JP6604910B2 - Image display device and head-up display device - Google Patents

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Description

本発明は、画像表示装置、および、これを備えたヘッドアップディスプレイ装置に関する。   The present invention relates to an image display device and a head-up display device including the same.

従来、複数の車両情報を表示するヘッドアップディスプレイにおいては、情報の種類によって、運転者から見て異なる距離に、対応する虚像を形成することが望まれている。例えば、車速は手前側に表示し、右左折の指示矢印のようなナビゲーション情報は奥側に表示するというものである。特許文献1に記載の車両用表示装置は、インストルメントパネル内の表示体から投影される表示画像をフロントガラス内面の反射体で反射させ、虚像としてフロントガラスの前方に表示させる装置である。この車両用表示装置においては、複数の情報を表示するために、上記表示体を、反射体までの光路距離が互いに異なる複数の表示板で構成し、これによって複数の虚像を異なる位置に提示させるようにしている。   Conventionally, in a head-up display that displays a plurality of vehicle information, it is desired to form corresponding virtual images at different distances as viewed from the driver depending on the type of information. For example, the vehicle speed is displayed on the front side, and navigation information such as an instruction arrow for turning left and right is displayed on the back side. The vehicle display device described in Patent Literature 1 is a device that reflects a display image projected from a display body in an instrument panel by a reflector on the inner surface of the windshield and displays it as a virtual image in front of the windshield. In this vehicular display device, in order to display a plurality of information, the display body is composed of a plurality of display boards having different optical path distances to the reflector, thereby presenting a plurality of virtual images at different positions. I am doing so.

特開2004−168230号公報JP 2004-168230 A

しかしながら、特許文献1の車両用表示装置においては、複数の虚像を互いに異なる位置に形成することはできるが、複数の表示板が必要であることから、部品点数が多くなりコストの低減を困難にしている。また、表示体が複数の表示板で構成されているため、投影距離の異なる複数の情報を、小さな表示範囲にそれぞれ表示することはできても、投影距離が等しい情報を反射体全体に大きく表示させることは困難であった。   However, in the vehicle display device disclosed in Patent Document 1, a plurality of virtual images can be formed at different positions. However, since a plurality of display plates are required, the number of parts is increased, making it difficult to reduce costs. ing. In addition, since the display body is composed of multiple display boards, multiple information with different projection distances can be displayed in a small display range, but information with the same projection distance is displayed large on the entire reflector. It was difficult to do.

そこで本発明は、投影距離が等しい情報を大画面で表示する状態と、投影距離が異なる複数の画像を表示する状態とを容易に切換え可能な画像表示装置およびヘッドアップディスプレイ装置を、低コストで実現することを目的とする。   Therefore, the present invention provides an image display device and a head-up display device that can easily switch between a state in which information having the same projection distance is displayed on a large screen and a state in which a plurality of images having different projection distances are displayed. It aims to be realized.

上記課題を解決するために、本発明の画像表示装置は、中間画像が形成される中間画像表示体と、中間画像表示体からの出射光の光路の内外へ進退可能な第1反射光学素子、および、中間画像表示体からの出射光の光路外に配置された第2反射光学素子を有する反射光学系と、第1反射光学素子を中間画像表示体からの出射光の光路内へ配置し、または、第1反射光学素子を光路外へ退避させる進退機構とを備え、第1反射光学素子が光路内へ配置された第1状態では、中間画像表示体からの出射光の一部は、第1反射光学素子で反射され、その反射光は第2反射光学素子で反射されて投影光学系に入射し、さらに投影光学系によって被投影体に投影され、第1反射光学素子が光路外へ退避した第2状態では、中間画像表示体からの出射光は、投影光学系に直接入射し、投影光学系によって被投影体に投影されることを特徴としている。   In order to solve the above problems, an image display device of the present invention includes an intermediate image display body on which an intermediate image is formed, and a first reflective optical element capable of moving back and forth in and out of the optical path of light emitted from the intermediate image display body, And a reflective optical system having a second reflective optical element arranged outside the optical path of the outgoing light from the intermediate image display body, and a first reflective optical element arranged in the optical path of the outgoing light from the intermediate image display body, Alternatively, in the first state in which the first reflective optical element is retracted out of the optical path and the first reflective optical element is disposed in the optical path, a part of the emitted light from the intermediate image display body is Reflected by one reflective optical element, the reflected light is reflected by the second reflective optical element, enters the projection optical system, and is projected onto the projection target by the projection optical system, and the first reflective optical element is retracted out of the optical path. In the second state, the emitted light from the intermediate image display body is Directly incident on the projection optical system, is characterized by being projected onto the projection member by the projection optical system.

これにより、投影距離が異なる複数の画像を表示する第1状態と、投影距離が等しい情報を大画面で表示する第2状態とを低コストで容易に切換えることが可能となる。   This makes it possible to easily switch between a first state in which a plurality of images having different projection distances are displayed and a second state in which information having the same projection distance is displayed on a large screen at a low cost.

本発明の画像表示装置において、進退機構は、第1反射光学素子を回動させることにより、第1反射光学素子を光路内へ配置し、または、光路外へ退避させることが好ましい。
これにより、第1反射光学素子の光路内への配置、および、光路外への退避を容易に行うことができる。
In the image display device of the present invention, it is preferable that the advance / retreat mechanism arranges the first reflective optical element in the optical path or retracts it out of the optical path by rotating the first reflective optical element.
Thereby, arrangement | positioning in the optical path of a 1st reflective optical element and retraction | saving to the exterior of an optical path can be performed easily.

本発明の画像表示装置において、第2反射光学素子は、反射光学素子の回動に連動し、第1反射光学素子の角度に対応した角度に設定されることが好ましい。
これにより、第1反射光学素子からの反射光を第2反射光学素子から所望の方向に反射させることができる。さらに、第2反射光学素子の角度を変えることができるため、第2状態においては、装置内への外光の入射を抑えることが可能となり、これにより、外光が入射することによるノイズ画像の発生を抑えることができる。
In the image display device of the present invention, it is preferable that the second reflective optical element is set to an angle corresponding to the angle of the first reflective optical element in conjunction with the rotation of the reflective optical element.
Thereby, the reflected light from the first reflective optical element can be reflected from the second reflective optical element in a desired direction. Furthermore, since the angle of the second reflective optical element can be changed, in the second state, it is possible to suppress the incidence of external light into the apparatus, and thereby the noise image caused by the incidence of external light can be reduced. Occurrence can be suppressed.

本発明の画像表示装置において、反射光学系は、第2状態において、光路内への外光の入射を遮る角度とされていることが好ましい。
これにより、第2状態において、外光の入射に起因するノイズ画像の発生を抑えることができる。
In the image display device of the present invention, it is preferable that the reflection optical system has an angle that blocks external light from entering the optical path in the second state.
Thereby, in the 2nd state, generation | occurrence | production of the noise image resulting from incidence | injection of external light can be suppressed.

本発明の画像表示装置において、中間画像表示体と反射光学系は、1つの筐体内に配置されていることが好ましい。
これにより、筐体が1つになることからコストの低減となる。さらに、中間画像表示体と反射光学系を別個の筐体におさめる場合に発生する組み付け誤差を抑えることができるため、組み付け誤差に起因する、投影距離や投影位置のばらつきを抑えることが可能となる。
In the image display device of the present invention, it is preferable that the intermediate image display body and the reflection optical system are arranged in one housing.
As a result, the number of housings becomes one, which reduces costs. Furthermore, since an assembly error that occurs when the intermediate image display body and the reflective optical system are housed in separate housings can be suppressed, variations in projection distance and projection position due to the assembly error can be suppressed. .

本発明のヘッドアップディスプレイ装置は、上記のいずれか1つの画像表示装置を備え、被投影体は、車両のウインドシールド、または、ウインドシールドの内側に配置されるコンバイナであることを特徴としている。
これにより、投影距離が異なる複数の画像を表示する第1状態と、投影距離が等しい情報を大画面で表示する第2状態とを低コストで容易に切換えることが可能なヘッドアップディスプレイ装置を実現することができる。
A head-up display device according to the present invention includes any one of the image display devices described above, and the projection target is a windshield of a vehicle or a combiner disposed inside the windshield.
This realizes a head-up display device that can easily switch between a first state in which a plurality of images having different projection distances are displayed and a second state in which information having the same projection distance is displayed on a large screen at low cost. can do.

