KR20170139137A

KR20170139137A - 헤드업 디스플레이 장치

Info

Publication number: KR20170139137A
Application number: KR1020177033797A
Authority: KR
Inventors: 다카히로 남바라; 준야 요코에
Original assignee: 가부시키가이샤 덴소
Priority date: 2015-06-17
Filing date: 2016-06-07
Publication date: 2017-12-18
Also published as: DE112016002740T5; KR101956497B1; CN107683433B; US20180164585A1; CN107683433A; JP6451523B2; US10437056B2; JP2017009666A; WO2016203732A1

Abstract

차량(1)의 인스트루먼트 패널(2)보다도 차량 상방(UD)에 위치하는 투영 부재(3)에 화상을 투영함으로써, 화상을 탑승자에 의해 시인 가능하게 허상 표시하는 헤드업 디스플레이 장치이며, 화상이 허상 표시될 때에 차량의 상하 방향을 따르는 방향을 화상의 세로 방향(VD)이라고 정의하면, 헤드업 디스플레이 장치는, 화상의 세로 방향(VD)과는 교차하는 편광 방향(PD)으로 편광하는 광으로서 화상을 투사하는 투사기(10)와, 투사기와 투영 부재 사이의 광로(OP) 상에 있어서, 투사기측으로부터의 화상의 광을 반사에 의해 투영 부재측으로 되돌리는 반사경이며, 투사기로부터의 광에 대하여 S 편광 반사율과 P 편광 반사율이 상이한 반사경(30, 230, 330)을 구비한다.

Description

헤드업 디스플레이 장치

관련 출원의 상호 참조

본 출원은, 2015년 6월 17일에 출원된 일본 출원 번호 제2015-122289호에 기초하는 것이며, 본 명세서에 그 기재 내용을 원용한다.

본 개시는, 차량에 탑재되고, 화상을 탑승자에 의해 시인 가능하게 허상 표시하는 헤드업 디스플레이 장치(이하, HUD 장치를 약칭으로 한다)에 관한 것이다.

차량에 탑재되고, 화상을 탑승자에 의해 시인 가능하게 허상 표시하는 HUD 장치가 알려져 있다. 특허문헌 1에 개시된 HUD 장치는, 인스트루먼트 패널보다도 차량 상방에 위치하는 투영 부재에 화상을 투영하는 것이다. 소정의 편광 방향으로 편광하는 광으로서 화상을 투사하는 투사기와, 투사기와 투영 부재 사이의 광로 상에 있어서, 투사기측으로부터의 화상의 광을 반사에 의해 투영 부재측으로 되돌리는 반사경을 구비하고 있다.

여기서, 반사경은, 투광성의 판상 기재의 편측 표면에, 편광 필름을 부착함으로써 형성되어 있다. 그 반사축은, 투사기의 편광축에 맞춰서 설정되어 있고, 화상의 가로 방향에 대하여 45°의 각도를 이루도록 설정되어 있다. 이렇게 함으로써, 반사경에 입사하는 태양광 등의 외광의 일부가 커트된다.

일본 특허 공개 제2014-191321호 공보

그런데, 발명자들은, 외광의 성질에 대하여 더욱 예의 연구한 바, 투영 부재를 투과하여 HUD 장치 내에 입사하는 외광이, 투영 부재를 투과할 때에 화상의 세로 방향에 대응한 방향을 따른 부분 편광으로 되기 쉽다는 것을 알아냈다. 즉, 당해 부분 편광을 고려하여 HUD 장치를 구성함으로써, 외광이 효율적으로 커트되어, 투사기의 온도 상승이 억제되는 가능성을 알아낸 것이다.

본 개시는, 투사기의 온도 상승을 억제할 수 있는 HUD 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 개시의 일 형태에 의하면, 헤드업 디스플레이 장치는, 차량의 인스트루먼트 패널에 탑재되고, 인스트루먼트 패널보다도 차량 상방에 위치하는 투영 부재에 화상을 투영함으로써, 화상을 탑승자에 의해 시인 가능하게 허상 표시하는 것이며, 화상이 허상 표시될 때에 차량의 상하 방향을 따르는 방향을, 화상의 세로 방향이라고 정의하면, 화상의 세로 방향과는 교차하는 편광 방향으로 편광하는 광으로서 화상을 투사하는 투사기와, 투사기와 투영 부재 사이의 광로 상에 있어서, 투사기측으로부터의 화상의 광을 반사에 의해 투영 부재측으로 되돌리는 반사경이며, 투사기로부터의 광에 대하여 S 편광 반사율과 P 편광 반사율이 상이한 반사경을 구비한다.

