JP5333782B2 - Head-up display device - Google Patents

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本発明は、プロジェクタ装置による投影像を利用し、自動車などの操縦者に対して計器情報などの各種情報を視覚的に提供するヘッドアップディスプレイ装置に関するものである。   The present invention relates to a head-up display device that visually provides various types of information such as instrument information to a driver of an automobile or the like using a projection image by a projector device.

従来、自動車などの移動体において、液晶ディスプレイなどにより形成された計器情報、ナビゲーション装置における地図情報などの各種情報映像を、フロントウィンドウに投影し、操縦者に情報を伝達するヘッドアップディスプレイ装置が知られている。特許文献1から特許文献3には、車両にこのようなヘッドアップディスプレイ装置を用いることについての開示がみられる。   2. Description of the Related Art Conventionally, a head-up display device that projects various information images such as instrument information formed by a liquid crystal display and map information in a navigation device on a front window in a moving body such as an automobile and transmits the information to a driver is known. It has been. Patent Documents 1 to 3 disclose the use of such a head-up display device in a vehicle.

特許文献1には、グラフィック表示可能な透過型ドットマトリックス液晶表示パネルの背後に配置される調光用スクリーンと、該調光用スクリーンの背後に配置されたバックライト光源とを備え、フロントガラス又はフロントガラス手前に設けた透光性反射板に情報表示を反射させる表示器を備えたヘッドアップディスプレー装置が開示されている。このヘッドアップディスプレー装置によれば、表示器の表示像を運転席の前方視野内に配設された透光性反射板(コンバイナ)に投影表示する車両用ヘッドアップ装置における表示器のウォッシュアウト現象を防ぐとともに、その表示器を透過照明するのに用いられるバックライトの耐久性の向上を図ることができる。   Patent Document 1 includes a dimming screen disposed behind a transmissive dot matrix liquid crystal display panel capable of graphic display, and a backlight light source disposed behind the dimming screen. A head-up display device is disclosed that includes a display that reflects information display on a translucent reflector provided in front of the windshield. According to this head-up display device, the washout phenomenon of the display device in the head-up device for a vehicle that projects and displays the display image of the display device on a translucent reflector (combiner) disposed in the front view of the driver's seat. In addition, the durability of the backlight used to transmit and illuminate the display can be improved.

また、特許文献2には、運転席上方に位置するルーフパネルの車室内側に、各種走行データ等の表示像を放射する放射機構を含んだ発光表示源を配し、インストルメントパネルの所定部位に、発光表示源から放射される表示像を運転席前方のフロントウインドパネルに投影するミラーを配設した車両用ヘッドアップディスプレイが開示されている。この車両用ヘッドアップディスプレイによれば、車両のインストルメントパネル内方に大きな設置スペースを必要とせずレイアウトが容易となる。   Further, in Patent Document 2, a light emitting display source including a radiation mechanism that radiates display images such as various traveling data is arranged on the interior side of the roof panel located above the driver's seat, and a predetermined part of the instrument panel is arranged. Further, there is disclosed a vehicle head-up display provided with a mirror for projecting a display image radiated from a light emitting display source onto a front wind panel in front of a driver's seat. According to this vehicle head-up display, a large installation space is not required inside the vehicle instrument panel, and the layout becomes easy.

さらに、特許文献3には、ヘッドアップディスプレイ装置におけるコンバイナとして、反射回折により拡散光を再生する透明なホログラムを用いることが開示されている。このようなホログラムを用いたコンバイナを用いることで、非常に高い平面性が要求されることなく、ボケが少なく、しかも明るい再生像を観察できるコンバイナ、そして、ヘッドアップディプレイ装置を提供することが可能となる。   Further, Patent Document 3 discloses that a transparent hologram that reproduces diffused light by reflection diffraction is used as a combiner in a head-up display device. By using a combiner using such a hologram, it is possible to provide a combiner and a head-up display device that can observe a bright reproduced image with less blur without requiring very high flatness. It becomes possible.

