JP2017203894A - ヘッドアップディスプレイ - Google Patents

Abstract

【課題】視認者から距離の異なる虚像を簡易な構成で表示可能なヘッドアップディスプレイを提供する。【解決手段】表示器１１は、第一の画像Ｍ１を表示する第一の表示領域と、第二の画像Ｍ２を表示する第二の表示領域と、を有し、導光表示部１２は、第二の表示領域の前方に配置され、第二の表示領域が表示する第二の画像Ｍ２の光を受ける複数の受光部と、複数の受光部が受けた光を第二の表示領域の前方に向けてそれぞれ導光する複数の導光部と、複数の導光部が導光した光をそれぞれ出射し、表示器１１が表示する第二の画像Ｍ２に基づく第三の画像Ｍ３を表示する複数の表示部とを設け、リレー光学部１３（１４）は、表示器１１が表示する第一の画像Ｍ１の光と、導光表示部１２が表示する第二の画像Ｍ２の光と、を視認者の視線方向に位置する透過反射部２に向け、第一虚像Ｖ１，第二虚像Ｖ２を視認させる。【選択図】図１

Description

本発明は、視認者の前方に虚像を生成するヘッドアップディスプレイに関するものである。

従来のヘッドアップディスプレイは、例えば、特許文献１に開示されるものがある。このヘッドアップディスプレイは、表示画像を所定の位置に表示する投影光を出射する投影部と、投影部から出射される投影光を受光し、入射した投影光のうち少なくとも一部の投影光の結像距離を変えて、結像距離の異なる複数の第一投影光および第二投影光に変換する結像位置調整部と、第一投影光を結像する第一のスクリーンと、第二投影光を結像する第二のスクリーンと、第一のスクリーンと第二のスクリーンとに結像された画像の光を視認者に向け、視認者から距離の異なる虚像を視認させるリレー光学部と、を備えるものであり、単一の投影部（表示器）から複数の虚像を生成するものである。

特開２０１６−４５２５２号公報

しかしながら、特許文献１に記載のヘッドアップディスプレイは、投影光を出射する投影部や、複数のスクリーンや、投影光の結像位置を変える結像位置調整部などの多くの部品を必要とし、構成が複雑となり、体積が大きくなってしまうおそれがあった。

そこで、本発明は、この問題に鑑みてなされたものであり、視認者から距離の異なる虚像を簡易な構成で表示可能なヘッドアップディスプレイを提供するものである。

上記の課題を解決するため、本発明のヘッドアップディスプレイは、第一の画像（Ｍ１）を表示する第一の表示領域（１５，２５）と、第二の画像（Ｍ２）を表示する第二の表示領域（１６，２６）と、を有する表示器（１１，２１）と、
前記第二の表示領域（１６，２６）の前方に配置され、前記第二の表示領域（１６，２６）が表示する前記第二の画像（Ｍ２）の光を受ける複数の受光部（１７，２７）と、前記複数の受光部（１７，２７）が受けた前記光を前記第二の表示領域（１６，２６）の前方に向けてそれぞれ導光する複数の導光部（１８，２８）と、前記複数の導光部（１８，２８）が導光した前記光をそれぞれ出射し、前記表示器（１１，２１）が表示する前記第二の画像（Ｍ２）に基づく第三の画像（Ｍ３）を表示する複数の表示部（１９，２９）と、を設ける導光表示部（１２，２２）と、
前記表示器（１１，２１）が表示する前記第一の画像（Ｍ１）の光と、前記導光表示部（１２，２２）が表示する前記第二の画像（Ｍ２）の光と、を視認者の視線方向に位置する透過反射部に向けるリレー光学部（１３，１４）と、を備えるものである。

視認者から距離の異なる虚像を簡易な構成で表示することができる。

本発明の第一実施形態のヘッドアップディスプレイの概略図である。 同上実施形態の表示器と導光表示部とを示す斜視図である。 同上実施形態の表示装置を示す斜視図である。 本発明の第二実施形態のヘッドアップディスプレイの概略図である。 同上実施形態の表示装置を示す斜視図である。

以下、添付図面に基づいて、本発明のヘッドアップディスプレイ（以下、ＨＵＤと記載）１の第一実施形態、第二実施形態を説明する。

図１乃至３は、本発明の第一実施形態のＨＵＤ１を説明する図であり、図４，図５は、本発明の第二実施形態のＨＵＤ１を説明する図である。第一実施形態のＨＵＤ１における表示装置１０は、表示器１１が表示する第一の画像Ｍ１と、導光表示部１２が表示する第三の画像Ｍ３とが、概ね平行な面に表示されるのに対し、第二実施形態のＨＵＤ１における表示装置２０は、表示器２１が表示する第一の画像Ｍ１と、導光表示部２２が表示する第三の画像Ｍ３とが、非平行な面に表示される点で異なる。

