WO2022130724A1 - 表示装置 - Google Patents

表示装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2022130724A1
WO2022130724A1 PCT/JP2021/034703 JP2021034703W WO2022130724A1 WO 2022130724 A1 WO2022130724 A1 WO 2022130724A1 JP 2021034703 W JP2021034703 W JP 2021034703W WO 2022130724 A1 WO2022130724 A1 WO 2022130724A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
display unit
transparent member
light
concave mirror
image
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.)
Ceased
Application number
PCT/JP2021/034703
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
祐樹 和田
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.)
JVCKenwood Corp
Original Assignee
JVCKenwood 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 JVCKenwood Corp filed Critical JVCKenwood Corp
Priority to KR1020227031608A priority Critical patent/KR102771003B1/ko
Priority to CN202180020351.7A priority patent/CN115280217B/zh
Priority to EP21906089.4A priority patent/EP4261594B1/en
Publication of WO2022130724A1 publication Critical patent/WO2022130724A1/ja
Priority to US17/932,693 priority patent/US11899207B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT 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
    • B60K35/00—Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles
    • B60K35/20—Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor
    • B60K35/21—Output 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
    • B60K35/22—Display screens
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT 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
    • B60K35/00—Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles
    • B60K35/20—Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor
    • B60K35/21—Output 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
    • B60K35/23—Head-up displays [HUD]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT 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
    • B60K35/00—Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles
    • B60K35/20—Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor
    • B60K35/21—Output 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
    • B60K35/23—Head-up displays [HUD]
    • B60K35/233—Head-up displays [HUD] controlling the size or position in display areas of virtual images depending on the condition of the vehicle or the driver
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT 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
    • B60K35/00—Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles
    • B60K35/60—Instruments characterised by their location or relative disposition in or on vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R11/00—Arrangements for holding or mounting articles, not otherwise provided for
    • B60R11/02—Arrangements for holding or mounting articles, not otherwise provided for for radio sets, television sets, telephones, or the like; Arrangement of controls thereof
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0149—Head-up displays characterised by mechanical features
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT 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
    • B60K2360/00—Indexing scheme associated with groups B60K35/00 or B60K37/00 relating to details of instruments or dashboards
    • B60K2360/20—Optical features of instruments
    • B60K2360/23—Optical features of instruments using reflectors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G02B2027/011—Head-up displays characterised by optical features comprising device for correcting geometrical aberrations, distortion
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0149—Head-up displays characterised by mechanical features
    • G02B2027/0154—Head-up displays characterised by mechanical features with movable elements
    • G02B2027/0159—Head-up displays characterised by mechanical features with movable elements with mechanical means other than scaning means for positioning the whole image

