JP2017146424A - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】視認し易い虚像を実現可能なＨＵＤ装置を提供する。【解決手段】ＨＵＤ装置１００は、車両に搭載され、車両のウインドシールド３に表示光を反射させることにより、乗員により視認可能な虚像ＶＩを表示する。ＨＵＤ装置１００は、表示光を投射する投射部２０と、投射部２０からウインドシールド３に至る光路ＯＰ上に配置され、透光性を有する板状の透光板５０と、を備える。透光板５０は、板厚方向ＶＤの屈折率と、板厚方向ＶＤに対して垂直な第１延設方向ＭＤの屈折率と、板厚方向ＶＤ及び第１延設方向ＭＤに対して垂直な第２延設方向ＴＤの屈折率とを互いに異ならせていると共に、光軸ＯＡに対して板厚方向ＶＤを傾斜させて配置されている。【選択図】図２

Description

本発明は、移動体に搭載され、画像を乗員により視認可能に虚像表示するヘッドアップディスプレイ装置（以下、ＨＵＤ装置を略称とする）に関する。

従来、移動体に搭載され、画像を乗員により視認可能に虚像表示するＨＵＤ装置が知られている。特許文献１に開示の装置は、表示光を投射する投射部と、投射部から投影部材に至る光路上に配置され、表示光を透過させる板状の透光板と、を備えている。

この透光板は、製造過程において圧延加工が加えられて形成されており、圧延方向の屈折率と、圧延方向に直交する方向の屈折率とを、互いに異ならせている。

特開２０１５−３１９２４号公報

特許文献１では、板厚方向を光軸に沿わせて配置し、光軸まわりに透光板を回転させて回転角度を調整することで、虚像の輝度を調整していると考えられる。

しかしながら、こうした透光板を上述のように回転させても、回転角度に応じて偏光の方位角を調整することはできるものの、表示光に作用させる位相差を調整することができないため、輝度の調整範囲に限界があった。このため、移動体に搭載される制約の下、十分に視認し易い虚像を実現できない場合があった。

本発明は、以上説明した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、視認し易い虚像を実現可能なＨＵＤ装置を提供することにある。

本発明は、移動体（１）に搭載され、移動体の投影部材（３）に表示光を反射させることにより、乗員により視認可能な虚像（ＶＩ）を表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
表示光を投射する投射部（２０）と、
投射部から投影部材に至る光路（ＯＰ）上に配置され、透光性を有する板状の透光板（５０，２５０，３５０，４５０）と、を備え、
透光板は、板厚方向（ＶＤ）の屈折率と、板厚方向に対して垂直な第１延設方向（ＭＤ）の屈折率と、板厚方向及び第１延設方向に対して垂直な第２延設方向（ＴＤ）の屈折率とを互いに異ならせていると共に、光軸（ＯＡ）に対して板厚方向を傾斜させて配置されている。

このような発明によると、投射部から投影部材に至る光路上には、透光性を有する板状の透光板が配置されている。透光板は、板厚方向の屈折率と、第１延設方向の屈折率と、第２延設方向の屈折率とを、互いに異ならせているから、投射部に投射された表示光は、投影部材に至るまでに、位相差を生じ得る。さらに、透光板は、光軸に対して板厚方向を傾斜させて配置されているから、板厚方向の屈折率の違いを利用して、傾斜に応じた位相差を実現し得る。このような透光板の傾斜配置により、例えば設計段階で、表示光における偏光の方位角及び偏光の楕円率の両方を調整可能となったことで、ＨＵＤ装置は、移動体に搭載される制約下においても、投影部材での反射の具合を改善させて、視認し易い虚像を提供することができるのである。

