JP7359152B2 - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents
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Description
ヘッドアップディスプレイ装置(以下、HUD装置と記載)1は、例えば自動車に搭載されるものであり、図1に示すように、表示装置10と、平面鏡(リレー光学系)30と、凹面鏡(リレー光学系)40と、筐体50と、制御基板(図示しない)と、を備える。HUD1は、表示装置10が表示する第1画像M1の第1表示光201と、第2画像M2の第2表示光202とを、平面鏡30と凹面鏡40とで車両のフロントガラス(被投影部材の一例)2に向けて出射する。フロントガラス2で反射した第1表示光201、第2表示光202は、それぞれ所定の空間からなるアイボックス3に配光される。視認者4(典型的には自車両の運転席にいて自車両の進行方向である前方を向く視認者)は、このアイボックス3内に視点を置くことで、第1画像M1の第1虚像301と、第2画像M2の第2虚像302とを視認することができる。後に詳述するが、表示装置10は、視認者4の視点に到達するまでの第1表示光201の距離が、第2表示光202の距離よりも長くなるように、第1画像M1及び第2画像M2を表示する。これにより、視認者4は、第1画像M1に基づく第1虚像301を、第2画像M2に基づく第2虚像302よりも遠い位置に視認する。
筐体50は、第1表示光201、第2表示光202をフロントガラス2に通過させる開口部50aを有し、この開口部50aは、透光性カバー50bに覆われている。
表示装置10は、図1に示すように、投影光100を出射するプロジェクタ20と、このプロジェクタ20から投影光100を反射して折り返す第1フォールドミラー11と、第1フォールドミラー11から投影光100を反射して折り返す第2フォールドミラー12と、投影光100のうち第1投影光110を裏面で受光し、表面に第1投影光110が結像した第1画像M1を表示する第1スクリーン13と、投影光100のうち第2投影光120を裏面で受光し、表面に第2投影光120が結像した第2画像M2を表示する第2スクリーン14と、プロジェクタ20と第1スクリーン13との間の第1投影光110の光路上、及びプロジェクタ20と第2スクリーン14との間の第2投影光120の光路上に配置され、第1投影光110の後述する第1の元の結像距離PO1、及び第2投影光120の後述する第2の元の結像距離PO2を長くする結像距離延長部15(投影距離調整部の一例)と、により構成される。
図3は、第2実施形態におけるHUD装置1の概略的な構成を示す図であり、図4は、第2実施形態の表示装置10aにおける光学部材の配置と、第1投影光110(第1結像光束111)、第2投影光120(第2結像光束121)の光路を説明する図である。
第2実施形態の表示装置10aは、結像距離延長部15aが第2フォールドミラー12a上の反射曲面で構成されている点で第1実施形態と異なる。
第3実施形態のHUD装置1は、元の結像面16を、第1スクリーン13の近傍に配置する。この場合、第1スクリーン13とプロジェクタ20との間の第1投影光110の光路上には、結像距離調整部15を配置しなくてもよく、第2スクリーン14とプロジェクタ20との間の第2投影光120の光路上に、結像距離延長部(第2結像距離調整部)15を配置する。プロジェクタ20が生成する元の結像面16の第3傾き角θ3は、第1スクリーン13の第1傾き角θ1(<θ2)と同じにしてもよい。この場合、結像距離の延長により、第2スクリーン14近傍に結像する第2画像M2の像傾き角θM2は、第3傾き角θ3より小さくなり、第2スクリーン14の角度θ2に近付く。
第4実施形態のHUD装置1は、元の結像面16を、第1スクリーン13と第2スクリーン14との間に配置する。この場合、第1スクリーン13とプロジェクタ20との間の第1投影光110の光路上には、結像距離を短くする結像距離短縮部(第1結像距離調整部)15を配置し、第2スクリーン14とプロジェクタ20との間の第2投影光120の光路上に、結像距離を長くする結像距離延長部(第2結像距離調整部)15を配置する。プロジェクタ20が生成する元の結像面16の第3傾き角θ3は、第1スクリーン13の第1傾き角θ1より小さく、第2スクリーン14の第2傾き角θ2より大きくすることが好ましい。結像距離短縮部は、正の光学的パワーを有するものであり、凸状のレンズ、又は凹状のミラーで構成されてもよい。この場合、結像距離の短縮により、第1スクリーン13近傍に結像する第1画像M1の像傾き角θM1は、第3傾き角θ3より大きくなり、第1スクリーン13の角度θ1に近付き、他方、結像距離の延長により、第2スクリーン14近傍に結像する第2画像M2の像傾き角θM2は、第3傾き角θ3より小さくなり、第2スクリーン14の角度θ2に近付く。
第5実施形態のHUD装置1は、元の結像面16を、第2スクリーン14の近傍に配置する。この場合、第1スクリーン13とプロジェクタ20との間の第1投影光110の光路上には、結像距離を短くする結像距離短縮部(第1結像距離調整部)15を配置し、第2スクリーン14とプロジェクタ20との間の第2投影光120の光路上に、第2結像距離調整部を配置しなくてもよい。プロジェクタ20が生成する元の結像面16の第3傾き角θ3は、第2スクリーン14の第2傾き角θ2(>θ1)と同じにしてもよい。この場合、結像距離の短縮により、第1スクリーン13近傍に結像する第1画像M1の像傾き角θM1は、第3傾き角θ3より大きくなり、第1スクリーン13の角度θ1に近付く。
