JP7095018B2 - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の一実施形態である情報表示装置1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、本発明の一実施形態である虚像光学系5、および、映像投写装置11のさらなる詳細について、以下に説明する。
Rh>Rv
アイボックスサイズ 100×50mm
スクリーン板での映像光の有効サイズ 40.70×18.80mm
視野角(全画角) 5.4×1.8度
分離光路(垂直視野方向、虚像サイズ、虚像距離)
1.8~2.2度、1698×126mm、 18m
1.1~1.5度、2830×210mm、 30m
0.4~0.8度、9432×698mm、100m
次に、図5を参照しながら、本発明の第二の実施形態である情報表示装置の光学系の基本構造について説明する。この図5に示す光学系は、形成ユニット10と、上記虚像光学系5を構成する接眼光学系5aを含んでいる。すなわち、投写光学系20から出射された映像光を、自動車(図示せず)のフロントガラス6に反射させ、もって、運転者の眼8に入射させる構成を備えている。
次に、本発明の第三の実施形態である情報表示装置の光学系について図6を用いて説明する。
図10は、本発明の他の実施形態である情報表示装置における映像光源として液晶表示パネル4aとバックライト100を含めた構造の全体の概略を示した断面図である。固体光源である白色LED46からの出射光を、ライトファネル44によって、その発散角を小さくし、かつ、出射光の強度分布を均一化する。その後、光学素子43により略平行光とし、偏光変換用のPBS45において、単一の偏波に揃える。その後、反射面41で反射させ、液晶表示パネル4aに入射させる。この時、液晶表示パネル4aによって得られる映像光束がコントラスト性能の優れたものとなるように、液晶表示パネル4への光束入射角度を制御するための光学素子17を設ける。
以上、本発明の各実施形態の情報表示装置の主要な構成について詳述したが、さらに、以下には、それらを纏めて述べると共に、その他の構成についての詳細についても述べる。
Claims (10)
- ヘッドアップディスプレイ装置であって、
映像情報を生成する表示素子と、
前記表示素子から出射された映像光に基づいて、観察者の前方に虚像を成立させる光学系と、を備え、
前記光学系は、前記映像光の光路上に配置されている光学素子を含んでおり、
前記光学素子は、前記観察者の視点位置から前記観察者の前方における異なる視野方向および虚像距離にある、所定の近傍位置から所定の遠方位置まで、前記虚像の表示位置を連続的に変化させるように構成されており、
前記近傍位置から前記遠方位置までの間には、複数の位置として、前記観察者の前方における第1の位置と、前記第1の位置より虚像距離が遠い第2の位置と、前記第2の位置より虚像距離が遠い第3の位置とを含み、
前記光学素子は、1個の共通光学素子を有し、前記共通光学素子は、前記映像光の光軸に対し垂直な方向において、前記映像光の光軸の方向に映像光束が通過する際の光学距離を前記異なる虚像距離と対応させて、前記光学距離を連続的に変化させるように構成されており、
前記共通光学素子は、前記第1の位置に形成される第1虚像を成立させるための第1映像光束が通過する第1光学距離変換を行う部分と、前記第2の位置に形成される第2虚像を成立させるための第2映像光束が通過する第2光学距離変換を行う部分と、前記第3の位置に形成される第3虚像を成立させるための第3映像光束が通過する第3光学距離変換を行う部分とを含んでいる、
ヘッドアップディスプレイ装置。 - 請求項1記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
前記光学系は、前記表示素子から出射された前記映像光を、フロントガラスで反射させることで、前記虚像を前記観察者の視点から見て前方に表示させる光学系であり、前記映像光の光路上において前記表示素子と前記フロントガラスとの間に配置されている凹面ミラーと、前記光路上で前記表示素子と前記凹面ミラーとの間に配置されている前記光学素子と、前記光路上で前記表示素子と前記凹面ミラーとの間で前記光学素子よりも後に配置されているシリンダーミラーとを含んでおり、
前記フロントガラスの曲面は、水平方向の曲率半径が垂直方向の曲率半径よりも大きい関係を有し、
前記シリンダーミラーは、前記フロントガラスの曲面の形状に起因する歪を補正するための、光軸に対し非対称な形状を持つ、
ヘッドアップディスプレイ装置。 - 請求項1記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
前記光学系は、前記表示素子から出射された前記映像光を、フロントガラスで反射させることで、前記虚像を前記観察者の視点から見て前方に表示させる光学系であり、前記映像光の光路上において前記表示素子と前記フロントガラスとの間に配置されている凹面ミラーと、前記光路上で前記表示素子と前記凹面ミラーとの間に配置されている前記光学素子とを含んでおり、
前記凹面ミラーは、前記虚像の歪を補正するための、前記映像光の光軸に対し回転非対称な形状を持つ自由曲面ミラーを有する、
ヘッドアップディスプレイ装置。 - 請求項1記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
前記光学系は、前記表示素子から出射された前記映像光を、フロントガラスで反射させることで、前記虚像を前記観察者の視点から見て前方に表示させる光学系であり、前記映像光の光路上において前記表示素子と前記フロントガラスとの間に配置されている凹面ミラーと、前記光路上で前記表示素子と前記凹面ミラーとの間に配置されている前記光学素子とを含んでおり、
前記光学系は、前記光路上で前記表示素子と前記凹面ミラーとの間で前記光学素子よりも後に、前記虚像の歪を補正するための、前記映像光の光軸に対し回転非対称な形状を持つ自由曲面レンズを有する、
ヘッドアップディスプレイ装置。 - 請求項1記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
前記共通光学素子における前記光学距離を連続的に変化させる形状は、前記映像光の光軸の方向の物理長と屈折率とによって設計されている、
ヘッドアップディスプレイ装置。 - 請求項1記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
前記表示素子は、液晶表示パネルを有する、ヘッドアップディスプレイ装置。 - 請求項1記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
前記表示素子は、映像投写装置と、前記映像投写装置からの光を結像する中間像結像部と、を有する、ヘッドアップディスプレイ装置。 - 請求項1記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
前記表示素子は、前記映像光の光軸に対し垂直な方向に配列された、複数枚の平面型表示素子を有する、ヘッドアップディスプレイ装置。 - 請求項8に記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
前記複数枚の平面型表示素子の各平面型表示素子は、前記複数の位置および各虚像の倍率を制御するために、前記光軸の方向において異なる位置に配置されている、ヘッドアップディスプレイ装置。 - 請求項8に記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
前記複数枚の平面型表示素子の各平面型表示素子は、前記光学系の前記光軸上の所定の位置を向くように配置されている、ヘッドアップディスプレイ装置。
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