[go: up one dir, main page]

JP6717273B2 - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

ヘッドアップディスプレイ装置 Download PDF

Info

Publication number
JP6717273B2
JP6717273B2 JP2017152272A JP2017152272A JP6717273B2 JP 6717273 B2 JP6717273 B2 JP 6717273B2 JP 2017152272 A JP2017152272 A JP 2017152272A JP 2017152272 A JP2017152272 A JP 2017152272A JP 6717273 B2 JP6717273 B2 JP 6717273B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
head
display device
base surface
display
light diffusing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017152272A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2019032392A (ja
Inventor
一寿 恩田
一寿 恩田
安藤 浩
浩 安藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2017152272A priority Critical patent/JP6717273B2/ja
Priority to DE112018004012.7T priority patent/DE112018004012B4/de
Priority to PCT/JP2018/029381 priority patent/WO2019031440A1/ja
Publication of JP2019032392A publication Critical patent/JP2019032392A/ja
Priority to US16/697,795 priority patent/US11333885B2/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6717273B2 publication Critical patent/JP6717273B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01Head-up displays
    • G02B27/0101Head-up displays characterised by optical features
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K35/00Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles
    • B60K35/20Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor
    • B60K35/21Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor using visual output, e.g. blinking lights or matrix displays
    • B60K35/23Head-up displays [HUD]
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10Scanning systems
    • G02B26/101Scanning systems with both horizontal and vertical deflecting means, e.g. raster or XY scanners
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/02Diffusing elements; Afocal elements
    • G02B5/0205Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties
    • G02B5/021Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place at the element's surface, e.g. by means of surface roughening or microprismatic structures
    • G02B5/0215Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place at the element's surface, e.g. by means of surface roughening or microprismatic structures the surface having a regular structure
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/02Diffusing elements; Afocal elements
    • G02B5/0205Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties
    • G02B5/021Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place at the element's surface, e.g. by means of surface roughening or microprismatic structures
    • G02B5/0231Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place at the element's surface, e.g. by means of surface roughening or microprismatic structures the surface having microprismatic or micropyramidal shape
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/02Diffusing elements; Afocal elements
    • G02B5/0273Diffusing elements; Afocal elements characterized by the use
    • G02B5/0284Diffusing elements; Afocal elements characterized by the use used in reflection
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K2360/00Indexing scheme associated with groups B60K35/00 or B60K37/00 relating to details of instruments or dashboards
    • B60K2360/20Optical features of instruments
    • B60K2360/31Virtual images
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K35/00Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Instrument Panels (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)

