JP2022021975A - ヘッドアップディスプレイ装置及びヘッドアップディスプレイ用拡散板 - Google Patents

Abstract

【課題】視認領域の任意の位置から虚像の良好な視認性を得ることができるＨＵＤ装置及びＨＵＤ用拡散板を提供する。
【解決手段】ＨＵＤ装置は、照明光を発する光源部と、照明光の部分的な透過により、画像を形成する画像素子と、光源部と画像素子との間の光路上に配置され、延設基準面ＳＰに沿って拡がる板状に形成され、照明光を拡散する拡散板４０と、を備える。拡散板４０は、等方的な拡散角にて照明光を拡散する等方性拡散ゾーンＩＤＺと、異方的な拡散角にて照明光を拡散する異方性拡散ゾーンＡＤＺと、を有する。等方性拡散ゾーンＩＤＺと異方性拡散ゾーンＡＤＺとは、延設基準面ＳＰに沿って交互に配置されている。
【選択図】図３

Description

この明細書による開示は、ヘッドアップディスプレイ装置及びヘッドアップディスプレイ用拡散板に関する。

視認領域から視認可能な虚像を表示するヘッドアップディスプレイ装置が知られている。特許文献１に開示の装置は、光源部、画像素子及び拡散板を備えている。光源部は、照明光を発する。画像素子は、照明光の部分的な透過により、画像を形成する。拡散板は、三角形断面をもつプリズム素子を配列した異方性プリズムアレイ層を有し、異方的な拡散角にて照明光を拡散する。

特開２０１９－４９５８１号公報

しかしながら、特許文献１の拡散板は、照明光源からの照明光を全て異方的な拡散角にて拡散してしまう。すなわち、プリズム素子の三角形断面の頂部方向に進行する光の光量が減少する。このため、例えば視認者が視認領域の中心部から虚像を正面視した場合に、虚像の輝度が低下することが懸念されている。

この明細書の開示による目的の１つは、視認領域の任意の位置から虚像の良好な視認性を得ることができるヘッドアップディスプレイ装置及びヘッドアップディスプレイ用拡散板を提供することにある。

ここに開示された態様の１つは、車両（１）に搭載されるように構成され、投影部（３ａ）に画像を投影することにより、視認領域（ＥＢ）から視認可能な虚像（ＶＲＩ）を表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
照明光を発する光源部（３４）と、
照明光の部分的な透過により、画像を形成する画像素子（５４）と、
光源部と画像素子との間の光路上に配置され、延設基準面（ＳＰ）に沿って拡がる板状に形成され、照明光を拡散する拡散板（４０）と、を備え、
拡散板は、
等方的な拡散角にて照明光を拡散する等方性拡散ゾーン（ＩＤＺ）と、
異方的な拡散角にて照明光を拡散する異方性拡散ゾーン（ＡＤＺ）と、を有し、
等方性拡散ゾーンと異方性拡散ゾーンとは、延設基準面に沿って交互に配置されている。

また、開示された態様の他の１つは、視認領域（ＥＢ）から視認可能な虚像（ＶＲＩ）を表示するヘッドアップディスプレイ装置に用いられ、延設基準面（ＳＰ）に沿って拡がる板状に形成されたヘッドアップディスプレイ用拡散板であって、
等方的な拡散角にて光を拡散する等方性拡散ゾーン（ＩＤＺ）と、
異方的な拡散角にて光を拡散する異方性拡散ゾーン（ＡＤＺ）と、を備え、
等方性拡散ゾーンと異方性拡散ゾーンとは、延設基準面に沿って交互に配置されている。

これらの態様によると、交互に配置された等方性拡散ゾーンと異方性拡散ゾーンとが拡散板に設けられている。こうした交互配置により、虚像として結像される画像全体に対する照明態様の均一性を高めつつ、視認領域全体に対する照明ムラを低下することができる。詳細に、光源部から発せられて等方性拡散ゾーンを経由した照明光は、等方的な拡散角によって拡散されるので、視認領域のうち中心部を主とした照明を、視認領域に対して行なう。一方、光源部から発せられて異方性拡散ゾーンを経由した照明光は、異方的な拡散角によって拡散されるので、視認領域のうち等方性拡散ゾーンによる照明において照度が低い部分（例えば外周部）を主とした照明を、視認領域に対して行なう。両拡散ゾーンが互いに補完し合うように視認領域は照明されるので、当該視認領域における照明ムラが低下されるのである。以上により、虚像の視認者は、視認領域の任意の位置から虚像の良好な視認性を得ることができる。

