WO2021256456A1 - Head-up display device - Google Patents
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- G02B27/01—Head-up displays
Definitions
- This disclosure relates to a head-up display device.
- the head-up display device described in Patent Document 1 has a display that emits display light, a reflective member that reflects the display light to the windshield, and changes the angle of the reflective member around a shaft portion along the vehicle width direction. It is provided with a driving means.
- the irradiation position of the display light emitted to the viewer can be moved in the height direction according to the viewpoint of the viewer. ..
- the viewpoint of the viewer is shifted in the vehicle width direction
- the irradiation position of the display light cannot be shifted in the vehicle width direction, and the irradiation position of the display light may not match the viewpoint of the viewer.
- the present disclosure has been made in view of the above circumstances, and an object of the present disclosure is to provide a head-up display device capable of adjusting the irradiation position of the display light to the viewpoint of the viewer.
- the head-up display device is A head-up display device that displays a virtual image by projecting display light onto a projected member.
- a display that emits the display light and The first and second wedge prisms arranged along the optical path of the display light from the display to the projected member and transmitting the display light from the display, and
- Each of the first and second wedge prisms is provided with a drive unit for rotating each of the first and second wedge prisms about a rotation axis along the optical path.
- the irradiation position of the display light can be adjusted to the viewpoint of the viewer.
- the X direction is along the vehicle width direction
- the Y direction is along the vehicle front-rear direction
- the Z direction is along the height direction.
- the head-up display device 100 is mounted in the dashboard of the vehicle 200.
- the head-up display device 100 emits display light L representing an image toward the windshield 201, which is an example of the projected member of the vehicle 200.
- the display light L is reflected by the windshield 201 and reaches the viewer 1 (mainly the driver of the vehicle 200).
- the head-up display device 100 displays the virtual image V including the vehicle information so as to be visible to the viewer 1.
- the head-up display device 100 adjusts the irradiation center position P to the viewpoint of the viewer 1 by moving the irradiation center position P of the display light L with respect to the viewer 1 within the movable range Ar.
- the display light L is irradiated into the eye box Eb centered on the irradiation center position P.
- the eyebox Eb has a rectangular shape that is long in the X direction and short in the Z direction.
- the head-up display device 100 includes a display 10, a reflector 20, a concave mirror 30, mirror holders 21 and 31, an irradiation position moving unit 40, a housing 60, and a control unit 70. And.
- the display 10 emits a display light L representing an image under the control of the control unit 70.
- the display 10 may be composed of, for example, a TFT (Thin Film Transistor) type liquid crystal display panel illuminated by a light source, or may be composed of an organic EL display (OELD: Organic Electro-Luminescence Display).
- TFT Thin Film Transistor
- OELD Organic Electro-Luminescence Display
- the reflecting mirror 20 is a plane mirror that reflects the display light L from the display 10 toward the concave mirror 30.
- the mirror holder 21 supports the reflector 20 from the back surface of the reflector 20 and is fixed in the optical path space Sc of the housing 60.
- the concave mirror 30 reflects the display light L reflected by the reflector 20 while enlarging it toward the windshield 201.
- the mirror holder 31 supports the concave mirror 30 from the back surface of the concave mirror 30 and is fixed in the optical path space Sc of the housing 60.
- the housing 60 is made of a non-transmissive resin or metal in a box shape, and has an optical path space Sc through which the display light L passes.
- Each configuration of the head-up display device 100 is housed in the housing 60.
- the housing 60 is formed with an opening 61 at a position facing the windshield 201 (see FIG. 1).
- the housing 60 includes a curved plate-shaped window plate material 50 that closes the opening 61.
- the window plate material 50 is made of a translucent resin such as acrylic through which the display light L is transmitted.
- the irradiation position moving unit 40 has a first wedge prism 41, a second wedge prism 42, a first drive unit 43 for rotating the first wedge prism 41, and a second wedge prism 42 for rotating the first wedge prism 41.
- a storage case for accommodating the drive unit 44 of 2, the prism holders 45 and 46 for holding the first and second wedge prisms 41 and 42, and the first and second wedge prisms 41 and 42 and the prism holders 45 and 46. 47 and.
- the first and second wedge prisms 41 and 42 are arranged along the optical axis direction JL of the display light L.
- the first and second wedge prisms 41 and 42 are arranged so that their respective thickness directions are along the optical axis direction JL of the display light L.
- the second wedge prism 42 is provided at a position closer to the concave mirror 30 than the first wedge prism 41 in the optical path of the display light L.
- the first and second wedge prisms 41 and 42 each have a disc shape with an inclined exit surface due to a transmissive member.
- the first wedge prism 41 includes an incident surface 41a on which the display light L is incident and an exit surface 41b that emits the display light L.
- the incident surface 41a extends in a direction orthogonal to the rotation axis Ax1.
- the exit surface 41b extends in a direction inclined with respect to the incident surface 41a.
- the first wedge prism 41 emits the display light L transmitted through the incident second wedge prism 42 toward the windshield 201 after refracting the display light L transmitted in the direction in which the thickness of the first wedge prism 41 is thicker. ..
- the second wedge prism 42 includes an incident surface 42a on which the display light L is incident and an exit surface 42b that emits the display light L.
- the incident surface 42a extends in a direction orthogonal to the rotation axis Ax2.
- the exit surface 42b extends in a direction inclined with respect to the incident surface 42a.
- the second wedge prism 42 refracts the display light L reflected from the incident concave mirror 30 in the direction in which the thickness of the second wedge prism 42 is thicker, and then emits the display light L toward the first wedge prism 41.
- the thickness of the second wedge prism 42 is formed to be thinner than the thickness of the first wedge prism 41.
- the wedge angle ⁇ 1 of the first wedge prism 41 is formed at an angle equal to or greater than the wedge angle ⁇ 2 of the second wedge prism 42.
- the wedge angles ⁇ 1 and ⁇ 2 are angles formed by the exit surfaces 41b and 42b with respect to the incident surfaces 41a and 42a.
- the wedge angle ⁇ 2 is a value corresponding to the turning radius R1 of the movable rotation center F2 shown in FIG. 6 described later
- the wedge angle ⁇ 1 is a value corresponding to the turning radius R2 of the irradiation center position P shown in FIG. 6 described later.
- the prism holder 45 surrounds the first wedge prism 41 and holds the first wedge prism 41.
- the prism holder 46 surrounds the second wedge prism 42 and holds the second wedge prism 42.
- the storage case 47 has a cylindrical shape penetrating in the optical axis direction JL.
- the prism holders 45 and 46 are rotatably housed in the storage case 47.
- the storage case 47 is fixed in the optical path space Sc of the housing 60.
- the first drive unit 43 rotates the first wedge prism 41 around the rotation axis Ax1 (see FIG. 5) along the optical axis direction JL under the control of the control unit 70.
- the rotation axis Ax1 passes through the center of the first wedge prism 41.
- the first drive unit 43 includes, for example, a motor 43a driven by the control unit 70 and a transmission mechanism 43b that transmits the rotational force of the motor 43a to the prism holder 45.
- the transmission mechanism 43b is, for example, a gear that meshes with the outer peripheral surface of the prism holder 45 in which the first wedge prism 41 is held.
- the second drive unit 44 rotates the second wedge prism 42 around the rotation axis Ax2 (see FIG. 4) along the optical axis direction JL under the control of the control unit 70.
- the rotation axis Ax2 passes through the center of the second wedge prism 42.
- the second drive unit 44 includes a motor 44a and a transmission mechanism 44b, similarly to the first drive unit 43.
- the control unit 70 controls the display 10, the first drive unit 43, and the second drive unit 44.
- the control unit 70 is a microcomputer composed of a CPU (Central Processing Unit), a ROM (ReadOnlyMemory), a RAM (RandomAccessMemory), and the like.
- the control unit 70 emits the display light L through the display 10. Further, the control unit 70 acquires the viewpoint information Ie indicating the position information of the viewpoint of the viewer 1, and based on the acquired viewpoint information Ie, the first and second wedges are passed through the first and second drive units 43 and 44. By rotating the prisms 41 and 42, the irradiation center position P of the display light L is adjusted to the viewpoint indicated by the viewpoint information IE.
- the display light L forms a long rectangular shape in the vehicle width direction when cut from the direction orthogonal to the optical axis of the display light L.
- the irradiation center position P is located at the center of this rectangular shape. For example, the control unit 70 aligns the irradiation center position P with the center of both eyes of the viewer 1.
- the viewpoint information IE is, for example, information in which the viewpoint of the viewer 1 is estimated based on the image information of the face of the viewer 1 captured by the camera.
- the control unit 70 may acquire the image information of the face of the viewer 1 as the viewpoint information IE, and estimate the viewpoint of the viewer 1 based on the acquired viewpoint information IE.
- the movement mode of the irradiation center position P accompanying the rotation of each of the first and second wedge prisms 41 and 42 will be described.
