JP2014142423A - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】組み付け性且つ表示画像の分解能が高い小型のHUD装置の提供。
【解決手段】レーザ光を投射する投射器10と、投影面91に投影される表示画像71をレーザ光の照射により形成するスクリーン部材40と、投射器10及びスクリーン部材40間の光路L上に設けられ、投射器10からのレーザ光を導いてスクリーン部材40に照射するプリズム部材30とを設ける。空気よりも高い屈折率を有するプリズム部材30は、投射器10からレーザ光が入射する入射面31と、入射面31から入射したレーザ光を内部において反射するミラー面33と、ミラー面33により反射されたレーザ光を外部のスクリーン部材40へ向かって出射する出射面32とを、光路L上の光学面として一体に形成する。入射面31及び出射面32の各々でレンズ面を構成することにより、レーザ光をスクリーン部材40に対してスポット状に結像させる。
【選択図】図4
【解決手段】レーザ光を投射する投射器10と、投影面91に投影される表示画像71をレーザ光の照射により形成するスクリーン部材40と、投射器10及びスクリーン部材40間の光路L上に設けられ、投射器10からのレーザ光を導いてスクリーン部材40に照射するプリズム部材30とを設ける。空気よりも高い屈折率を有するプリズム部材30は、投射器10からレーザ光が入射する入射面31と、入射面31から入射したレーザ光を内部において反射するミラー面33と、ミラー面33により反射されたレーザ光を外部のスクリーン部材40へ向かって出射する出射面32とを、光路L上の光学面として一体に形成する。入射面31及び出射面32の各々でレンズ面を構成することにより、レーザ光をスクリーン部材40に対してスポット状に結像させる。
【選択図】図4
Description
本発明は、車両等の移動体の投影面に表示画像を投影することにより、当該表示画像の虚像を移動体の室内から視認可能に表示するヘッドアップディスプレイ装置(以下、「HUD装置」という)に、関する。
従来、投射器から投射されたレーザ光をスクリーン部材に照射することにより、投影面に投影される表示画像を当該スクリーン部材上に形成するHUD装置が、知られている。
こうしたレーザ式HUD装置の一種として、特許文献1に開示のものでは、投射器及びスクリーン部材間の光路上に、レンズが設けられている。これにより、スクリーン部材に照射するレーザ光をスポット状に結像させて、その結像性を高めることが可能となっている。
しかし、特許文献1に開示のHUD装置では、投射器及びスクリーン部材間の光路を直線状に確保する必要があるため、全体としての体格が大きくなる。その結果、移動体では一般に小さく制限されるスペースにおいて、大型のHUD装置を配置することは困難となる。
そこで、レーザ光を反射するミラーを、レンズと共に投射器及びスクリーン部材間に配置することで、光路を折り曲げて小型化を図る技術に関して、本発明者は鋭意研究を行なってきた。その結果、投射器及びスクリーン部材間の空間に、ミラーとレンズの双方を適切な位置及び姿勢に配置するには、それらミラーとレンズとを組み付け部材を介して移動体に組み付けなければならず、次の問題を惹起することが判明した。
具体的に問題の一つは、互いに分離したミラーとレンズとを組み付け部材に保持させる必要があるため、部品点数の増大により組み付け性が悪化するというものである。また、別の問題は、投射器及びスクリーン部材の間では、ミラーとレンズだけでなく、組み付け部材も邪魔なく配置する必要があるため、投射器及びスクリーン部材の間の実距離が長くなるというものである。ここで後者の場合、投射器及びスクリーン部材間での開口数(Numerical Aperture)が小さくなることに起因して、スクリーン部材に結像されるレーザ光のスポットサイズが増大することになるので、上述の如く結像性を高める効果が阻害されてしまう。
本発明は、以上説明した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、組み付け性且つ結像性の高い小型のHUD装置を、提供することにある。
本発明は、移動体の投影面に表示画像を投影することにより、表示画像の虚像を移動体の室内から視認可能に表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、レーザ光を投射する投射器と、投影面に投影される表示画像を、レーザ光の照射により形成するスクリーン部材と、投射器及びスクリーン部材間の光路上に設けられ、投射器から投射されたレーザ光を導いてスクリーン部材に照射するプリズム部材とを、備え、空気よりも高い屈折率を有するプリズム部材は、投射器からレーザ光が入射する入射面と、入射面から入射したレーザ光を内部において反射するミラー面と、ミラー面により反射されたレーザ光を外部のスクリーン部材へ向かって出射する出射面とを、光路上の光学面として一体に形成し、入射面及び出射面の各々でレンズ面を構成することにより、レーザ光をスクリーン部材に対してスポット状に結像させることを特徴とする。