なお、括弧内の符号は、記載内容の理解を容易にすべく、後述する実施形態において対応する構成を例示するものに留まり、発明の内容を限定することを意図したものではない。

第１実施形態におけるＨＵＤ装置の車両への搭載状態を示す図である。 第１実施形態におけるＨＵＤ装置の概略構成を示す図である。 第１実施形態における投射部を示す模式図である。 第１実施形態における液晶パネルの画面の長手方向及び短手方向を説明するための図である。 光軸に対する板厚方向の傾斜角と、表示光に及ぼす位相差との関係を示すグラフである。 第１実施形態における透光板の配置の一例を説明するための図である。 第１実施形態において、図６（ａ）により透光板を回転させた状態で、図６（ｂ）により透光板を回転させた場合の回転角と、虚像の相対輝度との関係を示すグラフである。 比較例において、回転角と虚像の相対輝度との関係を示すグラフである。 比較例において、透光板の作用を説明するための図である。 第１実施形態における透光板の配置の一例を説明するための図である。 第１実施形態において、図９（ａ）及び（ｂ）により透光板を回転させた状態で、図９（ｃ）により透光板を回転させた場合の回転角と、虚像の相対輝度との関係を示すグラフである。 第１実施形態における屈折率楕円体を説明するための図である。 第２実施形態における図２に対応する図である。 第３実施形態における図２に対応する図である。 第４実施形態における図２に対応する図である。 変形例１における図２に対応する図である。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合せることができる。

（第１実施形態）
図１に示すように、本発明の第１実施形態によるＨＵＤ装置１００は、移動体の一種である車両１に搭載され、インストルメントパネル２の収容部２ａに収容されている。ＨＵＤ装置１００は、車両１の投影部材としてのウインドシールド３に画像を投影する。画像の表示光がウインドシールド３に反射されることで、ＨＵＤ装置１００は、車両１において座席４に着座した乗員により視認可能な虚像ＶＩを表示する。すなわち、ウインドシールド３に反射される表示光が、車両１の室内において乗員の眼に到達し、乗員が表示光を虚像ＶＩとして知覚する。そして、乗員は、虚像ＶＩにより各種情報を認識することができる。虚像ＶＩとして表示される各種情報としては、例えば、車速、燃料残量等の車両状態値、又は、道路情報、視界補助情報等のナビゲーション情報が挙げられる。

車両１のウインドシールド３は、ガラスないしは合成樹脂等により透光性の板状に形成されている。ウインドシールド３において、室内側の面は、画像が投影される反射面３ａを凹面状又は平坦な平面状に形成している。

このようなウインドシールド３の形状、ウインドシールド３に対するインストルメントパネル２の収容部２ａ及び座席４の相対位置は、一般的に、車両１の用途あるいはデザイン等に基づいて車両メーカにより設定されている。ここで、ウインドシールド３に反射された表示光が座席４に着座した乗員の眼の存在可能性が高い領域であるアイリプス（詳細は、ＪＩＳＤ００２１：１９９８参照）と重なって設定される視認領域ＥＢに到達するように、ＨＵＤ装置１００は光学設計される。ここで視認領域ＥＢとは、ＨＵＤ装置により表示される虚像ＶＩが視認可能となる空間領域である。

したがって、ウインドシールド３への表示光の入射角等の搭載条件は、搭載される車両１の車種によって異なり、制約を受ける。

このようなＨＵＤ装置１００の具体的構成を、図２〜１２に基づいて、以下に説明する。図２に示すように、ＨＵＤ装置１００は、収容部材１０、投射部２０、平面鏡３０、凹面鏡４０、及び透光板５０を備えている。

収容部材１０は、例えば合成樹脂により遮光性を有する箱状に形成され、投射部２０、平面鏡３０、凹面鏡４０、及び透光板５０を収容する部材である。収容部材１０は、ウインドシールド３と対向する箇所に、窓状の窓部１２を有している。

投射部２０は、図３にも詳細を示すように、光源２２、集光レンズ２４、投射レンズ２６、及び液晶パネル２８を有し、例えば箱状のケーシング２０ａにこれらを収容して形成されている。

光源２２は、例えば複数の発光ダイオード素子であり、光源用回路基板２２ａ上に配置されている。光源２２は、光源用回路基板２２ａ上の配線パターンを通じて、電源と電気的に接続されている。光源２２は、通電により電流量に応じた発光量にて光源光を発する。これにより、光源２２は、光源光を集光レンズ２４へ向けて投射する。より詳細には、光源２２は、例えば青色発光ダイオードを蛍光体で覆うことにより、疑似白色での発光が実現されている。

