JP6414131B2 - Projection device and head-up display device - Google Patents

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Description

本発明は、画像を所定箇所に投影する投影装置と、この投影装置が投影した画像を反射透過面に映して風景とともに画像を視認させ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 projection device that projects an image on a predetermined location, and a head-up display device that projects an image projected by the projection device on a reflection / transmission surface and visually recognizes the image together with a landscape.

従来のヘッドアップディスプレイ装置は、例えば、特許文献1に開示されるものがある。このようなヘッドアップディスプレイ装置は、第1および第2の表示器とハーフミラーから構成されており、ハーフミラーにより透過光と反射光を重複して投影することで、ユーザに異なる表示距離の表示像(虚像)を視認させるものである。   A conventional head-up display device is disclosed in Patent Document 1, for example. Such a head-up display device is composed of first and second display devices and a half mirror. By projecting transmitted light and reflected light in duplicate by the half mirror, it is possible to display different display distances to the user. An image (virtual image) is visually recognized.

特開2003−237412号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-237712

しかしながら、特許文献1に記載のヘッドアップディスプレイ装置は、複数の表示器を設けているため、ヘッドアップディスプレイ装置の容量が増大してしまったり、コストが上昇してしまったりするおそれがあった。また、ハーフミラーを用いているため、表示器から出射される表示光の利用効率が低下してしまうおそれがあった。   However, since the head-up display device described in Patent Document 1 is provided with a plurality of displays, the capacity of the head-up display device may increase or the cost may increase. Moreover, since the half mirror is used, there is a possibility that the utilization efficiency of the display light emitted from the display device may be reduced.

そこで、本発明は、この問題に鑑みてなされたものであり、コンパクトで安価で光効率のよい、複数の表示距離を有する表示画像を表示可能な投影装置及びヘッドアップディスプレイ装置を提供するものである。   Therefore, the present invention has been made in view of this problem, and provides a projection device and a head-up display device capable of displaying a display image having a plurality of display distances that are compact, inexpensive, and light-efficient. is there.

上記の課題を解決するため、本発明の第一の観点に係る投影装置は、
表示画像を所定の位置に表示する投影光を出射する表示器と、
前記表示器から出射される前記投影光を受光し、入射した前記投影光のうち少なくとも一部の前記投影光の結像距離を変えて反射する曲面形状を含む反射面を有する結像位置調整ミラーと、を備え、
前記反射面の少なくとも一部は、曲面形状を徐変することで、前記投影光の前記結像距離を徐変し、
前記投影光の光軸に対して傾いた第一の実像と、前記投影光の前記光軸に対する傾きが前記第一の実像と異なる第二の実像と、を結像する、ものである。
In order to solve the above problem, a projection apparatus according to the first aspect of the present invention provides:
A display that emits projection light for displaying a display image at a predetermined position;
An imaging position adjusting mirror having a reflecting surface including a curved surface that receives the projection light emitted from the display and reflects the incident projection light by changing an imaging distance of at least a part of the projection light. And comprising
At least a part of the reflective surface gradually changes the imaging distance of the projection light by gradually changing the curved surface shape,
A first real image tilted with respect to the optical axis of the projection light and a second real image in which the tilt of the projection light with respect to the optical axis is different from the first real image are formed.

また、本発明の第二の観点に係るヘッドアップディスプレイ装置は、
投影面に表示画像を投影して前記表示画像を虚像として視認させるヘッドアップディスプレイ装置において、
投影光を出射する投影部と、
前記投影部から出射される前記投影光を受光し、入射した前記投影光のうち少なくとも一部の前記投影光の結像距離を変えて結像距離の異なる複数の投影光に変換して反射する曲面形状を含む反射面を有する結像位置調整ミラーと、
前記反射面の少なくとも一部は、曲面形状を徐変することで、前記投影光の前記結像距離を徐変し、
前記投影光のうち前記投影光の光軸に対して傾いた第一の実像を結像する第スクリーンと、
前記投影光の前記光軸に対する傾きが前記第スクリーンと異なるように配置され、前記投影光のうち前記投影光の前記光軸に対する傾きが前記第一の実像と異なる第二の実像を結像する第スクリーンと、を備える、ものである。
The head-up display device according to the second aspect of the present invention is
In a head-up display device that projects a display image on a projection surface and visually recognizes the display image as a virtual image,
A projection unit for emitting projection light;
The projection light emitted from the projection unit is received, converted into a plurality of projection lights having different imaging distances by changing the imaging distance of at least some of the incident projection light, and reflected. An imaging position adjusting mirror having a reflecting surface including a curved surface ;
At least a part of the reflective surface gradually changes the imaging distance of the projection light by gradually changing the curved surface shape,
A first screen that forms a first real image inclined with respect to the optical axis of the projection light of the projection light ;
A second real image is formed such that the inclination of the projection light with respect to the optical axis is different from that of the first screen, and the inclination of the projection light with respect to the optical axis of the projection light is different from that of the first real image. And a second screen to be provided.

コンパクトで安価で光効率のよい、複数の表示距離を有する表示画像を表示可能な投影装置及びヘッドアップディスプレイ装置を提供することができる。   It is possible to provide a projection device and a head-up display device that can display a display image having a plurality of display distances that are compact, inexpensive, and light-efficient.