こうした本発明によると、投射器及びスクリーン部材間の光路上において、投射器からのレーザ光を導いてスクリーン部材に照射するプリズム部材には、レンズ面を各々構成する入、出射面が、ミラー面と共に一体形成される。これによれば、ミラー面での反射作用により光路を折り曲げて小型化を図ることと、入、出射面を通じたスポット状の結像によりその結像性を高めることとを、共通のプリズム部材により達成できるので、部品点数を削減して移動体への組み付け性を高め得る。
さらに、空気よりも高い屈折率を有する本発明のプリズム部材によると、投射器から入射面に入射したレーザ光を、ミラー面により当該内部で反射して、出射面から外部のスクリーン部材へ向かって出射する。これによれば、投射器及びスクリーン部材間の実距離に対して、プリズム部材内部を通じた空気換算長をプリズム部材の高屈折特性により相対的に短縮して、投射器及びスクリーン部材間での開口数を可及的に増大できる。このような開口数の増大は、スクリーン部材に結像されるレーザ光のスポットサイズを減少させ得るので、投射器及びスクリーン部材間に定められる実距離に応じた範囲にて、結像性を高めることも可能となる。
ここで、本発明のさらなる特徴としては、投射器及びスクリーン部材間での開口数をNA、投射器によるレーザ光の投射直径をφ、投射器及びスクリーン部材間の実距離をD、プリズム部材の内部においてミラー面を経た入射面及び出射面間の実距離をt、プリズム部材の屈折率をnとそれぞれ定義したとき、NA=φ/{2D−2t・(1−1/n)} の関係式が成立する。
この特徴によると、高屈折率nのプリズム部材内部においてミラー面を経た入、出射面間の実距離t分、当該内部を通じた空気換算長を投射器及びスクリーン部材の間で短くできる。これによれば、レーザ光の投射直径φを用いて上記関係式により表される開口数NAを、投射器及びスクリーン部材間の実距離Dに応じた範囲で増大させて、結像性を確実に高めることが可能となる。
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合せることができる。
(第一実施形態)
図1に示すように、本発明の第一実施形態によるHUD装置100は、「移動体」としての車両1に搭載され、インストルメントパネル80内に収容されている。HUD装置100は、車両1の表示部材であるウインドシールド90へ表示画像71を、レーザ光によって投影する。ここで、車両1においてウインドシールド90の室内側の面は、インストルメントパネル80の上方にて表示画像71が投影される投影面91を構成している(図2を参照)。また、車両1においてウインドシールド90は、室内側の面と室外側の面とで、光路差を抑制するための角度差を有するものであってもよいし、当該光路差抑制のために蒸着膜乃至はフィルム等を室内側の面に設けたものであってもよい。
図1に示すように、本発明の第一実施形態によるHUD装置100は、「移動体」としての車両1に搭載され、インストルメントパネル80内に収容されている。HUD装置100は、車両1の表示部材であるウインドシールド90へ表示画像71を、レーザ光によって投影する。ここで、車両1においてウインドシールド90の室内側の面は、インストルメントパネル80の上方にて表示画像71が投影される投影面91を構成している(図2を参照)。また、車両1においてウインドシールド90は、室内側の面と室外側の面とで、光路差を抑制するための角度差を有するものであってもよいし、当該光路差抑制のために蒸着膜乃至はフィルム等を室内側の面に設けたものであってもよい。
投影面91に対して表示画像71が投影されると、車両1の室内では、当該投影面91により反射した光束が視認者のアイポイント74に到達する。視認者は、アイポイント74の到達光束を知覚することで、ウインドシールド90の前方に結像された表示画像71の虚像70を視認可能となる。
以上、投影面91への表示画像71の投影によりHUD装置100は、図2に示すように表示画像71の虚像70を、車両1の室内から視認可能に表示することとなる。尚、虚像70としては、例えば車両1の走行速度の指示表示70aや、ナビゲーションシステムによる車両1の進行方向の指示表示70b、車両1に関するウォーニング表示70c等が、表示される。
(基本構成)
