JP6561323B2 - ヘッドアップディスプレイ - Google Patents
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Description
第1〜第5の実施の形態に係るヘッドアップディスプレイについて、図面を参照して、以下、説明する。
図2は、第1の実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ10の模式図である。図2に示すように、ヘッドアップディスプレイ10は、筐体200と、表示素子210と、コンバイナ230とを備えており、観察者Dからみて、コンバイナ230は中央に配置されている。ヘッドアップディスプレイ10は、表示素子210が表示する画像を、コンバイナ230の表面230Fを介して反射させ、車両100内部の観察者Dの視点領域400に導いて虚像Iを提示するものである。ここで視点領域は、観察者Dが目を移動させる領域であり、観察者が視点領域内で目を移動させた時に観察者は虚像Iを視認し得る。ヘッドアップディスプレイ10は、表示素子210に表示された画像を観察者Dの視点領域400に投射させる投射光学系を備え、投射光学系は、表示素子210から観察者Dの視点領域400までの光路の間に、コンバイナ230を備えている。
図3は、第2の実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ10の模式図である。図3に示すように、ヘッドアップディスプレイ10は、筐体200と、表示素子210と、反射素子(折り返しミラー)220と、コンバイナ230とを備えており、観察者Dから見て、コンバイナ230は中央に配置されている。ヘッドアップディスプレイ10は、表示素子210が表示する画像を、反射素子220と、コンバイナ230の表面230Fとを介して反射させ、車両100内部の観察者Dの視点領域400に導いて虚像Iを提示するものである。ヘッドアップディスプレイ10は、表示素子210に表示された画像を観察者Dの視点領域400に投射させる投射光学系を備え、投射光学系は、表示素子210から観察者Dの視点領域400までの光路の間に、コンバイナ230を備えている。投射光学系は反射素子220およびコンバイナ230を備えている。図3では、表示素子210からコンバイナ230へ光線を導くために1つの反射素子220を用いた場合を示しているが、複数の反射素子220を備えていても良い。
図4は、第3の実施の形態に係るヘッドアップディスプレイの模式図である。図4に示すように示すように、ヘッドアップディスプレイ10は、筐体200と、表示素子210と、コンバイナ230とを備えており、観察者Dから見て、コンバイナ230は中央に配置されている。ヘッドアップディスプレイ10は、表示素子210が表示する画像を、コンバイナ230の表面230Fを介して反射させ、車両100内部の観察者Dの視点領域400に導いて虚像Iを提示するものである。ヘッドアップディスプレイ10は、表示素子210に表示された画像を観察者Dの視点領域400に投射させる投射光学系を備え、投射光学系は、表示素子210から観察者Dの視点領域400までの光路の間に、コンバイナ230を備えている。
第4の実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ10の構成は、第2の実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ10(図3)の構成とほぼ同じであり、コンバイナ230の位置が異なるだけである。第2の実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ10では、観察者Dから見て、コンバイナ230は中央に配置されている。すなわち、観察者Dの視線上にコンバイナ230の縦中心線(幅方向の中央を通る縦線)が位置する。これに対し、第4の実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ10では、観察者Dから見て、コンバイナ230は右側に配置されている。すなわち、観察者Dから見て、コンバイナ230の縦中心線が、観察者Dの視線上の位置よりも右側にずれた位置にある。
図5は、第5の実施の形態に係るヘッドアップディスプレイの模式図である。図5に示すように、ヘッドアップディスプレイ11は、筐体300と、表示素子310と、投射光学系330とを備えている。投射光学系330は、第1の反射素子321および第2の反射素子322からなる反射素子群320と、ウインドシールド120とを備えている。ヘッドアップディスプレイ11は、表示素子310が表示する画像を、反射素子群320と、ウインドシールド120の表面120Fとを介して反射させ、車両100内部の観察者Dの視点領域400に導いて虚像Iを提示するものである。投射光学系330は、表示素子310に表示された画像を観察者Dの視点領域400に投射させるもので、表示素子310から観察者Dの視点領域400までの光路の間にウインドシールド120を備えている。表示素子310からウインドシールド120へ光線を導くために、反射素子群320を使用せず、表示素子310の画像をウインドシールド120へ直接投射しても良い。投射光学系330に、1枚の反射素子または3枚以上の反射素子を用いても良い。投射光学系330にレンズ素子を含んでも良い。
以上のように構成されたヘッドアップディスプレイ10、11について、図面を用いて、その効果等を以下に説明する。
以下、第1〜第5の実施の形態に係るヘッドアップディスプレイを具体的に実施した数値実施例を説明する。なお、各数値実施例において、各表の長さの単位はすべて「mm」であり、角度の単位はすべて「°」である。また、各数値実施例において、自由曲面は次式で定義している。
