JP2014191143A - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
精度よく安定した表示光を出射することができるヘッドアップディスプレイ装置を提供する。
【解決手段】
コリメートレンズ３０は、表示手段１０が出射した画像光Ｌを平行光Ｍとし、平行ライトガイド４０は、コリメートレンズ３０からの平行光Ｍを入射し、平行光Ｍの一部を反射し一部を透過光Ｎとして透過する第一面４１と、平行光Ｍを第一面４１へ反射する第二面４２とを平行に設け、第一面４１から複数の透過光Ｎを出射し、平行光Ｍは、第一面４１に所定の入射角Ａをもって入射する。
【選択図】図２

Description

本発明はヘッドアップディスプレイ装置に関する。

従来のヘッドアップディスプレイとして、特許文献１に開示された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は、表示デバイスと、コリメートレンズと、一対の平行に配置された平面ミラーとから構成されている。一対の平面ミラーのうち、一方の平面ミラーは、入射した光の一部を反射し一部を透過する半透過ミラーである。表示デバイスから出射した光（表示光）は、コリメートレンズによって平行な光となり、一対の平行に配置された平面ミラーに入射する。一対の平行に配置された平面ミラーのうちの一方の平面ミラーは、半透過ミラーであるので、半透過ミラーに入射した平行な光の一部が、半透過ミラーから出射する。一対の平行に配置された平面ミラーに入射した平行な光は、平面ミラーの間で反射を繰り返す。これにより、半透過ミラーから複数の光が出射される。この半透過ミラーから出射した複数の平行な光が平面透明板（いわゆるコンバイナ）で反射され、その平行な光が観察者の眼に達する。観察者の眼には平行な光が入射するので、観察者がコンバイナに投影された虚像を見ることによって、観察者は遠方に表示像があるように認識する。

この表示の距離感（遠近感）について簡単に説明すると、観察者は、図１０に示すように、右眼３Ｒ、左眼３Ｌに入射される物体Ｇ１までの視線Ｅ１のなす角により、物体Ｇ１との距離を認識する。物体が離れた位置（Ｇ２）にある場合、右眼３Ｒ、左眼３Ｌに入射される物体Ｇ２までの視線Ｅ２のなす角は小さくなり、物体Ｇ２が遠方にあるように認識する。特許文献１に記載の半透過ミラーから出射される光は、図１１に示すように、光を略平行に観察者の右眼３Ｒ、左眼３Ｌに入射されるため、右眼３Ｒと左眼３Ｌの視線Ｅ３のなす角は、ゼロ（平行）になるため、物体Ｇ３が（無限）遠方にあるかのように認識させることができる。また、特許文献１に記載の半透過ミラーからは、平行な光が複数出射されるため、図１１に示すように、右眼３Ｒ、左眼３Ｌの位置が動いても虚像を見ることができる広い視認可能領域を確保することができる。
このような構成において、反射を繰り返す一対の平面ミラーは、平行が保たれることにより、半透過ミラーから複数の光を、安定的に一定の出射角をもって出射する。

国際公開第２０１０／０９２４０９号

しかしながら、上記のようなヘッドアップディスプレイ装置においては、一対の平行ミラーを高精度に位置合わせする必要があり、組み立てによる誤差などにより、一対の平行ミラーの平行度が崩れてしまい、安定した出射光が得られないおそれがあった。

本発明は上記を鑑みてなされたものであり、精度よく安定した表示光を出射することができるヘッドアップディスプレイ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置は、表示光を投影し、前記表示光が表す像を虚像として視認させるヘッドアップディスプレイ装置であって、前記像を表す光を出射する表示手段と、前記表示手段が出射した光を平行光とするコリメート光学系と、前記コリメート光学系からの平行光を入射し、平行光の一部を反射し一部を透過光として透過する第一面と、平行光を前記第一面へ反射する第二面とを平行に設け、前記第一面から複数の透過光を出射する平行光学部材と、を備え、前記平行光は、前記第一面に所定の入射角をもって入射し、前記第一面における前記透過光を前記表示光として投影する、ことを特徴とする。

