JP6921327B2 - Hud照明システム、ヘッドアップディスプレイ装置及び実現方法 - Google Patents
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Description
1)効率とは、照明ビームが結像光学システム3を介して反射された後、できるだけ多くアイボックス領域4に入り、高効率な照明を実現することであり、
2)均一性とは、アイボックス領域4において見た虚像5が、画面の各点の明るさが均一であることを満たす必要があることであり、
3)体積とは、ヘッドアップディスプレイ装置の体積構造がコンパクトであることである。
前記コリメート・均一化ユニットは、入射した光源を均一コリメートビームに変換することに用いられ、
前記光強度分布調整ユニットは、異なる点に光量分布が異なるように照明を調整することに用いられ、
前記コリメート・均一化ユニットにおけるコリメートビームビームは断面において照度が均一であり、前記光強度分布調整ユニットにおける出力ビームは前記HUDにおける結像光学システムとマッチングする。
前記第1光学素子と前記第2光学素子は、前面が自在曲面であり、後面が平面であり、
又は、前記第1光学素子と前記第2光学素子は、前面が平面であり、後面が自在曲面であり、
又は、第1光学素子と第2光学素子のうちの少なくとも2つの表面が自在曲面である。
光源から発光されたビームが順次コリメート・均一化ユニット、光強度分布調整ユニット、LCD、結像光学システムを透過してアイボックス領域に送信するステップS1と、
前記コリメート・均一化ユニットが、入射した光源を均一コリメートビームに変換するステップS2と、
前記光強度分布調整ユニットが、異なる点に光量分布が異なるように照明を調整するステップS3と、
前記コリメート・均一化ユニットのコリメートビームがビーム断面における照度を均一にし、前記光強度分布調整ユニットにおける出力ビームを前記結像光学システムとマッチングさせるステップS4とを含む。
1)本発明におけるHUD照明システムは、コリメート・均一化ユニットと光強度分布調整ユニットとを備えるので、前記コリメート・均一化ユニットは、入射した光源をコリメートビームに変換し、且つ前記コリメート・均一化ユニットのコリメートビームがビーム断面における照度を均一にすることに用いられる。前記光強度分布調整ユニットは、異なる点に光量分布が異なるように照明し、且つ前記光強度分布調整ユニットにおける出力ビームが前記HUDにおける結像光学システムとマッチングする。それにより、本願におけるHUD照明システムがHUD光学結像系とマッチングすることができ、照明ビームをアイボックス領域に集中させ、照明効率を向上させる。単レンズの均一コリメート照明システムに比べて、本発明における方法は、光線のレンズにおける射出角度を改善し、効率の向上に有利である。
ステップS1、光源から発光されたビームが順次コリメート・均一化ユニット、光強度分布調整ユニット、LCD、結像光学システムを透過してアイボックス領域に送信し、
ステップS2、前記コリメート・均一化ユニットは、入射した光源をコリメートビームに変換し、好ましくは、前記ステップS2の前記コリメート・均一化ユニットは、少なくとも2つの光学素子を備え、光の屈折によって、光源から発光されたビームを必要に応じて設定された断面に直接整形する。2つの前記光学素子は第1光学素子と第2光学素子を備え、前記第1光学素子と前記第2光学素子は、前面が自在曲面であり、後面が平面であり、又は、前記第1光学素子と前記第2光学素子は、前面が平面であり、後面が自在曲面であり、又は、第1光学素子と第2光学素子のうちの少なくとも2つの表面が自在曲面である。
Claims (11)
- HUD照明システムであって、コリメート・均一化ユニットと光強度分布調整ユニットとを備え、
前記コリメート・均一化ユニットは、入射した光源を均一コリメートビームに変換することに用いられ、
前記光強度分布調整ユニットは、異なる点に光量分布が異なるように照明を調整することに用いられ、
前記コリメート・均一化ユニットにおけるコリメートビームはビーム断面において照度が均一であり、前記光強度分布調整ユニットにおける出力ビームによる断面は前記HUDにおける結像光学システムの液晶ディスプレイパネルのサイズとマッチングし、
前記コリメート・均一化ユニットは、光の屈折又は反射によって、光源から発光されたビームをHUD結像画角に一致するコリメートビームに直接整形し、