本発明によると、投影距離が等しい情報を大画面で表示する状態と、投影距離が異なる複数の画像を表示する状態とを容易に切換え可能な画像表示装置およびヘッドアップディスプレイ装置を、低コストで実現することができる。   According to the present invention, an image display device and a head-up display device capable of easily switching between a state in which information having the same projection distance is displayed on a large screen and a state in which a plurality of images having different projection distances are displayed are provided at low cost. Can be realized.

第1実施形態に係る画像表示装置およびヘッドアップディスプレイ装置の概略構成を示す側面図である。It is a side view showing a schematic structure of an image display device and a head up display device concerning a 1st embodiment. 第1実施形態に係る画像表示装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the image display apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態における、ディフューザ、第1ミラー、第2ミラー、および、駆動モータの配置を示す斜視図である。It is a perspective view which shows arrangement | positioning of a diffuser, a 1st mirror, a 2nd mirror, and a drive motor in 1st Embodiment. (A)は、第1状態における、ディフューザ、第1ミラー、および第2ミラーの関係を示す側面図、(B)は、第2状態における、ディフューザ、第1ミラー、および第2ミラーの関係を示す側面図である。(A) is a side view showing the relationship between the diffuser, the first mirror, and the second mirror in the first state, and (B) is the relationship between the diffuser, the first mirror, and the second mirror in the second state. FIG. 第2実施形態における、ディフューザ、第1ミラー、第2ミラー、およびリンク部材の関係を示す側面図である。It is a side view which shows the relationship between a diffuser, a 1st mirror, a 2nd mirror, and a link member in 2nd Embodiment. 第3実施形態に係る画像表示装置の概略構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows schematic structure of the image display apparatus which concerns on 3rd Embodiment. 図6に示す筐体の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the housing | casing shown in FIG.

以下、本発明の実施形態に係る画像表示装置について図面を参照しつつ詳しく説明する。
<第1実施形態>
第1実施形態は、画像表示装置10と、この画像表示装置10における被投影体をウインドシールド50としたヘッドアップディスプレイ装置とに関する。図1は、第1実施形態に係る画像表示装置10およびヘッドアップディスプレイ装置の概略構成を示す側面図である。図2は、画像表示装置10の構成を示すブロック図である。図3は、ディフューザ12、第1ミラー21、第2ミラー22、および、駆動モータ23の配置を示す斜視図である。図4(A)は、第1状態における、ディフューザ12、第1ミラー21、および第2ミラー22の関係を示す側面図、図4(B)は、第2状態における、ディフューザ12、第1ミラー21、および第2ミラー22の関係を示す側面図である。図1および図3は、第1ミラー21が第1状態にあるとき、すなわち図4(A)に対応する状態を示している。また、図1、図3、および図4には、基準座標としてX−Y−Z座標が示されている。Z方向は、ディフューザ12の光軸12cの方向に沿っており、X−Y面はZ方向に直交する面である。
Hereinafter, an image display device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<First Embodiment>
The first embodiment relates to an image display device 10 and a head-up display device having a windshield 50 as a projection target in the image display device 10. FIG. 1 is a side view showing a schematic configuration of an image display device 10 and a head-up display device according to the first embodiment. FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the image display device 10. FIG. 3 is a perspective view showing the arrangement of the diffuser 12, the first mirror 21, the second mirror 22, and the drive motor 23. 4A is a side view showing the relationship between the diffuser 12, the first mirror 21, and the second mirror 22 in the first state, and FIG. 4B is the diffuser 12 and the first mirror in the second state. 21 is a side view showing the relationship between the second mirror 22 and the second mirror 22. FIG. 1 and 3 show a state corresponding to FIG. 4A when the first mirror 21 is in the first state. 1, 3 and 4 show XYZ coordinates as reference coordinates. The Z direction is along the direction of the optical axis 12c of the diffuser 12, and the XY plane is a plane orthogonal to the Z direction.

図1に示すように、画像表示装置10は、光学エンジン11と、中間画像表示体としてのディフューザ12と、第1反射光学素子としての第1ミラー21と、第2反射光学素子としての第2ミラー22と、投影光学系としての投影ミラー30とを備える。さらに、図2に示すように、画像表示装置10は、駆動モータ23と、メモリ41とを備える。ここで、第1ミラー21と第2ミラーは反射光学系を構成する。   As shown in FIG. 1, the image display apparatus 10 includes an optical engine 11, a diffuser 12 as an intermediate image display, a first mirror 21 as a first reflective optical element, and a second as a second reflective optical element. A mirror 22 and a projection mirror 30 as a projection optical system are provided. Further, as shown in FIG. 2, the image display apparatus 10 includes a drive motor 23 and a memory 41. Here, the first mirror 21 and the second mirror constitute a reflection optical system.

光学エンジン11は、制御部40の制御に基づいてディフューザ12上に中間画像を形成するユニットである。光学エンジン11としては、例えば、光源としてのLEDと、このLEDからの出射光を反射する走査ミラーと、この走査ミラーからの反射光をディフューザ12の光軸12cに平行な光としてディフューザ12に入射させるコリメータレンズとからなる。光学エンジン11およびディフューザ12は画像表示装置10のベース部材(不図示)に固定されている。   The optical engine 11 is a unit that forms an intermediate image on the diffuser 12 based on the control of the control unit 40. As the optical engine 11, for example, an LED as a light source, a scanning mirror that reflects light emitted from the LED, and reflected light from the scanning mirror is incident on the diffuser 12 as light parallel to the optical axis 12 c of the diffuser 12. A collimator lens. The optical engine 11 and the diffuser 12 are fixed to a base member (not shown) of the image display device 10.

中間画像表示体としてのディフューザ12としては、例えば、マイクロレンズアレイ、拡散板、ランダム位相板、回折格子が挙げられる。
また、光学エンジン11は、ディフューザ12上に形成される画像に対応する、予めメモリ41に保存された制御データにしたがって駆動される。
Examples of the diffuser 12 as the intermediate image display body include a microlens array, a diffusion plate, a random phase plate, and a diffraction grating.
The optical engine 11 is driven according to control data stored in the memory 41 in advance corresponding to an image formed on the diffuser 12.

光学エンジン11の走査ミラーは、2次元スキャナとして、互いに直交する2つの回動軸を中心として反射面が回動する。この走査ミラーにおいては、第1の回動軸を中心とした回動によって1ライン分の光がコリメータレンズに入射し、第2の回動軸を中心とした所定量の回動の後に、第1の回動軸を中心とする回動を行うことによって次の1ライン分の光がコリメータレンズに入射し、これらを繰り返すことによって1フレーム分の光がコリメータレンズ上に照射される。コリメータレンズに照射された光はディフューザ12へ出射され、ディフューザ12上に中間画像が形成される。   The scanning mirror of the optical engine 11 as a two-dimensional scanner has a reflecting surface that rotates about two rotation axes that are orthogonal to each other. In this scanning mirror, one line of light is incident on the collimator lens by rotation about the first rotation axis, and after a predetermined amount of rotation about the second rotation axis, By rotating around one rotation axis, the next one line of light enters the collimator lens, and by repeating these, one frame of light is irradiated onto the collimator lens. The light irradiated to the collimator lens is emitted to the diffuser 12, and an intermediate image is formed on the diffuser 12.

また、走査ミラーに代えて、DMD(デジタルミラーデバイス)やLCOS(商標、Liquid crystal on silicon)を用いることもできる。DMDを用いる場合は、光源からの入射光をマトリックス状に配列した複数のマイクロミラーのそれぞれで反射させ、ディフューザ12上に中間画像を形成する。LCOSは、透過型と反射型のいずれを用いることができ、LCOSでの透過光または反射光によってディフューザ12上に中間画像を形成する。   In place of the scanning mirror, DMD (digital mirror device) or LCOS (trademark, Liquid crystal on silicon) can also be used. When DMD is used, incident light from a light source is reflected by each of a plurality of micromirrors arranged in a matrix, and an intermediate image is formed on the diffuser 12. The LCOS can be either a transmission type or a reflection type, and an intermediate image is formed on the diffuser 12 by transmitted light or reflected light from the LCOS.

さらにまた、光学エンジン11とディフューザ12に代えて、自発光デバイス、例えば、LCD(液晶ディスプレイ)やEL素子(エレクトロルミネッセンス素子)を用いることもできる。   Furthermore, instead of the optical engine 11 and the diffuser 12, a self-luminous device such as an LCD (liquid crystal display) or an EL element (electroluminescence element) can be used.

