JP3210705U - 狭隅角拡散片ヘッドアップディスプレイデバイス - Google Patents
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Abstract
【課題】最適な視覚効果が得られ、走行の安全性を高めることができる狭隅角拡散片ヘッドアップディスプレイデバイスを提供する。【解決手段】狭隅角拡散片ヘッドアップディスプレイデバイスはプロジェクションモジュール3、狭隅角拡散片4、反射鏡5を有し、直角錐型、円球形、又は弧状形のマイクロ凹面鏡の横長アレイ配列を利用し、最も理想的な狭隅角拡散片4を提供し、最適な視覚効果を得ることができる。プロジェクションモジュール3は反射鏡5付近に位置し、狭隅角拡散片4はプロジェクションモジュール3と反射鏡5に対面する。これによりヘッドアップディスプレイデバイスの使用制限と輝度問題を克服し、走行の安全性を高めることができる。【選択図】図3
Description
本考案は狭隅角拡散片ヘッドアップディスプレイデバイスに関し、特に最適化された視覚効果を提供可能なヘッドアップディスプレイデバイスで、マイクロ凹面鏡の配列構成を利用し理想の狭隅角拡散片に近づけ、これによりHUDヘッドアップディスプレイデバイスの使用制限及び輝度問題を克服でき、最適な視覚効果を獲得し、こうして走行の安全性を高める狭隅角拡散片ヘッドアップディスプレイデバイスに関する。
現在、自動車に使用されているヘッドアップディスプレイ技術は、光学システムである。
それは通常、プロジェクター、コンバイナーにより組成される。
プロジェクターは、信号光源、投影レンズ、他の光学パーツにより組成される。
プロジェクターの信号光源は、LCD液晶ディスプレイ、或いはプロジェクターと撮影画面或いは拡散片等デバイスにより構成される。
信号光源が発した光線は、プロジェクターによりダッシュボード或いはフロントガラス上のコンバイナー(combiner、特製の半透明凹面鏡)に投射される。
さらに、コンバイナーにより文字或いは画像を表示し、眼前の実景と重ねる。
この種の組合せのヘッドアップディスプレイをCHUD(combiner type、HUD)と呼ぶ。
別の形式にはHUDがある。
これは、信号光源が光線を発し、プロジェクターを経てダッシュボード下方の凹面鏡に投射し、拡大し、フロントガラスに反射する。
さらに、フロントガラスに表示する文字或いは画像と眼前の実景とを重ねる。
この種の組合せのヘッドアップディスプレイをWHUD (windshield type HUD)と呼ぶ。
それは通常、プロジェクター、コンバイナーにより組成される。
プロジェクターは、信号光源、投影レンズ、他の光学パーツにより組成される。
プロジェクターの信号光源は、LCD液晶ディスプレイ、或いはプロジェクターと撮影画面或いは拡散片等デバイスにより構成される。
信号光源が発した光線は、プロジェクターによりダッシュボード或いはフロントガラス上のコンバイナー(combiner、特製の半透明凹面鏡)に投射される。
さらに、コンバイナーにより文字或いは画像を表示し、眼前の実景と重ねる。
この種の組合せのヘッドアップディスプレイをCHUD(combiner type、HUD)と呼ぶ。
別の形式にはHUDがある。
これは、信号光源が光線を発し、プロジェクターを経てダッシュボード下方の凹面鏡に投射し、拡大し、フロントガラスに反射する。
さらに、フロントガラスに表示する文字或いは画像と眼前の実景とを重ねる。
この種の組合せのヘッドアップディスプレイをWHUD (windshield type HUD)と呼ぶ。
従来のWHUD(windshield type HUD)は、空間の制限を受け、一般に虚像結像距離は通常、運転者の目から2.5m以上離れた位置にはならないが、実際の必要ではこれでは不十分である。
このため、業界と自動車メーカーは、7mを目標に掲げている。
従来のWHUDは体積が非常に大きいため、すべての車両ダッシュボード下方に十分な空間があるわけではない。
よって現在では、大型車両にのみ適用され、小型車両に設置されているHUDは、CHUD(combiner type HUD)を採用しているが、その虚像結像距離は、さらに短い。
このため、業界と自動車メーカーは、7mを目標に掲げている。
従来のWHUDは体積が非常に大きいため、すべての車両ダッシュボード下方に十分な空間があるわけではない。
よって現在では、大型車両にのみ適用され、小型車両に設置されているHUDは、CHUD(combiner type HUD)を採用しているが、その虚像結像距離は、さらに短い。
遠距離の虚像結像を得るには、理論的には、凹面鏡の拡大倍数を大きくすれば達成されるが、実際には、観賞者に目眩を感じさせる。