本発明の実施形態を示す概略図。Schematic which shows embodiment of this invention. 同上実施形態の第一スクリーン、第二スクリーンの構成を示す図。The figure which shows the structure of the 1st screen and 2nd screen of embodiment same as the above. 本発明の変形例を示す概略図。Schematic which shows the modification of this invention. 本発明の結像位置調整ミラーの変形例を示す図。The figure which shows the modification of the imaging position adjustment mirror of this invention.

以下、添付図面に基づいて、本発明のヘッドアップディスプレイ装置(以下、HUD装置と記載)100及び投影装置20の一実施形態を説明する。   Hereinafter, an embodiment of a head-up display device (hereinafter referred to as a HUD device) 100 and a projection device 20 according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

HUD装置100は、例えば自動車に搭載されるものであり、図1に示すように、筐体10と、投影装置20と、第一スクリーン(第一結像部)30と、第二スクリーン(第二結像部)40と、平面鏡(リレー光学系)50と、凹面鏡(リレー光学系)60と、制御基板(図示しない)と、を備える。HUD装置100は、投影装置20が第一スクリーン30に投影した第一表示画像M1と、同じく投影装置20が第二スクリーン40に投影した第二表示画像M2とを、平面鏡50と凹面鏡60とで車両のフロントガラス200に向けて反射することで、ユーザEに対して第一表示画像M1の第一虚像V1と、第二表示画像M2の第二虚像V2とを表示する。   The HUD device 100 is mounted on, for example, an automobile. As shown in FIG. 1, the housing 10, the projection device 20, the first screen (first imaging unit) 30, and the second screen (first A second image forming unit) 40, a plane mirror (relay optical system) 50, a concave mirror (relay optical system) 60, and a control board (not shown). The HUD device 100 uses a plane mirror 50 and a concave mirror 60 to display a first display image M1 projected on the first screen 30 by the projection device 20 and a second display image M2 projected on the second screen 40 by the projection device 20. By reflecting toward the windshield 200 of the vehicle, the first virtual image V1 of the first display image M1 and the second virtual image V2 of the second display image M2 are displayed to the user E.

筐体10は、例えば黒色の遮光性合成樹脂から形成され、投影装置20、第一スクリーン30、第二スクリーン40、平面鏡50、凹面鏡60を内部に収納し、外部に制御基板(図示しない)が取り付けられる。
筐体10は、後述する表示光Nをフロントガラス200に通過させる開口部10aを有し、この開口部10aは、透光性カバー10bに覆われている。
The housing 10 is made of, for example, black light-shielding synthetic resin, and houses the projection device 20, the first screen 30, the second screen 40, the plane mirror 50, and the concave mirror 60 inside, and a control board (not shown) outside. It is attached.
The housing 10 has an opening 10a that allows display light N to be described later to pass through the windshield 200. The opening 10a is covered with a translucent cover 10b.

投影装置20は、後述する第一表示画像M1を示す第一投影光L1と、第二表示画像M2を示す第二投影光L2とを、後述する第一スクリーン30と第二スクリーン40とに向けて出射し、第一スクリーン30及び第二スクリーン40上に第一表示画像M1,第二表示画像M2を結像するものである。投影装置20の詳細な構成については、後に詳述する。   The projection device 20 directs the first projection light L1 indicating the first display image M1 described later and the second projection light L2 indicating the second display image M2 toward the first screen 30 and the second screen 40 described later. The first display image M1 and the second display image M2 are formed on the first screen 30 and the second screen 40. The detailed configuration of the projection device 20 will be described in detail later.

第一スクリーン(第一結像部)30は、投影装置20から出射された第一投影光L1を背面で受光し、表面側に第一表示画像M1を表示する透過スクリーンであり、例えば、ホログラフィックディフューザ、マイクロレンズアレイ、拡散板等によって構成される。第一スクリーン30が第一表示画像M1を表示すると、この第一表示画像M1を示す第一表示光N1は、後述の平面鏡50、凹面鏡60によりフロントガラス200に投射され、フロントガラス200によりユーザEの方向(アイボックス)に反射される。これにより、ユーザEは、フロントガラス200の向こう側に第一虚像V1を視認することができる。なお、本実施形態において第一スクリーン30は、図2に示すように略矩形状の外縁部分の一部を矩形状に切り抜いた切り欠き部30aを設けた凹状の表示エリアを有する。従って、第一虚像V1も凹状の表示エリアを有する。なお、後述する第二投影光L2は、図2に示すように第一スクリーン30の切り欠き部30aを通って後述する第二スクリーン40に到達する。   The first screen (first imaging unit) 30 is a transmissive screen that receives the first projection light L1 emitted from the projection device 20 on the back surface and displays the first display image M1 on the front surface side. Consists of a graphic diffuser, a microlens array, a diffusion plate, and the like. When the first screen 30 displays the first display image M1, the first display light N1 indicating the first display image M1 is projected onto the windshield 200 by the plane mirror 50 and the concave mirror 60 described later, and the user E is projected by the windshield 200. Is reflected in the direction (eye box). Thereby, the user E can visually recognize the 1st virtual image V1 on the other side of the windshield 200. FIG. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the first screen 30 has a concave display area provided with a cutout portion 30a obtained by cutting out a part of a substantially rectangular outer edge portion into a rectangular shape. Therefore, the first virtual image V1 also has a concave display area. In addition, the 2nd projection light L2 mentioned later reaches | attains the 2nd screen 40 mentioned later through the notch part 30a of the 1st screen 30, as shown in FIG.

