JPH0655957A - Head up display - Google Patents
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- JPH0655957A JPH0655957A JP4214398A JP21439892A JPH0655957A JP H0655957 A JPH0655957 A JP H0655957A JP 4214398 A JP4214398 A JP 4214398A JP 21439892 A JP21439892 A JP 21439892A JP H0655957 A JPH0655957 A JP H0655957A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はヘッドアップディスプレ
イに係り、特に車両前方に虚像を表示する自動車用のヘ
ッドアップディスプレイに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a head-up display, and more particularly to a head-up display for an automobile which displays a virtual image in front of a vehicle.
【０００２】ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）は、
表示を発生して投影する光学ユニットとコンバイナより
構成される。光学ユニットには、表示器と拡大光学系が
収納されている。自動車用ＨＵＤにおいては、コンバイ
ナとしてフロントウィンドを用い、光学ユニットをダッ
シュボードに配置する構成が採られている。Head-up display (HUD) is
It is composed of an optical unit for generating and projecting a display and a combiner. The optical unit contains a display and a magnifying optical system. In a vehicle HUD, a front window is used as a combiner and an optical unit is arranged on a dashboard.
【０００３】自動車用ＨＵＤの光学ユニットにおいて
は、小型で、自動車のダッシュボードへの搭載が容易で
あることが必要とされている。The optical unit of an automobile HUD is required to be small and easy to mount on the dashboard of an automobile.
【０００４】[0004]
【従来の技術】ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）に
おいては、表示像を遠方（前方）に拡大して表示する。
小型の表示器を用いてＨＵＤを実現するためには、拡大
光学系が必要である。2. Description of the Related Art In a head-up display (HUD), a display image is enlarged in the distance (forward) and displayed.
In order to realize HUD using a small display, a magnifying optical system is required.
【０００５】図１６は従来のヘッドアップディスプレイ
（ＨＵＤ）の一例を示す。図１６に示すように、ダッシ
ュボードに配置する光学ユニット８０は、表示器８８、
平面鏡８１、凹面鏡８２で構成されている。表示器８８
（液晶、蛍光表示管等）の光は、平面鏡８１と拡大光学
系である凹面鏡８２で反射され、出射窓８７を通って、
フロントウィンド１０１に設けられたコンバイナ１０２
で運転者に向けて反射される。運転者にとっては、前方
に表示の虚像１０３が視認される。FIG. 16 shows an example of a conventional head-up display (HUD). As shown in FIG. 16, the optical unit 80 arranged on the dashboard includes an indicator 88,
It is composed of a plane mirror 81 and a concave mirror 82. Display 88
Light from (a liquid crystal, a fluorescent display tube, etc.) is reflected by a plane mirror 81 and a concave mirror 82 that is an expansion optical system, passes through an emission window 87, and
Combiner 102 provided on the front window 101
Is reflected toward the driver. For the driver, the virtual image 103 on the display is visually recognized in the front.
【０００６】平面鏡８１の役割は、光学ユニット８０の
形状的制約で、表示器８８から凹面鏡８２に至る光路を
一直線にできない場合の、光路の折り曲げである。The role of the plane mirror 81 is to bend the optical path when the optical path from the display 88 to the concave mirror 82 cannot be aligned due to the shape restriction of the optical unit 80.
【０００７】図１７は凹面鏡８２による遠方拡大表示の
説明図を示す。表示器８８と凹面鏡８２（中心点をＱと
する）の距離をＬ1 、表示器上の点Ｐの凹面鏡による虚
像をＰ' としたときのＱＰ' の距離をＬ2 、点Ｑとコン
バイナ１０２の中心の点Ｒの距離をＬ3 、点Ｒと運転者
の目の位置（点Ｅ）の距離をＬ4 とする。FIG. 17 is an explanatory view of a far-field enlarged display by the concave mirror 82. The distance between the display 88 and the concave mirror 82 (the central point is Q) is L 1 , the distance between QP ′ when the virtual image of the point P on the display by the concave mirror is P ′ is L 2 , the point Q and the combiner 102. Let L 3 be the distance between the center point R and L 4 be the distance between the point R and the driver's eye position (point E).
【０００８】運転者の目の位置（点Ｅ）と前方に形成さ
れる虚像Ｐ" の距離は、Ｌ2 ＋Ｌ3＋Ｌ4 である。この
うち、Ｌ3 とＬ4 は自動車により決まり、乗用車の場合
は、１ｍ程度である。このため、目の焦点移動を行わず
に表示と車外風景を視認できるように、より遠方に虚像
を表示するためには、Ｌ2 を大きくする必要がある。The distance between the position of the driver's eyes (point E) and the virtual image P "formed in front is L 2 + L 3 + L 4. Of these, L 3 and L 4 are determined by the car and In this case, the distance is about 1 m, and thus L 2 needs to be increased in order to display the virtual image at a farther distance so that the display and the scenery outside the vehicle can be visually recognized without moving the focus of the eyes.
【０００９】Ｌ2 を大きくする方法の一つは、図１６中
の凹面鏡８２の焦点距離を短く（曲率半径を小さく）し
て表示器８８から凹面鏡８２に至る光路長Ｌ1 を、凹面
鏡の焦点距離よりも短い状態で、できるだけ焦点距離に
近づけることである。これにより、大きな拡大倍率が得
られ、表示器８８が小さくて済む。One of the methods for increasing L 2 is to make the optical path length L 1 from the display 88 to the concave mirror 82 by shortening the focal length of the concave mirror 82 in FIG. It is to be as close to the focal length as possible while being shorter than the distance. As a result, a large enlargement ratio can be obtained and the display 88 can be made small.
【００１０】別の方法としては、焦点距離の長い（曲率
半径の大きい）凹面鏡８２を用い、Ｌ1 を長くとる方法
がある。この方法では、低拡大率であっても、表示距離
を大きくすることができる。例えば図１８に示す光学ユ
ニットの如く、平面鏡９１、９２、凹面鏡９３を設け
て、限られた空間に光路を重複させる構成としている。
これにより光学ユニットの小型化を計っている。As another method, there is a method of using a concave mirror 82 having a long focal length (having a large radius of curvature) and making L 1 long. With this method, the display distance can be increased even at a low enlargement ratio. For example, like the optical unit shown in FIG. 18, plane mirrors 91 and 92 and a concave mirror 93 are provided so that the optical paths overlap in a limited space.
This is aiming at downsizing the optical unit.
【００１１】[0011]
【発明が解決しようとする課題】しかるに、図１６の従
来のＨＵＤの光学ユニットでは、より遠方に表示の虚像
を表示するために、光学系の光路長Ｌ1 を長くしない
で、光学系の拡大倍率を大きくすると、光学ユニットを
大きくすることなく、表示像をより遠方に表示できる
が、表示像の歪み、収差が大きく、視点を変えたときに
像の流れが生じるという問題があった。However, in the conventional HUD optical unit shown in FIG. 16, the optical path length L 1 of the optical system is not increased in order to display the virtual image of the display further away, and the optical system is enlarged. When the magnification is increased, the display image can be displayed further away without increasing the size of the optical unit, but there is a problem that the distortion and aberration of the display image are large and the image flow occurs when the viewpoint is changed.
【００１２】一方、図１８の光学ユニットの如く、光学
系の拡大倍率を大きくしないで、光学系の光路長Ｌ1 を
大きくとると、表示像の歪み、収差、視点を変えたとき
の像の流れの問題を生じないで、表示像をより遠方に表
示できるが、光路を鉛直方向の面内で折り曲げているた
め、光学ユニットの厚みが大きく小型化は不十分で、自
動車のダッシュボード内に収納できないという問題点が
あった。On the other hand, if the optical path length L 1 of the optical system is increased without increasing the magnification of the optical system as in the optical unit shown in FIG. 18, the distortion of the displayed image, the aberration, and the image when the viewpoint is changed are displayed. The display image can be displayed further away without causing flow problems, but the optical path is bent in the vertical plane, so the optical unit has a large thickness and is not sufficiently miniaturized. There was a problem that it could not be stored.
【００１３】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
で、遠方に表示像を表示でき、且つ光学ユニットの薄型
化、小型化ができるヘッドアップディスプレイを提供す
ることを目的とする。The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a head-up display capable of displaying a display image in a distant place and making the optical unit thin and compact.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、光学
ユニットから出射された表示光をコンバイナにより運転
者に向けて反射して車両前方に虚像を表示し、且つ車両
前方からの光を透過させるヘッドアップディスプレイに
おいて、光学ユニットは、表示器とＮ個（Ｎ＞２）の偏
向手段とで構成され、表示器とＮ−２番目の偏向手段と
の間の少なくとも１つの光路が、Ｎ−１番目の偏向手段
とＮ番目の偏向手段との間の光路と、略水平面内で交差
するように、前記Ｎ個の偏向手段を配置した構成とす
る。According to the invention of claim 1, the display light emitted from the optical unit is reflected toward the driver by the combiner to display a virtual image in the front of the vehicle, and the light from the front of the vehicle is reflected. In a transmissive head-up display, the optical unit is composed of a display and N (N> 2) deflecting means, and at least one optical path between the display and the (N−2) th deflecting means is N. The configuration is such that the N deflecting means are arranged so as to intersect the optical path between the −1st deflecting means and the Nth deflecting means in a substantially horizontal plane.