ここで、図9、図10を用いて、ヘッドアップディスプレイ装置の一実施形態を簡単に紹介する。図9はヘッドアップディスプレイ装置の各種構成をインストルメントパネル内に組み込んだ場合の実施形態である。液晶表示パネル上には、車両の計器情報や、ナビゲーション装置からの地図情報などの映像情報が出力表示される。液晶表示パネル背面には光源としてのバックライトが設置され、液晶表示パネルを背面から照射することで、光学系拡大素子としての凹面ミラーに液晶表示パネルに形成される映像を照射する。凹面ミラーで反射、拡大された映像はフロントウィンドウ又はフロントウィンドウ上に設けた透過性反射板の内側に投影される。   Here, an embodiment of the head-up display device will be briefly introduced with reference to FIGS. 9 and 10. FIG. 9 shows an embodiment in which various configurations of a head-up display device are incorporated in an instrument panel. Video information such as vehicle instrument information and map information from the navigation device is output and displayed on the liquid crystal display panel. A backlight as a light source is installed on the back surface of the liquid crystal display panel. By irradiating the liquid crystal display panel from the back surface, an image formed on the liquid crystal display panel is irradiated onto a concave mirror as an optical system enlarging element. The image reflected and enlarged by the concave mirror is projected on the inside of the front window or a transmissive reflector provided on the front window.

操縦者は、フロントウィンドウ前方に位置する表示像(虚像)を車外の景色と同時に視認することができる。また、表示像までの距離(距離L)をできるだけ遠方にすることで、操縦者は少ない焦点位置の移動量で計器情報や地図情報などの映像情報を確認することができる。   The operator can view the display image (virtual image) located in front of the front window at the same time as the scenery outside the vehicle. In addition, by setting the distance to the display image (distance L) as far as possible, the operator can check video information such as instrument information and map information with a small amount of movement of the focal position.

図10は、車両運転席背後からの様子を示した図であり、フロントウィンドウの破線で囲んだ表示範囲内に各種の映像情報が映し出され、運転者はインストルメントパネル内に配置されている各種計器類などに視線を落とさなくても、車両の運転に注意を払いながら映像による各種情報を取得することができる。   FIG. 10 is a view showing the state from behind the vehicle driver's seat, in which various types of video information are displayed within a display range surrounded by a broken line in the front window, and the driver is provided with various types of information arranged in the instrument panel. It is possible to obtain various information by video while paying attention to driving the vehicle without dropping the line of sight to the instruments.

特開2000−131642号公報JP 2000-131642 A 実公平6−29095号公報Japanese Utility Model Publication No. 6-29095 特開平9−179058号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-179058

近年の情報端末機器の高度化、通信インフラの整備に伴って、車両の運転者に対して供給できる情報量は格段に増加している。前述したヘッドアップディスプレイ装置においても、多量の情報量を視覚的に伝達するためには、表示範囲を大きくすることが望ましい。特に、車両の操縦を行いつつ表示される情報を視認する必要があるヘッドアップディスプレイ装置では、文字、アイコン、スピードメーターなどの各種パーツなど、表示する情報にもある程度の大きさを持たせておく方が見やすさの点においては好ましい。   With the recent advancement of information terminal equipment and the development of communication infrastructure, the amount of information that can be supplied to the driver of the vehicle has increased dramatically. Also in the head-up display device described above, it is desirable to increase the display range in order to visually transmit a large amount of information. In particular, in a head-up display device that needs to visually recognize information displayed while maneuvering a vehicle, information to be displayed such as characters, icons, various parts such as a speedometer is given a certain size. This is preferable in terms of visibility.

ヘッドアップディスプレイ装置において、1台のプロジェクタ装置で表示範囲を大きくとることは、プロジェクタ装置の照射角度の点から困難であるため、複数台のプロジェクタ装置を用いて広範な表示範囲を確保することが検討される。   In a head-up display device, it is difficult to increase the display range with one projector device from the viewpoint of the irradiation angle of the projector device, and therefore it is possible to secure a wide display range using a plurality of projector devices. Be considered.

図1は、このように表示範囲を分割することで広範囲表示を行う場合のイメージ図である。このように表示範囲1、表示範囲2にて形成された広範囲な表示範囲によれば、運転席に座る観察者に対して提供する情報量を増大させることが可能になるとともに、表示する文字、アイコンなど各種情報を大きく表示することが可能となり、観察者にとって見やすい情報を提供することが可能となる。   FIG. 1 is an image diagram when a wide range display is performed by dividing the display range in this way. Thus, according to the wide display range formed in the display range 1 and the display range 2, it is possible to increase the amount of information provided to the observer sitting in the driver's seat, and to display characters, Various information such as icons can be displayed in a large size, and information that is easy for the observer to view can be provided.

