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JP6545128B2 - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、画像表示素子に表示された画像を曲面ミラーで反射拡大し、観察者に虚像として視認させるヘッドアップディスプレイ装置に関するものである。
従来より、自動車等の運転者に対して方向指示、注意喚起、および/または走行速度等の情報を表示する装置として、ヘッドアップディスプレイ装置が知られている。ヘッドアップディスプレイ装置は、表示する画像の虚像をフロントウィンドウまたはコンバイナ等の画像反射面に映し出して、運転者が視界から目をそらすことなく自動車等の運転に必要な情報を認識することができるようにするためのものである。
ヘッドアップディスプレイ装置で表示する情報のうち、方向指示および/または注意喚起等の情報のように運転者の前方視界中に表示した方が好ましい情報は、画像反射面から遠距離に虚像を表示させることで、運転者の視線および/または焦点の移動を抑えることができる。
逆に、走行速度等の情報のように車のコンソール近傍に表示した方が好ましい情報は、画像反射面から近距離に虚像を表示させることで、運転者の視線および/または焦点の移動を抑えることができる。
また、運転者の視認位置は、走行速度に応じて変化しており、一般的には低速度時は近距離、高速度時は遠距離にあるといわれている。そのため、速度に応じて虚像位置を遠近変化させることで、運転者の視線および/または焦点移動を抑えることができる。
このような、画像反射面からの距離が異なる複数の位置に虚像を表示可能なヘッドアップディスプレイ装置として、特許文献1が提案されている。なお、ヘッドアップディスプレイ装置においては、視認性向上のために虚像の大きさを画像表示素子の大きさよりも大きく拡大表示することが望ましく、そのような場合には、画像表示素子に表示された画像を曲面ミラーを介して画像反射面に拡大投影する必要があり、特許文献1においても曲面ミラーを備えた装置が開示されている。
特開平06−115381号公報
ここで、従来のヘッドアップディスプレイ装置の構成について、図7を用いて説明する。図7は虚像位置を変更した場合の画像表示素子100、曲面ミラー101、アイボックスEB(虚像を観察可能な領域)の位置関係を示す上面光路図である。なお、図7においては画像反射面の図示を省略している。
ヘッドアップディスプレイ装置において表示される虚像は、画像表示素子100に表示された画像を曲面ミラー101を介して画像反射面に拡大投影し、画像反射面上の投影像をアイボックスEBから観察することで視認される。
このような構成のヘッドアップディスプレイ装置において、虚像の表示位置を変更する場合、一般的には画像表示素子100と曲面ミラー101との間隔を変更することで行われる。具体的には、画像反射面から遠距離に虚像を表示させる場合には、図7上段に示すように、画像表示素子100と曲面ミラー101との間隔を広くし、画像反射面から近距離に虚像を表示させる場合には、図7下段に示すように、画像表示素子100と曲面ミラー101との間隔を狭くする。
ここで、図7上段と図7下段を比較すると分かる通り、画像表示素子100の表示サイズを一定とすると、画像反射面から近距離に虚像を表示させる場合に比べて遠距離に虚像を表示させる場合では、曲面ミラー101の利用範囲が広くなるため、曲面ミラー101について虚像最近点位置から虚像最遠点位置まで対応させようとすると、虚像最遠点位置における利用範囲に合わせて曲面ミラー101のサイズを決定しなければならず、サイズが大型化する傾向があった。
一般的に、ヘッドアップディスプレイ装置は、自動車等の移動体の運転席周りの限られた空間に設置しなければならないため小型であることが要求されるが、曲面ミラー101のサイズの大型化は、装置の小型化の要求と相反するため、改善が要望されている。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、画像表示素子に表示された画像を曲面ミラーで反射拡大し、観察者に虚像として視認させるヘッドアップディスプレイ装置において、虚像表示位置を変更可能にしつつ小型な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ものである。
本発明のヘッドアップディスプレイ装置は、表示された1次表示画像を曲面ミラーで反射拡大し、観察者に虚像として視認させるヘッドアップディスプレイ装置において、観察者から虚像までの距離を変更する虚像位置変更手段と、1次表示画像の表示サイズを変更する表示サイズ変更手段とを備え、下記条件式(1)を満足することを特徴とするものである。
