に、ｒ方向の直線状の境界に沿う垂直な段差壁５３を有している。なお、段差壁５３は省略されてもよい。また、中間スクリーン４は、一部にｚ軸を法線とする平面を有していてもよく、例えば傾斜面の最も高い側に平面を有していてもよい。 The intermediate screen 4 has an annular shape centered on the z-axis in a plan view. Further, the intermediate screen 4 includes an inclined surface (helicoid surface) whose height (position in the z direction) continuously changes in the θ direction. Therefore, the substrate 5 has a vertical step wall 53 along the linear boundary in the r direction between the lower end and the higher end of the inclined surface. The step wall 53 may be omitted. Further, the intermediate screen 4 may have a flat surface having the z-axis as a normal line in a part thereof, and may have a flat surface on the highest side of the inclined surface, for example.

図４に示すように、中間スクリーン４は、平面視で、中間像の投影領域ｅを内包するように構成される。投影領域ｅの形状および寸法は、ここでは、虚像視野Ｅとほぼ同等のアスペクト比の長方形に設定されている。便宜上、中間スクリーン４に対して中間像が動くような図としているが、実際のヘッドアップディスプレイ装置１０においては、画像表示装置２から投影される中間像の投影領域ｅの平面視における位置が固定されていて、中間スクリーン４が−θ方向に連続回転していることにより、中間スクリーン４上を投影領域ｅが＋θ方向に周回移動している。ここでは、中間スクリーン４におけるθ方向にシフトした４つの領域で結像した中間像が、４段階の虚像距離の虚像Ｉｖｃ，Ｉｖｎ，Ｉｖｍ，Ｉｖｆを形成するように構成される。 As shown in FIG. 4, the intermediate screen 4 is configured to include the projection region e of the intermediate image in a plan view. Here, the shape and dimensions of the projection area e are set to a rectangle having an aspect ratio substantially equal to that of the virtual image field of view E. For convenience, the figure is such that the intermediate image moves with respect to the intermediate screen 4, but in the actual head-up display device 10, the position of the projection region e of the intermediate image projected from the image display device 2 in the plan view is fixed. Since the intermediate screen 4 continuously rotates in the −θ direction, the projection region e orbits on the intermediate screen 4 in the + θ direction. Here, the intermediate image formed in the four regions shifted in the θ direction on the intermediate screen 4 is configured to form virtual images Ivc, Ivn, Ivm, and Ivf with four stages of virtual image distances.

虚像距離は、中間像からフロントウインドウＳまでの光路長が長いほど長くなる。したがって、中間スクリーン４が光の入射側寄りに配置されるほど、すなわちｚ方向における位置（高さ）が＋ｚ（上）になるほど、虚像距離が長くなる。中間スクリーン４は、中間スクリーン４が設けられた基板５の回転によって中間像の光路上の位置が周期的に変化する可変領域とするために、θ方向における位置によって高さが異なるように構成される。 The virtual image distance becomes longer as the optical path length from the intermediate image to the front window S becomes longer. Therefore, the closer the intermediate screen 4 is to the incident side of the light, that is, the more the position (height) in the z direction becomes + z (upper), the longer the virtual image distance becomes. The intermediate screen 4 is configured so that the height differs depending on the position in the θ direction in order to form a variable region in which the position of the intermediate image on the optical path periodically changes due to the rotation of the substrate 5 on which the intermediate screen 4 is provided. NS.

中間スクリーン４のこのような構成により、中間スクリーン４が設けられた基板５が１回転する間に、虚像視野Ｅには、虚像Ｉｖｃ，Ｉｖｎ，Ｉｖｍ，Ｉｖｆが１つずつ連続して表示され、これらが見かけ上同時に表示される。 With such a configuration of the intermediate screen 4, the virtual images Ivc, Ivn, Ivm, and Ivf are continuously displayed one by one in the virtual image field E while the substrate 5 provided with the intermediate screen 4 makes one rotation. These are apparently displayed at the same time.

