JP2021110894A - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】迷光を低減することができるヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置を提供する。【解決手段】ＨＵＤ装置１００は、車両１に搭載され、投射光を射出口から被投射部材に向けて射出することで投射光の虚像を表示する。ＨＵＤ装置１００は、射出口を覆い、透光性を有するカバーと、第１ルーバー部７１と、表示部とを備える。第１ルーバー部７１は、カバーに設けられ、車両１の上下方向に沿って入射する光よりも、当該上下方向に対して車両１の左右方向に傾いて入射する光の透過率を低減させる。表示部は、投射光の基となる表示光を射出する。表示部から射出された後に、第１ルーバー部７１を通過した表示光が投射光としてＨＵＤ装置１００から射出される。【選択図】図５

Description

本発明は、ヘッドアップディスプレイ装置に関する。

投射光を射出口から外部の被投射部材（例えば、車両のフロントガラス等）に向けて射出し、投射光の虚像を表示するヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：Head-Up Display）装置が知られている。例えば、特許文献１には、表示部が射出した表示光を、凹面鏡を含む反射光学系で反射させた後の光を投射光として車両のフロントガラスに射出するＨＵＤ装置が開示されている。

特開２０１９−８２０３号公報

上記のようなＨＵＤ装置では、装置内部に入り込んだ太陽光等の外光が、反射光学系で反射した後に投射光と同様の光路を辿ってユーザの眼に到達する場合がある。当該光路を辿ってユーザの眼に到達する外光は、ＨＵＤ装置により表示を行う上で不要な光（以下、「迷光」と呼ぶ。）となってしまう。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、迷光を低減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、
乗り物に搭載され、投射光を射出口から被投射部材に向けて射出することで前記投射光の虚像を表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記射出口を覆い、透光性を有するカバーと、
前記カバーに設けられ、前記乗り物の上下方向に沿って入射する光よりも、当該上下方向に対して前記乗り物の左右方向に傾いて入射する光の透過率を低減させるルーバー部と、
前記投射光の基となる表示光を射出する表示部と、を備え、
前記表示部から射出された後に、前記ルーバー部を通過した前記表示光が前記投射光となる。

本発明によれば、迷光を低減することができる。

本発明の一実施形態に係るヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置の虚像表示の態様を示す模式図である。 同上実施形態に係るＨＵＤ装置の概略構成図である。 同上実施形態に係るＨＵＤ装置の制御構成を主に示すブロック図である。 同上実施形態に係る表示部及びカバーの各々に設けられた偏光板を説明するための概略斜視図である。 同上実施形態に係るルーバーの拡大図を含む模式図である。 同上実施形態に係る凹面鏡の第１位置を説明するための模式図である。 同上実施形態に係る凹面鏡の第２位置を説明するための模式図である。 同上実施形態に係るＨＵＤ装置における表示光の遷移を説明するための図である。 同上実施形態に係るＨＵＤ装置における外光の遷移を説明するための図である。 ルーバーに対する光線の入射角と透過率の関係を示すグラフの図である。

本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。

図１に示すように、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：Head-Up Display）装置１００は、例えば、車両１のダッシュボード２内に配設される。ＨＵＤ装置１００は、投射光Ｐを射出口４１から被投射部材の一例であるフロントガラス３（ウインドシールド）に向けて射出する。フロントガラス３で反射した投射光Ｐは、ユーザ４（主に車両１の運転者）に投射光Ｐが表す画像を虚像Ｖとして視認させる。虚像Ｖは、フロントガラス３を介して車両１の前方に表示される。これにより、ユーザ４は、前方風景に重畳して表示される虚像Ｖを視認することができる。虚像Ｖは、車両１に関する各種情報（以下、車両情報と言う。）を表示する。なお、車両情報は、車両１自体の情報のみならず、車両１の外部情報も含む。

以下では、車両１の左右、上下、及び前後方向を用いて各構成を説明する場合がある。適宜の図において、左右方向に沿うＸ軸、上下方向に沿うＹ軸、前後方向に沿うＺ軸を示した。

ＨＵＤ装置１００は、図２に示すように、表示部１０と、位相差反射部２０と、凹面鏡３０と、ケース４０と、カバー５０と、偏光板６０と、ルーバー７０と、を備える。また、ＨＵＤ装置１００は、図３に示すように、位置調整機構８０と、制御部９０と、を備える。