2.5<(Hf/Hn)/(Bf/Bn)<15.0 …(1)
ただし、
Hf:虚像を観察者から最も遠い最遠点位置に表示した際の1次表示画像の任意方向画像サイズ
Hn:虚像を観察者から最も近い最近点位置に表示した際の1次表示画像の任意方向画像サイズ
Bf:最遠点位置における虚像の表示倍率
Bn:最近点位置における虚像の表示倍率
とする。
ここで、「任意方向画像サイズ」とは、虚像表示時の水平もしくは垂直に対応する、1次表示画像の水平サイズもしくは垂直サイズのうち、いずれかのサイズを意味し、2つの画像サイズのうち少なくとも一方が条件式(1)を満たせばよい。
また、「虚像の表示倍率」とは、下記式で表される画像の任意方向の画像サイズの比を意味する。
表示倍率=1次表示画像サイズ/虚像表示サイズ
本発明のヘッドアップディスプレイ装置においては、下記条件式(1−1)を満足することが好ましい。
3.5<(Hf/Hn)/(Bf/Bn)<12.0 …(1−1)
また、1次表示画像は、画像情報に基づいて光学系により中間像として形成した画像としてもよい。
1次表示画像を中間像とした場合、中間像の形成位置に、ディフューザーを備えることが好ましい。
また、1次表示画像を中間像とした場合、光学系は、画像表示素子に表示された画像を中間像として形成する投写光学系であり、投写光学系は、複数のレンズを備え、少なくとも一部のレンズを光軸に沿って移動させて中間像の形成位置を移動させることにより虚像の位置を変更し、虚像位置変更手段として機能するものとしてもよい。
また、1次表示画像を中間像とした場合、光学系は、画像表示素子に表示された画像を中間像として形成する投写光学系であり、投写光学系は、複数のレンズを備え、少なくとも一部のレンズを光軸に沿って移動させて中間像の表示サイズを変更し、表示サイズ変更手段として機能するものとしてもよい。
なお、1次表示画像を中間像とする場合は、上記に限らず、他にも例えば、画像情報に基づいて、レーザー光等をスキャンして形成される画像を1次表示画像とすることもできる。
また、本発明のヘッドアップディスプレイ装置においては、1次表示画像は、画像表示素子に表示された画像としてもよい。
また、虚像位置変更手段として、1次表示画像から曲面ミラーまでの光路上において、1次表示画像から曲面ミラーまでの光路長を変更する反射部材を備えてもよい。
また、虚像位置変更手段として、1次表示画像から曲面ミラーまでの光路上において、1次表示画像から曲面ミラーまでの空気換算光路長を変更する透明媒質を備えてもよい。
また、虚像位置変更手段として、1次表示画像から曲面ミラーまでの光路上において、曲面ミラーでの1次表示画像の投影倍率を変更するレンズを備えてもよい。
本発明のヘッドアップディスプレイ装置は、表示された1次表示画像を曲面ミラーで反射拡大し、観察者に虚像として視認させるヘッドアップディスプレイ装置において、観察者から虚像までの距離を変更する虚像位置変更手段と、1次表示画像の表示サイズを変更する表示サイズ変更手段とを備え、下記条件式(1)を満足するものとしたので、虚像表示位置を変更可能にしつつ小型なヘッドアップディスプレイ装置とすることができる。
2.5<(Hf/Hn)/(Bf/Bn)<15.0 …(1)
本発明の第1の実施形態にかかるヘッドアップディスプレイ装置を搭載した自動車の運転席の模式図 上記ヘッドアップディスプレイ装置の概略構成図 上記ヘッドアップディスプレイ装置の主要構成要素の位置関係を示す上面光路図 本発明の第2の実施形態にかかるヘッドアップディスプレイ装置の概略構成図 本発明の第3の実施形態にかかるヘッドアップディスプレイ装置の概略構成図 本発明の第4の実施形態にかかるヘッドアップディスプレイ装置の主要構成要素の位置関係を示す上面光路図 従来のヘッドアップディスプレイ装置の主要構成要素の位置関係を示す上面光路図
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明の第1の実施形態にかかるヘッドアップディスプレイ装置を搭載した自動車の運転席の模式図、図2は上記ヘッドアップディスプレイ装置の概略構成図、図3は上記ヘッドアップディスプレイ装置の主要構成要素の位置関係を示す上面光路図である。
図1に示すように、本実施形態のヘッドアップディスプレイ装置10は、自動車11のダッシュボード12内に配置され、装置内から射出した走行速度等の情報を示す画像をフロントウィンドウ(画像反射面)13で反射させ、運転者(観察者)14のフロントウィンドウ13越し前方に虚像(図1中では最近点虚像V1および最遠点虚像V2を図示)として拡大表示するものである。
なお、画像反射面については、フロントウィンドウ13の代わりに、フロントウィンドウとは別途配置された透明反射部材(コンバイナ)で運転者へ反射させてもよい。また、ヘッドアップディスプレイ装置10は、ダッシュボード12内の配置に限定されるものではない。