Definitions

  • the present invention relates to a display device, and particularly to a display device that displays a virtual image.
  • a head-up display may be used as a display device for vehicles.
  • the head-up display projects the image display light onto the windshield of the vehicle and displays a virtual image based on the image display light superimposed on the scenery outside the vehicle.
  • the windshield has a front surface and a back surface, and the image display light reflected and visually recognized on each of the front surface and the back surface may be shifted and superimposed, resulting in a double image.
  • a configuration has been proposed in which the optical paths of the first light ray reflected on the front surface and the second light ray reflected on the back surface coincide with each other (for example, Patent Document 1). reference).
  • the above-mentioned prior art presupposes that the front surface and the back surface of a transparent member such as a windshield are parallel, and a double image is generated when the front surface and the back surface are not exactly parallel due to a manufacturing error of the transparent member or the like. It may happen.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a technique for appropriately adjusting a display device that suppresses the generation of a double image.
  • the display unit that generates the image display light
  • the concave mirror that reflects the image display light so that the image display light is projected toward the transparent member
  • the distance from the concave mirror to the display unit is provided with a drive mechanism for moving the display unit within a range in which the image display light directed from the concave mirror toward the transparent member is equal to or less than a reference distance of parallel light.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of the display device 10 according to the embodiment.
  • the display device 10 is a so-called head-up display device.
  • the display device 10 projects an image display light onto a transparent member 30 such as a windshield of a vehicle to display a virtual image 40 in front of the user E.
  • the display device 10 includes a lighting unit 12, a display unit 14, a concave mirror 16, and a drive mechanism 18.
  • the illumination unit 12 is a light source for generating image display light, and generates illumination light for illuminating the display unit 14.
  • the lighting unit 12 has a light emitting element such as an LED (Light Emitting Diode) or an LD (Laser Diode), and an optical element for adjusting the intensity distribution and the angle distribution of the output light from the light emitting element.
  • the illumination unit 12 provides, for example, white light having a substantially uniform brightness to the display unit 14.
  • the configuration of the illumination unit 12 is not particularly limited, but an optical element such as a light tunnel, a Fresnel lens, or a light diffusing plate can be used in order to adjust the output light from the light emitting element.
  • the display unit 14 modulates the illumination light from the illumination unit 12 to generate an image display light.
  • the display unit 14 includes a transmissive image display element for generating image display light, and includes a display device such as a transmissive liquid crystal panel.
  • the image display element acquires, for example, an image signal and generates an image display light of display contents corresponding to the image signal.
  • the display unit 14 may further include an optical element for adjusting the direction and the light distribution angle of the image display light.
  • the display unit 14 includes, for example, a projection unit such as a DMD (Digital Mirror Device) other than a transmissive liquid crystal panel, an LCOS (Liquid Crystal on Silicon), an LSM (Laser Scanning Module) such as a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) method, and a micro. It may be configured in combination with a transmissive screen such as a lens array sheet or a light diffusing sheet.
  • a projection unit such as a DMD (Digital Mirror Device) other than a transmissive liquid crystal panel, an LCOS (Liquid Crystal on Silicon), an LSM (Laser Scanning Module) such as a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) method, and a micro.
  • a transmissive screen such as a lens array sheet or a light diffusing sheet.
  • the concave mirror 16 reflects the image display light from the display unit 14 toward the transparent member 30.
  • the concave mirror 16 is configured so that the image display light directed from the concave mirror 16 to the transparent member 30 becomes parallel light when the display unit 14 is arranged at the reference position 20.
  • the first light ray L1 and the second light ray L2 emitted from an arbitrary point of the display unit 14 are parallel to each other and are incident on the transparent member 30.
  • the distance between the display unit 14 arranged at the reference position 20 and the concave mirror 16 is also referred to as "reference distance d0".
  • the reference distance d0 is a distance along the direction in which the image display light travels from the display unit 14 toward the concave mirror 16.
  • the drive mechanism 18 translates the display unit 14 as indicated by the arrow X, and changes the distance from the concave mirror 16 to the display unit 14.
  • the direction X in which the display unit 14 is moved by the drive mechanism 18 is parallel to the direction in which the image display light travels from the display unit 14 toward the concave mirror 16.
  • the drive mechanism 18 moves the display unit 14 within a range in which the distance to the display unit 14 of the concave mirror 16 is equal to or less than the reference distance d0.
  • the drive mechanism 18 enables the display unit 14 to move in the first direction X1 toward a position closer to the concave mirror 16 than the reference position 20.
  • the drive mechanism 18 prohibits the display unit 14 from moving in the second direction X2 toward a position farther from the concave mirror 16 than the reference position 20.
  • the range of movement of the display unit 14 by the drive mechanism 18 may be limited by hardware that is a mechanical structure of the drive mechanism 18, or may be limited by software that controls the operation of the drive mechanism 18.
  • the drive mechanism 18 is connected to the operation unit 50 and drives according to an input operation to the operation unit 50.
  • the operation unit 50 may be a dedicated operation button provided in the display device 10, or may be an operation button provided in a vehicle or the like in which the display device 10 is installed.
  • the operation unit 50 may be, for example, an operation button or a touch panel for a navigation device arranged on a center console of a vehicle or the like.
  • the operation unit 50 may be a mobile device such as a mobile phone, a smartphone, or a tablet, and operation information may be transmitted from the mobile device to the drive mechanism 18 by wire or wirelessly.
  • the drive mechanism 18 changes the position of the display unit 14 in order to adjust the double image that may occur depending on the error of the parallelism of the transparent member 30.
  • the user E operates the operation unit 50 while visually recognizing the virtual image 40 displayed via the transparent member 30.
  • the user E operates the operation unit 50 so that the double image is eliminated when the double image is perceived as a virtual image 40, for example.
  • the double image generated in the display device 10 will be described.
  • FIG. 1 shows a case where the front surface 32 and the back surface 34 of the transparent member 30 are parallel to each other and the thickness t between the front surface 32 and the back surface 34 is uniform.
  • the light rays L1 and L2 incident on the transparent member 30 from the concave mirror 16 are reflected by the front surface 32 or the back surface 34 of the transparent member 30 and head toward the user E.
  • the first light ray L1 is reflected by the surface 32 of the transparent member 30 and heads toward the user E.
  • the second light ray L2 is refracted on the front surface 32 of the transparent member 30 and reflected on the back surface 34 toward the user E.
  • the first light ray L1 and the second light ray L2 incident on the transparent member 30 are parallel to each other and the front surface 32 and the back surface 34 of the transparent member 30 are parallel to each other, the first light ray L1 toward the user E
