(57)【要約】【課題】ディスプレイ装置、および、それを用いた自動車のヘッドアップディスプレイシステムを提供する。【解決手段】フロントガラス、および、ディスプレイ装置を有する自動車のヘッドアップディスプレイシステムであって、ディスプレイ装置は、単一の画像生成ユニット、および、光学結像モジュールを有する。画像生成ユニットは、車体内に設置されて、第一イメージ光、および、第二イメージ光を生成する。光学結像モジュールは、画像生成ユニットの出光側に設置されて、第一イメージ光を、第一光路を経由してフロントガラスの表面に反射し、および、第二イメージ光を、第二光路を経由してフロントガラスの表面に反射し、それぞれ、第一虚像、および、第二虚像を生成する。第一光路の距離は第二光路の距離より短い。本発明のディスプレイ装置、および、それを用いた自動車のヘッドアップディスプレイシステムは、単一の画像生成ユニットを利用して、異なる距離の複数の虚像を生成し、ドライバーに十分な運転情報を提供する。【選択図】図２
2019219555.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車のヘッドアップディスプレイシステムであって、
車両の車体に連接され、光線を反射する表面を有するフロントガラスと、
前記車体内に設置され、第一イメージ光、および、第二イメージ光を生成する画像生成ユニットと、
前記画像生成ユニットの出光側に設置され、少なくとも一つの平面鏡、および、少なくとも一つの第一曲面鏡を有して、前記第一イメージ光を、第一光路を経由して前記フロントガラスの前記表面に反射させ、前記第二イメージ光を、第二光路を経由して前記フロントガラスの前記表面に反射させ、それぞれ、第一虚像、および、第二虚像を生成し、前記第一光路の距離は第二光路の距離より短い光学結像モジュールと、を有することを特徴とするヘッドアップディスプレイシステム。
【請求項２】
前記画像生成ユニットは、液晶ディスプレイモジュール、デジタル光処理モジュール、液晶オンシリコンディスプレイモジュールとレーザーディスプレイモジュールを有することを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイシステム。
【請求項３】
前記画像生成ユニットは、第一ディスプレイ領域と第二ディスプレイ領域を有するイメージパネルを含み、且つ、前記第一ディスプレイ領域、および、前記第二ディスプレイ領域は、それぞれ、前記第一イメージ光、および、前記第二イメージ光を生成することを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイシステム。
【請求項４】
前記第一イメージ光は、前記少なくとも一つの第一曲面鏡より、前記フロントガラスに反射され、且つ、前記第二イメージ光は、前記少なくとも一つの平面鏡、および、前記少なくとも一つの第一曲面鏡により、前記フロントガラスに反射されることを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイシステム。
【請求項５】
前記光学結像モジュールは、更に、第二曲面鏡を有するか、更に、第二曲面鏡、および、前記画像生成ユニットから前記少なくとも一つの第一曲面鏡までの間にある前記第二光路に設置されるレンズを有することを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイシステム。
【請求項６】
ディスプレイ装置であって、
車両の車体内に設置されて、第一イメージ光、および、第二イメージ光を生成する画像生成ユニットと、
前記画像生成ユニットの出光側に設置され、少なくとも一つの平面鏡、および、少なくとも一つの第一曲面鏡を有して、前記第一イメージ光を、第一光路を経由して前記フロントガラスの前記表面に反射させて、前記第二イメージ光を、第二光路を経由して前記フロントガラスの前記表面に反射させ、それぞれ、第一虚像、および、第二虚像を生成し、前記第一光路の距離が、第二光路の距離より短い光学結像モジュールと、
を有することを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項７】
