JP2025042054A

JP2025042054A - Head-up display device

Info

Publication number: JP2025042054A
Application number: JP2023148856A
Authority: JP
Inventors: 彩子藤田; Ayako Fujita
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 2023-09-14
Filing date: 2023-09-14
Publication date: 2025-03-27

Abstract

To provide a head-up display device capable of instantaneously switching between real and virtual images for use depending on the driving situation.SOLUTION: A head-up display is provided, comprising a display unit 12 capable of switching polarization of emitted light between first polarization and second polarization, a first mirror 131 configured to reflect display light L1 of the first polarization and transmit display light L2 of the second polarization, a second mirror 132 for reflecting the display light L2, and a control unit 15 for controlling the display unit 12, where the first mirror 131 and the second mirror 132 are concave shaped. When a curvature radius R1 of the first mirror 131 is made greater than a curvature radius R2 of the second mirror 132, to switch the polarization state of the display light L emitted from the display unit 12, the distance (optical path length) between the display unit 12 and the mirror is changed, to switch between a virtual image VI and a real image RI.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

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。 The present invention relates to a head-up display device that displays a desired image to the viewer by switching between a virtual image and a real image.

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。 A head-up display device, for example, described in Patent Document 1, is known in the past. In this head-up display device, in a configuration in which a display image displayed on a screen using light from a display device is reflected onto a light-transmitting member, the front-to-back positional relationship between the optical focus of the imaging optical system and the screen is changed to switch between a state in which a virtual image is viewed outside the light-transmitting member and a state in which a real image is viewed inside the light-transmitting member.

特開２０１１－７００７４号公報JP 2011-70074 A

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、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共に、装置が大型化してしまい搭載性が悪くなるという問題がある。 However, with the technology described in Patent Document 1, when an observer wants to switch between a virtual image and a real image, the relative positions of the object being observed, the dihedral corner reflector array, and the reflecting member must be mechanically changed, making it difficult to smoothly switch between virtual and real images, and also resulting in problems such as an increase in the size of the device and poor mountability.

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、運転状況に応じて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。 Therefore, the present invention was made in consideration of the above problems, and aims to provide a head-up display device that can instantly switch between a real image and a virtual image depending on the driving situation.

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１２１と、前記表示素子１２１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偏光とに切り替え可能な切替素子１２２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、前記切替素子１２２を制御する制御部１５と、を有し、前記反射部１３は、第１偏光となる第１光線Ｌ１を反射すると共に第２偏光となる第２光線Ｌ２を透過する第１ミラー１３１と、前記第２光線Ｌ２を反射する第２ミラー１３２と、を含み、前記第１ミラー１３１及び前記第２ミラー１３２は、前記表示素子１２１が前記第１光線Ｌ１を出射するときは、前記透光部材ＷＳ及び前記反射部１３を含む結像光学系の光学焦点Ｆと前記表示部１２との間の位置関係が、前記表示部１２が前記光学焦点Ｆよりも前記射出口１７側となる第１状態となり、前記表示素子１２１が前記第２光線Ｌ２を出射するときは、前記表示部１２が前記光学焦点Ｆよりも前記光源１１側となる第２状態となるように配置されており、前記第１ミラー１３１と前記第２ミラー１３２は、凹面形状を備えており、前記第１ミラー１３１の曲率半径Ｒ１は、前記第２ミラー１３２の曲率半径Ｒ２よりも大きいことを特徴とする。 The present invention relates to a head-up display device 1 having an outlet 17, and emitting display light L from the outlet 17 toward a translucent member WS to visually recognize a virtual image VI and a real image RI of a display image represented by the display light L. The head-up display device 1 includes a display element 121, and a switching element 122 that is provided closer to the outlet 17 along the optical path than the display element 121 and is capable of switching the polarization of the emitted light between a first polarization and a second polarization that are different from each other. The head-up display device 1 includes a display unit 12 that transmits light emitted by a light source 11 and displays the display image, a reflecting unit 13 that reflects light representing the display image displayed on the display unit 12 toward the translucent member WS, and a control unit 15 that controls the switching element 122. The reflecting unit 13 reflects a first light ray L1 that is a first polarized light and a second light ray L2 that is a second polarized light. The display device includes a first mirror 131 that transmits light and a second mirror 132 that reflects the second light ray L2. The first mirror 131 and the second mirror 132 are arranged such that when the display element 121 emits the first light ray L1, the positional relationship between the optical focus F of the imaging optical system including the translucent member WS and the reflecting unit 13 and the display unit 12 is in a first state in which the display unit 12 is closer to the exit 17 than the optical focus F, and when the display element 121 emits the second light ray L2, the positional relationship is in a second state in which the display unit 12 is closer to the light source 11 than the optical focus F. The first mirror 131 and the second mirror 132 have a concave shape, and the radius of curvature R1 of the first mirror 131 is larger than the radius of curvature R2 of the second mirror 132.

本発明によれば、表示部を機械的に動かすことなく、表示部から射出される表示光の偏光状態を切り替えることで、表示部とミラーの距離（光路長）を変え、虚像と実像とをスムーズに切り替えることが可能になる。 According to the present invention, it is possible to change the distance (optical path length) between the display unit and the mirror by switching the polarization state of the display light emitted from the display unit without mechanically moving the display unit, thereby smoothly switching between a virtual image and a real image.

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。FIG. 2 is a diagram showing a configuration for generating a virtual image in the head-up display device according to the first embodiment of the present invention. 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。FIG. 2 is a diagram showing a configuration for generating a real image in the head-up display device according to the first embodiment of the present invention. 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光源及び表示部の構造を示す模式図。1 is a schematic diagram showing the structure of a light source and a display unit in a head-up display device according to a first embodiment of the present invention. 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画像生成部の構成を示す機能ブロック図。FIG. 2 is a functional block diagram showing a configuration of an image generating unit in the head-up display device according to the first embodiment of the present invention. 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の（Ａ）第１ミラーの構造、及び（Ｂ）第２ミラーの構造、を示す第１の断面図。13A is a first cross-sectional view showing a structure of a first mirror, and FIG. 13B is a first cross-sectional view showing a structure of a second mirror of a head-up display device according to a second embodiment of the present invention. 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の（Ａ）第１ミラーの構造、及び（Ｂ）第２ミラーの構造、を示す第２の断面図。8A is a second cross-sectional view showing the structure of a first mirror and FIG. 8B is a second cross-sectional view showing the structure of a second mirror of a head-up display device according to a second embodiment of the present invention. 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図６に示す第１ミラー及び第２ミラーを用いて虚像を生成する場合の構成を示す図。7 is a diagram showing a configuration in which a virtual image is generated using the first mirror and the second mirror shown in FIG. 6 in a head-up display device according to a second embodiment of the present invention.

（本発明の第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態を、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。 (First embodiment of the present invention)
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Fig. 1 is a diagram showing a configuration in which a virtual image is generated in a head-up display device (hereinafter, referred to as a HUD device) according to this embodiment, and Fig. 2 is a diagram showing a configuration in which a real image is generated in the HUD device according to this embodiment.

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。 1 and 2, the HUD device 1 includes a light source 11 that emits white light and is composed of, for example, a light-emitting diode that emits light in the visible wavelength range mounted on a wiring board, a display unit 12 that generates an image using the light incident from the light source 11 and switches the polarization of the emitted light between different first and second polarizations, a reflector 13 that reflects the display light L (display light L1 representing the display image of the virtual image VI in the case of FIG. 1, and display light L2 representing the display image of the real image RI in the case of FIG. 2) that represents the display image displayed on the display unit 12 toward a windshield WS (translucent member), and a control unit 15 that controls the display content on the display unit 12 and controls the switching between the first and second polarizations, and these are housed in a housing 16. The housing 16 is provided with an opening 17 (exit) through which the display light L is emitted, and a cover glass 18 for protecting the inside is arranged in the opening 17. The windshield WS is an example of a light-projecting member, and the opening 17 is an example of an exit.

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（Ｌ１，Ｌ２）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の内部の光源１１及び表示部１２で生成される。表示部１２から射出する表示光Ｌは反射部１３を伝って、筐体１６の開口部１７からカバーガラス１８を通して出射される。車両Ｃの乗員ＤＲは、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ＶＩや手前側に図２に示すような実像ＲＩを視認することができる。 The HUD device 1 is disposed below the windshield WS of the vehicle C (e.g., inside the instrument panel), and emits display light L (L1, L2) and projects it onto the windshield WS. The display light L is generated by a light source 11 and a display unit 12 inside the HUD device 1. The display light L emitted from the display unit 12 travels along a reflecting unit 13 and is emitted through an opening 17 in a housing 16 and a cover glass 18. By viewing the display light L reflected by the windshield WS, an occupant DR of the vehicle C can view a virtual image VI as shown in FIG. 1 on the far side of the windshield WS and a real image RI as shown in FIG. 2 on the near side.

図１に示す虚像ＶＩ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、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、制限速度超過警告などの警告表示など、乗員ＤＲへ注意喚起する必要性が高い情報が、当該乗員ＤＲ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ＲＩには、例えばエンタメコンテンツ、乗員ＤＲ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ＤＲ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ＶＩや実像ＲＩ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ＤＲからの平面視ではこれは例えば略矩形状をなしている。 In the virtual image VI shown in FIG. 1, information that is highly necessary to alert the occupant DR, such as vehicle information such as the speed and engine rpm of the vehicle C, route guidance displays such as turn-by-turn and maps, blind spot indicators, and warning displays such as speed limit exceeding warnings, are displayed on the other side of the windshield WS as seen by the occupant DR. In addition, in the real image RI shown in FIG. 2, entertainment content, assistants and agents that support the occupant DR, and characters representing them are displayed in front of the windshield WS as seen by the occupant DR. These displays provide a driving environment that reduces the need to move the viewpoint and adjust the focal length of the eyes. The virtual image VI and real image RI include background parts as well as characters and icons that indicate this information, and are, for example, approximately rectangular in shape when viewed in a planar view from the occupant DR.

ここで、光源１１及び表示部１２の構成について説明する。図３は、本実施形態に係るＨＵＤ装置１における光源１１及び表示部１２の構造を示す模式図である。図３に示すように、光源１１よりも光路に沿って射出口側に表示部１２が設けられる。表示部１２は、例えばＴＦＴ（Thin Film Transistor）型の表示素子１２１と、当該表示素子１２１よりも光路に沿って射出口側に設けられ、射出する表示光Ｌの偏光を互いに異なる第１偏光と第２偏光とに切り替える切替素子１２２とを備える。 Here, the configuration of the light source 11 and the display unit 12 will be described. FIG. 3 is a schematic diagram showing the structure of the light source 11 and the display unit 12 in the HUD device 1 according to this embodiment. As shown in FIG. 3, the display unit 12 is provided closer to the emission port along the optical path than the light source 11. The display unit 12 includes, for example, a TFT (Thin Film Transistor) type display element 121, and a switching element 122 that is provided closer to the emission port along the optical path than the display element 121 and switches the polarization of the emitted display light L between first and second polarizations that are different from each other.

