特許ウォッチ

公開番号2025062438
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-14
出願番号2023171522
出願日2023-10-02
発明の名称ヘッドアップディスプレイ
出願人株式会社ジャパンディスプレイ
代理人弁理士法人酒井国際特許事務所
主分類G02B 27/01 20060101AFI20250407BHJP(光学)
要約【課題】観測者の視点から虚像までの距離が異なる画像配置の自由度を高めることができるヘッドアップディスプレイを提供する。
【解決手段】HUD100は、入射光を透過及び反射する透光性部材FGを透過した実像に重ねて、透光性部材FGで反射した画像を虚像として観測者に視認させる。画像を表示する表示装置1と、表示装置1に表示された画像を拡大して透光性部材FGに投影する拡大光学系2と、を備える。表示装置1は、バックライト30と、バックライト30からの直接光が入射する第1画像表示パネル10と、第1画像表示パネル10との間に間隙を設けて配置され、第1画像表示パネル10の透過光が入射する第2画像表示パネル20と、を備える。第1画像表示パネル10は、バックライト30との間に設けられた第1偏光板12を含む。第2画像表示パネル20は、拡大光学系2との間に設けられた第2偏光板22を含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
入射光を透過及び反射する透光性部材を透過した実像に重ねて、前記透光性部材で反射した画像を虚像として観測者に視認させるヘッドアップディスプレイであって、
画像を表示する表示装置と、
前記表示装置に表示された画像を拡大して前記透光性部材に投影する拡大光学系と、
を備え、
前記表示装置は、
バックライトと、
前記バックライトからの直接光が入射する第１画像表示パネルと、
前記第１画像表示パネルとの間に間隙を設けて配置され、前記第１画像表示パネルの透過光が入射する第２画像表示パネルと、
を備え、
前記第１画像表示パネルは、
前記バックライトとの間に設けられた第１偏光板を含み、
前記第２画像表示パネルは、
前記拡大光学系との間に設けられた第２偏光板を含み、
前記第１偏光板は、第１方向に偏光する光を透過すると共に、前記第１方向と異なる方向に偏光する光を遮蔽し、
前記第２偏光板は、前記第１方向とは異なる第２方向に偏光する光を透過すると共に、前記第２方向と異なる方向に偏光する光を遮蔽し、
前記第１画像表示パネルと前記第２画像表示パネルとの間に他の偏光板が設けられていない、
ヘッドアップディスプレイ。
続きを表示（約 950 文字）【請求項２】
前記第１画像表示パネルの画像出力領域と、前記第２画像表示パネルの画像出力領域とは、前記拡大光学系の光軸方向に重なる、
請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項３】
観測者の視点から前記第１画像表示パネルに表示される第１画像の虚像までの仮想距離は、観測者の視点から前記第２画像表示パネルに表示される第２画像の虚像までの仮想距離よりも遠い、
請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項４】
前記第１画像の虚像と前記第２画像の虚像とが観測者の視線方向に重なる、
請求項３に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項５】
前記第１画像の虚像上の第１オブジェクトと前記第２画像の虚像上の第２オブジェクトとが観測者の視線方向に重なり１つの合成オブジェクトを形成する、
請求項４に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項６】
前記第１画像の虚像と前記第２画像の虚像とが観測者の視線方向に重なる領域の少なくとも一方向において、前記第１オブジェクトの階調値が大きくなるに従い、前記第２オブジェクトの階調値が小さくなる、
請求項５に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項７】
前記第１画像表示パネルは、前記第２画像表示パネルに対して傾いて配置されている、
請求項４に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項８】
前記第１画像の虚像は、前記第２画像の虚像に対して傾いている、
請求項７に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項９】
観測者の視点から前記第１画像の虚像上で相対的に上部に配置されるオブジェクトまでの仮想距離は、観測者の視点から前記第１画像の虚像上で相対的に下部に配置されるオブジェクトまでの仮想距離よりも遠い、
請求項８に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項１０】
前記第２画像表示パネルは、前記拡大光学系の光軸に垂直な平面に対して傾いて配置されている、
請求項４から９の何れか一項に記載のヘッドアップディスプレイ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘッドアップディスプレイに関する。
続きを表示（約 3,000 文字）【背景技術】
【０００２】
ガラス等の透光性部材に対して画像を投影し、透光性部材で反射した画像を虚像として観測者に視認させるヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：Head Up Display）が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