表示部１０は、制御部９０の制御により、投射光Ｐの基となる表示光Ｌを生成し、位相差反射部２０に向けて射出する。表示部１０は、例えば、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）型のＬＣＤ（Liquid Crystal Display）から構成され、液晶パネル１１と、液晶パネル１１を背後から照明する図示しないバックライトとを有する。なお、投射光Ｐは、表示部１０から射出される表示光Ｌと同じ光であるが、以下では、表示光Ｌの成分がどのように変遷するかの理解を容易にすべく、投射光Ｐと表示光Ｌとを区別して呼ぶ場合がある。この場合、投射光Ｐという用語は、カバー５０からＨＵＤ装置１００の外部へ射出される光を指す。また、表示光Ｌという用語は、投射光ＰとしてＨＵＤ装置１００の外部へ射出される前段階の光を示す。

液晶パネル１１は、図４に示すように、液晶セル１１０と、液晶セル１１０を挟んで互いに対向する一対の偏光板１１１，１１２と、を有する。液晶セル１１０は、透明電極が設けられた一対の透明基板の間に液晶層が封入されて構成されている。偏光板１１１，１１２は、一方の面側から入射した光を、吸収軸に直交する透過軸に沿った直線偏光として他方の面側から射出する。特に、一対の偏光板１１１，１１２のうち、液晶セル１１０の前方に位置する偏光板１１１は、Ｙ方向（つまり、車両１の上下方向）に沿う透過軸１１１ａ（以下、表示部１０の透過軸１１１ａとも言う。）を有する。したがって、表示部１０からは、表示光Ｌとして、透過軸１１１ａに沿った直線偏光が射出される。以下、表示部１０から射出される直線偏光を、第１の直線偏光Ｌ１（図２参照）と言う。なお、液晶セル１１０の後方に位置する偏光板１１２の透過軸（図示せず）の向きは、液晶の種類に応じて設定される。この実施形態では、液晶パネル１１における偏光板１１１の前面が、表示光Ｌによる画像が表示される画像表示面１１ａとして機能する。画像表示面１１ａは、図４に示すように、Ｘ方向に長尺の矩形状に形成されている。

位相差反射部２０は、入射した光を反射させるとともに、反射前の光に対して反射後の光の偏光方向に位相差を与える。この実施形態では、位相差反射部２０は、表示部１０のＹ方向における高さと概ね同じ高さに位置し、且つ、表示部１０からＺ方向に沿って射出された表示光Ｌを凹面鏡３０に向かって反射させるように斜めに配置されている。位相差反射部２０は、平面鏡２１と、平面鏡２１の反射面２１ａと対向するλ／４板２２（１／４波長板とも呼ばれる。）と、を有する。

λ／４板２２は、その進相軸（ｆａｓｔ軸）又は遅相軸（ｓｌｏｗ軸）に対して、４５°の角度で入射した直線偏光を円偏光に変換して射出するとともに、これとは逆に、入射した円偏光を直線偏光に変換して射出する。λ／４板２２は、その進相軸が、表示部１０から射出される第１の直線偏光の偏光方向に対して４５°の角度をなして配置されている。

位相差反射部２０に入射した第１の直線偏光Ｌ１は、λ／４板２２を透過することにより円偏光に変換される。その後、平面鏡２１の反射面２１ａで反射した円偏光の光は、再びλ／４板２２を透過することにより、第１の直線偏光Ｌ１と偏光方向が９０°異なる第２の直線偏光Ｌ２（図２参照）として位相差反射部２０から射出される。つまり、位相差反射部２０からは、表示光Ｌが第２の直線偏光Ｌ２として射出される。

凹面鏡３０は、位相差反射部２０で反射した表示光Ｌ（位相差反射部２０によって第２の直線偏光Ｌ２に変換された光）を受けることが可能な位置に設けられている。この実施形態では、凹面鏡３０は、位相差反射部２０の下方に配置されている。凹面鏡２０は、位相差反射部２０からの表示光Ｌを拡大するとともに、フロントガラス３に向けて反射させる。