このヘッドアップディスプレイ装置10は、表示された1次表示画像を曲面ミラーで反射拡大し、観察者に虚像として視認させるヘッドアップディスプレイ装置であって、図2に示すように、画像表示素子20と、複数のレンズを備える投写光学系21と、曲面ミラー15を備える。
本実施形態のヘッドアップディスプレイ装置10において、1次表示画像は、画像表示素子20に表示された画像を投写光学系21により中間像として形成した画像である。なお、図1中では最近点虚像V1に対応した中間像表示位置P1および最遠点虚像V2に対応した中間像表示位置P2を図示している。
投写光学系21は、少なくとも一部のレンズを光軸に沿って移動させて中間像の形成位置を移動させることにより虚像の位置を変更し、虚像位置変更手段として機能することが好ましい。また、投写光学系21は、少なくとも一部のレンズを光軸に沿って移動させて中間像の表示サイズを変更し、表示サイズ変更手段として機能することが好ましい。
ここでは、投写光学系21の一例として、前群GFと後群GRからなり、前群GFの全体もしくはその一部のみを光軸に沿って移動させることで、中間像の形成位置を移動させたり、中間像の表示サイズを変更したりするものを例示しているが、投写光学系21の構成に関しては、このような構成に限定されるものではなく、公知の投写光学系の構成を適宜応用することができる。
なお、中間像の形成位置に、ディフューザーを備えてもよく、そのような態様とすれば、アイボックスEB(虚像を観察可能な領域)の範囲を拡大することができる。
さらに、本実施形態のヘッドアップディスプレイ装置10は、下記条件式(1)を満足するように構成されている。
2.5<(Hf/Hn)/(Bf/Bn)<15.0 …(1)
3.5<(Hf/Hn)/(Bf/Bn)<12.0 …(1−1)
ただし、
Hf:虚像を観察者から最も遠い最遠点位置に表示した際の1次表示画像の任意方向画像サイズ
Hn:虚像を観察者から最も近い最近点位置に表示した際の1次表示画像の任意方向画像サイズ
Bf:最遠点位置における虚像の表示倍率
Bn:最近点位置における虚像の表示倍率
とする。
この条件式(1)を満足するように、投写光学系21において、中間像の形成位置を移動させることにより虚像の位置を変更し、また中間像の表示サイズを変更することで、図3に示す通り、フロントウィンドウ(画像反射面)13から最遠点に虚像を表示させる場合の曲面ミラー15の利用範囲が、最近点に虚像を表示させる場合の曲面ミラー15の利用範囲と同程度に近づくため、曲面ミラー15の利用範囲に無駄が生じず、曲面ミラー15を小型化することができ、延いてはヘッドアップディスプレイ装置の小型化に寄与する。
より詳細には、条件式(1)の上限以上とならないようにすることで、最遠点に虚像を表示させる場合の曲面ミラー15の利用範囲が、最近点に虚像を表示させる場合の曲面ミラー15の利用範囲と比較して広くなりすぎないようにすることができるため、曲面ミラー15を小型化することができる。
また、条件式(1)の下限以下とならないようにすることで、最遠点に虚像を表示させる場合の1次表示画像の画像サイズが小さくなりすぎるのを抑えることができるため、虚像を最遠点位置に表示した際の表示品質を高く維持することができる。これは、特に1次表示画像を画像表示素子に表示された画像そのものとした場合(後述の第2〜4の実施形態に例示)には、画像サイズを小さくするためには画像表示素子において表示領域を狭くしなくてはならない、すなわち表示に使用する画素数を少なくしなくてはならないため、効果が顕著になる。
なお、上記条件式(1−1)を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
また、本実施形態のヘッドアップディスプレイ装置10においては、画像表示素子20を固定し、投写光学系21を用いて虚像表示位置を変更しており、画像表示素子20に接続されている不図示の配線を移動させる必要がないため、構成を簡素化できるとともに、配線を移動させることによる接続不良等の問題を回避することができる。
次いで、本発明の第2の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図4は発明の第2の実施形態にかかるヘッドアップディスプレイ装置の概略構成図である。
第2の実施形態のヘッドアップディスプレイ装置は、上記第1の実施形態のヘッドアップディスプレイ装置と比較して、1次表示画像の表示部の構成のみを変更したものであり、ここでは第1の実施形態のヘッドアップディスプレイ装置から変更がない部分についての説明は省略する。
