JPWO2020095612A1 - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
第一ガラス板及び第二ガラス板には、通常、フロート法で製造されたガラス板(以下、「フロートガラス板」と表記される場合有り)が使用される。フロートガラス板は、その製造過程で、溶融された錫からなる、錫浴上で板状に成形される。そのため、フロートガラス板の主面としては、その製造過程で錫浴に接した面である錫面と、該錫面とは反対側となる面の非錫面とがある。前者の面は、表面に錫が検出される錫面となり、後者の面は、前記錫面よりも表面の錫濃度が低い非錫面となる。
前記投影部は、中間膜及び前記中間膜を介して対向して配置された、前記移動体の室外側に配置される第一ガラス板と、前記移動体の室内側に配置される第二ガラス板とを備え、
前記第一ガラス板は、前記室外側に露出される第一主面と、前記第一主面の反対側の第二主面とを備え、
前記第二ガラス板は、前記室内側に露出される第四主面と、前記第四主面の反対側の第三主面とを備え、
前記第一ガラス板と、前記第二ガラス板とは、表面に錫が検出される錫面と、前記錫面よりも表面の錫濃度が低い非錫面とを備え、
前記第四主面は、錫面が配置されており、
前記虚像は、前記第四主面に形成された第一反射像に基づく、ヘッドアップディスプレイ装置である。
前記投影部は、中間膜及び前記中間膜を介して対向して配置された、前記移動体の室外側に配置される第一ガラス板と、前記移動体の室内側に配置される第二ガラス板とを備え、
前記第一ガラス板は、前記室外側に露出される第一主面と、前記第一主面の反対側の第二主面とを備え、
前記第二ガラス板は、前記室内側に露出される第四主面と、前記第四主面の反対側の第三主面とを備え、
前記第一ガラス板と、前記第二ガラス板とは、表面に錫が検出される錫面と、前記錫面よりも表面の錫濃度が低い非錫面とを備え、
前記第一主面は、非錫面が配置されており、
前記虚像は、前記第四主面に形成された第一反射像に基づく、ヘッドアップディスプレイ装置である。
前記投影部は、中間膜及び前記中間膜を介して対向して配置された、前記移動体の室外側に配置される第一ガラス板と、前記移動体の室内側に配置される第二ガラス板とを備え、
前記第一ガラス板は、前記室外側に露出される第一主面と、前記第一主面の反対側の第二主面とを備え、
前記第二ガラス板は、前記室内側に露出される第四主面と、前記第四主面の反対側の第三主面とを備え、
前記第一ガラス板と、前記第二ガラス板とは、表面に錫が検出される錫面と、前記錫面よりも表面の錫濃度が低い非錫面とを備え、
前記第一主面は、錫面が配置されており、
前記虚像は、前記第一主面に形成された第二反射像に基づく、ヘッドアップディスプレイ装置である。
前記投影部は、中間膜及び前記中間膜を介して対向して配置された、前記移動体の室外側に配置される第一ガラス板と、前記移動体の室内側に配置される第二ガラス板とを備え、
前記第一ガラス板は、前記室外側に露出される第一主面と、前記第一主面の反対側の第二主面とを備え、
前記第二ガラス板は、前記室内側に露出される第四主面と、前記第四主面の反対側の第三主面とを備え、
前記第一ガラス板と、前記第二ガラス板とは、表面に錫が検出される錫面と、前記錫面よりも表面の錫濃度が低い非錫面とを備え、
前記第四主面は、非錫面が配置されており、
前記虚像は、前記第一主面に形成された第二反射像に基づく、ヘッドアップディスプレイ装置である。
図1は、本発明の実施形態に係る第一のHUD装置の概略と、該装置での光路を示す、模式図である。
図2は、本発明の実施形態に係る第二のHUD装置の概略と、該装置での光路を示す、模式図である。
図1及び図2では、投影光の光路は実線で示され、二重像の原因となる投影光の光路は点線で表されている。映像部3からの光束のうち、投影部4の第四主面424に反射して乗員6の目に届く投影光を光線L1とし、投影部4の第一主面411に反射して乗員6の目に届く投影光を光線L2とする。
投影部4は、中間膜44及び中間膜44を介して対向して配置された、移動体の室外側に配置される第一ガラス板41と、移動体の室内側に配置される第二ガラス板42とを備えている。
第四主面424を通過した光線L2は、第一主面411に到達し、第一主面411には第二反射像が形成される。乗員6は、第二反射像に基づく虚像521を観察する。
このように、光線L1により作られる虚像511の位置と、光線L2により作られる虚像521の位置とにずれが生じるため、乗員6には、ずれて重なった虚像が見えることとなり、これが二重像観察の原因となる。