【００１５】請求項２の発明では、Ｎ番目の偏向手段
は、凹面鏡又は凹面鏡と同等の機能を有する偏向手段で
あり、他の偏向手段は平面鏡である構成とする。In the invention of claim 2, the N-th deflecting means is a concave mirror or a deflecting means having a function equivalent to that of the concave mirror, and the other deflecting means is a plane mirror.
【００１６】請求項３の発明は、Ｎ個の偏向手段のう
ち、少なくとも２つの偏向手段は非正反射型ホログラム
である構成とする 請求項４の発明は、Ｎ個の偏向手段のうち、少なくとも
１つの偏向手段は透過型ホログラムであり、少なくとも
１つの偏向手段は、非正反射型ホログラムである構成と
する。According to a third aspect of the present invention, at least two of the N deflecting means are non-regular reflection holograms, and the invention of claim 4 is at least the N deflecting means. One of the deflecting means is a transmissive hologram, and at least one of the deflecting means is a non-regular reflection hologram.
【００１７】請求項５の発明は、Ｎ個の偏向手段のう
ち、少なくとも２つの偏向手段は、断面鋸歯状の複数の
微小反射面を有する階段状ミラーである構成とする。According to a fifth aspect of the present invention, at least two of the N deflecting means are step-like mirrors having a plurality of micro-reflecting surfaces having a sawtooth cross section.
【００１８】請求項６の発明では、階段状ミラーは、表
示器上の任意の点から放射状に発する光線が、光学ユニ
ットから出射した時点において、虚像点を形成し、且
つ、虚像点を中心に出射光と交わる球面を想定したとき
に、各光線の表示器から球面との交点に至るまでの実光
路長がほぼ等しくなるように、前記微小反射面の傾斜角
を定めた構成とする。According to the sixth aspect of the present invention, the staircase-like mirror forms a virtual image point at a time point when a light ray radially emitted from an arbitrary point on the display exits from the optical unit, and the virtual image point is centered on the virtual image point. The inclination angle of the minute reflection surface is determined so that the actual optical path lengths from the indicator of each light ray to the intersection point with the spherical surface are substantially equal, assuming a spherical surface intersecting with the emitted light.
【００１９】[0019]
【作用】請求項１の発明は、表示光の光路を略水平面内
で折り曲げて形成し、光学系における光路長を長くし、
且つ光学系の高さを小さくする。According to the invention of claim 1, the optical path of the display light is formed by bending the optical path in a substantially horizontal plane to increase the optical path length in the optical system.
Moreover, the height of the optical system is reduced.
【００２０】請求項２の発明は、Ｎ番目の偏向手段が凹
面鏡または、凹面鏡と同等の機能を有し、表示像を拡大
し、より遠方に表示する。According to the invention of claim 2, the N-th deflecting means has a concave mirror or a function equivalent to that of the concave mirror, and the display image is enlarged and displayed further away.
【００２１】請求項３の発明は、偏向手段に非正反射型
ホログラムを用いることで、光学ユニットの形状をより
直方体に近づけ、凹凸が少なく奥行きが小さい形状とす
る。According to the third aspect of the present invention, by using the non-regular reflection type hologram for the deflecting means, the shape of the optical unit is made closer to a rectangular parallelepiped, and the shape of the optical unit is small and the depth is small.
【００２２】請求項４の発明は、偏向手段に透過型ホロ
グラムと非正反射型ホログラムを用いることで、光学ユ
ニットの形状をより直方体に近づけ、凹凸が少なく奥行
きが小さい形状とする。According to the fourth aspect of the present invention, by using the transmission type hologram and the non-regular reflection type hologram for the deflecting means, the shape of the optical unit can be made closer to a rectangular parallelepiped, and the shape with less unevenness and smaller depth can be obtained.
【００２３】請求項５の発明は、偏向手段にフレネルミ
ラーを用いることで、光学ユニットの形状をより直方体
に近づけ、凹凸が少なく奥行きが小さい形状とする。According to a fifth aspect of the present invention, by using a Fresnel mirror for the deflecting means, the shape of the optical unit can be made closer to a rectangular parallelepiped, and the shape with less irregularities and smaller depth can be obtained.
【００２４】[0024]
【実施例】図１は本発明の第１実施例の光学ユニット１
０の斜視図を示し、図２は第１実施例の光学ユニット１
０の平面図を示す。図１、図２に示す光学ユニット１０
は、表示器１８と、偏向手段である平面鏡１１、平面鏡
１２、及び凹面鏡１３で構成される。第１実施例では、
偏向手段は３個で、Ｎ＝３である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is an optical unit 1 according to a first embodiment of the present invention.
2 is a perspective view of the optical unit 1 of the first embodiment.
0 shows a plan view of 0. Optical unit 10 shown in FIGS. 1 and 2.
Is composed of a display 18, a plane mirror 11, a plane mirror 12, and a concave mirror 13 which are deflection means. In the first embodiment,
There are three deflecting means, and N = 3.
【００２５】平面鏡１１、平面鏡１２、及び凹面鏡１３
の配置により、表示器１８から凹面鏡１３に至る光路
は、略水平面内に配置してある。表示器１８と平面鏡１
１（Ｎ−２番目の偏向手段）の間の光路と、平面鏡１２
（Ｎ−１番目の偏向手段）と凹面鏡１３（Ｎ番目の偏向
手段）の間の光路が、略水平面内で交差している。Plane mirror 11, plane mirror 12, and concave mirror 13
The optical path from the display 18 to the concave mirror 13 is arranged in a substantially horizontal plane by the arrangement of. Display 18 and plane mirror 1
1 (N−2nd deflecting means) and the plane mirror 12
The optical paths between the (N-1th deflecting means) and the concave mirror 13 (Nth deflecting means) intersect in a substantially horizontal plane.
【００２６】表示器１８から出た表示光は、平面鏡１
１、平面鏡１２で、略水平面内で反射された後、凹面鏡
１３でコンバイナに向けて斜め上方に反射される。凹面
鏡１３で表示光が反射されるときに、表示像は拡大さ
れ、表示位置をより遠方にされて虚像として表示され
る。The display light emitted from the display 18 is reflected by the plane mirror 1.
1. After being reflected by the plane mirror 12 in a substantially horizontal plane, it is reflected obliquely upward by the concave mirror 13 toward the combiner. When the display light is reflected by the concave mirror 13, the display image is magnified, and the display position is moved further away and displayed as a virtual image.
【００２７】第１実施例では、表示器１８から凹面鏡１
３に至る表示光の光路を、略水平面内で折り曲げて形成
し、光学系における光路長を長くし、且つ光学系の高さ
を小さくしている。In the first embodiment, the concave mirror 1 is changed from the display 18 to the concave mirror 1.
The optical path of the display light up to 3 is formed by bending it in a substantially horizontal plane to increase the optical path length in the optical system and reduce the height of the optical system.
【００２８】このため、表示像の歪み、収差、視点を変
えたときの像の流れの問題を生じないで遠方に表示像を
表示でき、且つ光学ユニットの薄型化、小型化ができ
る。従って、自動車のダッシュボードの既存の機器の配
置を変更することなく、光学ユニットをダッシュボード
の内部に配置することができる。Therefore, the display image can be displayed in a distant place without causing the distortion of the display image, the aberration, and the problem of the flow of the image when the viewpoint is changed, and the optical unit can be made thin and compact. Therefore, the optical unit can be arranged inside the dashboard without changing the arrangement of the existing equipment on the dashboard of the automobile.
【００２９】図３は本発明の第２実施例の光学ユニット
の平面図を示す。第２実施例では、光学ユニット２０は
表示器１８と、偏向手段である平面鏡２１、平面鏡２
２、平面鏡２３、及び凹面鏡２４で構成される。第２実
施例では、偏向手段は４個で、Ｎ＝４である。FIG. 3 is a plan view of the optical unit according to the second embodiment of the present invention. In the second embodiment, the optical unit 20 includes the display 18, the plane mirror 21 as the deflecting means, and the plane mirror 2.
2, a plane mirror 23, and a concave mirror 24. In the second embodiment, there are four deflecting means and N = 4.
