JP2023096647A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表示装置内部への塵及び埃の侵入を抑制するとともに、運転者の目の位置に応じた迷光対策をすることができる表示装置を提供する。【解決手段】開口部４０は、移動体の進行方向の前方側に配置される第１縁部４１と、移動体の進行方向の後方側に配置される第２縁部４２と、を有している。また、当該表示装置１が移動体に搭載された場合において、第１縁部４１の上端と第２縁部４２の下端とを結ぶ直線を基準線とし、基準線に沿って通過する外光であって光透過部材３３に入射する外光を基準外光とすると、開口部４０が第１位置に配置された場合の基準外光は、開口部４０が第２位置に配置された場合の基準外光よりも、基準外光が光透過部材３３で反射した後の光路の少なくとも一部において、低い位置に到達する。【選択図】図３

Description

本開示は、表示装置に関する。

特許文献１には、見栄え及び意匠性を高めたヘッドアップディスプレイが開示されている。このヘッドアップディスプレイは、投影部の投影方向を調節する調節部と、開口部に車両の前後方向に移動可能に設けられて表示画像を透過する開口を形成し、前方側のベゼルと後方側のベゼルとを有する蓋部と、蓋部を投影方向に応じて移動させる制御を行う制御部とを備えている。

国際公開第２０１４／１７１２８０号

しかしながら、従来のヘッドアップディスプレイでは、外光による迷光、及び、開口からの塵及び埃等の侵入を抑制する防塵について何ら対策はなされていない。ヘッドアップディスプレイの開口に光透過部材を設置することで防塵効果を高めることが考えられるが、外光が光透過部材で反射することで、迷光がユーザの目に到達してしまうという課題がある。

そこで、本開示は、表示装置内部への塵及び埃の侵入を抑制するとともに、運転者の目の位置に応じた迷光対策をすることができる表示装置を提供することを目的とする。

本開示の一態様に係る表示装置は、移動体の表示媒体に画像を投影してユーザに虚像を視認させる表示装置であって、前記画像を生成し、前記表示媒体に前記画像が投影されるように生成した前記画像を示す画像光を出力する画像生成部と、前記表示媒体と前記画像生成部との間における、出力された前記画像光の光路上に位置する光透過部材と、開口が形成され、第１位置と前記第１位置よりも前記移動体の進行方向の後方にある第２位置との間を前記移動体の進行方向に沿って移動可能となるように配置される開口部と、を備え、前記開口部は、前記移動体の進行方向の前方側に配置される第１縁部と、前記移動体の進行方向の後方側に配置される第２縁部と、を有し、当該表示装置が前記移動体に搭載された場合において、前記第１縁部の上端と前記第２縁部の下端とを結ぶ直線を基準線とし、前記基準線に沿って通過する外光であって前記光透過部材に入射する外光を基準外光とすると、前記開口部が前記第１位置に配置された場合の前記基準外光は、前記開口部が前記第２位置に配置された場合の前記基準外光よりも、前記基準外光が前記光透過部材で反射した後の光路の少なくとも一部において、低い位置に到達する。

なお、これらのうちの一部の具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム又はコンピュータで読み取り可能なＣＤ－ＲＯＭ等の記録媒体を用いて実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせを用いて実現されてもよい。

本開示の表示装置によれば、表示装置内部への塵及び埃の侵入を抑制するとともに、運転者の目の位置に応じた迷光対策をすることができる。

図１Ａは、実施の形態１に係る車両と表示装置とを示す図である。 図１Ｂは、実施の形態１に係る表示装置を示す斜視図である。 図２は、実施の形態１に係る表示装置を示す分解斜視図である。 図３は、実施の形態１に係る表示装置の開口部を第１位置に配置した場合の表示装置の内部構造及びフロントウインドを示す断面図である。 図４Ａは、実施の形態１に係る表示装置の開口部を第２位置に配置した場合の表示装置の内部構造及びフロントウインドを示す断面図である。 図４Ｂは、第１縁部の上端を説明する説明図である。 図４Ｃは、第２縁部の下端を説明する説明図である。 図５は、従来の光透過部材を用いた場合に外光が到達する位置と、実施の形態の光透過部材を用いた場合に外光が到達する位置とを示す図である。 図６は、実施の形態１の変形例に係る表示装置の開口部を第１位置に配置した場合の表示装置の内部構造及びフロントウインドを示す断面図である。 図７は、実施の形態１の変形例に係る表示装置の開口部を第２位置に配置した場合の表示装置の内部構造及びフロントウインドを示す断面図である。 図８Ａは、実施の形態２に係る表示装置を示す断面図である。 図８Ｂは、実施の形態２に係る表示装置及びフロントウインドを示す断面図である。 図９は、その他変形例に係る表示装置の開口部を第１位置に配置した場合の表示装置の内部構造及びフロントウインドを示す断面図である。

以下で説明する実施の形態等は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序等は、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また全ての実施の形態において、各々の内容を組み合わせることもできる。

また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。また、以下の実施の形態において、略一致等の表現を用いている。例えば、略一致は、完全に一致することを意味するだけでなく、実質的に一致している、すなわち、例えば数％程度の誤差を含むことも意味する。また、略一致は、本開示による効果を奏し得る範囲においてと一致という意味である。他の「略」を用いた表現についても同様である。

また、以下の実施の形態では、第１縁部に対する第２縁部側をＸ軸プラス方向と規定し、第１筐体に対する開口部側をＺ軸プラス方向と規定し、Ｘ軸プラス方向とＺ軸プラス方向と垂直な方向であり、図１Ｂの左側をＹ軸プラス方向と規定する。図２以降の図においても図１Ｂの方向を適用する。

