JP2023057027A - 画像生成ユニット及びヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、画像生成ユニット及びヘッドアップディスプレイ装置を提供する。【解決手段】画像生成ユニットは、表示パネル、第一照明システム及び第二照明システムを含み、表示パネルは、隣接して設置され、かつ同一の平面に位置する第一結像面及び第二結像面を有する。第一照明システムは第一光束を提供するために用いられ、第一光束は第一入射角で第一結像面に入射し、第一結像面は第一光束を第一映像光束に変換する。第二照明システムは第二光束を提供するために用いられ、第二光束は第二入射角で第二結像面入射し、第二結像面は所第二光束変を第二映像光束に変換する。第一光束が第一結像面入射する伝播径路と、第二光束が第二結像面に入射する伝播径路とは互いに交差せず、第一映像光束及び第二映像光束は異なる出光角で表示パネルを離れる。【選択図】図１

Description

本発明は、光学装置に関し、特に、画像生成ユニット及びヘッドアップディスプレイ装置に関する。

ヘッドアップディスプレイ（head-up display、HUD）が航空機や陸上車両、小売店の窓で広く使用されており、周囲の環境に重ねられた情報をユーザーに提示する。多くの車両に組み込まれているヘッドアップディスプレイは画像生成ユニット（Picture Generation Unit、PGU）及び結像モジュールを有する。結像モジュールは画像生成ユニットにより生成された情報映像をフロントガラスの外側に投射し、これによって、ドライバーは運転中に、ダッシュボードやナビゲーターを見下ろすことなく、車載情報システムにより提供される運転情報を見ることができる。

今のところ、ヘッドアップディスプレイの技術的アーキテクチャでは、単一の画像生成ユニットが単一の視野（field of view、FOV）のみを提供し、単一の虚像画面のみを生成できるため、ヘッドアップディスプレイに表示され得る情報が多くの制限を受けている。よって、現在の技術では、2つの視野及び2つの虚像画面を同時に提供できる1つのヘッドアップディスプレイシステムを実現する必要がある場合、2組の画像生成ユニットを使用しなければならず、これによって、ヘッドアップディスプレイシステムの体積を大きくすることができる。また、ヘッドアップディスプレイシステムが2組の画像生成ユニットを要するので、ヘッドアップディスプレイシステムに必要な素子の数及び製造のコストを増加させることもできる。

なお、この「背景技術」の部分が、本発明の内容への理解を助けるためだけのものであるため、この「背景技術」の部分に開示されている内容は、当業者に知られていない技術を含む可能性がある。よって、この「背景技術」の部分に開示されている内容は、該内容、又は、本発明の１つ又は複数の実施例が解決しようとする課題が本発明の出願前に既に当業者に周知されていることを意味しない。

本発明の目的は、単一の画像生成ユニットを以って2つの結像面を同時に設置し得る画像生成ユニット及びヘッドアップディスプレイ装置を提供することにある。

本発明の他の目的及び利点は、本発明に開示される技術的特徴からさらに理解できる。

上述の1つ又は一部又は全部の目的あるいは他の目的を達成するために、本発明では画像生成ユニットが提供され、それは、表示パネル、第一照明システム及び第二照明システムを含み、そのうち、前記表示パネルは、隣接して設置され、かつ同一の平面に位置する第一結像面及び第二結像面を有し、前記第一照明システムは第一光束を提供するために用いられ、前記第一光束は第一入射角で前記表示パネルの前記第一結像面に入射し、前記第一結像面は前記第一光束を第一映像光束に変換し、また、前記第二照明システムは第二光束を提供するために用いられ、前記第二光束は第二入射角で前記表示パネルの前記第二結像面に入射し、前記第二結像面は前記第二光束を第二映像光束に変換し、そのうち、前記第一光束が前記第一結像面に入射する伝播径路（光路）と、前記第二光束が前記第二結像面に入射する伝播径路とは互いに交差せず、前記第一映像光束及び前記第二映像光束は異なる出光角で前記表示パネルから離れる。

