JP2022090496A

JP2022090496A - Virtual image display device and cold mirror

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Publication number: JP2022090496A
Application number: JP2020202928A
Authority: JP
Inventors: 智史小堀; Satoshi Kobori; 孝啓南原; Takahiro Nambara; 誠坂井; Makoto Sakai
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2020-12-07
Filing date: 2020-12-07
Publication date: 2022-06-17

Abstract

To provide a virtual image display device and a cold mirror with which, when using a high color-rendering light source, it is possible to increase color gamut while suppressing the influence of external light.SOLUTION: In the virtual image display device, the light source 12 of a display light projection unit 10 is a high color-rendering light source, in which all of Rh1/Rl1, Rh2/Rl1, Rh2/Rl2, and Rh3/Rl2 are set to be 1.1 or greater, where, with regards to the reflectance of a cold mirror unit 40, Rh1 represents a reflectance that is maximum in an area A1; Rh2 represents a reflectance that is maximum in an area A2; Rh3 represents a reflectance that is maximum in an area A3; Rl1 represents a reflectance that is minimum in an area B1; and Rl2 represents a reflectance that is minimum in an area B2.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本開示は、虚像表示装置、およびコールドミラーに関するものである。 The present disclosure relates to a virtual image display device and a cold mirror.

特許文献１に記載された虚像表示装置（ヘッドアップディスプレイ装置）は、投影部材（ウインドシールド）へ表示光を投影することにより虚像表示する。虚像表示装置は、画像を可視領域の複数の波長を含む表示光として投射する表示光投射部と、表示光投射部からの表示光を投影窓側へ導光する導光部と、を備えている。 The virtual image display device (head-up display device) described in Patent Document 1 displays a virtual image by projecting display light onto a projection member (windshield). The virtual image display device includes a display light projection unit that projects an image as display light including a plurality of wavelengths in the visible region, and a light guide unit that guides the display light from the display light projection unit to the projection window side. ..

導光部は、光学多層膜を用いて表示光を反射するコールドミラー部を有する。ＸＹＺ表色系において、等色関数Ｚの値が最大となる波長と等色関数Ｙの値が最大となる波長との間の波長領域を第１波長領域と定義し、また、等色関数Ｙが最大となる波長と等色関数Ｘが最大となる波長との間の波長領域を第２波長領域と定義している。 The light guide unit has a cold mirror unit that reflects display light using an optical multilayer film. In the XYZ color system, the wavelength region between the wavelength having the maximum value of the color matching function Z and the wavelength having the maximum value of the color matching function Y is defined as the first wavelength region, and the color matching function Y is also defined. The wavelength region between the wavelength at which is maximum and the wavelength at which the color matching function X is maximum is defined as the second wavelength region.

そして、表示光に対するコールドミラー部の反射率であって、対象となる波長領域内の各波長の反射率のうち、最小値をとる反射率を最小反射率と定義している。第２波長領域における最小反射率は、第１波長領域における最小反射率よりも大きくなるように設定されている。 The reflectance of the cold mirror portion with respect to the display light, which has the minimum value among the reflectances of each wavelength in the target wavelength region, is defined as the minimum reflectance. The minimum reflectance in the second wavelength region is set to be larger than the minimum reflectance in the first wavelength region.

これにより、太陽光等の外光のうち、第１波長領域の光が虚像表示装置の内部に入射しても、コールドミラー部に反射され難いので、当該光が表示光投射部まで到達することが抑制される。一方、虚像への影響度が相対的に大きい第２波長領域では、最小反射率が大きいため、表示光がコールドミラー部に反射され易いので、投影部材への投影により、第２波長領域の表示光の多くを虚像の表示に寄与させることができる。したがって、太陽光等の外光による影響を抑制すると共に、高い表示品位を実現するようにしている。 As a result, even if the light in the first wavelength region of the external light such as sunlight is incident on the inside of the virtual image display device, it is difficult for the light to be reflected by the cold mirror unit, so that the light reaches the display light projection unit. Is suppressed. On the other hand, in the second wavelength region where the degree of influence on the virtual image is relatively large, since the minimum reflectance is large, the display light is easily reflected by the cold mirror portion, so that the display of the second wavelength region is displayed by projection on the projection member. Much of the light can contribute to the display of virtual images. Therefore, while suppressing the influence of external light such as sunlight, high display quality is realized.

特許第６５９３２５４号公報Japanese Patent No. 6593254

しかしながら、上記の特許文献１では、表示光投射部の光源として、例えば、青色発光ダイオードを蛍光体で覆うことにより、疑似白色での発光が実現されるものとしており、色域が狭いものとなっている。 However, in the above-mentioned Patent Document 1, as the light source of the display light projection unit, for example, by covering the blue light emitting diode with a phosphor, light emission in pseudo-white color is realized, and the color gamut is narrow. ing.

よって、高色域化を図るためには、高演色性の光源を用いることが考えられるが、上記特許文献１の技術では、高演色性の光源には対応ができない。 Therefore, in order to increase the color gamut, it is conceivable to use a light source having a high color rendering property, but the technique of Patent Document 1 cannot cope with a light source having a high color rendering property.

本開示の目的は、上記問題に鑑み、高演色性の光源を用いるものにおいて、外光の影響を抑えつつ、高色域化を可能とする虚像表示装置、およびコールドミラーを提供することにある。 In view of the above problems, an object of the present disclosure is to provide a virtual image display device and a cold mirror capable of increasing the color gamut while suppressing the influence of external light in a light source having a high color rendering property. ..

本開示は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。 The present disclosure employs the following technical means to achieve the above objectives.

第１の開示では、画像を可視領域の複数の波長を含む表示光として投射する表示光投射部（１０）と、
表示光投射部からの表示光を投影窓（２ａ）側へ導光する導光部（３０）と、を備え、
表示光を、投影窓を通じて投影部材（３）へ投影することにより、視認者により視認可能に虚像表示する虚像表示装置であって、
表示光投射部の光源（１２）は、高演色性の光源であり、
導光部は、光学多層膜を用いて表示光を反射するコールドミラー部（４０）を有し、
表示光において、
波長４００～５００ｎｍの範囲をＡ１領域、波長５００～６００ｎｍの範囲をＡ２領域、波長６００～７００ｎｍの範囲をＡ３領域、更に、波長４５０～５５０ｎｍの範囲をＢ１領域、波長５５０～６５０ｎｍの範囲をＢ２領域と定義し、
コールドミラー部の反射率において、
Ａ１領域において最大となる反射率をＲｈ１、Ａ２領域において最大となる反射率をＲｈ２、Ａ３領域において最大となる反射率をＲｈ３、更に、Ｂ１領域において最小となる反射率をＲｌ１、Ｂ２領域において最小となる反射率をＲｌ２としたとき、Ｒｈ１／Ｒｌ１、Ｒｈ２／Ｒｌ１、Ｒｈ２／Ｒｌ２、およびＲｈ３／Ｒｌ２は、すべて、１．１以上となるように設定されたことを特徴としている。 In the first disclosure, a display light projection unit (10) that projects an image as display light including a plurality of wavelengths in the visible region, and a display light projection unit (10).
A light guide unit (30) that guides the display light from the display light projection unit to the projection window (2a) side is provided.
A virtual image display device that displays a virtual image visually by a viewer by projecting the display light onto the projection member (3) through a projection window.
The light source (12) of the display light projection unit is a light source having high color rendering properties.
The light guide unit has a cold mirror unit (40) that reflects display light using an optical multilayer film.
In the indicator light
The wavelength range of 400 to 500 nm is the A1 region, the wavelength range of 500 to 600 nm is the A2 region, the wavelength range of 600 to 700 nm is the A3 region, the wavelength range of 450 to 550 nm is the B1 region, and the wavelength range of 550 to 650 nm is B2. Defined as an area,
In the reflectance of the cold mirror part
The maximum reflectance in the A1 region is Rh1, the maximum reflectance in the A2 region is Rh2, the maximum reflectance in the A3 region is Rh3, and the minimum reflectance in the B1 region is the minimum in the Rl1 and B2 regions. When the reflectance is Rl2, Rh1 / Rl1, Rh2 / Rl1, Rh2 / Rl2, and Rh3 / Rl2 are all set to be 1.1 or more.

第１の開示によれば、Ａ１領域、Ａ２領域、およびＡ３領域は、高演色性の光源を用いた表示光の光強度が相対的に高くなる領域に対応し、また、Ｂ１領域、およびＢ２領域は、高演色性の光源を用いた表示光の光強度が相対的に低くなる領域に対応する。 According to the first disclosure, the A1 region, the A2 region, and the A3 region correspond to regions in which the light intensity of the display light using the high color rendering light source is relatively high, and the B1 region and the B2 region. The region corresponds to a region where the light intensity of the display light using the high color rendering light source is relatively low.

