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公開番号2025129495
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-05
出願番号2024026158
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、およびヘッドアップディスプレイ装置の制御方法
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】実像又は虚像の一方を表示している場合に他方を表示するための方向への画素から出射される光が無駄になることを抑制する。
【解決手段】バックライト11と、表示器12と、表示光の偏光状態を切り替える偏光制御素子122と、第1の偏光状態の第1の表示光L1を第1の光路長を有する第1の光路OP1で射出口17から出射させることにより虚像VIを結像し、第2の偏光状態の第2の表示光L2(図2参照)を第1の光路長より長い第2の光路長を有する第2の光路OP2で射出口から出射させることにより実像RIを結像する結像光学系13と、偏光制御素子による表示光の偏光状態、および光源のそれぞれの点灯と消灯を制御する制御部15と、を備え、制御部は、実像RIを表示する場合に、所定の強度よりも強く点灯させる光源の面積を、虚像VIを表示する場合の所定の強度よりも強く点灯させる光源の面積よりも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投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、
複数の光源が実装されたバックライトと、
前記光源により照射される照明光を透過させて表示光を生成する表示器と、
前記表示光の偏光状態を切り替える偏光制御素子と、
第１の偏光状態の第１の表示光を第１の光路長を有する第１の光路で前記射出口から出射させることにより前記虚像を結像し、第２の偏光状態の第２の表示光を前記第１の光路長より長い第２の光路長を有する第２の光路で前記射出口から出射させることにより前記実像を結像する結像光学系と、
前記偏光制御素子による前記表示光の偏光状態、および前記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、
前記制御部は、
前記実像を表示する場合に、所定の強度よりも強く点灯させる前記光源の面積を、前記虚像を表示する場合の所定の強度よりも強く点灯させる光源の面積よりも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 2,600 文字）【請求項２】
前記制御部は、
前記虚像から前記実像に表示を切り替える場合、前記光源が実装される前記バックライトの光源回路基板を法線方向からみたときに前記表示器と重ならない実装領域に配置された光源を前記所定の強度より強く点灯する制御を行う、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所定の強度よりも強く点灯させる前記バックライトの光源回路基板に実装される前記光源の面積を、前記虚像を表示する場合の所定の強度より強く点灯させる前記光源回路基板に実装される前記光源の面積より、前記表示器が有する矩形領域の長辺方向に沿って大きくする制御を行う、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所定の強度よりも強く点灯させる前記バックライトの光源回路基板に実装される前記光源の面積を、前記虚像を表示する場合の所定の強度より強く点灯させる前記光源回路基板に実装される前記光源の面積より、前記表示器が有する矩形領域の前記長辺方向と短辺方向のそれぞれに沿って大きくする制御を行う、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】
前記制御部は、
前記実像を表示する場合に所定の強度よりも強く点灯させる前記バックライトの光源回路基板に実装される前記光源の面積を、前記虚像を表示する場合の所定の強度より強く点灯させる前記光源回路基板に実装される前記光源の面積より、前記表示器が有する矩形領域の前記長辺方向と短辺方向のそれぞれに沿って大きくする制御を行ない、かつ、前記大きくする前記光源の面積を、前記短辺方向より前記長辺方向の方を大きくする制御を行う、請求項１記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項６】
射出口を有し、前記射出口から表示光を投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、
複数の第１の光源が実装された第１のバックライトと、
前記第１の光源の照明光を透過させて第１の表示光を生成する第１の表示器と、
複数の第２の光源が実装された第２のバックライトと、
前記第２の光源の照明光を透過させて第２の表示光を生成する第２の表示器と、
前記第１の表示光を第１の光路長を有する第１の光路で前記射出口から出射させることにより前記虚像を結像し、第２の表示光を前記第１の光路長より長い第２の光路長を有する第２の光路で前記射出口から出射させることにより前記実像を結像する結像光学系と、
前記第１の光源のそれぞれの点灯と消灯を制御する第１の制御部と、
前記第２の光源のそれぞれの点灯と消灯を制御する第２の制御部と、を備え、
第１の制御部は、
前記第１の表示光により前記虚像を表示する場合に、前記第１の光源を所定の強度よりも強く点灯させる制御を行い、
前記第２の制御部は、
前記第２の表示光により前記実像を表示する場合に、所定の強度よりも強く点灯させる前記光源の面積を、前記虚像を表示する場合の所定の強度よりも強く点灯させる光源の面積よりも大きくする制御を行う、ヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項７】
複数の光源が実装される光源実装基板を有するバックライトと、前記バックライトの前記光源による照明光を透過させて表示光を生成する表示器と、前記表示光の偏光状態を切り替える偏光切り替え素子と、第１の偏光状態の第１の表示光を第１の光路長を有する第１の光路で前記射出口から出射させることにより前記虚像を結像し、第２の偏光状態の第２の表示光を前記第１の光路長より長い第２の光路長を有する第２の光路で前記射出口から出射させることにより前記実像を結像する結像光学系と、前記偏光制御素子による表示光の偏光状態、および前記バックライトの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、を備えた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、
前記結像光学系を前記１の光路から前記第２の光路に切り替え、前記虚像から前記実像に表示を切り替えるステップと、
前記制御部が、
前記実像を表示する場合に、所定の強度よりも強く点灯させる前記光源回路基板に実装される前記光源の光源領域の面積を、前記虚像を表示する場合の所定の強度よりも強く点灯させる前記光源の光源領域の面積よりも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。