図１に示すように、投影光学系３は、画像表示装置２が出射した光が中間スクリーン４に中間像を結像するように好適に投影されるために、必要に応じて設けられる光学素子である。本実施形態では、投影光学系３は、画像表示装置２から投影された光を中間スクリーン４へ向けて反射させる折り返しミラー３１を含んでいる。折り返しミラー３１は、平面鏡であってもよく、曲面鏡であってもよい。なお、投影光学系３は、例えば、中間スクリーン４の投影領域ｅへの入射光の光径や光強度、拡がり等を調整するフィールドレンズや、焦点可変光学系を含んでいてもよい。 As shown in FIG. 1, the projection optical system 3 is provided with an optical element as needed so that the light emitted by the image display device 2 is suitably projected onto the intermediate screen 4 so as to form an intermediate image. Is. In the present embodiment, the projection optical system 3 includes a folding mirror 31 that reflects the light projected from the image display device 2 toward the intermediate screen 4. The folded mirror 31 may be a plane mirror or a curved mirror. The projection optical system 3 may include, for example, a field lens for adjusting the light diameter, light intensity, spread, etc. of the incident light on the projection region e of the intermediate screen 4, and a focus variable optical system.

拡大光学系８は、中間スクリーン４に結像した中間像を、所定の寸法に拡大して、フロントウインドウＳの車内側の面に所定の入射角で投射する。本実施形態では、拡大光学系８は、２枚のミラー８１，８２を含んでいる。ミラー８１，８２は、虚像Ｉｖが虚像視野Ｅ全体に、かつそれぞれの所定の虚像距離に表示可能となるような面形状に形成され、さらに向きおよび配置が設定される。さらに必要に応じて、拡大光学系８は、別のミラーやレンズ等の光学素子を備えていてもよい。 The magnifying optical system 8 magnifies the intermediate image formed on the intermediate screen 4 to a predetermined dimension and projects it on the inner surface of the vehicle of the front window S at a predetermined incident angle. In this embodiment, the magnifying optical system 8 includes two mirrors 81 and 82. The mirrors 81 and 82 are formed in a surface shape so that the virtual image Iv can be displayed over the entire virtual image field of view E and at each predetermined virtual image distance, and the orientation and arrangement are further set. Further, if necessary, the magnifying optical system 8 may include another optical element such as a mirror or a lens.

図５は、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１０における中間スクリーン４が設けられた基板５の周辺を示す拡大断面図である。 FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing the periphery of the substrate 5 provided with the intermediate screen 4 in the head-up display device 10 according to the present embodiment.

図５に示すように、枠体（カバー）６は、中間スクリーン４および基板５を収容する。これにより、中間スクリーン４が設けられた基板５の高速回転による振動や風切音等の騒音を軽減することができる。枠体６は、少なくとも平面視で中間スクリーン４と重複する部分が透明な材料で形成されており、中間スクリーン４が設けられた基板５と共に回転する。また、枠体６の外形形状は、中間スクリーン４および基板５の回転の軸ＣＬを中心軸とする回転体であり、基板５に対して大き過ぎないことが好ましく、例えば扁平な円柱形状とすることができる。 As shown in FIG. 5, the frame body (cover) 6 accommodates the intermediate screen 4 and the substrate 5. As a result, noise such as vibration and wind noise due to high-speed rotation of the substrate 5 provided with the intermediate screen 4 can be reduced. The frame body 6 has a portion that overlaps with the intermediate screen 4 at least in a plan view and is made of a transparent material, and rotates together with the substrate 5 on which the intermediate screen 4 is provided. Further, the outer shape of the frame body 6 is a rotating body centered on the rotation axis CL of the intermediate screen 4 and the substrate 5, and is preferably not too large with respect to the substrate 5, for example, a flat cylindrical shape. be able to.

本実施形態では、枠体６は、内枠６１、外枠６２、第１の端板６３、および第２の端板６４を有している。内枠６１は、中間スクリーン４および基板５の回転の軸ＣＬの径方向外側に配置されており、円筒状を呈している。外枠６２は、内枠６１の径方向外側に配置されており、円筒状を呈している。第１の端板６３は、内枠６１および外枠６２の光路の入射側に配置されており、内枠６１および外枠６２の光路の入射側の端面に固着されている。第２の端板６４は、内枠６１および外枠６２の光路の出射側に配置されており、内枠６１および外枠６２の光路の出射側の端面に固着されている。第１の端板６３および第２の端板６４は、透明な材料で形成されている。 In the present embodiment, the frame body 6 has an inner frame 61, an outer frame 62, a first end plate 63, and a second end plate 64. The inner frame 61 is arranged on the radial outer side of the rotation axis CL of the intermediate screen 4 and the substrate 5, and has a cylindrical shape. The outer frame 62 is arranged on the outer side in the radial direction of the inner frame 61, and has a cylindrical shape. The first end plate 63 is arranged on the incident side of the optical path of the inner frame 61 and the outer frame 62, and is fixed to the end surface of the inner frame 61 and the outer frame 62 on the incident side of the optical path. The second end plate 64 is arranged on the exit side of the optical path of the inner frame 61 and the outer frame 62, and is fixed to the end surface of the inner frame 61 and the outer frame 62 on the emission side of the optical path. The first end plate 63 and the second end plate 64 are made of a transparent material.