前記画像生成ユニットは、液晶ディスプレイモジュール、デジタル光処理モジュール、液晶オンシリコンディスプレイモジュールとレーザーディスプレイモジュールを有することを特徴とする請求項６に記載のディスプレイ装置。
【請求項８】
前記画像生成ユニットは、第一ディスプレイ領域、および、第二ディスプレイ領域を有するイメージパネルを含み、且つ、前記第一ディスプレイ領域、および、前記第二ディスプレイ領域が、それぞれ、前記第一イメージ光、および、前記第二イメージ光を生成することを特徴とする請求項６に記載のディスプレイ装置。
【請求項９】
前記第一イメージ光は、前記少なくとも一つの第一曲面鏡により、前記フロントガラスに反射され、且つ、前記第二イメージ光は、前記少なくとも一つの平面鏡、および、前記少なくとも一つの第一曲面鏡により、前記フロントガラスに反射されることを特徴とする請求項６に記載のディスプレイ装置。
【請求項１０】
前記光学結像モジュールは、更に、第二曲面鏡を有するか、更に、第二曲面鏡、および、前記画像生成ユニットから前記少なくとも一つの第一曲面鏡までの間にある前記第二光路に設置されるレンズを有することを特徴とする請求項６に記載のディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスプレイ装置、および、それを用いた自動車のヘッドアップディスプレイシステムに関するものであって、特に、単一の画像生成ユニットを使用して、異なる距離の複数の虚像を生成するディスプレイ装置、および、それを用いた自動車のヘッドアップディスプレイシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
運転中、ドライバーは、道路から目を離して、計器盤やその他の消費家電を見るので、安全に憂慮がある。よって、安全運転のために、計器盤上の運転情報をヘッドアップディスプレイ（ｈｅａｄ−ｕｐ  ｄｉｓｐｌａｙ，  ＨＵＤ）に移す重要な手段が利用される。
【０００３】
ＨＵＤの発展に伴い、付加功能もますます豊富になり、現在、拡張現実ＨＵＤ（ａｕｇｍｅｎｔｅｄ  ｒｅａｌｉｔｙ  ＨＵＤ，  ＡＲ−ＨＵＤ）等の新しい応用要求も生じており、これらの新型のＨＵＤは、一個の虚像面だけでなく、複数の虚像面を必要とする。これにより、ナビゲーター、地図等の情報が、離れた虚像面に表されて、車速、油量等の情報は、近くの虚像面に表示されることができる。図１は、複数の虚像面を有するＨＵＤの概念図であり、図１に示されるように、ドライバー１から虚像距離ＶＩ＿Ｐ１に離れた虚像ＶＩ＿１、および、ドライバー１から虚像距離ＶＩ＿Ｐ２に離れた虚像ＶＩ＿２を有する。既存の技術において、複数の虚像面を有するＨＵＤを実現するため、多くが以下の二種の方法を採用し、その（１）、二個の画像生成ユニットと二組の投射光学システムを利用することであり、たとえば、計器盤の下に、一組の画像生成ユニットと投射光学システムを装着し、運転席頂部に、もう一組の画像生成ユニットと投射光学システムを装着し、このような二組のシステムは、それぞれ、二個の距離が異なる虚像を生成する。あるいは、その（２）、二個の画像生成ユニットと一組の投射光学システムを利用することであり、たとえば、図１に示されるように、計器盤の下に、二個の画像生成ユニット、それぞれ、画像生成ユニット２と画像生成ユニット３、と一組の投射光学システム４を装着し、二個の画像生成ユニット２、３は、投射光学システム４に対し異なる物体距離０１、０２において、異なる距離の虚像を生成する。しかし、従来の技術は、複数の異なる距離の虚像を生成するため、複数の画像生成ユニットを利用しなければならないので、システムコストの増加だけでなく、駆動や装着およびデバッグの困難度も高くなる。
【０００４】