第二スクリーン(第二結像部)40は、第一スクリーン30の切り欠き部30aの略相似形状である矩形状に形成され、投影装置20から出射された第二投影光L2を背面で受光し、表面側に第二表示画像M2を表示する透過スクリーンであり、第一スクリーン30と同様、例えば、ホログラフィックディフューザ、マイクロレンズアレイ、拡散板等によって構成される。第二スクリーン40が第二表示画像M2を表示すると、この第二表示画像M2を示す第二表示光N2は、後述の平面鏡50、凹面鏡60によりフロントガラス200に投射され、ユーザEから見たフロントガラス200の向こう側に第二虚像V2を表示する。   The second screen (second imaging unit) 40 is formed in a rectangular shape that is substantially similar to the cutout portion 30a of the first screen 30, and receives the second projection light L2 emitted from the projection device 20 on the back surface. The transmissive screen displays the second display image M2 on the surface side, and is configured by, for example, a holographic diffuser, a microlens array, a diffusion plate, and the like, similar to the first screen 30. When the second screen 40 displays the second display image M2, the second display light N2 indicating the second display image M2 is projected onto the windshield 200 by the plane mirror 50 and the concave mirror 60, which will be described later, and viewed from the user E. The second virtual image V2 is displayed on the other side of the glass 200.

図1に示すように、第一スクリーン30は、第二スクリーン40よりも投影装置20の近くに配置される。すなわち、第一スクリーン30からユーザEに向けて進行する第一表示光N1の光路長は、第二スクリーン40からユーザEに向けて進行する第二表示光N2の光路長よりも長くなる。それゆえ、ユーザEから第一虚像V1が表示される位置までの距離(表示距離)は、ユーザEから第二虚像V2が表示される位置までの距離(表示距離)よりも長くなるので、本実施形態におけるHUD装置100は、第一虚像V1が第二虚像V2よりも遠くの位置にあるように表示することができる。なお、本実施形態においては、第一虚像V1の表示距離は5mであり、第二虚像V2の表示距離は2mである。   As shown in FIG. 1, the first screen 30 is disposed closer to the projection device 20 than the second screen 40. That is, the optical path length of the first display light N1 traveling from the first screen 30 toward the user E is longer than the optical path length of the second display light N2 traveling from the second screen 40 toward the user E. Therefore, the distance (display distance) from the user E to the position where the first virtual image V1 is displayed is longer than the distance (display distance) from the user E to the position where the second virtual image V2 is displayed. The HUD device 100 according to the embodiment can display the first virtual image V1 so that it is at a position farther than the second virtual image V2. In the present embodiment, the display distance of the first virtual image V1 is 5 m, and the display distance of the second virtual image V2 is 2 m.

また、第一スクリーン30は、第一スクリーン30からユーザEに向かう第一表示光N1の光軸に対して所定の角度(0度も含む)を有するように配置され、そして、第二スクリーン40も同様に、第二スクリーン40からユーザEに向かう第二表示光N2の光軸に対して所定の角度(0度も含む)を有するように配置されている。なお、第一スクリーン30(第二スクリーン40)が第一表示光N1の光軸に対して所定の角度を持つ場合においても後述する凹面鏡60の自由曲面により、ユーザEの前方視線に対して第一虚像V1及び第二虚像V2が概ね垂直に向かい合うように結像される。ユーザEが第一虚像V1(第二虚像V2)を視認した際、第一虚像V1(第二虚像V2)内のどの領域でも表示距離が一定となり、ユーザEが焦点移動をしなくても第一虚像V1(第二虚像V2)全体を視認しやすくすることができる。   In addition, the first screen 30 is arranged to have a predetermined angle (including 0 degree) with respect to the optical axis of the first display light N <b> 1 from the first screen 30 toward the user E, and the second screen 40. Similarly, they are arranged so as to have a predetermined angle (including 0 degree) with respect to the optical axis of the second display light N2 from the second screen 40 toward the user E. Note that even when the first screen 30 (second screen 40) has a predetermined angle with respect to the optical axis of the first display light N1, the first curved surface 60 of the concave mirror 60 described later can be The first virtual image V1 and the second virtual image V2 are formed so as to face each other substantially vertically. When the user E visually recognizes the first virtual image V1 (second virtual image V2), the display distance is constant in any region in the first virtual image V1 (second virtual image V2), and the user E can change the focus even if the user E does not move the focus. The entire one virtual image V1 (second virtual image V2) can be easily viewed.

平面鏡(リレー光学系)50は、例えば合成樹脂やガラス材料からなる基材の表面に、蒸着等の手段により反射膜を形成したものであり、第一スクリーン30,第二スクリーン40から出射した第一表示光N1,第二表示光N2を、凹面鏡60に向けて反射する。   The plane mirror (relay optical system) 50 is formed by forming a reflective film on the surface of a base material made of, for example, a synthetic resin or a glass material by means of vapor deposition or the like, and is emitted from the first screen 30 and the second screen 40. The one display light N1 and the second display light N2 are reflected toward the concave mirror 60.