【請求項８】
射出口を有し、前記射出口から表示光を投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、複数の第１の光源が実装された第１のバックライトと、前記第１の光源の照明光を透過させて第１の表示光を生成する第１の表示器と、複数の第２の光源が実装された第２のバックライトと、前記第２の光源の照明光を透過させて第２の表示光を生成する第２の表示器と、第１の表示光を第１の光路長を有する第１の光路で前記射出口から出射させることにより前記虚像を結像し、第２の表示光を前記第１の光路長より長い第２の光路長を有する第２の光路で前記射出口から出射させることにより前記実像を結像する結像光学系と、前記第１の光源のそれぞれの点灯と消灯を制御する第１の制御部と、前記第２の光源のそれぞれの点灯と消灯を制御する第２の制御部と、を備えたヘッドアップディスプレイ装置の制御方法であって、
前記第１の制御部が、
前記第１の表示光により前記虚像を表示する場合に、前記第１の光源を所定の強度よりも強く点灯させる制御を行なうステップと、
前記第２の制御部が、
前記第２の表示光により前記実像を表示する場合に、所定の強度よりも強く点灯させる前記光源の面積を、前記虚像を表示する場合の所定の強度よりも強く点灯させる光源の面積よりも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、射出口から表示光を投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 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１に、偏光状態により透過率（反射率）が異なる偏光反射部材（例えば、図７の第１ミラー１３（１３１））と、偏光反射部材を透過した表示光を反射させる第２の反射部材（第３ミラー１３（１３３））と、を含み、第１の偏光状態の表示光Ｌ１は、偏光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ＶＩを結像し、第２の偏光状態の表示光Ｌ２は、偏光反射部材を透過し、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、第１の光路に結像光学系の第１の焦点Ｆ１よりも内側になり、第２の光路における結像光学系の第２の焦点Ｆ２よりも外側になる位置に配置され、第１、第２の偏光状態を切り替える1系統の画像生成部ＰＧＵ（Picture Generation Unit）とから構成され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１（段落［０００６］）に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特願２０２３－１４８８５６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された技術によれば、例えば、画像生成部（ＰＧＵ：Picture Generation Unit）の１画素から出射される表示光（画素光）のうち、第１の方向に出射される画素光が実像として結像され、第２の方向に出射される画素光が虚像として結像される。すなわち、実像又は虚像の一方を表示している場合に他方を表示するための方向への画素から出射される光が無駄になって光利用効率が低下するといった課題があり、改善の余地がある。
【０００５】
図１５（Ａ）（Ｂ）に、虚像表示時と実像表示時における、光源２１４の光の照射方向（１画素からの射出方向）がそれぞれ示されている。図１５（Ａ）（Ｂ）において、記号Ｌ１は、虚像表示時に光源回路基板２４０に実装された光源２１４から表示器２１２に照射される広範囲の光線領域であり、記号Ｌ２は、実像表示時に光源回路基板２４０に実装された光源２１４から表示器２１２に照射される広範囲の光線領域であり、いずれも一点鎖線で囲って示してある。典型的なヘッドアップディスプレイ装置では、アイボックスで画像が視認できればよいため、バックライトの光の向き（画素から出射される光の向き）を限定的にすることでアイボックスでは明るく無駄の少ないバックライト構成になっているが、虚像と実像を表示させる場合、１画素から出射される広範囲の光（例えば、Ａ方向，Ｂ方向，Ｃ方向，Ｄ方向とする）に出射する必要がある。
【０００６】
１画素から出射される広範囲の光は、実像が表示されている場合、アイボックスにおいて実像として視認される範囲の光（例えば、図１５（Ｂ）において、実線の矢印で表記された方向に向かって表示器２１２に照射される光）と、実像として視認されない範囲の光（例えば、図１５（Ｂ）において、破線で表記された光Ｃと、Ｄであって、Ｃは、表示器２１２に面直向きに照射する無駄な光であって、Ｄは、表示器２１２の外向きに照射する無駄な光）とに分類される。一方、虚像が表示されている場合、アイボックスにおいて虚像として視認される範囲の光（例えば、図１５（Ａ）において、実線の矢印で表記された方向に向かって表示器２１２に照射される光）と、虚像として視認されない範囲の光（例えば、破線で表記された光ＡとＣとＤであって、Ａは、表示器２１２の内側向きに照射する無駄な光、Ｃは、表示器２１２に面直向きに照射する無駄な光、Ｄは、表示器２１２の外向きに照射する無駄な光）と、に分類され、光源２１４が実装される光源領域（光源回路基板２４０）の外縁側が実像として視認され、虚像として視認されないＡ方向の光になりやすいことがわかっている。
【０００７】
本発明は、このような事情に基づいてなされたものであり、実像を表示する場合と虚像を表示する場合に点灯させる光源の光源領域への配置を制御することにより、実像又は虚像の一方を表示している場合に他方を表示するための方向への画素から出射される光が無駄になることを抑制し、光利用効率の向上をはかった、ヘッドアップディスプレイ装置等を提供することを目的とする。
【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】
第１の態様は、射出口を有し、前記射出口から表示光を投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、複数の光源が実装されるバックライトと、前記光源により照射される照明光を透過させて表示光を生成する表示器と、前記表示光の偏光状態を切り替える偏光切り替え素子と、第１の偏光状態の第１の表示光を第１の光路長を有する第１の光路で前記射出口から出射させることにより前記虚像を結像し、第２の偏光状態の第２の表示光を前記第１の光路長より長い第２の光路長を有する第２の光路で前記射出口から出射させることにより前記実像を結像する結像光学系と、前記偏光切り替え素子による前記表示光の偏光状態、および前記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、前記制御部は、前記実像を表示する場合に、所定の強度よりも強く点灯させる前記光源の面積を、前記虚像を表示する場合の所定の強度よりも強く点灯させる光源の面積よりも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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