JPH08160341A - Head up type display device - Google Patents
Head up type display deviceInfo
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- JPH08160341A JPH08160341A JP6329992A JP32999294A JPH08160341A JP H08160341 A JPH08160341 A JP H08160341A JP 6329992 A JP6329992 A JP 6329992A JP 32999294 A JP32999294 A JP 32999294A JP H08160341 A JPH08160341 A JP H08160341A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、車両等の運転者に対
して情報提示を行なう、プロジェクタの光束利用率向上
および表示輝度の均一化を図ったヘッドアップ型表示装
置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a head-up type display device for presenting information to a driver of a vehicle or the like, which improves the luminous flux utilization rate of a projector and makes the display brightness uniform.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来のヘッドアップ型表示装置として
は、例えば図１７に示すようなものがある。すなわち、
ハロゲンランプ１０１より発した光を放物面鏡１０２に
より平行光束とし、透過型液晶表示素子１０３に照射す
る。そして、ウィンドシールド１０４にコンバイナ１０
５を装着しておき、液晶表示素子１０３を透過した光束
をコンバイナ１０５で反射して運転者１０２に虚像によ
る情報１０７を前景に重畳して伝達していた。2. Description of the Related Art As a conventional head-up type display device, for example, there is one shown in FIG. That is,
The light emitted from the halogen lamp 101 is converted into a parallel light flux by the parabolic mirror 102, and the transmissive liquid crystal display element 103 is irradiated with the parallel light flux. Then, the combiner 10 is attached to the windshield 104.
5, the light flux transmitted through the liquid crystal display element 103 was reflected by the combiner 105, and the information 107 based on the virtual image was transmitted to the driver 102 while being superimposed on the foreground.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のヘッドアップ型表示装置にあっては、放物面
鏡により平行光束をつくり、透過型液晶表示素子を照射
していたので、ハロゲンランプから発する光束の極く一
部しか利用されずランプの光束利用率が低いという問題
があった。本発明は、このような従来の問題点に着目し
てなされたものであり、照明源からの光束の利用率向上
と均一化を図ったヘッドアップ型表示装置を提供するこ
とを目的としている。However, in such a conventional head-up type display device, since the parallel light flux is formed by the parabolic mirror to irradiate the transmissive liquid crystal display element, the halogen lamp is used. There is a problem that only a small part of the luminous flux emitted from the lamp is used and the luminous flux utilization rate of the lamp is low. The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to provide a head-up type display device in which the utilization rate of a light flux from an illumination source is improved and uniformized.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】このため本発明は、透過
型の液晶表示素子と、液晶表示素子を透過的に照明する
照明源と、照明源からの光束を収束的に前記液晶表示素
子へ送るべく反射する反射部材と、反射部材の光束の一
部を減衰する光束量減衰手段と、液晶表示素子からの透
過光束を運転者の方向へ回折または反射するコンバイナ
とを有するものとした。Therefore, according to the present invention, a transmissive liquid crystal display device, an illumination source for transparently illuminating the liquid crystal display device, and a light flux from the illumination source are converged to the liquid crystal display device. It has a reflecting member for reflecting the light to be sent, a luminous flux amount attenuating means for attenuating a part of the luminous flux of the reflecting member, and a combiner for diffracting or reflecting the transmitted luminous flux from the liquid crystal display element toward the driver.
【０００５】上記反射部材としては、放物面鏡を用い、
その焦点距離ｆと照明源の中心の放物面鏡の中心からの
距離Ｌとが、Ｌ＞ｆの関係に設定することにより、照明
源からの光束を収束的に反射することができる。また、
上記光束量減衰手段としては、放物面鏡に設けた表面粗
面化等の光束拡散処理を施した拡散領域、黒色塗装の光
束吸収処理を施した吸収領域、穴からなる無反射領域、
あるいは放物面鏡の焦点距離ｆより大きい焦点距離を有
する放物面または平面からなる光束を発散する発散領域
とするのが好ましい。A parabolic mirror is used as the reflecting member,
By setting the focal length f and the distance L of the center of the illumination source from the center of the parabolic mirror to L> f, the light flux from the illumination source can be reflected convergently. Also,
As the luminous flux amount attenuating means, a diffusion area subjected to a luminous flux diffusion treatment such as surface roughening provided on a parabolic mirror, an absorption area subjected to a luminous flux absorption treatment of black coating, a non-reflection area consisting of a hole,
Alternatively, it is preferable that the divergence region for diverging the light beam is formed of a parabolic surface or a flat surface having a focal length larger than the focal length f of the parabolic mirror.
【０００６】そして、上記の各領域は放物面鏡の光軸を
法線とした投影面において照明源からの光線の反射点を
光軸から径方向に移動させたときその反射方向が反転し
て往復する点までの距離ｘ１を半径とする円領域として
画成するのが望ましく、そのほか、距離ｘ１を半径とす
る円に沿った所定巾のリング領域として画成することも
できる。さらに、光束量減衰手段は、液晶表示素子の光
束照射面、あるいは反射部材と液晶表示素子間の光路に
設けられ、光軸を中心に拡散度または吸収率が略ガウシ
アン分布である光束拡散または光束吸収処理を施した半
透明板としてもよい。In each of the above areas, when the reflection point of the light beam from the illumination source is moved in the radial direction from the optical axis on the projection plane with the optical axis of the parabolic mirror as the normal line, the reflection direction is reversed. It is desirable to define it as a circular area whose radius is the distance x1 to the point of reciprocating, and in addition, it is also possible to define it as a ring area of a predetermined width along a circle whose radius is the distance x1. Further, the luminous flux quantity attenuating means is provided on the luminous flux irradiation surface of the liquid crystal display element or on the optical path between the reflecting member and the liquid crystal display element, and the luminous flux diffusion or luminous flux whose diffusivity or absorptance is substantially Gaussian distribution around the optical axis. It may be a semi-transparent plate that has been subjected to absorption treatment.