凹面鏡(リレー光学系)60は、例えば合成樹脂材料からなる基材の表面に、蒸着等の手段により反射膜を形成したものであり、平面鏡30で反射した第一表示光N1,第二表示光N2をさらに反射させ、フロントガラス200に向けて出射する凹状の自由曲面を有するミラーである。凹面鏡60で反射した第一表示光N1,第二表示光N2は、筐体10の開口部10aに設けられた透光性カバー10bを透過して、フロントガラス200に到達する。フロントガラス200で反射された第一表示光N1,第二表示光N2は、フロントガラス200の前方位置に第一虚像V1及び第二虚像V2を形成する。これにより、HUD装置100は、虚像V(第一虚像V1及び第二虚像V2)とフロントガラス200の前方に実際に存在する外景等の双方を、ユーザEに視認させることができる。なお、凹面鏡60は拡大鏡としての機能を有し、投影装置20に表示された表示画像Mを拡大してフロントガラス200側へ反射する。すなわち、ユーザEに視認される第一虚像V1,第二虚像V2は投影装置20が表示する第一表示画像M1,第二表示画像M2が拡大した像である。また、凹面鏡60は、フロントガラス200が曲面であることに起因する第一虚像V1及び第二虚像V2の歪みを軽減する機能も有する。以下に、投影装置20の具体的な構成を説明する。   The concave mirror (relay optical system) 60 is obtained by forming a reflective film on the surface of a base material made of, for example, a synthetic resin material by means such as vapor deposition, and the first display light N1 reflected by the plane mirror 30 and the second display light. It is a mirror having a concave free-form surface that further reflects N2 and emits it toward the windshield 200. The first display light N1 and the second display light N2 reflected by the concave mirror 60 pass through the translucent cover 10b provided in the opening 10a of the housing 10 and reach the windshield 200. The first display light N1 and the second display light N2 reflected by the windshield 200 form a first virtual image V1 and a second virtual image V2 at a front position of the windshield 200. Thereby, the HUD device 100 can cause the user E to visually recognize both the virtual image V (the first virtual image V1 and the second virtual image V2) and the outside scene that actually exists in front of the windshield 200. The concave mirror 60 has a function as a magnifying glass, and magnifies the display image M displayed on the projection device 20 and reflects it to the windshield 200 side. That is, the first virtual image V1 and the second virtual image V2 visually recognized by the user E are images in which the first display image M1 and the second display image M2 displayed by the projection device 20 are enlarged. The concave mirror 60 also has a function of reducing the distortion of the first virtual image V1 and the second virtual image V2 caused by the windshield 200 being a curved surface. Below, the specific structure of the projection apparatus 20 is demonstrated.

投影装置20は、図1に示すように、第一投影光L1,第二投影光L2を生成して出射する表示器21と、この表示器21から入射した第一投影光L1,第二投影光L2を反射して折り返すフォールドミラー22と、フォールドミラー22から入射した光の結像距離を調整する結像位置調整ミラー23と、を備え、投影装置20から異なる距離だけ離れた第一スクリーン30及び第二スクリーン40のそれぞれに第一投影光L1及び第二投影光L2を結像させる。   As shown in FIG. 1, the projection apparatus 20 includes a display 21 that generates and emits first projection light L1 and second projection light L2, and first projection light L1 and second projection incident from the display 21. A first screen 30 that includes a fold mirror 22 that reflects and reflects the light L2 and an imaging position adjustment mirror 23 that adjusts the imaging distance of the light incident from the fold mirror 22, and is separated from the projection apparatus 20 by a different distance. The first projection light L1 and the second projection light L2 are imaged on the second screen 40 and the second screen 40, respectively.

表示器21は、DMD(Digital MicroMirror Device)やLCOS(登録商標:Liquid Crystal On Silicon)などの反射型表示素子やTFT(Thin Film transistor)液晶パネルなどの透過型表示素子を有し、図示しない制御基板からの制御信号に基づき、第一表示画像M1及び第二表示画像M2を表示させるための第一投影光L1及び第二投影光L2をフォールドミラー22に向けて出射する。なお、表示器21は、第一スクリーン30,第二スクリーン40,平面鏡50,凹面鏡60,フロントガラス200などを介してユーザEに視認される際に、歪んだ虚像V(第一虚像V1,第二虚像V2)にならないように、それぞれの光学部材の光学特性及び配置などを考慮して予め歪ませた表示画像M(第一表示画像M1,第二表示画像M2)を表示するように制御される。   The display device 21 includes a reflective display element such as DMD (Digital MicroMirror Device) and LCOS (registered trademark: Liquid Crystal On Silicon), and a transmissive display element such as a TFT (Thin Film Transistor) liquid crystal panel, and is not illustrated. Based on the control signal from the substrate, the first projection light L1 and the second projection light L2 for displaying the first display image M1 and the second display image M2 are emitted toward the fold mirror 22. The display 21 is distorted virtual image V (first virtual image V1, first virtual image V1, first visual image V1, first visual image V1, second mirror 40, flat mirror 50, concave mirror 60, windshield 200, and the like when viewed by the user E. The display image M (first display image M1, second display image M2) distorted in advance in consideration of the optical characteristics and arrangement of the respective optical members is controlled so as not to become two virtual images V2). The

