JP2023160300A - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】視認性を向上させ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。【解決手段】ヘッドアップディスプレイ装置１００は、表示光Ｌをウインドシールド２０１に投射することにより虚像Ｖ１及び虚像Ｖ２を視認者１に視認可能に表示する。ヘッドアップディスプレイ装置１００は、虚像Ｖ１が表示される虚像表示仮想領域Ｋ１及び虚像Ｖ２が表示される虚像表示仮想領域Ｋ２が左右方向に並べられた状態で、虚像表示仮想領域Ｋ１を高さ方向に沿って延びる向きに設定し、虚像表示仮想領域Ｋ２を虚像表示仮想領域Ｋ１に対して傾斜した向きに設定するプリズム１４０を備える。【選択図】図２

Description

本開示は、ヘッドアップディスプレイ装置に関する。

例えば、特許文献１に記載の表示装置は、第一の表示パネル及び第二の表示パネルを備えるとともに、第一の表示パネルと第二の表示パネルの角度が略９０°になるように、第一の表示パネル及び第二の表示パネルを近設させ、第一の表示パネルが発する第一の表示光及び第二の表示パネルが発する第二の表示光を反射させて角度の異なる２つの虚像を表示する。

特許第４８８３２８３号公報

上記特許文献１に記載の構成においては、２つの虚像が車両前後方向に並ぶように配置されており、虚像の表示態様に制限が生じており、場合によっては、視認性が低下していた。

本開示は、上記実状を鑑みてなされたものであり、視認性を向上させ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、本開示に係るヘッドアップディスプレイ装置は、表示光を被投射部材に投射することにより第１虚像及び第２虚像を視認者に視認可能に表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、前記第１虚像が表示される第１虚像表示仮想領域及び前記第２虚像が表示される第２虚像表示仮想領域が左右方向に並べられた状態で、前記第１虚像表示仮想領域を高さ方向に沿って延びる向きに設定し、前記第２虚像表示仮想領域を前記第１虚像表示仮想領域に対して傾斜した向きに設定する虚像向き設定部を備える。

本開示によれば、ヘッドアップディスプレイ装置において、視認性を向上させることができる。

本開示の第１の実施形態に係る車両の概略図である。 本開示の第１の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の概略図である。 本開示の第１の実施形態に係るプリズムの平面図である。 本開示の第１の実施形態に係るプリズムの側面図である。 本開示の第１の実施形態に係る実風景に重なる虚像を示す図である。 本開示の第１の実施形態に係る道路を走行する車両の平面図である。 本開示の第２の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の概略図である。 本開示の第２の実施形態に係るプリズム及び表示器の斜視図である。 本開示の第２の実施形態に係るプリズム及び表示器の縦断面図である。 本開示の第２の実施形態に係る実風景に重なる虚像を示す図である。 本開示の第３の実施形態に係る凹面鏡の正面図である。 本開示の第３の実施形態に係る凹面鏡の平面図である。 本開示の第３の実施形態に係る表示器から虚像までの光路を示す概略図である。 本開示の第３の実施形態に係る表示器から虚像までの光路を示す概略図である。 本開示の第３の実施形態に係る虚像表示仮想領域の各グリッドの位置を示すグラフである。 本開示の変形例に係るヘッドアップディスプレイ装置の概略図である。 本開示の変形例に係るプリズム及び表示器の縦断面図である。 本開示の変形例に係る虚像及び虚像表示仮想領域を示す図である。 本開示の変形例に係るプリズム及び表示器の縦断面図である。 本開示の変形例に係るプリズムの平面図である。

（第１の実施形態）
本開示の第１の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置について、図面を参照して説明する。
図１に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置１００は、車両２００のダッシュボードに搭載されている。ヘッドアップディスプレイ装置１００は、表示光Ｌを被投射部材の一例であるウインドシールド２０１に投射することにより、車両情報を含む複数の虚像Ｖ１，Ｖ２を表示する。視認者１の視点ＥＰが可視領域Ｒ内にあるときに、視認者１が虚像Ｖ１，Ｖ２を視認可能となる。虚像Ｖ１は虚像表示仮想領域Ｋ１内に表示される。虚像Ｖ２は虚像表示仮想領域Ｋ２内に表示される。複数の虚像表示仮想領域Ｋ１，Ｋ２は、それぞれ実体のない平面で形成され、互いに異なる向きで傾く。

図２に示すように、虚像表示仮想領域Ｋ１は、高さ方向に沿って延びる。ここで、高さ方向に沿うとは、虚像表示仮想領域Ｋ１が高さ方向に対して±４５°未満であることを指す。虚像表示仮想領域Ｋ２は、虚像表示仮想領域Ｋ１に交わるように傾斜する。例えば、虚像表示仮想領域Ｋ２は、路面に沿う。ここで、路面に沿うとは、虚像表示仮想領域Ｋ２が水平方向に対して±４５°未満であることを指す。

本例では、虚像表示仮想領域Ｋ２は、視認者１から離れるにつれて上方向に向かうように傾斜する。本例では、車幅方向から見て、２つの虚像表示仮想領域Ｋ１，Ｋ２が交差する点Ｐは、虚像表示仮想領域Ｋ１の高さ方向の中心よりも下側に位置する。