中間スクリーン４が設けられた基板５は、内枠６１と外枠６２との間に配置されている。本実施形態では、基板５は、内枠６１および外枠６２の両方に保持されている。具体的には、基板５の内周面５１が内枠６１の外周面６１１に固着されており、基板５の外周面５２が外枠６２の内周面６２１に固着されている。なお、基板５は、内枠６１および外枠６２の一方に保持されていてもよい。また、基板５は、内枠６１および外枠６２の一方または両方と、同じ材料で一体成形されてもよい。 The substrate 5 provided with the intermediate screen 4 is arranged between the inner frame 61 and the outer frame 62. In this embodiment, the substrate 5 is held by both the inner frame 61 and the outer frame 62. Specifically, the inner peripheral surface 51 of the substrate 5 is fixed to the outer peripheral surface 611 of the inner frame 61, and the outer peripheral surface 52 of the substrate 5 is fixed to the inner peripheral surface 621 of the outer frame 62. The substrate 5 may be held by one of the inner frame 61 and the outer frame 62. Further, the substrate 5 may be integrally molded with one or both of the inner frame 61 and the outer frame 62 with the same material.

モータ７は、中間スクリーン４が設けられた基板５を、回転速度［ｒ／ｓ］をフレームレートとして一方向に連続回転させる。モータ７の出力軸７１に取付用板７２が固定されており、取付用板７２は、ねじ締結等によって第２の端板６４に固着されている。そして、モータ７の出力軸７１側の一部が内枠６１の内部に配置されている。つまり、モータ７の一部が内枠６１の径方向内側に形成された空間に配置されている。なお、モータ７の出力軸７１に固定された取付用板７２は、第１の端板６３に固着されていてもよい。 The motor 7 continuously rotates the substrate 5 provided with the intermediate screen 4 in one direction with the rotation speed [r / s] as the frame rate. The mounting plate 72 is fixed to the output shaft 71 of the motor 7, and the mounting plate 72 is fixed to the second end plate 64 by screw fastening or the like. A part of the motor 7 on the output shaft 71 side is arranged inside the inner frame 61. That is, a part of the motor 7 is arranged in the space formed inside the inner frame 61 in the radial direction. The mounting plate 72 fixed to the output shaft 71 of the motor 7 may be fixed to the first end plate 63.

枠体６の内部における光路に対向する面６５には、光路の出射側への光の反射を抑制する反射抑制部９が設けられている。反射抑制部９が設けられた面６５は、言い換えれば、枠体６の内部における光路が通過する部屋の内面のうちの、光路に沿った面、すなわち光路の側方に位置する面である。なお、反射抑制部９は、面６５の全面に設けられていなくてもよく、レイアウト上から光が当たりやすい部分にのみ設けられていてもよい。 A reflection suppressing portion 9 for suppressing the reflection of light to the exit side of the optical path is provided on the surface 65 of the frame body 6 facing the optical path. In other words, the surface 65 provided with the reflection suppression portion 9 is a surface along the optical path, that is, a surface located on the side of the optical path, in the inner surface of the room through which the optical path passes inside the frame body 6. The reflection suppressing portion 9 may not be provided on the entire surface of the surface 65, and may be provided only on a portion easily exposed to light from the layout.

反射抑制部９は、ここでは、面６５に表面反射防止塗料が塗られて構成されている。光沢がある面は光を反射しやすい。表面反射防止塗料は、面の光沢をなくしてマットな状態にする塗料である。表面反射防止塗料として、例えばキヤノン化成（株）製ＣＳ−３７が使用され得る。 Here, the reflection suppressing portion 9 is configured by coating the surface 65 with a surface antireflection paint. Glossy surfaces tend to reflect light. The surface antireflection paint is a paint that loses the gloss of the surface and makes it in a matte state. As the surface antireflection coating material, for example, CS-37 manufactured by Canon Kasei Co., Ltd. can be used.