よって、どのように上記の問題を改善するかが、本発明が開示する技術の重点である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、自動車のヘッドアップディスプレイシステムを提供し、単一の画像生成ユニットを利用して、少なくとも二個の異なる距離の虚像を生成し、ドライバーに十分な運転情報を提供するとともに、自動車のヘッドアップディスプレイシステムの組み立ての簡単化、および、生産コストの低減が実現されることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態による自動車のヘッドアップディスプレイシステムは、フロントガラス、および、ディスプレイ装置を有する。フロントガラスが、車両の車体には連接されて、光線を反射する表面を有する。ディスプレイ装置は、画像生成ユニットと光学結像モジュールを有する。画像生成ユニットは、車体内に設置され、且つ、第一イメージ光、および、第二イメージ光を生成する。光学結像モジュールは、画像生成ユニットの出光側に設置され、且つ、少なくとも一つの平面鏡、および、少なくとも一つの第一曲面鏡を有して、第一イメージ光を、第一光路を経由してフロントガラスの表面に反射させ、また、第二イメージ光を、第一光路を経由してフロントガラスの表面に反射させ、これにより、それぞれ、第一虚像、および、第二虚像を生成する。第一光路の距離は、第二光路の距離より短い。
【０００７】
本発明のもう一つの実施形態によるディスプレイ装置は、画像生成ユニット、および、光学結像モジュールを有する。画像生成ユニットは、車両の車体内に設置されて、第一イメージ光、および、第二イメージ光を生成する。光学結像モジュールは、画像生成ユニットの出光側に設置され、且つ、少なくとも一つの平面鏡、および、少なくとも一つの第一曲面鏡を有して、第一イメージ光を、第一光路を経由してフロントガラスの表面に反射させ、および、第二イメージ光を、第一光路を経由してフロントガラスの表面に反射させ、それぞれ、第一虚像、および、第二虚像を生成する。第一光路の距離は、第二光路の距離より短い。
【０００８】
以下で、具体的な実施形態と添付図面により詳細に説明することにより、本発明の目的、技術内容、特徴、および、達成される効果を分かりやすくする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の自動車のヘッドアップディスプレイシステムは、単一の画像生成ユニットを利用して、少なくとも二個の異なる距離の虚像を生成し、ドライバーに十分な運転情報を提供するとともに、自動車のヘッドアップディスプレイシステムの組み立ての簡単化、および、生産コストの低減が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】従来の自動車のヘッドアップディスプレイシステムを示す概念図である。
【図２】本発明の一実施形態によるディスプレイ装置、および、それを用いた自動車のヘッドアップディスプレイシステムを示す概念図である。
【図３】本発明の一実施形態による画像生成ユニットを示す概念図である。
【図４】本発明のもう一つの実施形態によるディスプレイ装置、および、それを用いた自動車のヘッドアップディスプレイシステムを示す概念図である。
【図５】本発明のもう一つの実施形態によるディスプレイ装置、および、それを用いた自動車のヘッドアップディスプレイシステムを示す概念図である。
【図６】本発明の別の実施形態によるディスプレイ装置、および、それを用いた自動車のヘッドアップディスプレイシステムを示す概念図である。
【図７】本発明の一実施形態によるＦＯＶ定義を示す概念図である。
【図８ａ】本発明の一実施形態によるディスプレイ装置、および、それを用いた自動車のヘッドアップディスプレイシステムの第一ディスプレイ領域の光路、および、第二ディスプレイ領域の光路を示す概念図である。
【図８ｂ】本発明の一実施形態によるディスプレイ装置、および、それを用いた自動車のヘッドアップディスプレイシステムの第一ディスプレイ領域の光路、および、第二ディスプレイ領域の光路を示す概念図である。
【図９ａ】本発明の一実施形態による第一ディスプレイ領域のグリッドイメージ撮像シミュレーションの概念図である。
【図９ｂ】本発明の一実施形態による第二ディスプレイ領域のグリッドイメージ撮像シミュレーションの概念図である。
【図１０ａ】本発明の一実施形態による第一ディスプレイ領域の各視野点のカットオフ周波数を示す概念図である。
