特開 2024-135474 ヘッドアップディスプレイ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024135474

(43)【公開日】2024-10-04

(54)【発明の名称】ヘッドアップディスプレイ装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 27/01 20060101AFI20240927BHJP

   B60K 35/23 20240101ALI20240927BHJP

【ＦＩ】

G02B27/01

B60K35/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023046171

(22)【出願日】2023-03-23

(71)【出願人】

【識別番号】000231512

【氏名又は名称】日本精機株式会社

(72)【発明者】

【氏名】三浦 清雅

【テーマコード（参考）】

2H199

3D344

【Ｆターム（参考）】

2H199DA03

2H199DA12

2H199DA15

2H199DA30

2H199DA32

2H199DA34

2H199DA43

2H199DA46

3D344AA16

3D344AA19

3D344AA22

3D344AC25

(57)【要約】

【課題】実像の視認状態及び虚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が得られるヘッドアップディスプレイ装置を提供する。
【解決手段】
光源２２が出射した光を透過させる表示器２１と、表示像を表す光を反射させる反射部３１,３２と、透光部材ＷＳ及び反射部３１，３２を含む結像光学系の光学焦点Ｆと表示器２１との間の位置関係を、表示器２１が光学焦点Ｆよりも射出口ＷＳ側となる第１状態と光源２２側となる第２状態との間で切り替わるように移動させる移動機構６１とを備え、表示器２１は、第１状態用の第１レンズ２５ａと第２状態用の第２レンズ２５ｂとを含む、第２レンチキュラレンズ２５と、第１状態とされる場合は第１レンズ２５ａが光路上に配置され、第２状態とされる場合は第２レンズ２５ｂが光路上に配置されるよう、第２レンチキュラレンズ２５を光軸に交差する方向に駆動する第１駆動機構６３とを有する。
【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を視認させるヘッドアップディスプレイ装置であって、
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器と、
前記表示器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器との間の位置関係を、前記表示器が前記光学焦点よりも前記射出口側となる第１状態、及び、前記表示器が前記光学焦点よりも前記光源側となる第２状態、との間で切り替わるように、光軸方向に沿って移動させる移動機構と、
を備え、
前記表示器は、
前記第１状態用の第１レンズと前記第２状態用の第２レンズとを含む、第２レンチキュラレンズと、
前記移動機構により前記第１状態とされる場合は前記第２レンチキュラレンズの前記第１レンズが光路上に配置され、前記移動機構により前記第２状態とされる場合は前記第２レンチキュラレンズの前記第２レンズが光路上に配置されるよう、当該第２レンチキュラレンズを光軸に交差する方向に駆動する駆動機構と
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。

【請求項2】

前記光源よりも光軸に沿って出射側に配置され、前記光源から入射した光を略平行光とするコンデンサーレンズと、
前記コンデンサーレンズよりも光軸に沿って出射側に配置され、前記コンデンサーレンズから入射した光を垂直方向に集光する第１レンチキュラレンズと、
を備え、
前記第２レンチキュラレンズが、前記第１レンチキュラレンズよりも光軸に沿って出射側に配置され、前記第１レンチキュラレンズから入射した光を水平方向に集光し、出射面において光の向きを前記結像光学系に整合させ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レンチキュラレンズを光軸方向に沿って移動可能な第１可動機構をさらに有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】

前記第２レンチキュラレンズを光軸方向に沿って移動可能な第２可動機構をさらに有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】

前記駆動機構により前記第１レンズが光路上に配置されるときの、当該第１レンズと前記第１レンチキュラレンズとの間の光軸に沿った距離は、前記駆動機構により前記第２レンズが光路上に配置されるときの、当該第２レンズと前記第１レンチキュラレンズとの間の光軸に沿った距離よりも短い
ことを特徴とする請求項３又は請求項４記載のヘッドアップディスプレイ装置。

【請求項6】

前記第２レンチキュラレンズは、
前記第１レンズと前記第２レンズとが一体化された一体型レンズであ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を用いて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。

【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、画像を表示するスクリーンを動かすことにより、視認者から虚像までの距離を可変に制御している。

