JP2016206289A - 車両用表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】運転手の視線が変化したとしても、表示部を介して第一スクリーンに結像した像を運転手が視認しないようにすることができる車両用表示装置を提供する。【解決手段】車両用表示装置101は、第一開口部および第二開口部を有する筐体1と、映像を投射する投射部2と、投射された投射光の一部を反射する分割ミラー5と、第一開口部に設けられ、分割ミラー5で反射されない投射光16の一部または全部を結像する透過型の第一スクリーン6と、分割ミラー5で反射された投射光15を結像し、第二開口部に設けられた透過型の第二スクリーン7とを備え、第二スクリーン7は、第一スクリーン6より上方であって、第二スクリーン7で結像した像を虚像として運転手の前方に表示させる表示部10より下方に位置し、第二スクリーン7および筐体1の少なくとも一方は、第一スクリーン6と表示部10とを結ぶ光路を妨げる位置に設けられるものである。【選択図】 図4
Description
本発明は、車両に搭載され、映像を表示する車両用表示装置に関するものである。
従来の車両用表示装置は、インストルメントパネルの内部に配置された単一の投影手段から第1映像および第2映像を車体後方に向けて投影すると、インストルメントパネルに設けられた透過型の第1スクリーンに第1映像が車室側から視認できるように映し出され、かつ第1スクリーンの下部に一体に設けられた反射型の第2スクリーンに映し出された第2映像が反射手段に反射されてフロントウインドシールドに車室側から視認できる虚像として投影されるものなどがある(例えば、特許文献1参照)。
このような車両用表示装置にあっては単一の投影手段で、2つのスクリーンにそれぞれ像を結像させ、運転手は第一スクリーンを直接視認し、第二スクリーンを表示部で虚像として視認していた。しかし、運転手の視線が変化すると、表示部を介して第二スクリーンに結像した像だけでなく第一スクリーンに結像した像についても運転手が視認することがあった。
本発明は、上述のような問題を解決するためになされたもので、運転手の視線が変化したとしても、表示部を介して第一スクリーンに結像した像を運転手が視認しないようにすることができる車両用表示装置を提供することを目的とする。
本発明に係る車両用表示装置は、第一開口部および第二開口部を有する筐体と、筐体内に設けられ、映像を投射する投射部と、筐体内に設けられ、投射部から投射された投射光の一部を反射する分割ミラーと、筐体の第一開口部に設けられ、投射光のうち分割ミラーで反射されない投射光の一部または全部を結像する透過型の第一スクリーンと、投射光のうち分割ミラーで反射された投射光を結像し、筐体の第二開口部に設けられた透過型の第二スクリーンとを備え、第二スクリーンは、第一スクリーンより上方であって、第二スクリーンで結像した像を虚像として運転手の前方に表示させる表示部より下方に位置し、第二スクリーンおよび筐体の少なくとも一方は、第一スクリーンと表示部とを結ぶ光路を妨げる位置に設けられるものである。
本発明に係る車両用表示装置によれば、運転手の視線が変化したとしても、表示部を介して第一スクリーンに結像した像を運転手が視認しないようにすることができる。
実施の形態1.