第一ガラス板41及び第二ガラス板42は、フロートガラス板、好ましくはISO16293−1で規定されているソーダ石灰珪酸塩ガラスの組成物からなるフロートガラス板が使用されることが好ましい。フロートガラス板は、その製造過程で、溶融された錫からなる、錫浴上で溶融ガラス素地を板状に成形することで得られる。そのため、フロートガラス板の主面には、その製造過程で、錫浴に接した面である錫面と、該錫面とは反対側となる面の非錫面とがある。溶融ガラス素地を板状に成形する過程で、雰囲気中に存在する酸素は、錫浴に溶解する、または、錫と反応して酸化錫を形成する。錫浴中の錫と酸素又は酸化錫の一部は、ガラス素地の錫浴と接する面に取り込まれ、フロートガラス板の主面の一つに錫面が形成される。錫面とは反対側の主面が非錫面となる。
表面錫量とは、ガラス板の表面から厚み方向に数十μmに存在するSnの量(単位はppm)のことである。蛍光X線法では、予め湿式化学分析法にて表面錫量が測定された標準試料の蛍光X線強度を求め、その蛍光X線強度と表面錫量との関係から検量線が得られる。あるフロートガラス板主面の蛍光X線強度と、検量線との対比から表面錫量が求められる。フロートガラス板の錫面の表面錫量は、10ppm以上(非錫面の表面錫量は10ppmには到達しない)なので、フロートガラス板の主面の表面錫量を求めることで、フロートガラス板の主面が錫面か、非錫面であるかを見分けることができる。
一般的に、雰囲気が還元性の雰囲気であるほど、表面錫量は低下する傾向にある。
また、溶融ガラス素地の温度が高いほど、該素地の錫浴上の滞留時間が長いほど、表面錫量は高くなる傾向にある。
投影部は、中間膜を第一ガラス板及び第二ガラス板で挟持して作製される合わせガラスである。また、S−HUD方式のHUD装置、又は、P−HUD方式のHUD装置の場合は、投影部に半波長板が配置されている。
第一ガラス板及び第二ガラス板としては、フロート法で製造されたガラス板を好適に用いることができる。ガラス板の材質としては、ISO16293−1で規定されているようなソーダ石灰珪酸塩ガラスの他、アルミノシリケートガラスやホウケイ酸塩ガラス、無アルカリガラス等の公知のガラス組成のものを使用することができる。ガラス板の厚さは、約2mmtのものを使うことが好ましいが、軽量化のためにこれよりも薄い厚さのものを用いてもよい。
また、楔HUD方式に用いる場合には、厚さに傾斜があるガラス板を用いることができる。
中間膜としては樹脂中間膜を用いることができ、樹脂中間膜としては、熱可塑性の透明なポリマーを用いるのが好ましい。ポリマーとして、ポリビニルブチラール(PVB)、エチレン酢酸ビニル(EVA)、アクリル樹脂(PMMA)、ウレタン樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)、シクロオレフィンポリマー(COP)等を使用することができる。
通常、樹脂中間膜の表面には、合わせガラスへの一体化加工時に発生する脱気不良に起因する失透や泡欠陥が生じないように、凹凸状のエンボス加工がなされており、本発明の実施形態に係るHUD装置においてもエンボス加工がなされた樹脂中間膜を用いることができる。
また、楔HUD方式に用いる場合には、厚さに傾斜がある中間膜を用いることができる。
半波長板としては、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルサルフォン、シクロオレフィンポリマー等のプラスチックフィルムを一軸又は二軸延伸した位相差素子や、液晶ポリマーを特定方向に配向させて配向状態を固定化した位相差素子を用いることができる。ポリマーを配向させる方法としては、例えば、ポリエステルフィルムやセルロースフィルムなどの透明プラスチックフィルムをラビング処理する方法や、ガラス板やプラスチックフィルム上に配向膜を形成し、上記配向膜をラビング処理又は光配向処理する方法などが挙げられる。配向を固定化する方法としては、例えば、紫外線硬化型の液晶ポリマーを光重合開始剤の存在下、紫外線照射して重合反応によって硬化させる方法や、加熱により架橋させる方法や、高温状態で配向した後に急冷する方法などが挙げられる。
半波長板は、投影部の光路内に配置されていればよく、例えば、中間膜が半波長板を含んでいてもよいし、ガラス板に接する位置に配置されても良い。
<光源及び投影光>
映像部からの投影光としてはP偏光とS偏光とを含む投影光を使用することができる。
P偏光とS偏光とを含む投影光の例としては、あらゆる偏光をランダムに含んだもの(無偏光)、円偏光や楕円偏光、P偏光とS偏光との混合光、P偏光、S偏光でもない直線偏光などが挙げられる。