상기 구성에 의하면, 투사기와 투영 부재 사이의 광로 상에 있어서의 반사경에는, 투사기측에서 화상의 광이 입사함과 함께, 투영 부재를 투과하여 HUD 장치 내에 외광이 입사할 수 있다. 예를 들어 외광이 화상의 세로 방향에 대응한 방향을 따른 부분 편광일 경우에, 당해 외광과, 화상의 세로 방향과 교차하는 편광 방향으로 편광하는 화상의 광은, 상이한 방향으로 편광하는 것으로 된다. 여기서, 반사경은, S 편광 반사율과 P 편광 반사율이 상이하므로, 반사경의 되돌림 방향에 따라, 화상의 광의 투영 부재측으로의 반사율을 향상시키면서, 외광의 투사기측으로의 반사율을 저하시키는 것이 가능하게 된다. 이상에 의해, 외광을 효율적으로 커트함으로써 투사기의 온도 상승을 억제하는 HUD 장치를 제공할 수 있다.

본 개시에 관한 상기 목적 및 기타의 목적, 특징이나 이점은, 첨부된 도면을 참조하면서 하기의 상세한 기술에 의해 보다 명확해진다.
도 1은 제1 실시 형태에 있어서의 HUD 장치의 차량에의 탑재 상태를 도시하는 모식도이다.
도 2는 제1 실시 형태에 있어서의 HUD 장치의 광로를 도시하는 모식도이다.
도 3은 제1 실시 형태에 있어서의 투사기의 구성을 도시하는 사시도이다.
도 4는 도 2의 광로를 차량 상방으로부터 차량 하방으로 본 경우를 도시하는 모식도이다.
도 5는 제1 실시 형태에 있어서의 부경을 확대하여 도시하는 모식도이다.
도 6은 제2 실시 형태에 있어서의 HUD 장치의 광로를 도시하는 모식도이다.
도 7은 도 5의 광로를 차량 좌방으로부터 차량 우방으로 본 경우를 도시하는 모식도이다.
도 8은 제2 실시 형태에 있어서의 부경을 확대하여 도시하는 모식도이다.
도 9는 제3 실시 형태에 있어서의 도 7에 대응하는 도면이다.

이하, 본 개시의 복수의 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다. 또한, 각 실시 형태에 있어서 대응하는 구성 요소에는 동일한 부호를 부여함으로써, 중복되는 설명을 생략하는 경우가 있다. 각 실시 형태에 있어서 구성의 일부분만을 설명하고 있는 경우, 당해 구성의 다른 부분에 대해서는, 선행하여 설명한 다른 실시 형태의 구성을 적용할 수 있다. 또한, 각 실시 형태의 설명에 있어서 명시하고 있는 구성의 조합 뿐만아니라, 특별히 조합에 지장이 생기지 않는다면, 명시하고 있지 않더라도 복수의 실시 형태의 구성끼리를 부분적으로 조합할 수 있다.

(제1 실시 형태)

도 1에 도시한 바와 같이, 본 개시의 제1 실시 형태에 의한 HUD 장치(100)는 차량(1)에 탑재되고, 인스트루먼트 패널(2) 내의 수용 스페이스(2a)에 수용되어 있다. HUD 장치(100)는 차량(1)의 투영 부재로서의 윈드실드(3)에 화상을 투영한다. 화상의 광이 윈드실드(3)에 반사됨으로써, HUD 장치(100)는 화상을 차량(1)의 탑승자에 의해 시인 가능하게 허상 표시한다. 즉, 윈드실드(3)에 반사되는 화상의 광이, 차량(1)의 실내에 있어서 탑승자의 아이 포인트(EP)에 도달하고, 당해 탑승자가 당해 화상의 광을 허상(VI)으로서 지각한다. 그리고, 탑승자는, 허상(VI)에 의해 각종 정보를 인식할 수 있다. 화상으로서 허상 표시되는 각종 정보로서는, 예를 들어, 차속, 연료 잔량 등의 차량 상태값, 또는, 도로 정보, 시계 보조 정보 등의 내비게이션 정보를 들 수 있다.

차량(1)의 윈드실드(3)는, 인스트루먼트 패널(2)보다도 차량 상방 UD에 위치하고, 유리 내지는 합성 수지 등에 의해 투광성의 판상으로 형성되어 있다. 또한, 윈드실드(3)는, 차량 상방 UD를 향할수록 차량 후방 BD에 경사져서 배치되어 있고, 윈드실드(3)에 있어서, 실내측의 면은, 화상이 투영되는 투영면(3a)을 오목면상 또는 평탄한 평면상으로 형성되어 있다. 이렇게 해서, 차량(1)의 좌석(4)에 착좌하여 차량 전방 FD를 향하는 탑승자는, 당해 윈드실드(3)를 통하여 도로 및 도로 표식 등을 포함하는 앞쪽 경치를 시인함과 함께, 화상의 허상 표시를 시인할 수 있다.

또한, 제1 실시 형태에 있어서, 인스트루먼트 패널(2) 내의 수용 스페이스(2a)는 차량 상하 방향의 치수보다도 차량 좌우 방향의 치수가 큰 것이 되어 있다. 따라서, HUD 장치(100)의 광학계는, 이 수용 스페이스(2a)에 따라서 설계되어 있다.

