平视显示器装置的制造方法
【专利说明】平视显示器装置
[0001]本申请的公开内容以通过参照而引入本申请的于2013年7月24日申请的日本专利申请2013-153901为基础。
技术领域
[0002]本公开涉及一种通过将显示图像投影至车辆等移动体的投影面而能够从移动体的室内观察该显示图像的虚像的平视显示器装置。
【背景技术】
[0003]—直以来，公知有一种通过利用屏幕部件扩散成为显示图像的激光并将其引导至投影面侧来实现显示图像的虚像显示的平视显示器装置(以下，称为“HUD装置”)。
[0004]例如，专利文献1公开的HUD装置通过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扩散。被这样扩散并投影至投影面的激光作为显示图像的虚像而被移动体室内的观察者观察到。
[0005]专利文献1:日本特开2009-128659号公报
[0006]基于本申请发明人的研究，若向因格子状排列而具有规则性的光学元件的图案入射相干性高的激光且该激光扩散，则将该激光作为虚像而进行观察的观察者所感受的亮度会发生不匀。
【发明内容】
[0007]本公开是鉴于这样的点而完成的，其目的在于提供一种抑制亮度不匀的HUD装置。
[0008]因此，公开的一个实施方式是通过向移动体的投影面投影显示图像而显示为能够从移动体的室内观察显示图像的虚像的平视显示器装置，具备:投射器，其投射成为显示图像的激光；以及屏幕部件，其具有呈格子状地排列的多个光学元件，扩散从投射器入射至光学元件的激光并向投影面侧引导，在各所述光学元件中，将凸状弯曲以及凹状弯曲中呈共通的弯曲形态的弯曲面形成于表面，将从该弯曲面向所述投影面侧出射的所述激光扩散，各所述光学元件包含成为基准的多个基准元件和在各所述基准元件的周边邻接的多个周边元件，各所述基准元件的所述弯曲面的面顶点与邻接的各个所述周边元件的所述弯曲面的面顶点彼此呈阶梯状地错位，各所述基准元件与邻接的各个所述周边元件之间的阶差量相互不同。
[0009]在这样的实施方式中，邻接的光学元件彼此从凸状弯曲以及凹状弯曲中呈共通的弯曲形态的表面的弯曲面分别出射激光。因此，因出射光的干涉而产生的衍射光的强度分布赋予与出射角对应的多次衍射峰。但是，在邻接的光学元件彼此之间，在上述元件各自中，使弯曲面的面顶点彼此呈阶梯状偏移而构成的阶差量相互不同，由此以与该阶差量对应的出射角为中心而产生衍射光的衍射峰。
[0010]因此，在本实施方式中，作为基准的光学元件的各基准元件在与其周边邻接的光学元件亦即周边元件各自之间，阶差量不同。由此，能够使在基准元件与各邻接周边元件之间产生的衍射光的衍射峰偏移。由此，能够抑制成为将衍射光作为虚像来观察的观察者所感受到的情况导致的亮度不匀。
[0011]另外，公开的另一实施方式具备在基准元件与周边元件交替地二维排列的各排列方向上，由相互邻接的基准元件与周边元件组对构成的元件组，成对的基准元件以及周边元件之间的阶差量相互不同的多种元件组在每个排列方向上排列顺序固定。
[0012]根据这样的实施方式，对使成对的基准元件以及周边元件之间的阶差量相互不同的多种元件组而言，在每个排列方向上排列顺序固定。由此，在各个排列方向上，各元件组的基准元件在与构成同一元件组的周边元件之间、与构成相邻的其他元件组的周边元件之间，能够产生相互不同的阶差量。故而，对在基准元件与各邻接周边元件之间产生的衍射光，在二维排列整个区域能够发挥与相互不同的阶差量对应的衍射峰的偏移作用。
[0013]并且，在排列顺序固定的各个排列方向上，各元件组的周边元件与构成同一元件组的基准元件、和与构成相邻的其他元件组的基准元件，能够产生共通的阶差量。由此，在任一排列方向上，可以出现在与两侧的邻接基准元件之间产生的衍射光的衍射峰相互偏移的周边元件。
[0014]以上，根据将基准元件看作中心的衍射峰的偏移作用与将周边元件看作中心的衍射峰的偏移作用，能够提高亮度不匀的抑制效果。
【附图说明】
[0015]图1是表示一实施方式的HUD装置向车辆的搭载状态的示意图。
[0016]图2是表示一实施方式的HUD装置的简要结构的立体图。
[0017]图3是表示一实施方式的HUD装置的显示状态的主视图。
[0018]图4是表示一实施方式的HUD装置的具体结构的示意图。
[0019]图5是局部地示出一实施方式的屏幕部件的俯视图。
[0020]图6是局部地示出一实施方式的屏幕部件的图，是图5的V1-VI线剖视图。