- the movable rotation center F2 rotates along the circumference C1 about the fixed rotation center F1. Seen from the viewer 1, the rotation direction of the second wedge prism 42 and the rotation direction of the movable rotation center F2 are the same.
- the rotation angle of the second wedge prism 42 corresponds to the rotation angle of the movable rotation center F2 centered on the fixed rotation center F1. For example, when the second wedge prism 42 is rotated by 1 °, the movable rotation center F2 rotates by 1 ° along the circumference C1.
- the irradiation center position P rotates along the circumference C2 centered on the movable rotation center F2. Seen from the viewer 1, the rotation direction of the first wedge prism 41 and the rotation direction of the irradiation center position P are the same.
- the rotation angle of the first wedge prism 41 corresponds to the rotation angle of the irradiation center position P along the circumference C2. For example, when the first wedge prism 41 is rotated by 1 °, the irradiation center position P is rotated by 1 ° along the circumference C2.
- the movable rotation center F2 is movable along the circumference C1
- the irradiation center position P is configured to be movable along the circumference C2 with the movable rotation center F2 as the center. Therefore, the irradiation center position P can be moved within the movable range Ar.
- the movable range Ar forms a circle having a radius Rr of the value obtained by adding the radius of gyration R1 of the circumference C1 and the radius of gyration R2 of the circumference C2.
- the circumferences C1 and C2 may be either a perfect circle or an ellipse.
- the turning radius R2 of the circumference C2 is set to be equal to or higher than the turning radius R1 of the circumference C1.
- the irradiation center position P can be moved over the entire range of the circular movable range Ar.
- the movable range Ar forms an annular shape centered on the fixed rotation center F1, and the central portion of the movable range Ar.
- An unreachable region Ad in which the irradiation center position P cannot move is formed.
- the control unit 70 moves the circumference C2 together with the movable rotation center F2 so as to be in contact with the viewpoint Ep as shown by the arrow Yj1 in FIG. 7 by rotating the second wedge prism 42 through the second drive unit 44. Let me.
- the control unit 70 rotates the first wedge prism 41 through the first drive unit 43, so that the irradiation center position P is set to the viewpoint Ep along the circumference C2 as shown by the arrow Yj2 in FIG. Move it closer. As a result, the irradiation center position P moves from the second position Pb to the third position Pc corresponding to the viewpoint Ep.
- the control unit 70 may rotate the first and second wedge prisms 41 and 42 at the same time, or may rotate them in order.
- the head-up display device 100 displays a virtual image V by projecting the display light L onto the windshield 201 which is an example of the projected member.
- the head-up display device 100 is arranged along the optical path of the display 10 that emits the display light L and the display light L from the display 10 to the windshield 201, and transmits the display light L from the display 10.
- the first and second wedge prisms 41 and 42 which are examples of the driving unit that rotates the first and second wedge prisms 41 and 42 about the rotation axes Ax1 and Ax2 along the optical path, respectively.
- the drive units 43 and 44 are provided.
- the head-up display device 100 adjusts the rotational position of the first wedge prism 41 via the first drive unit 43, and the second wedge prism 42 via the second drive unit 44.
- the rotation position of By adjusting the rotation position of, the irradiation center position P of the display light L emitted toward the viewer 1 can be adjusted in the X direction and the Y direction so as to match the viewpoint of the viewer 1. This makes it possible to improve the visibility of the virtual image V.
- the irradiation center position P can be adjusted to the viewpoint of the viewer 1 through the rotation of the first and second wedge prisms 41 and 42, the display light L is displayed from the display 10 to the first and second wedge prisms 41, The size of the relay optical system including the reflector 20 and the concave mirror 30 that relay to 42 can be reduced.
- the irradiation center position P can be moved according to the viewpoint of the viewer 1 in the X direction, the lengths of the reflecting mirror 20 and the concave mirror 30 in the X direction. Can be shortened. Therefore, the head-up display device 100 can be compactly configured.
- the second wedge prism 42 is provided at a position closer to the display 10 than the first wedge prism 41 in the optical path.
- the wedge angle ⁇ 1 of the first wedge prism 41 is formed at an angle equal to or larger than the wedge angle ⁇ 2 of the second wedge prism 42.
- the wedge angle ⁇ 2 is a value corresponding to the turning radius R1 of the movable rotation center F2 shown in FIG. 6, and the wedge angle ⁇ 1 is a value corresponding to the turning radius R2 of the irradiation center position P shown in FIG. .. If the wedge angle ⁇ 1 is less than the wedge angle ⁇ 2, the circumference C2 centered on the movable rotation center F2 cannot reach the fixed rotation center F1 as shown in the comparative example of FIG.
- the movable range Ar that can be moved becomes an annular shape when viewed from the viewer 1, and a non-reachable area Ad that the irradiation center position P cannot reach is formed in the center of the movable range Ar.
- the wedge angle ⁇ 1 is an angle equal to or larger than the wedge angle ⁇ 2
- the circumference C2 centered on the movable rotation center F2 can reach the fixed rotation center F1, and the non-reachable region Ad is not formed.
- the movable range Ar can be formed in a circular shape. Therefore, the irradiation center position P can be adjusted more reliably so as to match the viewpoint of the viewer 1, and the visibility of the virtual image V can be improved.
- the head-up display device 100 includes a concave mirror 30 which is an example of a mirror that reflects the display light L from the display device 10 toward the windshield 201.
- the first and second wedge prisms 41 and 42 are provided between the concave mirror 30 and the windshield 201 in the optical path. According to this configuration, the first and second wedge prisms 41 and 42 for controlling the irradiation direction of the display light L are provided after the concave mirror 30 in the optical path, so that the size of the concave mirror 30 can be suppressed and the head-up can be achieved.
- the display device 100 can be compactly configured. Further, the concave mirror 30 is fixed in the optical path space Sc of the housing 60 via the mirror holder 31. Therefore, since the drive mechanism for rotating the concave mirror 30 is not required, the configuration around the concave mirror 30 can be simplified.
- the head-up display device 100 rotates the second wedge prism 42 through the second drive unit 44 to rotate the movable rotation center F2 around the fixed rotation center F1 along the circumference C1.
- a unit 70 is provided. According to this configuration, the control unit 70 can move and control the irradiation center position P within the movable range Ar having a radius Rr obtained by adding the turning radius R1 of the circumference C1 and the turning radius R2 of the circumference C2. .. Therefore, the irradiation center position P can be adjusted more reliably so as to match the viewpoint of the viewer 1, and the visibility of the virtual image V can be improved.
- the head-up display device 100 includes the first and second wedge prisms 41 and 42, but the number of wedge prisms is not limited to two and may be three or more. By increasing the number of wedge prisms, it is possible to increase the area of the movable range Ar while keeping the wedge angle small. By reducing the wedge angle, the wedge prism can be made thinner and can be configured more compactly.
- the irradiation center position is as shown in FIG. 8 by rotating the third wedge prism. P rotates along the circumference C3 around the movable rotation center F3 located on the circumference C2.
- the wedge angle ⁇ 1 of the first wedge prism 41 may be formed at an angle smaller than the wedge angle ⁇ 2 of the second wedge prism 42.
- the reflecting mirror 20 in the above embodiment is not limited to a plane mirror, and may be a concave mirror. Further, the reflecting mirror 20 may be omitted, and the display light L from the display 10 may be directly applied to the concave mirror 30. Further, the concave mirror 30 may be omitted, and the display light L from the display 10 may be directly applied to the first and second wedge prisms 41 and 42.
- the head-up display device 100 is mounted on the vehicle 200, but it may be mounted on a vehicle such as an airplane or a ship other than the vehicle 200. Further, the projected member is not limited to the windshield, and may be a dedicated combiner.
- control unit 70 may move the irradiation center position P in response to a switch operation by the viewer 1.
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Abstract
Provided is a head-up display device capable of matching the illumination position of display light to the viewpoint of a viewer. A head-up display device 100 displays a virtual image by projecting display light L onto a windshield. The head-up display device 100 is provided with: a display unit 10 for emitting the display light L; first and second wedge prisms 41, 42 which are disposed on the optical path of the display light L from the display unit 10 to the windshield, and which transmit the display light L from the display unit 10; and first and second drive portions 43, 44 for rotating the first and second wedge prisms 41, 42 respectively about an axis of rotation along the optical path.
Description
本開示は、ヘッドアップディスプレイ装置に関する。
This disclosure relates to a head-up display device.
例えば、特許文献1に記載のヘッドアップディスプレイ装置は、表示光を発する表示器と、表示光をフロントガラスに反射させる反射部材と、車幅方向に沿う軸部を中心に反射部材の角度を変える駆動手段と、を備える。
For example, the head-up display device described in Patent Document 1 has a display that emits display light, a reflective member that reflects the display light to the windshield, and changes the angle of the reflective member around a shaft portion along the vehicle width direction. It is provided with a driving means.