図５及び図６に示すように、虚像Ｖ２は、視認者１から見て実風景である路面に沿うように表示される。虚像Ｖ１は、視認者１から見て実風景である路面に対して立設するように表示される。虚像Ｖ２には、路面に関連付けられた情報、例えば、経路案内矢印等の記号情報が含まれている。虚像Ｖ１には、車速等の文字情報又は標識情報が含まれている。文字とは、数字、アルファベット、ひらがな、カタカナ、漢字等である。
なお、虚像Ｖ１には、建物又は樹木等の地面に立設する構造物を示すアイコンが含まれていてもよい。このアイコンとの比較により、このアイコン以外の虚像Ｖ１の表示も高さ方向に沿って表示されていることが視認者１から認識されやすくなる。

本実施形態では、虚像表示仮想領域Ｋ１，Ｋ２は、車幅方向（左右方向）に沿って並べられている。図６に示すように、虚像表示仮想領域Ｋ１，Ｋ２のうち車両２００の中心線Ｃに近い位置に虚像表示仮想領域Ｋ２が位置し、車両２００の中心線Ｃから遠い位置に虚像表示仮想領域Ｋ１が位置する。例えば、図６に示すように、車両２００が左ハンドル車両である場合には、視認者１から見て、右側に虚像表示仮想領域Ｋ２が位置し、左側に虚像表示仮想領域Ｋ１が位置する。一方、図示しないが、車両２００が右ハンドル車両である場合には、視認者１から見て、左側に路面に沿う虚像表示仮想領域Ｋ２が位置し、右側に虚像表示仮想領域Ｋ１が位置する。これにより、虚像Ｖ１，Ｖ２の視認性が高まる。

次に、ヘッドアップディスプレイ装置１００の構成について説明する。
図２に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置１００は、光学リレーである凹面ミラー１２と、表示器２０と、制御部２５と、ケース３０と、虚像向き調整手段の一例であるプリズム１４０と、を備える。また、車両２００は、視点検出部２０５を備える。

ケース３０は遮光性の樹脂又は金属により箱状に形成されている。ケース３０内には、凹面ミラー１２、表示器２０及びプリズム１４０が収容されている。ケース３０は、ケース３０の内部空間で生成される表示光Ｌをウインドシールド２０１に向けて透過する光透過性部材からなる窓部３１を備える。

表示器２０は、画像を表す表示光Ｌを放射する表示面２１を有する。表示器２０は、液晶パネル及び照明装置を有するタイプであってもよいし、ＤＭＤ（Digital Micro mirror Device）素子等の反射型表示素子及びプロジェクタを有するタイプであってもよい。表示面２１は、車両２００の前方下側を向いている。表示面２１に表示される画像には、視認者１が視認する虚像Ｖ１，Ｖ２の歪みを補正する歪み補正が施されている。表示面２１は、表示光Ｌの光軸中心Ｌａに対して傾斜している。光軸中心Ｌａは、表示光Ｌの横断面の中心に位置する。

図４に示すように、表示面２１は、虚像Ｖ１に対応する表示光Ｌを出射する第１領域２０ａと、虚像Ｖ２に対応する表示光Ｌを出射する第２領域２０ｂと、を備える。第１領域２０ａには文字情報が表示され、第２領域２０ｂには記号情報が表示される。

図２に示すように、制御部２５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＤＣ（Graphics Display Controller）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を有する。制御部２５は、外部から車速及び経路案内等の情報及び視点検出部２０５の検出結果に係る情報を取得し、これらの情報に基づき表示面２１に表示する画像を生成する。
プリズム１４０は、表示面２１に設置され、表示面２１から出射された表示光Ｌが透過する。プリズム１４０については後で詳述する。

図２に示すように、凹面ミラー１２は、車両の高さ方向及び幅方向に沿って凹状に湾曲する反射面１２ａを有する。凹面ミラー１２は、プリズム１４０を透過した表示光Ｌをウインドシールド２０１に向けて反射する。凹面ミラー１２は、表示面２１からの表示光Ｌを拡大するようにウインドシールド２０１に向けて反射する。凹面ミラー１２の反射面１２ａは、車両２００の後方上側を向いている。凹面ミラー１２は、ウインドシールド２０１での反射による虚像の歪みを抑制する機能を有する。

次に、プリズム１４０の構成について説明する。
図３及び図４に示すように、プリズム１４０は、屈折率ｎが空気（ｎ＝１）よりも大きい材質、例えば、ガラス又は光学樹脂により形成されている。プリズム１４０は、表示面２１を覆う略板状で形成されている。本例では、表示面２１は車幅方向に長い長方形状をなし、プリズム１４０は車幅方向に長い長方形の厚板状をなす。

プリズム１４０は、表示面２１に対向して位置し、表示面２１からの表示光を入射する入射面１４１ｉと、入射面１４１ｉの反対側に位置し、入射した表示光Ｌを出射する出射面１４１ｏと、を備える。入射面１４１ｉは矩形平面状に形成されている。プリズム１４０の入射面１４１ｉはオプティカルボンディングにより表示面２１に固定されていてもよいし、プリズム１４０は図示しない支持機構により支持されていてもよい。