第2反射光学素子としての第2ミラー22は、画像表示装置10のベース部材(不図示)に固定されており、ディフューザ12からの出射光の光路Pの外側に配置される。第2ミラー22は、X方向に沿ってみたときに、図4(A)に示す第1状態における第1ミラー21と平行となるように傾けて配置されている。この傾斜配置により、第1ミラー21の反射面21rで反射されてY方向に沿って進行した光L12は、第2ミラー22の反射面22rで反射され、Z方向に沿った反射光L13として投影ミラー30へ入射する。
なお、第1ミラー21と第2ミラー22の配置は、ディフューザ12からの出射光が、ディフューザ12にもどることなく、第1ミラー21、第2ミラー22の順に反射されて投影ミラー30へ入射すれば任意に設定可能である。
The second mirror 22 as the second reflective optical element is fixed to a base member (not shown) of the image display device 10 and is disposed outside the optical path P of the emitted light from the diffuser 12. The second mirror 22 is disposed so as to be parallel to the first mirror 21 in the first state shown in FIG. 4A when viewed along the X direction. With this inclined arrangement, the light L12 reflected by the reflecting surface 21r of the first mirror 21 and traveling along the Y direction is reflected by the reflecting surface 22r of the second mirror 22 and projected as reflected light L13 along the Z direction. The light enters the mirror 30.
The arrangement of the first mirror 21 and the second mirror 22 is such that the light emitted from the diffuser 12 is reflected by the first mirror 21 and the second mirror 22 in this order and does not enter the projection mirror 30 without returning to the diffuser 12. Can be arbitrarily set.

第1反射光学素子としての第1ミラー21は、制御部40の制御によって回動する駆動モータ23によって、回動軸21cを中心として回動する。駆動モータ23は、画像表示装置10のベース部材(不図示)に固定されている。図3に示すように、回動軸21cは、第1ミラー21に対して、第1ミラー21の幅方向(X方向)に沿って延びるように固定され、その長手方向(X方向)の端部には同心状に歯車21gが設けられている。この歯車21gは、駆動モータ23の駆動軸23cの先端に設けた歯車23gと噛み合っており、駆動モータ23の駆動によって、歯車23g、21gを介して、回動軸21cが回動し、これにともなって第1ミラー21が回動する。これにより、駆動モータ23と回動軸21cは、第1ミラー21をディフューザ12からの出射光の光路P内へ配置し、または、第1ミラー21を光路Pの外側へ退避させる進退機構として機能する。   The first mirror 21 as the first reflective optical element is rotated around the rotation shaft 21c by the drive motor 23 that is rotated under the control of the control unit 40. The drive motor 23 is fixed to a base member (not shown) of the image display device 10. As shown in FIG. 3, the rotation shaft 21 c is fixed to the first mirror 21 so as to extend along the width direction (X direction) of the first mirror 21, and ends in the longitudinal direction (X direction). The part is provided with a gear 21g concentrically. The gear 21g meshes with a gear 23g provided at the tip of the drive shaft 23c of the drive motor 23, and the drive motor 23 drives the rotation shaft 21c via the gears 23g and 21g. At the same time, the first mirror 21 rotates. Thereby, the drive motor 23 and the rotating shaft 21c function as an advance / retreat mechanism that places the first mirror 21 in the optical path P of the light emitted from the diffuser 12, or retracts the first mirror 21 to the outside of the optical path P. To do.

また、第1ミラー21においては、回動軸21cと平行に延びるように、ディフューザ12側の端部に所定重量のカウンターウエイト21wが設けられている。カウンターウエイト21wを設けることによって、第1ミラー21の回動時の微小振動を抑えることが可能となり、これにより第1ミラー21の回動を安定したものとすることができる。   Further, in the first mirror 21, a counterweight 21w having a predetermined weight is provided at an end portion on the diffuser 12 side so as to extend in parallel with the rotation shaft 21c. By providing the counterweight 21w, it is possible to suppress minute vibrations when the first mirror 21 is rotated, and thereby the rotation of the first mirror 21 can be stabilized.

さらに、画像表示装置10のベース部材の上壁部10aには、ダンパー部材24が設けられている。このダンパー部材24は、弾性材料、例えばゴム材料で構成される。ダンパー部材24は、第1ミラー21が回動してディフューザ12の光軸12cと略平行になった状態(図4(B)に示す第2状態)において、第1ミラー21における、投影ミラー30側の端部の上面21uが弾性的に接触するように配置されている。このように、第2状態において、回動した第1ミラー21の端部の上面21uがダンパー部材24に接触することによって、第1ミラー21の回動が規制され、第1ミラー21の第2状態が保持される。   Further, a damper member 24 is provided on the upper wall portion 10 a of the base member of the image display device 10. The damper member 24 is made of an elastic material such as a rubber material. The damper member 24 is a projection mirror 30 in the first mirror 21 in a state (second state shown in FIG. 4B) in which the first mirror 21 is rotated to be substantially parallel to the optical axis 12c of the diffuser 12. It arrange | positions so that the upper surface 21u of the edge part of a side may contact elastically. Thus, in the second state, the upper surface 21u of the end portion of the rotated first mirror 21 comes into contact with the damper member 24, whereby the rotation of the first mirror 21 is restricted, and the second mirror 21 State is maintained.

以上の構成の第1ミラー21は、駆動モータ23の駆動によって回動し、図4(A)に示す第1状態と、図4(B)に示す第2状態とのいずれかの状態をとる。
図4(A)に示すように、第1状態においては、ディフューザ12の出射面12aから垂直な方向(Z方向)に沿って出射するディフューザ12の出射光の光路P内に、第1ミラー21の反射面21rが配置され、かつ、第1ミラー21の反射面21rは、ディフューザ12の光軸12cに対して所定の角度をなしている。この所定の角度は、0よりも大きく90よりも小さな角度であって、第2ミラー22の位置と角度に合わせて設定され、本実施形態では、Y方向下方に配置された第2ミラー22の反射面22rと平行になるように設定されている。このような第1状態において、ディフューザ12からの出射光のうち、第1ミラー21に入射した光L11は反射面21rによって反射され、第2ミラー22に入射する。第2ミラー22に入射した光は、第2ミラー22の反射面22rで反射され、Z方向に沿った反射光L13として投影ミラー30へ入射する。
一方、第1ミラー21に入射しなかった光L21は投影ミラー30へ直接入射する。
The first mirror 21 configured as described above is rotated by the drive of the drive motor 23, and takes one of the first state shown in FIG. 4A and the second state shown in FIG. 4B. .
As shown in FIG. 4A, in the first state, the first mirror 21 is disposed in the optical path P of the emitted light from the diffuser 12 that is emitted from the emitting surface 12a of the diffuser 12 along the vertical direction (Z direction). The reflecting surface 21r of the first mirror 21 is disposed at a predetermined angle with respect to the optical axis 12c of the diffuser 12. This predetermined angle is an angle larger than 0 and smaller than 90, and is set in accordance with the position and angle of the second mirror 22, and in this embodiment, the second mirror 22 disposed below the Y direction. It is set to be parallel to the reflecting surface 22r. In such a first state, out of the light emitted from the diffuser 12, the light L 11 incident on the first mirror 21 is reflected by the reflecting surface 21 r and enters the second mirror 22. The light incident on the second mirror 22 is reflected by the reflecting surface 22r of the second mirror 22, and enters the projection mirror 30 as reflected light L13 along the Z direction.
On the other hand, the light L 21 that has not entered the first mirror 21 directly enters the projection mirror 30.

これに対して、第2状態においては、図4(B)に示すように、第1ミラー21は、回動によって反射面21rがZ方向に沿うように配置され、ディフューザ12の出射光の光路Pの外側へ退避した状態となっている。これにより、ディフューザ12からの出射光L31、L32は、第1ミラー21と第2ミラー22のいずれにも入射することがなく、投影ミラー30に直接入射する。   On the other hand, in the second state, as shown in FIG. 4B, the first mirror 21 is arranged so that the reflecting surface 21r is along the Z direction by turning, and the optical path of the emitted light from the diffuser 12 It is in a state of being retracted to the outside of P. Thereby, the outgoing lights L31 and L32 from the diffuser 12 do not enter either the first mirror 21 or the second mirror 22, but directly enter the projection mirror 30.