【0003】

一方、例えば特許文献２に記載されているように、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、の表示切替を行うものが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】国際公開ＷＯ２０１８／２１６５５２号公報

【特許文献2】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】

【0005】

上記のような構成のヘッドアップディスプレイ装置では、当該表示切替が行われる結果、例えば虚像の視認状態において適正な輝度や均斉度が得られるように調整した場合には、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、という問題点があった。

【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、実像の視認状態及び虚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が得られ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】

【0007】

本発明は、射出口５２ａを有し、前記射出口５２ａ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Ｖ１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、光源２２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器２１と、前記表示器２１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３１，３２と、前記透光部材ＷＳ及び前記反射部３１，３２を含む結像光学系の光学焦点Ｆと前記表示器２１との間の位置関係を、前記表示器２１が前記光学焦点Ｆよりも前記射出口５２ａ側となる第１状態、及び、前記表示器２１が前記光学焦点Ｆよりも前記光源２２側となる第２状態、との間で切り替わるように、光軸方向に沿って移動させる移動機構６１と、を備え、前記表示器２１は、前記第１状態用の第１レンズ２５ａと前記第２状態用の第２レンズ２５ｂとを含む、第２レンチキュラレンズと、前記移動機構６１により前記第１状態とされる場合は前記第２レンチキュラレンズ２５の前記第１レンズ２５ａが光路上に配置され、前記移動機構６１により前記第２状態とされる場合は前記第２レンチキュラレンズ２５の前記第２レンズ２５ｂが光路上に配置されるよう、当該第２レンチキュラレンズ２５を光軸に交差する方向に駆動する第１駆動機構６３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、虚像の視認状態及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できる。
ご指示の趣旨を踏まえ、

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の第１の実施形態におけ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構成を示す図。

【図2】本発明の第１の実施形態におけ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構成を示す図。

【図3】本発明の第１の実施形態におけるヘッドアップディスプレイ装置において必要となる配光特性を示す図。

【図4】本発明の第１の実施形態におけるヘッドアップディスプレイ装置において異なる配光特性で虚像又は実像を表示した場合の表示態様の一例を示す図。

【図5】本発明の第１の実施形態におけ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表示器のレンズ構成及び光路の一例を示す図。

【図6】図５のレンズ構成においてレンチキュラレンズを透過する光路の一例を示す図。

【図7】本発明の第１の実施形態におけ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表示器のレンズ構成及び光路の一例を示す図。

【図8】図７のレンズ構成においてレンチキュラレンズを透過する光路の一例を示す図。

【図9】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第１レンチキュラレンズと第２レンチキュラレンズとの光路長を変更した場合の光路の一例を示す図。

【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（Head-Up Display）装置（以下、ＨＵＤ装置という）について図１ないし図８を参照して説明する。

【0011】

図１は、本実施形態に係るＨＵＤ装置において虚像を表示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表示する場合の構成を示す図である。ＨＵＤ装置１は車両ＣのウィンドシールドＷＳの下方（例えばインストゥルメントパネルの内部）に配置され、表示光Ｌを出射し、ウィンドシールドＷＳへ投影する。表示光ＬはＨＵＤ装置１の内部の表示器２１で生成される。表示器２１で生成された表示光Ｌは光学系（後述する第１反射鏡３１や第２反射鏡３２）を伝うことで、筐体５０の開口部５１から出射される。車両Ｃの乗員は、視点ＥＢからウィンドシールドＷＳに反射した表示光Ｌを視認することで、ウィンドシールドＷＳの奥側に図１に示すような虚像Ｖ１や手前側に図２に示すような実像Ｖ２を見ることができる。上記ウィンドシールド（透光部材）ＷＳは透光部材の一例である。

【0012】

図１に示す虚像Ｖ１には、例えば車両Ｃの速度やエンジン回転数と言った車両情報や、ターンバイターンや地図などの経路案内表示、ブラインドスポットインジケータや制限速度超過警告などの警告表示など、乗員へ注意喚起する必要性が高い情報が、当該乗員から見てウィンドシールドＷＳの向こう側に表示される。また、図２に示す実像Ｖ２には例えば乗員をサポートするアシスタントやエージェント、それらを示すキャラクターなどが、乗員から見てウィンドシールドＷＳの手前側に表示される。これらの表示により、視点移動及び眼の焦点距離調整の必要が低減された運転環境が提供される。虚像Ｖ１や実像Ｖ２にはこれらの情報を示す文字やアイコンの他、背景部分も含まれており、乗員からの平面視ではこれは例えば略矩形状をなしている。

