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公開番号2025167425
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-07
出願番号2024072001
出願日2024-04-26
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 20060101AFI20251030BHJP(光学)
要約【課題】虚像及び実像を表示するための最適なバックライトの配光特性を両立する。
【解決手段】虚像VI用の第1光源11aと、実像RI用の第2光源11bと、第1光源11aからの出射光に対応して第1光軸AX1を備えた第1表示光L1、及び、第2光源11bからの出射光に対応して第2光軸AX2を備えた第2表示光L2を出射する表示部12と、表示部12の出射光をウインドウシールドWSに向けて反射させる反射部13と、虚像VIを視認させるときには第1光源11aを点灯、実像RIを視認させるときには第2光源11bを点灯するよう制御する制御部15と、第1光源11aが点灯されるときには第1光軸AX1を第1配光態様とし、第2光源11bが点灯されるときには第2光軸AX2を、第1配光態様よりも配光が進行方向に向かって狭くなる第2配光態様とする配光調整部とを備える。
【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虚像及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、
前記虚像用の複数の第１光源と、
前記実像用の複数の第２光源と、
表示素子を備え、前記複数の第１光源からの出射光に対応して複数の第１光軸を備えた第１表示光、及び、前記複数の第２光源からの出射光に対応して複数の第２光軸を備えた第２表示光、を出射する表示部と、
前記表示部から出射された前記第１表示光及び前記第２表示光を前記透光部材に向けて反射させる反射部と、
前記虚像を視認させるときには前記複数の第１光源を点灯するよう制御し、前記実像を視認させるときには前記複数の第２光源を点灯するよう制御する制御部と、
前記制御部により前記複数の第１光源が点灯されるときには前記複数の第１光軸全体を第１配光態様とし、前記制御部により前記複数の第２光源が点灯されるときには前記複数の第２光軸全体を、前記第１配光態様よりも光の進行方向に向かって狭くなる第２配光態様とするための、配光調整部と、
を有す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 2,000 文字）【請求項２】
前記配光調整部は、
出射側に複数の凸レンズを備えた第１コンデンサレンズであり、
前記第１コンデンサレンズは、
各凸レンズにおいて、対応する前記第１光軸が当該凸レンズの頂点を通る中心軸と略一致するとともに、対応する前記第２光軸が前記中心軸からずれて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】
前記複数の第２光源は、前記第１コンデンサレンズの中心軸を境界に、
対応する前記凸レンズの前記中心軸の一方側に位置する複数の一方側第２光源と、
対応する前記凸レンズの前記中心軸の他方側に位置する複数の他方側第２光源と、を含む
ことを特徴とする請求項２記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項４】
前記複数の第１光源及び前記複数の第２光源は、
対応する１つの第１光源及び１つの第２光源を１組としたとき、
前記第１コンデンサレンズの中心軸からの距離が遠い１組の前記１つの第１光源と前記１つの第２光源との間の距離が、前記第１コンデンサレンズの中心軸からの距離が近い１組の前記１つの第１光源と前記１つの第２光源との間の距離よりも大きくなるように配置されている
ことを特徴とする請求項３記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項５】
前記配光調整部は、
出射側に複数の凸レンズを備えた第２コンデンサレンズであり、
前記複数の第２光源は、
対応する前記凸レンズの頂点を通る中心軸の一方側に位置しており、
前記複数の第１光源は、
対応する前記凸レンズの前記頂点を通る前記中心軸の他方側に位置している
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６】
前記複数の第１光源及び前記複数の第２光源のうち、少なくともいずれか一方は、
各光源と対応する前記中心軸との距離が、段階的に増加する又は減少するように、配列されている
ことを特徴とする請求項５記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項７】
前記配光調整部は、
出射側に第１凸レンズ及び第２凸レンズを備えた第１フィールドレンズであり、
前記第１凸レンズにおいては、
対応する前記第２光軸が当該第１凸レンズの頂点を通る中心軸の一方側に位置するとともに、対応する前記第１光軸が当該第１凸レンズの前記頂点を通る前記中心軸の他方側に位置しており、
前記第２凸レンズにおいては、
対応する前記第２光軸が当該第２凸レンズの頂点を通る中心軸の前記他方側に位置するとともに、対応する前記第１光軸が当該第２凸レンズの前記頂点を通る前記中心軸の前記一方側に位置している
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】
前記第１凸レンズにおいて、
対応する前記第１光軸及び前記第２光軸は、当該第１凸レンズの頂点を通る前記中心軸に関して互いに線対称な位置にそれぞれ配置されており、
前記第２凸レンズにおいて、
対応する前記第１光軸及び前記第２光軸は、当該第２凸レンズの頂点を通る前記中心軸に関して互いに線対称な位置にそれぞれ配置されている
ことを特徴とする請求項７記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項９】
前記第１フィールドレンズよりも前記第１光源及び前記第２光源側に配置され、出射側に複数の第３凸レンズを備えた第３コンデンサレンズを更に有し、
前記第３コンデンサレンズでは、
前記第１フィールドレンズの前記第１凸レンズの入射側に２つの前記第３凸レンズが配置され、前記第１フィールドレンズの前記第２凸レンズの入射側に２つの前記第３凸レンズが配置されている
ことを特徴とする請求項８記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項１０】
前記配光調整部は、