여기서 본 실시 형태에 있어서, 차량 하방 DD란, 차량(1)이 평지를 주행할 때 또는 평지에 정지하는 때에 중력이 발생하는 방향을 나타낸다. 차량 상방 UD와는 차량 하방 DD의 반대 방향을 나타낸다. 차량 전방 FD란, 좌석(4)에 착좌한 탑승자가 정면을 향하는 방향을 나타낸다. 차량 후방 BD란, 차량 전방 FD의 반대 방향을 나타낸다. 차량 좌방 LD란, 차량 전방 FD를 향하는 탑승자로부터 본 좌측의 방향을 나타낸다. 차량 우방 RD란, 차량 전방 FD를 향하는 탑승자로부터 본 우측의 방향을 나타낸다. 또한, 차량 상하 방향이란, 차량 상방 UD 및 차량 하방 DD를 나타내는 것으로 한다. 차량 전후 방향이란, 차량 전방 FD 및 차량 후방 BD를 나타내는 것으로 한다. 차량 좌우 방향이란, 차량 좌방 LD 및 차량 우방 RD를 나타내는 것으로 한다.

또한, 화상이 허상 표시될 때에 차량 상하 방향을 따르는 방향을, 화상의 세로 방향(VD)이라고 정의하고, 화상이 허상 표시될 때에 차량 좌우 방향을 따르는 방향을, 화상의 가로 방향(HD)이라고 정의한다.

이러한 HUD 장치(100)의 구체적 구성을, 도 2∼5에 기초하여 이하에 설명한다. HUD 장치(100)는 도 2에 도시한 바와 같이, 투사기(10), 부경(30), 및 오목 거울(40)을 구비하고 있고, 이들은, 수용 스페이스(2a)에 대응한 형상의 하우징 내에 수용되어 있다.

투사기(10)는 도 3에 도시한 바와 같이, 광원(12), 집광 렌즈(14), 확산판(16), 투사 렌즈(18), 및 액정 패널(20)을 갖고, 예를 들어 상자상의 투사기 케이스에 이들을 수용하여 형성되어 있다.

광원(12)은 예를 들어 복수의 발광 다이오드 소자이며, 광원용 회로 기판(12a) 상에 배치되어 있다. 광원(12)은 광원용 회로 기판(12a) 상의 배선 패턴을 통해서, 전원과 전기적으로 접속되어 있다. 광원(12)은 통전에 의해 전류량에 따른 발광량으로 광원광을 발한다. 이에 의해, 광원(12)은 광원광을 집광 렌즈(14)를 향하여 투사한다. 보다 상세하게는, 광원(12)은 예를 들어 청색 발광 다이오드를 형광체로 덮음으로써, 의사 백색의 발광이 실현되어 있다.

집광 렌즈(14)는 합성 수지 내지는 유리 등으로 이루어지는 투광성의 볼록 렌즈이며, 광원(12)과 확산판(16) 사이에 배치되어 있다. 집광 렌즈(14)는 광원으로부터의 광원광을 집광하여 확산판(16)을 향하여 사출한다.

확산판(16)은 합성 수지 내지는 유리 등에 의해 형성된 판이며, 집광 렌즈(14)와 투사 렌즈(18) 사이에 배치되어 있다. 확산판(16)은 확산에 의해 휘도의 균일성을 조정한 광원광을 투사 렌즈(18)를 향하여 사출한다.

투사 렌즈(18)는 합성 수지 내지는 유리 등으로 이루어지는 투광성의 볼록 렌즈이며, 확산판(16)과 액정 패널(20) 사이에 배치되어 있다. 투사 렌즈(18)는 확산판(16)으로부터의 광원광을 집광하여 액정 패널(20)로 향하여 투사한다.

액정 패널(20)은 예를 들어 박막 트랜지스터(Thin film Transistor, TFT)를 사용한 액정 패널이며, 화상의 세로 방향(VD) 및 가로 방향(HD)의 2차원 방향으로 배열된 복수의 액정 화소로 형성되는 액티브 매트릭스형의 액정 패널이다. 액정 패널(20)에서는, 한 쌍의 편광판 및 당해 한 쌍의 편광판에 끼워진 액정층 등이 적층되어 있다. 편광판은, 전기장 벡터가 소정 방향의 광을 투과시키고, 전기장 벡터가 소정 방향과 실질 수직인 방향의 광을 차광하는 성질을 갖고, 한 쌍의 편광판은 당해 소정 방향을 서로 실질 직교시켜서 배치된다. 액정층은, 액정 화소마다의 전압 인가에 의해, 인가 전압에 따라서 액정층에 입사하는 광의 편광 방향을 회전시키는 것이 가능하게 되어 있다.

