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公開番号2025129493
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-05
出願番号2024026156
出願日2024-02-26
発明の名称ヘッドアップディスプレイ装置およびその表示制御方法
出願人日本精機株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類G02B 27/01 20060101AFI20250829BHJP(光学)
要約【課題】表示器とバックライトの光源が虚像表示と実像表示で共有される場合に、虚像と実像の表示を切り替える際の明るさの差異を小さくする。
【解決手段】偏光状態により透過率が異なる第1と第2の偏光状態とを有する第1の反射部材22と、第1の反射部材を透過した第1の表示光L1を反射させる第2の反射部材23と、を含み、第1の偏光状態は、第1の反射部材の表面で反射される第1の光路OP1で出射して虚像V1を結像し、第2の偏光状態は、第1の反射部材22を透過して第2の反射部材23で反射される第2の光路OP2で出射して実像V2を結像する結像光学系2と、偏光状態を制御し、バックライト12の複数の光源14のそれぞれの点灯と消灯を制御する制御部13とからなり、制御部は、虚像を表示する場合は光源14の少なくとも一部を点灯するように制御し、実像を表示する場合は光源の少なくとも一部を点灯させ、かつ虚像表示の場合に比べて消費電力を大きくする制御を行う。
【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出射することで前記表示光が表す表示像の虚像およ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、表示器と、複数の光源を含むバックライトと、偏光状態により透過率が異なる第１の偏光状態と第２の偏光状態とを有する第１の反射部材と、前記第１の反射部材を透過した前記表示光を反射させる第２の反射部材と、を含み、前記第１の偏光状態の第１表示光は、前記第１の反射部材の表面で反射される第１の光路で出射して前記虚像を結像し、前記第２の偏光状態の第２表示光は、前記第１の反射部材を透過し、前記第２の反射部材で反射される第２の光路で出射して前記実像を結像する結像光学系と、前記偏光状態を制御するとともに前記バックライトの前記複数の光源のそれぞれの点灯と消灯を制御する制御部とからなり、前記制御部は、前記虚像を表示する場合は、前記バックライトの前記複数の光源のうち少なくとも一部を点灯するように制御し、前記実像を表示する場合は、前記バックライトの前記複数の光源のうち少なくとも一部を点灯させ、かつ前記虚像を表示する場合に比べて前記バックライトの前記複数の光源が消費する電力を大きくする制御を行う、ヘッドアップディスプレイ装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記制御部は、
前記実像を表示する場合に、前記バックライトの前記複数の光源に流れる電流の値を増やす制御を行なう、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】
前記制御部は、
前記実像を表示する場合に、前記バックライトの前記複数の光源のうち、点灯する光源の数を増やす制御を行なう、請求項１記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記実像を表示する場合に、前記バックライトの前記複数の光源に流す電流の値を増やす制御を行ない、かつ前記バックライトの前記複数の光源のうち点灯する光源の数を増やす制御を行なう、請求項１記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項５】
射出口と、複数の光源を含むバックライトと、前記光源により照射される照明光を透過して表示像を生成する表示器と、偏光状態により透過率が異なる第１の偏光状態と第２の偏光状態とを有する第１の反射部材と、前記第１の反射部材を透過した前記表示光を反射させる第２の反射部材と、を含み、前記第１の偏光状態の第１表示光は、前記第１の反射部材の表面で反射される第１の光路で出射して虚像を結像し、前記第２の偏光状態の表示光は、前記第１の反射部材を透過し、前記第２の反射部材で反射される第２の光路で出射して実像を結像する結像光学系と、前記偏光状態を制御するとともに、前記バックライトの前記複数の光源のそれぞれの点灯と消灯を制御する制御部とを備えるヘッドアップディスプレイ装置の制御方法であって、
前記制御部が、
前記偏光状態を制御して射出すべき前記第１の表示光を第１の偏光状態の表示光、又は第２の偏光状態の前記第２の表示光に切り替えるステップと、
前記制御部が、
前記第１の偏光状態の表示光を前記射出口から出射して前記虚像を結像する場合は、前記バックライトの前記複数の光源のうち、少なくとも一部を点灯するように制御するステップと、
前記制御部が、
前記第２の偏光状態の前記第２の表示光を前記射出口から出射して前記実像を結像する場合は、前記バックライトの前記複数の光源のうち、少なくとも一部を点灯させると共に、前記虚像を結像する場合に比べて前記バックライトの前記複数の光源が消費する電力を大きくする制御を行うステップと、を有するヘッドアップディスプレイ装置の制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出口を有し、当該射出口から表示光を透光部材に向けて出射することで表示光が表す表示像の虚像および実像を視認させる、ヘッドアップディスプレイ装置、等に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