図２、図３及び図４に示すように、出射面１４１ｏは、表示面２１と平行をなす第１天面１４２と、第１天面１４２に対して傾斜した傾斜面１４３と、を備える。
第１天面１４２及び傾斜面１４３は、車幅方向に沿って並べられている。第１天面１４２及び傾斜面１４３は、高さ方向に同じ長さである。傾斜面１４３の面積は、傾斜面１４３が傾斜しているため、第１天面１４２の面積よりも大きい。プリズム１４０の傾斜面１４３に対応する部位は、車幅方向に沿って延びる直角三角形の柱状をなし、傾斜面１４３は、この柱状の斜面に位置する。プリズム１４０の第１天面１４２に対応する部位は、表示面２１に直交する方向が厚さ方向となる矩形厚板状をなす。第１天面１４２は、車幅方向から見て傾斜面１４３に交差する。

図２の下部に示すように、プリズム１４０には、プリズム１４０の厚さ方向の中心に位置する仮想ディスプレイ平面１４８Ａ及び仮想ディスプレイ平面１４８Ｂが形成される。プリズム１４０は、自身の屈折率ｎにより、表示面２１を、あたかも仮想ディスプレイ平面１４８Ａ及び仮想ディスプレイ平面１４８Ｂに位置しているかのように機能させる。よって、プリズム１４０により、１枚の表示面２１で、複数枚の表示面と同様の働きを可能とする。仮想ディスプレイ平面１４８Ａは、第１天面１４２と入射面１４１ｉの間に位置し、第１天面１４２と同一の平面状に形成される。仮想ディスプレイ平面１４８Ｂは、傾斜面１４３と入射面１４１ｉの間に形成される。仮想ディスプレイ平面１４８Ｂは、入射面１４１ｉと傾斜面１４３がなす角度αを２等分するように延びる。仮想ディスプレイ平面１４８Ａは虚像表示仮想領域Ｋ１に対応する。仮想ディスプレイ平面１４８Ｂは虚像表示仮想領域Ｋ２に対応する。

仮想ディスプレイ平面１４８Ａは、表示面２１と平行をなしている。このため、仮想ディスプレイ平面１４８Ａに対応する虚像表示仮想領域Ｋ１は、高さ方向に沿って延びている。仮想ディスプレイ平面１４８Ｂは、表示面２１に対して傾斜している。このため、仮想ディスプレイ平面１４８Ｂに対応する虚像表示仮想領域Ｋ２は、高さ方向に対して傾斜している。仮想ディスプレイ平面１４８Ｂの仮想ディスプレイ平面１４８Ａに対する傾斜角度に応じて、虚像表示仮想領域Ｋ２の虚像表示仮想領域Ｋ１に対する傾斜角度が決まる。

図２に示すように、視点検出部２０５は、視認者１の視点ＥＰの位置を検出し、検出結果を制御部２５に出力する。視点検出部２０５は、例えば、視認者１の視点ＥＰを撮影するカメラ（図示略）と、カメラにより撮像されたデータに基づき視点ＥＰの位置を取得する視点取得部（図示略）と、を備える。この視点取得部は、制御部２５の一部であってもよいし、制御部２５とは別の構成であってもよい。制御部２５は、視点検出部２０５の検出結果に基づき、視認者１の視点ＥＰがアイボックス（可視領域Ｒ）内に位置していると判別すると、２つの虚像Ｖ１，Ｖ２の両方の表示を許可する。制御部２５は、視点検出部２０５の検出結果に基づき、視認者１の視点が可視領域Ｒから右側に外れたと判断すると、右側の虚像Ｖ２の表示を継続しつつ、左側の虚像Ｖ１の表示を消す。これにより、視認者１の視点が可視領域Ｒから右側に外れたときに、本来、虚像表示仮想領域Ｋ１に表示される虚像Ｖ１が虚像表示仮想領域Ｋ２に表示されるように見えてしまうことが抑制される。制御部２５は、視点検出部２０５の検出結果に基づき、視認者１の視点が可視領域Ｒから左側に外れたと判断すると、左側の虚像Ｖ１の表示を継続しつつ、右側の虚像Ｖ２の表示を消す。これにより、視認者１の視点が可視領域Ｒから左側に外れたときに、本来、虚像表示仮想領域Ｋ２に表示される虚像Ｖ２が虚像表示仮想領域Ｋ１に表示されるように見えてしまうことが抑制される。
なお、本実施形態において、上述した視認者１の視点移動に伴い虚像Ｖ１，Ｖ２の何れかの表示を消す構成は省略されてもよい。この場合、視点検出部２０５も省略可能である。