따라서, 액정 패널(20)이 액정 화소마다의 광원광의 투과율을 제어함으로써, 투사기(10)는 화상을 투사하는 것이 가능하게 되어 있다. 여기서, 투사기(10)로부터 투사되는 화상은, 편광판의 배치에 의해, 당해 화상의 세로 방향(VD)과는 교차하는 편광 방향(PD)으로 편광하는 광으로서 투사된다. 여기서 편광 방향(PD)은, 화상의 세로 방향(VD)에 대하여 45° 이상의 각도를 이루는 방향이며, 특히 본 실시 형태에서는 화상의 가로 방향(HD)에 실질 평행한 방향으로 되어 있다. 또한, 본 실시 형태의 액정 패널(20)은 직사각형상으로 형성되어 있고, 화상의 가로 방향(HD)의 치수가 세로 방향(VD)의 치수보다도 크게 된 가로로 긴 패널이다.

이러한 투사기(10)로부터의 화상의 광에 의해, 도 2, 4에 도시한 바와 같이, 부경(30), 오목 거울(40) 및 윈드실드(3)를 통한 광로(OP)가 구성되어 있다. 구체적으로, 제1 실시 형태에서는, 투사기(10)로부터 부경(30)에 이르는 광로(OP1)가 차량 좌우 방향을 따라서 구성되어 있고, 부경(30)으로부터 오목 거울(40)에 이르는 광로(OP2)가 차량 전후 방향을 따라서 구성되어 있고, 오목 거울(40)로부터 윈드실드(3)에 이르는 광로(OP3)가 차량 상하 방향을 따라서 구성되어 있다.

광로(OP) 상에 배치되는 부경(30)은 도 5에 상세하게 도시한 바와 같이, 위상차판(32) 및 유전체 다층막(34)을 갖고 있으며, 이들을 겹쳐서 평판상으로 형성되어 있다. 위상차판(32)은 예를 들어 사파이어 유리 내지는 폴리카르보네이트 수지 등에 의해, 판상으로 형성된 위상자이다. 위상차판(32)은 부경(30)의 표측, 즉 화상의 광의 입반사측에 배치되어 있다.

유전체 다층막(34)은 위상차판(32)보다도 이측에 배치되고, 2종류 이상의 굴절률이 상이한 유전체로 이루어지는 박막을, 표측면(30a)의 법선 방향(ND)으로 적층하여 형성되어 있다. 본 실시 형태에 있어서의 유전체 다층막은, 예를 들어 이산화규소(SiO₂) 또는 이산화티타늄(TiO₂) 등으로 이루어지는 유전체막을 포함하는, 10층의 다층막으로 되어 있다.

각 유전체막에 있어서의 각 막 두께는, 적외광 반사율이 가시광 반사율보다도 낮아지는 반사 특성을 얻기 위해서, 예를 들어 컴퓨터에 의한 계산에 의해 적절히 설정된다. 또한, 이 반사 특성은, 반드시 모든 파장의 적외광 및 가시광에 대하여 성립할 필요는 없고, 적외광의 각 파장에 대한 반사율의 평균값이, 가시광의 각 파장에 대한 반사율의 평균값보다도 낮아져 있으면 충분하다.

또한, 위상차판(32)의 표면에 유전체 다층막을 증착함으로써, 부경(30)은 형성되어 있는 것이다.

부경(30)은 투사기(10)측으로부터의 화상의 광을 반사에 의해 윈드실드(3)측의 오목 거울(40)로 되돌리는 반사경으로 되어 있다. 제1 실시 형태의 부경(30)에서는, 화상의 광이 당해 화상의 가로 방향(HD)을 따라서 되돌려지도록 되어 있다.

여기서, 되돌림의 판정 방법으로서는, 화상이 허상 표시될 때의 화상의 세로 방향(VD) 및 가로 방향(HD), 또는, 투사기(10)의 액정 패널(20)에 있어서의 화상의 세로 방향(VD) 및 가로 방향(HD)을 벡터로 하여 광로(OP)를 따라서 부경(30)까지 사영해 간다. 그리고, 부경(30)의 표측면(30a)에 사영된 이들 벡터와, 부경(30)에의 입사광 및 반사광의 광로(OP)를 표측면(30a)에 정사영한 되돌림 사영선 PL(도 2 참조)을 비교한다. 즉, 표측면(30a)에 있어서, 가상의 되돌림 사영선 PL이, 세로 방향(VD)을 사영한 벡터보다도 가로 방향(HD)을 사영한 벡터의 방향으로 가까우면, 당해 부경(30)은 화상의 광을 화상의 가로 방향(HD)을 따라서 되돌리는 것이라고 할 수 있다.