なお、例えば第１偏光をＳ偏光とし、第２偏光をＰ偏光としてもよいし、その逆でもよい。また、Ｓ偏光やＰ偏光に限らず、第１偏光と第２偏光とのそれぞれの偏光角が異なる状態であればよく、例えば偏光角が少なくとも２２．５度以上異なるものであるのが望ましい。 For example, the first polarized light may be S polarized light and the second polarized light may be P polarized light, or vice versa. In addition, it is not limited to S polarized light and P polarized light, as long as the polarization angles of the first polarized light and the second polarized light are different, and it is preferable that the polarization angles differ by at least 22.5 degrees, for example.

また、図１及び図２に示すように、表示部１２は、迷光（光源１１から漏れた光）や外光（外から入ってくる光）を表示光Ｌの光路から除外する対策のために、表示光Ｌの光線の軸（光軸）方向に対して傾斜して配置されることが望ましい。 As shown in Figures 1 and 2, it is also desirable to arrange the display unit 12 at an angle with respect to the axis (optical axis) of the light ray of the display light L in order to eliminate stray light (light leaking from the light source 11) and external light (light coming in from outside) from the optical path of the display light L.

表示素子１２１は、図４において後述する表示制御部２１に接続されており、当該表示制御部２１から送られる信号にしたがって任意の形状の図形を表す光を形成する。また、切替素子１２２は、表示素子１２１から射出される光線の中で特定の偏光、具体的には上述した第１偏光や第２偏光である光線だけを抽出すると共に、それらを切り替える処理を行う。切替素子１２２は、図４において後述する表示部駆動部２２に接続されており、当該表示部駆動部２２から送られる信号にしたがって偏光の切り替えを行う。 The display element 121 is connected to the display control unit 21, which will be described later in FIG. 4, and forms light that represents a figure of any shape according to a signal sent from the display control unit 21. The switching element 122 extracts only light rays with a specific polarization, specifically the first polarization or second polarization described above, from the light rays emitted from the display element 121, and switches between them. The switching element 122 is connected to the display unit drive unit 22, which will be described later in FIG. 4, and switches the polarization according to a signal sent from the display unit drive unit 22.

なお、切替素子１２２による偏光の切り替えは電気的な処理で行うようにしてもよいし、偏光板や波長板を表示素子１２１の射出口側に配置し、光軸方向を中心軸方向として、当該中心軸に対して所定の角度で物理的に回転させることで偏光の切り替えを行ってもよい。いずれの場合であっても、上記表示部駆動部２２の制御により偏光の切り替えが行われる。 The switching of polarization by the switching element 122 may be performed by electrical processing, or the polarization may be switched by arranging a polarizing plate or a wavelength plate on the exit side of the display element 121 and physically rotating the central axis at a predetermined angle with the optical axis direction as the central axis. In either case, the polarization is switched by the control of the display unit drive unit 22.

反射部１３は、凹面形状を有するミラーからなる第１ミラー１３１、第２ミラー１３２及び第３ミラー１３３を備える。第１ミラー１３１は、第１偏光となる表示光Ｌ１（第１光線）を反射すると共に第２偏光となる表示光Ｌ２（第２光線）を透過する。第２ミラー１３２は、第１ミラー１３１を透過する表示光Ｌ２（第２光線）を反射するミラーである。第１ミラー１３１及び第２ミラー１３２で反射したそれぞれの表示光Ｌ１，Ｌ２は、第３ミラー１３３に導かれ、当該第３ミラー１３３で反射してウィンドシールドＷＳに射出され、乗員ＤＲがそれぞれの表示像を視認することが可能となる。表示光Ｌ１は第１光線の一例、表示光Ｌ２は第２光線の一例である。 The reflecting unit 13 includes a first mirror 131, a second mirror 132, and a third mirror 133, which are mirrors having a concave shape. The first mirror 131 reflects the display light L1 (first light ray) having the first polarization and transmits the display light L2 (second light ray) having the second polarization. The second mirror 132 is a mirror that reflects the display light L2 (second light ray) that transmits through the first mirror 131. The display lights L1 and L2 reflected by the first mirror 131 and the second mirror 132 are guided to the third mirror 133, reflected by the third mirror 133, and emitted to the windshield WS, so that the occupant DR can view the respective display images. The display light L1 is an example of the first light ray, and the display light L2 is an example of the second light ray.

なお、本来であれば、表示部１２からは無数の光線が出ているが、説明を簡単にするために、表示部１２の中心から射出され、アイボックス中心を通る光を代表光線と称して記号をＬとして記載する。また、図１及び図２、並びに後述する図７においては、表示部１２の中心から射出される代表光線を実線、表示部１２の上端部から射出される光線を一点鎖線、表示部１２の下端部から射出される光線を二点鎖線で示している。 In reality, there are countless light rays emitted from the display unit 12, but for ease of explanation, the light emitted from the center of the display unit 12 and passing through the center of the eye box is referred to as the representative light ray and is indicated by the symbol L. In addition, in Figures 1 and 2, as well as Figure 7 described below, the representative light ray emitted from the center of the display unit 12 is indicated by a solid line, the light ray emitted from the upper end of the display unit 12 is indicated by a dashed line, and the light ray emitted from the lower end of the display unit 12 is indicated by a dashed line.

また、図２に示すように、第１ミラー１３１は表示光Ｌ２を透過するミラーであることから、第２ミラー１３２で反射した表示光Ｌ２についても当然に第２ミラー１３２がある背面側から正面側に透過することが可能となっている。すなわち、図２に示すように、第１ミラー１３１を透過した表示光Ｌ２は、第２ミラー１３２で反射し、再び第１ミラー１３１を透過して第３ミラー１３３に導かれる。このことから、第２ミラー１３２を第１ミラー１３１の背面側に近接して配置することが可能となり、筐体１６が大型化してしまうことを防止することができる。 In addition, as shown in FIG. 2, since the first mirror 131 is a mirror that transmits the display light L2, the display light L2 reflected by the second mirror 132 can also be transmitted from the rear side where the second mirror 132 is located to the front side. That is, as shown in FIG. 2, the display light L2 transmitted through the first mirror 131 is reflected by the second mirror 132, transmitted through the first mirror 131 again, and guided to the third mirror 133. This makes it possible to arrange the second mirror 132 close to the rear side of the first mirror 131, and prevents the housing 16 from becoming large.

ここで例えば、第１偏光をＳ偏光（第１ミラー１３１に対するＳ偏光）とし、第２偏光をＰ偏光（第１ミラー１３１に対するＰ偏光）とし、第１ミラー１３１を当該第１ミラー１３１に対してＳ偏光の光線を反射すると共にＰ偏光の光線を透過するミラーとし、第２ミラー１３２を第１ミラー１３１に対してＰ偏光の光線を反射すると共にＳ偏光の光線を透過するミラーとする。このような構成の場合、Ｓ偏光である表示光Ｌ１は第１ミラー１３１で反射され、第３ミラー１３３に導かれる。Ｐ偏光である表示光Ｌ２は第１ミラー１３１を透過し、第２ミラー１３２で反射され、第３ミラー１３３に導かれる。このような反射部１３の構成、及び表示光Ｌ１，Ｌ２の偏光を設定することで、それぞれの表示光Ｌ１，Ｌ２が異なる表示像を生成することが可能となる。 Here, for example, the first polarized light is S polarized light (S polarized light relative to the first mirror 131), the second polarized light is P polarized light (P polarized light relative to the first mirror 131), the first mirror 131 is a mirror that reflects S polarized light rays relative to the first mirror 131 and transmits P polarized light rays, and the second mirror 132 is a mirror that reflects P polarized light rays relative to the first mirror 131 and transmits S polarized light rays. In this configuration, the display light L1, which is S polarized light, is reflected by the first mirror 131 and guided to the third mirror 133. The display light L2, which is P polarized light, is transmitted through the first mirror 131, reflected by the second mirror 132, and guided to the third mirror 133. By setting such a configuration of the reflecting unit 13 and the polarization of the display lights L1 and L2, it is possible to generate different display images for each of the display lights L1 and L2.

図１における表示光Ｌ１が表す表示像と図２における表示光Ｌ２が表す表示像について具体的に説明する。図２に示すように、第２ミラー１３２は凹面形状を有したミラーであり、第２ミラー１３２、第３ミラー１３３及びウィンドシールドＷＳを１つの光学系とみなしたときに、表示部１２の位置がその光学系の焦点距離の外側（表示光Ｌに対して前段側）となる第２状態になるような曲率半径を有している。これにより、第２偏光の光を射出させる場合、第２ミラー１３２、第３ミラー１３３及びウィンドシールドＷＳで反射された光は実像ＲＩとして乗員ＤＲに視認される。 The display image represented by the display light L1 in FIG. 1 and the display image represented by the display light L2 in FIG. 2 will be specifically described. As shown in FIG. 2, the second mirror 132 is a mirror having a concave shape, and has a radius of curvature such that, when the second mirror 132, the third mirror 133, and the windshield WS are regarded as one optical system, the position of the display unit 12 is in a second state outside the focal length of the optical system (on the front side with respect to the display light L). As a result, when the second polarized light is emitted, the light reflected by the second mirror 132, the third mirror 133, and the windshield WS is visually recognized as a real image RI by the occupant DR.