集光レンズ２４は、光源２２と投射レンズ２６との間に配置され、合成樹脂ないしはガラス等からなる透光性の凸レンズ素子が発光ダイオードの数に合わせて配列されたレンズアレイである。集光レンズ２４は、光源からの光源光を集光して投射レンズ２６へ向けて射出する。

投射レンズ２６は、集光レンズ２４と液晶パネル２８との間に配置され、合成樹脂ないしはガラス等からなる透光性のフレネルレンズとなっている。投射レンズ２６は、集光レンズ２４からの光源光を集光して液晶パネル２８に向けて射出する。

液晶パネル２８は、例えば薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor、ＴＦＴ）を用いた液晶パネルであって、２次元方向に配列された複数の液晶画素から形成されるアクティブマトリクス型の液晶パネルである。液晶パネル２８では、一対の偏光板及び当該一対の偏光板に挟まれた液晶層等が積層されている。偏光板は、所定方向に沿って偏光する光を透過させ、所定方向に垂直な方向に沿って偏光する光を遮光する性質を有し、一対の偏光板は当該所定方向を互いに実質直交して配置される。液晶層は、液晶画素毎の電圧印加により、印加電圧に応じて液晶層に入射する光の偏光方向を回転させることが可能となっている。

したがって、液晶パネル２８が液晶画素毎の光源光の透過率を制御することで、投射部２０は、画像の表示光を投射することが可能となっている。ここで、表示光は、射出側の偏光板の所定方向としての偏光軸の方向ＰＡＤに直線偏光する光として、投射部２０から投射される。なお、本実施形態では、液晶パネル２８の画面は、長手方向ＬＤ及び短手方向ＳＤを有する矩形状に形成され、偏光軸方向ＰＡＤは、長手方向ＬＤに対して１３５度をなす方向に設定されている。投射部２０に投射された表示光は、平面鏡３０に入射する。

平面鏡３０は、合成樹脂ないしはガラス等からなる基材の表面に、反射面３２としてアルミニウムを蒸着させること等により形成されている。反射面３２は、滑らかな平面状に形成されている。そして、平面鏡３０は、投射部２０からの表示光を凹面鏡４０へ向けて反射する。

凹面鏡４０は、合成樹脂ないしはガラス等からなる基材の表面に、反射面４２としてアルミニウムを蒸着させること等により形成されている。反射面４２は、凹面鏡４０の中心が凹む凹面として、滑らかな曲面状に形成されている。そして、凹面鏡４０は、平面鏡３０からの表示光を反射する。凹面鏡４０により反射された表示光は、透光板５０を介して、ウインドシールド３へ向かう。

こうして投射部２０からウインドシールド３に至る光路ＯＰが構成されている。透光板５０は、当該光路ＯＰ上に配置され、透光性を有する平板状に形成されている。特に本実施形態の透光板５０は、凹面鏡４０とウインドシールド３との間の光路上において、収容部材１０の窓部１２を塞ぐように配置されている。

このような透光板５０において、その表面の法線方向に沿った方向として、板厚方向ＶＤが定義できる。そして板厚方向ＶＤに対して垂直な第１延設方向ＭＤが定義できる。さらに板厚方向ＶＤ及び第１延設方向ＭＤに対して垂直な第２延設方向ＴＤが定義できる。

透光板５０は、例えばポリカーボネイト樹脂ないしはアクリル樹脂等の合成樹脂により形成されている。本実施形態の透光板５０は、板厚方向ＶＤに沿った寸法である板厚を例えば０．５ｍｍとし、全体を実質同じ板厚としている。そして透光板５０は、板厚方向ＶＤの屈折率Ｎ_ＶＤ、第１延設方向ＭＤの屈折率Ｎ_ＭＤ、及び第２延設方向ＴＤの屈折率Ｎ_ＴＤとを、互いに異ならせている。具体的に本実施形態では、板厚方向ＶＤの屈折率Ｎ_ＶＤ＝１．５８４５であり、第１延設方向ＭＤの屈折率Ｎ_ＭＤ＝１．５８５３、第２延設方向ＴＤの屈折率Ｎ_ＴＤ＝１．５８５１である。これらの屈折率Ｎ_ＶＤ，Ｎ_ＭＤ，Ｎ_ＴＤは、５８０ｎｍの波長の光に対する屈折率である。