図2は、このような広範囲表示を従来のヘッドアップディスプレイ装置で想定した場合の模式図である。ここでは、2台のプロジェクタ装置から出力される入射光1、入射光2をそれぞれ凹面鏡15R、15Lにて反射させた後、観察者に対して回折光1、回折光2を形成することを仮定している。各入射光は、凹面鏡15R、15Lにて反射、拡大され、フロントウィンドウ21の内側で表面反射する。   FIG. 2 is a schematic diagram when such a wide-range display is assumed in a conventional head-up display device. Here, it is assumed that incident light 1 and incident light 2 output from two projector apparatuses are reflected by concave mirrors 15R and 15L, respectively, and then diffracted light 1 and diffracted light 2 are formed for an observer. doing. Each incident light is reflected and magnified by the concave mirrors 15R and 15L, and is surface-reflected inside the front window 21.

観察者の正面、すなわち、凹面鏡15R、並びに、これに入射光1を入射させるプロジェクタ装置については実装上の問題は少ない。しかしながら、表面反射は、入射角と反射角が等しくなる反射であるため、観察者となる運転者がフロントウィンドウ21の左右どちらかに偏って着座する環境においては、凹面鏡15Lにおける入射光2と回折光2が形成する角度αを浅く設定する必要があり、凹面鏡15L、並びに、これに入射光2を入射させるプロジェクタ装置を実装することは困難である。   There are few mounting problems with respect to the front of the observer, that is, the concave mirror 15R and the projector device that makes the incident light 1 incident thereon. However, since the surface reflection is a reflection in which the incident angle and the reflection angle are equal to each other, in an environment where the driver as an observer is seated biased to the left or right of the front window 21, the incident light 2 and the diffraction on the concave mirror 15L are diffracted. It is necessary to set the angle α formed by the light 2 shallow, and it is difficult to mount the concave mirror 15L and the projector device that makes the incident light 2 incident on the concave mirror 15L.

上記課題を解決するため、本発明のヘッドアップディスプレイ装置は、観察位置に対向して配設される透明基材と、前記透明基材の前記観察位置前方に配設された第1のホログラフィック光学素子と、前記透明基材の前記観察位置側方に配設された第2のホログラフィック光学素子と、第1のホログラフィック光学素子に第1の映像を投影する第1のプロジェクタ部と、第2のホログラフィック光学素子に第2の映像を投影する第2のプロジェクタ部とを備え、前記第1のホログラフィック光学素子と前記第2のホログラフィック光学素子は、前記第1の映像と、前記第2の映像を前記観察位置の方向に回折させる角度選択性を有し、前記観察位置に遠方に結像する虚像を形成することを特徴としている。
In order to solve the above-described problems, a head-up display device according to the present invention includes a transparent base material disposed opposite to an observation position, and a first holographic element disposed in front of the observation position of the transparent base material. An optical element, a second holographic optical element disposed on the side of the observation position of the transparent substrate , a first projector unit that projects a first image on the first holographic optical element, A second projector unit that projects a second image onto a second holographic optical element, wherein the first holographic optical element and the second holographic optical element include the first image , an angle selectivity of Ru to diffract the second image in the direction of the observation position, is characterized by forming a virtual image to image distant to the observation position.

さらに、本発明のヘッドアップディスプレイ装置において、前記第1の映像と前記第2の映像を接合して1つの映像を形成することを特徴としている。
さらに、本発明のヘッドアップディスプレイ装置において、前記第1のホログラフィック光学素子と、前記第2のホログラフィック光学素子は、一部が互いに重ね合わされた状態で前記透明基材に配設されていることを特徴としている。

In the head-up display device of the present invention, the first image and the second image are joined to form one image.
Further, in the head-up display device of the present invention. The first holographic optical element, said second holographic optical element is disposed on the transparent substrate with a partially overlapped with each other It is characterized by that.

さらに、本発明のヘッドアップディスプレイ装置において、前記第1のホログラフィック光学素子と、前記第2のホログラフィック光学素子の少なくとも一方は、光学拡大機能を有することを特徴としている。   Furthermore, in the head-up display device of the present invention, at least one of the first holographic optical element and the second holographic optical element has an optical magnification function.