目眩の発生を回避するため、凹面鏡と実像スクリーン(プロジェクターの拡散片或いはTFT)が構成する物体距離を長くするのは、一つの解決方法である。
しかし、従来の一体式のHUDは、ダッシュボード下方の空間の制限を受けるため、物体距離を長くするのは、実際には困難である。
しかも、同様のサイズの実像スクリーンにおいて、凹面鏡との距離を伸ばせば、虚像距離は遠くなるが、虚像サイズは大きくならないため、相対視覚識別度は距離に比例して低下する。
目眩の発生を回避するため、凹面鏡と実像スクリーン(プロジェクターの拡散片或いはTFT)が構成する物体距離を長くするのは、一つの解決方法である。
しかし、従来の一体式のHUDは、ダッシュボード下方の空間の制限を受けるため、物体距離を長くするのは、実際には困難である。
しかも、同様のサイズの実像スクリーンにおいて、凹面鏡との距離を伸ばせば、虚像距離は遠くなるが、虚像サイズは大きくならないため、相対視覚識別度は距離に比例して低下する。
実像スクリーン(プロジェクター拡散片或いはTFT)を、自動車天井とフロントガラスの境界位置に設置し、反射凹面鏡をダッシュボード下方に設置すれば、従来の一体式WHUDの3倍の左右物体距離に近い距離(18cmが50〜70cmに変わる)を得ることができる。
しかも、ダッシュボード下方を占拠する体積は、従来のHUDより小さいため、多くの車種に適用することができる。
しかし、もともとの視覚識別度を維持するためには、少なくとも等比例で実像スクリーンを拡大する必要がある。
けれども、TFTを拡大するのは、非常に困難な事で、高輝度バックライトの必要がある。
TFTの背後には、ライトカップがなければ、十分な輝度を提供することはできない。
これでは、TFTを1.8インチから5.4インチに拡大すると、TFT全体の体積は、運転者前方の天井に超大型TFTの怪物が出現するに等しく、しかもコストと美観の上からも受け入れられる者ではない。
しかも、ダッシュボード下方を占拠する体積は、従来のHUDより小さいため、多くの車種に適用することができる。
しかし、もともとの視覚識別度を維持するためには、少なくとも等比例で実像スクリーンを拡大する必要がある。
けれども、TFTを拡大するのは、非常に困難な事で、高輝度バックライトの必要がある。
TFTの背後には、ライトカップがなければ、十分な輝度を提供することはできない。
これでは、TFTを1.8インチから5.4インチに拡大すると、TFT全体の体積は、運転者前方の天井に超大型TFTの怪物が出現するに等しく、しかもコストと美観の上からも受け入れられる者ではない。
図1に示す通り、プロジェクター1(DLPプロジェクター或いはレーザープロジェクターなど)は、イメージスクリーン或いは拡散片を結像平面として結像する必要がある。
リアプロジェクションを採用するプロジェクターは、拡散片の背面に設置し、半透明貫通式拡散片を使用する。
プロジェクター1の原理は、1個の画面を、スキャンの方式を利用し、被投射平面の各1個の点に対して、異なる色と輝度光点を投射し、これら光点を通して1個の画面を組成する。
仮に、結像平面がスクリーン或いは拡散片でなく、鏡面反射鏡2の反射平面21であるなら、反射鏡入射角は反射角に等しいため、プロジェクター1は鏡面反射鏡2の反射平面21の画面に投射し、一点の光のみが特定観賞者の目E内に反射される。
よって、観賞者は、どの角度であろうと、1個の点光源しか見られず、完全な画面を見ることはできない。
リアプロジェクションを採用するプロジェクターは、拡散片の背面に設置し、半透明貫通式拡散片を使用する。
プロジェクター1の原理は、1個の画面を、スキャンの方式を利用し、被投射平面の各1個の点に対して、異なる色と輝度光点を投射し、これら光点を通して1個の画面を組成する。
仮に、結像平面がスクリーン或いは拡散片でなく、鏡面反射鏡2の反射平面21であるなら、反射鏡入射角は反射角に等しいため、プロジェクター1は鏡面反射鏡2の反射平面21の画面に投射し、一点の光のみが特定観賞者の目E内に反射される。
よって、観賞者は、どの角度であろうと、1個の点光源しか見られず、完全な画面を見ることはできない。
図2に示す通り、完全な画面が見られるようにするため、プロジェクター1使用時に投射する反射平面を、鏡面反射平面とせず、マット平面22とする。
マット平面22に投射することで、反射された光線を散乱させ、反射光は各反射角度に分散する。
このマット平面22を、拡散片と呼び、光線は一平面に届き、一部の光線は吸収され、残った光線だけが反射する。
もしさらに、反射光線が各角度に反射するなら、各角度で画面全体を見ることができるが、単一の角度で得られる光量は非常に小さくなるため、プロジェクター1の再生時には、通常は比較的暗い環境が好ましい。