コールドミラー部において、Ａ１領域、Ａ２領域、およびＡ３領域の各中央側における反射率は、Ｂ１領域、およびＢ２領域の各中央側における反射率よりも相対的に高く設定されている。よって、Ａ１領域、Ａ２領域、およびＡ３領域の各中央側では、表示光は、コールドミラー部において、反射されやすくなるので、Ａ１領域、Ａ２領域、およびＡ３領域における表示光の多くを虚像の表示に寄与させることができる。つまり、高演色性の光源を用いた高色域化を図ることができる。 In the cold mirror portion, the reflectance in each center side of the A1 region, the A2 region, and the A3 region is set to be relatively higher than the reflectance in each center side of the B1 region and the B2 region. Therefore, on the central side of each of the A1 region, the A2 region, and the A3 region, the display light is easily reflected by the cold mirror portion, so that most of the display light in the A1 region, the A2 region, and the A3 region is displayed as a virtual image. Can be contributed to. That is, it is possible to increase the color gamut by using a light source having high color rendering properties.

一方、太陽光等の外光が、投影窓を通じて虚像表示装置の内部に入射しても、Ｂ１領域、およびＢ２領域の各中央側の反射率が相対的に低く設定されていることから、コールドミラー部での反射がされにくくなり、外光が表示光投射部まで到達することが抑制される。 On the other hand, even if external light such as sunlight enters the inside of the virtual image display device through the projection window, the reflectance on the center side of each of the B1 region and the B2 region is set to be relatively low, so that it is cold. Reflection at the mirror portion is less likely to occur, and external light is suppressed from reaching the display light projection portion.

よって、高演色性の光源を用いるものにおいて、外光の影響を抑えつつ、高色域化を可能とする虚像表示装置とすることができる。 Therefore, in a device using a light source having high color rendering properties, it is possible to provide a virtual image display device capable of increasing the color gamut while suppressing the influence of external light.

第２の開示では、画像の表示に用いられ、ミラー基板（４３）と、ミラー基板の表面に形成された光学多層膜（４４）と、と備え、光学多層膜により入射光の一部を反射すると共に、他部を光路（ＯＰ）から遮断するコールドミラーであって、
入射光において、
波長４００～５００ｎｍの範囲をＡ１領域（Ａ１）、波長５００～６００ｎｍの範囲をＡ２領域（Ａ２）、波長６００～７００ｎｍの範囲をＡ３領域（Ａ３）、更に、波長４５０～５５０ｎｍの範囲をＢ１領域（Ｂ１）、波長５５０～６５０ｎｍの範囲をＢ２領域（Ｂ２）と定義し、
光学多層膜の反射率において、
Ａ１領域において最大となる反射率をＲｈ１、Ａ２領域において最大となる反射率をＲｈ２、Ａ３領域において最大となる反射率をＲｈ３、更に、Ｂ１領域において最小となる反射率をＲｌ１、Ｂ２領域において最小となる反射率をＲｌ２としたとき、Ｒｈ１／Ｒｌ１、Ｒｈ２／Ｒｌ１、Ｒｈ２／Ｒｌ２、およびＲｈ３／Ｒｌ２は、すべて、１．１以上となるように設定されたことを特徴としている。 In the second disclosure, a mirror substrate (43) used for displaying an image and an optical multilayer film (44) formed on the surface of the mirror substrate are provided, and a part of incident light is reflected by the optical multilayer film. It is a cold mirror that blocks other parts from the optical path (OP).
In incident light
The wavelength range of 400 to 500 nm is the A1 region (A1), the wavelength range of 500 to 600 nm is the A2 region (A2), the wavelength range of 600 to 700 nm is the A3 region (A3), and the wavelength range of 450 to 550 nm is the B1 region. (B1), the range of wavelength 550 to 650 nm is defined as the B2 region (B2).
In the reflectance of the optical multilayer film
The maximum reflectance in the A1 region is Rh1, the maximum reflectance in the A2 region is Rh2, the maximum reflectance in the A3 region is Rh3, and the minimum reflectance in the B1 region is the minimum in the Rl1 and B2 regions. When the reflectance is Rl2, Rh1 / Rl1, Rh2 / Rl1, Rh2 / Rl2, and Rh3 / Rl2 are all set to be 1.1 or more.

第２の開示によれば、Ａ１領域、Ａ２領域、およびＡ３領域は、高演色性の光源を用いた入射光の光強度が相対的に高くなる領域に対応し、また、Ｂ１領域、およびＢ２領域は、高演色性の光源を用いた入射光の光強度が相対的に低くなる領域に対応する。 According to the second disclosure, the A1 region, the A2 region, and the A3 region correspond to the regions where the light intensity of the incident light using the high color rendering light source is relatively high, and the B1 region and the B2 region. The region corresponds to a region where the light intensity of incident light using a high color rendering light source is relatively low.

Ａ１領域、Ａ２領域、およびＡ３領域の各中央側における反射率は、Ｂ１領域、およびＢ２領域の各中央側における反射率よりも相対的に高く設定されている。このようなコールドミラーにおいては、入射光のうち、画像の表示への影響度が相対的に大きいＡ１領域、Ａ２領域、およびＡ３領域の光を多く反射しつつ、入射光のうち、影響度が相対的に小さいＢ１領域、およびＢ２領域の光を多く遮断可能となる。よって、熱の発生原因を遮断により抑制しつつ、影響度が大きいＡ１領域、Ａ２領域、およびＡ３領域の光を画像の表示に寄与させることができる。 The reflectance in each center side of the A1 region, the A2 region, and the A3 region is set to be relatively higher than the reflectance in each center side of the B1 region and the B2 region. In such a cold mirror, the influence of the incident light is high while reflecting a large amount of the light in the A1 region, the A2 region, and the A3 region, which have a relatively large influence on the image display. It is possible to block a large amount of light in the relatively small B1 region and B2 region. Therefore, it is possible to contribute to the display of the image by the light in the A1 region, the A2 region, and the A3 region, which have a large influence, while suppressing the cause of heat generation by blocking.

よって、高演色性の光源を入射光として用いるものにおいて、外光の影響を抑えつつ、高色域化を可能とするコールドミラーとすることができる。 Therefore, in a mirror that uses a light source having high color rendering properties as incident light, it is possible to obtain a cold mirror that enables a high color gamut while suppressing the influence of external light.

尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 The reference numerals in parentheses of each of the above means indicate the correspondence with the specific means described in the embodiment described later.