本発明のヘッドアップディスプレイ装置によれば、観察位置に対向して配設された透明基材に第1のホログラフィック光学素子と第2のホログラフィック光学素子とを配設し、第1のプロジェクタ装置と、第2のプロジェクタ装置が投影する映像を観察位置の方向に回折させるようにしたことで、観察者に対して広範にわたって情報を提供することが可能となる。   According to the head-up display device of the present invention, the first holographic optical element and the second holographic optical element are disposed on the transparent substrate disposed to face the observation position, and the first projector is provided. By diffracting the image projected by the apparatus and the second projector apparatus in the direction of the observation position, it becomes possible to provide a wide range of information to the observer.

表示範囲を分割することで広範囲表示を行う場合のイメージ図。The image figure in the case of performing wide display by dividing a display range. 従来の形式を採用した場合における問題を説明するための図。The figure for demonstrating the problem in the case of employ | adopting the conventional format. 本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置を示す図。The figure which shows the head-up display apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るプロジェクタ装置を示す図。1 is a diagram showing a projector device according to an embodiment of the present invention. ホログラフィック光学素子によるレンズ機能を説明するための図。The figure for demonstrating the lens function by a holographic optical element. 本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の光路を示す図。The figure which shows the optical path of the head-up display apparatus which concerns on embodiment of this invention. ヘッドアップディスプレイ装置の実装の様子を示す図。The figure which shows the mode of mounting of a head-up display apparatus. 他の実施形態に係るホログラフィック光学系の貼り合わせ構成を示す図。The figure which shows the bonding structure of the holographic optical system which concerns on other embodiment. 従来のヘッドアップディスプレイ装置を示す図。The figure which shows the conventional head-up display apparatus. ヘッドアップディスプレイ装置による車室内での画像表示の様子を示す図。The figure which shows the mode of the image display in the vehicle interior by a head-up display apparatus.

図3は、本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の一部を示す図であって、自動車に採用された場合が示されている。なお、本発明のヘッドアップディスプレイ装置は、自動車に限らず、各種乗り物の操縦者に対する表示装置、あるいは、ゲーム機、シミュレーション装置に採用することが可能である。   FIG. 3 is a view showing a part of the head-up display device according to the embodiment of the present invention, and shows a case where it is adopted in an automobile. Note that the head-up display device of the present invention is not limited to an automobile, and can be employed in a display device for a driver of various vehicles, a game machine, or a simulation device.

観察者の観察方向には、自動車のフロントウィンドウ21が配置されており、内側にはホログラフィック光学系20が貼付されている。ホログラフィック光学系20は、外界光を損なわないシースルー(透明)性を有するとともに、回折機能を有する光学部材であって、物体光と参照光の干渉パターンを記録することで作成される。本実施形態では、観察位置において、車室外の景色とプロジェクタ装置10の映像情報を重畳して提供するコンバイナとして機能する。   A front window 21 of the automobile is arranged in the observation direction of the observer, and a holographic optical system 20 is stuck inside. The holographic optical system 20 is an optical member having a see-through (transparency) property that does not impair external light and having a diffraction function, and is created by recording an interference pattern of object light and reference light. In this embodiment, it functions as a combiner that superimposes the scenery outside the passenger compartment and the video information of the projector device 10 at the observation position.

プロジェクタ装置10(本発明でいう「プロジェクタ部」)は、入力される各種映像情報に基づいて映像を投影する装置であって、液晶プロジェクタ、DLPプロジェクタ、LCOSプロジェクタなど各種の方式を用いることが可能である。プロジェクタ装置10から投影された映像は、ホログラフィック光学系20で回折し、観察者の観察位置にて遠方に結像する虚像として観察される。観察者、すなわち、操縦者は視線を変動することなく
、車室外の景色とプロジェクタ装置10による映像情報を視認可能となる。また、本実施形態では、プロジェクタ装置10の焦点距離を可変することにより、結像距離を変化させることが可能となる。これにより、前方車両が近くにある場合などでは結像距離を短く、前方車両が無い、あるいは遠い場合は結像距離を長く伸ばすなど、状況により操縦者の焦点距離を大きく変動させずに映像情報を視認可能にさせる。
The projector device 10 (“projector unit” in the present invention) is a device that projects an image based on various types of input video information, and can use various methods such as a liquid crystal projector, a DLP projector, and an LCOS projector. It is. The image projected from the projector device 10 is diffracted by the holographic optical system 20 and is observed as a virtual image that forms an image far away at the observer's observation position. The observer, that is, the pilot, can visually recognize the scenery outside the passenger compartment and the video information from the projector device 10 without changing the line of sight. In the present embodiment, the imaging distance can be changed by changing the focal length of the projector device 10. As a result, the imaging distance is shortened when the vehicle ahead is near, and the imaging distance is increased when there is no vehicle ahead or far away. Make it visible.