【０００７】[0007]
【作用】照明源の光束は反射部材により収束的に反射さ
れるから、平行光束に比較して照明源から発せられる光
量がより多く液晶表示素子の表示領域へ導かれる。ま
た、光束量減衰手段により表示領域の光束が集中する部
位に向かう経路の光束量が低減される。表示領域にホッ
トスポットが発生しない。このため、照明源からの光束
は効率よくしかも全面略均等に液晶表示素子に入射し、
ヘッドアップディスプレイは明るく明瞭に表示される。Since the luminous flux of the illumination source is convergently reflected by the reflecting member, a larger amount of light is emitted from the illumination source as compared with the parallel luminous flux and is guided to the display area of the liquid crystal display element. Further, the luminous flux quantity attenuating means reduces the luminous flux quantity on the path toward the portion where the luminous flux is concentrated in the display area. No hot spots appear in the display area. Therefore, the luminous flux from the illumination source is efficiently and substantially evenly incident on the liquid crystal display element,
The head-up display is bright and clear.
【０００８】[0008]
【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
１は本発明の第１実施例の構成を示す図である。焦点距
離ｆの放物面鏡１の前面に、照明源としてフィラメント
を有するハロゲンランプ２が、そのフィラメント３と放
物面鏡１の光軸中心との距離Ｌが焦点距離ｆより大きい
Ｌ＞ｆとなる位置に配置されている。また、放物面鏡１
の鏡面には、後に詳述するように透過型液晶素子７の表
示領域の中心近傍に光束が集中して集光点が発生し輝度
不均一とならないように図２に示すように表面粒面化等
の光束拡散処理を施した拡散領域４が設けられている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a first embodiment of the present invention. A halogen lamp 2 having a filament as an illumination source is provided on the front surface of the parabolic mirror 1 having a focal length f, and a distance L between the filament 3 and the optical axis center of the parabolic mirror 1 is larger than the focal length f L> f. It is located in the position. Also, a parabolic mirror 1
As will be described in detail later, on the mirror surface of the surface of the transmissive liquid crystal element 7, as shown in FIG. There is provided a diffusion region 4 which has been subjected to a light flux diffusion process such as conversion.
【０００９】すなわち図３の光束経路図に示すように、
放物面鏡１の光軸ｙ上において、ハロゲンランプ２は、
フィラメント（照明源中心）３が放物面鏡１の焦点Ｆよ
り放物面鏡１から離れた点Ｃにある。換言すれば、フィ
ラメント３は、放物面鏡１の光軸ｙ上において、ハロゲ
ンランプ２のフィラメント３と放物面鏡との距離Ｌが、
放物面鏡１の焦点距離ｆより大、すなわちＬ＞ｆの関係
位置にあり、放物面鏡１で反射する光束は収束するよう
になっている。また、放物面鏡１は光軸ｙを法線とした
投影面で半径ｘ１の大きさを有する円領域で画成される
一部が図２に示されるように表面粗面化等の光束拡散処
理が施された拡散領域４となっている。That is, as shown in the luminous flux path diagram of FIG.
On the optical axis y of the parabolic mirror 1, the halogen lamp 2
The filament (center of the illumination source) 3 is located at a point C farther from the parabolic mirror 1 than the focal point F of the parabolic mirror 1. In other words, the filament 3 has a distance L between the filament 3 of the halogen lamp 2 and the parabolic mirror on the optical axis y of the parabolic mirror 1.
The light flux is larger than the focal length f of the parabolic mirror 1, that is, at a relational position of L> f, and the light flux reflected by the parabolic mirror 1 is converged. Further, the parabolic mirror 1 is a projection surface having the optical axis y as a normal line, and a part thereof defined by a circular region having a size of radius x1 is a light beam for surface roughening as shown in FIG. The diffusion region 4 has been subjected to the diffusion process.
【００１０】フィラメント３から出た光線は放射状に広
がり、その一部は放物面鏡１に入射する。放物面鏡１は
図２に示すように一部に光束量減衰手段としての拡散領
域４を有するため、この拡散領域４に入射した光束は拡
散反射され、残りの入射光束は収束的に反射される。図
１に戻って、放物面鏡１で収束的に反射された光束は平
面反射鏡５で反射し、拡散板６に入射する。拡散板６を
拡散透過した光束は透過型液晶表示素子７を照射する。
さらに、透過型の液晶表示素子７を透過した透過光束は
ウィンドシールド８に取り付けられ、その一部をなすコ
ンバイナ９で反射され、運転者の目１０に入射する。こ
れにより、運転者は液晶表示素子７に表示されている、
例えば現在時点の走行速度等の情報を表示虚像１１とし
て前景１２と重畳して視認できるようになっている。The light beam emitted from the filament 3 spreads radially, and a part thereof enters the parabolic mirror 1. As shown in FIG. 2, the parabolic mirror 1 partially has a diffusion area 4 as a luminous flux quantity attenuating means. Therefore, the luminous flux incident on the diffused area 4 is diffusely reflected, and the remaining incident luminous flux is convergently reflected. To be done. Returning to FIG. 1, the light flux convergently reflected by the parabolic mirror 1 is reflected by the flat reflecting mirror 5 and enters the diffuser plate 6. The light flux diffused and transmitted through the diffusion plate 6 illuminates the transmissive liquid crystal display element 7.