  • the directions (angles) of the second light rays L2 match.
  • the user E can visually recognize the virtual image 40 without perceiving the double image due to the deviation between the first ray L1 and the second ray L2. Therefore, if the transparent members 30 are strictly parallel, the double image can be eliminated by arranging the display unit 14 at the reference position 20. At this time, the distance from the user E to the virtual image 40, that is, the distance at which the user E perceives the virtual image 40 (also referred to as the virtual image distance) is infinity.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing the generation of a double image due to the non-parallel transparent member 30a.
  • the front surface 32a and the back surface 32b are non-parallel.
  • the wedge shape is such that the thickness t1a on the lower side of the transparent member 30a is small and the thickness t2a on the upper side of the transparent member 30a is large.
  • the wedge shape of the transparent member 30a is emphasized for the sake of clarity, but the non-parallelism between the front surface 32a and the back surface 32b of the transparent member 30a is very small. good.
  • the non-parallelity of the transparent member 30a may be, for example, a slight value caused by a manufacturing error when the transparent member 30 is to be formed, for example, 0.1 degree or less or 0.01 degree or less. May be.
  • the display unit 14 is arranged at the reference position 20, and the first light ray L1 and the second light ray L2 incident on the transparent member 30 are parallel to each other. Then, since the front surface 32a and the back surface 32b are non-parallel, a difference in direction (angle) occurs between the first ray L1 and the second ray L2 toward the user E. As a result, the user E visually recognizes the virtual image 42 in which the double image generated by the deviation between the first ray L1 and the second ray L2 is generated.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing a method of eliminating the double image by the non-parallel transparent member 30a.
  • the transparent member 30a in FIG. 3 is the same as in FIG. In FIG. 3, the position of the display unit 14 is different, and the display unit 14 is arranged at the near position 21 which is closer to the concave mirror 16 than the reference position 20. In the example of FIG. 3, the distance d1 from the concave mirror 16 to the display unit 14 is shorter than the reference distance d0.
  • the display unit 14 By moving the display unit 14 from the reference position 20 to the first direction X1 by the drive mechanism 18, the display unit 14 can be arranged at the near position 21.
  • the first ray L1a and the second ray L2a from the concave mirror 16 toward the transparent member 30a are non-parallel. Become. Specifically, the first light ray L1a and the second light ray L2a proceed so as to diverge toward the transparent member 30. At this time, by appropriately adjusting the divergence angles of the first ray L1a and the second ray L2a toward the transparent member 30, the directions (angles) of the first ray L1a and the second ray L2a toward the user E from the transparent member 30a. Can be matched.
  • the virtual image 44 can be visually recognized without perceiving the double image due to the deviation between the first ray L1a and the second ray L2a.
  • the virtual image distance of the virtual image 44 visually recognized by the user E is not infinity but finite.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing a case where the display unit 114 is arranged farther than the reference position 20 in the display device 110 according to the comparative example, and the distance d2 from the concave mirror 16 to the display unit 114 is from the reference distance d0. Is also long.
  • the display unit 114 can be moved from the reference position 20 to the second direction X2, and the display unit 114 can be arranged at the distant position 22.
  • the display unit 14 cannot be moved from the reference position 20 to the second direction X2, and the display unit 14 cannot be arranged at the distant position 22.
  • the transparent members 30b are non-parallel, but the magnitude relation of the thicknesses t1b and t2b of the transparent members 30b is opposite to that of FIG. Specifically, the wedge shape has a large thickness t1b on the lower side of the transparent member 30b and a small thickness t2b on the upper side of the transparent member 30b.
  • the display unit 114 by arranging the display unit 114 at a far position 22 farther than the reference position 20, the directions (angles) of the first ray L1b and the second ray L2b from the transparent member 30b toward the user E can be matched. It is possible to eliminate the double image due to the deviation between the first ray L1b and the second ray L2b.
  • the first ray L1b and the second ray L2b proceed so as to converge toward the transparent member 30b.
  • the virtual image distance of the virtual image 46 visually recognized by the user E becomes "over-infinity", which is a state farther than infinity, and the user E cannot focus on the virtual image 46. That is, the user E cannot visually recognize the clear image, and the user E tries to focus forcibly, which puts an excessive burden on the eyes of the user E.
  • the display unit 14 cannot be arranged farther than the reference position 20 in order to prevent the virtual image from being out of focus due to overfinity.
  • the non-parallel transparent member 30b as shown in FIG. 4 is used in the display device 10 according to the present embodiment, the double image due to the deviation between the first ray L1b and the second ray L2b is eliminated. It is not possible. However, according to the present embodiment, it is possible to prevent the virtual image from being out of focus due to overfinity, and it is possible to prevent the user E from being overloaded with eyes.
  • the drive mechanism 18 moves the position of the display unit 14 toward the position closer to the concave mirror 16 from the reference position 20 of the display unit 14 on the premise that the front surface 32 and the back surface 34 of the transparent member 30 are parallel to each other. Adjustment is possible and the adjustment in the direction far from the concave mirror 16 is restricted. In other words, the drive mechanism 18 allows the position of the display unit 14 with respect to the concave mirror 16 to be adjusted in a direction in which the user perceives the virtual image as a finite distance based on the position where the user perceives the virtual image as infinity. Limit adjustments in the direction of infinity.
  • the transparent member 30 when the transparent member 30 is strictly parallel as shown in FIG. 1, and when the transparent member 30a has a wedge shape with a relatively small lower thickness t1a as shown in FIG.
  • the double image can be eliminated by changing the distance from the concave mirror 16 to the display unit 14 by the drive mechanism 18.
  • the lower thickness t1b is a transparent member 30a having a relatively wedge shape as shown in FIG. 4
  • the double image cannot be eliminated, but the virtual image distance is overfinity. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of a situation in which the user E cannot focus on the virtual image. Therefore, according to the present embodiment, the distance from the concave mirror 16 to the display unit 14 is fixed, and the change in the distance from the concave mirror 16 to the display unit 14 is not restricted.
  • a suitable virtual image can be presented to the user E.
  • the case where only the concave mirror 16 is arranged in the optical path between the transparent member 30 and the display unit 14 is shown.
  • another optical element may be added between the display unit 14 and the concave mirror 16, and a folded mirror, a convex lens, or the like may be added.
  • a convex lens is added between the display unit 14 and the concave mirror 16
  • the reference position 20 of the display unit 14 is set so that the image display light after passing through the convex lens and reflected by the concave mirror 16 becomes parallel light.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Instrument Panels (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)
  • Diaphragms For Electromechanical Transducers (AREA)
  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)