上記特許文献1に記載の構成において、駆動手段により反射部材の角度が変えられることにより、視認者に照射される表示光の照射位置が視認者の視点に合わせて高さ方向に移動可能となる。しかしながら、視認者の視点が車幅方向にずれている場合には表示光の照射位置を車幅方向にずらすことができず、表示光の照射位置が視認者の視点に合わないおそれがある。
In the configuration described in Patent Document 1, by changing the angle of the reflecting member by the driving means, the irradiation position of the display light emitted to the viewer can be moved in the height direction according to the viewpoint of the viewer. .. However, when the viewpoint of the viewer is shifted in the vehicle width direction, the irradiation position of the display light cannot be shifted in the vehicle width direction, and the irradiation position of the display light may not match the viewpoint of the viewer.
本開示は、上記実状を鑑みてなされたものであり、表示光の照射位置を視認者の視点に合わせることができるヘッドアップディスプレイ装置を提供することを目的とする。
The present disclosure has been made in view of the above circumstances, and an object of the present disclosure is to provide a head-up display device capable of adjusting the irradiation position of the display light to the viewpoint of the viewer.
上記目的を達成するため、本開示に係るヘッドアップディスプレイ装置は、
表示光を被投射部材に投射することにより虚像を表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記表示光を出射する表示器と、
前記表示器から前記被投射部材までの前記表示光の光路に沿って配置され、前記表示器からの前記表示光を透過させる第1及び第2のウェッジプリズムと、
前記第1及び第2のウェッジプリズムそれぞれを前記光路に沿う回転軸を中心に回転させる駆動部と、を備える。 In order to achieve the above object, the head-up display device according to the present disclosure is
A head-up display device that displays a virtual image by projecting display light onto a projected member.
A display that emits the display light and
The first and second wedge prisms arranged along the optical path of the display light from the display to the projected member and transmitting the display light from the display, and
Each of the first and second wedge prisms is provided with a drive unit for rotating each of the first and second wedge prisms about a rotation axis along the optical path.
表示光を被投射部材に投射することにより虚像を表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記表示光を出射する表示器と、
前記表示器から前記被投射部材までの前記表示光の光路に沿って配置され、前記表示器からの前記表示光を透過させる第1及び第2のウェッジプリズムと、
前記第1及び第2のウェッジプリズムそれぞれを前記光路に沿う回転軸を中心に回転させる駆動部と、を備える。 In order to achieve the above object, the head-up display device according to the present disclosure is
A head-up display device that displays a virtual image by projecting display light onto a projected member.
A display that emits the display light and
The first and second wedge prisms arranged along the optical path of the display light from the display to the projected member and transmitting the display light from the display, and
Each of the first and second wedge prisms is provided with a drive unit for rotating each of the first and second wedge prisms about a rotation axis along the optical path.
本開示によれば、ヘッドアップディスプレイ装置において、表示光の照射位置を視認者の視点に合わせることができる。
According to the present disclosure, in the head-up display device, the irradiation position of the display light can be adjusted to the viewpoint of the viewer.
本開示に係るヘッドアップディスプレイ装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。以下では、X方向は車幅方向に沿い、Y方向は車両前後方向に沿い、Z方向は高さ方向に沿う。
図1に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置100は、車両200のダッシュボード内に搭載される。ヘッドアップディスプレイ装置100は、車両200の被投射部材の一例であるフロントガラス201に向けて画像を表す表示光Lを出射する。表示光Lはフロントガラス201で反射して視認者1(主に車両200の運転者)に到達する。これにより、ヘッドアップディスプレイ装置100は、視認者1により視認可能に車両情報を含む虚像Vを表示する。ヘッドアップディスプレイ装置100は、表示光Lの視認者1に対する照射中心位置Pを移動可能範囲Ar内で移動させることにより、照射中心位置Pを視認者1の視点に合わせる。表示光Lは、照射中心位置Pを中心としたアイボックスEb内に照射される。アイボックスEbは、X方向に長く、Z方向に短い長方形形状をなす。 An embodiment of the head-up display device according to the present disclosure will be described with reference to the drawings. In the following, the X direction is along the vehicle width direction, the Y direction is along the vehicle front-rear direction, and the Z direction is along the height direction.
As shown in FIG. 1, the head-updisplay device 100 is mounted in the dashboard of the vehicle 200. The head-up display device 100 emits display light L representing an image toward the windshield 201, which is an example of the projected member of the vehicle 200. The display light L is reflected by the windshield 201 and reaches the viewer 1 (mainly the driver of the vehicle 200). As a result, the head-up display device 100 displays the virtual image V including the vehicle information so as to be visible to the viewer 1. The head-up display device 100 adjusts the irradiation center position P to the viewpoint of the viewer 1 by moving the irradiation center position P of the display light L with respect to the viewer 1 within the movable range Ar. The display light L is irradiated into the eye box Eb centered on the irradiation center position P. The eyebox Eb has a rectangular shape that is long in the X direction and short in the Z direction.
図1に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置100は、車両200のダッシュボード内に搭載される。ヘッドアップディスプレイ装置100は、車両200の被投射部材の一例であるフロントガラス201に向けて画像を表す表示光Lを出射する。表示光Lはフロントガラス201で反射して視認者1(主に車両200の運転者)に到達する。これにより、ヘッドアップディスプレイ装置100は、視認者1により視認可能に車両情報を含む虚像Vを表示する。ヘッドアップディスプレイ装置100は、表示光Lの視認者1に対する照射中心位置Pを移動可能範囲Ar内で移動させることにより、照射中心位置Pを視認者1の視点に合わせる。表示光Lは、照射中心位置Pを中心としたアイボックスEb内に照射される。アイボックスEbは、X方向に長く、Z方向に短い長方形形状をなす。 An embodiment of the head-up display device according to the present disclosure will be described with reference to the drawings. In the following, the X direction is along the vehicle width direction, the Y direction is along the vehicle front-rear direction, and the Z direction is along the height direction.
As shown in FIG. 1, the head-up
図2に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置100は、表示器10と、反射鏡20と、凹面鏡30と、鏡ホルダ21,31と、照射位置移動ユニット40と、筐体60と、制御部70と、を備える。
As shown in FIG. 2, the head-up display device 100 includes a display 10, a reflector 20, a concave mirror 30, mirror holders 21 and 31, an irradiation position moving unit 40, a housing 60, and a control unit 70. And.
表示器10は、制御部70による制御のもと、像を表す表示光Lを出射する。表示器10は、例えば、光源により照明されるTFT(Thin Film Transistor)型の液晶表示パネルから構成されてもよいし、有機ELディスプレイ(OELD:Organic Electro-Luminescence Display)から構成されてもよい。
The display 10 emits a display light L representing an image under the control of the control unit 70. The display 10 may be composed of, for example, a TFT (Thin Film Transistor) type liquid crystal display panel illuminated by a light source, or may be composed of an organic EL display (OELD: Organic Electro-Luminescence Display).
反射鏡20は、表示器10からの表示光Lを凹面鏡30に向けて反射させる平面鏡である。鏡ホルダ21は、反射鏡20の背面から反射鏡20を支持し、筐体60の光路空間Sc内に固定される。
凹面鏡30は、反射鏡20で反射した表示光Lをフロントガラス201に向けて拡大させつつ反射させる。鏡ホルダ31は、凹面鏡30の背面から凹面鏡30を支持し、筐体60の光路空間Sc内に固定される。 The reflectingmirror 20 is a plane mirror that reflects the display light L from the display 10 toward the concave mirror 30. The mirror holder 21 supports the reflector 20 from the back surface of the reflector 20 and is fixed in the optical path space Sc of the housing 60.
Theconcave mirror 30 reflects the display light L reflected by the reflector 20 while enlarging it toward the windshield 201. The mirror holder 31 supports the concave mirror 30 from the back surface of the concave mirror 30 and is fixed in the optical path space Sc of the housing 60.
凹面鏡30は、反射鏡20で反射した表示光Lをフロントガラス201に向けて拡大させつつ反射させる。鏡ホルダ31は、凹面鏡30の背面から凹面鏡30を支持し、筐体60の光路空間Sc内に固定される。 The reflecting
The
図2に示すように、筐体60は、非透光性の樹脂又は金属で箱状に形成され、内部に表示光Lが通過する光路空間Scを有する。筐体60には、ヘッドアップディスプレイ装置100の各構成が収納されている。筐体60には、フロントガラス201(図1参照)に対向する位置に開口部61が形成されている。筐体60は、開口部61を塞ぐ湾曲板状の窓板材50を備える。窓板材50は、表示光Lが透過するアクリル等の透光性の樹脂からなる。
As shown in FIG. 2, the housing 60 is made of a non-transmissive resin or metal in a box shape, and has an optical path space Sc through which the display light L passes. Each configuration of the head-up display device 100 is housed in the housing 60. The housing 60 is formed with an opening 61 at a position facing the windshield 201 (see FIG. 1). The housing 60 includes a curved plate-shaped window plate material 50 that closes the opening 61. The window plate material 50 is made of a translucent resin such as acrylic through which the display light L is transmitted.
