JP2018132734A - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】乗員が偏光サングラスを装用した状態で視認しても、複数の虚像表示間において、明るさの相対的バランスが損なわれ難いＨＵＤ装置を提供する。【解決手段】ＨＵＤ装置は、車両に搭載され、ウインドシールドでの反射を用いて、車両の乗員により視認可能な虚像を複数表示する。ＨＵＤ装置は、虚像を表示するための表示光を各々の所定方向に偏光した状態で発し、表示光による光路を構成している複数の表示器と、複数の表示器に対して共通に設けられ、光学的に開口し、各表示器からの各表示光をウインドシールドへ向けて通過させる光学的開口部と、を備える。各表示光の偏光方向ＰＤａ，ＰＤｂは、光学的開口部への入射直前において、互いに合わせられている。【選択図】図８

Description

本発明は、移動体に搭載され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、移動体に搭載されるＨＵＤ装置が知られている。特許文献１に開示のＨＵＤ装置は、表示光を各々の所定方向に偏光した状態で発する複数の表示器を有している。これら表示器は、表示光を投影部材としてのウインドシールドへ向けて投射し、各々虚像を表示している。

特許第５７４１２５１号公報

しかしながら、特許文献１には、各表示器からの表示光について、光学的開口部を通過する時点で、偏光方向をどのような関係に設定すべきかの開示及び示唆はない。この点、本発明者が鋭意研究したところによれば、各表示光の間で、偏光方向が互いに異なる場合、以下の問題が発生することが見出された。

光学的開口部を通過した表示光は、投影部材に斜めに入射し、反射されることで、虚像として結像される。フレネルの式によれば、この反射の際にｐ偏光の成分とｓ偏光の成分とでは反射率が異なる。故に、入射する表示光の偏光方向は、投影部材に対する入射面との関係で、反射後の反射光量に影響を及ぼすと共に、反射後の偏光方向にも影響する。

乗員が偏光サングラスを装用せず、例えば裸眼である場合には、反射後の偏光方向が視認される虚像の輝度に影響をもたらすことはなく、上述の反射光量に依存する明るさで虚像が視認され得る。複数の表示器で複数の虚像を表示する構成では、複数の虚像が所定の明るさのバランスで表示される。

一方で、乗員が偏光サングラスを装用している場合には、偏光サングラスの偏光作用により、投影部材反射後の表示光のうち、特定の偏光方向の光だけが透過し、それを視認することとなる。故に、視認される虚像の明るさは、反射光量だけでなく、反射後の偏光方向にも依存する。ここで、光学的開口部を通過する各表示器からの各表示光の偏光方向が互いに異なると、必然的に、投影部材反射後の偏光方向も互いに異なってくる。このため、各表示器からの各表示光について、偏光サングラスでの透過率に違いが生じてしまい、複数の虚像は、裸眼の場合とは異なる明るさのバランスで表示される。

一例としては、複数の虚像を同じ明るさで表示することを意図して、裸眼の場合に複数の虚像が同じ明るさに視認されるようにしても、乗員がたまたま偏光サングラスを装用していると、複数の虚像が異なる明るさとなり特定の虚像のみが強調されたように視認されてしまい、こちらが意図した通りにならないのである。

他の一例としては、複数の虚像を所定の比率の異なる明るさで表示することを意図して、裸眼の場合に複数の虚像が所定の比率で異なる明るさに視認されるようにしても、乗員がたまたま偏光サングラスを装用していると、その所定の比率が損なわれてしまい、こちらが意図したとおりにはならないのである。

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、乗員が偏光サングラスを装用した状態で視認しても、複数の虚像表示間において、明るさの相対的バランスが損なわれ難い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、投影部材（３）での反射を用いて、移動体の乗員により視認可能な虚像（ＶＩａ，ＶＩｂ）を複数表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
虚像を表示するための表示光を各々の所定方向に偏光した状態で発し、表示光による光路（ＯＰａ，ＯＰｂ）を構成している複数の表示器（１０，２０，２１０，２２０，３１０，３２０，４１０，４２０，５１０，５２０，６１０，６２０，７１０，７２０）と、
複数の表示器に対して共通に設けられ、光学的に開口し、各表示器からの各表示光を投影部材へ向けて通過させる光学的開口部（７）と、を備え、
各表示光の偏光方向（ＰＤａ，ＰＤｂ）は、光学的開口部への入射直前において、互いに合わせられている。

このような発明によると、各表示器からの表示光の偏光方向は、光学的開口部への入射直前において、互いに合わせられている。このように偏光方向を合わせると、各表示光が投影部材に入射する際に、ｐ偏光成分とｓ偏光成分との比率を互いに近づけることができる。したがって、投影部材での反射において、各表示光間で反射率の差が生じ難くなる上、反射後の偏光方向も互いに近いものとすることができる。故に、乗員が装用し得る偏光サングラスでの透過率も、各表示光との間で差が生じ難くなるため、偏光サングラスにより複数の虚像表示間における明るさの相対的バランスを壊されることを抑制できる。

したがって、乗員が偏光サングラスを装用した状態で複数の虚像を視認しても、その虚像間の明るさのバランスは、裸眼等の場合に視認され得る明るさのバランスに近いものとなり、複数の虚像表示間において明るさの相対的バランスが損なわれ難いＨＵＤ装置を実現できるのである。

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実施形態におけるレーザ表示器を示す図である。 第１実施形態における液晶表示器を示す図である。 第１実施形態における液晶表示器の表示画面を示す図である。 図５のVI部を拡大する図である。 図６のVII−VII線断面図である。 第１実施形態におけるレーザ表示器による表示光及び液晶表示器による表示光の偏光方向を示す図である。 第２実施形態における図２に対応する図である。 第２実施形態におけるレーザ表示器による表示光及び液晶表示器による表示光の偏光方向を示す図である。 第３実施形態における図２に対応する図である。 第３実施形態におけるレーザ表示器による表示光及び液晶表示器による表示光の偏光方向を示す図である。 第４実施形態における図２に対応する図である。 第４実施形態におけるレーザ表示器による表示光及び液晶表示器による表示光の偏光方向を示す図である。 第５実施形態における図２に対応する図である。 第５実施形態におけるレーザ表示器による表示光及び液晶表示器による表示光の偏光方向を示す図である。 第６実施形態における図２に対応する図である。 第６実施形態におけるレーザ表示器による表示光及び液晶表示器による表示光の偏光方向を示す図である。 第７実施形態における図２に対応する図である。 第７実施形態におけるレーザ表示器による表示光及び液晶表示器による表示光の偏光方向を示す図である。

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内に収容されている。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。これにより、ＨＵＤ装置１００は、車両１の乗員により視認可能な虚像ＶＩａ，ＶＩｂを表示する。すなわち、ウインドシールド３に投影される画像の表示光が、車両１の室内に設定された視認領域ＥＢに到達することにより、視認領域ＥＢ内にアイポイントＥＰが位置する乗員が当該表示光を虚像ＶＩａ，ＶＩｂとして知覚する。そして、乗員は、虚像ＶＩａ，ＶＩｂとして表示される各種情報を認識することができる。虚像ＶＩａ，ＶＩｂ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、また、道路情報、視界補助情報等の車両情報が挙げられる。

以下において、車両上方、車両下方、車両上下方向、車両前方、車両後方、車両前後方向、及び車両左右方向等は、水平面ＨＰ上の車両１を基準に規定される。

車両１のウインドシールド３は、例えばガラスないしは合成樹脂により透光性の板状に形成され、インストルメントパネル２よりも車両上方に配置されている。ウインドシールド３は、表示光が投影される投影面３ａを、滑らかな凹面状又は平面状に形成している。投影面３ａは、車両下方かつ車両後方を向いている。

こうしたウインドシールド３での表示光の反射を用いるＨＵＤ装置１００は、特に本実施形態において、虚像ＶＩａ，ＶＩｂを複数同時に表示可能となっている。これら複数の虚像ＶＩａ，ＶＩｂにより表示される情報の組み合わせは、適宜設定される。そして、車両１の座席に着座して車両前方を向く乗員、特に運転者は、ウインドシールド３を通して道路及び道路標識等を含む前景を視認すると共に、複数の虚像ＶＩａ，ＶＩｂを当該前景と重畳した状態で視認することができる。

視認領域ＥＢは、ＨＵＤ装置１００により表示される虚像ＶＩａ，ＶＩｂが規格を満たすように視認可能となる空間領域であって、アイボックスとも称される。典型的には、視認領域ＥＢは、車両１に設定されたアイリプスと重なるように設定される。アイリプスは、乗員のアイポイントＥＰの分布を統計的に表したアイレンジに基づいて、設定されている。

このようなＨＵＤ装置１００の具体的構成を、図２〜８も用いて、以下に説明する。図２に示すように、ＨＵＤ装置１００は、複数の表示器１０，２０、複数の反射鏡３０，４０等により構成されている。これら表示器１０，２０及び反射鏡３０，４０は、ＨＵＤ装置１００のハウジング６内に収容されている。

