JP7018922B2 - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents
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Description
乗り物のフロントガラスに虚像の映像情報を表示する情報表示装置であって、前記映像情報を表示する平面ディスプレイと、前記平面ディスプレイから出射された光を前記フロントガラスで反射させることで複数の虚像を前記乗り物の前方に表示させる虚像光学系とを備えており、前記虚像光学系は、凹面ミラーと光学素子を含んでおり、当該光学素子は、前記フロントガラスの上部には、遠景に重ねる虚像を成立させ、そして、前記フロントガラスの上部から下部に向かって、近景に重ねる虚像を成立させるように、前記平面ディスプレイと前記凹面ミラーとの間で分離される各虚像を成立させる映像光束に対応して前記光学素子の形状と位置を最適化することで、小型でありながら運転者の視点位置に対応して複数の位置に前記複数の虚像を形成する情報表示装置である。
図1は、本願発明の一実施例になる情報表示装置の周辺機器構成を示すブロックと概略構成図であり、ここでは、その一例として、特に、自動車のフロントガラスに画像を投影する情報表示装置について説明する。
次に、本発明になる虚像光学系、および、映像表示装置の更なる詳細について、以下に説明する。
Rh>Rv
(1)テレセントリックな光束として反射面へ入射する場合は、レンズまたは凹面ミラー1の屈折力はほぼ零となる;
(2)映像表示装置4からの映像光が発散して光学素子に入射する場合には、光学素子は正の屈折力を持つ;
(3)映像表示装置4からの映像光が集光して光学素子に入射する場合には、光学素子は負の屈折力を持つ;
ようにして、凹面ミラーに入射する光束の方向(角度と位置)を制御し、発生する虚像の歪曲収差を補正する。更に、透過型の光学レンズの場合には、映像表示装置4側の入射面と凹面ミラー1側の出射面の相互作用により、虚像に発生する結像性能に関する収差を補正する。
(1)白色LEDを複数使用する場合に比べ、明るさへの寄与が大きい緑LEDを追加する。
(2)白色LEDに赤色または青色LEDを追加して、画像の艶色性を高める。
(3)赤、青、緑のLED個別に配置し、明るさへの寄与が大きい緑色LEDを追加して個別にLEDを駆動することで、色再現範囲を拡大して艶色性を高めると同時に明るさも向上する。
(4)上記の(3)を実施することで赤、青、緑LEDのピーク輝度に対するそれぞれのカラーフィルターの透過率を上げて、全体としての明るさを向上する。
(5)更に、バックライトの第二の実施例として、ライトファネルと導光体の間にPBSを配置して特定の偏波に揃えることで、液晶パネル入射側の偏光板へのダメージを軽減する。なお、液晶パネル入射側の配置する偏光板の偏光方向は、PBS(Polarizing Beam Splitter)通過後に特定方向に揃えた偏波が通過する方向とすれば良いことは言うまでもない。
Claims (9)
- ヘッドアップディスプレイ装置であって、
画像を表示する表示素子と、
前記表示素子に光を供給する光源装置と、
前記表示素子からの光に基づいて虚像を表示させるための光学系と、を備え、
前記光源装置は、光源からの発散光の発散角を低減する手段と、前記表示素子への光出射方向と発散角を調整する反射面を有し、前記光源からの光を前記表示素子に伝搬する導光体と、を備え、
前記光学系は、光路上に配置された光学素子と反射ミラーとを含み、
前記光学素子は、前記表示素子から光線出射角に合わせて前記反射ミラーに入射する光束の方向を調整する面形状を有し、
フロントガラスの垂直方向と水平方向の曲率半径に応じて、前記反射ミラーの水平断面形状は、前記反射ミラーが光路上に配置された状態において、鉛直方向を基準として、上部と下部との平均曲率半径が異なる形状であり、
前記表示素子の表示領域の中心が、前記反射ミラーの中心より、鉛直方向を基準として、下側となるように配置され、かつ、
前記反射ミラーは、前記反射ミラーからの反射光が前記表示素子と前記光学素子によって遮られないように配置され、
前記光学素子の光軸方向の厚さを鉛直方向で変えた形状とすることで前記反射ミラーと前記表示素子の光学的な距離を変えて、前記虚像の表示位置を遠方から近接位置まで連続的に変化させる、
ヘッドアップディスプレイ装置。 - ヘッドアップディスプレイ装置であって、
画像を表示する表示素子と、
前記表示素子に光を供給する光源装置と、
前記表示素子からの光に基づいて虚像を表示させるための光学系と、を備え、
前記光源装置は、光源からの発散光の発散角を低減する手段と、前記表示素子への光出射方向と発散角を調整する反射面を有し、前記光源からの光を前記表示素子に伝搬する導光体と、を備え、
前記光学系は、光路上に配置された光学素子と反射ミラーとを含み、
前記光学素子は、前記表示素子から光線出射角に合わせて前記反射ミラーに入射する光束の方向を調整する面形状を有し、
フロントガラスの垂直方向と水平方向の曲率半径に応じて、前記反射ミラーの水平断面形状は、前記反射ミラーが光路上に配置された状態において、鉛直方向を基準として、上部では下部よりも拡大率が大きくなるように平均曲率半径が小さい形状であり、
前記フロントガラスの上部で反射されて得られる虚像が、下部で反射されて得られる虚像よりも、運転者の視点位置からみて遠方に形成されるように、前記光学素子の光軸方向での光学的距離は、前記光学素子の上部における光束が経由する光学的距離が、前記光学素子の下部における光束が経由する光学的距離よりも短くなるように設定され、
前記光学素子の光軸方向の厚さを鉛直方向で変えた形状とすることで前記反射ミラーと前記表示素子の光学的な距離を変えて、前記虚像の表示位置を遠方から近接位置まで連続的に変化させる、
ヘッドアップディスプレイ装置。 - 請求項2に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記反射ミラーは、前記反射ミラーからの反射光が前記表示素子と前記光学素子によって遮られないように配置されている、
ヘッドアップディスプレイ装置。 - 請求項1に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記光学素子の光軸方向での光学的距離は、前記光学素子の上部における光束が経由する光学的距離が、前記光学素子の下部における光束が経由する光学的距離よりも短い、
ヘッドアップディスプレイ装置。 - 請求項2に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記表示素子の表示領域の中心が、前記反射ミラーの中心より、鉛直方向を基準として、下側となるように配置される、
ヘッドアップディスプレイ装置。 - 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装置であって、
前記反射ミラーは、光路上において、前記表示素子と投射面との間に配置され、
前記光学素子は、前記表示素子と前記反射ミラーとの間に配置される、
ヘッドアップディスプレイ装置。 - 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装置であって、
前記光学素子は、水平方向の平均曲率半径と垂直方向の平均曲率半径とが異なる、
ヘッドアップディスプレイ装置。 - 請求項1~7のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記表示素子は、前記反射ミラーの光軸に対し傾斜して配置される、
ヘッドアップディスプレイ装置。 - 請求項1~8のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記導光体は、前記光源からの光を反射する反射面を前記導光体の内側に有し、前記反射面は互いに分離している、
ヘッドアップディスプレイ装置。
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