このような虚像70の表示機能を実現するHUD装置100の基本構成について、以下に詳細に説明する。図1に示すようにHUD装置100は、投射器10、プリズム部材30、スクリーン部材40及び光学系50を、ハウジング60内に備えている。
このような虚像70の表示機能を実現するHUD装置100の基本構成について、以下に詳細に説明する。図1に示すようにHUD装置100は、投射器10、プリズム部材30、スクリーン部材40及び光学系50を、ハウジング60内に備えている。
図3に示すように投射器10は、光源部12及び導光部20を有している。光源部12は、三つのレーザ発光部14,15,16等から構成されている。各レーザ発光部14,15,16は、コントローラ28からの制御信号に従って、互いに異なる色相の単一波長レーザ光を発する。具体的にレーザ発光部14は、例えばピーク波長が600〜650nmの範囲、好ましくは640nmである赤色のレーザ光を、発する。レーザ発光部15は、例えばピーク波長が490〜530nmの範囲、好ましくは515nmである緑色のレーザ光を、発する。レーザ発光部16は、例えばピーク波長が430〜470nmの範囲、好ましくは450nmである青色のレーザ光を、発する。このように各レーザ発光部14,15,16から投射される三色のレーザ光は、加色混合によって種々の色の再現を可能にする。
導光部20は、三つのコリメートレンズ21、ダイクロイックフィルタ22,23,24、レーザミラー25、集光レンズ26及び走査ミラー27等から構成されている。各コリメートレンズ21は、それぞれ対応するレーザ発光部14,15,16からのレーザ光を、屈折作用によって平行光にコリメートする。
各ダイクロイックフィルタ22,23,24は、それぞれ対応するコリメートレンズ21を通過したレーザ光のうち、特定波長のレーザ光を反射し且つそれ以外の波長のレーザ光を透過する。具体的には、レーザ発光部14の投射側に配置されるダイクロイックフィルタ22は、赤色のレーザ光を反射し、それ以外の色のレーザ光を透過する。レーザ発光部15の投射側に配置されるダイクロイックフィルタ23は、緑色のレーザ光を反射し、それ以外の色のレーザ光を透過する。レーザ発光部16の投射側に配置されるダイクロイックフィルタ24は、青色のレーザ光を反射し、それ以外の色のレーザ光を透過する。以上より本実施形態では、それぞれダイクロイックフィルタ22,23による反射後にダイクロイックフィルタ24を透過した赤色及び緑色のレーザ光と、ダイクロイックフィルタ24により反射された青色のレーザ光とが、レーザミラー25に入射される。
レーザミラー25は、入射した各色のレーザ光を、集光レンズ26に向かって反射する。集光レンズ26は、レーザミラー25により反射された各色のレーザ光を、集束作用によって加色混合する。走査ミラー27は、集光レンズ26から入射した混色状態のレーザ光を、表示画像71となる光束として投射する。走査ミラー27は、回転軸27aまわりと回転軸27bまわりとに二軸回転可能となっている。走査ミラー27の駆動部(図示しない)は、コントローラ28からの駆動信号に従って走査ミラー27を二軸回転させることで、レーザ光の投射方向を変化させる。
コントローラ28は、例えばマイクロコンピュータ等の電子回路である。コントローラ28は、各レーザ発光部14,15,16に制御信号を出力することにより、レーザ光を断続的にパルス投射する。それと共にコントローラ28は、走査ミラー27の駆動部に駆動信号を出力することにより、レーザ光の投射方向を制御する。
プリズム部材30は、投射器10から投射されたレーザ光を導いてスクリーン部材40に照射する。その際にプリズム部材30は、レーザ光を内部で反射する反射作用と、レーザ光をスクリーン部材40に対してスポット状に結像させるレンズ作用とを、後に詳述の如く発揮する。ここで、図4に示す投射器10及びスクリーン部材40の間においてプリズム部材30を通過するレーザ光の光路Lは、上述した走査ミラー27の二軸回転に応じて変化する。以下では、走査ミラー27の二軸回転に応じて変化する範囲内の全光路Lを総称して、投射器10及びスクリーン部材40間の光路L、又は単に光路Lという。
図1に示すようにスクリーン部材40は、プリズム部材30から照射されて結像面40aに結像されるレーザ光を、当該結像面40aでの反射作用により拡散する。図5に示すように本実施形態のスクリーン部材40は、二次元方向に格子状に配置されるマイクロミラーとして、複数の光学素子部42を結像面40aに形成している。ここで、レーザ光がスポット状に照射される結像面40aでは、少なくとも一つの光学素子部42が所定スポットサイズの照射領域40b内に収まるようにして、当該照射領域40bが走査ミラー27の二軸回転に応じて二次元方向に走査される。こうした走査機能により結像面40a上には、表示画像71が描画形成されることになる。