ハウジング６は、例えば合成樹脂により、遮光性を有する中空箱状に形成されている。ハウジング６において、インストルメントパネル２の上面部２ａに開けられた開口窓に対応する箇所には、光学的に開口する光学的開口部７が設けられている。

光学的開口部７は、例えば防塵カバー７ａによりその全面を塞がれている。本実施形態の防塵カバー７ａは、例えば合成樹脂により透光性を有した薄板状の透光板となっている。

本実施形態のＨＵＤ装置１００では、複数の表示器として、レーザ表示器１０及び液晶表示器２０の合計２つの表示器が設けられている。

レーザ表示器１０は、図３に示すように、複数のレーザ発振器１１ａ〜ｃ、複数のコリメートレンズ１２ａ〜ｃ、折り返しミラー１３ａ、複数のダイクロイックミラー１３ｂ，１３ｃ、走査ミラー１６、及び表示スクリーン１７を有している。本実施形態では、レーザ発振器１１ａ〜ｃは３つ、コリメートレンズ１２ａ〜ｃは３つ、ダイクロイックミラー１３ｂ，１３ｃは２つ設けられている。

３つのレーザ発振器１１ａ〜ｃには、例えば半導体レーザが採用されており、波長が互いに異なる実質的に直線偏光のレーザ光束が発振される。具体的に、レーザ発振器１１ａは、例えばピーク波長が４９０〜５３０ｎｍの範囲、好ましくは５１５ｎｍである緑色のレーザ光束を発振するようになっている。レーザ発振器１１ｂは、例えばピーク波長が４３０〜４７０ｎｍの範囲、好ましくは４５０ｎｍである青色のレーザ光束を発振するようになっている。レーザ発振器１１ｃは、例えばピーク波長が６００〜６５０ｎｍの範囲、好ましくは６４０ｎｍである赤色のレーザ光束を発振するようになっている。各レーザ発振器１１ａ〜ｃから発振された各レーザ光束は、それぞれ対応するコリメートレンズ１２ａ〜ｃに入射する。

３つのコリメートレンズ１２ａ〜ｃは、それぞれ対応するレーザ発振器１１ａ〜ｃに対して各レーザ光束の進行方向に所定の間隔をあけて配置されている。各コリメートレンズ１２ａ〜ｃは、対応する色のレーザ光束を屈折させることにより、当該レーザ光束を略平行化する。

折り返しミラー１３ａは、コリメートレンズ１２ａに対して、レーザ光束の進行方向に所定の間隔をあけて配置され、コリメートレンズ１２ａを透過したレーザ光束を反射する。

２つのダイクロイックミラー１３ｂ，１３ｃは、それぞれ対応するコリメートレンズ１２ｂ，１２ｃに対して、各レーザ光束の進行方向に所定の間隔をあけて配置されている。各ダイクロイックミラー１３ｂ，１３ｃは、対応するコリメートレンズ１２ｂ，１２ｃを透過したレーザ光束のうち、特定波長のレーザ光束を反射し、その他のレーザ光束を透過させる。具体的には、コリメートレンズ１２ｂに対応するダイクロイックミラー１３ｂは、青色のレーザ光束を反射し、緑色のレーザ光束を透過させる。コリメートレンズ１２ｃに対応するダイクロイックミラー１３ｃは、赤色のレーザ光束を反射し、緑色及び青色のレーザ光束を透過させる。

ここで、折り返しミラー１３ａによる反射後の緑色のレーザ光束の進行方向には、ダイクロイックミラー１３ｂが所定の間隔をあけて配置されている。また、ダイクロイックミラー１３ｂによる反射後の青色のレーザ光束の進行方向には、ダイクロイックミラー１３ｃが所定の間隔をあけて配置されている。これら配置形態により、折り返しミラー１３ａによる反射後の緑色のレーザ光束が、ダイクロイックミラー１３ｂを透過し、ダイクロイックミラー１３ｂによる反射後の青色のレーザ光束と重ね合される。また、緑色のレーザ光束と青色のレーザ光束とが、ダイクロイックミラー１３ｃを透過し、ダイクロイックミラー１３ｃによる反射後の赤色もレーザ光束と重ね合される。

また各レーザ発振器１１ａ〜ｃは、コントローラ１５と電気的に接続されている。各レーザ発振器１１ａ〜ｃは、コントローラ１５からの電気信号に従って、レーザ光束を発振する。そして、各レーザ発振器１１ａ〜ｃから発振される３色のレーザ光束を加色混合することで、種々の色の再現が可能となる。こうして互いに波長が異なるレーザ光束は、重ね合わされた状態で、走査ミラー１６へ向けて射出される。

走査ミラー１６は、微小電気機械システム（Micro Electro Mechanical System：ＭＥＭＳ）を用い、レーザ光束を時間的に走査可能に構成されたＭＥＭＳミラーである。走査ミラー１６において、ダイクロイックミラー１３ｂ〜ｃと所定の間隔をあけて対向する面には、例えばアルミニウム等の金属膜蒸着により、反射面１６ａが形成されている。反射面１６ａは、当該反射面１６ａに沿って実質直交して配置される２つの回転軸ＡＸ，ＡＹまわりに回動可能となっている。

このような走査ミラー１６は、コントローラと電気的に接続されており、その走査信号によって回動することで、反射面１６ａの向きを変えることができる。こうして走査ミラー１６がコントローラ１５により制御されることで、走査ミラー１６とレーザ発振器１１ａ〜ｃとが連動して、レーザ光束の反射面１６ａへの入射箇所である偏向点ＬＴを起点として、時間的にレーザ光束の投射方向を偏向することが可能となっている。偏向点ＬＴでの偏向によって走査ミラー１６に走査されたレーザ光束は、表示スクリーン１７に入射するようになっている。

表示スクリーン１７は、合成樹脂ないしはガラス等からなる基材の表面に、アルミニウム等の金属膜を蒸着させること等により、ミラーアレイ状に形成された反射型のスクリーンであるが、透過型のスクリーンを採用することもできる。表示スクリーン１７は、走査ミラー１６と対向する側において、複数の光学曲面を格子状に配列している。

表示スクリーン１７の走査領域ＳＡには、走査ミラー１６に走査されたレーザ光束の入射により、画像が描画される。具体的に、レーザ光束は、コントローラ１５による制御により、複数の走査線ＳＬに沿って順次走査される。その結果、走査領域ＳＡにおいてレーザ光束が入射する位置が移動されつつ、レーザ光束が断続的にパルス照射されることで、画像が描画されることとなる。走査領域ＳＡへのレーザ投射により描画される画像は、例えば走査線ＳＬに沿ったｘｓ方向に４８０画素かつ走査線ＳＬと実質垂直なｙｓ方向に２４０画素を有する画像として、毎秒６０フレーム描画される。なお、図３では、光学曲面の図示が省略されている。

ここで、各画素を構成するレーザ光束は、凹状又は凸状に形成された光学曲面での反射により、当該光束の拡がり角を拡大させつつ、表示光として表示スクリーン１７から射出される。こうしてレーザ表示器１０は、複数の虚像ＶＩａ，ＶＩｂのうち虚像ＶＩａを表示するための表示光を、表示スクリーン１７の走査領域ＳＡから発する。表示光は、レーザ発振器１１ａ〜ｃの性質に基づいて、所定方向に偏光した状態で、具体的には直線偏光として、表示スクリーン１７から発せられる。

レーザ表示器１０の表示スクリーン１７から発せられる表示光により、上述のように、虚像ＶＩａが表示される。本実施形態では、ｘｓ方向が、虚像ＶＩａが表示される際に、水平面ＨＰ上の車両１の左右方向に対応している。したがって、本実施形態では、ｘｓ方向に対応する方向を表示水平方向と定義する。同様に、ｙｓ方向が、虚像ＶＩａが表示される際に、水平面ＨＰ上の車両１の上下方向に対応している。したがって、本実施形態では、ｙｓ方向に対応する方向を表示鉛直方向と定義する。

本実施形態において、表示スクリーン１７は、図２に示すように、表示水平方向を車両左右方向に沿わせた姿勢で、およそ車両上方を向いている。レーザ表示器１０は、表示光を、所定方向として、表示水平方向に偏光した状態で発するようになっている。

液晶表示器２０は、ハウジング６内において、レーザ表示器１０よりも車両上方に配置されている。液晶表示器２０は、図４に示すように、バックライト部２１及び液晶パネル２５を有し、例えば箱状のケーシング２０ａ（図５参照）にこれらを収容して構成されている。バックライト部２１は、光源２２、コンデンサレンズ２３、及びフィールドレンズ２４を有している。

光源２２は、例えば複数の発光素子２２ａの配列により構成されている。本実施形態における発光素子２２ａは、光源用回路基板２２ｂ上に配置され、電源と接続されている発光ダイオード素子である。各発光素子２２ａは、通電により電流量に応じた発光量で光を発光する。より詳細には、各発光素子２２ａでは、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。