良い投影スクリーンは、反射を拡大する粉末を含み、光線の吸収を減らし反射光の強度を拡大するが、コストが大きく拡大する反面、効果には限界がある。
この種の方式は、実は吸収される光線の割合を減らすだけであり、各角度に分散することで生じる損失を解決するものではない。
マット平面22に投射することで、反射された光線を散乱させ、反射光は各反射角度に分散する。
このマット平面22を、拡散片と呼び、光線は一平面に届き、一部の光線は吸収され、残った光線だけが反射する。
もしさらに、反射光線が各角度に反射するなら、各角度で画面全体を見ることができるが、単一の角度で得られる光量は非常に小さくなるため、プロジェクター1の再生時には、通常は比較的暗い環境が好ましい。
良い投影スクリーンは、反射を拡大する粉末を含み、光線の吸収を減らし反射光の強度を拡大するが、コストが大きく拡大する反面、効果には限界がある。
この種の方式は、実は吸収される光線の割合を減らすだけであり、各角度に分散することで生じる損失を解決するものではない。
上記した問題を解決するため、これまで様々な技術方案が提出されてきた。
それらは特許文献1、特許文献2、特許文献3、特許文献4、特許文献5、特許文献6、特許文献7、特許文献8、特許文献9に開示する。
それらは特許文献1、特許文献2、特許文献3、特許文献4、特許文献5、特許文献6、特許文献7、特許文献8、特許文献9に開示する。
上記した特許文献に開示するように、ヘッドアップディスプレイデバイスの使用機能は向上しているが、やはり克服が困難な以下のような問題が残っている。
1.上記した特許文献においては、すでに反射鏡配列の技術を運用してはいるが、それが投射する標準距離画像と実際の距離画像との間には、やはり視覚上の落差という問題が存在する。この種の視覚上の落差現象で、視覚上の目眩感を感じやすい運転者も存在するため、走行の安全性に影響を与える。
2.従来の技術においては、光源投射には、より長い空間と距離が必要であるが、この種の制限は、すべての車種に適用できるものではない。そのため、HUDヘッドアップディスプレイデバイスの使用制限を克服するため、反射の効率と輝度を高めるようと、広視野角のプロジェクションモジュール(或いはプロジェクター)を使用するなど、より高価な配備が必要となってしまう。この種の方式は、設備のコストを無駄にするだけで、投射効率はやはり低い。
1.上記した特許文献においては、すでに反射鏡配列の技術を運用してはいるが、それが投射する標準距離画像と実際の距離画像との間には、やはり視覚上の落差という問題が存在する。この種の視覚上の落差現象で、視覚上の目眩感を感じやすい運転者も存在するため、走行の安全性に影響を与える。
2.従来の技術においては、光源投射には、より長い空間と距離が必要であるが、この種の制限は、すべての車種に適用できるものではない。そのため、HUDヘッドアップディスプレイデバイスの使用制限を克服するため、反射の効率と輝度を高めるようと、広視野角のプロジェクションモジュール(或いはプロジェクター)を使用するなど、より高価な配備が必要となってしまう。この種の方式は、設備のコストを無駄にするだけで、投射効率はやはり低い。
前記先行技術には、視覚上の落差現象を生じるため、目眩を感じやすい運転者にとっては走行の安全性に影響を与え、また適用車種を増やすために高価な配備を採用しても、投射効率はやはり高くないという欠点がある。
本考案は最適な視覚効果を備えるヘッドアップディスプレイデバイスで、マイクロ凹面鏡配列を利用し理想に近い狭隅角拡散片を構成し、拡散された反射光範囲をHUDの凹面鏡上に集中拡散し、これによりHUDヘッドアップディスプレイデバイスの使用制限及び輝度の問題を克服し、最適な視覚効果を獲得し、こうして走行の安全性を高めることができる狭隅角拡散片ヘッドアップディスプレイデバイスに関する。
本考案による狭隅角拡散片ヘッドアップディスプレイデバイスは、プロジェクションモジュール、狭隅角拡散片、反射鏡を有する。
該プロジェクションモジュールは、画像光源Lを投射する。
該狭隅角拡散片は、マイクロ凹面鏡の配列で、該画像光源は、該狭隅角拡散片に投射される。
該狭隅角拡散片は、該画像光源を該反射鏡へと反射する。
該プロジェクションモジュールは、該反射鏡の同一側に位置し、該狭隅角拡散片は、該プロジェクションモジュールと該反射鏡に対面する。
該プロジェクションモジュールは、画像光源Lを投射する。
該狭隅角拡散片は、マイクロ凹面鏡の配列で、該画像光源は、該狭隅角拡散片に投射される。
該狭隅角拡散片は、該画像光源を該反射鏡へと反射する。