次に、ヘッドアップディスプレイ装置１００の作用について説明する。
表示面２１から表示光Ｌが出射されると、表示光Ｌがプリズム１４０に入射する。プリズム１４０により、互いに異なる向きの仮想ディスプレイ平面１４８Ａ及び仮想ディスプレイ平面１４８Ｂから表示光Ｌが出射された場合と同じように作用する。表示光Ｌは、プリズム１４０を透過した後、凹面ミラー１２によりウインドシールド２０１に向けて反射させられる。表示光Ｌは、ウインドシールド２０１を反射して視認者１に到達する。これにより、仮想ディスプレイ平面１４８Ａ及び仮想ディスプレイ平面１４８Ｂの向きに対応して、複数の虚像Ｖ１，Ｖ２が互いに異なる向きで表示される。

（効果）
以上、説明した第１の実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１－１）ヘッドアップディスプレイ装置１００は、表示光Ｌを出射する表示面２１を有する表示器２０と、表示面２１から出射された表示光Ｌが透過するプリズム１４０と、を備える。プリズム１４０は、表示面２１からの表示光Ｌを入射する入射面１４１ｉと、入射面１４１ｉからプリズム１４０に入射した表示光Ｌを出射する出射面１４１ｏと、を備える。出射面１４１ｏは、表示面２１に沿う方向に延びる第１天面１４２と、第１天面１４２に対して傾斜した傾斜面１４３と、を備える。
この構成によれば、プリズム１４０の第１天面１４２及び傾斜面１４３により、１つの表示器２０で、向きの異なる２つの虚像Ｖ１，Ｖ２を表示可能である。よって、２つの表示器が不要であり、ヘッドアップディスプレイ装置１００の小型化を図ることができる。

（１－２）表示面２１は、第１天面１４２を通過する表示光Ｌを出射する第１領域２０ａと、傾斜面１４３を通過する表示光Ｌを出射する第２領域２０ｂと、を備える。第１領域２０ａには文字情報が表示される。第２領域２０ｂには記号情報が表示される。
この構成によれば、２つの虚像Ｖ１，Ｖ２の向きに適した情報を表示することができる。
（２－１）ヘッドアップディスプレイ装置１００は、表示光Ｌを被投射部材の一例であるウインドシールド２０１に投射することにより第１虚像の一例である虚像Ｖ１及び第２虚像の一例である虚像Ｖ２を視認者１に視認可能に表示する。ヘッドアップディスプレイ装置１００は、虚像Ｖ１が表示される第１虚像表示仮想領域の一例である虚像表示仮想領域Ｋ１及び虚像Ｖ２が表示される第２虚像表示仮想領域の一例である虚像表示仮想領域Ｋ２が視認者１から見て左右方向（車幅方向）に並べられた状態で、虚像表示仮想領域Ｋ１を視認者１から見て高さ方向に沿って延びる向きに設定し、虚像表示仮想領域Ｋ２を虚像表示仮想領域Ｋ１に対して傾斜した向きに設定する虚像向き設定部の一例であるプリズム１４０を備える。
この構成によれば、２つの虚像Ｖ１，Ｖ２を左右方向に並べつつ、２つの虚像Ｖ１，Ｖ２の向きを異ならせることより、虚像Ｖ１，Ｖ２の視認性を向上させることができる。

（２－２）ヘッドアップディスプレイ装置１００は、表示光Ｌを出射する表示面２１を有する表示器２０を備える。プリズム１４０は、表示面２１から出射された表示光Ｌが透過する。プリズム１４０は、表示光Ｌを出射する面であり、表示光Ｌのうち虚像表示仮想領域Ｋ２に対応する領域に形成され、表示面２１に対して傾斜する傾斜面１４３を備える。
この構成によれば、プリズム１４０を設けるだけで、簡単に、虚像表示仮想領域Ｋ２の向きを虚像表示仮想領域Ｋ１に対して交差させることができる。例えば、虚像表示仮想領域Ｋ２を寝かせつつ、虚像表示仮想領域Ｋ１を起こす構成が実現可能となる。

（２－３）虚像表示仮想領域Ｋ１には虚像Ｖ１として文字情報が表示される。虚像表示仮想領域Ｋ２には虚像Ｖ２として実風景に関連付けられた記号情報が表示される。
この構成によれば、２つの虚像Ｖ１，Ｖ２の向きに適した情報を表示することができる。

（２－４）ヘッドアップディスプレイ装置１００は、視認者１の視点ＥＰの位置情報を取得し、取得した位置情報に基づき視認者１の視点ＥＰがアイボックス（可視領域Ｒ）から右側に外れたと判断すると、虚像Ｖ１，Ｖ２のうち左側の虚像Ｖ１の表示を消し、取得した位置情報に基づき視認者１の視点ＥＰがアイボックスから左側に外れたと判断すると、虚像Ｖ１，Ｖ２のうち右側の虚像Ｖ２の表示を消す制御部２５を備える。
この構成によれば、視認者１の視点ＥＰが可視領域Ｒから右側に外れたときに、本来、虚像表示仮想領域Ｋ１に表示される虚像Ｖ１が虚像表示仮想領域Ｋ２に表示されるように見えてしまうことが抑制される。また、視認者１の視点が可視領域Ｒから左側に外れたときに、本来、虚像表示仮想領域Ｋ２に表示される虚像Ｖ２が虚像表示仮想領域Ｋ１に表示されるように見えてしまうことが抑制される。よって、虚像Ｖ１，Ｖ２の視認性を高めることができる。