ヘッドアップディスプレイ装置の全体構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the whole structure of a head-up display device. 表示光投射部および液晶パネルを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the display light projection part and the liquid crystal panel. 第１実施形態のＫＳＦＬＥＤの表示光スペクトル、および定義した波長領域を示すグラフである。It is a graph which shows the display light spectrum of the KSF LED of 1st Embodiment, and the defined wavelength region. 表示光のうち、ｐ偏光の反射率特性を示すグラフである。It is a graph which shows the reflectance characteristic of p-polarization among the display light. 表示光のうち、ｓ偏光の反射率特性を示すグラフである。It is a graph which shows the reflectance characteristic of s polarization among the display light. 第２実施形態のＲＧＢＬＥＤの表示光スペクトル、および定義した波長領域を示すグラフである。It is a graph which shows the display light spectrum of the RGB LED of 2nd Embodiment, and the defined wavelength region. 表示光のうち、ｐ偏光の反射率特性を示すグラフである。It is a graph which shows the reflectance characteristic of p-polarization among the display light. 表示光のうち、ｓ偏光の反射率特性を示すグラフである。It is a graph which shows the reflectance characteristic of s polarization among the display light. Ｒｈ１／Ｒｌ１＝１．１となるコールドミラーのｐ偏光反射率特性を示すグラフである。It is a graph which shows the p-polarized reflectance characteristic of the cold mirror in which Rh1 / Rl1 = 1.1. Ｒｈ２／Ｒｌ１＝１．１となるコールドミラーのｐ偏光反射率特性を示すグラフである。It is a graph which shows the p-polarized reflectance characteristic of the cold mirror in which Rh2 / Rl1 = 1.1. Ｒｈ２／Ｒｌ２＝１．１となるコールドミラーのｐ偏光反射率特性を示すグラフである。It is a graph which shows the p-polarized reflectance characteristic of the cold mirror in which Rh2 / Rl2 = 1.1. Ｒｈ３／Ｒｌ２＝１．１となるコールドミラーのｐ偏光反射率特性を示すグラフである。It is a graph which shows the p-polarized reflectance characteristic of the cold mirror in which Rh3 / Rl2 = 1.1. Ｒｈ１／Ｒｌ１＝１．２となるコールドミラーのｐ偏光反射率特性を示すグラフである。It is a graph which shows the p-polarized reflectance characteristic of the cold mirror in which Rh1 / Rl1 = 1.2. Ｒｈ２／Ｒｌ１＝１．２となるコールドミラーのｐ偏光反射率特性を示すグラフである。It is a graph which shows the p-polarized reflectance characteristic of the cold mirror in which Rh2 / Rl1 = 1.2. Ｒｈ２／Ｒｌ２＝１．２となるコールドミラーのｐ偏光反射率特性を示すグラフである。It is a graph which shows the p-polarized reflectance characteristic of the cold mirror in which Rh2 / Rl2 = 1.2. Ｒｈ３／Ｒｌ２＝１．２となるコールドミラーのｐ偏光反射率特性を示すグラフである。It is a graph which shows the p-polarized reflectance characteristic of the cold mirror in which Rh3 / Rl2 = 1.2. Ｒｈ１／Ｒｌ１＝１．３となるコールドミラーのｐ偏光反射率特性を示すグラフである。It is a graph which shows the p-polarized reflectance characteristic of the cold mirror in which Rh1 / Rl1 = 1.3. Ｒｈ２／Ｒｌ１＝１．３となるコールドミラーのｐ偏光反射率特性を示すグラフである。It is a graph which shows the p-polarized reflectance characteristic of the cold mirror in which Rh2 / Rl1 = 1.3. Ｒｈ２／Ｒｌ２＝１．３となるコールドミラーのｐ偏光反射率特性を示すグラフである。It is a graph which shows the p-polarized reflectance characteristic of the cold mirror in which Rh2 / Rl2 = 1.3. Ｒｈ３／Ｒｌ２＝１．３となるコールドミラーのｐ偏光反射率特性を示すグラフである。It is a graph which shows the p-polarized reflectance characteristic of the cold mirror in which Rh3 / Rl2 = 1.3. Ｒｈ１／Ｒｌ１＝１．４となるコールドミラーのｐ偏光反射率特性を示すグラフである。It is a graph which shows the p-polarized reflectance characteristic of the cold mirror in which Rh1 / Rl1 = 1.4. Ｒｈ２／Ｒｌ１＝１．４となるコールドミラーのｐ偏光反射率特性を示すグラフである。It is a graph which shows the p-polarized reflectance characteristic of the cold mirror in which Rh2 / Rl1 = 1.4. Ｒｈ２／Ｒｌ２＝１．４となるコールドミラーのｐ偏光反射率特性を示すグラフである。It is a graph which shows the p-polarized reflectance characteristic of the cold mirror in which Rh2 / Rl2 = 1.4. Ｒｈ３／Ｒｌ２＝１．４となるコールドミラーのｐ偏光反射率特性を示すグラフである。It is a graph which shows the p-polarized reflectance characteristic of the cold mirror in which Rh3 / Rl2 = 1.4. Ｒｈ１／Ｒｌ１＝１．５となるコールドミラーのｐ偏光反射率特性を示すグラフである。It is a graph which shows the p-polarized reflectance characteristic of the cold mirror in which Rh1 / Rl1 = 1.5. Ｒｈ２／Ｒｌ１＝１．５となるコールドミラーのｐ偏光反射率特性を示すグラフである。It is a graph which shows the p-polarized reflectance characteristic of the cold mirror in which Rh2 / Rl1 = 1.5. Ｒｈ２／Ｒｌ２＝１．５となるコールドミラーのｐ偏光反射率特性を示すグラフである。It is a graph which shows the p-polarized reflectance characteristic of the cold mirror in which Rh2 / Rl2 = 1.5. Ｒｈ３／Ｒｌ２＝１．５となるコールドミラーのｐ偏光反射率特性を示すグラフである。It is a graph which shows the p-polarized reflectance characteristic of the cold mirror in which Rh3 / Rl2 = 1.5. Ｒｈ１／Ｒｌ１＝１．１となるコールドミラーのｓ偏光反射率特性を示すグラフである。It is a graph which shows the s polarization reflectance characteristic of a cold mirror in which Rh1 / Rl1 = 1.1. Ｒｈ２／Ｒｌ１＝１．１となるコールドミラーのｓ偏光反射率特性を示すグラフである。It is a graph which shows the s polarization reflectance characteristic of a cold mirror in which Rh2 / Rl1 = 1.1. Ｒｈ２／Ｒｌ２＝１．１となるコールドミラーのｓ偏光反射率特性を示すグラフである。It is a graph which shows the s polarization reflectance characteristic of a cold mirror in which Rh2 / Rl2 = 1.1. Ｒｈ３／Ｒｌ２＝１．１となるコールドミラーのｓ偏光反射率特性を示すグラフである。It is a graph which shows the s polarization reflectance characteristic of a cold mirror in which Rh3 / Rl2 = 1.1. Ｒｈ１／Ｒｌ１＝１．２となるコールドミラーのｓ偏光反射率特性を示すグラフである。It is a graph which shows the s polarization reflectance characteristic of a cold mirror in which Rh1 / Rl1 = 1.2. Ｒｈ２／Ｒｌ１＝１．２となるコールドミラーのｓ偏光反射率特性を示すグラフである。It is a graph which shows the s polarization reflectance characteristic of a cold mirror in which Rh2 / Rl1 = 1.2. Ｒｈ２／Ｒｌ２＝１．２となるコールドミラーのｓ偏光反射率特性を示すグラフである。It is a graph which shows the s polarization reflectance characteristic of a cold mirror in which Rh2 / Rl2 = 1.2. Ｒｈ３／Ｒｌ２＝１．２となるコールドミラーのｓ偏光反射率特性を示すグラフである。It is a graph which shows the s polarization reflectance characteristic of the cold mirror in which Rh3 / Rl2 = 1.2. Ｒｈ１／Ｒｌ１＝１．３となるコールドミラーのｓ偏光反射率特性を示すグラフである。It is a graph which shows the s polarization reflectance characteristic of a cold mirror in which Rh1 / Rl1 = 1.3. Ｒｈ２／Ｒｌ１＝１．３となるコールドミラーのｓ偏光反射率特性を示すグラフである。It is a graph which shows the s polarization reflectance characteristic of a cold mirror in which Rh2 / Rl1 = 1.3. Ｒｈ２／Ｒｌ２＝１．３となるコールドミラーのｓ偏光反射率特性を示すグラフである。It is a graph which shows the s polarization reflectance characteristic of a cold mirror in which Rh2 / Rl2 = 1.3. Ｒｈ３／Ｒｌ２＝１．３となるコールドミラーのｓ偏光反射率特性を示すグラフである。It is a graph which shows the s polarization reflectance characteristic of a cold mirror in which Rh3 / Rl2 = 1.3. Ｒｈ１／Ｒｌ１＝１．４となるコールドミラーのｓ偏光反射率特性を示すグラフである。It is a graph which shows the s polarization reflectance characteristic of a cold mirror in which Rh1 / Rl1 = 1.4. Ｒｈ２／Ｒｌ１＝１．４となるコールドミラーのｓ偏光反射率特性を示すグラフである。It is a graph which shows the s polarization reflectance characteristic of the cold mirror in which Rh2 / Rl1 = 1.4. Ｒｈ２／Ｒｌ２＝１．４となるコールドミラーのｓ偏光反射率特性を示すグラフである。It is a graph which shows the s polarization reflectance characteristic of a cold mirror in which Rh2 / Rl2 = 1.4. Ｒｈ３／Ｒｌ２＝１．４となるコールドミラーのｓ偏光反射率特性を示すグラフである。It is a graph which shows the s polarization reflectance characteristic of a cold mirror in which Rh3 / Rl2 = 1.4. Ｒｈ１／Ｒｌ１＝１．５となるコールドミラーのｓ偏光反射率特性を示すグラフである。It is a graph which shows the s polarization reflectance characteristic of a cold mirror in which Rh1 / Rl1 = 1.5. Ｒｈ２／Ｒｌ１＝１．５となるコールドミラーのｓ偏光反射率特性を示すグラフである。It is a graph which shows the s polarization reflectance characteristic of a cold mirror in which Rh2 / Rl1 = 1.5. Ｒｈ２／Ｒｌ２＝１．５となるコールドミラーのｓ偏光反射率特性を示すグラフである。It is a graph which shows the s polarization reflectance characteristic of a cold mirror in which Rh2 / Rl2 = 1.5. Ｒｈ３／Ｒｌ２＝１．５となるコールドミラーのｓ偏光反射率特性を示すグラフである。It is a graph which shows the s polarization reflectance characteristic of a cold mirror in which Rh3 / Rl2 = 1.5.