【００３０】平面鏡２１、平面鏡２２、平面鏡２３、及
び凹面鏡２４の配置により、表示器１８から凹面鏡２４
に至る光路は、略水平面内に配置してある。表示器１８
と平面鏡２１（Ｎ−３番目の偏向手段）の間の光路が、
平面鏡２３（Ｎ−１番目の偏向手段）と凹面鏡２４（Ｎ
番目の偏向手段）の間の光路と、略水平面内で交差し、
且つ平面鏡２１（Ｎ−３番目の偏向手段）と平面鏡２２
（Ｎ−２番目の偏向手段）の間の光路が、平面鏡２３
（Ｎ−１番目の偏向手段）と凹面鏡２４（Ｎ番目の偏向
手段）の間の光路と、略水平面内で交差している。By disposing the plane mirror 21, the plane mirror 22, the plane mirror 23, and the concave mirror 24, the concave mirror 24 is changed from the display 18 to the concave mirror 24.
The optical path leading to is located in a substantially horizontal plane. Display 18
And the optical path between the plane mirror 21 (N-3rd deflecting means) is
Plane mirror 23 (N-1th deflecting means) and concave mirror 24 (N
Crossing the optical path between the second deflecting means) in a substantially horizontal plane,
In addition, the plane mirror 21 (N-3rd deflecting means) and the plane mirror 22
The optical path between the (N−2nd deflecting means) is the plane mirror 23.
The optical path between the (N−1th deflecting means) and the concave mirror 24 (Nth deflecting means) intersects in a substantially horizontal plane.
【００３１】表示器１８から出た表示光は、平面鏡２
１、平面鏡２２、平面鏡２３で、略水平面内で反射され
た後、凹面鏡２４でコンバイナに向けて斜め上方に反射
される。凹面鏡２４で表示光が反射されるときに、表示
像は拡大され、表示位置をより遠方にされて虚像として
表示される。The display light emitted from the display 18 is reflected by the plane mirror 2.
1, the plane mirror 22 and the plane mirror 23 reflect the light in a substantially horizontal plane, and then the concave mirror 24 reflects the light obliquely upward toward the combiner. When the display light is reflected by the concave mirror 24, the display image is enlarged, and the display position is made farther away and displayed as a virtual image.
【００３２】第２実施例では、表示器１８から凹面鏡２
４に至る表示光の光路を、略水平面内で折り曲げて形成
し、光学系における光路長を長くし、且つ光学系の高さ
を小さくしている。In the second embodiment, the concave mirror 2 is changed from the display 18 to the concave mirror 2.
The optical path of the display light up to 4 is formed by bending it in a substantially horizontal plane to increase the optical path length in the optical system and reduce the height of the optical system.
【００３３】このため、表示像の歪み、収差、視点を変
えたときの像の流れの問題を生じないで遠方に表示像を
表示でき、且つ光学ユニットの薄型化、小型化ができ
る。従って、自動車のダッシュボードの既存の機器の配
置を変更することなく、光学ユニットをダッシュボード
の内部に配置することができる。また、第１実施例より
も光学系における光路長を長くしているため、表示像の
表示位置が同じであれば、より表示像の歪み、収差等を
小さくできる。Therefore, the display image can be displayed in a distant place without causing the distortion of the display image, the aberration, and the problem of the image flow when the viewpoint is changed, and the optical unit can be made thin and compact. Therefore, the optical unit can be arranged inside the dashboard without changing the arrangement of the existing equipment on the dashboard of the automobile. Further, since the optical path length in the optical system is longer than that in the first embodiment, if the display position of the display image is the same, the distortion, aberration, etc. of the display image can be further reduced.
【００３４】図４は本発明の第３実施例の光学ユニット
の平面図を示す。第３実施例では、光学ユニット３０は
表示器１８と、偏向手段である平面鏡３１、非正反射型
ホログラム３２、非正反射型ホログラム３３、及び凹面
鏡３４で構成される。第３実施例では、偏向手段は４個
で、Ｎ＝４である。FIG. 4 is a plan view of the optical unit according to the third embodiment of the present invention. In the third embodiment, the optical unit 30 includes a display 18, a plane mirror 31, which is a deflection unit, a non-regular reflection hologram 32, a non-regular reflection hologram 33, and a concave mirror 34. In the third embodiment, there are four deflecting means and N = 4.
【００３５】ここで、非正反射型ホログラムは、入射角
と反射角が異なる特性を持った反射型ホログラムであ
る。非正反射型ホログラム３２は入射角に対して反射角
が大きく、非正反射型ホログラム３３は入射角に対して
反射角が小さくなる特性としている。Here, the non-regular reflection type hologram is a reflection type hologram having characteristics that the incident angle and the reflection angle are different. The non-regular reflection hologram 32 has a characteristic that the reflection angle is large with respect to the incident angle, and the non-regular reflection hologram 33 has a characteristic that the reflection angle is small with respect to the incident angle.
【００３６】平面鏡３１、非正反射型ホログラム３２、
非正反射型ホログラム３３、及び凹面鏡３４の配置によ
り、表示器１８から凹面鏡３４に至る光路は、略水平面
内に配置してある。表示器１８と平面鏡３１（Ｎ−３番
目の偏向手段）の間の光路が、非正反射型ホログラム３
３（Ｎ−１番目の偏向手段）と凹面鏡３４（Ｎ番目の偏
向手段）の間の光路と、略水平面内で交差している。Plane mirror 31, non-regular reflection type hologram 32,
Due to the arrangement of the non-regular reflection hologram 33 and the concave mirror 34, the optical path from the display 18 to the concave mirror 34 is arranged in a substantially horizontal plane. The optical path between the display 18 and the plane mirror 31 (N-3rd deflecting means) is a non-regular reflection hologram 3
The optical path between the 3 (N-1th deflecting means) and the concave mirror 34 (Nth deflecting means) intersects in a substantially horizontal plane.
【００３７】表示器１８から出た表示光は、平面鏡３
１、非正反射型ホログラム３２、非正反射型ホログラム
３３で、略水平面内で反射された後、凹面鏡３４でコン
バイナに向けて斜め上方に反射される。凹面鏡３４で表
示光が反射されるときに、表示像は拡大され、表示位置
をより遠方にされて虚像として表示される。The display light emitted from the display 18 is reflected by the plane mirror 3.
1, the non-regular reflection hologram 32 and the non-regular reflection hologram 33 are reflected in a substantially horizontal plane, and then are reflected obliquely upward toward the combiner by the concave mirror 34. When the display light is reflected by the concave mirror 34, the display image is magnified, and the display position is moved further away and displayed as a virtual image.
【００３８】図５は非正反射型ホログラムによる波長分
散の説明図を示し、図６は波長分散の補正の説明図を示
す。非正反射型ホログラムによる光の反射では、図５に
示すように反射角に波長依存性があるため、表示器から
出て、非正反射型ホログラムで反射された光は、波長分
散されてしまう。FIG. 5 is an explanatory view of wavelength dispersion by the non-regular reflection hologram, and FIG. 6 is an explanatory view of correction of wavelength dispersion. In the reflection of light by the non-regular reflection hologram, since the reflection angle has wavelength dependency as shown in FIG. 5, the light emitted from the display and reflected by the non-regular reflection hologram is wavelength-dispersed. .
【００３９】従って、第３実施例では、図４、図６に示
すように、非正反射型ホログラム３２、３３の２枚を用
いて、分散された光を再度収束させるように、光学系を
構成している。Therefore, in the third embodiment, as shown in FIGS. 4 and 6, two non-regular reflection holograms 32 and 33 are used to configure an optical system so as to refocus the dispersed light. I am configuring.
【００４０】第３実施例では、表示器１８から凹面鏡３
４に至る表示光の光路を、略水平面内で折り曲げて形成
し、光学系における光路長を長くし、且つ光学系の高さ
を小さくしている。このため、表示像の歪み、収差、視
点を変えたときの像の流れの問題を生じないで遠方に表
示像を表示でき、且つ光学ユニットの薄型化、小型化が
できる。従って、自動車のダッシュボードの既存の機器
の配置を変更することなく、光学ユニットをダッシュボ
ードの内部に配置することができる。In the third embodiment, from the display 18 to the concave mirror 3
The optical path of the display light up to 4 is formed by bending it in a substantially horizontal plane to increase the optical path length in the optical system and reduce the height of the optical system. Therefore, the display image can be displayed in a distant place without causing the distortion of the display image, the aberration, and the problem of the flow of the image when the viewpoint is changed, and the optical unit can be thinned and downsized. Therefore, the optical unit can be arranged inside the dashboard without changing the arrangement of the existing equipment on the dashboard of the automobile.
【００４１】また、非正反射型ホログラムを用いること
で、光学ユニットの形状をより直方体に近づけ、凹凸が
少ない形状としている。このため、第１実施例、第２実
施例よりも、奥行きＬＤが小さく、自動車のダッシュボ
ードへの取り付けが更に容易である。Further, by using the non-regular reflection type hologram, the shape of the optical unit is made closer to a rectangular parallelepiped, and the shape with less unevenness is formed. For this reason, the depth LD is smaller than in the first and second embodiments, and the mounting on the dashboard of the automobile is easier.
