JP2020098236A - Head-up display device - Google Patents
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Abstract
Description
この明細書による開示は、虚像を表示するヘッドアップディスプレイ装置に関する。 The disclosure of this specification relates to a head-up display device that displays a virtual image.
従来、車両のウィンドシールド等に表示像を投影し、投影された表示像の虚像を、運転者等の視認者に視認させるヘッドアップディスプレイ装置(以下、「HUD装置」)が知られている。例えば特許文献1のHUD装置は、第一表示器及び第二表示器と、これら表示器を収容する筐体とを備えている。HUD装置は、第一表示器及び第二表示器から射出される光により、ウィンドシールドから互いに異なる距離に近虚像及び遠虚像を表示する。
BACKGROUND ART Conventionally, there is known a head-up display device (hereinafter, “HUD device”) that projects a display image on a windshield or the like of a vehicle and allows a viewer such as a driver to visually recognize a virtual image of the projected display image. For example, the HUD device of
特許文献1のようなHUD装置に対しては、虚像の表示面積を大きくしたいという要望がある。しかし、虚像の表示面積を大きくするには、筐体に区画される光路及び光学系等の拡大が必要となる。そのため、虚像の表示面積の拡大は、筐体、ひいてはHUD装置の大型化が不可避であった。
There is a demand for a HUD device as disclosed in
本開示は、大型化を避けつつ虚像の表示面積を拡大可能なHUD装置の提供を目的とする。 The present disclosure aims to provide a HUD device capable of enlarging the display area of a virtual image while avoiding an increase in size.
上記目的を達成するため、開示された一つの態様は、投影部材(WS)に表示光(27,37)を投影し、投影部材から互いに異なる距離にある遠表示域(63)及び近表示域(62)に、アイボックス(EB)から視認可能な表示光の虚像(29,39)を表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、表示光を射出する少なくとも一つの表示器(20,220,230)と、表示器を収容し、表示光の光路を区画する筐体(50)と、を備え、アイボックスから見た少なくとも一つの側において、近表示域の近画角(ωnc,ωnc1,ωnc2)が遠表示域の遠画角(ωfc,ωfc1,ωfc2)よりも大きいHUD装置とされる。 In order to achieve the above object, one disclosed aspect projects a display light (27, 37) on a projection member (WS), and a far display area (63) and a near display area at different distances from the projection member. A head-up display device for displaying a virtual image (29, 39) of display light visible from an eye box (EB) at (62), and at least one display device (20, 220, 230) emitting the display light. ) And a housing (50) that houses the display and divides the optical path of the display light, and on at least one side viewed from the eye box, the near field angles (ωnc, ωnc1, ωnc2) of the near display region. ) Is larger than the far angle of view (ωfc, ωfc1, ωfc2) in the far display area.
この態様では、近表示域が遠表示域よりも投影部材に近いため、近画角を遠画角より大きくしても、近表示域に虚像表示される表示光の光路は、遠表示域に虚像表示される表示光の光路からはみ出し難い。故に、光路を区画する筐体の体格を維持しつつ、近画角を遠画角よりも大きく確保して、近表示域を広げることが可能になる。したがって、大型化を避けつつ虚像の表示面積を拡大可能なHUD装置が実現される。 In this aspect, since the near display area is closer to the projection member than the far display area, even if the near field angle is larger than the far field angle, the optical path of the display light displayed as a virtual image in the near display area does not reach the far display area. It is difficult for the display light displayed as a virtual image to protrude from the optical path. Therefore, while maintaining the physique of the housing that divides the optical path, it is possible to secure the near field angle larger than the far field angle and widen the near display area. Therefore, a HUD device capable of enlarging the display area of the virtual image while avoiding an increase in size is realized.
尚、上記括弧内の参照番号は、後述する実施形態における具体的な構成との対応関係の一例を示すものにすぎず、技術的範囲を何ら制限するものではない。 It should be noted that the reference numerals in the above parentheses only show an example of a correspondence relationship with a specific configuration in the embodiment described later, and do not limit the technical scope at all.
以下、本開示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わせることができる。そして、複数の実施形態及び変形例に記述された構成同士の明示されていない組み合わせも、以下の説明によって開示されているものとする。 Hereinafter, a plurality of embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. In addition, in each embodiment, the corresponding components may be denoted by the same reference numerals, and duplicate description may be omitted. When only a part of the configuration is described in each embodiment, the configurations of the other embodiments described above can be applied to the other part of the configuration. Further, not only the combination of the configurations explicitly described in the description of each embodiment, but the configuration of a plurality of embodiments can be partially combined even if not explicitly stated, unless there is a problem in the combination. Then, a combination in which the configurations described in the plurality of embodiments and the modifications are not explicitly disclosed is also disclosed by the following description.