本実施形態のヘッドアップディスプレイ装置10において、1次表示画像は、画像表示素子30に表示された画像である。なお、1次表示画像の表示サイズを変更する表示サイズ変更手段としては、画像表示素子30の画像表示領域のうち、表示の際に使用する面積を変更することで1次表示画像の表示サイズを変更する不図示の画像表示ドライバがこれに該当する。
このヘッドアップディスプレイ装置10は、図4に示すように、画像表示素子30と曲面ミラー15を備え、虚像位置変更手段として、画像表示素子30から曲面ミラー15までの光路上において、1次表示画像から曲面ミラー15までの光路長を変更する反射部材31および32を備える。
反射部材31および32については、例えばミラーを用いることができ、ミラー以外にもプリズム等、光を反射させることで光路を偏向可能なものであればどのようなものを用いてもよい。
図4示すように、反射部材31および32を一体的に画像表示素子30に近づけることで1次表示画像から曲面ミラー15までの光路長を短くすることができ、反射部材31および32を一体的に画像表示素子30から遠ざけることで1次表示画像から曲面ミラー15までの光路長を長くする(図中点線表示)ことができる。
なお、反射部材を用いて1次表示画像から曲面ミラー15までの光路長を変更する方法については、上記に限定されるものではなく、例えば図4中の反射部材31および32と、それらを移動させた時の位置(図中点線表示光路における反射部材位置)の4つの位置に反射部材を配置しておき、図4中の反射部材31および32を光路上から挿抜することで、1次表示画像から曲面ミラー15までの光路長を変更する等、どのような態様としてもよい。
さらに、本実施形態のヘッドアップディスプレイ装置10においても、下記条件式(1)を満足するように構成されており、このような構成としても、上記第1の実施形態と同様の効果を奏することができる。
2.5<(Hf/Hn)/(Bf/Bn)<15.0 …(1)
また、本実施形態のヘッドアップディスプレイ装置10においても、画像表示素子30を固定し、反射部材31および32を用いて虚像表示位置を変更しており、画像表示素子30に接続されている不図示の配線を移動させる必要がないため、構成を簡素化できるとともに、配線を移動させることによる接続不良等の問題を回避することができる。
次いで、本発明の第3の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図5は発明の第3の実施形態にかかるヘッドアップディスプレイ装置の概略構成図である。
第3の実施形態のヘッドアップディスプレイ装置は、上記第1の実施形態のヘッドアップディスプレイ装置と比較して、1次表示画像の表示部の構成のみを変更したものであり、ここでは第1の実施形態のヘッドアップディスプレイ装置から変更がない部分についての説明は省略する。
本実施形態のヘッドアップディスプレイ装置10において、1次表示画像は、画像表示素子40に表示された画像である。なお、1次表示画像の表示サイズを変更する表示サイズ変更手段としては、画像表示素子40の画像表示領域のうち、表示の際に使用する面積を変更することで1次表示画像の表示サイズを変更する不図示の画像表示ドライバがこれに該当する。
このヘッドアップディスプレイ装置10は、図5示すように、画像表示素子40と曲面ミラー15を備え、虚像位置変更手段として、画像表示素子40から曲面ミラー15までの光路上において、1次表示画像から曲面ミラー15までの空気換算光路長を変更する透明媒質41を備える。
透明媒質41については、例えばプリズム等、空気と異なる屈折率を有する部材であればどのようなものを用いてもよい。
図5示すように、透明媒質41を光路上から挿抜することで、1次表示画像から曲面ミラー15までの空気換算光路長を変更する。
さらに、本実施形態のヘッドアップディスプレイ装置10においても、下記条件式(1)を満足するように構成されており、このような構成としても、上記第1の実施形態と同様の効果を奏することができる。
2.5<(Hf/Hn)/(Bf/Bn)<15.0 …(1)
また、本実施形態のヘッドアップディスプレイ装置10においても、画像表示素子40を固定し、透明媒質41を用いて虚像表示位置を変更しており、画像表示素子40に接続されている不図示の配線を移動させる必要がないため、構成を簡素化できるとともに、配線を移動させることによる接続不良等の問題を回避することができる。
次いで、本発明の第4の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図6は本発明の第4の実施形態にかかるヘッドアップディスプレイ装置の主要構成要素の位置関係を示す上面光路図である。
