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公開番号2025073922
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-13
出願番号2023185113
出願日2023-10-27
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 20060101AFI20250502BHJP(光学)
要約【課題】投影光学部材の部品点数の増加を抑制し、光学部材の小型化を図りながら、複数の画像を投影することが可能な画像投影装置を提供する。
【解決手段】虚像(P1,P2)を表示するための表示部(WS)に対して投影画像を投影する画像投影装置(100)であって、第1回転方向の円偏光である第1画像光と、第1回転方向と逆回転の円偏光である第2画像光とを照射する画像照射部(10)と、偏光方向によって異なる屈折率分布を有する第1偏光ホログラフィック光学素子(50)と、第1偏光ホログラフィック光学素子(50)を介して第1画像光および第2画像光が入射し、第1画像光および第2画像光を表示部(WS)に対して投影する投影光学部(30)と、第1偏光ホログラフィック光学素子(50)の位置で第1画像光と第2画像光を合波する合波部材(20)を有する画像投影装置(100)。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
虚像を表示するための表示部に対して投影画像を投影する画像投影装置であって、
第１回転方向の円偏光である第１画像光と、前記第１回転方向と逆回転の円偏光である第２画像光とを照射する画像照射部と、
偏光方向によって異なる屈折率分布を有する第１偏光ホログラフィック光学素子と、
前記第１偏光ホログラフィック光学素子を介して前記第１画像光および前記第２画像光が入射し、前記第１画像光および前記第２画像光を前記表示部に対して投影する投影光学部と、
前記第１偏光ホログラフィック光学素子の位置で前記第１画像光と前記第２画像光を合波する合波部材を有すること特徴とする画像投影装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
請求項１に記載の画像投影装置であって、
前記第１偏光ホログラフィック光学素子は、レンズ機能および回折格子機能を備え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、
前記合波部材は、前記画像照射部から照射された前記第１画像光および前記第２画像光を反射する反射ミラーであることを特徴とする画像投影装置。
【請求項４】
請求項３に記載の画像投影装置であって、
前記反射ミラーは、中間結像位置において前記第１画像光および前記第２画像光を中間結像し、
前記第１偏光ホログラフィック光学素子は、前記中間結像位置に配置されている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、
前記合波部材は、偏光方向によって異なる屈折率分布を有する第２偏光ホログラフィック光学素子であることを特徴とする画像投影装置。
【請求項６】
請求項５に記載の画像投影装置であって、
前記第２偏光ホログラフィック光学素子は、前記第１偏光ホログラフィック光学素子と格子周期が同じであることを特徴とする画像投影装置。
【請求項７】
請求項１に記載の画像投影装置であって、
前記合波部材は、プリズムであることを特徴とする画像投影装置。
【請求項８】
請求項１に記載の画像投影装置であって、
前記偏光ホログラフィック光学素子は、透過型の液晶ホログラフィック素子であることを特徴とする画像投影装置。
【請求項９】
請求項１から８の何れか一つに記載の画像投影装置であって、
前記画像照射部は、第１画像および第２画像を表示して、所定方向の偏光を出射する画像表示部を有し、
前記画像表示部は、前記第１画像を表示する第１領域と、前記第２画像を表示する第２領域を備え、
前記第１領域に対向して配置された第１円偏光変換部と、
前記第２領域に対向して配置された第２円偏光変換部とを備えることを特徴とする画像投影装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の画像投影装置であって、
前記画像表示部は液晶表示装置であり、
前記第１円偏光変換部と前記第２円偏光変換部は、それぞれ四分の一波長板または四分の三波長板であり、ファスト軸およびスロー軸が前記所定方向と交差するように配置されている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、特に複数の画像を投影するための画像投影装置に関する。
続きを表示（約 1,700 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等の搭乗者が視認するには、運転中に視線を下方に移動させる必要があり好ましくない。そこで、フロントガラスに画像を投影して、搭乗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）のような画像投影装置が提案されている（例えば、特許文献１，２を参照）。
【０００４】
従来の画像投影装置は、画像照射部が画像を含んだ照射光を照射し、自由曲面ミラー等で照射光を反射させて、ウィンドシールド等の表示部を介して空間中に画像が結像するように搭乗者の視点の位置に到達させる。これにより、搭乗者は視点に入射した照射光によって、奥行き方向における結像位置に画像が表示されているように認識することができる。また、より多くの情報を提示するために、運転支援ＨＵＤ装置を用いて複数の画像をウィンドシールドに投影することも提案されている。
【０００５】
しかし、複数の画像を異なる距離に虚像として投影して結像するためには、画像照射部と投影光学系を複数備える必要があり、インストルメントパネル内に収容するためには設計の自由度が低いという問題があった。そこで本願出願人は、一つの画像照射部内に複数の画像を表示し、各画像の光路を分岐することで、省スペース化を図った画像投影装置を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
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】
【０００７】
しかし、従来の複数画像を投影する画像投影装置では、各画像の光路を変更して虚像の結像位置を分離するため、必要な光学部材の部品点数が増加してしまう。また、他の画像を投影するための光路を避けて光学部材を配置する必要があるため、小型化が困難であるという問題があった。
【０００８】
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、投影光学部材の部品点数の増加を抑制し、光学部材の小型化を図りながら、複数の画像を投影す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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の画像投影装置は、虚像を表示するための表示部に対して投影画像を投影する画像投影装置であって、第１回転方向の円偏光である第１画像光と、前記第１回転方向と逆回転の円偏光である第２画像光とを照射する画像照射部と、偏光方向によって異なる屈折率分布を有する第１偏光ホログラフィック光学素子と、前記第１偏光ホログラフィック光学素子を介して前記第１画像光および前記第２画像光が入射し、前記第１画像光および前記第２画像光を前記表示部に対して投影する投影光学部と、前記第１偏光ホログラフィック光学素子の位置で前記第１画像光と前記第２画像光を合波する合波部材を有すること特徴とする。
【００１０】
このような本発明の画像投影装置では、第１画像光と第２画像光を逆回転の円偏光として照射し、第１偏光ホログラフィック光学素子の位置で第１画像光と第２画像光を合波するため、第１偏光ホログラフィック光学素子の格子周期に応じて第１画像光と第２画像光の経路を設計でき、部品点数の増加を抑制し光学部材の小型化を図りながら、複数の画像を投影することが可能となる。
（【００１１】以降は省略されています）

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