Description

本開示はヘッドアップディスプレイ装置に関する。
従来、ヘッドアップディスプレイ装置等の画像表示装置において、視認性を向上させる手段として、湾曲した面上に複数のマイクロレンズを備える光拡散部材が考案されている。そのような光拡散部材は特許文献1に開示されている。
特開2016−136222号公報
ヘッドアップディスプレイ装置の視認性を向上できる、湾曲した面上に複数のマイクロレンズを備える光拡散部材は、光拡散部材周辺において勾配が大きく、特にマイクロレンズアレイの境界部分であるエッジでは顕著である。光拡散部材を型により成形する場合、離型工程において、抜き勾配が負となる部分が光拡散部材に生じやすくなる。抜き勾配が負となる部分が光拡散部材に生じると、光拡散部材と型とが干渉し、光拡散部材の形状が崩れるためにヘッドアップディスプレイ装置の視認性が悪化する。
本開示は、形状の崩れを抑制して視認性を向上できるヘッドアップディスプレイ装置を提供する。
本開示の一局面は、表示部材(25)に表示画像を投影することにより、予め設定された視認領域(27)から前記表示画像の虚像(31)を視認可能とするヘッドアップディスプレイ装置(1)であって、レーザ光を射出するレーザ光射出ユニット(3)と、前記レーザ光射出ユニットが射出した前記レーザ光を走査する走査ユニット(5)と、前記走査ユニットにより走査された前記レーザ光を集光してビームを形成する集光ユニット(7)と、前記集光ユニットにより形成された前記ビームが入射し、前記表示画像が結像される光拡散部材(9)と、前記光拡散部材に結像された前記表示画像を前記表示部材に投影する投影ユニット(11)と、を備え、前記光拡散部材は、密接して配列された複数のマイクロレンズ(33、133)を備えるとともに、前記投影ユニットに対して凸型に湾曲したベース面(43)を有し、以下で定義されるエッジ角度αが、以下で定義されるベース面角度変化量θより大きく、前記ベース面角度変化量θは、以下の式(1)で定義されるβより大きいヘッドアップディスプレイ装置である。
α:前記ベース面に直交する断面において、隣接する2つのマイクロレンズの境界Kを通る、前記2つのマイクロレンズのうちの一方の接線と、前記境界Kを通る、前記2つのマイクロレンズのうちの他方の接線とが成す角度をαとする。
θ:前記断面において、方向が一定である基準線をNとし、前記ベース面の任意の位置における法線をNとする。前記基準線Nを基準とする前記法線Nの角度のうち、最大値をθmaxとし、最小値をθminとする。θmaxとθminとの差の絶対値をθとする。
Figure 0006717273
前記式(1)において前記Lは前記光拡散部材の大きさである。前記Rは前記投影ユニットのミラー曲率半径である。前記Rは前記表示部材の曲率半径である。前記Rは以下の式(2)で表される、眼球の生理学的知見に基づく像面湾曲の許容値であり、Dは前記視認領域から前記虚像までの距離である。
本開示の一局面であるヘッドアップディスプレイ装置において、エッジ角度αとベース面角度変化量θとが上述した大小関係を有する。そのため、境界Kの周囲を含め、光拡散部材のいずれの部分でも、抜き勾配が負とならない離型方向(以下では適正離型方向とする)が存在する。その結果、光拡散部材から型を離型するとき、離型方向を適正離型方向とすれば、光拡散部材と型とが干渉しにくく、光拡散部材の形状が崩れにくい。
なお、この欄及び特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本開示の技術的範囲を限定するものではない。
ヘッドアップディスプレイ装置の一実施形態の全体構成を表す説明図である。 光拡散部材9の構成を表す平面図、側面図、下面図、及び領域Pでの一部拡大図である。 図2におけるIII-III断面での断面図である。 図2におけるIV-IV断面での断面図である。 x断面における光拡散部材9の断面図である。 y断面におけるス光拡散部材9の断面図である。 x断面におけるN1x、N2x、ΔNを表す説明図である。 y断面におけるN1y、N2y、ΔNを表す説明図である。 凹型マイクロレンズ133を備えている光拡散部材9を表すx断面での断面図である。 曲率半径が一定でないマイクロレンズ33を備えている光拡散部材9を表すx断面での断面図である。 ベース面43に直交する方向から見た形状が6角形であるマイクロレンズ33を備えている光拡散部材9を表す平面図である。 高さが一定でないマイクロレンズ33を備えている光拡散部材9を表すx断面での断面図である。 光学面9Aに反射膜47を備えている光拡散部材9を表す断面図である。
本開示の一実施形態を図面に基づき説明する。
<第1実施形態>
1.ヘッドアップディスプレイ装置1の全体構成
ヘッドアップディスプレイ装置1の全体構成を図1に基づき説明する。ヘッドアップディスプレイ装置1は、車両のダッシュボード内に設置される。
ヘッドアップディスプレイ装置1は、レーザ光射出ユニット3と、走査ユニット5と、集光ユニット7と、光拡散部材9と、投影ユニット11と、防塵カバー13とを備える。