（２－５）ヘッドアップディスプレイ装置１００は車両２００に搭載される。路面に沿う虚像Ｖ２は、立面像である虚像Ｖ１よりも車両２００の中心線Ｃの近くに位置する。
この構成によれば、虚像Ｖ１の表示が視認者１の道路状況の視認を妨げることが抑制される。

（第２の実施形態）
本開示の第２の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置について、図面を参照して説明する。本実施形態では、主に、プリズムの第１天面と傾斜面が高さ方向に並ぶように構成されている点が上記第１の実施形態と異なる。以下、上記第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
図８及び図９に示すように、プリズム４０及び表示器２０は、高さ方向に長い長方形板状をなす。プリズム４０は、表示面２１に対応して位置し、表示面２１からの表示光を入射する入射面４１ｉと、入射面４１ｉを介してプリズム４０に入射した表示光Ｌを出射する出射面４１ｏと、を備える。出射面４１ｏは、表示面２１と平行をなす第１天面４２と、第１天面４２に対して傾斜した傾斜面４３と、を備える。第１天面４２及び傾斜面４３は高さ方向に連続している。第１天面４２は、傾斜面４３よりも上方向に位置する。傾斜面４３は、下方に向かうにつれて表示器２０に近づくように傾斜している。
なお、表示器２０及びプリズム４０は、幅方向に長い長方形板状をなしてもよい。

図９に示すように、仮想ディスプレイ平面４８Ａは、第１天面４２と入射面４１ｉの間に位置する。仮想ディスプレイ平面４８Ｂは、傾斜面４３と入射面４１ｉの間に位置し、傾斜面４３と入射面４１ｉがなす角度αを、例えば、二等分する方向に延びる。表示光Ｌの光軸中心Ｌａは、仮想ディスプレイ平面４８Ａ及び仮想ディスプレイ平面４８Ｂの境界部を通過する。なお、表示光Ｌの光軸中心Ｌａは、境界部を通過せず、仮想ディスプレイ平面４８Ａ及び仮想ディスプレイ平面４８Ｂを通過してもよい。

光軸中心Ｌａに対する仮想ディスプレイ平面４８Ａの延長線（図９の破線で示す線）の角度θ１は、光軸中心Ｌａに対する仮想ディスプレイ平面４８Ｂの角度θ２よりも小さい角度である。角度θ２（図９参照）が大きくなるほど、高さ方向に対する虚像表示仮想領域Ｋ２の傾斜角度が大きくなる。

図７及び図９に示すように、仮想ディスプレイ平面４８Ａは高さ方向に沿う虚像表示仮想領域Ｋ１に対応する。仮想ディスプレイ平面４８Ｂは虚像表示仮想領域Ｋ１に対して傾斜する虚像表示仮想領域Ｋ２に対応する。仮想ディスプレイ平面４８Ａの上端は虚像表示仮想領域Ｋ１の下端に対応しており、仮想ディスプレイ平面４８Ｂの下端は虚像表示仮想領域Ｋ２の上端に対応している。すなわち、仮想ディスプレイ平面４８Ａ及び仮想ディスプレイ平面４８Ｂそれぞれの画像は、高さ方向及び車両前後方向に反転して虚像Ｖ１，Ｖ２として表示される。
図７及び図１０に示すように、虚像表示仮想領域Ｋ２は、視認者１から見て、虚像表示仮想領域Ｋ１よりも上方に位置する。虚像表示仮想領域Ｋ１の上端は、虚像表示仮想領域Ｋ２の下端に接している。虚像表示仮想領域Ｋ２は、視認者１から離れるにつれて上方向に向かうように傾斜する。

（第３の実施形態）
本開示の第３の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置について、図面を参照して説明する。本実施形態では、プリズムに代えて、凹面鏡の曲率を変化させることにより虚像の向きを変化させる点が上記第１の実施形態と異なる。以下、上記第１の実施形態との相違点を中心に説明する。

図１１に示すように、凹面ミラー１２の反射面１２ａは、凹面ミラー１２の正面視で車幅方向（左右方向）に長い形状をなす。
図１２に示すように、反射面１２ａの曲率は、車幅方向（反射面１２ａの長手方向）において、右側Ｒｄに向かうにつれて大きく、すなわち、右側Ｒｄに向かうにつれて徐々にカーブがきつくなるように形成されている。この曲率の変化により、凹面ミラー１２の平面視での厚さＨは、右側Ｒｄに向かうにつれて大きくなっている。