投影光学系としての投影ミラー30は、図1に示すように、ディフューザ12側に反射面30rを有する凹面鏡(拡大鏡)である。ディフューザ12で結像した画像を含むイメージ光は、投影ミラー30で拡大・反射される。投影ミラー30からの反射光は、被投影体としての、車両のウインドシールド50の表示領域に投影される。このウインドシールド50は半反射面として機能するため、入射したイメージ光は、対象者としての運転者に向けて反射されるとともに、ウインドシールド50の前方位置に虚像が形成され、運転者の目Eには、ステアリングホイールの前方に、ディフューザ12に結像された中間画像に対応する情報が表示されているように見える。   As shown in FIG. 1, the projection mirror 30 as the projection optical system is a concave mirror (magnifying mirror) having a reflecting surface 30r on the diffuser 12 side. Image light including an image formed by the diffuser 12 is magnified and reflected by the projection mirror 30. The reflected light from the projection mirror 30 is projected onto the display area of the windshield 50 of the vehicle as the projection target. Since the windshield 50 functions as a semi-reflective surface, the incident image light is reflected toward the driver as the subject, and a virtual image is formed in front of the windshield 50, so that the driver's eyes E It appears that information corresponding to the intermediate image formed on the diffuser 12 is displayed in front of the steering wheel.

図1と図4(A)に示す第1状態においては、ディフューザ12からの出射光のうち第1ミラー21に入射せずに直接投影ミラー30に入射した光L21は、投影ミラー30で反射されてウインドシールド50に入射し、ウインドシールド50で反射されるととともにウインドシールド50の前方位置に虚像51を形成する。また、ディフューザ12からの出射光のうち第1ミラー21と第2ミラー22に順に反射されて投影ミラー30に入射した光L13は、投影ミラー30で反射されてウインドシールド50に入射し、ウインドシールド50で反射されるととともにウインドシールド50の前方位置に虚像52を形成する。ディフューザ12から直接投影ミラー30に入射した光と、第1ミラー21と第2ミラー22で順に反射されてから投影ミラー30に入射した光とでは、ウインドシールド50に至るまでの光路長に違いがあるため、それぞれに対応する虚像51、52とウインドシールド50との距離も上記光路長に応じて異なったものとなり、第1ミラー21に入射せずに直接投影ミラー30に入射した光L21に対応する虚像51よりも虚像52の方がより前方に形成される。したがって、2つの虚像51、52は運転者から見た奥行き方向(Z方向)において異なる位置に形成されることから、異なる位置に異なる情報を表示することが可能となり、運転状況等に応じて、所望の情報を所望の位置に表示させることが可能となる。   In the first state shown in FIG. 1 and FIG. 4A, the light L 21 that is directly incident on the projection mirror 30 without entering the first mirror 21 out of the light emitted from the diffuser 12 is reflected by the projection mirror 30. Then, the light enters the windshield 50 and is reflected by the windshield 50, and a virtual image 51 is formed at a position in front of the windshield 50. Further, the light L13 that is reflected by the first mirror 21 and the second mirror 22 in order and incident on the projection mirror 30 out of the light emitted from the diffuser 12 is reflected by the projection mirror 30 and incident on the windshield 50, and the windshield. A virtual image 52 is formed at a position in front of the windshield 50 while being reflected at 50. There is a difference in the optical path length from the diffuser 12 to the projection mirror 30 and the light incident on the projection mirror 30 after being sequentially reflected by the first mirror 21 and the second mirror 22 until reaching the windshield 50. Therefore, the distance between the corresponding virtual images 51 and 52 and the windshield 50 also differs depending on the optical path length, and corresponds to the light L21 that is directly incident on the projection mirror 30 without being incident on the first mirror 21. The virtual image 52 is formed more forward than the virtual image 51 to be performed. Therefore, since the two virtual images 51 and 52 are formed at different positions in the depth direction (Z direction) as seen from the driver, it is possible to display different information at different positions. It is possible to display desired information at a desired position.

一方、図4(B)に示す第2状態においては、ディフューザ12からの出射光、例えば図4(B)に示す出射光L21、L31は、第1ミラー21と第2ミラー22によって反射されることなく投影ミラー30に直接入射し、投影ミラー30で反射されてウインドシールド50に入射し、そしてウインドシールド50で反射されるととともにウインドシールド50の前方位置に虚像を形成する。したがって、ウインドシールド50の前方位置に、分割されていない大きな面積で情報を表示させることができ、また、駆動モータ23による第1ミラー21の回動によって、複数の情報を異なる位置に形成できる第1状態と、単一の情報を大きな画面で表示する第2状態とを、運転状況等に応じた所望のタイミングで容易に切り替えることができる。   On the other hand, in the second state shown in FIG. 4B, the emitted light from the diffuser 12, for example, the emitted lights L21 and L31 shown in FIG. 4B, are reflected by the first mirror 21 and the second mirror 22. Without being directly incident on the projection mirror 30, it is reflected by the projection mirror 30, enters the windshield 50, is reflected by the windshield 50, and forms a virtual image at the front position of the windshield 50. Accordingly, information can be displayed in a large area that is not divided at the front position of the windshield 50, and a plurality of information can be formed at different positions by the rotation of the first mirror 21 by the drive motor 23. It is possible to easily switch between the first state and the second state in which a single piece of information is displayed on a large screen at a desired timing according to the driving situation.

以上のように構成されたことから、上記第1実施形態によれば、投影距離が異なる複数の画像を表示する第1状態と、投影距離が等しい情報を大画面で表示する第2状態とを低コストで容易に切換えることが可能となる。また、第1ミラー21を回動させて光路P内へ配置し、または、光路Pの外側へ退避させるため、第1ミラー21の光路P内への配置、および、光路Pの外部への退避を容易に行うことができる。   As described above, according to the first embodiment, the first state in which a plurality of images with different projection distances are displayed and the second state in which information with the same projection distance is displayed on a large screen are provided. It is possible to easily switch at a low cost. Further, in order to rotate the first mirror 21 and arrange it in the optical path P, or retract it to the outside of the optical path P, the first mirror 21 is disposed in the optical path P and retracted to the outside of the optical path P. Can be easily performed.

以下に変形例について説明する。
上記第1実施形態においては、駆動モータ23によって第1ミラー21を回動軸21cを中心として回動させていたが、第1ミラー21の回動は、駆動モータ23以外のアクチュエータ、例えば、ばねやソレノイドを用いて行っても良い。
A modification will be described below.
In the first embodiment, the first mirror 21 is rotated about the rotation shaft 21c by the drive motor 23. However, the first mirror 21 is rotated by an actuator other than the drive motor 23, for example, a spring. Or using a solenoid.

上記第1実施形態においては、第1ミラー21と第2ミラー22の2つのミラーを用いて反射経路を形成して、ディフューザ12からの出射光の一部を投影ミラー30に入射させていたが、3つ以上のミラーで1つの反射経路を形成してもよい。   In the first embodiment, the reflection path is formed using the two mirrors of the first mirror 21 and the second mirror 22, and a part of the light emitted from the diffuser 12 is incident on the projection mirror 30. One reflection path may be formed by three or more mirrors.

また、図4(A)、(B)に示す例では、ディフューザ12から直接投影ミラー30に入射する経路と、第1ミラー21および第2ミラー22を経由して投影ミラー30に入射する経路との2つの経路を実現する形態としていたが、これ以外にも経路を設けてもよい。   4A and 4B, a path directly incident on the projection mirror 30 from the diffuser 12 and a path incident on the projection mirror 30 via the first mirror 21 and the second mirror 22 However, other routes may be provided.

第1状態においてディフューザ12からの出射光を順に反射することができれば、第1反射光学素子および第2反射光学素子として、ミラー以外の光学素子、例えばプリズムを用いてもよい。   As long as the light emitted from the diffuser 12 can be sequentially reflected in the first state, an optical element other than a mirror, such as a prism, may be used as the first reflective optical element and the second reflective optical element.

