WO2019202864A1 - ヘッドアップディスプレイ - Google Patents
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- G02B27/01—Head-up displays
Definitions
- the present invention relates to a head-up display, and more particularly to a technique for suppressing the influence of sunlight incident on the head-up display.
- HUD Head Up Display
- Patent Document 1 discloses that “a display device emits display light representing an image, and display light emitted from the display enters and transmits the incident display light. And an external light reflection reducing unit disposed between the optical lens and the windshield, wherein the external light reflection reducing unit is a laminate of a linear polarizing plate and a ⁇ / 4 retardation plate.
- the circularly polarizing plate is arranged so that the linearly polarizing plate is on the windshield side, and is arranged on the windshield side of the circularly polarizing plate, and transmits the display light and reflects the light other than the wavelength range of the display light.
- a display device comprising a bandpass filter (summary excerpt) is disclosed.
- Patent Document 1 it is inevitable that sunlight that has passed through a deflection filter or an AR filter is incident on an optical component of the HUD. Therefore, there is a fact that the influence of sunlight on the optical components depends on the filter performance, and there is room for further contrivance for reducing the influence of sunlight on the HUD.
- the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a head-up display that reduces the influence of sunlight incident on the HUD on optical components.
- the present invention has the configuration described in the claims.
- a head-up display an exterior casing, an image light forming unit that is housed in the exterior casing and forms and emits image light, and is formed in the exterior casing, A housing opening that emits light, an antiglare plate that covers the housing opening, and a concave mirror that reflects the image light toward the antiglare plate, and the image light is emitted from the antiglare plate.
- the video light forming unit at a position retracted from the optical path of the sunlight that enters the interior of the exterior casing from the outgoing area and the optical path of the video light from the video light forming unit to the outgoing area of the anti-glare plate Is arranged.
- FIG. 1 Schematic configuration diagram of HUD Schematic diagram showing the straight light path of sunlight and the arrangement of optical components in a conventional HUD Diagram showing the straight light path of sunlight in summer and winter, and the straight light path of diffusely reflected sunlight
- Schematic diagram showing a modification of the first embodiment Schematic diagram showing a modification of the first embodiment
- Schematic diagram showing a modification of the third embodiment The perspective view which shows the structure of HUD which concerns on 3rd Embodiment. Top surface perspective view which shows the structure of HUD which concerns on 3rd Embodiment.
- HUD head-up display
- FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the HUD 1.
- the HUD 1 is provided in a dashboard 4 provided in the vehicle 2.
- the dashboard 4 includes a dashboard opening 7 for allowing the video light L emitted from the HUD 1 to pass therethrough.
- the image light L is reflected by the windshield 3 of the vehicle 2 and enters the eyes of the driver 5.
- the driver 5 visually recognizes the virtual image 80 by the image light L further forward than the windshield 3.
- the projected member is not limited to the windshield 3, and other members such as a combiner may be used as long as the image light L is projected.
- the HUD 1 includes an exterior housing 50, a display device 30 attached to the exterior housing 50, and a virtual image optical system 40 that magnifies and projects the video light L emitted from the display device 30.
- the exterior housing 50 accommodates each element constituting the virtual image optical system 40.
- the display device 30 includes an LCD (Liquid Crystal) that includes a backlight and a display surface 30a that is a display surface that displays an image, and that generates and emits image light by transmitting light emitted from the backlight. Display).
- LCD Liquid Crystal
- a casing opening 51 serving as an exit for the image light L is formed on the upper surface of the exterior casing 50.
- the casing opening 51 is covered with an antiglare plate 52 for preventing dust and dust from entering the exterior casing 50.
- the antiglare plate 52 is made of a member that transmits visible light.
- a lens unit 43 and a concave mirror 41 are arranged in order from the position close to the display device 30 along the emission direction of the video light L.
- the lens unit 43 is an assembly of lenses for adjusting the optical distance between the concave mirror 41 and the display device 30 and expanding the image light.
- the concave mirror 41 is a member that reflects the image light L transmitted through the lens unit 43 toward the housing opening 51.
- the concave mirror 41 is rotated by a mirror driving unit 42.
- the mirror driving unit 42 adjusts the angle of the concave mirror 41 so that the image light L reflected by the concave mirror 41 passes through the antiglare plate 52 and reaches the windshield 3.
- the mirror driving unit 42 is not an essential component, and the concave mirror 41 may be fixedly disposed in the exterior housing 50. In the following description, the mirror drive unit 42 is not shown for convenience of description.
- the optical component is disposed in the exterior housing 50 at a position where the optical component is retracted from the straight light path of sunlight incident from the antiglare plate 52. Further, the optical component is disposed at a position where the image light L is retracted from the optical path from the display device 30 to the emission region 52 a of the antiglare plate 52. Thereby, the fall of the visibility of the virtual image 80 by sunlight is suppressed by devising the arrangement position of an optical component irrespective of an AR filter or a polarizing plate.