本発明の実施の形態1に係る映像表示装置101を図1〜図9により説明する。図において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、このことは、明細書の全文において共通することである。
本発明の実施の形態1に係る映像表示装置101を図1〜図9により説明する。図において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、このことは、明細書の全文において共通することである。
図1は本発明の実施の形態1に係る映像表示装置101の前面斜視図である。図2は本発明の実施の形態1に係る映像表示装置101の要部の前面斜視図である。また、図3は本発明の実施の形態1に係る映像表示装置101のA−A位置を示す正面図である。さらに、図4は、本発明の実施の形態1に係る映像表示装置101の図3のA−A位置での断面模式図である。
図1に示す映像表示装置101は、車両のインストルメントパネル(図示せず)内などに搭載され、映像を表示させ、例えば運転手へ車両の速度、燃費、現在地、または目的地への経路など様々な情報を提示する。
図1に示すXYZ座標において、+Z方向は車両後方(運転手側の方向)および−Z方向は車両前方(運転手前方の方向)である。+X方向は車両の進行方向に対して右方向、および−X方向は車両の進行方向に対して左方向である。また、+Y方向は車両上方の方向(鉛直上方の方向)、および−Y方向は車両下方の方向(鉛直下方の方向)である。また、図2は、図1から筐体1を省略して表示しており、図4は、図3に示すA−A位置での断面模式図である。ここで、図4において、投射部2については断面図とせず模式的に表している。
図1〜図4より、本発明の実施の形態1に係る映像表示装置101は、筐体1、投射部2、電子回路3、折り返しミラー4、分割ミラー5、第一スクリーン6、第二スクリーン7、第一放熱器8、および第二放熱器9を備える。また、本発明の実施の形態1に係る映像表示装置101の表示部10は、HUD(ヘッド・アップ・ディスプレイ)のコンバイナー、または加工処理が施された車両のフロントガラス(図示せず)などとすることができる。なお、表示部10を車両のフロントガラスとする場合、映像表示装置101は表示部10を有さない。本発明の実施の形態1に係る映像表示装置101では、表示部10としてコンバイナーを例として図示しているが、これに限られるものではない。また、表示部10は、筐体1より上方(+Y方向)に、通常設けられている。
筐体1は、投射部2、折り返しミラー4、および分割ミラー5を内部に設ける。また、筐体1は、+Z方向側に開口した第一開口部および+Y方向側に開口した第二開口部を有し、第一開口部には第一スクリーン6が配設され、第二開口部には第二スクリーン7が配設される。また、本発明の実施の形態1に係る映像表示装置101では、第一開口部および第二開口部に、それぞれ第一スクリーン6および第二スクリーン7を設けることで、筐体1内部を密閉することができる。筐体1を密閉することで、外部から埃または水などの侵入を防ぐことができる。
なお、本発明の実施の形態1に係る映像表示装置101において、第一スクリーン6は第二スクリーン7よりX軸方向における長さが長いが、これに限られるものではなく、同じであっても短くても良い。また、第一スクリーン6または第二スクリーン7は、平面形状としているが曲面形状などでもよく、形状はこれに限られるものではない。
また、車両のインストルメントパネル内に映像表示装置101が設けられた場合、第一スクリーン6は、運転手が第一スクリーン6で結像した第一映像を直接視認できる位置に設けられる。一方、第ニスクリーン7は、第二スクリーン7で結像した第二映像を表示部10が反射し、表示部10を介して運転手に虚像20として表示させることができる位置に設けられている。ただし、第二スクリーン7は、運転手が直接視認できない位置に設けられることが好ましい。
投射部2は、投射光学部2aと照明光学部2bを有し、第一スクリーン6および第二スクリーン7に結像させる映像を拡大投射する。図4に示すように、投射光学部2aおよび照明光学部2bは、筐体1内部の上部に設けられている。また、投射光学部2aは、単一または複数枚のレンズとミラーを内蔵しており、照明光学部2bで変調された変調光により、−Y方向に映像を拡大投射する。なお、照明光学部2bの詳細については後述する。
電子回路3は、制御部を有し照明光学部2bの光源の点灯制御を行い、光変調素子に映像信号を入力する制御を行う。制御部は例えばCPUがメモリに記憶されたプログラムを実行することにより、動作する。