ケース４０は、合成樹脂や金属により遮光性を有して箱状に形成され、表示部１０、位相差反射部２０、及び凹面鏡３０の各々を上記の機能を満たす位置に収容する。ケース４０には、凹面鏡３０で反射した表示光Ｌを通過させる開口部である射出口４１が形成されている。なお、ケース４０は、複数の部材を組み合わせることにより構成されていてもよい。

カバー５０は、透明性を有する部材であり、射出口４１を覆う態様でケース４０に固定される。カバー５０は、湾曲した板状をなし、有機ガラス、無機ガラス等から構成されている。

偏光板６０は、カバー５０に設けられた吸収型の偏光板からなる。偏光板６０は、一方の面側から入射した光を、図示しない吸収軸に直交する透過軸６０ａ（図４参照）に沿った直線偏光として他方の面側から射出する。偏光板６０における透過軸６０ａは、Ｘ方向（つまり、車両１の左右方向）に沿って設定されている。偏光板６０は、例えば、カバー５０の背面に貼り付けられており、位相差反射部２０から第２の直線偏光Ｌ２として射出され、凹面鏡３０で反射した表示光Ｌが到達する。偏光板６０の透過軸６０ａは、表示部１０の透過軸１１１ａと直交関係にあるため、表示部１０から第１の直線偏光Ｌ１として射出され、位相差反射部２０で第２の直線偏光Ｌ２に変換された表示光Ｌは、偏光板６０を透過して、フロントガラス３に投射される投射光Ｐとなる。

ルーバー７０は、例えば、マイクロルーバーフィルムの表裏の各々に透明樹脂フィルムを貼り合わせて構成されるフィルム状の部材であり、カバー５０に設けられている。マイクロルーバーフィルムは、交互に配置された透明シリコーンゴムと黒色シリコーンゴムとを有する。この実施形態では、ルーバー７０は、偏光板６０の下面に貼り付けられていることで、偏光板６０を介してカバー５０の下側に設けられている。

ルーバー７０は、図５に拡大して示すように、第１ルーバー部７１と、第２ルーバー部７２と、を有する。第１ルーバー部７１は、Ｙ方向（車両１の上下方向）に沿って入射する光よりも、Ｙ方向に対してＸ方向（車両１の左右方向）に傾いて入射する光の透過率を低減させる。具体的に、第１ルーバー部７１は、Ｚ方向（車両１の前後方向）に延びる羽板状の遮光部７１ａがＸ方向に複数配列されて構成されている。第２ルーバー部７２は、Ｙ方向に沿って入射する光よりも、Ｙ方向に対してＺ方向に傾いて入射する光の透過率を低減させる。具体的に、第２ルーバー部７２は、Ｘ方向に延びる羽板状の遮光部７２ａがＺ方向に複数配列されて構成されている。遮光部７１ａ，７２ａは、例えば、黒色シリコーンゴムから形成されている。また、ルーバー７０における、隣り合う遮光部７１ａの間、及び、隣り合う遮光部７２ａの間は、透光部（符号は省略。）となっている。この透光部は、例えば、透明シリコーンゴムから形成されている。ルーバー７０については、後に詳述する。

図３に示す位置調整機構８０は、凹面鏡３０の位置を調整するための機構であり、ケース４０の任意の位置に設けられている。この実施形態における位置調整機構８０は、Ｘ軸に沿う軸線ＡＸ（図２、図６Ａ，Ｂ参照）を中心に凹面鏡３０を回転可能に支持するとともに、制御部９０の制御の下で凹面鏡３０を軸線ＡＸ周りに回転駆動することで、凹面鏡３０の回転位置を調整する。このような位置調整機構８０は、例えば、制御部９０の制御により駆動されるモータや、ギアを有する公知の機構により構成することができる。

制御部９０は、ＨＵＤ装置１００の全体動作を制御するものであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を有するマイクロコンピュータから構成される。ＲＯＭには、ＨＵＤ装置１００の全体動作を制御するための動作プログラムや、表示部１０が表示する画像（つまり、虚像Ｖとして視認される画像）を構成するために必要な画像パーツデータ等の固定データが記憶されている。なお、制御部９０は、画像記憶専用のビデオメモリを有していてもよい。また、制御部９０の機能は、複数のマイクロコンピュータが協働することで実現されてもよい。制御部９０は、例えば、ケース４０の任意の位置に設けられている。