照射位置移動ユニット40は、第1のウェッジプリズム41と、第2のウェッジプリズム42と、第1のウェッジプリズム41を回転させる第1の駆動部43と、第2のウェッジプリズム42を回転させる第2の駆動部44と、第1及び第2のウェッジプリズム41,42を保持するプリズムホルダ45,46と、第1及び第2のウェッジプリズム41,42及びプリズムホルダ45,46を収容する収容ケース47と、を備える。
The irradiation position moving unit 40 has a first wedge prism 41, a second wedge prism 42, a first drive unit 43 for rotating the first wedge prism 41, and a second wedge prism 42 for rotating the first wedge prism 41. A storage case for accommodating the drive unit 44 of 2, the prism holders 45 and 46 for holding the first and second wedge prisms 41 and 42, and the first and second wedge prisms 41 and 42 and the prism holders 45 and 46. 47 and.
図3に示すように、第1及び第2のウェッジプリズム41,42は、表示光Lの光軸方向JLに沿って並べられる。第1及び第2のウェッジプリズム41,42は、それぞれの厚さ方向が表示光Lの光軸方向JLに沿うように配置される。第2のウェッジプリズム42は、表示光Lの光路において第1のウェッジプリズム41よりも凹面鏡30に近い位置に設けられる。
As shown in FIG. 3, the first and second wedge prisms 41 and 42 are arranged along the optical axis direction JL of the display light L. The first and second wedge prisms 41 and 42 are arranged so that their respective thickness directions are along the optical axis direction JL of the display light L. The second wedge prism 42 is provided at a position closer to the concave mirror 30 than the first wedge prism 41 in the optical path of the display light L.
第1及び第2のウェッジプリズム41,42は、それぞれ透過性部材により、出射面が傾斜した円板状をなす。
詳しくは、図5に示すように、第1のウェッジプリズム41は、表示光Lが入射する入射面41aと、表示光Lを出射する出射面41bと、を備える。入射面41aは回転軸Ax1に直交する方向に延びる。出射面41bは入射面41aに対して傾斜した方向に延びる。第1のウェッジプリズム41は、入射した第2のウェッジプリズム42を透過した表示光Lを、第1のウェッジプリズム41の厚さが厚い方向に屈折させたうえでフロントガラス201に向けて出射する。 The first and second wedge prisms 41 and 42 each have a disc shape with an inclined exit surface due to a transmissive member.
Specifically, as shown in FIG. 5, thefirst wedge prism 41 includes an incident surface 41a on which the display light L is incident and an exit surface 41b that emits the display light L. The incident surface 41a extends in a direction orthogonal to the rotation axis Ax1. The exit surface 41b extends in a direction inclined with respect to the incident surface 41a. The first wedge prism 41 emits the display light L transmitted through the incident second wedge prism 42 toward the windshield 201 after refracting the display light L transmitted in the direction in which the thickness of the first wedge prism 41 is thicker. ..
詳しくは、図5に示すように、第1のウェッジプリズム41は、表示光Lが入射する入射面41aと、表示光Lを出射する出射面41bと、を備える。入射面41aは回転軸Ax1に直交する方向に延びる。出射面41bは入射面41aに対して傾斜した方向に延びる。第1のウェッジプリズム41は、入射した第2のウェッジプリズム42を透過した表示光Lを、第1のウェッジプリズム41の厚さが厚い方向に屈折させたうえでフロントガラス201に向けて出射する。 The first and
Specifically, as shown in FIG. 5, the
図4に示すように、第2のウェッジプリズム42は、表示光Lが入射する入射面42aと、表示光Lを出射する出射面42bと、を備える。入射面42aは回転軸Ax2に直交する方向に延びる。出射面42bは入射面42aに対して傾斜した方向に延びる。第2のウェッジプリズム42は、入射した凹面鏡30を反射した表示光Lを、第2のウェッジプリズム42の厚さが厚い方向に屈折させたうえで第1のウェッジプリズム41に向けて出射する。第2のウェッジプリズム42の厚さは、第1のウェッジプリズム41の厚さよりも薄く形成されている。
As shown in FIG. 4, the second wedge prism 42 includes an incident surface 42a on which the display light L is incident and an exit surface 42b that emits the display light L. The incident surface 42a extends in a direction orthogonal to the rotation axis Ax2. The exit surface 42b extends in a direction inclined with respect to the incident surface 42a. The second wedge prism 42 refracts the display light L reflected from the incident concave mirror 30 in the direction in which the thickness of the second wedge prism 42 is thicker, and then emits the display light L toward the first wedge prism 41. The thickness of the second wedge prism 42 is formed to be thinner than the thickness of the first wedge prism 41.
第1のウェッジプリズム41のウェッジ角α1は、第2のウェッジプリズム42のウェッジ角α2以上の角度で形成されている。ウェッジ角α1,α2は、入射面41a,42aに対して出射面41b,42bがなす角度である。ウェッジ角α2は後述する図6に示す可動回転中心F2の回転半径R1に対応した値となり、ウェッジ角α1は後述する図6に示す照射中心位置Pの回転半径R2に対応した値となる。ウェッジ角α1がウェッジ角α2以上の角度に設定されることにより、回転半径R1が回転半径R2以下に設定される。
The wedge angle α1 of the first wedge prism 41 is formed at an angle equal to or greater than the wedge angle α2 of the second wedge prism 42. The wedge angles α1 and α2 are angles formed by the exit surfaces 41b and 42b with respect to the incident surfaces 41a and 42a. The wedge angle α2 is a value corresponding to the turning radius R1 of the movable rotation center F2 shown in FIG. 6 described later, and the wedge angle α1 is a value corresponding to the turning radius R2 of the irradiation center position P shown in FIG. 6 described later. By setting the wedge angle α1 to an angle equal to or greater than the wedge angle α2, the turning radius R1 is set to the turning radius R2 or less.
図2に示すように、プリズムホルダ45は、第1のウェッジプリズム41の周囲を囲み、第1のウェッジプリズム41を保持する。同様に、プリズムホルダ46は、第2のウェッジプリズム42の周囲を囲み、第2のウェッジプリズム42を保持する。
収容ケース47は、光軸方向JLに貫通した筒状をなす。収容ケース47内にはプリズムホルダ45,46が回転可能に収容される。収容ケース47は筐体60の光路空間Sc内に固定される。 As shown in FIG. 2, theprism holder 45 surrounds the first wedge prism 41 and holds the first wedge prism 41. Similarly, the prism holder 46 surrounds the second wedge prism 42 and holds the second wedge prism 42.
Thestorage case 47 has a cylindrical shape penetrating in the optical axis direction JL. The prism holders 45 and 46 are rotatably housed in the storage case 47. The storage case 47 is fixed in the optical path space Sc of the housing 60.
収容ケース47は、光軸方向JLに貫通した筒状をなす。収容ケース47内にはプリズムホルダ45,46が回転可能に収容される。収容ケース47は筐体60の光路空間Sc内に固定される。 As shown in FIG. 2, the
The
第1の駆動部43は、制御部70による制御のもと、光軸方向JLに沿う回転軸Ax1(図5参照)を中心に第1のウェッジプリズム41を回転させる。この回転軸Ax1は、第1のウェッジプリズム41の中心を通る。第1の駆動部43は、例えば、制御部70により駆動されるモータ43aと、モータ43aの回転力をプリズムホルダ45に伝える伝達機構43bと、を備える。伝達機構43bは、例えば、第1のウェッジプリズム41が保持されるプリズムホルダ45の外周面に噛み合う歯車である。
The first drive unit 43 rotates the first wedge prism 41 around the rotation axis Ax1 (see FIG. 5) along the optical axis direction JL under the control of the control unit 70. The rotation axis Ax1 passes through the center of the first wedge prism 41. The first drive unit 43 includes, for example, a motor 43a driven by the control unit 70 and a transmission mechanism 43b that transmits the rotational force of the motor 43a to the prism holder 45. The transmission mechanism 43b is, for example, a gear that meshes with the outer peripheral surface of the prism holder 45 in which the first wedge prism 41 is held.
第2の駆動部44は、制御部70による制御のもと、光軸方向JLに沿う回転軸Ax2(図4参照)を中心に第2のウェッジプリズム42を回転させる。この回転軸Ax2は、第2のウェッジプリズム42の中心を通る。第2の駆動部44は、第1の駆動部43と同様に、モータ44a及び伝達機構44bを備える。
The second drive unit 44 rotates the second wedge prism 42 around the rotation axis Ax2 (see FIG. 4) along the optical axis direction JL under the control of the control unit 70. The rotation axis Ax2 passes through the center of the second wedge prism 42. The second drive unit 44 includes a motor 44a and a transmission mechanism 44b, similarly to the first drive unit 43.
