JP7218128B2 - ヘッドアップディスプレイ - Google Patents
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Description
図1は、HUD10を搭載した車両50の運転座席付近を横から見た概略構成図である。
図2は、図1のHUD10の内部の機能ブロック構成を示す。HUD10は、メインコントローラ10A、映像表示装置20、調整光学系40を含む。
図3Aは、HUD10の部品配置を示した模式図である。また図3Bは、従来のHUD10bの部品配置を示した模式図である。
図4Aは屈折素子30を含むHUD10の基本構造と屈折素子30の中央部を透過する光線を示す斜視図であって、フレア発生を防ぐ構成を説明する。また図4Bはその要部拡大図である。また図4Aは屈折素子30のほぼ中央を透過する映像光ILに特化して記載したが、図5Aは屈折素子30を含むHUD10の基本構造と屈折素子30の周縁部を透過する映像光ILを示す斜視図である。また図5Bはその要部拡大図である。
α≧5deg.・・・(1)
α’/n≧5deg・・・(2)
ただしnは、屈折素子30の屈折率である
しかし、屈折素子30の入射面30b、出射面30aを自由曲面で設計した場合、特に入射面30b、出射面30aの周辺では、急激に面形状が変化し、それに伴い面の法線方向も大きく変わるので、前記条件Bをすべての面上で満足するのは難しく、場合によっては、条件Aを満足するのが難しい場合がある。その場合は、屈折素子30により反射された外光すなわちフレアが運転者58の目54に入射し、映像光ILの視認性が低下する恐れがある。
図7はHUD10の設計手順を示すフローチャートである。
10 :HUD
10A :メインコントローラ
20 :映像表示装置
20A :表示コントローラ
21 :光源装置
22 :液晶表示素子
30 :屈折素子
30a :出射面
30b :入射面
40 :調整光学系
41 :凹面反射ミラー
41b :凹面反射ミラー
42 :折返し反射ミラー
43 :屈折素子
44 :ミラー駆動装置
50 :車両
51 :ウィンドシールド
52 :投射領域
53 :アイボックス
54 :目
56 :虚像
57 :運転座席
58 :運転者
60 :外装筐体
61 :筐体開口部
62 :防眩板
211 :光源
212 :照明光学系
I :左上端位置
IL :映像光
J :左下端位置
K :右下端位置
L :右上端位置
Claims (4)
- 映像光を被投射部材に投射し、前記被投射部材から前記映像光による虚像を視認するユーザのアイボックスに向けて反射させるヘッドアップディスプレイであって、
外装筐体と、
前記外装筐体に形成され、前記映像光が前記外装筐体から出射する筐体開口部と、
前記外装筐体に収容され、前記映像光を形成し出射する映像表示装置と、
前記映像表示装置から前記筐体開口部に至る前記映像光の光路上に配置された光学素子と、を備え、
前記光学素子の少なくとも一つの表面は自由曲面で形成され、
前記自由曲面の有効エリア内にある任意の点における法線が、前記任意の点から前記アイボックス内に到達する前記映像光の光束で形成される立体角内に含まれず、かつ前記自由曲面の有効エリア内にある任意の点における法線が、前記任意の点から前記アイボックス内に到達する前記映像光の光束で形成される立体角から5度以上乖離している、
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ。 - 映像光を被投射部材に投射し、前記被投射部材から前記映像光による虚像を視認するユーザのアイボックスに向けて反射させるヘッドアップディスプレイであって、
外装筐体と、
前記外装筐体に形成され、前記映像光が前記外装筐体から出射する筐体開口部と、
前記外装筐体に収容され、前記映像光を形成し出射する映像表示装置と、
前記映像表示装置から前記筐体開口部に至る前記映像光の光路上に配置された光学素子と、を備え、
前記光学素子の少なくとも一つの表面は自由曲面で形成され、
前記自由曲面の有効エリア内にある任意の点における法線が、前記任意の点から前記アイボックス内に到達する前記映像光の光束で形成される立体角内に含まれず、かつ前記光学素子は前記映像光が透過する屈折素子により形成され、前記屈折素子の屈折率をnとしたときに、前記屈折素子における前記映像光の入射面における有効エリア内にある任意の点における法線が前記任意の点から前記アイボックス内に到達する前記映像光の光束で形成される立体角と5/n度以上乖離している、
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ。 - 請求項1又は2に記載のヘッドアップディスプレイにおいて、
前記光学素子は、前記映像光が透過する屈折素子であって、前記自由曲面は前記屈折素子における前記映像光の入射面、又は前記映像光の出射面の少なくとも一つである、
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ。 - 請求項1又は2に記載のヘッドアップディスプレイにおいて、
前記光学素子は、前記映像光を前記筐体開口部に向けて反射する凹面反射ミラーであって、前記自由曲面は前記凹面反射ミラーの反射面である、
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ。
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