Further, the transmitted light flux transmitted through the transmissive liquid crystal display element 7 is attached to the windshield 8, is reflected by the combiner 9 forming a part thereof, and enters the eyes 10 of the driver. As a result, the driver is displayed on the liquid crystal display element 7,
For example, information such as the traveling speed at the present time can be visually recognized as a display virtual image 11 by being superimposed on the foreground 12.
【００１１】次に作用を説明する。ハロゲンランプ２の
フィラメント３より出た光線は放射状に拡がり、その一
部は放物面鏡１に入射する。フィラメント３と放物面鏡
１との位置関係は、 フィラメント３と放物面鏡の距離Ｌ＞放物面鏡の焦点距離ｆ となっているので、放物面鏡１に入射した光束は収束的
に反射され、拡散板６および透過型液晶表示素子７に達
して運転者１０に伝達すべき情報を表示する。このた
め、図３に示すように、放物面鏡１の有効領域は透過型
液晶表示素子７（および拡散板６）の表示領域Ｗよりも
大きくとることができる。したがって、放物面鏡で反射
された平行光束を使用する従来技術が、放物面鏡の有効
領域と表示領域とが等しいのに対して、光束利用率を向
上させることができる。Next, the operation will be described. The light beam emitted from the filament 3 of the halogen lamp 2 spreads radially, and a part of the light beam enters the parabolic mirror 1. Since the positional relationship between the filament 3 and the parabolic mirror 1 is such that the distance L between the filament 3 and the parabolic mirror> the focal length f of the parabolic mirror, the light flux incident on the parabolic mirror 1 converges. The information that is to be transmitted to the driver 10 is displayed by reaching the diffuser plate 6 and the transmissive liquid crystal display element 7 after being reflected. Therefore, as shown in FIG. 3, the effective area of the parabolic mirror 1 can be made larger than the display area W of the transmissive liquid crystal display element 7 (and the diffusion plate 6). Therefore, in the conventional technique that uses the parallel light flux reflected by the parabolic mirror, the effective area of the parabolic mirror and the display area are equal to each other, but the light flux utilization rate can be improved.
【００１２】放物面鏡１の拡散領域４についてつぎに説
明する。まず図４の（ａ）は放物面鏡１の正面図、
（ｂ）はその断面図である。本実施例にあっては、前述
したように放物面鏡１はＬ＞ｆの条件で使用されてい
る。放物面鏡１は図４に示す形状をしており、ハロゲン
ランプ２のフィラメント３より発した光線は、この全面
に入射し反射する。いま説明を分かりやすくするため
に、光線が放物面鏡１の中心Ｏから外周へかけて図４の
（ａ）に参照番号１３で示した線に沿って順に放物面鏡
１に入射するとすると、放物面鏡１で反射したその光線
は図５に示した線１５のように拡散板６および透過型液
晶表示素子７の表示領域１４上への到達点が移動する。The diffusion region 4 of the parabolic mirror 1 will be described below. First, FIG. 4A is a front view of the parabolic mirror 1,
(B) is the sectional view. In the present embodiment, as described above, the parabolic mirror 1 is used under the condition of L> f. The parabolic mirror 1 has the shape shown in FIG. 4, and the light beam emitted from the filament 3 of the halogen lamp 2 is incident on this entire surface and reflected. In order to make the explanation easy to understand, when the light rays are sequentially incident on the parabolic mirror 1 from the center O of the parabolic mirror 1 to the outer periphery thereof along the line indicated by reference numeral 13 in FIG. Then, the light ray reflected by the parabolic mirror 1 moves to reach the display area 14 of the diffusion plate 6 and the transmissive liquid crystal display element 7 as indicated by the line 15 in FIG.
【００１３】このため、表示領域１４の中心近傍は、図
４の線１３上の２点からの光束が往復で集中することに
なり、輝度が不均一となり、集光点（ホットスポット）
１６が発生する。集光点１６の発生を図３により説明す
る。図５の線１５の光線の動きは、図３の拡散板６上の
点Ｂの動きとして計算される。For this reason, in the vicinity of the center of the display area 14, light beams from two points on the line 13 in FIG. 4 are concentrated in a reciprocating manner, resulting in non-uniform brightness and a condensing point (hot spot).
16 occurs. The generation of the focal point 16 will be described with reference to FIG. The movement of the ray of line 15 in FIG. 5 is calculated as the movement of point B on diffuser plate 6 in FIG.
【００１４】放物面鏡１の光軸をｙ、光軸ｙを法線とし
た投影面１７上の軸線をｘとする。また、フィラメント
３の位置をＣ、放物面鏡１の焦点をＦ、ＦＣ間の距離を
ｇ、放物面鏡１の中心をＯ、拡散板６の中心点をＳ、Ｃ
から発して放物面鏡１の点Ｐ（ｘp 、ｙp ）で反射した
光束の拡散板６上の点Ｂ、点Ｐよりの平行光線の拡散板
上の位置をＡとし、各々の角度を図のごとくθ、α、
β、γとすると、 ｙp ＝ｘp 2 ／（４ｆ） θ＝ｔａｎ-1｛ｘp ／（２ｆ）｝ α＝ｔａｎ-1｛（ｆ＋ｇ−ｙp ）／ｘp ｝ β＝ｔａｎ-1｛（ｆ−ｙp ）／ｘp ｝ γ＝θ−（α−β） となる。The optical axis of the parabolic mirror 1 is y, and the axis on the projection plane 17 with the optical axis y as the normal is x. The position of the filament 3 is C, the focus of the parabolic mirror 1 is F, the distance between FCs is g, the center of the parabolic mirror 1 is O, and the center point of the diffuser plate 6 is S, C.