(第一実施形態)
図1に示す本開示の第一実施形態によるHUD装置100は、車両Aにおいて用いられる車載表示器である。HUD装置100は、車両Aに搭載され、車両Aに関連する各種の情報を、運転者等の視認者に提示する。HUD装置100は、運転席の前方に配置されており、車両Aのインスツルメントパネルに収容されている。尚、本説明における前後、上下、左右等の方向に関する表現は、水平面に置かれた車両Aを基準として定義される。右及び左は、運転席に着座した運転者を基準に定義される。
(First embodiment)
The
HUD装置100は、虚像として結像される表示光を、ウィンドシールドWSの投影領域PAに投影する。ウィンドシールドWSに投影された表示光は、投影領域PAによって運転席側へ向けて反射され、運転者の頭部周辺に位置するよう予め規定されたアイボックスEBに到達する。アイボックスEBにアイポイントEPを位置させた運転者は、表示光を前景に重畳された虚像として視認できる。運転者は、虚像を知覚することで、各種の情報を認識する。
The
HUD装置100によって表示される虚像には、近虚像29及び遠虚像39が含まれている。近虚像29及び遠虚像39は、車両Aの前後方向において、互いに異なる位置に結像される。近虚像29は、遠虚像39よりもウィンドシールドWSに近い位置、具体的には、アイポイントEPから車両Aの前方に1〜3メートル程度の空間中に結像される。遠虚像39は、近虚像29よりもウィンドシールドWSから遠い位置、具体的には、アイポイントEPから車両Aの前方に5〜20メートル程度の空間中に結像される。
The virtual image displayed by the
近虚像29及び遠虚像39の結像位置は、運転者からの視認上において、上下(鉛直)方向にもずらされている(図4等も参照)。近虚像29の結像位置は、アイポイントEPよりも僅かに下方となるように設定されている。例えば車速、インジケータ、及びアイコン等が近虚像29として表示される。遠虚像39の結像位置は、アイポイントと概ね同程度の高さとなるように設定されている。遠虚像39は、運転者の見かけ上で路面等の特定の重畳対象に重畳されることで、拡張現実(Augmented Reality,以下「AR」)表示として機能する。例えば、右左折を指示する矢印等が遠虚像39としてAR表示される。
The image forming positions of the near
こうした虚像表示を行うHUD装置100は、図1及び図2に示すように、LCD(Liquid Crystal Display)プロジェクタ20、拡大光学素子40、表示制御回路90及び筐体50等によって構成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
LCDプロジェクタ20は、虚像として結像される表示光を、拡大光学素子40へ向けて射出する表示構成である。LCDプロジェクタ20は、虚像として結像される画像を発光表示する表示面23を有している。LCDプロジェクタ20は、表示面23を拡大光学素子40へ向けた姿勢にて、筐体50に固定されている。LCDプロジェクタ20は、LCDパネル21及びバックライト22等によって構成されている。
The
LCDパネル21は、表示面23を形成している。表示面23は、実質的に湾曲の無い平面状であって、横長の四辺形状に形成されている。表示面23には、多数の画素が2次元状に配列されている。各画素には、赤色、緑色、及び青色のサブ画素が設けられている。LCDパネル21は、各サブ画素の光の透過率を制御することにより、表示面23に種々の画像をカラー表示する。
The
表示面23には、近虚像29として結像される近表示像26と、遠虚像39として結像される遠表示像36とが表示される。近表示像26の表示範囲は、遠表示像36の表示範囲よりも、後述する凸面鏡41に近接している。加えて、近表示像26の表示範囲の横幅は、遠表示像36の表示範囲の横幅よりも広くされている。即ち、表示面23は、横長の台形状となっている。
A
バックライト22は、白色の光源光を放射する複数の発光ダイオードと、各発光ダイオードから放射された光をLCDパネル21へ導光するプリズム等とによって構成されている。各発光ダイオードから放射された光は、表示面23の裏面側に導光され、表示面23に描画された近表示像26及び遠表示像36を透過照明しつつ、凸面鏡41へ向けて射出される。
The
拡大光学素子40は、表示面23から射出された近表示像26及び遠表示像36の各表示光(以下、「近表示光27」及び「遠表示光37」)を、反射によって広げつつ、投影領域PAに投影する。拡大光学素子40では、遠表示像36に対する遠虚像39の拡大率が、近表示像26に対する近虚像29の拡大率よりも大きく設定されている。
The magnifying
拡大光学素子40は、凸面鏡41及び凹面鏡42等によって構成されている。凸面鏡41及び凹面鏡42は、合成樹脂又はガラス等からなる無色透明の基材の表面に、アルミニウム等の金属を蒸着させた反射鏡である。
The magnifying
凸面鏡41は、凹面鏡42よりも小さい矩形板状に形成されている。凸面鏡41の反射面は、凸面状となるように湾曲している。凸面鏡41は、凹面鏡42の後方に位置している。凸面鏡41は、表示面23及び凹面鏡42に凸状の反射面を対向させた姿勢にて、筐体50に直接的又は間接的に保持されている。凸面鏡41は、表示面23から射出された近表示光27及び遠表示光37を、凹面鏡42へ向けて反射する。尚、凸面鏡41に替えて又は凸面鏡41と共に、平面鏡や凹面鏡が、拡大光学素子40に含まれていてもよい。即ち、拡大光学素子40は、凸面−凹面の組み合わせに限定されず、凹面−凹面の組み合わせや、平面−凹面の組み合わせであってもよい。
The convex mirror 41 is formed in a rectangular plate shape smaller than the
凹面鏡42は、凸面鏡41よりも大型な横長の矩形板状に形成されている。凹面鏡42の反射面は、凹面状となるように湾曲している。凹面鏡42は、投影領域PAの下方、且つ、凸面鏡41の前方に位置している。凹面鏡42は、投影領域PA及び凸面鏡41に凹状の反射面を対応させた姿勢にて、筐体50に直接的又は間接的に保持されている。凹面鏡42は、凸面鏡41より入射する近表示光27及び遠表示光37を、上方のウィンドシールドWSへ向けて反射する。
The
表示制御回路90は、HUD装置100による近虚像29及び遠虚像39の表示を制御する回路である。表示制御回路90は、プロセッサ、RAM、及び記憶媒体等を有するマイクロコントローラを主体に構成されている。表示制御回路90は、LCDプロジェクタ20に加えて、車両Aに搭載された描画ECU(Electronic Control Unit)98等と電気的に接続されている。
The
描画ECU98は、HUD装置100の表示内容を決定し、HUD装置100へ向けて映像データを逐次出力する。描画ECU98は、車載ネットワークの通信バス99と電気接続されており、映像データの生成に必要なデータを、車載ネットワークから取得する。描画ECU98は、車載ネットワーク等から取得した情報を用いて、近表示像26及び遠表示像36を各フレーム画像に含んだ映像データを生成し、表示制御回路90へ向けて逐次出力する。
The drawing
表示制御回路90は、描画ECU98から伝送される映像データに基づき、LCDパネル21及びバックライト22を制御する。具体的に、表示制御回路90は、各フレーム画像の画像データに基づき、表示面23に近表示像26及び遠表示像36を描画する。加えて表示制御回路90は、各フレーム画像の内容に応じてバックライト22を部分駆動し、近表示像26及び遠表示像36の位置するエリアを選択的に透過照明する。
The
筐体50は、アルミニウム等の軽量な金属材料又は樹脂材料等により、全体として容器状に形成されている。筐体50は、LCDプロジェクタ20、凸面鏡41及び凹面鏡42等の光学要素を収容しており、これらの相対的な位置関係を高精度に規定している。筐体50の内部には、表示面23から射出される近表示光27及び遠表示光37について、凸面鏡41及び凹面鏡42を経て、ウィンドシールドWSへ向けて射出されるまでの各光路が区画されている。
The
筐体50にて、投影領域PAの下方に位置する上面には、投影窓51が形成されている。投影窓51は、凹面鏡42にて反射された近表示光27及び遠表示光37の各光路を避ける形状にて、筐体50の上面に開口している。投影窓51は、防塵カバー53によって物理的に塞がれている。防塵カバー53は、透光性の合成樹脂材料によって形成されており、投影領域PAへ向かう近表示光27及び遠表示光37を透過させることができる。
A
次に、HUD装置100の光学設計の詳細であり、アイボックスEB、近表示域62及び遠表示域63の詳細な位置関係を、図3〜図6に基づき、図1を参照しつつ、さらに説明する。