折り返しミラー4は、投射光学部2aと対向し、筐体1内において投射光学部2aより−Y方向に配置される。折り返しミラー4は、投射光学部2aから−Y方向に映像を拡大投射された投射光を反射するミラーであり、運転手側の+Z方向に投射光を反射させる。
分割ミラー5は、Z軸方向において折り返しミラー4と第一スクリーン6との間、およびY軸方向において第二スクリーン7より−Y方向(図4では折り返しミラー4と第二スクリーン7との間)の筐体1内に設けられているミラーである。本発明の実施の形態1に係る映像表示装置101において、分割ミラー5は、折り返しミラー4で反射された投射光の一部を第二スクリーン7に反射する。
第一スクリーン6は、透過型のスクリーンであり、筐体1の第一開口部に設けられる。第一スクリーン6は、投射部2から投射され折り返しミラー4で反射された投射光のうち、分割ミラー5で反射されない投射光16の一部または全部を結像する。本発明の実施の形態1に係る映像表示装置101では、分割ミラー5で反射されない投射光16の一部が+Z方向に投射され、第一スクリーン6で結像し第一映像を表示する。そして、第一映像を運転手が直接視認することができる。
第二スクリーン7は、透過型のスクリーンであり、第一スクリーン6より+Y方向(上方)であって表示部10より−Y方向(下方)に位置し、筐体1の第二開口部に設けられる。第二スクリーン7は、投射部2から投射され折り返しミラー4で反射された投射光のうち、分割ミラー5で反射された投射光15を結像し、第二映像を表示する。ここで、表示部10は第二スクリーン7で結像した第二映像を反射させることで、虚像20として運転手の前方に第二スクリーン7で結像した第二映像を表示させる。つまり、第二スクリーン7の第二映像は、表示部10で反射され、虚像20として運転手が視認することができる。
なお、第一スクリーン6および第二スクリーン7は、投射部2に対して共役な位置に配置される。ここで、共役な位置とは、投射部2から出た投射光が結像し、像を作る位置関係(フォーカスが合う位置関係)を言う。また、本発明の実施の形態1に係る映像表示装置101では、XY平面と略平行に第一スクリーン6の面が設けられ、XZ平面と略平行に第二スクリーン7の面が設けられている。さらに、第二スクリーン7にフレネルレンズスクリーンなどを用いることで、第二スクリーン7に入射する投射光15の主光線の方向を表示部10に向かう方向に屈折させてから結像させることもできる。
ここで、表示部10と第一スクリーン6とを結ぶ光路を、第二スクリーン7および筐体1の少なくとも一方が妨げるように、表示部10、第一スクリーン6、および第二スクリーン7が設けられる。また、分割ミラー5は、第一スクリーン6と第二スクリーン7とを結ぶ光路を遮る位置に設けられてもよい。
第一放熱器8は、電子回路3を冷却し外部に放熱する。第二放熱器9は後述する照明光学部2bを冷却し外部に放熱する。
図5は、本発明の実施の形態1に係る映像表示装置101の投射光の光路に関する模式図である。図5において、投射光の光路の把握を容易にするために、図4から投射部2、表示部10、折り返しミラー4、分割ミラー5、第一スクリーン6、および第二スクリーン7以外の映像表示装置101の構成を省略している。
ここで、図5を用いて本発明の実施の形態1に係る映像表示装置101の動作を説明する。投射光学部2aから投射された投射光は、折り返しミラー4で反射される。折り返しミラー4で反射された投射光は、一部が分割ミラー5で反射され、分割ミラー5で反射されない投射光16の一部または全部が第一スクリーン6で結像する。
実施の形態1では分割ミラー5で反射されない投射光16の一部が第一スクリーン6で結像し、残りは筐体1の壁面に投射される(図示せず)。しかしながら、折り返しミラー4の角度を調整し、折り返しミラー4で反射された投射光のうち分割ミラー5で反射されない投射光16の全部を第一スクリーン6で結像させ、第一映像を表示させてもよい。
折り返しミラー4で反射され、さらに一部が分割ミラー5で反射された投射光15は、第二スクリーン7で結像する。第二スクリーン7において、分割ミラー5で反射された投射光15が拡散し、視野角特性の範囲内で視認可能な第二映像となり、係る第二映像が表示部10で反射される。ここで、図4および図5に運転手の眼の位置30を示しており、さらに運転手が表示部10を見る際の運転手の視線31を示している。図4および図5において第二スクリーン7の虚像20は、上向きの矢印として示している。運転手の視線31が示すように、運転手からは、第二スクリーン7で結像した第二映像を虚像20として視認することができる。また、第一スクリーン6で結像した第一映像は、運転手が直接視認できる。