コンデンサレンズ２３及びフィールドレンズ２４は、光源２２と液晶パネル２５との間に配置されている。コンデンサレンズ２３は、例えば構成樹脂ないしはガラス等により透光性を有して形成されている。特に本実施形態のコンデンサレンズ２３は、複数の凸レンズ素子が発光素子の数及び配置に合わせて配列されたレンズアレイとなっている。コンデンサレンズ２３は、光源側から入射した光を集光してフィールドレンズ側へ射出する。

フィールドレンズ２４は、コンデンサレンズ２３と液晶パネル２５との間に配置され、例えば合成樹脂ないしはガラス等により透光性を有して形成されている。特に本実施形態のフィールドレンズ２４は、コンデンサレンズ２３側から入射した光をさらに集光して平行化し、液晶パネル２５側へ向けて射出する。

なお、バックライト部２１の構成としては、上述の構成以外にも、種々の構成を採用することができる。

本実施形態の液晶パネル２５は、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、例えば２方向に配列された複数の液晶画素２７から形成されたアクティブマトリクス型の液晶パネルである。

具体的に図５に示すように、液晶パネル２５は、長手方向及び短手方向を有する矩形状を呈している。図６に拡大して示すように、液晶画素２７が長手方向及び短手方向に配列されることで、外部に露出し、画像を表示光として射出する表示画面２６もまた矩形状を呈している。各液晶画素２７では、表示画面２６の法線方向に貫通して設けられる透過部２５ｄと、当該透過部２５ｄを囲んで形成された配線部２５ｅとが設けられている。

液晶パネル２５は、図７に示すように、一対の偏光板２５ａ，２５ｂ及び一対の偏光板２５ａ，２５ｂに挟まれた液晶層２５ｃ等が積層されて形成されていることで、平板状を呈している。各偏光板２５ａ，２５ｂは、透過軸と当該透過軸と直交する遮光軸を有している。各偏光板２５ａ，２５ｂは、透過軸の方向に偏光した光を透過させ、遮光軸の方向に偏光した光を吸収する性質を有しており、一対の偏光板２５ａ，２５ｂは、当該透過軸の方向を互いに直交させて配置されている。液晶層２５ｃは、液晶画素２７毎の電圧印加により、印加電圧に応じて液晶層を透過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。偏光方向の回転により、表示画面２６側の偏光板２５ｂを透過する光の割合、すなわち透過率を随時変えることができる。

したがって、液晶パネル２５は、バックライト部２１からの光の入射に対して、液晶画素２７毎の透過率を制御する。すなわち、液晶表示器２０の液晶パネル２５は、バックライト部２１側からの照明を用いて画像を形成し、複数の虚像ＶＩａ，ＶＩｂのうち虚像ＶＩｂを表示するための表示光として射出可能となっている。表示光は、表示画面２６側の偏光板２５ｂの透過軸の配置に応じた所定方向に偏光した状態で、具体的には直線偏光として、表示画面２６から発せられる。

各液晶表示器２０の表示画面２６から発せられる表示光により、上述のように虚像ＶＩｂが表示される。本実施形態では、各液晶表示器２０の表示画面２６のうち長手方向が、虚像ＶＩｂが表示される際に、水平面ＨＰ上の車両１の左右方向に対応している。したがって、本実施形態では、表示画面２６の長手方向に対応する方向を表示水平方向と定義する。同様に、各液晶表示器２０の表示画面２６のうち短手方向が、虚像ＶＩｂが表示される際に、水平面ＨＰ上の車両１の上下方向に対応している。したがって、本実施形態では、表示画面２６の短手方向に対応する方向を表示鉛直方向と定義する。

本実施形態において、液晶表示器２０の表示画面２６は、図２に示すように、表示水平方向を車両左右方向に沿わせた姿勢で、およそ車両前方を向いている。液晶表示器２０は、表示光を、所定方向として、表示水平方向に偏光した状態で発するようになっている。

各液晶表示器２０から光学的開口部７を経由しウインドシールド３へ至る表示光についての光路ＯＰａ，ＯＰｂが、各表示器１０，２０毎に個別に構成されている。レーザ表示器１０についての光路ＯＰａ上には、反射鏡３０及び反射鏡４０が配置されている。液晶表示器２０についての光路ＯＰｂ上には、反射鏡４０が配置されている。すなわち、両光路ＯＰａ，ＯＰｂ間において、反射鏡４０が供用されている。

反射鏡３０は、例えば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３１としてアルミニウム等の金属膜を蒸着させること等により形成されている。反射面３１は、滑らかな平面状に形成されている。反射面３１は、車両左右方向には傾斜せずに、車両下方かつ車両前方を向いており、レーザ表示器１０の表示スクリーン１７及び反射鏡４０の各々と向かい合っている。

レーザ表示器１０からの表示光は、反射鏡３０における入射面Ｐａ１（図８も参照）に対する垂直方向に沿った偏光方向ＰＤａにて、反射鏡３０に入射する。より詳細に、レーザ表示器１０からの表示光は、およそ車両上下方向に沿って車両上方へ進行し、反射鏡３０に入射する。このため、反射鏡３０の反射面３１及び表示光の入射方向により規定され得る入射面Ｐａ１は、車両左右方向に実質垂直な平面（換言すると車両上下方向及び車両前後方向に沿った平面）である。

これに対して、レーザ表示器１０からの表示光は、車両左右方向に沿った偏光方向ＰＤａにて反射鏡３０に入射するので、当該偏光方向ＰＤａは、入射面Ｐａ１に対する垂直方向に沿っている（より詳細には、ｓ偏光である）といえるのである。

こうして、光路ＯＰａにおいて反射鏡３０は、レーザ表示器１０から入射する表示光を、反射鏡４０へ向けて鏡面反射する。

反射鏡４０は、例えば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４１としてアルニウム等の金属膜を蒸着させること等により形成されている。反射鏡４０は、凹面鏡であり、反射面４１は、反射鏡４０の中心が凹む凹状に湾曲することで、滑らかな凹面状に形成されている。特に本実施形態の反射面４１は、ウインドシールド３の形状に対応して自由曲面状に形成されている。反射面４１は、車両上方かつ車両後方を向いており、反射鏡３０及び光学的開口部７を介したウインドシールド３の各々と向かい合っている。

光路ＯＰａにおいて反射鏡３０に反射された表示光は、反射鏡４０における入射面Ｐａ２（図８も参照）に対する垂直方向に沿った偏光方向ＰＤａにて、反射鏡４０に入射する。より詳細に、反射鏡３０からの表示光は、およそ車両前後方向に沿って車両前方へ進行し、反射鏡４０に入射する。このため、反射鏡４０の反射面４１及び表示光の入射方向により規定され得る入射面Ｐａ２は、車両左右方向に実質垂直な平面（換言すると車両上下方向及び車両前後方向に沿った平面）である。補足すると、反射鏡４０の反射面４１は凹面状であるため、表示光の入射箇所によって多少反射の向きが異なるが、ここでは、レーザ表示器１０における走査領域ＳＡの中心から最も発光強度が高い方向へ射出された表示光を基準光線と定義して、当該基準光線とその反射鏡４０への入射箇所から入射面Ｐａ２を定義すればよい。また本実施形態では、当該基準光線の経路を光路ＯＰａの光軸と定義する。

これに対して、反射鏡３０からの表示光は、車両左右方向に沿った偏光方向ＰＤａにて反射鏡４０に入射するので、当該偏光方向ＰＤａは、入射面Ｐａ２に対する垂直方向に沿っている（より詳細には、ｓ偏光である）といえるのである。

こうして、光路ＯＰａにおいて反射鏡４０は、反射鏡３０から入射する表示光を、虚像ＶＩａの拡大作用を生じさせつつ、光学的開口部７へ向けて鏡面反射する。

同時に、反射面４１は、液晶表示器２０及び光学的開口部７を介したウインドシールド３の各々と向かい合っている。光路ＯＰｂにおいて液晶表示器２０からの表示光は、反射鏡４０における入射面Ｐｂ（図８も参照）に対する垂直方向に沿った偏光方向ＰＤｂにて、反射鏡４０に入射する。より詳細に、液晶表示器２０からの表示光は、およそ車両前後方向に沿って車両前方へ進行し、反射鏡４０に入射する。このため、反射鏡４０の反射面４１及び表示光の入射方向により規定され得る入射面Ｐｂは、車両左右方向に実質垂直な平面（換言すると車両上下方向及び車両前後方向に沿った平面）である。補足すると、光路ＯＰａの場合と同様に、液晶表示器２０における表示画面２６の中心から最も発光強度が高い方向へ射出された表示光を基準光線と定義して、当該基準光線とその反射鏡４０への入射箇所から入射面Ｐｂを定義すればよい。また本実施形態では、当該基準光線の経路を光路ＯＰｂの光軸と定義する。

これに対して、液晶表示器２０からの表示光は、車両左右方向に沿った偏光方向ＰＤｂにて反射鏡３０に入射するので、当該偏光方向ＰＤｂは、入射面Ｐｂに対する垂直方向に沿っている（より詳細には、ｓ偏光である）といえるのである。