Next, as for the details of the optical design of the
アイボックスEBは、上下方向の高さと、左右方向の幅を有する横長矩形状且つ2次元状の覗き窓である。アイボックスEBの幅は、ヒトの左右の目の間隔(約65mm)の2倍よりもやや大きな値とされ、具体的には130〜150mm程度に設定される。アイボックスEBは、上述したように、近虚像29及び遠虚像39を運転者が適正に視認できる範囲である。そのため、前景へ向かう視線がアイボックスEBを通過するアイポイントEPである場合、運転者は、完全な表示状態の近虚像29及び遠虚像39を視認できる。対して、前景へ向かう視線がアイボックスEBから外れるようなアイポイントEPである場合、近虚像29及び遠虚像39の少なくとも一方には、顕著な輝度低下及び見切れ等が生じる。
The eye box EB is a horizontally long rectangular and two-dimensional observation window having a vertical height and a horizontal width. The width of the eye box EB is set to a value slightly larger than twice the distance between the left and right eyes of a human (about 65 mm), and is specifically set to about 130 to 150 mm. As described above, the eye box EB is a range in which the driver can properly recognize the near
近表示域62は、近虚像29を表示可能な空間中の領域である。一方、遠表示域63は、遠虚像39を表示可能な空間中の領域である。近表示域62及び遠表示域63は、共にHUD装置100の一つの結像面60に含まれている。結像面60は、投影領域PA及び拡大光学素子40による表示面23の拡大反射像である。そのため、結像面60の形状及び姿勢は、表示面23の形状及び姿勢等によって規定される。
The
結像面60は、鉛直面よりも水平面に近い傾斜姿勢とされている。結像面60は、上方へ向かうに従い、前方に大きく傾斜している。結像面60の上縁60b及び下縁60aは、左右方向に沿っている。結像面60の幅は、拡大光学素子40による拡大作用により、上方へ向かうに従って拡大している。そのため、上縁60bは、下縁60aよりも長くなっている(図3等参照)。
The
結像面60では、近表示域62から遠表示域63へと、ウィンドシールドWSからの距離が連続的に変わっている。近表示域62は、結像面60の下側に位置し、下縁60aを含む範囲に規定されている。遠表示域63は、結像面60の上側に位置し、上縁60bを含む範囲に規定されている。遠表示域63の面積は、近表示域62の面積よりも広い。
On the
以上の結像面60を、アイボックスEBを通して見たとき、結像面60の形状は、アイポイントEPの左右方向の位置に応じて変化する。具体的に、アイボックスEBの中央Ceから結像面60を見た場合、遠近法のため、遠くの上縁60bが、近くの下縁60aよりも短く視認される(図4参照)。また、アイボックスEBの左端から結像面60を見た場合、中央Ceから見たときよりも、結像面60は、遠表示域63が近表示域62に対して左側に寄った形状に変形して視認される(図5参照)。一方、アイボックスEBの右端から結像面60を見た場合、中央Ceから見たときよりも、結像面60は、遠表示域63が近表示域62に対して右側に寄った形状に変形して視認される(図6参照)。
When the
HUD装置100では、アイボックスEBから見た左右の両側において、図3に示す近画角ωncが遠画角ωfcよりも大きくされている。詳しく説明するため、アイボックスEBと交差(直交)する仮想の水平面を、仮想面VPとして定義する。そして、近表示域62及び遠表示域63を含む結像面60を、仮想面VPの直交方向、即ち鉛直方向に沿って、仮想面VPに投影する。こうしてアイボックスEB及び結像面60を仮想面VPに投影した状態が、これらを上面視した図3には示されている。以上の仮想面VPにて、基準中心線OLc、遠外縁光線OLf、近外縁光線OLn及び外縁結合線OLeをさらに定義する。
In the
基準中心線OLcは、仮想面VP上にて、アイボックスEBの中央Ceと遠表示域63の中央Cfとを結ぶ仮想線である。遠外縁光線OLfは、仮想面VP上にて、アイボックスEBの中央Ceと遠表示域63の端部63eとを結ぶ仮想線である。近外縁光線OLnは、仮想面VP上にて、アイボックスの中央Ceと近表示域62の端部62eとを結ぶ仮想線である。外縁結合線OLeは、仮想面VP上にて、遠表示域63及びアイボックスEBの各端部63e,61eのうちで基準中心線OLcに対し同じ側(図3では左側)にある端部同士を結ぶ仮想線である。外縁結合線OLeは、遠表示光37の光路の最外縁を示す仮想線である。
The reference center line OLc is a virtual line that connects the center Ce of the eye box EB and the center Cf of the
以上の仮想面VPには、上述の遠画角ωfc及び近画角ωncがさらに定義できる。遠画角ωfcは、遠外縁光線OLfと基準中心線OLcとの間に規定される角度である。遠画角ωfcは、遠表示域63の水平方向における全画角の半値となる。近画角ωncは、近外縁光線OLnと基準中心線OLcとの間に規定される角度である。近画角ωncは、近表示域62の水平方向における全画角の半値となる。近表示域62の端部62eは、遠外縁光線OLfよりも外側に位置しており、具体的には、外縁結合線OLe上に位置している。そのため、近画角ωncは、遠画角ωfcよりも大きな値となっている。
The above-described distant field angle ωfc and near field angle ωnc can be further defined in the virtual plane VP. The far field angle ωfc is an angle defined between the far outer edge ray OLf and the reference center line OLc. The far field angle ωfc is a half value of the total field angle in the horizontal direction of the
尚、仮想面VP上におけるアイボックスEB及び結像面60は、基準中心線OLcに対し左右対称である。故に、図3にて基準中心線OLcの左側に規定された遠外縁光線OLf、近外縁光線OLn及び外縁結合線OLeは、基準中心線OLcの右側に規定されてよい。同様に、遠画角ωfc及び近画角ωncも、基準中心線OLcの右側に規定されてよい。
The eye box EB and the
ここまで説明したHUD装置100において、拡大光学素子40、防塵カバー53及び投影窓51等の物理的なサイズは、遠表示光37の光路を基準に設定される。特に、防塵カバー53及び投影窓51のサイズSaは、遠表示光37の光路を遮蔽しないように、当該光路の最外縁を示す外縁結合線OLeを避けるようにして、決定される。
In the
そのため、仮に近画角ωncを遠画角ωfcと同じにした場合、近表示域62(下縁60aの端部)と外縁結合線OLeとの間には、拡張代Wexが発生する。この拡張代Wexは、アイボックス半値EBh、遠表示距離Lf及び近表示距離Lnに基づき、下記の数式(1)によって求めることができる。
そして、近画角ωncを遠画角ωfcと同じ角度に仮定した場合の近表示域62の横幅半値Wbは、下記の数式(2)によって算出される。
以上により、近表示域62の片側における横幅Wnは、下記の数式(3)に示すサイズまで拡大可能である。即ち、近画角ωncは、近表示域62の片側が横幅Wn以下となる値まで、遠画角ωfcよりも大きくすることができる。そして、近画角ωncの拡大によっても、近表示光27の光路は、遠表示光37の光路内に収まり得る。故に、筐体50、防塵カバー53及び拡大光学素子40を変えることなく、近表示域62の表示画角を広げることができる。
こうした表示画角の拡大効果が、図7に示す具体的な数値例に示されている。図7の数値例では、一例として、遠表示距離Lfが15mに設定され、近表示距離Lnが2mに設定されている。さらに、アイボックスEBの幅は、上述の150mmに設定されている。 Such an effect of enlarging the display angle of view is shown in a specific numerical example shown in FIG. In the numerical example of FIG. 7, as an example, the long display distance Lf is set to 15 m and the short display distance Ln is set to 2 m. Further, the width of the eye box EB is set to the above-mentioned 150 mm.