本発明によれば、光を透過反射する第一面と、光を反射する第二面とを平行に設けた平行光学部材を備えることにより、第一面と第二面との平行を高精度に形成することができる。さらに、平行光が第一面に対して所定の入射角をもって入射するので、第一面と第二面が平行関係にあることから、平行光学部材内で反射する反射光は第一面に常に前記所定の入射角をもって入射されるため、第一面から出射される（第一面を透過する）透過光は、第一面に対して一定の角度をもった平行な透過光（表示光）を安定して出射することができる。

本発明の第一実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置を車両に搭載した様子を示す模式図である。 上記実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の構成を示すＸＺ平面における概略断面図である。 上記実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の構成を示すＹＺ平面における概略断面図である。 上記実施形態における平面ライトガイド内を進行する光の光路を説明する図である。 上記実施形態に係る光学シミュレーションを説明するための模式図である。 本発明の第二実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の構成を示すＸＺ平面における概略断面図である。 本発明の第三実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置を車両に搭載した様子を示す模式図である。 上記実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の構成を示すＸＹ平面における概略断面図である。 上記実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の構成を示すＹＺ平面における概略断面図である。 表示の遠近感を説明するための図である。 遠方表示を説明するための図である。

（第一実施形態）
本発明の実施の形態について、図１〜図５を参照して説明する。

図１に本実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ装置（以下、ＨＵＤ装置と記載）の概略を示す。ここで、車両２の左右方向（観察者の眼３の左右方向）をＸ軸、車両２の上下方向（観察者の眼３の上下方向）をＹ軸、Ｘ軸およびＹ軸に垂直で観察者の視線方向をＺ軸とする（図１）。
本実施の形態に係るＨＵＤ装置１は、図１に示すように、車両２のダッシュボード内に設置される。ＨＵＤ装置１は、出射部６１から表示画像の虚像Ｖを表す表示光Ｌを車両２のフロントガラス（平面）２ａへ出射する。フロントガラス２ａに反射された表示光Ｌは、観察者の眼３に達する。観察者はフロントガラス２ａに反射された表示光Ｌが表す表示画像の虚像（フロントガラス２ａに投影された虚像）Ｖを視認する。観察者はフロントガラス２ａを通して、表示画像が遠方にあるように認識する。

図２は、ＨＵＤ装置１の車両２（図１）における略ＸＺ平面における断面概略図であり、図３は、ＨＵＤ装置１の車両２（図１）における略ＹＺ平面の断面の概略を示す。ここで、図１と同様に、車両２の左右方向（観察者の眼３の左右方向）をＸ軸、車両２の上下方向（観察者の眼３の上下方向）をＹ軸、Ｘ軸およびＹ軸に垂直で観察者の視線方向をＺ軸とする（図２、３）。

ＨＵＤ装置１は、図２に示すように、筐体６０内に配置された表示手段１０、折り返しミラー２０、コリメートレンズ（コリメート光学系）３０、平行ライトガイド（平行光学部材）４０と、補正ミラー５０と、を備える。また、ＨＵＤ装置１は制御部（図示せず）を備える。

表示手段１０から出射した画像光Ｌは、折り返しミラー２０によって反射され、コリメートレンズ３０に入射する。画像光Ｌはコリメートレンズ３０によって、平行化される（コリメートレンズ３０が平行光Ｍを出射する）。コリメートレンズ３０から出射した平行光Ｍは、平行ライトガイド４０に入射する。平行ライトガイド４０のうち、一方の反射面は、入射した光の一部を反射し一部を透過光Ｎとして透過する半透過面４１であり、平行ライトガイド４０に入射した平行光Ｍは、平行ライトガイド４０内で反射を繰り返しつつ、一部の平行光Ｍは平行ライトガイド４０から複数の透過光（表示光）Ｎとして出射する（半透過面４１を複数の透過光Ｎが透過する）。