具体的に、制御部９０は、図示しない表示用の駆動回路を介して、表示部１０による画像の表示動作を制御する。また、制御部９０は、図示しない位置調整用の駆動回路を介して位置調整機構８０を駆動し、凹面鏡３０の軸線ＡＸを中心とした回転位置を調整する。また、制御部９０は、図３に示すように、操作部２００、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３００等の車両１内で構成される各種のシステムと公知の手法により通信を行う。

操作部２００は、ボタン、タッチパッド、タッチパネル等の入力装置からなる。操作部２００は、ユーザ４による操作を受け付け、受け付けた内容を示す信号を制御部９０に供給する。ユーザ４は、操作部２００を介して、ＨＵＤ装置１００に対する指令を入力することができる。例えば、ユーザ４は、操作部２００を介して、自身の視点に合った虚像Ｖの表示位置を調整すべく、凹面鏡３０の位置調整操作が可能である。なお、操作部２００は、ＨＵＤ装置１００の電源をオン又はオフするためのスイッチも含む。

ＥＣＵ３００は、車両１の各部の動作を制御するものである。例えば、制御部９０は、ＥＣＵ３００から、車速等の計測量を含む車両１の状態を示す車両情報を取得する。そして、制御部９０は、ＥＣＵ３００から取得した車両情報を示す画像を虚像Ｖとして表示させることが可能となっている。

ここで、制御部９０は、操作部２００からＨＵＤ装置１００の電源をオンする指令があった場合や、ＥＣＵ３００から原動機（エンジン、電気自動車の場合はモータ）の始動を示す情報を取得した場合、図６Ａに示すように、凹面鏡３０を第１位置Ｐ１に移動させる。第１位置Ｐ１は、表示部１０からの表示光Ｌを、ユーザ４に到達する投射光ＰとしてＨＵＤ装置１００から射出可能とする凹面鏡３０の位置である。つまり、第１位置Ｐ１は、虚像Ｖを表示可能な凹面鏡３０の位置である。
一方、制御部９０は、操作部２００からＨＵＤ装置１００の電源をオフする指令があった場合や、ＥＣＵ３００から原動機の停止を示す情報を取得した場合、凹面鏡３０を第１位置Ｐ１から、図６Ｂに示す第２位置Ｐ２に移動させる。第２位置Ｐ２は、ＨＵＤ装置１００の外部からカバー５０を透過して凹面鏡３０に到達する外光Ｎを表示部１０へと到達させない凹面鏡３０の位置である。このように、凹面鏡３０を第２位置Ｐ２に移動させることにより、外光Ｎから表示部１０を保護することができるとともに、ＨＵＤ装置１００により表示を行う上で不要な迷光を抑制することができる。
この実施形態では、第１位置Ｐ１及び第２位置Ｐ２は、軸線ＡＸを中心とした凹面鏡３０の回転位置として設定されている。第２位置Ｐ２は、第１位置Ｐ１の凹面鏡３０に対して、軸線ＡＸを中心として、図６Ａでの反時計方向に所定角度（例えば、２０°）だけ回転した位置である。なお、当該所定角度は、限定されるものでなく任意であり、ＨＵＤ装置１００の光学系の構成に応じた適切な角度であればよい。また、図６Ａ，Ｂでは、ＨＵＤ装置１００における適宜の構成を省略している。

以上のように、この実施形態のＨＵＤ装置１００は、虚像Ｖの表示が不要である場合は、凹面鏡３０を第２位置Ｐ２に位置させることにより、迷光の発生を抑制している。しかしながら、凹面鏡３０の第１位置Ｐ１及び第２位置Ｐ２の一方から他方への移動過程においては、迷光の発生が懸念される。また、凹面鏡３０が第１位置Ｐ１に位置している際にも迷光が発生する虞もある。このような事情を考慮して、ＨＵＤ装置１００には、より良好に迷光を低減すべく、偏光板６０及びルーバー７０が設けられている。ここからは、偏光板６０及びルーバー７０の作用について順に説明する。