該プロジェクションモジュールは、該反射鏡の同一側に位置し、該狭隅角拡散片は、該プロジェクションモジュールと該反射鏡に対面する。
該マイクロ凹面鏡の配列は、横長アレイ配列である。
該マイクロ凹面鏡は、直角錐型凹面鏡で、該プロジェクションモジュールは、該反射付近に位置する。
該マイクロ凹片鏡は、円球形凹面鏡で、該プロジェクションモジュールは、該反射鏡付近に位置する。
該マイクロ凹面鏡は、弧状凹面鏡である。
該マイクロ凹面鏡の配列中のすべてのマイクロ凹面鏡と該狭隅角拡散片は、斜角を形成する。
該マイクロ凹面鏡の配列中のすべてのマイクロ凹面鏡は、それぞれ異なる角度を有する。
該狭隅角拡散片は、少なくとも1個の屈折を有する平面である。
該反射鏡は、凹面鏡である。
該狭隅角拡散片は、曲面である。
本考案は、マイクロ凹面鏡の配列を利用し、最も理想的な狭隅角拡散片を提供し、拡散された反射光範囲がHUDの凹面鏡を覆うことを基礎とし、余分な出費をし、広視野角のプロジェクションモジュール(或いはプロジェクター)を使用する必要はなく、これによりHUDヘッドアップディスプレイデバイスの使用制限を克服することができる。
本考案のこの種の理想の狭隅角拡散片はマイクロ凹面鏡配列により構成される反射式拡散片で、本考案を通して、DLPの、HUD凹面鏡に対する結像の輝度を数十倍、さらには百倍にまで高めることができる。
これにより、プロジェクターHUDの輝度問題を解決し、最適化された視覚効果を提供可能なヘッドアップディスプレイデバイスにより、走行の安全性を高めることができる。
本考案のこの種の理想の狭隅角拡散片はマイクロ凹面鏡配列により構成される反射式拡散片で、本考案を通して、DLPの、HUD凹面鏡に対する結像の輝度を数十倍、さらには百倍にまで高めることができる。
これにより、プロジェクターHUDの輝度問題を解決し、最適化された視覚効果を提供可能なヘッドアップディスプレイデバイスにより、走行の安全性を高めることができる。
(一実施形態)
図3に示す通り、本考案の狭隅角拡散片ヘッドアップディスプレイデバイスの第一実施形態は、プロジェクションモジュール3、狭隅角拡散片4、反射鏡5を有する。
図3に示す通り、本考案の狭隅角拡散片ヘッドアップディスプレイデバイスの第一実施形態は、プロジェクションモジュール3、狭隅角拡散片4、反射鏡5を有する。
プロジェクションモジュール3は、画像光源Lを投射する。
プロジェクションモジュール3は、デジタル光処理デバイス(Digital Light Processing、DLP)プロジェクターで、プロジェクターとリアプロジェクションテレビに使用されるイメージング技術である。
プロジェクションモジュール3は、デジタル光処理デバイス(Digital Light Processing、DLP)プロジェクターで、プロジェクターとリアプロジェクションテレビに使用されるイメージング技術である。
狭隅角拡散片4は、マイクロ凹面鏡の配列により構成される狭隅角拡散片で、プロジェクションモジュール3の画像光源Lは、狭隅角拡散片4に投射される。
狭隅角拡散片4は、画像光源Lを反射鏡5に反射する。
反射鏡5は、凹面鏡である。
反射鏡5は、凹面鏡である。
プロジェクションモジュール3は、反射鏡5の同一側に位置する。
狭隅角拡散片4は、プロジェクションモジュール3と反射鏡5に対面する。
狭隅角拡散片4は、プロジェクションモジュール3と反射鏡5に対面する。
本考案の狭隅角拡散片4は、プロジェクションモジュール3の画像光源Lを反射し、反射鏡5の範囲にのみちょうど投射する。
こうして、最適な投射効率を得ることができる。
なぜなら、投射面積が大きすぎれば、反射鏡5の外に投射される反射光線は無駄になってしまうからである。
一般のヘッドアップディスプレイデバイスは、強い太陽光の下で使用される可能性があるため、それが必要とする輝度は極めて高い。
これは、プロジェクションモジュール3の輝度に沿っては、大きなチャレンジである。
よって、プロジェクションモジュール3が発する光量を十分に使用し、無駄遣いを減らすのは、非常に重要な課題である。
この課題のキーポイントは、狭隅角拡散片4の設計にある。
理想的な狭隅角拡散片4の光線反射率は、100%に達し、しかも反射の画像光源Lは、ちょうどヘッドアップディスプレイデバイスの反射鏡5を覆いながら、はみ出さないことが望ましい。
すなわち、理想の狭隅角拡散片4に近づけば近づくほど、得られる効果は高くなる。
こうして、最適な投射効率を得ることができる。
なぜなら、投射面積が大きすぎれば、反射鏡5の外に投射される反射光線は無駄になってしまうからである。
一般のヘッドアップディスプレイデバイスは、強い太陽光の下で使用される可能性があるため、それが必要とする輝度は極めて高い。