なお、括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。

ＨＵＤ装置の車両への搭載状態を示す図である。 表示器の概略的な構成を示す図である。 拡散板の一部分を拡大して示す拡大断面図である。 １つのプリズム素子を図３よりもさらに拡大して示す拡大断面図である。 拡散ゾーンと視認領域の照度との関係を説明する図である。 変形例１における図３に対応する図である。 変形例２における図３に対応する図である。 変形例３における図３に対応する図である。

一実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１に示すように、本開示の第１実施形態によるヘッドアップディスプレイ（Head Up Display、ＨＵＤ）装置１０は、車両１に搭載されるように構成されている。ＨＵＤ装置１０は、車両１のインストルメントパネル２に設置されている。ＨＵＤ装置１０は、車両１のウインドシールド３に設けられた投影部３ａへ向けて画像の光を投影する。投影部３ａにて反射された画像の光は、車両１の室内に設定された視認領域ＥＢに到達する。こうしてＨＵＤ装置１０は、視認領域ＥＢとはウインドシールド３を挟んだ反対側の室外空間に、視認領域ＥＢから視認可能な虚像ＶＲＩを表示する。

したがって、視認領域ＥＢにアイポイントＥＰを位置させた視認者としての乗員は、虚像ＶＲＩに表示される各種情報を認識することができる。表示される各種情報としては、例えば車速等の車両１の状態を示す情報、視界補助情報、道路情報等が挙げられる。

以下において、特に断り書きがない限り、前、後、上、下、左及び右が示す各方向は、水平面ＨＰ上の車両１を基準として記載される。

車両１のウインドシールド３は、例えばガラスないし合成樹脂により透光性の板状に形成された透過部材である、ウインドシールド３は、インストルメントパネル２よりも上方に配置されている。ウインドシールド３は、前方から後方へ向かう程、インストルメントパネル２との間隔を大きくするように傾斜して配置されている。ウインドシールド３は、ＨＵＤ装置１０から光が投影される投影部３ａを、滑らかな凹面状又は平面状に形成している。こうした投影部３ａは、ＨＵＤ装置１０からの光を反射するように構成されている。

なお、投影部３ａは、ウインドシールド３に設けられていなくてもよい。例えば車両１と別体となっているコンバイナを車両１の室内に設置して、当該コンバイナに投影部３ａが設けられていてもよい。

視認領域ＥＢは、ＨＵＤ装置１０により表示される虚像ＶＲＩが所定の視認性を満たすように（例えば虚像ＶＲＩ全体が所定の輝度以上となるように）視認可能となる空間領域であり、アイボックスとも称される。視認領域ＥＢは、車両１の室内空間に設定される。視認領域ＥＢは、典型的には、車両１に設定されたアイリプスと重なるように配置される。アイリプスは、両眼それぞれに対して設定され、乗員のアイポイントＥＰの空間分布を統計的に表したアイレンジに基づいて、楕円体状の仮想的な空間として設定されている（詳細はＪＩＳＤ００２１：１９９８も参照）。

視認領域ＥＢは、例えば両眼に対応した一対のアイリプスを両方包含するように設定され得る。具体的に、座席に着座する乗員が虚像ＶＲＩを視認しやすいように、乗員の両眼が並ぶ方向が車両１の左右方向に沿っていることを考慮して、視認領域ＥＢの左右方向の幅が上下方向の幅よりも大きくなるように、設定されている。

このようなＨＵＤ装置１０の具体的構成を、以下に説明する。ＨＵＤ装置１０は、ハウジング１１、導光部２１及び表示器３１等を含む構成である。

ハウジング１１は、例えば合成樹脂ないし金属により遮光性に形成され、車両１のインストルメントパネル２内に設置されている。ハウジング１１は、導光部２１、表示器３１及び制御ユニット等を収容する中空形状を呈している。ハウジング１１は、投影部３ａと対向する上面部に、光学的に開口する窓部１２を有している。窓部１２は、例えば虚像ＶＲＩとして結像される画像の光を透過可能な防塵シート１３で覆われている。

導光部２１は、表示器３１から発せられた画像の光を投影部３ａ経由にて視認領域ＥＢへと導光する。導光部２１は、例えば平面鏡２２及び凹面鏡２４を有している。平面鏡２２は、例えば合成樹脂ないしガラスからなる基材の表面に、アルミニウム等の金属膜を蒸着形成すること等により、反射面２３を有している。平面鏡２２の反射面２３は、滑らかな平面状に形成されている。表示器３１から平面鏡２２に入射した画像の光は、その反射面２３により凹面鏡２４へ向けて反射される。