- the “straight light path” means an optical path of sunlight that enters from the antiglare plate 52 and travels straight in the exterior housing 50 of the HUD 1 without being refracted or reflected. Therefore, even if the sunlight is irregularly reflected by the clouds during cloudy weather, the light path of the sunlight traveling straight in the HUD 1 corresponds to the straight traveling light path.
- FIG. 2 is a schematic diagram showing a straight light path of sunlight and the arrangement of optical components in the conventional HUD 1.
- the conventional HUD 1 accommodates the display device 30 and the lens unit 43 which are optical components constituting the image light forming unit 10 inside the lens barrel 11.
- the lens barrel 11 and the concave mirror 41 are accommodated in the exterior housing 50.
- a free-form surface mirror may be used as the concave mirror 41.
- the lens barrel 11 is arranged at a position where the sunlight SL1 incident from the antiglare plate 52 enters the lens unit 43. In other words, since there is no obstruction in the straight light path from the antiglare plate 52 to the lens unit 43, the lens unit 43 can be viewed when looking into the HUD 1 from the outside of the exterior housing 50 through the antiglare plate 52.
- the image light forming unit 10 may be any type of hardware as long as it forms image light such as an LCD, a projector, a MEMS element, a VFD (fluorescent display tube), and an organic EL.
- the dashboard 4 is provided with a dashboard collar 4a that protrudes toward the dashboard opening 7.
- sunlight SL2 is interrupted by the dashboard collar 4a and does not enter the interior of the HUD 1 from the antiglare plate 52.
- the housing opening 51 also serves as an entrance for sunlight, a smaller one is preferable, but a minimum size is necessary for the luminous flux of the image light L to be emitted. Therefore, the image light forming unit 10 is retracted from the straight light path of the sunlight incident from the emission region 52a of the image light L on the anti-glare plate 52.
- FIG. 3 is a diagram illustrating a straight light path of sunlight in summer and winter and a straight light path of sunlight that is irregularly reflected.
- the image light forming unit 10 is shielded from the straight light path of the sunlight SLs and the straight light path of the diffused sunlight SLd when the south and middle altitudes in summer are high.
- the first embodiment is an embodiment in which the image light forming unit 10 is retracted from the straight light paths of sunlight SLs and SLd and the light path of the image light L using the light shielding wall 70.
- FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration of the HUD 1a according to the first embodiment.
- the HUD 1a in FIG. 4 includes a light shielding wall 70 that protrudes toward the emission direction of the video light L from the lens unit 43 on the antiglare plate 52 side of the lens barrel 11.
- the light shielding wall 70 is on the optical path of sunlight SLs and SLd that has passed through the anti-glare plate 52 and is disposed at the outermost part in the emission direction of the image light L in the anti-glare plate 52 and the image light forming unit 10. It arrange
- the light shielding wall 70 is disposed at a position retracted from the optical path of the image light L deflected by the lens unit 43.
- the position of the end of the light shielding wall 70 on the concave mirror 41 side relative to the lens unit 43 can be obtained from the design value based on the deflection angle of the lens unit 43.
- FIG. 5 is a schematic diagram showing a modification of the first embodiment. 5 is different from the HUD 1a in FIG. 4 in that the light shielding wall 70 is formed by using the outer peripheral surface 11a of the lens barrel 11.
- FIG. 6 is a schematic diagram showing a modification of the first embodiment. 6 is different from the HUD 1a in FIG. 4 in that the image light forming unit 10 is configured by the display device 30 and the lens unit 43 is not provided.
- the display surface 30 a of the display device 30 is an emission surface of the outermost optical component of the image light forming unit 10. Therefore, the light shielding wall 70 is disposed on the straight light path that connects the display surface 30 a and the emission region 52 a of the image light L on the antiglare plate 52.
- the straight light path of sunlight and the energy of sunlight in the HUD change depending on whether the altitude changes in the south and the south, the direct sunlight in fine weather, or the scattered light from the clouds in cloudy weather.
- the HUD optical components are arranged at positions retracted from the straight light path of sunlight incident on the HUD and the optical path of image light, so that the sunlight incident on the HUD without hindering the emission of the image light. Is not directly applied to the optical component. Therefore, the influence of sunlight on the optical component can be reduced with high accuracy by the structure of the HUD without depending on the filter performance.
- the second embodiment is an embodiment in which the video light forming unit 10 is retracted from the straight light path of the sunlight SL and the straight light path of the video light L using the concave mirror 41 in the HUD 1d that turns back the optical path of the video light L. is there.
- FIG. 7 is a schematic diagram showing the configuration of the HUD according to the second embodiment.
- the image light L emitted from the image light forming unit 10 is reflected by the folding mirror 45 toward the concave mirror 41.
- the image light L reflected by the folding mirror 45 is reflected by the concave mirror 41 toward the antiglare plate 52.