上記第1実施形態においては、駆動モータ23によって第1ミラー21を回動軸21cを中心として回動させることによって、第1ミラー21をディフューザ12からの出射光の光路P内へ配置し、または、光路Pの外側へ退避させていたが、これに代えて、所定の角度、例えば図4(A)に示す角度に固定したミラーを、回動させることなくY方向に上下に移動可能に設けてもよい。このミラーは、ばね、ソレノイドなどのアクチュエータによって移動可能であり、ディフューザ12からの出射光の光路Pの内側と外側の2つの位置のいずれかに配置させる。これにより、図4(A)に示す状態と同様にディフューザ12からの出射光を第2ミラー22側へ反射する第1状態と、ディフューザ12からの出射光がミラーで反射されることなく投影ミラー30へ直接入射する第2状態とを実現することができる。   In the first embodiment, the first mirror 21 is arranged in the optical path P of the emitted light from the diffuser 12 by rotating the first mirror 21 around the rotation shaft 21c by the drive motor 23, or However, instead of this, a mirror fixed at a predetermined angle, for example, the angle shown in FIG. 4A is provided so as to be movable up and down in the Y direction without rotating. May be. This mirror can be moved by an actuator such as a spring or a solenoid, and is arranged at one of two positions inside and outside the optical path P of the light emitted from the diffuser 12. As a result, similarly to the state shown in FIG. 4A, the first state in which the emitted light from the diffuser 12 is reflected to the second mirror 22 side, and the projection mirror without reflecting the emitted light from the diffuser 12 by the mirror. The second state in which the light directly enters 30 can be realized.

また、上記第1実施形態では、投影ミラー30からの反射光を、被投影体としてのウインドシールド50に投影させていたが、被投影体としてウインドシールド50のうち側にコンバイナを配置し、投影ミラー30からの反射光をコンバイナに投影する構成も可能である。この構成においては、コンバイナが半反射面として機能するため、入射したイメージ光は、対象者としての運転者に向けて反射されるとともに、ウインドシールド50の前方位置に虚像が形成される。   In the first embodiment, the reflected light from the projection mirror 30 is projected onto the windshield 50 as the projection target. However, a combiner is disposed on the side of the windshield 50 as the projection target and projected. A configuration in which the reflected light from the mirror 30 is projected onto the combiner is also possible. In this configuration, since the combiner functions as a semi-reflective surface, the incident image light is reflected toward the driver as the subject and a virtual image is formed at the front position of the windshield 50.

<第2実施形態>
図5を参照しつつ、第2実施形態に係る画像表示装置について説明する。図5は、第2実施形態における、ディフューザ112、第1ミラー121、第2ミラー122、およびリンク部材125の関係を示す側面図である。図5では、第1ミラー121、第2ミラー122、およびリンク部材125の第1状態を実線で示し、第2状態を破線で示している。図5には、基準座標としてX−Y−Z座標が示されている。Z方向は、ディフューザ112の光軸112cの方向に沿っており、X−Y面はZ方向に直交する面である。
Second Embodiment
The image display apparatus according to the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a side view showing the relationship among the diffuser 112, the first mirror 121, the second mirror 122, and the link member 125 in the second embodiment. In FIG. 5, the 1st state of the 1st mirror 121, the 2nd mirror 122, and the link member 125 is shown as the continuous line, and the 2nd state is shown with the broken line. FIG. 5 shows XYZ coordinates as reference coordinates. The Z direction is along the direction of the optical axis 112c of the diffuser 112, and the XY plane is a plane orthogonal to the Z direction.

第2実施形態においては、反射光学系としての2つのミラー121、122が互いに連動して回動する点が第1実施形態と異なる。第1実施形態の光学エンジン11と投影ミラー30は第2実施形態においても同様の構成、配置、作用効果を有するため、その説明は省略する。また、第2実施形態のディフューザ112(図5)も第1実施形態のディフューザ12と同様の構成、配置、作用効果を有する。   The second embodiment is different from the first embodiment in that two mirrors 121 and 122 serving as reflection optical systems rotate in conjunction with each other. Since the optical engine 11 and the projection mirror 30 of the first embodiment have the same configuration, arrangement, and effects in the second embodiment, the description thereof is omitted. Moreover, the diffuser 112 (FIG. 5) of 2nd Embodiment also has the structure, arrangement | positioning, and effect similar to the diffuser 12 of 1st Embodiment.

第1反射光学素子としての第1ミラー121は、第1実施形態の第1ミラー21と同様に、制御部40の制御によって回動する駆動モータ123によって、回動軸121cを中心として回動し、図5において実線で示す第1状態と、破線で示す第2状態とのいずれかの状態をとる。回動軸121c、歯車121g、反射面121r、カウンターウエイト121w、駆動軸123c、および、歯車123gは、第1実施形態の回動軸21c、歯車21g、反射面21r、カウンターウエイト21w、駆動軸23c、および、歯車23gと同様の構成・作用効果を有する。また、図示しないが、第1実施形態のダンパー部材24と同様にダンパー部材を設けている。第1ミラー121が回動してディフューザ112の光軸112cと略平行になった状態(図5において破線で示す第2状態)において、第1ミラー121における、投影ミラー30側の端部の上面121uがダンパー部材に弾性的に接触し、第1ミラー121の回動範囲が規制される。ここで、駆動モータ123と回動軸121cは、第1ミラー121をディフューザ112からの出射光の光路P2内へ配置し、または、第1ミラー121を光路P2の外側へ退避させる進退機構である。   Similar to the first mirror 21 of the first embodiment, the first mirror 121 as the first reflecting optical element is rotated around the rotation shaft 121c by the drive motor 123 that is rotated by the control of the control unit 40. In FIG. 5, a first state indicated by a solid line and a second state indicated by a broken line are taken. The rotation shaft 121c, the gear 121g, the reflection surface 121r, the counterweight 121w, the drive shaft 123c, and the gear 123g are the rotation shaft 21c, the gear 21g, the reflection surface 21r, the counterweight 21w, and the drive shaft 23c of the first embodiment. And, it has the same configuration and operation effect as the gear 23g. Moreover, although not shown in figure, the damper member is provided similarly to the damper member 24 of 1st Embodiment. In a state where the first mirror 121 is rotated and substantially parallel to the optical axis 112c of the diffuser 112 (second state indicated by a broken line in FIG. 5), the upper surface of the end portion of the first mirror 121 on the projection mirror 30 side. 121u elastically contacts the damper member, and the rotation range of the first mirror 121 is restricted. Here, the drive motor 123 and the rotating shaft 121c are an advancing / retreating mechanism that places the first mirror 121 in the optical path P2 of the light emitted from the diffuser 112, or retracts the first mirror 121 to the outside of the optical path P2. .

第1ミラー121の投影ミラー30側の端部121eには、リンク部材125の上端部が連結されており、このリング部材125の下端部には、第2反射光学素子としての第2ミラー122の投影ミラー30側の端部122eが連結されている。第2ミラー122は、画像表示装置のベース部材(不図示)に固定された回動軸122cに対して、ディフューザ112側の端部が回動自在に支持されている。また、リンク部材125は、ディフューザ112からの出射光の進行を妨げない位置、例えば、第1ミラー121および第2ミラー122のX方向の両端部に設けられている。   The upper end portion of the link member 125 is connected to the end portion 121e of the first mirror 121 on the projection mirror 30 side, and the lower end portion of the ring member 125 is connected to the second mirror 122 as a second reflecting optical element. An end 122e on the projection mirror 30 side is connected. The end of the second mirror 122 on the diffuser 112 side is rotatably supported with respect to a rotation shaft 122c fixed to a base member (not shown) of the image display device. Further, the link member 125 is provided at a position that does not obstruct the progress of the light emitted from the diffuser 112, for example, at both ends in the X direction of the first mirror 121 and the second mirror 122.

