WO2018163979A1 - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

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    • G—PHYSICS
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    • H04N13/395—Volumetric displays, i.e. systems where the image is built up from picture elements distributed through a volume with depth sampling, i.e. the volume being constructed from a stack or sequence of two-dimensional [2D] image planes
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]

Definitions

  • the present invention relates to a head-up display device, and more particularly to a head-up display device that displays a three-dimensional image.
  • a conventional head-up display device includes a plurality of screens formed by laminating a transmission layer and a light control layer capable of changing the transmittance, and the plurality of screens.
  • a projection unit that emits projection light to project a projection image, a reflection unit that reflects the projection image projected on the plurality of screens, and a control unit that performs control to change the transmittance of the light control layer I was prepared.
  • the intervals between the plurality of screens are set at equal intervals, the intervals between the display images projected and displayed on the plurality of screens become unequal intervals, and display with a depth is performed. There is no problem, but there is a problem that it is not suitable for displaying a three-dimensional image.
  • the present invention solves the above problems and provides a head-up display device suitable for displaying a three-dimensional image.
  • the head-up display device of the present invention is a head-up display device that projects a three-dimensional image emitted from a stereoscopic display onto a projection unit.
  • the stereoscopic display includes a projector and light emitted from the projector.
  • a plurality of screens to be projected, and a control unit that selects the screens to which images are projected by energizing these screens are housed in a housing, and the intervals between the screens of the plurality of screens are set as unequal intervals. It is a thing.
  • the head-up display device of the present invention can provide a head-up display device suitable for displaying a three-dimensional image.
  • the head-up display device (hereinafter referred to as HUD) 1 of the present invention is attached to an instrument panel provided at the front of a four-wheeled vehicle, for example.
  • HUD1 is arrange
  • Reference numeral 2 denotes a windshield of the vehicle.
  • the HUD 1 includes a stereoscopic display 11 and a magnifying optical system 12, and displays a predetermined display distance based on vehicle information such as vehicle speed acquired from a vehicle control unit (not shown).
  • vehicle information such as vehicle speed acquired from a vehicle control unit (not shown).
  • a three-dimensional display for a vehicle is realized by forming an optimal display image for the distance and projecting the image on a combiner 4 that is a projection unit so as to be observed from a passenger 3 at a display distance within a certain range. is there.
  • the three-dimensional display 11 has a projector 110 and a plurality of screens 112 to 114 housed in a housing 110 thereof.
  • the control unit 13 is connected to the screens 112 to 114.
  • the control unit 13 selects the screens 112 to 114 on which an image is projected by energization. Further, the control unit 13 is connected to the projector 111.
  • the control unit 13 may be housed inside the housing 110 or may be provided outside the housing 110.
  • the magnifying optical system is 12, for example, an optical system composed of a plurality of lenses.
  • the focal point is disposed on the side away from the magnifying optical system 12 with the stereoscopic display by the stereoscopic display 11 interposed therebetween. By doing so, the stereoscopic display is enlarged by the magnifying optical system 12 and emitted toward the combiner 4.
  • the magnifying optical system 12 is not limited to a plurality of lenses, and may be constituted by, for example, a concave mirror or a plane mirror. Further, these lenses, concave mirrors and plane mirrors may be used in combination.
  • the combiner 4 is a transparent plate-shaped resin member. The driver can visually recognize the image displayed on the combiner 4 and also the situation outside the vehicle ahead of the combiner 4.
  • the projector 111 projects an image based on the image signal, and a well-known one is employed.
  • the projector 111 includes three light emitting elements 115 to 117 of blue, red, and green, two dichroic mirrors 118 and 119 that transmit and reflect light emitted from the light emitting elements 115 to 117, and these dichroic mirrors.
  • a prism lens 120 that reflects the light transmitted or reflected through 118, 119, a DMD (Digital Micromirror Device) 121 arranged along one side of the prism lens 120, and the light reflected by the prism lens 120 is transmitted.