本発明では第一映像光束及び第二映像光束を目標(target)素子に投射するために用いられるヘッドアップディスプレイ装置がさらに提供され、前記ヘッドアップディスプレイ装置は画像生成ユニットを含み、前記画像生成ユニットは表示パネル、第一照明システム及び第二照明システムを含み、そのうち、前記表示パネルは、隣接して設置され、かつ同一の平面に位置する第一結像面及び第二結像面を有し、前記第一照明システムは第一光束を提供するために用いられ、前記第一光束は第一入射角で前記表示パネルの前記第一結像面に入射し、前記第一結像面は前記第一光束を前記第一映像光束に変換し、また、前記第二照明システムは第二光束を提供するために用いられ、前記第二光束は第二入射角で前記表示パネルの前記第二結像面に入射し、前記第二結像面は前記第二光束を前記第二映像光束に変換し、そのうち、前記第一光束が前記第一結像面に入射する伝播径路と、前記第二光束が前記第二結像面に入射する伝播径路とは交差せず、前記第一映像光束及び前記第二映像光束は異なる出光角で前記表示パネルを離れ、前記ヘッドアップディスプレイ装置はさらに映像伝播モジュールを含み、前記映像伝播モジュールは、前記画像生成ユニットからの前記第一映像光束及び前記第二映像光束を前記目標素子に伝播させ、それぞれ、第一虚像及び第二虚像を形成させるために用いられる。

上述により、この画像生成ユニットのアーキテクチャを使用し、照明システム及び光伝播アセンブリの設計と併せて、1つの画像生成ユニットを以って照明光束を1つの表示パネルの2つの結像面に同時に提供する機能を達成でき、また、その2つの結像面は何れも、単独で該結像面を提供する照明システムを有するため、その2つの結像面の照明システムが高い効率性能（efficiency performance）を有するようにさせることもできる。よって、画像生成ユニット及びヘッドアップディスプレイ装置の全体的なアーキテクチャは、体積が比較的小さく、電力消費が比較的少なく、コストが比較的低いなどの利点を有する。

本発明の上述の特徴及び利点をより明らかにするために、以下、実施例を挙げて図面とともに詳細な説明を行う。

本発明の実施例による画像生成ユニットを示す図である。 本発明の実施例によるヘッドアップディスプレイ装置を示す図である。 本発明のもう１つの実施例によるヘッドアップディスプレイ装置を示す図である。

本発明の上述した及び他の技術的内容、特徴、機能及び効果は、添付した図面に基づく次のような好適な実施例の詳細な説明により明確になる。なお、以下の実施例に言及されている方向についての用語、例えば、上、下、左、右、前又は後などは、添付した図面の方向に過ぎない。よって、使用されている方向の用語は、本発明を説明するためだけのものであり、本発明を限定するためのものではない。

図1は本発明の実施例による画像生成ユニットを示す図である。図2は本発明の実施例によるヘッドアップディスプレイ装置を示す図である。図1及び図2に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置200の画像生成ユニット100は第一映像光束I1及び第二映像光束I2を提供し、また、第一映像光束I1及び第二映像光束I2を目標素子220に投射する。本実施例において、ヘッドアップディスプレイ装置200は例えば、自動車などの車両に使用され、例えば、自動車のダッシュボードの下方に取り付けられる。目標素子220は例えば、自動車のフロントガラスである。第一映像光束I1及び第二映像光束I2は目標素子220によって観察者（例えば、車両のドライバー）の目Eに反射され、これによって、観察者は目標素子220（フロントガラス）の前方で異なる結像距離及異なる運転情報を有する第一虚像VM1及び第二虚像VM2を見ることができる。

図1は本発明の実施例による画像生成ユニットを示す図である。図1に示すように、画像生成ユニット100は表示パネル150、第一照明システム110及び第二照明システム130を含む。表示パネル150は隣接して設置される第一結像面152及び第二結像面154を含み、両者はそれぞれ第一照明システム110及び第二照明システム130に対応し、また、第一結像面152及び第二結像面154は表示パネル150の同一の平面に位置し、それぞれ、異なる又は関連する映像情報を提供する。

図1に示すように、第一照明システム110は第一光束L1を提供するために用いられ、表示パネル150の第一結像面152は第一光束L1の伝播径路に位置する。第一光束L1は第一入射角θ1iで表示パネル150の第一結像面152に入射し、第一結像面152は第一光束L1を第一映像光束I1に変換する。第二照明システム130は第二光束L2を提供するために用いられ、表示パネル150の第二結像面154は第二光束L2の伝播径路に位置し、第二光束L2は第二入射角θ2iで表示パネル150の第二結像面154入射し、第二結像面154は第二光束L2を第二映像光束I2に変換する。