制御部70は、表示器10、第1の駆動部43、第2の駆動部44を制御する。制御部70は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等から構成されるマイクロコンピュータである。
The control unit 70 controls the display 10, the first drive unit 43, and the second drive unit 44. The control unit 70 is a microcomputer composed of a CPU (Central Processing Unit), a ROM (ReadOnlyMemory), a RAM (RandomAccessMemory), and the like.
制御部70は、表示器10を通じて表示光Lを出射する。
また、制御部70は、視認者1の視点の位置情報を示す視点情報Ieを取得し、取得した視点情報Ieに基づき第1及び第2の駆動部43,44を通じて第1及び第2のウェッジプリズム41,42を回転させることにより表示光Lの照射中心位置Pを視点情報Ieが示す視点に合わせる。表示光Lは表示光Lの光軸に直交する方向から切断すると車幅方向に長い長方形形状をなす。照射中心位置Pは、この長方形形状の中央に位置する。例えば、制御部70は、照射中心位置Pを視認者1の両眼の中心に合わせる。これにより、表示光Lの照射中心位置Pを視認者1の視点に合わせることができ、視認者1の視点に関わらず適切に虚像Vを視認者1に視認させることができる。
視点情報Ieは、例えば、カメラにより撮像された視認者1の顔の画像情報に基づき視認者1の視点が推定された情報である。なお、制御部70が視認者1の顔の画像情報を視点情報Ieとして取得し、取得した視点情報Ieに基づき視認者1の視点を推定してもよい。 Thecontrol unit 70 emits the display light L through the display 10.
Further, thecontrol unit 70 acquires the viewpoint information Ie indicating the position information of the viewpoint of the viewer 1, and based on the acquired viewpoint information Ie, the first and second wedges are passed through the first and second drive units 43 and 44. By rotating the prisms 41 and 42, the irradiation center position P of the display light L is adjusted to the viewpoint indicated by the viewpoint information IE. The display light L forms a long rectangular shape in the vehicle width direction when cut from the direction orthogonal to the optical axis of the display light L. The irradiation center position P is located at the center of this rectangular shape. For example, the control unit 70 aligns the irradiation center position P with the center of both eyes of the viewer 1. As a result, the irradiation center position P of the display light L can be aligned with the viewpoint of the viewer 1, and the virtual image V can be appropriately visually recognized by the viewer 1 regardless of the viewpoint of the viewer 1.
The viewpoint information IE is, for example, information in which the viewpoint of theviewer 1 is estimated based on the image information of the face of the viewer 1 captured by the camera. The control unit 70 may acquire the image information of the face of the viewer 1 as the viewpoint information IE, and estimate the viewpoint of the viewer 1 based on the acquired viewpoint information IE.
また、制御部70は、視認者1の視点の位置情報を示す視点情報Ieを取得し、取得した視点情報Ieに基づき第1及び第2の駆動部43,44を通じて第1及び第2のウェッジプリズム41,42を回転させることにより表示光Lの照射中心位置Pを視点情報Ieが示す視点に合わせる。表示光Lは表示光Lの光軸に直交する方向から切断すると車幅方向に長い長方形形状をなす。照射中心位置Pは、この長方形形状の中央に位置する。例えば、制御部70は、照射中心位置Pを視認者1の両眼の中心に合わせる。これにより、表示光Lの照射中心位置Pを視認者1の視点に合わせることができ、視認者1の視点に関わらず適切に虚像Vを視認者1に視認させることができる。
視点情報Ieは、例えば、カメラにより撮像された視認者1の顔の画像情報に基づき視認者1の視点が推定された情報である。なお、制御部70が視認者1の顔の画像情報を視点情報Ieとして取得し、取得した視点情報Ieに基づき視認者1の視点を推定してもよい。 The
Further, the
The viewpoint information IE is, for example, information in which the viewpoint of the
次に、第1及び第2のウェッジプリズム41,42それぞれの回転に伴う照射中心位置Pの移動態様について説明する。
第2のウェッジプリズム42が回転すると、図6に示すように、可動回転中心F2は、固定回転中心F1を中心とした円周C1に沿って回転する。視認者1から見て、第2のウェッジプリズム42の回転方向と可動回転中心F2の回転方向は同一方向となる。第2のウェッジプリズム42の回転角度は、固定回転中心F1を中心とした可動回転中心F2の回転角度に対応している。例えば、第2のウェッジプリズム42を1°回転させると、可動回転中心F2が円周C1に沿って1°回転する。 Next, the movement mode of the irradiation center position P accompanying the rotation of each of the first and second wedge prisms 41 and 42 will be described.
When thesecond wedge prism 42 rotates, as shown in FIG. 6, the movable rotation center F2 rotates along the circumference C1 about the fixed rotation center F1. Seen from the viewer 1, the rotation direction of the second wedge prism 42 and the rotation direction of the movable rotation center F2 are the same. The rotation angle of the second wedge prism 42 corresponds to the rotation angle of the movable rotation center F2 centered on the fixed rotation center F1. For example, when the second wedge prism 42 is rotated by 1 °, the movable rotation center F2 rotates by 1 ° along the circumference C1.
第2のウェッジプリズム42が回転すると、図6に示すように、可動回転中心F2は、固定回転中心F1を中心とした円周C1に沿って回転する。視認者1から見て、第2のウェッジプリズム42の回転方向と可動回転中心F2の回転方向は同一方向となる。第2のウェッジプリズム42の回転角度は、固定回転中心F1を中心とした可動回転中心F2の回転角度に対応している。例えば、第2のウェッジプリズム42を1°回転させると、可動回転中心F2が円周C1に沿って1°回転する。 Next, the movement mode of the irradiation center position P accompanying the rotation of each of the first and
When the
第1のウェッジプリズム41が回転すると、照射中心位置Pは、可動回転中心F2を中心とした円周C2に沿って回転する。視認者1から見て、第1のウェッジプリズム41の回転方向と照射中心位置Pの回転方向は同一方向となる。第1のウェッジプリズム41の回転角度は、円周C2に沿う照射中心位置Pの回転角度に対応している。例えば、第1のウェッジプリズム41を1°回転させると、照射中心位置Pが円周C2に沿って1°回転する。
When the first wedge prism 41 rotates, the irradiation center position P rotates along the circumference C2 centered on the movable rotation center F2. Seen from the viewer 1, the rotation direction of the first wedge prism 41 and the rotation direction of the irradiation center position P are the same. The rotation angle of the first wedge prism 41 corresponds to the rotation angle of the irradiation center position P along the circumference C2. For example, when the first wedge prism 41 is rotated by 1 °, the irradiation center position P is rotated by 1 ° along the circumference C2.
可動回転中心F2が円周C1に沿って移動可能であり、かつ、この可動回転中心F2を中心として照射中心位置Pが円周C2に沿って移動可能に構成される。このため、照射中心位置Pが移動可能範囲Ar内で移動可能となる。移動可能範囲Arは、円周C1の回転半径R1と円周C2の回転半径R2を足し合わせた値の半径Rrを有する円形をなす。
なお、円周C1,C2は真円及び楕円の何れであってもよい。
ウェッジ角α1がウェッジ角α2以上の角度に設定されることにより、円周C2の回転半径R2が円周C1の回転半径R1以上に設定される。これにより、円形の移動可能範囲Arの全域にわたって照射中心位置Pが移動可能となる。図9の比較例で示すように、回転半径R2が回転半径R1よりも小さく設定される場合、移動可能範囲Arが固定回転中心F1を中心とした円環状をなし、移動可能範囲Arの中央部に照射中心位置Pが移動不能な不到達領域Adが形成される。 The movable rotation center F2 is movable along the circumference C1, and the irradiation center position P is configured to be movable along the circumference C2 with the movable rotation center F2 as the center. Therefore, the irradiation center position P can be moved within the movable range Ar. The movable range Ar forms a circle having a radius Rr of the value obtained by adding the radius of gyration R1 of the circumference C1 and the radius of gyration R2 of the circumference C2.
The circumferences C1 and C2 may be either a perfect circle or an ellipse.
By setting the wedge angle α1 to an angle equal to or greater than the wedge angle α2, the turning radius R2 of the circumference C2 is set to be equal to or higher than the turning radius R1 of the circumference C1. As a result, the irradiation center position P can be moved over the entire range of the circular movable range Ar. As shown in the comparative example of FIG. 9, when the turning radius R2 is set smaller than the turning radius R1, the movable range Ar forms an annular shape centered on the fixed rotation center F1, and the central portion of the movable range Ar. An unreachable region Ad in which the irradiation center position P cannot move is formed.