  • Projection lens 122 is provided.
  • the plurality of screens 112 to 114 are arranged in parallel along the optical axis CL.
  • the screens 112 to 114 are made of a ferroelectric liquid crystal that can be electrically switched between a transparent state and an opaque state.
  • An image is displayed on a screen that is opaque enough to transmit light (for example, the screen 112 on the most projector side).
  • the screens 113 and 114 other than the screen 112 on which the image is displayed are in a transparent state.
  • the screens 112 to 114 on which the video is displayed are switched instantaneously and continuously by the control unit 13.
  • a UMU film manufactured by Nippon Sheet Glass Co., Ltd. can be used for the screens 112 to 114.
  • the control unit 13 switches the transparent or opaque state of the plurality of screens 112 to 114. By switching in synchronization with the video signal, it is possible to project video at a specific timing onto the screens 112 to 114 at specific positions.
  • the stereoscopic display 11 projects an image by the projector 111, and controls the plurality of screens 112 to 114 in synchronization with the image signal, thereby projecting the image onto the screens 112 to 114 arranged at specific positions. A three-dimensional image is displayed.
  • the intervals between the screens 112 to 114 are set at unequal intervals.
  • the interval between the screens 112 to 114 increases as the distance from the projector 111 increases.
  • the distance between the screen 114 and the screen 113 is 2.3 mm
  • the distance between the screen 113 and the screen 112 is 6.8 mm.
  • the intervals between the display images v1 to v3 corresponding to the screens 112 to 114 are adjusted so that the intervals between the display images v1 to v3 are equal.
  • the display images v1 to v3 are viewed through the combiner 4, the images projected on the screens 112 to 114 are enlarged only by the magnifying optical system 12.
  • the display image v ⁇ b> 1 corresponding to the screen 112 is displayed at a distance of 10 m from the viewpoint 31.
  • a display image v ⁇ b> 2 corresponding to the screen 113 is displayed at a distance of 20 m from the viewpoint 31.
  • a display image v ⁇ b> 3 corresponding to the screen 114 is displayed at a distance of 30 m from the viewpoint 31. That is, the interval between the display images v1 to v3 corresponding to the screens 112 to 114 is 10 m, and the interval between the display images v1 to v3 is adjusted to be equal.
  • the head-up display device 1 suitable for displaying a three-dimensional image can be provided.
  • the number of screens 112 to 114 is three.
  • the number of screens is not limited to three and is arbitrary.
  • five screens 131 to 135 may be provided as in the second embodiment of the present invention shown in FIG.
  • the plurality of screens 131 to 135 of the present embodiment also have unequal intervals between the screens 131 to 135.
  • the distance between the screens 131 to 135 increases as the distance from the projector 111 increases.
  • the distance between the screen 135 and the screen 134 is 0.9 mm
  • the distance between the screen 134 and the screen 133 is 1.4 mm
  • the distance between the screen 133 and the screen 132 is 2.3 mm.
  • the distance between the screen 132 and the screen 131 is 4.5 mm.
  • the intervals between the display images corresponding to the screens 131 to 135 are adjusted so that the intervals between the display images are equal.
  • the images projected on the screens 131 to 135 are enlarged only by the magnifying optical system 12.
  • a display image corresponding to the screen 131 is displayed at a distance of 10 m from the viewpoint 31.
  • a display image corresponding to the screen 132 is displayed at a distance of 15 m from the viewpoint 31.
  • a display image corresponding to the screen 133 is displayed at a distance of 20 m from the viewpoint 31.
  • a display image corresponding to the screen 134 is displayed at a distance of 25 m from the viewpoint 31.
  • a display image corresponding to the screen 135 is displayed at a distance of 30 m from the viewpoint 31. That is, the interval between the display images corresponding to the screens 131 to 135 is 5 m, and the interval between the display images is adjusted to be equal.
  • the head-up display device 1 suitable for displaying a three-dimensional image can be provided.
  • the combiner 4 is used for the projection unit.
  • the present invention is not limited to this embodiment, and the windshield 2 may be used as the projection unit.
  • the head-up display device of the present invention is suitable for vehicles, particularly four-wheeled vehicles.
  • HUD Head-up display device
  • SYMBOLS 3D display device
  • Housing 111 Projector 112, 113, 114 Screen 131, 132, 133, 134, 135 Screen 12
  • Control part 2
  • Viewpoint 4 Combiner (projection part)

