平视显示装置的制造方法
【专利说明】平视显示装置
[0001]本公开主张享有2013年2月6日申请的日本申请号2013-21730号以及2013年9月20日申请的日本申请号2013-195858号的优先权，并在此引用其记载的全部内容。
技术领域
[0002]本公开涉及向车辆等移动体的投影面投影显示图像，并将该显示图像的虚像显示为能够从移动体的室内对其进行识别的平视显示装置。
【背景技术】
[0003]以往，公知有利用屏幕部件使成为显示图像的激光漫反射并导向投影面侧，从而实现显示图像的虚像显示的平视显示装置(以下，称为“HUD装置”)。
[0004]例如，专利文献I所公开的HUD装置利用格子状排列的多个光学元件使从投射器投射并入射至屏幕部件的激光漫反射。这样被漫反射并投影于投影面的激光被移动体室内的识别者识别为显示图像的虚像。
[0005]专利文献1:日本特开2009-128659号公报
[0006]但是，若相干性较高的激光入射至凭借格子状排列而具有规律性的光学元件的图案并在该图案漫反射，则导致在将该激光识别为虚像的识别者感觉到的亮度产生不均。
【发明内容】
[0007]本公开是鉴于上述的问题而完成的，其目的在于提供一种抑制亮度不均的HUD装置。
[0008]本发明的发明人们针对利用各光学元件使激光漫反射并出射的屏幕部件进行了专心研宄。其结果，本发明的发明人们得出了如下见解，即在激光通过邻接的光学元件之间的边界而出射时，因该边界处的衍射，而在出射光产生与出射角对应地波动的强度分布，从而因这样的边界衍射而引起亮度不均。
[0009]因此，根据基于这样的见解而完成的本公开的第一方式，平视显示装置向移动体的投影面投影显示图像，并将显示图像的虚像显示为能够从移动体的室内对其进行识别，上述平视显示装置的特征在于，具备:投射器，其投射成为显示图像的激光；以及屏幕部件，其具有呈格子状排列的多个光学元件，使从投射器入射至光学元件的激光漫反射并导向投影面侧。各光学元件在表面形成呈凸状弯曲以及凹状弯曲中任一种且相互共通的弯曲形态的弯曲面，使通过该弯曲面并向投影面侧出射的激光漫反射，并且各光学元件形成为与沿格子状排列的至少一排列方向邻接的光学元件的该邻接方向的元件宽度相互不同。
[0010]在第一方式所涉及的平视显示装置中，通过邻接的光学元件之间的边界而出射的激光因衍射而相互干涉，从而在从这些光学元件出射的出射光产生与出射角对应地波动的强度分布。但是，在沿格子状排列的至少一排列方向邻接的光学元件彼此之间，强度分布的波形与元件宽度的差对应地相互偏移。据此，从邻接的各光学元件出射的出射光能够在强度分布的波形偏移的状态下被识别者识别为虚像，因此能够抑制识别者感觉到的亮度不均。
[0011]另外，本发明的发明人们也得出如下见解，即通过邻接的光学元件表面的弯曲面而出射的激光彼此相互干涉，从而产生与出射角对应地给予多次衍射峰的强度分布的衍射光，进而因这样的多重衍射而引起亮度不均。
[0012]因此，根据本公开的第二方式，在平视显示装置中，各光学元件形成为在邻接的光学元件彼此之间从弯曲面的表面顶点至相互之间的边界的下沉量相互不同。根据这样的相互不同的下沉量的设定，在一光学元件与其两侧的邻接光学元件之间产生的衍射光的衍射峰相互错开。利用该错开作用，并根据使在一光学元件与一侧的邻接光学元件之间产生的衍射光的衍射峰和在一光学元件与相反侧的邻接光学元件之间产生的衍射光的衍射谷重叠，能够抑制将这些衍射光识别为虚像的识别者感觉到的亮度不均。此外，所谓衍射谷是指在衍射光的强度分布中成为衍射峰之间的凹处的部分。
【附图说明】
[0013]针对本公开的上述目的以及其他目的、特征、优点通过参照所附的附图进行的下述的详细叙述而变得更加明确。
[0014]图1是表示第一实施方式的HUD装置搭载于车辆的搭载状态的示意图。
[0015]图2是表示第一实施方式的HUD装置的简要结构的立体图。
[0016]图3是表示第一实施方式的HUD装置的显示状态的主视图。
[0017]图4是表示第一实施方式的HUD装置的具体结构的示意图。
[0018]图5是局部地表示第一实施方式的屏幕部件的俯视图。
[0019]图6是局部地表示第一实施方式的屏幕部件的图，且是与图5的Vlx-VIx线剖面以及VIy-VIy线剖面对应的示意图。