以下に、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。 Hereinafter, a plurality of embodiments for carrying out the present disclosure will be described with reference to the drawings. In each form, the same reference numerals may be given to the parts corresponding to the matters described in the preceding forms, and duplicate explanations may be omitted. When only a part of the configuration is described in each form, other forms described above can be applied to the other parts of the configuration. Not only the combinations of the parts that clearly indicate that they can be combined in each embodiment, but also the parts of the embodiments that are not specified if there is no problem in the combination. It is also possible.

（第１実施形態）
図１、図２に示すように、本開示の第１実施形態による虚像表示装置は、移動体の一種である車両に搭載され、インストルメントパネル２内に収容されている。虚像表示装置は、インストルメントパネル２の上面部に設けられた投影窓２ａを通じて、車両の投影部材としてのウインドシールド３へ表示光を投影する。表示光がウインドシールド３に反射されることで、虚像表示装置は、画像を車両の乗員（視認者）により視認可能に虚像表示する。すなわち、ウインドシールド３に反射される表示光が車両の室内において設定された視認領域に到達し、当該視認領域にアイポイントが位置する乗員が当該表示光を虚像ＶＩとして知覚する。そして、乗員は、虚像ＶＩにより各種情報を認識することができる。画像として虚像表示される各種情報としては、車速、燃料残量等の車両の状態、または、道路情報、視界補助情報等のナビゲーション情報が挙げられる。このような虚像表示装置を、ヘッドアップディスプレイ（Ｈｅａｄ‐ＵｐＤｉｓｐｌａｙ）装置１００と呼び、以下、「ＨＵＤ装置１００」と表記する。 (First Embodiment)
As shown in FIGS. 1 and 2, the virtual image display device according to the first embodiment of the present disclosure is mounted on a vehicle which is a kind of moving body and is housed in an instrument panel 2. The virtual image display device projects display light onto the windshield 3 as a projection member of the vehicle through the projection window 2a provided on the upper surface of the instrument panel 2. By reflecting the display light on the windshield 3, the virtual image display device displays the image as a virtual image so as to be visible to the occupant (viewer) of the vehicle. That is, the display light reflected by the windshield 3 reaches the viewing area set in the interior of the vehicle, and the occupant whose eye point is located in the viewing area perceives the display light as a virtual image VI. Then, the occupant can recognize various information by the virtual image VI. Examples of the various information displayed as a virtual image include navigation information such as vehicle speed, remaining fuel amount, and road information, visibility assistance information, and the like. Such a virtual image display device is referred to as a head-up display (Head-Up Display) device 100, and is hereinafter referred to as a “HUD device 100”.

車両のウインドシールド３は、透光性のガラスないしは合成樹脂により板状に形成されている。ウインドシールド３は、表示光が投影される投影面３ａを滑らかな凹面状または平面状に形成している。尚、投影部材として、ウインドシールド３の代わりに、車両と別体となっているコンバイナを車両内に設置して、当該コンバイナに画像を投影するものであってもよい。また、ＨＵＤ装置１００自体が、投影部材としてのコンバイナを備えていてもよい。 The windshield 3 of the vehicle is formed in a plate shape by translucent glass or synthetic resin. The windshield 3 forms a projection surface 3a on which the display light is projected into a smooth concave or planar shape. As the projection member, instead of the windshield 3, a combiner that is separate from the vehicle may be installed in the vehicle, and an image may be projected onto the combiner. Further, the HUD device 100 itself may include a combiner as a projection member.

視認領域は、ＨＵＤ装置１００により表示される虚像ＶＩが明瞭に視認可能となる領域である。通常、視認領域は、車両に設定されたアイリプスと重なるように設けられる。アイリプスは、乗員としての運転者のアイポイントの分布を統計的に表したアイレンジに基づいて、設定されている（詳細は、ＪＩＳＤ００２１：１９９８参照）。 The visible area is an area in which the virtual image VI displayed by the HUD device 100 can be clearly seen. Normally, the viewing area is provided so as to overlap the eyelips set on the vehicle. The irips are set based on an eye range that statistically represents the distribution of the driver's eye points as a occupant (see JIS D0021: 1998 for details).

このようなＨＵＤ装置１００の具体的構成を、以下に説明する。ＨＵＤ装置１００は、表示光投射部１０、および導光部３０を備えている。表示光投射部１０、および導光部３０は、ＨＵＤ装置１００のハウジング５０内に収容されている。 A specific configuration of such a HUD device 100 will be described below. The HUD device 100 includes a display light projection unit 10 and a light guide unit 30. The display light projection unit 10 and the light guide unit 30 are housed in the housing 50 of the HUD device 100.

表示光投射部１０は、画像を可視領域の複数の波長を含む表示光として投射する。表示光投射部１０は、光源１２、コンデンサレンズ１４、フィールドレンズ１６、および液晶パネル２０を有し、例えば箱状のケーシングにこれらを収容して形成されている。 The display light projection unit 10 projects an image as display light including a plurality of wavelengths in the visible region. The display light projection unit 10 has a light source 12, a condenser lens 14, a field lens 16, and a liquid crystal panel 20, and is formed by accommodating them in, for example, a box-shaped casing.

光源１２は、例えば複数の発光素子１２ａの配列により構成されている。本実施形態における発光素子１２ａは、光源用回路基板１２ｂ上に配置され、当該光源用回路基板１２ｂ上の配線パターンを通じて、電源と接続されている発光ダイオード素子（ＬＥＤ）である。各発光素子１２ａは、通電により電流量に応じた発光量にて光を発する。本実施形態では、発光素子１２ａは、例えば、３つ設けられている。 The light source 12 is composed of, for example, an array of a plurality of light emitting elements 12a. The light emitting element 12a in the present embodiment is a light emitting diode element (LED) arranged on the light source circuit board 12b and connected to a power source through a wiring pattern on the light source circuit board 12b. Each light emitting element 12a emits light with a light emitting amount corresponding to the amount of current when energized. In this embodiment, for example, three light emitting elements 12a are provided.

より詳細には、各発光素子１２ａでは、高色域化を図るために、高演色性の素子（光源１２）が使用されており、例えば、青色ＬＥＤに蛍光体ＫＳＦ（フッ化物赤色蛍光体）を組み合わせたものとなっている（以下、ＫＦＳＬＥＤと表記）。 More specifically, in each light emitting element 12a, an element having a high color rendering property (light source 12) is used in order to achieve a high color gamut. For example, a blue LED and a phosphor KSF (fluoride red phosphor) are used. (Hereinafter referred to as KFS LED).

コンデンサレンズ１４、およびフィールドレンズ１６は、光源１２と液晶パネル２０との間に配置されている。コンデンサレンズ１４は、例えば合成樹脂ないしはガラス等により透光性を有して形成されている。特に本実施形態のコンデンサレンズ１４は、複数の凸レンズ素子が発光素子１２ａの数、および配置に合わせて配列されたレンズアレイとなっている。コンデンサレンズ１４は、光源１２側から入射した光を集光してフィールドレンズ１６側へ射出する。 The condenser lens 14 and the field lens 16 are arranged between the light source 12 and the liquid crystal panel 20. The condenser lens 14 is formed of, for example, synthetic resin, glass, or the like with translucency. In particular, the condenser lens 14 of the present embodiment is a lens array in which a plurality of convex lens elements are arranged according to the number and arrangement of the light emitting elements 12a. The condenser lens 14 collects the light incident from the light source 12 side and emits it to the field lens 16 side.

フィールドレンズ１６は、コンデンサレンズ１４と液晶パネル２０との間に配置され、合成樹脂ないしはガラス等により、透光性を有して形成されている。特に本実施形態のフィールドレンズ１６は、平板状に形成されたフレネルレンズとなっている。フィールドレンズ１６は、コンデンサレンズ１４側から入射した光を更に集光して液晶パネル２０側へ向けて射出する。 The field lens 16 is arranged between the condenser lens 14 and the liquid crystal panel 20, and is formed of a synthetic resin, glass, or the like with translucency. In particular, the field lens 16 of the present embodiment is a Fresnel lens formed in a flat plate shape. The field lens 16 further collects the light incident from the condenser lens 14 side and emits it toward the liquid crystal panel 20 side.

液晶パネル２０は、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor、ＴＦＴ）を用いた液晶パネルであって、例えば２方向に配列された複数の液晶画素から形成されたアクティブマトリクス型の液晶パネルである。 The liquid crystal panel 20 is a liquid crystal panel using a thin film transistor (TFT), and is, for example, an active matrix type liquid crystal panel formed of a plurality of liquid crystal pixels arranged in two directions.