遠表示域63の水平画角(遠画角ωfcの2倍に相当)が20°である場合、近表示域62の水平画角(近画角ωncの2倍に相当)は、23.6°となる。また、遠表示域63の水平画角が15°である場合、近表示域62の水平画角は、18.6°まで拡大できる。さらに、遠表示域63の水平画角が12°である場合、近表示域62の水平画角は、15.7°まで拡大できる。同様に、遠表示域63の水平画角が10°である場合、近表示域62の水平画角は13.7°まで確保でき、遠表示域63の水平画角が8°である場合、近表示域62の水平画角は11.7°まで確保できる。
When the horizontal field angle of the far display area 63 (corresponding to twice the far field angle ωfc) is 20°, the horizontal field angle of the near display area 62 (corresponding to twice the near field angle ωnc) is 23.6. It becomes °. When the horizontal field angle of the
ここまで説明したように、第一実施形態では、近表示域62が遠表示域63よりもウィンドシールドWSに近いため、近画角ωncを遠画角ωfcより大きくしても、近表示光27の光路は、遠表示光37の光路からはみ出し難い。故に、光路を区画している筐体50の体格を維持しつつ、近画角ωncを遠画角ωfcよりも大きく確保して、近表示域62を広げることが可能になる。したがって、大型化を避けつつ虚像の表示面積を拡大可能なHUD装置100が実現される。
As described above, in the first embodiment, since the
加えて第一実施形態での近表示域62の端部62eは、外縁結合線OLe上から内側に位置している。こうした光学設計であれば、近表示光27の光路は、遠表示光37の光路内に確実に収まり得る。故に、筐体50内の光路を拡張する必要がなくなるため、HUD装置100の大型化は、いっそう生じ難くなる。さらに、近表示域62の端部62eを外縁結合線OLe上に位置させれば、光路拡張を回避可能な範囲で、近表示域62は、最大限拡大され得る。
In addition, the
また第一実施形態では、水平面に沿った近画角ωncが、水平面に沿った遠画角ωfcよりも大きくされているため、近表示域62は、左右方向に拡大され得る。以上によれば、HUD装置100は、ワイド化された近表示域62を活用し、近虚像29によって提示する情報量を増やすことができる。
Further, in the first embodiment, the near field angle ωnc along the horizontal plane is made larger than the far field angle ωfc along the horizontal plane, so that the
さらに第一実施形態では、近表示域62から遠表示域63へと距離を連続的に変化させる結像面60が規定されている。こうした形態では、一つのLCDプロジェクタ20を用いて、近虚像29及び遠虚像39の両方が表示可能である。そのためHUD装置100は、近虚像29及び遠虚像39の表示に別々の表示器を用いる形態よりも、小型化可能になる。
Further, in the first embodiment, the
加えて第一実施形態での結像面60は、鉛直面よりも水平面に近い傾斜姿勢とされている。故に、近表示域62及び遠表示域63の両方が結像面60に含まれていても、遠虚像39及び近虚像29の距離差が確保され得る。その結果、近表示域62の拡張代Wexも、いっそう確保され易くなる(数式(1)参照)。
In addition, the
また第一実施形態では、結像面60の下側に近表示域62が配置され、結像面60の上側に遠表示域63が配置されている。故に、HUD装置100は、アイポイントEPからの俯角が概ねゼロ近傍となる範囲に遠虚像39をAR表示させて、運転者に情報を分かり易く提示できる。
Further, in the first embodiment, the
尚、第一実施形態では、ウィンドシールドWSが「投影部材」に相当し、LCDプロジェクタ20が「表示器」に相当し、近表示光27及び遠表示光37が「表示光」に相当し、近虚像29及び遠虚像39が「虚像」に相当する。
In the first embodiment, the windshield WS corresponds to the “projection member”, the
(第二実施形態)
図8〜図12に示す本開示の第二実施形態は、第一実施形態の変形例である。第二実施形態によるHUD装置200は、図8及び図9に示すように、拡大光学素子40、表示制御回路90及び筐体50等の構成に加えて、第一プロジェクタ220及び第二プロジェクタ230を備えている。第一プロジェクタ220及び第二プロジェクタ230は、第一実施形態のLCDプロジェクタ20(図1参照)に替わる表示器として、HUD装置200に設けられており、表示制御回路90によって制御される。
(Second embodiment)
The second embodiment of the present disclosure shown in FIGS. 8 to 12 is a modified example of the first embodiment. As shown in FIGS. 8 and 9, the
第一プロジェクタ220は、近表示像26を表示する表示面223を有している。第一プロジェクタ220は、凸面鏡41の後方に位置し、表示面223を凹面鏡42へ向けた姿勢にて、筐体50に固定されている。第一プロジェクタ220は、表示面223を形成するLCDパネル221と、表示面223を透過照明するバックライト222等とによって構成されている。表示面223から射出される近表示光27は、凸面鏡41に形成された透過部41aを透過し、凹面鏡42に入射する。
The
第二プロジェクタ230は、遠表示像36を表示する表示面233を有している。第二プロジェクタ230は、表示面233を凸面鏡41へ向けた姿勢にて、筐体50に固定されている。第二プロジェクタ230は、表示面233を形成するLCDパネル231と、表示面233を透過照明するバックライト232等とによって構成されている。表示面233から射出される遠表示光37は、凸面鏡41の凸状反射面によって反射され、凹面鏡42に入射する。
The
図8及び図10に示すように、HUD装置200での近表示域62は、投影領域PA及び拡大光学素子40による表示面223の拡大反射像である。同様に、遠表示域63は、投影領域PA及び拡大光学素子40による表示面233の拡大反射像である。故に、HUD装置200での近表示域62及び遠表示域63は、前景中にて互いに独立した位置に設定されている。近表示域62及び遠表示域63は、アイボックスEBに沿った鉛直姿勢となっている。
As shown in FIGS. 8 and 10, the
HUD装置200では、近表示域62が、遠表示域63の中心に対して、下側且つ左側にずれて位置している。そして、アイボックスEBの中央Ce(図11参照)から見たとき、左側及び下側において、それぞれの近画角ωnc1,ωnc2が遠画角ωfc1,ωfc2よりも大きくされている(図11及び図12参照)。そのため、近表示域62の下縁62aは、遠表示域63の下縁63aよりも下方に視認される。近表示域62の左縁62cは、遠表示域63の左縁63cよりも左方に視認される。
In the
以上の構成において、アイボックスEBと交差(直交)する仮想の水平面及び鉛直面が、それぞれ水平仮想面VP1及び鉛直仮想面VP2として定義される。水平仮想面VP1には、近表示域62及び遠表示域63が、水平仮想面VP1と直交する鉛直方向に沿って投影される。図11に示す水平仮想面VP1への投影図は、近表示域62及び遠表示域63を含む横断面(図10 VP1参照)の断面図と概ね同一となる。
In the above configuration, a virtual horizontal plane and a vertical plane intersecting (orthogonal to) the eye box EB are defined as a horizontal virtual plane VP1 and a vertical virtual plane VP2, respectively. The