The point B on the diffuser plate 6 of the light flux emitted from the laser beam and reflected by the point P (xp, yp) of the parabolic mirror 1 and the position on the diffuser plate of the parallel rays from the point P are A, and the respective angles are shown. Like θ, α,
If β and γ, then yp = xp 2 / (4f) θ = tan −1 {xp / (2f)} α = tan −1 {(f + g−yp) / xp} β = tan −1 {(f−yp ) / Xp} γ = θ- (α-β).
【００１５】Ｃから発した光線の拡散板６への到達点Ｂ
は、図５に示すように中心Ｓからいったん−ｘ方向に進
み、ある所で折り返して逆の＋ｘ方向に進み、再びＳを
通りさらに＋ｘ方向に進む。したがって、折り返した後
再びＳを通る反射光線をつくる位置Ｐは、 ＳＢ＝ＳＡ−ＡＢ＝ｘp −ｔａｎ（θ−γ）＊（Ｍ−ｙp ） （ただし、ＭはＯ−Ｓ間の距離） においてｘp が正の場合だけを考えればよいからＳＢ＝
０の解を求め、その正方向位置のｘp ＝ｘ１として得ら
れる。すなわち、ｘ１は照明源からの光線の反射点を光
軸から径方向に移動させたときその反射方向が反転して
往復する点までの光軸からの距離である。これにより、
放物面鏡１の光軸ｙを法線とした投影面１７でｘ１を半
径とした円領域に対応する放物面鏡１の領域より反射し
た光は表示領域１４にホットスポット１６を発生するこ
とになる。A point B at which the light beam emitted from C reaches the diffusion plate 6.
As shown in FIG. 5, the line moves from the center S in the -x direction, turns back at a certain position, moves in the opposite + x direction, passes through S again, and further moves in the + x direction. Therefore, the position P at which the reflected ray that passes through S again after being folded back is SB = SA-AB = xp-tan (θ-γ) * (M-yp) (where M is the distance between O and S) SB = because only when xp is positive
The solution of 0 is obtained, and it is obtained as xp = x1 at the positive position. That is, x1 is the distance from the optical axis to the point at which the reflection point of the light beam from the illumination source reciprocates when the reflection point is moved in the radial direction from the optical axis. This allows
The light reflected from the area of the parabolic mirror 1 corresponding to the circular area having a radius of x1 on the projection surface 17 whose normal is the optical axis y of the parabolic mirror 1 generates a hot spot 16 in the display area 14. It will be.
【００１６】そこで、本実施例にあっては、放物面鏡１
の光軸ｙを法線とした投影面１７でｘ１を半径とした円
領域で画成される一部に拡散処理を施した拡散面４を設
けた。 これにより、この拡散面４に当たった光束は拡
散され、表示領域１４の中心部分にはほとんど行き着か
ない。したがって、ホットスポットは発生しない。な
お、この拡散面により放物面鏡１のフィラメント３より
発された光束を反射する有効領域は減少するがそのマイ
ナス分は僅かであり光束利用率向上への影響は少ない。Therefore, in this embodiment, the parabolic mirror 1 is used.
On the projection surface 17 having the optical axis y as the normal line, a diffusion surface 4 is provided which is subjected to a diffusion process in a part defined by a circular region having a radius of x1. As a result, the light flux that strikes the diffusing surface 4 is diffused and hardly reaches the central portion of the display area 14. Therefore, no hot spot occurs. Although the effective area for reflecting the light flux emitted from the filament 3 of the parabolic mirror 1 is reduced by this diffusing surface, the minus amount is small and the influence on the improvement of the light flux utilization rate is small.
【００１７】図６は、本発明の第２の実施例を示す。図
６の（ａ）は放物面鏡の平面図、（ｂ）は側面図であ
る。この実施例は、ハロゲンランプ２１のフィラメント
２２の長手方向と放物面鏡１の長手方向とを略平行に位
置させたものである。この実施例にあっては、図７に示
すように、その配光パターン２４は表示領域１４を覆
い、しかも略均一に光束が行き渡る。すなわち、図６に
おいてフィラメント２２の中心部を２２ａ、端部近傍を
各々２２ｂ、２２ｃとすると、図７のように各々この部
位に対応する区分配光パターンは２３ａ、２３ｂ、２３
ｃとなる。そして、フィラメント２２の全体からの光束
の全区分配光パターンの外縁をつなぐ全体配光パターン
は太い実線で図示した配光パターン２４となり、表示領
域１４を確実に覆うことができる。FIG. 6 shows a second embodiment of the present invention. FIG. 6A is a plan view of the parabolic mirror, and FIG. 6B is a side view. In this embodiment, the longitudinal direction of the filament 22 of the halogen lamp 21 and the longitudinal direction of the parabolic mirror 1 are positioned substantially parallel to each other. In this embodiment, as shown in FIG. 7, the light distribution pattern 24 covers the display area 14, and the light flux is substantially evenly distributed. That is, in FIG. 6, assuming that the central portion of the filament 22 is 22a and the vicinities of the end portions thereof are 22b and 22c, the divided light patterns corresponding to these portions are 23a, 23b, and 23 as shown in FIG.
c. Then, the entire light distribution pattern connecting the outer edges of the entire-division light distribution pattern of the light flux from the entire filament 22 becomes the light distribution pattern 24 illustrated by the thick solid line, and the display area 14 can be reliably covered.