図1に示すように、第一照明システム110は第一光源112、コリメートレンズ114及び光伝播アセンブリ120を含む。第一照明システム110の第一光源112は第一光束L1を発し、第一光束L1はコリメートレンズ114及び光伝播アセンブリ120を順次経由して表示パネル150の第一結像面152に入射する。

幾つかの実施例によれば、第一光束L1は単色光又は多色光であっても良いが、本発明はこれに限られない。幾つかの実施例によれば、第一照明システム110の第一光源112は1つ又は複数の発光素子である。発光素子の数がニーズに応じて決定されても良いが、本発明はこれについて限定しない。幾つかの実施例によれば、発光素子は発光ダイオード又はレーザーダイオードであり、あるいは、類似した性質（特性）を持つ他の素子であっても良いが、本発明はこれに限定されない。

第一照明システム110のコリメートレンズ114は第一光源112からの第一光束L1の伝播径路に位置し、第一光束L1をコリメートするために用いられる。幾つかの実施例によれば、コリメートレンズ114はコリメートされた後の第一光束L1の発散角を1°未満にするが、システムのニーズに応じて他の適切な角度であっても良く、本発明はこれに限定されない。

図1に示すように、第一照明システム110の光伝播アセンブリ120はレンズ122、レンズ124及び反射鏡（反射ミラー）126を含む。本実施例において、光伝播アセンブリ120のレンズの数が2つであり、反射鏡の数が1つであるが、レンズ及び反射鏡の数はシステムのニーズに応じて他の適切な数であっても良く、本発明はこれに限定されない。

第一光源112が発する第一光束L1はコリメートレンズ114、レンズ122、レンズ124及び反射鏡126を順次通過し、また、反射鏡126によって表示パネル150の第一結像面152に反射される。第一光源112、コリメートレンズ114及び光伝播アセンブリ120の配置、特に、反射鏡126の角度を調整することで、第一光束L1が第一結像面152に入射する入光角が第一入射角θ1iになるように調整できる。本実施例において、反射鏡126は平面反射鏡である。他の実施例において、光伝播アセンブリ120の光学素子は他の組み合わせや配列方式を有しても良いが、本発明はこれに限られない。

図1に示すように、第二照明システム130は第二光源132、コリメートレンズ134及び光伝播アセンブリ140を含む。第二照明システム130の第二光源132は第二光束L2を発し、第二光束L2はコリメートレンズ134及び光伝播アセンブリ140を順次経由して表示パネル150の第二結像面154に入射する。

幾つかの実施例によれば、第二光束L2は単色光又は多色光であっても良いが、本発明はこれに限定されない。幾つかの実施例によれば、第二光束L2は第一光束L1と同じ色の光であっても良く、第一光束L1とは異なる色の光であっても良いが。本発明はこれに限定されない。幾つかの実施例によれば、第二光源132は1つ又は複数の発光素子である。発光素子の数がニーズに応じて決定されても良いが、本発明はこれについて限定しない。幾つかの実施例によれば、第二光源132の発光素子の数は第一光源112の発光素子の数と同じであっても良く又は異なっても良いが、本発明はこれに限定されない。幾つかの実施例によれば、発光素子は発光ダイオード又はレーザーダイオードであり、あるいは、類似した性質（特性）を持つ他の素子であっても良いが、本発明はこれに限定されない。

第二照明システム130のコリメートレンズ134は第二光源132からの第二光束L2の伝播径路に位置し、第二光束L2をコリメートするために用いられる。幾つかの実施例によれば、コリメートレンズ134はコリメートされた後の第二光束L2の発散角を1°未満にするが、システムのニーズに応じて他の適切な角度であっても良く、本発明はこれに限定されない。

図1に示すように、第二照明システム130の光伝播アセンブリ140はレンズ142、反射鏡144及びレンズ146を含む。本実施例において、光伝播アセンブリ140のレンズの数が2つであり、反射鏡の数が1つであるが、レンズ及び反射鏡の数はシステムのニーズに応じて他の適切な数であっても良く、本発明はこれに限定されない。

第二光源132が発する第二光束L2はコリメートレンズ134、レンズ142、反射鏡144及びレンズ146に順次通過して表示パネル150の第二結像面154に入射する。第二光源132、コリメートレンズ134及び光伝播アセンブリ140の配置を調整することで、第二光束L2が第二結像面154に入射する入光角が第二入射角θ2iになるように調整できる。他の実施例において、光伝播アセンブリ140の光学素子は他の組み合わせや配列方式を有しても良いが、本発明はこれに限定されない。