[0020]图7是局部地表示比较例的屏幕部件的图，且是相当于图6的示意图。
[0021]图8是用于对比较例的出射光的重合进行说明的特性图。
[0022]图9是用于对第一实施方式的出射光的强度分布进行说明的特性图。
[0023]图10是用于对第一实施方式的出射光的重合进行说明的特性图。
[0024]图11是用于对第一实施方式的出射光的光程差进行说明的示意图。
[0025]图12是用于对第一实施方式的衍射光的强度分布进行说明的特性图。
[0026]图13是用于对第一实施方式的衍射光的重合进行说明的特性图。
[0027]图14是用于对第一实施方式的下沉量差的设定进行说明的特性图。
[0028]图15是放大表不图5所不的屏幕部件的主要部分的俯视图。
[0029]图16是局部地表示第二实施方式的屏幕部件的图，且是相当于图6的示意图。
[0030]图17是局部地表示第三实施方式的屏幕部件的图，且是相当于图6的示意图。
[0031]图18是局部地表示第四实施方式的屏幕部件的图，且是相当于图6的示意图。
[0032]图19是用于对第四实施方式的出射光的光程差进行说明的特性图。
[0033]图20是局部地表示应用于第一实施方式的变形例I的屏幕部件的图，且是相当于图6的示意图。
[0034]图21是局部地表示应用于第四实施方式的变形例1、6的屏幕部件的图，且是相当于图18的不意图。
[0035]图22是局部地表示应用于第二实施方式的变形例2的屏幕部件的图，且是相当于图16的示意图。
[0036]图23是局部地表示应用于第四实施方式的变形例2的屏幕部件的图，且是相当于图18的不意图。
[0037]图24是局部地表示应用于第一实施方式的变形例3、8的屏幕部件的图，且是相当于图5的俯视图。
[0038]图25是局部地表示应用于第一实施方式的变形例4的屏幕部件的图，且是相当于图15的俯视图。
[0039]图26是局部地表示应用于第一实施方式的变形例5、7的屏幕部件的图，且是相当于图6的俯视图。
[0040]图27是局部地表示应用于第四实施方式的变形例6的屏幕部件的图，且是相当于图18的不意图。
【具体实施方式】
[0041]以下，基于附图对本公开的多个实施方式进行说明。此外，存在对在各实施方式中对应的构成要素标注相同的附图标记，从而省略重复的说明的情况。在各实施方式中，在仅对结构的一部分进行说明的情况下，针对该结构的其他的部分能够应用在先说明的其他实施方式的结构。另外，不仅在各实施方式的说明中明示的结构的组合，特别是只要组合不产生障碍，则即使不明示，也能够将多个实施方式的结构彼此局部地组合。
[0042]如图1所示，本公开的第一实施方式的HUD装置100搭载于作为“移动体”的车辆1，并收容于仪表盘80内。HUD装置100向车辆I的作为“显示部件”的挡风玻璃90投影显示图像71。此处在车辆I中，挡风玻璃90的室内侧的表面将供显示图像71投影的投影面91形成为弯曲的凹面状或者平坦的平面状等。另外，在车辆I中，挡风玻璃90可以在室内侧的表面与室外侧的表面具有用于抑制光程差的角度差，或者也可以为了抑制该光程差而将蒸镀膜乃至膜片等设置于室内侧的表面。
[0043]在将显示图像71投影于投影面91的车辆I中，在车辆I的室内，被投影面91反射的该图像71的光束到达识别者的眼点61。识别者察觉到达眼点61的光束，从而识别成像于挡风玻璃90的前方的显示图像71的虚像70。此时，虚像70的识别由于眼点61位于图2所示的识别者的识别区域60内，所以成为可能。
[0044]以上，如图3所示，对于HUD装置100而言，通过向投影面91投影显示图像71而将显示图像71的虚像70显示为能够从车辆I的室内对其进行识别。此外，作为虚像70，显示有车辆I的行驶速度的指示显示70a、基于导航系统的车辆I的行进方向的指示显示70b、关于车辆I的警告显示70c等。
[0045](HUD装置的整体特征)
[0046]以下，对HUD装置100的整体特征进行说明。如图1所示，HUD装置100在壳体50内具备激光扫描仪10、控制器29、屏幕部件30以及光学系统40。
[0047]如图4所示，作为“投射器”的激光扫描仪10具