【００１８】このように、本実施例によれば、図７に示
すように、その配光パターンは表示領域１４に略均一に
光束が行き渡るので、とくに放物面鏡に拡散領域を設定
しなくても表示領域１４に表示される運転者への情報が
全面明瞭に見ることができるという効果がある。As described above, according to the present embodiment, as shown in FIG. 7, the light distribution pattern is such that the luminous flux is substantially evenly distributed over the display area 14, so that a diffusion area is not particularly set in the parabolic mirror. Even so, there is an effect that the information for the driver displayed in the display area 14 can be clearly seen.
【００１９】図８は、本発明の第３の実施例を示す。図
８の（ａ）は放物面鏡の平面図、（ｂ）は側面図であ
る。この実施例は放物面鏡１の鏡面に放物面鏡１の光軸
ｙを法線とした投影面１７で半径がｘ１の大きさを有す
る黒色塗装による光束吸収処理を施した吸収領域３１を
設けたものである。本実施例によれば黒色塗装によって
光束吸収処理が施されているので、吸収領域３１で反射
する光束は少なくなる。このため表面粗面化の光束拡散
処理を施した第１の実施例と同様の効果が得られ、しか
も塗装を施すのみで良いという効果がある。FIG. 8 shows a third embodiment of the present invention. 8A is a plan view of the parabolic mirror, and FIG. 8B is a side view. In this embodiment, an absorption region 31 is formed by applying a luminous flux absorption process by black coating having a radius of x1 on a projection surface 17 whose normal is the optical axis y of the parabolic mirror 1 on the mirror surface of the parabolic mirror 1. Is provided. According to the present embodiment, since the luminous flux absorption processing is performed by the black coating, the luminous flux reflected by the absorption region 31 is reduced. For this reason, the same effect as that of the first embodiment in which the light beam diffusion treatment for surface roughening is performed can be obtained, and further, there is an effect that only painting is required.
【００２０】図９は、本発明の第４の実施例を示す。図
９の（ａ）は放物面鏡の平面図、（ｂ）は側面図であ
る。この実施例は放物面鏡１の鏡面に放物面鏡１の光軸
ｙを法線とした投影面１７で半径がｘ１の大きさを有す
る円の近傍に拡散処理または黒色塗装を施した環状領域
４１を設けたものである。本実施例によれば、その反射
光束が表示領域１４に強い影響を与える集光点（ホット
スポット）とその周囲の領域との境界部分の鏡面領域に
拡散処理または黒色塗装が施されているので、これによ
り境界での急激な変化が緩和され、前述各実施例に準ず
る効果を得ることができる。FIG. 9 shows a fourth embodiment of the present invention. 9A is a plan view of the parabolic mirror, and FIG. 9B is a side view. In this embodiment, the mirror surface of the parabolic mirror 1 is subjected to a diffusion treatment or black coating in the vicinity of a circle having a radius of x1 on a projection plane 17 whose normal is the optical axis y of the parabolic mirror 1. The annular area 41 is provided. According to the present embodiment, since the mirror surface area at the boundary between the condensing point (hot spot) whose reflected light flux has a strong influence on the display area 14 and the surrounding area is subjected to the diffusion treatment or the black coating. As a result, the abrupt change at the boundary is alleviated, and the effect according to each of the above-described embodiments can be obtained.
【００２１】図１０は、本発明の第５の実施例を示す。
図１０の（ａ）は放物面鏡の平面図、（ｂ）は側面図で
ある。この実施例は、反射部材に２種類以上の形状から
なる複合面を有する反射鏡５１を使用したもので、複合
面の第１の面５２を第１の実施例同様の焦点距離ｆを有
する放物面、第２の面５３を光束を発散する発散領域と
するために前記ｆより大きい焦点距離を有し、かつ第１
の面５２の光軸を法線とした投影面で大きさｘ１の半径
を有する円領域の放物面で構成したものである。本実施
例によれば、照明源であるフィラメント３からの光束を
発散領域である第２の面５３は発散的に反射するので、
前記各実施例と同様の効果を得ることができる。FIG. 10 shows a fifth embodiment of the present invention.
10A is a plan view of the parabolic mirror, and FIG. 10B is a side view. In this embodiment, a reflecting mirror 51 having a compound surface composed of two or more shapes is used as a reflecting member, and the first surface 52 of the compound surface has a focal length f similar to that of the first embodiment. The object surface, the second surface 53, has a focal length larger than f so as to be a divergence region for diverging a light beam, and
Is a projection surface having the optical axis of the surface 52 as a normal line and is composed of a parabolic surface of a circular region having a radius of size x1. According to the present embodiment, since the light flux from the filament 3 which is the illumination source is reflected divergently by the second surface 53 which is the divergent area,
It is possible to obtain the same effect as that of each of the above embodiments.
【００２２】図１１は、本発明の第６の実施例を示す。
図１１の（ａ）は放物面鏡の平面図、（ｂ）は側面図で
ある。この実施例は、前記第４の実施例同様、反射部材
に２種以上の形状からなる複合面を有する反射鏡６１を
使用したもので、複合面の第１の面６２を第１の実施例
同様の焦点距離を有する放物面で、第２の面６３を発散
領域である第１の面６２の光軸を法線とした投影面で大
きさｘ１の半径を有する円領域の平面で構成したもの
で、本実施例にあっても、発散領域である第２の面６３
は照明源からの光束を発散的に反射するので前記各実施
例と同様の効果を得ることができる。FIG. 11 shows a sixth embodiment of the present invention.