図１１に示すように、反射面１２ａの右側Ｒｄの領域１２Ｒは、表示光Ｌのうち虚像Ｖ２に対応する光を反射する。反射面１２ａの左側Ｌｄの領域１２Ｌは、表示光Ｌのうち虚像Ｖ１に対応する光を反射する。領域１２Ｒの曲率平均は、領域１２Ｌの曲率平均よりも大きい。反射面１２ａの曲率が大きくなるほど、虚像Ｖ１，Ｖ２のサイズの拡大倍率が高まる。よって、「領域１２Ｒの曲率平均＞領域１２Ｌの曲率平均」となることにより、図１３及び図１４に示すように、虚像表示仮想領域Ｋ２のサイズが虚像表示仮想領域Ｋ１のサイズよりも大きくなる。虚像表示仮想領域Ｋ１，Ｋ２のサイズが大きくなるにつれて、虚像表示仮想領域Ｋ１，Ｋ２の視認者に近い側の端部（下端部）と視認者から遠い側の端部（上端部）の光路差が大きくなり、高さ方向に対する虚像Ｖ１，Ｖ２の傾き角度β１，β２が大きくなる。従って、反射面１２ａの領域１２Ｒを経た表示光Ｌにより表示される虚像Ｖ２の傾き角度β２（図１４参照）は、反射面１２ａの領域１２Ｌを経た表示光Ｌにより表示される虚像Ｖ１の傾き角度β１（図１３参照）よりも大きくなる。

図１５を参照しつつ、本実施形態での虚像Ｖ１，Ｖ２の傾きを示すシミュレーション結果を示す。
図１５のグラフにおいて、縦軸Ｚは、車両の前後方向に対応しており、横軸Ｘは車幅方向に対応している。縦軸Ｚの数値は大きくなるほど、視認者１から離れた位置となる。そして、このグラフ内の各プロット点は、表示面２１に対応する虚像表示仮想領域Ｋ１，Ｋ２を横５×縦４のグリッドに分割したときの各グリッドの中心位置に対応している。

グラフ線Ｌ１は、各プロット点のうち上から１番目に位置する第１列のプロット点を結んだ線である。グラフ線Ｌ２は、各プロット点のうち上から２番目に位置する第２列のプロット点を結んだ線である。グラフ線Ｌ３は、各プロット点のうち上から３番目に位置する第３列のプロット点を結んだ線である。グラフ線Ｌ４は、各プロット点のうち上から４番目に位置する第４列のプロット点を結んだ線である。グラフ線Ｌ５は、各プロット点のうち上から５番目に位置する第５列のプロット点を結んだ線である。

図１５に示すように、右側Ｒｄの虚像表示仮想領域Ｋ２及び虚像Ｖ２に対応するプロット点は、各グラフ線Ｌ１～Ｌ５間の距離が粗であり、虚像表示仮想領域Ｋ２が傾いていることがわかる。一方、左側Ｌｄの虚像表示仮想領域Ｋ１及び虚像Ｖ１に対応するプロット点は、各グラフ線Ｌ１～Ｌ５間の距離が密であり、虚像表示仮想領域Ｋ１の傾きが小さいことがわかる。また、２つの虚像表示仮想領域Ｋ１，Ｋ２の間では徐々に傾き角度が変化していることがわかる。

なお、本開示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。本開示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。以下に、変形の一例を説明する。

（変形例）
上記第１の実施形態において、プリズム１４０のうち第１天面１４２を含む矩形厚板状の部位が省略されてもよい。この場合、プリズム１４０は、傾斜面１４３を含む三角柱状で形成され、表示面２１の第２領域２０ｂのみに設けられてもよい。上記第２の実施形態もこれと同様であり、プリズム４０のうち第１天面４２を含む矩形厚板状の部位が省略されてもよい。

上記各実施形態では、表示面２１から凹面ミラー１２に表示光Ｌが直接照射されていたが、これに限らず、表示面２１から照射された表示光Ｌを凹面ミラー１２に向けて反射する補正鏡が新たに設けられていてもよい。この補正鏡は、例えば、縦断面が凹状の凹面鏡である。この補正鏡と凹面ミラー１２により、表示面２１から表示光Ｌをウインドシールド２０１に導く光学リレーが構成されてもよい。

上記各実施形態において、凹面ミラー１２は、車幅方向に沿って延びる回転軸を中心に回動可能に構成されてもよい。凹面ミラー１２がこの回転軸を中心に回転することにより、視認者１に対して表示光Ｌが投射される高さが調整される。

上記第１の実施形態において、表示面２１のうち仮想ディスプレイ平面４８Ａ，４８Ｂの境界部分に対応する非表示領域２１ａ（図９参照）からは表示光Ｌが出射されない構成としてもよい。これにより、視認者の視点を可視領域内で移動させたときに、表示が虚像Ｖ１，Ｖ２を行き来することが抑制され、視認者に与える違和感を低減できる。なお、この変形例に限らず、遮光部材等の遮光手段を用いて、仮想ディスプレイ平面４８Ａ，４８Ｂの境界部分に表示光Ｌが到達しないように構成されてもよい。上記第２の実施形態又は第３の実施形態においても、同様に、非表示領域２１ａ又は遮光手段が採用されてもよい。