ＨＵＤにおいて、観測者によって視認される虚像の空間的な位置は、表示パネルと反射部材と観測者の視点との相対的な位置によって決まる。具体的に、表示パネルと反射部材との距離が遠くなるほど、観測者の視点から虚像までの距離が遠くなり、表示パネルと反射部材との距離が近くなるほど、観測者の視点から虚像までの距離が近くなる。特許文献１では、複数の表示パネルを互いに上下に距離をとって重ねて配置し、各表示パネルでそれぞれ異なるコンテンツを表示することで、観測者の視点から各コンテンツの虚像までの距離を異ならせている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００４－１６８２３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来技術では、観測者の視線方向に各表示パネルの表示領域が重ならないように配置されている。このため、観測者の視点から虚像までの距離が異なる画像を観測者の視点で自由に配置できない場合がある。
【０００６】
本開示は、上記の課題に鑑みてなされたもので、観測者の視点から虚像までの距離が異なる画像配置の自由度を高めることができるヘッドアップディスプレイ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】
【０００７】
本開示の一態様に係るヘッドアップディスプレイは、入射光を透過及び反射する透光性部材を透過した実像に重ねて、前記透光性部材で反射した画像を虚像として観測者に視認させるヘッドアップディスプレイであって、画像を表示する表示装置と、前記表示装置に表示された画像を拡大して前記透光性部材に投影する拡大光学系と、を備え、前記表示装置は、バックライトと、前記バックライトからの直接光が入射する第１画像表示パネルと、前記第１画像表示パネルとの間に間隙を設けて配置され、前記第１画像表示パネルの透過光が入射する第２画像表示パネルと、を備え、前記第１画像表示パネルは、前記バックライトとの間に設けられた第１偏光板を含み、前記第２画像表示パネルは、前記拡大光学系との間に設けられた第２偏光板を含み、前記第１偏光板は、第１方向に偏光する光を透過すると共に、前記第１方向と異なる方向に偏光する光を遮蔽し、前記第２偏光板は、前記第１方向とは異なる第２方向に偏光する光を透過すると共に、前記第２方向と異なる方向に偏光する光を遮蔽し、前記第１画像表示パネルと前記第２画像表示パネルとの間には、偏光板が設けられていない。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、実施形態１に係るヘッドアップディスプレイの概略構成を示す模式図である。
図２Ａは、ＨＵＤの基本的な構成を示す模式図である。
図２Ｂは、図２Ａに示すＨＵＤの等価構成を示す模式図である。
図３は、パネル－レンズ間の距離ａと視点－虚像間の仮想距離ＶＩＤとの関係を示す図である。
図４は、実施形態１に係るＨＵＤの等価構成を示す模式図である。
図５は、実施形態１に係る表示装置の詳細構成を示す模式図である。
図６Ａは、実施形態１に係るＨＵＤの表示態様の第１例を示す図である。
図６Ｂは、図６Ａに示す表示態様において、第１画像の虚像上で視認される第１オブジェクトを示す図である。
図６Ｃは、図６Ａに示す表示態様において、第２画像の虚像上で視認される第２オブジェクトを示す図である。
図６Ｄは、実施形態１に係る表示装置の図６Ａに示すＡ－Ａ線断面図である。
図７Ａは、実施形態１に係るＨＵＤの表示態様の第２例を示す図である。
図７Ｂは、図７Ａに示す表示態様において、第１画像の虚像上で視認される第１オブジェクトを示す図である。
図７Ｃは、図７Ａに示す表示態様において、第２画像の虚像上で視認される第２オブジェクトを示す図である。
図７Ｄは、実施形態１に係る表示装置の図７Ａに示すＡ－Ａ線断面図である。
図８は、実施形態２に係るＨＵＤの概略構成を示す模式図である。
図９は、実施形態２に係る表示装置の詳細構成を示す模式図である。
図１０Ａは、実施形態２に係るＨＵＤの表示態様の一例を示す図である。
図１０Ｂは、図１０Ａに示す表示態様において、第１画像の虚像上で視認される第１オブジェクトを示す図である。
図１０Ｃは、図１０Ａに示す表示態様において、第２画像の虚像上で視認される第２オブジェクトを示す図である。
図１０Ｄは、実施形態２に係る表示装置の図８Ａに示すＡ－Ａ線断面図である。
図１１は、実施形態２に係るＨＵＤにおける太陽光の入射経路を示す模式図である。
図１２は、実施形態３に係るＨＵＤにおける太陽光の入射経路を示す模式図である。
図１３は、実施形態３に係るＨＵＤの概略構成を示す模式図である。
図１４は、実施形態３の変形例に係るＨＵＤにおける太陽光の入射経路を示す模式図である。
図１５は、実施形態３の変形例に係るＨＵＤの概略構成を示す模式図である。
図１６Ａは、実施形態４に係る表示装置の詳細構成の第１例を示す模式図である。
図１６Ｂは、実施形態４に係る表示装置の詳細構成の第２例を示す模式図である。
図１６Ｃは、実施形態４に係る表示装置の詳細構成の第３例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本開示を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施形態に記載した内容により本開示が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、開示の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本開示の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本開示の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
【００１０】
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係るヘッドアップディスプレイの概略構成を示す模式図である。ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：Head Up Display、以下、単に「ＨＵＤ」とも称する）１００は、画像を表示する表示装置１と、表示装置１に表示された画像を拡大して透光性部材ＦＧに投影する拡大光学系２と、を備える。
（【００１１】以降は省略されています）

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