こうして、光路ＯＰｂにおいて反射鏡４０は、液晶表示器２０から入射する表示光を、虚像ＶＩｂの拡大作用を生じさせつつ、光学的開口部７へ向けて鏡面反射する。

故に、反射鏡４０は、各光路ＯＰａ，ＯＰｂ間で共用される共用反射鏡となっている。光路ＯＰａの表示光と光路ＯＰｂの表示光とでは、反射鏡４０への入射角の大小こそ異なるものの、入射面Ｐａ２，Ｐｂが共通の方向に規定されるように、反射鏡４０に入射するようになっている。

上述の光学的開口部７は、複数の表示器１０，２０に対して共通に設けられている。光学的開口部７は、各表示器１０，２０からの各表示光、すなわち光路ＯＰａの表示光及び光路ＯＰｂの表示光の殆どを、ウインドシールド３へ向けて通過させる。各表示光は、およそ車両上下方向に沿って車両上方へと進行することとなる。

ここで、光学的開口部７の防塵カバー７ａへの入射直前において、光路ＯＰａを構成しているレーザ表示器１０からの表示光の偏光方向ＰＤａと、光路ＯＰｂを構成している液晶表示器２０からの表示光の偏光方向ＰＤｂとは、互いに合わせられている。特に本実施形態では、光学的開口部７の防塵カバー７ａへの入射直前において、光路ＯＰａの表示光の偏光方向ＰＤａと、光路ＯＰｂの表示光の偏光方向ＰＤｂとは、互いに同じ方向に沿っている。

偏光方向ＰＤａ，ＰＤｂをより詳細に説明するため、各光路ＯＰａ，ＯＰｂにおける基準光線の進行方向に垂直な仮想面上において、表示水平方向に対応する方向を基準方位とし、観測者（乗員）側からみた右回りに正の方向をとった場合の方位角を定義する。こうした定義下、具体的に図８に示すように、レーザ表示器１０の射出直後において、光路ＯＰａのレーザ表示器１０からの表示光の偏光方向ＰＤａは、表示水平方向に対応する方向であり、すなわち方位角が０度となっていた。そして、光学的開口部７の防塵カバー７ａへの入射直前においても、光路ＯＰａの表示光の偏光方向ＰＤａは、表示水平方向に対応する方向であり、方位角が０度となっている。同様に、液晶表示器２０の射出直後において、光路ＯＰｂの液晶表示器２０からの表示光の偏光方向ＰＤｂは、表示水平方向に対応する方向であり、方位角が０度となっていた。そして、光学的開口部７の防塵カバー７ａへの入射直前においても、光路ＯＰｂの表示光の偏光方向ＰＤｂは、表示水平方向に対応する方向であり、方位角が０度となっている。なお、図８の偏光方向ＰＤａ，ＰＤｂは、全て観測者側からみた状態で示されている。

すなわち本実施形態では、各表示光の偏光方向ＰＤａ，ＰＤｂは、各表示器１０，２０の射出直後においても、光学的開口部７の防塵カバー７ａへの入射直前においても、互いに合わせられている。

光学的開口部７を通過した各表示光は、上述のようにウインドシールド３の投影面３ａにて反射され、それぞれの虚像ＶＩａ，ＶＩｂの表示に寄与することとなる。なお、防塵カバー７ａには、位相差板のように、表示光に多少の位相差を生じさせるものであってもよい。この場合には、各表示光が位相差板を透過する際に、楕円偏光に変換され得る。そして本実施形態では、防塵カバー７ａ透過後からウインドシールド３までの間には、例えば偏光板等の偏光方向ＰＤａ，ＰＤｂを変えるような素子は配置されていない。

ここで、本実施形態では、光路ＯＰａの反射鏡４０への入射角が光路ＯＰｂの反射鏡４０への入射角よりも大きくなっていることにより、光路ＯＰａの表示光が光路ＯＰｂの表示光よりもウインドシールドのより車両上方箇所に投影されることとなる。そして、レーザ表示器１０の表示光による虚像ＶＩａは、液晶表示器２０の表示光による虚像ＶＩｂよりも車両上方に視認されるようになっている。さらに光路ＯＰａが光路ＯＰｂよりも長く構成されていることにより、虚像ＶＩａは、虚像ＶＩｂよりも遠くに視認される。乗員が裸眼で視認する場合、虚像ＶＩａの輝度は、例えば６，０００ｃｄ／ｍ^２程度であり、虚像ＶＩｂの輝度は、例えば１３，０００ｃｄ／ｍ^２程度であり、虚像ＶＩｂの方が虚像ＶＩａよりも明るい。ただし、レーザ表示器１０の特性により、虚像ＶＩａの方が虚像ＶＩｂよりもコントラストが高いという特徴がある。

また図２に示すように、ＨＵＤ装置１００には、反射鏡４０を揺動駆動する駆動機構４３が設けられている。駆動機構４３は、例えば乗員が操作スイッチを操作することに応じて、ステッピングモータを駆動させて、反射鏡４０を回転軸４３ａまわりに揺動駆動する。回転軸４３ａは、車両左右方向に沿った方向に延伸して配置されている。反射鏡４０が揺動することで、各虚像ＶＩａ，ＶＩｂの結像位置が同時に上下して、乗員から見易い位置に調整できるようになっている。こうした揺動の際、反射鏡４０において、光路ＯＰａの表示光により規定される入射面Ｐａ２及び光路ＯＰｂにより規定される入射面Ｐｂの両方に対する垂直方向及び各表示光の偏光方向ＰＤａ，ＰＤｂに沿って回転軸４３ａが延伸していることで、揺動によっても入射面Ｐａ２，Ｐｂと偏光方向ＰＤａ，ＰＤｂとの関係が変化し難い。

（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、各表示器１０，２０からの表示光の偏光方向ＰＤａ，ＰＤｂは、光学的開口部７への入射直前において、互いに合わせられている。このように偏光方向ＰＤａ，ＰＤｂを合わせると、各表示光が投影部材としてのウインドシールド３に入射する際に、ｐ偏光成分とｓ偏光成分との比率を互いに近づけることができる。したがって、ウインドシールド３での反射において、各表示光間で反射率の差が生じ難くなる上、反射後の偏光方向ＰＤａ，ＰＤｂも互いに近いものとすることができる。故に、乗員が装用し得る偏光サングラスでの透過率も、各表示光との間で差が生じ難くなるため、偏光サングラスにより複数の虚像ＶＩａ，ＶＩｂの表示間における明るさの相対的バランスを壊されることを抑制できる。

したがって、乗員が偏光サングラスを装用した状態で複数の虚像ＶＩａ，ＶＩｂを視認しても、その虚像ＶＩａ，ＶＩｂ間の明るさのバランスは、裸眼等の場合に視認され得る明るさのバランスに近いものとなり、複数の虚像ＶＩａ，ＶＩｂの表示間において明るさの相対的バランスが損なわれ難いＨＵＤ装置１００を実現できるのである。

また、第１実施形態によると、各表示器１０，２０からの表示光の偏光方向ＰＤａ，ＰＤｂは、光学的開口部７への入射直前において、互いに同じ方向に沿っている。偏光方向ＰＤａ，ＰＤｂが同じ方向に沿っていることで、より確実に、複数の虚像ＶＩａ，ＶＩｂの表示間における明るさの相対的バランスを損なわれ難くすることができる。

また、第１実施形態によると、各光路ＯＰａ，ＯＰｂのうち少なくとも１つの光路上に、表示器１０，２０からの表示光を反射する反射鏡３０，４０が設けられている。反射鏡３０，４０が設けられることで光路ＯＰａ，ＯＰｂを折り曲げることができるため、ＨＵＤ装置１００の車両への搭載性を良好なものとしつつ、虚像ＶＩａ，ＶＩｂが視認される距離又はサイズを調整することが可能となる。

また、第１実施形態によると、光路ＯＰａの表示光は、反射鏡３０，４０における入射面Ｐａ１，Ｐａ２に対する平行方向又は垂直方向（本実施形態では全て垂直方向）に沿った偏光方向ＰＤａにて、全ての反射鏡３０，４０に入射する。これと共に、光路ＯＰｂの表示光は、反射鏡４０における入射面Ｐｂに対する垂直方向に沿った偏光方向ＰＤｂにて、反射鏡４０に入射する。入射面Ｐａ１，Ｐａ２，Ｐｂに対して各表示光の偏光方向ＰＤａ，ＰＤｂが傾斜していないので、反射に伴う偏光方向の反転を防止できる。故に、偏光方向ＰＤａ，ＰＤｂの調整が容易となり、光学的開口部７への入射直前において、各表示光の偏光方向ＰＤａ，ＰＤｂを精度良く合わせることが可能となる。したがって、より確実に、複数の虚像ＶＩａ，ＶＩｂの表示間における明るさの相対的バランスを損なわれ難くすることができる。

また、第１実施形態によると、反射鏡として、各表示器１０，２０に対応する各光路ＯＰａ，ＯＰｂ間で共用される共用の反射鏡４０が設けられている。こうした共用の反射鏡４０によれば、ＨＵＤ装置１００の車両への搭載性を良好なものとしつつ、各表示器１０，２０に対応する光路ＯＰａ，ＯＰｂを実現できる。