以下、本開示の表示システムについて、図面を参照しながら具体的に説明する。

（実施の形態１）
＜構成＞
図１Ａは、実施の形態１に係る車両２と表示装置１とを示す図である。図１Ｂは、実施の形態１に係る表示装置１を示す斜視図である。図２は、実施の形態１に係る表示装置１を示す分解斜視図である。

図１Ａ、図１Ｂ及び図２に示すように、表示装置１は、例えば、車両２のダッシュボード（インストルメントパネルともいう）に配置される。車両２のダッシュボードの上方には、フロントウインド３（フロントシールドともいう）が配置されている。表示装置１は、ダッシュボードとフロントウインド３との間に配置されている。

ここで、フロントウインド３は、表示媒体の一例である。また、車両２は、移動体の一例である。また、移動体は、車両２の他にも、航空機、船舶等であってもよい。

表示装置１は、運転者又は同乗者等であるユーザに対して、画像生成部２０から出射された画像を表す画像光をフロントウインド３に反射させることで、画像光により表される画像に対応する虚像を表示することができる。つまり、表示装置１は、画像生成部２０が出射する画像を構成する画像光をフロントウインド３の前方に投影させることで、画像光が示す画像をフロントウインド３に表示する。これにより、表示装置１は、車両２のフロントウインド３に画像を投影してユーザに虚像を視認させることができる。

ここで画像光は、数字、文字及び図形等を含む画像の情報を表す光であり、フロントウインド３の前方に虚像として表示される。画像は、静止画像又は動画像であり、数字、文字及び図形等の画像である。

図３は、実施の形態１に係る表示装置１の開口部４０を第１位置に配置した場合の表示装置１の内部構造及びフロントウインド３を示す断面図である。図４Ａは、実施の形態１に係る表示装置１の開口部４０を第２位置に配置した場合の表示装置１の内部構造及びフロントウインド３を示す断面図である。

図３及び図４Ａに示すように、表示装置１は、第１筐体１０と、画像生成部２０と、第１反射ミラー３１及び第２反射ミラー３２と、光透過部材３３と、開口部４０とを備えている。

［第１筐体１０］
第１筐体１０は、画像生成部２０、光透過部材３３を収容する収容体である。第１筐体１０は、表示装置１の外殻を構成している。第１筐体１０は、ダッシュボードに取付けられた状態で、車両２に固定されている。

第１筐体１０のＺ軸プラス方向側には、光透過部材３３を配置するための筐体開口１１が形成されている。筐体開口１１は、湾曲した光透過部材３３の形状に応じて、Ｘ軸プラス方向側がＺ軸プラス方向側に反り上がっている。つまり、第１筐体１０のＸ軸プラス方向側の一部は、Ｚ軸プラス方向側に延びている。

［画像生成部２０］
画像生成部２０は、画像を生成し、フロントウインド３に画像が投影されるように生成した画像を示す画像光を出力する。具体的には、画像生成部２０は、表示部２５から画像光を出射する。画像生成部２０の表示部２５から出射した画像光は、第１反射ミラー３１で反射された後に、第２反射ミラー３２でも反射され、光透過部材３３に入射して透過した後に、開口部４０の開口を通過して、表示装置１から出射されることで、フロントウインド３に投影される。つまり、画像生成部２０は、画像を示す画像光を出射することで、所定の画像を、フロントウインド３に投影することができる。画像光がフロントウインド３に反射されることで、ユーザは、虚像を認識することができる。画像生成部２０は、例えば、液晶ディスプレイ等を有する液晶表示装置である。

画像生成部２０は、表示部２５と、第２筐体２２と、発光モジュール２３と、集光レンズ２４とを有する。

表示部２５は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）等の液晶表示素子である。例えば、表示部２５は、光透過型又は光半透過型のＴＦＴ液晶（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）等である。表示部２５では、裏面側から光が照射されることで、透過した光によって出射面が発光する。表示部２５は、図１Ａの車両２に搭載された制御部からの制御指示に応じて数字、文字及び図形等を含む画像を示す画像光を、出射面から出射させる。表示部２５は、車両２側から得られる交流電力により駆動する。

また、表示部２５は、規定方向と平行な方向に光軸を有する。本実施の形態では、光軸は、Ｘ軸プラス方向に対してＺ軸プラス方向側に上り傾斜している。

また、表示部２５は、発光モジュール２３の光軸と直交する平面に対して傾斜している。具体的には、表示部２５は、光軸と直交するように第２筐体２２に固定されている。

第２筐体２２は、発光モジュール２３、集光レンズ２４等を収容する収容体である。第２筐体２２は、第１筐体１０の底板部に配置されている。第２筐体２２は、例えば、ネジ等の固定部材によって第１筐体１０の底部に固定されている。

発光モジュール２３は、光源と、基板とを有する。発光モジュール２３は、投影部の一例である。

光源は、集光レンズ２４を介して、表示部２５の裏側から表示部２５に向けて光を照射する姿勢で、基板に実装される。光源は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）で構成される。例えば、光源は、車両２内の電源（不図示）から得られる直流電力により駆動する。光源は、制御部からのＯＮ信号又はＯＦＦ信号に応じて、点灯又は消灯する。

基板は、集光レンズ２４及び表示部２５側の面に光源を実装している。基板は、Ｚ－Ｙ平面に対してＸ軸プラス方向に下り傾斜する姿勢で第２筐体２２に支持される。

集光レンズ２４は、光源の光の出射方向側に配置され、光源と表示部２５との間の光路上に配置されている。本実施の形態では、集光レンズ２４は、集光レンズ２４の中心軸が光源の光軸と略一致する姿勢で第２筐体２２に支持されている。

