JP5722998B2 - ヘッドアップディスプレイシステム - Google Patents
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Description
二次的に、実際に虚像の判読性を低下させる不十分な透明性によっても、このような解決法により得られる輝度のレベルは限られる。
言い換えると、運転者の視野内に配置された部品は、外部場面の歪みを生じることがなく、逆に、外側から生じる光線に光学的な乱れを起こすことなくその機能を果たし、特に十分な大きさおよび輝度の虚像を正確に位置決めすることに寄与する。虚像の位置決めは、運転者の視野内に位置するある距離で垂直面において行われ、第2の部品により、この画像の高さ調整、すなわち前記垂直面における変位が可能になる。 焦点深度の拡大および増加の主な機能は、第1の部品によって行われ、この第1の部品は運転者の視野内に現れないため、透明性の要件を損なうことなくこのような機能を最適化する光学的処理を受けることができる。
この凹面は、放物線状、球状、楕円状等の面により形成することができる。第1の部品による焦点深度は、プロジェクタを前記第1の部品から分離する、必然的に限定される距離よりも大きい。
選択的な反射率を有する層は、物体像に対応する光線のみを反射し、近環境から放出される光線を、事実上「フィルタリング」するものである。実際に、入射光線の色に合わせた数および厚さの、1つまたは複数の選択的な層が凹面に重ね合わされる。
このような部品の製造は、例えば射出成形により困難なく行われる。任意の適切な技術により型の平坦面に直線を浮き彫りにして設け、計算された間隔で、並進移動によりそれを繰り返せばよいからである。このような型には、反対側の面に必要な湾曲が設けられており、低費用で第2の光学部品を大量生産できるようになる。
直線の回折格子と同じくらい簡単な、光線の配向についての解決法があることにより、本発明の主な目的、すなわち、周囲環境から生じる光線が、ほとんど修正されることなく第2の部品を通過することが確実になる。したがって、第2の部品は透明なままであり、車両の周囲環境が、運転者に完全に見える状態になることが保証される。
2つの部品間の角度を変更することにより、特に、運転者の位置および高さに適合するように、最終垂直画像の垂直位置をより細かく調整することができる。
このような変位により、以下でさらに詳細に説明するように、最終虚像の光学ユニットに対する距離、したがって運転者に対する距離を変更することができる。この第2の部品の並進変位は、電動駆動手段または手動で行うことができる。
本発明の他の主な利点の中で強調すべきなのは、2つの部品をプラスチックから非常に簡単に製造することができ、加えて、第2の部品が一枚である、すなわち単一の基板を含む点である。したがって、これらの部品は、大量に複製することができるため、工業的に容易に製造可能である。
以下、非限定的な例として提示された添付図面を参照しながら、本発明をより詳細に説明する。
第1の部品(1)の凹面鏡の曲率半径R1は、関係式
f=R1/2
により焦点距離に関連付けられる。
図3に示すように、部品(2)は、逆に、必ず透明な要素であり、平坦面と、大きな曲率半径R2(R2>>R1)を有する面とを備える。
〔態様1〕
プロジェクタ(9、12)から生じる物体像(3)から得られる虚像(7)を運転者(8)の視野内に表示するための、自動車用ヘッドアップディスプレイシステムのための独立した光学ユニットであって、
最終虚像(7)を位置決めするために前記運転者(8)の視野内に配置された第2の光学部品(2)に向けて、前記プロジェクタ(9、12)から放出される入射光線を反射する第1の光学部品(1)と、
第1の光学部品(1)および第2の光学部品(2)の相対位置を調整するための手段(24)とを備え、