図1に示すように光学系50は、凹面鏡52を有している。凹面鏡52は、スクリーン部材40により拡散された表示画像71の光束を、投影面91へ向かって反射する。凹面鏡52は、揺動軸52aまわりに揺動可能となっている。凹面鏡52の駆動部(図示しない)は、コントローラ28からの駆動信号に従って凹面鏡52を揺動軸52aまわりに揺動させることで、虚像70の結像位置を上下させる。
(プリズム部材)
次に、プリズム部材30の詳細構成について、説明する。図4,6に示すようにプリズム部材30は、空気よりも屈折率の高い透光性材料、例えば透明樹脂乃至は透明ガラス等により、略多面体形のブロック状に形成されている。プリズム部材30は、投射器10及びスクリーン部材40間の光路L上に存在する「光学面」として、入射面31と出射面32とミラー面33とを一体に形成している。
次に、プリズム部材30の詳細構成について、説明する。図4,6に示すようにプリズム部材30は、空気よりも屈折率の高い透光性材料、例えば透明樹脂乃至は透明ガラス等により、略多面体形のブロック状に形成されている。プリズム部材30は、投射器10及びスクリーン部材40間の光路L上に存在する「光学面」として、入射面31と出射面32とミラー面33とを一体に形成している。
図4に示すように入射面31は、光路L上において投射器10と向き合う平面状に、形成されている。これにより入射面31には、投射器10からのレーザ光が入射し、当該入射光がプリズム部材30内部へと導かれる。出射面32は、光路Lにおいてスクリーン部材40と向き合い且つスクリーン部材40とは反対側へ向かって凹む凹面状に、形成されている。これにより、上記入射面31と共に「レンズ面」を構成する出射面32からは、レーザ光が出射され、当該出射光がスクリーン部材40にスポット状に結像される。ここで「レンズ面」とは、入、出射面31,32の各々のように、屈折作用によって光の拡散乃至は収束を実現可能な「光学面」をいう。
ミラー面33は、光路L上において入射面31及び出射面32と斜めに向き合う平面状に、形成されており、例えばアルミニウム蒸着膜等の反射膜が外部側に積層されている。これにより、入射面31から入射したレーザ光をスクリーン部材40内部で出射面32に向かって反射することで、入射面31側の光路Lに対して出射面32側の光路Lを折り曲げる。
図6に示すように、プリズム部材30において「光学面」としての各面31,32,33を除く両側面34,35には、組み付け部36が設けられている。本実施形態の組み付け部36は、各面32,32,33の側方に向かって各側面34,35から平板状に突出しており、インストルメントパネル80(図1,2参照)内のフレームに螺子止めによって組み付けられる。
(開口数)
次に、投射器10及びスクリーン部材40間での開口数について、図7,8を参照しつつ説明する。ここで図7は、プリズム部材30を設けた第一実施形態の場合を示し、図8は、プリズム部材30を設けない比較例の場合を示している。尚、図7,8では、走査ミラー27の二軸回転に応じて変化させたときの三本の光路Lに関して、スクリーン部材40への結像の様子を模式的に図示しており、また特に図7では、ミラー面33による反射の図示を省略している。
次に、投射器10及びスクリーン部材40間での開口数について、図7,8を参照しつつ説明する。ここで図7は、プリズム部材30を設けた第一実施形態の場合を示し、図8は、プリズム部材30を設けない比較例の場合を示している。尚、図7,8では、走査ミラー27の二軸回転に応じて変化させたときの三本の光路Lに関して、スクリーン部材40への結像の様子を模式的に図示しており、また特に図7では、ミラー面33による反射の図示を省略している。
まず、図8の比較例では、投射器10及びスクリーン部材40間の実距離Dと、投射器10による実投射箇所Prからのレーザ光の投射直径(本実施形態では、図3の走査ミラー27による反射点でのレーザ光のビーム直径)φとを用いて、開口数が下記式(1)のNAにより表される。
NA=φ/2D …(1)
NA=φ/2D …(1)
これに対し、図7の第一実施形態では、プリズム部材30内部を通じた空気換算長(本実施形態では、スクリーン部材40から見かけ上の仮想投射箇所Piまでの距離)D’と、投射直径φとを用いて、開口数が下記式(2)のNAにより表される。ここで空気換算長D’は、ミラー面33を経た入射面31及び出射面32間の実距離tと、要素10,40間の実距離Dと、プリズム部材30の屈折率nとを用いた下記式(3)により、表される。したがって、下記式(2),(3)から導出される下記式(4)により、第一実施形態における開口数NAが表されるのである。
NA=φ/2D’ …(2)
D’=D−t・(1−1/n) …(3)