液晶パネル２０は、長手方向および短手方向を有する矩形状を呈している。液晶パネル２０は、液晶画素が長手方向および短手方向に配列されることで、導光部３０に対して画像を表示光として射出する表示面２０ａもまた矩形状を呈している。各液晶画素では、表示面２０ａの法線方向に貫通して設けられる透過部と、当該透過部を囲んで形成された配線部とが設けられている。 The liquid crystal panel 20 has a rectangular shape having a longitudinal direction and a lateral direction. In the liquid crystal panel 20, the liquid crystal pixels are arranged in the longitudinal direction and the lateral direction, so that the display surface 20a that emits an image as display light to the light guide portion 30 also has a rectangular shape. Each liquid crystal pixel is provided with a transmissive portion provided so as to penetrate the display surface 20a in the normal direction, and a wiring portion formed so as to surround the transmissive portion.

液晶パネル２０は、一対の偏光板、および一対の偏光板に挟まれた液晶層等が積層されて形成されることで、平板状を呈している。各偏光板は、所定方向に偏光した光を透過させ、当該所定方向に垂直な方向に偏光した光を吸収する性質を有しており、一対の偏光板は、当該所定方向を互いに直交させて配置されている。液晶層は、液晶画素毎の電圧印加により、印加電圧に応じて液晶層に入射する光の偏光方向を回転させることが可能となっている。偏光方向の回転により導光部３０側の偏光板を透過する光の割合、すなわち透過率を随時変えることができる。 The liquid crystal panel 20 has a flat plate shape by being formed by laminating a pair of polarizing plates and a liquid crystal layer sandwiched between the pair of polarizing plates. Each polarizing plate has a property of transmitting light polarized in a predetermined direction and absorbing light polarized in a direction perpendicular to the predetermined direction, and a pair of polarizing plates have the predetermined directions orthogonal to each other. Have been placed. The liquid crystal layer can rotate the polarization direction of the light incident on the liquid crystal layer according to the applied voltage by applying a voltage for each liquid crystal pixel. The ratio of light transmitted through the polarizing plate on the light guide portion 30 side, that is, the transmittance can be changed at any time by rotating in the polarization direction.

したがって、液晶パネル２０は、光源１２側の表面である照明対象面２０ｂへのフィールドレンズ１６からの光の入射に対して、液晶画素毎の透過率を制御する。すなわち、液晶パネル２０は、光源１２側からの照明に応じた画像を形成して、表示光として射出可能となっている。 Therefore, the liquid crystal panel 20 controls the transmittance for each liquid crystal pixel with respect to the incident of light from the field lens 16 on the illuminated object surface 20b, which is the surface on the light source 12 side. That is, the liquid crystal panel 20 forms an image corresponding to the illumination from the light source 12 side and can be emitted as display light.

隣り合う液晶画素には、互いに異なる色（例えば、赤、緑、および青）のカラーフィルタが設けられており、これらの組み合わせにより、様々な色が実現されるようになっている。 Adjacent liquid crystal pixels are provided with color filters having different colors (for example, red, green, and blue), and various colors can be realized by combining these.

液晶パネル２０によって、表示光投射部１０は、画像を、光源１２の発光スペクトルおよびカラーフィルタの透過率特性に応じたスペクトルをもつ表示光として投射可能となっている（後述する図３）。 The liquid crystal panel 20 enables the display light projection unit 10 to project an image as display light having a spectrum corresponding to the emission spectrum of the light source 12 and the transmittance characteristics of the color filter (FIG. 3 to be described later).

こうした表示光投射部１０により、液晶パネル２０の表示面２０ａから投射された表示光は、導光部３０に入射するようになっている。 The display light projected from the display surface 20a of the liquid crystal panel 20 by the display light projection unit 10 is incident on the light guide unit 30.

導光部３０は、表示光投射部１０からの表示光を投影窓２ａ側へ導光する光学系であり、表示光が視認領域に到達するまでの光路ＯＰの一部を構成している。導光部３０は、コールドミラー部４０、および拡大ミラー部４５を有している。 The light guide unit 30 is an optical system that guides the display light from the display light projection unit 10 to the projection window 2a side, and constitutes a part of the optical path OP until the display light reaches the visual recognition region. The light guide unit 30 has a cold mirror unit 40 and a magnifying mirror unit 45.

コールドミラー部４０は、表示光の光路ＯＰ上において、拡大ミラー部４５よりも表示光投射部１０側に配置されている。コールドミラー部４０は、光学多層膜４４を用いて表示光を反射可能となっている。具体的に本実施形態のコールドミラー部４０は、単数のコールドミラー４２を有している。 The cold mirror unit 40 is arranged on the display light projection unit 10 side of the magnifying mirror unit 45 on the optical path OP of the display light. The cold mirror unit 40 can reflect the display light by using the optical multilayer film 44. Specifically, the cold mirror unit 40 of the present embodiment has a single cold mirror 42.

コールドミラー４２は、ミラー基板４３および光学多層膜４４を有しており、画像の虚像表示に用いられる。ミラー基板４３は、例えば合成樹脂ないしはガラス等により透光性を有する平板状に形成されている。 The cold mirror 42 has a mirror substrate 43 and an optical multilayer film 44, and is used for displaying a virtual image of an image. The mirror substrate 43 is formed in a flat plate shape having translucency by, for example, synthetic resin or glass.

光学多層膜４４は、ミラー基板４３のうち、表示光投射部１０および拡大ミラー部４５と向かい合う表示光入射側の表面４２ａに形成されている。光学多層膜４４は、２種類以上の互いに屈折率の異なる光学材料からなる薄膜を、表面の法線方向に沿って積層して形成されている。薄膜としては、誘電体薄膜ないしは金属薄膜を採用可能である。薄膜の光学材料としては、例えば、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）等を採用することが可能である。 The optical multilayer film 44 is formed on the surface 42a of the mirror substrate 43 on the display light incident side facing the display light projection unit 10 and the magnifying mirror unit 45. The optical multilayer film 44 is formed by laminating two or more types of thin films made of optical materials having different refractive indexes along the normal direction of the surface. As the thin film, a dielectric thin film or a metal thin film can be adopted. As the optical material of the thin film, for example, titanium oxide (TiO2), silicon oxide (SiO2), niobium oxide (Nb2O5), tantalum pentoxide (Ta2O5), magnesium fluoride (MgF2), calcium fluoride (CaF2) and the like are adopted. It is possible.

こうした光学多層膜４４を用いて、コールドミラー４２は、表示光投射部１０から入射光として入射した表示光の一部を反射すると共に、他部を光路ＯＰから遮断する。ここで本実施形態における光路ＯＰからの遮断とは、表示光がコールドミラー４２の光学多層膜４４およびミラー基板４３を透過して光路ＯＰ外に放出されることと、表示光が光学多層膜４４またはミラー基板４３にて吸収されることとを含む。本実施形態では、透過の割合が吸収の割合よりも十分に大きい。 Using such an optical multilayer film 44, the cold mirror 42 reflects a part of the display light incident as incident light from the display light projection unit 10 and blocks the other part from the optical path OP. Here, the blocking from the optical path OP in the present embodiment means that the display light passes through the optical multilayer film 44 and the mirror substrate 43 of the cold mirror 42 and is emitted to the outside of the optical path OP, and the display light is emitted to the outside of the optical path OP. Alternatively, it includes being absorbed by the mirror substrate 43. In this embodiment, the rate of permeation is sufficiently higher than the rate of absorption.

コールドミラー部４０により反射された表示光は、拡大ミラー部４５へと入射する。 The display light reflected by the cold mirror unit 40 is incident on the magnifying mirror unit 45.

拡大ミラー部４５は、表示光の光路ＯＰ上において、コールドミラー部４０よりも投影窓２ａ側（換言すると、ウインドシールド３側）に配置されている。拡大ミラー部４５は、液晶パネル２０（表示光投射部１０）における表示面２０ａの画像のサイズに対して、乗員により視認される虚像ＶＩのサイズを拡大する機能を有する。具体的に本実施形態の拡大ミラー部４５は、１つの拡大ミラー４６を有している。 The magnifying mirror unit 45 is arranged on the projection window 2a side (in other words, the windshield 3 side) with respect to the cold mirror unit 40 on the optical path OP of the display light. The magnifying mirror unit 45 has a function of enlarging the size of the virtual image VI visually recognized by the occupant with respect to the size of the image of the display surface 20a on the liquid crystal panel 20 (display light projection unit 10). Specifically, the magnifying mirror unit 45 of the present embodiment has one magnifying mirror 46.

拡大ミラー４６は、合成樹脂ないしはガラス等からなる基材の表面に反射面４６ａとしてアルミニウムを蒸着させること等により形成されている。反射面４６ａは、拡大ミラー４６の中心が凹む凹状に湾曲することで、滑らかな凹面状に形成されている。拡大ミラー４６に入射した表示光は、反射面４６ａにより、投影窓２ａを通じてウインドシールド３へ向けて反射される。 The magnifying mirror 46 is formed by depositing aluminum as a reflective surface 46a on the surface of a base material made of synthetic resin, glass, or the like. The reflective surface 46a is formed into a smooth concave surface by bending the center of the magnifying mirror 46 into a concave shape. The display light incident on the magnifying mirror 46 is reflected by the reflecting surface 46a toward the windshield 3 through the projection window 2a.