前記第1の部品(1)が前記物体像(3)を拡大(g1)して焦点深度を大きくし、前記第2の部品(2)が前記虚像(7)を垂直面に位置決めし、前記第2の部品が、前記運転者(8)側の面が平坦で、前記運転者(8)側と反対側の面が5mよりも大きい曲率半径の凸面を有し、前記運転者(8)側の面が前記最終虚像(7)を位置決めするための回折格子を備えたレンズ形状の透明材料から形成され、前記回折格子が、0.4μm〜1μmのピッチPの平行かつ等距離の少なくとも1組の直線を含み、線の幅とピッチとの比率が0.3〜0.6であり、前記運転者(8)が前記第2の部品(2)を通して見ることのできる外部場面を変形させることなく、垂直面に前記虚像(7)を位置決めすることができ、前記レンズ形状および前記回折格子が、前記第2の部品(2)を通して前記運転者(8)が見ることのできる前記外部場面を変形しないように設計されることを特徴とする光学ユニット。
〔態様2〕
前記第2の部品(2)が、前記運転者(8)と反対側の面で、前記物体像をさらに拡大(g2)するように設計された湾曲を有して構成された面を呈し、曲率半径が、前記第2の部品(2)を通して前記運転者(8)が見ることのできる前記外部場面を変形させないように十分な大きさになっていることを特徴とする、態様1に記載のヘッドアップディスプレイシステムのための光学ユニット。
〔態様3〕
前記第1の部品(1)が、前記プロジェクタ(9、12)から生じる入射光線を受ける面が凹面の反射鏡であることを特徴とする、態様1または2に記載のヘッドアップディスプレイシステムのための光学ユニット。
〔態様4〕
前記凹面が、重ね合わせた選択的な反射層を含み、前記反射層が有する屈折率が、前記プロジェクタ(9、12)から生じ、かつ単色レーザ源またはエレクトロルミネセントダイオード(LED)であり得る少なくとも1つの発光源から放出される、十分に決定された偏光により、光線の波長を選択的に反射することを特徴とする、態様3に記載のヘッドアップディスプレイシステムのための光学ユニット。
〔態様5〕
前記凹面が反射層を含むことを特徴とする、態様4に記載のヘッドアップディスプレイシステムのための光学ユニット。
〔態様6〕
前記2つの部品(1、2)の相対位置を調整するための手段(24)により、前記部品(1、2)の光軸(A 0 、A 1 )を含む面に垂直な軸の周りで、前記第2の部品(2)の軸(O)を前記第1の部品(1)に対して枢動(F)させることができることを特徴とする、態様1ないし5のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイシステムのための光学ユニット。
〔態様7〕
前記2つの部品(1、2)の相対位置を調整するための前記手段(24)により、前記第1の部品(1)の光軸(A 1 )に平行な方向に、前記第2の部品(2)を並進変位させることができることを特徴とする、態様1ないし6のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイシステムのための光学ユニット。
〔態様8〕
車両のダッシュボード(13)上または付近に装着可能な支持体(11)をさらに備え、前記第1および第2の部品(1、2)が前記支持体(11)上に配置され、前記調整手段(24)により、前記2つの部品(1、2)のうち少なくとも1つの、前記支持体(11)に対する相対位置を修正することができることを特徴とする、態様1ないし7のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイシステムのための光学ユニット。
〔態様9〕
態様1ないし8のいずれか一項に記載の光学ユニットと、ディスプレイの光線が第1の部品(1)に向かって放出されるように構成された投射装置(9、12)とを備えたことを特徴とするヘッドアップディスプレイシステム。
〔態様10〕
態様8に記載の光学ユニットを備え、第2の部品(2)が、運転者(8)側に位置する支持体(11)の一端部(22)で、前記運転者(8)の視野の軸(A 0 )方向にほぼ直角な平面に延び、前記投射装置(12)が、前記第1および第2の部品(1、2)間で前記支持体(11)上に配置されることを特徴とする、態様9に記載のヘッドアップディスプレイシステム。
〔態様11〕
前記投射装置(12)が前記第2の部品(2)の下に配置されることを特徴とする、態様10に記載のヘッドアップディスプレイシステム。
Claims (11)
- プロジェクタ(9、12)から生じる物体像(3)から得られる最終虚像(7)を運転者(8)の視野内に表示するための、自動車用ヘッドアップディスプレイシステムのための独立した光学ユニットであって、
