JP7357233B2 - ヘッドアップディスプレイ - Google Patents
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Description
画像を観察者に虚像として表示するヘッドアップディスプレイであって、
前記ヘッドアップディスプレイは、前記画像を拡大して投影する投射光学系を有し、
前記投射光学系はレンズ素子と反射鏡を有し、
前記観察者の視点領域の中心に到達し、前記虚像の中心に相当する光線を基準光線としたとき、
前記レンズ素子は前記基準光線に対して傾けて配置され、
前記レンズ素子は、前記画像の光が入射する入射面と、前記画像の光が出射する出射面と、第1コバ部と、第2コバ部とを有し、
前記画像から出射した光が、前記入射面、前記第2コバ部、前記出射面の順に進むとき、前記出射面から出射した光は、前記反射鏡の中心部よりも下方に進行するように前記第2コバ部が傾斜している。
なお、発明者(ら)は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
以下、図1から図3を参照して、実施の形態1を説明する。
[1-1.構成]
[1-1-1. ヘッドアップディスプレイの全体構成]
本開示のヘッドアップディスプレイ100の具体的な実施の形態及び実施例を、図面を参照して、以下、説明する。
図1は、本開示に係るヘッドアップディスプレイ100を搭載した車両200の断面を示す図である。図1に示すように、ヘッドアップディスプレイ100は、車両200のウインドシールド220下部のダッシュボード210内部に配置される。観察者Dは、ヘッドアップディスプレイ100から投射される画像を虚像Iとして認識する。
本実施形態においては、自由曲面レンズ123は、太陽光の迷光回避のため、図2に示すように、車両200の断面視において、自由曲面レンズ123の出射面が下方を向くように基準光線Lcに対して傾けて配置している。
実施の形態1に係るヘッドアップディスプレイの一例としてのヘッドアップディスプレイ100は、画像を観察者Dに虚像Iとして表示するヘッドアップディスプレイ100であって、ヘッドアップディスプレイ100は、画像を拡大して投影する投射光学系140を有し、投射光学系140はレンズ素子としての自由曲面レンズ123を有し、観察者Dの視点領域300の中心に到達し、虚像Iの中心に相当する光線を基準光線Lcとしたとき、自由曲面レンズ123は基準光線Lcに対して傾けて配置され、自由曲面レンズ123は、画像の光が入射する入射面と、画像の光が出射する出射面と、第1コバ部123aと、第2コバ部123bとを有し、画像から出射した光が、入射面、第2コバ部123b、出射面の順に進むとき、出射面から出射した光は、反射鏡としての自由曲面ミラー125の中心部よりも下方に到達するように第2コバ部123bが傾斜している。
次に、図4を用いて、実施の形態2を説明する。
[2-1.構成]
図4は、実施の形態2に係るヘッドアップディスプレイ100におけるレンズ素子の構成を示す模式図である。図4に示すように、本実施の形態のヘッドアップディスプレイ100においては、レンズ素子として、自由曲面レンズ123の変わりに、出射面が一定の曲率の曲面であるレンズ124を用いる。
実施の形態2に係るヘッドアップディスプレイの一例としてのヘッドアップディスプレイ100は、画像を観察者Dに虚像Iとして表示するヘッドアップディスプレイ100であって、ヘッドアップディスプレイ100は、画像を拡大して投影する投射光学系140を有し、投射光学系140はレンズ素子としてのレンズ124を有し、観察者Dの視点領域300の中心に到達し、虚像Iの中心に相当する光線を基準光線Lcとしたとき、レンズ124は基準光線Lcに対して傾けて配置され、レンズ124は、画像の光が入射する入射面と、画像の光が出射する出射面と、第1コバ部124aと、第2コバ部124bとを有し、画像から出射した光が、入射面、第2コバ部124b、出射面の順に進むとき、出射面から出射した光は、反射鏡としての自由曲面ミラー125の中心部よりも下方に到達するように第2コバ部124bが傾斜している。
次に、図5を用いて、実施の形態3を説明する。
[3-1.構成]