また、図１に示すように、第１ミラー１３１も凹面形状を有したミラーであるが、第２ミラー１３２の曲率半径Ｒ２よりも大きい曲率半径Ｒ１（Ｒ１＞Ｒ２）を有しており、第１ミラー１３１、第３ミラー１３３及びウィンドシールドＷＳを１つの光学系とみなしたときに、表示部１２の位置がその光学系の焦点距離の内側（表示光Ｌに対して後段側）となる第１状態になるような曲率半径を有している。これは、凹面形状を有するミラーの曲率半径が大きい場合は、焦点距離が当該ミラーから遠くなり、曲率半径が小さい場合は、焦点距離が当該ミラーから近くなることから、焦点距離を遠くする第１ミラー１３１の方が曲率半径が大きくなっている。これにより、第１偏光の光を射出させる場合、第１ミラー１３１、第３ミラー１３３及びウィンドシールドＷＳで反射された光は虚像ＶＩとして乗員ＤＲに視認される。なお、図１及び図２において光学焦点をＦで示している。 As shown in FIG. 1, the first mirror 131 is also a mirror having a concave shape, but has a radius of curvature R1 (R1>R2) larger than the radius of curvature R2 of the second mirror 132, and has a radius of curvature such that, when the first mirror 131, the third mirror 133, and the windshield WS are regarded as one optical system, the position of the display unit 12 is in the first state inside the focal length of the optical system (the rear side with respect to the display light L). This is because, when the radius of curvature of the mirror having a concave shape is large, the focal length is farther from the mirror, and when the radius of curvature is small, the focal length is closer to the mirror, so the radius of curvature of the first mirror 131, which has a farther focal length, is larger. As a result, when the first polarized light is emitted, the light reflected by the first mirror 131, the third mirror 133, and the windshield WS is visually recognized by the occupant DR as a virtual image VI. Note that the optical focus is indicated by F in FIG. 1 and FIG. 2.

すなわち、例えば乗員ＤＲから見てウィンドシールドＷＳの奥側に虚像ＶＩを視認させたいような場合は、表示部１２の切替素子１２２が、表示光Ｌを第１偏光である表示光Ｌ１として射出するように切り替え、第１ミラー１３１、第３ミラー１３３及びウィンドシールドＷＳで構成される結像光学系により表示光Ｌ１が表す表示像をウィンドシールドＷＳに表示する。また、例えば乗員ＤＲから見てウィンドシールドＷＳの手前側に実像ＲＩを視認させたいような場合は、表示部１２の切替素子１２２が、表示光Ｌを第２偏光である表示光Ｌ２として射出するように切り替え、第２ミラー１３２、第３ミラー１３３及びウィンドシールドＷＳで構成される結像光学系により表示光Ｌ２が表す表示像をウィンドシールドＷＳに表示する。 That is, for example, when it is desired that the virtual image VI be viewed from the rear side of the windshield WS as seen by the occupant DR, the switching element 122 of the display unit 12 switches the display light L to be emitted as display light L1, which is the first polarization, and the image represented by the display light L1 is displayed on the windshield WS by the imaging optical system composed of the first mirror 131, the third mirror 133, and the windshield WS. Also, for example, when it is desired that the real image RI be viewed from the front side of the windshield WS as seen by the occupant DR, the switching element 122 of the display unit 12 switches the display light L to be emitted as display light L2, which is the second polarization, and the image represented by the display light L2 is displayed on the windshield WS by the imaging optical system composed of the second mirror 132, the third mirror 133, and the windshield WS.

なお、図１及び図２においては、第１ミラー１３１を凹面形状を有するミラーとして記載しているが、第１ミラー１３１、第３ミラー１３３及びウィンドシールドＷＳを１つの光学系とみなしたときに、表示部１２の位置がその光学系の焦点距離の内側（表示光Ｌに対して後段側）になる条件を満たすものであれば、平面形状を有するミラーや凸面形状を有するミラーとしてもよい。 In addition, in Figures 1 and 2, the first mirror 131 is described as a mirror having a concave shape, but if the first mirror 131, the third mirror 133, and the windshield WS are considered as a single optical system, and the position of the display unit 12 is inside the focal length of the optical system (rear side with respect to the display light L), the first mirror 131 may be a mirror having a flat shape or a mirror having a convex shape.

このような第１ミラー１３１及び第２ミラー１３２の形状並びに配置とし、さらに表示光Ｌ１及び表示光Ｌ２の偏光を制御することで、乗員ＤＲが視認する表示像を虚像ＶＩと実像ＲＩとに切り替えて表示することが可能となる。 By configuring the first mirror 131 and the second mirror 132 in this way and controlling the polarization of the display light L1 and the display light L2, it is possible to switch the display image visually recognized by the occupant DR between a virtual image VI and a real image RI.

なお、図１及び図２においては、第３ミラー１３３を凹面形状を有するミラーとして記載しているが、平面形状を有するミラーや凸面形状を有するミラーとしてもよく、虚像ＶＩを表示する場合も実像ＲＩを表示する場合も、表示光Ｌ１，Ｌ２が同じ第３ミラー１３３を経由して照射されることから、倍率を持たない形状であってもよい。 In addition, in Figures 1 and 2, the third mirror 133 is described as a mirror having a concave shape, but it may be a mirror having a flat shape or a mirror having a convex shape, and since the display lights L1 and L2 are irradiated via the same third mirror 133 whether a virtual image VI or a real image RI is displayed, the third mirror 133 may have a shape without magnification.

また、第３ミラー１３３が凹面形状を有する場合は、その曲率半径Ｒ３が第１ミラー１３１の曲率半径Ｒ１及び第２ミラー１３２の曲率半径Ｒ２よりも大きい曲率半径Ｒ３を有することが望ましい（Ｒ３＞Ｒ１、Ｒ３＞Ｒ２）。この理由としては、第３ミラー１３３の倍率が高いと光学系全体の焦点距離が当該第３ミラー１３３に近くなることで、虚像ＶＩが乗員ＤＲの遠方に大きく表示される状態になると共に、実像ＲＩが乗員ＤＲから遠ざかって小さく表示される状態となることから、特に実像ＲＩの視認性が低下してしまう可能性があり、第３ミラー１３３を上記構成にすることでこのような視認性の低下を防止することができるためである。 In addition, when the third mirror 133 has a concave shape, it is desirable that the radius of curvature R3 is larger than the radius of curvature R1 of the first mirror 131 and the radius of curvature R2 of the second mirror 132 (R3>R1, R3>R2). The reason for this is that if the magnification of the third mirror 133 is high, the focal length of the entire optical system becomes closer to the third mirror 133, so that the virtual image VI is displayed large and far away from the occupant DR, and the real image RI is displayed small and far away from the occupant DR, which may reduce the visibility of the real image RI in particular, and such a reduction in visibility can be prevented by configuring the third mirror 133 as described above.

図４は、本実施形態に係るＨＵＤ装置１における画像生成部（以下、Picture Generation Unit：ＰＧＵという）の構成を示す機能ブロック図である。なお、図４においては、本願発明に直接関連する必要最小限の構成のみを記載したものであり、その他の公知の構成については省略する。図４において、ＰＧＵ１０は、制御部１５と光源１１と表示部１２とを備える。制御部１５は、例えば車速センサ、ナビゲーション装置、ＲＡＤＡＲ（Radio Detecting and Ranging）、ＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging、Laser Imaging Detection and Ranging）などの各種デバイス３０から送られる情報に基づいて、任意の形状の図形を表す光を生成するように表示部１２に命令を出す表示制御部２１と、例えば運転モード（手動運転、自動運転）を切り替えるスイッチ２０から送信される信号に基づいて、偏光方向の切り替え制御を行う表示部駆動部２２とを備える。 Figure 4 is a functional block diagram showing the configuration of the image generating unit (hereinafter referred to as Picture Generation Unit: PGU) in the HUD device 1 according to this embodiment. Note that in Figure 4, only the minimum necessary configuration directly related to the present invention is described, and other known configurations are omitted. In Figure 4, the PGU 10 includes a control unit 15, a light source 11, and a display unit 12. The control unit 15 includes a display control unit 21 that issues a command to the display unit 12 to generate light representing a figure of any shape based on information sent from various devices 30 such as a vehicle speed sensor, a navigation device, a RADAR (Radio Detecting and Ranging), and a LiDAR (Light Detection and Ranging, Laser Imaging Detection and Ranging), and a display unit drive unit 22 that performs switching control of the polarization direction based on a signal sent from a switch 20 that switches between driving modes (manual driving, automatic driving), for example.

また、表示部１２は、表示制御部２１から送られる信号にしたがって任意の形状の図形を表す光を形成するＴＦＴ型の表示素子１２１と、表示部駆動部２２から送られる信号にしたがって、射出する表示光Ｌを第１偏光の表示光Ｌ１又は第２偏光の表示光Ｌ２のいずれかに切り替える切替素子１２２とを備える。 The display unit 12 also includes a TFT-type display element 121 that forms light representing a figure of any shape according to a signal sent from the display control unit 21, and a switching element 122 that switches the emitted display light L to either the first polarized display light L1 or the second polarized display light L2 according to a signal sent from the display unit drive unit 22.

図４の構成において、例えば手動運転時には、表示部駆動部２２が切替素子１２２を第１偏光である表示光Ｌ１が射出されるように切替制御する。このとき、表示制御部２１は、上述したような車両情報、経路案内情報、警告表示などを表す表示光Ｌ１を生成するように表示素子１２１を制御する。また、例えば自動運転時には、表示部駆動部２２が切替素子１２２を第２偏光である表示光Ｌ２が射出されるように切替制御する。このとき、表示制御部２１は、上述したような乗員ＤＲ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を表す表示光Ｌ２を生成するように表示素子１２１を制御する。 In the configuration of FIG. 4, for example, during manual driving, the display unit drive unit 22 controls the switching element 122 to emit display light L1, which is a first polarization. At this time, the display control unit 21 controls the display element 121 to generate display light L1 that represents vehicle information, route guidance information, warning displays, and the like, as described above. Also, for example, during autonomous driving, the display unit drive unit 22 controls the switching element 122 to emit display light L2, which is a second polarization. At this time, the display control unit 21 controls the display element 121 to generate display light L2 that represents an assistant or agent that supports the occupant DR, as described above, or a character that represents them.

