JPH10333080A - ヘッドアップディスプレイ - Google Patents
ヘッドアップディスプレイInfo
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- JPH10333080A JPH10333080A JP9157703A JP15770397A JPH10333080A JP H10333080 A JPH10333080 A JP H10333080A JP 9157703 A JP9157703 A JP 9157703A JP 15770397 A JP15770397 A JP 15770397A JP H10333080 A JPH10333080 A JP H10333080A
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Abstract
を小さくでき、観察対象の画像の視認性を向上できるヘ
ッドアップディスプレイを提供する。 【解決手段】観察者Eの前方に配置されるコンバイナ1
に、画像表示光3を光路変更することで導く光学系4を
備える。その光学系4は第1光学素子5と第2光学素子
6とを有する。その第2光学素子6の光路変更面6aは
平坦な反射面とされる。その第2光学素子6は、観察対
象の虚像の形成位置を上下調節できるように、回転可能
である。
Description
物において、前方の実在物と各種情報とを重畳して視認
するために利用できるヘッドアップディスプレイに関す
る。
と、画像表示光の出射手段と、その画像表示光を反射し
て前記コンバイナに導くミラーとを備え、その画像表示
光の光学系からコンバイナまでの光路と、そのコンバイ
ナから観察者までの光路とは、上下に離間するものとさ
れ、そのミラーの反射面は、その画像表示光を集光する
ことでコンバイナの前方に観察対象の拡大虚像を形成で
きるように、凹曲面とされているヘッドアップディスプ
レイがある。
を調節できるように、そのミラーは回転可能とされてい
た。この場合、その観察対象の拡大虚像の形成位置の調
節距離は、そのミラーの横軸中心の回転角度に対応す
る。
形成できるように凹曲面とされている反射面を有するミ
ラーを横軸中心に回転させた場合、その回転角度に応じ
てヘッドアップディスプレイが大型化する。また、光学
系での収差が拡大されるため、観察対象の虚像の視認性
が低下するという問題がある。
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。
ィスプレイは、観察者の前方に配置されるコンバイナ
と、画像表示光の出射手段と、その画像表示光を光路変
更して前記コンバイナに導く光学系とを備え、その光学
系は第1光学素子と第2光学素子とを有する。
の光路変更面は平坦な反射面とされ、その第2光学素子
は、観察対象の虚像の形成位置を調節できるように、回
転可能とされている点にある。この構成によれば、回転
前の第2光学素子の反射面により反射される画像表示光
と、回転後の第2光学素子の反射面により反射される画
像表示光とがなす角度は、その第2光学素子の横軸中心
の回転角度の2倍になる。よって、その虚像の形成位置
の調節距離は、その第2光学素子の横軸中心の回転角度
の2倍に対応する。一方、従来のように第1光学素子の
光路変更面を、その画像表示光を集光することでコンバ
イナの前方に観察対象の拡大虚像を形成できるように、
凹曲面とし、その第1光学素子を回転させて虚像の形成
位置を調節した場合、その虚像の形成位置の調節距離
は、その第1光学素子の回転角度に対応する。すなわ
ち、この構成によれば、虚像の形成位置の調節に必要な
光学素子の回転角を、従来の1/2にできる。これによ
り、ヘッドアップディスプレイを従来よりも小型化でき
る。また、その第2光学素子の回転角が小さい程に光学
系での収差を低減できるので、表示画像の視認性を向上
できる。
の光路変更面は反射面とされ、その第2光学素子は、観
察対象の虚像の形成位置を調節できるように、直線的に
変位可能とされている点にある。この構成によれば、変
位前の第2光学素子の反射面により反射された画像表示
光の光路を、変位後の第2光学素子の反射面により反射
された画像表示光の光路とを異なるものにできる。これ
により、その観察対象の虚像の形成位置を、光学素子を
回転させることなく調節できる。この場合、光学素子を
回転可能に支持する機構が不要になるので、構造を簡単
化し、ヘッドアップディスプレイを従来よりも小型化で
