JP2004170879A - Head-up display - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a head-up display which is capable of distant and virtual-image display on a large screen and never lowers the display quality while making an optical unit small-sized. <P>SOLUTION: The head-up display comprises a display unit 20, a lens 35, a reflector 30, and a prism sheet 80. In the figure, an X axis is parallel to both the eyes and a Y axis is perpendicular to both the eyes. The lens 35 is a cylindrical lens having curvature only in the Y direction and the reflector 30 is a cylindrical mirror having curvature only in the X direction. Here, La=50 mm, Lb=150 mm, Ld=28 mm, and Lc=1,000 mm. Further, the Y-directional focal length fy of the lens 35 is 37.5 mm and the X-directional focal length fx of the reflector 30 is 260 mm. In this constitution, imaging distances X and Y in the X and Y directions are 1,077 and 1,892 mm, respectively and represented as X=0.93D and Y=0.53D in terms of diopter, their difference being 0.4D. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
自動車等の車両等に採用可能なヘッドアップディスプレイ等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今後、車両内表示情報の多様化・多量化が進み、視認性に優れドライバ負担の少ない画像ＨＭＩ（Ｈｕｍａｎ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）への要求が一層高まるものと思われる。特に、表示コンテンツとして、視界補助情報、視覚情報等の安全走行支援分野のニーズが高まり、これらをより効果的に伝達するためには、大画面表示、遠方表示、重畳表示が可能なヘッドアップディスプレイが望ましい。
【０００３】
従来、この種のヘッドアップディスプレイとして図１４に示したものがある。車室内のインストルメントパネル５０に配置する光学ユニット１０は液晶ディスプレイやＣＲＴなどの表示器２０、凹面鏡などの反射鏡３０、防塵カバー４０から構成されている。表示器２０からの光線は反射鏡３０で反射され、開口部に設置された防塵カバー４０を通してウインドシールド６０上に入射する。そして、この入射光がウインドシールド６０により反射されることにより表示情報がウインドシールド６０により前方に形成される虚像６１として提示される。ここで、反射鏡３０の幅はｄで垂直方向に対しθ傾斜されて設置されている。
【０００４】
図１４の光学ユニット１０とウインドシールド６０を取り出し、光線を付記して図１５に示す。表示器２０の中心Ｂ１点からの光線は反射鏡３０のＢ２点で反射され、防塵カバー４０のＢ４点を透過し、ウインドシールド６０のＢ５点で反射されて視点７０の方向に進む。ここで、Ｂ３点は反射鏡３０による虚像に対応する点であり、Ｂ６点はウインドシールド６０による虚像、すなわち視点から視認される虚像に対応する点である。表示器２０の端部Ａ１およびＣ１からの光線の経路も同様に示している。
【０００５】
運転者の前方に表示される虚像６１を幅ｄ６（Ａ６とＣ６の距離）で表示する場合、反射鏡３０での光路幅はｄ２（Ａ２とＣ２の距離）、表示器２０での光路幅はｄ１（Ａ１とＣ１の距離）必要となる。したがって、運転者の前方に表示される虚像６１を大画面化しようとすると、反射鏡３０での光路幅ｄ２や表示器２０での光路幅ｄ１が大きくなり、結果として光学ユニット１０が大きくなる。
【０００６】
しかしながら、インストルメントパネル５０への搭載を容易にするためには、光学ユニット１０が小型であることが必要である。
そこで、特許文献１には、光学ユニットが表示器とＮ個（例えば３個）の偏向手段とで構成され、表示器と１番目の偏向手段との間の光路と２番目と３番目の偏向手段との間の光路とが水平面内で交差するように配置されたヘッドアップディスプレイが開示されている。
【０００７】
しかしながら、光学ユニットから光線が出射する直前の偏向手段における光路幅は、結局のところ図１５のｄ２と等しい光路幅が必要となる。さらに、多数の偏向手段を用いているため、これらの配置場所を考慮すると必ずしも小型化の要請に十分に応えるものではない。
【０００８】
また、特許文献２には、樹脂製またはガラス製の透明部材をブロック状に成型し、ブロック内を光線が往復するようにして小型化を図るヘッドアップディスプレイが開示されている。
しかしながら、この場合も光学ユニットから光線が出射する直前の偏向手段における光路幅は、結局のところ図１５のｄ２と等しい光路幅が必要となる。さらに、このブロックを光学的によどみなく均一に成型することは非常に困難である。
【０００９】
これらの課題を解決する手段として、図１、２に示すヘッドアップディスプレイを考案した。このヘッドアップディスプレイは、光学ユニット１０に、表示器２０、反射鏡（凹面鏡）３０、防塵カバー４０、プリズムシート８０を備えている。光学ユニット１０の開口部には例えば透明樹脂からなる防塵カバー４０を装着するが、上記プリズムシート８０とは別に防塵カバー４０を装着してもよいし、プリズムシート８０を防塵カバー４０と兼用してもよい。
【００１０】
ここで、プリズムシート８０の構成について図３を用いて詳細に説明する。プリズムシート８０は、プラスチックあるいはガラスのような透明な基板の片側が鋸歯状に形成されており、この鋸歯状の突起が各々プリズムとして作用する。プラスチックの材質としてはアクリル、ポリカーボネートなどが挙げられる。上記鋸歯状の突起は片側に角度α、もう一方に角度βで傾斜しており、α＋βを頂角と呼ぶ。