【0013】

虚像Ｖ１と実像Ｖ２は切り替えて表示される。具体的には、表示器２１が光学焦点Ｆよりも出射口側にある状態（図１に示す状態であり、以下第１状態という）の場合は、乗員が虚像Ｖ１を視認でき、表示器２１が光学焦点Ｆよりも光源側にある状態（図２に示す状態であり、以下第２状態という）の場合は、乗員が実像Ｖ２を視認することができる。第１状態と第２状態との切り替えは、表示器２１を光軸方向に沿って移動することで行われる。

【0014】

図１及び図２において、ＨＵＤ装置１は、表示光Ｌを生成する表示器２１と、表示器２１から出射した表示光Ｌを反射する第１反射鏡３１と、第１反射鏡３１で反射した表示光Ｌを拡大してウィンドシールドＷＳに反射させる第２反射鏡３２と、これらを収容する筐体５０と、筐体５０の内部を保護するために開口部５１に配置されるカバーガラス５２とを備える。ＨＵＤ装置１は、表示器２１を光軸方向に沿って移動するための移動機構６１（図示しない）と、表示器２１の表示内容を制御するための制御基板６２（図示しない）とを備える。なお、カバーガラス５２には表示光Ｌを透光する透光部５２ａが設けられており、この透光部（射出口）５２ａは射出口の一例である。また、第１反射鏡３１及び第２反射鏡３２は反射部の一例である。

【0015】

表示器２１は、例えば赤色、青色、緑色のそれぞれの光を放射するＬＥＤからなる光源２２と、光源２２よりも光軸に沿って出射側に配置され、当該光源２２から入射した光を略平行光とするコンデンサーレンズ２３と、コンデンサーレンズ２３よりも光軸に沿って出射側に配置され、当該コンデンサーレンズ２３から入射した光を垂直方向に集光する第１レンチキュラレンズ２４と、第１レンチキュラレンズ２４よりも光軸に沿って出射側に配置され、当該第１レンチキュラレンズ２４から入射した光を水平方向に集光し、出射面において光の向きを後段の結像光学系に整合させる第２レンチキュラレンズ２５と、第２レンチキュラレンズ２５から出射された光で画像を生成し、表示光Ｌとして出射する液晶ディスプレイ（以下、ＬＣＤという）２６とを備える。上記画像の内容は、制御基板６２の制御にしたがって生成される。

【0016】

第１反射鏡３１及び第２反射鏡３２は、例えば合成樹脂やガラス等から形成された凹面状の基材と、その基材の凹面に形成された金属の反射膜とからなり、ＬＣＤ２６からの表示光Ｌを補正、拡大等しながらウィンドシールドＷＳに導く光学系を構成する。

【0017】

筐体５０は、遮光性を有する樹脂により箱状に形成され、表示器２１、第１反射鏡３１及び第２反射鏡３２を収容する。筐体５０の上部には、表示光Ｌを透過させるための開口部５１が設けられており、当該開口部５１には、筐体５０の内部を保護すると共に第２反射鏡３２で反射された表示光ＬをウィンドシールドＷＳに透光するカバーガラス５２が被覆されている。

【0018】

また表示器２１は、表示光Ｌの出射面であるＬＤＣ２６が光学焦点Ｆよりも出射口側にある第１状態の位置と、ＬＣＤ２６が光学焦点Ｆよりも光源側になる第２状態の位置との間を移動機構６１により移動する。上述したように乗員に虚像Ｖ１を視認させる場合は、移動機構６１が表示器２１を図１に示す第１状態の位置に移動させ、乗員に実像Ｖ２を視認させる場合には、移動機構６１が表示器２１を図２に示す第２状態の位置に移動させる。移動機構６１は、例えばモーターやアクチュエーター等の駆動部と、当該駆動部の駆動力を表示器２１に直線運動として伝達する伝達機構とからなる。

