特許ウォッチ

公開番号2025010456
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-21
出願番号2023112675
出願日2023-07-08
発明の名称画像投影装置
出願人株式会社小糸製作所
代理人弁理士法人プロウィン
主分類G02B 27/01 20060101AFI20250114BHJP(光学)
要約【課題】表示部による非点収差を軽減しつつ、小型化を図ることが可能な画像投影装置を提供する。
【解決手段】虚像(P)を形成するための画像を画像表示光として照射する画像照射部(10)と、画像表示光を表示部(WS)に対して投影する投影光学部とを備え、投影光学部は、画像照射部から照射された画像表示光を反射する第1凹面鏡(20)と、第1凹面鏡(20)で反射された画像表示光を反射する第2凹面鏡(30)とを備え、第1凹面鏡(20)の所定方向の曲率は、第2凹面鏡(30)の所定方向の曲率よりも大きく、画像表示光は第1凹面鏡(20)と第2凹面鏡(30)の間において所定方向の成分が中間像を結像し、画像表示光の中央位置における、画像照射部(10)から第2凹面鏡(30)までの光路長が、1mmより大きく130mmより小さい画像投影装置(100)。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
表示部を介して虚像を投影する画像投影装置であって、
前記虚像を形成するための画像を画像表示光として照射する画像照射部と、
前記画像表示光を前記表示部に対して投影する投影光学部とを備え、
前記投影光学部は、
前記画像照射部から照射された前記画像表示光を反射する第１凹面鏡と、
前記第１凹面鏡で反射された前記画像表示光を反射する第２凹面鏡とを備え、
前記第１凹面鏡の所定方向の曲率は、前記第２凹面鏡の前記所定方向の曲率よりも大きく、
前記画像表示光は前記第１凹面鏡と前記第２凹面鏡の間において前記所定方向の成分が中間像を結像し、
前記画像表示光の中央位置における、前記画像照射部から前記第２凹面鏡までの光路長が、１ｍｍより大きく１３０ｍｍより小さいことを特徴とする画像投影装置。
続きを表示（約 680 文字）【請求項２】
請求項１に記載の画像投影装置であって、
前記所定方向は、前記虚像の高さ方向または横方向であることを特徴とする画像投影装置。
【請求項３】
請求項１に記載の画像投影装置であって、
前記表示部上での前記画像表示光が照射される領域において、
前記所定方向に直交する方向での曲率は、前記所定方向での曲率よりも大きいことを特徴とする画像投影装置。
【請求項４】
請求項１に記載の画像投影装置であって、
前記画像表示光は前記第１凹面鏡と前記第２凹面鏡の間において前記所定方向と直交する方向の成分が中間像を結像しないことを特徴とする画像投影装置。
【請求項５】
請求項１に記載の画像投影装置であって、
前記所定方向において、
前記虚像の結像位置における前記画像表示光の幅をＹ
０
とし、
前記画像照射部における前記画像表示光の幅をＹ
１
とし、
前記表示部から前記虚像の結像位置までの光路長をＬ
０
とし、
前記第２凹面鏡から前記表示部までの光路長をＬ
３
とし、
前記表示部の焦点距離をｆとしたとき、
ｆＹ
０
＜（ｆＬ
３
－Ｌ
０
Ｌ
３
－ｆＬ
０
）Ｙ
１
＜１３０ｆＹ
０
の関係を満たすことを特徴とする画像投影装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像投影装置に関し、特に虚像を表示するための表示部に対して投影画像を照射する画像投影装置に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
従来から、車両内に各種情報を表示する装置として、アイコンを点灯表示する計器盤が用いられている。また、表示する情報量の増加とともに、計器盤に画像表示装置を埋め込むことや、計器盤全体を画像表示装置で構成することも提案されている。
【０００３】
しかし、計器盤は車両のフロントガラス（ウィンドシールド）より下方に位置しているため、計器盤に表示された情報を運転者が視認するには、運転中に視線を下方に移動させる必要があるため好ましくない。そこで、フロントガラスに画像を投影して、運転者が車両の前方を視認したときに情報を読み取れるようにするヘッドアップディスプレイ（以下ＨＵＤ：ＨｅａｄＵｐＤｉｓｐｌａｙ）も提案されている（例えば、特許文献１，２を参照）。
【０００４】
このような従来の画像投影装置では、車両のウィンドシールド（表示部）に対して画像照射部から画像表示光を照射し、運転者はウィンドシールドで反射された画像表示光と車両前方の背景を重ね合わせて視認することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１９－１１９２４８号公報
特開２０１９－１１９２６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような画像投影装置では、ウィンドシールドを介して投影した画像の視認性を向上させるために、凹面鏡やレンズ等の投影光学系を用いて画像表示光を所望の光学倍率で拡大して投影している。また、ウィンドシールドも曲率を持った光学部材として機能することになる。よって、画像照射部からウィンドシールドまでの光路長を適切なものとするためには、投影光学系に複数のミラーを用いる必要が生じ、小型化が困難になるという問題があった。また、ウィンドシールド（表示部）は縦方向と横方向の曲率が異なっていることが一般的であり、非点収差が発生してしまうという問題もあった。
【０００７】
そこで本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、表示部による非点収差を軽減しつつ、小型化を図ることが可能な画像投影装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の画像投影装置は、表示部を介して虚像を投影する画像投影装置であって、前記虚像を形成するための画像を画像表示光として照射する画像照射部と、前記画像表示光を前記表示部に対して投影する投影光学部とを備え、前記投影光学部は、前記画像照射部から照射された前記画像表示光を反射する第１凹面鏡と、前記第１凹面鏡で反射された前記画像表示光を反射する第２凹面鏡とを備え、前記第１凹面鏡の所定方向の曲率は、前記第２凹面鏡の前記所定方向の曲率よりも大きく、前記画像表示光は前記第１凹面鏡と前記第２凹面鏡の間において前記所定方向の成分が中間像を結像し、前記画像表示光の中央位置における、前記画像照射部から前記第２凹面鏡までの光路長が、１ｍｍより大きく１３０ｍｍより小さいことを特徴とする画像投影装置。
【０００９】
このような本発明の画像投影装置では、第１凹面鏡の所定方向の曲率を第２凹面鏡よりも大きくし中間像を結像させ、画像照射部から第２凹面鏡までの光路長が、１ｍｍより大きく１３０ｍｍより小さいことにより、表示部による非点収差を軽減しつつ、小型化を図ることが可能となる。
【００１０】
また、本発明の一態様では、前記所定方向は、前記虚像の高さ方向または横方向である。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許