- the optical path length of the image light L becomes longer, and the virtual image 80 can be displayed further in front of the windshield 3.
- the folding mirror 45 is a mirror that changes the traveling direction of the optical path, and is configured using, for example, a plane mirror.
- the image light forming unit 10 is disposed on the back side of the concave mirror 41 rather than the straight light path VS1 that passes through the emission region 52a of the antiglare plate 52 and contacts the bottom side end of the concave mirror 41.
- the sunlight SLd incident from the antiglare plate 52 does not enter the back side of the concave mirror 41 with respect to the straight light path VS1. Therefore, sunlight SLd does not enter the image light forming unit 10.
- sunlight SLs and sunlight SLw do not enter the image light forming unit 10.
- the third embodiment is an embodiment in which a light shielding wall 71 is arranged on a straight light path of sunlight SLd, SLs that enters from the anti-glare plate 52 and reaches the image light forming unit 10 in the HUD 1e that turns the optical path of the image light L. is there.
- FIG. 8 is a schematic diagram showing the configuration of the HUD according to the third embodiment.
- FIG. 9 is a schematic diagram showing a modification of the third embodiment.
- the image light forming unit 10 is disposed at a position closer to the bottom of the outer casing 50 (surface opposite to the anti-glare plate 52) than the concave mirror 41 and retracted from the optical path of the image light L. Then, between the image light forming unit 10 and the concave mirror 41, in other words, the optical path of the image light L from the image light forming unit 10 to the folding mirror 45 and the optical path of the image light L from the folding mirror 45 to the concave mirror 41.
- a light shielding wall 71 is provided in the gap.
- the outermost optical component is the display surface 30 a of the display device 30.
- HUD 8 and HUD 1f in FIG. 9 are arranged at a position where the image light forming unit 10 is closer to the folding mirror 45 than the HUD 1d in FIG. Thereby, compared with HUD1d and HUD1f, HUD1e can be reduced in size.
- the HUD 1d and HUD 1f can form the optical path length of the image light L longer than the HUD 1e, so that the virtual image 80 can be displayed at a position farther from the driver 5 and the movement of the line of sight during driving can be reduced.