凹面鏡２４は、例えば合成樹脂ないしガラスからなる基材の表面に、アルミニウム等の金属膜を蒸着形成すること等により、反射面２５を有している。凹面鏡２４の反射面２５は、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。平面鏡２２から凹面鏡２４に入射した光は、その反射面２５により投影部３ａへ向けて反射される。

また、凹面鏡２４は、アクチュエータの駆動に応じて、左右方向に伸びる回転軸２４ａのまわりに回動可能となっている。こうした回動によって虚像ＶＲＩの表示位置及び視認領域ＥＢの位置を上下方向に全体的に変位するように調整することができる。

表示器３１は、長方形状の表示画面５６に画像を表示し、画像を虚像ＶＲＩとして結像させるための画像の光を導光部２１へ向けて射出する。ここで本実施形態では、画像が虚像表示されるときに、当該画像において車両１の上下方向に対応する方向に画像上下軸Ａ１を定義し、当該画像において画像上下軸Ａ１と垂直な方向に画像左右軸Ａ２を定義する。本実施形態では、表示画面５６が矩形状に形成されており、表示画面５６の短手方向が画像上下軸Ａ１に対応し、表示画面５６の長手方向が画像左右軸Ａ２に対応している。

本実施形態の表示器３１は、液晶表示器となっている。表示器３１は、図２に示すように、ケーシング３２、光源部３４、集光レンズ３８、画像素子５４及び拡散板４０等を含む構成である。

光源部３４は、複数の照明光源３６を光源用回路基板３５上に実装して形成されている。光源用回路基板３５は、例えばガラスエポキシ樹脂等の合成樹脂を基材とした平板状のリジッド基板である。本実施形態の照明光源３６には、例えば点状光源としてのＬＥＤ（Light Emitting Diode）光源が採用されている。各照明光源３６は、光源用回路基板３５の表面に対する垂直方向のうち、画像素子５４へ向かう方向を主な進行方向ＤＴとして、白色の照明光を発光する。「主な」進行方向ＤＴとは、照明光の強度が最大となる方向である。

集光レンズ３８は、光源部３４と拡散板４０との間の光路上に配置されている。集光レンズ３８は、光源部３４から発せられた照明光を、集光する光学素子である。集光レンズ３８は、レンズアレイであってもよく、単一のレンズ面による単一レンズであってもよい。集光レンズ３８は１つであってもよく、複数設けられてもよい。

画像素子５４は、パネル状（平板状）に形成されている。画像素子５４は、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor、ＴＦＴ）を用いた透過型のＴＦＴ液晶パネルであって、例えば２次元配列にて配列された複数の画素を形成しているアクティブマトリクス型の液晶パネルである。ここでいう画素は、例えばサブ画素と称されている。

画像素子５４は、光を透過可能に形成されて光学的に開口する光学的開口部を形成している。光学的開口部は、画素が前述のように並べられた形態にて、長手方向及び短手方向を有する矩形状、すなわち長方形状に形成されている。光学的開口部において導光部２１側を向く表面は、画像を表示するための表示画面５６となっている。一方、光学的開口部において光源部３４側を向く表面は、照明光を受光する受光面５５となっている。

画像素子５４は、画素毎に透過率を制御されることが可能である。画像素子５４は、光源部３４から発せられ、受光面５５にて受光した照明光の少なくとも一部を遮光することによって、照明光のうち他部（これが前述の画像の光となる）を透過させて、表示画面５６上に画像を形成可能である。隣り合う画素には、互いに異なる色（例えば赤、緑及び青）のカラーフィルタが設けられており、これらの組み合わせにより、様々な色が再現されるようになっている。本実施形態において画像素子５４の表示画面５６及び受光面５５は、光源用回路基板３５の表面に対して、例えば１０～２０度程度の傾斜角にて傾斜して配置されている。

拡散板４０は、ＨＵＤ装置１０による虚像ＶＲＩの表示のために最適化されたヘッドアップディスプレイ用拡散板となっている。拡散板４０は、光源部３４と画像素子５４との間、より詳細には集光レンズ３８と画像素子５４との間に配置されている。拡散板４０は、画像素子５４の受光面５５に近接されるか、貼り付けられた状態にて配置されることが好ましい。

拡散板４０は、仮想の延設基準面ＳＰに沿って拡がる板状に形成されている。延設基準面ＳＰは、拡散板４０が平板状であるのか又は湾曲板状であるのか、拡散板４０の巨視的な形状を規定する面である。延設基準面ＳＰは、照明光による光学系においては、光源部３４からの照明光の主な進行方向ＤＴを横切るように設定される。詳細に、延設基準面ＳＰは、画像素子５４の表示画面５６及び受光面５５に対する平行方向に沿って設定されている。