このように、本実施形態に係るＨＵＤ装置１においては、虚像ＶＩを表示させたい場合は、偏光を制御する表示部１２にて光源１１の偏光状態を第１ミラー１３１で反射される偏光状態にすることにより、表示光Ｌ１は第１ミラー１３１で反射され、第３ミラー１３３に入射し、第３ミラー１３３で反射されてウィンドシールドＷＳに入射し、当該ウィンドシールドＷＳで反射し、遠方表示可能な虚像ＶＩとなる。実像ＲＩを表示させたい場合は、偏光を制御する表示部１２にて光源１１の偏光状態を第１ミラー１３１で透過される偏光状態にすることにより、表示光Ｌ２は第１ミラー１３１を透過し、第２ミラー１３２で反射され、再び第１ミラー１３１を透過して第３ミラー１３３に入射し、第３ミラー１３３で反射され、ウィンドシールドＷＳに入射し、当該ウィンドシールドＷＳで反射して実像ＲＩとなる。このとき、第２ミラー１３２は凹面形状を有しており、ミラー光学系の焦点距離を、表示部１２とミラー光学系間距離よりも短くすることにより、実像ＲＩが生成される。つまり、表示部１２を機械的に動かすことなく、表示部１２から射出される表示光Ｌの偏光状態を切り替えることで、表示部１２とミラーの距離（光路長）を変え、虚像ＶＩと実像ＲＩとをスムーズに切り替えることが可能になる。 In this way, in the HUD device 1 according to the present embodiment, when a virtual image VI is to be displayed, the display unit 12 that controls polarization changes the polarization state of the light source 11 to a polarization state that is reflected by the first mirror 131, so that the display light L1 is reflected by the first mirror 131, enters the third mirror 133, is reflected by the third mirror 133, enters the windshield WS, is reflected by the windshield WS, and becomes a virtual image VI that can be displayed at a distance. When a real image RI is to be displayed, the display unit 12 that controls polarization changes the polarization state of the light source 11 to a polarization state that is transmitted by the first mirror 131, so that the display light L2 transmits through the first mirror 131, is reflected by the second mirror 132, transmits through the first mirror 131 again, enters the third mirror 133, is reflected by the third mirror 133, enters the windshield WS, and is reflected by the windshield WS to become a real image RI. At this time, the second mirror 132 has a concave shape, and the real image RI is generated by making the focal length of the mirror optical system shorter than the distance between the display unit 12 and the mirror optical system. In other words, by switching the polarization state of the display light L emitted from the display unit 12 without mechanically moving the display unit 12, it is possible to change the distance (optical path length) between the display unit 12 and the mirror, and smoothly switch between the virtual image VI and the real image RI.

また、第１ミラー１３１及び第２ミラー１３２が曲面形状を有する場合に、第１ミラー１３１の曲率半径Ｒ１が第２ミラー１３２の曲率半径Ｒ２よりも大きいため、虚像ＶＩを表示する表示光Ｌ１の光路では、第１ミラー１３１の焦点距離が表示部１２と第１ミラー１３１との距離よりも長く、虚像ＶＩを生成することが可能となり、実像ＲＩを表示する表示光Ｌ２の光路では、第２ミラー１３２の焦点距離が表示部１２と第２ミラー１３２との距離よりも短く、実像ＲＩを生成することが可能となる。 In addition, when the first mirror 131 and the second mirror 132 have a curved shape, the radius of curvature R1 of the first mirror 131 is larger than the radius of curvature R2 of the second mirror 132, so that in the optical path of the display light L1 that displays the virtual image VI, the focal length of the first mirror 131 is longer than the distance between the display unit 12 and the first mirror 131, making it possible to generate the virtual image VI, and in the optical path of the display light L2 that displays the real image RI, the focal length of the second mirror 132 is shorter than the distance between the display unit 12 and the second mirror 132, making it possible to generate the real image RI.

さらに、第３ミラー１３３の倍率が高すぎると、光学系全体の焦点距離がミラーに近くなり、虚像ＶＩがより大きくなり遠方に表示される一方、実像ＲＩはより小さく乗員ＤＲから遠ざかって表示され視認性が低下する恐れがあるが、本実施形態のように第３ミラー１３３の曲率半径Ｒ３を、第１ミラー１３１の曲率半径Ｒ１及び第２ミラー１３２の曲率半径Ｒ２よりも大きくすることで、上記問題を回避することができる。 Furthermore, if the magnification of the third mirror 133 is too high, the focal length of the entire optical system will be closer to the mirror, and the virtual image VI will be larger and displayed farther away, while the real image RI will be smaller and displayed farther away from the occupant DR, which may reduce visibility. However, by making the radius of curvature R3 of the third mirror 133 larger than the radius of curvature R1 of the first mirror 131 and the radius of curvature R2 of the second mirror 132, as in this embodiment, the above problem can be avoided.

（本発明の第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。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。 Second Embodiment of the Invention
A second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Descriptions of the second embodiment that overlap with the first embodiment will be omitted.

第１の実施形態に係るＨＵＤ装置１のように、虚像ＶＩと実像ＲＩとを状況に応じて切り替える場合に、遠方にある虚像ＶＩの表示領域は路面に対して傾斜した状態（例えば、路面との角度が４５°未満の寝た状態）で表示し、近方にある実像ＲＩの表示領域は路面に対して立った状態（例えば、路面との角度が４５°以上で、より具体的には垂直に立った状態）で表示したい場合がある。例えば、路面との角度が４５°未満である虚像ＶＩの表示領域は、路面に表示内容が展開されているように見えるため、ナビゲーションなどを行うときには路面に表示内容が重畳して見え、直感的な情報提示が可能になるという利点がある。一方、路面との角度が４５°以上である近方の実像ＲＩの表示領域は、自動運転や停車中にエンタメコンテンツ等を見るという場面で使うことが想定され、路面に対して立った状態で表示されることで視認性が向上するという利点がある。 When switching between the virtual image VI and the real image RI according to the situation, as in the HUD device 1 according to the first embodiment, it may be desirable to display the display area of the virtual image VI in a distant location in an inclined state with respect to the road surface (for example, a lying state with an angle of less than 45° with the road surface) and the display area of the real image RI in a nearby location in an upright state with respect to the road surface (for example, an angle of 45° or more with the road surface, more specifically, a vertical state). For example, the display area of the virtual image VI with an angle of less than 45° with the road surface looks like the display content is developed on the road surface, so that when performing navigation, the display content looks superimposed on the road surface, which has the advantage of enabling intuitive information presentation. On the other hand, the display area of the real image RI in a nearby location with an angle of 45° or more with the road surface is expected to be used in situations such as automatic driving or viewing entertainment content while stopped, and has the advantage of improving visibility by being displayed in an upright state with respect to the road surface.

第１の実施形態における図１及び図２において示したように、表示部１２は、迷光や外光を表示光Ｌの光路から除外する対策のために、表示光Ｌの光線の軸方向に対して傾斜して配置される。ここで、表示部１２は、光軸に対して略４５度傾けて配置される。このとき、光軸方向において、表示部１２の上側が第１ミラー１３１側となるように傾斜させることで、虚像ＶＩを路面に対して傾斜するように表示することができる。これにより、上述したように、虚像ＶＩが路面に展開されているような直感的な情報提示が可能となるが、実像ＲＩの路面に対する傾斜角度にも影響を及ぼしてしまい、実像ＲＩを路面に対して垂直に立っているように表示することができない。このような問題は、虚像ＶＩと実像ＲＩとの表示の切り替えに応じて表示部１２のチルト角を機械的に変更することで解決することが可能であるが、本実施形態においては、表示部１２のチルト角を機械的に変更することなく、遠方に表示される虚像ＶＩを路面に対して傾斜して表示し、近方に表示される実像ＲＩを路面に対して垂直に立っているように表示する構成となっている。 1 and 2 in the first embodiment, the display unit 12 is arranged at an angle with respect to the axial direction of the light ray of the display light L in order to exclude stray light and external light from the optical path of the display light L. Here, the display unit 12 is arranged at an angle of approximately 45 degrees with respect to the optical axis. At this time, by tilting the upper side of the display unit 12 toward the first mirror 131 in the optical axis direction, the virtual image VI can be displayed as if it is tilted with respect to the road surface. As described above, this allows intuitive information presentation in which the virtual image VI is deployed on the road surface, but it also affects the tilt angle of the real image RI with respect to the road surface, and the real image RI cannot be displayed as if it is standing vertically with respect to the road surface. This problem can be solved by mechanically changing the tilt angle of the display unit 12 in response to switching between the display of the virtual image VI and the real image RI, but in this embodiment, the virtual image VI displayed in the distance is displayed at an angle with respect to the road surface, and the real image RI displayed in the near distance is displayed as if it is standing vertically with respect to the road surface, without mechanically changing the tilt angle of the display unit 12.

図５は、本実施形態に係るＨＵＤ装置１の第１ミラー１３１及び第２ミラー１３２の構造を示す第１の断面図である。図５（Ａ）は第１ミラー１３１を側面から見た場合の断面図、図５（Ｂ）は第２ミラー１３２を側面から見た場合の断面図である。図５（Ａ）に示すように、第１ミラー１３１の上側の曲率半径Ｒ１Ｕは、下側の曲率半径Ｒ１Ｌよりも大きく形成されている（Ｒ１Ｕ＞Ｒ１Ｌ）。また、図５（Ｂ）に示すように、第２ミラー１３２についても上側の曲率半径Ｒ２Ｕは、下側の曲率半径Ｒ２Ｌよりも大きく形成されている（Ｒ２Ｕ＞Ｒ２Ｌ）。 Figure 5 is a first cross-sectional view showing the structure of the first mirror 131 and the second mirror 132 of the HUD device 1 according to this embodiment. Figure 5(A) is a cross-sectional view of the first mirror 131 as viewed from the side, and Figure 5(B) is a cross-sectional view of the second mirror 132 as viewed from the side. As shown in Figure 5(A), the radius of curvature R1U of the upper side of the first mirror 131 is larger than the radius of curvature R1L of the lower side (R1U>R1L). As shown in Figure 5(B), the radius of curvature R2U of the upper side of the second mirror 132 is also larger than the radius of curvature R2L of the lower side (R2U>R2L).

図１に示す構成において、虚像ＶＩを表示する場合、表示像の下側（表示部１２の上側に相当）は第１ミラー１３１の曲率半径が大きい部分（Ｒ１Ｕ）で反射した表示光Ｌ１が結像した像となるため、投影距離が乗員ＤＲから見て手前側になる。一方、表示像の上側（表示部１２の下側に相当）は第１ミラー１３１の曲率半径が小さい部分（Ｒ１Ｌ）で反射した表示光Ｌ１が結像した像となるため、投影距離が乗員ＤＲから見て奥側になる。すなわち、第１ミラー１３１を図５（Ａ）に示す構造とすることで、光軸に対する虚像ＶＩの傾きを光軸に対する表示部１２の傾きよりも大きくすることができるので、虚像ＶＩを路面に対して４５°未満（第１角度）に傾斜して表示する。 1, when the virtual image VI is displayed, the lower side of the display image (corresponding to the upper side of the display unit 12) is an image formed by the display light L1 reflected by the part (R1U) of the first mirror 131 with a large radius of curvature, so the projection distance is on the near side as seen by the occupant DR. On the other hand, the upper side of the display image (corresponding to the lower side of the display unit 12) is an image formed by the display light L1 reflected by the part (R1L) of the first mirror 131 with a small radius of curvature, so the projection distance is on the far side as seen by the occupant DR. In other words, by making the first mirror 131 have the structure shown in FIG. 5(A), the inclination of the virtual image VI with respect to the optical axis can be made larger than the inclination of the display unit 12 with respect to the optical axis, so that the virtual image VI is displayed at an inclination of less than 45° (first angle) with respect to the road surface.