第一光束L1が第一結像面152に入射する伝播径路と、第二光束L2が第二結像面154に入射する伝播径路とは互いに交差せず、また、第一映像光束I1及び第二映像光束I2はそれぞれ第一出光角θ1o及び第二出光角θ2oで表示パネル150を離れる。そのうち、第一出光角θ1o及び第二出光角θ2oは第一光束L1及び第二光束L2が表示パネル150を離れる方向と法線Nとの夾角である。

第一光束L1が第一結像面152に入射する第一入射角θ1iと、第二光束L2が第二結像面154に入射する第二入射角θ2iとが異なるので、第一光束L1と第二光束L2の光路は干渉する可能性があり、その結果、一部の第一光束L1が第二結像面154に入射するか、又は、一部の第二光束L2が第一結像面152に入射するようになり、これによって、後続の映像に不要な迷光やゴースティングを生成させる可能性がある。

よって、図1に示すように、第一照明システム110の光伝播アセンブリ120の反射鏡126は第一照明システム110と第二照明システム130との間に配置され、第一光束L1が第一結像面152に入射する伝播径路と、第二光束L2が第二結像面154に入射する伝播径路とが互いに交差しないようにさせるために用いられる。そのうち、反射鏡126は例えば、ヘッドアップディスプレイの筐体（図示せず）に固定されることによって2つの照明システムの間に設置される。より詳細に説明すると、反射鏡126は例えば、表示パネル150の側に配置され、かつ実際の光路に従って表示パネル150に対して傾斜しても良く、これによって、第一光束L1は第一入射角θ1iで表示パネル150の第一結像面152に入射するようになる。反射鏡126の配置により、第一光束L1と第二光束L2が第一結像面152と第二結像面154において光路上で干渉することを効果的に遮断でき、また、第一照明システム110の反射鏡の配置も提供し、これによって、第一結像面152に必要な第一照明システム110からの第一光束L1の第一入光角θ1iの制限を満足できる。

幾つかの実施例によれば、反射鏡126の反射面は第一光束L1を反射でき、反射鏡126のもう１つの面、即ち、反射面の対向面には吸光素子があり、それは反射鏡に入射する第二光束L2を吸収することで、第二光束L2が光路において生成する迷光が第一光束L1の光路又は表示パネル150の第一結像面152に進入することを回避できる。

幾つかの実施例によれば、表示パネル150は液晶表示パネル150又は類似した機能を有する他の素子であり、表示パネル150の第一結像面152及び第二結像面152は例えば、異なる映像情報を提供し、第一映像光束I1及び第二映像光束I2が形成する第一虚像VM1及び第二虚像VM2が異なる運転情報を提示するようにさせる。幾つかの実施例によれば、第一映像光束I1が形成する第一虚像VM1は固定運転情報、例えば、車速、燃料レベル、走行距離、速度制限などを含んでも良く、第二映像光束I2が形成する第二虚像VM2は道路状況に応じた運転情報、例えば、左右方向転換標識、ランドマーク情報、警告標識などを含んでも良いが、本発明はこれに限定されない。

画像生成ユニット100は拡散素子160をさらに含み、拡散素子160は第一光束L1が第一結像面152に入射する光路及び第二光束L2が第二結像面154入射する光路に位置する。拡散素子160は表示パネル150の入光面に配置される。幾つかの実施例によれば、画像生成ユニット100は拡散素子160を含まなくても良いが、本発明はこれに限定されない。

図1に示すように、拡散素子160は第一拡散素子162及び第二拡散素子164を含む。第一拡散素子162は表示パネル150の第一結像面152に対応して表示パネル150の第一結像面152に配置され、第一光束L1は第一拡散素子162を経由して第一結像面152に伝播する。第二拡散素子164は表示パネル150の第二結像面154に対応して表示パネル150の第二結像面154に配置され、第二光束L2は第二拡散素子164を経由して第二結像面154に伝播する。第一拡散素子162及び第二拡散素子164により、それぞれ、第一拡散素子162を通過した第一光束L1及び第二拡散素子164を通過した第二光束L2の均一度及び品質を向上させることができる。幾つかの実施例によれば、第一拡散素子162及び第二拡散素子164は実際のニーズに応じて同じ又は異なるヘイズ（濁度（曇度））を有し、これによって、同じ又は異なる拡散能力を生成できる。また、他の実施例において、第一拡散素子162は例えば、第一光源112と表示パネル150の第一結像面152との間に配置されても良く、第二拡散素子164は例えば、第二光源132と表示パネル150の第二結像面154との間に配置されても良い。