[0021]图7是局部地示出一实施方式的屏幕部件的图，是图5的VI1-VII线剖视图。
[0022]图8是局部地示出比较例的屏幕部件的示意图。
[0023]图9是用于对比较例的出射光的光路差进行说明的示意图。
[0024]图10是表示比较例的衍射光的强度分布的特性图。
[0025]图11是表示比较例的衍射光的重叠的特性图。
[0026]图12是表示一实施方式的屏幕部件中的光学元件的排列形态的示意图。
[0027]图13是用于对一实施方式的出射光的光路差进行说明的示意图。
[0028]图14是针对一实施方式的衍射光的强度分布(a)以及衍射峰的中心(b)、(c)而例示的特性图。
[0029]图15是表示一实施方式的衍射峰的中心的特性图。
[0030]图16是表不一实施方式的衍射光的强度分布的特性图。
[0031]图17是表示一实施方式的衍射光的重叠的特性图。
[0032]图18是表不图12的变形例的不意图。
[0033]图19是表示图6的变形例的示意图。
[0034]图20是表示图6的变形例的示意图。
【具体实施方式】
[0035]以下，基于附图对本公开的一实施方式进行说明。
[0036]如图1所示，本公开的一实施方式的HUD装置100搭载于作为“移动体”的车辆1，收纳于仪表盘80内。HUD装置100向作为车辆1的“显示部件”的前风窗90投影显示图像71。这里，在车辆1中，前风窗90的室内侧的面将供显示图像71投影的投影面91形成为弯曲的凹面状或平坦的平面状等。另外，在车辆1中，对前风窗90而言，可以在室内侧的面与室外侧的面具有用于抑制光路差的角度差，或者，可以为了抑制该光路差而在室内侧的面设置蒸镀膜或薄膜等。
[0037]在显示图像71投影至投影面91的车辆1中，在车辆1的室内，由投影面91反射的该图像71的光束到达观察者的眼点(eye point)61。观察者通过察觉到达眼点61的光束来观察成像于前风窗90的前方的显示图像71的虚像70。此时，眼点61位于图2所示的观察者的观察区域60内，从而能够观察虚像70。
[0038]以上，通过显示图像71向投影面91的投影，如图3所示，HUD装置100显示为能够从车辆1的室内观察显示图像71的虚像70。此外，作为虚像70，显示车辆1的行驶速度的指示显示70a、导航系统的车辆1的行进方向的指示显示70b、车辆1所涉及的警告显示70c 等。
[0039](HUD装置的整体特征)
[0040]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在外壳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。
[0041]如图4所示，作为“投射器”的激光扫描仪10具有光源部13、导光部20以及微机电系统(Micro Electro Mechanical Systems ；MEMS) 260
[0042]光源部13由三个激光投射部14、15、16等构成。各激光投射部14、15、16根据来自电连接的控制器29的控制信号分别投射相互不同的色调的单一波长激光。具体而言，激光投射部14例如投射出峰值波长出现在600nm?650nm的范围(优选640nm)的红色激光。激光投射部15例如投射出峰值波长出现在430nm?470nm的范围(优选450nm)的蓝色激光。激光投射部16例如投射出峰值波长出现在490nm?530nm的范围(优选515nm)的绿色激光。像这样，通过对从各激光投射部14、15、16投射的三种颜色的激光进行加色混合能够实现各种颜色的再现。
[0043]导光部20由三个准直透镜21、二向性滤光器22、23、24以及聚光透镜25等构成。各准直透镜21相对于各自对应的激光投射部14、15、16在激光的投射侧例如空开0.5mm的间隔而配置。各准直透镜21使来自对应的激光投射部14、15、16的激光折射，从而将该激光准直为平行光。
[0044]各二向性滤光器22、23、24相对于各自对应的准直透镜21在各激光投射部14、15、16的投射侧例如空开4_的间隔而配置。各二向性滤光器22、23、24反射通过了对应的准直透镜21的激光中的特定波长的激光而透过除此以外的波长的激光。具体而言，配置于激光投射部14的投射侧的二向性滤光器22透过红色激光，反射除此以外的颜色的激光。配置于激光投射部15的投射侧的二向性滤光器23反射蓝色激光，透过除此以外的颜色的激光