또한, 위상차판(32)의 위상차는, 비스듬히(예를 들어 45°의 입사각으로) 입사 및 반사하는 화상의 광에 대하여 편도 1/2 파장 분 발생하도록 설정되어 있다. 위상차판(32)의 속축 방향은, 입사하는 화상의 세로 방향(VD) 및 가로 방향(HD)에 대하여 기울기 방향으로, 예를 들어 화상의 세로 방향(VD) 및 가로 방향(HD)에 대하여 각각 45°을 이루는 각도로 설정된다. 이와 같은 구성에 의해, 부경은, 화상의 광에 대하여 S 편광 반사율과 P 편광 반사율이 상이한 것으로 되어 있고, P 편광 반사율이 S 편광 반사율보다도 높아져 있다. 특히 본 실시 형태에서는, S 편광 반사율과 P 편광 반사율의 차는 5％ 이상으로 되어 있다.

광로(OP) 상에 배치되는 오목 거울(40)은 도 2, 4에 도시한 바와 같이, 합성 수지 내지는 유리 등으로 이루어지는 기재의 표면에, 반사면(40a)으로서 알루미늄을 증착시키는 것 등에 의해 형성되어 있다. 반사면(40a)은 오목 거울(40)의 중심이 오목해지는 오목면으로서, 매끄러운 곡면상으로 형성되어 있다. 그리고, 오목 거울(40)은 부경(30)으로부터의 화상의 광을 반사에 의해 당해 화상의 세로 방향(VD)을 따라서 윈드실드(3)로 되돌린다.

여기서, 투사기(10)로부터 투사된 화상의 광에 대하여 보다 상세하게 설명한다. 도 4, 5에 도시한 바와 같이, 투사기(10)로부터의 화상의 광은, P 편광의 광으로서, 부경(30)의 위상차판(32)에 비스듬히 입사한다. 위상차판(32)을 투과하는 화상의 광은, 당해 위상차판(32)의 작용 REA에 의해, 유전체 다층막(34)과의 계면(30b)에 도달할 때에는, S 편광으로 변환된다. 여기서, 유전체 다층막(34)은 S 편광 반사율이 P 편광 반사율보다도 높은 것이기 때문에, 화상의 광은, 고반사율로 반사된다. 유전체 다층막(34)에서 반사된 화상의 광은, 다시 위상차판(32)을 투과하는데, 위상차판(32)의 작용 REB에 의해, P 편광으로 변환되어서, 오목 거울(40)로 향하게 된다.

한편, 태양광 등의 외광이, 도 1, 2에 도시한 바와 같이, HUD 장치(100)에 입사하는 경우가 있다. 구체적으로, 외광이 예를 들어 차량 상방 UD로부터 윈드실드(3)를 투과하면, 윈드실드(3)의 S 편광 반사율이 P 편광 반사율보다도 높기 때문에, 윈드실드(3)에 대한 P 편광 성분이 많은 부분 편광이 된다. 인스트루먼트 패널(2) 내로부터, 당해 인스트루먼트 패널(2)보다도 차량 상방 UD에 투영되는 화상을 기준으로 하여 환언하면, 외광은, 화상의 세로 방향(VD)에 대응한 방향을 따른 부분 편광이 되고, 광로(OP3)를 역행한다. 또한, 예를 들어 외광을 태양광으로 한 경우, 차량(1)의 방향 및 시간 등의 상황에 따라서 윈드실드(3)의 입사 방향은 바뀌게 되는데, HUD 장치(100)에 입사하는 외광에 대해서는, 다소의 방향 오차는 있더라도, 이러한 부분 편광이 된다.

따라서, 도 5에 도시한 바와 같이, 오목 거울(40)에 반사된 외광은, 부경(30)에 대해서는 S 편광 성분이 많은 상태에서, 부경(30)의 위상차판(32)에 비스듬히 입사한다. 위상차판(32)을 투과하는 화상의 광은, 위상차판(32)의 작용 REC에 의해, 유전체 다층막(34)과의 계면(30b)에 도달할 때에는, P 편광 성분이 많은 상태가 된다. 여기서, 유전체 다층막(34)은 S 편광 반사율이 P 편광 반사율보다도 높은 것이기 때문에, 화상의 광은 고투과율로 투과한다. 이와 같이 하여, 외광의 대부분이 광로(OP) 상으로부터 분리된다.

또한, 도 2, 5에서는, 화상의 광 편광 상태 및 외광의 편광 상태가 화살표로 모식적으로 도시되어 있다. 단, 외광에 대해서는, 부분 편광인 것은 도시상 생략하고, 성분이 많은 방향을 나타낸다.

(작용 효과)

이상 설명한 제1 실시 형태의 작용 효과를 이하에 설명한다.