なお、円周C1,C2は真円及び楕円の何れであってもよい。
ウェッジ角α1がウェッジ角α2以上の角度に設定されることにより、円周C2の回転半径R2が円周C1の回転半径R1以上に設定される。これにより、円形の移動可能範囲Arの全域にわたって照射中心位置Pが移動可能となる。図9の比較例で示すように、回転半径R2が回転半径R1よりも小さく設定される場合、移動可能範囲Arが固定回転中心F1を中心とした円環状をなし、移動可能範囲Arの中央部に照射中心位置Pが移動不能な不到達領域Adが形成される。 The movable rotation center F2 is movable along the circumference C1, and the irradiation center position P is configured to be movable along the circumference C2 with the movable rotation center F2 as the center. Therefore, the irradiation center position P can be moved within the movable range Ar. The movable range Ar forms a circle having a radius Rr of the value obtained by adding the radius of gyration R1 of the circumference C1 and the radius of gyration R2 of the circumference C2.
The circumferences C1 and C2 may be either a perfect circle or an ellipse.
By setting the wedge angle α1 to an angle equal to or greater than the wedge angle α2, the turning radius R2 of the circumference C2 is set to be equal to or higher than the turning radius R1 of the circumference C1. As a result, the irradiation center position P can be moved over the entire range of the circular movable range Ar. As shown in the comparative example of FIG. 9, when the turning radius R2 is set smaller than the turning radius R1, the movable range Ar forms an annular shape centered on the fixed rotation center F1, and the central portion of the movable range Ar. An unreachable region Ad in which the irradiation center position P cannot move is formed.
次に、制御部70による照射中心位置Pを視認者1の視点に合わせるための処理について説明する。以下では、図7を参照しつつ、照射中心位置Pを移動可能範囲Ar内における視点Epに合わせる場合について説明する。この処理の開始時には照射中心位置Pが第1位置Paに位置する。
制御部70は、第2の駆動部44を通じて第2のウェッジプリズム42を回転させることにより、図7の矢印Yj1に示すように、視点Epに接するように円周C2を可動回転中心F2とともに移動させる。図7の破線で示す円周C2は移動前であり、図7の一点鎖線で示す円周C2は移動後である。これにより、照射中心位置Pが第1位置Paから第2位置Pbに移動する。
また、制御部70は、第1の駆動部43を通じて第1のウェッジプリズム41を回転させることにより、図7の矢印Yj2に示すように、円周C2に沿って照射中心位置Pを視点Epに近づくように移動させる。これにより、照射中心位置Pが第2位置Pbから視点Epに一致する第3位置Pcまで移動する。
なお、制御部70は、第1及び第2のウェッジプリズム41,42を同時に回転させてもよいし、順番に回転させてもよい。 Next, a process for adjusting the irradiation center position P by thecontrol unit 70 to the viewpoint of the viewer 1 will be described. Hereinafter, a case where the irradiation center position P is aligned with the viewpoint Ep in the movable range Ar will be described with reference to FIG. 7. At the start of this process, the irradiation center position P is located at the first position Pa.
Thecontrol unit 70 moves the circumference C2 together with the movable rotation center F2 so as to be in contact with the viewpoint Ep as shown by the arrow Yj1 in FIG. 7 by rotating the second wedge prism 42 through the second drive unit 44. Let me. The circumference C2 shown by the broken line in FIG. 7 is before the movement, and the circumference C2 shown by the alternate long and short dash line in FIG. 7 is after the movement. As a result, the irradiation center position P moves from the first position Pa to the second position Pb.
Further, thecontrol unit 70 rotates the first wedge prism 41 through the first drive unit 43, so that the irradiation center position P is set to the viewpoint Ep along the circumference C2 as shown by the arrow Yj2 in FIG. Move it closer. As a result, the irradiation center position P moves from the second position Pb to the third position Pc corresponding to the viewpoint Ep.
Thecontrol unit 70 may rotate the first and second wedge prisms 41 and 42 at the same time, or may rotate them in order.
制御部70は、第2の駆動部44を通じて第2のウェッジプリズム42を回転させることにより、図7の矢印Yj1に示すように、視点Epに接するように円周C2を可動回転中心F2とともに移動させる。図7の破線で示す円周C2は移動前であり、図7の一点鎖線で示す円周C2は移動後である。これにより、照射中心位置Pが第1位置Paから第2位置Pbに移動する。
また、制御部70は、第1の駆動部43を通じて第1のウェッジプリズム41を回転させることにより、図7の矢印Yj2に示すように、円周C2に沿って照射中心位置Pを視点Epに近づくように移動させる。これにより、照射中心位置Pが第2位置Pbから視点Epに一致する第3位置Pcまで移動する。
なお、制御部70は、第1及び第2のウェッジプリズム41,42を同時に回転させてもよいし、順番に回転させてもよい。 Next, a process for adjusting the irradiation center position P by the
The
Further, the
The
(効果)
以上、説明した一実施形態によれば、以下の効果を奏する。
(1)ヘッドアップディスプレイ装置100は、表示光Lを被投射部材の一例であるフロントガラス201に投射することにより虚像Vを表示する。ヘッドアップディスプレイ装置100は、表示光Lを出射する表示器10と、表示器10からフロントガラス201までの表示光Lの光路に沿って配置され、表示器10からの表示光Lを透過させる第1及び第2のウェッジプリズム41,42と、第1及び第2のウェッジプリズム41,42それぞれを光路に沿う回転軸Ax1,Ax2を中心に回転させる駆動部の一例である第1及び第2の駆動部43,44と、を備える。
この構成によれば、ヘッドアップディスプレイ装置100は、第1の駆動部43を介して第1のウェッジプリズム41の回転位置を調整し、第2の駆動部44を介して第2のウェッジプリズム42の回転位置を調整することにより、視認者1に向けて照射される表示光Lの照射中心位置Pを視認者1の視点に合うようにX方向及びY方向に調整可能となる。これにより、虚像Vの視認性を高めることができる。
第1及び第2のウェッジプリズム41,42の回転を通じて、照射中心位置Pを視認者1の視点に合わせることができるため、表示光Lを表示器10から第1及び第2のウェッジプリズム41,42までリレーする反射鏡20及び凹面鏡30からなるリレー光学系のサイズを小さくすることができる。特に、上記構成では、特許文献1に記載の構成と異なり、X方向において照射中心位置Pを視認者1の視点に合わせて移動可能であるため、反射鏡20及び凹面鏡30のX方向の長さを短くすることができる。よって、ヘッドアップディスプレイ装置100をコンパクトに構成することができる。 (effect)
According to the above-described embodiment, the following effects are obtained.
(1) The head-updisplay device 100 displays a virtual image V by projecting the display light L onto the windshield 201 which is an example of the projected member. The head-up display device 100 is arranged along the optical path of the display 10 that emits the display light L and the display light L from the display 10 to the windshield 201, and transmits the display light L from the display 10. The first and second wedge prisms 41 and 42, which are examples of the driving unit that rotates the first and second wedge prisms 41 and 42 about the rotation axes Ax1 and Ax2 along the optical path, respectively. The drive units 43 and 44 are provided.
According to this configuration, the head-updisplay device 100 adjusts the rotational position of the first wedge prism 41 via the first drive unit 43, and the second wedge prism 42 via the second drive unit 44. By adjusting the rotation position of, the irradiation center position P of the display light L emitted toward the viewer 1 can be adjusted in the X direction and the Y direction so as to match the viewpoint of the viewer 1. This makes it possible to improve the visibility of the virtual image V.
Since the irradiation center position P can be adjusted to the viewpoint of theviewer 1 through the rotation of the first and second wedge prisms 41 and 42, the display light L is displayed from the display 10 to the first and second wedge prisms 41, The size of the relay optical system including the reflector 20 and the concave mirror 30 that relay to 42 can be reduced. In particular, in the above configuration, unlike the configuration described in Patent Document 1, since the irradiation center position P can be moved according to the viewpoint of the viewer 1 in the X direction, the lengths of the reflecting mirror 20 and the concave mirror 30 in the X direction. Can be shortened. Therefore, the head-up display device 100 can be compactly configured.
以上、説明した一実施形態によれば、以下の効果を奏する。
(1)ヘッドアップディスプレイ装置100は、表示光Lを被投射部材の一例であるフロントガラス201に投射することにより虚像Vを表示する。ヘッドアップディスプレイ装置100は、表示光Lを出射する表示器10と、表示器10からフロントガラス201までの表示光Lの光路に沿って配置され、表示器10からの表示光Lを透過させる第1及び第2のウェッジプリズム41,42と、第1及び第2のウェッジプリズム41,42それぞれを光路に沿う回転軸Ax1,Ax2を中心に回転させる駆動部の一例である第1及び第2の駆動部43,44と、を備える。
この構成によれば、ヘッドアップディスプレイ装置100は、第1の駆動部43を介して第1のウェッジプリズム41の回転位置を調整し、第2の駆動部44を介して第2のウェッジプリズム42の回転位置を調整することにより、視認者1に向けて照射される表示光Lの照射中心位置Pを視認者1の視点に合うようにX方向及びY方向に調整可能となる。これにより、虚像Vの視認性を高めることができる。
第1及び第2のウェッジプリズム41,42の回転を通じて、照射中心位置Pを視認者1の視点に合わせることができるため、表示光Lを表示器10から第1及び第2のウェッジプリズム41,42までリレーする反射鏡20及び凹面鏡30からなるリレー光学系のサイズを小さくすることができる。特に、上記構成では、特許文献1に記載の構成と異なり、X方向において照射中心位置Pを視認者1の視点に合わせて移動可能であるため、反射鏡20及び凹面鏡30のX方向の長さを短くすることができる。よって、ヘッドアップディスプレイ装置100をコンパクトに構成することができる。 (effect)
According to the above-described embodiment, the following effects are obtained.