図1に示すような画像生成ユニット100では、2つの照明システムにより、2つの結像面を有する単一の表示パネル150と併せて、2つの異なる映像光束を同時に生成でき、また、画像生成ユニットのサイズを小さくし、コストを低減することもできる。さらに、反射鏡126を設置することにより、第一光束L1と第二光束L2の伝播径路が交差しないようにさせることができ、その結果、第一光束L1と第二光束L2の干渉を避けることができる。幾つかの実施例において、照明システムの数が2組よりも大きくても良く、結像面の数も2つよりも大きくても良く、これによって、より多くの虚像映像を生成できる。

図2は本発明の実施例によるヘッドアップディスプレイ装置を示す図である。便宜のため、図2において、第一映像光束I1及び第二映像光束I2は、光軸に沿った進行方向のみが示されている。

図2に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置200は画像生成ユニット100、映像伝播モジュール210及び目標素子220を含む。ヘッドアップディスプレイ装置200は、画像生成ユニット100が発する第一映像光束I1及び第二映像光束I2を目標素子220に投射するために用いられる。第一映像光束I1及び第二映像光束I2は目標素子220によって観察者の目Eに反射され、これによって、観察者は目標素子220の前方で異なる結像距離及び異なる映像情報を有する第一虚像VM1及び第二虚像VM2を見ることができる。

ヘッドアップディスプレイ装置200の映像伝播モジュール210は、画像生成ユニット100からの第一映像光束I1及び第二映像光束I2を目標素子220に伝播させ、それぞれ、第一虚像VM1及び第二虚像VM2を形成させるために用いられる。

図2に示すように、画像生成ユニット100からの第一映像光束I1及び第二映像光束I2は、異なる第一出光角θ1o及び第二出光角θ2oで画像生成ユニット100の表示パネル150から離れて映像伝播モジュール210に入射する。図2に示すように、映像伝播モジュール210は結像鏡組212、結像鏡組214及び曲面鏡216を含み、そのうち、結像鏡組212及び結像鏡組214はそれぞれ、第一映像光束I1及び第二映像光束I2の伝播径路に位置する。映像伝播モジュール210が有するレンズの数及び位置がニーズに応じて調整され得るが、本発明はこれに限定されない。

図2に示すように、結像鏡組212は例えば1つの反射鏡を有し、結像鏡組214は例えば1つの反射鏡を有し、第一映像光束I1は画像生成ユニット100を離れた後に、反射鏡（結像鏡組212）によって反射された後に曲面鏡216に入射する。第二映像光束I2は画像生成ユニット100を離れた後に、反射鏡（結像鏡組214）によって反射された後に曲面鏡216に入射する。ヘッドアップディスプレイ装置200に１つのみの表示パネル150が配置されるので、第一光束L1及び第二光束L2は、それぞれ、表示パネル150の法線Nに対する第一入射角θ1i及び第二入射角θ2iで対応する結像面152、154に入射する。また、第一映像光束I1及び第二映像光束I2は、それぞれ、表示パネル150の法線Nに対する第一出光角θ1o及び第二出光角θ2oで離れる。これらの角度の設計により、同一の表示パネル150から射出する第一映像光束I1及び第二映像光束I2がそれぞれ対応する結像鏡組212、214に伝播するようにさせることができる。

幾つかの実施例によれば、曲面鏡216はフリー曲面反射鏡（free-form mirror）であっても良いが、これに限定されない。曲面鏡216は結像鏡組212からの第一映像光束I1及び結像鏡組214からの第二映像光束I2を受けるために用いられる。第一映像光束I1及び第二映像光束I2はそれぞれ曲面鏡216により目標素子220に伝播し、対応して第一虚像VM1及び第二虚像VM2を形成する。第一映像光束I1及び第二映像光束I2が表示パネル150から射出した後に映像伝播モジュール210において伝播する距離が異なるので、第一虚像VM1と第二虚像VM2は目標素子220に対して異なる結像距離を有する。より詳細に説明すると、映像伝播モジュール210を経由して、第一映像光束I1の、画像生成ユニット100から、該第一映像光束I1が形成する第一虚像VM1の位置までの光路長（光学距離）は、第二映像光束I2の、画像生成ユニット100から、該第二映像光束I2が形成する第二虚像VM2の位置までの光路長よりも大きい。また、他の実施例において、結像鏡組212は例えば複数の反射鏡を有し、結像鏡組214は例えば複数の反射鏡を有し、かつ結像鏡組212と結像鏡組214の反射鏡の数は異なっても良く、つまり、第一映像光束I1と第二映像光束I2の映像伝播モジュール210における伝播距離が異なるようにさせることを達成できれば、本発明は反射鏡の数について限定しない。