水平仮想面VP1には、第一実施形態と同様に、基準中心線OLc、遠外縁光線OLf、近外縁光線OLn及び外縁結合線OLeが定義される。加えて、遠外縁光線OLfと基準中心線OLcとの間には水平方向での遠画角ωfc1が規定され、近外縁光線OLnと基準中心線OLcとの間には水平方向での近画角ωnc1が規定される。水平方向における近画角ωnc1は、遠画角ωfc1よりも大きな値となっている。近表示域62は、水平方向の拡張代Wex1を最大限利用し、左方の端部62eを外縁結合線OLe上に位置させている。このような水平方向の拡張代Wex1は、アイボックス半値EBh1、遠表示距離Lf及び近表示距離Lnに基づき、下記の数式(4)によって求めることができる。
さらに、アイボックスEBの右方の端部61e及び近表示域62の右方の端部62eを通過する近外縁光線OLn1と、アイボックスEBの左方の端部61e及び近表示域62の右方の端部62eを通過する近外縁光線OLn2とを、さらに定義する。近外縁光線OLn1と遠表示域63との交点を第一交点P1とすると、第一交点P1よりも左側の遠表示域63は、近表示域62によって遮蔽されて、運転者から視認不可となる範囲VA0となる。また、近外縁光線OLn2と遠表示域63との交点を第二交点P2とすると、第一交点P1及び第二交点P2の間は、片目でしか視認できない範囲VA1となる(図10のドット範囲も参照)。そして、第二交点P2よりも右側の近表示域62が、両目で視認できる範囲VA2となる。
Further, the near outer edge ray OLn1 passing through the
一方、鉛直仮想面VP2には、近表示域62及び遠表示域63が、鉛直仮想面VP2に直交する左右方向に沿って投影される。図12に示す鉛直仮想面VP2への投影図は、近表示域62及び遠表示域63を含む縦断面(図10 VP2参照)での断面図と概ね同一となる。
On the other hand, the
鉛直仮想面VP2にも、水平仮想面VP1と同様に、基準中心線OLc、遠外縁光線OLf、近外縁光線OLn及び外縁結合線OLeが定義される。遠外縁光線OLfは、鉛直仮想面VP2上にて、アイボックスEBの中央Ceと遠表示域63の下方の端部163eとを結ぶ仮想線である。近外縁光線OLnは、鉛直仮想面VP2上にて、アイボックスの中央Ceと近表示域62の下方の端部162eとを結ぶ仮想線である。外縁結合線OLeは、鉛直仮想面VP2上にて、遠表示域63及びアイボックスEBの各下方の端部163e,161e同士を結ぶ仮想線である。
Similarly to the horizontal virtual plane VP1, the vertical virtual plane VP2 also defines the reference center line OLc, the far outer edge ray OLf, the near outer edge ray OLn, and the outer edge coupling line OLe. The far outer edge ray OLf is a virtual line that connects the center Ce of the eye box EB and the
さらに、遠外縁光線OLfと基準中心線OLcとの間には鉛直方向での遠画角ωfc2が規定され、近外縁光線OLnと基準中心線OLcとの間には鉛直方向での近画角ωnc2が規定される。鉛直方向における近画角ωnc2は、遠画角ωfc2よりも大きな値となっている。近表示域62は、鉛直方向の拡張代Wex2を最大限利用し、下方の端部162eを外縁結合線OLe上に位置させている。このような鉛直方向の拡張代Wex2は、アイボックス半値EBh2、遠表示距離Lf及び近表示距離Lnに基づき、下記の数式(5)によって求めることができる。
ここまで説明した第二実施形態でも、第一実施形態と同様の効果を奏し、各近画角ωnc1,ωnc2を各遠画角ωfc1,ωfc2よりも大きく確保して、近表示域62を縦横に広げることが可能になる。したがって、大型化を避けつつ虚像の表示面積を拡大可能なHUD装置200が実現される。
Also in the second embodiment described so far, the same effect as in the first embodiment is achieved, and the near field angles ωnc1 and ωnc2 are secured to be larger than the far field angles ωfc1 and ωfc2, and the
加えて第二実施形態では、水平仮想面VP1にて、近表示域62の中央は、基準中心線に対して左側にずれて位置している。そして、基準中心線OLcの左側における近画角ωnc1が遠画角ωfc1よりも大きくされている。このように、近表示域62の中央を基準中心線OLcに対して特定側にずらす光学構成であれば、遠表示域63のうちで、近表示域62によって隠されることなく両目で視認可能となる範囲VA2が拡大する。以上によれば、拡大された表示面積のより広い範囲につて、良好な視認性が確保可能になる。
In addition, in the second embodiment, in the horizontal virtual plane VP1, the center of the
また第二実施形態では、近表示域62が左方向だけでなく、下方向にも拡張される。こうした直交する2方向への近表示域62の拡張によれば、近虚像29の表示面積は、いっそう拡大可能となる。
Further, in the second embodiment, the
尚、第二実施形態では、第一プロジェクタ220及び第二プロジェクタ230がそれぞれ「表示器」に相当する。また、水平仮想面VP1及び鉛直仮想面VP2がそれぞれ「仮想面」に相当する。
In the second embodiment, each of the
(第三実施形態)
図13〜図16に示す本開示の第三実施形態は、第一実施形態の別の変形例である。第三実施形態の結像面360は、第一実施形態と同様に、近表示域62及び遠表示域63を共に含んでいる。結像面360でも、近表示域62から遠表示域63へと、ウィンドシールドからの距離が連続的に変わっている。結像面360は、鉛直面よりも水平面に近い傾斜姿勢とされており、上方へ向かうに従い、後方に大きく傾斜している。結像面360の幅は、上縁60bから下縁60aに向かうに従って拡大している。近表示域62は、結像面360の上側に位置し、上縁60bを含む範囲に規定されている。遠表示域63は、結像面360の下側に位置し、下縁60aを含む範囲に規定されている。
(Third embodiment)
The third embodiment of the present disclosure shown in FIGS. 13 to 16 is another modification of the first embodiment. The
以上の結像面360をアイボックスEBの中央Ceから見た場合、ウィンドシールドの近傍となる上縁60bが、下縁60aよりも長く視認される(図14参照)。また、アイボックスEBの左端から結像面360を見た場合、中央Ceから見たときよりも、結像面360は、下方の遠表示域63が上方の近表示域62に対し、左側に寄った形状に変形して視認される(図15参照)。一方、アイボックスEBの右端から結像面360を見た場合、中央Ceから見たときよりも、結像面360は、下方の遠表示域63が上方の近表示域62に対して右側に寄った形状に変形して視認される(図16参照)。
When the
ここまで説明した第三実施形態でも、第一実施形態と同様の効果を奏し、防塵カバー及び投影窓等のサイズSaを維持したまま、拡張代Wex(数式(1)参照)の分だけ、近画角ωncを遠画角ωfcよりも大きく確保できる。したがって、大型化を避けつつ虚像の表示面積を拡大可能なHUD装置が実現される。 Also in the third embodiment described so far, the same effect as that of the first embodiment is obtained, and while the size Sa of the dustproof cover, the projection window, and the like is maintained, the expansion allowance Wex (see the mathematical expression (1)) is used to achieve the closeness. The angle of view ωnc can be ensured to be larger than the far angle of view ωfc. Therefore, a HUD device capable of enlarging the display area of the virtual image while avoiding an increase in size is realized.