【0019】

ここで、虚像Ｖ１を表示する場合と実像Ｖ２を表示する場合とで必要となる表示器２１からの配光特性について説明する。図３は、本実施形態に係るＨＵＤ装置において必要となる配光特性を示す図、図４は、本実施形態に係るＨＵＤ装置において異なる配光特性で虚像Ｖ１又は実像Ｖ２を表示した場合の表示態様の一例を示す図である。図３（Ａ）は虚像Ｖ１を表示する場合に必要となる垂直方向の配光特性、図３（Ｂ）は虚像Ｖ１を表示する場合に必要となる水平方向の配光特性、図３（Ｃ）は実像Ｖ２を表示する場合に必要となる垂直方向の配光特性、図３（Ｄ）は実像Ｖ２を表示する場合に必要となる水平方向の配光特性を示している。また、図４（Ａ）は、虚像Ｖ１の表示に必要な配光特性、すなわち図３（Ａ）、（Ｂ）に示す配光特性で虚像Ｖ１及び実像Ｖ２をそれぞれ表示した場合の表示態様を示し、図４（Ｂ）は、実像Ｖ２の表示に必要な配光特性、すなわち図３（Ｃ）、（Ｄ）に示す配光特性で虚像Ｖ１及び実像Ｖ２をそれぞれ表示した場合の表示態様を示している。

【0020】

乗員が実像Ｖ２を視認できる状態で表示するためには、水平方向（以下、Ｈ方向という）及び垂直方向（以下、Ｖ方向という）ともに光軸を交差させる（絞る）必要があるため、図３（Ｃ）、（Ｄ）に示すような狭い配光特性が求められる。仮に図３（Ａ）、（Ｂ）の配光特性で虚像Ｖ１及び実像Ｖ２を表示すると、図４（Ａ）に示す通り、虚像Ｖ１は適正な輝度及び均斉度で表示されるが、実像Ｖ２は上記のことから結像光学系が変更されることで適正な輝度及び均斉度を保つことができなくなる。

【0021】

一方、図３（Ｃ）、（Ｄ）の配光特性で虚像Ｖ１及び実像Ｖ２を表示すると、図４（Ｂ）に示す通り、実像Ｖ２は適正な輝度及び均斉度で表示されるが、虚像Ｖ１は結像光学系が変更されることで適正な輝度及び均斉度を保つことができなくなる。このように、虚像Ｖ１と実像Ｖ２とを表示する場合には、どちらか一方の配光特性に合わせると他方の輝度及び均斉度が適正に保てなくなり、トレードオフの関係となってしまう。そのため、本実施形態においては、それぞれの状態に応じて輝度及び均斉度を適正にするために、虚像Ｖ１表示用のレンズ構成と実像Ｖ２表示用のレンズ構成とをそれぞれ用意し、第１状態又は第２状態に応じてレンズ構成の入れ替えを行う構成となっている。

【0022】

図５は、本実施形態に係るＨＵＤ装置において虚像Ｖ１を表示する場合の表示器２１のレンズ構成及び光路の一例を示す図、図６は、図５のレンズ構成において第１レンチキュラレンズ２４及び第２レンチキュラレンズ２５を透過する光路の一例を示す図である。図５（Ａ）はＨ方向のレンズ構成及び光路を示し、図５（Ｂ）はＶ方向のレンズ構成及び光路を示している。また、図６（Ａ）はＨ方向の光路を示し、図６（Ｂ）はＶ方向の光路を示している。図５及び図６は虚像Ｖ１を表示する場合のレンズ構成であることから、表示器２１が移動機構６１により第１状態の位置に配置されると同時にこのようなレンズ構成となる。

【0023】

図５及び図６において、光源２２であるＬＥＤから放射された光は、Ｈ方向及びＶ方向共にコンデンサーレンズ２３により光軸に略平行である平行光となる。第１レンチキュラレンズ２４の光源２２側の受光面は、Ｖ方向の断面において光源２２側に凸状の曲面を有するシリンドリカルレンズをＶ方向に沿って複数並設した構造を有している。第１レンチキュラレンズ２４の出射面は、Ｖ方向の断面において表示光Ｌの出射側に凸状の曲面を有するシリンドリカルレンズをＶ方向に沿って複数並設した構造を有している。第１レンチキュラレンズ２４はこのような構造により、Ｖ方向に関して光源２２の光を集光し多重像を形成する。