これと共に、透光板５０は、光軸ＯＡに対して板厚方向ＶＤを傾斜させて配置されている。特に本実施形態では、透光板５０は、光軸ＯＡに対して板厚方向ＶＤを傾斜させた状態で固定配置されている。ここで本実施形態における光軸ＯＡとは、液晶パネル２８において２次元方向に配列された液晶画素のうち、画面の中心となる画素から、視認領域ＥＢの中心まで光線追跡して得られる光線の経路である。特に本実施形態について言えば、光軸ＯＡは、画面の中心となる画素から、画面と垂直に射出した主光線の経路である。

また、図４に示すように、光軸ＯＡに垂直な仮想平面ＩＰ上において、画面の長手方向ＬＤに対応する長手対応方向ＲＬＤと、画面の短手方向ＳＤに対応する短手対応方向ＲＳＤと、を定義する。長手対応方向ＲＬＤは、画面上の長手方向ＬＤをベクトルとして光軸ＯＡに沿って仮想平面ＩＰ上に射影することで得られる方向である。短手対応方向ＲＳＤは、画面上の短手方向ＳＤをベクトルとして光軸ＯＡに沿って仮想平面ＩＰ上に射影することで得られる方向である。すなわち、平面鏡３０及び凹面鏡４０での反射等により光軸ＯＡの向きが変わると、長手対応方向ＲＬＤ及び短手対応方向ＲＳＤもこれに合わせて向きが変わることとなる。

図２に示すように表示光は、板厚方向ＶＤが傾斜して設けられる透光板５０を、例えば光軸ＯＡに沿って、透過することとなる。この際、各方向ＶＤ，ＭＤ，ＴＤの屈折率Ｎ_ＶＤ，Ｎ_ＭＤ，Ｎ_ＴＤが異なっていることで、表示光に位相差が生じ、偏光の方位角が回転したり、偏光の楕円率が変わることとなる。こうした表示光の偏光の状態を、ウインドシールド３への入射角に合わせたものとすることで、乗員が視認する虚像ＶＩの輝度が調整される。

以下、透光板５０の傾斜とその輝度調整機能の関連性について、シミュレーション結果を示す図５，７，１１を用いつつ、詳細に説明する。

図５には、第１延設方向ＭＤを回転軸として透光板５０を回転させた場合（図６（ａ）参照）の傾斜角と、表示光に及ぼす位相差との関係がプロットされている。これによれば、透光板５０の傾斜角が０度（すなわち、板厚方向ＶＤが光軸ＯＡに沿った状態）では、位相差が距離換算で１５０ｎｍ未満である。傾斜角を増加させると、２０度あたりから位相差が徐々に増え始め、傾斜角４５度では、距離換算で２００ｎｍより大きい位相差を得ることができる。

なお、図５の位相差は、５８０ｎｍの波長の光に対する位相差であるから、傾斜角が０度の状態では、透光板５０は略４分の１波長板として機能し、傾斜角を増加させるに従って、２分の１波長板の機能に近づけることができる。

次に、図７には、上述の説明の傾斜角４５度の状態で、板厚方向ＶＤを回転軸として透光板を回転させた場合（図６（ｂ）参照）の回転角と、視認される虚像ＶＩの相対輝度との関係がプロットされている。これによれば、透光板５０の回転角を約１５０度としたとき、相対輝度が１５６８５となり、最大値となる。また、透光板５０の回転角を約３０度としたとき、相対輝度が２６２９となり、最小値となる。なお、透光板５０の回転角は、長手対応方向ＲＬＤを基準角としている。すなわち、第１延設方向ＭＤが長手対応方向ＲＬＤと一致する場合、０度となる。