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Abstract

３次元的な映像の表示に適したヘッドアップディスプレイ装置を提供する。　立体表示器１１から出射された３次元的な映像を投影部４に投射するヘッドアップディスプレイ装置１において、立体表示器１１は、プロジェクタ１１１と、このプロジェクタ１１１から出射された光が投影される複数のスクリーン１１２～１１４と、これらのスクリーン１１２～１１４に通電し映像の映し出されるスクリーン１１２～１１４を選択する制御部１３と、がハウジング１１０に収納されていると共に、複数のスクリーン１１２～１１４のスクリーン１１２～１１４間の間隔を不等間隔としたものである。

Description

ヘッドアップディスプレイ装置
　本発明は、ヘッドアップディスプレイ装置に関し、特に、３次元的な映像を表示するヘッドアップディスプレイ装置に関するものである。
　従来のヘッドアップディスプレイ装置は、特許文献１に開示されているように、透過層と、透過率を変更可能な調光層と、を積層して形成された複数のスクリーンと、前記複数のスクリーンに投影光を出射して投影像を投影する投影部と、前記複数のスクリーンに投影された投影像を反射させる反射部と、前記調光層の透過率を変更する制御を行う制御部とを備えていた。
特開２０１６－２１２３１８号公報
　従来のヘッドアップディスプレイ装置では、前記複数のスクリーンの間隔を等間隔に設置すると、前記複数のスクリーンに投影されて表示される表示像の間隔は不等間隔となり、奥行きのある表示を行うには支障はないが、３次元的な映像を表示するには適さないという問題点があった。
　そこで、本発明は、前記問題点を解消し、３次元的な映像の表示に適したヘッドアップディスプレイ装置を提供するものである。
　本発明のヘッドアップディスプレイ装置は、立体表示器から出射された３次元的な映像を投影部に投射するヘッドアップディスプレイ装置において、前記立体表示器は、プロジェクタと、このプロジェクタから出射された光が投影される複数のスクリーンと、これらのスクリーンに通電し映像の映し出される前記スクリーンを選択する制御部と、がハウジングに収納されていると共に、前記複数のスクリーンのスクリーン間の間隔を不等間隔としたものである。
　本発明のヘッドアップディスプレイ装置は、３次元的な映像の表示に適したヘッドアップディスプレイ装置を提供することができる。
本発明の第一実施形態のヘッドアップディスプレイ装置を示す全体構成図。 同実施形態の立体表示器の構成図。 同発明の第二実施形態の立体表示器の構成図。
　以下、添付図面に基づいて、本発明の第一実施形態を説明する。
　本発明のヘッドアップディスプレイ装置（以下、ＨＵＤという）１は、例えば、四輪車の前部に設けられたインストルメントパネルに取り付けられている。ＨＵＤ１は、運転席の前方に配置されて、ナビゲーション情報や車両情報を運転者などの乗員３に提供するためのものである。２は、車両のフロントガラスである。
　ＨＵＤ１は、立体表示器１１と、拡大光学系１２と、からなり、車両制御ユニット（図示せず）から取得する車両速度等の車両情報に基づいて、予め決められた表示距離に対して、表示距離に最適な表示像を結像させ、乗員３から一定の範囲内の表示距離で観察されるように、投影部であるコンバイナ４に投影することにより、車両用の立体表示を実現するものである。
　立体表示器１１は、そのハウジング１１０に、プロジェクタ１１１と、複数のスクリーン１１２～１１４と、が収納されている。なお、スクリーン１１２～１１４には、制御部１３が接続されている。制御部１３は、通電により映像の映し出されるスクリーン１１２～１１４を選択する。さらに、制御部１３は、プロジェクタ１１１に接続されている。制御部１３は、ハウジング１１０の内部に収納されていてもよいし、ハウジング１１０の外部に設けられていてもよい。