特に本実施形態では、延設基準面ＳＰが平面状に設定されることで、拡散板４０は平板状を呈している。拡散板４０は、可撓性を有していてもよいが、使用時には撓み難いようにケーシング３２に固定される。拡散板４０の外周輪郭は、例えば表示画面５６の矩形の形状及びサイズに合わせられている。

拡散板４０は、照明光を拡散するように形成されている。拡散板４０は、図３にも拡大図を示すように、等方性拡散ゾーンＩＤＺと異方性拡散ゾーンＡＤＺとを、延設基準面ＳＰに沿って交互に配置した構成である。等方性拡散ゾーンＩＤＺは、等方的な拡散角にて照明光を拡散するゾーン（換言すると拡散板４０上の領域）である。異方性拡散ゾーンＡＤＺとは、異方的な拡散角にて照明光を拡散するゾーン（換言すると拡散板４０上の領域）である。ここでゾーンとは、拡散板４０上に所定の面積を占める領域であって、光学系の少なくとも一部を横切るように配置された領域を意味する。

本実施形態における拡散角とは、仮に、平行光束が進行方向に沿って拡散主体に入射し拡散主体を透過した後の光の強度の放射角度分布において、光の強度が最大値を示すピーク角における光の強度に対して、光の強度が半値以上となる範囲の角度を示している。

さらに等方的な拡散角による拡散とは、上述の放射角度分布が、平行光束の入射側における進行方向を拡散主体よりも射出側へそのまま直線的に延長した延長線が回転中心とされた回転対称性を、実質的に有していることを意味する。異方的な拡散角による拡散とは、上述の放射角度分布が、この延長線が回転中心とされた回転対称性を有していないことを意味する。

なお、本実施形態において照明光の主な進行方向ＤＴに対して拡散板４０が傾斜して配置されている。このため、例えば光がその進行方向に対して傾斜配置された平行平面板を透過する場合に僅かな収差（例えばコマ収差）が発生するように、拡散板４０の等方性拡散ゾーンＩＤＺでの拡散による放射角度分布が完全な回転対称性を有するものとはならない。故に、回転対称性の乱れが僅かに生じ得る。しかしながら拡散板４０の傾斜影響程度の意図的でない回転対称性の乱れについては無視されるものとし、回転対称性が実質的に実現されているものとみなす。

拡散板４０は、拡散層４１とプリズム層４２とを互いに積層した状態で有している。拡散層４１及びプリズム層４２は、等方性拡散ゾーンＩＤＺ及び異方性拡散ゾーンＡＤＺの全領域に跨って配置されている。本実施形態においてプリズム層４２は、拡散層４１よりも画像素子５４側に配置されている。したがって照明光は、拡散層４１に入射した後、プリズム層４２に入射する。

拡散層４１は、例えばアクリル樹脂ないしはポリカーボネイト樹脂等の透過率の高い透光性合成樹脂からなる基材に、マイクロビーズ等の拡散粒子を多数混合することにより、平坦なシート状又は板状に形成されている。拡散層４１において拡散板４０の外部のうち光源部側に露出する露出界面部４１ａは、延設基準面ＳＰに対する平行方向に沿っている。

拡散粒子は、基材の内部に分散配置されていてもよく、基材の表面に分散配置されていてもよい。また、拡散粒子のサイズ及び形状は、揃っていても、不揃いであってもよい。拡散粒子が不揃いであっても、多数の拡散粒子が基材に対してランダムに分散配置されることにより、等方性拡散ゾーンＩＤＺ及び異方性拡散ゾーンＡＤＺに関係なく、拡散板４０の全体に亘って均質的に、略等方的な拡散角が実現され得る。ここで、拡散層４１における等方的な拡散角は、延設基準面ＳＰに対して垂直な任意の断面における角度として、例えば５～２５度程度に設定される。拡散層４１は、等方性拡散ゾーンＩＤＺ及び異方性拡散ゾーンＡＤＺの両方に、照明光に対して等方的な拡散角を付与する機能を有する。

プリズム層４２は、複数のプリズム素子４３を延設基準面ＳＰに沿って配列したプリズムアレイ状に形成されている。例えば本実施形態のプリズム層４２は、シート状又は板状に形成され、接着により拡散層４１と一体化されている。なお、拡散層４１とプリズム層４２とは、同一材料により一体成型されていてもよい。