比較例として、図８には、傾斜角０度の状態で、板厚方向ＶＤを回転軸として透光板を回転させた場合の回転角と、視認される虚像ＶＩの相対輝度との関係がプロットされている。これによれば、透光板の回転角を６７．５度又は１５７．５度としたとき、相対輝度が１４９５０となり、最大値となる。また、透光板５０の回転角を約２０度又は約１１０度としたとき、相対輝度が５０５１となり、最小値となる。

より詳細に説明すると、図９に示すように、ウインドシールド３の反射断面ＷＲＰが長手対応方向ＲＬＤに対して９０度をなす方向に沿って配置されている。したがって、透光板５０透過後の表示光が、反射断面ＷＲＰに対して垂直な方向ＮＤの（すなわち０度）の成分が多い偏光であれば、ウインドシールド３における表示光の反射率が高くなり、虚像ＶＩの輝度を高めることができる。このため比較例では、投射部の偏光軸方向ＰＡＤの角度と反射断面ＷＲＰに対して垂直な方向ＮＤの角度との中間である６７．５度又は１５７．５度に第１延設方向ＭＤを設定すると、輝度を高めることができると考えられる。しかしながら、比較例では、表示光に十分な位相差を与えられなかったため、相対輝度の最大値は、本実施形態と比較して小さい。

こうしたシミュレーション結果の比較から、光軸ＯＡに対して透光板５０の板厚方向ＶＤを傾斜させて配置した方が、調整範囲が広く、透光板５０による輝度の調整作用が大きいことがわかる。

以上では、透光板５０に基づいて定義され得る第１延設方向ＭＤを回転軸として、当該透光板５０の板厚方向ＶＤが光軸ＯＡに対して傾斜した状態で配置された。この他に図１０のように、投射部２０の画像に基づいて定義される回転軸により、板厚方向ＶＤが光軸ＯＡに対して傾斜した状態で配置されていてもよい。

まず、板厚方向ＶＤが光軸ＯＡに沿った状態、かつ、第１延設方向ＭＤが長手対応方向ＲＬＤに沿った状態から、長手対応方向ＲＬＤを回転軸としてα度回転させる（図１０（ａ）参照）。次に、透光板５０を短手対応方向ＲＳＤを回転軸としてβ度回転させる（図１０（ｂ）参照）。こうして、透光板５０の板厚方向ＶＤが光軸ＯＡに対して傾斜した状態となる。

αを２１度とし、かつ、βを−４１度とした場合の係る状態で、板厚方向ＶＤを回転軸として透光板５０を回転させた場合（図１０（ｃ）参照）の回転角と、視認される虚像ＶＩの相対輝度との関係が図１１にプロットされている。これによれば、透光板５０の回転角を約１５０度としたとき、相対輝度が１９０１９となり、最大値となる。

なお、図７，１１において相対輝度が最大値をとるように透光板５０を配置することが最適とは限らないことに留意すべきである。なぜならば、図５，７，１１における相対輝度とは、虚像ＶＩを裸眼の乗員が視認した場合の輝度であるので、偏光サングラスを装用した乗員による虚像ＶＩの視認性を考慮する余地がある。すなわち、裸眼の乗員と偏光サングラスを装用した乗員との視認性のバランスが取れるように、最大値からずれた状態で透光板５０を配置してもよいのである。

本実施形態における透光板５０の配置について、より詳細に説明する。ここで図１２に示すように、中心に光軸ＯＡが通る仮想の楕円体であって、板厚方向ＶＤ、第１延設方向ＭＤ、及び第２延設方向ＴＤに主軸をとり、各主軸の長さを対応する各方向ＶＤ，ＭＤ，ＴＤの屈折率Ｎ_ＶＤ，Ｎ_ＭＤ，Ｎ_ＴＤの半値とする屈折率楕円体ＲＩＥを定義する。そして、当該屈折率楕円体ＲＩＥの中心を通ると共に、光軸ＯＡに垂直な断面である仮想の楕円切断面ＳＥを定義する。