- FIG. 10 is a perspective view of the HUD 1e.
- FIG. 11 is a top perspective view of the HUD 1e.
- the upper side of the folding mirror 45, the antiglare plate 52, and the outer casing 50 is not illustrated.
- the HUDs 1a to 1d require the housing opening 51 that is covered with the emission region 52a of the image light L of the anti-glare plate 52 in order to display the virtual image 80.
- sunlight SLd, SLs, and SLw enters the HUDs 1a to 1d from this opening.
- the HUDs 1a to 1d are arranged at positions where the image light forming unit 10 is retracted from the straight light path of the sunlight SLd, SLs, SLw and the light path of the image light L, so that the sunlight SLd, SLs, SLw forms the image light.
- the deterioration of the image quality of the virtual image 80 caused by entering the unit 10 can be suppressed.
- the above embodiments are not intended to limit the present invention, and modifications within the scope of the present invention belong to the technical scope of the present invention.
- the display device is not limited to the LCD but may be a MEMS.
- the installation position of the image light forming unit 10 may be determined by setting the area including all the moving emission areas 52a as the emission areas 52a in the above embodiment.
- HUD 2 Vehicle 3: Windshield 4: Dashboard 4 a: Dashboard saddle 5: Driver 7: Dashboard opening 10: Image light forming unit 11: Lens barrel 11a: Outer peripheral surface 30: Display device 30a: Display surface 40 : Virtual image optical system 41: Concave mirror 42: Mirror drive unit 43: Lens unit 43a: Lens exit surface 45: Folding mirror 50: Exterior housing 51: Housing opening 52: Anti-glare plate 52a: Exit region 70: Light shielding wall 71: Shading wall 80: Virtual image
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Abstract
本発明は、ＨＵＤに入射する太陽光が光学部品に及ぼす影響を低減させるヘッドアップディスプレイを提供することを目的とする。 ヘッドアップディスプレイ（１）は、外装筐体（５０）と、外装筐体（５０）に収容され、映像光を形成し出射する映像光形成ユニット（１０）と、外装筐体（５０）に形成され、映像光が出射する筐体開口部（５１）と、筐体開口部（５１）を覆う防眩板（５２）、映像光を防眩板（５２）に向かって反射する凹面ミラー（４１）と、を備え、防眩板（５２）において映像光が出射する出射領域から外装筐体の内部に入射して直進する太陽光の直進光路から退避した位置であって、かつ映像光形成ユニット（１０）から防眩板（５２）の出射領域に至る映像光の光路からも退避した位置に映像光形成ユニット（１０）が配置される。
Description
本発明は、ヘッドアップディスプレイに関し、特にヘッドアップディスプレイに入射する太陽光の影響を抑制する技術に関する。
自動車等の車両において、通常は、車速やエンジン回転数等の情報は、ダッシュボード内の計器盤（インパネ）に表示される。また、ナビゲーション等の画面は、ダッシュボード内に組み込まれるか、もしくはダッシュボード上に設置されたディスプレイに表示される。運転手がこれらの情報を視認する場合に視線を大きく移動させることが必要となることから、視線の移動量を低減させる技術として、車速等の情報やナビゲーションに係る誘導指示等の情報をウィンドシールド（フロントガラス）等に投射して表示するヘッドアップディスプレイ（Ｈｅａｄ Ｕｐ Ｄｉｓｐｌａｙ、以下では「ＨＵＤ」と記載する）が知られている。