各プリズム素子４３は、延伸方向Ｄ１に沿って延伸する細長い形状となっている。各プリズム素子４３は、延設基準面ＳＰに対する垂直方向に沿い、延伸方向Ｄ１と直交する断面において、台形状の断面（以下、台形断面４３ａ）をもつように形成されている。本実施形態において台形断面４３ａは、下底部分を拡散層４１側に配置し、上底部分を拡散板４０の外部、詳細には画像素子５４側へ突出させた配置となっている。台形断面４３ａは、プリズム素子４３における任意の箇所において、実質的に同一サイズ及び同一形状を保っている。各プリズム素子４３は、図４にさらなる拡大図を示すように、台形断面４３ａのうち上底部分に対応した第１界面部４４と、脚部分に対応した一対の第２界面部４５とを、拡散板４０の外部のうち画像素子５４側に露出させるように形成している。

第１界面部４４は、延設基準面ＳＰに対する平行方向に沿って、例えば平面状かつ滑らかな鏡面状に設けられている。第１界面部４４は、拡散層４１における等方的な拡散角を維持し、等方性拡散ゾーンＩＤＺを形成する。

例えば拡散板４０において、拡散層４１及びプリズム層４２のうち第１界面部４４を透過する照明光は、まず、露出界面部４１ａにて屈折された後、拡散層４１にて等方的な拡散角を付与される。その後、照明光は、プリズム層４２のうち第１界面部４４にて屈折されて射出される。ところが、露出界面部４１ａと第１界面部４４がそれぞれ延設基準面ＳＰに対する平行方向に沿っている結果、第１界面部４４屈折後の照明光は、拡散板４０入射前の照明光の進行方向ＤＴを略維持し、拡散層４１における拡散による放射角度分布を略維持する。故に、第１界面部４４は、拡散層４１による等方的な拡散角を維持する機能を有するといえる。拡散板４０のうち第１界面部４４が配置されている部分が、等方性拡散ゾーンＩＤＺとしての機能を発揮する。

一対の第２界面部４５は、各プリズム素子４３において、第１界面部４４を延伸方向Ｄ１の直交方向Ｄ２における両側から挟む配置にて、第１界面部４４と接続されるように形成されている。各第２界面部４５は、同じ台形断面４３ａを構成する第１界面部４４から離れる程、拡散層４１との間隔を狭めるように、第１界面部４４に対して傾斜して設けられている。本実施形態では、一対の第２界面部４５は、第１界面部４４を挟んだ対称形状に形成されていることで、互いに逆勾配であるが、延設基準面ＳＰに対する傾斜角度自体は実質的に同じとなるように形成されている。各第２界面部４５は、例えば平面状かつ滑らかな鏡面状に設けられている。

各第２界面部４５は、第１界面部４４と角度をなす接続部分を、ピン角形状に形成していてもよく、湾曲面を以て両界面部が滑らかに接続されるような面取り形状に形成していてもよい。

各第２界面部４５は、拡散層４１による等方的な拡散角に異方性を付与し、異方性拡散ゾーンＡＤＺを形成する。例えば拡散板４０において、拡散層４１及びプリズム層４２のうち第２界面部４５を透過する照明光は、まず、露出界面部４１ａにて屈折された後、拡散層４１にて等方的な拡散角を付与される。その後、照明光は、プリズム層４２のうち第２界面部４５にて屈折されて射出される。第２界面部４５は、第１界面部４４ないし延設基準面ＳＰに対して傾斜して構成されているため、第２界面部４５屈折後の照明光は、拡散板４０入射前の照明光の進行方向ＤＴを大きく曲げることとなる。故に、拡散板４０入射前の照明光の主な進行方向ＤＴの延長線を回転中心とした放射角度分布の回転対称性は、大きく失われることとなる。拡散板４０のうち第２界面部４５が配置されている部分が、異方性拡散ゾーンＡＤＺとしての機能を発揮する。

複数のプリズム素子４３は、延伸方向Ｄ１の直交方向Ｄ２を配列方向として、隙間少なく又は隙間なく敷き詰められた状態にて、１次元配列にて配列されている。隣接するプリズム素子４３間では、第２界面部４５の勾配が逆勾配となるものの、２つのプリズム素子４３にそれぞれ属する第２界面部４５が接続されて谷部を形成している。したがって、異方性拡散ゾーンＡＤＺは、互いに接続された２つの第２界面部４５に跨る形態にて配置される。