次に、映像表示装置101が、分割ミラー5と折り返しミラー4とを備える利点を説明する。図6は、映像表示装置101の従来例における投射光の光路に関する模式図である。図6の従来の映像表示装置では、分割ミラー5を備えておらず、図6における第二スクリーン7aは第一スクリーン6と略平行にあり、ここで第二スクリーン7aは反射型スクリーンとしている。折り返しミラー4で反射された投射光16、16aは、第一スクリーン6と第二スクリーン7aにそれぞれ結像し、さらに第二スクリーン7aで結像した映像は表示部10に反射され、虚像20として運転手に表示される。
しかしながら、図6の映像表示装置の従来例では、運転手の視線31の変化により、表示部10を介して第一スクリーン6に結像した第一映像を虚像20として視認する恐れがあることを示している。図6では、一点鎖線で表した運転手の視線31から破線で表した運転手の視線32に変化すると、第一スクリーン6の第一映像を虚像として視認する恐れがある。それゆえ、第二スクリーン7aと第一スクリーン6との間に、遮光板(図示せず)を設けることが考えられるが、設置スペースが極めて狭いことから、遮光板が投射光と干渉し、影を生じる可能性がある。すると、遮光板を設けることで映像サイズの縮小化および映像品質の低下が生じる恐れがある。
一方、図4に示すように、本発明の実施の形態1に係る映像表示装置101では、分割ミラーを備えることで第二スクリーンを筐体1の上部に設けることができる。すると、表示部10と第一スクリーン6とを結ぶ光路が第二スクリーン7および筐体1の少なくとも一方により妨げられる。それゆえ、運転手が表示部10を介して第二スクリーン7に結像した映像を虚像20として視認する際に、第一スクリーン6に結像した映像を虚像20として視認する恐れがない。
次に、図7は、折り返しミラー4の有無による映像表示装置101の大きさの違いを示す模式図である。図7において、一点鎖線で囲われた範囲35は、本発明の実施の形態1に係る映像表示装置101の大きさであり、破線で囲われた範囲36は、折り返しミラー4が無い場合の映像表示装置101の大きさを示す。折り返しミラー4が無い場合、第一スクリーン6および第二スクリーン7に映像を投射するため、破線で示す位置に投射光学部2aaを設ける。係る場合、図7において二点鎖線で囲われた範囲37(図7の紙面左上)は、デッドスペースとなる。
一方、本発明の実施の形態1に係る映像表示装置101では、図7に示す一点鎖線で囲われた範囲35の紙面左上に投射光学部2aが設けられ、一点鎖線で囲われた範囲35の紙面左下に折り返しミラー4が設けられている。これにより、デッドスペースが生じず、破線で囲われた範囲36より一点鎖線で囲われた範囲35は小さくなり、折り返しミラー4を設けることで映像表示装置101を小型化できる。
次に、虚像20の輝度に関する説明を行う。一般に、HUDで用いられる表示部10は、半透過の樹脂またはガラスを材質とした透過性の高い部品を用いている。それゆえ、運転手は表示部10を通して、表示部10の向こう側の景色を認識できる。一方で、表示部10で反射させ運転手が視認する虚像20の輝度は、第二スクリーン7に結像された第二映像の輝度と、表示部10の反射率とを乗じたものとなる。それゆえ、第一スクリーン6で結像された第一映像よりも輝度が大きく減少してしまう。
しかしながら、晴天下でも虚像20の視認性を良くするため、より明るい輝度が必要となる。そこで、単純に照明光学部2bの光源の発光量を増加させる、光源の数を増やすなどした場合、第一スクリーン6と第二スクリーン7の両方が明るくなってしまい、消費電力の増加または照明光学部2bの光源が増加することによる装置の大型化が問題となる。
図8は、本発明の実施の形態1に係る照明光学部2bの構成を表す模式図である。照明光学部2bは、照明光を発生させる光発生部と第一コンデンサレンズ48、第二コンデンサレンズ49、光強度分布均一化素子50、および光変調素子51を有している。また、光発生部は、第一面発光光源40、第二面発光光源41、第三面発光光源42、コリメートレンズ43、44、45、およびダイクロイックミラー46、47を有している。