次に、ヘッドアップディスプレイ装置１０による虚像表示方法について説明する。
画像表示装置２は、１フレームを均等にＮ分割した単位期間δ（図４参照）毎に中間像の画像パターンを切り換えて投影し、併せて、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の光源を順番に切り替えて１色ずつパルス照射する。本明細書では、この単位期間δ毎の動作をステップと称する。したがって、投影領域ｅが中間スクリーン４を＋θ方向に２π／Ｎ（＝δ）移動する毎に中間像が投影される。ここでは一例として、Ｎ＝４８として、δ＝π／２４（＝７．５°）移動する毎に中間像が投影され、１フレームあたり４８通りの中間像のパターンを投影することができる。そこで、画像表示装置２は、１〜４８ステップをｎ期間すなわち４つの期間に分割して、虚像Ｉｖｃ，Ｉｖｎ，Ｉｖｍ，Ｉｖｆのそれぞれのパターンを投影する。さらに、画像表示装置２は、１ステップ毎に光源の色を切り替えて、色別のパターンを投影する。 Next, a method of displaying a virtual image by the head-up display device 10 will be described.
The image display device 2 switches and projects the image pattern of the intermediate image for each unit period δ (see FIG. 4) in which one frame is evenly divided into N, and also red (R), green (G), and blue (see FIG. 4). The light sources of B) are switched in order and pulsed one color at a time. In this specification, the operation for each unit period δ is referred to as a step. Therefore, the intermediate image is projected every time the projection region e moves the intermediate screen 4 in the + θ direction by 2π / N (= δ). Here, as an example, with N = 48, an intermediate image is projected every time δ = π / 24 (= 7.5 °) moves, and 48 patterns of intermediate images can be projected per frame. Therefore, the image display device 2 divides the steps 1 to 48 into n periods, that is, four periods, and projects each pattern of the virtual images Ivc, Ivn, Ivm, and Ivf. Further, the image display device 2 switches the color of the light source for each step and projects a pattern for each color.

前記したように本実施形態のヘッドアップディスプレイ装置１０は、中間スクリーン４と、枠体６と、画像表示装置２とを備え、中間像をフロントウインドウＳの一面に投射してフロントウインドウＳの他面側に虚像を表示する。中間スクリーン４は、中間スクリーン４の回転の軸ＣＬを中心とした円の円周方向における位置によって軸ＣＬ方向における位置が異なる部分を有している。そして、枠体６の内部における画像表示装置２からの光路に対向する面６５に、光路の出射側への光の反射を抑制する反射抑制部９が設けられている。 As described above, the head-up display device 10 of the present embodiment includes an intermediate screen 4, a frame body 6, and an image display device 2, and projects an intermediate image onto one surface of the front window S to display the intermediate image in addition to the front window S. A virtual image is displayed on the surface side. The intermediate screen 4 has a portion in which the position in the axis CL direction differs depending on the position in the circumferential direction of the circle centered on the axis CL of rotation of the intermediate screen 4. A reflection suppression unit 9 for suppressing the reflection of light to the exit side of the optical path is provided on the surface 65 of the frame body 6 facing the optical path from the image display device 2.

このような本実施形態によれば、光が枠体６の内部における光路に対向する面６５に当たる場合でも、この面６５に設けられた反射抑制部９によって、光路の出射側への光の反射が抑制される。したがって、光路の出射側への光の反射に基づくゴースト像の発生が低減される。また、枠体６の壁を光路から遠く離して配置する必要がないため、枠体６、ひいてはヘッドアップディスプレイ装置１０の大型化が抑制される。 According to this embodiment, even when the light hits the surface 65 of the frame body 6 facing the optical path, the reflection suppressing portion 9 provided on the surface 65 reflects the light to the exit side of the optical path. Is suppressed. Therefore, the generation of a ghost image based on the reflection of light toward the exit side of the optical path is reduced. Further, since it is not necessary to arrange the wall of the frame body 6 far away from the optical path, it is possible to suppress the increase in size of the frame body 6 and eventually the head-up display device 10.