図3は本発明のもう1つの実施例によるヘッドアップディスプレイ装置を示す図である。便宜のため、図3において、第一映像光束I1及び第二映像光束I2は、光軸に沿った進行方向のみが示されている。また、図3のヘッドアップディスプレイ装置300は図2のヘッドアップディスプレイ装置200と類似しているが、両者の主な相違点は次のとおりである。即ち、本実施例において、ヘッドアップディスプレイ装置300は光学素子230をさらに含み、それは画像生成ユニット100と、結像鏡組212及び結像鏡組214との間に位置する。

第一映像光束I1と第二映像光束I2の光路がヘッドアップディスプレイ装置の光路において互いに干渉するときに、ユーザーの目Eは迷光を見ることができると同時に、第一虚像VM1において一部の第二虚像VM2の画面を観察した可能性があり、又は、第二虚像VM2において一部の第一虚像VM1の画面を観察した可能性がある。第一映像光束I1と第二映像光束I2がヘッドアップディスプレイ装置200の結像システムで互いに干渉することを避けるために、画像生成ユニット100は反射鏡126により、第一映像光束I1を生成する第一光束L1の光路と、第二映像光束I2を生成する第二光束L2の光路を遮断（分離）する。ヘッドアップディスプレイ装置の構造の設計により、第一映像光束I1と第二映像光束I2が画像生成ユニット100を離れる出光角は、第一映像光束I1と第二映像光束I2が互いに干渉するようにさせる可能性がある。よって、ヘッドアップディスプレイ装置300に配置される光学素子230は第一映像光束I1と第二映像光束I2を分離するために用いられ、これによって、第一映像光束I1は結像鏡組214に進入できず、第二映像光束I2は結像鏡組212に進入できない。このようして、第一虚像VM1と第二虚像VM2において互いに干渉した迷光が出現しないように確保でき、結像品質を向上させることができる。

幾つかの実施例によれば、光学素子230の材料は吸光特性を有する材料である。また、光学素子230は結像システムの設計の変更に伴ってその位置又は形状が変わることができ、これによって、第一映像光束I1と第二映像光束I2を分離する目的を達成できる。なお、本発明では光学素子230の位置又は形状について限定しない。

他の幾つかの実施例によれば、光学素子230は偏光特性を有する材料であっても良く、例えば、偏光片（偏光板）である。第一映像光束I1又は第二映像光束I2が光学素子230を通過する角度と、光学素子230の偏光方向との間の夾角が90度であれば、第一映像光束I1と第二映像光束I2の迷光を遮蔽（防止）する効果を達成することもできる。本実施例において、光学素子230及び反射鏡126はそれぞれ表示パネル150の相対する両側に配置され、かつ表示パネル150に接近するように配置されても良い。図3の実施例において、反射鏡126は例えば表示パネル150に接続され、かつ2つの結像面の間に位置し、光学素子230は表示パネル150に接近するように配置される。なお、2つの光束又は2つの映像光束が互いに干渉することを回避できる設計であれば良く、本発明はこれについて限定しない。

以上のことから、本発明の画像生成ユニットは、2組の照明システムにより、照明光束を1つの表示パネルの2つの結像面に同時に提供することができる。よって、画像生成ユニットのサイズを小さくし、コストを低減し、ヘッドアップディスプレイ装置に表示される2つの虚像がより良い結像品質を有するようにさせることができる。

本発明は、前述した好適な実施例に基づいて以上のように開示されたが、前述した好適な実施例は、本発明を限定するためのものでなく、当業者は、本発明の精神と範囲を離脱しない限り、本発明に対して些細な変更と潤色を行うことができるので、本発明の保護範囲は、添付した特許請求の範囲に定まったものを基準とする。また、本発明の何れの実施例又は特許請求の範囲は、本発明に開示された全ての目的又は利点又は特徴を達成する必要がない。また、要約の一部と発明の名称は、文献の検索を助けるためのみのものであり、本発明の権利範囲を限定するものでない。また、本明細書又は特許請求の範囲に言及びされている「第一」、「第二」などの用語は、要素（element）に名前を付け、又は、異なる実施例又は範囲を区別するためのもののみであり、要素の数上の上限又は下限を限定するためのものでない。