光発生部において、第一面発光光源40は青色の光を放射し、第二面発光光源41は緑色の光を放射し、第三面発光光源42は赤色の光を放射する。図8では、青色の光を破線、緑色の光を点線、赤色の光を一点鎖線、各色合成された光を二点鎖線で示している。第一面発光光源40、第二面発光光源41、および第三面発光光源42は、例えば発光ダイオード、エレクトロルミネッセンス素子、レーザーダイオードまたはこれらの組み合わせで構成される。本発明の実施の形態1に係る照明光学部2bは、発光ダイオードを用いている。
図8に示すように、第一面発光光源40から放射された青色光は、コリメートレンズ43によりコリメートレンズ43の光軸と略平行光になる。第二面発光光源41から放射された緑色光は、コリメートレンズ44によりコリメートレンズ44の光軸と略平行光になる。また、第三面発光光源42から放射された赤色光は、コリメートレンズ45によりコリメートレンズ45の光軸と略平行光になる。コリメートレンズ43、44、45より出射された各色の光は、例えばダイクロイックミラー46、47を用いた光合成手段により、合成されて照明光を集光させる第一コンデンサレンズ48に出射される。
ダイクロイックミラー46は、緑色光および青色光を透過し、赤色光を反射する。ダイクロイックミラー47は赤色光および緑色光を透過し、青色光を反射する。なお、光合成手段の構成は、例えば、ダイクロイックミラーを3枚用い、一列に並べた第一面発光光源40、第二面発光光源41、および第三面発光光源42と、それぞれに対応するコリメートレンズ43、44、45および3枚のダイロックミラーとを並べた光合成手段としてもよく、図8に示す構成に限定されるものではない。
第一コンデンサレンズ48は各色に合成された光を集光し、さらに、光強度分布均一化素子50の出射面50bに略集光させる。光強度分布均一化素子50は、一般的に、入射した光の均一化を行う。光強度分布均一化素子50は、特に限られるものではないが、例えばロッドインテグレータまたはライトパイプなどを用いることができる。
ロッドインテグレータは、例えばガラスまたは透明樹脂材料であり、透明な光学材料で構成された多角柱(ロッド)である。入射面50aに入射した光をガラスと空気の界面で全反射を繰り返しながら内部を伝搬し、入射した光の均一化を行う。ライトパイプは、中空のパイプであり、断面は多角形形状をしており、内面で全反射を利用する。中空パイプの側面には、内側に光を反射する光反射膜が形成されている
本発明の実施の形態1に係る照明光学部2bでは、光強度分布均一化素子50を第一コンデンサレンズ48の光軸方向に対して傾けて配置し、さらに、ダイクロイックミラー46、47からなる光合成手段で合成された光が、第一コンデンサレンズ48により光強度分布均一化素子50の出射面50bに略集光する。一方で、全ての光が光強度分布均一化素子50の出射面50bに集光するわけではなく、残りの光は、光強度分布均一化素子50内で光が全反射を繰り返し、均一化される。ゆえに、光強度分布均一化素子50の出射面50bにおいて、部分的に光強度分布が高い領域が生じる。
また、光強度分布均一化素子50から出射した光は、光強度分布均一化素子50から出た照明光を集光させる第二コンデンサレンズ49を介して光変調素子51を照射する。光変調素子51は、例えば、反射型液晶表示素子またはデジタルマイクロミラーデバイスなどで構成される。光変調素子51は、映像信号が入力され、第二コンデンサレンズ49で集光された照明光を映像信号に応じて変調した変調光を出射する。また、光変調素子51は、光強度分布均一化素子50の出射面50bと共役な位置に配置され、出射面50bから射出した光が光変調素子51で結像される。投射光学部2aは、光変調素子51からの変調光を投射光として拡大投射する。
図9は、本発明の実施の形態1に係る光変調素子51における光強度分布を示す模式図である。光変調素子51における矩形領域Aは第一スクリーン6と共役な位置にある領域であり、矩形領域Bは第二スクリーン7と共役な位置にある領域である。丸型領域Cは光強度分布が他の領域より高い領域である。図9に示すように、第二スクリーン7と共役な位置にある光変調素子51の矩形領域Bは、光強度分布が他の領域より高い丸型領域Cと大部分が重複しているため、矩形領域Aより光強度分布が高い。
ここで、矩形領域Bは第二スクリーン7と共役な位置にある領域である。ゆえに、光変調素子51は、第一スクリーン6で結像する第一映像と対応する領域より光強度が強い照明光が、第二スクリーン7で結像する第二映像と対応する領域に照射される。つまり、光強度分布均一化素子50は、第一コンデンサレンズ48の光軸方向に対して光変調素子51において第一スクリーンと対応する領域側に傾けて配置される。すると、出射面50bが光変調素子51と光学的に共役な位置にあるため、光変調素子51において第二スクリーン7で結像する第二映像と対応する領域の輝度を第一スクリーン6で結像する第一映像と対応する領域の輝度より高くすることができる。これにより第二スクリーン7に結像される第二映像の輝度を高め、虚像20を高輝度化することができる。