図5は、実施の形態3に係るヘッドアップディスプレイ100におけるレンズ素子の構成を示す模式図である。図5に示すように、本実施の形態のヘッドアップディスプレイ100においては、レンズ素子として、自由曲面レンズ123を用いるが、第2コバ部123bは、不連続な傾斜形状を有している。
実施の形態3に係るヘッドアップディスプレイの一例としてのヘッドアップディスプレイ100は、画像を観察者Dに虚像Iとして表示するヘッドアップディスプレイ100であって、ヘッドアップディスプレイ100は、画像を拡大して投影する投射光学系140を有し、投射光学系140はレンズ素子としての自由曲面レンズ123を有し、観察者Dの視点領域300の中心に到達し、虚像Iの中心に相当する光線を基準光線Lcとしたとき、自由曲面レンズ123は基準光線Lcに対して傾けて配置され、自由曲面レンズ123は、画像の光が入射する入射面と、画像の光が出射する出射面と、第1コバ部123aと、第2コバ部123bとを有し、画像から出射した光が、入射面、第2コバ部123b、出射面の順に進むとき、出射面から出射した光は、反射鏡としての自由曲面ミラー125の中心部よりも下方に到達するように第2コバ部123bが傾斜している。また、第2コバ部123bは、不連続な傾斜形状を有する。
次に、図6を用いて、実施の形態3を説明する。
[4-1.構成]
図6は、実施の形態4に係るヘッドアップディスプレイ100におけるレンズ素子の構成を示す模式図である。図6に示すように、本実施の形態のヘッドアップディスプレイ100においては、レンズ素子として、自由曲面レンズ123を用いるが、第2コバ部123bは曲面部を有している。
実施の形態4に係るヘッドアップディスプレイの一例としてのヘッドアップディスプレイ100は、画像を観察者Dに虚像Iとして表示するヘッドアップディスプレイ100であって、ヘッドアップディスプレイ100は、画像を拡大して投影する投射光学系140を有し、投射光学系140はレンズ素子としての自由曲面レンズ123を有し、観察者Dの視点領域300の中心に到達し、虚像Iの中心に相当する光線を基準光線Lcとしたとき、自由曲面レンズ123は基準光線Lcに対して傾けて配置され、自由曲面レンズ123は、画像の光が入射する入射面と、画像の光が出射する出射面と、第1コバ部123aと、第2コバ部123bとを有し、画像から出射した光が、入射面、第2コバ部123b、出射面の順に進むとき、出射面から出射した光は、反射鏡としての自由曲面ミラー125の中心部よりも下方に到達するように第2コバ部123bが傾斜している。また、第2コバ部123bは、曲面部を有する。
次に、図7を用いて、実施の形態3を説明する。
[5-1.構成]
図7は、実施の形態5に係るヘッドアップディスプレイ100におけるレンズ素子の構成を示す模式図である。図7に示すように、本実施の形態のヘッドアップディスプレイ100においては、レンズ素子として、自由曲面レンズ123を用いるが、第2コバ部123bは複数の平面部を有し、平面部の傾斜角は部分的に異なる。
実施の形態4に係るヘッドアップディスプレイの一例としてのヘッドアップディスプレイ100は、画像を観察者Dに虚像Iとして表示するヘッドアップディスプレイ100であって、ヘッドアップディスプレイ100は、画像を拡大して投影する投射光学系140を有し、投射光学系140はレンズ素子としての自由曲面レンズ123を有し、観察者Dの視点領域300の中心に到達し、虚像Iの中心に相当する光線を基準光線Lcとしたとき、自由曲面レンズ123は基準光線Lcに対して傾けて配置され、自由曲面レンズ123は、画像の光が入射する入射面と、画像の光が出射する出射面と、第1コバ部123aと、第2コバ部123bとを有し、画像から出射した光が、入射面、第2コバ部123b、出射面の順に進むとき、出射面から出射した光は、反射鏡としての自由曲面ミラー125の中心部よりも下方に到達するように第2コバ部123bが傾斜している。また、第2コバ部123bは、部分的に傾斜角が異なり、複数の平面部を有する。
(1)本開示のヘッドアップディスプレイは、画像を観察者に虚像として表示するヘッドアップディスプレイであって、前記ヘッドアップディスプレイは、前記画像を拡大して投影する投射光学系を有し、前記投射光学系はレンズ素子と反射鏡を有し、前記観察者の視点領域の中心に到達し、前記虚像の中心に相当する光線を基準光線としたとき、前記レンズ素子は前記基準光線に対して傾けて配置され、前記レンズ素子は、前記画像の光が入射する入射面と、前記画像の光が出射する出射面と、第1コバ部と、第2コバ部とを有し、前記画像から出射した光が、前記入射面、前記第2コバ部、前記出射面の順に進むとき、前記出射面から出射した光は、前記反射鏡の中心部よりも下方に到達するように前記第2コバ部が傾斜している。