ここで、各プリズム素子４３の高さＨｐｅは、０．１μｍ以上１００μｍ以下の範囲に設定されることが好ましい。プリズム素子４３の高さＨｐｅは、延設基準面ＳＰに対する垂直方向に沿った寸法であって、隣接するプリズム素子４３間に形成される谷部から第１界面部４４までの寸法を意味する。

さらに、複数のプリズム素子４３の配列ピッチＰｐｅは、０．１μｍ以上１００μｍ以下の範囲に設定されることが好ましい。また、複数のプリズム素子４３の配列ピッチＰｐｅは、画像素子５４における画素ピッチ以下となることが好ましい。そうすることで、同じ画素に、等方性拡散ゾーンＩＤＺを経由した照明光と、異方性拡散ゾーンＡＤＺを経由した照明光とを両方入射させることは、容易に実現される。

延設基準面ＳＰに沿った拡散板４０の面積において、等方性拡散ゾーンＩＤＺの面積及び異方性拡散ゾーンＡＤＺの面積の合計面積に対する異方性拡散ゾーンＡＤＺの面積の割合は、１０％以上９０％以下の範囲に設定されることが好ましい。この面積の割合は、台形断面４３ａの具体的形状を適宜調整することで任意に設定可能である。

本実施形態において、各プリズム素子４３における台形断面４３ａのサイズ及び形状は、実質的に、全て同一形状となっている。したがって、等方性拡散ゾーンＩＤＺと異方性拡散ゾーンＡＤＺが交互配置されてなるゾーン周期は、拡散板４０の全体に亘って一定周期である。そして、前述の面積の割合も、拡散板４０の全体に亘って一定割合を保っている。

さらに本実施形態では、各プリズム素子４３の延伸方向Ｄ１が表示画面５６の短手方向に沿って配置され、当該延伸方向Ｄ１の直交方向Ｄ２が表示画面５６の長手方向に沿って配置されている。そして、台形断面４３ａは、直交方向Ｄ２に沿った断面上に形成されている。すなわち、第２界面部４５での屈折により照明光が偏向される偏向方向は、直交方向Ｄ２、換言すると表示画面５６の長手方向、さらに画像左右軸Ａ２に対応したものとなる。

したがって、図５に示すように、本実施形態の第２界面部４５によって付与される異方性は、視認領域ＥＢにおける左右方向への照明光の拡張を意味する。異方性拡散ゾーンＡＤＺによって拡散された照明光は、視認領域ＥＢのうち外周部にピークを有する照度分布ＩＬＡ（図５の上側の二点鎖線グラフ）を以て、視認領域ＥＢを照明する。すなわち、異方性拡散ゾーンＡＤＺは、視認領域ＥＢにアイポイントＥＰを位置させた乗員が頭を左右方向へ移動させた場合の虚像ＶＲＩの視認性向上に寄与する。

対して等方性拡散ゾーンＩＤＺによって拡散された照明光は、視認領域ＥＢのうち中心部にピークを有する照度分布ＩＬＩ（図５の上側の破線グラフ）を以て、視認領域ＥＢを照明する。等方性拡散ゾーンＩＤＺは、異方性拡散ゾーンＡＤＺによるアイポイントＥＰ移動時の視認性と、視認領域ＥＢの中心部から虚像ＶＲＩを視認する、いわゆる正面視における視認性とを、バランスさせる。異方性拡散ゾーンＡＤＺによる照度分布ＩＬＡと、等方性拡散ゾーンＩＤＺによる照度分布ＩＬＩとの重ね合わせ分布ＩＬＳ（図５の上側の実線グラフ）は、視認領域ＥＢにおける照度ムラを飛躍的に改善している。

（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改めて説明する。

第１実施形態によると、交互に配置された等方性拡散ゾーンＩＤＺと異方性拡散ゾーンＡＤＺとが拡散板４０に設けられている。こうした交互配置により、虚像ＶＲＩとして結像される画像全体に対する照明態様の均一性を高めつつ、視認領域ＥＢ全体に対する照明ムラを低下することができる。詳細に、光源部３４から発せられて等方性拡散ゾーンＩＤＺを経由した照明光は、等方的な拡散角によって拡散されるので、視認領域ＥＢのうち中心部を主とした照明を、視認領域ＥＢに対して行なう。一方、光源部３４から発せられて異方性拡散ゾーンＡＤＺを経由した照明光は、異方的な拡散角によって拡散される。そのため、こうした照明光は、視認領域ＥＢのうち等方性拡散ゾーンＩＤＺによる照明において照度が低い部分（例えば外周部）を主とした照明を、視認領域ＥＢに対して行なう。両拡散ゾーンＩＤＺ，ＡＤＺが互いに補完し合うように視認領域ＥＢは照明されるので、当該視認領域ＥＢにおける照明ムラが低下されるのである。以上により、虚像ＶＲＩの視認者は、視認領域ＥＢの任意の位置から虚像ＶＲＩの良好な視認性を得ることができる。