제1 실시 형태에 의하면, 투사기(10)와 투영 부재로서의 윈드실드(3) 사이의 광로(OP) 상에 있어서의 반사경으로서의 부경(30)에는, 투사기(10)측으로부터 화상의 광이 입사함과 함께, 윈드실드(3)를 투과하여 HUD 장치(100) 내에 외광이 입사할 수 있다. 예를 들어 외광이 화상의 세로 방향(VD)에 대응한 방향을 따른 부분 편광일 경우에, 당해 외광과, 화상의 세로 방향(VD)과 교차하는 편광 방향(PD)으로 편광하는 화상의 광은, 상이한 방향으로 편광하는 것으로 된다. 여기서, 부경(30)은 S 편광 반사율과 P 편광 반사율이 상이하므로, 부경(30)의 되돌림 방향에 따라, 화상의 광의 윈드실드(3)측으로의 반사율을 향상시키면서, 외광의 투사기(10)측으로의 반사율을 저하시키는 것이 가능하게 된다. 이상에 의해, 외광을 효율적으로 커트함으로써 투사기(10)의 온도 상승을 억제하는 HUD 장치(100)를 제공할 수 있다.

또한, 제1 실시 형태에 의하면, 부경(30)은 화상의 광을 화상의 가로 방향(HD)을 따라서 되돌리고, P 편광 반사율이 S 편광 반사율보다도 높다. 이렇게 함으로써, 확실하게, 화상의 세로 방향(VD)과는 교차하는 편광 방향(PD)으로 편광하는 화상의 광의 윈드실드(3)측으로의 반사율을 향상시키면서, 화상의 세로 방향(VD)에 대응한 방향을 따른 부분 편광이 되기 쉬운 외광의 투사기(10)측으로의 반사율을 저하시킬 수 있다.

또한, 제1 실시 형태에 의하면, 부경(30)은 당해 부경(30)의 표측에 배치되는 위상차판(32)과, 당해 위상차판(32)보다도 이측에 배치되는 유전체 다층막(34)을 갖는다. 이러한 부경(30)에서는, 위상차판(32)이 입사광의 편광을 변화시켜서 당해 입사광을 유전체 다층막(34)에 입사시키는 것이 가능하게 되므로, 유전체 다층막(34)에 있어서의 반사율이 제어 가능하게 된다. 따라서, 용이하게 P 편광 반사율을 S 편광 반사율보다도 높게 할 수 있어, 외광을 효율적으로 커트할 수 있다.

또한, 제1 실시 형태에 의하면, 유전체 다층막(34)은 적외광 반사율이 가시광 반사율보다도 낮은 반사 특성이다. 이것에 의하면, 화상의 광은 가시광으로서 높은 반사율로 윈드실드(3)측으로 반사하면서, 열의 원인이 되는 외광 중 적외광의 투사기(10)측에의 반사는 억제된다. 따라서, 투사기(10)의 온도 상승을 억제할 수 있다.

또한, 제1 실시 형태에 의하면, S 편광 반사율과 P 편광 반사율의 차는, 5％ 이상이다. 이렇게 함으로써, 확실하게, 화상의 광의 윈드실드(3)측으로의 반사율을 향상시키면서, 외광의 투사기(10)측으로의 반사율을 저하시키는 것이 가능하게 된다.

또한, 제1 실시 형태에 의하면, 편광 방향(PD)은, 화상의 세로 방향(VD)에 대하여 45° 이상의 각도를 이루는 방향이다. 이렇게 함으로써, 외광과 화상의 광은, 확실하게 상이한 방향으로 편광하는 것이 되므로, 화상의 광의 윈드실드(3)측으로의 반사율을 향상시키면서, 외광의 투사기(10)측으로의 반사율을 저하시키는 것이 가능하게 된다.

(제2 실시 형태)

도 6∼8에 도시한 바와 같이, 본 개시의 제2 실시 형태는 제1 실시 형태의 변형예이다. 제2 실시 형태에 대해서, 제1 실시 형태와는 상이한 점을 중심으로 설명한다.

제2 실시 형태의 HUD 장치(200)는 도 6, 7에 도시한 바와 같이, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 차량(1)의 인스트루먼트 패널(2) 내의 수용 스페이스(202a)에 수용되어 있다. 여기서, 제2 실시 형태에 있어서, 수용 스페이스(202a)는 차량 좌우 방향의 치수보다도 차량 상하 방향의 치수가 큰 것이 되어 있다. 따라서, HUD 장치(200)의 광학계는, 이 수용 스페이스(202a)에 따라서 설계되어 있다.

투사기(10)로부터의 화상의 광에 의해, 부경(230), 오목 거울(40) 및 윈드실드(3)를 통한 광로(OP)가 구성되어 있다. 구체적으로, 제2 실시 형태에서는, 투사기(10)로부터 부경(230)에 이르는 광로(OP1)가 차량 상하 방향을 따라서 구성되어 있고, 부경(230)으로부터 오목 거울(40)에 이르는 광로(OP2)가 차량 전후 방향을 따라서 구성되어 있다. 또한, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 오목 거울(40)로부터 윈드실드(3)에 이르는 광로(OP3)가 차량 상하 방향을 따라서 구성되어 있다.