前記コリメート・均一化ユニットは、少なくとも2つの光学素子を備え、2つの前記光学素子は第1光学素子と第2光学素子を備え、
前記第1光学素子と前記第2光学素子は、前面が自在曲面であり、後面が平面であり、
又は、前記第1光学素子と前記第2光学素子は、前面が平面であり、後面が自在曲面である
ことを特徴とするHUD照明システム。 - 前記光強度分布調整ユニットは、光量分布がHUD結像光学システムとマッチングするように、屈折又は反射するための光学素子を備える、
ことを特徴とする請求項1に記載のHUD照明システム。 - 前記光強度分布調整ユニットは、入射ビームを散乱させるための拡散素子をさらに備え、前記拡散素子は、拡散膜又はマイクロレンズアレイのうちのいずれかである、
ことを特徴とする請求項2に記載のHUD照明システム。 - 前記HUD照明システムをアレイに配列する、
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のHUD照明システム。 - 前記コリメート・均一化ユニットにおいて、照明面が円形である場合、自在曲面が回転対称非球面であり、及び/又は、照明面が非円形面である場合、自在曲面が非回転対称曲面である、
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のHUD照明システム。 - 前記コリメート・均一化ユニットにおいて、断面は円形、正方形、長方形、正多角形のうちの一つである
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のHUD照明システム。 - 均一コリメート光路の光射出面が平面であり、光強度分布調整素子の光入射面が平面である場合、照明システム全体の素子の数を減少させるために、2つの素子の平面を1つに統合することができる、
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のHUD照明システム。 - 前記光強度分布調整ユニットにおいて光入射面が平面であり、射出面が球面又は曲面であり、且つ各方位角の光強度分布形態を調整することによって、アイボックスの形状を調整する、
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のHUD照明システム。 - 前記コリメート・均一化ユニットにおいて、入射した光源ビームを光の屈折、反射及び/又は回折の方式によって、ビーム断面において照度が均一なコリメートビームに変換する、
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のHUD照明システム。 - 照明システム、照明LCD、結像光学システム、アイボックス領域4及び投影虚像を備え、照明システムから発光された光源ビームが順次照明LCD、結像光学システムを透過してアイボックス領域に到達するヘッドアップディスプレイ装置であって、照明システムは請求項1〜3のいずれか1項に記載のHUD照明システムである、
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。 - HUD照明システムの実現方法であって、
光源から発光されたビームが順次コリメート・均一化ユニット、光強度分布調整ユニット、LCD、結像光学システムを透過してアイボックス領域に送信するステップS1と、
前記コリメート・均一化ユニットが、入射した光源を均一コリメートビームに変換するステップS2と、
前記光強度分布調整ユニットが、異なる点に光量分布が異なるように照明を調整するステップS3と、
前記コリメート・均一化ユニットのコリメートビームがビーム断面における照度を均一にし、前記光強度分布調整ユニットにおける出力ビームによる断面は前記HUDにおける結像光学システムの液晶ディスプレイパネルのサイズとマッチングさせるステップS4とを含み、
前記コリメート・均一化ユニットは、光の屈折又は反射によって、光源から発光されたビームをHUD結像画角に一致するコリメートビームに直接整形し、
前記コリメート・均一化ユニットは、少なくとも2つの光学素子を備え、2つの前記光学素子は第1光学素子と第2光学素子を備え、
前記第1光学素子と前記第2光学素子は、前面が自在曲面であり、後面が平面であり、
又は、前記第1光学素子と前記第2光学素子は、前面が平面であり、後面が自在曲面である
ことを特徴とするHUD照明システムの実現方法。
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