映像部としては、P偏光とS偏光とを含む投影光を照射できるプロジェクターが好適に使用される。そのようなプロジェクターの例としては、DMD投影システム方式プロジェクター、レーザー走査型MEMS投影システム方式プロジェクター、または、反射型液晶方式プロジェクターからなるものが挙げられる。
偏光子は、一つの直線偏光に対する透過窓を有し、該透過窓が投影光の進行方向に面するように配置される。
2つの偏光子を配置し、スライド機構(図示せず)によって、いずれかの偏光子が、投影光の進行方向に面するようにすることで、P−HUD方式とS−HUD方式との切り替えができるようになっていてもよい。
また、投影光は、投影部に対して、ブリュースター角を形成するような入射角度で、投影部に入射されることが好ましい。
楔HUD方式の場合、投影部が、第一反射像又は第二反射像の領域において、厚さが徐々に変動する楔角プロファイルを備える。
楔HUD方式の場合、投影光の偏光に限定はなく、P偏光とS偏光とを含む投影光を使用することができる。
この場合、投影部の第四主面で第一反射像が形成され、移動体の乗員は、第四主面での第一反射像に基づく虚像を視認する。投影部の第一主面では第二反射像が形成されるが、楔角プロファイルを調整しておくことにより第二反射像と第一反射像が重なるようになり、二重像が生じることが防止される。
また、第四主面を錫面とすることで、第一反射像に基づく虚像の鮮鋭性が改善される。そのため、楔角プロファイルにより第二反射像と第一反射像が重なるようになった領域の境界における第二反射像の影響が低減されるので、実質的に映像の表示領域を拡大することができる。
このようにして拡大された映像の表示領域として、第一反射像の領域が、投影部の縦方向に150mm以上であることが好ましい。
また、第一反射像の領域が、投影部の横方向にも150mm以上であることが好ましい。
また、第四主面を錫面とすること又は第一主面を非錫面とすることで、第一反射像に基づく虚像の鮮鋭性が改善される。そのため、投影光の投影部に対する入射角がブリュースター角よりずれる領域における第二反射像の影響が低減され、実質的に映像の表示領域を拡大することができる。
このようにして拡大された映像の表示領域として、第一反射像の領域が、投影部の縦方向に150mm以上であることが好ましい。
第一主面での第二反射像を形成した投影光は、再度、半波長板を通過し、P偏光に変換される。移動体の乗員は、第一主面での第二反射像に基づく虚像を視認する。この虚像は、P偏光からなるので、乗員は、偏光サングラス越しでも、該虚像を視認することができる。
また、第一主面を錫面とすること又は第四主面を非錫面とすることで、第二反射像に基づく虚像の鮮鋭性が改善される。そのため、投影光の投影部に対する入射角がブリュースター角よりずれる領域における第一反射像の影響が低減され、実質的に映像の表示領域を拡大することができる。
このようにして拡大された映像の表示領域として、第二反射像の領域が、投影部の縦方向に150mm以上であることが好ましい。
以下に、本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の投影部となる合わせガラスを作製する方法の好適な一例を説明する。
ガラス板のうちの1枚を水平に置き、その上に中間膜(樹脂中間膜)を重ね、最後にもう一方のガラス板を置く。なお、樹脂中間膜としてPVBを用いる場合には、PVBの含水率を最適に保つために、作業時の温度を恒温恒湿に維持するのが好ましい。その後、サンドイッチ状に積層したガラスと樹脂中間膜との間に存在する空気を脱気しながら温度80〜100℃に加熱し、予備接着を行う。空気を脱気する方法には、ガラス板と樹脂中間膜の積層物を耐熱ゴムなどでできたゴムバッグで包んで行うバッグ法、積層物のガラス板の端部のみをゴムリングで覆ってシールするリング法、積層物をロールの間に通して最外層となる2枚のガラス板の両側から加圧するロール法などがあり、いずれの方法を用いても良い。
中間膜又はガラス板の厚さに傾斜があるものを使用することで、投影部は、第一反射像又は第二反射像の領域において、厚さが徐々に変動する楔角プロファイルを備えるようにすることができる。
但し、測定試料に対する投影光の入射角度は、40°、56°(ブリュースター角)、70°に、重価係数に関わる光のスペクトルは、CIE昼光Aへと、前記JISから変更されている。
入射面での空気側への分光反射スペクトル<1>の測定時には、出射面での光の反射を抑制するために、ガラス板の出射面にブラスト加工を施した後に黒色つや消しスプレーを塗布した。