ハウジング５０において、投影窓２ａに対応する箇所には、透光性の防塵カバー５２が配置されている。したがって、導光部３０からの表示光は、防塵カバー５２を透過して、ウインドシールド３へ投影される。こうしてウインドシールド３に反射された表示光は、虚像ＶＩとして乗員が視認可能となる。 In the housing 50, a translucent dustproof cover 52 is arranged at a position corresponding to the projection window 2a. Therefore, the display light from the light guide unit 30 passes through the dustproof cover 52 and is projected onto the windshield 3. The display light reflected by the windshield 3 in this way can be visually recognized by the occupant as a virtual image VI.

このようなＨＵＤ装置１００を搭載した車両では、例えば太陽光等の外光がウインドシールド３を透過した後、更に投影窓２ａを通じてＨＵＤ装置１００内部に入射し得る。投影窓２ａからＨＵＤ装置１００内部に入射した外光の一部は、表示光の進行とは逆行するように、光路ＯＰに沿って、導光部３０において、拡大ミラー部４５の拡大ミラー４６に反射された後、コールドミラー部４０のコールドミラー４２に入射する。 In a vehicle equipped with such a HUD device 100, external light such as sunlight may pass through the windshield 3 and then further enter the inside of the HUD device 100 through the projection window 2a. A part of the external light incident on the inside of the HUD device 100 from the projection window 2a is directed to the magnifying mirror 46 of the magnifying mirror section 45 in the light guide section 30 along the optical path OP so as to go against the progress of the display light. After being reflected, it is incident on the cold mirror 42 of the cold mirror unit 40.

このような太陽光の多くを、コールドミラー部４０が表示光投射部１０へ向けて反射するような特性を有していると、太陽光が表示光投射部１０へ到達する光量が増大してしまう。表示光投射部１０へ到達した太陽光は、例えば熱に変換されることで表示光投射部１０にダメージを与え、表示光投射部１０の寿命を縮めることとなる。すなわち、コールドミラー部４０は、太陽光の反射率が小さい特性であることが望まれる。 If the cold mirror unit 40 has a characteristic of reflecting most of such sunlight toward the display light projection unit 10, the amount of light that the sunlight reaches the display light projection unit 10 increases. It ends up. The sunlight that reaches the display light projection unit 10 is converted into heat, for example, and damages the display light projection unit 10, shortening the life of the display light projection unit 10. That is, it is desired that the cold mirror portion 40 has a characteristic that the reflectance of sunlight is small.

一方、コールドミラー部４０は、表示光を反射する機能も有しているから、表示品位が高い状態（高色域化状態）で表示光により虚像ＶＩが表示されることが望まれる。 On the other hand, since the cold mirror unit 40 also has a function of reflecting the display light, it is desired that the virtual image VI is displayed by the display light in a state of high display quality (high color gamut state).

本実施形態では、コールドミラー部４０（コールドミラー４２）の反射率の設定に特徴を持たせている。以下、図３～図５を加えて説明する。 In the present embodiment, the cold mirror unit 40 (cold mirror 42) is characterized by the setting of the reflectance. Hereinafter, FIGS. 3 to 5 will be added for description.

図３は、光源１２として採用したＫＳＦＬＥＤにおける表示光スペクトル（光強度分布）を示している（グラフ中の破線の特性）。ＫＳＦＬＥＤにおける表示光スペクトルは、概略、波長４５０ｎｍの近傍、波長５５０ｎｍの近傍、および波長６３０ｎｍの近傍で光強度の極大値を示し、波長５００ｎｍの近傍、および波長６００ｎｍの近郷で光強度の極小値を示す特性を有している。 FIG. 3 shows the display light spectrum (light intensity distribution) of the KSF LED adopted as the light source 12 (characteristics of the broken line in the graph). The display light spectrum of the KSF LED generally shows a maximum value of light intensity near a wavelength of 450 nm, a wavelength of 550 nm, and a wavelength of 630 nm, and a minimum value of light intensity near a wavelength of 500 nm and a wavelength of 600 nm. It has the characteristics showing.

コールドミラー部４０の反射率を設定するにあたって、表示光の波長に応じて、以下の領域Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ｂ１、およびＢ２を予め定義している。即ち、波長４００～５００ｎｍの範囲をＡ１領域、波長５００～６００ｎｍの範囲をＡ２領域、波長６００～７００ｎｍの範囲をＡ３領域としている。また、波長４５０～５５０ｎｍの範囲をＢ１領域、波長５５０～６５０ｎｍの範囲をＢ２領域としている。 In setting the reflectance of the cold mirror unit 40, the following regions A1, A2, A3, B1 and B2 are defined in advance according to the wavelength of the display light. That is, the wavelength range of 400 to 500 nm is defined as the A1 region, the wavelength range of 500 to 600 nm is defined as the A2 region, and the wavelength range of 600 to 700 nm is defined as the A3 region. Further, the wavelength range of 450 to 550 nm is defined as the B1 region, and the wavelength range of 550 to 650 nm is defined as the B2 region.

領域Ａ１、領域Ａ２、および領域Ａ３は、それぞれのほぼ中央域において、光強度の最大値（極大値）が位置する領域としており、また、領域Ｂ１、および領域Ｂ２は、それぞれのほぼ中央域において、光強度の最小値（極小値）が位置する領域としている。 The region A1, the region A2, and the region A3 are regions in which the maximum value (maximum value) of the light intensity is located in each substantially central region, and the regions B1 and B2 are in the respective substantially central regions. , The area where the minimum value (minimum value) of light intensity is located.

コールドミラー部４０における光学多層膜４４の形成条件に応じて、表示光の波長に対する反射率を調節して設定することが可能である。本実施形態では、基本的な反射率として、以下のように設定している。即ち、Ａ１領域において最大となる反射率をＲｈ１、Ａ２領域において最大となる反射率をＲｈ２、Ａ３領域において最大となる反射率をＲｈ３、更に、Ｂ１領域において最小となる反射率をＲｌ１、Ｂ２領域において最小となる反射率をＲｌ２としたとき、以下の比率、つまり、Ｒｈ１／Ｒｌ１、Ｒｈ２／Ｒｌ１、Ｒｈ２／Ｒｌ２、Ｒｈ３／Ｒｌ２は、すべて、１．１以上となるように設定している。 It is possible to adjust and set the reflectance with respect to the wavelength of the display light according to the formation conditions of the optical multilayer film 44 in the cold mirror unit 40. In this embodiment, the basic reflectance is set as follows. That is, the maximum reflectance in the A1 region is Rh1, the maximum reflectance in the A2 region is Rh2, the maximum reflectance in the A3 region is Rh3, and the minimum reflectance in the B1 region is Rl1 and B2 regions. When the minimum reflectance is Rl2, the following ratios, that is, Rh1 / Rl1, Rh2 / Rl1, Rh2 / Rl2, and Rh3 / Rl2 are all set to be 1.1 or more.

図４は、表示光のうち、ｐ偏光に対して設定した反射率を示している（グラフ中の実線の特性）。ｐ偏光に対しては、最大の反射率Ｒｈ１、Ｒｈ２、Ｒｈ３は、４４％以上であり、最小の反射率Ｒｌ１、Ｒｌ２は４０％以下に設定している。 FIG. 4 shows the reflectance set for the p-polarization of the display light (characteristics of the solid line in the graph). For p-polarization, the maximum reflectances Rh1, Rh2, and Rh3 are set to 44% or more, and the minimum reflectances Rl1, Rl2 are set to 40% or less.

また、図５は、表示光のうち、ｓ偏光に対して設定した反射率を示している（グラフ中の実線の特性）。ｓ偏光に対しては、最大の反射率Ｒｈ１、Ｒｈ２、Ｒｈ３は、６５％以上であり、最小の反射率Ｒｌ１、Ｒｌ２は６０％以下に設定している。 Further, FIG. 5 shows the reflectance set for the s polarization of the display light (characteristics of the solid line in the graph). For s polarization, the maximum reflectances Rh1, Rh2, and Rh3 are set to 65% or more, and the minimum reflectances Rl1, Rl2 are set to 60% or less.