また、図２に示す構成において、実像ＲＩを表示する場合、表示像の下側（表示部１２の下側に相当：図１の場合とは光学焦点Ｆの位置が異なるため画像の上下左右が反転し図１の場合と逆になる）は第２ミラー１３２の曲率半径が大きい部分（Ｒ２Ｕ）で反射した表示光Ｌ２が結像した像となるため、投影距離が乗員ＤＲから見て奥側になる。一方、表示像の上側（表示部１２の上側に相当：上記と同様の理由）は第２ミラー１３２の曲率半径が小さい部分（Ｒ２Ｌ）で反射した表示光Ｌ２が結像した像となるため、投影距離が乗員ＤＲから見て手前側になる。すなわち、第２ミラー１３２を図５（Ｂ）に示す構造とすることで、光軸に対する実像ＲＩの傾きを光軸に対する表示部１２の傾きよりも小さくすることができるので、実像ＲＩを路面に対して４５°以上（第２角度）で（ここでは特に、垂直に立っているように）表示する。 2, when the real image RI is displayed, the lower side of the display image (corresponding to the lower side of the display unit 12: the position of the optical focus F is different from that in FIG. 1, so the top, bottom, left and right of the image are inverted, and the image is the opposite of that in FIG. 1) is an image formed by the display light L2 reflected by the part (R2U) of the second mirror 132 with a large radius of curvature, so the projection distance is on the far side as seen by the occupant DR. On the other hand, the upper side of the display image (corresponding to the upper side of the display unit 12: for the same reason as above) is an image formed by the display light L2 reflected by the part (R2L) of the second mirror 132 with a small radius of curvature, so the projection distance is on the near side as seen by the occupant DR. In other words, by making the second mirror 132 have the structure shown in FIG. 5(B), the inclination of the real image RI with respect to the optical axis can be made smaller than the inclination of the display unit 12 with respect to the optical axis, so that the real image RI is displayed at 45° or more (second angle) with respect to the road surface (here, particularly, as if it is standing vertically).

また、遠方にある虚像ＶＩの表示領域を路面に対して垂直に表示させ、近方にある実像ＲＩの表示領域も路面に対して垂直に表示させたい場合もある。このような場合は、第１ミラー１３１及び第２ミラー１３２を図６に示す構造とすることで実現することができる。 In addition, there may be cases where it is desired to display the display area of a distant virtual image VI perpendicular to the road surface, and to display the display area of a nearby real image RI perpendicular to the road surface as well. In such cases, this can be achieved by configuring the first mirror 131 and the second mirror 132 in the structure shown in FIG. 6.

図６は、本実施形態に係るＨＵＤ装置１の第１ミラー１３１及び第２ミラー１３２の構造を示す第２の断面図、図７は、本実施形態に係るＨＵＤ装置１において図６に示す第１ミラー１３１及び第２ミラー１３２を用いて虚像ＶＩを生成する場合の構成を示す図である。 Figure 6 is a second cross-sectional view showing the structure of the first mirror 131 and the second mirror 132 of the HUD device 1 according to this embodiment, and Figure 7 is a diagram showing the configuration when a virtual image VI is generated using the first mirror 131 and the second mirror 132 shown in Figure 6 in the HUD device 1 according to this embodiment.

図６（Ａ）は第１ミラー１３１を側面から見た場合の断面図、図６（Ｂ）は第２ミラー１３２を側面から見た場合の断面図である。図６（Ａ）において、第１ミラー１３１の上側の曲率半径Ｒ１Ｕは、下側の曲率半径Ｒ１Ｌよりも小さく形成されている（Ｒ１Ｕ＜Ｒ１Ｌ）。すなわち、図７に示すように、虚像ＶＩを表示する場合、表示像の下側（表示部１２の上側に相当）は第１ミラー１３１の曲率半径が小さい部分（Ｒ１Ｕ）で反射した表示光Ｌ１が結像した像となるため、投影距離が乗員ＤＲから見て奥側になる。一方、表示像の上側（表示部１２の下側に相当）は第１ミラー１３１の曲率半径が大きい部分（Ｒ１Ｌ）で反射した表示光Ｌ１が結像した像となるため、投影距離が乗員ＤＲから見て手前側になる。すなわち、第１ミラー１３１を図６（Ａ）に示す構造とすることで、虚像ＶＩを路面に対して４５°以上（第１角度）で（ここでは特に、垂直に立っているように）表示する。 6(A) is a cross-sectional view of the first mirror 131 when viewed from the side, and FIG. 6(B) is a cross-sectional view of the second mirror 132 when viewed from the side. In FIG. 6(A), the radius of curvature R1U of the upper side of the first mirror 131 is smaller than the radius of curvature R1L of the lower side (R1U<R1L). That is, as shown in FIG. 7, when a virtual image VI is displayed, the lower side of the display image (corresponding to the upper side of the display unit 12) is an image formed by the display light L1 reflected by the part (R1U) of the first mirror 131 with a small radius of curvature, so the projection distance is on the far side as viewed from the occupant DR. On the other hand, the upper side of the display image (corresponding to the lower side of the display unit 12) is an image formed by the display light L1 reflected by the part (R1L) of the first mirror 131 with a large radius of curvature, so the projection distance is on the near side as viewed from the occupant DR. That is, by configuring the first mirror 131 as shown in FIG. 6(A), the virtual image VI is displayed at an angle of 45° or more (first angle) relative to the road surface (here, specifically, as if standing vertically).

また、図６（Ｂ）においては、図５（Ｂ）の場合と同様に、第２ミラー１３２の上側の曲率半径Ｒ２Ｕが、下側の曲率半径Ｒ２Ｌよりも大きく形成されている（Ｒ２Ｕ＞Ｒ２Ｌ）。これにより、図２に示すように、表示像の下側が第２ミラー１３２の曲率半径が大きい部分（Ｒ２Ｕ）で反射した表示光Ｌ２が結像した像となるため、投影距離が乗員ＤＲから見て奥側となり、表示像の上側は第２ミラー１３２の曲率半径が小さい部分（Ｒ２Ｌ）で反射した表示光Ｌ２が結像した像となるため、投影距離が乗員ＤＲから見て手前側になる。すなわち、図７に示した虚像ＶＩの場合と略同一の傾斜角とし、実像ＲＩが路面に対して４５°以上（第２角度）で（ここでは特に、垂直に立っているように）表示する。 In FIG. 6B, as in FIG. 5B, the radius of curvature R2U of the upper side of the second mirror 132 is larger than the radius of curvature R2L of the lower side (R2U>R2L). As a result, as shown in FIG. 2, the lower side of the display image is an image formed by the display light L2 reflected by the part of the second mirror 132 with a larger radius of curvature (R2U), so the projection distance is on the far side as seen from the occupant DR, and the upper side of the display image is an image formed by the display light L2 reflected by the part of the second mirror 132 with a smaller radius of curvature (R2L), so the projection distance is on the near side as seen from the occupant DR. In other words, the inclination angle is approximately the same as that of the virtual image VI shown in FIG. 7, and the real image RI is displayed at 45° or more (second angle) with respect to the road surface (here, particularly as if it is standing vertically).

第１ミラー１３１及び第２ミラー１３２を図６に示す構造とすることで、遠方に表示される虚像ＶＩも近方に表示される実像ＲＩも、いずれも路面に対して垂直に立っているように表示することが可能となる。 By configuring the first mirror 131 and the second mirror 132 as shown in FIG. 6, it becomes possible to display both the virtual image VI displayed in the distance and the real image RI displayed in the near distance as if they were standing perpendicular to the road surface.

このように、本実施形態に係るＨＵＤ装置１においては、第１ミラー１３１の上側の曲率半径Ｒ１Ｕが下側の曲率半径Ｒ１Ｌより大きく、第２ミラー１３２の上側の曲率半径Ｒ２Ｕが下側の曲率半径Ｒ２Ｌよりも大きくすることで、１つの表示部１２で、チルト角を変えることなく、路面に対して傾斜する虚像ＶＩと路面に対して垂直な実像ＲＩを表示することができる。 In this way, in the HUD device 1 according to this embodiment, the radius of curvature R1U of the upper side of the first mirror 131 is larger than the radius of curvature R1L of the lower side, and the radius of curvature R2U of the upper side of the second mirror 132 is larger than the radius of curvature R2L of the lower side, so that a single display unit 12 can display a virtual image VI that is inclined with respect to the road surface and a real image RI that is perpendicular to the road surface without changing the tilt angle.

また、第１ミラー１３１の上側の曲率半径Ｒ１Ｕが下側の曲率半径Ｒ１Ｌよりも小さく、第２ミラー１３２の上側の曲率半径Ｒ２Ｕが下側の曲率半径Ｒ２Ｌよりも大きくすることで、１つの表示部１２で、チルト角を変えることなく、路面に対して垂直な虚像ＶＩと実像ＲＩとを表示することができる。 In addition, by making the radius of curvature R1U of the upper side of the first mirror 131 smaller than the radius of curvature R1L of the lower side and making the radius of curvature R2U of the upper side of the second mirror 132 larger than the radius of curvature R2L of the lower side, it is possible to display a virtual image VI and a real image RI perpendicular to the road surface on a single display unit 12 without changing the tilt angle.

さらに、表示部１２は、表示光Ｌの光線の軸方向に対して傾斜して配置されることで、迷光や外光を表示光Ｌの光路から除外することができ、表示品質を上げることができる。 Furthermore, by positioning the display unit 12 at an angle with respect to the axial direction of the light beam of the display light L, stray light and external light can be excluded from the optical path of the display light L, thereby improving the display quality.

なお、各実施形態において、表示部１２を表示光Ｌの光線の軸方向に対して傾斜する配置を示したが、傾斜させずに光線の軸線方向に対し直交して配置されてもよい。すなわち、虚像ＶＩの路面に対する傾斜角を大きくしたい場合は、図１や図５で示したように、表示部１２の上側が第１ミラー１３１側となるように傾斜して配置し、虚像ＶＩの路面に対する傾斜角をそれほど大きくする必要がない場合は、表示部１２を光線の軸線方向に対し直交して配置すればよい。 In each embodiment, the display unit 12 is inclined relative to the axial direction of the display light L, but it may be arranged perpendicular to the axial direction of the light without being inclined. That is, if it is desired to increase the inclination angle of the virtual image VI relative to the road surface, the display unit 12 may be arranged at an incline so that the upper side of the display unit 12 faces the first mirror 131, as shown in FIG. 1 and FIG. 5. If it is not necessary to increase the inclination angle of the virtual image VI relative to the road surface that much, the display unit 12 may be arranged perpendicular to the axial direction of the light.