<2>=<3>−<1>
により求めた。
また、表2は、入射面での反射率と、出射面での反射率との差分が示されている。表1、2から、錫面での可視光反射率は、非錫面での可視光反射率よりも高くなっていることがわかる。両面での可視光反射率の差は、小さいように見えるかもしれないが、可視光反射率自体の絶対値が大きいわけではないので、第一反射像又は第二反射像に与える影響は大きいものとなる。
第一のHUD装置では、入射面による反射率が高く、出射面による反射率が低いほど、二重像改善に好ましいものとなる。例えば、クリアガラスの入射角度56°での結果を見ると、「<A>−<B>」が2.5%、「<C>−<D>」が1.9%と、その差が0.6%となる。
入射面での可視光反射率が7%台程度なので、そのような差であっても、<A>と<B>との組み合わせによる投影部4は、<C>と<D>との組み合わせによる投影部4よりも、二重像の改善に対して大きな影響があることがわかる。
以上のことから、第一のHUD装置では、第四主面が錫面とされるか、第一主面が非錫面とされることで、二重像が改善される。
この試験ではS偏光とP偏光が1:1の混合比の光を入射角56°で第四主面に入射している。
この結果からは、第四主面を錫面とし、第一主面を非錫面とすることで可視光反射率比が最も大きくなることがわかる。このことから、第四主面を錫面とし、第一主面を非錫面とする組み合わせの場合に二重像が最も改善されることが理解できる。
この試験ではS偏光の光を入射角56°で第四主面に入射している。
この結果からは、第四主面を錫面とし、第一主面を非錫面とすることで可視光反射率比が最も大きくなることがわかる。このことから、第四主面を錫面とし、第一主面を非錫面とする組み合わせの場合に最も二重像が改善されることが理解できる。
この試験ではP偏光の光を入射角56°で第四主面に入射している。
この結果からは、第四主面を非錫面とし、第一主面を錫面とすることで可視光反射率比が最も大きくなることがわかる。このことから、第四主面を非錫面とし、第一主面を錫面とする組み合わせの場合に二重像が改善されることが理解できる。
図3は、実施例で使用した第一のHUD装置を模式的に示す配置図である。
図3に示すような第一のHUD装置1´を準備した。第一のHUD装置1´は、S−HUD方式用の、300mm×300mmの正方形の投影部4を有する。
実施例では、第四主面が錫面、第一主面が非錫面で、比較例では、第四主面が非錫面、第一主面が錫面である。図3に示すとおり、映像部3を水平に置き、投影部4を、映像部3に対して、ブリュースター角を形成する56°の位置関係で配置する。前記映像部3から、垂直上方にS偏光からなる投影光を照射し、乗員6は、投影部4に表示された虚像を観察する。投影部4に形成される反射像の大きさは縦方向(投影部4の部材内の縦方向に沿った方向で、本実施例及び比較例では映像部3に対して56°の方向となる)に、150mmの大きさとなるように設定されている。
また、移動体の夜間での走行を模擬するために、乗員6が視認する方向で、投影部4の向こう側には、黒の背景板7が配置されている。
左半分が実施例に相当し、右半分が比較例に相当する。
右半分に示した比較例で視認される虚像では横方向に伸びる二重像が観察された。特に下半分の虚像で二重像が顕著に観察された。
一方、左半分の実施例で視認される虚像では、実施例では、投影部の縦方向に150mmの大きさにおいて二重像が低減されていることが確認された。
2 第二のHUD装置
3 映像部
4 投影部
6 乗員
7 背景板
41 第一ガラス板
411 第一主面
42 第二ガラス板
424 第四主面
44 中間膜
511 第一反射像に基づく虚像
521 第二反射像に基づく虚像
Claims (13)
- 移動体に搭載され、投影光の投影部での反射像に基づく虚像を前記移動体の乗員に視認させる、へッドアップディスプレイ装置であって、
前記投影部は、中間膜及び前記中間膜を介して対向して配置された、前記移動体の室外側に配置される第一ガラス板と、前記移動体の室内側に配置される第二ガラス板とを備え、
前記第一ガラス板は、前記室外側に露出される第一主面と、前記第一主面の反対側の第二主面とを備え、
前記第二ガラス板は、前記室内側に露出される第四主面と、前記第四主面の反対側の第三主面とを備え、
前記第一ガラス板と、前記第二ガラス板とは、表面に錫が検出される錫面と、前記錫面よりも表面の錫濃度が低い非錫面とを備え、
前記第四主面は、錫面が配置されており、