本発明のＨＵＤ１は、例えば自動車に搭載されるものであり、図１，図４に示すように、表示装置１０（２０）と、第一のリレー光学部１３と、第二のリレー光学部１４と、制御基板（図示しない）と、を備える。表示装置１０（２０）は、第一の画像Ｍ１および第三の画像Ｍ３を表示する。第一のリレー光学部１３，第二のリレー光学部１４は、第一の画像Ｍ１の第一の表示光Ｎ１と第三の画像Ｍ３の第二の表示光Ｎ２とを視認者Ｅの視線方向に位置する透過反射部２に投影する。表示装置１０（２０）は、視認者Ｅまでの第一の表示光Ｎ１の光路長が、第二の表示光Ｎ２の光路長よりも長くなるように、第一の画像Ｍ１を第三の画像Ｍ３よりも遠方に表示する。

表示装置１０（２０）は、図２，図５に示すように、表面に実像である第一の画像Ｍ１と第二の画像Ｍ２とを表示する表示器１１（２１）と、表示器１１（２１）の前方（第一のリレー光学系１３側）に配置され、表示器１１（２１）が表示する第二の画像Ｍ２の光を前方に向けて導光した後、表示器１１（２１）の表示面よりも第一のリレー光学部１３側に第二の画像Ｍ２に基づく第三の画像Ｍ３を表示する導光表示部１２（２２）と、から構成される。

表示器１１（２１）は、表示面に実像を表示するディスプレイであり、例えば、ＬＣＤや有機ＥＬパネルなどで構成される。表示器１１（２１）の前記表示面は、第一の画像Ｍ１を表示する第一の表示領域１５（２５）と、第二の画像Ｍ２を表示する第二の表示領域１６（２６）と、を少なくとも含む。表示器１１（２１）の前記表示面は、例えば、矩形状であり、第一の表示領域１５（２５）は、矩形状の一部を切り欠いた門形状であり、第二の表示領域１６（２６）は、第一の表示領域１５（２５）の切り欠き部分に該当する矩形状である。

導光表示部１２（２２）は、光ファイバー機能を有する繊維の集合体であり、一端から受光した光を内部で導光し、他端から出射するものである。導光表示部１２（２２）は、例えば、ウレキサイトやフェイスプレートあるいは同様の光ファイバー機能を有する部材で形成される。導光表示部１２（２２）は、表示器１１（２１）における第二の画像Ｍ２を表示する第二の表示領域１６（２６）の前方（第一のリレー光学部１３側）に配置され、第二の表示領域１６（２６）が表示する第二の画像Ｍ２の光を受ける複数の受光部１７（２７）と、複数の受光部１７（２７）が受けた光を第二の表示領域１６（２６）の前方に向けてそれぞれ導光する複数の導光部１８（２８）と、複数の導光部１８（２８）が導光した光をそれぞれ出射し、表示器１１（２１）が表示する第二の画像Ｍ２に基づく第三の画像Ｍ３を表示する複数の表示部１９（２９）と、を設ける。

図２は、本発明の第一実施形態の表示装置１０における表示器１１と導光表示部１２とを示す斜視図である。
導光表示部１２（２２）の複数の受光部１７（２７）は、図２に示されるように、表示器１１（２１）の第二の表示領域１６（２６）に着接される。具体的には、受光部１７（２７）は、透光性の接着剤を用いて、表示器１１（２１）の第二の表示領域１６（２６）に接着される。また、導光表示部１２（２２）は、図示しない剛性の保持部により、受光部１７（２７）が表示器１１（２１）の第二の表示領域１６（２６）に密着するように固定されてもよい。なお、複数の受光部１７（２７）が配列されるピッチは、表示器１１（２１）の画素１１ｐのピッチ以下にしてもよい。これにより、導光表示部１２（２２）が表示する第三の画像Ｍ３の解像度が、表示器１１（２１）が表示する第二の画像Ｍ２の解像度に対して低下することを防止することができる。

また、導光表示部１２（２２）は、図３，図５に示されるように、複数の導光部１８（２８）における最も外側の側面に、黒色の低反射率部１８ａ（２８ａ）を設ける。低反射率部１８ａ（２８ａ）は、塗装やフィルムあるいは表面のシボ加工によって低反射率の機能を発現してもよい。低反射率部１８ａ（２８ａ）を設けることで、表示器１１（２１）の第一の表示領域１５（２５）から出射される第一の表示光Ｎ１が、複数の導光部１８（２８）における最も外側の側面で反射し、この導光部１８（２８）の側面が視認者Ｅに視認されてしまうことを防止することができる。