（偏光板６０の作用について）
まず、表示部１０から射出された表示光Ｌがどのように偏光板６０に到達するかを、主に図７Ａを参照して説明する。表示部１０から射出された第１の直線偏光Ｌ１の表示光Ｌは、前述したように、位相差反射部２０のλ／４板２２の機能により、第１の直線偏光Ｌ１と偏光方向が９０°異なる第２の直線偏光Ｌ２に変換されて凹面鏡３０へと向かう。第２の直線偏光Ｌ２となった表示光Ｌは、凹面鏡３０で反射し、偏光板６０に到達する。偏光板６０の透過軸６０ａと表示部１０の透過軸１１１ａとは互いに直交関係にあるため、第２の直線偏光Ｌ２の表示光Ｌは、偏光板６０を透過することができる。これにより、偏光板６０を透過した表示光Ｌは、カバー５０を透過し、フロントガラス３に投射される投射光Ｐとなる。

続いて、太陽光等の外光ＮがＨＵＤ装置１００のケース４０内部に入り込んでしまった場合に、外光Ｎに対して偏光板６０がどのように作用するかを、主に図７Ｂを参照して説明する。なお、以下では、前述の第１の直線偏光Ｌ１、第２の直線偏光Ｌ２の偏光方向の定義と同様に、外光Ｎに基づく光のうち、偏光方向がＹ方向の直線偏光を第１の直線偏光Ｎ１とし、偏光方向がＸ方向の直線偏光を第２の直線偏光Ｎ２とする。
フロントガラス３及びカバー５０（図２参照）を透過し、偏光板６０に入射した外光Ｎは、偏光板６０の透過軸６０ａに沿った第２の直線偏光Ｎ２として、凹面鏡３０に到達する。凹面鏡３０で反射した第２の直線偏光Ｎ２は、位相差反射部２０のλ／４板２２の機能により、第２の直線偏光Ｎ２と偏光方向が９０°異なる第１の直線偏光Ｎ１に変換される。位相差反射部２０で反射した後に第１の直線偏光Ｎ１となった外光Ｎのうち、再び凹面鏡３０で反射してカバー５０に向かう光は、偏光板６０に到達する。しかしながら、第１の直線偏光Ｎ１は、偏光板６０の透過軸６０ａと直交する偏光方向を有するため、偏光板６０を透過できない。つまり、ケース４０内部にカバー５０から入り込み、反射した後に、再びカバー５０に向かう外光Ｎは、偏光板６０を透過できない。したがって、偏光板６０によれば、迷光を低減することができる。

ここで、フロントガラス３の光の反射率は、Ｓ波（Ｓ偏光）反射率がＰ波（Ｐ偏光）反射率よりも高いことが知られている。したがって、外光Ｎが車両１の上方からフロントガラス３を透過すると、フロントガラス３に対するＰ波成分がＳ波成分よりも多い部分偏光となる。このようにフロントガラス３を透過した外光Ｎがカバー５０を介して偏光板６０に入射する場合も、外光Ｎは、偏光板６０に対するＰ波成分が多い光、つまり、Ｚ方向（車両１の前後方向）に振動する偏光成分が多い光として偏光板６０に入射する。この実施形態では、Ｚ方向と直交するＸ方向（車両１の左右方向）に沿って偏光板６０の透過軸６０ａが設定されているため、偏光板６０に対するＰ波成分の光は、偏光板６０を透過することができない。したがって、フロントガラス３を透過した後に、偏光板６０を透過してケース４０内に入り込む外光Ｎ自体を低減することができる。そのため、迷光をより良好に低減することができる。