Abstract

表示装置１０は、画像表示光を生成する表示部１４と、画像表示光が透明部材３０に向けて投射されるように画像表示光を反射する凹面鏡１６と、凹面鏡１６から表示部１４までの距離が、凹面鏡１６から透明部材３０に向かう画像表示光が平行光となる基準距離以下となる範囲で表示部１４を移動させる駆動機構１８と、を備える。

Description

表示装置
　本発明は、表示装置に関し、特に虚像を表示する表示装置に関する。
　近年、車両用表示装置としてヘッドアップディスプレイが用いられることがある。ヘッドアップディスプレイは、画像表示光を車両のウィンドシールドなどに投射し、画像表示光に基づく虚像を車外の風景に重畳して表示する。ウィンドシールドには表面と裏面があり、表面と裏面のそれぞれにて反射して視認される画像表示光がずれて重畳され、二重像に見えてしまうことがある。このような二重像の発生を抑制するため、表面で反射する第１の光線と裏面で反射する第２の光線の光路が一致するようにした構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１８－９２０５０号公報
　上述の先行技術では、ウィンドシールドなどの透明部材の表面と裏面が平行であることを前提としており、透明部材の製造誤差等によって表面と裏面が厳密に平行ではない場合には二重像が発生してしまう場合がある。
　本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、二重像の発生を抑制した表示装置を適切に調整する技術を提供することを目的とする。
　本発明のある態様の表示装置は、画像表示光を生成する表示部と、画像表示光が透明部材に向けて投射されるように画像表示光を反射する凹面鏡と、凹面鏡から表示部までの距離が、凹面鏡から透明部材に向かう画像表示光が平行光となる基準距離以下となる範囲で表示部を移動させる駆動機構と、を備える。
　なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
　本発明によれば、二重像の発生を抑制した表示装置を調整できる。
実施の形態に係る表示装置の構成を模式的に示す図である。 非平行な透明部材による二重像の発生を模式的に示す図である。 非平行な透明部材による二重像の解消方法を模式的に示す図である。 比較例に係る表示装置において表示部を基準位置よりも遠方に配置した場合を模式的に示す図である。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。かかる実施の形態に示す具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
　図１は、実施の形態に係る表示装置１０の構成を模式的に示す図である。表示装置１０は、いわゆるヘッドアップディスプレイ装置である。表示装置１０は、車両のウィンドシールドなどである透明部材３０に画像表示光を投射してユーザＥの前方に虚像４０を表示する。
　表示装置１０は、照明部１２と、表示部１４と、凹面鏡１６と、駆動機構１８とを備える。照明部１２は、画像表示光を生成するための光源であり、表示部１４を照明するための照明光を生成する。照明部１２は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）やＬＤ（Laser Diode）などの発光素子と、発光素子からの出力光の強度分布や角度分布を調整するための光学素子とを有する。照明部１２は、例えば、ほぼ一様な明るさの白色光を表示部１４に提供する。照明部１２の構成は特に限られないが、発光素子からの出力光を整えるために、例えば、ライトトンネル、フレネルレンズ、光拡散板などの光学素子を用いることができる。
　表示部１４は、照明部１２からの照明光を変調して画像表示光を生成する。表示部１４は、画像表示光を生成するための透過型の画像表示素子を含み、透過型の液晶パネルといった表示デバイスを含む。画像表示素子は、例えば、画像信号を取得し、画像信号に対応する表示内容の画像表示光を生成する。表示部１４は、画像表示光の向きや配光角を整えるための光学素子をさらに含んでもよい。表示部１４は、例えば、透過型液晶パネル以外のＤＭＤ（Digital Mirror Device）やＬＣＯＳ（Liquid Crystal on Silicon）、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）方式等のＬＳＭ（Laser Scanning Module）といったプロジェクションユニットと、マイクロレンズアレイシートや光拡散シートといった透過型スクリーンとを組み合わせた構成としてもよい。
　凹面鏡１６は、表示部１４からの画像表示光を透明部材３０に向けて反射させる。凹面鏡１６は、表示部１４が基準位置２０に配置されている場合に凹面鏡１６から透明部材３０に向かう画像表示光が平行光となるように構成されている。具体的には、表示部１４が基準位置２０に配置されている場合に表示部１４の任意の点から出射する第１光線Ｌ１と第２光線Ｌ２が平行になって透明部材３０に入射する。ここで、基準位置２０に配置される表示部１４と凹面鏡１６の間の距離のことを「基準距離ｄ０」ともいう。基準距離ｄ０は、表示部１４から凹面鏡１６に向けて画像表示光が進行する方向に沿った距離である。