また、第１実施形態によると、各表示光の偏光方向ＰＤａ，ＰＤｂは、各表示器１０，２０の射出直後において、互いに合わせられている。このようにすると、例えば光路ＯＰａ，ＯＰｂ上に偏光方向ＰＤａ，ＰＤｂを変換するような素子を追加しなくても、光学的開口部７への入射直前において、各表示光の偏光方向ＰＤａ，ＰＤｂを容易に合わせることが可能となる。

また、第１実施形態によると、光学的開口部７は、各表示光を透過させる透光板としての防塵カバー７ａによって塞がれている。このような構成によれば、各表示光の偏光方向ＰＤａ，ＰＤｂを合わせた後で、各表示光を防塵カバー７ａに透過させてウインドシールド３に投影できるので、虚像ＶＩａ，ＶＩｂの明るさを保ちつつ、複数の虚像ＶＩａ，ＶＩｂの表示間において明るさの相対的バランスが損なわれ難いＨＵＤ装置１００が実現可能となる。

（第２実施形態）
図９，１０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ＨＵＤ装置２００では、第１実施形態と同様に、複数の表示器として、レーザ表示器２１０及び液晶表示器２２０の合計２つの表示器が設けられている。

ただし、レーザ表示器２１０の表示スクリーンは、表示水平方向を車両左右方向に沿わせた姿勢で、およそ車両前方を向いている。レーザ表示器１０は、表示光を、所定方向として、表示水平方向に対して傾斜した方向（具体的に方位角４５度の方向）に偏光した状態で発するようになっている。

一方、液晶表示器２２０の表示画面２６は、表示水平方向を車両左右方向に沿わせた姿勢で、およそ車両前方を向いている。液晶表示器２２０は、表示光を、所定方向として、表示水平方向に対して傾斜した方向であって、レーザ表示器２１０に合わせた方向（具体的に方位角４５度の方向）に偏光した状態で発するようになっている。

第２実施形態では、レーザ表示器２１０についての光路ＯＰａ上には、反射鏡２４０が配置されている。液晶表示器２２０についての光路ＯＰｂ上には、反射鏡２４０が配置されている。すなわち、反射鏡２４０は、１つのみ設けられており、両光路ＯＰａ，ＯＰｂ間において、反射鏡２４０が供用されている。

反射鏡２４０は、第１実施形態の反射鏡４０と同様の構成となっている。ただし、反射鏡２４０と各光路ＯＰａ，ＯＰｂの表示光との関係は第１実施形態とは異なっている。

光路ＯＰａについて、反射面４１は、レーザ表示器２１０及び光学的開口部７を介したウインドシールド３の各々と向かい合っている。光路ＯＰａにおいてレーザ表示器２１０からの表示光は、反射鏡２４０における入射面Ｐａに対して傾斜した偏光方向ＰＤａにて、反射鏡２４０に入射する。より詳細に、レーザ表示器２１０からの表示光は、およそ車両前後方向に沿って車両前方へ進行し、反射鏡２４０に入射する。このため、反射鏡２４０の反射面４１及び表示光の入射方向により規定され得る入射面Ｐａは、車両左右方向に実質垂直な平面（換言すると車両上下方向及び車両前後方向に沿った平面）である。

これに対して、レーザ表示器２１０からの表示光は、方位角４５度の方向に沿った偏光方向ＰＤａにて反射鏡２４０に入射するので、当該偏光方向ＰＤａは、入射面Ｐａに対して４５度傾斜している。

こうして、光路ＯＰａにおいて反射鏡２４０は、レーザ表示器２１０から入射する表示光を、虚像ＶＩａの拡大作用を生じさせつつ、光学的開口部７へ向けて鏡面反射する。当該反射により、偏光方向ＰＤａを示す方位角は反転して１３５度となる。

光路ＯＰｂについて、反射面４１は、液晶表示器２２０及び光学的開口部７を介したウインドシールド３の各々と向かい合っている。光路ＯＰｂにおいて液晶表示器２２０からの表示光は、反射鏡２４０における入射面Ｐｂに対して傾斜した偏光方向ＰＤｂにて、反射鏡２４０に入射する。より詳細に、液晶表示器２２０からの表示光は、およそ車両前後方向に沿って車両前方へ進行し、反射鏡２４０に入射する。このため、反射鏡２４０の反射面４１及び表示光の入射方向により規定され得る入射面Ｐｂは、車両左右方向に実質垂直な平面（換言すると車両上下方向及び車両前後方向に沿った平面）である。

これに対して、液晶表示器２２０からの表示光は、方位角４５度の方向に沿った偏光方向ＰＤｂにて反射鏡２４０に入射するので、当該偏光方向ＰＤｂは、入射面Ｐｂに対して４５度傾斜している。

こうして、光路ＯＰｂにおいて反射鏡２４０は、液晶表示器２２０から入射する表示光を、虚像ＶＩｂの拡大作用を生じさせつつ、光学的開口部７へ向けて鏡面反射する。当該反射により、偏光方向ＰＤｂを示す方位角は反転して１３５度となる。

この結果、レーザ表示器２１０からの表示光の偏光方向ＰＤａは、光学的開口部７の防塵カバー７ａへの入射直前において、表示水平方向に対して傾斜する方向であり、その方位角が１３５度となっている。同様に、液晶表示器２２０からの表示光の偏光方向ＰＤｂは、光学的開口部７の防塵カバー７ａへの入射直前において、表示水平方向に対して傾斜する方向であり、方位角が１３５度となっている。

すなわち第２実施形態では、各表示光の偏光方向ＰＤａ，ＰＤｂは、各表示器２１０，２２０の射出直後においても、光学的開口部７の防塵カバー７ａへの入射直前においても、互いに合わせられている。

以上説明した第２実施形態によると、各光路ＯＰａ，ＯＰｂにおける反射鏡としては、各表示器２１０，２２０に対応する各光路ＯＰａ，ＯＰｂ間で共用される共用の反射鏡２４０のみが設けられ、各表示光の偏光方向ＰＤａ，ＰＤｂは、共用の反射鏡２４０への入射直前において、互いに合わせられている。このようにすると、例えば光路ＯＰａ，ＯＰｂ上に偏光方向ＰＤａ，ＰＤｂを変換するような素子を追加しなくても、光学的開口部７への入射直前において、各表示光の偏光方向ＰＤａ，ＰＤｂを容易に合わせることが可能となり、各光路ＯＰａ，ＯＰｂの表示光は、共通の反射鏡２４０からウインドシールド３へ向かうこととなるので、ウインドシールド３での反射で各表示光の偏光方向ＰＤａ，ＰＤｂが互いにずれてしまうことも防止できる。

（第３実施形態）
図１１，１２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ＨＵＤ装置３００では、第２実施形態と同様に、複数の表示器として、レーザ表示器３１０及び液晶表示器３２０の合計２つの表示器、及び共用の反射鏡３４０が設けられている。各表示器３１０，３２０の配置は第２実施形態と同様であるが、レーザ表示器３１０は、表示光を、所定方向として、表示水平方向に対して傾斜した方向であって、レーザ表示器３１０とは異なる方向（具体的には、方位角１３５度の方向）に偏光した状態で発するようになっている。

第３実施形態では、位相差板３５０が光路ＯＰａ上のレーザ表示器３１０と反射鏡３４０との間に設けられている。位相差板３５０は、例えばサファイヤガラスないしはポリカーボネイト樹脂等により、薄板状に形成された１／２波長板である。レーザ表示器３１０からの表示光が位相差板３５０を透過する際、位相差板３５０は、表示光に対して位相差を生じさせる。この結果、表示光の強度の損失少なく、表示光の偏光方向ＰＤａは、透過前の方位角１３５度から方位角４５度に回転させられる。すなわち、光路ＯＰａの表示光の偏光方向ＰＤａは、反射鏡３４０への入射時には、光路ＯＰｂと同様の方位角４５度となっているのである。

したがって第３実施形態では、各表示光の偏光方向ＰＤａ，ＰＤｂは、各表示器３１０，３２０の射出直後において、互いに異なっているが、光学的開口部７の防塵カバー７ａへの入射直前において、互いに合わせられている。

以上説明した第３実施形態によると、特定の光路である光路ＯＰａに配置された位相差板３５０は、光学的開口部７への入射直前にて各表示光の偏光方向ＰＤａ，ＰＤｂが合うように、光路ＯＰａに対応するレーザ表示器３１０からの表示光の偏光方向ＰＤａを回転する。このようにすると、光学的開口部７への入射直前において、各表示光の偏光方向ＰＤａ，ＰＤｂを容易に合わせることが可能となる。この結果、複数の虚像ＶＩａ，ＶＩｂの表示間における明るさの相対的バランスを損なわれ難くすることができる。