(1) The head-up
According to this configuration, the head-up
Since the irradiation center position P can be adjusted to the viewpoint of the
(2)第2のウェッジプリズム42は、光路における第1のウェッジプリズム41よりも表示器10に近い位置に設けられる。第1のウェッジプリズム41のウェッジ角α1は、第2のウェッジプリズム42のウェッジ角α2以上の角度に形成される。
この構成によれば、ウェッジ角α2は図6に示す可動回転中心F2の回転半径R1に対応した値となり、ウェッジ角α1は図6に示す照射中心位置Pの回転半径R2に対応した値となる。仮に、ウェッジ角α1がウェッジ角α2未満の場合には、図9の比較例で示すように、可動回転中心F2を中心とした円周C2が固定回転中心F1に到達できず、照射中心位置Pが移動可能な移動可能範囲Arが視認者1から見て円環状となり、移動可能範囲Arの中央に照射中心位置Pが到達不能な不到達領域Adが形成される。
この点、上記構成では、ウェッジ角α1がウェッジ角α2以上の角度であるため、可動回転中心F2を中心とした円周C2が固定回転中心F1に到達可能となり、不到達領域Adが形成されず、移動可能範囲Arを円形に形成することができる。よって、より確実に、照射中心位置Pを視認者1の視点に合うように調整可能となり、虚像Vの視認性を高めることができる。 (2) Thesecond wedge prism 42 is provided at a position closer to the display 10 than the first wedge prism 41 in the optical path. The wedge angle α1 of the first wedge prism 41 is formed at an angle equal to or larger than the wedge angle α2 of the second wedge prism 42.
According to this configuration, the wedge angle α2 is a value corresponding to the turning radius R1 of the movable rotation center F2 shown in FIG. 6, and the wedge angle α1 is a value corresponding to the turning radius R2 of the irradiation center position P shown in FIG. .. If the wedge angle α1 is less than the wedge angle α2, the circumference C2 centered on the movable rotation center F2 cannot reach the fixed rotation center F1 as shown in the comparative example of FIG. 9, and the irradiation center position P The movable range Ar that can be moved becomes an annular shape when viewed from theviewer 1, and a non-reachable area Ad that the irradiation center position P cannot reach is formed in the center of the movable range Ar.
In this respect, in the above configuration, since the wedge angle α1 is an angle equal to or larger than the wedge angle α2, the circumference C2 centered on the movable rotation center F2 can reach the fixed rotation center F1, and the non-reachable region Ad is not formed. , The movable range Ar can be formed in a circular shape. Therefore, the irradiation center position P can be adjusted more reliably so as to match the viewpoint of theviewer 1, and the visibility of the virtual image V can be improved.
この構成によれば、ウェッジ角α2は図6に示す可動回転中心F2の回転半径R1に対応した値となり、ウェッジ角α1は図6に示す照射中心位置Pの回転半径R2に対応した値となる。仮に、ウェッジ角α1がウェッジ角α2未満の場合には、図9の比較例で示すように、可動回転中心F2を中心とした円周C2が固定回転中心F1に到達できず、照射中心位置Pが移動可能な移動可能範囲Arが視認者1から見て円環状となり、移動可能範囲Arの中央に照射中心位置Pが到達不能な不到達領域Adが形成される。
この点、上記構成では、ウェッジ角α1がウェッジ角α2以上の角度であるため、可動回転中心F2を中心とした円周C2が固定回転中心F1に到達可能となり、不到達領域Adが形成されず、移動可能範囲Arを円形に形成することができる。よって、より確実に、照射中心位置Pを視認者1の視点に合うように調整可能となり、虚像Vの視認性を高めることができる。 (2) The
According to this configuration, the wedge angle α2 is a value corresponding to the turning radius R1 of the movable rotation center F2 shown in FIG. 6, and the wedge angle α1 is a value corresponding to the turning radius R2 of the irradiation center position P shown in FIG. .. If the wedge angle α1 is less than the wedge angle α2, the circumference C2 centered on the movable rotation center F2 cannot reach the fixed rotation center F1 as shown in the comparative example of FIG. 9, and the irradiation center position P The movable range Ar that can be moved becomes an annular shape when viewed from the
In this respect, in the above configuration, since the wedge angle α1 is an angle equal to or larger than the wedge angle α2, the circumference C2 centered on the movable rotation center F2 can reach the fixed rotation center F1, and the non-reachable region Ad is not formed. , The movable range Ar can be formed in a circular shape. Therefore, the irradiation center position P can be adjusted more reliably so as to match the viewpoint of the
(3)ヘッドアップディスプレイ装置100は、表示器10からの表示光Lをフロントガラス201に向けて反射させる鏡の一例である凹面鏡30を備える。第1及び第2のウェッジプリズム41,42は、光路において凹面鏡30とフロントガラス201の間に設けられる。
この構成によれば、表示光Lの照射方向を制御する第1及び第2のウェッジプリズム41,42が光路における凹面鏡30の後段に設けられることにより、凹面鏡30の大型化を抑制でき、ヘッドアップディスプレイ装置100をコンパクトに構成することができる。
また、凹面鏡30は、鏡ホルダ31を介して筐体60の光路空間Sc内に固定されている。よって、凹面鏡30を回動させる駆動機構が不要となるため、凹面鏡30の周囲の構成を簡素化することができる。 (3) The head-updisplay device 100 includes a concave mirror 30 which is an example of a mirror that reflects the display light L from the display device 10 toward the windshield 201. The first and second wedge prisms 41 and 42 are provided between the concave mirror 30 and the windshield 201 in the optical path.
According to this configuration, the first and second wedge prisms 41 and 42 for controlling the irradiation direction of the display light L are provided after the concave mirror 30 in the optical path, so that the size of the concave mirror 30 can be suppressed and the head-up can be achieved. The display device 100 can be compactly configured.
Further, theconcave mirror 30 is fixed in the optical path space Sc of the housing 60 via the mirror holder 31. Therefore, since the drive mechanism for rotating the concave mirror 30 is not required, the configuration around the concave mirror 30 can be simplified.
この構成によれば、表示光Lの照射方向を制御する第1及び第2のウェッジプリズム41,42が光路における凹面鏡30の後段に設けられることにより、凹面鏡30の大型化を抑制でき、ヘッドアップディスプレイ装置100をコンパクトに構成することができる。
また、凹面鏡30は、鏡ホルダ31を介して筐体60の光路空間Sc内に固定されている。よって、凹面鏡30を回動させる駆動機構が不要となるため、凹面鏡30の周囲の構成を簡素化することができる。 (3) The head-up
According to this configuration, the first and
Further, the
(4)ヘッドアップディスプレイ装置100は、第2の駆動部44を通じて第2のウェッジプリズム42を回転させることにより、固定回転中心F1を中心に可動回転中心F2を円周C1に沿って回転させ、第1の駆動部43を通じて第1のウェッジプリズム41を回転させることにより、表示光Lの光軸中心に位置する照射中心位置Pを可動回転中心F2を中心に円周C2に沿って回転させる制御部70を備える。
この構成によれば、制御部70は、円周C1の回転半径R1と円周C2の回転半径R2を足し合わせた半径Rrを有する移動可能範囲Ar内で照射中心位置Pを移動制御可能となる。よって、より確実に、照射中心位置Pを視認者1の視点に合うように調整可能となり、虚像Vの視認性を高めることができる。 (4) The head-updisplay device 100 rotates the second wedge prism 42 through the second drive unit 44 to rotate the movable rotation center F2 around the fixed rotation center F1 along the circumference C1. Control to rotate the irradiation center position P located at the center of the optical axis of the display light L along the circumference C2 around the movable rotation center F2 by rotating the first wedge prism 41 through the first drive unit 43. A unit 70 is provided.
According to this configuration, thecontrol unit 70 can move and control the irradiation center position P within the movable range Ar having a radius Rr obtained by adding the turning radius R1 of the circumference C1 and the turning radius R2 of the circumference C2. .. Therefore, the irradiation center position P can be adjusted more reliably so as to match the viewpoint of the viewer 1, and the visibility of the virtual image V can be improved.
