特許ウォッチ

公開番号2025042054
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-27
出願番号2023148856
出願日2023-09-14
発明の名称ヘッドアップディスプレイ装置
出願人日本精機株式会社
代理人
主分類G02B 27/01 20060101AFI20250319BHJP(光学)
要約【課題】運転状況に応じて実像と虚像とを瞬時に切り替えて使い分けることが可能なヘッドアップディスプレイ装置を提供する。
【解決手段】射出する光の偏光を互いに異なる第1偏光と第2偏光とに切り替え可能な表示部12と、第1偏光となる表示光L1を反射すると共に第2偏光となる表示光L2を透過する第1ミラー131と、表示光L2を反射する第2ミラー132と、表示部12を制御する制御部15とを備え、第1ミラー131と第2ミラー132は、凹面形状を有し、第1ミラー131の曲率半径R1を第2ミラー132の曲率半径R2よりも大きくすることで表示部12から射出される表示光Lの偏光状態を切り替えた場合に、表示部12とミラーの距離(光路長)を変え、虚像VIと実像RIとを切り替える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
射出口を有し、前記射出口から表示光を透光部材に向けて射出することで前記表示光が表す表示像の虚像及び実像を視認させるヘッドアップディスプレイ装置であって、
表示素子と、前記表示素子よりも光路に沿って前記射出口側に設けられると共に射出する光の偏光を互いに異なる第１偏光と第２偏光とに切り替え可能な切替素子と、を備え、光源が出射した光を透過させると共に前記表示像を表示する表示部と、
前記表示部に表示された前記表示像を表す光を前記透光部材に向けて反射させる反射部と、
前記切替素子を制御する制御部と、
を有し、
前記反射部は、
前記第１偏光となる第１光線を反射すると共に前記第２偏光となる第２光線を透過する第１ミラーと、
前記第２光線を反射する第２ミラーと、
を含み、
前記第１ミラー及び前記第２ミラーは、
前記表示素子が前記第１光線を出射するときは、前記透光部材及び前記反射部を含む結像光学系の光学焦点と前記表示部との間の位置関係が、前記表示部が前記光学焦点よりも前記射出口側となる第１状態となり、
前記表示素子が前記第２光線を出射するときは、前記表示部が前記光学焦点よりも前記光源側となる第２状態となるように配置されており、
前記第１ミラーと前記第２ミラーは、凹面形状を備えており、
前記第１ミラーの曲率半径は、前記第２ミラーの曲率半径よりも大きい
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
続きを表示（約 260 文字）【請求項２】
前記反射部は、
前記第１ミラーで反射された前記第１光線、及び、前記第１ミラーを透過し前記第２ミラーで反射された前記第２光線、を前記透光部材に向けて反射させる第３ミラーをさらに含み、
前記第３ミラーの曲率半径は、前記第１ミラーの曲率半径よりも大きい
ことを特徴とする請求項１記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項３】
前記第３ミラーの曲率半径は、前記第２ミラーの曲率半径よりも大きい
ことを特徴とする請求項２記載のヘッドアップディスプレイ装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、視認者に対して虚像及び実像を切り替えつつ所望の表示を行うヘッドアップディスプレイ装置に関するものである。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１に記載のヘッドアップディスプレイ装置が知られている。このヘッドアップディスプレイ装置では、表示器からの光によりスクリーンに表示された表示像を透光部材へと反射させる構成において、結像光学系の光学焦点とスクリーンとの間の前後位置関係を変更することで、虚像が透光部材の外に視認される状態と、実像が透光部材の内側に視認される状態と、の表示切替を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１１－７００７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の技術は、観察者が虚像又は実像を切り替えて観察する場合には、被観察物、２面コーナーリフレクタアレイ及び反射部材の相互の位置関係を機械的に変化させる必要があり、虚像と実像との切り替えをスムーズに行うのが困難であると共に、装置が大型化してしまい搭載性が悪くなるという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、運転状況に応じて実像と虚像とを瞬時に切り替えて使い分けることが可能なヘッドアップディスプレイ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】