また、第３実施形態によると、各表示光の偏光方向ＰＤａ，ＰＤｂは、各表示器３１０，３２０の射出直後において、互いに異なっている。このようにすると、各表示器３１０，３２０の配置の自由度が高まるので、ＨＵＤ装置３００の車両への搭載性を向上させつつ、光学的開口部７への入射直前にて各表示光の偏光方向ＰＤａ，ＰＤｂが合うようにして、複数の虚像ＶＩａ，ＶＩｂの表示間における明るさの相対的バランスを損なわれ難くすることができる。

（第４実施形態）
図１３，１４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では、第２実施形態と同様に、複数の表示器として、レーザ表示器４１０及び液晶表示器４２０の合計２つの表示器、及び共用の反射鏡４４０が設けられている。各表示器４１０，４２０の配置は、第２実施形態と同様であるが、レーザ表示器４１０は、表示光を、所定方向として、方位角３０度の方向に偏光した状態で発するようになっている。

第４実施形態では、偏光板４５２が光路ＯＰａ上のレーザ表示器４１０と反射鏡４４０との間に設けられている。偏光板４５２は、例えばポリビニルアルコールにヨウ素を添加したフィルムを主とした薄板状に形成された偏光子であって、ヨウ素分子の配向方向に応じて互いに実質直交する透過軸ＰＴＡ及び遮光軸ＰＳＡを有している。こうした偏光板４５２を光が透過すると、当該光は、透過軸ＰＴＡに沿った方向を偏光方向ＰＤａとした光に変換される。すなわち、遮光軸ＰＳＡに沿った光の成分が吸収により遮光される。当該偏光板４５２の透過軸ＰＴＡは、レーザ表示器４１０の射出直後の方位角と鋭角をなす方向であって、液晶表示器４２０の表示光のレーザ表示器４１０の射出直後の方位角に合わせた方向に設定される。すなわち、透過軸ＰＴＡが方位角４５度に対応した方向に設定されることで、表示光の偏光方向ＰＤａは、透過前の方位角３０度から方位角４５度に変換される。すなわち、光路ＯＰａの表示光の偏光方向ＰＤａは、反射鏡４４０への入射時には、光路ＯＰｂと同様の方位角４５度となっているのである。

したがって第４実施形態では、各表示光の偏光方向ＰＤａ，ＰＤｂは、各表示器４１０，４２０の射出直後において、互いに異なっているが、光学的開口部７の防塵カバー７ａへの入射直前において、互いに合わせられている。

以上説明した第４実施形態によると、特定の光路である光路ＯＰａに配置された偏光板４５２は、光学的開口部７への入射直前にて各表示光の偏光方向ＰＤａ，ＰＤｂが合うように、光路ＯＰａに対応するレーザ表示器４１０からの表示光の偏光方向ＰＤａを変更する。このようにすると、光学的開口部７への入射直前において、各表示光の偏光方向ＰＤａ，ＰＤｂを容易に合わせることが可能となる。この結果、複数の虚像ＶＩａ，ＶＩｂの表示間における明るさの相対的バランスを損なわれ難くすることができる。

（第５実施形態）
図１５，１６に示すように、本発明の第５実施形態は第１実施形態の変形例である。第５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５実施形態のＨＵＤ装置５００では、第１実施形態と同様に、複数の表示器として、レーザ表示器５１０及び液晶表示器５２０の合計２つの表示器が設けられている。

レーザ表示器５１０の表示スクリーン１７は、表示水平方向を車両左右方向に沿わせた姿勢で、およそ車両上方を向いている。レーザ表示器５１０は、表示光を、所定方向として、表示水平方向に対して傾斜した方向（具体的に方位角１３５度の方向）に偏光した状態で発するようになっている。

一方、液晶表示器５２０の表示画面２６は、表示水平方向を車両左右方向に沿わせた姿勢で、およそ車両前方を向いている。液晶表示器５２０は、表示光を、所定方向として、表示水平方向に対して傾斜した方向であって、レーザ表示器５１０とは異なる方向（具体的に方位角４５度の方向）に偏光した状態で発するようになっている。

すなわち、各表示器５１０，５２０の射出直後において、光路ＯＰａを構成しているレーザ表示器５１０からの表示光の偏光方向ＰＤａと、光路ＯＰｂを構成している液晶表示器５２０からの表示光の偏光方向ＰＤｂとは、互いに表示水平方向を対称線として反転した方向に設定されている。

第５実施形態では、第１実施形態と同様に、レーザ表示器５１０についての光路ＯＰａ上には、反射鏡５３０及び反射鏡５４０が配置されている。液晶表示器５２０についての光路ＯＰｂ上には、反射鏡５４０が配置されている。すなわち、両光路ＯＰａ，ＯＰｂ間において、反射鏡５４０が供用されている。ただし、反射鏡５３０，５４０と各光路ＯＰａ，ＯＰｂの表示光との関係は第１実施形態とは異なっている。

光路ＯＰａについて、反射鏡５３０の反射面３１は、レーザ表示器５１０及び反射鏡５４０の各々と向かい合っている。光路ＯＰａにおいてレーザ表示器５１０からの表示光は、反射鏡５３０における入射面Ｐａ１に対して傾斜した偏光方向ＰＤａにて、反射鏡５３０に入射する。より詳細に、レーザ表示器５１０からの表示光は、およそ車両上下方向に沿って車両上方へ進行し、反射鏡５３０に入射する。このため、反射鏡５３０の反射面３１及び表示光の入射方向により規定され得る入射面Ｐａ１は、車両左右方向に実質垂直な平面（換言すると車両上下方向及び車両前後方向に沿った平面）である。

これに対して、レーザ表示器５１０からの表示光は、方位角１３５度の方向に沿った偏光方向ＰＤａにて反射鏡５３０に入射するので、当該偏光方向は、入射面Ｐａ１に対して４５度傾斜している。

こうして、光路ＯＰａにおいて反射鏡５３０は、レーザ表示器５１０から入射する表示光を、反射鏡５３０へ向けて鏡面反射する。当該反射により、偏光方向ＰＤａを示す方位角は反転して４５度となる。

続いて反射面４１は、レーザ表示器５１０及び光学的開口部７を介したウインドシールド３の各々と向かい合っている。反射鏡５３０からの表示光は、反射鏡５４０における入射面Ｐａ２に対して傾斜した偏光方向ＰＤａにて、反射鏡５４０に入射する。より詳細に、反射鏡５３０からの表示光は、およそ車両前後方向に沿って車両前方へ進行し、反射鏡５４０に入射する。このため、反射鏡５４０の反射面４１及び表示光の入射方向により規定され得る入射面Ｐａ２は、車両左右方向に実質垂直な平面（換言すると車両上下方向及び車両前後方向に沿った平面）である。

これに対して、反射鏡５３０からの表示光は、方位角４５度の方向に沿った偏光方向ＰＤａにて反射鏡５４０に入射するので、当該偏光方向ＰＤａは、入射面Ｐａ２に対して４５度傾斜している。

こうして、光路ＯＰａにおいて反射鏡５４０は、反射鏡５３０から入射する表示光を、虚像ＶＩａの拡大作用を生じさせつつ、光学的開口部７へ向けて鏡面反射する。当該反射により、偏光方向ＰＤａを示す方位角は反転して１３５度となる。

光路ＯＰｂについて、反射面４１は、液晶表示器５２０及び光学的開口部７を介したウインドシールド３の各々と向かい合っている。光路ＯＰｂにおいて液晶表示器５２０からの表示光は、反射鏡５４０における入射面Ｐａ２に対して傾斜した偏光方向ＰＤｂにて、反射鏡５４０に入射する。より詳細に、液晶表示器５２０からの表示光は、およそ車両前後方向に沿って車両前方へ進行し、反射鏡５４０に入射する。このため、反射鏡５４０の反射面４１及び表示光の入射方向により規定され得る入射面Ｐｂは、車両左右方向に実質垂直な平面（換言すると車両上下方向及び車両前後方向に沿った平面）である。

これに対して、液晶表示器５２０からの表示光は、方位角４５度の方向に沿った偏光方向ＰＤｂにて反射鏡５４０に入射するので、当該偏光方向ＰＤｂは、入射面Ｐｂに対して４５度傾斜している。

こうして、光路ＯＰｂにおいて反射鏡５４０は、液晶表示器５２０から入射する表示光を、虚像ＶＩａ，ＶＩｂの拡大作用を生じさせつつ、光学的開口部７へ向けて鏡面反射する。当該反射により、偏光方向ＰＤｂを示す方位角は反転して１３５度となる。

この結果、レーザ表示器５１０からの表示光の偏光方向ＰＤａは、光学的開口部７の防塵カバー７ａへの入射直前において、表示水平方向に対して傾斜する方向であり、その方位角が１３５度となっている。同様に、液晶表示器５２０からの表示光の偏光方向ＰＤｂは、光学的開口部７の防塵カバー７ａへの入射直前において、表示水平方向に対して傾斜する方向であり、方位角が１３５度となっている。

したがって第５実施形態では、各表示光の偏光方向ＰＤａ，ＰＤｂは、各表示器５１０，５２０の射出直後において、互いに異なっているが、光学的開口部７の防塵カバー７ａへの入射直前において、互いに合わせられている。