図4は、本発明の実施形態に係るプロジェクタ装置を示す図である。本実施形態では、光源にレーザーを用いるとともに、画像を形成する画像形成部に液晶表示素子を用いた構成としている。レーザー光源11は、レーザー半導体112、発散光学系111などを含んで構成される光源装置であって、レーザー半導体112から放射された出力光を、発散光学系111にて所定の照射断面形状に揃えて外部に出力する。   FIG. 4 is a diagram showing a projector apparatus according to the embodiment of the present invention. In the present embodiment, a laser is used as a light source, and a liquid crystal display element is used in an image forming unit that forms an image. The laser light source 11 is a light source device including a laser semiconductor 112, a diverging optical system 111, and the like, and the output light radiated from the laser semiconductor 112 is aligned in a predetermined irradiation cross-sectional shape by the diverging optical system 111. Output to the outside.

レーザー光源11から出力された出力光は、ビームエキスパンダ12にて、バックライトとして必要な面積に調整された後、画像形成部13の背後に照射される。本実施形態では、この画像形成部13として、液晶表示素子131を用いた液晶表示手段が採用されている。レーザー光源11の出力光は、拡散板132にて強度分布が均一となるように調整された後、液晶表示素子131に形成された画像を背後から照射して、プロジェクション光学系14を介して投影像を形成する。   The output light output from the laser light source 11 is adjusted to a necessary area as a backlight by the beam expander 12 and then irradiated to the back of the image forming unit 13. In the present embodiment, a liquid crystal display unit using a liquid crystal display element 131 is employed as the image forming unit 13. The output light of the laser light source 11 is adjusted by the diffusion plate 132 so that the intensity distribution is uniform, and then the image formed on the liquid crystal display element 131 is irradiated from behind and projected through the projection optical system 14. Form an image.

観察者は、この投影像をホログラフィック光学系20を介して観察することとなる。これは、ホログラフィック光学系20が有する偏光機能により可能となるものであるが、ホログラフィック光学系20にレンズ機能(光学拡大機能)を持たせることで、観察者に大きな映像を提供することができるとともに、プロジェクタ装置10内のプロジェクション光学系14の小型化を図り、プロジェクタ装置10自体の小型化を図ることも可能となる。   An observer observes this projection image through the holographic optical system 20. This is made possible by the polarization function of the holographic optical system 20, but by providing the holographic optical system 20 with a lens function (optical magnification function), it is possible to provide a large image to the observer. In addition, the projection optical system 14 in the projector apparatus 10 can be downsized, and the projector apparatus 10 itself can be downsized.

図5は、ホログラフィック光学系を説明するための図である。ホログラフィック光学系20は、高いシースルー性を有しているため、外来光はほとんど損失のないままこのホログラフィック光学系20を透過する。一方、プロジェクタ装置10から発せられた入射光(再生光)は、ホログラフィック光学系20にて所定方向に回折する(角度選択性)。回折光が集光点に向けて回折するようホログラフィック光学系20を製作することでレンズ機能(光学拡大機能)を持たせることも可能となる。   FIG. 5 is a diagram for explaining the holographic optical system. Since the holographic optical system 20 has high see-through properties, extraneous light passes through the holographic optical system 20 with almost no loss. On the other hand, incident light (reproduced light) emitted from the projector device 10 is diffracted in a predetermined direction by the holographic optical system 20 (angle selectivity). By manufacturing the holographic optical system 20 so that the diffracted light is diffracted toward the condensing point, a lens function (optical magnification function) can be provided.

図6は、本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置を上面からみた光路を示す図である。本実施形態では、図3で説明したヘッドアップディスプレイ装置を複数、使用することで、観察者に対し広範な可視範囲を提供することを可能としている。   FIG. 6 is a diagram illustrating an optical path when the head-up display device according to the embodiment of the present invention is viewed from above. In the present embodiment, by using a plurality of head-up display devices described with reference to FIG. 3, it is possible to provide an observer with a wide visible range.