【００４２】なお、偏向手段を第３実施例より更に多く
設ける場合は、非正反射型ホログラムを２枚１組の単位
で増やした構成とすることも可能である。When a larger number of deflecting means are provided than in the third embodiment, it is possible to increase the number of non-specular reflection holograms in units of two sets.
【００４３】図７は本発明の第４実施例の光学ユニット
の平面図を示す。第４実施例では、光学ユニット４０は
表示器１８と、偏向手段である非正反射型ホログラム４
１、平面鏡４２、非正反射型ホログラム４３、及び凹面
鏡４４で構成される。第４実施例では、偏向手段は４個
で、Ｎ＝４である。FIG. 7 is a plan view of an optical unit according to the fourth embodiment of the present invention. In the fourth embodiment, the optical unit 40 includes the display 18 and the non-regular reflection hologram 4 which is a deflecting means.
1, a plane mirror 42, a non-regular reflection hologram 43, and a concave mirror 44. In the fourth embodiment, there are four deflecting means and N = 4.
【００４４】第４実施例は、２枚の非正反射型ホログラ
ムの配置が第３実施例と異なる以外は、第３実施例と構
成、機能、効果とも同様である。The fourth embodiment has the same structure, function and effect as the third embodiment except that the arrangement of the two non-regular reflection holograms is different from that of the third embodiment.
【００４５】第４実施例では、第３実施例と同様に、表
示器１８から凹面鏡４４に至る表示光の光路を、略水平
面内で折り曲げて形成し、光学系における光路長を長く
し、且つ光学系の高さを小さくしている。このため、表
示像の歪み、収差、視点を変えたときの像の流れの問題
を生じないで遠方に表示像を表示でき、且つ光学ユニッ
トの薄型化、小型化ができる。従って、自動車のダッシ
ュボードの既存の機器の配置を変更することなく、光学
ユニットをダッシュボードの内部に配置することができ
る。In the fourth embodiment, as in the third embodiment, the optical path of the display light from the display 18 to the concave mirror 44 is formed by bending it in a substantially horizontal plane to increase the optical path length in the optical system, and The height of the optical system is reduced. Therefore, the display image can be displayed in a distant place without causing the distortion of the display image, the aberration, and the problem of the flow of the image when the viewpoint is changed, and the optical unit can be thinned and downsized. Therefore, the optical unit can be arranged inside the dashboard without changing the arrangement of the existing equipment on the dashboard of the automobile.
【００４６】また、非正反射型ホログラムを用いること
で、光学ユニットの形状をより直方体に近づけ、凹凸が
少ない形状としている。このため、第１実施例、第２実
施例よりも、奥行きＬＤが小さく、自動車のダッシュボ
ードへの取り付けが更に容易である。Further, by using the non-regular reflection hologram, the shape of the optical unit is made closer to a rectangular parallelepiped, and the shape with less unevenness is formed. For this reason, the depth LD is smaller than in the first and second embodiments, and the mounting on the dashboard of the automobile is easier.
【００４７】なお、偏向手段を第４実施例より更に多く
設ける場合は、非正反射型ホログラムを２枚１組の単位
で増やした構成とすることも可能である。When a larger number of deflecting means are provided than in the fourth embodiment, it is possible to increase the number of non-regular reflection holograms in units of two sets.
【００４８】図８は本発明の第５実施例の光学ユニット
５０の斜視図を示し、図９は第５実施例の光学ユニット
５０の平面図を示す。第５実施例では、光学ユニット５
０は表示器１８と、偏向手段である平面鏡５１、平面鏡
５２、透過型ホログラム５３、平面鏡５４、非正反射型
ホログラム５５、及び凹面鏡５６で構成される。第５実
施例では、偏向手段は６個で、Ｎ＝６である。ここで、
非正反射型ホログラム５５は、入射角に対して反射角が
小さい特性を持った反射型ホログラムである。FIG. 8 shows a perspective view of the optical unit 50 of the fifth embodiment of the present invention, and FIG. 9 shows a plan view of the optical unit 50 of the fifth embodiment. In the fifth embodiment, the optical unit 5
Reference numeral 0 includes a display 18, a plane mirror 51 as a deflecting means, a plane mirror 52, a transmission hologram 53, a plane mirror 54, a non-regular reflection hologram 55, and a concave mirror 56. In the fifth embodiment, there are six deflecting means and N = 6. here,
The non-regular reflection hologram 55 is a reflection hologram having a characteristic that the reflection angle is smaller than the incident angle.
【００４９】透過型ホログラム５３、平面鏡５４、非正
反射型ホログラム５５、及び凹面鏡５６の配置により、
透過型ホログラム５３から凹面鏡５６に至る光路は、略
水平面内に配置してある。透過型ホログラム５３と平面
鏡５４（Ｎ−２番目の偏向手段）の間の光路が、非正反
射型ホログラム５５（Ｎ−１番目の偏向手段）と凹面鏡
５６（Ｎ番目の偏向手段）の間の光路と、略水平面内で
交差している。By arranging the transmission hologram 53, the plane mirror 54, the non-regular reflection hologram 55, and the concave mirror 56,
The optical path from the transmission hologram 53 to the concave mirror 56 is arranged in a substantially horizontal plane. The optical path between the transmission hologram 53 and the plane mirror 54 (N−2nd deflecting means) is between the non-regular reflection hologram 55 (N−1th deflecting means) and the concave mirror 56 (Nth deflecting means). It intersects the optical path in a substantially horizontal plane.
【００５０】表示器１８から出た表示光は、平面鏡５
１、平面鏡５２で反射された後、透過型ホログラム５３
で光路を曲げられ、平面鏡５４、非正反射型ホログラム
５５で略水平面内で反射された後、凹面鏡５６でコンバ
イナに向けて斜め上方に反射される。凹面鏡５６で表示
光が反射されるときに、表示像は拡大され、表示位置を
より遠方にされて虚像として表示される。The display light emitted from the display 18 is reflected by the plane mirror 5.
1. After being reflected by the plane mirror 52, the transmission hologram 53
The optical path is bent by, and after being reflected by the plane mirror 54 and the non-regular reflection hologram 55 in a substantially horizontal plane, it is reflected obliquely upward by the concave mirror 56 toward the combiner. When the display light is reflected by the concave mirror 56, the display image is enlarged, and the display position is made farther away and displayed as a virtual image.
【００５１】図１０は第５実施例における透過型ホログ
ラム５３と非正反射型ホログラム５５による波長分散の
補正の説明図を示す。第５実施例では、図９、図１０に
示すように、非正反射型ホログラム５５による波長分散
を、透過型ホログラム５３の回折光の波長分散でキャン
セルするように、光学系を構成している。FIG. 10 shows an explanatory view of correction of wavelength dispersion by the transmission hologram 53 and the non-regular reflection hologram 55 in the fifth embodiment. In the fifth embodiment, as shown in FIGS. 9 and 10, the optical system is configured so that the wavelength dispersion of the non-regular reflection hologram 55 is canceled by the wavelength dispersion of the diffracted light of the transmission hologram 53. .
【００５２】第５実施例では、表示器１８から平面鏡５
２に至る表示光の光路を垂直面内で折り曲げているが、
表示器１８に近い部分であるため、光束の広がりは小さ
く、占有体積は小さい。また、平面鏡５２から凹面鏡５
６に至る表示光の光路を、略水平面内で折り曲げて形成
し、光学系における光路長を長くし、且つ光学系の高さ
を小さくしている。In the fifth embodiment, the display 18 to the plane mirror 5 are used.
Although the optical path of the display light up to 2 is bent in the vertical plane,
Since it is a portion close to the display unit 18, the spread of the light flux is small and the occupied volume is small. In addition, from the flat mirror 52 to the concave mirror 5
The optical path of the display light up to 6 is formed by bending it in a substantially horizontal plane to increase the optical path length in the optical system and reduce the height of the optical system.
【００５３】このため、表示像の歪み、収差、視点を変
えたときの像の流れの問題を生じないで、従来の光学ユ
ニットより遠方に表示像を表示でき、且つ光学ユニット
の薄型化、小型化ができる。従って、自動車のダッシュ
ボードの既存の機器の配置を変更することなく、光学ユ
ニットをダッシュボードの内部に配置することができ
る。Therefore, the display image can be displayed farther than the conventional optical unit without causing problems such as distortion of the display image, aberration, and image flow when the viewpoint is changed, and the optical unit is thin and small. Can be converted. Therefore, the optical unit can be arranged inside the dashboard without changing the arrangement of the existing equipment on the dashboard of the automobile.