第4の実施形態のヘッドアップディスプレイ装置は、上記第3の実施形態のヘッドアップディスプレイ装置と比較して、虚像位置変更手段の構成のみを変更したものであり、ここでは第3の実施形態の撮像装置から変更がない部分についての説明は省略する。
このヘッドアップディスプレイ装置10は、図6示すように、画像表示素子50と曲面ミラー15を備え、虚像位置変更手段として、画像表示素子50から曲面ミラー15までの光路上において、曲面ミラー15での1次表示画像の投影倍率を変更するレンズ51を備える。
図6では一枚のレンズ51のみ例示しているが、レンズの枚数や形状についてはこれに限定されるものではなく、どのような態様としてもよい。
図6示すように、画像表示素子50と曲面ミラー15の間でレンズ51の位置を変化させることで、画像表示素子50と虚像の光学的な共役関係が変化して虚像投影距離が変化するため、虚像の投影倍率を変更することができる。
さらに、本実施形態のヘッドアップディスプレイ装置10においても、下記条件式(1)を満足するように構成されており、このような構成としても、上記第1の実施形態と同様の効果を奏することができる。
2.5<(Hf/Hn)/(Bf/Bn)<15.0 …(1)
また、本実施形態のヘッドアップディスプレイ装置10においても、画像表示素子50を固定し、レンズ51を用いて虚像表示位置を変更しており、画像表示素子50に接続されている不図示の配線を移動させる必要がないため、構成を簡素化できるとともに、配線を移動させることによる接続不良等の問題を回避することができる。
また、このようなレンズを用いて1次表示画像と曲面ミラー15の光学的共役関係を変更する方式は、1次表示画像を画像表示素子に表示された画像とする態様に限らず、第1の実施形態のように1次表示画像を画像表示素子に表示された画像を投写光学系により中間像として形成した画像とする態様においても、組み合わせることができる。
次に、本発明のヘッドアップディスプレイ装置の数値実施例について説明する。
まず、実施例1のヘッドアップディスプレイ装置について説明する。実施例1のヘッドアップディスプレイ装置は、上記第1または第2の実施形態に対応したものである。表1に諸元に関するデータを示す。
表1の上側の表は、主要構成要素の各面について、左から順に、曲率半径(mm)、各面とその次の面との光軸上の距離(mm)、各面の構成物質に関する情報を示している。なお、距離の欄において、虚像表示位置変更の際に間隔が変化する欄はそれぞれd1、d2と記載している。このd1(mm)、d2(mm)に対応する数値は表1の下側の表に示している。
表1の下側の表は、虚像を最遠点に表示した場合および虚像を最近点に表示した場合について、左から順に、d1(mm)、d2(mm)、水平方向における1次表示画像のサイズ(mm)、表示倍率、水平方向における曲面ミラー有効サイズ(mm)、水平方向におけるアイボックスサイズ(mm)、アイボックス中心位置からの視野角(度)、条件式(1)の数値を示している。
上記の実施例1の説明で述べた各データの記号、意味、および記載方法は、特に断りがない限り以下の実施例のものについても同様であるので、以下では重複説明を省略する。
次に、実施例2のヘッドアップディスプレイ装置について説明する。実施例2のヘッドアップディスプレイ装置は、上記第1または第2の実施形態に対応したものである。表2に諸元に関するデータを示す。
次に、実施例3のヘッドアップディスプレイ装置について説明する。実施例3のヘッドアップディスプレイ装置は、上記第1または第2の実施形態に対応したものである。表3に諸元に関するデータを示す。
次に、実施例4のヘッドアップディスプレイ装置について説明する。実施例4のヘッドアップディスプレイ装置は、上記第1または第2の実施形態に対応したものである。表4に諸元に関するデータを示す。
次に、実施例5のヘッドアップディスプレイ装置について説明する。実施例5のヘッドアップディスプレイ装置は、上記第1または第2の実施形態に対応したものである。表5に諸元に関するデータを示す。
次に、実施例6のヘッドアップディスプレイ装置について説明する。実施例6のヘッドアップディスプレイ装置は、上記第1または第2の実施形態に対応したものである。表6に諸元に関するデータを示す。
次に、実施例7のヘッドアップディスプレイ装置について説明する。実施例7のヘッドアップディスプレイ装置は、上記第1または第2の実施形態に対応したものである。表7に諸元に関するデータを示す。
次に、実施例8のヘッドアップディスプレイ装置について説明する。実施例8のヘッドアップディスプレイ装置は、上記第4の実施形態に対応したものである。表8に諸元に関するデータを示す。
以上のデータから、実施例1〜8のヘッドアップディスプレイ装置は、全て条件式(1)を満たしており、虚像表示位置を変更可能にしつつ小型なヘッドアップディスプレイ装置であることが分かる。