本実施形態では、この楕円切断面ＳＥにおける長軸ＭＡＡと短軸ＭＩＡとの長さの差の絶対値が第１延設方向ＭＤの屈折率Ｎ_ＭＤと第２延設方向ＴＤの屈折率Ｎ_ＴＤとの差の絶対値よりも大きくなるように、透光板５０が配置される。この配置の条件は、上述の角度α，βを用いて書き換えできる。まず、角度α，βの回転による回転行列は、

として表される。

この行列回転の各成分を用いると、配置の条件は、

と表される。ただし、

である。数２において、左辺が楕円切断面ＳＥにおける長軸ＭＡＡと短軸ＭＩＡとの長さの差の絶対値であり、右辺が第１延設方向ＭＤの屈折率Ｎ_ＭＤと第２延設方向ＴＤの屈折率Ｎ_ＴＤとの差の絶対値である。

（作用効果）
以上説明した第１実施形態の作用効果を以下に説明する。

第１実施形態によると、投射部２０からウインドシールド３に至る光路ＯＰ上には、透光性を有する板状の透光板５０が配置されている。透光板５０は、板厚方向ＶＤの屈折率Ｎ_ＶＤと、第１延設方向ＭＤの屈折率Ｎ_ＭＤと、第２延設方向ＴＤの屈折率Ｎ_ＴＤとを、互いに異ならせているから、投射部２０に投射された表示光は、ウインドシールド３に至るまでに、位相差を生じ得る。さらに、透光板５０は、光軸ＯＡに対して板厚方向ＶＤを傾斜させて配置されているから、板厚方向ＶＤの屈折率Ｎ_ＶＤの違いを利用して、傾斜に応じた位相差を実現し得る。このような透光板５０の傾斜配置により、例えば設計段階で、表示光における偏光の方位角及び偏光の楕円率の両方を調整可能となったことで、ＨＵＤ装置１００は、車両１に搭載される制約下においても、ウインドシールド３での反射の具合を改善させて、視認し易い虚像ＶＩを提供することができるのである。

また、第１実施形態によると、仮想の楕円切断面ＳＥにおける長軸ＭＡＡと短軸ＭＩＡとの長さの差の絶対値は、第１延設方向ＭＤの屈折率Ｎ_ＭＤと第２延設方向ＴＤの屈折率Ｎ_ＴＤとの差の絶対値よりも大きくなっている。このような透光板５０の配置によれば、板厚方向ＶＤを光軸ＯＡに沿わせて配置した場合よりも、表示光に作用する位相差を大きくできる。したがって、車両１に搭載される制約下においても、確実にウインドシールド３での反射の具合を向上させて、視認し易い虚像ＶＩを提供することができるのである。

また、第１実施形態の平板状の透光板５０によれば、同様の調整作用を表示光全体に及ぼすことが容易となるので、虚像ＶＩの輝度ムラを抑制することができる。

また、第１実施形態によると、投射部２０を収容する収容部材１０をさらに備え、透光板５０は、収容部材１０の窓部１２を塞ぐように配置される。装置１００の外部から内部に異物が侵入することを、透光板５０により防止することができるので、部品点数の増加を抑制しつつ、視認し易い虚像ＶＩを長きに亘って維持することができる。

（第２実施形態）
図１３に示すように、本発明の第２実施形態は第１実施形態の変形例である。第２実施形態について、第１実施形態とは異なる点を中心に説明する。

第２実施形態の透光板２５０は、第１実施形態と同様に、凹面鏡４０とウインドシールド３との間の光路上において、収容部材１０の窓部１２を塞ぐように設けられている。

第２実施形態の透光板２５０は、湾曲板状に形成されている。具体的に透光板２５０は、ＨＵＤ装置２００の内部側に入り込むように凹状に湾曲している。当該湾曲は、例えば円筒状の湾曲であり、この湾曲における曲率半径は、例えば１５０ｃｍに設定されている。透光板２５０は、全体を実質同じ板厚としている。

第２実施形態においても、光軸ＯＡと透光板２５０とが交わる箇所において、光軸ＯＡに対して板厚方向ＶＤを傾斜させた状態で固定配置されている。このような湾曲板状の透光板２５０の場合、光軸ＯＡ外において、板厚方向ＶＤが光軸ＯＡの方向と一致する箇所が存在する可能性がある。しかしながら、光軸ＯＡと透光板２５０とが交わる箇所において、板厚方向ＶＤが傾斜していれば、透光板２５０は表示光に相応の作用を及ぼし得る。