【００１１】
次に、プリズムシート８０の光学作用について図４を用いて説明する。プリズムシート８０の屈折率をｎとし空気の屈折率を１とすると、スネルの公式により入出射角には次式が成り立つ。
ｓｉｎφ１＝ｎ×ｓｉｎφ２
ｎ×ｓｉｎφ３＝ｓｉｎφ４
したがって、プリズムシート８０の法線に対する入射角をφｉｎ、出射角をφｏｕｔ（°）とすると、

が成り立つ。すなわち、適当な角度のαを設定することにより、φｉｎからφｏｕｔに光路を折り曲げることが可能となる。
【００１２】
図１４、１５に示した従来のヘッドアップディスプレイと比較すると、凹面鏡３０における必要な光路幅は
ｃｏｓ（φｉｎ）／ｃｏｓ（φｏｕｔ）
だけ縮小される。この効果により光学ユニット１０を小型化できる。
【００１３】
逆に、従来のヘッドアップディスプレイと同じ大きさの光学ユニット１０を使用した場合、運転者の前方に表示される虚像の幅ｄ６は
ｃｏｓ（φｏｕｔ）／ｃｏｓ（φｉｎ）
だけ拡大される。これにより、従来のヘッドアップディスプレイの光学ユニットと同じ大きさを保ちつつ、より大画面表示が可能となる。
【００１４】
【特許文献１】
特開平６−５５９５７号公報
【特許文献２】
特開平９−３１８９０６号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この場合、以下に述べるような不具合が発生する場合がある。一般にある物質の屈折率は光の屈折率に依存し、波長が短いほど屈折率は大きくなる。プリズムシート８０からの出射角φｏｕｔを記述する式１は屈折率を含むため、波長によりφｏｕｔが異なる。これを図５に示した。点光源から光線が出射されており、ある波長λ１における屈折率をｎ１、波長λ１より大きい波長λ２における屈折率をｎ２とすると、
φｏｕｔ（ｎ１）＝９０−α−ａｒｃｓｉｎ（ｎ１×ｓｉｎ（９０−α−ａｒｃｓｉｎ（ｓｉｎφｉｎ／ｎ１）））
φｏｕｔ（ｎ２）＝９０−α−ａｒｃｓｉｎ（ｎ２×ｓｉｎ（９０−α−ａｒｃｓｉｎ（ｓｉｎφｉｎ／ｎ２）））
φｏｕｔ（ｎ１）＜φｏｕｔ（ｎ２）
となる。
【００１６】
これを踏まえ、点光源から出射された光線を固定した視点から見た場合について図６を用いて説明する。波長が短く屈折率が大きいほど光線は大きく屈折されるため、点光源から出射された光線が視点に到達するまでの経路が異なる。具体的には、
φｉｎ（ｎ１）＞φｉｎ（ｎ２）
φｏｕｔ（ｎ１）＜φｏｕｔ（ｎ２）
となるような経路を通る。この時、視点から見ると波長により異なる点に像が見えることになる。
【００１７】
以上のことから、プリズムシート８０を有する光学ユニット１０から成るヘッドアップディスプレイの表示像について図７を用いて説明する。
波長が短く屈折率が大きい波長λ１の光線の場合、表示器２０の中央部Ｂ１点から出た光線は凹面鏡３０のＢ２１点、プリズムシート８０のＢ８１点、ウインドシールド６０のＢ５１点を通って視点７０に至り、表示された虚像はＢ６１点に見える。同様に、波長が長く屈折率が小さい波長λ２の光線の場合、表示器２０の中央部Ｂ１点から出た光線は凹面鏡３０のＢ２２点、プリズムシート８０のＢ８２点、ウインドシールド６０のＢ５２点を通って視点に至り、表示された虚像はＢ６２点に見える。すなわち、表示器２０上の同一の点Ｂ１点から出射された映像が、表示像としてはＢ６１点とＢ６２点という異なった点に投影される。このような現象が発生した場合、表示された虚像の１ラインよりＢ６１点とＢ６２点のずれ量が大きくなると、隣のラインの像が重なり合ってしまい表示品質が著しく低下する。逆に、Ｂ６１点とＢ６２点のずれ量が表示された虚像の１ラインより小さい場合、更には目の分解能より小さい場合には表示品位の低下を防止できることになる。
【００１８】
そこで、本発明は上記の点を鑑みてなされたもので、光学ユニットの小型化を図りつつ、大画面の遠方、虚像表示ができるとともに、表示品位を低下させることのない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。
【００１９】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上述した問題点を解決するためになされた請求項１に記載のヘッドアップディスプレイは、光学ユニットから投射される映像情報を反射手段によって反射させて、映像情報を視点から反射手段による虚像として視認可能としたものであり、反射手段への投射のために光学ユニットに設けられた開口部までの光路上にプリズムシートを設置しており、前記視点から視認した際の垂直方向の結像距離が水平方向の結像距離よりも所定間隔分、視点に近くしたものである。
【００２０】
視点から見た時に虚像として視認可能な映像情報の表示品位は、表示器上の同一の点から出射された異なる波長を持つ光線が視点に入射する時の画角の差が大きくなればなる程、低下してしまう。そして、この画角の差は、点光源からプリズムシートへの距離が長くなればなる程大きくなる。したがって、映像情報の表示品位は、表示器からプリズムシートの距離を短くすればする程、良くなる。
【００２１】
しかしながら、点光源からプリズムシートの距離を短くすればする程、視点から観察される映像情報の結像距離は短くなってしまうため、大画面の遠方表示が困難になってしまう。
ところで、ヘッドアップディスプレイの利用者（観察者）が映像情報（虚像）を両目で見る場合には、両目の輻輳により距離感を認識する。つまり、両目に水平な方向の結像距離を認識することになる。そこで、請求項１に示すように、前記視点から視認した際の垂直方向の結像距離を水平方向の結像距離よりも所定間隔分、前記視点に近くするとよい。
【００２２】
このようにすれば、垂直方向の結像距離は水平方向の結像距離よりも短いので、垂直方向は水平方向よりも表示品位を相対的に高くすることが可能となり、かつ、水平方向の結像距離は垂直方向の結像距離より長いので、観察者には表示画像が遠方に存在するように見える。
【００２３】
したがって、光学ユニットの小型化を図りつつ、大画面の遠方、虚像表示ができるとともに、波長の違いによる表示品位の低下をさせることのないヘッドアップディスプレイを提供することが可能となる。
なお、両目に水平な方向と垂直な方向の結像距離が極端に異なる場合、いわゆる酔いのような違和感を観察者が観察する場合があり、ディスプレイとしては問題が残る。しかし、「３次元映像の基礎」（オーム社）ｐ．６４によれば、およそ±０．２Ｄ（ジオプター、メートル単位での焦点距離の逆数）、すなわち０．４Ｄの範囲内であれば疲労が少ないとある。そこで、両目に垂直方向の結像位置より水平方向方向の結像位置が所定間隔遠く、請求項２に示すように、この所定間隔が０．４Ｄの範囲内としたところ、観察者に対して酔いのような違和感を感じさせることがなくなった。このようにすることで、表示品位と遠方表示を両立しつつ、観察者に対して疲労を与えることのない表示を行うことができる。