これは、プロジェクションモジュール3の輝度に沿っては、大きなチャレンジである。
よって、プロジェクションモジュール3が発する光量を十分に使用し、無駄遣いを減らすのは、非常に重要な課題である。
この課題のキーポイントは、狭隅角拡散片4の設計にある。
理想的な狭隅角拡散片4の光線反射率は、100%に達し、しかも反射の画像光源Lは、ちょうどヘッドアップディスプレイデバイスの反射鏡5を覆いながら、はみ出さないことが望ましい。
すなわち、理想の狭隅角拡散片4に近づけば近づくほど、得られる効果は高くなる。
狭隅角拡散片4は、マイクロ凹面鏡の配列であり、多数のマイクロ凹面鏡を利用し横長アレイ配列、つまり矩形の配列を構成する。
各1個のマイクロ凹面鏡は、反射鏡5上に集中反射する。
この種の状況下では反射鏡5にとっては、各1個のマイクロ凹面鏡は、ディスプレイ上の1個の画素(pi×el)を代表する。
よって、マイクロ凹面鏡の数は、スクリーン解析度の上限を表す。
例えば、幅が各480×240なら合計115,200個のマイクロ凹面鏡により構成される配列ということであり、つまり結像の最高解析度を制限する。
よって、プロジェクションモジュール3のオリジナルの解析度がどんなに高くとも意味がなく、キーポイントはやはり狭隅角拡散片4のマイクロ凹面鏡数量の多寡及びその投射効率である。
各1個のマイクロ凹面鏡は、反射鏡5上に集中反射する。
この種の状況下では反射鏡5にとっては、各1個のマイクロ凹面鏡は、ディスプレイ上の1個の画素(pi×el)を代表する。
よって、マイクロ凹面鏡の数は、スクリーン解析度の上限を表す。
例えば、幅が各480×240なら合計115,200個のマイクロ凹面鏡により構成される配列ということであり、つまり結像の最高解析度を制限する。
よって、プロジェクションモジュール3のオリジナルの解析度がどんなに高くとも意味がなく、キーポイントはやはり狭隅角拡散片4のマイクロ凹面鏡数量の多寡及びその投射効率である。
狭隅角拡散片4は、マイクロ凹面鏡の配列により構成される狭隅角拡散片で、プロジェクションモジュール3は、反射鏡5付近に位置する。
その長所は、狭隅角拡散片4は比較的明るく、それほどマットでなくともいいということである。
これにより、光線の吸収率を減らせ、反射率を拡大できる。
その長所は、狭隅角拡散片4は比較的明るく、それほどマットでなくともいいということである。
これにより、光線の吸収率を減らせ、反射率を拡大できる。
図4、図4-1に示す通り、本考案の狭隅角拡散片ヘッドアップディスプレイデバイスの第二実施形態による狭隅角拡散片4は、マイクロ凹面鏡の配列により構成される狭隅角拡散片である。
プロジェクションモジュール3は、反射鏡5付近に位置する。
マイクロ凹面鏡は、直角錐型凹面鏡41で、マイクロ凹面鏡の配列は、直角錐形凹面鏡41配列である。
直角錐形凹面鏡41直角特性中入射線と反射線平行の原理を利用し、直角錐型凹面鏡41が完全に光沢面であるなら、その反射光線はほとんど完全に入射光の光源点上に反射する。
但し、直角錐型凹面鏡41がいくらかマットなら、その反射光線は、入射光の光源点付近で、1個の特定範囲の反射面を形成する。
反射鏡5は、この反射面の反射範囲D内においてのみ、反射拡散光を受け取ることができる。
プロジェクションモジュール3は、反射鏡5付近に位置する。
マイクロ凹面鏡は、直角錐型凹面鏡41で、マイクロ凹面鏡の配列は、直角錐形凹面鏡41配列である。
直角錐形凹面鏡41直角特性中入射線と反射線平行の原理を利用し、直角錐型凹面鏡41が完全に光沢面であるなら、その反射光線はほとんど完全に入射光の光源点上に反射する。
但し、直角錐型凹面鏡41がいくらかマットなら、その反射光線は、入射光の光源点付近で、1個の特定範囲の反射面を形成する。
反射鏡5は、この反射面の反射範囲D内においてのみ、反射拡散光を受け取ることができる。
図5、図5-1に示す通り、本考案の狭隅角拡散片ヘッドアップディスプレイデバイスの第三実施形態において、狭隅角拡散片4は、マイクロ凹面鏡の配列により構成される狭隅角拡散片である。
プロジェクションモジュール3は、反射鏡5付近に位置する。
マイクロ凹面鏡は、円球形凹面鏡42で、即ちマイクロ凹面鏡の配列は、円球形凹面鏡42配列である。
円球形凹面鏡42がややマットな凹面鏡である時、透明の円球形凹面鏡42の反射特性中入射線と反射線平行の原理を利用する。
円球形凹面鏡42が完全に光沢面であるなら、その反射光線はほとんど完全に入射光の光源点上に反射する。
但し、円球形凹面鏡42がいくらかマットなら、その反射光線は、入射光の光源点付近で、1個の特定範囲の反射面を形成し、反射鏡5は、この反射面の反射範囲D内においてのみ、反射拡散光を受け取ることができる。