きる。
の光路変更面は曲面とされ、その第2光学素子は、観察
対象の虚像の形成位置を調節できるように回転可能とさ
れ、その回転前の第2光学素子により光路変更される画
像表示光と、その回転後の第2光学素子により光路変更
される画像表示光とがなす角度は、その第2光学素子の
回転角度よりも大きくされる点にある。この構成によれ
ば、その虚像の形成位置の調節距離は、その第2光学素
子の回転角度よりも大きな角度に対応する。これに対し
て、従来のように従来のように第1光学素子の光路変更
面を、その画像表示光を集光することでコンバイナの前
方に観察対象の拡大虚像を形成できるように、凹曲面と
し、第1光学素子を回転させて拡大虚像の形成位置を調
節した場合、その拡大虚像の形成位置の調節距離は、そ
の第1光学素子の横軸中心の回転角度に対応する。すな
わち、この構成によれば、虚像の形成位置の調節に必要
な光学素子の回転角を、従来よりも小さくできる。これ
により、ヘッドアップディスプレイを従来よりも小型化
できる。また、その第2光学素子の回転角が小さい程に
光学系での収差を低減できるので、表示画像の視認性を
向上できる。
明の第1実施形態を説明する。
の構成を示し、観察者であるドライバーEの前方に配置
されるコンバイナ1と、画像表示器2と、その画像表示
器2が出射する図中一点鎖線で示す画像表示光3の光路
を変更して上記コンバイナ1に導く光学系4とを備え
る。その画像表示光3の、光学系4からコンバイナ1ま
での光路と、そのコンバイナ1からドライバーEまでの
光路とは、上下に離間するものとされる。その光学系4
は、そのコンバイナ1の下方において、そのコンバイナ
1に対向する第1光学素子5と、この第1光学素子5に
対向する第2光学素子6とを有する。
光路を変更してドライバーEの目に導くと共に、コンバ
イナ1の前方からの光を透過してドライバーEの目に導
くことで、その画像表示光3とコンバイナ1の前方から
の光とを合成する。本実施形態では、そのコンバイナ1
は車両のフロントガラスにより構成されている。すなわ
ち、そのフロントガラスの内面に半透明の反射膜をコー
ティングすることで、そのフロントガラスはハーフミラ
ーとして機能する。これにより、その画像表示光3は、
このコンバイナ1の光路変更面1aにおいて反射するこ
とで光路変更される。なお、フロントガラスの後方に専
用のコンバイナを配置してもよい。専用のコンバイナ
は、例えばダッシュボード上に取り付けられたり、フロ
ントガラスに貼り付けられることで、ドライバーEの前
方に配置される。専用のコンバイナは、ハーフミラー以
外に、ホログラム素子、プリズム等により構成できる。
そのコンバイナは、ホログラム素子により構成される場
合は回折により画像表示光の光路を変更し、プリズムに
より構成される場合はプリズムの入射面での屈折と、そ
の入射面に対向するプリズムの内面での反射とにより画
像表示光の光路を変更する。そのコンバイナの光路変更
面は、凹曲面に限定されず、例えば平面であってもよ
い。専用のコンバイナを用いる場合、画像表示器2と光
学系4と一体化されたユニットであって、例えばダッシ
ュボード上に据え置かれるユニットを構成してもよい。
ードに取り付けらることでコンバイナ1に対向する。こ
の第1光学素子5は、本実施形態では全反射ミラーによ
り構成される。この第1光学素子5の光路変更面5a
は、画像表示光3を集光することでコンバイナ1の前方
に観察対象の拡大虚像を形成できるように、軸はずし回
転対称非球面に沿う凹曲面とされている。
標空間において下記の数式により特定される非球面にお
いて、その非球面の回転対称軸から偏心した中心を有す
る面である。なお、その数式において、ρ2 =x2 +y
2 、c=1/Rである。また、その数式は、2次曲面係
数Kと非球面係数αiとを零とした時に球面を表し、そ
の球面の半径がRであり、少なくとも一つの非球面係数
は零ではない。
系のxz平面において、その非球面が図中破線で示すよ
うな形状を有する場合、その非球面の回転対称軸である
z軸からx軸方向に図中eだけ偏心した中心を有する図
中実線で示す面が、軸はずし回転対称非球面となる。そ
の軸はずし回転対称非球面を定義する曲率1/R、2次
曲面係数K、非球面係数αiは、観察対象の拡大虚像を
明瞭に形成できるように適宜決定する。なお、その拡大
虚像を明瞭に形成できれば、そのρの次数は限定されな
い。
子により構成してもよく、この場合、その光路変更面5
aは画像表示光3の光路を回折により変更する。