110 表示デバイス
111 表示画像
123 自由曲面レンズ
123a 第1コバ部
123b 第2コバ部
124 レンズ
124a 第1コバ部
124b 第2コバ部
125 自由曲面ミラー
140 投射光学系
200 車両
210 ダッシュボード
220 ウインドシールド
300 視点領域
D 観察者
I 虚像
R 路面
Lc 基準光線
SL 迷光
Claims (9)
- 画像を観察者に虚像として表示するヘッドアップディスプレイであって、
前記ヘッドアップディスプレイは、前記画像を表示する表示デバイスと、前記画像を拡大して投影する投射光学系を有し、
前記投射光学系はレンズ素子と反射鏡を有し、
前記虚像の中心部に相当する光線を基準光線としたとき、
前記レンズ素子は、前記表示デバイスが表示した前記画像の光が入射する入射面と、前記画像の光が出射する出射面と、前記基準光線に対して上側にある第1コバ部と、前記基準光線に対して下側にある第2コバ部とを有し、
前記レンズ素子は、前記出射面が下方を向くように前記基準光線に対して傾けて配置され、
前記表示デバイスの上端から出射した光が、前記入射面、前記第2コバ部、前記出射面の順に進むとき、前記出射面から出射した光は、前記反射鏡の中心部よりも下方に到達し、前記反射鏡の中心部よりも下方で反射した光は、前記観察者の視点領域外に到達するように、前記第2コバ部が傾斜し、
前記反射鏡の中心部は、前記反射鏡の中心から前記反射鏡の大きさの2/3の領域である、
ヘッドアップディスプレイ。 - 前記レンズ素子は、自由曲面形状である、
請求項1に記載のヘッドアップディスプレイ。 - 前記第2コバ部は、前記第1コバ部よりも小さい領域で構成される、
請求項1又は請求項2に記載のヘッドアップディスプレイ。 - 前記第2コバ部は、鏡面性を有する、
請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のヘッドアップディスプレイ。 - 前記第2コバ部は、不連続な傾斜形状を有する、
請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のヘッドアップディスプレイ。 - 前記第2コバ部は、曲面部を有する、
請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のヘッドアップディスプレイ。 - 前記第2コバ部は、部分的に傾斜角が異なる、
請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載のヘッドアップディスプレイ。 - 前記第2コバ部は、複数の平面部を有する、
請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載のヘッドアップディスプレイ。 - 画像を観察者に虚像として表示するヘッドアップディスプレイであって、
前記ヘッドアップディスプレイは、前記画像を表示する表示デバイスと、前記画像を拡大して投影する投射光学系を有し、
前記投射光学系はレンズ素子と反射鏡を有し、
前記虚像の中心部に相当する光線を基準光線としたとき、
前記レンズ素子は、前記表示デバイスが表示した前記画像の光が入射する入射面と、前記画像の光が出射する出射面と、前記基準光線に対して上側にある第1コバ部と、前記基準光線に対して下側にある第2コバ部とを有し、
前記レンズ素子は、前記出射面が下方を向くように前記基準光線に対して傾けて配置され、
前記表示デバイスの上端から出射した光が、前記入射面、前記第2コバ部、および前記出射面の順に進むとき、前記出射面から出射した光は、前記反射鏡の中心部よりも下方に到達し、前記反射鏡の中心部よりも下方で反射した光は、前記観察者の視点領域外にある車両のウインドシールドの上部に到達するように、前記第2コバ部が傾斜し、
前記反射鏡の中心部は、前記反射鏡の中心から前記反射鏡の大きさの2/3の領域である、
ヘッドアップディスプレイ。
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