半透過面（第一面）４１を透過した複数の透過光（表示光）Ｎは、後述する補正ミラー５０に反射され、筐体６０のフロントガラス２ａ側の面に設けられた出射部６１から出射する（図３）。出射部６１から出射した表示光Ｎはフロントガラス２ａに入射する。フロントガラス２ａは入射した複数の表示光Ｎを反射し、反射された表示光Ｎは観察者の眼３に達する。
本実施の形態において、フロントガラス２ａは所定の曲面（車両２の車外方向に凸）を有するガラスである（図１）。平行ライトガイド４０は、コリメートレンズ３０からの平行光Ｍを入射し、この平行光Ｍを平行ライトガイド４０内で反射及び透過を繰り返すことで、半透過面４１から平行な複数の透過光Ｎを出射する。この平行な複数の透過光Ｎは、後述する補正ミラー５０により、出射部６１の方向（フロントガラス２ａの方向）へフロントガラス２ａの曲率を考慮して予め光軸を傾けた光（発散光）として反射される。このフロントガラス２ａの曲率を考慮して予め光軸を傾けた複数の透過光Ｎは、フロントガラス２ａに反射された際、ＹＺ平面に平行な光となり、観察者の左右の眼３それぞれに左右方向で平行な光として入射されるので、観察者はフロントガラス２ａを通して、表示画像が遠方にあるように認識する。

ＨＵＤ装置１の具体的な構成について説明する。なお、発明の理解を容易にするために、コリメートレンズ３０から出射した平行光Ｍに限定して説明する。

（表示手段、折り返しミラー、コリメートレンズ）
本実施の形態において、表示手段１０は、光源１１と、拡散部１２と、液晶表示パネル１３と、ヒートシンク１４とから構成される。光源１１は複数のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）から構成される。光源１１は、液晶表示パネル１３を照明する光を出射する。拡散部１２は、光源１１と液晶表示パネル１３との間に、筐体６０の一部として形成された空間であり、その内壁は光源１１から出射される光を拡散して液晶表示パネル１３の背面を照明するように白色の塗料などが塗られている。拡散部１２は光源が出射した光を拡散し、液晶表示パネルを均一に照明する。液晶表示パネル１３は、後述する制御部から送信される映像信号に従って、拡散部１２からの照明光を変調することによって、表示画像を生成する。液晶表示パネル１３からは、表示画像を表す画像光Ｌが出射される。拡散部１２は、光源１１からの光をより効率よく拡散して液晶表示パネル１３に伝達するように、白色に着色されたポリカーボネートなどの透光性の合成樹脂の部材を有していてもよい。
ヒートシンク１４はアルミニウム等の金属で構成され、光源１１で発生する熱を放散する。ヒートシンク１４は、光源１１の光を出射する面の反対面に配置される。

折り返しミラー２０は、例えば、平面アルミ蒸着ミラーであり、液晶表示パネル１３が出射した画像光Ｌを、コリメートレンズ３０へ反射する。折り返しミラー２０は、画像光Ｌを折り返して反射するために、液晶表示パネル１３の表示面に対して傾斜して配置される（図２）。また、折り返しミラー２０は、画像光Ｌをコリメートレンズ３０に反射するだけなので、表示手段１０とコリメートレンズ３０の配置によっては省略してもよい。

コリメートレンズ３０は、例えば、凸レンズである。コリメートレンズ３０は、折り返しミラー２０が反射した画像光Ｌの光路上、かつ、コリメートレンズ３０から表示画像までの距離（コリメートレンズ３０から折り返しミラー２０までの距離と、折り返しミラー２０から液晶表示パネル１３までの距離との和）がコリメートレンズ３０の焦点距離と略同じになるように配設される（図２）。コリメートレンズ３０は、入射した画像光Ｌを平行化する。また、コリメートレンズ３０はレンズ光軸Ｐを有する。

（平行ライトガイド（平行光学部材））
平行ライトガイド４０は、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエチレン、アクリル等の透光性の合成樹脂で形成され、平行ライトガイド４０内を進行する光の一部を反射し一部を透過光Ｎとして透過する半透過面４１と、この半透過面４１に平行な面であり、平行ライトガイド４０内を進行する光の一部を半透過面４１に向けて反射する反射面４２と、コリメートレンズ３０から出射される平行光Ｍを入射して、平行ライトガイド４０内に取り込む入光部４３と、平行ライトガイド４０の一部に形成され、筐体６０の組付部６２に係合する係合部４４と、を備える板状のライトガイドである。