　駆動機構１８は、表示部１４を矢印Ｘで示されるように並進移動させ、凹面鏡１６から表示部１４までの距離を変化させる。駆動機構１８によって表示部１４が移動する方向Ｘは、表示部１４から凹面鏡１６に向けて画像表示光が進行する方向と平行である。駆動機構１８は、凹面鏡１６の表示部１４までの距離が基準距離ｄ０以下となる範囲で表示部１４を移動させる。駆動機構１８は、表示部１４が基準位置２０よりも凹面鏡１６に近い位置に向かう第１方向Ｘ１への移動を可能とする。駆動機構１８は、表示部１４が基準位置２０よりも凹面鏡１６から遠い位置に向かう第２方向Ｘ２への移動を不可とする。駆動機構１８による表示部１４の移動範囲は、駆動機構１８の機械的な構造であるハードウェアによって制限されてもよいし、駆動機構１８の動作を制御するソフトウェアによって制限されてもよい。
　駆動機構１８は、操作部５０と接続されており、操作部５０への入力操作に応じて駆動する。操作部５０は、表示装置１０が備える専用の操作ボタンであってもよいし、表示装置１０が設置される車両などに設けられる操作ボタンであってもよい。操作部５０は、例えば、車両のセンターコンソールなどに配置されるナビゲーション装置用の操作ボタンやタッチパネルであってもよい。操作部５０は、携帯電話やスマートフォン、タブレットといったモバイル装置であってもよく、モバイル装置から有線または無線で駆動機構１８に操作情報が送信されてもよい。
　駆動機構１８は、透明部材３０の平行度の誤差に応じて発生しうる二重像を調整するために表示部１４の位置を変化させる。ユーザＥは、表示装置１０を設置した後、透明部材３０を介して表示される虚像４０を視認しながら操作部５０を操作する。ユーザＥは、例えば、虚像４０として二重像が知覚される場合に二重像が解消されるように操作部５０を操作する。以下、表示装置１０において生じる二重像について説明する。
　図１は、透明部材３０の表面３２と裏面３４が平行であり、表面３２と裏面３４の間の厚さｔが均一である場合を示す。凹面鏡１６から透明部材３０に入射する光線Ｌ１，Ｌ２は、透明部材３０の表面３２または裏面３４にて反射してユーザＥに向かう。第１光線Ｌ１は、透明部材３０の表面３２にて反射してユーザＥに向かう。第２光線Ｌ２は、透明部材３０の表面３２にて屈折し、裏面３４にて反射してユーザＥに向かう。
　図１の例では、透明部材３０に入射する第１光線Ｌ１と第２光線Ｌ２が平行であり、透明部材３０の表面３２と裏面３４が平行であるため、ユーザＥに向かう第１光線Ｌ１と第２光線Ｌ２の方向（角度）が一致する。その結果、ユーザＥは、第１光線Ｌ１と第２光線Ｌ２のずれによる二重像を知覚することなく虚像４０を視認できる。したがって、透明部材３０が厳密に平行であれば、表示部１４を基準位置２０に配置することで二重像を解消できる。このとき、ユーザＥから虚像４０までの距離、つまり、ユーザＥが虚像４０を知覚する距離（虚像距離ともいう）は、無限遠である。
　図２は、非平行な透明部材３０ａによる二重像の発生を模式的に示す図である。図２の透明部材３０ａは、図１の透明部材３０と異なり、表面３２ａと裏面３２ｂが非平行である。具体的には、透明部材３０ａの下側の厚みｔ１ａが小さく、透明部材３０ａの上側の厚みｔ２ａが大きくなるような楔形状となっている。図２では、分かりやすさのために、透明部材３０ａの楔形状を強調して示しているが、透明部材３０ａの表面３２ａと裏面３２ｂの間の非平行度は、非常に僅かであってもよい。透明部材３０ａの非平行度は、例えば、透明部材３０を形成しようとする場合の製造誤差等によって生じる程度のわずかな値であってもよく、例えば、０．１度以下や０．０１度以下であってもよい。
　図２の例では、表示部１４が基準位置２０に配置されており、透明部材３０に入射する第１光線Ｌ１と第２光線Ｌ２が平行である。そうすると、表面３２ａと裏面３２ｂが非平行であるため、ユーザＥに向かう第１光線Ｌ１と第２光線Ｌ２の間に方向（角度）のずれが生じる。その結果、ユーザＥは、第１光線Ｌ１と第２光線Ｌ２のずれによる二重像が発生した虚像４２を視認することとなる。
　図３は、非平行な透明部材３０ａによる二重像の解消方法を模式的に示す図である。図３の透明部材３０ａは、図２と同じである。図３では、表示部１４の位置が異なっており、基準位置２０よりも凹面鏡１６の近くである近方位置２１に表示部１４が配置されている。図３の例では、凹面鏡１６から表示部１４までの距離ｄ１が基準距離ｄ０よりも短い。駆動機構１８によって表示部１４を基準位置２０から第１方向Ｘ１に移動させることで、表示部１４を近方位置２１に配置できる。