レーザ光射出ユニット3は、レーザ光Qを射出する。走査ユニット5は、MEMSスキャナである。MEMSは、Micro Electro Mechanical Systemを意味する。走査ユニット5は、レーザ光射出ユニット3が射出したレーザ光Qの光路上に配置される。走査ユニット5は、MEMSスキャナのミラー面を傾斜させることにより、レーザ光Qを走査する。この走査により、光拡散部材9上に表示画像が形成される。走査ユニット5は、後述するドライバの瞳29と共役である。
集光ユニット7は、凸レンズの効果を有する光学素子である。集光ユニット7は、凸レンズや凹レンズ、凸面鏡、凹面鏡等の光学素子の組合せにより構成される。集光ユニット7は、走査ユニット5が走査したレーザ光Qの光路上に配置される。集光ユニット7は、レーザ光Qを集光してビームBを形成する。集光ユニット7は、ビームBを光拡散部材9上に結像させる機能を有する。
光拡散部材9には、集光ユニット7により形成されたビームBが入射する。そのビームBが走査されることにより、光拡散部材9上に表示画像が結像される。光拡散部材9の構成は後述する。
投影ユニット11は凹面鏡や凸面鏡等の光学素子の組み合わせにより構成される。投影ユニット11は、光拡散部材9がビームBを反射した光の光路上に配置される。光拡散部材9が反射した光は、光拡散部材9に結像された表示画像を表す表示光Iである。投影ユニット11は、その表示光Iを表示部材25の方向に反射することで、表示部材25に表示画像を投影する。表示部材25は、例えば、ウィインドシールド等の透明な反射部材である。投影ユニット11は表示画像を拡大する効果を有しており、表示部材25に投影された表示画像は、光拡散部材9上の表示画像よりも拡大された画像となる。防塵カバー13は透明な部材から成り、表示光Iを透過させる。
予め設定された視認領域27内にあるドライバの瞳29から表示部材25を見ると、車両前方に表示画像の虚像31を視認することができる。視認領域とは、虚像31を視認可能な領域を意味する。
2.光拡散部材9の構成
光拡散部材9の構成を図2〜図8に基づき説明する。光拡散部材9は、反射型のマイクロレンズアレイである。図2〜図4に示すように、光拡散部材9の光学面9Aには、複数のマイクロレンズ33が密接して配列されている。図2における領域Pは光学面9Aの一部である。
図1、図3、図4に示すように、マイクロレンズ33は投影ユニット11に向かって凸型の形状を有する。図2に示すように、光学面9Aに直交する方向から見て、マイクロレンズ33の形状は長方形である。また、後述するベース面43に直交する方向から見ても、マイクロレンズ33の形状は長方形である。長方形は多角形に対応する。
図2に示すように、光学面9A上でのビームBの主走査方向をx方向とする。光学面9A上でx方向と直交する方向をy方向とする。各マイクロレンズ33は、x方向に平行であり、互いに対向する2辺35、37を備える。また、各マイクロレンズ33は、y方向に平行であり、互いに対向する2辺39、41を備える。マイクロレンズ33は、x方向及びy方向のそれぞれにおいて、密接して並んでいる。密接とは、隣り合うマイクロレンズ33の間に隙間が実質的に存在しないことを意味する。マイクロレンズ33は、x方向において略等間隔に配列されている。また、マイクロレンズ33は、y方向においても略等間隔に配列されている。
図3、図4に示すように、光拡散部材9のベース面43は、投影ユニット11に向かって凸となるように湾曲した形状を有する。ベース面43とは、個々のマイクロレンズ33の形状を捨象した、光学面9Aにおける基本的な形状を意味する。光学面9Aは、凸形状における外側の面である。
図3に示すように、ベース面43に直交し、x方向に平行な断面(以下ではx断面とする)において、ベース面43は、投影ユニット11に向かって凸となるように湾曲している。また、図4に示すように、ベース面43に直交し、y方向に平行な断面(以下ではy断面とする)においても、ベース面43は、投影ユニット11に向かって凸となるように湾曲している。なお、以下では、特に断らない限り、x断面、y断面は、それぞれ、配列されたマイクロレンズ33の中央を通る断面である。
x断面及びy断面におけるベース面43の形状は、例えば、シリンダ形状、トロイダル形状、球面、非球面、及び自由曲面形状のうちのいずれかの形状である。
図5に示すように、x断面におけるマイクロレンズ33の曲率半径をrとする。図6に示すように、y断面におけるマイクロレンズ33の曲率半径をrとする。rとrとは異なる。そのことにより、長方形視認領域の長辺と短辺との比率を調整する効果がある。いずれのマイクロレンズ33でも、rは略同一である。また、いずれのマイクロレンズ33でも、rは略同一である。
ベース面43を基準とする、マイクロレンズ33の頂点45の高さは、いずれのマイクロレンズ33でも同一である。