제2 실시 형태의 부경(30)은 도 8에 상세하게 도시한 바와 같이, 투광판(236) 및 유전체 다층막(234)을 갖고 있으며, 이들을 겹쳐서 평판상으로 형성되어 있다. 유전체 다층막(234)은 부경(30)의 표측, 즉 투사기(10)로부터의 화상의 광 입사측에 배치되어 있다. 유전체 다층막(234)의 다른 구성에 대해서는, 제1 실시 형태의 유전체 다층막(34)과 마찬가지이기 때문에, 설명을 생략한다.

투광판(236)은 유전체 다층막(234)보다도 이측에 배치되고, 합성 수지 내지는 유리 등에 의해, 평판상으로 형성되어 있다. 또한, 투광판(236)의 표면에 유전체 다층막(234)을 증착함으로써, 부경은 형성되어 있는 것이다.

이러한 유전체 다층막(234)에 의해, 부경(230)은 화상의 광에 대하여 S 편광 반사율과 P 편광 반사율이 상이한 것으로 되어 있고, S 편광 반사율이 P 편광 반사율보다도 높아져 있다. 특히 본 실시 형태에서는, S 편광 반사율과 P 편광 반사율의 차는 5％ 이상으로 되어 있다. 그리고 부경(230)은 투사기(10)측으로부터의 화상의 광을 반사에 의해 윈드실드(3)측의 오목 거울(40)로 되돌리는 반사경으로 되어 있다. 제2 실시 형태의 부경(230)에서는, 화상의 광이 당해 화상의 세로 방향(VD)을 따라서 되돌려지도록 되어 있다.

여기서, 투사기(10)로부터 투사된 화상의 광에 대하여 보다 상세하게 설명한다. 투사기(10)로부터의 화상의 광은, S 편광의 광으로서, 부경(230)의 유전체 다층막(234)에 비스듬히 입사한다. 여기서, 부경(230)의 유전체 다층막(234)은 S 편광 반사율이 P 편광 반사율보다도 높은 것이기 때문에, 화상의 광은, 고반사율로 반사된다. 그리고, 오목 거울(40)로 향하게 된다.

한편, 태양광 등의 외광이 HUD 장치(200)에 입사하고, 오목 거울(40)에 반사되면, 부경(30)에 대해서는 P 편광 성분이 많은 상태에서, 부경(230)의 유전체 다층막(234)에 비스듬히 입사한다. 여기서, 부경(230)의 유전체 다층막(234)은 S 편광 반사율이 P 편광 반사율보다도 높은 것이기 때문에, 외광은, 당해 유전체 다층막(234)을 고투과율로 투과하고, 나아가 투광판(236)을 투과한다. 이와 같이 하여, 외광의 대부분이 광로(OP) 상으로부터 분리된다.

이러한 제2 실시 형태에 의하면, 반사경으로서의 부경(230)은 화상의 광을 화상의 세로 방향(VD)을 따라서 되돌리고, S 편광 반사율이 P 편광 반사율보다도 높다. 따라서, 확실하게, 화상의 세로 방향(VD)과는 교차하는 편광 방향(PD)으로 편광하는 화상의 광의 윈드실드(3)측으로의 반사율을 향상시키면서, 화상의 세로 방향(VD)에 대응한 방향을 따른 부분 편광이 되기 쉬운 외광의 투사기(10)측으로의 반사율을 저하시킬 수 있다.

또한, 제2 실시 형태에 의하면, 부경(230)은 표측면(230a)의 법선 방향(ND)을 따라서 유전체가 적층되는 유전체 다층막(234)을 갖는다. 표측면(230a)의 법선 방향(ND)을 따라서 유전체가 적층되어 있으므로, 예를 들어 제조 시에 있어서 부경(30)이 법선 방향(ND)을 축으로 하여 회전하여 설치되어버렸다고 해도, S 편광 반사율이 P 편광 반사율보다도 높은 상태가 유지되기 때문에, 외광을 효율적으로 커트할 수 있다. 따라서, 제조 시에 있어서의 부경(30)의 회전 공차를 고려하지 않아도 되므로, 투사기(10)의 온도 상승을 억제하는 HUD 장치(200)를 용이하게 제공할 수 있다.

(제3 실시 형태)

도 9에 도시한 바와 같이, 본 개시의 제3 실시 형태는 제2 실시 형태의 변형예이다. 제3 실시 형태에 대해서, 제1 실시 형태와는 상이한 점을 중심으로 설명한다.

제3 실시 형태의 HUD 장치(300)에 있어서의 부경(330)은 제2 실시 형태와 마찬가지로, 투광판(336) 및 유전체 다층막(334)을 갖고 있지만, 제2 실시 형태와는 달리, 볼록 거울상으로 형성되어 있다.

구체적으로, 투광판(336)은 표측의 중앙이 볼록해지는 곡면판상으로 형성되어 있고, 당해 표측에, 유전체 다층막(334)을 증착함으로써, 부경(330)은 형성되어 있다. 유전체 다층막(334)은 곡면에 따라서 적층되어 있는 외에는 제1 실시 형태의 유전체 다층막(34)과 마찬가지이기 때문에, 설명을 생략한다.