本実施形態では、透明基材で形成されたフロントウィンドウ21の内面に第1のホログラフィック光学素子20aと第2のホログラフィック光学素子20bを有する光学系20が貼着されている。なお、フロントガラス21に対するホログラフィック光学系20の配設方法については、このように内面に貼着することの他、フロントウィンドウ21の外面に貼着したり、2枚の透明基材に挟むなど適宜方法が採用できる。また、ホログラフィック光学系20の配設対象についても、フロントウィンドウ21のみならず、フロントウィンドウ21とは別途設けられた透明基材とするものであってもよい。   In the present embodiment, an optical system 20 having a first holographic optical element 20a and a second holographic optical element 20b is attached to the inner surface of a front window 21 formed of a transparent substrate. In addition, about the arrangement | positioning method of the holographic optical system 20 with respect to the windshield 21, in addition to sticking to an inner surface in this way, it sticks to the outer surface of the front window 21, or pinches | interposes between two transparent base materials etc. An appropriate method can be adopted. Further, the holographic optical system 20 may be disposed on a transparent base material provided separately from the front window 21 as well as the front window 21.

第1のホログラフィック光学素子20aと第2のホログラフィック光学素子20bは、線分A−A’を境界として隣接して配設される。第1のプロジェクタ装置10aから放射された入射光1は、第1のホログラフィック光学素子20aにて観察者の観察位置方向に回折光1として回折し、観察位置にて観察像を形成する。一方、第2のプロジェクタ装置10bから放射された入射光2は、第2のホログラフィック光学素子20bにて、同じく
観察者の観察位置方向に回折光2として回折し、観察位置にて観察像を形成する。
The first holographic optical element 20a and the second holographic optical element 20b are disposed adjacent to each other with a line segment AA ′ as a boundary. The incident light 1 emitted from the first projector device 10a is diffracted as diffracted light 1 in the direction of the observer's observation position by the first holographic optical element 20a, and forms an observation image at the observation position. On the other hand, the incident light 2 emitted from the second projector device 10b is diffracted as diffracted light 2 in the direction of the observer's observation position by the second holographic optical element 20b, and an observation image is formed at the observation position. Form.

特に、本実施形態では、第2のホログラフィック光学素子20bにおいて、ホログラフィック光学素子が有する優れた角度選択性により、第2のプロジェクタ装置10bからの入射光2を急峻な角度で回折させ、観察者の方向に導くことが可能となっている。   In particular, in the present embodiment, the second holographic optical element 20b diffracts the incident light 2 from the second projector device 10b at a steep angle for observation by the excellent angle selectivity of the holographic optical element. It is possible to guide in the direction of the person.

第1のホログラフィック光学素子20aと、第2のホログラフィック光学素子20bは、距離を離して配設してもよいが、プロジェクタ装置10aが投影する映像とプロジェクタ装置10bが投影する映像を接合して1つの映像を作る場合には、隙間無く隣接させておくことで、接合部における違和感を抑えることが可能となる。   The first holographic optical element 20a and the second holographic optical element 20b may be arranged at a distance from each other, but the image projected by the projector device 10a and the image projected by the projector device 10b are joined. When one image is made, it is possible to suppress a sense of incongruity at the joint portion by adjoining without any gap.

図7は、本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の実装の様子を示した図である。このように本実施形態では、表示範囲1と表示範囲2からなる広範な表示範囲を形成することができ、観察者に対して多くの情報を提供することが可能となるとともに、提供する情報の見やすさを確保することが可能となる。   FIG. 7 is a diagram showing a state of mounting the head-up display device according to the embodiment of the present invention. As described above, in the present embodiment, a wide display range including the display range 1 and the display range 2 can be formed, and it is possible to provide a lot of information to the observer and to provide the information to be provided. It becomes possible to ensure visibility.

以上、本実施形態では、観察位置に対向して配設されたフロントウィンドウ21(透明基材)に第1のホログラフィック光学素子20aと第2のホログラフィック光学素子20bとを配設し、第1のプロジェクタ装置10aと、第2のプロジェクタ装置10bが投影する映像を観察位置の方向に回折させるようにしたことで、観察者に対し広範な可視範囲を提供できるヘッドアップディスプレイ装置を可能としている。   As described above, in the present embodiment, the first holographic optical element 20a and the second holographic optical element 20b are disposed on the front window 21 (transparent substrate) disposed to face the observation position, and the first By diffracting the images projected by the first projector device 10a and the second projector device 10b in the direction of the observation position, a head-up display device capable of providing a wide visible range to the observer is made possible. .