フォールドミラー22は、例えば合成樹脂やガラス材料からなる基材の表面に、蒸着等の手段により反射膜を形成したものであり、表示器21から出射された第一投影光L1及び第二投影光L2を後述する結像位置調整ミラー23に反射する平面鏡である。フォールドミラー22を設けることで、投影装置20のパッケージをよりコンパクトにすることができる。なお、表示器21から結像位置調整ミラー23までの間にフォールドミラー22を複数設けてもよく、またフォールドミラー22を省略してもよい。   The fold mirror 22 is obtained by forming a reflective film on the surface of a base material made of, for example, a synthetic resin or a glass material by means such as vapor deposition, and the first projection light L1 and the second projection light emitted from the display 21. This is a plane mirror that reflects L2 to an imaging position adjusting mirror 23 described later. By providing the fold mirror 22, the package of the projection device 20 can be made more compact. A plurality of fold mirrors 22 may be provided between the display 21 and the imaging position adjusting mirror 23, or the fold mirror 22 may be omitted.

結像位置調整ミラー23は、例えば合成樹脂材料やガラス材料などからなる基材の表面に蒸着等の手段により反射膜を形成したものであり、同一基材上に、第一投影光L1を受光する第一反射面231と、第二投影光L2を受光する第二反射面232とを有する。本実施形態において、第一反射面231は、反射面が平面で形成され、受光した第一投影光L1を、結像距離を変化させずに第一スクリーン30に反射することで第一スクリーン30の表面側に第一表示画像M1を結像する。また、第二反射面232は、反射面が凸の自由曲面で形成され、受光した第二投影光L2を、結像距離を長く変化させて第二スクリーン40に反射することで第二スクリーン40の表面側に第二表示画像M2を結像する。   The imaging position adjusting mirror 23 is formed by forming a reflective film on the surface of a base material made of, for example, a synthetic resin material or a glass material by means such as vapor deposition, and receives the first projection light L1 on the same base material. And a second reflecting surface 232 that receives the second projection light L2. In the present embodiment, the first reflecting surface 231 is formed by a flat reflecting surface, and the received first projection light L1 is reflected on the first screen 30 without changing the imaging distance. A first display image M1 is formed on the surface side of the image. The second reflection surface 232 is formed by a free-form surface having a convex reflection surface, and the received second projection light L2 is reflected on the second screen 40 by changing the imaging distance to be longer. A second display image M2 is formed on the surface side of the image.

すなわち、本実施形態における結像位置調整ミラー23は、第一投影光L1を反射する第一反射面231と、第二投影光L2を反射する第二反射面232との曲面形状が異なるので、1つの表示器21からの投影光Lを受光するだけで第一投影光L1と第二投影光L2とで結像距離を異ならせることができる。従って、ユーザEが視認する第一虚像V1と第二虚像V2とを異なる表示距離で表示することができ、第一虚像V1として表示される情報と、第二虚像V2として表示される情報とで差別化することができ、情報の識別性を高めることができる。また、同一の表示器21から出射される少なくとも第一投影光L1と第二投影光L2との結像距離を異ならせることができるため、表示器を複数設ける場合と比較してコストを抑えることができる。   That is, the imaging position adjusting mirror 23 in the present embodiment is different in the curved shape of the first reflecting surface 231 that reflects the first projection light L1 and the second reflecting surface 232 that reflects the second projection light L2. The imaging distance can be made different between the first projection light L1 and the second projection light L2 only by receiving the projection light L from one display device 21. Therefore, the first virtual image V1 and the second virtual image V2 visually recognized by the user E can be displayed at different display distances, and the information displayed as the first virtual image V1 and the information displayed as the second virtual image V2. It can be differentiated, and the identifiability of information can be improved. In addition, since the imaging distance between at least the first projection light L1 and the second projection light L2 emitted from the same display 21 can be made different, the cost can be reduced compared with the case where a plurality of displays are provided. Can do.

また、結像位置調整ミラー23における第一反射面231と第二反射面232とは、同一基材上に形成されているため、表示器21からの投影光Lを結像位置調整ミラー23に照射するだけで少なくとも第一投影光L1と第二投影光L2との結像距離を異ならせることができるため、投影光Lの光路を複雑化することなく省スペースを実現することができる。   Further, since the first reflecting surface 231 and the second reflecting surface 232 in the imaging position adjusting mirror 23 are formed on the same base material, the projection light L from the display 21 is applied to the imaging position adjusting mirror 23. Since at least the imaging distance between the first projection light L1 and the second projection light L2 can be made different by simply irradiating, space saving can be realized without complicating the optical path of the projection light L.