図5にx断面を示す。このx断面において、隣接する任意の2つのマイクロレンズ33A、33Bの境界をKとする。x断面におけるマイクロレンズ33Aの接線であって、境界Kを通る接線をSとする。x断面におけるマイクロレンズ33Bの接線であって、境界Kを通る接線をSとする。SとSとが成す角度をエッジ角度αとする。エッジ角度αは正の値である。
図7は、図5と同じx断面を示す。N1xは、x断面に属し、方向が常に一定の基準線である。N2xは、x断面に属する直線であって、ベース面43の任意の位置における法線である。基準線N1xを基準とする法線N2xの角度をΔNとする。角度ΔNは、ベース面43上の位置ごとに規定され、必ずしも一定ではない。図7に示すx断面の全体の中で、最大の角度ΔNをθxmaxとする。また、図7に示すx断面の全体の中で、最小の角度ΔNをθxminとする。なお、θxmax、θxminは、基準線N1xの決め方に応じて、正の値にも、負の値にも成り得る。θxmaxとθxminとの差の絶対値をベース面角度変化量θとする。任意のx断面において、任意の境界Kでのエッジ角度αは、ベース面角度変化量θより大きい。図7において反時計回りの角度を正とし、時計回りの角度を負とする。
図6にy断面を示す。このy断面において、隣接する任意の2つのマイクロレンズ33A、33Bの境界をKとする。y断面におけるマイクロレンズ33Aの接線であって、境界Kを通る接線をSとする。y断面におけるマイクロレンズ33Bの接線であって、境界Kを通る接線をSとする。SとSとが成す角度をエッジ角度αとする。エッジ角度αは正の値である。
図8は、図6と同じy断面を示す。N1yは、y断面に属し、方向が常に一定の基準線である。N2yは、y断面に属する直線であって、ベース面43の任意の位置における法線である。基準線N1yを基準とする法線N2yの角度をΔNとする。角度ΔNは、ベース面43上の位置ごとに規定され、必ずしも一定ではない。図8に示すy断面の全体の中で、最大の角度ΔNをθymaxとする。また、図8に示すy断面の全体の中で、最小の角度ΔNをθyminとする。なお、θymax、θyminは、基準線N1yの決め方に応じて、正の値にも、負の値にも成り得る。θymaxとθyminとの差の絶対値をベース面角度変化量θとする。任意のy断面において、任意の境界Kでのエッジ角度αは、ベース面角度変化量θより大きい。図8において反時計回りの角度を正とし、時計回りの角度を負とする。
任意のx断面において、ベース面角度変化量θは、以下の式(1x)で定義されるβより大きい。式(1x)においてLはx方向における光拡散部材9の大きさである。Rmxはx方向における結像ミラー曲率半径である。RWxは表示部材25のx方向における曲率半径である。Rは以下の式(2x)で表される、眼球の生理学的知見に基づく像面湾曲の許容値である。Dは視認領域27から虚像31までの距離である。
任意のy断面において、ベース面角度変化量θは、以下の式(1y)で定義されるβより大きい。式(1y)においてLはy方向における光拡散部材9の大きさである。Rmyはy方向における結像ミラー曲率半径である。RWyは表示部材25のy方向における曲率半径である。Rは以下の式(2y)で表される、眼球の生理学的知見に基づく像面湾曲の許容値である。Dは視認領域27から虚像31までの距離である。
Figure 0006717273
光拡散部材9は樹脂から成る。樹脂として、例えば、ポリカーボネート、アクリル、シクロオレフィンポリマー等が挙げられる。シクロオレフィンポリマーとして、例えば、COPと表記されるもの、COCと表記されるもの等が挙げられる。
光拡散部材9は、型を用いて製造することができる。型を用いて製造する方法として、例えば、射出成形等が挙げられる。型を用いて光拡散部材9を製造する場合、成形品である光拡散部材9から、型を離型する工程がある。光拡散部材9から型を離型するときの、光拡散部材9に対する型の移動方向を離型方向とする。
3.光拡散部材9及びヘッドアップディスプレイ装置1が奏する効果
(1A)光拡散部材9において、エッジ角度αとベース面角度変化量θとが上述した大小関係を有し、エッジ角度αとベース面角度変化量θとが上述した大小関係を有する。
そのため、境界Kの周囲を含め、光拡散部材9のいずれの部分でも、湾曲形状の効果を維持しつつ、抜き勾配が負とならない適正離型方向が存在する。その結果、光拡散部材9から型を離型するとき、離型方向を適正離型方向とすれば、光拡散部材9と型とが干渉しにくく、光拡散部材9の形状が崩れにくい。特に、マイクロレンズ33の形状が崩れにくい。さらに、マイクロレンズ33の形状が崩れにくいことにより、ヘッドアップディスプレイ装置1における視認性が向上する。
エッジ角度αは、ベース面角度変化量θの3倍以上であることが好ましい。また、エッジ角度αは、ベース面角度変化量θの3倍以上であることが好ましい。この場合、光拡散部材9から型を離型するとき、光拡散部材9の形状が一層崩れにくい。
(1B)ベース面43の形状は、シリンダ形状、トロイダル形状、球面、非球面、及び自由曲面形状のうちのいずれかである。そのため、その他の形状である場合に比べて、視認性が一層高い。
(1C)光拡散部材9は樹脂から成る。そのため、型を用いて光拡散部材9を製造することが容易である。