プロジェクションモジュール3は、反射鏡5付近に位置する。
マイクロ凹面鏡は、円球形凹面鏡42で、即ちマイクロ凹面鏡の配列は、円球形凹面鏡42配列である。
円球形凹面鏡42がややマットな凹面鏡である時、透明の円球形凹面鏡42の反射特性中入射線と反射線平行の原理を利用する。
円球形凹面鏡42が完全に光沢面であるなら、その反射光線はほとんど完全に入射光の光源点上に反射する。
但し、円球形凹面鏡42がいくらかマットなら、その反射光線は、入射光の光源点付近で、1個の特定範囲の反射面を形成し、反射鏡5は、この反射面の反射範囲D内においてのみ、反射拡散光を受け取ることができる。
図6、図6-1に示す通り、本考案の狭隅角拡散片ヘッドアップディスプレイデバイスの第四実施形態において、狭隅角拡散片4は、マイクロ凹面鏡の配列により構成される狭隅角拡散片である。
マイクロ凹面鏡は、弧状凹面鏡43で、即ちマイクロ凹面鏡配列は、弧状凹面鏡43配列である。
弧状凹面鏡43配列は、弧状凹面鏡43集光原理を利用し、各弧状凹面鏡43をそれぞれ異なる角度に設計する。
投射距離が弧状凹面鏡43を超える集光点であれば、光線は反対に分散する。
プロジェクションモジュール3の光源、狭隅角拡散片4と反射鏡5の位置がすでに確定しているなら、狭隅角拡散片4上の各弧状凹面鏡43の設置角度と弧状半径を精密に計算することで、各弧状凹面鏡43が反射する光線は、ほとんど反射鏡5を覆うことができ、最も有効な光源利用を達成できる。
弧状凹面鏡配列の各弧状凹面鏡43は、100%に近い反射率の状態まで研磨でき、よってプロジェクションモジュール3全体の光線利用率は、ほとんど90%を超過し、広角拡散片の光線利用率が一桁しかないのに比べ、数十倍を超える性能を達成できる。
よって、本考案の狭隅角拡散片ヘッドアップディスプレイデバイスは、最高性能のプロジェクター拡散片である。
マイクロ凹面鏡は、弧状凹面鏡43で、即ちマイクロ凹面鏡配列は、弧状凹面鏡43配列である。
弧状凹面鏡43配列は、弧状凹面鏡43集光原理を利用し、各弧状凹面鏡43をそれぞれ異なる角度に設計する。
投射距離が弧状凹面鏡43を超える集光点であれば、光線は反対に分散する。
プロジェクションモジュール3の光源、狭隅角拡散片4と反射鏡5の位置がすでに確定しているなら、狭隅角拡散片4上の各弧状凹面鏡43の設置角度と弧状半径を精密に計算することで、各弧状凹面鏡43が反射する光線は、ほとんど反射鏡5を覆うことができ、最も有効な光源利用を達成できる。
弧状凹面鏡配列の各弧状凹面鏡43は、100%に近い反射率の状態まで研磨でき、よってプロジェクションモジュール3全体の光線利用率は、ほとんど90%を超過し、広角拡散片の光線利用率が一桁しかないのに比べ、数十倍を超える性能を達成できる。
よって、本考案の狭隅角拡散片ヘッドアップディスプレイデバイスは、最高性能のプロジェクター拡散片である。
マイクロ凹面鏡は、弧状凹面鏡43で、弧状凹面鏡43により構成される配列の長所は、鏡面反射時の光線吸収率を最低にまで低下させられる。
もう一つの長所は、反射光線拡散された範囲を制限することで、反射光線は反射鏡5上に、充分に集中して投射される。
特にマイクロ凹面鏡は、弧状凹面鏡43で、弧状凹面鏡43により構成される配列であるため、その拡散範囲は、反射鏡5の範囲にほぼ等しく、プロジェクションモジュール3が出力する画像光源Lは、充分に利用される。
もう一つの長所は、反射光線拡散された範囲を制限することで、反射光線は反射鏡5上に、充分に集中して投射される。
特にマイクロ凹面鏡は、弧状凹面鏡43で、弧状凹面鏡43により構成される配列であるため、その拡散範囲は、反射鏡5の範囲にほぼ等しく、プロジェクションモジュール3が出力する画像光源Lは、充分に利用される。
AR HUD (augmented reality HUD) では、虚像は地面とできるだけ平行に密着することが必要で、これにより、ナビゲーション矢印虚像は前方道路上に貼り付く。
TFT或いは従来のプロジェクター拡散片などの一般の実像平面は、平面に垂直な輝度が最大で、垂直線との角度が大きくなればなるほど輝度は低くなり、虚像と運転視線は垂直でなく、画像輝度を犠牲にしてしまう。
図7に示す通り、本考案の狭隅角拡散片ヘッドアップディスプレイデバイスの第五実施形態において、マイクロ凹面鏡44の配列中のすべてのマイクロ凹面鏡44と狭隅角拡散片4とは、斜角θを形成する。
これにより、拡散片とHUDの光軸とはθ+aの角度(aは角度の設定差値を表す)を形成する。
これにより、HUDの虚像と運転視角とはθ+aの角度を形成し、地面とさらに平行に密着し、虚像と実像のフィット効果を達成できる。