また、本実施形態における結像位置調整ミラー23は、同一基材上に第一投影光L1と第二投影光L2との結像距離を異ならせる第一反射面231と第二反射面232とを形成しているため、第一反射面231と第二反射面232との相対的な位置が組み立て誤差などでずれにくく、精度よく第一投影光L1と第二投影光L2とを第一スクリーン30及び第二スクリーン40に結像させることができる。   In addition, the imaging position adjusting mirror 23 in the present embodiment includes a first reflecting surface 231 and a second reflecting surface 232 that change the imaging distance between the first projection light L1 and the second projection light L2 on the same substrate. Therefore, the relative positions of the first reflecting surface 231 and the second reflecting surface 232 are not easily shifted due to an assembly error or the like, and the first projection light L1 and the second projection light L2 are accurately transmitted to the first screen. 30 and the second screen 40.

また、本実施形態における表示器21は、結像位置調整ミラー23の第一反射面231と第二反射面232との境界付近には画像を生成するための投影光Lを投射しない。斯かる構成により、投影光Lの結像位置調整ミラー23に対する投影位置がHUD装置100の組み付け誤差や振動などによってずれてしまった場合でも、第一スクリーン30に映したい第一表示画像M1が第二スクリーン40に映されてしまうことを防止することができる。   Further, the display 21 in the present embodiment does not project the projection light L for generating an image near the boundary between the first reflection surface 231 and the second reflection surface 232 of the imaging position adjustment mirror 23. With such a configuration, even when the projection position of the projection light L with respect to the imaging position adjusting mirror 23 is shifted due to an assembly error or vibration of the HUD device 100, the first display image M1 to be displayed on the first screen 30 is the first display image M1. It is possible to prevent the image from being displayed on the second screen 40.

また、本実施形態における結像位置調整ミラー23の一部(第一反射面231)は平面で形成されるため、表示器21から投射される投射光Lを歪ませることなく反射させることができる。また、結像位置調整ミラー23の設計や製造が容易になり設計製造コストを削減することができる。   In addition, since a part of the imaging position adjustment mirror 23 (first reflection surface 231) in the present embodiment is formed as a flat surface, the projection light L projected from the display device 21 can be reflected without being distorted. . In addition, the design and manufacturing of the imaging position adjusting mirror 23 is facilitated, and the design manufacturing cost can be reduced.

以上が、本実施形態におけるHUD装置100の説明であるが、本発明は上記実施形態及び図面によって限定されるものではない。これらに変更(構成要素の削除も含む)を加えることができるのはもちろんである。以下に変形例の一例を示す。   The above is the description of the HUD device 100 in the present embodiment, but the present invention is not limited to the embodiment and the drawings. Of course, changes (including deletion of components) can be added to these. An example of a modification is shown below.

上記実施形態において、第一反射面231が平面であり、第二反射面232が凸の自由曲面であるものを説明したが、第一反射面231及び第二反射面232の反射面の形状は、第一投影光L1と第二投影光L2の結像距離を異ならせることができればよいので、これに限定されない。反射面を凸状にすることで結像距離を長くすることができ、一方、凹状にすることで結像距離を短くすることができる。なお、第一反射面231及び第二反射面232は、反射領域全体で同じ曲面形状を有する必要はなく、反射領域によって異なっていてもよい。   In the said embodiment, although the 1st reflective surface 231 was a plane and the 2nd reflective surface 232 demonstrated what is a convex free-form surface, the shape of the reflective surface of the 1st reflective surface 231 and the 2nd reflective surface 232 is the shape. Since the imaging distances of the first projection light L1 and the second projection light L2 need only be different from each other, the present invention is not limited to this. The imaging distance can be increased by making the reflecting surface convex, while the imaging distance can be shortened by making it concave. In addition, the 1st reflective surface 231 and the 2nd reflective surface 232 do not need to have the same curved surface shape in the whole reflective area | region, and may differ with a reflective area | region.

上記実施形態において、第一スクリーン30は、第一スクリーン30からユーザEに向かう第一表示光N1の光軸に対して所定の角度を有するように配置され、そして、第二スクリーン40も同様に、第二スクリーン40からユーザEに向かう第二表示光N2の光軸に対して所定の角度を有するように配置されていたが、これに限定されない。第一スクリーン30または/および第二スクリーン40を、ユーザEに向かう第一表示光N1(第二表示光N2)の光軸に対して所定の角度以上傾けて配置してもよい。具体的には、図3に示すように、第一スクリーン30を第一表示光N1の光軸に対して所定の角度以上傾けて配置し、傾けて配置した第一スクリーン30と表示器21との間の第一投影光L1の光路長を考慮して、第一反射面231の曲面形状を徐変することで第一投影光L1の結像距離を徐変することができる。従って、第一スクリーン30を光軸に対して所定の角度以上傾けた場合でも第一スクリーン30の広い範囲(全領域も含む)で第一表示画像M1を結像させることができ、ユーザEから奥行き感があり、ぼやけていない第一虚像V1を視認させることができる。   In the said embodiment, the 1st screen 30 is arrange | positioned so that it may have a predetermined angle with respect to the optical axis of the 1st display light N1 which goes to the user E from the 1st screen 30, and the 2nd screen 40 is the same. Although it has been arranged to have a predetermined angle with respect to the optical axis of the second display light N2 from the second screen 40 toward the user E, the present invention is not limited to this. The first screen 30 and / or the second screen 40 may be arranged so as to be inclined at a predetermined angle or more with respect to the optical axis of the first display light N1 (second display light N2) directed toward the user E. Specifically, as shown in FIG. 3, the first screen 30 is disposed at a predetermined angle or more with respect to the optical axis of the first display light N <b> 1, and the first screen 30 and the display device 21 disposed at a tilt are arranged. In consideration of the optical path length of the first projection light L1 between them, the imaging distance of the first projection light L1 can be gradually changed by gradually changing the curved surface shape of the first reflecting surface 231. Therefore, even when the first screen 30 is tilted by a predetermined angle or more with respect to the optical axis, the first display image M1 can be formed in a wide range (including the entire area) of the first screen 30, and from the user E The first virtual image V1 that has a sense of depth and is not blurred can be visually recognized.