（ルーバー７０の作用について）
ルーバー７０は、特定の角度で入射する光線（以下、最大光線と言う。）の透過率を最大としつつ、最大光線に対して傾斜して入射する光線の透過率を最大光線よりも低くする。マイクロルーバーフィルムを用いたルーバー７０は、図８に示すように、光線の入射角と透過率の特性を目的に応じて公知の手法で定めることができる。図８に示すグラフの横軸にとった入射角は、ルーバー７０に垂直に入射する光線に対して、所定方向に傾いて入射する光線の角度を示している。当該グラフの縦軸は、入射角に対応したルーバー７０の光の透過率を示している。図８に示すルーバーＬＶ１は、最大光線の入射角が０°、視野角３０°（つまり、入射角が−１５°〜＋１５°の光線が透過可能）に設定された例であり、ルーバーＬＶ２は、最大光線の入射角が０°、視野角６０°（つまり、入射角が−３０°〜＋３０°の光線が透過可能）に設定された例である。
なお、マイクロルーバーフィルムを用いたルーバー７０において、最大光線の入射角を０°以外に設定することもできる。最大光線の入射角をどのように設定するかは、ルーバー７０が設けられたカバー５０に対する表示光Ｌの入射角を勘案して定めればよい。また、マイクロルーバーフィルムにおいて、第１ルーバー部７１を構成するＺ方向に延びる遮光部７１ａは、例えば、０．１ｍｍ程度のピッチでＸ方向に複数配列される。また、複数の遮光部７１ａの各々の傾きは、得たい入射角−透過率の特性に応じて設定される。同様に、第２ルーバー部７２を構成するＸ方向に延びる遮光部７２ａは、例えば、０．１ｍｍ程度のピッチでＺ方向に複数配列される。また、複数の遮光部７２ａの各々の傾きは、得たい入射角−透過率の特性に応じて設定される。

ここで、図２等においては、表示光Ｌ（投射光Ｐも同義）の代表的な光線を模式的に示しているが、実際には、表示光Ｌは、ＨＵＤ装置１００における光学系を通過する光束であり、当該光束の光軸（以下、ガットレイ（Gut ray）と言う。）に対して様々な角度の光線を含む。なお、ガットレイは、画像表示面１１ａの中心と、ユーザ４が虚像Ｖを視認可能な範囲として規定されるアイボックスの中心とを結ぶ光線として定義することができる。

虚像Ｖとして視認される表示光Ｌの射出角度は、ガットレイに対する角度の絶対値が１０°の範囲内に収まる。一方、ＨＵＤ装置１００に入り込む外光Ｎの入射角度は、ガットレイに対する角度の絶対値が１０°以上のものも多分に含まれる。したがって、ルーバー７０として、ガットレイの透過率を最大とし（つまり、ガットレイを最大光線とし）、ガットレイに対する角度の絶対値が１０°より大きい光線の透過率を低減する構成を採用すれば、表示光Ｌを充分に通過させつつも、入射、あるいはケース４０内で反射を繰り返した後に射出される外光Ｎを低減することができる。つまり、迷光を低減することができる。具体的には、ルーバー７０は、ガットレイに対する角度の絶対値が１０°以内の光線の透過率が、ガットレイの透過率に対して９０％以上となるように設定されることが好ましい。

以下、ルーバー７０について具体的に考察する。まず、ルーバー７０を第１ルーバー部７１のみから構成した場合のシミュレーション結果について述べる。このシミュレーションは、上記ＨＵＤ装置１００における光学系において、ルーバー７０を平面とし、凹面鏡３０を迷光（ＨＵＤ装置１００内に入り込み、反射した後にアイボックスに到達する外光Ｎ）が発生しやすい所定位置に設定して行ったものである。当該所定位置は、凹面鏡３０が第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２に至る途中の位置であり、第１位置Ｐ１の凹面鏡３０に対して、軸線ＡＸを中心として、図６Ａでの反時計方向に１６°だけ回転した位置である。このような設定で、外光Ｎを構成する光束が含む光線の本数を「１０００万本」とした場合の迷光の本数をソフトウェアにより計算した。以下にシミュレーション結果を挙げる。
・比較例として、ルーバー７０を設けない場合の迷光の本数は「４２２１本」となった。
・第１ルーバー７１の視野角（つまり、Ｙ軸からＸ軸に傾く光線の角度範囲）を６０°に設定した場合、迷光の本数は「１６９７本」であった。
・第１ルーバー７１の視野角を３０°に設定した場合、迷光の本数は「６０２本」であった。
以上の結果により、表示光Ｌの通過を妨げない限りにおいては、第１ルーバー７１の視野角は狭いほうが良いことが確認された。なお、第１ルーバー７１の視野角を３０°に設定した場合であって、第１ルーバー７１を構成する遮光部７１ａを、Ｚ方向に対して斜め（Ｚ軸に対する角度の絶対値が５°）に設定した場合に、上記と同様の条件でシミュレーションを行うと、迷光の本数は、６２０本程度となった。つまり、遮光部７１ａをＺ方向に一致させた場合（迷光の本数：６０２本）に比べ、遮光部７１ａをＺ方向に対して傾けた場合は、迷光の本数はやや増加するものの、充分に迷光を低減できることが分かった。