加えて第三実施形態では、結像面360の上側に近表示域62が配置され、結像面360の下側に遠表示域63が配置されている。こうした近表示域62及び遠表示域63の配置でも、運転者への分かり易い情報提示が可能である。
In addition, in the third embodiment, the
(第四実施形態)
図17及び図18に示す本開示の第四実施形態は、第二実施形態の変形例である。第四実施形態では、近虚像29を表示する近表示域62が、左右の二箇所に別々に設定されている。二つの近表示域62は、基準中心線OLcに対して左右対称に設けられている。アイボックスEBの中央Ceから見たとき、一方の近表示域62は、遠表示域63の中心に対して、下側且つ左側にずれて位置している。また他方の近表示域62は、遠表示域63の中心に対して、下側且つ右側にずれて位置している。そのため、各近表示域62の下縁62aは、遠表示域63の下縁63aよりも下方に視認される。加えて、左側の近表示域62の左縁62cは、遠表示域63の左縁63cよりも左方に視認され、右側の近表示域62の右縁62dは、遠表示域63の右縁63dよりも右方に視認される。
(Fourth embodiment)
The fourth embodiment of the present disclosure shown in FIGS. 17 and 18 is a modified example of the second embodiment. In the fourth embodiment, the
図18に示す水平仮想面VP1には、二つの近表示域62と一つの遠表示域63が鉛直方向に沿って投影されている。水平仮想面VP1には、基準中心線OLcに加えて、左右一対の遠外縁光線OLf、近外縁光線OLn,OLn1,OLn2及び外縁結合線OLeが定義される。加えて、水平方向における遠画角ωfc1及び近画角ωnc1が、左右それぞれに規定される。
On the horizontal virtual plane VP1 shown in FIG. 18, two near
以上の光学構成において、遠表示域63における各第一交点P1の外側は、各近表示域62によって遮蔽される視認不可の範囲VA0となる。また、各近表示域62の内側であり、第一交点P1及び第二交点P2の各間には、片目でしか視認できない範囲VA1が生じる(図17のドット範囲も参照)。そして、二つの第二交点P2の間が、両目で視認できる範囲VA2となる。
In the above optical configuration, the outside of each first intersection P1 in the
ここまで説明した第四実施形態では、左側の近表示域62は、水平方向の拡張代Wex1(数式(4)参照)を最大限利用し、左縁62c(端部62e)が左側の外縁結合線OLe上に位置するまで、左方に拡張されている。同様に、右側の近表示域62も、水平方向の拡張代Wex1を最大限利用し、右縁62d(端部62e)が右側の外縁結合線OLe上に位置するまで、右方に拡張されている。さらに、二つの近表示域62は、鉛直方向の拡張代Wex2(図12参照)もそれぞれ最大限利用し、下方への拡張を実現させている。
In the fourth embodiment described thus far, the left near
以上によれば第四実施形態でも第二実施形態と同様の効果を奏し、防塵カバー及び投影窓等のサイズSaを維持したまま、各近画角ωnc1を遠画角ωfc1よりも大きく確保して、近表示域62を広げることが可能になる。したがって、大型化を避けつつ虚像の表示面積を拡大可能なHUD装置が実現される。
According to the above, in the fourth embodiment, the same effect as in the second embodiment is obtained, and each near view angle ωnc1 is secured to be larger than the far view angle ωfc1 while maintaining the size Sa of the dustproof cover and the projection window. It becomes possible to widen the
(第五実施形態)
図19及び図20に示す本開示の第五実施形態は、第四実施形態の変形例である。第五実施形態にて、近虚像29を表示する近表示域62は、アイボックスEBの中央Ceから見たとき、遠表示域63の下方に位置している。具体的には、近表示域62の上縁62bは、遠表示域63の下縁63aよりも下方に視認される。加えて、近表示域62の左縁62cは、遠表示域63の左縁63cよりも左方に視認される。さらに、近表示域62の右縁62dは、遠表示域63の右縁63dよりも右方に視認される。
(Fifth embodiment)
The fifth embodiment of the present disclosure shown in FIGS. 19 and 20 is a modification of the fourth embodiment. In the fifth embodiment, the
図20に示す水平仮想面VP1には、近表示域62及び遠表示域63が、鉛直方向に沿って投影されている。水平仮想面VP1には、基準中心線OLcに加えて、左右一対の遠外縁光線OLf、近外縁光線OLn及び外縁結合線OLeが定義される。加えて、水平方向における遠画角ωfc1及び近画角ωnc1が、左右それぞれに規定される。
On the horizontal virtual plane VP1 shown in FIG. 20, a
ここまで説明した第五実施形態の近表示域62は、左右両側における水平方向の拡張代Wex1(数式(4)参照)を最大限利用し、左縁62c及び右縁62d(各端部62e)が左右の各外縁結合線OLe上に位置するまで、左右に拡張されている。故に、第四実施形態と同様の効果を奏し、防塵カバー及び投影窓等のサイズSaを維持したまま、左右の近画角ωnc1を遠画角ωfc1よりも大きく確保して、近表示域62を広げることが可能になる。したがって、大型化を避けつつ虚像の表示面積を拡大可能なHUD装置が実現される。
The
(他の実施形態)
以上、本開示の複数の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定して解釈されるものではなく、本開示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。
(Other embodiments)
Although a plurality of embodiments of the present disclosure have been described above, the present disclosure should not be construed as being limited to the above embodiments and applied to various embodiments and combinations without departing from the scope of the present disclosure. can do.