【００２４】
そして、さらに、請求項３に示すように、表示器から出射される第１の波長域の中心波長λ１の光線の入射角をφｉ１、出射角をφｏ１とし、表示器から出射される前記第１の波長域とは別の第２の波長域の中心波長λ２の光線の入射角をφｉ２、出射角をφｏ２としたとき、Δφ＝｜φｏ１−φｏ２｜を予め定められた許容範囲内とするとよい。この許容範囲は、ヘッドアップディスプレイの用途や機能、コスト等を勘案して決定することができるが、特に、請求項４に示すように、視点から視認可能な虚像の表示器における１ライン分に相当する画角以下とするとよい。このようにすれば、表示器から出射されるある表示ラインの光線が別のラインに影響することを抑制できる。そしてさらに、請求項５に示すように、この予め定められた許容範囲は、０．０３度以下とするとよい。このようにすれば、表示ラインの光線のずれが目の分解能より小さくなるため、観察者によってずれが認識されにくくなくなる。したがって、光学ユニットの小型化を図りつつ大画面の虚像表示が可能となるとともに、さらに表示品位を向上させたヘッドアップディスプレイを実現できる。
【００２５】
ところで、視点から視認した際の垂直方向の結像距離を水平方向の結像距離よりも所定間隔近く設定する構成としては種々の構成を採りうる。例えば、請求項６に示すように、プリズムシートに投影される表示器の虚像の垂直方向の結像位置を水平方向の結像位置よりもプリズムシートに近く設定するとよい。例えば、請求項７に示すように、表示器からプリズムシートまでの光路上に垂直方向と水平方向の焦点距離が異なる光学素子を少なくとも１つ有することにより、プリズムシートに投影される表示器の虚像の垂直方向の結像位置を水平方向の結像位置よりもプリズムシートに近く設定することができ、視点から視認した際の垂直方向の結像距離を水平方向の結像距離よりも所定間隔近く設定することができる。
【００２６】
そして、この垂直方向と水平方向の焦点距離が異なる光学素子としては、例えば請求項８に示すように垂直方向の焦点距離より水平方向の焦点距離が短い反射鏡を用いることができる。また、例えば請求項９に示すように、水平方向の焦点距離より垂直方向の焦点距離が短い透過レンズを用いることができる。特に、例えば、表示器から出射された光線を請求項９に記載の透過レンズを透過させ、請求項８に記載の反射鏡によって反射させて、プリズムシートに投影される虚像を得るとよい。
【００２７】
なお、視点から虚像として視認可能な映像情報を得るために、光学ユニットから投射される映像情報を反射させる反射手段としては、請求項１０に示すようにウィンドシールドまたはコンバイナを用いることができる。
そして、上述したヘッドアップディスプレイは、種々の用途に利用できるが、特に、例えば、請求項１１に示すように、車両用とすることができる。このようにすれば、小型化が可能となることにより車両に容易に設置することができる。
【００２８】
また請求項１２に示すように、視点は、運転者の運転時の視点に設定することができる。このようにすれば、運転者に対して種々の映像情報を与える際に、運転者が見やすく、安全運転に寄与するヘッドアップディスプレイを提供することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明が適用された一実施例について図面を用いて説明する。なお、本発明の実施の形態は、下記の実施例に何ら限定されることなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうることは言うまでもない。
【００３０】
図１は、本発明に係るヘッドアップディスプレイを自動車に適用した例を示している。
このヘッドアップディスプレイは、光学ユニット１０を備えており、光学ユニット１０は表示器２０、反射鏡（凹面鏡）３０、プリズムシート８０を備える。光学ユニット１０の開口部には例えば透明樹脂からなる防塵カバー４０を装着するが、上記プリズムシート８０とは別に防塵カバー４０を装着してもよいし、プリズムシート８０を防塵カバー４０と兼用してもよい。
【００３１】
表示器２０から出射した光線は、凹面鏡３０で反射し、プリズムシート８０で屈折されて開口部を通ってウインドシールド６０上に入射する。そして、この入射光がウインドシールド６０により反射されることにより表示情報（映像情報）がウインドシールド６０により車両前方に形成される虚像６１として提示される。ここで、凹面鏡３０の幅はｄで垂直方向に対しθ傾斜させて設置している。
【００３２】
ここで、プリズムシート８０の構成及びその光学作用については既に述べたとおりである。
さて、視点７０から見たときの虚像表示像の表示品位を低下させないためには、表示器２０上の同一の点から出射された異なる波長を持つ光線が視点７０に入射する時の画角の差、すなわち図６における｜φｏｕｔ（ｎ１）−φｏｕｔ（ｎ２）｜が、表示された虚像６１の１ラインに相当する画角より小さくなればよい。更に望ましくは、｜φｏｕｔ（ｎ１）−φｏｕｔ（ｎ２）｜が、目の分解能より小さくなればよい。
【００３３】
これを実現させる方策について図８〜１３を用いて説明する。
図８に示すように２つの異なる波長の光線が点光源からプリズムシート８０を介して視点７０に届く場合を考える。この時、点光源からプリズムシート８０の光路長をＬ１、プリズムシート８０から視点７０の光路長をＬ２、屈折率ｎ１の光線の入射角、出射角をそれぞれφｉｎ（ｎ１）、φｏｕｔ（ｎ１）、屈折率ｎ２の光線の入射角、出射角をそれぞれφｉｎ（ｎ２）、φｏｕｔ（ｎ２）、Δφｉｎ＝｜φｉｎ（ｎ１）−φｉｎ（ｎ２）｜、Δφｏｕｔ＝｜φｏｕｔ（ｎ１）−φｏｕｔ（ｎ２）｜、ｎ１＜ｎ２、とすると、次式が成り立つ。
【００３４】

この式２から求まるΔφｏｕｔ＝｜φｏｕｔ（ｎ１）−φｏｕｔ（ｎ２）｜をＬ１に対してプロットすると図９に示したようになる。ここで、Ｌ２＝１０００ｍｍ、ｎ１＝１．４８９、ｎ２＝１．４９５、φｉｎ（ｎ１）＝６０°、φｏｕｔ（ｎ１）＝３０．６°である。図９より明らかなように、Ｌ１が小さいほど、すなわち、図８の点光源がプリズムシート８０に近いほど、Δφｏｕｔが小さくなる。なお、Ｌ１は凹面鏡のような光学素子による表示器２０の虚像とプリズムシート８０との距離でもよい。この時、｜φｏｕｔ（ｎ１）−φｏｕｔ（ｎ２）｜は表示された虚像の１ラインに相当する画角より小さい。例えば、視点７０より２ｍの位置に高さ１００ｍｍ、５０ラインの画像を投影する場合には、
ａｒｃｔａｎ（１００／５０／２０００）＝０．０５７°
以下になればよい。さらに望ましくは、｜φｏｕｔ（ｎ１）−φｏｕｔ（ｎ２）｜が目の分解能より小さくなればよいが、ＯＰＴＩＣＡＬ ＤＥＳＩＧＮ ＦＯＲ ＶＩＳＵＡＬ ＳＹＳＴＥＭＳ（ＳＰＩＥ ＰＲＥＳＳ）ｐ．８によれば、目の分解能は
ａｒｃｔａｎ（１／７．４／２５４）＝０．０３０°