(1D)光拡散部材9は反射型の光拡散部材である。透過型の光拡散部材に比べて、迷光が発生しにくく、視認性が一層高い。
(1E)マイクロレンズ33は投影ユニット11に対して凸型の形状を有する。マイクロレンズ33が凹レンズである場合に比べて、マイクロレンズアレイ境界のエッジ形状が一層崩れにくい。
(1F)ベース面43に直交する方向から見た前記マイクロレンズ33の形状は多角形である。そのため、それ以外の形状である場合に比べて、アイボックス形状の調整が容易である。
(1G)ベース面角度変化量θは、βより大きい。また、ベース面角度変化量θは、βより大きい。そのため、像面湾曲を抑制し、視認性を向上できる。
<他の実施形態>
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
(1)図9に示すように、光拡散部材9は、凹型マイクロレンズ133を備えていてもよい。図9はx断面を示す。このx断面において、隣接する任意の2つのマイクロミラー133A、133Bの境界をKとする。x断面におけるマイクロミラー133Aの接線であって、境界Kを通る接線をSとする。x断面におけるマイクロミラー133Bの接線であって、境界Kを通る接線をSとする。SとSとが成す角度をエッジ角度αとする。エッジ角度αは正の値である。同様にして、y断面においてエッジ角度αを規定することができる。
(2)ベース面43に直交する方向から見たマイクロレンズ33の形状は、四角形以外の多角形であってもよい。マイクロレンズ33の形状は、例えば、三角形であってもよいし、図11に示すように、六角形であってもよい。
図11に示すように、ベース面43に直交する断面であって、マイクロレンズ33の配列方向に沿った断面として、X断面、Y断面がある。X断面、Y断面においても、第1実施形態と同様に、エッジ角度α、ベース面角度変化量θを算出できる。X断面、Y断面のいずれにおいても、エッジ角度αはベース面角度変化量θより大きい。そのため、前記(1A)の効果を奏することができる。
また、例えば、X断面、Y断面のいずれにおいても、ベース面角度変化量θは、前記式(1x)、前記式(1y)と同様に算出されるβより大きくてもよい。この場合、前記(1G)の効果を奏することができる。
(3)図12に示すように、マイクロレンズ33の高さは一定でなくてもよい。マイクロレンズ33の高さとは、ベース面43を基準とする高さを意味する。図12はx断面を表す。例えば、図12に示すように、高さhを有するマイクロレンズ33と、高さhを有するマイクロレンズ33とが交互に並んでいてもよい。hはhより大きい。この場合、隣接するマイクロレンズ33の頂点の間に段差が生じる。上記の形態の場合、マイクロレンズ33の高さが一定である場合に比べて、視認性が一層高い。
(4)図10に示すように、マイクロレンズ33の曲率半径は一定でなくてもよい。図10はx断面を表す。例えば、マイクロレンズ33の曲率半径として、rxAと、rxBとの2種類があってもよい。rxBを曲率半径に持つマイクロレンズ33は、rxAを曲率半径に持つマイクロレンズ33よりも高さが低く、曲率半径rxBが小さい。また、x方向において、曲率半径rxAを有するマイクロレンズ33と、曲率半径rxBを有するマイクロレンズ33とが交互に並んでいてもよい。
また、同様に、y方向においても、曲率半径が大きいマイクロレンズ33と、曲率半径が小さいマイクロレンズ33とが交互に並んでいてもよい。
上記の形態の場合、マイクロレンズ33の曲率半径が一定である場合に比べて、マイクロレンズの高さ変動に伴う視認領域の変化を抑制し、視認性を向上できる点で優れる。
(5)光拡散部材9は透過型の光拡散部材であってもよい。
(6)ヘッドアップディスプレイ装置以外の画像表示装置が光拡散部材9を備えていてもよい。
(7)図13に示すように、光拡散部材9の光学面9Aに反射膜47を備えていてもよい。反射膜47は反射光の強度を向上させる。反射膜47の材質として、例えば、アルミ、誘電体等が挙げられる。
(8)上記実施形態における1つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、1つの構成要素が有する1つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、1つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される1つの機能を、1つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。
(9)上述したヘッドアップディスプレイ装置の他、光拡散部材、当該光拡散部材を構成要素とする光学システム、画像表示方法等、種々の形態で本開示を実現することもできる。
1…ヘッドアップディスプレイ装置、3…レーザ光射出ユニット、5…走査ユニット、7…集光ユニット、9…光拡散部材、11…投影ユニット、25…表示部材、33、133…マイクロレンズ、43…ベース面