特に、観察者から離れた側に配設されるプロジェクタ装置10bについては、ホログラフィック光学素子の優れた角度選択性により、光路を確保するための配慮を必要とせず、自由なレイアウトで配置することが可能となる。   In particular, the projector device 10b disposed on the side away from the observer should be arranged in a free layout without requiring consideration for securing an optical path due to the excellent angle selectivity of the holographic optical element. Is possible.

本実施形態では、第1、第2のプロジェクタ装置10a、10b、及び、それに対応する第1、第2のホログラフィック光学素子20a、20bについて説明したが、プロジェクタ装置、並びに、ホログラフィック光学素子の数は、互いに対応付けられた関係であれば、2つに限定されるものではなく、3以上とすることも可能である。   In the present embodiment, the first and second projector apparatuses 10a and 10b and the first and second holographic optical elements 20a and 20b corresponding to the first and second projector apparatuses 10a and 10b have been described. The number is not limited to two as long as it is a relationship associated with each other, and may be three or more.

第1のホログラフィック光学素子20aと、第2のホログラフィック光学素子20bの隣接について、例えば、映像を接合して1つの映像を作成する場合などにおいては、第1のホログラフィック光学素子20aと、第2のホログラフィック光学素子20bを隙間無く隣接して配設することが好ましいことを述べたが、隙間無く隣接して配設することは非常に困難である。   In the case where, for example, when one image is created by joining images, the first holographic optical element 20a and the second holographic optical element 20b are adjacent to each other. Although it has been described that the second holographic optical element 20b is preferably disposed adjacently without a gap, it is very difficult to dispose the second holographic optical element 20b adjacently without a gap.

図8は、本発明の実施形態に係るホログラフィック光学素子20a、20bの隣接部付近の様子を示した図であって、図8(a)には側面断面図が、図8(b)には正面図が示されている。本実施形態では、隣接部において、第1のホログラフィック光学素子20aと、第2のホログラフィック光学素子20bの一部を互いに貼り合わすこととで、上記隣接の際の問題点の解消を図っている。   FIG. 8 is a view showing a state in the vicinity of adjacent portions of the holographic optical elements 20a and 20b according to the embodiment of the present invention. FIG. 8 (a) shows a side sectional view, and FIG. Is a front view. In the present embodiment, in the adjacent portion, the first holographic optical element 20a and a part of the second holographic optical element 20b are bonded to each other, thereby solving the problem in the adjacent state. Yes.

図8(a)の側面断面図には、フロントウィンドウ21の内側(車室側)にて、第1のホログラフィック光学素子20aと、第2のホログラフィック光学素子20bが、線分A−A’で示される隣接部において互いに貼り合わされる様子が示されている。   The side sectional view of FIG. 8A shows that the first holographic optical element 20a and the second holographic optical element 20b are line segments AA inside the front window 21 (vehicle compartment side). A state in which the adjacent portions indicated by 'are pasted to each other is shown.

図8(b)の正面図には、2枚のホログラフィック光学素子20a、20bが高さ方向(Y軸方向)において互いに貼り合わされる様子が示されている。本実施形態では、左方に位置するホログラフィック光学素子20bに右方に位置するホログラフィック光学素子
20aが重なるように貼り合わされる形態となっている。
The front view of FIG. 8B shows a state where the two holographic optical elements 20a and 20b are bonded to each other in the height direction (Y-axis direction). In the present embodiment, the holographic optical element 20a positioned on the right side is bonded to the holographic optical element 20b positioned on the left side.

2枚のホログラフィック光学素子20a、20bは、互いに重なるように貼り合わされることで重複領域が形成されることになる。各ホログラフィック光学素子20a、20bは、元々、1枚毎で機能するように光学特性が与えられているため、この重複領域においては、本来の光学特性とは異なることとなってしまう。しかしながら、図3で説明したように、本実施形態のヘッドアップディスプレイ装置は、十分遠方で結像する像を観察するよう構成されているため、2つの光学特性が重なった場合であっても視覚的な違和感は少ない。   The two holographic optical elements 20a and 20b are bonded to each other so that an overlapping region is formed. Since each holographic optical element 20a, 20b is originally provided with optical characteristics so as to function one by one, this overlap region is different from the original optical characteristics. However, as described with reference to FIG. 3, the head-up display device according to the present embodiment is configured to observe an image formed at a sufficiently far distance, so that even when two optical characteristics overlap, it is visually There is little sense of incongruity.