半透過面４１と反射面４２とは、図４に示すように、間隔ｄをもって平行に配設され、コリメートレンズ３０のレンズ光軸Ｐ（平行光Ｍの出射方向）と、半透過面４１の垂線Ｓとが、所定の角度Ａ（∠Ａ＜臨界角）をもつように傾いて配置される（つまり、平行光Ｍは、半透過面４１に入射角Ａをもって入射する）。半透過面４１及び反射面４２は、平行ライトガイド４０の表面にアルミなどの金属を蒸着させることにより、所望の反射率を有するように反射率調整層（４１ａ、４１ｂ）が形成され、これら反射率調整層（４１ａ、４１ｂ）の厚さや種類などにより、反射率（透過率）が調整される。反射率調整層４１ａは、半透過面４１における入射角が角度Ａで反射率が略９０％になるようにし、反射率調整層４１ｂは、反射面４２における入射角が角度Ａで反射率が略１００％になるように（反射率がなるべく大きくなるように）する。ちなみに、半透過面４１と反射面４２の反射率（透過率）の調整方法としては、上記のような金属蒸着以外に、金属フィルムなどの貼り付けなどでも反射率（透過率）を調整することができる。

入光部４３は、コリメートレンズ３０のレンズ光軸Ｐに対して垂直な面となるように形成され、上記のようなアルミ蒸着などは行わない。
係合部４４は、半透過面４１の両端に配設され、筐体６０の凹状の組付部６２に嵌合されることで、平行ライトガイド４０を筐体６０に対して位置決め固定するものである。

図４を参照して、平行ライトガイド４０の作用について説明する。
本実施の形態では、平行ライトガイド４０は、コリメートレンズ３０のレンズ光軸Ｐ（平行光Ｍの出射方向）と、半透過面４１の垂線Ｓとが、所定の角度Ａ（∠Ａ＜臨界角）をもつように傾いて配置されるので、平行ライトガイド４０内を進行する平行光Ｍのうち半透過面４１に入射する光の一部は透過し、一部は反射される。反射された光は、半透過面４１と反射面４２との間で反射を繰り返す。この際、半透過面４１と反射面４２とは平行であるので、半透過面４１に入射する反射光は常に入射角が角度Ａとなり、反射面４２に入射する反射光も常に入射角が角度Ａとなる。平行ライトガイド４０は、所定の屈折率（大気より大きい）を有しているので、半透過面４１を透過する透過光Ｎは、出射角Ｂ（角度Ｂ＞角度Ａ）を有し、屈折して平行ライトガイド４０の外部へ出射される。半透過面４１に入射する反射光は常に入射角が角度Ａなので、透過光Ｎの出射角は、常に角度Ｂとなる。

半透過面４１に最初に入射した光の一部は、半透過面４１に入射した際、透過光Ｎ１として出射される。半透過面４１における透過光Ｎと反射光の光量比は１：９である。したがって、透過光Ｎ１の光量は、最初に半透過面４１に入射した平行光Ｍの光量の１／１０に減衰した光となる。この透過光Ｎ１は、平行光Ｍと比較して光量が異なるだけであるので、平行光Ｍと同様の画像光Ｌをコリメートした光である。

一方、最初に半透過面４１に入射した平行光Ｍのうち透過光Ｎ１として出射されない光は、半透過面４１により反射され、反射面４２方向へ進行し、反射面４２により反射されることで、再度（２回目）、半透過面４１に入射する。平行光Ｍが２回目に半透過面４１に入射した場合、最初の場合と同様に、平行ライトガイド４０から、平行光Ｍと同様の光である透過光Ｎ２が出射する。このように、平行ライトガイド４０は、コリメートレンズ３０からの平行光Ｍを入射し、この平行光Ｍを半透過面４１と反射面４２との間で反射を繰り返すことで半透過面４１に入射する度に透過光Ｎ（Ｎ１，Ｎ２，・・，Ｎｘ）を出射する。これら透過光Ｎ（Ｎ１，Ｎ２，・・，Ｎｘ）は、半透過面４１を透過する際に屈折するので、半透過面４１（の垂線Ｓ）に対して常に略一定の出射角Ｂ（角度Ｂ＞角度Ａ）、及び所定の間隔Ｄをもって出射される。このように、本実施形態における平行ライトガイド４０は、コリメートレンズ３０からの平行光Ｍを入射し、この平行光Ｍを半透過面４１と反射面４２との間で反射を繰り返すことで、半透過面４１に対して一定の角度（出射角Ｂ）を有し、さらに一定の光量ずつ減衰（１／１０ずつ減衰）した透過光Ｎを安定的に出射する。