こうした第２実施形態によると、湾曲面状の透光板２５０が光軸ＯＡに対して傾斜して配置されることにより、装置１００の外部から内部に入射し得る例えば太陽光等の外光を、乗員側に到達させないように透光板２５０で反射可能となるので、外光による虚像ＶＩのコントラストの悪化を抑制しつつ、傾斜に応じた位相差を実現できる。したがって、視認し易い虚像ＶＩを提供することができる。

（第３実施形態）
図１４に示すように、本発明の第３実施形態は第２実施形態の変形例である。第３実施形態について、第２実施形態とは異なる点を中心に説明する。

第３実施形態の透光板３５０は、第１，２実施形態と同様に、凹面鏡４０とウインドシールド３との間の光路上において、収容部材１０の窓部１２を塞ぐように配置されている。ここでＨＵＤ装置３００は、透光板３５０と貼り合わされる偏光板３５２を、視認規制部として、さらに備えている。

偏光板３５２は、透光板３５０と貼り合わされた状態で、窓部１２を透光板３５０と共に塞いでいる。特に本実施形態の偏光板３５２は、ポリビニルアルコールに二色性色素であるヨウ素を添加して形成された吸収型偏光板である。この偏光板３５２は、ヨウ素分子の配向方向によって透過軸と吸収軸とを互いに直交した状態で有している。そして偏光板３５２は、透過軸に沿って偏光する光を透過させ、吸収軸に沿って偏光する光を吸収する性質を有している。

ここで偏光板３５２は、例えば透光板３５０よりも凹面鏡側に、投射部２０から投射された直線偏光の表示光における偏光方向（すなわち、偏光軸方向ＰＡＤ）にその透過軸を合わせて配置されている。このような配置により、偏光板３５２は、表示光の多くをそのまま透光板３５０へ透過させる一方、収容部材１０の内部が外部から視認されることを規制する。また、偏光板３５２は、車両１の外部から例えばウインドシールド３を介してＨＵＤ装置３００に入射する太陽光等の外光の一部を遮光する。

第３実施形態によると、視認規制部が透光板３５０と貼り合わされた状態で、窓部１２を透光板３５０と共に塞ぎ、収容部材１０内部が外部から視認されることを規制している。これによれば、視認規制部及び透光板３５０を表示光がまとめて透過することにより、輝度の損失を抑制しつつ、内部を覗かれ難くすることができる。

また、第３実施形態によると、視認規制部は、偏光板３５２である。これによれば、直線偏光の投射光を偏光板３５２で透過させることで、確実に輝度の損失を抑制しつつ、装置３００の内部を覗かれ難くすることができる。

（第４実施形態）
図１５に示すように、本発明の第４実施形態は第２実施形態の変形例である。第４実施形態について、第２実施形態とは異なる点を中心に説明する。

第４実施形態のＨＵＤ装置４００において透光板４５０は、第１〜３実施形態と同様に、凹面鏡４０とウインドシールド３との間の光路上において、収容部材１０の窓部１２を塞ぐように配置されている。

第１，２実施形態の着色されていない透光板５０，２５０に対して、第４実施形態の透光板４５０は、透光性を有しつつも、着色されている。本実施形態では、透光板４５０は、例えばスモーク調に着色される。着色における色相は、例えばインストルメントパネル２の色相と同系統であることが好ましい。

また、当該透光板４５０の着色方法としては、染料による透光板４５０基材への着色、又は透光板４５０表面への印刷等の方法が採用され得る。

第４実施形態によると、着色された透光板４５０により、部品点数の増加を抑制しつつ、装置４００の内部を覗かれ難くすることができる。

（他の実施形態）
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明は、それらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。

具体的に、変形例１としては、透光板５０は、収容部材１０の窓部１２を塞いでいなくてもよい。この例として図１６では、透光板５０は、投射部２０と平面鏡３０の間の光路上に、光軸ＯＡに対して板厚方向ＶＤを傾斜させて配置されている。