第6実施形態のHUD装置1は、元の結像面16を、プロジェクタ20から光軸AXに沿って第2スクリーン14よりも遠い位置に配置する。この場合、第1スクリーン13とプロジェクタ20との間の第1投影光110の光路上には、結像距離を短くする結像距離短縮部(第1結像距離調整部)15を配置し、第2スクリーン14とプロジェクタ20との間の第2投影光120の光路上に、結像距離を短くする結像距離延長部(第2結像距離調整部)15を配置する。プロジェクタ20が生成する元の結像面16の第3傾き角θ3は、第2スクリーン14の第2傾き角θ2(<θ1)より小さくすることが好ましい。この場合、結像距離の短縮により、第1スクリーン13近傍に結像する第1画像M1の像傾き角θM1は、第3傾き角θ3より大きくなり、第1スクリーン13の角度θ1に近付き、他方、結像距離の短縮により、第2スクリーン14近傍に結像する第2画像M2の像傾き角θM2は、第3傾き角θ3より大きくなり、第2スクリーン14の角度θ2に近付く。
Claims (8)
- 視認者から見て奥行方向の異なる距離に2以上の画像を表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
投影光(100)を出射するプロジェクタ(20)と、
前記投影光(100)の光軸(AX)に対して第1の傾き角(θ1:0<θ1<90[degree])となるように配置され、前記投影光(100)のうち第1投影光(101)を受光し、第1画像(M1)を表示する第1スクリーン(13)と、
少なくとも一部が前記プロジェクタ(20)から前記光軸(AX)に沿って前記第1スクリーン(13)よりも離れて配置され、前記投影光(100)の光軸(AX)に対して前記第1の傾き角(θ1)とは異なる第2の傾き角(θ2:0<θ2<90[degree])となるように配置され、前記投影光(100)のうち第2投影光(102)を受光し、第2画像(M2)を表示する第2スクリーン(14)と、
少なくとも前記第1投影光(101)及び前記第2投影光(102)のいずれか一方の結像距離を調整する結像距離調整部(15)と、
前記第1画像(M1)と前記第2画像(M2)との表示光(200)を被投影部材に向けるリレー光学系(30,40)と、を備え、
前記プロジェクタ(20)は、前記投影光(100)の光軸(AX)に対して第3の傾き角(θ3:0<θ3<90[degree])となるように前記投影光(100)の元の結像面(16)を生成可能であり、
前記元の結像面(16)を前記プロジェクタ(20)から前記光軸(AX)に沿って前記第1スクリーン(13)よりも遠い位置に、前記第3の傾き角(θ3)が前記第1の傾き角(θ1)より小さくなるように配置する、又は
前記元の結像面(16)を前記プロジェクタ(20)から前記光軸(AX)に沿って前記第2スクリーン(14)よりも近い位置に、前記第3の傾き角(θ3)が前記第2の傾き角(θ2)より大きくなるように配置する、
ヘッドアップディスプレイ装置。 - 前記プロジェクタ(20)は、
前記元の結像面(16)を前記プロジェクタ(20)から前記光軸(AX)に沿って前記第2スクリーン(14)よりも遠い位置に、前記第3の傾き角(θ3)が前記第2の傾き角(θ2)より小さくなるように配置する、又は
前記元の結像面(16)を前記プロジェクタ(20)から前記光軸(AX)に沿って前記第1スクリーン(13)よりも近い位置に、前記第3の傾き角(θ3)が前記第1の傾き角(θ1)より大きくなるように配置する、
請求項1に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 - 前記第1の傾き角(θ1)は、前記第2の傾き角(θ2)より大きい、
請求項1又は2に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 - 前記結像距離調整部(15)は、前記第1投影光(101)の光路上と、前記第2投影光(102)の光路上と、に配置され、前記第1投影光(101)及び前記第2投影光(102)の結像距離を調整する、
請求項1又は2に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 - 前記結像距離調整部(15)は、前記第1投影光(101)の光路上と、前記第2投影光(102)の光路上と、にそれぞれ配置されるレンズ(15a,15b)を含む、
請求項3に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 - 前記レンズ(15a,15b)は、一体に形成される、
請求項5に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 - 前記結像距離調整部(15)は、前記第1投影光(101)の光路上と、前記第2投影光(102)の光路上と、にそれぞれ配置されるミラー(15c,15d)を含む、
請求項3に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 - 前記ミラー(15c,15d)は、一体に形成される、
請求項7に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
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