以上の構成においては、駆動モータ123の動作にしたがって第1ミラー121が回動軸121cを中心にして回動すると、リンク部材125で連結された第2ミラー122は、第1ミラー121の動きに連動して、回動軸122cを中心として回動し、図5において実線で示す第1状態と、破線で示す第2状態とのいずれかの状態をとる。図5に示す例において、第1ミラー121と第2ミラー122は、X方向から見て略平行な関係を維持するようにそれぞれが回動し、実線で示す第1状態では、第1ミラー121の反射面121rと第2ミラー122の反射面122rはディフューザ112の光軸112cに対して所定の角度をなしており、破線で示す第2状態ではディフューザ112の光軸112cの方向に沿うように位置している。ここで、第1状態における所定の角度は、0よりも大きく90よりも小さな角度である。また、第1ミラー121の反射面121rは、第1状態においてはディフューザ112からの出射光の光路P2内に位置し、第2状態においては光路P2の外側に退避される。一方、第2ミラー122の反射面122rは、第1状態および第2状態のいずれにおいても光路P2の外側に位置する。
なお、第1ミラー121と第2ミラー122の配置は、ディフューザ112からの出射光が、ディフューザ112にもどることなく、第1ミラー121、第2ミラー122の順に反射されて投影ミラー30へ入射すれば任意に設定可能である。
In the above configuration, when the first mirror 121 rotates about the rotation shaft 121 c according to the operation of the drive motor 123, the second mirror 122 connected by the link member 125 moves to the movement of the first mirror 121. In conjunction with this, it rotates about the rotation shaft 122c and takes either a first state indicated by a solid line in FIG. 5 or a second state indicated by a broken line. In the example shown in FIG. 5, the first mirror 121 and the second mirror 122 rotate so as to maintain a substantially parallel relationship when viewed from the X direction, and in the first state indicated by the solid line, the first mirror 121. The reflecting surface 121r of the second mirror 122 and the reflecting surface 122r of the second mirror 122 are at a predetermined angle with respect to the optical axis 112c of the diffuser 112, and in the second state indicated by the broken line, it follows the direction of the optical axis 112c of the diffuser 112. positioned. Here, the predetermined angle in the first state is an angle larger than 0 and smaller than 90. In addition, the reflecting surface 121r of the first mirror 121 is located in the optical path P2 of the emitted light from the diffuser 112 in the first state, and is retracted to the outside of the optical path P2 in the second state. On the other hand, the reflecting surface 122r of the second mirror 122 is located outside the optical path P2 in both the first state and the second state.
Note that the arrangement of the first mirror 121 and the second mirror 122 is such that the light emitted from the diffuser 112 is reflected back in the order of the first mirror 121 and the second mirror 122 without entering the diffuser 112, and enters the projection mirror 30. Can be arbitrarily set.

第1状態においては、図5の実線で示すように、ディフューザ112の出射面112aからの出射光のうち第1ミラー121への入射光L111が、反射面121rで反射され、その反射光L112は第2ミラー122に入射し、さらに第2ミラー122の反射面122rで反射した光は、Z方向に沿った反射光L113として投影ミラー30へ入射する。
一方、第1ミラー121に入射しなかった光L121は投影ミラー30へ直接入射する。
In the first state, as shown by the solid line in FIG. 5, the incident light L111 to the first mirror 121 out of the outgoing light from the outgoing surface 112a of the diffuser 112 is reflected by the reflective surface 121r, and the reflected light L112 is The light incident on the second mirror 122 and further reflected by the reflecting surface 122r of the second mirror 122 enters the projection mirror 30 as reflected light L113 along the Z direction.
On the other hand, the light L121 that has not entered the first mirror 121 directly enters the projection mirror 30.

これに対して、第2状態においては、図5の破線で示すように、第1ミラー121および第2ミラー122は、回動によって、それぞれの反射面121r、122rがZ方向に沿うように配置され、ディフューザ112の出射光の光路P2の外側へそれぞれ退避した状態となっている。これにより、ディフューザ112からの出射光L121は、第1ミラー121と第2ミラー122のいずれにも入射することがなく、投影ミラー30に直接入射する。   On the other hand, in the second state, as shown by the broken lines in FIG. 5, the first mirror 121 and the second mirror 122 are arranged so that the respective reflecting surfaces 121r and 122r are along the Z direction by rotation. In this state, the light exits from the diffuser 112 to the outside of the optical path P2. Thereby, the emitted light L121 from the diffuser 112 does not enter either the first mirror 121 or the second mirror 122 but directly enters the projection mirror 30.

第2実施形態によれば、駆動モータ123を動作させることによって、第1ミラー121と第2ミラー122を連動して回動させることができ、これにより、第1ミラー121からの反射光を第2ミラー122から所望の方向に反射させることができる。さらに、第2ミラー122の角度を変えることができるため、第2状態においては、装置内への外光の入射を抑えることが可能となり、これにより、外光によるノイズ画像の発生を抑えることができる。
なお、その他の作用、効果、変形例は第1実施形態と同様である。
According to the second embodiment, by operating the drive motor 123, the first mirror 121 and the second mirror 122 can be rotated in conjunction with each other. The light can be reflected from the two mirrors 122 in a desired direction. Furthermore, since the angle of the second mirror 122 can be changed, in the second state, it is possible to suppress the incidence of external light into the apparatus, thereby suppressing the generation of noise images due to external light. it can.
Other operations, effects, and modifications are the same as those in the first embodiment.

<第3実施形態>
図6と図7を参照しつつ、第3実施形態に係る画像表示装置について説明する。図6は、第3実施形態に係る画像表示装置の概略構成を示す斜視図である。図7は、図6に示す筐体220の構成を示す斜視図である。図6では、第1状態における、ディフューザ212、第1ミラー221、および、第2ミラー222の関係を示しており、図7では、第2状態におけるディフューザ212、第1ミラー221、および、第2ミラー222の関係を示している。図6と図7には、基準座標としてX−Y−Z座標が示されている。Z方向は、ディフューザ212の光軸212cの方向に沿っており、X−Y面はZ方向に直交する面である。
<Third Embodiment>
An image display apparatus according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 7. FIG. 6 is a perspective view illustrating a schematic configuration of the image display apparatus according to the third embodiment. FIG. 7 is a perspective view showing the configuration of the housing 220 shown in FIG. FIG. 6 shows the relationship between the diffuser 212, the first mirror 221 and the second mirror 222 in the first state, and FIG. 7 shows the diffuser 212, the first mirror 221 and the second mirror in the second state. The relationship of the mirror 222 is shown. 6 and 7 show XYZ coordinates as reference coordinates. The Z direction is along the direction of the optical axis 212c of the diffuser 212, and the XY plane is a plane orthogonal to the Z direction.

第3実施形態においては、中間画像表示体としてのディフューザ212、反射光学系としての2つのミラー221、222が共通の筐体220内に配置されており、また、投影光学系として2つの投影ミラー231、232を備えている点が第1実施形態と異なる。   In the third embodiment, a diffuser 212 as an intermediate image display body, two mirrors 221 and 222 as reflection optical systems are arranged in a common housing 220, and two projection mirrors are used as projection optical systems. The point provided with 231 and 232 is different from the first embodiment.

図6に示すように、第3実施形態に係る画像表示装置は、光学エンジン211と、ディフューザ212および2つのミラー221、222を収容した筐体220と、2つの投影ミラー231、232とを備え、これらは、画像表示装置のベース部材200b上に配置されている。光学エンジン211は第1実施形態の光学エンジン11と同様の構成であり、出射光がディフューザ212の光軸212cに沿って、筐体220内のディフューザ212に入射するように配置されている。筐体220からの出射光は第1投影ミラー231、第2投影ミラー232の順に反射・拡大され、その反射光は車両のウインドシールドへ投影され、第1実施形態と同様に、運転者に向けて反射されるとともに、ウインドシールドの前方位置に虚像が形成される。   As shown in FIG. 6, the image display device according to the third embodiment includes an optical engine 211, a housing 220 that houses a diffuser 212 and two mirrors 221 and 222, and two projection mirrors 231 and 232. These are arranged on the base member 200b of the image display device. The optical engine 211 has the same configuration as the optical engine 11 of the first embodiment, and is arranged so that the emitted light enters the diffuser 212 in the housing 220 along the optical axis 212 c of the diffuser 212. The light emitted from the housing 220 is reflected and enlarged in the order of the first projection mirror 231 and the second projection mirror 232, and the reflected light is projected onto the windshield of the vehicle, and is directed to the driver as in the first embodiment. And a virtual image is formed in front of the windshield.

図6と図7に示すように、筐体220は略直方体状の外形を備える。図7に示すように、筐体220の光学エンジン211側の背面220aには、光学エンジン211からの出射光が直接入射可能なようにディフューザ212が固定されている。ディフューザ212は、第1実施形態のディフューザ12と同様の構成、配置、作用効果を有する。   As shown in FIGS. 6 and 7, the housing 220 has a substantially rectangular parallelepiped outer shape. As shown in FIG. 7, a diffuser 212 is fixed to the back surface 220 a on the optical engine 211 side of the housing 220 so that light emitted from the optical engine 211 can be directly incident thereon. The diffuser 212 has the same configuration, arrangement, and operational effects as the diffuser 12 of the first embodiment.