上記各実施形態におけるプリズム４０，１４０は適宜変更可能である。図１６～図２０を参照しつつ、プリズムの形状及び虚像の配置の変形例について説明する。

例えば、図１６に示す変形例では、プリズム２４０の出射面２４１ｏは、表示面２１と平行をなす第１天面２４２と、第１天面２４２に対して傾斜した傾斜面２４３と、を備える。傾斜面２４３は、第１天面２４２から高さ方向に離れるにつれて表示面２１から遠ざかるように傾斜する。傾斜面２４３は、第１天面２４２の上方に位置する。仮想ディスプレイ平面２４８Ａは、第１天面２４２と入射面２４１ｉの中心に形成される。仮想ディスプレイ平面２４８Ｂは、傾斜面２４３と入射面２４１ｉの中心に形成される。この変形例では、虚像表示仮想領域Ｋ２は、虚像表示仮想領域Ｋ１の下方向に位置し、高さ方向に沿う虚像表示仮想領域Ｋ１の下端が路面に沿う虚像表示仮想領域Ｋ２の上端に対応して位置する。これにより、路面に沿う虚像Ｖ２を視認者１に近い位置に表示できる。

例えば、図１７に示す変形例では、図１６に示す変形例の構成に加えて、プリズム２４０Ａの出射面２４１ｏは、表示面２１と平行をなす第２天面２４４を備える。第２天面２４４は、第１天面２４２よりも表示面２１からの距離が遠い位置に形成されている。第２天面２４４は、高さ方向において、傾斜面２４３の第１天面２４２と反対側に位置する。傾斜面２４３は、第１天面２４２及び第２天面２４４の間を繋ぐように形成されている。プリズム２４０Ａの第２天面２４４に対応する部位の厚さは、プリズム２４０Ａの第１天面２４２に対応する部位の厚さよりも大きく形成される。仮想ディスプレイ平面２４８Ｃは、第２天面２４４と入射面２４１ｉの中心に形成される。この変形例では、図１８に示すように、図１６と同様の虚像Ｖ１，Ｖ２に加えて、表示光Ｌのうち第２天面２４４を通過する光により、虚像表示仮想領域Ｋ３に虚像Ｖ３が表示される。虚像表示仮想領域Ｋ３は、虚像表示仮想領域Ｋ２の下端から下方向に延びる。この変形例によれば、１つの表示器２０で、向きの異なる３つの虚像Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３を表示可能である。

例えば、図１９に示す変形例では、プリズム４４０の出射面４４１ｏは、傾斜曲面４４３と、曲天面４４２と、を備える。曲天面４４２は、高さ方向に沿って凸状に膨らむように形成される。傾斜曲面４４３は、高さ方向に沿って凹状にへこむように形成される。曲天面４４２の曲率は、傾斜曲面４４３の曲率よりも大きく形成されている。曲天面４４２の曲率は、傾斜曲面４４３に近づくにつれて徐々に小さくなり、傾斜曲面４４３の曲率は、曲天面４４２に近づくにつれて徐々に小さくなる。これにより、曲天面４４２及び傾斜曲面４４３は滑らかに連結される。仮想ディスプレイ平面４４８Ａは、曲天面４４２と入射面４１ｉの間に曲天面４４２に応じた曲面状に形成される。仮想ディスプレイ平面４４８Ｂは、傾斜曲面４４３と入射面４１ｉの間に傾斜曲面４４３に応じた曲面状に形成される。この変形例によれば、虚像表示仮想領域Ｋ１，Ｋ２間の角が丸くなり、虚像表示仮想領域Ｋ１，Ｋ２が滑らかに連続するように接続される。
また、上記第１の実施形態においては、図３に示すように、傾斜面１４３及び第１天面１４２の高さ方向（図３の上下方向）の長さは同じであったが、これに限らず、これら長さは異なっていてもよい。例えば、図２０に示す変形例のプリズム５４０においては、傾斜面５４３の高さ方向の長さは、第１天面５４２の高さ方向の長さよりも小さい。そして、傾斜面５４３は、高さ方向において第１天面５４２に挟み込まれるように構成される。すなわち、図２０に示す変形例では、傾斜面５４３は、３方向（本例では、上下右の３方向）から第１天面５４２により囲まれて構成される。なお、この図２０に示す変形例に限らず、傾斜面５４３は、出射面５４１ｏの上側角部又は下側角部を含むように位置し、２方向（例えば、上右の２方向、又は下右の２方向）から第１天面５４２により囲まれた構成であってもよい。これにより、虚像表示仮想領域Ｋ１内の一部を虚像表示仮想領域Ｋ２とすることができ、多様な虚像Ｖ１，Ｖ２の表示態様が実現できる。なお、傾斜面５４３と第１天面５４２を逆の範囲に設定してもよい。

上記プリズム４０，１４０，２４０，２４０Ａ，４４０は、ウレキサイト、すなわち、テレビ石で形成されていてもよい。これにより、プリズム４０，１４０，２４０，２４０Ａ，４４０の光出射面に、仮想ディスプレイ平面を形成可能となる。