また、第二スクリーン7は、第一スクリーン6より高いスクリーンゲインが得られる構成としてもよい。スクリーンゲインとは、スクリーン生地の反射特性を示した数値である。第二スクリーン7のスクリーンゲインを第一スクリーン6のスクリーンゲインより高くする方法は、具体的には、第二スクリーン7における拡散層の拡散粒子の濃度が、第一スクリーン6より少ないもの、第二スクリーン7における拡散層の厚みが、第一スクリーン6より薄いもの、第二スクリーン7における光吸収体の量が、第一スクリーン6より少ないもの、またはこれらの組み合わせが行われたものなどを用いることができる。これにより、第二スクリーン7は、第一スクリーン6より高いスクリーンゲインが得られる。
以上のとおり、本発明の実施の形態1における車両用表示装置101では、第一開口部および第二開口部を有する筐体1と、筐体1内に設けられ、映像を投射する投射部2と、筐体1内に設けられ、投射部2から投射された投射光の一部を反射する分割ミラー5と、筐体1の第一開口部に設けられ、投射光のうち分割ミラー5で反射されない投射光16の一部または全部を結像する透過型の第一スクリーン6と、投射光のうち分割ミラー5で反射された投射光15を結像し、筐体1の第二開口部に設けられた透過型の第二スクリーン7とを備え、第二スクリーン7は、第一スクリーン6より上方であって、第二スクリーン7で結像した像を虚像として運転手の前方に表示させる表示部10より下方に位置し、
第二スクリーン7および筐体1の少なくとも一方は、第一スクリーン6と表示部10とを結ぶ光路を妨げる位置に設けられる。
第二スクリーン7および筐体1の少なくとも一方は、第一スクリーン6と表示部10とを結ぶ光路を妨げる位置に設けられる。
このような構成によれば、運転手の視線31が変化したとしても、運転手が表示部10を介して第一スクリーン6に結像した像を虚像20として視認することを防ぐことができる。
また、本発明の実施の形態1における車両用表示装置101は、投射部2から投射された投射光を反射する折り返しミラー4を備え、分割ミラー5は、投射部2から投射され折り返しミラー4で反射された投射光の一部を反射する構成とすることもできる。
このような構成によれば、車両用表示装置101は折り返しミラー4を備えることで、折り返しミラー4を備えない場合より車両用表示装置101を小型化することができる。
また、本発明の実施の形態1における車両用表示装置101は、分割ミラー5は、第一スクリーン6と第二スクリーン7とを結ぶ光路を遮る位置に設けられる構成とすることもできる。
このような構成によれば、新たな構成を加えることなく、分割ミラー5が第一スクリーン6と第二スクリーン7との光路を遮るため、両者を遮光することができる。ゆえに、第一スクリーン6で結像した像の影響で、第二スクリーン7で結像する像の映像品質が劣化することを抑制できる。
また、本発明の実施の形態1における車両用表示装置101は、第二スクリーン7は、第一スクリーン6より高いスクリーンゲインが得られる構成とすることもできる。
このような構成によれば、表示部10を介して運転手が視認できる虚像20の高輝度化を図ることができる。
また、本発明の実施の形態1における車両用表示装置101は、投射部2は、照明光を発生させる光発生部と、照明光を集光させる第一コンデンサレンズ48と、第一コンデンサレンズから出た照明光を内部で全反射させる光強度分布均一化素子50と、光強度分布均一化素子50から出た照明光を集光させる第二コンデンサレンズ49と、第二コンデンサレンズ49で集光された照明光を変調する光変調素子51と、光変調素子51で変調された変調光を投射光として拡大投射する投射光学部2aとを有し、光強度分布均一化素子50は、第一コンデンサレンズ48の光軸方向に対して傾けて配置され、出射面50bが光変調素子51と光学的に共役な位置にあり、光変調素子51において第二スクリーン7で結像する像と対応する領域の輝度を第一スクリーン6で結像する像と対応する領域の輝度より高くする構成とすることもできる。
このような構成によれば、表示部10を介して運転手が視認できる虚像20の高輝度化を図ることができる。
実施の形態2.
