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公開番号2025069970
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-02
出願番号2023179936
出願日2023-10-19
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 20060101AFI20250424BHJP(光学)
要約【課題】シンプルな装置構成で実像と虚像とを瞬時に切り替えて使い分けることが可能なヘッドアップディスプレイ装置を提供する。
【解決手段】液晶表示部124と、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偏光切替素子125と、入射光を第1偏光となる表示光L1と第2偏光となる表示光L2に分離して出射するビームスプリッタ126とを備え、光源11が出射した光を透過させると共に表示像を表示する表示部12と、表示光L1,L2をウィンドウシールドWSに向けて反射させる反射部13と、偏光切替素子125を制御する制御部15とを有し、反射部13は、表示光L1を反射する第1ミラー131と、表示光L2を反射する第2ミラー132とを含む。
【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、
表示素子と、前記表示素子よりも光路に沿って前記射出口側に設けられると共に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、前記切替出力部よりも光路に沿って前記射出口側に設けられると共に入射光を前記第１偏光となる第１光線と前記第２偏光となる第２光線に分離して出射するビームスプリッタとを備え、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、
前記反射部は、
前記第１光線を前記ビームスプリッタから入射して反射する第１ミラーと、
前記第２光線を前記ビームスプリッタから入射して反射する第２ミラーと、
を含む
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 870 文字）【請求項２】
前記第１ミラー及び前記第２ミラーは、
前記ビームスプリッタが前記第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光学焦点と前記表示部との間の位置関係が、前記表示部が前記光学焦点よりも前記射出口側となる第１状態となり、
前記ビームスプリッタが前記第２光線を出射するときは、前記表示部が前記光学焦点よりも前記光源側となる第２状態となる
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】
前記制御部は、
前記第１状態において視認させる前記虚像が路面に対して４５度未満の第１角度で視認され、前記第２状態において視認させる前記実像が路面に対して４５度以上の第２角度で視認されるように前記切替出力部を制御する
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】
前記制御部は、
車両の手動運転モードのときには前記第１偏光を出力させ前記第１状態において前記虚像を視認させ、前記車両の自動運転モードのときには前記第２偏光を出力させ前記第２状態において前記実像を視認させるように、前記切替出力部を制御する
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】
前記第１ミラー及び前記第２ミラーは、
前記ビームスプリッタからの前記第１ミラーへの入射光路が、前記ビームスプリッタからの前記第２ミラーへの入射光路と重ならないように、かつ、
前記第１ミラーで反射後の出射光路が前記第２ミラーで反射後の出射光路と重ならないように、配置されている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項６】
前記ビームスプリッタは、結晶偏光子を備える
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項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切り替えつつ所望の表示を行う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 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１に記載のヘッドアップディスプレイ装置が知られている。このヘッドアップディスプレイ装置では、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と反射させる構成において、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変更することで、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、の表示切替を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１１－７００７４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、特許文献１に記載の技術は、観察者が虚像又は実像を切り替えて観察する場合には、被観察物、２面コーナーリフレクタアレイ及び反射部材の相互の位置関係を機械的に変化させる必要があり、装置が大型化してしまい搭載性が悪くなると共に、虚像と実像との切り替えをスムーズに行うのが困難であるという問題がある。
【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、シンプルな装置構成で実像と虚像とを瞬時に切り替えて使い分けることが可能な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、表示素子１２４と、前記表示素子１２４よりも光路に沿って前記射出口１７側に設けられると共に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１２５と、前記切替出力部１２５よりも光路に沿って前記射出口１７側に設けられると共に入射光を第１偏光となる第１光線Ｌ１と第２偏光となる第２光線Ｌ２に分離して出射するビームスプリッタ１２６とを備え、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１２５を制御する制御部１５と、を有し、前記反射部１３は、前記第１光線Ｌ１を前記ビームスプリッタ１２６から入射して反射する第１ミラー１３１と、前記第２光線Ｌ２を前記ビームスプリッタ１２６から入射して反射する第２ミラー１３２と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、装置の大型化を招くことなく、光の偏光に応じて光線角度をビームスプリッタで切り替えるだけのシンプルな構成で、虚像と実像とをスムーズに切り替えて視認させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本発明の一実施形態によ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。
本発明の一実施形態によ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。
本発明の一実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置において虚像を表示する場合の光源及び表示部の構造及び光路を示す模式図。
本発明の一実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置において実像を表示する場合の光源及び表示部の構造及び光路を示す模式図。
ウォラストンプリズム及びロションプリズムの構造を示す図。
本発明の一実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置において表示内容の制御及び偏光の切替制御を行う画像生成部の構成を示す機能ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。図１は、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。
【００１０】
図１及び図２において、ＨＵＤ装置１は、例えば配線基板に実装された可視波長域の光を出す発光ダイオードからなり、白色の光を発する光源１１と、当該光源１１から入射した光で画像を生成し、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表示する表示部１２と、表示部１２に表示された表示像を表す表示光Ｌ（図１の場合は虚像ＶＩの表示像を表す表示光Ｌ１、図２の場合は実像ＲＩの表示像を表す表示光Ｌ２）をウィンドウシールドＷＳ（透光部材）に向けて反射する反射部１３と、表示部１２における表示内容の制御、並びに第１偏光及び第２偏光の切り替え制御を行う制御部１５とを備え、これらが筐体１６に収容される。筐体１６には表示光Ｌ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が配置される。ウィンドウシールドＷＳは投光部材の一例、開口部１７は射出口の一例である。
（【００１１】以降は省略されています）

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