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公開番号2025166283
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-06
出願番号2024070176
出願日2024-04-24
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 20060101AFI20251029BHJP(光学)
要約【課題】最小限の部品点数で異なる2つの表示像を視認させるヘッドアップディスプレイ装置を提供する。
【解決手段】第1像及び第2像に関して共通となる1つの光源11と、光源11の光の偏光を第1偏光と第2偏光とに切り替える偏光切替素子124と、偏光切替素子124からの光線を第1光路又は第2光路に沿って出射する分岐部126と、第1光路上の第1表示素子71と、第2光路上の第2表示素子72とを備え、光源11の光で表示像を表示する表示部12と、表示像をウィンドシールドWSに向けて反射させる反射部13と、偏光切替素子124を制御する制御部15とを有し、制御部15は、第1表示素子71からウィンドシールドWSまでの第1光路長と、第2表示素子72からウィンドシールドWSまでの第2光路長との偏差に基づき、第1偏光を第1像として、第2偏光を第2像として視認させる。
【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第１像及び第２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、
前記第１像及び前記第２像に関して共通となる１つの光源と、前記１つの光源からの光路に沿って当該光源よりも前記射出口側に設けられ、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出力可能な切替出力部と、前記切替出力部からの光路に沿って当該切替出力部よりも前記射出口側に設けられ、入射光が前記第１偏光の場合は対応する第１光線を第１光路に沿って出射し入射光が前記第２偏光の場合は対応する第２光線を前記第１光路とは別角度となる第２光路に沿って出射する分岐部と、前記第１光路に沿って前記分岐部よりも前記射出口側に設けられた第１表示素子と、前記第２光路に沿って前記分岐部よりも前記射出口側に設けられた第２表示素子と、を備え、前記１つの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、
前記切替出力部を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、
前記第１光路に沿って前記第１表示素子から前記反射部を経て前記透光部材までの第１光路長と、前記第２光路に沿って前記第２表示素子から前記反射部を経て前記透光部材までの第２光路長との偏差に基づき、前記切替出力部に前記第１偏光の光を射出させることで前記第１像を視認させ、前記切替出力部に前記第２偏光の光を射出させることで前記第２像を視認させる
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 1,900 文字）【請求項２】
前記反射部は、複数のミラーを備えており、
前記複数のミラーは、
前記第１光路に沿って前記第１表示素子よりも前記射出口側においてＮ個（Ｎは２以上の整数）の前記ミラーが位置し、前記第２光路に沿って前記第２表示素子よりも前記射出口側においてＭ個（前記Ｍは前記Ｎより小さい又は同数である正の整数）の前記ミラーが位置するように配置されている
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１光路長及び前記第２光路長が、
前記切替出力部が前記第１偏光の光を射出し前記分岐部が前記第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第１光学焦点と前記第１表示素子との間の位置関係において、前記第１表示素子が前記第１光路上において前記第１光学焦点よりも前記光源側に位置する第１状態となって前記第１像としての実像が視認され、
前記切替出力部が前記第２偏光の光を射出し前記分岐部が前記第２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第２光学焦点と前記第２表示素子との間の位置関係において、前記第２表示素子が前記第２光路及びその延長線上において前記第２光学焦点よりも前記射出口側に位置する第２状態となって前記第２像としての虚像が視認される、
ように前記表示部及び前記反射部が配置されている
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項４】
前記第１光路長及び前記第２光路長が、
前記切替出力部が前記第１偏光の光を射出し前記分岐部が前記第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第１光学焦点と前記第１表示素子との間の位置関係において、前記第１表示素子が前記第１光路上において前記第１光学焦点よりも前記光源側に位置する第３状態となって前記第１像としての第１実像が視認され、
前記切替出力部が前記第２偏光の光を射出し前記分岐部が前記第２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第２光学焦点と前記第２表示素子との間の位置関係において、前記第２表示素子が前記第２光路上において前記第２光学焦点よりも前記光源側に位置する第４状態となって前記第２像としての第２実像が前記第１実像よりも前記透光部材側に視認される、
ように前記表示部及び前記反射部が配置されている
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項５】
前記第１光路長及び前記第２光路長が、
前記切替出力部が前記第１偏光の光を射出し前記分岐部が前記第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第１光学焦点と前記第１表示素子との間の位置関係において、前記第１表示素子が前記第１光路及びその延長線上において前記第１光学焦点よりも前記射出口側に位置する第５状態となって前記第１像としての第１虚像が視認され、
前記切替出力部が前記第２偏光の光を射出し前記分岐部が前記第２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第２光学焦点と前記第２表示素子との間の位置関係において、前記第２表示素子が前記第２光路及びその延長線上において前記第２光学焦点よりも前記射出口側に位置する第６状態となって前記第２像としての第２虚像が前記第１虚像よりも前記透光部材側に視認される、
ように前記表示部及び前記反射部が配置されている