集光レンズ２４は、光源から出射された光を表示部２５に向けて出射する集光するレンズである。集光レンズ２４から出射された光は、表示部２５の裏面全体に照射される。

集光レンズ２４は、ガラス及び透明樹脂等の透光性の部材で構成されている。本実施の形態では、集光レンズ２４は、凸レンズである。なお、集光レンズ２４は、凹レンズであってもよい。

［第１反射ミラー３１及び第２反射ミラー３２］
第１反射ミラー３１は、画像生成部２０が出射した画像光を、第２反射ミラー３２に向けて反射する。また、第２反射ミラー３２は、画像生成部２０が出射した画像光を、光透過部材３３に向けて反射する。

具体的には、第１反射ミラー３１及び第２反射ミラー３２は、所定距離離間した状態で互いに向き合うように、第１筐体１０に配置されている。

より具体的には、第１反射ミラー３１は、第１筐体１０のＸ軸マイナス方向側に配置された画像生成部２０の出射面と対向するように、第１筐体１０のＸ軸プラス方向側に配置されている。また、第１反射ミラー３１は、画像生成部２０よりもＺ軸プラス方向側に配置されている。また、第２反射ミラー３２は、第１筐体１０のＸ軸プラス方向側に配置された第１反射ミラー３１と対向するように、第１筐体１０のＸ軸マイナス方向側に配置されている。つまり、第２反射ミラー３２は、Ｘ軸方向に沿って第１反射ミラー３１と並ぶように配置されている。また、第２反射ミラー３２は、Ｚ軸方向において画像生成部２０よりも、Ｚ軸プラス方向側に配置されている。

つまり、第１反射ミラー３１及び第２反射ミラー３２は、Ｚ軸方向において、画像生成部２０と、光透過部材３３との間に配置される。

このように第１反射ミラー３１及び第２反射ミラー３２が第１筐体１０に配置されているため、画像生成部２０が出射した画像光は、第１反射ミラー３１に入射して第１反射ミラー３１で反射した後に、第２反射ミラー３２に入射して第２反射ミラー３２で反射し、光透過部材３３に入射する。つまり、第１反射ミラー３１は画像生成部２０と第２反射ミラー３２との間の光路上に配置され、第２反射ミラー３２は第１反射ミラー３１と光透過部材３３との間の光路上に配置されている。

その後、光透過部材３３に入射した画像光は光透過部材３３を透光し、フロントウインド３に画像が投影される。

第１反射ミラー３１及び第２反射ミラー３２は、凸面鏡又は凹面鏡である。本実施の形態では、第１反射ミラー３１及び第２反射ミラー３２のそれぞれは、湾曲した凹面鏡である。また、本実施の形態では、第１反射ミラー３１及び第２反射ミラー３２のそれぞれは、Ｚ軸方向に長尺な矩形状の鏡である。なお、第１反射ミラー３１及び第２反射ミラー３２の形状は、特に限定されず、多角形状、及び、円形状であってもよい。

また、第２反射ミラー３２は、Ｙ軸方向を軸心として揺動することができてもよい。この場合、フロントウインド３に投影する画像の位置を調節することができる。第２反射ミラー３２は、手動操作又は駆動機構による電動操作によって揺動することができてもよい。

［光透過部材３３］
光透過部材３３は、少なくとも一部が湾曲した薄板である。光透過部材３３は、透光性を有する。このため、光透過部材３３を透光した画像光は、フロントウインド３に投影される。

また、光透過部材３３は、第１筐体１０の筐体開口１１を覆う（塞ぐ）ように、第１筐体１０に固定されている。また、光透過部材３３は、Ｘ－Ｙ平面と略平行となる姿勢で、第２反射ミラー３２のＺ軸プラス方向側に配置されている。つまり、光透過部材３３は、フロントウインド３と画像生成部２０との間における、画像光の光路上に位置する。具体的には、光透過部材３３は、第２反射ミラー３２とフロントウインド３との間の光路上に配置されている。このため、光透過部材３３は、画像生成部２０が出射した画像光をフロントウインド３に向けて透光させることができる。

また、光透過部材３３は、第１筐体１０内に侵入する塵及び埃を抑制する防汚カバーとしての役割も果たす。例えば、光透過部材３３におけるフロントウインド３側の表面には、ハードコート処理が行われていてもよい。この場合、この表面に塵及び埃が付着しても、汚れを拭き取り易くなる。また、光透過部材３３におけるフロントウインド３側の表面は、光透過部材３３のＸ軸プラス方向側の面であり、画像光を出射する出射面である。

また、光透過部材３３は、進行方向と反対方向に近づくにつれて反り上がる湾曲部３３ａを有している。つまり、筐体開口１１のＸ軸プラス方向側がＺ軸プラス方向側に延びているため、光透過部材３３は、筐体開口１１の形状に対応するように、Ｘ軸プラス方向側がＺ軸プラス方向側に反り上がっている。湾曲部３３ａは、断面視で円弧状をなしている。

また、光透過部材３３は、全てが湾曲していてもよく、一部が湾曲していてもよい。光透過部材３３の一部が湾曲している場合、光透過部材３３は、湾曲部３３ａの他に、湾曲部３３ａのＸ軸マイナス方向側に位置する平面部を有していてもよい。

［開口部４０］
開口部４０は、開口４０ａが形成された枠状体である。開口４０ａでは、光透過部材３３を透光した画像光が通過する。また、開口４０ａでは、フロントウインド３の外側から入射した外光が通過したり、光透過部材３３で反射された外光が通過したりする。