TFT或いは従来のプロジェクター拡散片などの一般の実像平面は、平面に垂直な輝度が最大で、垂直線との角度が大きくなればなるほど輝度は低くなり、虚像と運転視線は垂直でなく、画像輝度を犠牲にしてしまう。
図7に示す通り、本考案の狭隅角拡散片ヘッドアップディスプレイデバイスの第五実施形態において、マイクロ凹面鏡44の配列中のすべてのマイクロ凹面鏡44と狭隅角拡散片4とは、斜角θを形成する。
これにより、拡散片とHUDの光軸とはθ+aの角度(aは角度の設定差値を表す)を形成する。
これにより、HUDの虚像と運転視角とはθ+aの角度を形成し、地面とさらに平行に密着し、虚像と実像のフィット効果を達成できる。
AR HUD (augmented reality HUD)では、虚像は地面とできるだけ平行に密着することが必要で、これによりナビゲーション矢印虚像は前方道路上に貼り付くが、一般のインフォメーションは、やはりできるだけ運転視角に垂直なエリアが、比較読み易いエリアである。
理想のHUDは、好ましくは異なる応用に基づき、異なる表示角度の虚像を有する。
図8に示す通り、本考案の狭隅角拡散片ヘッドアップディスプレイデバイスの第六実施形態において、狭隅角拡散片4は、曲面或いは屈折を有する平面で、画像を屈折させることができる。
これにより、虚像6は立体を結像し、狭隅角拡散片ヘッドアップディスプレイデバイスの表示内容は、符号矢印61と文字62を含む。
符号矢印61は、地面とできるだけ水平に平行である必要があり、画像は比較的水平に近くなければならないが、文字62は、やはり垂直が読みやすいため、文字部分はできるだけ垂直とする。
理想のHUDは、好ましくは異なる応用に基づき、異なる表示角度の虚像を有する。
図8に示す通り、本考案の狭隅角拡散片ヘッドアップディスプレイデバイスの第六実施形態において、狭隅角拡散片4は、曲面或いは屈折を有する平面で、画像を屈折させることができる。
これにより、虚像6は立体を結像し、狭隅角拡散片ヘッドアップディスプレイデバイスの表示内容は、符号矢印61と文字62を含む。
符号矢印61は、地面とできるだけ水平に平行である必要があり、画像は比較的水平に近くなければならないが、文字62は、やはり垂直が読みやすいため、文字部分はできるだけ垂直とする。
本考案の狭隅角拡散片ヘッドアップディスプレイデバイスは、以上の各実施形態の実施により、狭隅角拡散片4のマイクロ凹面鏡の配列を利用し、最も理想的な狭隅角拡散片4を提供する。
拡散された反射光範囲は、HUDの凹面鏡をだいたい覆うことができればそれでよく、余分な無駄遣いをして、広視野角のプロジェクションモジュール(或いはプロジェクター)を使用する必要はなく、これにより、HUDヘッドアップディスプレイデバイスの使用制限を克服する。
本考案によるこの種の理想の狭隅角拡散片4は、マイクロ凹面鏡の配列により構成される反射式拡散片を利用し、本考案を用いることで、プロジェクターがHUD凹面鏡に結像する輝度を数十倍、さらには百倍にまで高めることができる。
即ち本考案は、プロジェクターHUDの輝度問題を効果的に解決でき、最適化された視覚効果を提供可能なヘッドアップディスプレイデバイスで、これにより走行の安全性を高めることができる。
拡散された反射光範囲は、HUDの凹面鏡をだいたい覆うことができればそれでよく、余分な無駄遣いをして、広視野角のプロジェクションモジュール(或いはプロジェクター)を使用する必要はなく、これにより、HUDヘッドアップディスプレイデバイスの使用制限を克服する。
本考案によるこの種の理想の狭隅角拡散片4は、マイクロ凹面鏡の配列により構成される反射式拡散片を利用し、本考案を用いることで、プロジェクターがHUD凹面鏡に結像する輝度を数十倍、さらには百倍にまで高めることができる。
即ち本考案は、プロジェクターHUDの輝度問題を効果的に解決でき、最適化された視覚効果を提供可能なヘッドアップディスプレイデバイスで、これにより走行の安全性を高めることができる。
上記を総合すると、本考案の狭隅角拡散片ヘッドアップディスプレイデバイスは、マイクロ凹面鏡の配列により構成される狭隅角拡散片を利用し、従来の構造に存在する視覚問題を解決し、しかもそれが用いる技術手段は、従来の技術には見られないため、本考案は実用新案の新規性及び進歩性の要件を有する。
1 プロジェクター
2 鏡面反射鏡
21 反射平面
22 マット平面
E 目
3 プロジェクションモジュール
4 狭隅角拡散片
41 直角錐型凹面鏡
42 円球形凹面鏡
43 弧状凹面鏡
44 マイクロ凹面鏡
5 反射鏡
6 虚像
61 符号矢印
62 文字
D 反射範囲
L 画像光源
θ 斜角
2 鏡面反射鏡
21 反射平面
22 マット平面
E 目
3 プロジェクションモジュール
4 狭隅角拡散片