であるので、｜φｏｕｔ（ｎ１）−φｏｕｔ（ｎ２）｜がこの値以下になればよい。
【００３５】
次に視点７０からプリズムシート８０を介して点光源を見たときの結像距離について図１０を用いて説明する。点光源からプリズムシート８０の光路長をＬ１、プリズムシート８０から点光源の虚像までの光路長をＬ３、入射角φｉ１の出射角をφｏ１、入射角φｉ２の出射角をφｏ２、Δφｉ＝｜φｉ１−φｉ２｜、Δφｏ＝｜φｏ１−φｏ２｜とすると次式が成り立つ。
【００３６】

この式３から求まるＬ３の位置に結像して観察される。視点７０からプリズムシート８０の光路長をＬ２とすれば、視点７０から点光源の虚像は（Ｌ２＋Ｌ３）の距離に観察される。Ｌ１に対する（Ｌ２＋Ｌ３）をプロットした図を図１１に示した。ここでＬ２＝１０００ｍｍである、
さて、表示品位を低下させないためには、Ｌ１を小さくする必要があるが、（Ｌ２＋Ｌ３）も小さくなる。すなわち、視点７０から観察される表示像の距離が近くなり、遠方表示と相反することになる。そこで表示品位と遠方表示を両立することが必要となる。
【００３７】
一般的に観察者が両目で見る場合、両目の輻輳により距離感を認識する。つまり、両目に水平な方向の結像距離を認識することになる。したがって、この方向の結像距離が遠方にあれば、観察者は表示画像が遠方に存在するように見える。但し、両目に水平な方向と垂直な方向の結像距離が極端に異なる場合、いわゆる酔いのような違和感を観察者が観察する場合があり、ディスプレイとしては問題が残る。しかし、「３次元映像の基礎」（オーム社）ｐ．６４によれば、およそ±０．２Ｄ（ジオプター、メートル単位での焦点距離の逆数）、すなわち０．４Ｄの範囲内であれば疲労が少ないとある。そこで、両目に垂直方向の結像位置より水平方向方向の結像位置が遠く、これが０．４Ｄの範囲内であれば、観察者に対して疲労を与えることなく表示品位と遠方表示を両立できる。一例として両眼に垂直方向の結像位置と水平方向の結像位置を点光源からプリズムシート８０の距離をＬ１としてプロットした結果を図１２に示した。ここで両眼に垂直な方向はプリズムシート８０の屈折面と並行である。図１２においてハッチング範囲が０．４Ｄの範囲内を満たす領域である。
【００３８】
次にこの範囲を満たすヘッドアップディスプレイの具体例を図１３を用いて説明する。この例では、ヘッドアップディスプレイは、表示器２０、レンズ３５、反射鏡３０、プリズムシート８０からなる。図１３に示すように、Ｘ軸を両眼に水平方向、Ｙ軸を両眼に垂直方向とする。レンズ３５はＹ方向のみに曲率を持つ円筒形状レンズ（円筒レンズ）である。また、反射鏡３０はＸ方向のみに曲率を持つ円筒形状ミラーである。Ｌａ＝５０ｍｍ、Ｌｂ＝１５０ｍｍ、Ｌｄ＝２８ｍｍ、Ｌｃ＝１０００ｍｍとする。レンズ３５のＹ方向の焦点距離ｆｙ＝３７．５ｍｍ、反射鏡３０のＸ方向の焦点距離ｆｘ＝２６０ｍｍとする。このような構成でＸ，Ｙ方向それぞれの結像距離は、Ｘ：１０７７ｍｍ、Ｙ：１８９２ｍｍで、それぞれジオプターで表すと、Ｘ：０．９３Ｄ、Ｙ：０．５３Ｄとなり、その差は０．４Ｄである。この時、波長（色）によるずれ量に起因する画質の劣化は見られず、かつ、視点７０から１８９２ｍｍの位置に画像を遠方表示できるとともに酔いも感じられなかった。
【００３９】
このように光学ユニット１０の小型化を図りつつ、大画面の遠方、虚像表示ができるとともに、表示品質の低下もさせず、酔いも感じられないヘッドアップディスプレイを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ヘッドアップディスプレイの構成を示す説明図である。
【図２】図１のヘッドアップディスプレイにおける光線の様子を示す説明図である。
【図３】プリズムシートの構成を示す説明図である。
【図４】図３のプリズムシートの光学作用を示す説明図である。
【図５】波長の違いによる光路の違いを示す説明図である。
【図６】点光源から出射された光線を固定した視点から見た場合についての説明図である。
【図７】プリズムシートを有する光学ユニットから成るヘッドアップディスプレイの表示像を説明する図である。
【図８】２つの異なる波長の光線が点光源からプリズムシートを介して視点に届く場合の光路を示す図である。
【図９】点光源からプリズムシートの距離Ｌ１に対するΔφｏｕｔの値を示す図である。
【図１０】視点からプリズムシートを介して点光源を見たときの結像距離を説明するための図である。
【図１１】点光源からプリズムシートの距離Ｌ１に対する視点から点光源の虚像までの距離（Ｌ２＋Ｌ３）の値を示す図である。
【図１２】両眼に垂直方向の結像位置と水平方向の結像位置を、点光源からプリズムシートの距離をＬ１としてプロットした結果を示す図である。
【図１３】実施形態のヘッドアップディスプレイの構成を示す説明図である。
【図１４】従来のヘッドアップディスプレイの構成を示す説明図である。
【図１５】図１４のヘッドアップディスプレイにおける光線の様子を示す説明図である。
【符号の説明】
１０…光学ユニット
２０…表示器
３０…凹面鏡（反射鏡）
３５…レンズ
４０…防塵カバー
５０…インストルメントパネル
６０…ウインドシールド
６１…虚像
７０…視点
８０…プリズムシート[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a head-up display and the like that can be used in vehicles such as automobiles.
[0002]
[Prior art]
In the future, diversification and multiplication of in-vehicle display information will progress, and it is expected that demand for an image HMI (Human Machine Interface) that is excellent in visibility and less in driver burden will be further increased. In particular, there is a growing need in the field of safe driving support such as visual assistance information and visual information as display contents, and in order to transmit these more effectively, head-up displays capable of large-screen display, distant display, and superimposed display Is desirable.