第一のリレー光学部１３は、平板状の反射面を有する平面鏡であり、表示器１１（２１）の第一の表示領域１５（２５）に表示される第一の画像Ｍ１の第一の表示光Ｎ１と、導光表示部１２（２２）の表示部１９（２９）に表示される第三の画像Ｍ３の第二の表示光Ｎ２とを、第二のリレー光学部１４に向けて反射する。

第二のリレー光学部１４は、例えば合成樹脂材料からなる基材の表面に反射膜を形成したものであり、第一のリレー光学部１３で反射した第一の表示光Ｎ１および第二の表示光Ｎ２をさらに反射させ、フロントガラス２に向けて出射する凹状の自由曲面を有するミラーである。第二のリレー光学部１４で反射した第一の表示光Ｎ１，第二の表示光Ｎ２は、ＨＵＤ１の筐体の透光部を透過して、フロントガラス２に到達する。フロントガラス２で反射された第一の表示光Ｎ１，第二の表示光Ｎ２は、フロントガラス２の前方位置に第一虚像Ｖ１及び第二虚像Ｖ２を形成する。これにより、ＨＵＤ１は、虚像Ｖ（第一虚像Ｖ１及び第二虚像Ｖ２）とフロントガラス２の前方に実際に存在する外景等の双方を、視認者Ｅに視認させることができる。なお、第二のリレー光学部１４は、拡大鏡としての機能を有し、表示器１１（２１）に表示された第一の画像Ｍ１および第三の画像Ｍ３を拡大してフロントガラス２側へ反射する。すなわち、視認者Ｅに視認される第一虚像Ｖ１，第二虚像Ｖ２は、表示器１１（２１）が表示する第一の画像Ｍ１，第三の画像Ｍ３が拡大した像である。また、第二のリレー光学部１４は、フロントガラス２が曲面であることに起因する第一虚像Ｖ１及び第二虚像Ｖ２の歪みを軽減する機能も有する。

以上が、本実施形態におけるＨＵＤ１の説明であるが、本発明は上記実施形態及び図面によって限定されるものではない。これらに変更（構成要素の削除も含む）を加えることができるのはもちろんである。以下に変形例の一例を示す。

上記実施形態において、第一の画像Ｍ１を表示する表示面と、第三の画像Ｍ３を表示する表示面とは、平面であったが、曲面で形成されてもよい。

上記実施形態では、第一のリレー光学部１３を平面鏡で構成し、第二のリレー光学部１４を凹面鏡で構成したが、一方のミラー（反射型のリレー光学部）を省略してもよく、新たな反射型のリレー光学部を追加してもよい。また、レンズなどの屈折型のリレー光学部で代替してもよく、新たに屈折型のリレー光学部を追加してもよい。

１ ＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）、１０ 表示装置、１１ 表示器、１２ 導光表示部、１３ 第一のリレー光学部、１４ 第二のリレー光学部、１５ 第一の表示領域、１６ 第二の表示領域、１７ 受光部、１８ 導光部、１９ 表示部、２０ 表示装置、２１ 表示器、２２ 導光表示部、２３ 第一のリレー光学部、２４ 第二のリレー光学部、２５ 第一の表示領域、２６ 第二の表示領域、２７ 受光部、２８ 導光部、２９ 表示部、Ｍ１ 第一の画像、Ｍ２ 第二の画像、Ｍ３ 第三の表示画像、Ｎ１ 第一表示光、Ｎ２ 第二表示光、Ｖ 虚像、Ｖ１ 第一虚像、Ｖ２ 第二虚像

Claims (4)

1. 第一の画像（Ｍ１）を表示する第一の表示領域（１５，２５）と、第二の画像（Ｍ２）を表示する第二の表示領域（１６，２６）と、を有する表示器（１１，２１）と、
   前記第二の表示領域の前方に配置され、前記第二の表示領域が表示する前記第二の画像の光を受ける複数の受光部（１７，２７）と、前記複数の受光部が受けた前記光を前記第二の表示領域の前方に向けてそれぞれ導光する複数の導光部（１８，２８）と、前記複数の導光部が導光した前記光をそれぞれ出射し、前記表示器が表示する前記第二の画像に基づく第三の画像（Ｍ３）を表示する複数の表示部（１９，２９）と、を設ける導光表示部（１２，２２）と、
   前記表示器が表示する前記第一の画像の光と、前記導光表示部が表示する前記第二の画像の光と、を視認者の視線方向に位置する透過反射部に向けるリレー光学部（１３，１４）と、を備える、
   ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ。
2. 前記複数の導光部における最も外側の側面は、黒色の低反射率部（１８ａ，２８ａ）を設ける、
   ことを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ。
3. 前記複数の受光部が配列されるピッチは、前記表示器の画素のピッチ以下にする、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ。
4. 前記導光表示部は、前記受光部と前記表示部とを非平行に設ける、
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ。
   

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