前記プロジェクタ(9、12)から放出される入射光線を反射する第1の光学部品(1)と、
一方の面が平坦で反対側の面が5mよりも大きい曲率半径の凸面を有する平凸レンズを含み、最終虚像(7)を位置決めするために平坦面を運転者(8)側にして運転者(8)の視野内に垂直に配置された第2の光学部品(2)と、
前記第1の光学部品(1)および前記第2の光学部品(2)の相対位置を調整するための手段(24)と、を備え、
前記第1の光学部品(1)が前記物体像(3)を拡大(g1)し、
前記第2の光学部品の前記平坦面が最終虚像(7)を位置決めするための回折格子を備え、当該回折格子が、0.4μm〜1μmのピッチPの平行かつ等距離の少なくとも1組の直線を含み、線の幅とピッチとの比率が0.3〜0.6であり、運転者(8)が前記第2の光学部品(2)を通して見ることのできる外部場面を変形させることなく、当該平坦面に最終虚像(7)を位置決めすることができ、前記レンズ形状および前記回折格子が、前記第2の光学部品(2)を通して運転者(8)が見ることのできる外部場面を変形しないように設計されることを特徴とする光学ユニット。 - 前記第2の光学部品(2)が、運転者(8)と反対側の面で、物体像をさらに拡大(g2)するように設計された湾曲を有して構成された面を呈し、曲率半径が、前記第2の光学部品(2)を通して運転者(8)が見ることのできる外部場面を変形させないように十分な大きさになっていることを特徴とする、請求項1に記載の光学ユニット。
- 前記第1の光学部品(1)が、前記プロジェクタ(9、12)から生じる入射光線を受ける面が凹面の反射鏡であることを特徴とする、請求項1または2に記載の光学ユニット。
- 前記凹面が、重ね合わせた選択的な反射層を含み、当該反射層が有する屈折率が、前記プロジェクタ(9、12)から生じ、かつ単色レーザ源またはエレクトロルミネセントダイオード(LED)であり得る少なくとも1つの発光源から放出される、十分に決定された偏光により、光線の波長を選択的に反射することを特徴とする、請求項3に記載の光学ユニット。
- 前記凹面が反射層を含むことを特徴とする、請求項4に記載の光学ユニット。
- 前記第1および第2の光学部品(1、2)の相対位置を調整するための手段(24)により、当該第1および第2の光学部品(1、2)の光軸(A0、A1)を含む面に垂直な軸の周りで、前記第2の光学部品(2)の軸(O)を前記第1の光学部品(1)に対して枢動(F)させることができることを特徴とする、請求項1ないし5のいずれか一項に記載の光学ユニット。
- 前記第1および第2の光学部品(1、2)の相対位置を調整するための手段(24)により、前記第1の光学部品(1)の光軸(A1)に平行な方向に、前記第2の光学部品(2)を並進変位させることができることを特徴とする、請求項1ないし6のいずれか一項に記載の光学ユニット。
- 車両のダッシュボード(13)上または付近に装着可能な支持体(11)をさらに備え、前記第1および第2の光学部品(1、2)が当該支持体(11)上に配置され、前記第1および第2の光学部品(1、2)の相対位置を調整するための手段(24)により、当該第1および第2の光学部品(1、2)のうち少なくとも1つの当該支持体(11)に対する相対位置を修正することができることを特徴とする、請求項1ないし7のいずれか一項に記載の光学ユニット。
- 請求項1ないし8のいずれか一項に記載の光学ユニットと、ディスプレイの光線が第1の光学部品(1)に向かって放出されるように構成されたプロジェクタ(9、12)とを備えたことを特徴とするヘッドアップディスプレイシステム。
- 請求項8に記載の前記光学ユニットを備え、前記第2の光学部品(2)が、運転者(8)側に位置する前記支持体(11)の一端部(22)で運転者(8)の視野の軸(A0)方向に直角な平面に延び、前記プロジェクタ(12)が、当該支持体(11)上に配置されることを特徴とする、請求項9に記載のヘッドアップディスプレイシステム。
- 前記プロジェクタ(12)が前記第2の光学部品(2)の下に配置されることを特徴とする、請求項10に記載のヘッドアップディスプレイシステム。
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