JP6573586B2 - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents
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Description
しかしながら、上記のようにヘッドアップディスプレイ装置の配置の自由度を高くするためには、ヘッドアップディスプレイ装置の小型化が必要とされる。
また、ヘッドアップディプレイ装置においては、さらなる高性能化が要求されており、高性能化のために光学的な諸収差を良好に補正することが望まれている。
画像表示面に表示された画像を、観察者と対向する位置に配置された反射光学面に投写し、観察者に拡大された画像を虚像として視認させる投写光学系を備えたヘッドアップディスプレイ装置であって、
画像表示面の中心から出射し、アイボックスの中心に到達する光路を光軸としたとき、
投写光学系は、画像表示面側から順に、第1ミラーと第2ミラーとを備え、
下記条件式(1)を満足するものである。
0.05<φ3/|φ12|<0.3・・・(1)
ただし、
φ3 :反射光学面の光軸近傍におけるパワー
φ12:第1ミラーと第2ミラーの合成光学系のパワー
とする。
x,y,z:面頂点を原点とした各座標
C_k:曲率半径の逆数
Dij_k:自由曲面係数
とする。なおkはミラーの番号を示しており、本発明においてはk=1〜3とする。またiとjはそれぞれ正の整数を示しており、本発明においてはij=1〜8とする。また式中の*すなわちアスタリスクは×すなわち掛け算を意味する。
φx=−2*(C_k+2*D20_k) ・・・(9)
同様に、yz断面内におけるパワーφyは下記式(10)で表される。
φy=−2*(C_k+2*D02_k) ・・・(10)
で表される。これらφxとφyの平均をとったものを各ミラーのパワーφkとして下記式(11)で定義する。
φk=−2*(C_k+D20_k+D02_k) ・・・(11)
φ1=−2*(C_1+D20_1+D02_1) ・・・(12)
φ2=−2*(C_2+D20_2+D02_2) ・・・(13)
φ12=φ1+φ2−L2*φ1*φ2 ・・・(14)
φ3=−2*(C_3+D20_3+D02_3) ・・・(15)
上記により定義されるφ1,φ2,φ3,φ12を使用して上記条件式(1)の値は算出される。
0.1<φ3/|φ12|<0.2・・・(1−1)
2<φ12*L3<10・・・(2)
3<φ12*L3<5・・・(2−1)
ただし、
L3:第2ミラーと反射光学面との光軸上の間隔
とする。
投写光学系から反射光学面に向かう光束の角度を可変とすることが好ましい。
投写光学系から反射光学面に向かう光束の角度を可変とすることがさらに好ましい。
0.05<φ3/|φ12|<0.3・・・(1)
0.05<φ3/|φ12|<0.3・・・(1)
ただし、
φ3 :反射光学面の光軸近傍におけるパワー
φ12:第1ミラーと第2ミラーの合成光学系のパワー
とする。
x,y,z:面頂点を原点とした各座標
C_k:曲率半径の逆数
Dij_k:自由曲面係数
とする。なおkはミラーの番号を示しており、本実施形態においてはk=1〜3とする。またiとjはそれぞれ正の整数を示しており、本実施形態においてはij=1〜8とする。また式中の*すなわちアスタリスクは×すなわち掛け算を意味する。
φx=−2*(C_k+2*D20_k) ・・・(9)
同様に、yz断面内におけるパワーφyは下記式(10)で表される。
φy=−2*(C_k+2*D02_k) ・・・(10)
で表される。これらφxとφyの平均をとったものを各ミラーのパワーφkとして下記式(11)で定義する。
φk=−2*(C_k+D20_k+D02_k) ・・・(11)
φ1=−2*(C_1+D20_1+D02_1) ・・・(12)
φ2=−2*(C_2+D20_2+D02_2) ・・・(13)
φ12=φ1+φ2−L2*φ1*φ2 ・・・(14)