また、本実施形態では、反射抑制部９は、枠体６の内部における光路に対向する面６５に、表面反射防止塗料が塗られて構成されている。この構成では、枠体６の内部における光路に対向する面６５が、表面反射防止塗料によって光沢をなくしてマットな状態となり、光の反射を抑制することができる。 Further, in the present embodiment, the reflection suppressing portion 9 is configured by applying a surface antireflection paint on the surface 65 facing the optical path inside the frame body 6. In this configuration, the surface 65 facing the optical path inside the frame 6 is made matte by the surface antireflection paint to lose its luster, and the reflection of light can be suppressed.

なお、反射抑制部９は、前記した構成に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が挙げられる。
例えば、反射抑制部９は、黒色系の樹脂材料から構成されていてもよい。この構成では、反射抑制部９が黒色系の樹脂材料から構成されているため、光が反射抑制部９に吸収されることで光の反射を抑制することができる。この場合、枠体６の内部における光路に対向する面６５が黒色系の樹脂材料から構成された部材で覆われていてもよいし、面６５を有する壁自体（すなわち内枠６１および外枠６２）が黒色系の樹脂材料から構成されていてもよい。 The reflection suppression unit 9 is not limited to the above-described configuration, and examples thereof include the following modifications.
For example, the reflection suppression unit 9 may be made of a black resin material. In this configuration, since the reflection suppression section 9 is made of a black resin material, the reflection of light can be suppressed by being absorbed by the reflection suppression section 9. In this case, the surface 65 facing the optical path inside the frame 6 may be covered with a member made of a black resin material, or the wall itself having the surface 65 (that is, the inner frame 61 and the outer frame 62). ) May be composed of a black resin material.

図６は、変形例に係る反射抑制部９ａの周辺を示す拡大断面図である。
図６に示すように、反射抑制部９ａは、鋸歯形状の断面を有している。図６に示す鋸歯形状は、例えば複数の二等辺三角形（正三角形を含む）を有している。この構成では、反射抑制部９ａが鋸歯形状の断面を有しているため、図６中矢印で示すように、光路の入射側からくる光を光路の入射側へより反射させることができ、これにより、光路の出射側への光の反射が抑制される。 FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing the periphery of the reflection suppression portion 9a according to the modified example.
As shown in FIG. 6, the reflection suppression portion 9a has a sawtooth-shaped cross section. The sawtooth shape shown in FIG. 6 has, for example, a plurality of isosceles triangles (including equilateral triangles). In this configuration, since the reflection suppression portion 9a has a sawtooth-shaped cross section, as shown by an arrow in FIG. 6, light coming from the incident side of the optical path can be reflected more toward the incident side of the optical path. As a result, the reflection of light on the exit side of the optical path is suppressed.

図７は、変形例に係る反射抑制部９ｂの周辺を示す拡大断面図である。
図７に示すように、反射抑制部９ｂは、光路側へ突出する頂点９３を有する複数の鋭角三角形状９０を有している。この鋭角三角形状９０は、頂点９３に接続しており光路の入射側に位置する第１の辺９１と、頂点９３に接続しており光路の出射側に位置する第２の辺９２とを有している。そして、第１の辺９１は第２の辺９２よりも短い。さらには、第１の辺９１と軸ＣＬに直交する平面Ｐとの間の角度α（鋭角）が０度以上３０度未満、第２の辺９２と平面Ｐとの間の角度β（鋭角）が３０度以上８０度以下であることが好ましい。この構成では、図７中矢印で示すように、光を光路の入射側へより一層反射させることができ、これにより、光路の出射側への光の反射が抑制される。 FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view showing the periphery of the reflection suppression portion 9b according to the modified example.
As shown in FIG. 7, the reflection suppression unit 9b has a plurality of acute-angled triangular shapes 90 having vertices 93 protruding toward the optical path side. The acute-angled triangular shape 90 has a first side 91 connected to the apex 93 and located on the incident side of the optical path, and a second side 92 connected to the apex 93 and located on the exit side of the optical path. doing. The first side 91 is shorter than the second side 92. Further, the angle α (acute angle) between the first side 91 and the plane P orthogonal to the axis CL is 0 degrees or more and less than 30 degrees, and the angle β (acute angle) between the second side 92 and the plane P. Is preferably 30 degrees or more and 80 degrees or less. In this configuration, as shown by the arrow in FIG. 7, the light can be further reflected to the incident side of the optical path, whereby the reflection of the light to the exit side of the optical path is suppressed.