ＨＵＤに関連する技術として、例えば、特許文献１には、「表示装置は、像を表す表示光を出射する表示器と、表示器から出射された表示光が入射し、入射した表示光を透過させて出射する光学レンズと、光学レンズとフロントガラスとの間に配置される外光反射低減部と、を備える。外光反射低減部は、直線偏光板とλ／４位相差板とを積層してなり、直線偏光板がフロントガラス側となるように配置される円偏光板と、円偏光板のフロントガラス側に配置され、表示光を透過し表示光の波長域以外の光を反射するバンドパスフィルターと、を備えてなる（要約抜粋）」表示装置が開示されている。
ＨＵＤを自動車のダッシュボードに配置すると、ＨＵＤの筐体内に太陽光が入射し、外光反射に起因する虚像の視認性低下が懸念される。また、ＨＵＤを構成する液晶表示パネルに太陽光が照射されると、液晶表示パネルの温度が上昇し、破損につながる恐れもある。従って、ＨＵＤの太陽光対策が必要となる。
特許文献１では、偏向フィルタやＡＲフィルタを透過した太陽光がＨＵＤの光学部品に入射することは避けられない。よって、太陽光が及ぼす光学部品への影響は、フィルタ性能に依存するという実情があり、ＨＵＤにおける太陽光の影響を低減させることについては更なる工夫の余地がある。
本発明は上記実情に鑑みたものであり、ＨＵＤに入射する太陽光が光学部品に及ぼす影響を低減させるヘッドアップディスプレイを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明は、特許請求の範囲に記載の構成を有する。その一例を挙げるならば、ヘッドアップディスプレイにおいて、外装筐体と、前記外装筐体に収容され、映像光を形成し出射する映像光形成ユニットと、前記外装筐体に形成され、前記映像光が出射する筐体開口部と、前記筐体開口部を覆う防眩板と、前記映像光を前記防眩板に向かって反射する凹面ミラーと、を備え、前記防眩板において前記映像光が出射する出射領域から前記外装筐体の内部に入射する太陽光の直進光路及び前記映像光形成ユニットから前記防眩板の前記出射領域に至る前記映像光の光路から退避した位置に前記映像光形成ユニットが配置される、ことを特徴とする。
本発明によれば、ＨＵＤに入射する太陽光が光学部品に及ぼす影響を低減させるヘッドアップディスプレイ装置を提供することができる。なお、上記した以外の目的、構成、効果については下記実施形態において明らかにされる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。以下に示す各実施形態では、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）が自動車等の車両に設置される場合を例として説明するが、電車や航空機等の他の乗り物にも適用可能である。また、乗り物以外の用途に用いるＨＵＤにも適用可能である。
図１を参照して本実施形態に係るＨＵＤ１の構成について説明する。図１はＨＵＤ１の概略構成図である。
図１に示すように、ＨＵＤ１は、車両２に備えられたダッシュボード４内に備えられる。ダッシュボード４はＨＵＤ１から出射した映像光Ｌを通過させるためのダッシュボード開口部７を備える。映像光Ｌは車両２のウィンドシールド３で反射されて運転手５の目に入射する。運転手５は、その映像光Ｌによる虚像８０をウィンドシールド３よりも更に前方に視認する。なお、被投射部材はウィンドシールド３に限られず、映像光Ｌが投射される部材であれば、コンバイナなど他の部材を用いてもよい。
ＨＵＤ１は、外装筐体５０と、外装筐体５０に装着される表示装置３０と、表示装置３０から出射される映像光Ｌを拡大投影する虚像光学系４０とを含んで構成される。外装筐体５０は、虚像光学系４０を構成する各要素を収容する。本実施形態では表示装置３０として、バックライトと、映像を表示する表示面であって、バックライトから発光した光を透過して映像光を生成・出射する表示面３０ａとを含むＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）を用いる。
外装筐体５０の上面には、映像光Ｌの出射口となる筐体開口部５１が形成される。筐体開口部５１は、外装筐体５０に塵やほこりが侵入することを防ぐための防眩板５２で覆われている。防眩板５２は、可視光を透過する部材により構成される。
虚像光学系４０は、表示装置３０に近い位置から順に、映像光Ｌの出射方向に沿ってレンズユニット４３と凹面ミラー４１とが配置される。
レンズユニット４３は、凹面ミラー４１と表示装置３０の光学的な距離を調整し、映像光を拡大するためのレンズの集合体である。
凹面ミラー４１は、レンズユニット４３を透過した映像光Ｌを筐体開口部５１に向けて反射させる部材である。凹面ミラー４１はミラー駆動部４２により回動する。ミラー駆動部４２は、凹面ミラー４１が反射した映像光Ｌが防眩板５２を通過してウィンドシールド３に到達するように、凹面ミラー４１の角度を調整する。ミラー駆動部４２は必須構成要素ではなく、凹面ミラー４１は外装筐体５０内に固定配置されてもよい。以下の説明では説明の便宜のため、ミラー駆動部４２は図示を省略する。
ＨＵＤ１内に太陽光、特にＨＵＤ１内において屈折又は反射することなく直進する太陽光が映像光Ｌの形成に寄与する光学部品、例えばレンズユニット４３や表示装置３０に入射すると、映像光Ｌのコントラストの低下が生じ、虚像８０の視認性が低下する。