【００５４】また、透過型ホログラムと非正反射型ホロ
グラムを用いることで、光学ユニットの形状をより直方
体に近づけ、凹凸が少ない形状としている。このため、
第１実施例、第２実施例よりも、奥行きＬＤが小さく、
自動車のダッシュボードへの取り付けが更に容易であ
る。Further, by using the transmission type hologram and the non-regular reflection type hologram, the shape of the optical unit is made closer to a rectangular parallelepiped, and the shape with less unevenness is formed. For this reason,
The depth LD is smaller than in the first and second embodiments,
It is even easier to install on a car dashboard.
【００５５】なお、偏向手段を第５実施例より更に多く
設ける場合は、透過型ホログラム１枚と非正反射型ホロ
グラム１枚からなる組を複数組設ける構成とすることも
可能である。When a larger number of deflecting means are provided than in the fifth embodiment, it is possible to provide a plurality of sets each including one transmission hologram and one non-regular reflection hologram.
【００５６】図１１は本発明の第６実施例の光学ユニッ
トの上面図を示し、図１２は第６実施例の光学ユニット
の側面図を示す。第６実施例では、光学ユニット６０は
表示器１８と、偏向手段である階段状ミラー（以下フレ
ネルミラーと記す）６１、フレネルミラー６２、フレネ
ルミラー６３、及び凹面鏡６４で構成される。第６実施
例では、偏向手段は４個で、Ｎ＝４である。FIG. 11 shows a top view of the optical unit of the sixth embodiment of the present invention, and FIG. 12 shows a side view of the optical unit of the sixth embodiment. In the sixth embodiment, the optical unit 60 is composed of a display 18, a stepwise mirror (hereinafter referred to as Fresnel mirror) 61 which is a deflection means, a Fresnel mirror 62, a Fresnel mirror 63, and a concave mirror 64. In the sixth embodiment, there are four deflecting means and N = 4.
【００５７】図１３はフレネルミラーの斜視図を示す。
図１３に示すように、フレネルミラーは、傾斜した微小
な平面鏡が多数形成されており、断面形状が鋸歯状とな
っている。平面鏡のピッチｄはミリメートル、または、
サブミリメートルのオーダーであり、それぞれの微小反
射面においては、幾何光学的な鏡面反射が起こる。FIG. 13 shows a perspective view of the Fresnel mirror.
As shown in FIG. 13, the Fresnel mirror is formed with a large number of inclined minute plane mirrors and has a saw-tooth cross-sectional shape. The plane mirror pitch d is millimeter, or
On the order of submillimeters, geometrical optical specular reflection occurs on each minute reflecting surface.
【００５８】微小反射面の傾斜角βは、図１１に示した
光路の取り方によって決定される。傾斜角βの値は１つ
のフレネルミラーの面内で一定ではなく、場所によって
変えられている。The inclination angle β of the minute reflecting surface is determined by the way of taking the optical path shown in FIG. The value of the tilt angle β is not constant in the plane of one Fresnel mirror, but varies depending on the location.
【００５９】以下に、傾斜角βの定め方について説明す
る。図１４は図１１と同様の光学系における光路の展開
図を示す。図１４は表示器１８上の点Ｐから発する光線
（代表する３本）がフレネルミラー６１、６２、６３、
凹面鏡６４で反射される様子を示している。Hereinafter, how to determine the inclination angle β will be described. FIG. 14 shows a development view of an optical path in an optical system similar to that of FIG. In FIG. 14, the light rays (representative three rays) emitted from the point P on the display 18 are Fresnel mirrors 61, 62, 63,
It shows how the light is reflected by the concave mirror 64.
【００６０】フレネルミラーは微小な平面鏡の集合体で
あるが、結像の様子は単純な平面鏡とは異なる。表示光
がフレネルミラーで反射される度に虚像が形成される
が、それらをＰ' 、Ｐ" 、Ｐ"'とする。鮮明な表示を得
るためには、Ｐ"'が鮮明な点像であることが必要であ
る。一般に１点から発散する光束を傾斜角β一定のフレ
ネルミラーで反射させると、収差が著しく発生する。そ
こで、フレネルミラー６１、６２、６３それぞれにおい
て、傾斜角βに分布を持たせて収差を補正する。The Fresnel mirror is an assembly of minute plane mirrors, but the state of image formation is different from that of a simple plane mirror. A virtual image is formed each time the display light is reflected by the Fresnel mirror, and these are designated as P ′, P ″, and P ″ ′. In order to obtain a clear display, it is necessary for P "to be a clear point image. Generally, when a light beam diverging from one point is reflected by a Fresnel mirror with a constant inclination angle β, aberration occurs remarkably. Therefore, in each of the Fresnel mirrors 61, 62, 63, the inclination angle β is given a distribution to correct the aberration.
【００６１】傾斜角βの分布を設計するに際しては、以
下の点に注意を要する。Ｐ"'を中心としてＱ40を通る球
面と他の２光線が交わる点をそれぞれＱ41、Ｑ42とする
と、点ＰからＱ40、Ｑ41、Ｑ42までの光路長がほぼ等し
くなるようにする。The following points should be noted when designing the distribution of the inclination angle β. Let Q 41 and Q 42 be the points at which the spherical surface passing through Q 40 and the other two rays with P ′ ′ as the center intersect, respectively, so that the optical path lengths from the point P to Q 40 , Q 41 , and Q 42 are almost equal. To do.
【００６２】傾斜角βの分布の設計は、以下の手順で行
う。フレネルミラー６１について考えると、先ず、フレ
ネルミラー６１全体の面の光束に対する角度の設定を調
整する。次に、Ｐ' が、直線Ｑ10Ｑ20上で、Ｑ10Ｐ＝Ｑ
10Ｐ' となる位置に形成されるように、フレネルミラー
６１のβの分布を決定する。具体的には、フレネルミラ
ー６１上の任意の点Ｑ1iに関して、直線Ｑ1iＰと直線Ｑ
1iＰ' の２等分線方向が微小平面鏡 の法線方向となる
ように傾斜角βを決定する。フレネルミラー６２、６３
についても同様にして傾斜角βを決定する。The design of the distribution of the inclination angle β is performed by the following procedure. Considering the Fresnel mirror 61, first, the setting of the angle of the entire surface of the Fresnel mirror 61 with respect to the luminous flux is adjusted. Next, P'is Q 10 P = Q on the straight line Q 10 Q 20.
The β distribution of the Fresnel mirror 61 is determined so that the Fresnel mirror 61 is formed at a position of 10 P ′. Specifically, regarding an arbitrary point Q 1i on the Fresnel mirror 61, a straight line Q 1i P and a straight line Q 1i
The tilt angle β is determined so that the direction of the bisector of 1i P'is the normal direction of the small plane mirror. Fresnel mirror 62, 63
Similarly, the tilt angle β is determined.
【００６３】図１１において、フレネルミラー６１で
は、矢印ａの方向に行くに従ってβを大きくしている。
また、フレネルミラー６２では、矢印ｂの方向に行くに
従ってβを大きくしている。フレネルミラー６３では、
矢印ｃの方向に行くに従ってβを大きくしている。In FIG. 11, in the Fresnel mirror 61, β increases as it goes in the direction of arrow a.
Further, in the Fresnel mirror 62, β is increased in the direction of the arrow b. In the Fresnel mirror 63,
Β increases as it goes in the direction of arrow c.
【００６４】フレネルミラー６１、フレネルミラー６
２、フレネルミラー６３、及び凹面鏡６４の配置によ
り、表示器１８から凹面鏡６４に至る光路は、略水平面
内に配置してある。ここで、表示器１８上の点Ｐを通る
光軸がフレネルミラー６１、６２、６３、凹面鏡６４で
反射される点をそれぞれＱ10、Ｑ20、Ｑ30、Ｑ40とす
る。Fresnel mirror 61, Fresnel mirror 6
2, the optical path from the display 18 to the concave mirror 64 is arranged in a substantially horizontal plane by the arrangement of the Fresnel mirror 63 and the concave mirror 64. Here, the points where the optical axis passing through the point P on the display 18 is reflected by the Fresnel mirrors 61, 62, 63 and the concave mirror 64 are Q 10 , Q 20 , Q 30 , Q 40 , respectively.