また、開口部４０は、光透過部材３３を覆うように、光透過部材３３のフロントウインド３側に配置されている。つまり、開口４０ａは、光透過部材３３と対向する位置に配置される。また、開口４０ａは、Ｚ軸方向に沿って、光透過部材３３の少なくとも一部と重なるように配置されている。

また、開口部４０は、第１位置と第１位置よりも車両２の進行方向の後方にある第２位置との間を車両２の進行方向に沿って移動可能となるように配置されている。つまり、開口部４０は、光透過部材３３に対してＸ軸マイナス方向側に配置される第１位置と、光透過部材３３に対してＸ軸プラス方向側に配置される第２位置との間で、Ｘ軸方向に沿って移動可能である。本実施の形態では、開口部４０が第１位置の場合、開口４０ａは、Ｚ軸方向に沿って、光透過部材３３の湾曲部３３ａと重ならない位置に配置される。また、開口部４０が第２位置の場合、開口４０ａは、Ｚ軸方向に沿って、光透過部材３３の湾曲部３３ａと重なる位置に配置される。

開口部４０が第１位置から第２位置に移動した場合、光透過部材３３の表面に沿って移動するため、開口部４０の第２縁部４２が第１縁部４１より高くなるように持ち上がってもよい。つまり、第２位置に移動した開口部４０は、第２縁部４２が第１縁部４１よりも肩上がりの姿勢となる。一方、開口部４０が第２位置から第１位置に移動した場合、光透過部材３３の表面に沿って移動するため、開口部４０の第１縁部４１と第２縁部４２とが同等の高さとなってもよい。つまり、第１位置に移動した開口部４０は、第１縁部４１と第２縁部４２とがＸ－Ｙ平面に沿って並ぶ姿勢となってもよい。

また、第１筐体１０の筐体開口１１を開口部４０の開口４０ａに挿入可能な程度に大きい場合、開口部４０は、第１位置でも第２位置でも第１縁部４１と第２縁部４２とがＸ－Ｙ平面に沿って並ぶ姿勢となってもよい。

開口部４０は、手動操作によって移動することができてもよい。また、開口部４０は、電動モータ、ギア、ベルト等の駆動機構によって移動することができてもよい。この場合、開口部４０は、車両２に搭載される入力装置によって入力操作されてもよい。また、開口部４０は、車両に搭載されたセンサがユーザの目の位置を検知することで、駆動機構及び駆動機構を制御する制御部によって駆動制御されてもよい。つまり、制御部は、センサがユーザの目の位置を検知することで、駆動機構を制御して開口部４０を移動させてもよい。これにより、開口部４０は、ユーザの目の位置に連動して自動的に移動することができる。なお、制御部は、プログラムを実行することができるプロセッサ等である。

このような開口部４０は、第１縁部４１と、第２縁部４２と、一対の第３縁部４３とを有している。

第１縁部４１は、移動体の進行方向の前方側、つまり第２縁部４２よりもＸ軸マイナス方向側で、第２縁部４２と対向して配置されている。第１縁部４１は、開口部４０の移動とともにＸ軸方向に沿って移動可能である。

また、第１縁部４１は、光透過部材３３に対して立ち上がるようにＺ軸プラス方向に延びている。第１縁部４１の先端は、光透過部材３３よりも高い位置に配置されている。具体的には、第１縁部４１の先端は、湾曲部３３ａよりも高い位置に配置されている。これにより、第１縁部４１は、外光を遮光することができる。つまり、開口部４０は、遮光性能を有している。

第２縁部４２は、車両２の進行方向の後方側、つまり第１縁部４１よりもＸ軸プラス方向側に配置されている。第２縁部４２は、開口部４０の移動とともにＸ軸方向に沿って移動可能である。

一対の第３縁部４３のそれぞれは、第１縁部４１と第２縁部４２との両端に配置され、第１縁部４１と第２縁部４２とに接続されている。

本実施の形態では、当該表示装置１が車両２に搭載された場合において、第１縁部４１の上端と第２縁部４２の下端とを結ぶ直線を基準線とする。また、本実施の形態では、基準線に沿って通過する外光であって光透過部材３３に入射する外光を基準外光とする。この場合、開口部４０が第１位置に配置された場合の基準線と光透過部材３３との成す鋭角の角度γ１は、開口部４０が第２位置に配置された場合の基準線と光透過部材３３との成す鋭角の角度γ２よりも大きくなってもよい。

ここで、第１縁部４１の上端と第２縁部４２の下端とについて説明する。図４Ｂは、第１縁部４１の上端を説明する説明図である。図４Ｃは、第２縁部４２の下端を説明する説明図である。なお、図４Ｂ及び図４Ｃでは、第１縁部４１、第２縁部４２及び光透過部材３３の断面のみを示している。

まず、第１縁部４１の上端とは、第１縁部４１における鉛直上方の端部である。しかしこれには限定されない。図４Ｂに示すように、第１縁部４１の上端が湾曲した形状の場合、第２縁部４２の下端を含み、かつ第１縁部４１に接する直線が基準線となる。この場合、直線が接する第１縁部４１の接点を第１縁部４１の上端と定義してもよい。

次に、第２縁部４２の下端とは、第２縁部４２における鉛直下方の端部である。しかしこれには限定されない。図４Ｃに示すように、開口部４０の第２縁部４２が光透過部材３３と接しない場合、つまり第２縁部４２と光透過部材３３との間に隙間がある場合、第２縁部４２の壁面に沿う二点鎖線の延長線と光透過部材３３とが交わる交点を第２縁部４２の下端と定義してもよい。

開口部４０が第１位置に配置された場合、基準外光は、目の配置位置においてアイボックスが高い位置にあっても、アイボックスよりも所定距離だけ低い位置に到達する。また、開口部４０が第２位置に配置された場合、基準外光は、目の配置位置においてアイボックスが低い位置にあっても、アイボックスよりも所定距離だけ低い位置に到達する。