100：画像生成ユニット
110：第一照明システム
112：第一光源
114、134：コリメートレンズ
120、140：光伝播アセンブリ
122、124、142、146：レンズ
126、144：反射鏡
130：第二照明システム
132：第二光源
150：表示パネル
152：第一結像面
154：第二結像面
160：拡散素子
162：第一拡散素子
164：第二拡散素子
200、300：ヘッドアップディスプレイ装置
210：映像伝播モジュール
212：結像鏡組
214：結像鏡組
216：曲面鏡
220：目標素子
230：光学素子
E:目
I1：第一映像光束
I2：第二映像光束
L1：第一光束
L2：第二光束
N：法線
VM1：第一虚像
VM2：第二虚像
θ1i：第一入射角
θ1o：第一出光角
θ2i：第二入射角
θ2o：第二出光角

Claims (20)

1. 画像生成ユニットであって、
   表示パネル、第一照明システム及び第二照明システムを含み、
   前記表示パネルは、隣接して設置され、かつ同一の平面に位置する第一結像面及び第二結像面を有し、
   前記第一照明システムは第一光束を提供するために用いられ、前記第一光束は第一入射角で前記表示パネルの前記第一結像面に入射し、前記第一結像面は前記第一光束を第一映像光束に変換し、
   前記第二照明システムは第二光束を提供するために用いられ、前記第二光束は第二入射角で前記表示パネルの前記第二結像面入射し、前記第二結像面は前記第二光束を第二映像光束に変換し、
   前記第一光束が前記第一結像面に入射する伝播径路と、前記第二光束が前記第二結像面に入射する伝播径路とは互いに交差せず、前記第一映像光束及び前記第二映像光束は異なる出光角で前記表示パネルから離れる、画像生成ユニット。
2. 請求項1に記載の画像生成ユニットであって、
   前記第一入射角と前記第二入射角はそれぞれ異なる角度を有する、画像生成ユニット。
3. 請求項1に記載の画像生成ユニットであって、
   前記第一照明システムは、第一光源、コリメートレンズ及び光伝播アセンブリを含み、
   前記第一光束は、前記第一光源から発し、前記コリメートレンズ及び前記光伝播アセンブリを順次経由して前記第一結像面入射する、画像生成ユニット。
4. 請求項3に記載の画像生成ユニットであって、
   前記第一照明システムの前記光伝播アセンブリは反射鏡を含み、
   前記反射鏡は、前記第一照明システムと前記第二照明システムとの間に配置され、前記第一光束が前記第一結像面入射する伝播径路と、前記第二光束が記第二結像面に入射する伝播径路とが互いに交差しないようにさせる、画像生成ユニット。
5. 請求項4に記載の画像生成ユニットであって、
   前記第一光源から発する前記第一光束は、前記コリメートレンズ、前記光伝播アセンブリ及び前記反射鏡を順次経由して、前記反射鏡によって前記第一結像面に反射される、画像生成ユニット。
6. 請求項3に記載の画像生成ユニットであって、
   前記第一光源は1つ又は複数の発光素子であり、前記発光素子は発光ダイオード又はレーザーダイオードである、画像生成ユニット。
7. 請求項1に記載の画像生成ユニットであって、
   前記第二照明システムは第二光源、コリメートレンズ及び光伝播アセンブリを含み、
   前記第二光束は、前記第二光源から発し、前記コリメートレンズ及び前記光伝播アセンブリを順次経由して前記第二結像面に入射する、画像生成ユニット。
8. 請求項7に記載の画像生成ユニットであって、
   前記第二光源は1つ又は複数の発光素子であり、前記発光素子は発光ダイオード又はレーザーダイオードである、画像生成ユニット。
9. 請求項1に記載の画像生成ユニットであって、
   前記表示パネルは液晶表示パネルである、画像生成ユニット。
10. 請求項1に記載の画像生成ユニットであって、
    拡散素子をさらに含み、
    前記拡散素子は、前記表示パネルに配置され、かつ前記第一光束が前記第一結像面に入射する前記伝播径路及び前記第二光束が前記第二結像面に入射する前記伝播径路に位置する、画像生成ユニット。
11. 請求項10に記載の画像生成ユニットであって、
    前記拡散素子は前記表示パネルの入光面に配置される、画像生成ユニット。
12. 請求項1に記載の画像生成ユニットであって、
    前記表示パネルの前記第一結像面に配置される第一拡散素子；及び
    前記表示パネルの前記第二結像面に配置される第二拡散素子をさらに含み、