NA=φ/{2D−2t・(1−1/n)} …(4)
NA=φ/2D’ …(2)
D’=D−t・(1−1/n) …(3)
NA=φ/{2D−2t・(1−1/n)} …(4)
(作用効果)
以上説明した第一実施形態の作用効果を、以下に説明する。
以上説明した第一実施形態の作用効果を、以下に説明する。
投射器10及びスクリーン部材40間の光路L上において、投射器10からのレーザ光を導いてスクリーン部材40に照射するプリズム部材30には、「レンズ面」を各々構成する入、出射面31,32が、ミラー面33と共に一体形成されている。これによれば、ミラー面33での反射作用により光路Lを折り曲げて小型化を図ることと、入、出射面31,32を通じたスポット状の結像によりその結像性を高めることとを、共通のプリズム部材30により達成できるので、部品点数を削減して車両1への組み付け性を高め得る。
さらに、空気よりも高い屈折率nを有するプリズム部材30によると、投射器10から入射面31に入射したレーザ光を、ミラー面33により当該内部で反射して、出射面32から外部のスクリーン部材40へ向かって出射することになる。これによれば、投射器10及びスクリーン部材40間の実距離Dに対して、プリズム部材40内部を通じた空気換算長D’をプリズム部材30の高屈折特性により相対的に短縮して、投射器10及びスクリーン部材40間での開口数NAを可及的に増大できる。このような開口数NAの増大は、スクリーン部材40に結像されるレーザ光のスポットサイズを減少させ得るので、投射器10及びスクリーン部材40間に定められる実距離Dに応じた範囲にて、表示画像71の分解能を高めることも可能となる。
ここで第一実施形態では、高屈折率nのプリズム部材30内部においてミラー面33を経た入、出射面31,32間の実距離t分、当該内部を通じた空気換算長D’を投射器10及びスクリーン部材40の間で短くできる。これによれば、レーザ光の投射直径φを用いて上記式(4)により表される開口数NAを、投射器10及びスクリーン部材40間の実距離Dに応じた範囲で増大させて、結像性を確実に高めることが可能となる。
さらに第一実施形態では、プリズム部材30のうち「光学面」として形成される入、出射面31,32及びミラー面33以外の部分を、組み付け部36として車両1に組み付けできる。これによれば、ミラー面33による光路Lの折り曲げと、入、出射面31,32の一方によるスポット状の結像とを阻害することなく、高い組み付け性を達成し得るのである。
(第二実施形態)
図9に示すように、本発明の第二実施形態は第一実施形態の変形例である。第二実施形態のプリズム部材230では、出射面232が平面状に形成されている一方、入射面231が投射器10側へ向かって凸となる凸面状に形成されて、それら入、出射面231,232により「レンズ面」が構成されている。このような第二実施形態によれば、入射面231を通じたスポット状の結像によりその結像性を高めて、第一実施形態に準ずる作用効果を発揮することができる。
図9に示すように、本発明の第二実施形態は第一実施形態の変形例である。第二実施形態のプリズム部材230では、出射面232が平面状に形成されている一方、入射面231が投射器10側へ向かって凸となる凸面状に形成されて、それら入、出射面231,232により「レンズ面」が構成されている。このような第二実施形態によれば、入射面231を通じたスポット状の結像によりその結像性を高めて、第一実施形態に準ずる作用効果を発揮することができる。
(第三実施形態)
図10に示すように、本発明の第三実施形態は第一実施形態の変形例である。第三実施形態のプリズム部材330では、入射面331が投射器10側へ向かって凸となる凸面状に形成されて、凹面状の出射面32と共に「レンズ面」を構成している。このような第三実施形態によれば、入、出射面331,32を通じたスポット状の結像によりその結像性を高めて、第一実施形態に準ずる作用効果を発揮することができる。
図10に示すように、本発明の第三実施形態は第一実施形態の変形例である。第三実施形態のプリズム部材330では、入射面331が投射器10側へ向かって凸となる凸面状に形成されて、凹面状の出射面32と共に「レンズ面」を構成している。このような第三実施形態によれば、入、出射面331,32を通じたスポット状の結像によりその結像性を高めて、第一実施形態に準ずる作用効果を発揮することができる。
(他の実施形態)
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明は、それらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明は、それらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。