Claims (7)

  1. 表示部材(25)に表示画像を投影することにより、予め設定された視認領域(27)から前記表示画像の虚像(31)を視認可能とするヘッドアップディスプレイ装置(1)であって、
    レーザ光を射出するレーザ光射出ユニット(3)と、
    前記レーザ光射出ユニットが射出した前記レーザ光を走査する走査ユニット(5)と、
    前記走査ユニットにより走査された前記レーザ光を集光してビームを形成する集光ユニット(7)と、
    前記集光ユニットにより形成された前記ビームが入射し、前記表示画像が結像される光拡散部材(9)と、
    前記光拡散部材に結像された前記表示画像を前記表示部材に投影する投影ユニット(11)と、
    を備え、
    前記光拡散部材は、密接して配列された複数のマイクロレンズ(33、133)を備えるとともに、前記投影ユニットに対して凸型に湾曲したベース面(43)を有し、
    以下で定義されるエッジ角度αが、以下で定義されるベース面角度変化量θより大きく、前記ベース面角度変化量θは、以下の式(1)で定義されるβより大きいヘッドアップディスプレイ装置。
    α:前記ベース面に直交する断面において、隣接する2つのマイクロレンズの境界Kを通る、前記2つのマイクロレンズのうちの一方の接線と、前記境界Kを通る、前記2つのマイクロレンズのうちの他方の接線とが成す角度をαとする。
    θ:前記断面において、方向が一定である基準線をNとし、前記ベース面の任意の位置における法線をNとする。前記基準線Nを基準とする前記法線Nの角度のうち、最大値をθmaxとし、最小値をθminとする。θmaxとθminとの差の絶対値をθとする。
    Figure 0006717273
    前記式(1)において前記Lは前記光拡散部材の大きさである。前記Rは前記投影ユニットのミラー曲率半径である。前記Rは前記表示部材の曲率半径である。前記Rは以下の式(2)で表される、眼球の生理学的知見に基づく像面湾曲の許容値であり、Dは前記視認領域から前記虚像までの距離である。
  2. 請求項1に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
    前記ベース面の形状は、シリンダ形状、トロイダル形状、球面、非球面、及び自由曲面形状のうちのいずれかであるヘッドアップディスプレイ装置。
  3. 請求項1又は2に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
    前記光拡散部材は樹脂から成るヘッドアップディスプレイ装置。
  4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
    前記光拡散部材は反射型であるヘッドアップディスプレイ装置。
  5. 請求項1〜4のいずれか1項に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
    前記マイクロレンズは投影ユニットに対して凸形状であるヘッドアップディスプレイ装置。
  6. 請求項1〜5のいずれか1項に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
    前記エッジ角度αは、前記ベース面角度変化量θの3倍以上であるヘッドアップディスプレイ装置。
  7. 請求項1〜6のいずれか1項に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
    前記ベース面に直交する方向から見た前記マイクロレンズの形状は、多角形であるヘッドアップディスプレイ装置。
JP2017152272A 2017-08-07 2017-08-07 ヘッドアップディスプレイ装置 Active JP6717273B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017152272A JP6717273B2 (ja) 2017-08-07 2017-08-07 ヘッドアップディスプレイ装置
DE112018004012.7T DE112018004012B4 (de) 2017-08-07 2018-08-06 Head-up-Display-Vorrichtung
PCT/JP2018/029381 WO2019031440A1 (ja) 2017-08-07 2018-08-06 ヘッドアップディスプレイ装置
US16/697,795 US11333885B2 (en) 2017-08-07 2019-11-27 Head-up display device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017152272A JP6717273B2 (ja) 2017-08-07 2017-08-07 ヘッドアップディスプレイ装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019032392A JP2019032392A (ja) 2019-02-28
JP6717273B2 true JP6717273B2 (ja) 2020-07-01