本発明の実施の形態2に係る車両用表示装置102を図10により説明する。なお、実施の形態1に係る車両用表示装置101においては、第二スクリーン7の面がXZ平面と略平行に設けられた場合を説明した。本発明の実施の形態2では、第二スクリーン7の配置の変形例について説明する。以下に実施の形態1と異なる点を中心に説明し、同一または対応する部分についての説明は適宜省略する。
本発明の実施の形態2に係る車両用表示装置102を図10により説明する。なお、実施の形態1に係る車両用表示装置101においては、第二スクリーン7の面がXZ平面と略平行に設けられた場合を説明した。本発明の実施の形態2では、第二スクリーン7の配置の変形例について説明する。以下に実施の形態1と異なる点を中心に説明し、同一または対応する部分についての説明は適宜省略する。
図10は本発明の実施の形態2に係る車両用表示装置102の断面模式図である。なお、図10の断面模式図の断面位置は、図3のA−A位置に対応する位置である。図10では、第二スクリーン7bと分割ミラー5aの設置位置および設置角度が、実施の形態1における図4と異なる。実施の形態1において、第二スクリーン7はXZ平面と略平行に設けられているが、実施の形態2において、第二スクリーン7bの面はXZ平面と略平行の状態からX軸を軸に+Y方向に回転して設けられている。そして、表示部10と第二スクリーン7bが対向している。ここで、分割ミラー5aは、実施の形態2における第二スクリーン7bに映像を結像させる位置に設けられている。
図10に示すように、第二スクリーン7bは表示部10と対向するように筐体1aの第二開口部に設けられており、運転手から第二スクリーン7bを直接視認することが難しい設置位置および設置角度に設けられている。また、折り返しミラー4で反射され、さらに分割ミラー5で反射された投射光15aの進行方向上に、第二スクリーン7と表示部10が設けられている。
このような構成によれば、運転手から第二スクリーン7bを直接視認することが難しいため、運転手が表示部10を介して虚像20を視認した際に、第二スクリーン7bに結像した映像を同時に視認することを防ぐことができる。また、分割ミラー5で反射された投射光15aの進行方向上に、第二スクリーンと表示部10が設けられているため、第二スクリーン7にフレネルレンズスクリーンなどを用い第二スクリーン7で結像した第二映像を表示部10に向かう方向に偏光させる必要がない。ゆえに、第二スクリーン7にフレネルレンズスクリーンなどを用いずに、虚像の輝度の低下を抑制することができる。
実施の形態3.
本発明の実施の形態3に係る車両用表示装置103を図11〜図15により説明する。なお、実施の形態1に係る車両用表示装置101においては、第一スクリーン6が矩形である場合を説明した。本発明の実施の形態3では、第一スクリーン6aがU字型である変形例について説明する。以下に実施の形態1と異なる点を中心に説明し、同一または対応する部分についての説明は適宜省略する。
本発明の実施の形態3に係る車両用表示装置103を図11〜図15により説明する。なお、実施の形態1に係る車両用表示装置101においては、第一スクリーン6が矩形である場合を説明した。本発明の実施の形態3では、第一スクリーン6aがU字型である変形例について説明する。以下に実施の形態1と異なる点を中心に説明し、同一または対応する部分についての説明は適宜省略する。
図11は、本発明の実施の形態3に係る映像表示装置103の前面斜視図である。図12は、本発明の実施の形態3に係る映像表示装置103の要部の前面斜視図である。図12は、図11から筐体1bを省略して表示した図である。図11および図12より、第一スクリーン6aは、矩形形状に凸部6aaを有するU字型である。第一スクリーン6aのU字型の両端は、X軸方向の両端であって+Y方向に凸部6aaを有しており、本発明の実施の形態1に係る第一スクリーン6に凸部6aaを設けた形となっている。なお、U字型の第一スクリーン6aを設けるため、筐体1bの第一開口部も第一スクリーン6aのU字型となっている。
図13は、映像表示装置103の断面位置を示す正面図である。図13には、図14および図15の断面位置であるB−B位置およびC−C位置を示している。図14は本発明の実施の形態3に係る映像表示装置103の図13のB−B位置での断面模式図、図15は本発明の実施の形態3に係る映像表示装置103の図13のC−C位置での断面模式図である。
図14よりB−B位置での断面模式図は、図4に示す実施の形態1に係る映像表示装置101と同様に、折り返しミラー4で反射された投射光の一部であって、分割ミラー5で反射された投射光15が第二スクリーン7で結像し第二映像を表示する。一方、図15よりC−C位置での断面模式図では分割ミラー5が無く、折り返しミラー4で反射された投射光のうち分割ミラー5で反射されない投射光16(投射光16bを含む)の全部を第一スクリーン6aで結像し第一映像を表示する。