具体的に、第一及び第三実施形態に関する変形例1では、スクリーン部材40側へ向かって凸となる凸面状の出射面32により「レンズ面」を構成してもよい。また、第二及び第三実施形態に関する変形例2では、投射器10とは反対側へ向かって凹となる凹面状の入射面231,331により「レンズ面」を構成してもよい。
第一〜第三実施形態に関する変形例3では、入、出射面31,231,331,32,232側へ向かって凹む凹面状、もしくは入、出射面31,231,331,32,232とは反対側へ向かって凸となる凸面状に、ミラー面33を形成してもよい。また、第一〜第三実施形態に関する変形例4では、ミラー面33を、反射膜の積層されない全反射面としてもよい。さらに、第一〜第三実施形態に関する変形例5では、プリズム部材30,230,330において複数のミラー面33を、入、出射面31,231,331,32,232間の光路L上に設けてもよい。さらにまた、第一〜第三実施形態に関する変形例6では、「光学面」としての各面31,231,331,32,232,33のうちいずれかにおいて、光路Lを避けた位置に組み付け部36を設けてもよい。
第一〜第三実施形態に関する変形例7では、マイクロレンズとしての各光学素子部42をレーザ光が透過するように、スクリーン部材40を構成してもよいし、各光学素子部42を有しないスクリーン部材40を採用してもよい。また、第一〜第三実施形態に関する変形例8では、投影面91を形成する表示部材として、ウインドシールド90以外の要素を採用してもよく、例えば、ウインドシールド90の室内側の面に貼りつけた又はウインドシールド90とは別体に形成されたコンバイナ等を、採用してもよい。さらに、第一〜第三実施形態に関する変形例9では、一方の回転軸27aまわりに回転する走査ミラー27と、他方の回転軸27bまわりに回転する走査ミラー27とを、投射器10にて別々に設けてもよい。
第一〜第三実施形態に関する変形例10では、凹面鏡52に代えて他の光学部材を設けてもよいし、凹面鏡52を設けなくてもよい。また、第一〜第三実施形態に関する変形例10では、車両1以外の船舶乃至は飛行機等の各種移動体(輸送機器)に、本発明を適用してもよい。
1 車両、10 投射器、27 走査ミラー、30,230,330 プリズム部材、31,231,331 入射面、32,232 出射面、33 ミラー面、34,35 側面、36 組み付け部、40 スクリーン部材、40a 結像面、40b 照射領域、50 光学系、52 凹面鏡、70 虚像、71 表示画像、90 ウインドシールド、91 投影面、100 HUD装置
Claims (3)
- 移動体の投影面に表示画像を投影することにより、前記表示画像の虚像を前記移動体の室内から視認可能に表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記レーザ光を投射する投射器と、
前記投影面に投影される前記表示画像を、前記レーザ光の照射により形成するスクリーン部材と、
前記投射器及び前記スクリーン部材間の光路上に設けられ、前記投射器から投射された前記レーザ光を導いて前記スクリーン部材に照射するプリズム部材とを、備え、
空気よりも高い屈折率を有する前記プリズム部材は、
前記投射器から前記レーザ光が入射する入射面と、
前記入射面から入射した前記レーザ光を内部において反射するミラー面と、
前記ミラー面により反射された前記レーザ光を外部の前記スクリーン部材へ向かって出射する出射面とを、前記光路上の光学面として一体に形成し、
前記入射面及び前記出射面の各々でレンズ面を構成することにより、前記レーザ光を前記スクリーン部材に対してスポット状に結像させることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。 - 前記投射器及び前記スクリーン部材間での開口数をNA、前記投射器による前記レーザ光の投射直径をφ、前記投射器及び前記スクリーン部材間の実距離をD、前記プリズム部材の内部において前記ミラー面を経た前記入射面及び出射面間の実距離をt、前記プリズム部材の屈折率をnとそれぞれ定義したとき、
NA=φ/{2D−2t・(1−1/n)} の関係式が成立す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。 - 前記プリズム部材は、
前記移動体に組み付けられる組み付け部を、前記光学面以外の部分に有することを特徴とする請求項1又は2に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
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