また、第１実施形態によると、等方性拡散ゾーンＩＤＺ及び異方性拡散ゾーンＡＤＺの両方において、照明光に対して等方的な拡散角を付与する拡散層４１が設けられている。そして、拡散層４１に対して積層されるプリズム層４２は、第１界面部４４と第２界面部４５とを有する。この第１界面部４４は、延設基準面ＳＰに沿って設けられ、拡散層４１による拡散角を維持し、等方性拡散ゾーンＩＤＺを形成する。また、第２界面部４５は、第１界面部４４に対して傾斜して設けられ、拡散層４１による拡散角に異方性を付与し、異方性拡散ゾーンＡＤＺを形成する。これにより、プリズム界面の傾斜有無によって、製造容易かつ高精度に、等方性拡散ゾーンＩＤＺと異方性拡散ゾーンＡＤＺとを区分することが可能となる。故に、虚像ＶＲＩとして結像される画像全体に対する照明態様の均一性と視認領域ＥＢ全体に対する照明ムラの低下とを高い次元にて両立することができる。

また、第１実施形態によると、プリズム層４２は、第１界面部４４を上底に対応させると共に第２界面部４５を脚に対応させた台形断面４３ａをもつプリズム素子４３を、延設基準面ＳＰに沿って配列したプリズムアレイ状に形成されている。こうした台形断面プリズムアレイの構成によれば、強度の安定した形状にて第１界面部４４及び第２界面部４５が実現される。したがって、虚像ＶＲＩとして結像される画像全体に対する照明態様の均一性と視認領域ＥＢ全体に対する照明ムラの低下との両立が、容易かつ持続的に実現可能となる。

（他の実施形態）
以上、一実施形態について説明したが、本開示は、当該実施形態に限定して解釈されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用することができる。

具体的に変形例１としては、図６に示すように、台形断面４３ａは、上底部分を拡散板４０の外部から内部の拡散層４１側へ凹ませた形状となっていてもよい。図６の例では、プリズム層４２は、第２界面部４５を形成する三角断面をもつ複数のプリズム素子４３Ｘを、第１界面部４４に対応した平面部Ｐを素子間に空けるように、配列した構成であるともいえる。

変形例２としては、図７に示すように、プリズム層４２は、第２界面部４５を形成する多角形断面（例えば五角形断面）をもつ複数のプリズム素子４３Ｙを、第１界面部４４に対応した平面部Ｐを素子間に空けるように、配列した構成であってもよい。

変形例３としては、図８に示すように、第２界面部４５は、凹状湾曲又は凸状湾曲をもつ湾曲面状に形成されていてもよい。

変形例４としては、第１界面部４４及び第２界面部４５は、鏡面状に限らず、粗面状に形成されて補助的な拡散機能を有していてもよい。また、プリズム層４２に拡散粒子が混合されて補助的な拡散機能を有していてもよい。

変形例５としては、各プリズム素子４３は、例えば円錐、四角錐等の錐状に形成されていてもよい。この場合に、プリズム層４２は、複数のプリズム素子４３を２次元配列にて配列した構成であってもよい。

変形例６としては、等方性拡散ゾーンＩＤＺと異方性拡散ゾーンＡＤＺが交互配置されてなるゾーン周期は、拡散板４０の中心部から外周部へ向かうに従って、漸次拡大又は漸次縮小するように、変調していてもよい。

変形例７としては、等方性拡散ゾーンＩＤＺの面積及び異方性拡散ゾーンＡＤＺの面積の合計面積に対する異方性拡散ゾーンＡＤＺの面積の割合は、拡散板４０の中心部から外周部へ向かうに従って、漸次増大又は漸次減少するように、変調していてもよい。

変形例８としては、拡散板４０は、画像素子５４の表示画面５６及び受光面５５に対する平行方向に沿って配置されていなくてもよく、光源用回路基板３５の表面に対する平行方向に沿って配置されていてもよい。

変形例９としては、プリズム層４２は、拡散層４１よりも光源部３４側に配置され、照明光は、プリズム層４２に入射した後、拡散層４１に入射するようになっていてもよい。このような配置であっても、拡散層４１による拡散角を維持する第１界面部４４の機能は順序可換的に発揮され、拡散層４１による拡散角に異方性を付与する第２界面部４５の機能は順序可換的に発揮され得る。