【図１０ｂ】本発明の一実施形態による第二ディスプレイ領域の各視野点のカットオフ周波数を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下で、本発明の各実施形態を添付図面とともに詳述して例示する。これらの詳細な説明以外に、本発明は、さらに、その他の実施形態中で幅広く施行され、記述される実施形態の簡単な代替、修正、および、等価変化も、本発明の範囲内に含まれるとともに、特許請求の範囲をもって結論とする。明細書の記述において、本発明を完全に理解できるようにするため、多くの特定の詳細を提供する。しかし、本発明は、特定の詳細の一部、または、全部を省略しても、実施することが可能である。このほか、従来の工程や素子は描写されておらず、本発明に対し不要な制限を防止する。図面中、相同、または、類似の素子は、相同、または、類似の符号で表示される。特に注意すべきことは、図面は、素子の実際のサイズや数量を示すものではなく、図面を簡潔にするために、完全に描かれてはない。
【００１２】
図２は、本発明の一実施形態によるディスプレイ装置、および、それを用いた自動車のヘッドアップディスプレイシステムを示す概念図である。図に示されるように、本発明の自動車のヘッドアップディスプレイシステム１０は、フロントガラス１１、および、ディスプレイ装置１２を有する。フロントガラス１１は、車両１３の車体１３１に連接され、且つ、表面１１１を有する。ディスプレイ装置１２は、画像生成ユニット１２１、および、光学結像モジュール１２２を有する。画像生成ユニット１２１は、車体１３１内に設置され、且つ、第一イメージ光（図示しない）、および、第二イメージ光（図示しない）を生成する。光学結像モジュール１２２は、画像生成ユニット１２１の出光側に設置され、且つ、少なくとも一つの平面鏡１２２２、および、少なくとも一つの第一曲面鏡１２２４を有して、第一イメージ光を、第一光路Ｐ１を経由してフロントガラス１１の表面１１１に反射させ、第二イメージ光を、第二光路Ｐ２を経由してフロントガラス１１の表面１１１に反射させ、それぞれ、第一虚像ＶＩ１、および、第二虚像ＶＩ２を生成する。第一光路Ｐ１の距離は第二光路Ｐ２の距離より短い。一実施形態において、第一イメージ光は、少なくとも一つの第一曲面鏡１２２４により、フロントガラス１１の表面１１１に反射され、且つ、第二イメージ光は、少なくとも一つの平面鏡１２２２、および、少なくとも一つの第一曲面鏡１２２４により、フロントガラス１１の表面１１１に反射される。
【００１３】
一実施形態において、画像生成ユニット１２１は、これに限定されないが、液晶ディスプレイモジュールやデジタル光処理モジュール、液晶オンシリコンディスプレイモジュール及びレーザーディスプレイモジュールを有する。一実施形態において、図３を参照しながら、画像生成ユニット１２１は、第一ディスプレイ領域１２１１と第二ディスプレイ領域１２１２を有するイメージパネルを含み、且つ、第一ディスプレイ領域１２１１と第二ディスプレイ領域１２１２は、それぞれ、第一イメージ光と第二イメージ光を生成する。他の一実施形態において、画像生成ユニット１２１は、単一のイメージパネルである。更に他の一実施形態において、光路干渉を回避するため、例えば、イメージパネルの符号１２１３によって示される小さい部分の領域は、最終的に結像していないが、この未使用領域に対しては、異なるメカニズム設計に基づいて、異なる設定を有する。また、更に他の実施形態において、イメージパネルは、更に、第三ディスプレイ領域（図示しない）を有して、第三イメージを生成し、上記のように、イメージパネルは、二個、または、二個以上のディスプレイ領域を有して、二個、または、二個以上のイメージを生成することができる。図３に示されるように、本発明は、単一の画像生成ユニットを利用して、画像生成の表示面積を分割することにより、ロジック上、独自に運用でき、物理上、一体になる複数のディスプレイ領域を形成する。図３は、二個のディスプレイ領域で、分割利用の原理を説明する。図３中の第一ディスプレイ領域１２１１と第二ディスプレイ領域１２１２は、最終距離が異なる二個の虚像に対応する。また、分割方法は長方形の分割に限定されず、任意の幾何形状で、且つ、システム構造空間を調節するため、イメージパネルには、一部が未使用領域とされてもよく、必須の配置ではない。
