JP5958410B2

JP5958410B2 - ヘッドアップディスプレイ装置

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Publication number: JP5958410B2
Application number: JP2013087752A
Authority: JP
Inventors: 猪俣　誠; 誠猪俣
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-04-18
Filing date: 2013-04-18
Publication date: 2016-08-02
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Description

本発明は、ウインドシールドを有する車両において、表示画像の虚像を結像させて車両の室内から視認可能に表示するコンバイナを備えるヘッドアップディスプレイ装置に関する。

従来、車両に設置され、表示画像を投影することにより表示画像の虚像を結像させて車両の室内から視認可能に表示するコンバイナを備えるヘッドアップディスプレイ装置（以下、ＨＵＤ装置）が提案されている。例えば特許文献１に開示されているＨＵＤ装置では、コンバイナの上端部は、研磨又は粗面状の金型内面により、粗面化されている。これによれば、太陽光等の外光が粗面化された上端部により拡散されることにより、観察者方向への光の反射を抑制している。

特開２０００−３９５８１号公報

ところで、一般的にＨＵＤ装置では、太陽光等の外光がコンバイナの上端部に入射して反射され、さらにウインドシールドにより反射されることで、上端部の虚像が乗員により視認可能となるという課題があった。この課題によると、コンバイナにより虚像として表示される表示画像の上方においては、コンバイナ上端部が虚像として視認されることになるため、車両運転時における前方視認性が悪化する。

そこで、特許文献１に開示されているＨＵＤ装置について検討してみると、コンバイナの上端部が粗面化されていることから、外光がランダムに拡散されてその一部がウインドシールドに到達することで、上端部の虚像が乗員によって視認可能となってしまう。

本発明は、以上説明した課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、コンバイナの上端部が虚像として視認されることを抑制するＨＵＤ装置を、提供することにある。

本発明は、ウインドシールドを有する車両において、表示画像の虚像を結像させて車両の室内から視認可能に表示するコンバイナを備えるヘッドアップディスプレイ装置であって、コンバイナは、車両において前方を向く前面と、車両において後方を向く後面と、上端部において前面及び後面の間を貫くようにストライプ状に形成される複数の溝と、上端部において各溝の間にそれぞれ形成される複数の反射突起と、を有し、各反射突起は、三角形断面をもって前面及び後面の間を延伸し、三角形断面において上方に尖る頂角を挟むことにより水平面に対して傾斜する平面状の反射面を一対形成し、それら反射面により光を側方に反射し、且つ各反射突起において頂角の角度は、前面及び後面の一方から他方に向かって漸次増加することを特徴とする。

このような本発明によると、車両において前方を向く前面と後方を向く後面との間を貫くように、ストライプ状の複数溝が上端部に形成されるコンバイナでは、それら溝間にそれぞれ形成される反射突起が三角形断面をもって前面及び後面間を延伸する形態となる。故に各反射突起では、水平面に対して傾斜する一対の平面状反射面によって、コンバイナ上端部への入射外光が側方へと反射されることになる。これによりウインドシールドにおいては、各反射突起による反射外光の到達する領域を、当該到達によりコンバイナ上端部が虚像として視認される領域から、外すことができる。

ここで特に各反射突起の反射面は、三角形断面にて上方に尖る頂角を挟んだ一対の平面状に形成されるので、外光に対する側方への反射機能を任意箇所で発揮して、コンバイナ上端部の虚像としての視認を抑制できる。さらに、各反射突起において前面及び後面の一方から他方へ向かって角度が漸次増加する頂角を挟んだ反射面のうち、溝両側の反射面同士によれば、前方上方からの入射外光に対する最初の反射箇所と後続の反射箇所とで、反射面の傾斜角度が相異なってくる。こうした傾斜角度の相異によれば、外光に対する側方への反射機能を高めて、コンバイナ上端部の虚像としての視認抑制効果を確実に発揮できるのである。

また、本発明は、ウインドシールドを有する車両において、表示画像の虚像を結像させて車両の室内から視認可能に表示するコンバイナを備えるヘッドアップディスプレイ装置であって、コンバイナは、車両において前方を向く前面と、車両において後方を向く後面と、上端部において前面及び後面の間を貫くようにストライプ状に形成される複数の溝と、上端部において各溝の間にそれぞれ形成される複数の反射突起と、を有し、各反射突起は、半月形断面をもって前面及び後面の間を延伸し、半月形断面における弧部分が上方に湾曲することにより水平面に対して傾斜する曲面状の反射面を形成し、当該反射面により光を側方に反射し、且つ各反射突起において弧部分の曲率半径は、前面及び後面の一方から他方に向かって漸次増加することを別の特徴とする。