入射側凸レンズ及び出射側凸レンズを備えた１つの第２フィールドレンズであり、
前記第２フィールドレンズは、
前記入射側凸レンズから入射した前記複数の第１光源からの出射光に対応して、前記出射側凸レンズから前記複数の第１光軸を前記第１配光態様としての平行光にて出射し、
前記入射側凸レンズから入射した前記複数の第２光源からの出射光に対応して、前記出射側凸レンズから前記複数の第２光軸を前記第２配光態様としての前記平行光よりも狭まる配光態様にて出射する
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。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、視認者に対して虚像及び実像を視認させ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 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１に記載の表示装置が知られている。この表示装置では、視認者に対して画像を車外の位置に虚像として見えるように表示する。画像は液晶表示パネルに表示され、そのバックライトは、光源の光が第１のレンズを通過して平行化され、その後、第２のレンズや第３のレンズを通過して縦横に広がり、光拡散部材を通過して均整化されたものとなり、液晶表示パネルを背後から照明する。特に、複数個の光源のそれぞれと、第１のレンズ（コンデンサレンズ）の凸レンズとが１対１の関係で配置され、且つ、それぞれの光源における最も光が強い光線である光軸と、凸レンズの頂点である極大点を通る中心軸が一致するように配置される。
【０００３】
また、例えば、車外の位置に虚像が視認されるように表示を行ったり、車内の位置に実像が視認されるように表示を行う技術として、特許文献２に示す技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１６－２１８３９１号公報
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】
【０００５】
しかしながら、一般的に虚像が視認されるように表示する場合のバックライトの最適な光の配光は広がり配光となるのが好ましく、一方、実像が視認されるように表示する場合のバックライトの最適な光の配光は狭まり配光となるのが好ましいため、それぞれの最適な光の配光が異なり、いずれか一方の配光特性とした場合には、他方の効率が悪くなってしまうという問題があった。
【０００６】
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、虚像及び実像を表示するための最適なバックライトの配光特性を両立するへ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】
【０００７】
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が表す表示像の虚像ＶＩ及び実像ＲＩ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、前記虚像ＶＩ用の複数の第１光源１１ａと、前記実像ＲＩ用の複数の第２光源１１ｂと、表示素子１２３を備え、前記複数の第１光源１１ａからの出射光に対応して複数の第１光軸ＡＸ１を備えた第１表示光Ｌ１、及び、前記複数の第２光源１１ｂからの出射光に対応して複数の第２光軸ＡＸ２を備えた第２表示光Ｌ２、を出射する表示部１２と、前記表示部１２から出射された前記第１表示光Ｌ１及び前記第２表示光Ｌ２を前記透光部材ＷＳに向けて反射させる反射部１３と、前記虚像ＶＩを視認させるときには前記複数の第１光源１１ａを点灯するよう制御し、前記実像ＲＩを視認させるときには前記複数の第２光源１１ｂを点灯するよう制御する制御部１５と、前記制御部１５により前記複数の第１光源１１ａが点灯されるときには前記複数の第１光軸ＡＸ１全体を第１配光態様とし、前記制御部１５により前記複数の第２光源１１ｂが点灯されるときには前記複数の第２光軸ＡＸ２全体を、前記第１配光態様よりも光の進行方向に向かって狭くなる第２配光態様とするための、配光調整部１２１ａ，１２１ｂ，１２５ａ，１２８と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、虚像が視認される場合の第１配光態様と、実像が視認される場合の第２配光態様とをそれぞれ最適な配光として両立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】
【０００９】
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。
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けるＰＧＵ（Picture Generation Unit）の構造を示す模式図。
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けるＰＧＵの光の作用を示す模式図。
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第１光源を一方側に配置し、第２光源を他方側に配置した場合のＰＧＵの構造を示す模式図。
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第１光源を他方側に配置し、第２光源を一方側に配置した場合のＰＧＵの構造を示す模式図。
本発明の第３の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置におけるＰＧＵの構造を示す模式図。
本発明の第４の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置におけるＰＧＵの構造を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（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４を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るＨＵＤ装置において虚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装置において実像を生成する場合の構成を示す図である。
（【００１１】以降は省略されています）

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