また、開口部４０が第１位置に配置された場合の基準外光は、開口部４０が第２位置に配置された場合の基準外光よりも、基準外光が光透過部材３３で反射した後の光路の少なくとも一部において、低い位置に到達する。本実施の形態では、開口部４０が第１位置に配置された場合の基準外光は、開口部４０が第２位置に配置された場合の基準外光よりも、フロントウインド３で反射した後、低い位置に到達する。具体的には、開口部４０が第１位置に配置された場合の基準外光は、開口部４０が第２位置に配置された場合の基準外光よりも、ユーザの位置において、低い位置に到達する。このように、開口部４０を移動させることで、ユーザの目の位置に合わせてユーザに到達する基準外光の位置を最適化することができる。

次に、基準外光をユーザの位置において、低い位置に到達させるための計算式について説明する。

図５は、従来の光透過部材を用いた場合に外光が到達する位置と、実施の形態の光透過部材３３を用いた場合に外光が到達する位置とを示す図である。図５では、開口部が第２位置に配置されている場合を例示している。また、図５では、第２縁部、第１筐体等の図示を省略している。本実施の形態の光透過部材３３に入射した基準外光を実線で示し、従来の光透過部材を二点鎖線で示し、従来の光透過部材に入射した基準外光を二点鎖線で示している。

光透過部材３３の第１縁部４１側の表面端縁を通過する水平線から第１縁部４１の先端までの高さをＤ１、当該水平線からフロントウインド３の内面（車室側の面）に実線の基準外光が入射した地点までの高さをＤ２、フロントウインド３の内面に実線の基準外光が入射した地点から二点鎖線の基準外光が到達したユーザにおける位置までの高さをＤ３、実線の基準外光が到達したユーザにおける位置から二点鎖線で示す目の配置領域の鉛直下端までの高さをＤ４、二点鎖線で示す目の配置領域の鉛直下端から当該水平線までの高さをＤ５で示す。また、従来の光透過部材の表面と光透過部材３３の表面との交点から光透過部材３３のユーザ側の端縁までの幅をＬ１、光透過部材３３のユーザ側の端縁からフロントウインド３の内面に実線の基準外光が入射した地点までの幅をＬ２、フロントウインド３に入射した地点からユーザまでの幅をＬ３で示す。

当該水平線と車室側のフロントウインド３の内面との角度をｄで示す。また、従来の光透過部材に入射した地点を通過する水平線と従来の光透過部材に入射した二点鎖線の基準外光との鋭角の角度をθで示す。また、従来の光透過部材に入射した地点を通過する水平線と従来の光透過部材の表面（接線）との角度をａで示す。また、従来の光透過部材に入射した地点を通過する水平線と二点鎖線の基準外光が従来の光透過部材で反射した光との角度をθ＋２ａで示す。また、実線の基準外光が光透過部材３３に入射した地点と二点鎖線の基準外光が従来の光透過部材に入射した地点との幅をΔＴで示す。また、光透過部材３３の第１縁部４１側の表面端縁を通過する水平線と実線の基準外光が光透過部材３３に入射した表面（地点の接線）との角度をｇで示す。二点鎖線の基準外光が従来の光透過部材で反射した光と当該光がフロントウインド３の内面に入射した地点を含む鉛直方向に平行な直線との角度をｃで示す。フロントウインド３の内面で反射した二点鎖線の基準外光と当該基準外光がフロントウインド３の内面に入射した地点を含む鉛直方向に平行な直線との角度をｃ＋２ｄで示す。

この場合、以下の関係式である式（１）～式（６）が成り立つ。

ｔａｎ（θ＋２ａ）＝Ｄ２／Ｌ２ 式（１）
ｔａｎ（ｃ＋２ｄ）＝Ｌ３／Ｄ３ 式（２）
ｃ＝９０－（θ＋２ａ） 式（３）
Ｄ３＝Ｌ３／ｔａｎ（ｃ＋２ｄ）＝Ｌ３／ｔａｎ（９０－（θ＋２ａ－２ｄ））＝Ｌ３×ｔａｎ（θ＋２ａ－２ｄ） 式（４）
Ｄ４＝Ｄ３－Ｄ５ 式（５）
ΔＴ＝Ｌ１×（ｔａｎ（ａ）－ｔａｎ（ｇ）） 式（６）

このように、本実施の形態では、従来の光透過部材に比べて光透過部材３３の湾曲部３３ａの曲率を小さくすることができるようになる。つまり、従来の光透過部材に比べて光透過部材３３の全体の高さを小さくすることができる。このため、従来の光透過部材を搭載した表示装置よりも、本実施の形態の光透過部材３３を搭載した表示装置１の方が大型化を抑制し、かつ、表示装置１への搭載性の低下を抑制することができる。

＜動作＞
このような表示装置１では、画像生成部２０から出射された画像光は、第１反射ミラー３１に入射して反射し、第２反射ミラー３２に入射する。第２反射ミラー３２に入射した画像光は、第２反射ミラー３２で反射し、光透過部材３３に入射して光透過部材３３を透光し、光透過部材３３から出射されてフロントウインド３に入射する。フロントウインド３に画像光が入射することで、画像がフロントウインド３に投影される。

また、開口部４０の位置が第１位置でも第２位置の場合でも、フロントウインド３を透光した外光は、開口部４０の開口４０ａを通過して光透過部材３３に入射する。光透過部材３３に入射した外光は、光透過部材３３で反射してフロントウインド３に入射する。フロントウインド３に入射した外光は、反射してユーザのアイボックスよりも低い位置に到達する。アイボックスの位置に応じて開口部４０の位置を調節することで、ユーザのアイボックスに光が到達することを抑制できる。