そこで、本実施形態に係るＨＵＤ１では、外装筐体５０内において、防眩板５２から入射する太陽光の直進光路から光学部品を退避させた位置に配置する。また、光学部品は、表示装置３０から映像光Ｌが防眩板５２の出射領域５２ａに至るまでの光路からも退避させた位置に配置する。これにより、ＡＲフィルタや偏光板によらず、光学部品の配置位置を工夫することで太陽光による虚像８０の視認性の低下を抑止する。
本明細書において「直進光路」とは、防眩板５２から入射し、ＨＵＤ１の外装筐体５０内において屈折・反射をすることなく直進する太陽光の光路を意味する。よって、曇天時において雲にあたって乱反射した太陽光であっても、ＨＵＤ１内において直進する太陽光の光路は直進光路に相当する。以下、本実施形態のＨＵＤ１の特徴を説明するにあたり、まず、従来のＨＵＤ１内における太陽光の直進光路と光学部品の配置について図２を参照して説明する。図２は従来のＨＵＤ１内における太陽光の直進光路と光学部品の配置を示す模式図である。
従来のＨＵＤ１は、鏡筒１１の内部に映像光形成ユニット１０を構成する光学部品である表示装置３０及びレンズユニット４３を収容する。外装筐体５０内には、鏡筒１１と凹面ミラー４１とが収容される。凹面ミラー４１として自由曲面ミラーを用いてもよい。鏡筒１１は防眩板５２から入射した太陽光ＳＬ１がレンズユニット４３に入射する位置に配置されている。換言すると、防眩板５２からのレンズユニット４３までの直進光路に遮蔽物がないので、外装筐体５０の外側から防眩板５２を介してＨＵＤ１内を覗くと、レンズユニット４３が視認できる。そのため、従来は、外装筐体５０内にＡＲフィルタや偏光板を配置して太陽光ＳＬ１の影響を低減している。映像光形成ユニット１０は、例えばＬＣＤ、プロジェクタ、ＭＥＭＳ素子、ＶＦＤ（蛍光表示管）、有機ＥＬなど映像光を形成するハードウェアであれば、どの種類のハードウェアを用いてもよい。
また太陽光ＳＬ１の入射量自体を低減するために、ダッシュボード４には、ダッシュボード開口部７に向けて突出するダッシュボード庇部４ａを設けられている。これにより、太陽光ＳＬ２は、ダッシュボード庇部４ａに遮られて防眩板５２からＨＵＤ１の内部に進入しない。
筐体開口部５１は太陽光の入射口ともなるので、小さい方が好ましいが、映像光Ｌの光束が出射するために必要最低限度の大きさは必要である。そこで、防眩板５２における映像光Ｌの出射領域５２ａから入射する太陽光の直進光路から映像光形成ユニット１０を退避させる。
太陽光が出射領域５２ａに入射する角度は、季節や乱反射光か否かによって異なり、さらに場所（経度、緯度）によっても異なる場合がある。図３は夏及び冬の太陽光の直進光路、及び乱反射した太陽光の直進光路を示す図である。
図３に示すように、ＨＵＤ１内へ入射する太陽光が防眩板５２を通過する太陽光の出射領域５２ａは、夏場の南中高度が高いときの太陽光ＳＬｓが防眩板５２を入射する領域と、冬場の南中高度が低いときの太陽光ＳＬｗが防眩板５２に入射する領域と、曇天時に生じる乱反射した太陽光ＳＬｄが防眩板５２に入射する領域と含む領域である。この乱反射後の太陽光ＳＬｄは、冬場の太陽光ＳＬｗよりも日照角度（地表面を基準とする太陽光の照射角度）が小さいので、ＨＵＤ１のより深部（図３参照）に到達する。
そこで、以下の説明では、夏場の南中高度が高いときの太陽光ＳＬｓの直進光路及び乱反射した太陽光ＳＬｄの直進光路から映像光形成ユニット１０を遮光する。
＜第１実施形態＞
第１実施形態は、遮光壁７０を用いて映像光形成ユニット１０を太陽光ＳＬｓ、ＳＬｄの直進光路及び映像光Ｌの光路から退避させて配置させる実施形態である。
第１実施形態は、遮光壁７０を用いて映像光形成ユニット１０を太陽光ＳＬｓ、ＳＬｄの直進光路及び映像光Ｌの光路から退避させて配置させる実施形態である。
図４は第１実施形態に係るＨＵＤ１ａの構成を示す模式図である。図４のＨＵＤ１ａは、鏡筒１１における防眩板５２側にレンズユニット４３よりも映像光Ｌの出射方向に向けて突出した遮光壁７０を備える。遮光壁７０は防眩板５２を透過した太陽光ＳＬｓ、ＳＬｄの光路上にあって、かつ防眩板５２と映像光形成ユニット１０において映像光Ｌの出射方向の最外部に配置された最外光学部品の出射面（図４の例ではレンズ出射面４３ａ）との間に配置される。
但し、映像光Ｌの光路が妨げられると虚像８０の表示性に支障をきたすので、本実施形態ではレンズユニット４３により偏向された映像光Ｌの光路から遮光壁７０は退避させた位置に配置される。遮光壁７０における凹面ミラー４１側の端部のレンズユニット４３に対する位置は、レンズユニット４３の偏向角度を基に設計値から求めることができる。
図５は第１実施形態の変形例を示す模式図である。図５のＨＵＤ１ｂが図４のＨＵＤ１ａと違う点は、遮光壁７０が鏡筒１１の外周面１１ａを用いて形成される点である。
図６は第１実施形態の変形例を示す模式図である。図６のＨＵＤ１ｃが図４のＨＵＤ１ａと違う点は、映像光形成ユニット１０が表示装置３０により構成され、レンズユニット４３は備えない点である。ＨＵＤ１ｃでは、表示装置３０の表示面３０ａが映像光形成ユニット１０の最外光学部品の出射面である。よって、表示面３０ａと防眩板５２における映像光Ｌの出射領域５２ａとを結ぶ直進光路上に遮光壁７０が配置される。
本実施形態の作用効果について説明する。ＨＵＤ内における太陽光の直進光路や太陽光のエネルギーは、季節を通じた南中高度の変化や晴天時の直射か又は曇天時の雲による散乱光かによって変化する。従来例のように偏向フィルムやＡＲフィルタを用いて太陽光対策を行った場合、フィルタを透過した太陽光が光学部品に直接照射することは避けられないことから、太陽光が光学部品に与える影響をどれだけ抑制できるかはフィルタ性能に依存することとなる。しかし、本実施形態によればＨＵＤの光学部品をＨＵＤに入射する太陽光の直進光路及び映像光の光路から退避した位置に配置するので、映像光の出射を妨げることなくＨＵＤに入射した太陽光が直接光学部品に照射されることも無い。よって、フィルタ性能に依存することなく、ＨＵＤの構造によって確度よく太陽光が光学部品に及ぼす影響を低減させることができる。