Family

ID=65272264

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017152272A Active JP6717273B2 (ja) 2017-08-07 2017-08-07 ヘッドアップディスプレイ装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11333885B2 (ja)
JP (1) JP6717273B2 (ja)
DE (1) DE112018004012B4 (ja)
WO (1) WO2019031440A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6593465B2 (ja) * 2018-01-12 2019-10-23 株式会社Jvcケンウッド 虚像表示装置
JP7017083B2 (ja) * 2018-01-12 2022-02-08 株式会社リコー 画像表示装置及び移動体装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002258159A (ja) * 2001-02-28 2002-09-11 Olympus Optical Co Ltd 光学素子及び光学素子成形用の金型装置
JP5370427B2 (ja) 2011-07-24 2013-12-18 株式会社デンソー ヘッドアップディスプレイ装置
JP5594272B2 (ja) * 2011-10-14 2014-09-24 株式会社デンソー ヘッドアップディスプレイ装置
JP6064467B2 (ja) * 2012-09-11 2017-01-25 株式会社リコー 光拡散素子および画像表示装置
WO2014180509A1 (en) * 2013-05-10 2014-11-13 Lemoptix Sa A projection device
JP6225550B2 (ja) 2013-08-08 2017-11-08 株式会社デンソー 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
US10078217B2 (en) 2014-10-24 2018-09-18 Ricoh Company, Ltd. Image display device and apparatus
JP6458935B2 (ja) * 2014-12-10 2019-01-30 株式会社リコー 虚像表示装置および画像投影装置
JP5866644B1 (ja) 2014-12-26 2016-02-17 パナソニックIpマネジメント株式会社 ヘッドアップディスプレイ及びヘッドアップディスプレイを備えた移動体
EP3264173A4 (en) * 2015-02-26 2018-10-31 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Transmissive screen and head-up display device using same
JP6504353B2 (ja) * 2015-04-28 2019-04-24 株式会社リコー 画像表示装置及び物体装置
JP6672746B2 (ja) * 2015-11-27 2020-03-25 株式会社リコー 画像表示装置および車両
JP6213590B2 (ja) 2016-02-25 2017-10-18 第一精工株式会社 コネクタ
KR102136021B1 (ko) * 2016-04-27 2020-07-20 주식회사 쿠라레 확산판 및 투영식 프로젝터 장치

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019032392A (ja) 2019-02-28
US20200096765A1 (en) 2020-03-26
US11333885B2 (en) 2022-05-17
WO2019031440A1 (ja) 2019-02-14
DE112018004012B4 (de) 2024-04-11
DE112018004012T5 (de) 2020-04-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5930231B2 (ja) 投影装置及びヘッドアップディスプレイ装置
US10502870B2 (en) Optical assembly
JP2019109435A (ja) 表示装置
US20130257689A1 (en) Display device
US11175440B2 (en) Diffuser plate and projection-type image displaying device
US11372250B2 (en) Head-mounted display having reflective elements
JP2002107520A (ja) 回折光学素子及び該回折光学素子を有する光学系
TWI604222B (zh) 光學元件及投影裝置
CN113534468A (zh) 能够佩戴到使用者头上且产生图像的显示装置的镜片以及具有这种镜片的显示装置
JPWO2018066062A1 (ja) 投影光学系、及びヘッドアップディスプレイ装置
US12085713B2 (en) Head-up display and moving body with head-up display mounted thereon
JP6717273B2 (ja) ヘッドアップディスプレイ装置
JP2023054017A5 (ja)
TW202316175A (zh) 用於近眼顯示器的封裝光導光學元件
US20180088338A1 (en) Optical element and display device
JP6807177B2 (ja) 反射型スクリーン
JP2018040842A (ja) ヘッドアップディスプレイ装置
JP2019184752A (ja) 虚像表示装置
JP7186964B2 (ja) 車両用表示装置
JP2022139310A (ja) ヘッドアップディスプレイ
WO2014041690A1 (ja) 光学素子及びヘッドアップディスプレイ
JP7176687B2 (ja) 車両用表示装置
JP7357233B2 (ja) ヘッドアップディスプレイ
JP2019109434A (ja) 表示装置
JP7501293B2 (ja) 表示装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20191008

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200512

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200525

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6717273

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250