【0024】

第２レンチキュラレンズ２５の光源２２側の受光面は、Ｈ方向の断面において光源２２側に凸状の曲面を有するシリンドリカルレンズをＨ方向に沿って複数併設した構造を有している。第２レンチキュラレンズ２５の出射面は、Ｖ方向及びＨ方向のいずれにも凹状を有するトロイダル面となっている。第２レンチキュラレンズ２５はこのような構成により、Ｈ方向に関して光源２２の光を集光し多重像を形成すると共に、後段の結像光学系に光の向きを整合させる。この虚像Ｖ１表示用の第２レンチキュラレンズ２５を第１レンズ２５ａとする。

【0025】

第１レンズ２５ａから出射された表示光Ｌは、拡散板２７（図１には図示しない）で拡散されて輝度ムラなどが低減される。拡散板２７で拡散された表示光ＬはＬＣＤ２６に入射し、制御基板６２の制御にしたがった画像を生成して後段の第１反射鏡３１に出射される。このようなレンズ構成及び光路により、乗員は虚像Ｖ１を適正な輝度及び均斉度で視認することが可能となる。

【0026】

これに対して、図７は、本実施形態に係るＨＵＤ装置において実像Ｖ２を表示する場合のレンズ構成及び光路の一例を示す図、図８は、図７のレンズ構成において第１レンチキュラレンズ２４及び第２レンチキュラレンズ２５を透過する光路の一例を示す図である。図７（Ａ）はＨ方向のレンズ構成及び光路を示し、図７（Ｂ）はＶ方向のレンズ構成及び光路を示している。また、図８（Ａ）はＨ方向の光路を示し、図８（Ｂ）はＶ方向の光路を示している。図７及び図８は実像Ｖ２を表示する場合のレンズ構成であることから、表示器２１が移動機構６１により第２状態の位置に配置されると同時にこのようなレンズ構成となる。

【0027】

図７及び図８において、コンデンサーレンズ２３及び第１レンチキュラレンズ２４は、図５及び図６の場合と同様の機能を実現するために共通の部品となっている。すなわち、コンデンサーレンズ２３で光源２２から放射された光をＨ方向及びＶ方向共に平行光とし、第１レンチキュラレンズ２４でＶ方向に関して光源２２の光を集光し多重像を形成する。

【0028】

第２レンチキュラレンズ２５についても、Ｈ方向に関して光源２２の光を集光し多重像を形成する機能は、図５及び図６の場合と同じである。そのため、光源２２側の受光面は図５及び図６の場合と同様に、Ｈ方向の断面において光源２２側に凸状の曲面を有するシリンドリカルレンズをＨ方向に沿って複数併設した構造を有している。一方の出射面は、図３（Ｃ）、（Ｄ）において説明した配光特性を実現するために、Ｖ方向及びＨ方向のいずれにも凸状を有するトロイダル面となっている。出射面を凸状に形成することでＨ方向及びＶ方向共に配光特性を狭くする構成となっている。この実像Ｖ２表示用の第２レンチキュラレンズ２５を第２レンズ２５ｂとする。

【0029】

第２レンズ２５ｂから出射された表示光Ｌは、拡散板２７（図２には図示しない）で拡散されて輝度ムラなどが低減され、ＬＣＤ２６に入射し、制御基板６２の制御にしたがった画像を生成して後段の第１反射鏡３１に出射される。図７に示すように、実像Ｖ２を表示する場合は、当該実像Ｖ２を作るためにＨ方向及びＶ方向の光軸をウィンドシールドＷＳから視点ＥＢまでの間に交差させる。この場合の光軸の交点は、表示する実像Ｖ２の位置及び倍率に応じて任意に設定可能とする。このようなレンズ構成及び光路により、乗員は実像Ｖ２を適正な輝度及び均斉度で視認することが可能となる。