【００６５】表示器１８とフレネルミラー６１（Ｎ−３
番目の偏向手段）の間の光路ＰＱ10が、フレネルミラー
６３（Ｎ−１番目の偏向手段）と凹面鏡６４（Ｎ番目の
偏向手段）の間の光路Ｑ30Ｑ40と、略水平面内で交差し
ている。また、フレネルミラー６１（Ｎ−３番目の偏向
手段）とフレネルミラー６２（Ｎ−２番目の偏向手段）
の間の光路Ｑ10Ｑ20が、フレネルミラー６３（Ｎ−１番
目の偏向手段）と凹面鏡６４（Ｎ番目の偏向手段）の間
の光路Ｑ30Ｑ40と、略水平面内で交差している。The display 18 and the Fresnel mirror 61 (N-3
The optical path PQ 10 between the Fresnel mirror 63 (N−1th deflecting means) and the concave mirror 64 (Nth deflecting means) intersects with the optical path Q 30 Q 40 in a substantially horizontal plane. is doing. Further, the Fresnel mirror 61 (N-3rd deflecting means) and the Fresnel mirror 62 (N-2th deflecting means)
Optical path Q 10 Q 20 between is an optical path Q 30 Q 40 between the Fresnel mirror 63 (N-1 th deflection means) and a concave mirror 64 (N-th deflection means), intersect at a substantially horizontal plane .
【００６６】表示器１８から出た表示光は、ｘ軸正方向
に進み（ｚ軸方向にも少し進む）、フレネルミラー６１
で反射されてｘｙ平面内をｘ軸負方向に進む。次に、フ
レネルミラー６２で反射されてｘｙ平面内をフレネルミ
ラー６３に向けて進み、フレネルミラー６３で反射され
てｘｙ平面内を凹面鏡６４に向けて進む。The display light emitted from the display device 18 travels in the positive direction of the x-axis (slightly travels in the z-axis direction), and the Fresnel mirror 61.
Is reflected by and travels in the negative direction of the x axis in the xy plane. Next, the light is reflected by the Fresnel mirror 62 and travels in the xy plane toward the Fresnel mirror 63, and is reflected by the Fresnel mirror 63 and travels in the xy plane toward the concave mirror 64.
【００６７】更に、凹面鏡６４で斜め上方に反射され
て、コンバイナに向かう。凹面鏡６４で表示光が反射さ
れるときに、表示像は拡大され、表示位置をより遠方に
されて虚像として表示される。Further, the light is reflected obliquely upward by the concave mirror 64 and heads for the combiner. When the display light is reflected by the concave mirror 64, the display image is enlarged, and the display position is made farther away and displayed as a virtual image.
【００６８】第６実施例では、表示器１８から凹面鏡６
４に至る表示光の光路を、略水平面内で折り曲げて形成
し、光学系における光路長を長くし、且つ光学系の高さ
を小さくしている。このため、表示像の歪み、収差、視
点を変えたときの像の流れの問題を生じないで遠方に表
示像を表示でき、且つ光学ユニットの薄型化、小型化が
できる。従って、自動車のダッシュボードの既存の機器
の配置を変更することなく、光学ユニットをダッシュボ
ードの内部に配置することができる。In the sixth embodiment, from the display 18 to the concave mirror 6
The optical path of the display light up to 4 is formed by bending it in a substantially horizontal plane to increase the optical path length in the optical system and reduce the height of the optical system. Therefore, the display image can be displayed in a distant place without causing the distortion of the display image, the aberration, and the problem of the flow of the image when the viewpoint is changed, and the optical unit can be thinned and downsized. Therefore, the optical unit can be arranged inside the dashboard without changing the arrangement of the existing equipment on the dashboard of the automobile.
【００６９】また、フレネルミラーを用いることで、光
学ユニットの形状をより直方体に近づけ、凹凸が少ない
形状としている。このため、第１実施例、第２実施例よ
りも、奥行きＬＤが小さく、自動車のダッシュボードへ
の取り付けが更に容易である。Further, by using the Fresnel mirror, the shape of the optical unit is made closer to a rectangular parallelepiped, and the shape with less unevenness is formed. For this reason, the depth LD is smaller than in the first and second embodiments, and the mounting on the dashboard of the automobile is easier.
【００７０】図１５は本発明の第７実施例の光学ユニッ
トの平面図を示す。第７実施例では、光学ユニット７０
は表示器１８と、偏向手段であるフレネルミラー７１、
フレネルミラー７２、及び凹面鏡７３で構成される。第
７実施例では、偏向手段は３個で、Ｎ＝３である。FIG. 15 is a plan view of the optical unit according to the seventh embodiment of the present invention. In the seventh embodiment, the optical unit 70
Is a display 18 and a Fresnel mirror 71 which is a deflection means,
It is composed of a Fresnel mirror 72 and a concave mirror 73. In the seventh embodiment, there are three deflecting means and N = 3.
【００７１】フレネルミラー７１、フレネルミラー７
２、及び凹面鏡７３の配置により、表示器１８から凹面
鏡７３に至る光路は、略水平面内に配置してある。ここ
で、表示器１８上の点Ｐを通る光軸がフレネルミラー７
１、７２、凹面鏡７３で反射される点をそれぞれＱ50、
Ｑ60、Ｑ70とする。Fresnel mirror 71, Fresnel mirror 7
2, and the arrangement of the concave mirror 73, the optical path from the display 18 to the concave mirror 73 is arranged in a substantially horizontal plane. Here, the optical axis passing through the point P on the display 18 is the Fresnel mirror 7
1, 72, the points reflected by the concave mirror 73 are Q 50 ,
And Q 60, Q 70.
【００７２】表示器１８とフレネルミラー７１（Ｎ−２
番目の偏向手段）の間の光路ＰＱ50が、フレネルミラー
７２（Ｎ−１番目の偏向手段）と凹面鏡７３（Ｎ番目の
偏向手段）の間の光路Ｑ60Ｑ70と、略水平面内で交差し
ている。The display 18 and the Fresnel mirror 71 (N-2
The optical path PQ 50 between the second deflecting means) intersects the optical path Q 60 Q 70 between the Fresnel mirror 72 (N−1th deflecting means) and the concave mirror 73 (Nth deflecting means) in a substantially horizontal plane. is doing.
【００７３】表示器１８から出た表示光は、フレネルミ
ラー７１、フレネルミラー７２で、略水平面内で反射さ
れた後、凹面鏡７３で斜め上方に反射されて、コンバイ
ナに向かう。凹面鏡７３で表示光が反射されるときに、
表示像は拡大され、表示位置をより遠方にされて虚像と
して表示される。なお、フレネルミラー７１、７２の傾
斜角βの決定方法は、第６実施例と同様にして行う。The display light emitted from the display device 18 is reflected by the Fresnel mirror 71 and the Fresnel mirror 72 in a substantially horizontal plane, and then is reflected obliquely upward by the concave mirror 73 to travel to the combiner. When the display light is reflected by the concave mirror 73,
The display image is magnified, and the display position is moved further away and displayed as a virtual image. The method of determining the tilt angle β of the Fresnel mirrors 71 and 72 is the same as in the sixth embodiment.
【００７４】第７実施例では、表示器１８から凹面鏡７
３に至る表示光の光路を、略水平面内で折り曲げて形成
し、光学系における光路長を長くし、且つ光学系の高さ
を小さくしている。このため、表示像の歪み、収差、視
点を変えたときの像の流れの問題を生じないで遠方に表
示像を表示でき、且つ光学ユニットの薄型化、小型化が
できる。従って、自動車のダッシュボードの既存の機器
の配置を変更することなく、光学ユニットをダッシュボ
ードの内部に配置することができる。In the seventh embodiment, the display 18 is moved to the concave mirror 7.
The optical path of the display light up to 3 is formed by bending it in a substantially horizontal plane to increase the optical path length in the optical system and reduce the height of the optical system. Therefore, the display image can be displayed in a distant place without causing the distortion of the display image, the aberration, and the problem of the flow of the image when the viewpoint is changed, and the optical unit can be thinned and downsized. Therefore, the optical unit can be arranged inside the dashboard without changing the arrangement of the existing equipment on the dashboard of the automobile.
【００７５】また、フレネルミラーを用いることで、光
学ユニットの形状をより直方体に近づけ、凹凸が少ない
形状としている。このため、第１実施例、第２実施例よ
りも、奥行きＬＤが小さく、自動車のダッシュボードへ
の取り付けが更に容易である。また第７実施例では、フ
レネルミラーを２枚としており、光学系が簡素になるた
め、光学系の厚みを第６実施例よりも薄くできる。Further, by using the Fresnel mirror, the shape of the optical unit is made closer to a rectangular parallelepiped, and the shape with less unevenness is obtained. For this reason, the depth LD is smaller than in the first and second embodiments, and the mounting on the dashboard of the automobile is easier. Further, in the seventh embodiment, the number of Fresnel mirrors is two, and the optical system is simple, so that the thickness of the optical system can be made thinner than in the sixth embodiment.
【００７６】なお、上記各実施例において、表示器１８
は、液晶、蛍光表示管等の従来のものを使用することが
可能である。表示器１８の発光スペクトルに制限はな
く、カラー表示が可能な表示器１８を用いれば、カラー
の表示も可能である。また、コンバイナとしては、従来
の増反射膜を自動車のフロントウインドに一体成形した
ものを利用することができる。In each of the above embodiments, the display 18
A conventional one such as a liquid crystal display or a fluorescent display tube can be used as the. The emission spectrum of the display 18 is not limited, and color display is also possible by using the display 18 capable of color display. Further, as the combiner, a conventional reflection enhancing film integrally formed on the front window of an automobile can be used.