図８は、変形例に係る反射抑制部９ｃの周辺を示す拡大断面図である。
図８に示すように、反射抑制部９ｃは、光路の出射側にいくほど光路に近づく表面形状を有している。図８に示す断面において、反射抑制部９ｃの表面形状は凹状の曲線を呈しているが、直線を呈していてもよい。この構成では、図８中矢印で示すように、反射抑制部９ｃの表面で反射した光を光路の入射側へより反射させることができ、これにより、光路の出射側への光の反射が抑制される。 FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view showing the periphery of the reflection suppression portion 9c according to the modified example.
As shown in FIG. 8, the reflection suppression unit 9c has a surface shape that approaches the optical path toward the exit side of the optical path. In the cross section shown in FIG. 8, the surface shape of the reflection suppression portion 9c has a concave curve, but may be a straight line. In this configuration, as shown by the arrow in FIG. 8, the light reflected on the surface of the reflection suppression unit 9c can be reflected more toward the incident side of the optical path, whereby the reflection of the light to the exit side of the optical path is suppressed. Will be done.

また、図５に示すように、本実施形態では、枠体６は、中間スクリーン４および基板５の回転の軸ＣＬの径方向外側に配置された内枠６１と、内枠６１の径方向外側に配置された外枠６２とを有している。基板５は、内枠６１と外枠６２との間に配置されていると共に、内枠６１および外枠６２の一方または両方に保持されている。そして、反射抑制部９は、内枠６１の外周面６１１と、外枠６２の内周面６２１とに設けられている。この構成では、基板５を内枠６１と外枠６２との間に配置して確実に保持しつつ、光が内枠６１の外周面６１１や外枠６２の内周面６２１に当たる場合でも、反射抑制部９によって光路の出射側への光の反射が抑制される。 Further, as shown in FIG. 5, in the present embodiment, the frame body 6 has an inner frame 61 arranged radially outside of the rotation axis CL of the intermediate screen 4 and the substrate 5, and a radial outside of the inner frame 61. It has an outer frame 62 arranged in. The substrate 5 is arranged between the inner frame 61 and the outer frame 62, and is held by one or both of the inner frame 61 and the outer frame 62. The reflection suppression portion 9 is provided on the outer peripheral surface 611 of the inner frame 61 and the inner peripheral surface 621 of the outer frame 62. In this configuration, the substrate 5 is arranged between the inner frame 61 and the outer frame 62 to be securely held, and even when light hits the outer peripheral surface 611 of the inner frame 61 or the inner peripheral surface 621 of the outer frame 62, it is reflected. The suppression unit 9 suppresses the reflection of light on the exit side of the optical path.

また、本実施形態では、枠体６は、内枠６１および外枠６２の光路の入射側に配置された第１の端板６３と、内枠６１および外枠６２の光路の出射側に配置された第２の端板６４とを有している。そして、ヘッドアップディスプレイ装置１０は、第１の端板６３または第２の端板６４を回転駆動させるモータ７を備えており、モータ７の少なくとも一部が内枠６１の内部に配置されている。この構成では、モータ７によって第１の端板６３または第２の端板６４を介して基板５を回転させることができると共に、モータ７の少なくとも一部を内枠６１の内部に収容してコンパクトな構成とすることができる。 Further, in the present embodiment, the frame body 6 is arranged on the first end plate 63 arranged on the incident side of the optical path of the inner frame 61 and the outer frame 62 and on the exit side of the optical path of the inner frame 61 and the outer frame 62. It has a second end plate 64 that has been formed. The head-up display device 10 includes a motor 7 that rotationally drives the first end plate 63 or the second end plate 64, and at least a part of the motor 7 is arranged inside the inner frame 61. .. In this configuration, the motor 7 can rotate the substrate 5 via the first end plate 63 or the second end plate 64, and at least a part of the motor 7 is housed inside the inner frame 61 to be compact. It can be configured as such.

また、図１に示すように、本実施形態では、画像表示装置２は、ＤＬＰ（登録商標）方式である。この構成では、応答速度が高速なため、虚像距離を高速に変化させることができる。これにより、例えば３次元投影した場合にも画像のちらつきを抑えることができる。 Further, as shown in FIG. 1, in the present embodiment, the image display device 2 is a DLP (registered trademark) system. In this configuration, since the response speed is high, the virtual image distance can be changed at high speed. As a result, it is possible to suppress flicker of the image even when projected in three dimensions, for example.

