JP6710017B2 - 画像表示装置 - Google Patents
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Description
光源装置と、
前記光源装置から出射された光により被走査面素子を走査して中間画像を形成する画像形成素子を備える走査光学系と、
前記中間画像に基づく虚像を形成する虚像光学系と、を有し、
前記虚像を移動体のフロントウインドシールドに投射することで利用者に視認させる画像表示装置であって、
前記虚像光学系は、前記中間画像を前記フロントウインドシールドに向けて拡大投射する拡大凹面鏡を有し、
前記利用者の視野の左右方向をX軸方向、前記利用者の視野の上下方向をY軸方向、前記X軸方向と前記Y軸方向の両方に直交する方向をZ軸方向と定義すると、XZ平面において、前記拡大凹面鏡の端部と前記被走査面素子の端部とは互いに対向しており、
前記拡大凹面鏡は、前記XZ平面において、前記拡大凹面鏡のX軸方向における一方の端部と前記被走査面素子のX軸方向における一方の端部との間の長さが、前記拡大凹面鏡のX軸方向における他方の端部と前記被走査面素子のX軸方向における他方の端部との間の長さよりも長くなるように、前記X軸に対して傾斜して配置され、
前記フロントウインドシールドは前記XZ平面において湾曲しており、
前記XZ平面における前記拡大凹面鏡の傾斜方向は、前記フロントウインドシールドの傾斜方向と同じ側であって、前記拡大凹面鏡は、前記拡大凹面鏡が配置されている部分に対応する前記フロントウインドシールドの曲面に沿うように配置されていることを最も主要な特徴とする。
以下、本発明に係る画像表示装置の実施形態であるヘッドアップディスプレイ(以下「HUD」とする。)について、図面を参照しながら説明する。図1に示すように、HUD1000は、光源部100と、走査光学系200と、虚像光学系300と、を有してなる。
次にHUD1000の各構成について説明する。光源部100は、光源装置であって、カラー画像である拡大虚像12を形成するために用いられる画像表示用ビーム101を出射する。画像表示用ビーム101は、赤(以下「R」と表示する。)、緑(以下「G」と表示する。)、青(以下「B」と表示する。)の3色のビームを1本に合成した光ビームである。
次に、走査光学系200について詳細に説明する。図3に示すように、走査光学系200は、2次元偏向素子201と、ミラー202と、被走査面素子203と、を有してなる。2次元偏向素子201は、光源部100から出射された画像表示用ビーム101を2次元的に偏向する画像形成素子である。2次元偏向素子201は、互いに直交する2軸を用いて揺動するように構成された微小なミラーの集合体であって、半導体プロセス等で微小揺動ミラー素子として作製されたMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)である。なお、2次元偏向素子201は、上記の例に限られるものではなく、1軸に2個の微小ミラーを配置して、この1軸の周りに2個の微小ミラーが互いに直交する方向に揺動するように構成したものなどでもよい。
次に、虚像光学系300の詳細な構成について説明する。図1において示すように、虚像光学系300は、拡大凹面鏡301と、コンバイナ302と、を有してなる。コンバイナ302については、既に説明をした通りである。拡大凹面鏡301には、被走査面素子203において形成された「カラーの2次元画像」が画像情報の画素単位の光(各画素に対応する光)である画素光として入射される。拡大凹面鏡301は、入射された画像光をコンバイナ302に向けて反射する。
次に、虚像光学系300と拡大凹面鏡301の実施例について説明する。表1は、本実施例に係る虚像光学系300の仕様を表すものである。
(式1)
ここで,
(式1) S<WS’/W’
11 利用者
12 拡大虚像
100 光源部
200 走査光学系
203 被走査面素子
300 虚像光学系
301 拡大凹面鏡
302 コンバイナ
1000 HUD
Claims (6)
- 光源装置と、
前記光源装置から出射された光により被走査面素子を走査して中間画像を形成する画像形成素子を備える走査光学系と、
前記中間画像に基づく虚像を形成する虚像光学系と、を有し、
前記虚像を移動体のフロントウインドシールドに投射することで利用者に視認させる画像表示装置であって、
前記虚像光学系は、前記中間画像を前記フロントウインドシールドに向けて拡大投射する拡大凹面鏡を有し、
前記利用者の視野の左右方向をX軸方向、前記利用者の視野の上下方向をY軸方向、前記X軸方向と前記Y軸方向の両方に直交する方向をZ軸方向と定義すると、XZ平面において、前記拡大凹面鏡の端部と前記被走査面素子の端部とは互いに対向しており、
前記拡大凹面鏡は、前記XZ平面において、前記拡大凹面鏡のX軸方向における一方の端部と前記被走査面素子のX軸方向における一方の端部との間の長さが、前記拡大凹面鏡のX軸方向における他方の端部と前記被走査面素子のX軸方向における他方の端部との間の長さよりも長くなるように、前記X軸に対して傾斜して配置され、
前記フロントウインドシールドは前記XZ平面において湾曲しており、
前記XZ平面における前記拡大凹面鏡の傾斜方向は、前記フロントウインドシールドの傾斜方向と同じ側であって、前記拡大凹面鏡は、前記拡大凹面鏡が配置されている部分に対応する前記フロントウインドシールドの曲面に沿うように配置されていることを特徴とする画像表示装置。 - 前記拡大凹面鏡は、前記被走査面素子のX軸方向の中心を通る線を軸として、当該被走査面素子に対して回転した状態で配置されている、
請求項1記載の画像表示装置。 - 前記拡大凹面鏡は、非回転対称の形状を有する凹面形状である、
請求項1または2記載の画像表示装置。 - 前記被走査面素子の横方向の長さをW、
前記虚像の横方向の長さをW’、
前記フロントウインドシールドから前記虚像までの距離をS’としたとき、
前記被走査面素子から前記拡大凹面鏡までの距離を示すSは、以下の条件を満たす、
請求項1乃至3のいずれかに記載の画像表示装置。
(条件) S<WS’/W’ - 前記光源は、レーザーまたはLEDである、
請求項1乃至4のいずれかに記載の画像表示装置。 - 前記被走査面素子は、前記光源から出射される光を光走査手段により主走査方向と副走査方向に走査する走査光学系に含まれる、
請求項1乃至5のいずれかに記載の画像表示装置。
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