また、第一スクリーン30の第一投影光L1の光軸に対する傾きは、第二スクリーン40の第二投影光L2の光軸に対する傾きと異ならせてもよい。斯かる構成により、2つの虚像間(第一虚像V1と第二虚像V2)とを立体的に差別化することができ、それぞれの情報を区別してユーザEに認識させやすくすることができる。   Further, the inclination of the first screen 30 with respect to the optical axis of the first projection light L1 may be different from the inclination of the second screen 40 with respect to the optical axis of the second projection light L2. With such a configuration, the two virtual images (the first virtual image V1 and the second virtual image V2) can be differentiated in a three-dimensional manner, and each piece of information can be distinguished and easily recognized by the user E.

また、上記実施形態では、表示器21が出射する第一投影光L1または/および第二投影光L2の結像距離を調整する結像位置調整ミラー23を、図4に示すように複数の結像位置調整ミラー23aと結像位置調整ミラー23bとによって構成してもよい。   In the above embodiment, the image forming position adjusting mirror 23 for adjusting the image forming distance of the first projection light L1 and / or the second projection light L2 emitted from the display 21 has a plurality of connections as shown in FIG. You may comprise by the image position adjustment mirror 23a and the image formation position adjustment mirror 23b.

また、上記実施形態では、第一反射面231と第二反射面232を同じ基材上に配置したが、別々の基材上にそれぞれ配置されるものであってもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the 1st reflective surface 231 and the 2nd reflective surface 232 were arrange | positioned on the same base material, you may each arrange | position on a separate base material.

また、第一反射面231と第二反射面232とは、連続した反射膜で形成されてもよく、第一反射面231と第二反射面232との境界付近で反射膜を形成しなくてもよい。   Further, the first reflecting surface 231 and the second reflecting surface 232 may be formed of a continuous reflecting film, and the reflecting film is not formed near the boundary between the first reflecting surface 231 and the second reflecting surface 232. Also good.

また、上記実施形態において、第一スクリーン30及び第二スクリーン40は概ね矩形状としたが、第一スクリーン30及び第二スクリーン40の形状は、六角形や八角形などの多角形状であってもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the 1st screen 30 and the 2nd screen 40 were made into the substantially rectangular shape, even if the shape of the 1st screen 30 and the 2nd screen 40 is polygonal shapes, such as a hexagon and an octagon, Good.

また、以上の説明では、本発明の理解を容易にするために、重要でない公知の技術的事項の説明を適宜省略した。   Moreover, in the above description, in order to make an understanding of this invention easy, description of the unimportant well-known technical matter was abbreviate | omitted suitably.

100 HUD装置(ヘッドアップディスプレイ装置)、10 筐体、20 投影装置、21 表示器、22 フォールドミラー、23 結像位置調整ミラー、30 第一スクリーン、40 第二スクリーン、50 平面鏡、60 凹面鏡、L 投影光、L1 第一投影光、L2 第二投影光、M1 第一表示画像、M2 第二表示画像、N1 第一表示光、N2 第二表示光、V 虚像V1 第一虚像V2 第二虚像 100 HUD device (head up display device), 10 housing, 20 projection device, 21 display, 22 fold mirror, 23 imaging position adjustment mirror, 30 first screen, 40 second screen, 50 plane mirror, 60 concave mirror, L Projection light, L1 first projection light, L2 second projection light, M1 first display image, M2 second display image, N1 first display light, N2 second display light, V virtual image V1 first virtual image V2 second virtual image

Claims (12)