入射角Ａは、臨界角より小さく設定されるため、半透過面４１から透過光Ｎを出射させることができる。また、半透過面４１は、反射率を高める反射率調整層４１ａを有しているため、半透過面４１から透過光Ｎを透過しつつ、平行ライトガイド４０内に所望の反射率で光を反射させることができる。また、透過光Ｎの間隔Ｄは、入射角Ａ、出射角Ｂ（平行ライトガイド４０の屈折率）、平行ライトガイド４０の間隔（厚さ）ｄに基づく間隔であり、この透過光Ｎの間隔Ｄが狭すぎると、半透過面４１に入射する度に出射される透過光Ｎ（Ｎ１，Ｎ２，・・，Ｎｘ）の光量の減衰がＸ軸方向に対して大きくなり、Ｘ軸方向に広範囲の透過光Ｎが出射できなくなる。透過光Ｎの間隔Ｄは、ライトガイド４０の屈折率ｎ、入射角Ａ、ライトガイド４０の間隔（厚さ）ｄにより、式（１）で表され、透過光Ｎの間隔Ｄが極大になるように入射角Ａを設定することで、透過光ＮをＸ軸方向の広範囲から出射することができる。

（補正ミラー） 補正ミラー５０は、例えば、アルミ蒸着ミラーであり、半透過面４１を透過した透過光Ｎの光路上に配置される。補正ミラー５０は、出射部６１を通して、半透過面４１を透過した透過光Ｎを、フロントガラス２ａの方向へ発散するように反射する。この場合、補正ミラー５０は、ＹＺ平面に平行な光として入射した透過光Ｎを、発散光としてフロントガラス２ａの方向へ反射する。この発散光は、フロントガラス２ａに入射すると、観察者の眼の方向へＹＺ平面に平行な表示光（図２、３）として反射される。すなわち、補正ミラー５０は、予めフロントガラス２ａの曲面形状に基づき、半透過面４１を透過したＹＺ平面に平行な複数の透過光Ｎを、平行ではない発散光として反射し、フロントガラス２ａに反射された際、ＹＺ平面に平行な光となる、曲面形状を有する。

補正ミラー５０が有する曲面形状は、フロントガラス２ａの曲面形状から、市販の光学シミュレーションソフト（例えば、Ｓｙｎｏｐｓｙｓ社製ＣＯＤＥＶ、Ｌａｍｂｄａ Ｒｅｓｅａｒｃｈ社製ＯＳＬＯ等）を使用して、得ることができる。

図５を参照して、光学シミュレーションによって得られる補正ミラー５０の曲面形状について説明する。
光学シミュレーションにおいては、補正ミラー５０、フロントガラス２ａは任意の基準点Ｓ１、Ｓ２を原点として、凸面に垂直な方向にγ軸、車両２の左右方向にα軸、α軸およびγ軸に垂直な方向にβ軸を有すると仮定した（図５）。光学シミュレーションにおいては、βγ平面（図５）が上述したＹＺ平面（図１、２）に相当する。

補正ミラー５０の曲面形状（曲率）は、図５に示すように、補正ミラー５０から出射される発散光である表示光（透過光Ｎ）が、車両２の内部に向けた凹面形状のフロントガラス２ａに入射され、フロントガラス２ａに入射した光がＹＺ平面に平行な光として観察者の眼３の方向に反射されるように、フロントガラス２ａに向けて凸面を有するように、フロントガラス２ａの曲面形状、フロントガラス２ａと補正ミラー５０との位置関係、観察者の眼３の位置、補正ミラー５０に入射する複数の平行な透過光Ｎの方向などのパラメータから光学シミュレーションによって決定される。具体的なパラメータは、フロントガラス２ａのα軸方向の曲率半径Ｒα（フロントガラス２ａの横断面に関する曲率半径）、β軸方向の曲率半径Ｒβ（フロントガラス２ａの縦断面に関する曲率半径）、フロントガラス２ａのγ軸とＺ軸とのなす角、フロントガラス２ａの基準点Ｓ２と補正ミラー５０の基準点Ｓ１との距離、補正ミラー５０のγ軸とＺ軸とのなす角、さらに、観察者の眼３とフロントガラス２ａの基準点Ｓ２との距離などであり、これらのパラメータから、補正ミラー５０のα軸方向の曲率Ｒ１、β軸方向の曲率Ｒ２が決定される。