また、第１ミラー１３１及び第２ミラー１３２の曲率半径については、第１ミラー１３１又は第２ミラー１３２のうちの少なくとも一方のミラーについて、上側の曲率半径と下側の曲率半径とを異ならせることで、虚像ＶＩの傾斜角（第１角度）と実像ＲＩの傾斜角（第２角度）とを互いに異ならせる構成であればよい。すなわち、（１）Ｒ１Ｕ＞Ｒ１Ｌ、（２）Ｒ１Ｕ＜Ｒ１Ｌ、（３）Ｒ２Ｕ＞Ｒ２Ｌ、（４）Ｒ２Ｕ＜Ｒ２Ｌ、（５）Ｒ１Ｕ＞Ｒ１Ｌ、且つ、Ｒ２Ｕ＞Ｒ２Ｌ、（６）Ｒ１Ｕ＞Ｒ１Ｌ、且つ、Ｒ２Ｕ＜Ｒ２Ｌ、（７）Ｒ１Ｕ＜Ｒ１Ｌ、且つ、Ｒ２Ｕ＞Ｒ２Ｌ、（８）Ｒ１Ｕ＜Ｒ１Ｌ、且つ、Ｒ２Ｕ＜Ｒ２Ｌ、の８パターンの組み合わせから表示像が所望の傾斜となる組み合わせを任意に選択するようにしてもよい。このとき、表示部１２を表示光Ｌの光線の軸方向に対し傾斜（例えば、表示部１２の上側が第１ミラー１３１側となるように傾斜）して配置してもよいし、表示光Ｌの光線の軸方向に対し直交して配置してもよい。 In addition, the radii of curvature of the first mirror 131 and the second mirror 132 may be configured such that the upper and lower radii of curvature of at least one of the first mirror 131 and the second mirror 132 are different from each other to make the inclination angle (first angle) of the virtual image VI and the inclination angle (second angle) of the real image RI different from each other. That is, a combination that gives the desired inclination to the displayed image may be arbitrarily selected from the following eight combinations: (1) R1U>R1L, (2) R1U<R1L, (3) R2U>R2L, (4) R2U<R2L, (5) R1U>R1L and R2U>R2L, (6) R1U>R1L and R2U<R2L, (7) R1U<R1L and R2U>R2L, (8) R1U<R1L and R2U<R2L. In this case, the display unit 12 may be arranged so as to be inclined with respect to the axial direction of the light beam of the display light L (for example, so that the upper side of the display unit 12 is inclined toward the first mirror 131), or may be arranged so as to be perpendicular to the axial direction of the light beam of the display light L.

さらに、第１ミラー１３１及び第２ミラー１３２の曲率半径について、第１ミラー１３１又は第２ミラー１３２のうちの少なくとも一方のミラーについて、上側の曲率半径と下側の曲率半径とを異ならせることで、虚像ＶＩの傾斜角（第１角度）と実像ＲＩの傾斜角（第２角度）とを略同一にする構成としてもよい。すなわち、（１）Ｒ１Ｕ＞Ｒ１Ｌ、（２）Ｒ１Ｕ＜Ｒ１Ｌ、（３）Ｒ２Ｕ＞Ｒ２Ｌ、（４）Ｒ２Ｕ＜Ｒ２Ｌ、（５）Ｒ１Ｕ＞Ｒ１Ｌ、且つ、Ｒ２Ｕ＞Ｒ２Ｌ、（６）Ｒ１Ｕ＞Ｒ１Ｌ、且つ、Ｒ２Ｕ＜Ｒ２Ｌ、（７）Ｒ１Ｕ＜Ｒ１Ｌ、且つ、Ｒ２Ｕ＞Ｒ２Ｌ、（８）Ｒ１Ｕ＜Ｒ１Ｌ、且つ、Ｒ２Ｕ＜Ｒ２Ｌ、の８パターンの組み合わせから表示像が所望の傾斜となる組み合わせを任意に選択するようにしてもよい。このとき、表示部１２を表示光Ｌの光線の軸方向に対し傾斜（例えば、表示部１２の上側が第１ミラー１３１側となるように傾斜）して配置してもよいし、表示光Ｌの光線の軸方向に対し直交して配置してもよい。 Furthermore, the radii of curvature of the first mirror 131 and the second mirror 132 may be configured to be substantially the same as the tilt angle (first angle) of the virtual image VI and the tilt angle (second angle) of the real image RI by making the upper and lower radii of curvature different for at least one of the first mirror 131 and the second mirror 132. That is, a combination that results in a desired tilt of the displayed image may be arbitrarily selected from the following eight combinations: (1) R1U>R1L, (2) R1U<R1L, (3) R2U>R2L, (4) R2U<R2L, (5) R1U>R1L and R2U>R2L, (6) R1U>R1L and R2U<R2L, (7) R1U<R1L and R2U>R2L, (8) R1U<R1L and R2U<R2L. In this case, the display unit 12 may be arranged so as to be inclined with respect to the axial direction of the light beam of the display light L (for example, so that the upper side of the display unit 12 is inclined toward the first mirror 131), or may be arranged so as to be perpendicular to the axial direction of the light beam of the display light L.

第１ミラー１３１及び第２ミラー１３２の曲率半径、並びに表示部１２の傾斜角の組み合わせ方について、図５ないし図７に示した構成以外のいくつかの具体例を以下に示す。第１の例として、表示部１２を上側が第１ミラー１３１側となるように傾斜して配置し、第２ミラー１３２についてのみ、上側の曲率半径が下側の曲率半径より大きくなる構造（図５（Ｂ）の構造）とし、虚像ＶＩを路面に対して４５°未満（第１角度）に傾斜しつつ、実像ＲＩを路面に対して４５°以上（第２角度）の立った状態で表示してもよい。これにより虚像ＶＩを確実に傾斜させた状態で表示しつつ、実像ＲＩを確実に立った状態で表示することができる。 Below are some concrete examples of combinations of the radii of curvature of the first mirror 131 and the second mirror 132 and the tilt angle of the display unit 12 other than the configurations shown in Figures 5 to 7. As a first example, the display unit 12 may be tilted so that the upper side faces the first mirror 131, and only the second mirror 132 may have a structure in which the radius of curvature of the upper side is larger than the radius of curvature of the lower side (the structure of Figure 5 (B)). The virtual image VI may be tilted less than 45 degrees (first angle) with respect to the road surface, while the real image RI may be displayed in an upright state at an angle of 45 degrees or more (second angle) with respect to the road surface. This allows the virtual image VI to be displayed in a reliably tilted state, while the real image RI can be displayed in a reliably upright state.

第２の例として、表示部１２を上側が第１ミラー１３１側となるように傾斜して配置し、第１ミラー１３１及び第２ミラー１３２のいずれについても、上側の曲率半径が下側の曲率半径より小さくなる構造（Ｒ１Ｕ＜Ｒ１Ｌ、Ｒ２Ｕ＜Ｒ２Ｌ）にすることで、虚像ＶＩを路面に対して９０°以上（第１角度）（例えば乗員ＤＲから見て少し前屈みに立った状態）で表示しつつ、実像ＲＩを路面に対して４５°以上（第２角度）（例えば乗員ＤＲから見て少しだけ奥側に傾斜した状態）で表示してもよい。 As a second example, the display unit 12 may be tilted so that the upper side faces the first mirror 131, and the first mirror 131 and the second mirror 132 may both be configured so that the radius of curvature of the upper side is smaller than the radius of curvature of the lower side (R1U<R1L, R2U<R2L). This allows the virtual image VI to be displayed at an angle of 90° or more (first angle) relative to the road surface (e.g., a state in which the vehicle is standing slightly leaning forward as viewed by the occupant DR), while the real image RI may be displayed at an angle of 45° or more (second angle) relative to the road surface (e.g., a state in which the vehicle is tilted slightly backward as viewed by the occupant DR).

第３の例として、表示部１２を表示光Ｌの光線の軸方向に対し直交して配置し、第１ミラー１３１についてのみ、上側の曲率半径が下側の曲率半径より大きくなる構造（図５（Ａ）の構造）とし、虚像ＶＩを路面に対して４５°未満（第１角度）に傾斜しつつ、実像ＲＩを路面に対して４５°以上（第２角度）の立った状態で表示してもよい。これにより虚像ＶＩを確実に傾斜させた状態で表示しつつ、実像ＲＩを確実に立った状態で表示することができる。 As a third example, the display unit 12 may be disposed perpendicular to the axial direction of the light beam of the display light L, and only the first mirror 131 may have a structure in which the radius of curvature on the upper side is greater than the radius of curvature on the lower side (the structure of FIG. 5(A)), and the virtual image VI may be inclined at an angle of less than 45° (first angle) relative to the road surface, while the real image RI may be displayed in an upright position at an angle of 45° or more (second angle) relative to the road surface. This allows the virtual image VI to be displayed in a reliably inclined position, while the real image RI can be displayed in a reliably upright position.

第４の例として、表示部１２を表示光Ｌの光線の軸方向に対し直交して配置し、第１ミラー１３１については、上側の曲率半径が下側の曲率半径より大きくなる構造（図５（Ａ）の構造）とし、第２ミラー１３２については、上側の曲率半径が下側の曲率半径より小さくなる構造（Ｒ２Ｕ＜Ｒ２Ｌ）とし、虚像ＶＩを路面に対して４５°未満（第１角度）に傾斜しつつ、実像ＲＩも路面に対して４５°未満（第２角度）に傾斜した状態で表示してもよい。これにより虚像ＶＩ及び実像ＲＩを確実に傾斜させた状態で表示することができる。 As a fourth example, the display unit 12 may be disposed perpendicular to the axial direction of the light ray of the display light L, the first mirror 131 may be configured so that the radius of curvature on the upper side is greater than the radius of curvature on the lower side (the structure in FIG. 5(A)), and the second mirror 132 may be configured so that the radius of curvature on the upper side is smaller than the radius of curvature on the lower side (R2U<R2L), and the virtual image VI may be displayed in a state in which it is inclined at less than 45° (first angle) relative to the road surface, while the real image RI is also inclined at less than 45° (second angle) relative to the road surface. This allows the virtual image VI and real image RI to be displayed in a reliably inclined state.