　拡大光学系は１２、例えば、複数のレンズからなる光学系である。その焦点は、立体表示器１１による立体表示を挟んで、拡大光学系１２から離れる側にあるように配置される。こうすることにより、立体表示は拡大光学系１２によって拡大され、コンバイナ４の方へ射出される。なお、拡大光学系１２は、複数のレンズのみに限定されるものではなく、例えば、凹面鏡や平面鏡で構成しても良い。さらに、これらのレンズ、凹面鏡及び平面鏡を組み合わせて用いてもよい。
　コンバイナ４は、透明板状の樹脂製の部材である。運転者は、コンバイナ４に映し出された映像を視認するのと同時に、コンバイナ４よりも前方の車外の状況も視認することができる。
　プロジェクタ１１１は、映像信号に基づいて映像を投影するものであり、周知のものが採用される。プロジェクタ１１１は、青、赤、緑の３つの発光素子１１５～１１７と、これらの発光素子１１５～１１７から出射された光を透過し且つ反射する２つのダイクロイックミラー１１８，１１９と、これらのダイクロイックミラー１１８，１１９を透過し又は反射した光が反射されるプリズムレンズ１２０と、このプリズムレンズ１２０の一辺に沿って配置されたＤＭＤ（Digital Micromirror Device）１２１と、プリズムレンズ１２０において反射された光が透過する投射レンズ１２２と、からなる。
　複数のスクリーン１１２～１１４は、光軸ＣＬに沿ってそれぞれ平行に配置されている。スクリーン１１２～１１４は、透明又は不透明な状態を電気的に切り替え可能な強誘電性液晶によるものが採用される。光が透過可能な程度に不透明な状態とされたスクリーン（例えば、最もプロジェクタ側のスクリーン１１２）には、映像が映し出される。このとき、映像が映し出されるスクリーン１１２以外のスクリーン１１３，１１４は、透明な状態とされている。映像が映し出されるスクリーン１１２～１１４は、制御部１３によって瞬時に且つ連続的に切り替えられる。スクリーン１１２～１１４には、例えば、日本板硝子社製のＵＭＵフィルムを採用することができる。
　制御部１３は、複数のスクリーン１１２～１１４の透明又は不透明の状態を切り替えるものである。映像信号と同期させて切り替えることにより、特定のタイミングの映像を特定の位置のスクリーン１１２～１１４に投影可能である。
　立体表示器１１は、プロジェクタ１１１で映像を投影し、映像信号に同期させて複数のスクリーン１１２～１１４を制御することにより、特定の位置に配置されたスクリーン１１２～１１４に映像を投影することにより、３次元的な映像の表示を行うものである。
　複数のスクリーン１１２～１１４は、スクリーン１１２～１１４間の間隔を不等間隔としたものである。
　スクリーン１１２～１１４間の間隔は、プロジェクタ１１１から離れるに従って大きくなる。本実施形態では、スクリーン１１４とスクリーン１１３との間隔は、２．３ｍｍであり、スクリーン１１３とスクリーン１１２との間隔は、６．８ｍｍである。
　スクリーン１１２～１１４に対応する表示像ｖ１～ｖ３の間隔は、表示像ｖ１～ｖ３の間隔が等間隔となるように調整されている。本実施形態では、コンバイナ４を透過して表示像ｖ１～ｖ３を視認するため、スクリーン１１２～１１４に投影された映像は、拡大光学系１２のみによって拡大される。そして、スクリーン１１２に対応する表示像ｖ１は、視点３１から１０ｍの距離に表示される。スクリーン１１３に対応する表示像ｖ２は、視点３１から２０ｍの距離に表示される。スクリーン１１４に対応する表示像ｖ３は、視点３１から３０ｍの距離に表示される。つまり、スクリーン１１２～１１４に対応する表示像ｖ１～ｖ３の間隔は、１０ｍであり、表示像ｖ１～ｖ３の間隔が等間隔となるように調整されている。
　以上により、スクリーン１１２～１１４に対応する表示像ｖ１～ｖ３の間隔が均一に近づくため、３次元的な映像の表示に適したヘッドアップディスプレイ装置１を提供することができる。
　また、前記実施形態では、スクリーン１１２～１１４の数は、３つであったが、スクリーンの数は、３つに限定されるものではなく、任意である。例えば、図３で示す本発明の第二実施形態のように、５つのスクリーン１３１～１３５を設けても良い。