変形例２としては、透光板５０は、光軸ＯＡに対して板厚方向ＶＤを傾斜させた状態で、固定配置されたものに限らない。この例として、ＨＵＤ装置１００は、光軸ＯＡに対する透光板５０の板厚方向ＶＤを変える可動機構を、さらに備えていてもよい。例えば製造工程において生じ得る投射部２０の表示光の輝度の誤差、位置関係の誤差等に伴う虚像ＶＩの視認性のばらつきを、可動機構によって調整することができる。

第３実施形態に関する変形例３としては、視認規制部として用いる偏光板３５２は、透光板３５０よりもウインドシールド３側に、配置されていてもよい。

第３実施形態に関する変形例４としては、視認規制部として用いる偏光板３５２は、反射型偏光板であってもよい。また、視認規制部として、偏光板３５２以外に、フィルム状のハーフミラーが採用されていてもよい。

変形例５としては、投射部２０には、液晶パネル２８を用いた方式以外の方式が採用されていてもよい。この例として、投射部２０は、レーザ光束を走査して、スクリーン上に画像を描画することにより、当該画像の画素を構成するレーザ光束を表示光として投射する方式であってもよい。この場合、光軸ＯＡは、画像の中心の画素を構成するレーザ光束の経路である。

変形例６としては、車両１以外の船舶ないしは飛行機等の各種移動体（輸送機器）に、本発明を適用してもよい。

１００，２００，３００，４００ ＨＵＤ装置、１ 車両（移動体）、３ ウインドシールド（投影部材）、１０ 収容部材、１２ 窓部、２０ 投射部、５０，２５０，３５０，４５０ 透光板、３５２ 偏光板（視認規制部）、ＶＩ 虚像、ＯＰ 光路、ＯＡ 光軸

Claims (8)

1. 移動体（１）に搭載され、前記移動体の投影部材（３）に表示光を反射させることにより、乗員により視認可能な虚像（ＶＩ）を表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
   前記表示光を投射する投射部（２０）と、
   前記投射部から前記投影部材に至る光路（ＯＰ）上に配置され、透光性を有する板状の透光板（５０，２５０，３５０，４５０）と、を備え、
   前記透光板は、板厚方向（ＶＤ）の屈折率と、前記板厚方向に対して垂直な第１延設方向（ＭＤ）の屈折率と、前記板厚方向及び前記第１延設方向に対して垂直な第２延設方向（ＴＤ）の屈折率とを互いに異ならせていると共に、光軸（ＯＡ）に対して前記板厚方向を傾斜させて配置されているヘッドアップディスプレイ装置。
2. 中心に前記光軸が通る仮想の楕円体であって、前記板厚方向、前記第１延設方向、及び前記第２延設方向に主軸をとり、各前記主軸の長さを対応する各前記方向の屈折率の半値とする屈折率楕円体（ＲＩＥ）を定義すると、
   前記屈折率楕円体の中心を通ると共に、前記光軸に垂直な断面である仮想の楕円切断面（ＳＥ）における長軸（ＭＡＡ）と短軸（ＭＩＡ）との長さの差の絶対値は、前記第１延設方向の屈折率と前記第２延設方向の屈折率との差の絶対値よりも大きい請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
3. 前記透光板は、湾曲板状である請求項１又は２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
4. 前記透光板は、平板状である請求項１又は２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
5. 前記投射部を収容する収容部材（１０）をさらに備え、
   前記収容部材は、前記投影部材と対向する箇所に、窓状の窓部（１２）を有し、
   前記透光板は、前記窓部を塞ぐように配置される請求項１から４のいずれか１項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
6. 前記透光板と貼り合わされた状態で、前記窓部を前記透光板と共に塞ぎ、前記収容部材の内部が外部から視認されることを規制する視認規制部（３５２）をさらに備える請求項５に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
7. 前記投射部は、前記表示光を直線偏光として投射し、
   前記視認規制部は、偏光板である請求項６に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
8. 前記透光板は、着色されている請求項５に記載のヘッドアップディスプレイ装置。

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