【００７７】[0077]
【発明の効果】上述の如く、請求項１の発明によれば、
光学系における光路長を長くし、且つ光学系の高さを小
さくするため、遠方に表示像を表示でき、且つ光学ユニ
ットの薄型化、小型化ができる等の特長を有する。As described above, according to the invention of claim 1,
Since the optical path length in the optical system is lengthened and the height of the optical system is reduced, it is possible to display a display image at a distance, and it is possible to make the optical unit thin and compact.
【００７８】請求項２の発明によれば、Ｎ番目の偏向手
段が凹面鏡または、凹面鏡と同等の機能を有し、表示像
を拡大し、より遠方に表示するため、より光学ユニット
の小型化ができる。According to the second aspect of the present invention, the N-th deflecting means has a concave mirror or a function equivalent to that of the concave mirror, and the display image is enlarged and displayed further away, so that the optical unit can be made smaller. it can.
【００７９】請求項３の発明によれば、偏向手段に非正
反射型ホログラムを用いることで、光学ユニットの形状
をより直方体に近づけ、凹凸が少なく奥行きが小さい形
状としているため、より光学ユニットの小型化ができ
る。According to the invention of claim 3, by using the non-regular reflection type hologram for the deflecting means, the shape of the optical unit is made closer to a rectangular parallelepiped, and the shape of the optical unit is smaller and the depth is smaller. Can be miniaturized.
【００８０】請求項４の発明によれば、偏向手段に透過
型ホログラムと非正反射型ホログラムを用いることで、
光学ユニットの形状をより直方体に近づけ、凹凸が少な
く奥行きが小さい形状としているため、より光学ユニッ
トの小型化ができる。According to the invention of claim 4, by using the transmission type hologram and the non-regular reflection type hologram for the deflecting means,
Since the shape of the optical unit is closer to that of a rectangular parallelepiped and has a small depth and a small depth, the size of the optical unit can be further reduced.
【００８１】請求項５の発明によれば、偏向手段にフレ
ネルミラーを用いることで、光学ユニットの形状をより
直方体に近づけ、凹凸が少なく奥行きが小さい形状とし
ているため、より光学ユニットの小型化ができる。According to the fifth aspect of the present invention, by using the Fresnel mirror for the deflecting means, the shape of the optical unit can be made closer to a rectangular parallelepiped, and the shape of the optical unit can be reduced and the depth can be reduced. it can.
【図１】本発明の第１実施例の光学ユニットの斜視図で
ある。FIG. 1 is a perspective view of an optical unit according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第１実施例の光学ユニットの平面図で
ある。FIG. 2 is a plan view of the optical unit according to the first embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第２実施例の光学ユニットの平面図で
ある。FIG. 3 is a plan view of an optical unit according to a second embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第３実施例の光学ユニットの平面図で
ある。FIG. 4 is a plan view of an optical unit according to a third embodiment of the present invention.
【図５】ホログラムによる波長分散の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of wavelength dispersion by a hologram.
【図６】波長分散の補正の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of correction of chromatic dispersion.
【図７】本発明の第４実施例の光学ユニットの平面図で
ある。FIG. 7 is a plan view of an optical unit according to a fourth embodiment of the present invention.
【図８】本発明の第５実施例の光学ユニットの斜視図で
ある。FIG. 8 is a perspective view of an optical unit according to a fifth embodiment of the present invention.
【図９】本発明の第５実施例の光学ユニットの平面図で
ある。FIG. 9 is a plan view of an optical unit according to a fifth embodiment of the present invention.
【図１０】第５実施例における波長分散の補正の説明図
である。FIG. 10 is an explanatory diagram of correction of chromatic dispersion in the fifth embodiment.
【図１１】本発明の第６実施例の光学ユニットの上面図
である。FIG. 11 is a top view of an optical unit according to a sixth embodiment of the present invention.
【図１２】本発明の第６実施例の光学ユニットの側面図
である。FIG. 12 is a side view of an optical unit according to a sixth embodiment of the present invention.
【図１３】フレネルミラーの斜視図である。FIG. 13 is a perspective view of a Fresnel mirror.
【図１４】光路の展開図である。FIG. 14 is a development view of an optical path.
【図１５】本発明の第７実施例の光学ユニットの平面図
である。FIG. 15 is a plan view of an optical unit according to a seventh embodiment of the present invention.
【図１６】従来のヘッドアップディスプレイの一例を示
す図である。FIG. 16 is a diagram showing an example of a conventional head-up display.
【図１７】凹面鏡による遠方拡大表示の説明図である。FIG. 17 is an explanatory diagram of far-distance enlarged display by a concave mirror.
【図１８】従来の別の光学ユニットの例を示す図であ
る。FIG. 18 is a diagram showing an example of another conventional optical unit.
１０ 光学ユニット １１ 平面鏡 １２ 平面鏡 １３ 凹面鏡 １７ 出射窓 １８ 表示器 ２０ 光学ユニット ２１ 平面鏡 ２２ 平面鏡 ２３ 平面鏡 ２４ 凹面鏡 ３０ 光学ユニット ３１ 平面鏡 ３２ 非正反射ホログラム ３３ 非正反射ホログラム ３４ 凹面鏡 ４０ 光学ユニット ４１ 非正反射ホログラム ４２ 平面鏡 ４３ 非正反射ホログラム ４４ 凹面鏡 ５０ 光学ユニット ５１ 平面鏡 ５２ 平面鏡 ５３ 透過型ホログラム ５４ 平面鏡 ５５ 非正反射ホログラム ５６ 凹面鏡 ６０光学ユニット ６１ フレネルミラー ６２ フレネルミラー ６３ フレネルミラー ６４ 凹面鏡 ７０光学ユニット ７１ フレネルミラー ７２ フレネルミラー ７３ 凹面鏡 10 Optical Unit 11 Plane Mirror 12 Plane Mirror 13 Concave Mirror 17 Exit Window 18 Display 20 Optical Unit 21 Plane Mirror 22 Plane Mirror 23 Plane Mirror 24 Concave Mirror 30 Optical Unit 31 Plane Mirror 32 Non-specular Hologram 33 Non-specular Hologram 34 Concave Mirror 40 Optical Unit 41 Non-specular Hologram 42 Plane mirror 43 Non-specular reflection hologram 44 Concave mirror 50 Optical unit 51 Plane mirror 52 Plane mirror 53 Transmission hologram 54 Plane mirror 55 Non-specular reflection hologram 56 Concave mirror 60 Optical unit 61 Fresnel mirror 62 Fresnel mirror 63 Fresnel mirror 64 Fresnel mirror 70 Optical unit 71 Fresnel mirror 72 Fresnel mirror 73 Concave mirror
Claims (6)
れた表示光をコンバイナにより運転者に向けて反射して
車両前方に虚像を表示し、且つ車両前方からの光を透過
させるヘッドアップディスプレイにおいて、 前記光学ユニット（１０）は、表示器（１８）とＮ個
（Ｎ＞２）の偏向手段（１１、１２、１３）とで構成さ
れ、 表示器（１８）とＮ−２番目の偏向手段（１１）との間
の少なくとも１つの光路が、Ｎ−１番目の偏向手段（１
２）とＮ番目の偏向手段（１３）との間の光路と、略水
平面内で交差するように、前記Ｎ個の偏向手段（１１、
１２、１３）を配置した構成としたことを特徴とするヘ
ッドアップディスプレイ。1. A head-up display in which display light emitted from an optical unit (10, 60) is reflected by a combiner toward a driver to display a virtual image in front of the vehicle and transmits light from the front of the vehicle. The optical unit (10) comprises a display (18) and N (N> 2) deflecting means (11, 12, 13), and the display (18) and the (N−2) th deflecting means. At least one optical path between (11) and (11) is the (N-1) th deflecting means (1
The N deflection means (11, 11) are arranged so as to intersect the optical path between the 2) and the Nth deflection means (13) in a substantially horizontal plane.
A head-up display characterized in that it has a configuration in which 12, 13) are arranged.
鏡又は凹面鏡と同等の機能を有する偏向手段であり、他
の偏向手段（１１、１２）は平面鏡である構成としたこ
とを特徴とする請求項１記載のヘッドアップディスプレ
イ。2. The N-th deflecting means (13) is a concave mirror or a deflecting means having a function equivalent to that of the concave mirror, and the other deflecting means (11, 12) are flat mirrors. The head-up display according to claim 1.