なお、上記においては、第１ミラー１３１及び第２ミラー１３２の上側の曲率半径と下側の曲率半径とを異ならせる構造について説明したが、各ミラーの上側端部から下側端部に向かって曲率半径が連続的に変化している構造としてもよい。 In the above, a structure has been described in which the radius of curvature of the upper side and the radius of curvature of the lower side of the first mirror 131 and the second mirror 132 are different from each other, but the radius of curvature may be changed continuously from the upper end to the lower end of each mirror.

（本発明のその他の実施形態）
本実施形態に係るＨＵＤ装置１の他の実施形態として以下の付記を示す。 Other Embodiments of the Invention
The following supplementary notes are given as other embodiments of the HUD device 1 according to this embodiment.

（付記１）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１２１と、前記表示素子１２１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偏光とに切り替え可能な切替素子１２２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、前記切替素子１２２を制御する制御部１５と、を有し、前記反射部１３は、第１偏光となる第１光線Ｌ１を反射すると共に第２偏光となる第２光線Ｌ２を透過する第１ミラー１３１と、前記第２光線Ｌ２を反射する第２ミラー１３２と、を含み、前記第１ミラー１３１及び前記第２ミラー１３２は、前記表示素子１２１が前記第１光線Ｌ１を出射するときは、前記透光部材ＷＳ及び前記反射部１３を含む結像光学系の光学焦点Ｆと前記表示部１２との間の位置関係が、前記表示部１２が前記光学焦点Ｆよりも前記射出口１７側となる第１状態となり、前記表示素子１２１が前記第２光線Ｌ２を出射するときは、前記表示部１２が前記光学焦点Ｆよりも前記光源１１側となる第２状態となるように配置されており、前記第２ミラー１３２は、凹面形状を備えていることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。 (Note 1) A head-up display device 1 has an exit 17, and emits display light L from the exit 17 toward a translucent member WS to allow a virtual image VI and a real image RI of a display image represented by the display light L to be visually recognized. The head-up display device 1 includes a display element 121, a switching element 122 that is provided closer to the exit 17 along the optical path than the display element 121 and can switch the polarization of the emitted light between a first polarization and a second polarization that are different from each other, a display unit 12 that transmits light emitted by a light source 11 and displays the display image, a reflecting unit 13 that reflects light representing the display image displayed on the display unit 12 toward the translucent member WS, and a control unit 15 that controls the switching element 122. The reflecting unit 13 reflects a first light ray L1 that is a first polarized light. The head-up display device includes a first mirror 131 that transmits a second light ray L2 that is emitted from the display element 121 and becomes a second polarized light, and a second mirror 132 that reflects the second light ray L2, and the first mirror 131 and the second mirror 132 are arranged such that when the display element 121 emits the first light ray L1, the positional relationship between the optical focus F of the imaging optical system including the translucent member WS and the reflecting unit 13 and the display unit 12 is in a first state in which the display unit 12 is closer to the exit 17 than the optical focus F, and when the display element 121 emits the second light ray L2, the positional relationship is in a second state in which the display unit 12 is closer to the light source 11 than the optical focus F, and the second mirror 132 has a concave shape.

（付記２）前記第１ミラーは、凹面形状を備えていることを特徴とする付記１記載のヘッドアップディスプレイ装置。 (Appendix 2) The head-up display device according to appendix 1, wherein the first mirror has a concave shape.

（付記３）前記反射部１３は、前記第１ミラー１３１で反射された前記第１光線Ｌ１、及び、前記第１ミラー１３１を透過し前記第２ミラー１３２で反射された前記第２光線Ｌ２、を前記透光部材ＷＳに向けて反射させる第３ミラー１３３をさらに含み、前記第３ミラー１３３は、凹面形状を備えていることを特徴とする付記２記載のヘッドアップディスプレイ装置。 (Appendix 3) The head-up display device according to appendix 2, further comprising a third mirror 133 that reflects the first light ray L1 reflected by the first mirror 131 and the second light ray L2 that passes through the first mirror 131 and is reflected by the second mirror 132 toward the light-transmitting member WS, and the third mirror 133 has a concave shape.

（付記４）前記第１ミラー１３１は、凹面形状を備えており、前記第１ミラー１３１の曲率半径は、前記第２ミラー１３２の曲率半径よりも大きいことを特徴とする付記１記載のヘッドアップディスプレイ装置。 (Appendix 4) The head-up display device according to appendix 1, characterized in that the first mirror 131 has a concave shape and the radius of curvature of the first mirror 131 is greater than the radius of curvature of the second mirror 132.

（付記５）前記反射部１３は、前記第１ミラー１３１で反射された前記第１光線Ｌ１、及び、前記第１ミラー１３１を透過し前記第２ミラー１３２で反射された前記第２光線Ｌ２、を前記透光部材ＷＳに向けて反射させる第３ミラー１３３をさらに含み、前記第３ミラー１３３の曲率半径は、前記第１ミラー１３１の曲率半径よりも大きいことを特徴とする付記４記載のヘッドアップディスプレイ装置。 (Appendix 5) The head-up display device according to appendix 4, further comprising a third mirror 133 that reflects the first light ray L1 reflected by the first mirror 131 and the second light ray L2 that passes through the first mirror 131 and is reflected by the second mirror 132 toward the translucent member WS, and the radius of curvature of the third mirror 133 is greater than the radius of curvature of the first mirror 131.

（付記６）前記第３ミラー１３３の曲率半径は、前記第２ミラー１３２の曲率半径よりも大きいことを特徴とする付記５記載のヘッドアップディスプレイ装置。 (Appendix 6) The head-up display device according to appendix 5, characterized in that the radius of curvature of the third mirror 133 is greater than the radius of curvature of the second mirror 132.

（付記７）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１２１と、前記表示素子１２１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偏光とに切り替え可能な切替素子１２２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、前記切替素子１２２を制御する制御部１５と、を有し、前記反射部１３は、第１偏光となる第１光線Ｌ１を反射すると共に第２偏光となる第２光線Ｌ２を透過する第１ミラー１３１と、前記第２光線Ｌ２を反射する第２ミラー１３２と、を含み、前記第１ミラー１３１及び前記第２ミラー１３２は、前記表示素子１２１が前記第１光線Ｌ１を出射するときは、前記透光部材ＷＳ及び前記反射部１３を含む結像光学系の光学焦点Ｆと前記表示部１２との間の位置関係が、前記表示部１２が前記光学焦点Ｆよりも前記射出口１７側となる第１状態となり、前記表示素子１２１が前記第２光線Ｌ２を出射するときは、前記表示部１２が前記光学焦点Ｆよりも前記光源１１側となる第２状態となるように配置されており、前記第１ミラー１３１及び前記第２ミラー１３２のうち少なくとも一方の、上側の曲率半径（Ｒ１Ｕ，Ｒ２Ｕ）と下側の曲率半径（Ｒ１Ｌ，Ｒ２Ｌ）とが互いに異なることで、当該第１ミラー１３１及び当該第２ミラー１３２は、前記第１状態において視認させる前記虚像ＶＩの路面に対する第１角度と、前記第２状態において視認させる前記実像ＲＩの路面に対する第２角度とが、互いに異なるように構成されていることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。 (Appendix 7) A head-up display device 1 has an outlet 17, and emits display light L from the outlet 17 toward a translucent member WS to allow a virtual image VI and a real image RI of a display image represented by the display light L to be visually recognized. The head-up display device 1 includes a display element 121 and a switching element 122 that is provided closer to the outlet 17 along the optical path than the display element 121 and is capable of switching the polarization of the emitted light between a first polarization and a second polarization that are different from each other, and transmits light emitted by a light source 11. the display unit 12 reflecting the light representing the display image displayed on the display unit 12 toward the light-transmitting member WS; and a control unit 15 controlling the switching element 122. The reflecting unit 13 includes a first mirror 131 that reflects a first light ray L1 having a first polarization and transmits a second light ray L2 having a second polarization, and a second mirror 132 that reflects the second light ray L2. When the display element 121 emits the first light ray L1, the positional relationship between the optical focus F of the imaging optical system including the translucent member WS and the reflecting portion 13 and the display portion 12 is in a first state in which the display portion 12 is closer to the exit 17 than the optical focus F, and when the display element 121 emits the second light ray L2, the positional relationship between the display portion 12 and the optical focus F is in a second state in which the display portion 12 is closer to the light source 11 than the optical focus F. The head-up display device is characterized in that the first mirror 131 and the second mirror 132 are configured such that the first angle of the virtual image VI to be viewed in the first state with respect to the road surface and the second angle of the real image RI to be viewed in the second state with respect to the road surface are different from each other by having the upper curvature radius (R1U, R2U) and the lower curvature radius (R1L, R2L) of at least one of the first mirror 131 and the second mirror 132 differ from each other.

（付記８）前記表示部１２は、光路の軸線方向に対し傾斜して配置されていることを特徴とする付記１記載のヘッドアップディスプレイ装置。 (Appendix 8) The head-up display device according to appendix 1, characterized in that the display unit 12 is arranged at an angle to the axial direction of the optical path.

（付記９）前記表示部１２は、上側が前記第１ミラー１３１側となるように傾斜して配置されており、前記第２ミラー１３２の上側の曲率半径Ｒ２Ｕが下側の曲率半径Ｒ２Ｌよりも大きいことで、前記第１状態における前記虚像ＶＩの前記第１角度が４５°未満、前記第２状態における前記実像ＲＩの前記第２角度が４５°以上となるように構成されていることを特徴とする付記２記載のヘッドアップディスプレイ装置。 (Appendix 9) The head-up display device described in appendix 2 is characterized in that the display unit 12 is arranged at an angle such that the upper side is on the first mirror 131 side, and the radius of curvature R2U of the upper side of the second mirror 132 is larger than the radius of curvature R2L of the lower side, so that the first angle of the virtual image VI in the first state is less than 45° and the second angle of the real image RI in the second state is 45° or more.

（付記１０）前記第１ミラー１３１の上側の曲率半径Ｒ１Ｕが下側の曲率半径Ｒ１Ｌよりも大きいことを特徴とする付記３記載のヘッドアップディスプレイ装置。 (Appendix 10) A head-up display device as described in Appendix 3, characterized in that the radius of curvature R1U of the upper side of the first mirror 131 is greater than the radius of curvature R1L of the lower side.