プリズム４０Ａは、図９の一点鎖線で示すように、表示面２１からはみ出すはみ出し部４９を備えていてもよい。はみ出し部４９は、表示光Ｌのうち表示面２１から凹面ミラー１２の反射面１２ａ（図７参照）の上端部へ向かう光が透過する。はみ出し部４９は、上記第２の実施形態のプリズム４０の上側面に設けられ、表示面２１から出射面４１ｏに近づくにつれて高さが高くなるように形成されている。これにより、凹面ミラー１２の反射面１２ａの全域を有効に利用でき、虚像表示仮想領域Ｋ１のサイズを大きくすることができる。
また、上記各プリズム４０，４０Ａ，１４０，２４０，２４０Ａ，４４０の天面と傾斜面の間のエッジ部分には丸みを付けてもよい。
上記各プリズム４０，４０Ａ，１４０，２４０，２４０Ａ，４４０の天面部分と傾斜面部分は別体で形成されてもよい。
また、上記第３の実施形態の反射面１２ａの曲率を変化させる構成に、プリズムを組み合わせてもよい。これにより、虚像表示仮想領域Ｋ２をより大きく傾かせることができる。

上記第３の実施形態においては、反射面１２ａの曲率は、右側Ｒｄに向かうにつれて徐々に大きくなるように形成されていたが、これに限らず、反射面１２ａの２つの領域１２Ｌ，１２Ｒそれぞれで異なる一定の曲率が設定されてもよい。

上記各実施形態においては、ヘッドアップディスプレイ装置１００が車載されていたが、これに限らず、飛行機、船等の乗り物に搭載されてもよい。また、被投射部材はウインドシールド２０１に限られず、専用のコンバイナであってもよい。
また、表示光Ｌは、ミラーやレンズの収斂作用によって光路内でクロスされてもよい。この場合であっても、所望の虚像の形態に対応して、適宜プリズムや表示器が構成されると本発明の効果が発揮される。
例えば、表示光Ｌが光路内において上下方向へ１回クロスする場合、クロスされない場合と比較して、プリズムや表示器は上下反転して設けられるとよい。

１ 視認者
１２ 凹面ミラー
１２Ｌ，１２Ｒ 領域
１２ａ 反射面
２０ 表示器
２０ａ 第１領域
２０ｂ 第２領域
２１ 表示面
２１ａ 非表示領域
２５ 制御部
３０ ケース
３１ 窓部
４０，４０Ａ，１４０，２４０，２４０Ａ，４４０，５４０ プリズム
４１ｉ，１４１ｉ，２４１ｉ 入射面
４１ｏ，１４１ｏ，２４１ｏ，４４１ｏ，５４１ｏ 出射面
４２，１４２，２４２，５４２ 第１天面
４４２ 曲天面
４３，１４３，２４３，５４３ 傾斜面
２４４ 第２天面
４４３ 傾斜曲面
４８Ａ，４８Ｂ，１４８Ａ，１４８Ｂ，２４８Ａ，２４８Ｂ，２４８Ｃ，４４８Ａ，４４８Ｂ 仮想ディスプレイ平面
４９ はみ出し部
１００ ヘッドアップディスプレイ装置
２００ 車両
２０１ ウインドシールド
２０５ 視点検出部
α，θ１，θ２，β１，β２ 角度
Ｃ 中心線
Ｌ 表示光
Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３ 虚像表示仮想領域
Ｌ１～Ｌ５ グラフ線
Ｒ 可視領域
Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３ 虚像
Ｘ 横軸
Ｚ 縦軸
ＥＰ 視点
Ｌａ 光軸中心
Ｌｄ 左側
Ｒｄ 右側

Claims (5)

1. 表示光を被投射部材に投射することにより第１虚像及び第２虚像を視認者に視認可能に表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
   前記第１虚像が表示される第１虚像表示仮想領域及び前記第２虚像が表示される第２虚像表示仮想領域が左右方向に並べられた状態で、前記第１虚像表示仮想領域を高さ方向に沿って延びる向きに設定し、前記第２虚像表示仮想領域を前記第１虚像表示仮想領域に対して傾斜した向きに設定する虚像向き設定部を備える、
   ヘッドアップディスプレイ装置。
2. 前記表示光を出射する表示面を有する表示器を備え、
   前記虚像向き設定部は、前記表示面から出射された前記表示光が透過するプリズムを備え、
   前記プリズムは、前記プリズムに入射した前記表示光を出射する面であり、前記第２虚像表示仮想領域に対応する領域に形成され、前記表示面に対して傾斜する傾斜面を備える、
   請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
3. 前記第１虚像表示仮想領域には前記第１虚像として文字情報が表示され、
   前記第２虚像表示仮想領域には前記第２虚像として実風景に関連付けられた記号情報が表示される、
   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. 視認者の視点の位置情報を取得し、取得した前記位置情報に基づき視認者の視点がアイボックスから右側に外れたと判断すると、前記第１虚像及び前記第２虚像のうち左側の虚像の表示を消し、取得した前記位置情報に基づき視認者の視点がアイボックスから左側に外れたと判断すると、前記第１虚像及び前記第２虚像のうち右側の虚像の表示を消す制御部を備える、
   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。
5. 前記ヘッドアップディスプレイ装置は車両に搭載され、
   前記第２虚像表示仮想領域は、前記第１虚像表示仮想領域よりも前記車両の前後方向に延びる中心線の近くに位置する、
   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。