　図３の例では、表示部１４が基準位置２０よりも凹面鏡１６に近い近方位置２１に配置されるため、凹面鏡１６から透明部材３０ａに向かう第１光線Ｌ１ａと第２光線Ｌ２ａが非平行となる。具体的には、第１光線Ｌ１ａおよび第２光線Ｌ２ａは、透明部材３０に向けて発散するように進行する。このとき、透明部材３０に向かう第１光線Ｌ１ａおよび第２光線Ｌ２ａの発散角を適切に調整することで、透明部材３０ａからユーザＥに向かう第１光線Ｌ１ａと第２光線Ｌ２ａの方向（角度）を一致させることができる。その結果、第１光線Ｌ１ａと第２光線Ｌ２ａのずれによる二重像を知覚することなく虚像４４を視認できる。このとき、ユーザＥが視認する虚像４４の虚像距離は、無限遠ではなく有限となる。
　図４は、比較例に係る表示装置１１０において表示部１１４を基準位置２０よりも遠方に配置した場合を模式的に示す図であり、凹面鏡１６から表示部１１４までの距離ｄ２が基準距離ｄ０よりも長い。図４の表示装置１１０は、上述の実施の形態と異なり、表示部１１４を基準位置２０から第２方向Ｘ２に移動可能であり、表示部１１４を遠方位置２２に配置できる。上述の実施の形態では、表示部１４を基準位置２０から第２方向Ｘ２に移動不可であり、表示部１４を遠方位置２２に配置できない。
　図４の例では、透明部材３０ｂが非平行であるが、図３とは透明部材３０ｂの厚さｔ１ｂ，ｔ２ｂの大小関係が逆となっている。具体的には、透明部材３０ｂの下側の厚みｔ１ｂが大きく、透明部材３０ｂの上側の厚みｔ２ｂが小さくなるような楔形状となっている。この場合、表示部１１４を基準位置２０よりも遠方の遠方位置２２に配置することで、透明部材３０ｂからユーザＥに向かう第１光線Ｌ１ｂおよび第２光線Ｌ２ｂの方向（角度）を一致させることができ、第１光線Ｌ１ｂおよび第２光線Ｌ２ｂのずれによる二重像を解消できる。
　しかしながら、図４の例では、第１光線Ｌ１ｂおよび第２光線Ｌ２ｂは、透明部材３０ｂに向けて収束するように進行する。その結果、ユーザＥに視認される虚像４６の虚像距離は、無限遠よりも遠い状態である「オーバーインフィニティ」となり、ユーザＥは虚像４６にピントを合わせることができなくなる。つまり、ユーザＥは鮮明な画像を視認できず、ユーザＥが無理にピントを合わせようとすることでユーザＥの目に過大な負担がかかる。ユーザＥの目の負担を考慮すると、このような状態は避けることが好ましい。そこで、本実施の形態では、オーバーインフィニティとなって虚像にピントが合わない状態となることを避けるため、表示部１４が基準位置２０よりも遠方に配置されることを不可とする。
　なお、本実施の形態に係る表示装置１０において、図４に示されるような非平行な透明部材３０ｂが使用される場合、第１光線Ｌ１ｂと第２光線Ｌ２ｂのずれによる二重像を解消することはできない。しかしながら、本実施の形態によれば、オーバーインフィニティとなって虚像にピントが合わない状態となることを防止し、ユーザＥの目に過大な負担がかかることを防止できる。
　つまり、駆動機構１８は、透明部材３０の表面３２と裏面３４が平行であることを前提とした表示部１４の基準位置２０から、表示部１４の位置を凹面鏡１６に近い位置に向かう方向への調整を可能とし、凹面鏡１６から遠い位置に向かう方向への調整を制限する。言い換えると、駆動機構１８は、凹面鏡１６に対する表示部１４の位置を、ユーザが虚像を無限遠として知覚する位置を基準として、ユーザが虚像を有限距離として知覚する方向への調整を可能とし、オーバーインフィニティとなる方向への調整を制限する。
　本実施の形態によれば、図１のように厳密に平行な透明部材３０である場合、図３のように下側の厚みｔ１ａが相対的に小さい楔形状である透明部材３０ａである場合、凹面鏡１６から表示部１４までの距離を駆動機構１８によって変化させることで、二重像を解消できる。本実施の形態によれば、図４のように下側の厚みｔ１ｂが相対的に楔形状である透明部材３０ａである場合、二重像を解消することはできないが、虚像距離がオーバーインフィニティとなってユーザＥが虚像にピントを合わせることができなくなる状況の発生を防ぐことができる。したがって、本実施の形態によれば、凹面鏡１６から表示部１４までの距離が固定されている表示装置や、凹面鏡１６から表示部１４までの距離の変化に制約がない表示装置に比べて、より好適な虚像をユーザＥに提示できる。
　以上、本発明を上述の実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、各表示例に示す構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。
　上述の実施の形態では、透明部材３０と表示部１４の間の光路に凹面鏡１６のみが配置される場合について示した。別の実施の形態では、表示部１４と凹面鏡１６の間に別の光学素子が追加されてもよく、折り返しミラーや凸レンズなどが追加されてもよい。表示部１４と凹面鏡１６の間に凸レンズが追加される場合、凸レンズを通過して凹面鏡１６にて反射された後の画像表示光が平行光となるように表示部１４の基準位置２０が設定される。
　本発明によれば、二重像の発生を抑制した表示装置を調整できる。
　１０…表示装置、１２…照明部、１４…表示部、１６…凹面鏡、１８…駆動機構、２０…基準位置、２１…近方位置、３０…透明部材、３２…表面、３４…裏面、４０…虚像。