射出口から表示光を透光部材に向けて出射することで表示光が表す表示像の虚像および実像を視認させるヘッドアップディスプレイ装置が知られている。例えば、特許文献１に、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反射させる構造において、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偏光することで、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えを行うヘッドアップディスプレイ装置が提案されている（特許文献１の段落［０００８］～［００１４］、図２（ａ）（ｂ）参照）。
【０００３】
このような構造のヘッドアップディスプレイ装置では、当該表示切替えが行われる結果、実像の視認状態に切り替わったときには適正な輝度や均斉度が得られず、逆に実像の視認状態にて適正な輝度や均斉度に調整した場合には、虚像の視認状態において不適正になる。このため、例えば、虚像と実像とを切り替えて表示する場合に、虚像の視認状態用のレンチキュラレンズと、実像の視認状態用のレンチキュラレンズとを切り替えることで、虚像の視認状態および実像の視認状態のいずれにおいても良好な輝度及び均斉度を得ることが出来るヘッドアップディスプレイ装置が、本出願の出願日の時点で未公開の特許文献２に記載されている（特許文献２の段落［０００８］、図５～図９参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１１－７００７４号公報
特願２０２３－０４６１７１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献２に記載された技術によれば、虚像の視認状態および実像の視認状態のいずれにおいても良好な輝度及び均斉度を得ることが出来るものの、表示像を虚像あるいは実像に切り替えた際に、バックライトの明るさが共通である場合には、表示器からの配光特性が虚像表示と実像表示のそれぞれで異なるため、虚像表示の場合と実像表示の場合とで明るさに差異が生じていた。特に、実像を表示する場合に虚像を表示する場合に比べて暗くなることを発明者らは認識した。
【０００６】
このことは、例えば、図７の(Ａ)（Ｂ）に虚像の配光特性を示すように、虚像表示時には、垂直方向（Ｖ方向）、水平方向（Ｈ方向）ともに光軸が広がるような配光特性（バックライトの光源が照明光を表示器に発散するように照射する）が必要となり、一方、図７の（Ｃ）（Ｄ）に実像の配光特性を示すように、実像表示時には、垂直方向（Ｖ方向）、水平方向（Ｈ方向）ともに光軸が狭まるような配光特性（バックライトの光源が表示器へ収束するように照明光を照射する）が必要となることに基づいて発生する現象であることがわかっている。図７の（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）に示す配光特性により、虚像あるいは実像を表示すれば、虚像は適正な輝度および均斉度で表示されるが、実像は適正な配光特性で表示されないため、適正な輝度および均斉度が確保できなくなる。配光特性は、レンズ群の構造により調整することができるが、虚像、実像ともに最適化されたレンズ設計が難しいため、虚像に最適化されたレンズ群では実像表示時には適正な輝度および均斉度が確保できなくなる（特許文献２の段落［００１９］～［００２３］参照）。
【０００７】
このため、本発明の目的は、表示器とバックライトの複数の光源が虚像表示と実像表示で共有される場合に、虚像と実像の表示を切り替える場合の明るさの差異を小さくすることができる、ヘッドアップディスプレイ装置を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、以下に例示する態様及び最良の実施形態、並びに添付の図面を参照することによって、当業者に明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下に、本発明の概要を容易に理解するために、本発明に従う態様を例示する。
【００１０】
本発明に従う第１の態様は、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出射することで前記表示光が表す表示像の虚像およ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、表示器と、複数の光源を含むバックライトと、偏光状態により透過率が異なる第１の偏光状態と第２の偏光状態とを有する第１の反射部材と、前記第１の反射部材を透過した前記表示光を反射させる第２の反射部材と、を含み、前記第１の偏光状態の第１表示光は、前記第１の反射部材の表面で反射される第１の光路で出射して前記虚像を結像し、前記第２の偏光状態の第２表示光は、前記第１の反射部材を透過し、前記第２の反射部材で反射される第２の光路で出射して前記実像を結像する結像光学系と、前記偏光状態を制御するとともに前記バックライトの前記複数の光源のそれぞれの点灯と消灯を制御する制御部とからなり、前記制御部は、前記虚像を表示する場合は、前記バックライトの前記複数の光源のうち少なくとも一部を点灯するように制御し、前記実像を表示する場合は、前記バックライトの前記複数の光源のうち少なくとも一部を点灯させ、かつ前記虚像を表示する場合に比べて前記バックライトの複数の光源が消費する電力を大きくする制御を行う。
（【００１１】以降は省略されています）

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