本発明の実施の形態3に係る映像表示装置103では、第二スクリーン7または分割ミラー5より、第一スクリーン6aはX軸方向に長い。第一スクリーン6aが凸部6aaを有することで、分割ミラー5で反射されない投射光16の全部を第一スクリーン6aで結像し第一映像を表示する。
なお、本発明の実施の形態3に係る映像表示装置103において、分割ミラー5および第二スクリーン7は、X軸方向において車両用表示装置の中央に配置されているが、配置場所は中央に限定されない。分割ミラー5および第二スクリーン7は、車両用表示装置103のX軸方向の端部に配置されてもよい。係る場合、第一のスクリーン6aはU字型ではなく、L字型となる。
このような構成によると、第一スクリーン6aが凸部6aaを有するため、分割ミラー5で反射されない投射光16の一部が筐体1bの内壁面に投射されることを抑制し、分割ミラー5で反射されない投射光16の全部を第一スクリーン6aで結像し第一映像を表示することができる。また、第一スクリーン6aのサイズを従来より大きくすることができるため、スクリーンに表示される映像を大きくすることができる。
なお、本発明は、発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせることや、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
1 筐体、2 投射部、4 折り返しミラー、5 分割ミラー、6、6a 第一スクリーン、7、7b 第二スクリーン、15、16 投射光、48 第一コンデンサレンズ、49 第二コンデンサレンズ、50 光強度分布均一化素子、51 光変調素子
Claims (5)
- 第一開口部および第二開口部を有する筐体と、
前記筐体内に設けられ、映像を投射する投射部と、
前記筐体内に設けられ、前記投射部から投射された投射光の一部を反射する分割ミラーと、
前記筐体の前記第一開口部に設けられ、前記投射光のうち前記分割ミラーで反射されない投射光の一部または全部を結像する透過型の第一スクリーンと、
前記投射光のうち前記分割ミラーで反射された投射光を結像し、前記筐体の前記第二開口部に設けられた透過型の第二スクリーンとを備え、
前記第二スクリーンは、前記第一スクリーンより上方であって、前記第二スクリーンで結像した像を虚像として運転手の前方に表示させる表示部より下方に位置し、
前記第二スクリーンおよび前記筐体の少なくとも一方は、前記第一スクリーンと前記表示部とを結ぶ光路を妨げる位置に設けられる
車両用表示装置。 - 前記投射部から投射された投射光を反射する折り返しミラーを備え、
前記分割ミラーは、前記投射部から投射され前記折り返しミラーで反射された前記投射光の一部を反射する
請求項1に記載の車両用表示装置。 - 前記分割ミラーは、前記第一スクリーンと前記第二スクリーンとを結ぶ光路を遮る位置に設けられる
請求項1または請求項2に記載の車両用表示装置。 - 前記第二スクリーンは、前記第一スクリーンより高いスクリーンゲインが得られる
請求項1〜3のいずれか一項に記載の車両用表示装置。 - 前記投射部は、照明光を発生させる光発生部と、前記照明光を集光させる第一コンデンサレンズと、前記第一コンデンサレンズから出た前記照明光を内部で全反射させる光強度分布均一化素子と、前記光強度分布均一化素子から出た前記照明光を集光させる第二コンデンサレンズと、前記第二コンデンサレンズで集光された前記照明光を変調する光変調素子と、前記光変調素子で変調された変調光を投射光として拡大投射する投射光学部とを有し、
前記光強度分布均一化素子は、前記第一コンデンサレンズの光軸方向に対して傾けて配置され、射出面が前記光変調素子と光学的に共役な位置にあり、前記光変調素子において前記第二スクリーンで結像する像と対応する領域の輝度を前記第一スクリーンで結像する像と対応する領域の輝度より高くする
請求項1〜4のいずれか一項に記載の車両用表示装置。
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-
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- 2015-04-17 JP JP2015084848A patent/JP2016206289A/ja active Pending
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