表示画像を所定の位置に表示する投影光を出射する表示器と、
前記表示器から出射される前記投影光を受光し、入射した前記投影光のうち少なくとも一部の前記投影光の結像距離を変えて反射する曲面形状を含む反射面を有する結像位置調整ミラーと、を備え、
前記反射面の少なくとも一部は、前記曲面形状を徐変することで、前記投影光の前記結像距離を徐変し、
前記投影光の光軸に対して傾いた第一の実像と、前記投影光の前記光軸に対する傾きが前記第一の実像と異なる第二の実像と、を結像する、
ことを特徴とする投影装置。
A display that emits projection light for displaying a display image at a predetermined position;
An imaging position adjusting mirror having a reflecting surface including a curved surface that receives the projection light emitted from the display and reflects the incident projection light by changing an imaging distance of at least a part of the projection light. And comprising
At least a part of the reflecting surface gradually changes the curved surface shape, thereby gradually changing the imaging distance of the projection light,
Forming a first real image inclined with respect to the optical axis of the projection light and a second real image having an inclination with respect to the optical axis of the projection light different from the first real image;
A projection apparatus characterized by that.
前記結像位置調整ミラーは、前記投影光の一部を、第一結像距離を有する第一投影光として所定の領域に向けて反射する第一反射面と、前記投影光の一部を、前記第一結像距離よりも短い第二結像距離を有する第二投影光として前記第一投影光とは異なる領域に向けて反射する第二反射面と、を有する、
ことを特徴とする請求項1に記載の投影装置。
The imaging position adjusting mirror is configured to reflect a part of the projection light as a first projection light having a first imaging distance toward a predetermined region, and a part of the projection light. A second reflecting surface that reflects toward a region different from the first projection light as a second projection light having a second imaging distance shorter than the first imaging distance,
The projection apparatus according to claim 1.
前記第一反射面または/および前記第二反射面は、前記投影光の前記結像距離を長くする凸状の反射面を有する、
ことを特徴とする請求項2に記載の投影装置。
The first reflective surface or / and the second reflective surface have a convex reflective surface that increases the imaging distance of the projection light.
The projection apparatus according to claim 2.
前記第一反射面と前記第二反射面は、同一基材上に形成される、
ことを特徴とする請求項2に記載の投影装置。
The first reflecting surface and the second reflecting surface are formed on the same substrate.
The projection apparatus according to claim 2.
前記表示器は、前記第一反射面と前記第二反射面との境界付近には前記投影光を投射しない、
ことを特徴とする請求項2に記載の投影装置。
The indicator does not project the projection light near a boundary between the first reflecting surface and the second reflecting surface;
The projection apparatus according to claim 2.
前記第一反射面または前記第二反射面のいずれかが平面である、
ことを特徴とする請求項2に記載の投影装置。
Either the first reflecting surface or the second reflecting surface is a plane,
The projection apparatus according to claim 2.
投影面に表示画像を投影して前記表示画像を虚像として視認させるヘッドアップディスプレイ装置において、
投影光を出射する投影部と、
前記投影部から出射される前記投影光を受光し、入射した前記投影光のうち少なくとも一部の前記投影光の結像距離を変えて結像距離の異なる複数の投影光に変換して反射する曲面形状を含む反射面を有する結像位置調整ミラーと、
前記反射面の少なくとも一部は、曲面形状を徐変することで、前記投影光の前記結像距離を徐変し、
前記投影光のうち前記投影光の光軸に対して傾いた第一の実像を結像する第スクリーンと、
前記投影光の前記光軸に対する傾きが前記第スクリーンと異なるように配置され、前記投影光のうち前記投影光の前記光軸に対する傾きが前記第一の実像と異なる第二の実像を結像する第スクリーンと、を備える、
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
In a head-up display device that projects a display image on a projection surface and visually recognizes the display image as a virtual image,
A projection unit for emitting projection light;
The projection light emitted from the projection unit is received, converted into a plurality of projection lights having different imaging distances by changing the imaging distance of at least some of the incident projection light, and reflected. An imaging position adjusting mirror having a reflecting surface including a curved surface ;
At least a part of the reflective surface gradually changes the imaging distance of the projection light by gradually changing the curved surface shape,
A first screen that forms a first real image inclined with respect to the optical axis of the projection light of the projection light ;
A second real image is formed such that the inclination of the projection light with respect to the optical axis is different from that of the first screen, and the inclination of the projection light with respect to the optical axis of the projection light is different from that of the first real image. A second screen to
A head-up display device.
前記結像位置調整ミラーは、前記投影光の一部を、第一結像距離を有する第一投影光として前記第一スクリーンに向けて反射する第一反射面と、前記投影光の一部を、前記第一結像距離よりも短い第二結像距離を有する第二投影光として前記第二スクリーンに向けて反射する第二反射面と、を有する、
ことを特徴とする請求項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
The imaging position adjusting mirror includes a first reflecting surface that reflects a part of the projection light as a first projection light having a first imaging distance toward the first screen, and a part of the projection light. A second reflecting surface that reflects toward the second screen as a second projection light having a second imaging distance shorter than the first imaging distance,
The head-up display device according to claim 7 .
前記第一反射面または/および前記第二反射面は、前記投影光の前記結像距離を長くする凸状の反射面を有する、
ことを特徴とする請求項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
The first reflective surface or / and the second reflective surface have a convex reflective surface that increases the imaging distance of the projection light.
The head-up display device according to claim 8 .
前記第一反射面と前記第二反射面は、同一基材上に形成される、
ことを特徴とする請求項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
The first reflecting surface and the second reflecting surface are formed on the same substrate.
The head-up display device according to claim 8 .
前記投影部は、前記第一反射面と前記第二反射面との境界付近には前記投影光を投射しない、
ことを特徴とする請求項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
The projection unit does not project the projection light near a boundary between the first reflection surface and the second reflection surface;
The head-up display device according to claim 8 .
前記第一反射面または前記第二反射面のいずれかが平面である、
ことを特徴とする請求項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
Either the first reflecting surface or the second reflecting surface is a plane,
The head-up display device according to claim 8 .
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