＜作用効果＞
次に、本実施の形態における表示装置１の作用効果について説明する。

上述したように、本実施の形態に係る表示装置１は、移動体（車両２）の表示媒体（フロントウインド３）に画像を投影してユーザに虚像を視認させる表示装置１であって、画像を生成し、表示媒体に画像が投影されるように生成した画像を示す画像光を出力する画像生成部２０と、表示媒体と画像生成部２０との間における、出力された画像光の光路上に位置する光透過部材３３と、開口４０ａを形成し、第１位置と第１位置よりも移動体の進行方向の後方にある第２位置との間を移動体の進行方向に沿って移動可能となるように配置される開口部４０と、を備えている。また、開口部４０は、移動体の進行方向の前方側に配置される第１縁部４１と、移動体の進行方向の後方側に配置される第２縁部４２と、を有している。また、当該表示装置１が移動体に搭載された場合において、第１縁部４１の上端と第２縁部４２の下端とを結ぶ直線を基準線とし、基準線に沿って通過する外光であって光透過部材３３に入射する外光を基準外光とすると、開口部４０が第１位置に配置された場合の基準外光は、開口部４０が第２位置に配置された場合の基準外光よりも、基準外光が光透過部材３３で反射した後の光路の少なくとも一部において、低い位置に到達する。

これによれば、開口４０ａと対向する位置に光透過部材３３を配置することができるため、開口４０ａから塵及び埃の侵入を抑制することができる。

また、開口部４０を移動させることで、基準外光が光透過部材３３で反射した後の光路をずらすことができる。つまり、ユーザの目に外光が到達しないように開口部４０の位置を調節することができるため、ユーザは外光による眩しさを感じ難くなる。

したがって、表示装置１によれば、表示装置１内部への塵及び埃の侵入を抑制するとともに、運転者の目の位置に応じた迷光対策をすることができる。その結果、外光による迷光がユーザの目に到達してしまうことを抑制することができるため、ユーザは外光による眩しさを感じ難くなる。

また、本実施の形態に係る表示装置１において、光透過部材３３は、進行方向と反対方向に近づくにつれて反り上がる湾曲部３３ａを有する。

これによれば、開口部４０が第２位置に配置された場合、基準外光を湾曲部３３ａに入射させることができる。これにより、開口部４０が第２位置に配置された場合、アイボックスよりも低い位置に湾曲部３３ａに外光を入射させることができる。

また、本実施の形態に係る表示装置１において、開口部４０が第１位置に配置された場合の基準外光は、開口部４０が第２位置に配置された場合の基準外光よりも、表示媒体で反射した後、低い位置に到達する。

これによれば、開口部４０が第２位置にある場合、外光によってユーザが眩しさを感じても、開口部４０を第１位置側に移動させることで、外光をアイボックスの位置よりも低い位置に到達させることができる。つまり、ユーザの目に外光が到達しないように開口部４０の位置を調節することができるため、ユーザは外光による眩しさを感じ難くなる。

また、本実施の形態に係る表示装置１において、開口部４０が第１位置に配置された場合の基準外光は、開口部４０が第２位置に配置された場合の基準外光よりも、低い位置に到達する。

これによれば、身長の低い人が車両２に乗車していても、開口部４０を第１位置に移動させることで、ユーザの目に外光が到達しないようにすることができる。

また、本実施の形態に係る表示装置１において、第１縁部４１は、光透過部材３３に対して立ち上がるように突出している。そして、第１縁部４１の先端は、光透過部材３３よりも高い位置に配置されている。

これによれば、開口部４０を移動させることで、光透過部材３３に入射する外光の光量を減少させることができる。つまり、第１縁部４１によって外光を遮光することができるため、表示装置１の内部に取り込まれる外光の光量を減らすことができる。このため、光透過部材３３に入射して透光した外光が集光されて画像生成部２０の内部に到達してしまい、画像生成部２０の内部の温度上昇を抑制することができる。その結果、画像生成部２０の劣化を抑制することができる。

また、本実施の形態に係る表示装置１において、画像生成部２０は、表示部２５と、投影部（発光モジュール２３）と、を有する。

これによれば、画像生成部２０は画像光を出力することで、フロントウインド３に画像を投影することができる。

（実施の形態１の変形例）
本変形例の表示装置１では、光透過部材３３が開口部１４０に設けられている点で実施の形態１の表示装置と相違する。本変形例における他の構成は、特に明記しない場合は、実施の形態１と同様であり、同一の構成については同一の符号を付して構成に関する詳細な説明を省略する。

図６は、実施の形態１の変形例に係る表示装置１の開口部１４０を第１位置に配置した場合の表示装置１の内部構造及びフロントウインド３を示す断面図である。図７は、実施の形態１の変形例に係る表示装置１の開口部１４０を第２位置に配置した場合の表示装置１の内部構造及びフロントウインド３を示す断面図である。

本変形例の表示装置１では、図６及び図７に示すように、光透過部材３３は、開口部１４０と接続している。具体的には、光透過部材３３は、開口部１４０の開口４０ａ全体を覆うように、開口部１４０に配置されている。このため、光透過部材３３は、開口部１４０とともに車両２の進行方向に沿って移動可能である。この場合、本変形例の第１筐体１０の筐体開口１１には、別の光透過部材が配置されていてもよく、別の光透過部材が配置されていなくてもよい。