【0030】

上記のことから、虚像Ｖ１表示用のレンズ構成と、実像Ｖ２表示用のレンズ構成とでは、第２レンチキュラレンズ２５、すなわち第１レンズ２５ａと第２レンズ２５ｂとが異なることとなる。つまり、移動機構６１により表示器２１が第１状態の位置に配置された場合は、図５及び図６に示す第１レンズ２５ａが光路上に配置され、移動機構６１により表示器２１が第２状態の位置に配置された場合は、図７及び図８に示す第２レンズ２５ｂが光路上に配置されるように、第１駆動機構６３（図示しない）が第２レンチキュラレンズ２５を光軸に交差する方向に駆動する。第１駆動機構６３は駆動機構の一例である。

【0031】

なお、第１駆動機構６３による第１レンズ２５ａと第２レンズ２５ｂとの切り替えは、例えばそれぞれ別体のレンズを横方向に並設し、スライド移動させて入れ替わる構成としてもよいし、第１レンズ２５ａと第２レンズ２５ｂとが一体化された一体型レンズで形成し、第１駆動機構６３がスライド移動させて入れ替わる構成としてもよい。第１駆動機構６３による第１レンズ２５ａと第２レンズ２５ｂとのスライド移動は、例えばモーターやアクチュエーター等の駆動部と、当該駆動部の駆動力を第２レンチキュラレンズ２５に直線運動として伝達する伝達機構とで実現される。

【0032】

このように、本実施形態に係るＨＵＤ装置においては、虚像Ｖ１と実像Ｖ２とを切り替えて表示する場合に、それぞれの表示状態に応じて虚像Ｖ１が表示された視認状態である第１状態用の第２レンチキュラレンズ２５と、実像Ｖ２が表示された視認状態である第２状態用の第２レンチキュラレンズ２５とを切り替えることで、虚像Ｖ１の視認状態及び実像Ｖ２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できる。

【0033】

また、光源２２よりも光軸に沿って出射側に配置され、光源２２から入射した光を略平行光とするコンデンサーレンズ２３と、コンデンサーレンズ２３よりも光軸に沿って出射側に配置され、コンデンサーレンズ２３から入射した光を垂直方向に集光する第１レンチキュラレンズ２４と、第１レンチキュラレンズ２４よりも光軸に沿って出射側に配置され、第１レンチキュラレンズ２４から入射した光を水平方向に集光し、出射面において光の向きを後段の結像光学系に整合させる第２レンチキュラレンズ２５とを備えることで、表示器２１で所望の表示光Ｌを生成して適正な表示光Ｌを後段の結合光学系に出射ことができる。

【0034】

さらに、第２レンチキュラレンズ２５が第１レンズ２５ａと第２レンズ２５ｂとを一体化した一体型レンズとすることで、構成部品数を減らすと共にコンパクトな装置構成にすることができる。

【0035】

（本発明のその他の実施形態）
本実施形態に係るＨＵＤ装置について図９を参照して説明する。本実施形態に係るＨＵＤ装置は、第１の実施形態の場合と同様に、第１駆動機構６３が第２レンチキュラレンズ２５（第１レンズ２５ａ，第２レンズ２５ｂ）を第１状態と第２状態とに応じて切り替えることで、虚像Ｖ１の表示及び実像Ｖ２の表示の輝度及び均斉度を整えると共に、図３に示した配光特性の切り替えを第１レンチキュラレンズ２４及び第２レンチキュラレンズ２５の光路長を変更することで行うものである。なお、本実施形態において第１の実施形態と重複する説明は省略する。

【0036】

図９は、本実施形態に係るＨＵＤ装置において第１レンチキュラレンズ２４と第２レンチキュラレンズ２５との光路長を変更した場合の光路の一例を示す図である。図９（Ａ）は虚像を表示する場合の光路長における光路（Ｈ方向）の一例を示す図、図９（Ｂ）は実像を表示する場合の光路長における光路（Ｈ方向）の一例を示す図である。図９においては、一例として、第１レンチキュラレンズ２４の光源側の受光面を凹状に形成し、第１レンチキュラレンズ２４の出射面を凹状に形成している。また、第２レンチキュラレンズ２５の光源２２側の受光面は凸状に形成し、出射面は第１の実施形態の場合と同じである。すなわち、第１レンチキュラレンズ２４は凹レンズにより光を発散して負の焦点距離を持ち、第２レンチキュラレンズ２５は凸レンズにより光を集光して正の焦点距離を持っている。なお、第１レンチキュラレンズ２４を凸レンズとし、第２レンチキュラレンズ２５を凹レンズとしてもよい。