【００１４】
本発明は、複数のディスプレイ領域を、空間上異なる位置に配置して、異なる物体距離を形成するため、平面鏡や曲面鏡及びレンズ等の光学結像モジュールを利用して、少なくとも一個のディスプレイ領域を、元のイメージソース空間とは異なるその他の位置に結像する。その他のディスプレイ領域は、元の位置に維持されるか、または、別の光学反転システム（光学結像モジュール）により、空間のその他の位置（ここで、その他の位置というのは、前述の第一反転システムが、ディスプレイ領域に対応して結像する位置と異なる位置である）に結像される。図３、図４の実施形態でさらに説明すると、図４は、図２の実施形態に基づく本発明のもう一つの実施形態によるディスプレイ装置を示す概念図である。図３、４の実施形態に示されるように、画像生成ユニット１２１は、二個のディスプレイ領域に分割され（第一ディスプレイ領域１２１１と第二ディスプレイ領域１２１２、および、二者の間に位置する一個の未使用領域１２１３を有する）、第一ディスプレイ領域１２１１が発する光線は、直接、第一曲面鏡１２２４に照射されて、フロントガラス１１に反射され、第一虚像（図２中の第一虚像ＶＩ１）を形成する。第二ディスプレイ領域１２１２が発する光線は、平面鏡１２２２ａに照射され、平面鏡結像原理により、第一リレー虚像ＲＶＩ１を生成する。第一リレー虚像ＲＶＩ１は、平面鏡１２２２ｂにより反射されて結像され、第二リレー虚像ＲＶＩ２を生成する。続いて、第二リレー虚像ＲＶＩ２は、平面鏡１２２２ｃにより反射されて結像され、第三リレー虚像ＲＶＩ３を生成する。このように、第二ディスプレイ領域１２１２は、平面鏡１２２２ａ、１２２２ｂ、１２２２ｃから構成される光学反転システムにより、元のイメージソース位置と異なる位置に移転され、即ち、第三リレー虚像ＲＶＩ３に移転される。第三リレー虚像ＲＶＩ３は、さらに、曲面鏡１２２４とフロントガラス１１により、光学結像が投射されて、第二虚像（図２中の第二虚像ＶＩ２）を生成する。反転システムの影響を受けていない第一ディスプレイ領域１２１１と第三リレー虚像ＲＶＩ３（第三リレー虚像ＲＶＩ３は、即ち、第二ディスプレイ領域１２１２の移転イメージ）が、曲面鏡１２２４に対する距離は異なり、且つ、合理的な設計の元で、ともに、曲面鏡の焦点Ｆ内に位置するので、第一虚像ＶＩ１（図２に示されるように）と第二虚像ＶＩ２（図２に示されるように）は、ドライバー１に対し異なる虚像距離を有し、一実施形態において、第二虚像ＶＩ２（図２に示されるように）の結像位置からドライバー１の虚像距離は２メートルより大きい。本発明は、光学結像システムを利用し、少なくとも一個のディスプレイ領域を、空間のその他の位置に移転させて、複数のディスプレイ領域に、メイン投射光学システム（即ち、本実施形態中の第一曲面鏡１２２４）に対し、異なる物体距離を有させる。
【００１５】
図４の実施形態は、三つのの平面鏡によって構成される光学結像モジュールを例として説明する。さらに別の実施形態において、図２の実施形態に基づく本発明のもう一つの実施形態によるディスプレイ装置を示す概念図である図５を参照する。図４と唯一異なるのは、光学結像モジュール１２２が、更に、画像生成ユニット１２１と少なくとも一つの第一曲面鏡１２２４間にある第二光路Ｐ２上に設置される第二曲面鏡１２２５を有することで、つまり、図４の実施形態と比較して、光学結像モジュール１２２の平面鏡１２２２ｃの代わりに、曲面鏡１２２５を取り付け、図５に示されるように、曲面鏡１２２５によって非ゼロ屈折度が導入されるため、第三リレー虚像ＲＶＩ３’のサイズは、対応する第二ディスプレイ領域１２１２より大きい（図４において、第三リレー虚像ＲＶＩ３のサイズが、第二ディスプレイ領域１２１２に等しい）。あるいは、一実施形態において、図６に示されるように、光学結像モジュール１２２は、平面鏡１２２２ａ、１２２２ｂ、曲面鏡１２２５、および、レンズ１２２６から構成され、つまり、図５の実施形態のベース上に、一枚のレンズ１２２６を加えて、曲面鏡１２２５の拡大結像の光学収差を修正し、レンズ１２２６は、画像生成ユニットから曲面鏡１２２５までの間にある第二光路Ｐ２上に設置される。これは、光学設計分野の一般的な知識であるので、詳述しない。よって、理解できることは、光学結像システムの設計は、当業者なら、必要に応じて、勝手に調整できる。