以上、実施形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、ヘッドアップディスプレイ装置を構成する各要素の位置や大きさについては、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得るものである。また、虚像位置変更手段の構成についても、反射部材、透明媒質、およびレンズを単独で用いる態様に限らず、これらを適宜組み合わせることも可能である。
10 ヘッドアップディスプレイ装置
11 自動車
12 ダッシュボード
13 フロントウィンドウ
14 運転者
15 曲面ミラー
20 画像表示素子
21 投写光学系
30 画像表示素子
31、32 反射部材
40 画像表示素子
41 透明媒質
50 画像表示素子
51 レンズ
100 画像表示素子
101 曲面ミラー
EB アイボックス
GF 前群
GR 後群
P1 最近点虚像に対応した中間像表示位置
P2 最遠点虚像に対応した中間像表示位置
V1 最近点虚像
V2 最遠点虚像

Claims (10)

  1. 表示された1次表示画像を曲面ミラーで反射拡大し、観察者に虚像として視認させるヘッドアップディスプレイ装置において、
    前記観察者から虚像までの距離を変更する虚像位置変更手段と、
    前記1次表示画像の表示サイズを変更する表示サイズ変更手段とを備え、
    下記条件式(1)を満足する
    ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
    2.5<(Hf/Hn)/(Bf/Bn)<15.0 …(1)
    ただし、
    Hf:前記虚像を前記観察者から最も遠い最遠点位置に表示した際の前記1次表示画像の任意方向画像サイズ
    Hn:前記虚像を前記観察者から最も近い最近点位置に表示した際の前記1次表示画像の前記任意方向画像サイズ
    Bf:前記最遠点位置における前記虚像の表示倍率
    Bn:前記最近点位置における前記虚像の表示倍率
    とする。
  2. 下記条件式(1−1)を満足する
    請求項1記載のヘッドアップディスプレイ装置。
    3.5<(Hf/Hn)/(Bf/Bn)<12.0 …(1−1)
  3. 前記1次表示画像は、画像情報に基づいて光学系により中間像として形成した画像である
    請求項1または2記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  4. 前記中間像の形成位置に、ディフューザーを備える
    請求項3記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  5. 前記光学系は、画像表示素子に表示された画像を中間像として形成する投写光学系であり、
    該投写光学系は、複数のレンズを備え、少なくとも一部のレンズを光軸に沿って移動させて前記中間像の形成位置を移動させることにより前記虚像の位置を変更し、前記虚像位置変更手段として機能する
    請求項3または4記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  6. 前記光学系は、画像表示素子に表示された画像を中間像として形成する投写光学系であり、
    該投写光学系は、複数のレンズを備え、少なくとも一部のレンズを光軸に沿って移動させて前記中間像の表示サイズを変更し、前記表示サイズ変更手段として機能する
    請求項3から5のいずれか1項記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  7. 前記1次表示画像は、画像表示素子に表示された画像である
    請求項1または2記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  8. 前記虚像位置変更手段として、前記1次表示画像から前記曲面ミラーまでの光路上において、前記1次表示画像から前記曲面ミラーまでの光路長を変更する反射部材を備える
    請求項1から7のいずれか1項記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  9. 前記虚像位置変更手段として、前記1次表示画像から前記曲面ミラーまでの光路上において、前記1次表示画像から前記曲面ミラーまでの空気換算光路長を変更する透明媒質を備える
    請求項1から8のいずれか1項記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  10. 前記虚像位置変更手段として、前記1次表示画像から前記曲面ミラーまでの光路上において、前記曲面ミラーでの前記1次表示画像の投影倍率を変更するレンズを備える
