JPWO2020004093A1 - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
画像を表す表示光を透光部材に向けて射出することで、前記画像を虚像として視認させるヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記画像を示す光を含む投影光を射出するプロジェクタと、
前記投影光が到達して前記画像が投影されることで、前記表示光を発するスクリーンと、
前記投影光の光路における前記プロジェクタと前記スクリーンとの間に位置し、前記投影光のうち前記画像を示す光以外の少なくとも一部の光を遮る遮光部と、を備え、
前記スクリーンは、前記プロジェクタの射出瞳によって定まる前記投影光の到達可能範囲である表示可能領域と、前記表示可能領域よりも内側の領域であって前記画像が投影される表示領域と、を有し、
前記投影光の主光線と垂直な方向から見た場合に、前記射出瞳の径方向における一端から前記表示可能領域の所定端へと向かう光線に沿う線を第1外線とし、前記射出瞳の径方向における前記一端から前記主光線よりも前記所定端側にある前記表示領域の端へと向かう光線に沿う線を第2外線とすると、
前記遮光部は、前記第1外線上に位置するとともに、前記第2外線の外側に位置する。
続いて、スクリーン60上の各種領域を、図4(b)を参照して説明する。スクリーン60は、入射する投影光Pに向く面(図2の下面)において、表示可能領域Rcと、表示領域Raとを有する。なお、スクリーン60は、透過型のものであるため、表示可能領域Rc、表示領域Ra、及び後述の表示余裕領域Rbについては、スクリーン60における表示光Lの射出面(図2の上面)において形成されると考えてもよい。
続いて、遮光部Sの位置条件について説明する。まず、当該位置条件を説明するために、図5を参照して各種光線に沿う線を定義する。なお、図6(a)、(b)等に示す遮光部Sは、枠体50の一部を示している。
図5において、射出瞳101の径方向における上端(一端)から、表示領域Raの上端(主光線Pmよりも所定端側にある表示領域Raの端)へと向かう光線に沿う線を「第2外線Ao」とする。一方、射出瞳101の径方向における下端(他端)から、表示領域Raの下端へと向かう光線に沿う線を「第2内線Ai」とする。
図5において、射出瞳101の中心から、表示可能領域Rcの上端(所定端)へと向かう光線に沿う線を「中線N」とする。
第1位置条件は、図6(a)に示す第1領域D1内に遮光部Sの一部が含まれるように、遮光部Sを位置させる条件である。第1領域D1は、第2外線Aoと第1外線Coと中線Nとに囲まれる領域である。具体的には、遮光部Sは、「第1外線Co上に位置するとともに、第2外線Aoの外側、且つ、中線Nの外側に位置する」という条件(第1位置条件)を満たす位置に設けられる。
第2位置条件は、図6(b)に示す第2領域D2内に遮光部Sの一部が含まれるように、遮光部Sを位置させる条件である。第2領域D2は、第2外線Aoと第1内線Ciとに囲まれる領域である。具体的には、遮光部Sは、「第1外線Co上、且つ、第1内線Ci上に位置するとともに、第2外線Aoの外側に位置する」という条件(第2位置条件)を満たす位置に設けられる。
図9(b)に示すように、第2位置条件を満たす遮光部Sによれば、表示余裕領域Rbの開始位置(表示領域Ra側の位置)から急峻に投影光Pの輝度を低下させつつも、表示余裕領域Rbの外縁部における投影光Pの輝度を表示領域Raの0%とすることができるため、ポストカードの発生を良好に低減することができる。
第3位置条件は、図7(a)に示す第3領域D3内に遮光部Sの一部が含まれるように、遮光部Sを位置させる条件である。第3領域D3は、第2外線Aoと第1内線Ciと中線Nとに囲まれる領域である。具体的には、遮光部Sは、「第1外線Co上、且つ、中線N上に位置するとともに、第2外線Aoの外側、且つ、第1内線Ciの外側に位置する」という条件(第3位置条件)を満たす位置に設けられる。
図10(a)に示すように、第3位置条件を満たす遮光部Sによれば、表示余裕領域Rbの開始位置(表示領域Ra側の位置)から緩やかに投影光Pの輝度を低下させつつも、表示余裕領域Rbの外縁部における投影光Pの輝度を表示領域Raの50%以下とすることができる。このため、第1位置条件と第2位置条件との双方のメリットをある程度充足しつつ、ポストカードの発生を良好に低減することができる。なお、TFTを用いたHUD装置におけるコントラスト比は「2000:1」、DMDを用いたプロジェクション方式のHUD装置におけるコントラスト比は「1000:1」が一般的であるが、このように、表示余裕領域Rbの外縁部における投影光Pの輝度を表示領域Raの50%以下にすることで、TFTを用いたHUD装置に相当する黒画素(つまり、外縁部が薄明るく視認されない表示)を実現することができる。
第4位置条件は、第3位置条件を限定した条件であり、図7(b)に示すように、遮光部Sの下端(主光線Pm側の端)を第2交点X2の近傍に達するように、遮光部Sを位置させる条件である。第2交点X2は、第2外線Aoと第1内線Ciとの交点である。
なお、「遮光部Sが第2交点X2の近傍に位置する」とは、例えば、画像Mの外縁となる第2外線Aoを遮光部Sで遮蔽しない範囲で遮光部Sの下端を可能な限り第2交点X2に近づけた態様であるとともに、設計上の要請により当該態様から数mmのずれが生じた状態を含む。