この構成によれば、制御部70は、円周C1の回転半径R1と円周C2の回転半径R2を足し合わせた半径Rrを有する移動可能範囲Ar内で照射中心位置Pを移動制御可能となる。よって、より確実に、照射中心位置Pを視認者1の視点に合うように調整可能となり、虚像Vの視認性を高めることができる。 (4) The head-up
According to this configuration, the
なお、本開示は以上の実施形態及び図面によって限定されるものではない。本開示の要旨を変更しない範囲で、適宜、変更(構成要素の削除も含む)を加えることが可能である。以下に、変形の一例を説明する。
Note that this disclosure is not limited to the above embodiments and drawings. Changes (including deletion of components) may be made as appropriate without changing the gist of the present disclosure. An example of the modification will be described below.
(変形例)
上記実施形態においては、ヘッドアップディスプレイ装置100は、第1及び第2のウェッジプリズム41,42を備えていたが、ウェッジプリズムの数は2つに限らず、3つ以上であってもよい。ウェッジプリズムの数を多くすることにより、ウェッジ角を小さく保ちつつ、移動可能範囲Arの面積を大きくすることができる。ウェッジ角が小さくなることにより、ウェッジプリズムを薄くすることができ、よりコンパクトに構成することができる。
例えば、第1及び第2のウェッジプリズム41,42に加えて、第3のウェッジプリズムを設けた場合には、第3のウェッジプリズムを回転させることにより、図8に示すように、照射中心位置Pが円周C2上に位置する可動回転中心F3を中心に円周C3に沿って回転する。この変形例では、第1のウェッジプリズム41のウェッジ角α1は、第2のウェッジプリズム42のウェッジ角α2未満の角度で形成されてもよい。 (Modification example)
In the above embodiment, the head-updisplay device 100 includes the first and second wedge prisms 41 and 42, but the number of wedge prisms is not limited to two and may be three or more. By increasing the number of wedge prisms, it is possible to increase the area of the movable range Ar while keeping the wedge angle small. By reducing the wedge angle, the wedge prism can be made thinner and can be configured more compactly.
For example, when a third wedge prism is provided in addition to the first and second wedge prisms 41 and 42, the irradiation center position is as shown in FIG. 8 by rotating the third wedge prism. P rotates along the circumference C3 around the movable rotation center F3 located on the circumference C2. In this modification, the wedge angle α1 of the first wedge prism 41 may be formed at an angle smaller than the wedge angle α2 of the second wedge prism 42.
上記実施形態においては、ヘッドアップディスプレイ装置100は、第1及び第2のウェッジプリズム41,42を備えていたが、ウェッジプリズムの数は2つに限らず、3つ以上であってもよい。ウェッジプリズムの数を多くすることにより、ウェッジ角を小さく保ちつつ、移動可能範囲Arの面積を大きくすることができる。ウェッジ角が小さくなることにより、ウェッジプリズムを薄くすることができ、よりコンパクトに構成することができる。
例えば、第1及び第2のウェッジプリズム41,42に加えて、第3のウェッジプリズムを設けた場合には、第3のウェッジプリズムを回転させることにより、図8に示すように、照射中心位置Pが円周C2上に位置する可動回転中心F3を中心に円周C3に沿って回転する。この変形例では、第1のウェッジプリズム41のウェッジ角α1は、第2のウェッジプリズム42のウェッジ角α2未満の角度で形成されてもよい。 (Modification example)
In the above embodiment, the head-up
For example, when a third wedge prism is provided in addition to the first and
上記実施形態における反射鏡20は、平面鏡に限らず、凹面鏡であってもよい。
また、反射鏡20は省略され、表示器10からの表示光Lが凹面鏡30に直接に照射されてもよい。さらに、凹面鏡30が省略され、表示器10からの表示光Lが第1及び第2のウェッジプリズム41,42に直接に照射されてもよい。 The reflectingmirror 20 in the above embodiment is not limited to a plane mirror, and may be a concave mirror.
Further, the reflectingmirror 20 may be omitted, and the display light L from the display 10 may be directly applied to the concave mirror 30. Further, the concave mirror 30 may be omitted, and the display light L from the display 10 may be directly applied to the first and second wedge prisms 41 and 42.
また、反射鏡20は省略され、表示器10からの表示光Lが凹面鏡30に直接に照射されてもよい。さらに、凹面鏡30が省略され、表示器10からの表示光Lが第1及び第2のウェッジプリズム41,42に直接に照射されてもよい。 The reflecting
Further, the reflecting
上記実施形態においては、ヘッドアップディスプレイ装置100は車両200に搭載されていたが、車両200以外の飛行機、船等の乗り物に搭載されていてもよい。また、被投射部材はフロントガラスに限らず、専用のコンバイナであってもよい。
In the above embodiment, the head-up display device 100 is mounted on the vehicle 200, but it may be mounted on a vehicle such as an airplane or a ship other than the vehicle 200. Further, the projected member is not limited to the windshield, and may be a dedicated combiner.
上記実施形態において、制御部70は、視認者1によるスイッチ操作に応じて、照射中心位置Pを移動させてもよい。
In the above embodiment, the control unit 70 may move the irradiation center position P in response to a switch operation by the viewer 1.
1 視認者
10 表示器
20 反射鏡
21,31 鏡ホルダ
30 凹面鏡
40 照射位置移動ユニット
41 第1のウェッジプリズム
42 第2のウェッジプリズム
41a,42a 入射面
41b,42b 出射面
43 第1の駆動部
43a,44a モータ
43b,44b 伝達機構
44 第2の駆動部
45,46 プリズムホルダ
47 収容ケース
50 窓板材
60 筐体
61 開口部
70 制御部
100 ヘッドアップディスプレイ装置
200 車両
201 フロントガラス 1Viewer 10 Display 20 Reflector 21, 31 Mirror holder 30 Concave mirror 40 Irradiation position movement unit 41 First wedge prism 42 Second wedge prism 41a, 42a Incident surface 41b, 42b Emission surface 43 First drive unit 43a , 44a Motor 43b, 44b Transmission mechanism 44 Second drive unit 45, 46 Prism holder 47 Storage case 50 Window plate material 60 Housing 61 Opening 70 Control unit 100 Head-up display device 200 Vehicle 201 Front glass
10 表示器
20 反射鏡
21,31 鏡ホルダ
30 凹面鏡
40 照射位置移動ユニット
41 第1のウェッジプリズム
42 第2のウェッジプリズム
41a,42a 入射面
41b,42b 出射面
43 第1の駆動部
43a,44a モータ
43b,44b 伝達機構
44 第2の駆動部
45,46 プリズムホルダ
47 収容ケース
50 窓板材
60 筐体
61 開口部
70 制御部
100 ヘッドアップディスプレイ装置
200 車両
201 フロントガラス 1
Claims (4)
- 表示光を被投射部材に投射することにより虚像を表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記表示光を出射する表示器と、
前記表示器から前記被投射部材までの前記表示光の光路に沿って配置され、前記表示器からの前記表示光を透過させる第1及び第2のウェッジプリズムと、
前記第1及び第2のウェッジプリズムそれぞれを前記光路に沿う回転軸を中心に回転させる駆動部と、を備える、
ヘッドアップディスプレイ装置。 A head-up display device that displays a virtual image by projecting display light onto a projected member.
A display that emits the display light and
The first and second wedge prisms arranged along the optical path of the display light from the display to the projected member and transmitting the display light from the display, and
A drive unit for rotating each of the first and second wedge prisms about a rotation axis along the optical path is provided.
Head-up display device. - 前記第2のウェッジプリズムは、前記光路における前記第1のウェッジプリズムよりも前記表示器に近い位置に設けられ、
前記第1のウェッジプリズムのウェッジ角は、前記第2のウェッジプリズムのウェッジ角以上の角度に形成される、
請求項1に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 The second wedge prism is provided at a position closer to the display than the first wedge prism in the optical path.
The wedge angle of the first wedge prism is formed at an angle equal to or larger than the wedge angle of the second wedge prism.
The head-up display device according to claim 1. - 前記表示器からの前記表示光を前記被投射部材に向けて反射させる鏡を備え、
前記第1及び第2のウェッジプリズムは、前記光路において前記鏡と前記被投射部材の間に設けられる、
請求項2に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 A mirror that reflects the display light from the display toward the projected member is provided.
The first and second wedge prisms are provided between the mirror and the projected member in the optical path.
The head-up display device according to claim 2. - 前記駆動部を通じて前記第2のウェッジプリズムを回転させることにより、固定回転中心を中心に可動回転中心を回転させ、前記駆動部を通じて前記第1のウェッジプリズムを回転させることにより、前記表示光の光軸中心に位置する照射中心位置を前記可動回転中心を中心に回転させる制御部を備える、
請求項1から3の何れか1項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 By rotating the second wedge prism through the drive unit, the movable rotation center is rotated around a fixed rotation center, and by rotating the first wedge prism through the drive unit, the light of the display light is emitted. A control unit for rotating the irradiation center position located at the center of the axis around the movable rotation center is provided.
The head-up display device according to any one of claims 1 to 3.
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