＜第２実施形態＞
第２実施形態は、映像光Ｌの光路を折り返すＨＵＤ１ｄにおいて、凹面ミラー４１を用いて映像光形成ユニット１０を太陽光ＳＬの直進光路及び映像光Ｌの直進光路から退避させて配置させる実施形態である。図７は第２実施形態に係るＨＵＤの構成を示す模式図である。
第２実施形態は、映像光Ｌの光路を折り返すＨＵＤ１ｄにおいて、凹面ミラー４１を用いて映像光形成ユニット１０を太陽光ＳＬの直進光路及び映像光Ｌの直進光路から退避させて配置させる実施形態である。図７は第２実施形態に係るＨＵＤの構成を示す模式図である。
図７に示すように、ＨＵＤ１ｄでは映像光形成ユニット１０から出射した映像光Ｌは、折り返しミラー４５により凹面ミラー４１に向けて反射させる。折り返しミラー４５で反射された映像光Ｌは、凹面ミラー４１において、防眩板５２に向けて反射される。ＨＵＤ１ｄ内で映像光Ｌを折り返えすことにより映像光Ｌの光路長が長くなり、虚像８０をウィンドシールド３の更に前方に表示させることができる。折り返しミラー４５は光路の進行方向を変更するミラーであり、例えば平面ミラーを用いて構成される。
本実施形態では、防眩板５２における出射領域５２ａを通り凹面ミラー４１の底部側端部に接する直進光路ＶＳ１よりも、凹面ミラー４１の背面側に映像光形成ユニット１０を配置する。これにより、防眩板５２から入射した太陽光ＳＬｄは直進光路ＶＳ１よりも凹面ミラー４１の背面側に入りこまない。よって、映像光形成ユニット１０に太陽光ＳＬｄが入射しない。太陽光ＳＬｓ，太陽光ＳＬｗも同様に映像光形成ユニット１０に入射しない。
＜第３実施形態＞
第３実施形態は、映像光Ｌの光路を折り返すＨＵＤ１ｅにおいて、防眩板５２から入射し、映像光形成ユニット１０に至る太陽光ＳＬｄ，ＳＬｓの直進光路上に遮光壁７１を配置させる実施形態である。図８は第３実施形態に係るＨＵＤの構成を示す模式図である。図９は第３実施形態の変形例を示す模式図である。
第３実施形態は、映像光Ｌの光路を折り返すＨＵＤ１ｅにおいて、防眩板５２から入射し、映像光形成ユニット１０に至る太陽光ＳＬｄ，ＳＬｓの直進光路上に遮光壁７１を配置させる実施形態である。図８は第３実施形態に係るＨＵＤの構成を示す模式図である。図９は第３実施形態の変形例を示す模式図である。
図８のＨＵＤ１ｅは、ＨＵＤ１ｄと同様、折り返しミラー４５を備えて映像光Ｌの光路をＨＵＤ１ｅ内で折り返す。ＨＵＤ１ｅでは、凹面ミラー４１よりも外装筐体５０の底部（防眩板５２と反対側の面）側であって、映像光Ｌの光路から退避した位置に映像光形成ユニット１０が配置される。そして映像光形成ユニット１０と凹面ミラー４１との間、換言すると映像光形成ユニット１０から折り返しミラー４５に至る映像光Ｌの光路と、折り返しミラー４５から凹面ミラー４１に至る映像光Ｌの光路との隙間に遮光壁７１を備える。これにより、防眩板５２から入射した太陽光ＳＬｄ，ＳＬｓは遮光壁７１に到達するものの、映像光形成ユニット１０には入射せず、かつ映像光Ｌの光路を妨げない。
図９のＨＵＤ１ｆは、図８のＨＵＤ１ｅの映像光形成ユニット１０として、表示装置３０のみを備える。この場合、最外光学部品は表示装置３０の表示面３０ａである。
図８のＨＵＤ１ｅ及び図９のＨＵＤ１ｆは、図７のＨＵＤ１ｄに比べて映像光形成ユニット１０が折り返しミラー４５に近い位置に配置される。これにより、ＨＵＤ１ｄ、ＨＵＤ１ｆに比べてＨＵＤ１ｅは小型化が図れる。一方、ＨＵＤ１ｄ、ＨＵＤ１ｆはＨＵＤ１ｅに比べて映像光Ｌの光路長を長く形成できるので、虚像８０をより運転手５から遠い位置に表示でき、運転時における視線移動を少なくすることができる。
図１０はＨＵＤ１ｅの斜視図である。図１１はＨＵＤ１ｅの上面斜視図である。但し、図１１では説明の便宜のため、折り返しミラー４５、防眩板５２、外装筐体５０の上側は図示を省略している。
上記各実施形態によれば、ＨＵＤ１ａ～１ｄは、虚像８０を表示するために防眩板５２の映像光Ｌの出射領域５２ａで覆われる筐体開口部５１が必要となる。しかし、この開口部から太陽光ＳＬｄ，ＳＬｓ，ＳＬｗがＨＵＤ１ａ～１ｄに侵入する。しかし、ＨＵＤ１ａ～１ｄは、映像光形成ユニット１０が太陽光ＳＬｄ，ＳＬｓ，ＳＬｗの直進光路及び映像光Ｌの光路から退避した位置に配置されるので、太陽光ＳＬｄ，ＳＬｓ，ＳＬｗが映像光形成ユニット１０に入射することに起因する虚像８０の画質の低下を抑制することができる。
更に、太陽光ＳＬｄ，ＳＬｓ，ＳＬｗが映像光形成ユニット１０に当たることにより映像光形成ユニット１０が高温となり破損することを抑制できる。
上記各実施形態は本発明を限定する趣旨ではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲での変形例は本発明の技術的範囲に属する。例えば折り返しミラー４５は複数あってもよく、また表示デバイスはＬＣＤに限らず、ＭＥＭＳでもよい。
また、凹面ミラー４１をミラー駆動部４２で駆動すると、防眩板５２における出射領域５２ａの位置が凹面ミラー４１の回転に伴って移動する。そこで、移動する出射領域５２ａを全て包含する領域を上記実施形態における出射領域５２ａとして映像光形成ユニット１０の設置位置を決めてもよい。
１、１ａ～１ｆ：ＨＵＤ
２ ：車両
３ ：ウィンドシールド
４ ：ダッシュボード
４ａ ：ダッシュボード庇部
５ ：運転手
７ ：ダッシュボード開口部
１０ ：映像光形成ユニット
１１ ：鏡筒
１１ａ ：外周面
３０ ：表示装置
３０ａ ：表示面
４０ ：虚像光学系