以上のように、フロントガラス２ａの曲面形状などから、光学シミュレーションによって補正ミラー５０の曲面形状を得ることができる。

ＨＵＤ装置１は、フロントガラス２ａの曲面形状に基づいた発散方向に光を出射する補正ミラー５０を備えるので、補正ミラー５０によって反射され、ＨＵＤ装置１から出射した透過光Ｎは、フロントガラス２ａに反射されて、図５に示す観察者の眼３の左右方向で平行な光（ＹＺ平面に平行な光）となる。したがって、観察者はフロントガラス２ａに反射された透過光Ｎが表す表示画像の虚像（フロントガラス２ａに投影された虚像）Ｖを視認し、フロントガラス２ａを通して、表示画像が遠方にあるように認識する。

筐体６０は、表示手段１０、 折り返しミラー２０、コリメートレンズ３０、平行ライトガイド４０、補正ミラー５０、を収納するものであり、それぞれを位置決め固定する。筐体６０は、補正ミラー５０が反射する表示光Ｎを筐体６０に出射するための出射部６１と、平行ライトガイド４０の係合部４４を取り付ける凹状に切り欠き形成した取付部６２と、を有する。なお、表示手段１０、 折り返しミラー２０、コリメートレンズ３０、補正ミラー５０の取り付け部については説明を省略する。

平行ライトガイド４０は、係合部４４を、筐体６０の取付部４３に嵌合することで位置決めされ、これにより、補正ミラー５０には、所定の方向から複数の平行な透過光Ｎが入射されることになる。具体的には、平行ライトガイド４０を出射する出射角Ｂを有した複数の透過光Ｎが概ねＹＺ平面に平行な光となるように、平行ライトガイド４０の位置（角度）を設定する。

（制御部）
制御部（図示しない）は、光源１１、液晶表示パネル１３等を制御する。例えば、制御部は液晶表示パネル１３に映像信号を送信することにより、液晶表示パネル１３を制御する。制御部は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、汎用メモリ、ビデオメモリ、外部インターフェース等から構成される。外部インターフェースは、光源１１、液晶表示パネル１３、車両２に関する情報等を送受信するためのＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）バスと接続される。また、外部インターフェースは、光源１１の明るさ等を調整するためのキー入力を受け付ける入力手段と接続される。

上記実施の形態で説明したＨＵＤ装置１によれば、光を透過反射する半透過面（第一面）４１と、光を反射する反射面（第二面）４２とを平行に設けた平行ライトガイド（平行光学部材）４０を備えることにより、半透過面４１と反射面４２との平行を高精度に形成することができる。さらに、平行光Ｍが半透過面４１に対して所定の入射角Ａをもって入射するので、半透過面４１と反射面４２とが平行関係にあることから、平行ライトガイド４０内で反射する反射光は半透過面４１に常に所定の入射角Ａをもって入射されるため、半透過面４１から出射される（半透過面４１を透過する）透過光Ｎは、半透過面４１に対して一定の角度Ｂをもった平行な透過光（表示光）Ｎを安定して出射することができる。

（第二実施形態）
以下に、図６を用いて、本実施形態における第二実施形態について説明する。図６は、第二実施形態に係るＨＵＤ装置１の構成を示すＸＺ平面における概略断面図である。なお、第二実施形態におけるＨＵＤ装置は、上述の第一実施形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については同一符号を付して詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。

第二実施形態におけるＨＵＤ装置１は、図６に示すように、第一実施形態における平行ライトガイド４０とは形状が異なる平行ライトガイド４０ａを有し、コリメートレンズ３０を有さない点で異なる。平行ライトガイド４０ａは、折り返しミラー２０の画像光Ｌを入射し、この画像光Ｌを平行化する凸状の入光部４３ａを有する。斯かる構成により、平行光Ｍを、組み立て時の誤差や車両の振動に影響なく、精度よく所定の入射角Ａで半透過面４１入射させることができる。また、コリメートレンズ３０から平行ライトガイド４０に平行光Ｍを入射させる際の、光量のロスを低減することができる。