41 直角錐型凹面鏡
42 円球形凹面鏡
43 弧状凹面鏡
44 マイクロ凹面鏡
5 反射鏡
6 虚像
61 符号矢印
62 文字
D 反射範囲
L 画像光源
θ 斜角
Claims (10)
- 狭隅角拡散片ヘッドアップディスプレイデバイスであって、プロジェクションモジュール、狭隅角拡散片、反射鏡を有し、
前記プロジェクションモジュールは、画像光源を投射し、
前記狭隅角拡散片は、マイクロ凹面鏡の配列で、前記画像光源は、前記狭隅角拡散片に投射され、
前記狭隅角拡散片は、前記画像光源を前記反射鏡へと反射し、
前記プロジェクションモジュールは、前記反射鏡の同一側に位置し、前記狭隅角拡散片は、前記プロジェクションモジュールと前記反射鏡に対面することを特徴とする狭隅角拡散片ヘッドアップディスプレイデバイス。 - 前記マイクロ凹面鏡の配列は、横長アレイ配列であることを特徴とする請求項1に記載の狭隅角拡散片ヘッドアップディスプレイデバイス。
- 前記マイクロ凹面鏡は、直角錐型凹面鏡で、
前記プロジェクションモジュールは、前記反射鏡付近に位置することを特徴とする請求項1に記載の狭隅角拡散片ヘッドアップディスプレイデバイス。 - 前記マイクロ凹片鏡は、円球形凹面鏡で、
前記プロジェクションモジュールは、前記反射鏡付近に位置することを特徴とする請求項1に記載の狭隅角拡散片ヘッドアップディスプレイデバイス。 - 前記マイクロ凹面鏡は、弧状凹面鏡であることを特徴とする請求項1に記載の狭隅角拡散片ヘッドアップディスプレイデバイス。
- 前記マイクロ凹面鏡の配列中のすべてのマイクロ凹面鏡と前記狭隅角拡散片は、斜角を形成することを特徴とする請求項1に記載の狭隅角拡散片ヘッドアップディスプレイデバイス。
- 前記マイクロ凹面鏡の配列中のすべてのマイクロ凹面鏡は、それぞれ異なる角度を有することを特徴とする請求項1に記載の狭隅角拡散片ヘッドアップディスプレイデバイス。
- 前記狭隅角拡散片は、少なくとも1個の屈折を有する平面であることを特徴とする請求項1に記載の狭隅角拡散片ヘッドアップディスプレイデバイス。
- 前記反射鏡は、凹面鏡であることを特徴とする請求項1に記載の狭隅角拡散片ヘッドアップディスプレイデバイス。
- 前記狭隅角拡散片は、曲面であることを特徴とする請求項1に記載の狭隅角拡散片ヘッドアップディスプレイデバイス。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017001215U JP3210705U (ja) | 2017-03-21 | 2017-03-21 | 狭隅角拡散片ヘッドアップディスプレイデバイス |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2017001215U JP3210705U (ja) | 2017-03-21 | 2017-03-21 | 狭隅角拡散片ヘッドアップディスプレイデバイス |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP3210705U true JP3210705U (ja) | 2017-06-01 |
Family
ID=58794593
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2017001215U Active JP3210705U (ja) | 2017-03-21 | 2017-03-21 | 狭隅角拡散片ヘッドアップディスプレイデバイス |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3210705U (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20210056343A (ko) | 2018-09-25 | 2021-05-18 | 호야 가부시키가이샤 | 마스크 블랭크, 전사용 마스크 및 반도체 디바이스의 제조 방법 |
KR20210062012A (ko) | 2018-09-27 | 2021-05-28 | 호야 가부시키가이샤 | 마스크 블랭크, 전사용 마스크 및 반도체 디바이스의 제조 방법 |
WO2024034014A1 (ja) * | 2022-08-09 | 2024-02-15 | 日本電信電話株式会社 | 空間演出装置及び空間演出方法 |
-
2017
- 2017-03-21 JP JP2017001215U patent/JP3210705U/ja active Active
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