Claims (3)

  1. 　画像表示光を生成する表示部と、
    　前記画像表示光が透明部材に向けて投射されるように前記画像表示光を反射する凹面鏡と、
    　前記凹面鏡から前記表示部までの距離が、前記凹面鏡から前記透明部材に向かう前記画像表示光が平行光となる基準距離以下となる範囲で前記表示部を移動させる駆動機構と、を備えることを特徴とする表示装置。
  2. 　前記駆動機構は、前記凹面鏡から前記表示部までの距離が前記基準距離以下となる範囲での移動を可能とし、前記凹面鏡から前記表示部までの距離が前記基準距離を超える範囲での移動を制限することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
  3. 　前記基準距離は、前記透明部材の表面と裏面が平行であり、前記表示装置のユーザが、前記透明部材に投射された前記画像表示光を、無限遠にある虚像として知覚する場合における、前記凹面鏡から前記表示部までの距離であることを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置。
PCT/JP2021/034703 2020-12-14 2021-09-22 表示装置 Ceased WO2022130724A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020227031608A KR102771003B1 (ko) 2020-12-14 2021-09-22 표시 장치
CN202180020351.7A CN115280217B (zh) 2020-12-14 2021-09-22 显示装置
EP21906089.4A EP4261594B1 (en) 2020-12-14 2021-09-22 Display device
US17/932,693 US11899207B2 (en) 2020-12-14 2022-09-16 Display device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020-206570 2020-12-14
JP2020206570A JP7517130B2 (ja) 2020-12-14 2020-12-14 表示装置

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US17/932,693 Continuation US11899207B2 (en) 2020-12-14 2022-09-16 Display device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022130724A1 true WO2022130724A1 (ja) 2022-06-23

Family

ID=82059006

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2021/034703 Ceased WO2022130724A1 (ja) 2020-12-14 2021-09-22 表示装置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11899207B2 (ja)
EP (1) EP4261594B1 (ja)
JP (1) JP7517130B2 (ja)
KR (1) KR102771003B1 (ja)
CN (1) CN115280217B (ja)
WO (1) WO2022130724A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4603892A4 (en) * 2023-11-10 2026-04-15 Kyocera Corp DISPLAY DEVICE, IMAGE FORMING DEVICE, DISPLAY SYSTEM AND VEHICLE

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05178122A (ja) * 1991-06-17 1993-07-20 Delco Electronics Corp 車両ヘッドアップ表示装置用イメージ・ソース
JP2018092050A (ja) 2016-12-06 2018-06-14 株式会社Ｊｖｃケンウッド 表示装置及び表示方法
JP2018090121A (ja) * 2016-12-05 2018-06-14 株式会社Ｊｖｃケンウッド 映像表示装置、及び映像表示方法
US20200073121A1 (en) * 2018-08-30 2020-03-05 Ford Global Technologies, Llc Head-up display system for a vehicle