以上のように本実施形態によれば、Ａ１領域、Ａ２領域、およびＡ３領域は、高演色性の光源１２（例えば、ＫＦＳＬＥＤ）を用いた表示光の光強度が相対的に高くなる領域に対応し、また、Ｂ１領域、およびＢ２領域は、高演色性の光源１２を用いた表示光の光強度が相対的に低くなる領域に対応する（図３）。 As described above, according to the present embodiment, the A1 region, the A2 region, and the A3 region are located in regions where the light intensity of the display light using the high color rendering light source 12 (for example, KFS LED) is relatively high. The B1 region and the B2 region correspond to regions in which the light intensity of the display light using the high color rendering light source 12 is relatively low (FIG. 3).

コールドミラー部４０において、Ａ１領域、Ａ２領域、およびＡ３領域の各中央側における反射率は、Ｂ１領域、およびＢ２領域の各中央側における反射率よりも相対的に高く設定されている（図４、図５）。よって、Ａ１領域、Ａ２領域、およびＡ３領域の各中央側では、表示光は、コールドミラー部４０において、反射されやすくなるので、Ａ１領域、Ａ２領域、およびＡ３領域における表示光の多くを虚像ＶＩの表示に寄与させることができる。つまり、高演色性の光源１２を用いた高色域化を図ることができる。 In the cold mirror unit 40, the reflectance in each center side of the A1 region, the A2 region, and the A3 region is set to be relatively higher than the reflectance in each center side of the B1 region and the B2 region (FIG. 4). , FIG. 5). Therefore, on the central side of each of the A1 region, the A2 region, and the A3 region, the display light is easily reflected by the cold mirror unit 40, so that most of the display light in the A1 region, the A2 region, and the A3 region is a virtual image VI. Can contribute to the display of. That is, it is possible to increase the color gamut by using the light source 12 having high color rendering properties.

一方、太陽光等の外光が、投影窓２ａを通じてＨＵＤ装置１００の内部に入射しても、Ｂ１領域、およびＢ２領域の各中央側の反射率が相対的に低く設定されていることから、コールドミラー部４０での反射がされにくくなり、外光が表示光投射部１０まで到達することが抑制される。 On the other hand, even if external light such as sunlight enters the inside of the HUD device 100 through the projection window 2a, the reflectances on the central sides of the B1 region and the B2 region are set to be relatively low. Reflection by the cold mirror unit 40 is less likely to occur, and external light is suppressed from reaching the display light projection unit 10.

よって、高演色性の光源１２を用いるものにおいて、外光の影響を抑えつつ、高色域化を可能とするＨＵＤ装置１００、およびコールドミラー部４０とすることができる。 Therefore, in a device using a light source 12 having high color rendering properties, the HUD device 100 and the cold mirror unit 40 capable of increasing the color gamut while suppressing the influence of external light can be used.

尚、ｐ偏光に対して、各領域Ａ１、Ａ２、Ａ３での反射率の最大値を４４％以上とし、各領域Ｂ１、Ｂ２での反射率の最小値を４０％以下としている（図４）。また、ｓ偏光に対して、各領域Ａ１、Ａ２、Ａ３での反射率の最大値を６５％以上とし、各領域Ｂ１、Ｂ２での反射率の最小値を６０％以下としている（図５）。これにより、高演色性を有する光源１２（ＫＳＦＬＥＤ）に対して好適な反射率の設定が可能となる。 The maximum value of the reflectance in each region A1, A2, and A3 is 44% or more, and the minimum value of the reflectance in each region B1 and B2 is 40% or less with respect to p-polarization (FIG. 4). .. Further, with respect to s polarization, the maximum value of the reflectance in each region A1, A2, A3 is 65% or more, and the minimum value of the reflectance in each region B1, B2 is 60% or less (FIG. 5). .. This makes it possible to set a suitable reflectance for the light source 12 (KSF LED) having high color rendering properties.

（第２実施形態）
第２実施形態を図６～図８に示す。第２実施形態は、上記第１実施形態に対して、高演色性の光源１２として、ＫＳＦＬＥＤに代えて、赤、緑、青の３原色の光を発するＲＧＢＬＥＤとしている。 (Second Embodiment)
The second embodiment is shown in FIGS. 6 to 8. In the second embodiment, as compared to the first embodiment, as the light source 12 having high color rendering properties, an RGB LED that emits light of the three primary colors of red, green, and blue is used instead of the KSF LED.

図６は、光源１２として採用したＲＧＢＬＥＤにおける表示光スペクトル（光強度分布）を示している（グラフ中の破線の特性）。ＲＧＢＬＥＤにおける表示光スペクトルは、概略、波長４５０ｎｍの近傍、波長５３０ｎｍの近傍、および波長６５０ｎｍの近傍で光強度の極大値を示し、波長５００ｎｍの近傍、および波長６００ｎｍの近郷で光強度の極小値を示す特性を有している。 FIG. 6 shows the display light spectrum (light intensity distribution) of the RGB LED adopted as the light source 12 (characteristics of the broken line in the graph). The display light spectrum in an RGB LED generally shows a maximum value of light intensity near a wavelength of 450 nm, a wavelength of 530 nm, and a wavelength of 650 nm, and a minimum value of light intensity near a wavelength of 500 nm and a wavelength of 600 nm. It has the characteristics showing.

コールドミラー部４０の反射率を設定するにあたって、表示光の波長に応じて、上記第１実施形態と同様に、Ａ１領域、Ａ２領域、Ａ３領域、Ｂ１領域、およびＢ２領域を予め定義している。領域Ａ１、領域Ａ２、および領域Ａ３は、それぞれのほぼ中央域において、光強度の最大値（極大値）が位置する領域としており、また、領域Ｂ１、および領域Ｂ２は、それぞれのほぼ中央域において、光強度の最小値（極小値）が位置する領域としている。 In setting the reflectance of the cold mirror unit 40, the A1 region, the A2 region, the A3 region, the B1 region, and the B2 region are defined in advance according to the wavelength of the display light, as in the first embodiment. .. The region A1, the region A2, and the region A3 are regions in which the maximum value (maximum value) of the light intensity is located in each substantially central region, and the regions B1 and B2 are in the respective substantially central regions. , The area where the minimum value (minimum value) of light intensity is located.

コールドミラー部４０の基本的な反射率は、上記第１実施形態と同様に以下のように設定している。即ち、Ａ１領域において最大となる反射率をＲｈ１、Ａ２領域において最大となる反射率をＲｈ２、Ａ３領域において最大となる反射率をＲｈ３、更に、Ｂ１領域において最小となる反射率をＲｌ１、Ｂ２領域において最小となる反射率をＲｌ２としたとき、以下の比率、つまり、Ｒｈ１／Ｒｌ１、Ｒｈ２／Ｒｌ１、Ｒｈ２／Ｒｌ２、Ｒｈ３／Ｒｌ２は、すべて、１．１以上となるように設定している。 The basic reflectance of the cold mirror unit 40 is set as follows, as in the first embodiment. That is, the maximum reflectance in the A1 region is Rh1, the maximum reflectance in the A2 region is Rh2, the maximum reflectance in the A3 region is Rh3, and the minimum reflectance in the B1 region is Rl1 and B2 regions. When the minimum reflectance is Rl2, the following ratios, that is, Rh1 / Rl1, Rh2 / Rl1, Rh2 / Rl2, and Rh3 / Rl2 are all set to be 1.1 or more.

図７は、表示光のうち、ｐ偏光に対して設定した反射率を示している（グラフ中の実線の特性）。ｐ偏光に対しては、最大の反射率Ｒｈ１、Ｒｈ２、Ｒｈ３は、４４％以上であり、最小の反射率Ｒｌ１、Ｒｌ２は４０％以下に設定している。 FIG. 7 shows the reflectance set for the p-polarization of the display light (characteristics of the solid line in the graph). For p-polarization, the maximum reflectances Rh1, Rh2, and Rh3 are set to 44% or more, and the minimum reflectances Rl1, Rl2 are set to 40% or less.

また、図８は、表示光のうち、ｓ偏光に対して設定した反射率を示している（グラフ中の実線の特性）。ｓ偏光に対しては、最大の反射率Ｒｈ１、Ｒｈ２、Ｒｈ３は、６５％以上であり、最小の反射率Ｒｌ１、Ｒｌ２は６０％以下に設定している。 Further, FIG. 8 shows the reflectance set for the s polarization of the display light (characteristics of the solid line in the graph). For s polarization, the maximum reflectances Rh1, Rh2, and Rh3 are set to 65% or more, and the minimum reflectances Rl1, Rl2 are set to 60% or less.