[0003]
Conventionally, there is a head-up display of this type shown in FIG. The optical unit 10 arranged on the instrument panel 50 in the vehicle compartment includes a display 20 such as a liquid crystal display or a CRT, a reflecting mirror 30 such as a concave mirror, and a dust cover 40. Light rays from the display 20 are reflected by the reflecting mirror 30 and enter the windshield 60 through the dust cover 40 provided in the opening. Then, the display information is presented as a virtual image 61 formed forward by the windshield 60 by reflecting the incident light by the windshield 60. Here, the width of the reflecting mirror 30 is d and is inclined by θ with respect to the vertical direction.
[0004]
The optical unit 10 and the windshield 60 of FIG. 14 are taken out, and light rays are additionally shown in FIG. The light ray from the center B1 point of the display 20 is reflected at the B2 point of the reflecting mirror 30, passes through the B4 point of the dustproof cover 40, is reflected at the B5 point of the windshield 60, and proceeds toward the viewpoint 70. Here, point B3 is a point corresponding to a virtual image by the reflecting mirror 30, and point B6 is a point corresponding to a virtual image by the windshield 60, that is, a virtual image visually recognized from the viewpoint. The paths of the light rays from the ends A1 and C1 of the display 20 are also shown.
[0005]
When the virtual image 61 displayed in front of the driver is displayed with the width d6 (the distance between A6 and C6), the optical path width at the reflecting mirror 30 is d2 (the distance between A2 and C2), and the optical path width at the display 20 is d1 (the distance between A1 and C1) is required. Therefore, when trying to enlarge the virtual image 61 displayed in front of the driver on a large screen, the optical path width d2 at the reflecting mirror 30 and the optical path width d1 at the display 20 increase, and as a result, the optical unit 10 increases.
[0006]
However, in order to facilitate mounting on the instrument panel 50, the optical unit 10 needs to be small.
Therefore, in Patent Document 1, the optical unit includes a display and N (for example, three) deflecting means, an optical path between the display and the first deflecting means, and second and third deflecting means. A head-up display is disclosed in which an optical path between the means and the optical path intersect in a horizontal plane.
[0007]
However, the optical path width in the deflecting means immediately before the light beam is emitted from the optical unit needs to have an optical path width equal to d2 in FIG. Furthermore, since a large number of deflecting means are used, it is not always possible to sufficiently meet the demand for miniaturization in consideration of their arrangement locations.
[0008]
Patent Document 2 discloses a head-up display in which a transparent member made of resin or glass is molded into a block shape, and light is reciprocated in the block to reduce the size.
However, also in this case, the optical path width in the deflecting unit immediately before the light beam is emitted from the optical unit needs to have an optical path width equal to d2 in FIG. Furthermore, it is very difficult to mold this block uniformly without optical stagnation.
[0009]
As means for solving these problems, a head-up display shown in FIGS. 1 and 2 has been devised. The head-up display includes an optical unit 10, a display 20, a reflecting mirror (concave mirror) 30, a dust cover 40, and a prism sheet 80. A dust cover 40 made of, for example, a transparent resin is attached to the opening of the optical unit 10. The dust cover 40 may be attached separately from the prism sheet 80, or the prism sheet 80 may be used as the dust cover 40. Is also good.
[0010]
Here, the configuration of the prism sheet 80 will be described in detail with reference to FIG. In the prism sheet 80, one side of a transparent substrate such as plastic or glass is formed in a saw-tooth shape, and each of the saw-tooth-shaped protrusions functions as a prism. Examples of the plastic material include acrylic and polycarbonate. The serrated projection is inclined at an angle α on one side and at an angle β on the other, and α + β is called a vertex angle.
[0011]
Next, the optical function of the prism sheet 80 will be described with reference to FIG. Assuming that the refractive index of the prism sheet 80 is n and the refractive index of air is 1, the input / output angle is given by the following formula according to Snell's formula.
sinφ1 = n × sinφ2
nx sin φ3 = sin φ4
Therefore, assuming that the incident angle with respect to the normal line of the prism sheet 80 is φin and the emission angle is φout (°),

Holds. That is, by setting an appropriate angle α, the optical path can be bent from φin to φout.
[0012]
Compared with the conventional head-up display shown in FIGS. 14 and 15, the required optical path width of the concave mirror 30 is cos (φin) / cos (φout).
Only reduced. With this effect, the optical unit 10 can be downsized.
[0013]
Conversely, when the optical unit 10 having the same size as the conventional head-up display is used, the width d6 of the virtual image displayed in front of the driver is cos (φout) / cos (φin).
Only expanded. As a result, a larger screen can be displayed while maintaining the same size as the optical unit of the conventional head-up display.
[0014]
[Patent Document 1]
JP-A-6-55957 [Patent Document 2]
JP-A-9-318906
[Problems to be solved by the invention]
However, in this case, the following problems may occur. In general, the refractive index of a substance depends on the refractive index of light, and the shorter the wavelength, the higher the refractive index. Since the expression 1 describing the emission angle φout from the prism sheet 80 includes the refractive index, φout differs depending on the wavelength. This is shown in FIG. When a light beam is emitted from a point light source and the refractive index at a certain wavelength λ1 is n1, and the refractive index at a wavelength λ2 larger than the wavelength λ1 is n2,
φout (n1) = 90−α-arcsin (n1 × sin (90−α−arcsin (sinφin / n1)))
φout (n2) = 90−α−arcsin (n2 × sin (90−α−arcsin (sinφin / n2)))
φout (n1) <φout (n2)
It becomes.
[0016]
Based on this, a case where the light emitted from the point light source is viewed from a fixed viewpoint will be described with reference to FIG. The shorter the wavelength is and the higher the refractive index is, the more refracted the ray is. Therefore, the path of the ray emitted from the point light source to reach the viewpoint is different. In particular,
φin (n1)> φin (n2)
φout (n1) <φout (n2)
Take a route that gives At this time, when viewed from the viewpoint, an image can be seen at different points depending on the wavelength.
[0017]
From the above, the display image of the head-up display including the optical unit 10 having the prism sheet 80 will be described with reference to FIG.