図21に示す上記第二実施形態の変形例1では、鉛直方向の拡張代Wex2(図12参照)を利用した近表示域62の下方への拡張が実施されていない。そのため、アイボックス中央から近虚像29及び遠虚像39を視認すると、上下方向における近表示域62の下縁62aの位置は、遠表示域63の下縁63aの位置と概ね一致している。
In
一方で、変形例1でも、水平仮想面VP1における近画角ωnc1が遠画角ωfcよりも大きくされている(図11参照)。故に、近表示域62は、水平方向の拡張代Wex1(図11参照)を利用した左側への拡張により、遠表示域63の左縁63c(端部63e)よりも左側に、左縁62c(端部62e)を位置させている。
On the other hand, also in the
図22に示す上記第四実施形態の変形例2でも、鉛直方向の拡張代Wex2(図12参照)を利用した各近表示域62の下方への拡張が実施されていない。そのため、アイボックス中央から各近虚像29及び遠虚像39を視認すると、各近表示域62の下縁62aの位置は、遠表示域63の下縁63aの位置と概ね一致している。
Also in the second modification of the fourth embodiment shown in FIG. 22, downward expansion of each
一方で、変形例2でも、水平仮想面VP1における近画角ωnc1が、左右両側において、遠画角ωfcよりも大きくされている(図18参照)。故に、左側の近表示域62は、水平方向の拡張代Wex1(図18参照)を利用した左側への拡張により、遠表示域63の左縁63c(端部63e)よりも左側に、左縁62c(端部62e)を位置させている。同様に、右側の近表示域62も、拡張代Wex1を利用した右側への拡張により、遠表示域63の右縁63d(端部63e)よりも右側に、右縁62d(端部62e)を位置させている。
On the other hand, also in the second modification, the near field angle ωnc1 in the horizontal virtual plane VP1 is larger than the far field angle ωfc on both the left and right sides (see FIG. 18). Therefore, the
図23に示す上記第五実施形態の変形例3では、水平方向の拡張代Wex1(図20参照)を最大限利用して、近表示域62は、左右両側に拡張されている。加えて変形例3では、鉛直方向の拡張代Wex2(図12参照)の一部のみを利用して、近表示域62は、下方向に拡張されている。即ち、鉛直仮想面VP2における近表示域62の下方の端部162eは、遠外縁光線OLfよりも外側(下側)であり、且つ、外縁結合線OLeの内側(上側)に位置している(図12参照)。以上により、アイボックス中央から各近虚像29及び遠虚像39を視認すると、近表示域62の上縁62bは、遠表示域63の下縁63aよりも僅かに上方に位置している。
In Modification 3 of the fifth embodiment shown in FIG. 23, the
図24に示す上記第五実施形態の変形例4では、水平方向の拡張代Wex1(図20参照)を利用した近表示域62の横方向の拡張が実施されていない。そのため、アイボックス中央から近虚像29及び遠虚像39を視認すると、近表示域62の左縁62c及び右縁62dの各位置は、遠表示域63の左縁63c及び右縁63dよりも、それぞれ内側に位置している。
In
一方で、変形例4では、鉛直方向の拡張代Wex2(図12参照)が部分的に利用されており、近表示域62は、下方向に拡張されている。変形例4でも、変形例3と同様に、鉛直仮想面VP2における近表示域62の下方の端部162eは、遠外縁光線OLfよりも外側(下側)であり、且つ、外縁結合線OLeの内側(上側)に位置している(図12参照)。そのため、近表示域62の上縁62bは、遠表示域63の下縁63aよりも僅かに上方に位置している。
On the other hand, in
図25及び図26に示す上記第二実施形態の別の変形例5,6にて、近表示域62は、遠表示域63の中心に対して、上側且つ左側にずれて位置している。図25に示す変形例5では、鉛直方向における拡張代は、近表示域62を上方へ拡張させるために利用されている。即ち、鉛直仮想面VP2における近表示域62の上方の端部162eは、遠外縁光線よりも外側(上側)であり、且つ、外縁結合線の内側(下側)に位置している。そのため、アイボックス中央から近虚像29及び遠虚像39を視認すると、近表示域62の上縁62bは、遠表示域63の上縁63bよりも上方に位置している。
In the other modified examples 5 and 6 of the second embodiment shown in FIGS. 25 and 26, the
一方で、図26に示す変形例6では、変形例5とは異なり、鉛直方向の拡張代を利用した近表示域62の上方への拡張が実施されていない。そのため、アイボックス中央から近虚像29及び遠虚像39を視認すると、近表示域62の上縁62bの位置は、遠表示域63の上縁63bの位置と概ね一致している。尚、変形例5,6の近表示域62は、水平方向の拡張代を利用した左側への拡張により、遠表示域63の左縁63cよりも左側に、左縁62cを位置させている。
On the other hand, in the modified example 6 shown in FIG. 26, unlike the modified example 5, the upward expansion of the
図27及び図28に示す上記第四実施形態の別の変形例7,8にて、左右の二箇所に別々に設けられる二つの近表示域62は、遠表示域63の中心に対して上側に位置している。図27に示す変形例7では、鉛直方向における拡張代は、各近表示域62をそれぞれ上方へ拡張させるために利用されている。そのため、アイボックス中央から各近虚像29及び遠虚像39を視認すると、各近表示域62の上縁62bは、遠表示域63の上縁63bよりも上方に位置している。
In another modified example 7 and 8 of the fourth embodiment shown in FIGS. 27 and 28, the two near
一方で、図28に示す変形例8では、変形例7とは異なり、鉛直方向の拡張代を利用した各近表示域62の上方への拡張が実施されていない。そのため、アイボックス中央から近虚像29及び遠虚像39を視認すると、各近表示域62の上縁62bの位置は、遠表示域63の上縁63bの位置と概ね一致している。尚、変形例7,8にて、各左側の近表示域62は、水平方向の拡張代を利用した左側への拡張により、遠表示域63の左縁63cよりも左側に、左縁62cを位置させている。同様に、各右側の近表示域62は、水平方向の拡張代を利用した右側への拡張により、遠表示域63の右縁63dよりも右側に、右縁62dを位置させている。
On the other hand, in the modified example 8 shown in FIG. 28, unlike the modified example 7, the upward expansion of each
図29に示す上記第五実施形態の別の変形例9でも、近表示域62は、遠表示域63の中心に対して、上側に位置している。変形例9では、鉛直方向の拡張代の少なくとも一部を利用した近表示域62の上方向への拡張が実施されている。故に、近表示域62の上縁62bは、遠表示域63の上縁63bよりも上方に位置している。また変形例9では、水平方向の拡張代を最大限利用した近表示域62の左右両側への拡張が実施されている。そのため、近表示域62の左縁62c及び右縁62dは、遠表示域63の左縁63c及び右縁63dよりも、それぞれ左右の外側に位置している。
Also in another modification 9 of the fifth embodiment shown in FIG. 29, the
虚像を空中表示させるHUD装置の具体的な表示器(プロジェクタ)の構成は、適宜変更されてよい。例えば変形例10のHUD装置には、LCD及びバックライトに替えて、EL(Electro Luminescence)パネルが設けられている。さらに、ELパネルに替えて、プラズマディスプレイパネル、ブラウン管及びLED等の表示器を用いたプロジェクタがHUDには採用可能である。
The specific configuration of the display (projector) of the HUD device for displaying the virtual image in the air may be appropriately changed. For example, the HUD device of
また変形例11のHUD装置には、LCD及びバックライトに替えて、レーザモジュール(以下「LSM」)及びスクリーンが設けられている。LSMは、例えばレーザ光源及びMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)スキャナ等を含む構成である。スクリーンは、例えばマイクロミラーアレイ又はマイクロレンズアレイである。変形例11のHUD装置では、LSMから照射されるレーザ光の走査により、スクリーンに表示像が描画される。HUD装置は、スクリーンに描画された表示像を、拡大光学素子によってウィンドシールドに投影し、虚像を空中表示させる。 The HUD device of Modification 11 is provided with a laser module (hereinafter “LSM”) and a screen instead of the LCD and the backlight. The LSM has a configuration including, for example, a laser light source and a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) scanner. The screen is, for example, a micromirror array or a microlens array. In the HUD device of Modification 11, a display image is drawn on the screen by scanning the laser light emitted from the LSM. The HUD device projects the display image drawn on the screen onto the windshield by the magnifying optical element to display the virtual image in the air.
また変形例12のHUD装置には、DLP(Digital Light Processing,登録商標)プロジェクタが設けられている。DLPプロジェクタは、多数のマイクロミラーが設けられたデジタルミラーデバイス(以下、「DMD」)と、DMDに向けて光を投射する投射光源とを有している。DLPプロジェクタは、DMD及び投射光源を連携させた制御により、表示像をスクリーンに描画する。さらに、変形例13のHUD装置では、LCOS(Liquid Crystal On Silicon)を用いたプロジェクタが採用されている。 The HUD device of Modification 12 is provided with a DLP (Digital Light Processing, registered trademark) projector. The DLP projector has a digital mirror device (hereinafter, “DMD”) provided with a large number of micromirrors, and a projection light source that projects light toward the DMD. The DLP projector draws a display image on the screen by controlling the DMD and the projection light source in cooperation with each other. Further, the HUD device of Modification 13 employs a projector using LCOS (Liquid Crystal On Silicon).