第1の数値実施例の投射光学系は、第1の実施の形態に対応する。第1の数値実施例の投射光学系の構成データを表1に、多項式自由曲面の係数を表2に、コンバイナの諸量を表3に示している。表3のT1〜T5は、数1に記載のx、y座標での肉厚であり、図6A、図6BのT1〜T5に対応する。
第2の数値実施例の投射光学系は、第2の実施の形態に対応する。第2の数値実施例の投射光学系の構成データを表4に、多項式自由曲面の係数を表5に、コンバイナの諸量を表6に示し、表6のT1〜T5は、数1に記載のx、y座標での肉厚であり、図6A、図6BのT1〜T5に対応する。
第3の数値実施例の投射光学系は、第3の実施の形態に対応する。第3の数値実施例の投射光学系の構成データを表7に、多項式自由曲面の係数を表8に、コンバイナの諸量を表9に示し、表9のT1〜T5は、数1に記載のx、y座標での肉厚であり、図6A、図6BのT1〜T5に対応する。
第4の数値実施例の投射光学系は、第4の実施の形態に対応する。第4の数値実施例の投射光学系の構成データを表10に、多項式自由曲面の係数を表11に、コンバイナの諸量を表12に示し、表12のT1〜T5は、数1に記載のx、y座標での肉厚であり、図6A、図6BのT1〜T5に対応する。
第5の数値実施例の投射光学系は、第5の実施の形態に対応する。第5の数値実施例の投射光学系の構成データを表13に、多項式自由曲面の係数を表14に、ウインドシールドの諸量を表15に示し、表15のT1〜T5は、数1に記載のx、y座標での肉厚であり、図7A、図7BのT1〜T5に対応する。
100 車両
110 ダッシュボード
120 ウインドシールド
120F ウインドシールドの表面
120R ウインドシールドの裏面
200 筐体
210 表示素子
220 反射素子
230 コンバイナ
230F コンバイナの表面
230R コンバイナの裏面
300 筐体
310 表示素子
320 反射素子群
321 第1の反射素子
322 第2の反射素子
330 投射光学系
400 視点領域(アイボックス)
500 表示素子
510 表示画像
D 観察者
I 虚像
L 光路
Claims (9)
- 左ハンドル車両、もしくは右ハンドル車両のいずれかに用いられる、ヘッドアップディスプレイであって、
画像を表示する表示素子と、前記表示素子に表示された画像を観察者の視点領域に投射させる投射光学系と、を備え、
前記投射光学系は、前記表示素子から前記観察者の前記視点領域までの光路の間に、コンバイナを有し、
前記コンバイナは、前記表示素子からの光が入射する表面は曲面形状であり、
前記観察者の前記視点領域に対応する前記コンバイナ上の有効領域は、前記観察者が見下ろす位置、もしくは見上げる位置のいずれかに配されており、前記有効領域において、
前記有効領域が前記観察者の見下ろす位置に配される場合、前記コンバイナは、前記コンバイナの垂直方向の断面が上端から下端に向かって厚みが薄くなる形状で構成され、
前記有効領域が前記観察者の見上げる位置に配される場合、前記コンバイナは、前記コンバイナの垂直方向の断面が下端から上端に向かって厚みが薄くなる形状で構成され、
前記観察者が左ハンドル車両の運転手である場合、前記コンバイナは、前記コンバイナの水平方向の断面が中心から前記観察者の左側に向かって厚みが厚くなる形状で構成され、
前記観察者が右ハンドル車両の運転手である場合、前記コンバイナは、前記コンバイナの水平方向の断面が中心から前記観察者の右側に向かって厚みが厚くなる形状で構成された、
ヘッドアップディスプレイ。 - 左ハンドル車両、もしくは右ハンドル車両のいずれかに用いられる、ヘッドアップディスプレイであって、
画像を表示する表示素子と、前記表示素子に表示された画像を観察者の視点領域に投射させる投射光学系と、を備え、
前記投射光学系は、前記表示素子から前記観察者の前記視点領域までの光路の間に、ウインドシールドを有し、
前記ウインドシールドは、前記表示素子からの光が入射する表面は曲面形状であり、
前記観察者の前記視点領域に対応する前記ウインドシールド上の有効領域は、前記観察者が見下ろす位置、もしくは見上げる位置のいずれかに配されており、前記有効領域において、
前記有効領域が前記観察者の見下ろす位置に配される場合、前記ウインドシールドは、前記ウインドシールドの垂直方向の断面が上端から下端に向かって厚みが薄くなる形状で構成され、
前記有効領域が前記観察者の見上げる位置に配される場合、前記ウインドシールドは、前記ウインドシールドの垂直方向の断面が下端から上端に向かって厚みが薄くなる形状で構成され、
前記観察者が左ハンドル車両の運転手である場合、前記ウインドシールドは、前記ウインドシールドの水平方向の断面が中心から前記観察者の左側に向かって厚みが厚くなる形状で構成され、
前記観察者が右ハンドル車両の運転手である場合、前記ウインドシールドは、前記ウインドシールドの水平方向の断面が中心から前記観察者の右側に向かって厚みが厚くなる形状で構成された、
ヘッドアップディスプレイ。 - 前記表示素子の映像を反射させ、前記観察者へ導く反射素子を有する、請求項1に記載のヘッドアップディスプレイ。
- 前記コンバイナの表面および裏面が前記観察者から見て凹面形状である、請求項1に記載のヘッドアップディスプレイ。
- 前記コンバイナの表面および裏面が自由曲面形状である、請求項1に記載のヘッドアップディスプレイ。
- 前記表示素子の映像を反射させ、前記観察者へ導く反射素子を有する、請求項2に記載のヘッドアップディスプレイ。
- 前記ウインドシールドの表面および裏面が前記観察者から見て凹面形状である、請求項2に記載のヘッドアップディスプレイ。
- 前記ウインドシールドの表面および裏面が自由曲面形状である、請求項2に記載のヘッドアップディスプレイ。
- 前記投射光学系において、前記表示素子と前記ウインドシールドとの光路間に反射素子群をさらに備え、
前記反射素子群の反射面は凹面である、
請求項2に記載のヘッドアップディスプレイ。
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