で示すように、例えばダッシュボードに横軸10中心に
回転可能に取り付けらることで第1光学素子5に対向す
る。その横軸10は、本実施形態では第2光学素子6の
反射面6aに平行で、その反射面6aの中心を通るもの
とされているが、その第2光学素子6の回転により観察
対象の拡大虚像の位置を上下調節できれば、横軸10の
位置は特に限定されない。この第2光学素子6は、本実
施形態では全反射ミラーにより構成される。この第2光
学素子6の光路変更面6aは平坦な反射面とされる。
ドに取り付けられ、その第2光学素子6に向かい、例え
ばナビゲーション情報等に対応する画像表示光3を出射
する。この画像表示器2として、例えば、バックライト
付液晶表示器、ブラウン管ディスプレイ、蛍光表示管や
LEDを利用した表示器を用いることができる。
り反射された後に第1光学素子5により光路変更される
ことでコンバイナ1に導かれ、そのコンバイナ1により
光路変更されることで、コンバイナ1の前方からの光と
共にドライバーEの瞳に導かれる。これにより、そのコ
ンバイナ1の前方位置Pに観察対象の拡大虚像が形成さ
れる。ドライバーEは、その虚像と前方に実際に存在す
る物の双方を視認できる。
させるモータ11が設けられている。そのモータ11に
より、第2光学素子6を横軸10中心に任意の角度だけ
回転させることが可能とされている。その第2光学素子
6の回転により、観察対象の拡大虚像の形成位置を上下
調節することができる。
前の第2光学素子6の反射面6aを示し、破線は横軸1
0中心の回転後の第2光学素子6の反射面6aを示し、
一点鎖線は第2光学素子6の横軸10中心の回転前の画
像表示光3の光路を示し、2点鎖線は第2光学素子6の
横軸10中心の回転後の画像表示光3の反射後の光路を
示す。その横軸10中心の回転前の第2光学素子6の反
射面6aにより反射される画像表示光3と、回転後の第
2光学素子6の反射面6aにより反射される画像表示光
3とがなす角度2αは、その第2光学素子6の横軸10
中心の回転角度αの2倍になる。
虚像の形成位置の上下調節距離は、その第2光学素子6
の横軸10中心の回転角度の2倍に対応する。一方、従
来のように第1光学素子を横軸中心に回転させて拡大虚
像の形成位置を上下調節した場合、その拡大虚像の形成
位置の上下調節距離は、その第1光学素子の横軸中心の
回転角度に対応する。すなわち、この構成によれば、拡
大虚像の形成位置の上下調節に必要な光学素子の回転角
を、従来の1/2にできる。これにより、ヘッドアップ
ディスプレイを従来よりも小型化できる。また、その第
2光学素子6の回転角が小さい程に光学系4での収差を
低減できるので、表示画像の視認性を向上できる。
プディスプレイを示す。上記実施形態との相違は、第2
光学素子6が、例えばダッシュボードに、図において矢
印で示すように、その反射面6aの法線方向に往復変位
可能に取り付けられ、その反射面6aの法線方向に沿い
第2光学素子6を変位させるアクチュエータ11′が設
けられている。そのアクチュエータ11′により、第2
光学素子6を光路変更面6aの法線方向に任意の距離だ
け変位させることが可能とされている。その第2光学素
子6の変位により、観察対象の拡大虚像の形成位置を上
下調節することができる。他は第1実施形態と同様で、
同一部分は同一符号で示す。この第2実施形態によれ
ば、図4において実線で示す変位前の第2光学素子6の
反射面6aにより反射された1点鎖線で示す画像表示光
3と、破線で示す変位後の第2光学素子6の反射面6a
により反射された2点鎖線で示す画像表示光3とは、第
1光学素子5に致るまでは平行になる。これにより、そ
の観察対象の拡大虚像の形成位置を、光学素子を回転さ
せることなく上下調節できる。この場合、光学素子を回
転可能に支持する機構が不要になるので、構造を簡単化
し、ヘッドアップディスプレイを従来よりも小型化でき
る。
プディスプレイを示す。上記実施形態との相違は、第2
光学素子6の光路変更面は、球面または回転対称軸上の
中心を有する回転対称非球面に沿う曲面6a′とされて
いる。また、横軸10中心の回転前の第2光学素子6に
より光路変更される画像表示光3と、回転後の第2光学
素子6により光路変更される画像表示光3とがなす角度
は、その第2光学素子6の横軸10中心の回転角度より
も大きくされる。図示の例では第2光学素子6の光路変
更面6a′は凹曲面であるが、凸曲面であってもよい。
その第2光学素子6はホログラム素子、プリズム等によ
り構成してもよい。他は第1実施形態と同様で、同一部