【００１６】
上記の本発明の説明によると、光学反転システムの作用により、単一のイメージソースは、メイン投射光学システムに対して異なる物体距離を有する複数の物体に転換され、ガウス光学原理にしたがって、異なる距離の虚像が生成される。このほか、生成された虚像が実用化可能なイメージ品質を有することを保証するため、メイン投射システムは、最適化光学設計により、各規格がＨＵＤ結像要求を満たすことを確保しなければならない。一般に、結像品質規格は、視野（ｆｉｅｌｄ  ｏｆ  ｖｉｅｗ，  ＦＯＶ）内の各視野点がイメージソース画素の大きさにより決定されるカットオフ周波数（ｃｕｔ−ｏｆｆ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）下で調整される変調伝達関数（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ｔｒａｎｓｆｅｒ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ，  ＭＴＦ）値、歪み、非点収差、両眼の視差等が含まれる。ここで記述される最適化光学設計と評価は、当業者にとっては一般知識であるので、詳述しない。
【００１７】
本発明に係る、単一の画像生成ユニットを利用し、且つ、複数の虚像面を有する車両ヘッドアップディスプレイを説明するため、ここで、具体的な実施形態を提供する。画像生成ユニット１２１は、一つだけの、大きさが５７ｍｍ×３４ｍｍ（対角線２．６インチ）であるの液晶ディスプレイパネル（ｌｉｑｕｉｄ−ｃｒｙｓｔａｌ  ｄｉｓｐｌａｙ，ＬＣＤ）であり、それは二個の部分に分割され、分割方法は、図３に示されるように、第一ディスプレイ領域１２１１のサイズは５７ｍｍ×１４ｍｍで、第二ディスプレイ領域１２１２のサイズは５７ｍｍ×１６ｍｍであり、二個のディスプレイ領域の間に、面積が５７ｍｍ×４ｍｍである未使用領域１２１３がある。ディスプレイ装置１２を示す概念図は、図４と同じで、第一ディスプレイ領域１２１１は、反転システムに対応せず、第二ディスプレイ領域１２１２の反転システムは、三つの平面鏡（平面鏡１２２２ａ、１２２２ｂ、１２２２ｃ）を有する。
【００１８】
本実施形態に用いられるフロントガラス１１は、地面に垂直な方向の曲率は７５００ｍｍで、地面に平行な方向の曲率は３０００ｍｍである。ドライバー１の視線（地面に対し５°の下視角）で座標系を作成する場合、図７に示されるように、第一ディスプレイ領域１２１１が生成する第一虚像ＶＩ１のＦＯＶは−２．５°〜２．５°（ｘ方向）と−３．５°〜−１．５°（ｙ方向）で、ドライバー１に相対する虚像距離は２．５ｍである。第二ディスプレイ領域１２１２が生成する第二虚像ＶＩ２のＦＯＶは−５°〜５°（ｘ方向）と−０．５°〜２．５°（ｙ方向）で、ドライバー１に相対する虚像距離は９ｍである。両眼が同時に、第一虚像ＶＩ１と第二虚像ＶＩ２を鑑賞できる範囲は、１２０ｍｍ（ｘ方向）と６０ｍｍ（ｙ方向）であり、即ち、アイボックス（ｅｙｅｂｏｘ）範囲である。光学結像モジュール１２２の曲面鏡１２２４の面型パラメータは、数式（１）により描写され、数式は、６次非球面係数を含む二重曲率数式で、具体的には、表１のように、光学結像モジュール１２２の曲面鏡のサーフェスパラメータで記述される。ドライバー両眼が含まれる二個のディスプレイ領域のそれぞれの中心視野点の光路図は、図８ａ、および、図８ｂに示されるように、二個のディスプレイ領域は、それぞれ、反転システムを利用するか、利用せずに、距離が異なる虚像をなすことが分かる。光学結像モジュール１２２の曲面鏡１２２４の曲面形状を定義する数式（１）は以下のようである：
【００１９】
【数１】
2019219555.tif 000003
【００２０】
【表１】
2019219555.tif 000004
【００２１】