変形例１０としては、光源部３４は、照明光源３６が１つだけ設けられる構成であってもよい。照明光源３６は、ＬＥＤ光源以外の面状光源等であってもよい。

変形例１１としては、導光部２１は、平面鏡に代えて、凸面状の反射面を有する凸面鏡を有する構成であってもよい。また導光部２１は、レンズ、プリズム、ホログラフィック光学素子等を含む構成であってもよい。

１：車両、３ａ：投影部、３４：光源部、１０：ＨＵＤ装置（ヘッドアップディスプレイ装置）、４０：拡散板（ＨＵＤ用拡散板）、４１：拡散層、４２：プリズム層、４３：プリズム素子、４３ａ：台形断面、４４：第１界面部、４５：第２界面部、５４：画像素子、ＥＢ：視認領域、ＶＲＩ：虚像、ＳＰ：延設基準面、ＩＤＺ：等方性拡散ゾーン、ＡＤＺ：異方性拡散ゾーン

Claims (6)

1. 車両（１）に搭載されるように構成され、投影部（３ａ）に画像を投影することにより、視認領域（ＥＢ）から視認可能な虚像（ＶＲＩ）を表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
   照明光を発する光源部（３４）と、
   照明光の部分的な透過により、前記画像を形成する画像素子（５４）と、
   前記光源部と前記画像素子との間の光路上に配置され、延設基準面（ＳＰ）に沿って拡がる板状に形成され、照明光を拡散する拡散板（４０）と、を備え、
   前記拡散板は、
   等方的な拡散角にて照明光を拡散する等方性拡散ゾーン（ＩＤＺ）と、
   異方的な拡散角にて照明光を拡散する異方性拡散ゾーン（ＡＤＺ）と、を有し、
   前記等方性拡散ゾーンと前記異方性拡散ゾーンとは、前記延設基準面に沿って交互に配置されているヘッドアップディスプレイ装置。
2. 前記拡散板は、拡散層（４１）とプリズム層（４２）とを積層した状態にて有し、
   前記拡散層は、前記等方性拡散ゾーン及び前記異方性拡散ゾーンの両方において、照明光に対して等方的な拡散角を付与し、
   前記プリズム層は、前記延設基準面に沿って設けられて前記拡散層による拡散角を維持し、前記等方性拡散ゾーンを形成する第１界面部（４４）と、前記第１界面部に対して傾斜して設けられて前記拡散層による拡散角に異方性を付与し、前記異方性拡散ゾーンを形成する第２界面部（４５）と、を有する請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
3. 前記プリズム層は、前記第１界面部を上底に対応させると共に前記第２界面部を脚に対応させた台形断面（４３ａ）をもつ複数のプリズム素子（４３）を、前記延設基準面に沿って配列したプリズムアレイ状に形成されている請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
4. 視認領域（ＥＢ）から視認可能な虚像（ＶＲＩ）を表示するヘッドアップディスプレイ装置に用いられ、延設基準面（ＳＰ）に沿って拡がる板状に形成されたヘッドアップディスプレイ用拡散板であって、
   等方的な拡散角にて光を拡散する等方性拡散ゾーン（ＩＤＺ）と、
   異方的な拡散角にて光を拡散する異方性拡散ゾーン（ＡＤＺ）と、を備え、
   前記等方性拡散ゾーンと前記異方性拡散ゾーンとは、前記延設基準面に沿って交互に配置されているヘッドアップディスプレイ用拡散板。
5. 拡散層（４１）とプリズム層（４２）とを積層した状態にて備え、
   前記拡散層は、前記等方性拡散ゾーン及び前記異方性拡散ゾーンの両方において、光に対して等方的な拡散角を付与し、
   前記プリズム層は、前記延設基準面に沿って設けられて前記拡散層による拡散角を維持し、前記等方性拡散ゾーンを形成する第１界面部（４４）と、前記第１界面部に対して傾斜して設けられて前記拡散層による拡散角に異方性を付与し、前記異方性拡散ゾーンを形成する第２界面部（４５）と、有する請求項４に記載のヘッドアップディスプレイ用拡散板。
6. 前記プリズム層は、前記第１界面部を上底に対応させると共に前記第２界面部を脚に対応させた台形断面（４３ａ）をもつ複数のプリズム素子（４３）を、前記延設基準面に沿って配列したプリズムアレイ状に形成されている請求項５に記載のヘッドアップディスプレイ用拡散板。

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