前記虚像は、前記第四主面に形成された第一反射像に基づく、ヘッドアップディスプレイ装置。 - 前記第一主面は、非錫面が配置されている請求項1に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
- 移動体に搭載され、投影光の投影部での反射像に基づく虚像を前記移動体の乗員に視認させる、へッドアップディスプレイ装置であって、
前記投影部は、中間膜及び前記中間膜を介して対向して配置された、前記移動体の室外側に配置される第一ガラス板と、前記移動体の室内側に配置される第二ガラス板とを備え、
前記第一ガラス板は、前記室外側に露出される第一主面と、前記第一主面の反対側の第二主面とを備え、
前記第二ガラス板は、前記室内側に露出される第四主面と、前記第四主面の反対側の第三主面とを備え、
前記第一ガラス板と、前記第二ガラス板とは、表面に錫が検出される錫面と、前記錫面よりも表面の錫濃度が低い非錫面とを備え、
前記第一主面は、非錫面が配置されており、
前記虚像は、前記第四主面に形成された第一反射像に基づく、ヘッドアップディスプレイ装置。 - 移動体に搭載され、投影光の投影部での反射像に基づく虚像を前記移動体の乗員に視認させる、へッドアップディスプレイ装置であって、
前記投影部は、中間膜及び前記中間膜を介して対向して配置された、前記移動体の室外側に配置される第一ガラス板と、前記移動体の室内側に配置される第二ガラス板とを備え、
前記第一ガラス板は、前記室外側に露出される第一主面と、前記第一主面の反対側の第二主面とを備え、
前記第二ガラス板は、前記室内側に露出される第四主面と、前記第四主面の反対側の第三主面とを備え、
前記第一ガラス板と、前記第二ガラス板とは、表面に錫が検出される錫面と、前記錫面よりも表面の錫濃度が低い非錫面とを備え、
前記第一主面は、錫面が配置されており、
前記虚像は、前記第一主面に形成された第二反射像に基づく、ヘッドアップディスプレイ装置。 - 前記第四主面は、非錫面が配置されている請求項4に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
- 移動体に搭載され、投影光の投影部での反射像に基づく虚像を前記移動体の乗員に視認させる、へッドアップディスプレイ装置であって、
前記投影部は、中間膜及び前記中間膜を介して対向して配置された、前記移動体の室外側に配置される第一ガラス板と、前記移動体の室内側に配置される第二ガラス板とを備え、
前記第一ガラス板は、前記室外側に露出される第一主面と、前記第一主面の反対側の第二主面とを備え、
前記第二ガラス板は、前記室内側に露出される第四主面と、前記第四主面の反対側の第三主面とを備え、
前記第一ガラス板と、前記第二ガラス板とは、表面に錫が検出される錫面と、前記錫面よりも表面の錫濃度が低い非錫面とを備え、
前記第四主面は、非錫面が配置されており、
前記虚像は、前記第一主面に形成された第二反射像に基づく、ヘッドアップディスプレイ装置。 - 前記錫面の表面錫量は、10ppm〜300ppmである、請求項1〜6のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ装置。
- 前記非錫面の表面錫量は、10ppm未満である、請求項1〜7のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ装置。
- 前記第一反射像又は前記第二反射像の領域が、前記投影部の縦方向に150mm以上である、請求項1〜8のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ装置。
- 前記投影光がS偏光からなり、前記中間膜が半波長板を含む、請求項1〜9のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ装置。
- 前記投影光がP偏光からなり、前記中間膜が半波長板を含む、請求項1〜9のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ装置。
- 前記投影光の光線が、前記第一主面に対して、ブリュースター角を形成する入射角度で入射する請求項10又は11に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
- 前記投影部は、前記第一反射像又は前記第二反射像の領域において、厚さが徐々に変動する楔角プロファイルを備える、請求項1〜12のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ装置。
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