　本実施形態の複数のスクリーン１３１～１３５も、スクリーン１３１～１３５間の間隔を不等間隔としたものである。
　スクリーン１３１～１３５間の間隔は、プロジェクタ１１１から離れるに従って大きくなる。本実施形態では、スクリーン１３５とスクリーン１３４との間隔は、０．９ｍｍであり、スクリーン１３４とスクリーン１３３との間隔は、１．４ｍｍであり、スクリーン１３３とスクリーン１３２との間隔は、２．３ｍｍであり、スクリーン１３２とスクリーン１３１との間隔は、４．５ｍｍである。
　スクリーン１３１～１３５に対応する表示像の間隔は、前記表示像の間隔が等間隔となるように調整されている。本実施形態では、コンバイナ４を透過して表示像ｖ１～ｖ３を視認するため、スクリーン１３１～１３５に投影された映像は、拡大光学系１２のみによって拡大される。そして、スクリーン１３１に対応する表示像は、視点３１から１０ｍの距離に表示される。スクリーン１３２に対応する表示像は、視点３１から１５ｍの距離に表示される。スクリーン１３３に対応する表示像は、視点３１から２０ｍの距離に表示される。スクリーン１３４に対応する表示像は、視点３１から２５ｍの距離に表示される。スクリーン１３５に対応する表示像は、視点３１から３０ｍの距離に表示される。つまり、スクリーン１３１～１３５に対応する表示像の間隔は、５ｍであり、前記表示像の間隔が等間隔となるように調整されている。
　以上により、スクリーン１３１～１３５に対応する表示像の間隔が均一に近づくため、３次元的な映像の表示に適したヘッドアップディスプレイ装置１を提供することができる。
　なお、前記実施形態では、投影部にコンバイナ４を用いていたが、本実施形態に限定されるものではなく、フロントガラス２を投影部としてもよい。
　以上の説明は、本発明を例示するものであって、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更、変形が可能であることは言うまでもない。
　本発明のヘッドアップディスプレイ装置は、車両、特に、四輪車に好適である。
　　　１　　ヘッドアップディスプレイ装置（ＨＵＤ）
　　１１　　立体表示器
　１１０　　ハウジング
　１１１　　プロジェクタ
　１１２、１１３、１１４　スクリーン
　１３１、１３２、１３３、１３４、１３５　スクリーン
　　１２　　拡大光学系
　　１３　　制御部
　　　２　　フロントガラス
　　　３　　乗員
　　３１　　視点
　　　４　　コンバイナ（投影部）
　　　ｖ１、ｖ２、ｖ３　表示像

Claims (3)

  1. 立体表示器から出射された３次元的な映像を投影部に投射するヘッドアップディスプレイ装置において、前記立体表示器は、プロジェクタと、このプロジェクタから出射された光が投影される複数のスクリーンと、これらのスクリーンに通電し映像の映し出される前記スクリーンを選択する制御部と、がハウジングに収納されていると共に、前記複数のスクリーンのスクリーン間の間隔を不等間隔としたことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
  2. 前記スクリーン間の間隔は、前記プロジェクタから離れるに従って大きくなることを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  3. 前記スクリーン間の間隔は、前記スクリーンに対応する表示像の間隔が等間隔となるように調整されていることを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
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JP2017-043701 2017-03-08

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