【0037】

表示器２１は、第１レンチキュラレンズ２４や第２レンチキュラレンズ２５を光軸に沿って駆動する第２駆動機構（第１可動機構及び第２可動機構）６４（図９には図示しない）を備えており、第１可動機構により第１レンチキュラレンズ２４が光軸方向に沿って移動し、第２可動機構により第２レンチキュラレンズ２５が光軸方向に沿って移動してそれぞれの光路長を変更する。なお、第２駆動機構６４は、第１レンチキュラレンズ２４のみを光軸方向に沿って移動することでそれぞれのレンチキュラレンズの光路長を変更してもよいし、第２レンチキュラレンズ２５のみを光軸方向に沿って移動することでそれぞれのレンチキュラレンズの光路長を変更してもよいし、第１レンチキュラレンズ２４及び第２レンチキュラレンズ２５の両方を光軸方向に沿って移動することでそれぞれのレンチキュラレンズの光路長を変更してもよい。

【0038】

図９に示すように、虚像Ｖ１を表示する場合は、合成焦点距離が負の値を取るように第１レンチキュラレンズ２４及び第２レンチキュラレンズ２５の光路長を変更してそれぞれの配置関係を調整することで、図３（Ａ）、（Ｂ）に示したような虚像Ｖ１の表示に適した配光特性を実現することができる。また、実像Ｖ２を表示する場合は、合成焦点距離が正の値を取るように第１レンチキュラレンズ２４及び第２レンチキュラレンズ２５の光路長を変更してそれぞれの配置関係を調整することで、図３（Ｃ）、（Ｄ）に示したような実像Ｖ２の表示に適した配光特性を実現することができる。

【0039】

特に、第２駆動機構６４により第１レンズ２５ａが光路上に配置されるときの当該第１レンズ２５ａと第１レンチキュラレンズ２４との間の光路長Ｄ１を、第２レンズ２５ｂが光路上に配置されるときの当該第２レンズ２５ｂと第１レンチキュラレンズ２４との間の光路長Ｄ２よりも短くする、すなわちＤ１＜Ｄ２とすることで、図３に示したそれぞれの配光特性をより効果的に実現することができる。虚像Ｖ１及び実像Ｖ２におけるそれぞれの輝度及び均斉度の調整については、第１の実施形態の場合と同様に第１駆動機構６３が第１レンズ２５ａと第２レンズ２５ｂとを切り替えることで行われる。

【0040】

なお、第２駆動機構６４による各レンチキュラレンズの移動は、例えばモーターやアクチュエーター等の駆動部と、当該駆動部の駆動力を各レンチキュラレンズに直線運動として伝達する伝達機構とで実現されるようにしてもよい。

【0041】

このように、本実施形態に係るＨＵＤ装置においては、第１レンチキュラレンズ２４と第２レンチキュラレンズ２５との間の光路長を変更することで、虚像Ｖ１を視認するのに適した配光特性と、実像Ｖ２を視認するのに適した配光特性とを微細に調整して切り替えることができる。

【符号の説明】

【0042】

Ｃ 車両
ＥＢ 視点
Ｆ 光学焦点
Ｌ 表示光
Ｖ１ 虚像
Ｖ２ 実像
ＷＳ ウィンドシールド
１ ＨＵＤ装置
２１ 表示器
２２ 光源
２３ コンデンサーレンズ
２４ 第１レンチキュラレンズ
２５ 第２レンチキュラレンズ
２５ａ 第１レンズ
２５ｂ 第２レンズ
２６ ＬＣＤ
２７ 拡散板
３１ 第１反射鏡
３２ 第２反射鏡
５０ 筐体
５１ 開口部
５２ カバーガラス
５２ａ 透光部
６１ 移動機構
６２ 制御基板
６３ 第１駆動機構
６４ 第２駆動機構

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】