【０００６】
本発明は、射出口１７を有し、前記射出口１７から表示光Ｌを透光部材ＷＳに向けて射出することで前記表示光Ｌが表す表示像の虚像ＶＩ及び実像ＲＩを視認させるヘッドアップディスプレイ装置１であって、表示素子１２１と、前記表示素子１２１よりも光路に沿って前記射出口１７側に設けられると共に射出する光の偏光を互いに異なる第１偏光と第２偏光とに切り替え可能な切替素子１２２と、を備え、光源１１が出射した光を透過させると共に前記表示像を表示する表示部１２と、前記表示部１２に表示された前記表示像を表す光を前記透光部材ＷＳに向けて反射させる反射部１３と、前記切替素子１２２を制御する制御部１５と、を有し、前記反射部１３は、第１偏光となる第１光線Ｌ１を反射すると共に第２偏光となる第２光線Ｌ２を透過する第１ミラー１３１と、前記第２光線Ｌ２を反射する第２ミラー１３２と、を含み、前記第１ミラー１３１及び前記第２ミラー１３２は、前記表示素子１２１が前記第１光線Ｌ１を出射するときは、前記透光部材ＷＳ及び前記反射部１３を含む結像光学系の光学焦点Ｆと前記表示部１２との間の位置関係が、前記表示部１２が前記光学焦点Ｆよりも前記射出口１７側となる第１状態となり、前記表示素子１２１が前記第２光線Ｌ２を出射するときは、前記表示部１２が前記光学焦点Ｆよりも前記光源１１側となる第２状態となるように配置されており、前記第１ミラー１３１と前記第２ミラー１３２は、凹面形状を備えており、前記第１ミラー１３１の曲率半径Ｒ１は、前記第２ミラー１３２の曲率半径Ｒ２よりも大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、表示部を機械的に動かすことなく、表示部から射出される表示光の偏光状態を切り替えることで、表示部とミラーの距離（光路長）を変え、虚像と実像とをスムーズに切り替えることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本発明の第１の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置において虚像を生成する場合の構成を示す図。
本発明の第１の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置において実像を生成する場合の構成を示す図。
本発明の第１の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置における光源及び表示部の構造を示す模式図。
本発明の第１の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置における画像生成部の構成を示す機能ブロック図。
本発明の第２の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の（Ａ）第１ミラーの構造、及び（Ｂ）第２ミラーの構造、を示す第１の断面図。
本発明の第２の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の（Ａ）第１ミラーの構造、及び（Ｂ）第２ミラーの構造、を示す第２の断面図。
本発明の第２の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置において図６に示す第１ミラー及び第２ミラーを用いて虚像を生成する場合の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（本発明の第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置（以下、ＨＵＤ装置という）において虚像を生成する場合の構成を示す図、図２は、本実施形態に係るＨＵＤ装置において実像を生成する場合の構成を示す図である。
【００１０】
図１及び図２において、ＨＵＤ装置１は、例えば配線基板に実装された可視波長域の光を出す発光ダイオードからなり、白色の光を発する光源１１と、当該光源１１から入射した光で画像を生成し、射出する光の偏光を互いに異なる第１偏光と第２偏光とに切り替えて表示する表示部１２と、表示部１２に表示された表示像を表す表示光Ｌ（図１の場合は虚像ＶＩの表示像を表す表示光Ｌ１、図２の場合は実像ＲＩの表示像を表す表示光Ｌ２）をウィンドシールドＷＳ（透光部材）に向けて反射する反射部１３と、表示部１２における表示内容の制御、並びに第１偏光及び第２偏光の切り替え制御を行う制御部１５とを備え、これらが筐体１６に収容される。筐体１６には表示光Ｌが射出される開口部１７（射出口）が設けられ、当該開口部１７には内部を保護するためのカバーガラス１８が配置される。ウィンドシールドＷＳは投光部材の一例、開口部１７は射出口の一例である。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許