さらに、ルーバー７０を第１ルーバー部７１及び第２ルーバー部７２から構成した場合のシミュレーション結果について述べる。このシミュレーションは、上記と同様に、ＨＵＤ装置１００における光学系において、ルーバー７０を平面とし、外光Ｎを構成する光束が含む光線の本数を１０００万本とした場合の迷光の本数を計算したものである。この場合のシミュレーション結果を挙げる。
・第１ルーバー部７１の視野角（つまり、Ｙ軸からＸ軸に傾く光線の角度範囲）及び第２ルーバー部７２の視野角（つまり、Ｙ軸からＺ軸に傾く光線の角度範囲）の各々を２５°に設定した場合、迷光の本数は「３９６本」であった。
この結果により、表示光Ｌの通過を妨げない限りにおいては、ルーバー７０は、第１ルーバー部７１のみならず、第２ルーバー部７２を有していたほうが好ましいことが分かる。

以上の考察を踏まえ、ルーバー７０について纏めると、ルーバー７０は、少なくとも第１ルーバー部７１を有し、併せて第２ルーバー部７２を有することが好ましい。また、ルーバー７０の視野角は、表示光Ｌの通過を妨げない限りにおいては、狭いほうが好ましい。そして、ルーバー７０は、ガットレイに対する角度の絶対値が１０°以内の光線の透過率が、ガットレイの透過率に対して９０％以上となるように設定されることが好ましい。

なお、本発明は以上の実施形態及び図面によって限定されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で、適宜、変更（構成要素の削除も含む）を加えることが可能である。

以上では、位相差反射部２０が平面鏡２１とλ／４板２２とから構成される例を示したが、位相差反射部２０は、入射光に対して、射出光の偏光方向を９０°変換することができれば、その構成は任意であり、例えば、λ／４板２２以外の公知の位相差板を用いてもよい。また、例えば、位相差反射部２０は、凹面鏡３０と、凹面鏡３０と対向するλ／４板２２とから構成されていてもよい。

また、ＨＵＤ装置１００内における光学系の構成は、表示部１０からの表示光Ｌを反射させた後に、射出口４１から投射光Ｐとして外部に射出することができれば任意である。表示部１０、平面鏡２１及び凹面鏡３０の各々の配置は図示例に限られず変更可能である。

以上では、ルーバー７０を偏光板６０よりも表示光Ｌの入射側に配置した例を示したが、ルーバー７０と偏光板６０の配置関係は任意であり、偏光板６０をルーバー７０よりも表示光Ｌの入射側に配置してもよい。また、偏光板６０とルーバー７０の少なくともいずれかを、カバー５０の下面側でなく上面側に設けてもよいし、カバー５０の内部に埋め込んでもよい。さらには、偏光板６０を、位相差反射部２０とカバー５０との間の光路上に設けてもよく、例えば、凹面鏡３０に設けることも可能である。

以上では、ＨＵＤ装置１００が偏光板６０及びルーバー７０の双方を備える例を示したが、偏光板６０を省略してもよい。また、表示部１０は、ＬＣＤを用いたものに限られず、ＯＬＥＤ（Organic Light-Emitting Diode）を用いたものを採用してもよい。また、表示部１０は、例えば、ＤＭＤ（Digital Micro mirror Device）やＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）などの反射型表示デバイスを用いたものであってもよい。なお、偏光板６０を省略した場合、表示部１０は、表示光Ｌとして第１の直線偏光Ｌ１を射出しなくともよい。