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0786063B2 (ja) 1991-12-25 1995-09-20 株式会社東京機械製作所 カウンタースタッカーにおける印刷物の計数区分装置
MA40472A (fr) * 2014-08-18 2017-06-28 Seiko Epson Corp Dispositif de guidage de lumière et appareil d'affichage d'image virtuelle
JP6569898B2 (ja) * 2015-06-30 2019-09-04 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 表示装置および表示方法
US9958677B2 (en) * 2015-12-25 2018-05-01 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Head-up display and mobile object equipped with head-up display
US10871655B2 (en) * 2016-02-12 2020-12-22 Maxell, Ltd. Image display apparatus for vehicle
JP6604287B2 (ja) * 2016-08-05 2019-11-13 株式会社デンソー ヘッドアップディスプレイ装置
JP2018030424A (ja) * 2016-08-24 2018-03-01 三菱電機株式会社 車両用表示装置
JP6569999B2 (ja) * 2016-09-14 2019-09-04 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 表示装置
JP6644265B2 (ja) * 2017-06-30 2020-02-12 株式会社Ｊｖｃケンウッド 虚像表示装置
JP6579180B2 (ja) * 2017-11-14 2019-09-25 株式会社Ｊｖｃケンウッド 虚像表示装置
JP7021939B2 (ja) * 2017-12-27 2022-02-17 マクセル株式会社 情報表示装置
JP6695062B2 (ja) * 2018-03-29 2020-05-20 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 表示システム、制御装置、制御方法、プログラム、及び移動体
CN108594438A (zh) * 2018-06-19 2018-09-28 惠州市华阳多媒体电子有限公司 一种可配合偏光墨镜使用并消除重影的hud光路系统
JP2020016675A (ja) 2018-07-23 2020-01-30 株式会社Ｊｖｃケンウッド 虚像表示装置
JP2020073963A (ja) * 2019-09-24 2020-05-14 株式会社Ｊｖｃケンウッド 虚像表示装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05178122A (ja) * 1991-06-17 1993-07-20 Delco Electronics Corp 車両ヘッドアップ表示装置用イメージ・ソース
JP2018090121A (ja) * 2016-12-05 2018-06-14 株式会社Ｊｖｃケンウッド 映像表示装置、及び映像表示方法
JP2018092050A (ja) 2016-12-06 2018-06-14 株式会社Ｊｖｃケンウッド 表示装置及び表示方法
US20200073121A1 (en) * 2018-08-30 2020-03-05 Ford Global Technologies, Llc Head-up display system for a vehicle

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP4261594A4

Also Published As

Publication number Publication date
US20230015386A1 (en) 2023-01-19
KR20220131351A (ko) 2022-09-27
US11899207B2 (en) 2024-02-13
JP2022093857A (ja) 2022-06-24
EP4261594B1 (en) 2025-12-10
EP4261594A1 (en) 2023-10-18
JP7517130B2 (ja) 2024-07-17
KR102771003B1 (ko) 2025-02-19
EP4261594A4 (en) 2024-05-29
CN115280217A (zh) 2022-11-01
CN115280217B (zh) 2024-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5373892B2 (ja) ビーム走査型表示装置
JP6271006B2 (ja) 虚像表示装置
KR102461253B1 (ko) 시선 추적기를 구비하는 투사형 디스플레이 장치
US11226490B2 (en) Virtual image display device
JP6738543B2 (ja) 表示装置及びヘッドアップディスプレイ
JP2013088521A (ja) ヘッドアップディスプレイ装置
WO2015012138A1 (ja) 走査型投影装置
JP6717264B2 (ja) 虚像表示装置、中間像形成部および画像表示光生成ユニット
JPWO2017138430A1 (ja) 表示装置及びヘッドアップディスプレイ
WO2018061444A1 (ja) 反射板、情報表示装置および移動体
JP2019191313A (ja) ヘッドアップディスプレイ装置
US11899207B2 (en) Display device
JP2018177015A (ja) 車両用表示装置
JP2017142284A (ja) 表示装置及びヘッドアップディスプレイ
KR102087804B1 (ko) 허상 표시 장치
JP2017227803A (ja) 画像投写装置及び画像位置調整装置
US12282153B2 (en) MEMS mirror in series with resonant MEMS mirror to redistribute dense pixels
EP4071542A1 (en) Image display device
JP2018194820A (ja) 虚像形成装置及び移動体
JP2019078796A (ja) 車両用表示装置
JP2020060619A (ja) 表示システム、移動体および透過部材
JP7163868B2 (ja) 虚像表示装置
JP2019159275A (ja) 情報表示装置、情報表示システム、移動体、情報表示方法およびプログラム
JP2018105939A (ja) ヘッドアップディスプレイ装置
KR20250003472A (ko) 차량용 디스플레이 장치

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21906089

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20227031608

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021906089

Country of ref document: EP

Effective date: 20230714

WWG Wipo information: grant in national office

Ref document number: 2021906089

Country of ref document: EP