したがって、本実施形態のように、隣接部において第1のホログラフィック光学素子20aと第2のホログラフィック光学素子20bとを互いに重ね合わせておくことで、プロジェクタ装置10a、10bからの映像を接合させた場合であっても、隣接部における違和感を抑え、連続性の高い映像を提供することが可能となる。   Therefore, as in the present embodiment, the first holographic optical element 20a and the second holographic optical element 20b are superposed on each other in the adjacent portion, thereby joining the images from the projector devices 10a and 10b. Even in such a case, it is possible to suppress a sense of incongruity in the adjacent portion and provide a highly continuous video.

なお、本発明はこれらの実施形態のみに限られるものではなく、それぞれの実施形態の構成を適宜組み合わせて構成した実施形態も本発明の範疇となるものである。   Note that the present invention is not limited to these embodiments, and embodiments configured by appropriately combining the configurations of the respective embodiments also fall within the scope of the present invention.

10…プロジェクタ装置、10a…第1のプロジェクタ装置、10b…第2のプロジェクタ装置、11…レーザー光源、111…発散光学系、112…レーザー半導体、12…ビームエキスパンダ、13…画像形成部、131…LCD、132…拡散板、14…プロジェクション光学系、15R、15L…凹面鏡、20…ホログラフィック光学系、20a…第1のホログラフィック光学素子、20b…第2のホログラフィック光学素子、21…フロントウィンドウ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Projector apparatus, 10a ... 1st projector apparatus, 10b ... 2nd projector apparatus, 11 ... Laser light source, 111 ... Divergence optical system, 112 ... Laser semiconductor, 12 ... Beam expander, 13 ... Image formation part, 131 ... LCD, 132 ... Diffusion plate, 14 ... Projection optical system, 15R, 15L ... Concave mirror, 20 ... Holographic optical system, 20a ... First holographic optical element, 20b ... Second holographic optical element, 21 ... Front window

Claims (4)

観察位置に対向して配設される透明基材と、
前記透明基材の前記観察位置前方に配設された第1のホログラフィック光学素子と、
前記透明基材の前記観察位置側方に配設された第2のホログラフィック光学素子と、
第1のホログラフィック光学素子に第1の映像を投影する第1のプロジェクタ部と、
第2のホログラフィック光学素子に第2の映像を投影する第2のプロジェクタ部とを備え、
前記第1のホログラフィック光学素子と前記第2のホログラフィック光学素子は、前記第1の映像と、前記第2の映像を前記観察位置の方向に回折させる角度選択性を有し、前記観察位置に遠方に結像する虚像を形成することを特徴とする
ヘッドアップディスプレイ装置。
A transparent substrate disposed opposite to the observation position;
A first holographic optical element disposed in front of the observation position of the transparent substrate;
A second holographic optical element disposed on the side of the observation position of the transparent substrate;
A first projector unit that projects a first image onto a first holographic optical element;
A second projector unit that projects a second image onto the second holographic optical element,
Said first holographic optical element and the second holographic optical element has a first image, the angle selectivity of Ru is diffracted in the direction of the observation position of the second image, the observation A head-up display device, wherein a virtual image is formed at a position far away .
前記第1の映像と前記第2の映像は、接合されて1つの映像を形成することを特徴とするThe first image and the second image are joined to form one image.
請求項1に記載のヘッドアップディスプレイ装置。The head-up display device according to claim 1.
前記第1のホログラフィック光学素子と、前記第2のホログラフィック光学素子は、一部が互いに重ね合わされた状態で前記透明基材に配設されていることを特徴とする
請求項1または請求項2に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
Said first holographic optical element, said second holographic optical element, according to claim 1 or claim wherein a portion is disposed on the transparent substrate in a state of being mutually superimposed head-up display apparatus according to 2.
前記第1のホログラフィック光学素子と、前記第2のホログラフィック光学素子の少なくとも一方は、光学拡大機能を有することを特徴とする
請求項1から請求項3の何れか1項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
The head-up according to any one of claims 1 to 3 , wherein at least one of the first holographic optical element and the second holographic optical element has an optical magnification function. Display device.
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