11A is a plan view of the parabolic mirror, and FIG. 11B is a side view. In this embodiment, as in the case of the fourth embodiment, a reflecting mirror 61 having a compound surface having two or more shapes is used for the reflecting member, and the first surface 62 of the compound surface is used as the first embodiment. It is a parabolic surface having a similar focal length, and the second surface 63 is a projection surface whose normal is the optical axis of the first surface 62, which is a divergent area, and is a plane of a circular area having a radius of size x1. Therefore, even in the present embodiment, the second surface 63, which is a divergent area, is used.
Since the light flux from the illumination source is reflected divergently, the same effect as that of each of the above embodiments can be obtained.
【００２３】図１２は、本発明の第７の実施例を示す。
図１２の（ａ）は放物面鏡の平面図、（ｂ）は側面図で
ある。この実施例は、第１の実施例同様の焦点距離ｆを
有する放物面７２の中央部に、放物面７２の光軸を法線
とした投影面で大きさｘ１の半径を有する穴７３を穿設
したものである。本実施例によれば、穴７３の部分では
照明源からの光束は当然に反射されないので、前記各実
施例と同様の効果を得ることができる。FIG. 12 shows a seventh embodiment of the present invention.
12A is a plan view of the parabolic mirror, and FIG. 12B is a side view. In this embodiment, a hole 73 having a radius of size x1 on the projection surface with the optical axis of the parabolic surface 72 as the normal is formed at the center of the parabolic surface 72 having the same focal length f as in the first embodiment. Is drilled. According to the present embodiment, since the light flux from the illumination source is not reflected at the hole 73, the same effect as each of the above embodiments can be obtained.
【００２４】図１３には、本発明の第８の実施例を示
す。この実施例は、照明源であるハロゲンランプ２のフ
ィラメント３の前面に、図１４に示すような照明源の光
軸を中心に拡散度または吸収率（＝１−透過率）が略ガ
ウシアン分布を有する光束拡散処理または光束吸収処理
を施した光束量減衰部８２を有する半透明板８１を設け
たものである。放物面鏡８３には拡散領域は設けられて
いない。その他の構成は第１の実施例と同様である。本
実施例においては、放物面鏡８３には何等の処理が施さ
れていないが、照明源の前面に、光束拡散または光束吸
収処理を施した光束量減衰部８２を有する半透過ガラス
または樹脂板の半透明板８１を設けてあるから、照明源
からの光束は光束量減衰部８２で拡散または吸収される
ので、前記した各実施例と同様の効果を得ることができ
る。FIG. 13 shows an eighth embodiment of the present invention. In this embodiment, on the front surface of the filament 3 of the halogen lamp 2 which is the illumination source, the diffuseness or the absorptance (= 1-transmittance) has a substantially Gaussian distribution around the optical axis of the illumination source as shown in FIG. A semitransparent plate 81 having a light flux amount attenuating portion 82 that has been subjected to the light flux diffusion processing or the light flux absorption processing is provided. The parabolic mirror 83 has no diffusion region. The other structure is similar to that of the first embodiment. In the present embodiment, the parabolic mirror 83 is not subjected to any processing, but a semi-transparent glass or resin having a light flux amount attenuating portion 82 subjected to light flux diffusion or light flux absorption processing on the front surface of the illumination source. Since the semi-transparent plate 81 of the plate is provided, the light flux from the illumination source is diffused or absorbed by the light flux amount attenuator 82, and the same effect as each of the above-described embodiments can be obtained.
【００２５】図１５には、本発明の第９の実施例を示
す。この実施例は、透過型液晶表示素子９１の光束照射
面に光軸を中心に図１５に示すごとく吸収率が略ガウシ
アン分布である光束拡散または光束吸収処理を施した光
束量減衰部９２を設けたものである。前実施例と同じく
拡散領域を有しない放物面鏡８３が用いられている。本
実施例によっても光束量減衰部９２で光束が拡散または
吸収されるので、前記各実施例と同様の効果を得ること
ができる。FIG. 15 shows a ninth embodiment of the present invention. In this embodiment, the light flux irradiating surface of the transmissive liquid crystal display element 91 is provided with a light flux amount attenuating portion 92 which has been subjected to light flux diffusion or light flux absorption processing having an absorptance of substantially Gaussian distribution around the optical axis as shown in FIG. It is a thing. As in the previous embodiment, a parabolic mirror 83 having no diffusion area is used. Also in this embodiment, since the light flux is diffused or absorbed by the light flux attenuator 92, it is possible to obtain the same effect as that of each of the above embodiments.
【００２６】[0026]
【発明の効果】以上説明してきたように本発明は、照明
源で照明した透過型の液晶表示素子の表示をコンバイナ
で運転者方向へ向けるようにしたヘッドアップ型表示装
置において、液晶表示素子へ光束を向けるための反射部
材と照明源の位置関係を、反射部材がその光束を収束的
に反射するように設定するとともに、反射される光束の
一部を減衰する光束量減衰手段を設けたので、ヘッドア
ップディスプレイの表示は略均等な状態を保持しながら
全面がより明るくなり、運転者に情報を素早くかつ正確
に伝達することができるという効果を有する。As described above, the present invention is a head-up type display device in which the display of a transmissive liquid crystal display element illuminated by an illumination source is directed toward a driver by a combiner. Since the positional relationship between the reflection member for directing the light flux and the illumination source is set so that the reflection member converges and reflects the light flux, the light flux amount attenuating means for attenuating a part of the reflected light flux is provided. The display of the head-up display has an effect that the entire surface becomes brighter while maintaining a substantially even state, and information can be transmitted to the driver quickly and accurately.
