JP6087788B2 - 車載用投影装置 - Google Patents
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Description
レーザ光源と、前記レーザ光源から発せられたレーザ光を位相変調する位相変調アレイと、前記位相変調アレイで位相変調された変調光束をホログラム画像として結像させるスクリーンと、前記スクリーンに結像されたホログラム画像を含む光を反射する第1の投影ミラーと、前記第1の投影ミラーで反射された投影光を前記表示領域に向けて反射する第2の投影ミラーとが、設けられ、
前記第1の投影ミラーと前記第2の投影ミラーは、ともに凹面鏡であり、前記第1の投影ミラーと前記第2の投影ミラーとで、前記スクリーンに結像したホログラム画像が拡大されるとともに、運転者の視線に対する前記表示領域の傾きによる前記表示画像の歪み、および前記表示領域の湾曲による前記表示画像の歪みの補正が、前記第1の投影ミラーと前記第2の投影ミラーとで分担されており、
前記第1の投影ミラーと前記第2の投影ミラーは、それぞれの基準光学面の複数の座標点における前記基準光学面から反射面までの距離が、球面の座標を多項の補正係数で補正して算出されたものであり、前記第1の投影ミラーと前記第2の投影ミラーのそれぞれで前記球面の半径と前記多項の補正係数とが選択されて、前記表示画像の歪みが補正されていることを特徴とするものである。
図1に示すように、本発明の実施の形態の車載用投影装置10はいわゆるヘッドアップディスプレイであり、自動車1の車室内前方のダッシュボード2の内部に埋設されて使用される。車載用投影装置10からウインドシールド3の表示領域3aに、図2に示す表示画像70が投影される。
図3に示すように、車載用投影装置10のケースは、樹脂製の下部ケース11と上部ケース12とに分離されており、ケースの内部に光学ユニット20が収納されている。光学ユニット20は光学ベース21を有している。光学ベース21はアルミダイキャストで形成されている。光学ベース21は、下部ケース11の内部で、エラストマーや金属ばねなどの弾性部材を介して支持されている。下部ケース11は、車室内のダッシュボード2の内部に固定されるが、光学ベース21が弾性部材を介して支持されているため、車体振動が光学ユニット20に直接に影響を与えるのを防止できる。また、光学ベース21が弾性部材で支持されていることにより、合成樹脂製のケースと金属製の光学ベース21との熱膨張係数の違いによる光学ベース21への熱応力の影響を低減できる。
図5に示すように、位相変調部20Aには、基準ベース22が設けられており、この基準ベース22が、光学ベース21の上にねじ止めにより固定されている。
図3に示すように、ホログラム結像部20Bには、ミラー保持部35aに保持された第1の中間ミラー35と、ミラー保持部36aに保持された第2の中間ミラー36とが設けられている。第1の中間ミラー35と第2の中間ミラー36は平面ミラーである。図4に示すように、第1の中間ミラー35の反射面は、位相変調部20Aに設けられた前記送光ミラー34の反射面に対向している。また、第1の中間ミラー35と第2の中間ミラー36の反射面は所定の角度で対向している。ホログラム結像部20Bでは、第2の中間ミラー36の反射面による反射方向にスクリーン51が配置されている。
図4と図11に示すように、投影部20Cには、第1の投影ミラー55と第2の投影ミラー56とが対向して設けられている。第1の投影ミラー55の反射面55aと第2の投影ミラー56の反射面56aは、共に凹面鏡(拡大鏡)である。
拡張多項式は以下の数1に記載されている通りである。
この車載用投影装置10は、自動車に設置された状態で、光学ユニット20の光学ベース21がほぼ水平に向けられる。図4に示すように、第1の発光部23Aと第2の発光部23Bから発せられるコリメート光束B1r,B1gと、位相変調アレイ31で変換された変調光束B2、ならびに集光レンズを経た変調光束B3の光軸は、全て光学ベース21と平行となるように水平に延びている。また、送光ミラー34で反射された変調光束B4と、第1の中間ミラー35で反射された変調光束B5、ならびに第2の中間ミラー36で反射された変調光束B6の光軸も、光学ベース21と平行で水平に延びている。スクリーン51を通過した投影光B7の光軸も水平であり、第1の投影ミラー55で反射された投影光B8がやや上向きとなって第2の投影ミラー56に与えられ、第2の投影ミラー56で反射された投影光B9がウインドシールド3に向けて上向きに照射される。
2 ダッシュボード
3 ウインドシールド
5 運転者
5a 目
6 虚像
10 車両用投影装置
11 下部ケース
12 上部ケース
14 カバー板
20 光学ユニット
20A 位相変調部
20B ホログラム結像部
20C 投影部
21 光学ベース
23A,23B 発光部
27A,27B レーザユニット
28A,28B コリメートレンズ
31 位相変調アレイ
33 集光レンズ
41,42,43,44 アパーチャー
51 スクリーン
55 第1の投影ミラー
55a 反射面
56 第2の投影ミラー
56a 反射面
70 表示画像
79h ホログラム画像
B0 レーザ光束
B1r,B1g コリメート光束
B1,B2,B3,B4,B5,B6 変調光束
B7,B8,B9 投影光
B10 半反射光
M1 第1の変換領域
M2 第2の変換領域
Claims (3)
- 自動車のウインドシールドの表示領域へ表示画像を投影する車載用投影装置において、
レーザ光源と、前記レーザ光源から発せられたレーザ光を位相変調する位相変調アレイと、前記位相変調アレイで位相変調された変調光束をホログラム画像として結像させるスクリーンと、前記スクリーンに結像されたホログラム画像を含む光を反射する第1の投影ミラーと、前記第1の投影ミラーで反射された投影光を前記表示領域に向けて反射する第2の投影ミラーとが、設けられ、
前記第1の投影ミラーと前記第2の投影ミラーは、ともに凹面鏡であり、前記第1の投影ミラーと前記第2の投影ミラーとで、前記スクリーンに結像したホログラム画像が拡大されるとともに、運転者の視線に対する前記表示領域の傾きによる前記表示画像の歪み、および前記表示領域の湾曲による前記表示画像の歪みの補正が、前記第1の投影ミラーと前記第2の投影ミラーとで分担されており、
前記第1の投影ミラーと前記第2の投影ミラーは、それぞれの基準光学面の複数の座標点における前記基準光学面から反射面までの距離が、球面の座標を多項の補正係数で補正して算出されたものであり、前記第1の投影ミラーと前記第2の投影ミラーのそれぞれで前記球面の半径と前記多項の補正係数とが選択されて、前記表示画像の歪みが補正されていることを特徴とする車載用投影装置。 - 前記運転者の目が位置する矩形状の領域をアイボックスとして仮定し、前記アイボックスの各角部から前記表示領域を見たときに、表示領域の歪みが所定位置以下となるように、前記表示画像の歪みの補正が、前記第1の投影ミラーと前記第2の投影ミラーとで補正される請求項1記載の車載用投影装置。
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