ルーバー７０が備える第１ルーバー部７１と第２ルーバー部７２のいずれを表示光Ｌの入射側に設けるかは任意である。また、ルーバー７０から第２ルーバー部７２を省略してもよい。第１ルーバー部７１における遮光部７１ａは、Ｙ方向から見てＺ軸と平行なものに限られず、Ｚ軸に対して傾斜していてもよい、遮光部７１ａのＺ軸に対する角度は、５°以内であることが好ましいが、４５°未満であってもよい。このように遮光部７１ａのＺ軸に対する角度が４５°未満である場合も、第１ルーバー部７１において遮光部７１ａが車両１の前後方向に延びる態様に含まれる。同様に、第２ルーバー部７２における遮光部７２ａは、Ｙ方向から見てＸ軸と平行なものに限られず、Ｘ軸に対して傾斜していてもよい、遮光部７２ａのＸ軸に対する角度は、５°以内であることが好ましいが、４５°未満であってもよい。このように遮光部７２ａのＸ軸に対する角度が４５°未満である場合も、第２ルーバー部７２において遮光部７２ａが車両１の左右方向に延びる態様に含まれる。

以上では、凹面鏡３０の第１位置Ｐ１及び第２位置Ｐ２を、軸線ＡＸを中心とした回転位置としたが、これに限られない。第１位置Ｐ１及び第２位置Ｐ２は、一方から他方へ凹面鏡３０が平行移動した際の位置であってもよい。つまり、凹面鏡３０に到達する外光Ｎが表示部１０へ到達しない第２位置Ｐ２は、虚像Ｖを表示可能な第１位置Ｐ１から凹面鏡３０を平行移動した位置であってもよい。

表示光Ｌの投射対象である被投射部材は、車両１のフロントガラス３に限定されず、板状のハーフミラー、ホログラム素子等により構成されるコンバイナであってもよい。

ＨＵＤ装置１００が搭載される車両１の種類は限定されず、自動四輪車や、自動二輪車など様々な車両に適用可能である。また、ＨＵＤ装置１００は、航空機、船舶、スノーモービル等、車両１以外の乗り物に搭載されてもよい。

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

１００…ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置
１０…表示部
１１…液晶パネル、１１１，１１２…偏光板
２０…位相差反射部、２１…平面鏡、２２…λ／４板
３０…凹面鏡
４０…ケース、４１…射出口
５０…カバー
６０…偏光板
７０…ルーバー
７１…第１ルーバー部、７１ａ…遮光部
７２…第２ルーバー部、７２ａ…遮光部
８０…位置調整機構、９０…制御部
１…車両、２…ダッシュボード、３…フロントガラス、４…ユーザ
Ｌ…表示光、Ｐ…投射光、Ｖ…虚像

Claims (5)

1. 乗り物に搭載され、投射光を射出口から被投射部材に向けて射出することで前記投射光の虚像を表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
   前記射出口を覆い、透光性を有するカバーと、
   前記カバーに設けられ、前記乗り物の上下方向に沿って入射する光よりも、当該上下方向に対して前記乗り物の左右方向に傾いて入射する光の透過率を低減させるルーバー部と、
   前記投射光の基となる表示光を射出する表示部と、を備え、
   前記表示部から射出された後に、前記ルーバー部を通過した前記表示光が前記投射光となる、
   ヘッドアップディスプレイ装置。
2. 前記表示部から射出された前記表示光を前記被投射部材に向かって反射させるとともに、位置調整可能に設けられた凹面鏡と、
   前記凹面鏡を、前記虚像を表示可能な第１位置と、前記カバーを透過して前記凹面鏡に到達する外光が前記表示部へ到達しない第２位置とに制御可能な制御部と、を備える、
   請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
3. 前記ルーバー部は、前記乗り物の前後方向に延びるとともに、前記乗り物の左右方向に複数配列された遮光部を有する、
   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. 前記ルーバー部である第１ルーバー部に加え、
   前記カバーに設けられ、前記乗り物の上下方向に沿って入射する光よりも、当該上下方向に対して前記乗り物の前後方向に傾いて入射する光の透過率を低減させる第２ルーバー部を備え、
   前記表示部から射出された後に、前記第１ルーバー部及び前記第２ルーバー部を通過した前記表示光が前記投射光となる、
   請求項１乃至３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。
5. 前記第２ルーバー部は、前記乗り物の左右方向に延びるとともに、前記乗り物の前後方向に複数配列された遮光部を有する、
   請求項４に記載のヘッドアップディスプレイ装置。

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