また、本実施形態では、ヘッドアップディスプレイ装置１０は、中間像を反射させてフロントウインドウＳの一面に拡大して投射する拡大光学系８を備えており、拡大光学系８は、２枚のミラー８１，８２を含んでいる。この構成では、拡大光学系８をコンパクト化でき、効率良く中間像を拡大することができる。 Further, in the present embodiment, the head-up display device 10 includes a magnifying optical system 8 that reflects an intermediate image and magnifies and projects it onto one surface of the front window S, and the magnifying optical system 8 includes two mirrors. It contains 81 and 82. With this configuration, the magnifying optical system 8 can be made compact, and the intermediate image can be efficiently magnified.

また、本実施形態では、ヘッドアップディスプレイ装置１０は、画像表示装置２から中間スクリーン４への光路上に配置された投影光学系３を備えている。そして、投影光学系３は、画像表示装置２から投影された光を中間スクリーン４へ向けて反射させる折り返しミラー３１を含んでいる。この構成では、画像表示装置２をその長手方向が中間スクリーン４および基板５の回転の軸ＣＬ（図５参照）に略直交する方向に沿うように配置できる。これにより、軸ＣＬに沿う方向における装置の寸法を小さくすることで、ヘッドアップディスプレイ装置１０のコンパクト化を図ることができる。 Further, in the present embodiment, the head-up display device 10 includes a projection optical system 3 arranged on an optical path from the image display device 2 to the intermediate screen 4. The projection optical system 3 includes a folding mirror 31 that reflects the light projected from the image display device 2 toward the intermediate screen 4. In this configuration, the image display device 2 can be arranged so that its longitudinal direction is substantially orthogonal to the rotation axis CL (see FIG. 5) of the intermediate screen 4 and the substrate 5. As a result, the size of the device in the direction along the axis CL can be reduced, so that the head-up display device 10 can be made compact.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更が可能である。また、前記した実施形態の構成の一部について、追加、削除、置換をすることができる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately modified without departing from the spirit of the present invention. In addition, a part of the configuration of the above-described embodiment can be added, deleted, or replaced.

前記した実施形態では、中間スクリーン４は、中間スクリーン４および基板５の回転の軸ＣＬを中心とした円の円周方向に沿って傾斜した螺旋面に形成されているが、これに限定されるものではない。例えば、図９に示すように、中間スクリーン４ａは、基板５ａの径方向に沿った段差壁５３ａを挟んだ高低差のある複数の面にそれぞれ区画されて形成された４つの領域４１，４２，４３，４４を含んでいてもよい。 In the above-described embodiment, the intermediate screen 4 is formed on a spiral surface inclined along the circumferential direction of a circle centered on the rotation axis CL of the intermediate screen 4 and the substrate 5, but is limited thereto. It's not a thing. For example, as shown in FIG. 9, the intermediate screen 4a has four regions 41, 42, which are formed by being partitioned on a plurality of surfaces having a height difference sandwiching a step wall 53a along the radial direction of the substrate 5a. 43, 44 may be included.

また、前記した実施形態では、中間スクリーン４が設けられた基板５は、第１の端板６３または第２の端板６４を介して回転させられるが、これに限定されるものではない。例えば、図１０に示すように、円筒状の内枠６１ａがモータ７の出力軸７１が固着されるボス部として使用されており、内枠６１ａの外周面６１１ａに保持された基板５が内枠６１ａを介して回転させられてもよい。この場合、内枠６１ａは第１の端板６３および第２の端板６４に固着されておらず離間している。モータ７の出力軸７１は第１の端板６３および第２の端板６４に固着されている。また、基板５の外周面５２ａは、外枠６２の内周面６２１に対して固着されておらず離間していてもよい。 Further, in the above-described embodiment, the substrate 5 provided with the intermediate screen 4 is rotated via the first end plate 63 or the second end plate 64, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 10, a cylindrical inner frame 61a is used as a boss portion to which the output shaft 71 of the motor 7 is fixed, and the substrate 5 held on the outer peripheral surface 611a of the inner frame 61a is the inner frame. It may be rotated via 61a. In this case, the inner frame 61a is not fixed to the first end plate 63 and the second end plate 64, but is separated from each other. The output shaft 71 of the motor 7 is fixed to the first end plate 63 and the second end plate 64. Further, the outer peripheral surface 52a of the substrate 5 may be separated from the inner peripheral surface 621 of the outer frame 62 without being fixed.