【図１】本発明の第１の実施例の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a first exemplary embodiment of the present invention.
【図２】第１実施例の放物面鏡の鏡面を説明する平面図
である。FIG. 2 is a plan view illustrating a mirror surface of a parabolic mirror according to the first embodiment.
【図３】光束の動きの計算モデルを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a calculation model of the movement of a light beam.
【図４】放物面鏡における光束の動きを示す説明図であ
る。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a movement of a light beam in a parabolic mirror.
【図５】表示領域での光束の動きを示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a movement of a light beam in a display area.
【図６】第２の実施例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a second embodiment.
【図７】第２の実施例の表示領域での配光パターンを示
す図である。FIG. 7 is a diagram showing a light distribution pattern in a display area of a second embodiment.
【図８】第３の実施例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a third embodiment.
【図９】第４の実施例を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a fourth embodiment.
【図１０】第５の実施例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a fifth embodiment.
【図１１】第６の実施例を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a sixth embodiment.
【図１２】第７の実施例を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a seventh embodiment.
【図１３】第８の実施例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an eighth embodiment.
【図１４】第８の実施例の半透明板を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a semitransparent plate of an eighth embodiment.
【図１５】第９の実施例を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing a ninth embodiment.
【図１６】第９の実施例の透過型液晶表示素子を示す図
である。FIG. 16 is a diagram showing a transmissive liquid crystal display element of a ninth embodiment.
【図１７】従来例の構成を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing a configuration of a conventional example.
１ 放物面鏡 ２、２１ ハロゲンランプ ３、２２ フィラメント ４ 拡散領域 ５ 平面反射鏡 ６ 拡散板 ７、９１ 透過型液晶表示素子 ８ ウィンドシールド ９ コンバイナ １０ 運転者の目 １１ 表示虚像 １２ 前景 １４ 表示領域 １６ 集光点 １７ 投影面 ２３ 区分配光パターン ２４ 配光パターン ３１ 吸収領域 ４１ 環状領域 ５１、６１ 反射鏡 ５２、６２ 第１の放物面 ５３ 第２の放物面 ６３ 平面 ７１、８３ 放物面鏡 ７２ 放物面 ７３ 穴 ８１ 半透明板 ８２、９２ 光束量減衰部 1 Parabolic Mirror 2, 21 Halogen Lamp 3, 22 Filament 4 Diffusing Area 5 Plane Reflecting Mirror 6 Diffusing Plate 7, 91 Transmissive Liquid Crystal Display Element 8 Windshield 9 Combiner 10 Driver's Eye 11 Display Virtual Image 12 Foreground 14 Display Area 16 Condensing Point 17 Projection Surface 23 Division Distribution Light Pattern 24 Light Distribution Pattern 31 Absorption Area 41 Annular Area 51, 61 Reflector 52, 62 First Parabolic Surface 53 Second Parabolic Surface 63 Plane 71, 83 Parabola Face mirror 72 Parabolic surface 73 Hole 81 Semi-transparent plate 82, 92 Luminous flux attenuator
Claims (13)
子を透過的に照明する照明源と、該照明源からの光束を
収束的に前記液晶表示素子へ送るべく反射する反射部材
と、該反射部材の光束の一部を減衰する光束量減衰手段
と、前記液晶表示素子からの透過光束を運転者の方向へ
回折または反射するコンバイナとを有することを特徴と
するヘッドアップ型表示装置。1. A transmissive liquid crystal display element, an illumination source that transparently illuminates the liquid crystal display element, and a reflecting member that reflects a light beam from the illumination source to converge the light flux to the liquid crystal display element. A head-up type display device comprising: a luminous flux quantity attenuating means for attenuating a part of the luminous flux of the reflecting member; and a combiner for diffracting or reflecting the transmitted luminous flux from the liquid crystal display element toward a driver.
けられていることを特徴とする請求項１記載のヘッドア
ップ型表示装置。2. The head-up type display device according to claim 1, wherein the luminous flux amount attenuating means is provided on the reflecting member.
明源の中心が前記放物面鏡の光軸上にあって、該光軸上
の放物面鏡の中心からの距離Ｌと焦点距離ｆが、Ｌ＞ｆ
の関係に設定されていることを特徴とする請求項１記載
のヘッドアップ型表示装置。3. The reflecting member is a parabolic mirror, the center of the illumination source is on the optical axis of the parabolic mirror, and the distance L from the center of the parabolic mirror on the optical axis. And the focal length f is L> f
2. The head-up type display device according to claim 1, wherein the relationship is set as follows.
束拡散処理を施した拡散領域であることを特徴とする請
求項２記載のヘッドアップ型表示装置。4. The head-up type display device according to claim 2, wherein the luminous flux quantity attenuating means is a diffusion area subjected to luminous flux diffusion processing such as surface roughening.
収処理を施した吸収領域であることを特徴とする請求項
２記載のヘッドアップ型表示装置。5. The head-up type display device according to claim 2, wherein the luminous flux amount attenuating means is an absorption region subjected to a luminous flux absorption treatment of black coating.
成された穴からなる無反射領域であることを特徴とする
請求項２記載のヘッドアップ型表示装置。6. The head-up type display device according to claim 2, wherein the luminous flux attenuating means is a non-reflective area formed of a hole formed in the reflecting member.