In the case of a light ray having a wavelength λ1 having a short wavelength and a large refractive index, a light ray emitted from a central point B1 of the display 20 passes through a point B21 of the concave mirror 30, a point B81 of the prism sheet 80, and a point B51 of the windshield 60. At 70, the displayed virtual image is seen at point B61. Similarly, in the case of a light ray having a wavelength λ2 having a long wavelength and a small refractive index, the light ray emitted from the central point B1 of the display 20 is reflected at the B22 point of the concave mirror 30, the B82 point of the prism sheet 80, and the B52 point of the windshield 60. Then, the user reaches the viewpoint, and the displayed virtual image appears at the point B62. That is, the video image emitted from the same point B1 on the display 20 is projected as different display images at points B61 and B62. When such a phenomenon occurs, if the shift amount between the points B61 and B62 becomes larger than one line of the displayed virtual image, the images of the adjacent lines overlap, and the display quality is remarkably deteriorated. Conversely, if the amount of deviation between the points B61 and B62 is smaller than one line of the displayed virtual image, and if it is smaller than the resolution of the eyes, a decrease in display quality can be prevented.
[0018]
In view of the above, the present invention has been made in view of the above points, and provides a head-up display that can display a distant, virtual image on a large screen and does not reduce display quality while reducing the size of an optical unit. The purpose is to:
[0019]
Means for Solving the Problems and Effects of the Invention
The head-up display according to claim 1, which has been made to solve the above-described problem, reflects video information projected from the optical unit by a reflection unit, and allows the video information to be visually recognized from a viewpoint as a virtual image by the reflection unit. The prism sheet is installed on the optical path up to the opening provided in the optical unit for projection to the reflection means, and the vertical imaging distance when viewed from the viewpoint is horizontal. This is closer to the viewpoint by a predetermined interval than the imaging distance in the direction.
[0020]
The display quality of video information that can be visually recognized as a virtual image when viewed from the viewpoint is such that the larger the difference in the angle of view when the light beams having different wavelengths emitted from the same point on the display enter the viewpoint. , Will drop. The difference in the angle of view increases as the distance from the point light source to the prism sheet increases. Therefore, the display quality of the video information is improved as the distance between the display and the prism sheet is reduced.
[0021]
However, the shorter the distance between the point light source and the prism sheet, the shorter the image formation distance of the video information observed from the viewpoint, which makes it difficult to display a large screen at a distance.
By the way, when a user (observer) of the head-up display views video information (virtual image) with both eyes, a sense of distance is recognized due to convergence of both eyes. That is, the image formation distance in the horizontal direction is recognized by both eyes. Therefore, as described in claim 1, the vertical imaging distance when viewed from the viewpoint may be closer to the viewpoint by a predetermined interval than the horizontal imaging distance.
[0022]
In this way, since the vertical imaging distance is shorter than the horizontal imaging distance, the display quality in the vertical direction can be relatively higher than that in the horizontal direction, and the horizontal imaging distance can be improved. Since the image distance is longer than the vertical imaging distance, the viewer sees the displayed image as being far away.
[0023]
Therefore, it is possible to provide a head-up display which can display a virtual image far away on a large screen while miniaturizing the optical unit and which does not deteriorate display quality due to a difference in wavelength.
If the image forming distance between the horizontal and vertical directions of both eyes is extremely different, the observer may observe a sense of incongruity such as so-called sickness, and a problem remains as a display. However, “Basics of 3D video” (Ohm) p. According to H.64, fatigue is small when it is within about ± 0.2 D (diopter, the reciprocal of the focal length in meters), that is, within 0.4 D. Therefore, when the image formation position in the horizontal direction is farther than the image formation position in the vertical direction by a predetermined distance from both eyes, and the predetermined distance is within a range of 0.4D, as shown in claim 2, the observer can be No more discomfort like sickness. By doing so, it is possible to perform display without giving fatigue to the observer while achieving both display quality and distant display.
[0024]
Further, as set forth in claim 3, the incident angle of the light beam having the center wavelength λ1 of the first wavelength range emitted from the display device is φi1, the emission angle is φo1, and the first light beam emitted from the display device is the first light beam. When the incident angle of the light beam having the center wavelength λ2 in the second wavelength region different from the wavelength region of φ2 is φi2 and the emission angle is φo2, Δφ = | φo1−φo2 | may be within a predetermined allowable range. . This allowable range can be determined in consideration of the use, function, cost, etc. of the head-up display. In particular, as described in claim 4, one line of the virtual image display which can be visually recognized from the viewpoint is provided. The angle of view should be equal to or smaller than the corresponding angle of view. With this configuration, it is possible to suppress a light ray of one display line emitted from the display device from affecting another line. Further, as set forth in claim 5, the predetermined allowable range may be set to 0.03 degrees or less. In this case, the shift of the light beam on the display line is smaller than the resolution of the eyes, and the shift is hardly recognized by the observer. Therefore, it is possible to display a virtual image on a large screen while reducing the size of the optical unit, and to realize a head-up display with further improved display quality.
[0025]
By the way, various configurations can be adopted as the configuration in which the vertical imaging distance when viewed from the viewpoint is set closer to the predetermined interval than the horizontal imaging distance. For example, as described in claim 6, the vertical image forming position of the virtual image of the display projected on the prism sheet may be set closer to the prism sheet than the horizontal image forming position. For example, a virtual image of the display projected on the prism sheet by having at least one optical element having different vertical and horizontal focal lengths on an optical path from the display to the prism sheet. The vertical imaging position can be set closer to the prism sheet than the horizontal imaging position, and the vertical imaging distance when viewed from the viewpoint is closer to the predetermined distance than the horizontal imaging distance. Can be set.
[0026]
As the optical element having a different focal length in the vertical and horizontal directions, for example, a reflecting mirror having a shorter focal length in the horizontal direction than the focal length in the vertical direction can be used. Further, for example, a transmission lens having a shorter vertical focal length than a horizontal focal length can be used. In particular, for example, it is preferable that a light beam emitted from the display is transmitted through the transmission lens according to claim 9 and is reflected by the reflecting mirror according to claim 8, thereby obtaining a virtual image projected on the prism sheet.
[0027]
In order to obtain video information visually recognizable as a virtual image from the viewpoint, a windshield or a combiner can be used as a reflection unit for reflecting the video information projected from the optical unit.
The above-described head-up display can be used for various uses, and particularly, for example, can be used for vehicles as described in claim 11. This makes it possible to reduce the size of the device and easily install it on the vehicle.
[0028]
Further, the viewpoint can be set to the viewpoint at the time of driving by the driver. In this way, it is possible to provide a head-up display that is easy for the driver to see and contributes to safe driving when giving various image information to the driver.