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項６】
前記分岐部は、
前記第１偏光と前記第２偏光とで光の屈折方向が異なるプリズムである
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項７】
前記プリズムは、結晶偏光子を備える
ことを特徴とする請求項６記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項８】
前記分岐部は、
前記第１偏光及び前記第２偏光のうち一方の偏光の光を透過し、他方の偏光の光を反射する偏光反射部材である
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項９】
前記１つの光源で生じる熱を放熱する１つの放熱部材を有する
ことを特徴とする請求項１又は請求項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、２つの表示像を切り替えて表示する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に記載の空中像投影装置が知られている。この空中像投影装置では、一方の表示装置から発せられた光を車外の位置に虚像として利用者に視認させ、他方の表示装置から発せられた光を車内の位置に実像として利用者に視認させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－１２９２２３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、上記従来の空中像投影装置では、それぞれの表示像を表示するために２つの表示装置が必要であり、それに伴い、２つのバックライトが必要となる。また、この場合、それぞれのバックライトごとに放熱用のヒートシンクが必要となるため、部品点数の増加とコスト増になるという問題があった。
【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、最小限の部品点数で異なる２つの表示像を視認させる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が表す表示像の第１像ＲＩ，ＶＩ，ＲＩ１，ＶＩ１及び第２像ＶＩ，ＲＩ，ＲＩ２，ＶＩ２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、前記第１像ＲＩ，ＶＩ，ＲＩ１，ＶＩ１及び前記第２像ＶＩ，ＲＩ，ＲＩ２，ＶＩ２に関して共通となる１つの光源１１と、前記１つの光源１１からの光路に沿って当該光源１１よりも前記射出口１７側に設けられ、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出力可能な切替出力部１２４と、前記切替出力部１２４からの光路に沿って当該切替出力部１２４よりも前記射出口１７側に設けられ、入射光が前記第１偏光の場合は対応する第１光線を第１光路に沿って出射し入射光が前記第２偏光の場合は対応する第２光線を前記第１光路とは別角度となる第２光路に沿って出射する分岐部１２６と、前記第１光路に沿って前記分岐部１２６よりも前記射出口１７側に設けられた第１表示素子７１と、前記第２光路に沿って前記分岐部１２６よりも前記射出口１７側に設けられた第２表示素子７２と、を備え、前記１つの光源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、前記切替出力部１２４を制御する制御部１５と、を有し、前記制御部１５は、前記第１光路に沿って前記第１表示素子７１から前記反射部１３を経て前記透光部材ＷＳまでの第１光路長と、前記第２光路に沿って前記第２表示素子７２から前記反射部１３を経て前記透光部材ＷＳまでの第２光路長との偏差に基づき、前記切替出力部１２４に前記第１偏光の光を射出させることで前記第１像ＲＩ，ＶＩ，ＲＩ１，ＶＩ１を視認させ、前記切替出力部１２４に前記第２偏光の光を射出させることで前記第２像ＶＩ，ＲＩ，ＲＩ２，ＶＩ２を視認させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、少ない部品点数で異なる２つの表示像を切り替えて表示するヘッドアップディスプレイ装置を提供することができる。
【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いて虚像を生成する場合の構成を示す図。
（Ａ）ウォラストンプリズムの構造、（Ｂ）ロションプリズムの構造を示す図。
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実像を生成する場合の構成を示す図。
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虚像を生成する場合の構成を示す図。
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表示部の他のレイアウトの一例を示す図。
本発明のその他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、２つの実像を異なる位置に切り替えて表示する場合の構成を示す図。
本発明のその他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、２つの虚像を異なる位置に切り替えて表示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）
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）について図１ないし図３を参照して説明する。図１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、図２は、本実施形態に係るＨＵＤ装置において虚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、実像ＲＩ（第１像）の表示像を表す第１表示光Ｌ１（第１光線）を出射すると共に、虚像ＶＩ（第２像）の表示像を表す第２表示光Ｌ２（第２光線）を出射する表示部１２と、当該表示部１２から出射された第１表示光Ｌ１及び第２表示光Ｌ２をウィンドシールドＷＳ（透光部材）に反射する反射部１３（凹面鏡９，第１補正鏡８１）と、表示部１２における表示内容の制御や偏光の切替制御を行う制御部１５とを備える。表示部１２、反射部１３及び制御部１５は筐体１６に収容され、筐体１６には第１表示光Ｌ１及び第２表示光Ｌ２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が設置される。
（【００１１】以降は省略されています）

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