この偏光方向ＰＤａ，ＰＤｂの変化について詳細な説明を加えるために、本実施形態では、各反射鏡５３０，５４０のうち、対応する光路ＯＰａ，ＯＰｂの表示光が、入射面Ｐａ１，Ｐａ２又はＰｂに対して所定の共通角度で傾斜した偏光方向ＰＤａ，ＰＤｂにて入射するように配置された反射鏡を傾斜偏光配置反射鏡と定義する。第５実施形態においては、所定の共通角度は４５度に設定されている。光路ＯＰａに対して、反射鏡５３０，５４０が傾斜偏光配置反射鏡に該当し、光路ＯＰｂに対して、反射鏡５４０が傾斜偏光配置反射鏡に該当する。すなわち、本実施形態では全ての反射鏡５３０，５４０が傾斜偏光配置反射鏡に該当する。

さらに、各光路ＯＰａ，ＯＰｂのうち、傾斜偏光配置反射鏡での反射回数が偶数回となる光路を、偶数回反射光路と定義し、傾斜偏光配置反射鏡での反射回数が奇数回となる光路を、奇数回反射光路と定義する。第５実施形態において、光路ＯＰａは、傾斜偏光配置反射鏡での反射回数が２回、すなわち偶数回であるため、偶数回反射光路に該当し、光路ＯＰｂは、傾斜偏光配置反射鏡での反射回数が１回、すなわち奇数回であるため、奇数回反射光路に該当する。

光路ＯＰａ，ＯＰｂにおいて、最初の傾斜偏光配置反射鏡は、光路ＯＰａにおいて最もレーザ表示器５１０側に配置された反射鏡５３０である。光路ＯＰｂにおいて、最初の傾斜偏光配置反射鏡は、反射鏡５４０である。

こうした条件下、偶数回反射光路である光路ＯＰａにおける、最初の傾斜偏光配置反射鏡である反射鏡５３０への入射直前における表示光の偏光方向ＰＤａは、方位角１３５度に沿った方向（方位角−４５度ともいえる）である。一方、奇数回反射光路である光路ＯＰｂにおける、最初の傾斜偏光配置反射鏡である反射鏡５４０への入射直前における表示光の偏光方向ＰＤｂは、方位角４５度（方位角−１３５度ともいえる）に沿った方向である。

ここで、偶数回反射光路である光路ＯＰａにおける、最初の傾斜偏光配置反射鏡である反射鏡５３０における入射面Ｐａ１は、方位角９０度に沿った方向に延設されているため、当該入射面Ｐａ１と直交する直交軸ＯＡは、方位角０度の方向、すなわち表示水平方向に沿っている。同様に、奇数回反射光路である光路ＯＰｂにおける、最初の傾斜偏光配置反射鏡である反射鏡５３０における入射面Ｐｂは、方位角９０度に沿った方向に延設されているため、当該入射面Ｐｂと直交する直交軸ＯＡは、方位角０度の方向、すなわち表示水平方向に沿っている。

偶数回反射光路である光路ＯＰａにおける、最初の傾斜偏光配置反射鏡である反射鏡５３０への入射直前における表示光の偏光方向ＰＤａと、奇数回反射光路である光路ＯＰｂにおける、最初の傾斜偏光配置反射鏡である反射鏡５４０への入射直前における表示光の偏光方向ＰＤｂとは、上述の表示水平方向に沿った直交軸ＯＡを対象線として、互いに線対称の関係となっている。このような条件を成立させたことにより、第５実施形態では、光学的開口部７の防塵カバー７ａへの入射直前において、各表示光の偏光方向ＰＤａ，ＰＤｂを合わせることができたのである。この結果、複数の虚像ＶＩａ，ＶＩｂの表示間における明るさの相対的バランスを損なわれ難くすることができる。

（第６実施形態）
図１７，１８に示すように、本発明の第６実施形態は第５実施形態の変形例である。第６実施形態について、第５実施形態とは異なる点を中心に説明する。

第６実施形態のＨＵＤ装置６００では、第５実施形態と同様に、複数の表示器として、レーザ表示器６１０及び液晶表示器６２０の合計２つの表示器、及び反射鏡６３０，６４０が設けられている。各表示器６１０，６２０の配置は第５実施形態と同様であるが、レーザ表示器６１０は、表示光を、所定方向として、表示水平方向に対して傾斜した方向であって、レーザ表示器６１０と合わせた方向（具体的には、方位角４５度の方向）に偏光した状態で発するようになっている。

第６実施形態では、位相差板６５０が光路ＯＰａ上のレーザ表示器６１０と反射鏡６３０との間に設けられている。位相差板６５０の基本的な構造は、第３実施形態と同様である。こうした位相差板６５０の透過により、表示光の偏光方向ＰＤａは、透過前の方位角４５度から、液晶表示器６２０の表示光における液晶表示器６２０の射出直後の方位角に対して、表示水平方向を対称線として反転した方向である方位角１３５度に回転させられる。

レーザ表示器６１０から位相差板６５０を透過した表示光は、第５実施形態と同様に、方位角１３５度の方向に沿った偏光方向ＰＤａにて反射鏡６３０に入射するので、当該偏光方向ＰＤａは、入射面に対して４５度傾斜している。

こうして、光路ＯＰａにおいて反射鏡６３０は、第５実施形態の反射鏡５３０と同様に、レーザ表示器６１０から入射する表示光を、反射鏡６４０へ向けて鏡面反射する。当該反射により、偏光方向ＰＤａを示す方位角は反転して４５度となる。すなわち、光路ＯＰａの表示光の偏光方向ＰＤａは、反射鏡６４０への入射時には、光路ＯＰｂと同様の方位角４５度となっているのである。

したがって第６実施形態では、各表示光の偏光方向ＰＤａ，ＰＤｂは、各表示器６１０，６２０の射出直後において、互いに合わせられているが、光学的開口部７の防塵カバー７ａへの入射直前においても、互いに合わせられている。

そして、第５実施形態と同様に、偶数回反射光路である光路ＯＰａにおける、最初の傾斜偏光配置反射鏡である反射鏡５３０への入射直前における表示光の偏光方向ＰＤａと、奇数回反射光路である光路ＯＰｂにおける、最初の傾斜偏光配置反射鏡である反射鏡５４０への入射直前における表示光の偏光方向ＰＤｂとは、上述の表示水平方向に沿った直交軸ＯＡを対象線として、互いに線対称の関係となっている。

以上説明した第６実施形態によると、偶数回反射光路及び奇数回反射光路のいずれか一方の光路ＯＰａ上に配置された位相差板６５０は、レーザ表示器６１０からの表示光の偏光方向ＰＤａを回転する。こうした回転が、上述の線対称の関係が成立するように実現されるので、光学的開口部７への入射直前において、各表示光の偏光方向ＰＤａ，ＰＤｂを容易に合わせることが可能となる。この結果、複数の虚像ＶＩａ，ＶＩｂの表示間における明るさの相対的バランスを損なわれ難くすることができる。

（第７実施形態）
図１９，２０に示すように、本発明の第７実施形態は第５実施形態の変形例である。第７実施形態について、第５実施形態とは異なる点を中心に説明する。

第７実施形態のＨＵＤ装置７００では、第５実施形態と同様に、複数の表示器として、レーザ表示器７１０及び液晶表示器７２０の合計２つの表示器、及び反射鏡７３０，７４０が設けられている。各表示器７１０，７２０の配置は、第２実施形態と同様であるが、レーザ表示器７１０は、表示光を、所定方向として、方位角１５０度の方向に偏光した状態で発するようになっている。

第７実施形態では、偏光板７５２が光路ＯＰａ上のレーザ表示器７１０と反射鏡７３０との間に設けられている。偏光板７５２の基本的構造は、第４実施形態の偏光板４５２と同様である。ただし、第７実施形態の偏光板７５２の透過軸ＰＴＡは、レーザ表示器７１０の射出直後の方位角と鋭角をなす方向であって、液晶表示器７２０の表示光における液晶表示器７２０の射出直後の方位角に対して、表示水平方向に沿った直交軸ＯＡを対称線として反転した方向に設定される。すなわち、透過軸ＰＴＡが方位角１３５度に対応した方向に設定されることで、表示光の偏光方向ＰＤａは、透過前の方位角１５０度から方位角１３５度に変換される。

レーザ表示器７１０から偏光板７５２を透過した表示光は、第５実施形態と同様に、方位角１３５度の方向に沿った偏光方向ＰＤａにて反射鏡７３０に入射するので、当該偏光方向ＰＤａは、入射面に対して４５度傾斜している。

こうして、光路ＯＰａにおいて反射鏡７３０は、レーザ表示器７１０から入射する表示光を、反射鏡７４０へ向けて鏡面反射する。当該反射により、偏光方向ＰＤａを示す方位角は反転して４５度となる。すなわち、光路ＯＰａの表示光の偏光方向ＰＤａは、反射鏡７４０への入射時には、光路ＯＰｂと同様の方位角４５度となっているのである。