図7に示すように、筐体220の第1投影ミラー231側の前面220bには、ディフューザ212に対応する形状の開口部220pが設けられている。この開口部220pはZ方向から見て矩形状であって、その中心がディフューザ212の光軸212c上に位置するように設けられている。
また、筐体220には、X方向において互いに対向する2つの側面220c、220dが、Z方向に沿って延びるように設けられ、筐体220の外部から外光が入射することを防ぐ。
このような構成によって、筐体220内において、Z方向に沿って、ディフューザ212の出射面212aから開口部220pへ向かう光路が形成される。
As shown in FIG. 7, an opening 220 p having a shape corresponding to the diffuser 212 is provided on the front surface 220 b of the housing 220 on the first projection mirror 231 side. The opening 220p has a rectangular shape when viewed from the Z direction, and the center thereof is provided on the optical axis 212c of the diffuser 212.
In addition, the housing 220 is provided with two side surfaces 220c and 220d that face each other in the X direction so as to extend along the Z direction, and prevents external light from entering from the outside of the housing 220.
With such a configuration, an optical path from the exit surface 212a of the diffuser 212 toward the opening 220p is formed in the housing 220 along the Z direction.

図7に示すように、筐体220の上面220eには、回動軸221cを介して、第1反射光学素子としての第1ミラー221が回動可能に支持されている。回動軸221cは、不図示の駆動モータによって駆動され、この回動軸221cの回動にしたがって、回動軸221cを中心として第1ミラー221が回動する。これにより、第1ミラー221は、図6に示す第1状態と図7に示す第2状態とのいずれかの状態をとる。第1状態において、第1ミラー221は、ディフューザ212からの出射光の光路内へ傾斜した状態で配置され、また、第2状態において、第1ミラー221は、Z方向に沿って延びるように配置され、ディフューザ212からの出射光の光路の外側へ退避する。第2状態においては、第1ミラー221が筐体220の上面220eを閉じる形となり、筐体220の内部への外光の入射を遮蔽する。   As shown in FIG. 7, a first mirror 221 as a first reflective optical element is rotatably supported on the upper surface 220e of the housing 220 via a rotation shaft 221c. The rotation shaft 221c is driven by a drive motor (not shown), and the first mirror 221 rotates about the rotation shaft 221c as the rotation shaft 221c rotates. As a result, the first mirror 221 takes one of the first state shown in FIG. 6 and the second state shown in FIG. In the first state, the first mirror 221 is disposed in an inclined state in the optical path of the light emitted from the diffuser 212. In the second state, the first mirror 221 is disposed so as to extend along the Z direction. Then, it is retracted to the outside of the optical path of the emitted light from the diffuser 212. In the second state, the first mirror 221 closes the upper surface 220e of the housing 220 and shields the incident of external light into the housing 220.

ここで、回動軸221cを駆動する駆動モータ(不図示)と回動軸221cとの間には、第1実施形態の第1ミラー21と駆動モータ23と同様に、歯車や駆動軸が設けられているが図6と図7ではこれらの図示を省略している。また、第1ミラー221には、第1実施形態の第1ミラー21と同様にカウンターウエイトを設けることが好ましい。さらに、第1実施形態のダンパー部材24と同様に、筐体220の上面220eにダンパー部材を設け、これによって第1ミラー221の回動を規制することが好ましい。ここで、回動軸221cと不図示の駆動モータは、第1ミラー221をディフューザ212からの出射光の光路内へ配置し、または、第1ミラー221を前記光路の外側へ退避させる進退機構である。   Here, between the drive motor (not shown) for driving the rotation shaft 221c and the rotation shaft 221c, a gear and a drive shaft are provided as in the first mirror 21 and the drive motor 23 of the first embodiment. Although not shown in FIG. 6 and FIG. Moreover, it is preferable to provide a counterweight on the first mirror 221 similarly to the first mirror 21 of the first embodiment. Furthermore, similarly to the damper member 24 of the first embodiment, it is preferable to provide a damper member on the upper surface 220e of the housing 220, thereby restricting the rotation of the first mirror 221. Here, the rotation shaft 221c and a drive motor (not shown) are an advancing / retreating mechanism that places the first mirror 221 in the optical path of the light emitted from the diffuser 212, or retracts the first mirror 221 to the outside of the optical path. is there.

図7に示すように、筐体220の下面220fには、回動軸222cを介して、第2反射光学素子としての第2ミラー222が回動可能に支持されている。回動軸222cは、不図示の駆動モータによって駆動され、この回動軸222cの回動にしたがって、ディフューザ212からの出射光の光路の外側において、回動軸222cを中心として第2ミラー222が回動し、これにより、第2ミラー222は、図6に示す第1状態と図7に示す第2状態とのいずれかの状態をとる。第1状態において、第2ミラー222は第1ミラー221に対応して傾斜した状態で配置され、また、第2状態において、第2ミラー222は、Z方向に沿って延びるように配置される。また、第2状態においては、第2ミラー222が筐体220の下面220fを閉じる形となり、筐体220の内部への外光の入射を遮蔽する。   As shown in FIG. 7, a second mirror 222 as a second reflective optical element is rotatably supported on the lower surface 220f of the housing 220 via a rotation shaft 222c. The rotation shaft 222c is driven by a drive motor (not shown), and the second mirror 222 is centered on the rotation shaft 222c outside the optical path of the light emitted from the diffuser 212 according to the rotation of the rotation shaft 222c. As a result, the second mirror 222 takes one of the first state shown in FIG. 6 and the second state shown in FIG. In the first state, the second mirror 222 is disposed in an inclined state corresponding to the first mirror 221, and in the second state, the second mirror 222 is disposed so as to extend along the Z direction. Further, in the second state, the second mirror 222 closes the lower surface 220f of the housing 220 and shields external light from entering the housing 220.

また、駆動モータ(不図示)と回動軸222cとの間には、第1実施形態の第1ミラー21と駆動モータ23と同様に、歯車や駆動軸が設けられているが図6と図7ではこれらの図示を省略している。また、第2ミラー222には、第1実施形態の第1ミラー21と同様にカウンターウエイトを設けることが好ましい。また、第1実施形態のダンパー部材24と同様に、筐体220の下面220fにダンパー部材を設け、これによって第2ミラー222の回動を規制することが好ましい。
なお、第1ミラー221と第2ミラー222は、それぞれを回動させるための駆動モータの動作を同期させることが好ましく、これにより、投影画像の切り替えを適切なタイミングで行うことが可能となる。
Further, like the first mirror 21 and the drive motor 23 of the first embodiment, gears and a drive shaft are provided between the drive motor (not shown) and the rotating shaft 222c. In FIG. 7, these are not shown. The second mirror 222 is preferably provided with a counterweight as in the first mirror 21 of the first embodiment. Further, similarly to the damper member 24 of the first embodiment, it is preferable to provide a damper member on the lower surface 220f of the housing 220, thereby restricting the rotation of the second mirror 222.
The first mirror 221 and the second mirror 222 are preferably synchronized with the operation of a drive motor for rotating the first mirror 221 and the second mirror 222, whereby the projection image can be switched at an appropriate timing.

第1状態においては、ディフューザ212の出射面212aから出射光の光路内に、第1ミラー221が配置され、その反射面221rが、ディフューザ212の光軸212cに対して所定の角度をなす。また、第2ミラー222は、筐体220の下面220fよりも下方に傾いた状態となる。この状態においては、図6に示すように、ディフューザ212からの出射光のうち、第1ミラー221に入射した光L211は反射面221rによって反射され、第2ミラー222に入射する。第2ミラー222に入射した光L212は、第2ミラー222の反射面222rで反射され、Z方向に沿った反射光L213として第1投影ミラー231へ入射する。
一方、第1ミラー221に入射しなかった光L221は第1投影ミラー231へ直接入射する。
In the first state, the first mirror 221 is disposed in the optical path of the outgoing light from the outgoing surface 212a of the diffuser 212, and the reflective surface 221r makes a predetermined angle with respect to the optical axis 212c of the diffuser 212. Further, the second mirror 222 is inclined downward relative to the lower surface 220f of the housing 220. In this state, as shown in FIG. 6, the light L211 that has entered the first mirror 221 out of the light emitted from the diffuser 212 is reflected by the reflecting surface 221r and enters the second mirror 222. The light L212 that has entered the second mirror 222 is reflected by the reflecting surface 222r of the second mirror 222, and enters the first projection mirror 231 as reflected light L213 along the Z direction.
On the other hand, the light L <b> 221 that has not entered the first mirror 221 directly enters the first projection mirror 231.