結像品質方面において、本実施形態は、二個のディスプレイ領域のグリッドイメージ結像シミュレーションとカットオフ周波数内のＭＴＦの二個の重要な規格に対し説明を加え、図９ａ、および、図９ｂに示されるように、第一ディスプレイ領域１２１１と第二ディスプレイ領域１２１２に対応する虚像の歪みは非常にわずかで、５％より小さい。図１０ａ、および、図１０ｂに示されるように、第一ディスプレイ領域１２１１と第二ディスプレイ領域１２１２のＬＣＤ画素の大きさを決定するカットオフ周波数（８周期／ミリ）内のＭＴＦ値は、どれも、０．５より大きく、回折制限システムであり、結像光学の一般知識によると、このシステムは、結像がクリアである。
【００２２】
上記のように、本発明のディスプレイ装置、および、それを用いた自動車のヘッドアップディスプレイシステムは、ディスプレイ装置の画像生成ユニットによって、少なくとも二個の画像生成ユニットが提供され、ロジック上は、独自に運用でき、物理上は一体であるディスプレイ領域を形成する。ディスプレイ装置の光学結像モジュールは、少なくとも一つの平面鏡、および、少なくとも一つの曲面鏡を有し、弾性的に、異なる画像生成ユニットに基づいて、異なる反転配置を実行して、少なくとも、はっきりする二個の虚像が結像される。
【００２３】
総合すると、本発明のディスプレイ装置、および、それを用いた自動車のヘッドアップディスプレイシステムは、単一の画像生成ユニットを利用して、少なくとも二個の異なる距離の虚像を生成し、ドライバーに十分な運転情報を提供するとともに、自動車のヘッドアップディスプレイシステムの組み立ての簡単化、および、生産コストの低減が実現される。
【符号の説明】
【００２４】
１            ドライバー
２，３        画像生成ユニット
４            投射光学システム
ＶＩ＿１，ＶＩ＿２      虚像
ＶＩ＿Ｐ１，ＶＩ＿Ｐ２  虚像距離
Ｏ１，Ｏ２    物体距離
１０          自動車のヘッドアップディスプレイシステム
１１          フロントガラス
１１１        表面
１２          ディスプレイ装置
１２１        画像生成ユニット
１２１１      第一ディスプレイ領域
１２１２      第二ディスプレイ領域
１２１３      未使用領域
１２２        光学結像モジュール
１２２２，１２２２ａ，１２２２ｂ，１２２２ｃ  平面鏡
１２２４，１２２５ 曲面鏡
１２２６      レンズ
１３          車両
１３１        車体
Ｆ            焦点
Ｐ１          第一光路
Ｐ２          第二光路
ＲＶＩ１      第一リレー虚像
ＲＶＩ２      第二リレー虚像
ＲＶＩ３，ＲＶＩ３’第三リレー虚像
ＶＩ１        第一虚像
ＶＩ２        第二虚像
【図１】
2019219555.tif 000005
【図２】
2019219555.tif 000006
【図３】
2019219555.tif 000007
【図４】
2019219555.tif 000008
【図５】
2019219555.tif 000009
【図６】
2019219555.tif 000010
【図７】
2019219555.tif 000011
【図８ａ】
2019219555.tif 000012
【図８ｂ】
2019219555.tif 000013
【図９ａ】
2019219555.tif 000014
【図９ｂ】
2019219555.tif 000015
【図１０ａ】
2019219555.tif 000016
【図１０ｂ】
2019219555.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】令和1年10月28日(2019.10.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車のヘッドアップディスプレイシステムであって、
車輛の車体に連接され、光線を反射する表面を有するフロントガラスと、
前記車体内に設置され、第一イメージ光、および、第二イメージ光を生成する画像生成ユニットと、