（付記１１）前記表示部１２は、上側が前記第１ミラー１３１側となるように傾斜して配置されており、前記第１ミラー１３１の上側の曲率半径Ｒ１Ｕが下側の曲率半径Ｒ１Ｌよりも小さく、前記第２ミラー１３２の上側の曲率半径Ｒ２Ｕが下側の曲率半径Ｒ２Ｌよりも小さいことで、第１状態における前記虚像ＶＩの前記第１角度が９０°以上、前記第２状態における前記実像ＲＩの前記第２角度が４５°以上となるように構成されていることを特徴とする付記２記載のヘッドアップディスプレイ装置。 (Appendix 11) The head-up display device according to appendix 2, characterized in that the display unit 12 is arranged at an angle such that the upper side is on the first mirror 131 side, and the radius of curvature R1U of the upper side of the first mirror 131 is smaller than the radius of curvature R1L of the lower side, and the radius of curvature R2U of the upper side of the second mirror 132 is smaller than the radius of curvature R2L of the lower side, such that the first angle of the virtual image VI in the first state is 90° or more, and the second angle of the real image RI in the second state is 45° or more.

（付記１２）前記表示部１２は、光路の軸線方向に対し直交して配置されていることを特徴とする付記１記載のヘッドアップディスプレイ装置。 (Appendix 12) The head-up display device according to appendix 1, characterized in that the display unit 12 is arranged perpendicular to the axial direction of the optical path.

（付記１３）前記第１ミラー１３１の上側の曲率半径Ｒ１Ｕが下側の曲率半径Ｒ１Ｌよりも大きいことで、前記第１状態における前記虚像ＶＩの前記第１角度が４５°未満、前記第２状態における前記実像ＲＩの前記第２角度が４５°以上となるように構成されていることを特徴とする付記６記載のヘッドアップディスプレイ装置。 (Appendix 13) The head-up display device described in Appendix 6 is characterized in that the radius of curvature R1U of the upper side of the first mirror 131 is larger than the radius of curvature R1L of the lower side, so that the first angle of the virtual image VI in the first state is less than 45° and the second angle of the real image RI in the second state is 45° or more.

（付記１４）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１２１と、前記表示素子１２１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偏光とに切り替え可能な切替素子１２２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、前記切替素子１２２を制御する制御部１５と、を有し、前記反射部１３は、第１偏光となる第１光線Ｌ１を反射すると共に第２偏光となる第２光線Ｌ２を透過する第１ミラー１３１と、前記第２光線Ｌ２を反射する第２ミラー１３２と、を含み、前記第１ミラー１３１及び前記第２ミラー１３２は、前記表示素子１２１が前記第１光線Ｌ１を出射するときは、前記透光部材ＷＳ及び前記反射部１３を含む結像光学系の光学焦点Ｆと前記表示部１２との間の位置関係が、前記表示部１２が前記光学焦点Ｆよりも前記射出口１７側となる第１状態となり、前記表示素子１２１が前記第２光線Ｌ２を出射するときは、前記表示部１２が前記光学焦点Ｆよりも前記光源１１側となる第２状態となるように配置されており、前記第１ミラー１３１及び前記第２ミラー１３２の、上側の曲率半径（Ｒ１Ｕ，Ｒ２Ｕ）と下側の曲率半径（Ｒ１Ｌ，Ｒ２Ｌ）とが互いに異なることで、当該第１ミラー１３１及び当該第２ミラー１３２は、前記第１状態において視認させる前記虚像ＶＩの路面に対する第１角度と、前記第２状態において視認させる前記実像ＲＩの路面に対する第２角度とが、互いに略同一となるように構成されていることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。 (Appendix 14) A head-up display device 1 has an exit 17, and emits display light L from the exit 17 toward a translucent member WS, thereby allowing a virtual image VI and a real image RI of a display image represented by the display light L to be visually recognized. The head-up display device 1 includes a display element 121, and a switching element 122 that is provided on the exit 17 side along the optical path from the display element 121 and is capable of switching the polarization of the emitted light between a first polarization and a second polarization that are different from each other, and transmits light emitted by a light source 11. The display device includes a display unit 12 that reflects light representing the display image displayed on the display unit 12 toward the light-transmitting member WS, and a control unit 15 that controls the switching element 122. The reflecting unit 13 includes a first mirror 131 that reflects a first light ray L1 having a first polarization and transmits a second light ray L2 having a second polarization, and a second mirror 132 that reflects the second light ray L2. a head-up display device configured such that, when the display element 121 emits the first light ray L1, a positional relationship between the optical focus F of an imaging optical system including the translucent member WS and the reflecting portion 13 and the display portion 12 is a first state in which the display portion 12 is closer to the exit 17 than the optical focus F, and when the display element 121 emits the second light ray L2, the positional relationship between the display portion 12 is closer to the light source 11 than the optical focus F; and, when the display element 121 emits the second light ray L2, a positional relationship between the display portion 12 and the light source 11 than the optical focus F; and, since the upper radii of curvature (R1U, R2U) and the lower radii of curvature (R1L, R2L) of the first mirror 131 and the second mirror 132 are different from each other, the first mirror 131 and the second mirror 132 are configured such that a first angle of the virtual image VI viewed in the first state with respect to the road surface and a second angle of the real image RI viewed in the second state with respect to the road surface are substantially identical to each other.

（付記１５）前記表示部１２は、光路の軸線方向に対し傾斜して配置されていることを特徴とする付記８記載のヘッドアップディスプレイ装置。 (Appendix 15) The head-up display device according to appendix 8, wherein the display unit 12 is arranged at an angle to the axial direction of the optical path.

（付記１６）前記表示部１２は、上側が前記第１ミラー１３１側となるように傾斜して配置されており、前記第１ミラー１３１の上側の曲率半径Ｒ１Ｕが下側の曲率半径Ｒ１Ｌよりも小さく、前記第２ミラー１３２の上側の曲率半径Ｒ２Ｕが下側の曲率半径Ｒ２Ｌよりも大きいことで、前記第１状態における前記虚像ＶＩの前記第１角度が４５°以上、前記第２状態における前記実像ＲＩの前記第２角度が４５°以上となるように構成されていることを特徴とする付記９記載のヘッドアップディスプレイ装置。 (Appendix 16) The head-up display device according to appendix 9, characterized in that the display unit 12 is arranged at an angle such that the upper side is on the first mirror 131 side, and the radius of curvature R1U of the upper side of the first mirror 131 is smaller than the radius of curvature R1L of the lower side, and the radius of curvature R2U of the upper side of the second mirror 132 is larger than the radius of curvature R2L of the lower side, such that the first angle of the virtual image VI in the first state is 45° or more, and the second angle of the real image RI in the second state is 45° or more.

（付記１７）前記表示部１２は、光路の軸線方向に対し直交して配置されていることを特徴とする付記８記載のヘッドアップディスプレイ装置。 (Appendix 17) The head-up display device according to appendix 8, characterized in that the display unit 12 is arranged perpendicular to the axial direction of the optical path.

（付記１８）前記第１ミラー１３１の上側の曲率半径Ｒ１Ｕが下側の曲率半径Ｒ１Ｌよりも大きく、前記第２ミラー１３２の上側の曲率半径Ｒ２Ｕが下側の曲率半径Ｒ２Ｌよりも小さいことで、前記第１状態における前記虚像ＶＩの前記第１角度が４５°未満、前記第２状態における前記実像ＲＩの前記第２角度が４５°未満となるように構成されていることを特徴とする付記１１記載のヘッドアップディスプレイ装置。 (Appendix 18) The head-up display device according to appendix 11 is characterized in that the radius of curvature R1U of the upper side of the first mirror 131 is larger than the radius of curvature R1L of the lower side, and the radius of curvature R2U of the upper side of the second mirror 132 is smaller than the radius of curvature R2L of the lower side, so that the first angle of the virtual image VI in the first state is less than 45°, and the second angle of the real image RI in the second state is less than 45°.

Ｃ車両
ＤＲ乗員
Ｆ光学焦点
Ｌ（Ｌ１，Ｌ２）表示光
ＶＩ虚像
ＲＩ実像
Ｒ１～Ｒ３曲率半径
ＷＳウィンドシールド
１ＨＵＤ装置
１０ＰＧＵ
１１光源
１２表示部
１３反射部
１５制御部
１６筐体
１７開口部
１８カバーガラス
２０スイッチ
２１表示制御部
２２表示部駆動部
３０各種デバイス
１２１表示素子
１２２切替素子
１３１第１ミラー
１３２第２ミラー
１３３第３ミラー

C Vehicle DR Occupant F Optical focus L (L1, L2) Display light VI Virtual image RI Real image R1 to R3 Radius of curvature WS Windshield 1 HUD device 10 PGU
REFERENCE SIGNS LIST 11 Light source 12 Display unit 13 Reflector 15 Control unit 16 Housing 17 Opening 18 Cover glass 20 Switch 21 Display control unit 22 Display unit drive unit 30 Various devices 121 Display element 122 Switching element 131 First mirror 132 Second mirror 133 Third mirror

Claims

A head-up display device having an emission port, and emitting display light from the emission port toward a light-transmitting member to allow a virtual image and a real image of a display image represented by the display light to be visually recognized,
a display section including a display element and a switching element that is provided on the exit side along the optical path from the display element and is capable of switching the polarization of the emitted light between a first polarization and a second polarization that are different from each other, the display section transmitting light emitted by a light source and displaying the display image;
a reflecting section that reflects light representing the display image displayed on the display section toward the light-transmitting member;
A control unit that controls the switching element;
having
The reflecting portion is
a first mirror that reflects a first light beam having the first polarization and transmits a second light beam having the second polarization;
a second mirror that reflects the second light beam;
Including,
The first mirror and the second mirror are
when the display element emits the first light beam, a positional relationship between an optical focal point of an imaging optical system including the light-transmitting member and the reflecting portion and the display portion is in a first state in which the display portion is closer to the exit port than the optical focal point,
When the display element emits the second light beam, the display unit is disposed in a second state in which the display unit is closer to the light source than the optical focus,
the first mirror and the second mirror have a concave shape;
A head-up display device, wherein the radius of curvature of the first mirror is larger than the radius of curvature of the second mirror.

The reflecting portion is
a third mirror that reflects the first light beam reflected by the first mirror and the second light beam transmitted through the first mirror and reflected by the second mirror toward the light-transmitting member,
2. The head-up display device according to claim 1, wherein the radius of curvature of the third mirror is larger than the radius of curvature of the first mirror.

3. The head-up display device according to claim 2, wherein the radius of curvature of the third mirror is larger than the radius of curvature of the second mirror.