    請求項1から9のいずれか1項記載のヘッドアップディスプレイ装置。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11126005B2 (en) * 2016-10-24 2021-09-21 Maxell, Ltd. Head up display system for expanding a display range of a virtual image
JP7028190B2 (ja) * 2016-12-20 2022-03-02 日本精機株式会社 ヘッドアップディスプレイ装置
CN107323375B (zh) * 2017-06-27 2019-12-03 京东方科技集团股份有限公司 车载显示系统、交通设备和图像显示方法
EP3726277A4 (en) 2017-12-11 2020-12-30 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. HEAD-UP AND MOBILE BODY DISPLAY WITH A TOP-MOUNTED HEAD-UP DISPLAY
CN108143190B (zh) * 2018-02-08 2024-08-16 湖南世嘉餐饮文化有限公司 一种食堂菜品售卖橱窗
JP6644105B2 (ja) * 2018-04-11 2020-02-12 ヒュンダイ・モービス・カンパニー・リミテッド 車両用ヘッドアップディスプレイ装置及びその制御方法
CN110385990B (zh) * 2018-04-16 2022-06-10 现代摩比斯株式会社 车辆抬头显示器装置及其控制方法
US10338397B1 (en) 2018-04-18 2019-07-02 Hyundai Mobis Co., Ltd. Vehicle head-up display device and control method thereof
CN110412764A (zh) * 2018-04-28 2019-11-05 宁波舜宇车载光学技术有限公司 平视显示器及其设计方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06115381A (ja) 1992-10-08 1994-04-26 Y N S:Kk ヘッドアップディスプレイにおける虚像のコントロール方法及び虚像のコントロール装置
JPH11119147A (ja) * 1997-10-14 1999-04-30 Asahi Optical Co Ltd ヘッドアップディスプレイ
US7301707B2 (en) * 2004-09-03 2007-11-27 Carl Zeiss Smt Ag Projection optical system and method
JP4930071B2 (ja) * 2007-01-23 2012-05-09 セイコーエプソン株式会社 表示装置
JP2011128500A (ja) * 2009-12-21 2011-06-30 Nippon Sheet Glass Co Ltd レンズ光学系、画像表示装置およびヘッドアップディスプレイ
JP2012047995A (ja) * 2010-08-27 2012-03-08 Fujitsu Ltd 情報表示装置
JP5724949B2 (ja) * 2012-06-05 2015-05-27 株式会社デンソー ヘッドアップディスプレイ装置
JP2015090377A (ja) * 2013-11-05 2015-05-11 株式会社Suwaオプトロニクス 表示装置の表示光学系
KR20150092989A (ko) * 2014-02-06 2015-08-17 에스엘 주식회사 차량용 헤드 업 디스플레이 장치 및 그 동작 방법
JP6369148B2 (ja) * 2014-06-09 2018-08-08 株式会社デンソー ヘッドアップディスプレイ装置及びその照明ユニット
JP6271006B2 (ja) * 2014-06-13 2018-01-31 三菱電機株式会社 虚像表示装置
JP5930231B2 (ja) * 2014-08-20 2016-06-08 日本精機株式会社 投影装置及びヘッドアップディスプレイ装置
JP6478151B2 (ja) * 2014-10-24 2019-03-06 株式会社リコー 画像表示装置及び物体装置
CN107111144A (zh) * 2014-11-11 2017-08-29 夏普株式会社 导光板及虚像显示装置

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