３、３４；４１、４２、４３、４４）のうち、２Ｋ（Ｋ
はＮ／２より小さい自然数）個の偏向手段（３２、３
３；４１、４３）は非正反射型ホログラムである構成と
したことを特徴とする請求項１記載のヘッドアップディ
スプレイ。3. The N deflection means (31, 32, 3)
3, 34; 41, 42, 43, 44), 2K (K
Is a natural number smaller than N / 2) deflection means (32, 3)
3. The head-up display according to claim 1, wherein 3; 41, 43) is a non-regular reflection hologram.
３、５４、５５、５６）のうち、Ｋ個の偏向手段（５
３）は透過型ホログラムであり、Ｋ個の偏向手段（５
５）は、非正反射型ホログラムである構成としたことを
特徴とする請求項１記載のヘッドアップディスプレイ。4. The N deflection means (51, 52, 5)
3, 54, 55, 56) of K deflection means (5
3) is a transmission type hologram, and K deflection means (5
The head-up display according to claim 1, wherein 5) is a non-regular reflection hologram.
３、６４）のうち、少なくとも２つの偏向手段は、複数
の微小反射面を有する断面鋸歯状の階段状ミラー（６
１、６２、６３）である構成としたことを特徴とする請
求項１記載のヘッドアップディスプレイ。5. The N deflection means (61, 62, 6)
3, 64), at least two of the deflecting means have stepped mirrors (6) having a plurality of micro-reflecting surfaces and having a sawtooth cross section.
The head-up display according to claim 1, wherein the head-up display has a configuration of 1, 62, 63).
は、前記表示器（１８）上の任意の点から放射状に発す
る光線が、前記光学ユニット（６０）から出射した時点
において虚像点を形成し、且つ該虚像点を中心に出射光
と交わる球面を想定したときに、該各光線の該表示器
（１８）から該球面との交点に至るまでの実光路長がほ
ぼ等しくなるように、前記微小反射面の傾斜角を定めた
構成としたことを特徴とする請求項５記載のヘッドアッ
プディスプレイ。6. The step mirror (61, 62, 63)
Is a spherical surface that forms a virtual image point at the time when a ray radially emitted from an arbitrary point on the display (18) exits from the optical unit (60) and intersects with the outgoing light centered on the virtual image point. Assuming that the inclination angle of the minute reflection surface is determined so that the actual optical path lengths of the respective light rays from the display (18) to the intersection with the spherical surface are substantially equal. The head-up display according to claim 5.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4214398A JPH0655957A (en) | 1992-08-11 | 1992-08-11 | Head up display |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4214398A JPH0655957A (en) | 1992-08-11 | 1992-08-11 | Head up display |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0655957A true JPH0655957A (en) | 1994-03-01 |
Family
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Family Applications (1)
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Cited By (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6836369B2 (en) | 2002-03-08 | 2004-12-28 | Denso Corporation | Head-up display |
| US7133003B2 (en) | 2004-08-05 | 2006-11-07 | Searete Llc | Cosmetic enhancement mirror |
| US7259731B2 (en) | 2004-09-27 | 2007-08-21 | Searete Llc | Medical overlay mirror |
| US7283106B2 (en) | 2004-08-02 | 2007-10-16 | Searete, Llc | Time-lapsing mirror |
| US7429966B2 (en) | 2004-08-05 | 2008-09-30 | Searete, Llc | Cosmetic enhancement mirror |
| US7636072B2 (en) | 2004-08-02 | 2009-12-22 | Searete Llc | Cosmetic enhancement mirror |
| US7657125B2 (en) | 2004-08-02 | 2010-02-02 | Searete Llc | Time-lapsing data methods and systems |
| US7663571B2 (en) | 2004-08-02 | 2010-02-16 | Searete Llc | Time-lapsing mirror |
| US7671823B2 (en) | 2004-08-02 | 2010-03-02 | Searete Llc | Multi-angle mirror |
| US7679581B2 (en) | 2004-08-02 | 2010-03-16 | Searete Llc | Medical overlay mirror |
| US7679580B2 (en) | 2004-08-02 | 2010-03-16 | Searete Llc | Time-lapsing mirror |
| US7683858B2 (en) | 2004-08-02 | 2010-03-23 | Searete Llc | Cosmetic enhancement mirror |
| US7688283B2 (en) | 2004-08-02 | 2010-03-30 | Searete Llc | Multi-angle mirror |
| US7705800B2 (en) | 2004-09-15 | 2010-04-27 | Searete Llc | Multi-angle mirror |
| US7714804B2 (en) | 2004-09-15 | 2010-05-11 | Searete Llc | Multi-angle mirror |
| US7876289B2 (en) | 2004-08-02 | 2011-01-25 | The Invention Science Fund I, Llc | Medical overlay mirror |
| KR101017032B1 (en) * | 2009-05-13 | 2011-02-25 | 한국건설기술연구원 | Optical device of hud system for automotive vehicles |
| WO2011111990A3 (en) * | 2010-03-10 | 2012-02-23 | 브이앤아이 주식회사 | Vehicle hud device using multiple lenses |
| US9155373B2 (en) | 2004-08-02 | 2015-10-13 | Invention Science Fund I, Llc | Medical overlay mirror |
| JP2016102967A (en) * | 2014-11-28 | 2016-06-02 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | Virtual image display device |
| EP2318879B1 (en) * | 2008-08-26 | 2017-06-07 | Microvision, Inc. | Optical relay for compact head up display |
-
1992
- 1992-08-11 JP JP4214398A patent/JPH0655957A/en not_active Withdrawn
Cited By (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6836369B2 (en) | 2002-03-08 | 2004-12-28 | Denso Corporation | Head-up display |
| US7683858B2 (en) | 2004-08-02 | 2010-03-23 | Searete Llc | Cosmetic enhancement mirror |
| US7259732B2 (en) | 2004-08-02 | 2007-08-21 | Searete Llc | Cosmetic enhancement mirror |
| US7688283B2 (en) | 2004-08-02 | 2010-03-30 | Searete Llc | Multi-angle mirror |
| US7283106B2 (en) | 2004-08-02 | 2007-10-16 | Searete, Llc | Time-lapsing mirror |
| US7692606B2 (en) | 2004-08-02 | 2010-04-06 | Searete Llc | Medical overlay mirror |
| US7636072B2 (en) | 2004-08-02 | 2009-12-22 | Searete Llc | Cosmetic enhancement mirror |
| US7657125B2 (en) | 2004-08-02 | 2010-02-02 | Searete Llc | Time-lapsing data methods and systems |
| US7876289B2 (en) | 2004-08-02 | 2011-01-25 | The Invention Science Fund I, Llc | Medical overlay mirror |
| US7671823B2 (en) | 2004-08-02 | 2010-03-02 | Searete Llc | Multi-angle mirror |
| US7679581B2 (en) | 2004-08-02 | 2010-03-16 | Searete Llc | Medical overlay mirror |
| US7679580B2 (en) | 2004-08-02 | 2010-03-16 | Searete Llc | Time-lapsing mirror |
| US8831300B2 (en) | 2004-08-02 | 2014-09-09 | The Invention Science Fund I, Llc | Time-lapsing data methods and systems |
| US9155373B2 (en) | 2004-08-02 | 2015-10-13 | Invention Science Fund I, Llc | Medical overlay mirror |
| US7663571B2 (en) | 2004-08-02 | 2010-02-16 | Searete Llc | Time-lapsing mirror |
| US7429966B2 (en) | 2004-08-05 | 2008-09-30 | Searete, Llc | Cosmetic enhancement mirror |
| US7133003B2 (en) | 2004-08-05 | 2006-11-07 | Searete Llc | Cosmetic enhancement mirror |
| US7705800B2 (en) | 2004-09-15 | 2010-04-27 | Searete Llc | Multi-angle mirror |
| US7714804B2 (en) | 2004-09-15 | 2010-05-11 | Searete Llc | Multi-angle mirror |
| US7259731B2 (en) | 2004-09-27 | 2007-08-21 | Searete Llc | Medical overlay mirror |
| EP2318879B1 (en) * | 2008-08-26 | 2017-06-07 | Microvision, Inc. | Optical relay for compact head up display |
| KR101017032B1 (en) * | 2009-05-13 | 2011-02-25 | 한국건설기술연구원 | Optical device of hud system for automotive vehicles |
| WO2011111990A3 (en) * | 2010-03-10 | 2012-02-23 | 브이앤아이 주식회사 | Vehicle hud device using multiple lenses |
| CN102791510A (en) * | 2010-03-10 | 2012-11-21 | V&I株式会社 | Vehicle HUD device using multiple lenses |
| CN102791510B (en) * | 2010-03-10 | 2015-07-08 | V&I株式会社 | Vehicle HUD device using multiple lenses |
| JP2016102967A (en) * | 2014-11-28 | 2016-06-02 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | Virtual image display device |
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