上記実施形態の仮想面は、水平方向又は鉛直方向に沿って規定されていた。しかし、仮想面の姿勢は、水平方向又は鉛直方向に対して、僅かに傾斜した姿勢であってもよい。この場合でも、近表示域及び遠表示域は、仮想面に対して垂直方向に投影されることが望ましい。また、アイボックスが3次元形状に定義される場合、仮想面は、その前面と交差するように規定される。 The virtual surface of the above-described embodiment is defined along the horizontal direction or the vertical direction. However, the posture of the virtual plane may be a posture slightly inclined with respect to the horizontal direction or the vertical direction. Even in this case, it is desirable that the near display area and the far display area are projected in the direction perpendicular to the virtual plane. When the eye box is defined as a three-dimensional shape, the virtual surface is defined so as to intersect the front surface.
近表示光及び遠表示光は、ウィンドシールドとは別の車載構成に投影されてもよい。例えば、ウィンドシールドとは別体で設けられたコンバイナが投影部材として採用可能である。また、近表示域及び遠表示域を共に含む結像面は、アイボックスに沿った鉛直姿勢であってもよい。 The near display light and the far display light may be projected on a vehicle-mounted configuration other than the windshield. For example, a combiner provided separately from the windshield can be adopted as the projection member. The image plane including both the near display area and the far display area may be in a vertical posture along the eye box.
HUD装置は、車両以外の船舶、航空機、及び輸送機器等の移動体に、表示器として搭載されてよい。加えて、HUD装置による虚像表示は、運転者以外の乗員によって視認されてもよい。さらに、HUD装置は、レジャー施設等に設置されたアミューズメント機器等の非移動体に搭載され、アトラクション及びゲーム等の映像表示に利用されてもよい。 The HUD device may be mounted as a display device on a moving body such as a ship other than a vehicle, an aircraft, and a transportation device. In addition, the virtual image display by the HUD device may be visually recognized by an occupant other than the driver. Furthermore, the HUD device may be mounted on a non-moving object such as an amusement machine installed in a leisure facility or the like and used for displaying images of attractions and games.
Ce アイボックスの中央、Cf 遠表示域の中央、EB アイボックス、OLc 基準中心線、OLe 外縁結合線、OLf 遠外縁光線、OLn 近外縁光線、VP 仮想面、VP1 水平仮想面(仮想面)、VP2 鉛直仮想面(仮想面)、WS ウィンドシールド(投影部材)、ωfc,ωfc1,ωfc2 遠画角、ωnc,ωnc1,ωnc2 近画角、20 LCDプロジェクタ(表示器)、220 第一プロジェクタ(表示器)、230 第二プロジェクタ(表示器)、27 近表示光(表示光)、29 近虚像(虚像)、37 遠表示光(表示光)、39 遠虚像(虚像)、50 筐体、60,360 結像面、62 近表示域、62e,162e 端部、63 遠表示域、63e,163e 端部、100,200 HUD装置(ヘッドアップディスプレイ装置) Ce eye box center, Cf far display area center, EB eye box, OLc reference center line, OLe outer edge coupling line, OLf far outer edge ray, OLn near outer edge ray, VP virtual surface, VP1 horizontal virtual surface (virtual surface), VP2 vertical virtual surface (virtual surface), WS windshield (projection member), ωfc, ωfc1, ωfc2 far field angle, ωnc, ωnc1, ωnc2 near field angle, 20 LCD projector (display unit), 220 first projector (display unit) ), 230 second projector (display), 27 near display light (display light), 29 near virtual image (virtual image), 37 far display light (display light), 39 far virtual image (virtual image), 50 housing, 60, 360 Image plane, 62 near display area, 62e, 162e end portion, 63 far display area, 63e, 163e end portion, 100,200 HUD device (head-up display device)
Claims (10)
前記表示光を射出する少なくとも一つの表示器(20,220,230)と、
前記表示器を収容し、前記表示光の光路を区画する筐体(50)と、を備え、
前記アイボックスから見た少なくとも一つの側において、前記近表示域の近画角(ωnc,ωnc1,ωnc2)が前記遠表示域の遠画角(ωfc,ωfc1,ωfc2)よりも大きいヘッドアップディスプレイ装置。 The display light (27, 37) is projected on the projection member (WS), and is visible from the eye box (EB) in the far display area (63) and the near display area (62) which are at different distances from the projection member. A head-up display device for displaying the virtual image (29, 39) of the display light, comprising:
At least one display (20, 220, 230) for emitting the display light;
A housing (50) for accommodating the display device and partitioning an optical path of the display light,
A head-up display device in which a near field angle (ωnc, ωnc1, ωnc2) of the near display area is larger than a far field angle (ωfc, ωfc1, ωfc2) of the far display area on at least one side viewed from the eye box. ..
前記近外縁光線と前記基準中心線との間に規定される前記近画角が、前記遠外縁光線と前記基準中心線との間に規定される前記遠画角よりも大きい請求項1に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 The far display area and the near display area are projected on a virtual plane (VP, VP1, VP2) intersecting the eye box, and the center (Ce) of the eye box and the center of the far display area are projected on the virtual plane. An imaginary line connecting (Cf) is set as a reference center line (OLc), and an imaginary line connecting the center of the eye box and the ends (62e, 162e) of the distant display area is set as a far outer edge ray (OLf). When a virtual line connecting the center of the box and the end portion (63e, 163e) of the near display area is defined as a near outer edge ray (OLn),
The near field angle defined between the near outer edge ray and the reference centerline is larger than the far field angle defined between the far outer edge ray and the reference centerline. Head-up display device.
前記近表示域の端部は、前記遠外縁光線よりも外側であり、且つ、前記外縁結合線上から内側に位置する請求項2に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 In the virtual plane, if a virtual line connecting the ends of the far display area and the ends of the eye box on the same side with respect to the reference center line is an outer edge coupling line (OLE),
The head-up display device according to claim 2, wherein an end portion of the near display area is located outside the far outer edge ray and inside from the outer edge coupling line.
前記基準中心線の前記特定側における前記近画角が前記遠画角よりも大きい請求項2又は3に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 On the virtual plane, the center of the near display area is located on a specific side with respect to the reference center line,
The head-up display device according to claim 2, wherein the near field angle on the specific side of the reference center line is larger than the far field angle.
水平面に沿った前記近画角が前記遠画角よりも大きい請求項2〜4のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 The virtual plane is a horizontal plane on which the far display area and the near display area are projected in the vertical direction,
The head-up display device according to any one of claims 2 to 4, wherein the near field angle along the horizontal plane is larger than the far field angle.
鉛直面に沿った前記近画角が前記遠画角よりも大きい請求項2〜4のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 The virtual plane is a vertical plane on which the far display area and the near display area are projected in the horizontal direction,
The head-up display device according to any one of claims 2 to 4, wherein the near field angle along the vertical plane is larger than the far field angle.
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