本実施形態においても、上記第１実施形態と同様に、コールドミラー部４０における反射率の設定により、Ａ１領域、Ａ２領域、およびＡ３領域における表示光の多くを虚像ＶＩの表示に寄与させることができる。つまり、高演色性の光源１２を用いた高色域化を図ることができる。また、Ｂ１領域、およびＢ２領域の反射率を下げて、外光が表示光投射部１０まで到達することを抑制できる。 Also in the present embodiment, as in the first embodiment, by setting the reflectance in the cold mirror unit 40, most of the display light in the A1 region, the A2 region, and the A3 region can contribute to the display of the virtual image VI. can. That is, it is possible to increase the color gamut by using the light source 12 having high color rendering properties. Further, the reflectance of the B1 region and the B2 region can be lowered to prevent the external light from reaching the display light projection unit 10.

（変形例）
高演色性の光源１２を用いたコールドミラー部４０の反射率は、上記第１、第２実施形態に限定されることなく、図９～図４８に示すものとしてもよい。 (Modification example)
The reflectance of the cold mirror unit 40 using the high color rendering light source 12 is not limited to the first and second embodiments, and may be those shown in FIGS. 9 to 48.

図９～図２８は、ｐ偏光に対して、各領域Ａ１～Ａ３、Ｂ１、Ｂ２のそれぞれ隣り合う反射率特性の最大値と最小値との比を１．１、１．２、１．３、１．４．１．５としたものである。 9 to 28 show the ratios of the maximum value and the minimum value of the reflectance characteristics of the regions A1 to A3, B1 and B2 adjacent to each other with respect to the p-polarization of 1.1, 1.2 and 1.3. , 1.4.1.5.

また、図２９～図４８は、ｓ偏光に対して、各領域Ａ１～Ａ３、Ｂ１、Ｂ２のそれぞれ隣り合う反射率特性の最大値と最小値との比を１．１、１．２、１．３、１．４．１．５としたものである。 Further, FIGS. 29 to 48 show the ratios of the maximum value and the minimum value of the reflectance characteristics adjacent to each of the regions A1 to A3, B1 and B2 with respect to the s polarization of 1.1, 1.2 and 1. It is set to 3.3 and 1.4.1.5.

（その他の実施形態）
この明細書および図面等における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品および／または要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品および／または要素が省略されたものを包含する。開示は、１つの実施形態と他の実施形態との間における部品および／または要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、更に請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。 (Other embodiments)
The disclosure in this specification, drawings and the like is not limited to the exemplified embodiments. Disclosures include exemplary embodiments and modifications by those skilled in the art based on them. For example, the disclosure is not limited to the parts and / or combinations of elements shown in the embodiments. Disclosure can be carried out in various combinations. The disclosure can have additional parts that can be added to the embodiment. Disclosures include those in which the parts and / or elements of the embodiment are omitted. Disclosures include replacements or combinations of parts and / or elements between one embodiment and the other. The technical scope disclosed is not limited to the description of the embodiments. Some technical scopes disclosed are indicated by the claims description and should be understood to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the claims description.

上記各実施形態では、高演色性の光源１２として、ＫＳＦＬＥＤ、あるいはＲＧＢＬＥＤを代表例として説明したが、この他にもＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）を用いた光源や、ＱＤ（量子ドット）等の波長変換材を用いた光源としてもよい。 In each of the above embodiments, a KSF LED or an RGB LED has been described as a typical example as the light source 12 having high color playability, but in addition to this, a light source using an OLED (Organic Light Emitting Diode) or a QD (quantum dot) A light source using a wavelength conversion material such as the above may be used.

また、コールドミラー部４０において、光学多層膜４４は、ミラー基板４３の裏面側に設けられるものとしてもよい。 Further, in the cold mirror portion 40, the optical multilayer film 44 may be provided on the back surface side of the mirror substrate 43.

また、コールドミラー部４０は、拡大ミラー部４５のように、湾曲板状にしたもの（拡大鏡）としてもよい。 Further, the cold mirror portion 40 may have a curved plate shape (magnifying glass) like the magnifying mirror portion 45.

また、図１において、表示光投射部１０をコールドミラー部４０の位置に配置し、拡大ミラー部４５の位置にコールドミラー部４０を配置することで、拡大ミラー部４５を廃止したものとしてもよい。 Further, in FIG. 1, by arranging the display light projection unit 10 at the position of the cold mirror unit 40 and arranging the cold mirror unit 40 at the position of the magnifying mirror unit 45, the magnifying mirror unit 45 may be abolished. ..

また、液晶パネル２０は、薄膜トランジスタを用いた液晶パネルとして説明したが、これに限らず、デュアルスキャンタイプのディスプレイ、ＴＮセグメント液晶、エレクトロルミネセンス等の自発光式の表示器、更に、レーザをスキャンするレーザプロジェクター等としてもよい。 Further, the liquid crystal panel 20 has been described as a liquid crystal panel using a thin film transistor, but the present invention is not limited to this, and a dual scan type display, a TN segment liquid crystal display, a self-luminous display such as electroluminescence, and a laser scan are scanned. It may be a laser projector or the like.

また、本開示は、車両以外の船舶ないしは飛行機等の各種移動体に適用されるものとしてもよい。 Further, the present disclosure may be applied to various moving objects such as ships other than vehicles or airplanes.

また、コールドミラー部４０は、画像の表示に用いられるものであれば、ＨＵＤ装置１００以外に適用されてもよい。 Further, the cold mirror unit 40 may be applied to other than the HUD device 100 as long as it is used for displaying an image.

２ａ投影窓
３ウインドシールド（投影部材）
１０表示光投射部
１２光源
３０導光部
４０コールドミラー部
４３ミラー基板
４４光学多層膜
１００ヘッドアップディスプレイ装置（虚像表示装置） 2a Projection window 3 Windshield (projection member)
10 Display light projection unit 12 Light source 30 Light guide unit 40 Cold mirror unit 43 Mirror substrate 44 Optical multilayer film 100 Head-up display device (virtual image display device)

Claims

A display light projection unit (10) that projects an image as display light containing a plurality of wavelengths in the visible region, and
A light guide unit (30) for guiding the display light from the display light projection unit to the projection window (2a) side is provided.
A virtual image display device that displays a virtual image visually by a viewer by projecting the display light onto a projection member (3) through the projection window.
The light source (12) of the display light projection unit is a light source having high color rendering properties.
The light guide portion has a cold mirror portion (40) that reflects the display light by using an optical multilayer film.
In the display light,
The wavelength range of 400 to 500 nm is the A1 region, the wavelength range of 500 to 600 nm is the A2 region, the wavelength range of 600 to 700 nm is the A3 region, the wavelength range of 450 to 550 nm is the B1 region, and the wavelength range of 550 to 650 nm is B2. Defined as an area,
In the reflectance of the cold mirror portion,
The maximum reflectance in the A1 region is Rh1, the maximum reflectance in the A2 region is Rh2, the maximum reflectance in the A3 region is Rh3, and the minimum reflectance in the B1 region is Rl1. When the minimum reflectance in the B2 region is Rl2, the Rh1 / the Rl1, the Rh2 / the Rl1, the Rh2 / the Rl2, and the Rh3 / the Rl2 are all 1.1 or more. An imaginary image display device set to.

The virtual image display device according to claim 1, wherein the Rh1, the Rh2, and the Rh3 are 44% or more, and the Rl1 and the Rl2 are 40% or less of the p-polarized light. ..

The first or second aspect of the display light, wherein the Rh1, the Rh2, and the Rh3 are 65% or more, and the Rl1 and the Rl2 are 60% or less with respect to the s polarization. Virtual image display device.

It is provided with a mirror substrate (43) used for displaying an image and an optical multilayer film (44) formed on the surface of the mirror substrate, and the optical multilayer film reflects a part of incident light and other. It is a cold mirror that blocks the part from the optical path (OP).
In the incident light
The wavelength range of 400 to 500 nm is the A1 region (A1), the wavelength range of 500 to 600 nm is the A2 region (A2), the wavelength range of 600 to 700 nm is the A3 region (A3), and the wavelength range of 450 to 550 nm is the B1 region. (B1), the range of wavelength 550 to 650 nm is defined as the B2 region (B2).
In the reflectance of the optical multilayer film,
The maximum reflectance in the A1 region is Rh1, the maximum reflectance in the A2 region is Rh2, the maximum reflectance in the A3 region is Rh3, and the minimum reflectance in the B1 region is Rl1. When the minimum reflectance in the B2 region is Rl2, the Rh1 / the Rl1, the Rh2 / the Rl1, the Rh2 / the Rl2, and the Rh3 / the Rl2 are all 1.1 or more. Cold mirror set to.

The cold mirror according to claim 4, wherein the Rh1, the Rh2, and the Rh3 are 44% or more, and the Rl1 and the Rl2 are 40% or less of the incident light with respect to the p-polarization.

The fourth or fifth aspect of the incident light, wherein the Rh1, the Rh2, and the Rh3 are 65% or more, and the Rl1 and the Rl2 are 60% or less with respect to the s polarization. Cold mirror.