したがって第７実施形態では、各表示光の偏光方向ＰＤａ，ＰＤｂは、各表示器７１０，７２０の射出直後において、互いに異なっているが、光学的開口部７の防塵カバー７ａへの入射直前において、互いに合わせられている。

そして、第５実施形態と同様に、偶数回反射光路である光路ＯＰａにおける、最初の傾斜偏光配置反射鏡である反射鏡７３０への入射直前における表示光の偏光方向ＰＤａと、奇数回反射光路である光路ＯＰｂにおける、最初の傾斜偏光配置反射鏡である反射鏡７４０への入射直前における表示光の偏光方向ＰＤｂとは、上述の表示水平方向に沿った直交軸ＯＡを対象線として、互いに線対称の関係となっている。

以上説明した第７実施形態によると、偶数回反射光路及び奇数回反射光路のいずれか一方の光路ＯＰａ上に配置された偏光板７５２は、レーザ表示器７１０からの表示光の偏光方向ＰＤａを変更する。こうした変更が、上述の線対称の関係が成立するように実現されるので、光学的開口部７への入射直前において、各表示光の偏光方向ＰＤａ，ＰＤｂを容易に合わせることが可能となる。この結果、複数の虚像ＶＩａ，ＶＩｂの表示間における明るさの相対的バランスを損なわ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、複数の表示器１０，２０として、様々な構成が採用され得る。例えば、２つの液晶表示器を備える構成が採用されていてもよい。２つのレーザ表示器を備える構成が採用されてもよい。あるいは、液晶表示器及びレーザ表示器以外の、例えばＯＬＥＤを用いた表示器が採用されてもよい。３つ以上の表示器が採用されてもよい。

変形例２としては、表示器１０，２０が発する偏光した状態の表示光は、楕円偏光に偏光した状態の表示光であってもよい。この場合、楕円偏光の長軸方向を、偏光方向ＰＤａ，ＰＤｂとして取り扱う。

変形例３としては、各表示光の偏光方向ＰＤａ，ＰＤｂは、光学的開口部７への入射直前において、互いに合わせられていれば、互いに同じ方向でなく少しずれていてもよい。各表示光の偏光方向ＰＤａ，ＰＤｂに、５度ないし１０度程度のずれが生じていたとしても、相応の効果が得られる。

変形例４としては、共用反射鏡である反射鏡４０の代わりに、光路ＯＰａと光路ＯＰｂとで別々の反射鏡（凹面鏡）を設けるようにしてもよい。また、各光路ＯＰａ，ＯＰｂのうち少なくとも１つの光路に、反射鏡が設けられていなくてもよい。

変形例５としては、光学的開口部７には、様々な構成が採用され得る。例えば、防塵カバー７ａは、光学的開口部への入射直前における各表示光の偏光方向ＰＤａ，ＰＤｂに透過軸を合わせて配置された偏光板であってもよい。この場合においても、各表示光の偏光方向ＰＤａ，ＰＤｂが合った状態で防塵カバー７ａに入射するので、防塵カバー７ａにおける各表示光の損失を抑制でき、複数の虚像ＶＩａ，ＶＩｂの表示間において、明るさの相対的バランスを保つ効果も得られる。

変形例６としては、投影部材として、車両とは別体に設けられ、車両１の室内に設置されたコンバイナが採用されてもよい。

変形例７としては、車両左右方向に表示光が進行するように、光路ＯＰａ，ＯＰｂの一部を構成するようにしてもよい。

第１実施形態に関する変形例８としては、各光路ＯＰａ，ＯＰｂに設けられた反射鏡３０，４０のいずれかに、表示光が入射面に対する平行方向に沿った偏光方向ＰＤａ，ＰＤｂにて入射する反射鏡が、含まれていてもよい。

第３，４，６，７実施形態に関する変形例９としては、位相差板３５０，６５０又は偏光板４５２，７５２は、光路ＯＰａに代えて、光路ＯＰｂ上に配置されていてもよい。

第４，７実施形態に関する変形例１０としては、偏光子として、偏光板４５２，７５２の代わりに、偏光ビームスプリッタを用いてもよい。

第６実施形態に関する変形例１１としては、各表示光の偏光方向ＰＤａ，ＰＤｂは、各表示器６１０，の射出直後において、互いに異なっていてもよい。

変形例１２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。

１ 車両（移動体）、３ ウインドシールド（投影部材）、７ 光学的開口部、１０，２１０，３１０，４１０，５１０，６１０，７１０ レーザ表示器、２０，２２０，３２０，４２０，５２０，６２０，７２０ レーザ表示器、ＰＤａ，ＰＤｂ 偏光方向、ＯＰａ，ＯＰｂ 光路、ＶＩａ，ＶＩｂ 虚像

Claims (14)

1. 移動体（１）に搭載され、投影部材（３）での反射を用いて、前記移動体の乗員により視認可能な虚像（ＶＩａ，ＶＩｂ）を複数表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
   前記虚像を表示するための表示光を各々の所定方向に偏光した状態で発し、前記表示光による光路（ＯＰａ，ＯＰｂ）を構成している複数の表示器（１０，２０，２１０，２２０，３１０，３２０，４１０，４２０，５１０，５２０，６１０，６２０，７１０，７２０）と、
   前記複数の表示器に対して共通に設けられ、光学的に開口し、各前記表示器からの各前記表示光を前記投影部材へ向けて通過させる光学的開口部（７）と、を備え、
   各前記表示光の偏光方向（ＰＤａ，ＰＤｂ）は、前記光学的開口部への入射直前において、互いに合わせられているヘッドアップディスプレイ装置。
2. 各前記表示光の偏光方向は、前記光学的開口部への入射直前において、互いに同じ方向に沿っている請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
3. 各前記光路のうち少なくとも１つの光路上に配置され、前記光路に対応する前記表示器からの前記表示光を反射する反射鏡（３０，４０，２４０，３４０，４４０，５３０，５４０，６３０，６４０，７３０，７４０）を、さらに備える請求項１又は２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
4. 各前記表示光は、前記反射鏡における入射面（Ｐａ，Ｐａ１，Ｐａ２，Ｐｂ）に対する平行方向又は垂直方向に沿った前記偏光方向にて、前記反射鏡に入射する請求項３に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
5. 前記反射鏡として、各前記表示器に対応する各前記光路間で共用される共用反射鏡が設けられている請求項３又は４に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
6. 各前記光路における前記反射鏡としては、各前記表示器に対応する各前記光路間で共用される共用反射鏡のみが設けられ、
   各前記表示光の偏光方向は、前記共用反射鏡への入射直前において、互いに合わせられている請求項３又は４に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
7. 各前記表示光の偏光方向は、各前記表示器の射出直後において、互いに合わせられている請求項１から６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。
8. 前記反射鏡は、複数設けられ、
   各前記反射鏡は、対応する前記光路の前記表示光が、前記反射鏡における入射面に対して所定の角度で傾斜した偏光方向にて、前記反射鏡に入射するように配置された傾斜偏光配置反射鏡を１つ以上含み、
   各前記光路は、前記傾斜偏光配置反射鏡での反射回数が偶数回となる偶数回反射光路と、前記傾斜偏光配置反射鏡での反射回数が奇数回となる奇数回反射光路との両方を含み、
   前記偶数回反射光路における最初の前記傾斜偏光配置反射鏡への入射直前における前記表示光の偏光方向と、前記奇数回反射光路における最初の前記傾斜偏光配置反射鏡への入射直前における前記表示光の偏光方向とは、それぞれに対応する前記最初の傾斜偏光配置反射鏡における入射面と直交する直交軸（ＯＡ）を対象線として、互いに線対称の関係となっている請求項３に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
9. 前記偶数回反射光路及び前記奇数回反射光路のいずれか一方に配置され、前記線対称の関係が成立するように、前記一方の光路に対応する前記表示器からの前記表示光の偏光方向を回転する位相差板（６５０）を、さらに備える請求項８に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
10. 前記偶数回反射光路及び前記奇数回反射光路のいずれか一方に配置され、前記線対称の関係が成立するように、前記一方の光路に対応する前記表示器からの前記表示光の偏光方向を変更する偏光子（７５２）を、さらに備える請求項８に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
11. 各前記表示器に対応する各前記光路のうち、少なくとも１つの特定の前記光路上に配置され、前記光学的開口部への入射直前にて各前記表示光の偏光方向が合うように、前記特定の光路に対応する前記表示器からの前記表示光の偏光方向を回転する位相差板（３５０）を、さらに備える請求項１から６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。
12. 各前記表示器に対応する各前記光路のうち、少なくとも１つの特定の前記光路上に配置され、前記光学的開口部への入射直前にて各前記表示光の偏光方向が合うように、対応する前記表示器からの前記表示光の偏光方向を変更する偏光子（４５２）を、さらに備える請求項１から６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。
13. 各前記表示光の偏光方向は、各前記表示器の射出直後において、互いに異なっている請求項８から１２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。
14. 前記光学的開口部は、各前記表示光を透過させる透光板（７ａ）によって塞がれている請求項１から１３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。

Images