分は同一符号で示す。この第3実施形態によれば、観察
対象の拡大虚像の形成位置の上下調節距離は、その第2
光学素子6の横軸10中心の回転角度よりも大きな角度
に対応する。これに対して、従来のように第1光学素子
を横軸中心に回転させて拡大虚像の形成位置を上下調節
した場合、その拡大虚像の形成位置の上下調節距離は、
その第1光学素子の横軸中心の回転角度に対応する。す
なわち、この構成によれば、拡大虚像の形成位置の上下
調節に必要な光学素子の回転角を、従来よりも小さくで
きる。これにより、ヘッドアップディスプレイを従来よ
りも小型化できる。また、その第2光学素子6の回転角
が小さい程に光学系4での収差を低減できるので、表示
画像の視認性を向上できる。
い。例えば、第1光学素子の光路変更面の形状は軸はず
し回転対称非球面に限定されない。また、各光学素子の
配置は特に限定されない。また、第2光学素子を回転さ
せる場合、その回転軸方向は特に限定されない。また、
第2光学素子を直線的に変位させる場合、その変位方向
は特に限定されず、第2光学素子の光路変更面を曲面と
してもよい。また、収差や歪みの軽減のため、光学系4
を構成する光学素子として、第1光学素子5と第2光学
素子6以外の光学素子を付加してもよい。また、本発明
のヘッドアップディスプレイの用途は特に限定されず、
例えば船舶に搭載されてもよい。
とができ、収納スペースを小さくでき、観察対象の画像
の視認性を向上できるヘッドアップディスプレイを提供
できる。
レイの構成説明図
レイの第1光学素子の光路変更面の説明図
レイの作用説明図
レイの構成説明図
レイの構成説明図
Claims (3)
- 【請求項1】 観察者の前方に配置されるコンバイナ
と、 画像表示光の出射手段と、 その画像表示光を光路変更して前記コンバイナに導く光
学系とを備え、 その光学系は第1光学素子と第2光学素子とを有し、 その第2光学素子の光路変更面は平坦な反射面とされ、 その第2光学素子は、観察対象の虚像の形成位置を調節
できるように、回転可能とされているヘッドアップディ
スプレイ。 - 【請求項2】 観察者の前方に配置されるコンバイナ
と、 画像表示光の出射手段と、 その画像表示光を光路変更して前記コンバイナに導く光
学系とを備え、 その光学系は第1光学素子と第2光学素子とを有し、 その第2光学素子の光路変更面は反射面とされ、 その第2光学素子は、観察対象の虚像の形成位置を調節
できるように、直線的に変位可能とされているヘッドア
ップディスプレイ。 - 【請求項3】 観察者の前方に配置されるコンバイナ
と、 画像表示光の出射手段と、 その画像表示光を光路変更して前記コンバイナに導く光
学系とを備え、 その光学系は第1光学素子と第2光学素子とを有し、 その第2光学素子の光路変更面は曲面とされ、 その第2光学素子は、観察対象の虚像の形成位置を調節
できるように回転可能とされ、その回転前の第2光学素
子により光路変更される画像表示光と、その回転後の第
2光学素子により光路変更される画像表示光とがなす角
度は、その第2光学素子の回転角度よりも大きくされる
ヘッドアップディスプレイ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9157703A JPH10333080A (ja) | 1997-05-30 | 1997-05-30 | ヘッドアップディスプレイ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9157703A JPH10333080A (ja) | 1997-05-30 | 1997-05-30 | ヘッドアップディスプレイ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10333080A true JPH10333080A (ja) | 1998-12-18 |
Family
ID=15655537
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9157703A Pending JPH10333080A (ja) | 1997-05-30 | 1997-05-30 | ヘッドアップディスプレイ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10333080A (ja) |
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