また、光透過部材３３は、開口４０ａにおいて、進行方向と反対方向に近づくにつれて反り上がるように配置される。つまり、光透過部材３３の湾曲部３３ａは、第２縁部４２に連結され、光透過部材３３の湾曲部３３ａとは反対側の部分（Ｘ軸マイナス方向側の部分）が第１縁部４１に連結されている。

ここで、本実施の形態の第２縁部４２の下端について説明する。本実施の形態では、光透過部材３３が開口部１４０に配置されているため、光透過部材３３と第２縁部４２の壁面とが交わる交点を第２縁部４２の下端と定義してもよい。

このような、本変形例に係る表示装置１において、光透過部材３３は、開口部１４０と接続しており、開口部１４０とともに移動体の進行方向に沿って移動可能である。

また、光透過部材３３を開口部１４０に一体的に設けることができるため、光透過部材３３を開口部１４０とともに移動させることができる。

（実施の形態２）
本実施の形態における表示装置１の光透過部材３３が導光板６０を有する点で実施の形態１の表示装置と相違する。本実施の形態における他の構成は、特に明記しない場合は、実施の形態１と同様であり、同一の構成については同一の符号を付して構成に関する詳細な説明を省略する。

＜構成＞
図８Ａは、実施の形態２に係る表示装置１を示す断面図である。図８Ｂは、実施の形態２に係る表示装置１及びフロントウインド３を示す断面図である。

本実施の形態の表示装置１では、図８Ａに示すように、光透過部材３３は、ホログラムの画像を表示する出射光学素子６２を含む導光板６０を有している。導光板６０は、画像生成部２０の表示部２５から出射された画像を構成する画像光をフロントウインド３に投影させることで、画像光が示すホログラムの画像をユーザに表示することができる。

具体的には、導光板６０は、導光体６１と、出射光学素子６２とを有している。

導光体６１は、透光性を有し、入射面６１ａから所定方向に延びた長尺な板である。導光体６１は、入射面６１ａと、出射面６１ｂとを有している。

入射面６１ａは、反射ミラー６３で反射した画像光が入射する面である。入射面６１ａは、反射ミラー６３と対向するように配置されている。入射面６１ａは、導光板６０の裏面の一部であり、導光板６０の一端側の面である。裏面は、導光体６１の画像生成部２０側の面である。なお、入射面６１ａは、導光板６０の側面であってもよい。このため、入射面６１ａは導光体６１の裏面に限定されない。

出射面６１ｂは、入射面６１ａから入射した画像光であり、内部を導光した画像光をフロントウインド３に向けて出射する。出射面６１ｂは、フロントウインド３と対向し、フロントウインド３と所定距離離れている。出射面６１ｂは、導光体６１の表面の一部である。表面は、導光体６１のフロントウインド３側の面である。

出射光学素子６２は、導光体６１の内部に内包され、板状をなした光透過型の回折ホログラムである。出射光学素子６２は、導光体６１の長手方向であり、導光体６１の表面及び裏面に沿って配置されている。

出射光学素子６２には、反射ミラー６３で反射した画像光であって、入射面６１ａから入射した画像光が入射する。画像光が出射光学素子６２を所定の向きから入射（透過）するたびに、出射光学素子６２は、画像光を回折することで画像光のうちの一部の画像光を、導光体６１を介して所定の出射角をもって出射面６１ｂから出射させる。具体的には、出射光学素子６２で回折した画像光の一部は、導光体６１を介して出射面６１ｂから出射されるとともに、残りの画像光が導光体６１を導光しながら、出射光学素子６２で回折して出射面６１ｂから出射される。出射角は、出射光学素子６２の表面の法線に対して出射する光の角度である。

また、出射光学素子６２は、出射光学素子６２の所定の領域において、画像光の出射角のそれぞれが異なるように、出射する画像光を発散させる。出射光学素子６２は、入射する画像光を回折させる際に、回折させる出射光学素子６２上の位置（部分）によって出射角を異ならせる。これにより、出射光学素子６２は、出射光学素子６２が回折した画像光のうちの一部の画像光の出射角をそれぞれ異ならせる。

本実施の形態の導光体６１は湾曲している。このため、出射光学素子６２も湾曲している。具体的には導光体６１及び出射光学素子６２は、画像生成部２０に近づくにつれて上側に反り上がっている。また、導光体６１の表面及び裏面は、湾曲した面である。

なお、導光板６０は、光透過部材として、開口部の開口全体を覆うように、開口部に配置されていてもよい。このため、光透過部材３３は、開口部とともに車両２の進行方向に沿って移動可能であってもよい。また、導光板６０は、第１筐体の筐体開口に配置されていてもよい。

＜作用効果＞
次に、本実施の形態における表示装置１の作用効果について説明する。

上述したように、本実施の形態に係る表示装置１において、光透過部材３３は、ホログラムの画像を表示する出射光学素子６２を含む導光板６０を有している。

これによれば、ホログラムの画像をフロントウインド３に投影することができる。このため、ユーザは、立体的に画像を視認することができる。このため、車両２の走行に関する情報を表示すれば、ユーザは、車両２の走行に関する情報を把握し易くなるため、車両２を安全に運転することができるようになる。

（その他変形例等）
以上、本開示について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、これら実施の形態等に限定されるものではない。

例えば、上記各実施の形態に係る表示装置１において、図９に示すように、開口部４０は、車両２のダッシュボード５０の内部に配置されていてもよい。図９は、その他変形例に係る表示装置１の開口部４０を第１位置に配置した場合の表示装置１の内部構造及びフロントウインド３を示す断面図である。これによれば、光透過部材３３を開口部１４０と一体化することで、光透過部材３３と開口部１４０との組付けのバラツキを抑制することができる。また、光透過部材３３がダッシュボード５０よりも下側に配置されることで、小さい角度で光透過部材３３に入射する外光がダッシュボード５０によって遮光されるため、基準外光と光透過部材３３との鋭角の角度をできるだけ大きくすることができるようになる。このため、外光がユーザの位置において、ユーザの目より低い位置に到達するようになる。その結果、ユーザは眩しさを感じ難くなる。