前記画像生成ユニットの出光側に設置され、少なくとも一つの平面鏡、および、少なくとも一つの第一曲面鏡を有して、前記第一イメージ光を、第一光路を経由して前記フロントガラスの前記表面に反射させ、前記第二イメージ光を、第二光路を経由して前記フロントガラスの前記表面に反射させ、それぞれ、第一虚像、および、第二虚像を生成し、前記第一光路の距離は第二光路の距離より短い光学結像モジュールを有し、
さらに、前記第二光路上に配置される少なくとも二つ以上の平面鏡を有することにより、第三虚像を生成し、前記第二光路上の前記第一曲面鏡の前に設置される第二曲面鏡は前記第三虚像のサイズを拡大し、
前記第二曲面鏡から前記少なくとも一つの第一曲面鏡までの間にある前記第二光路上にレンズを有し、前記レンズは前記第二曲面鏡の拡大結像の光学収差を修正する、
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイシステム。
【請求項２】
前記画像生成ユニットは、液晶ディスプレイモジュール、デジタル光処理モジュール、液晶オンシリコンディスプレイモジュールとレーザーディスプレイモジュールを有することを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイシステム。
【請求項３】
前記画像生成ユニットは、第一ディスプレイ領域と第二ディスプレイ領域を有するイメージパネルを含み、且つ、前記第一ディスプレイ領域、および、前記第二ディスプレイ領域は、それぞれ、前記第一イメージ光、および、前記第二イメージ光を生成することを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイシステム。
【請求項４】
前記第一イメージ光は、前記少なくとも一つの第一曲面鏡より、前記フロントガラスに反射され、且つ、前記第二イメージ光は、前記少なくとも一つの平面鏡、および、前記少なくとも一つの第一曲面鏡により、前記フロントガラスに反射されることを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイシステム。
【請求項５】
請求項１に記載の自動車のヘッドアップディスプレイシステムのディスプレイ装置であって、
前記車輛の車体内に設置されて、前記第一イメージ光、および、前記第二イメージ光を生成する画像生成ユニットと、
前記画像生成ユニットの出光側に設置され、前記少なくとも一つの平面鏡、および、前記少なくとも一つの第一曲面鏡を有して、前記第一イメージ光を、前記第一光路を経由して前記フロントガラスの前記表面に反射させて、前記第二イメージ光を、前記第二光路を経由して前記フロントガラスの前記表面に反射させ、それぞれ、前記第一虚像、および、前記第二虚像を生成し、前記第一光路の距離が、前記第二光路の距離より短い光学結像モジュールを有し、
さらに、前記第二光路上に配置される少なくとも二つ以上の平面鏡を有することにより、第三虚像を生成し、前記第二光路上の前記第一曲面鏡の前に設置される第二曲面鏡は前記第三虚像のサイズを拡大し、
前記第二曲面鏡から前記少なくとも一つの第一曲面鏡までの間にある前記第二光路上にレンズを有し、前記レンズは前記第二曲面鏡の拡大結像の光学収差を修正する、
ことを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項６】
前記画像生成ユニットは、前記液晶ディスプレイモジュール、前記デジタル光処理モジュール、前記液晶オンシリコンディスプレイモジュールと前記レーザーディスプレイモジュールを有することを特徴とする請求項５に記載のディスプレイ装置。
【請求項７】
前記画像生成ユニットは、前記第一ディスプレイ領域、および、前記第二ディスプレイ領域を有するイメージパネルを含み、且つ、前記第一ディスプレイ領域、および、前記第二ディスプレイ領域が、それぞれ、前記第一イメージ光、および、前記第二イメージ光を生成することを特徴とする請求項５に記載のディスプレイ装置。
【請求項８】
前記第一イメージ光は、前記少なくとも一つの第一曲面鏡により、前記フロントガラスに反射され、且つ、前記第二イメージ光は、前記少なくとも一つの平面鏡、および、前記少なくとも一つの第一曲面鏡により、前記フロントガラスに反射されることを特徴とする請求項５に記載のディスプレイ装置。