２画像表示装置（画像投影手段）
３投影光学系
３１折り返しミラー
４，４ａ中間スクリーン
５，５ａ基板
６枠体
６１，６１ａ内枠
６２外枠
６３第１の端板
６４第２の端板
６１１，６１１ａ外周面
６２１内周面
６５面
７モータ
８拡大光学系
８１ミラー
８２ミラー
９，９ａ，９ｂ，９ｃ反射抑制部
９０鋭角三角形状
９１第１の辺
９２第２の辺
９３頂点
１０ヘッドアップディスプレイ装置
ＣＬ軸
Ｉｖ，Ｉｖｃ，Ｉｖｎ，Ｉｖｍ，Ｉｖｆ虚像
Ｓフロントウインドウ（スクリーン） 2 Image display device (image projection means)
3 Projection optical system 31 Folded mirror 4,4a Intermediate screen 5,5a Substrate 6 Frame body 61, 61a Inner frame 62 Outer frame 63 First end plate 64 Second end plate 611, 611a Outer peripheral surface 621 Inner peripheral surface 65 7 Motor 8 Magnifying optical system 81 Mirror 82 Mirror 9, 9a, 9b, 9c Reflection suppression part 90 Sharp triangle shape 91 First side 92 Second side 93 Peak 10 Head-up display device CL axis Iv, Ivc, Ivn, Ivm , Ivf Virtual Image S Front Window (Screen)

Claims

With a rotating intermediate screen,
A frame for accommodating the intermediate screen and
An image projection means for projecting light for forming an intermediate image on the intermediate screen is provided.
The intermediate screen has a portion in which the position in the axial direction differs depending on the position in the circumferential direction of the circle centered on the axis of rotation of the intermediate screen.
A reflection suppressing portion for suppressing the reflection of light to the exit side of the optical path is provided on the surface of the frame body facing the optical path from the image projection means.
A head-up display device that projects the intermediate image onto one surface of the screen and displays a virtual image on the other surface side of the screen.

The head-up display device according to claim 1, wherein the reflection suppressing portion is formed by coating a surface of the frame body facing the optical path with a surface antireflection paint.

The head-up display device according to claim 1, wherein the reflection suppression unit is made of a black resin material.

The head-up display device according to claim 1, wherein the reflection suppression portion has a sawtooth-shaped cross section.

The sawtooth shape has a plurality of acute-angled triangular shapes having vertices protruding toward the optical path side.
The acute-angled triangular shape has a first side connected to the apex and located on the incident side of the optical path, and a second side connected to the apex and located on the exit side of the optical path. death,
The head-up display device according to claim 4, wherein the first side is shorter than the second side.

The head-up display device according to claim 1, wherein the reflection suppression unit has a surface shape that approaches the optical path toward the exit side of the optical path.

The frame body has an inner frame arranged radially outside the shaft and an outer frame arranged radially outside the inner frame.
The substrate provided with the intermediate screen is arranged between the inner frame and the outer frame, and is held by one or both of the inner frame and the outer frame.
The head-up display device according to any one of claims 1 to 6, wherein the reflection suppressing portion is provided on an outer peripheral surface of the inner frame and an inner peripheral surface of the outer frame.

The frame body includes a first end plate arranged on the incident side of the optical path of the inner frame and the outer frame, and a second end arranged on the exit side of the optical path of the inner frame and the outer frame. With a board,
A motor for rotationally driving the first end plate or the second end plate is provided.
The head-up display device according to claim 7, wherein at least a part of the motor is arranged inside the inner frame.

The head-up display device according to any one of claims 1 to 8, wherein the image projection means is a DLP (registered trademark) method.

A magnifying optical system that reflects the intermediate image and magnifies and projects it onto one surface of the screen is provided.
The head-up display device according to any one of claims 1 to 9, wherein the magnifying optical system includes two mirrors.

A projection optical system arranged on the optical path from the image projection means to the intermediate screen is provided.
The head-up display device according to any one of claims 1 to 10, wherein the projection optical system includes a folded mirror that reflects light projected from the image projection means toward the intermediate screen.