    前記第一拡散素子及び前記第二拡散素子は異なる拡散能力を有し、前記第一光束は前記第一拡散素子を通過した後に前記第一結像面に伝播し、前記第二光束は前記第二拡散素子を通過した後に前記第二結像面に伝播する、画像生成ユニット。
13. 第一映像光束及び第二映像光束を目標素子に投射するために用いられるヘッドアップディスプレイ装置であって、
    画像生成ユニット及び映像伝播モジュールを含み、
    前記画像生成ユニットは表示パネル、第一照明システム及び第二照明システムを含み、
    前記表示パネルは、隣接して設置され、かつ同一の平面に位置する第一結像面及び第二結像面を有し、
    前記第一照明システムは第一光束を提供するために用いられ、前記第一光束は第一入射角で前記表示パネルの前記第一結像面に入射し、前記第一結像面は前記第一光束を前記第一映像光束に変換し、
    前記第二照明システムは第二光束を提供するために用いられ、前記第二光束は第二入射角で前記表示パネルの前記第二結像面に入射し、前記第二結像面は前記第二光束を前記第二映像光束に変換し、
    前記第一光束が前記第一結像面に入射する伝播径路と、前記第二光束が前記第二結像面に入射する伝播径路とは交差せず、前記第一映像光束及び前記第二映像光束は異なる出光角で前記表示パネルから離れ、
    前記映像伝播モジュールは、前記画像生成ユニットからの前記第一映像光束及び前記第二映像光束を前記目標素子に伝播させ、それぞれ、第一虚像及び第二虚像を形成させるために用いられる、ヘッドアップディスプレイ装置。
14. 請求項13に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
    前記第一虚像と前記第二虚像は異なる映像情報を有し、かつ前記目標素子に対して異なる結像距離を有する、ヘッドアップディスプレイ装置。
15. 請求項13に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
    前記第一映像光束と前記第二映像光束は前記映像伝播モジュールにおいて異なる伝播距離を有し、前記映像伝播モジュールは曲面鏡を含む、ヘッドアップディスプレイ装置。
16. 請求項13に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
    前記第一照明システムは第一光源、コリメートレンズ及び光伝播アセンブリを含み、
    前記第一光束は、前記第一光源から発し、前記コリメートレンズ及び前記光伝播アセンブリを順次経由して前記第一結像面に入射する、ヘッドアップディスプレイ装置。
17. 請求項16に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
    前記第一照明システムの前記光伝播アセンブリは反射鏡を含み、
    前記反射鏡は前記第一照明システムと前記第二照明システムとの間に配置され、前記第一光束が前記第一結像面入射する伝播径路と、前記第二光束が前記第二結像面に入射する伝播径路とが互いに交差しないようにさせる、ヘッドアップディスプレイ装置。
18. 請求項17に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
    前記第一光源から発する前記第一光束は、前記コリメートレンズ、前記光伝播アセンブリ及び前記反射鏡を順次経由して、前記反射鏡によって前記第一結像面に反射される、ヘッドアップディスプレイ装置。
19. 請求項13に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
    前記第二照明システムは第二光源、コリメートレンズ及び光伝播アセンブリを含み、
    前記第二光源から発する前記第二光束は、前記コリメートレンズ及び前記光伝播アセンブリを経由して前記第二結像面に入射する、ヘッドアップディスプレイ装置。
20. 請求項13に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
    前記画像生成ユニットは、
    前記表示パネルの前記第一結像面に配置される第一拡散素子；及び
    前記表示パネルの前記第二結像面に配置される第二拡散素子をさらに含み、
    前記第一拡散素子及び前記第二拡散素子は異なる拡散能力を有し、前記第一光束は前記第一拡散素子を通過した後に前記第一結像面に伝播し、前記第二光束は前記第二拡散素子を通過した後に前記第二結像面に伝播する、ヘッドアップディスプレイ装置。

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