図10(b)に示すように、第4位置条件を満たす遮光部Sによれば、表示余裕領域Rbの開始位置(表示領域Ra側の位置)から緩やかに投影光Pの輝度を低下させつつも、表示余裕領域Rbの外縁における投影光Pの輝度を表示領域Raの0%とすることができる。このため、第1位置条件と第2位置条件との双方のメリットを充足しつつ、ポストカードの発生が極めて認識されづらいHUD装置1を提供することができる。
(特性1)遮光部Sの主光線Pm側の端が第2外線Aoに近い程、表示余裕領域Rbの開始位置から外縁に向かっての投影光Pの輝度の落ち始めが早くなる。一方、遮光部Sの主光線Pm側の端が第2外線Aoから離れる程、表示余裕領域Rbの開始位置から外縁に向かっての投影光Pの輝度の落ち始めが遅くなる。
(特性2)遮光部Sがスクリーン60に近い程、表示余裕領域Rbの開始位置から外縁に向かっての投影光Pの輝度の低下度が急になる。一方、遮光部Sがスクリーン60から遠い程、表示余裕領域Rbの開始位置から外縁に向かっての投影光Pの輝度の低下度が緩やかになる。
2…車両、3…ウインドシールド、4…観察者
L…表示光、V…虚像
100…プロジェクタ
10…照明装置、RGB…照明光
22…表示素子、P…投影光
23…投写レンズ部
30…制御部
40…第1反射部(反射部の一例)、41…反射面
50…枠体、51…開口部
S…遮光部
60…スクリーン、M…画像
Ra…表示領域、Rb…表示余裕領域、Rc…表示可能領域
101…射出瞳
Co…第1外線
Ci…第1内線(内線の一例)
Ao…第2外線
Ai…第2内線
N…中線
Pm…主光線
D…設定可能領域
D1…第1領域
D2…第2領域
D3…第3領域、X1…第1交点
X2…第2交点(交点の一例)
Claims (8)
- 画像を表す表示光を透光部材に向けて射出することで、前記画像を虚像として視認させるヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記画像を示す光を含む投影光を射出するプロジェクタと、
前記投影光が到達して前記画像が投影されることで、前記表示光を発するスクリーンと、
前記投影光の光路における前記プロジェクタと前記スクリーンとの間に位置し、前記投影光のうち前記画像を示す光以外の少なくとも一部の光を遮る遮光部と、を備え、
前記スクリーンは、前記プロジェクタの射出瞳によって定まる前記投影光の到達可能範囲である表示可能領域と、前記表示可能領域よりも内側の領域であって前記画像が投影される表示領域と、を有し、
前記投影光の主光線と垂直な方向から見た場合に、前記射出瞳の径方向における一端から前記表示可能領域の所定端へと向かう光線に沿う線を第1外線とし、前記射出瞳の径方向における前記一端から前記主光線よりも前記所定端側にある前記表示領域の端へと向かう光線に沿う線を第2外線とすると、
前記遮光部は、前記第1外線上に位置するとともに、前記第2外線の外側に位置する、
ヘッドアップディスプレイ装置。 - 前記主光線と垂直な方向から見た場合に、前記射出瞳の中心から前記所定端へと向かう光線に沿う線を中線とすると、
前記遮光部は、前記第1外線上に位置するとともに、前記第2外線の外側、且つ、前記中線の外側に位置する、
請求項1に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 - 前記主光線と垂直な方向から見た場合に、前記射出瞳の径方向における他端から前記所定端へと向かう光線に沿う線を内線とすると、
前記遮光部は、前記第1外線上、且つ、前記内線上に位置するとともに、前記第2外線の外側に位置する、
請求項1に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 - 前記主光線と垂直な方向から見た場合に、前記射出瞳の中心から前記所定端へと向かう光線に沿う線を中線とし、前記射出瞳の径方向における他端から前記所定端へと向かう光線に沿う線を内線とすると、
前記遮光部は、前記第1外線上、且つ、前記中線上に位置するとともに、前記第2外線の外側、且つ、前記内線の外側に位置する、
請求項1に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 - 前記遮光部は、前記第2外線と前記内線との交点の近傍に位置する、
請求項4に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 - 前記プロジェクタが射出した前記投影光を前記スクリーンに向けて反射させる反射面を有する反射部と、
前記反射部に設けられ、前記反射面を覗かせる開口部を有する枠体と、をさらに備え、
前記遮光部は、前記枠体の少なくとも一部によって構成されている、
請求項1乃至5のいずれか1項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 - 前記表示可能領域は、平面視で矩形の領域であり、
前記遮光部は、平面視で前記矩形の四辺のうち少なくとも一辺に沿う形状をなす、
請求項1乃至6のいずれか1項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 - 車両に搭載され、前記透光部材としての前記車両のフロントガラスに向けて前記表示光を射出する、
請求項1乃至7のいずれか1項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
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