点距離ｆより大きい焦点距離を有する放物面または平面
からなる光束を発散する発散領域であることを特徴とす
る請求項２記載のヘッドアップ型表示装置。7. The light flux amount attenuating means is a divergence region for diverging a light flux, which is composed of a parabolic surface or a flat surface having a focal length larger than the focal length f of the parabolic mirror. Head-up type display device.
光軸を法線とした投影面において照明源からの光線の反
射点を光軸から径方向に移動させたときその反射方向が
反転して往復する点までの距離ｘ１を半径とする円領域
として画成されていることを特徴とする請求項２、４、
５、６、７または８記載のヘッドアップ型示装置。8. The reflection direction when the luminous flux quantity attenuating means moves a reflection point of a light ray from an illumination source in a radial direction from the optical axis on a projection plane with the optical axis of the parabolic mirror as a normal line. Is defined as a circular area having a radius of a distance x1 to a point that is inverted and reciprocates.
The head-up type display device according to 5, 6, 7 or 8.
光軸を法線とした投影面において照明源からの光線の反
射点を光軸から径方向に移動させたときその反射方向が
反転して往復する点までの距離ｘ１を半径とする円に沿
った所定巾のリング領域として画成されていることを特
徴とする請求項２、４、５、６または８記載のヘッドア
ップ型示装置。9. The reflection direction when the luminous flux amount attenuating means moves a reflection point of a light ray from an illumination source in a radial direction from the optical axis on a projection plane with the optical axis of the parabolic mirror as a normal line. 9. The head-up according to claim 2, wherein said ring region is defined as a ring region having a predetermined width along a circle whose radius is a distance x1 to a point of reversing and reciprocating. Marking device.
子の光束照射面に設けられていることを特徴とする請求
項１記載のヘッドアップ型表示装置。10. The head-up type display device according to claim 1, wherein the luminous flux quantity attenuating means is provided on a luminous flux irradiation surface of the liquid crystal display element.
液晶表示素子間の光路に設けられていることを特徴とす
る請求項１記載のヘッドアップ型表示装置。11. The head-up type display device according to claim 1, wherein the luminous flux attenuating means is provided in an optical path between the reflecting member and the liquid crystal display element.
拡散度または吸収率が略ガウシアン分布である光束拡散
または光束吸収処理を施した半透明板であることを特徴
とする請求項１１または１２記載のヘッドアップ型表示
装置。12. The light flux amount attenuating means is a translucent plate which has been subjected to light flux diffusion or light flux absorption processing in which the diffusivity or absorptance has a substantially Gaussian distribution around the optical axis. Or the head-up type display device according to item 12.
素子を透過的に照明する照明源と、該照明源からの光束
を収束的に前記液晶表示素子へ送るべく反射する反射部
材と、前記液晶表示素子からの透過光束を運転者の方向
へ回折または反射するコンバイナとを有し、前記照明源
はフィラメントを有するランプであり、該フィラメント
の長手方向と前記反射部材の長手方向とが略平行に配さ
れていることを特徴とするヘッドアップ型表示装置。13. A transmissive liquid crystal display element, an illumination source that transparently illuminates the liquid crystal display element, and a reflecting member that reflects the light flux from the illumination source so as to converge and send it to the liquid crystal display element. A combiner that diffracts or reflects the transmitted light flux from the liquid crystal display element toward the driver, and the illumination source is a lamp having a filament, and the longitudinal direction of the filament and the longitudinal direction of the reflecting member are substantially A head-up type display device characterized by being arranged in parallel.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6329992A JPH08160341A (en) | 1994-12-05 | 1994-12-05 | Head up type display device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6329992A JPH08160341A (en) | 1994-12-05 | 1994-12-05 | Head up type display device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08160341A true JPH08160341A (en) | 1996-06-21 |
Family
ID=18227568
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6329992A Withdrawn JPH08160341A (en) | 1994-12-05 | 1994-12-05 | Head up type display device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08160341A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006210273A (en) * | 2005-01-31 | 2006-08-10 | Ricoh Opt Ind Co Ltd | Backlight illumination device and liquid crystal display device |
| JP2014174416A (en) * | 2013-03-12 | 2014-09-22 | Honda Motor Co Ltd | Head-up display device |
| JP2016071062A (en) * | 2014-09-29 | 2016-05-09 | 株式会社 オルタステクノロジー | Head-up display device |
| EP2610664A4 (en) * | 2010-08-26 | 2017-01-18 | Nippon Seiki Co., Ltd. | Vehicular heads-up display device |
| CN112925097A (en) * | 2019-12-05 | 2021-06-08 | 中强光电股份有限公司 | Projection equipment and wearable display device |
-
1994
- 1994-12-05 JP JP6329992A patent/JPH08160341A/en not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006210273A (en) * | 2005-01-31 | 2006-08-10 | Ricoh Opt Ind Co Ltd | Backlight illumination device and liquid crystal display device |
| EP2610664A4 (en) * | 2010-08-26 | 2017-01-18 | Nippon Seiki Co., Ltd. | Vehicular heads-up display device |
| JP2014174416A (en) * | 2013-03-12 | 2014-09-22 | Honda Motor Co Ltd | Head-up display device |
| JP2016071062A (en) * | 2014-09-29 | 2016-05-09 | 株式会社 オルタステクノロジー | Head-up display device |
| CN112925097A (en) * | 2019-12-05 | 2021-06-08 | 中强光电股份有限公司 | Projection equipment and wearable display device |
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|---|---|---|---|
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