４１ ：凹面ミラー
４２ ：ミラー駆動部
４３ ：レンズユニット
４３ａ ：レンズ出射面
４５ ：折り返しミラー
５０ ：外装筐体
５１ ：筐体開口部
５２ ：防眩板
５２ａ ：出射領域
７０ ：遮光壁
７１ ：遮光壁
８０ ：虚像
２ ：車両
３ ：ウィンドシールド
４ ：ダッシュボード
４ａ ：ダッシュボード庇部
５ ：運転手
７ ：ダッシュボード開口部
１０ ：映像光形成ユニット
１１ ：鏡筒
１１ａ ：外周面
３０ ：表示装置
３０ａ ：表示面
４０ ：虚像光学系
４１ ：凹面ミラー
４２ ：ミラー駆動部
４３ ：レンズユニット
４３ａ ：レンズ出射面
４５ ：折り返しミラー
５０ ：外装筐体
５１ ：筐体開口部
５２ ：防眩板
５２ａ ：出射領域
７０ ：遮光壁
７１ ：遮光壁
８０ ：虚像
Claims (8)
- ヘッドアップディスプレイにおいて、
外装筐体と、
前記外装筐体に収容され、映像光を形成し出射する映像光形成ユニットと、
前記外装筐体に形成され、前記映像光が出射する筐体開口部と、
前記筐体開口部を覆う防眩板と、
前記映像光を前記防眩板に向かって反射する凹面ミラーと、を備え、
前記防眩板において前記映像光が出射する出射領域から前記外装筐体の内部に入射する太陽光の直進光路及び前記映像光形成ユニットから前記防眩板の前記出射領域に至る前記映像光の光路から退避した位置に前記映像光形成ユニットが配置される、
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ。 - 請求項１に記載のヘッドアップディスプレイにおいて、
前記映像光形成ユニットは、少なくとも一つの光学部品を含み、
前記直進光路は、前記防眩板における前記出射領域から、前記光学部品の内、前記映像光の出射方向に沿って最も外側に位置する最外光学部品における前記映像光の出射面に至る光路であって、
前記ヘッドアップディスプレイは、前記直進光路上に前記最外光学部品を前記太陽光から遮光する遮光壁を更に備え、
前記映像光形成ユニットは、前記遮光壁を挟んで前記防眩板とは反対側に配置される、
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ。 - 請求項２に記載のヘッドアップディスプレイにおいて、
前記ヘッドアップディスプレイは、全ての前記光学部品を収容する鏡筒を更に備え、
前記遮光壁は、前記鏡筒を形成する外周面を、前記最外光学部品における前記映像光の出射面よりも前記映像光の出射方向に向かって突出させて形成される、
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ。 - 請求項３に記載のヘッドアップディスプレイにおいて、
前記映像光形成ユニットは、前記映像光を生成する表示装置と当該表示装置で形成された前記映像光を拡大するレンズユニットと、を含み、
前記鏡筒内に前記表示装置と前記レンズユニットとが前記映像光の出射方向に沿って並べて配置され、
前記最外光学部品における前記映像光の出射面は、前記レンズユニットのレンズ出射面である、
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ。 - 請求項３に記載のヘッドアップディスプレイにおいて、
前記映像光形成ユニットは、バックライト、及び映像を表示する表示面であって前記バックライトから発光した光を透過して前記映像光を出射する表示面を含む表示装置であり、
前記最外光学部品における前記映像光の出射面は、前記表示面である、
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ。 - 請求項１に記載のヘッドアップディスプレイにおいて、
前記映像光の光路上において、前記映像光形成ユニットから出射される前記映像光を前記凹面ミラーに向けて反射する折り返しミラーを更に備え、
前記映像光形成ユニットは、前記防眩板における前記出射領域と前記凹面ミラーにおける前記防眩板とは反対側の端部とを結ぶ前記直進光路よりも前記凹面ミラーの背面側に配置される、
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ。 - 請求項２に記載のヘッドアップディスプレイにおいて、
前記映像光の光路上において、前記映像光形成ユニットから出射される前記映像光を前記凹面ミラーに向けて反射する折り返しミラーを更に備え、
前記遮光壁は、前記映像光形成ユニットから前記折り返しミラーに至る前記映像光の光路と、前記折り返しミラーから前記映像光形成ユニットに至る前記映像光の光路との間に配置され、
前記映像光形成ユニットは、前記遮光壁を挟んで前記出射領域とは反対側に配置される、
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ。 - 請求項１に記載のヘッドアップディスプレイにおいて、
前記映像光形成ユニットは、前記外装筐体の外側から前記出射領域を介して視認できない位置に配置される、
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
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2018
- 2018-04-18 JP JP2018080174A patent/JP2021113834A/ja active Pending
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2019
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