これに対して、図7に示す第2状態においては、第1ミラー221は、回動によって反射面221rがZ方向に沿うように配置され、ディフューザ212の出射光の光路の外側へ退避した状態となっている。これにより、ディフューザ212からの出射光は、第1ミラー221と第2ミラー222のいずれにも入射することがなく、第1投影ミラー231に直接入射する。   On the other hand, in the second state shown in FIG. 7, the first mirror 221 is disposed so that the reflecting surface 221r is along the Z direction by rotation and retracted to the outside of the optical path of the emitted light from the diffuser 212. It has become. Thereby, the light emitted from the diffuser 212 does not enter either the first mirror 221 or the second mirror 222 but directly enters the first projection mirror 231.

第1投影ミラー231と第2投影ミラー232は、筐体220からの出射光を順に反射・拡大する凹面鏡(拡大鏡)であり、投影光学系を構成する。ディフューザ212で結像した画像を含むイメージ光は、これらの投影ミラー231、232で順に拡大・反射される。第2投影ミラー232からの反射光は、被投影体としての、車両のウインドシールド50の表示領域に投影される。このウインドシールド50は半反射面として機能するため、入射したイメージ光は、対象者としての運転者に向けて反射されるとともに、ウインドシールド50の前方位置に虚像が形成される。
なお、第1投影ミラー231と第2投影ミラー232の一方を、拡大機能を有しないミラーとしてもよい。また、3枚以上の凹面鏡やミラーによって投影光学系を構成してもよい。
The first projection mirror 231 and the second projection mirror 232 are concave mirrors (magnifying mirrors) that sequentially reflect and magnify light emitted from the housing 220, and constitute a projection optical system. Image light including an image formed by the diffuser 212 is enlarged and reflected in turn by these projection mirrors 231 and 232. The reflected light from the second projection mirror 232 is projected onto the display area of the windshield 50 of the vehicle as the projection target. Since the windshield 50 functions as a semi-reflective surface, the incident image light is reflected toward the driver as the subject and a virtual image is formed at the front position of the windshield 50.
One of the first projection mirror 231 and the second projection mirror 232 may be a mirror that does not have an enlargement function. Further, the projection optical system may be constituted by three or more concave mirrors or mirrors.

第3実施形態の画像表示装置によれば、筐体が1つになることからコストの低減が可能となる。さらに、ディフューザと反射光学系を別個の筐体におさめる場合に発生する組み付け誤差を抑えることができるため、組み付け誤差に起因する、投影距離や投影位置のばらつきを抑えることが可能となる。
なお、その他の作用、効果、変形例は第1実施形態と同様である。
本発明について上記実施形態を参照しつつ説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、改良の目的または本発明の思想の範囲内において改良または変更が可能である。
According to the image display device of the third embodiment, since the number of housings is one, the cost can be reduced. Furthermore, since an assembly error that occurs when the diffuser and the reflective optical system are housed in separate housings can be suppressed, variations in projection distance and projection position due to the assembly error can be suppressed.
Other operations, effects, and modifications are the same as those in the first embodiment.
Although the present invention has been described with reference to the above embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment, and can be improved or modified within the scope of the purpose of the improvement or the idea of the present invention.

以上のように、本発明に係る画像表示装置およびヘッドアップディスプレイ装置は、複数の情報の同時投影と、単一の情報の大画面での表示との切り替えが必要な場合に有用である。   As described above, the image display device and the head-up display device according to the present invention are useful when it is necessary to switch between simultaneous projection of a plurality of pieces of information and display of a single piece of information on a large screen.

10 画像表示装置
11 光学エンジン
12、112 ディフューザ
12a、112a 出射面
12c、112c 光軸
21、121 第1ミラー
21c、121c 回動軸
21g、121g 歯車
21r、121r 反射面
21w、121w カウンターウエイト
22、122 第2ミラー
22r、122r 反射面
23、123 駆動モータ
23c、123c 駆動軸
23g、123g 歯車
24 ダンパー部材
30 投影ミラー
30r 反射面
40 制御部
41 メモリ
50 ウインドシールド
51、52 虚像
121e、122e 端部
122c 回動軸
125 リンク部材
200b ベース部材
211 光学エンジン
212 ディフューザ
212a 出射面
212c 光軸
220 筐体
220p 開口部
221 第1ミラー
221c 回動軸
221r 反射面
222 第2ミラー
222c 回動軸
222r 反射面
231 第1投影ミラー
232 第2投影ミラー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Image display apparatus 11 Optical engine 12, 112 Diffuser 12a, 112a Output surface 12c, 112c Optical axis 21, 121 1st mirror 21c, 121c Rotating shaft 21g, 121g Gear 21r, 121r Reflecting surface 21w, 121w Counterweight 22, 122 Second mirror 22r, 122r Reflective surface 23, 123 Drive motor 23c, 123c Drive shaft 23g, 123g Gear 24 Damper member 30 Projection mirror 30r Reflective surface 40 Control unit 41 Memory 50 Wind shield 51, 52 Virtual image 121e, 122e End portion 122c times Driving shaft 125 Link member 200b Base member 211 Optical engine 212 Diffuser 212a Outgoing surface 212c Optical axis 220 Housing 220p Opening 221 First mirror 221c Rotating shaft 221r Reflection 222 second mirror 222c pivot shaft 222r reflecting surface 231 first projection mirror 232 second projection mirror

Claims (6)

中間画像が形成される中間画像表示体と、
前記中間画像表示体からの出射光の光路の内外へ進退可能な第1反射光学素子、および、前記中間画像表示体からの出射光の光路外に配置された第2反射光学素子を有する反射光学系と、
前記第1反射光学素子を前記中間画像表示体からの出射光の光路内へ配置し、または、前記第1反射光学素子を前記光路外へ退避させる進退機構とを備え、
前記第1反射光学素子が前記光路内へ配置された第1状態では、前記中間画像表示体からの出射光の一部は、前記第1反射光学素子で反射され、その反射光は前記第2反射光学素子で反射されて投影光学系に入射し、さらに前記投影光学系によって被投影体に投影され、
前記第1反射光学素子が前記光路外へ退避した第2状態では、前記中間画像表示体からの出射光は、前記投影光学系に直接入射し、前記投影光学系によって前記被投影体に投影されることを特徴とする画像表示装置。
An intermediate image display body on which an intermediate image is formed;
Reflective optics having a first reflective optical element capable of moving in and out of the optical path of the outgoing light from the intermediate image display body and a second reflective optical element arranged outside the optical path of the outgoing light from the intermediate image display body The system,
The first reflective optical element is disposed in the optical path of the light emitted from the intermediate image display body, or an advance / retreat mechanism for retracting the first reflective optical element out of the optical path,
In the first state in which the first reflective optical element is disposed in the optical path, a part of the emitted light from the intermediate image display body is reflected by the first reflective optical element, and the reflected light is the second light. Reflected by the reflective optical element and incident on the projection optical system, and further projected onto the projection object by the projection optical system,
In the second state in which the first reflective optical element is retracted out of the optical path, the emitted light from the intermediate image display body is directly incident on the projection optical system and is projected onto the projection target by the projection optical system. An image display device.
前記進退機構は、前記第1反射光学素子を回動させることにより、前記第1反射光学素子を前記光路内へ配置し、または、前記光路外へ退避させることを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。   The said advancing / retreating mechanism arrange | positions the said 1st reflective optical element in the said optical path, or retracts | saves out of the said optical path by rotating the said 1st reflective optical element. Image display device. 前記第2反射光学素子は、前記反射光学素子の回動に連動し、前記第1反射光学素子の角度に対応した角度に設定されることを特徴とする請求項2に記載の画像表示装置。   The image display apparatus according to claim 2, wherein the second reflective optical element is set to an angle corresponding to an angle of the first reflective optical element in conjunction with rotation of the reflective optical element. 前記反射光学系は、前記第2状態において、前記光路内への外光の入射を遮る角度とされていることを特徴とする請求項2または請求項3に記載の画像表示装置。   4. The image display device according to claim 2, wherein the reflection optical system has an angle that blocks external light from entering the optical path in the second state. 5. 前記中間画像表示体と前記反射光学系は、1つの筐体内に配置されていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の画像表示装置。   5. The image display device according to claim 1, wherein the intermediate image display body and the reflection optical system are arranged in one housing. 6. 請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の画像表示装置を備え、
前記被投影体は、車両のウインドシールド、または、前記ウインドシールドの内側に配置されるコンバイナであることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
An image display device according to any one of claims 1 to 5, comprising:
The head-up display device, wherein the projection target is a windshield of a vehicle or a combiner disposed inside the windshield.
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