（第三実施形態）
以下に、図７乃至９を用いて、本実施形態における第三実施形態について説明する（共通部分についての詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する）。図７は、第三実施形態に係るＨＵＤ装置を車両に搭載した様子を示す概略図であり、図８は、ＨＵＤ装置１の車両２（図７）における略ＸＹ平面の断面概略図であり、図９は、ＨＵＤ装置１の車両２（図７）における略ＹＺ平面の断面の概略を示す。

第三実施形態におけるＨＵＤ装置１は、図８に示すように、第一実施形態における平行ライトガイド４０とは形状が異なる平行ライトガイド４０ｂを有し、第一実施形態におけるコリメートレンズ３０及び補正ミラー５０を有さない点で異なる。第三実施形態における平行ライトガイド４０ｂは、折り返しミラー２０の画像光Ｌを入射し、この画像光Ｌを平行化する凸状の入光部４３ｂと、フロントガラス２ａの方向に発散光（透過光）Ｎを出射する曲面で形成される半透過面４１ｂと、この半透過面４１ｂと平行の面で形成される反射面４２ｂと、を有する。半透過面４１ｂと反射面４２ｂの曲面形状は、補正ミラー５０と同様、フロントガラス２ａの曲面形状などから、光学シミュレーションによって得ることができる。第三実施形態における平行ライトガイド４０ｂは、折り返しミラー２０からの画像光Ｌを入光部４３ｂで入射して、この光を平行光Ｍとし、この平行光Ｍを半透過面４１ｂ、反射面４２ｂ間で反射及び透過を繰り返すことで、出射部６１ｂの方向（フロントガラス２ａの方向）へフロントガラス２ａの曲率を考慮して予め光軸を傾けた光（発散光）として複数の透過光Ｎを出射する。このフロントガラス２ａの曲率を考慮して予め光軸を傾けた複数の透過光Ｎは、フロントガラス２ａに反射された際、ＹＺ平面に平行な光となり、観察者の左右の眼３それぞれに左右方向で平行な光として入射されるので、観察者はフロントガラス２ａを通して、表示画像が遠方にあるように認識する。

コリメートレンズ３０は、複数の凸レンズ、凸レンズと凹レンズ等を組み合わせた光学系であってもよい。また、コリメートレンズ３０には、レンチキュラーレンズを使用することもできる。

虚像Ｖが投影される平面は、車両２のフロントガラス２ａに限定されない。虚像Ｖが投影される平面は、例えば、建築物における湾曲したガラス、メガネレンズ等であってもよい。

以上の説明では、本発明の理解を容易にするために、重要でない公知の技術的事項の説明を適宜省略した。

１ ヘッドアップディスプレイ装置（ＨＵＤ装置）
２ 車両
２ａ フロントガラス
３ 眼
１０ 表示手段
２０ 折り返しミラー
３０ コリメートレンズ（コリメート光学系）
４０ 平行ライトガイド（平行光学部材）
４１ 半透過面（第一面）
４２ 反射面（第二面）
４３ 入光部（第三面）
５０ 補正ミラー
６０ 筐体
６１ 出射部
Ｌ 画像光
Ｍ 平行光
Ｎ 透過光（表示光）
Ｐ レンズ光軸

Claims (4)

1. 表示光を投影し、前記表示光が表す像を虚像として視認させるヘッドアップディスプレイ装置であって、
   前記像を表す光を出射する表示手段と、
   前記表示手段が出射した光を平行光とするコリメート光学系と、
   前記コリメート光学系からの平行光を入射し、平行光の一部を反射し一部を透過光として透過する第一面と、平行光を前記第一面へ反射する第二面とを平行に設け、前記第一面から複数の透過光を出射する平行光学部材と、を備え、
   前記平行光は、前記第一面に所定の入射角をもって入射し、前記第一面における前記透過光を前記表示光として投影することを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
2. 前記入射角は、臨界角より小さい角度であり、前記第一面は、反射率を高める反射率調整層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装置。
3. 前記平行光学部材は、前記第一面に平行ではなく、かつ前記平行光に略垂直な平面で形成され、前記コリメート光学系から出射される前記平行光を入射する入光部を有することを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ装置。
4. 前記コリメート光学系は、前記平行光学部材の一部に形成されることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ装置。
   

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