[0029]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings. It is needless to say that the embodiments of the present invention are not limited to the following examples, and can take various forms within the technical scope of the present invention.
[0030]
FIG. 1 shows an example in which a head-up display according to the present invention is applied to an automobile.
This head-up display includes an optical unit 10, and the optical unit 10 includes a display 20, a reflecting mirror (concave mirror) 30, and a prism sheet 80. A dust cover 40 made of, for example, a transparent resin is attached to the opening of the optical unit 10. The dust cover 40 may be attached separately from the prism sheet 80, or the prism sheet 80 may be used as the dust cover 40. Is also good.
[0031]
The light emitted from the display 20 is reflected by the concave mirror 30, refracted by the prism sheet 80, and enters the windshield 60 through the opening. The display light (video information) is presented as a virtual image 61 formed in front of the vehicle by the windshield 60 by reflecting the incident light by the windshield 60. Here, the width of the concave mirror 30 is d and is inclined by θ with respect to the vertical direction.
[0032]
Here, the configuration of the prism sheet 80 and the optical function thereof are as described above.
Now, in order not to reduce the display quality of the virtual image display image as viewed from the viewpoint 70, the angle of view when the light beams having different wavelengths emitted from the same point on the display 20 enter the viewpoint 70. The difference, that is, | φout (n1) −φout (n2) | in FIG. 6 may be smaller than the angle of view corresponding to one line of the displayed virtual image 61. More preferably, | φout (n1) −φout (n2) | should be smaller than the eye resolution.
[0033]
A method for realizing this will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 8, consider a case where light beams of two different wavelengths reach a viewpoint 70 from a point light source via a prism sheet 80. At this time, the optical path length of the prism sheet 80 from the point light source is L1, the optical path length of the viewpoint 70 from the prism sheet 80 is L2, and the incident angle and the outgoing angle of the light beam with the refractive index n1 are φin (n1), φout (n1), respectively. Φin (n2), φout (n2), Δφin = | φin (n1) −φin (n2) |, Δφout = | φout (n1) −φout (n2) | , N1 <n2, the following equation holds.
[0034]

When Δφout = | φout (n1) −φout (n2) | obtained from the equation 2 is plotted against L1, the result is as shown in FIG. Here, L2 = 1000 mm, n1 = 1.489, n2 = 1.495, φin (n1) = 60 °, and φout (n1) = 30.6 °. As is clear from FIG. 9, ΔLout decreases as L1 decreases, that is, as the point light source in FIG. Note that L1 may be the distance between the virtual image of the display 20 using an optical element such as a concave mirror and the prism sheet 80. At this time, | φout (n1) −φout (n2) | is smaller than the angle of view corresponding to one line of the displayed virtual image. For example, when projecting an image with a height of 100 mm and 50 lines at a position 2 m from the viewpoint 70,
arctan (100/50/2000) = 0.057 °
It should be below. More desirably, | φout (n1) −φout (n2) | should be smaller than the eye resolution. However, the optical design for visual systems (SPIE PRESS) p. According to 8, the eye resolution is arctan (1 / 7.4 / 254) = 0.030 °
Therefore, it is sufficient that | φout (n1) −φout (n2) | is equal to or less than this value.
[0035]
Next, an image forming distance when a point light source is viewed from the viewpoint 70 via the prism sheet 80 will be described with reference to FIG. L1 is the optical path length of the prism sheet 80 from the point light source, L3 is the optical path length from the prism sheet 80 to the virtual image of the point light source, φo1 is the emission angle of the incident angle φi1, φo2 is the emission angle of the incident angle φi2, Δφi = | φi1- If φi2 | and Δφo = | φo1−φo2 |, the following equation is established.
[0036]

An image is formed and observed at the position of L3 obtained from Expression 3. Assuming that the optical path length of the prism sheet 80 from the viewpoint 70 is L2, the virtual image of the point light source from the viewpoint 70 is observed at a distance of (L2 + L3). FIG. 11 shows a plot of (L2 + L3) with respect to L1. Where L2 = 1000 mm,
Now, in order not to lower the display quality, it is necessary to reduce L1, but (L2 + L3) also decreases. That is, the distance of the display image observed from the viewpoint 70 is short, which is opposite to the distance display. Therefore, it is necessary to achieve both display quality and distant display.
[0037]
In general, when an observer looks at both eyes, the sense of distance is recognized by the convergence of both eyes. That is, the image formation distance in the horizontal direction is recognized by both eyes. Therefore, if the image forming distance in this direction is far, the observer sees that the display image exists far. However, when the image forming distance between the horizontal direction and the vertical direction of both eyes is extremely different, the observer may observe a sense of incongruity such as so-called sickness, and a problem remains as a display. However, “Basics of 3D video” (Ohm) p. According to H.64, fatigue is small when it is within about ± 0.2 D (diopter, the reciprocal of the focal length in meters), that is, within 0.4 D. Therefore, when the image formation position in the horizontal direction is farther than the image formation position in the vertical direction for both eyes, and this is within the range of 0.4D, both display quality and distant display can be achieved without giving fatigue to the observer. . As an example, FIG. 12 shows the result of plotting the vertical image forming position and the horizontal image forming position on both eyes with the distance of the prism sheet 80 from the point light source being L1. Here, the direction perpendicular to both eyes is parallel to the refraction surface of the prism sheet 80. In FIG. 12, a hatched area is an area satisfying a range of 0.4D.
[0038]
Next, a specific example of a head-up display satisfying this range will be described with reference to FIG. In this example, the head-up display includes a display 20, a lens 35, a reflecting mirror 30, and a prism sheet 80. As shown in FIG. 13, the X axis is the horizontal direction for both eyes, and the Y axis is the vertical direction for both eyes. The lens 35 is a cylindrical lens (cylindrical lens) having a curvature only in the Y direction. The reflecting mirror 30 is a cylindrical mirror having a curvature only in the X direction. La = 50 mm, Lb = 150 mm, Ld = 28 mm, and Lc = 1000 mm. The focal length fy of the lens 35 in the Y direction is fy = 37.5 mm, and the focal length fx of the reflecting mirror 30 in the X direction is fx = 260 mm. With such a configuration, the image forming distances in the X and Y directions are X: 1077 mm and Y: 1892 mm, and when expressed in diopters, X: 0.93D and Y: 0.53D, and the difference is 0.4D. It is. At this time, no deterioration in image quality due to the shift amount due to the wavelength (color) was observed, and an image could be displayed at a distance of 1892 mm from the viewpoint 70, and sickness was not felt.