φ3=−2*(C_3+D20_3+D02_3) ・・・(15)
上記により定義されるφ1,φ2,φ3,φ12を使用して上記条件式(1)の値は算出される。
0.1<φ3/|φ12|<0.2・・・(1−1)
3<φ12*L3<5・・・(2−1)
下記条件式(1)を満足するように構成したので、小型化を達成し、かつ光学的な諸収差を良好に補正して高性能化を実現可能なヘッドアップディスプレイ装置とすることができる。
0.05<φ3/|φ12|<0.3・・・(1)
x,y,z:面頂点を原点とした各座標(mm)
C_k:曲率半径の逆数(1/mm)
Dij_k:自由曲面係数
とする。
11 バス
12 ダッシュボード
13 コンバイナ(反射光学面)
14 フロントウィンドウ
15 アイボックス
15a アイボックスの中心
16 虚像
17 画像表示面
18 第1ミラー
19 第2ミラー
20 投写光学系
P 観察者(運転者)
Claims (8)
- 画像表示面に表示された画像を、観察者と対向する位置に配置された反射光学面に投写し、観察者に拡大された前記画像を虚像として視認させる投写光学系を備えたヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記画像表示面の中心から出射し、アイボックスの中心に到達する光路を光軸としたとき、
前記投写光学系は、前記画像表示面側から順に、第1ミラーと第2ミラーとからなり、
下記条件式(1)及び下記条件式(2)を満足するヘッドアップディスプレイ装置。
0.05<φ3/|φ12|<0.3・・・(1)
2<φ 12 *L 3 <10・・・(2)
ただし、
φ3 :前記反射光学面の前記光軸近傍におけるパワー
φ12:前記第1ミラーと前記第2ミラーの合成光学系のパワー
L 3 :前記第2ミラーと前記反射光学面との前記光軸上の間隔
とする。 - 画像表示面に表示された画像を、観察者と対向する位置に配置された反射光学面に投写し、観察者に拡大された前記画像を虚像として視認させる投写光学系を備えたヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記画像表示面の中心から出射し、アイボックスの中心に到達する光路を光軸としたとき、
前記投写光学系は、前記画像表示面側から順に、第1ミラーと第2ミラーとからなり、
下記条件式(1−1)を満足するヘッドアップディスプレイ装置。
0.1<φ3/|φ12|<0.2・・・(1−1)
ただし、
φ3 :前記反射光学面の前記光軸近傍におけるパワー
φ12:前記第1ミラーと前記第2ミラーの合成光学系のパワー
とする。 - 下記条件式(2)を満足する
請求項2記載のヘッドアップディスプレイ装置。
2<φ12*L3<10・・・(2)
ただし、
L3:前記第2ミラーと前記反射光学面との前記光軸上の間隔
とする。 - 前記第1ミラー及び前記第2ミラーから選択する少なくとも1枚のミラーを動かすことにより、
前記投写光学系から前記反射光学面に向かう光束の角度を可変とする請求項1〜3のいずれか1項記載のヘッドアップディスプレイ装置。 - 前記第1ミラー及び前記第2ミラーのうち、前記アイボックスの中心から最も近い位置に配置されたミラーを動かすことにより、
前記投写光学系から前記反射光学面に向かう光束の角度を可変とする請求項1〜4のいずれか1項記載のヘッドアップディスプレイ装置。 - 前記画像は、画像情報に基づいて光学系により中間像として形成した画像である請求項1〜5のいずれか1項記載のヘッドアップディスプレイ装置。
- 前記中間像の形成位置である前記画像表示面に、ディフューザーを備える請求項6記載のヘッドアップディスプレイ装置。
- 下記条件式(2−1)を満足する
請求項1〜7のいずれか1項記載のヘッドアップディスプレイ装置。
3<φ12*L3<5・・・(2−1)
ただし、
L3:前記第2ミラーと前記反射光学面との前記光軸上の間隔
とする。
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