また、図９のようにダッシュボード５０の内部に開口部４０を配置しても、開口部４０が第１位置に配置された場合の基準線と光透過部材３３との成す鋭角の角度は、開口部４０が第２位置に配置された場合の基準線と光透過部材３３との成す鋭角の角度よりも大きくなってもよい。これによれば、開口部４０を第１位置に配置した場合の基準線と光透過部材３３との成す鋭角の角度は、開口部４０を第２位置に配置した場合の角度よりも大きく設定されている。このため、開口部４０の位置を移動させることで、フロントウインド３で反射した外光を、ユーザのアイボックスの位置よりも低い位置に到達させるように調節することができる。例えば、開口部４０が第１位置に配置された場合の基準外光は、開口部４０が第２位置に配置された場合の基準外光よりも、基準外光が光透過部材３３で反射した後の光路の少なくとも一部において、低い位置に到達する。また、当然のことながら、ダッシュボード５０の開口５０ａにおけるＸ軸マイナス方向側の縁部と第２縁部４２の下端とを結ぶ直線を基準線とした場合、開口部４０が第１位置に配置された場合の当該基準線と光透過部材３３との成す鋭角の角度は、開口部４０が第２位置に配置された場合の基準線と光透過部材３３との成す鋭角の角度よりも大きくなってもよい。

また、上記各実施の形態に係る表示装置では開口部を構成要素に備えているが、開口部が車両に搭載されている場合、表示装置は、構成要件から開口部を除いた構成であってもよい。

また、上記各実施の形態に係る表示装置において、開口部は、開口部の開口及び光透過部材を覆う蓋を有していてもよい。つまり、表示装置を使用しない場合、蓋によって開口及び光透過部材の全てを覆うことで、表示装置内部に外光が入射して画像生成部内部の温度が上昇してしまうことを抑制することができる。

その他、実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。

本開示は、例えば車両等の移動体に利用可能である。

１ 表示装置
２ 車両（移動体）
３ フロントウインド（表示媒体）
２０ 画像生成部
２３ 発光モジュール（投影部）
２５ 表示部
３３ 光透過部材
３３ａ 湾曲部
４０、１４０ 開口部
４０ａ 開口
４１ 第１縁部
４２ 第２縁部
５０ ダッシュボード
６０ 導光板
６２ 出射光学素子

Claims (10)

1. 移動体の表示媒体に画像を投影してユーザに虚像を視認させる表示装置であって、
   前記画像を生成し、前記表示媒体に前記画像が投影されるように生成した前記画像を示す画像光を出力する画像生成部と、
   前記表示媒体と前記画像生成部との間における、出力された前記画像光の光路上に位置する光透過部材と、
   開口が形成され、第１位置と前記第１位置よりも前記移動体の進行方向の後方にある第２位置との間を前記移動体の進行方向に沿って移動可能となるように配置される開口部と、を備え、
   前記開口部は、前記移動体の進行方向の前方側に配置される第１縁部と、前記移動体の進行方向の後方側に配置される第２縁部と、を有し、
   当該表示装置が前記移動体に搭載された場合において、前記第１縁部の上端と前記第２縁部の下端とを結ぶ直線を基準線とし、
   前記基準線に沿って通過する外光であって前記光透過部材に入射する外光を基準外光とすると、
   前記開口部が前記第１位置に配置された場合の前記基準外光は、前記開口部が前記第２位置に配置された場合の前記基準外光よりも、前記基準外光が前記光透過部材で反射した後の光路の少なくとも一部において、低い位置に到達する
   表示装置。
2. 前記開口部が前記第１位置に配置された場合の前記基準線と前記光透過部材との成す鋭角の角度は、前記開口部が前記第２位置に配置された場合の前記基準線と前記光透過部材との成す鋭角の角度よりも大きい
   請求項１に記載の表示装置。
3. 前記光透過部材は、前記進行方向と反対方向に近づくにつれて反り上がる湾曲部を有する
   請求項１又は２に記載の表示装置。
4. 前記開口部が前記第１位置に配置された場合の前記基準外光は、前記開口部が前記第２位置に配置された場合の前記基準外光よりも、前記表示媒体で反射した後、低い位置に到達する
   請求項１～３のいずれか１項に記載の表示装置。
5. 前記開口部が前記第１位置に配置された場合の前記基準外光は、前記開口部が前記第２位置に配置された場合の前記基準外光よりも、前記ユーザの位置において、低い位置に到達する
   請求項１～４のいずれか１項に記載の表示装置。
6. 前記光透過部材は、前記開口部と接続しており、前記開口部とともに前記移動体の進行方向に沿って移動可能である
   請求項１～５のいずれか１項に記載の表示装置。
7. 前記開口部は、前記移動体のダッシュボードの内部に配置される
   請求項１～６のいずれか１項に記載の表示装置。
8. 前記第１縁部は、前記光透過部材に対して立ち上がるように突出し、
   前記第１縁部の先端は、前記光透過部材よりも高い位置に配置されている
   請求項１～７のいずれか１項に記載の表示装置。
9. 前記画像生成部は、表示部と、投影部と、を有する
   請求項１～８のいずれか１項に記載の表示装置。
10. 前記光透過部材は、ホログラムの画像を表示する出射光学素子を含む導光板を有する
    請求項１～７のいずれか１項に記載の表示装置。

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