[0039]
As described above, while miniaturizing the optical unit 10, a virtual image can be displayed on a large screen in a distant place, and a head-up display that does not reduce the display quality and does not cause sickness can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of a head-up display.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a state of light rays in the head-up display of FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a prism sheet.
FIG. 4 is an explanatory view showing an optical function of the prism sheet of FIG. 3;
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a difference in optical path due to a difference in wavelength.
FIG. 6 is an explanatory diagram when a light beam emitted from a point light source is viewed from a fixed viewpoint.
FIG. 7 is a diagram illustrating a display image of a head-up display including an optical unit having a prism sheet.
FIG. 8 is a diagram illustrating an optical path when light beams having two different wavelengths reach a viewpoint from a point light source via a prism sheet.
FIG. 9 is a diagram illustrating a value of Δφout with respect to a distance L1 between a point light source and a prism sheet.
FIG. 10 is a diagram for explaining an image forming distance when a point light source is viewed from a viewpoint via a prism sheet.
FIG. 11 is a diagram illustrating a value of a distance (L2 + L3) from a viewpoint to a virtual image of the point light source with respect to a distance L1 of the prism sheet from the point light source.
FIG. 12 is a diagram showing the results of plotting the vertical image forming position and the horizontal image forming position on both eyes with the distance L1 from the point light source to the prism sheet.
FIG. 13 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a head-up display according to the embodiment.
FIG. 14 is an explanatory diagram showing a configuration of a conventional head-up display.
15 is an explanatory diagram showing a state of light rays in the head-up display of FIG.
[Explanation of symbols]
10 optical unit 20 display 30 concave mirror (reflection mirror)
35 lens 40 dustproof cover 50 instrument panel 60 windshield 61 virtual image 70 viewpoint 80 prism sheet

Claims (12)

光学ユニットから投射される映像情報を反射手段によって反射させて、前記映像情報を視点から前記反射手段による虚像として視認可能にしたヘッドアップディスプレイにおいて、
前記光学ユニットは、前記映像情報を表示する表示器から、前記反射手段への投射のために前記光学ユニットに設けられた開口部までの光路上にプリズムシートを設置しており、
前記視点から視認した際の垂直方向の結像距離を水平方向の結像距離よりも所定間隔近く設定したこと
を特徴とするヘッドアップディスプレイ。In a head-up display in which image information projected from the optical unit is reflected by a reflection unit, and the image information is made visible from a viewpoint as a virtual image by the reflection unit,
The optical unit, from a display for displaying the video information, a prism sheet is installed on an optical path to an opening provided in the optical unit for projection to the reflection unit,
A head-up display, wherein a vertical imaging distance when viewed from the viewpoint is set closer to a predetermined interval than a horizontal imaging distance. 前記所定間隔が、０Ｄから０．４Ｄ（ジオプター）の範囲内の値であること
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。The head-up display according to claim 1, wherein the predetermined interval is a value within a range from 0D to 0.4D (diopter). 前記表示器から出射される第１の波長域の中心波長λ１の光線の入射角をφｉ１、出射角をφｏ１とし、前記表示器から出射される前記第１の波長域とは別の第２の波長域の中心波長λ２の光線の入射角をφｉ２、出射角をφｏ２としたとき、
Δφ＝｜φｏ１−φｏ２｜が予め定められた許容範囲内であること
を特徴とする請求項１または２に記載のヘッドアップディスプレイ。The incident angle of the light beam having the center wavelength λ1 of the first wavelength range emitted from the display device is φi1 and the emission angle is φo1, and a second light beam different from the first wavelength range emitted from the display device is provided. When the incident angle of the light beam having the center wavelength λ2 of the wavelength region is φi2 and the emission angle is φo2,
3. The head-up display according to claim 1, wherein Δφ = | φo1−φo2 | is within a predetermined allowable range. 前記予め設められた許容範囲が、前記視点から視認可能な虚像の前記表示器における１ライン分に相当する画角以下であること
を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ。4. The head according to claim 1, wherein the preset allowable range is equal to or less than an angle of view corresponding to one line of a virtual image that can be visually recognized from the viewpoint on the display. 5. Up display. 前記予め定められた許容範囲が、０．０３度以下であること
を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ。The head-up display according to any one of claims 1 to 3, wherein the predetermined allowable range is equal to or less than 0.03 degrees. 前記プリズムシートに投影される表示器の虚像の垂直方向の結像位置を水平方向の結像位置よりもプリズムシートに近く設定したこと
を特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ。The head according to any one of claims 1 to 5, wherein a vertical imaging position of a virtual image of the display projected on the prism sheet is set closer to the prism sheet than a horizontal imaging position. Up display. 前記表示器から前記プリズムシートまでの光路上に垂直方向と水平方向の焦点距離が異なる光学素子を少なくとも１つ有すること
を特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ。The head-up display according to any one of claims 1 to 6, further comprising at least one optical element having different focal lengths in a vertical direction and a horizontal direction on an optical path from the display to the prism sheet. 前記垂直方向と水平方向の焦点距離が異なる光学素子が反射鏡であって、垂直方向の焦点距離より水平方向の焦点距離が短いこと
を特徴とする請求項７に記載のヘッドアップディスプレイ。The head-up display according to claim 7, wherein the optical element having a different focal length in the vertical and horizontal directions is a reflecting mirror, and the focal length in the horizontal direction is shorter than the focal length in the vertical direction. 前記垂直方向と水平方向の焦点距離が異なる光学素子が透過レンズであって、水平方向の焦点距離より垂直方向の焦点距離が短いこと
を特徴とする請求項７に記載のヘッドアップディスプレイ。The head-up display according to claim 7, wherein the optical element having a different focal length in the vertical and horizontal directions is a transmission lens, and the focal length in the vertical direction is shorter than the focal length in the horizontal direction. 前記反射手段は、ウィンドシールドまたはコンバイナであること
を特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ。10. The head-up display according to claim 1, wherein the reflection unit is a windshield or a combiner. 請求項１〜１０のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイにおいて、
当該ヘッドアップディスプレイは車両用であること
を特徴とするヘッドアップディスプレイ。The head-up display according to any one of claims 1 to 10,
The head-up display is for a vehicle. 請求項１〜１１のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイにおいて、
前記視点は、運転者の運転時の視点に設定したこと
を特徴とするヘッドアップディスプレイ。The head-up display according to any one of claims 1 to 11,
A head-up display, wherein the viewpoint is set to a viewpoint at the time of driving by a driver.

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