이러한 제3 실시 형태에 의하면, 반사경으로서의 부경(330)은 볼록 거울상으로 형성된다. 이 부경(330)에 의하면, 외광의 일부가 당해 부경(330)에 반사되어도, 타 방향으로 퍼지게 되므로, 투사기(10)에의 도달율을 더 억제할 수 있어, 투사기(10)의 온도 상승을 억제할 수 있다.

(다른 실시 형태)

이상, 본 개시의 복수의 실시 형태에 대하여 설명했지만, 본 개시는, 그 실시 형태에 한정하여 해석되는 것이 아니고, 본 개시의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에 있어서 여러가지 실시 형태 및 조합에 적용할 수 있다.

구체적으로, 변형예 1로서는, 광로(OP) 상에 렌즈, 미러 등의 광학 소자가 추가 배치되어도 된다.

변형예 2로서는, 투영 부재로서, 윈드실드(3) 대신에 차량과 별체로 되어 있는 컴바이너를 차량 내에 설치하고, 당해 컴바이너에 화상을 투영하는 것이어도 된다.

제1 실시 형태에 따른 변형예 3으로서는, 부경(30)은 유전체 다층막(34)보다도 이측에 배치되는 투광판을, 예를 들어 강도 확보를 위해서, 갖고 있어도 된다.

제2 실시 형태에 따른 변형예 4로서는, 투사기(10)측으로부터의 화상의 광을 반사에 의해 당해 화상의 세로 방향(VD)을 따라서 윈드실드(3)로 되돌리는 오목 거울(40)을 S 편광 반사율이 P 편광 반사율보다도 높은 반사경으로 한 구성으로 해도 된다. 이 경우, 부경을 별도 설치하지 않아도 된다.

변형예 5로서는, 투사기(10)의 액정 소자의 배열 방향은, 화상의 세로 방향(VD) 및 가로 방향(HD)에 대응하고 있지 않아도 된다. 즉, 투사기(10)의 액정 소자의 배열 방향에 대한 경사 방향이, 화상의 세로 방향(VD) 또는 가로 방향(HD)에 대응하고 있어도 된다.

Claims

차량(1)의 인스트루먼트 패널(2)에 탑재되고, 상기 인스트루먼트 패널보다도 차량 상방(UD)에 위치하는 투영 부재(3)에 화상을 투영함으로써, 상기 화상을 탑승자에 의해 시인 가능하게 허상 표시하는 헤드업 디스플레이 장치이며,
상기 화상이 허상 표시될 때에 상기 차량의 상하 방향을 따르는 방향을, 상기 화상의 세로 방향(VD)이라고 정의하면,
상기 화상의 세로 방향과는 교차하는 편광 방향(PD)으로 편광하는 광으로서 상기 화상을 투사하는 투사기(10)와,
상기 투사기와 상기 투영 부재 사이의 광로(OP) 상에 있어서, 상기 투사기측으로부터의 상기 화상의 광을 반사에 의해 상기 투영 부재측으로 되돌리는 반사경이며, 상기 투사기로부터의 광에 대하여 S 편광 반사율과 P 편광 반사율이 상이한 반사경(30, 230, 330)을 구비하는 헤드업 디스플레이 장치.
제1항에 있어서, 상기 화상이 허상 표시될 때에 상기 차량의 좌우 방향을 따르는 방향을, 상기 화상의 가로 방향(HD)이라고 정의하면,
상기 반사경(30)은 상기 화상의 광을 상기 화상의 가로 방향을 따라서 되돌리고, 상기 P 편광 반사율이 상기 S 편광 반사율보다도 높은 헤드업 디스플레이 장치.
제2항에 있어서, 상기 반사경은,
상기 반사경의 표측에 배치되는 위상차판(32)과,
상기 위상차판보다도 이측에 배치되는 유전체 다층막(34)을 갖는 헤드업 디스플레이 장치.
제1항에 있어서, 상기 반사경(230)은 상기 화상의 광을 상기 화상의 세로 방향을 따라서 되돌리고, 상기 S 편광 반사율이 상기 P 편광 반사율보다도 높은 헤드업 디스플레이 장치.
제4항에 있어서, 상기 반사경은, 표측면(230a)의 법선 방향(ND)을 따라서 유전체가 적층되는 유전체 다층막(234)을 갖는 헤드업 디스플레이 장치.
제3항 또는 제5항에 있어서, 상기 유전체 다층막은, 적외광 반사율이 가시광 반사율보다도 낮은 반사 특성을 갖는 헤드업 디스플레이 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반사경(330)은 볼록 거울상인 헤드업 디스플레이 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 S 편광 반사율과 상기 P 편광 반사율의 차는, 5％ 이상인 헤드업 디스플레이 장치.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 편광 방향은, 상기 화상의 세로 방향에 대하여 45° 이상의 각도를 이루는 방향인 헤드업 디스플레이 장치.