このような本発明によると、車両において前方を向く前面と後方を向く後面との間を貫くように、ストライプ状の複数溝が上端部に形成されるコンバイナでは、それら溝間にそれぞれ形成される反射突起が半月形断面をもって前面及び後面間を延伸する形態となる。故に各反射突起では、半月形断面における弧部分の上方への湾曲により水平面に対して傾斜する曲面状の反射面によって、コンバイナ上端部への入射外光が側方へと反射されることになる。これによりウインドシールドにおいては、各反射突起による反射外光の到達する領域を、当該到達によりコンバイナ上端部が虚像として視認される領域から、外すことができる。

ここで特に、各反射突起において前面及び後面の一方から他方へ向かって曲率半径が漸次増加する反射面のうち、溝両側の反射面同士によれば、前方上方からの入射外光に対する最初の反射箇所と後続の反射箇所とで、反射面の傾斜角度が相異なってくる。こうした傾斜角度の相異によれば、外光に対する側方への反射機能を高めて、コンバイナ上端部の虚像としての視認抑制効果を確実に発揮できるのである。

また、本発明のさらなる特徴では、溝の深さは、５０μｍ以下である。

このような特徴によると、溝の深さの最大値が５０μｍ以下であることにより、当該溝両側の反射面による反射輝度が小さくなるので、コンバイナ上端部の虚像としての視認抑制効果を高めることができる。また、溝の深さの最大値が５０μｍ以下であることにより、乗員がコンバイナ上端部を直接目視した場合に、ストライプ構造が実像として視認されることも抑制できる。

第１実施形態におけるＨＵＤ装置の設置状態を示す模式図である。第１実施形態における投射部の構成を示す分解斜視図である。第１実施形態におけるコンバイナの上端面の一部を示す斜視図である。図３のIII−III線断面図である。図３のIV−IV線断面図である。第１実施形態におけるコンバイナの突起の形状を示し、（ａ）は突起前面の形状を示し、（ｂ）は突起後面の形状を示す。第１実施形態におけるコンバイナの上端面に入射する外光の制御の概略を示す模式図である。図６の具体例を示す模式図であり、（ａ）は１回反射の例を示し、（ｂ）は２回反射の例を示す。第１実施形態における溝の深さと反射輝度の関係を示すグラフである。第２実施形態におけるコンバイナの上端面の一部を示す斜視図である。図１０のV−V線断面図である。図１０のVI−VI線断面図である。第２実施形態におけるコンバイナの突起の形状を示し、（ａ）は突起前面の形状を示し、（ｂ）は突起後面の形状を示す。第２実施形態における外光の制御の具体例を示す模式図であり、（ａ）は１回反射の例を示し、（ｂ）は２回反射の例を示す。変形例１におけるコンバイナの上端面の一部を示す斜視図である。

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。尚、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１は、車両２に設置され、インストルメントパネル３内に収容されている。車両２は、インストルメントパネル３に対して前方にウインドシールド４を有している。ウインドシールド４は、例えば透光性のガラス等により湾曲板状または平板状に形成されており、ウインドシールド４の下端が上端に対して前方となるように傾斜を設けて配置されている。また、インストルメントパネル３の後方には、運転席５及び助手席６が左右方向に並んで配置されており、乗員が前方に向いて着席可能となっている。

ここで、本実施形態における前方とは、車両２の進行方向を示し、後方とは、前方の反対方向を示す。また、下方とは車両２が走行する地面の方向を示し、上方とは、下方の反対方向を示す。さらに右方とは、右ハンドル車の場合では、車両２における運転席５側の方向を示し、左方とは助手席６側の方向を示す。

ＨＵＤ装置１は、投射部１０、導光部２０、コンバイナ３０を備えている。投射部１０は、図２に示すような液晶式の投射器であり、バックライト１２、投射レンズ１４、及び液晶パネル１６を有している。バックライト１２は、光源１２０、集光レンズ１２２、拡散板１２４等から構成され、支持部材１８の内部に収容されている。

光源１２０は、例えば発光ダイオードからなる発光素子であり、光源用回路基板１２６上に配置されている。光源１２０は、光源用回路基板１２６上の配線パターン（図示しない）を通して電源（図示しない）と電気的に接続されている。光源１２０は、通電により発光することで、光束として光源光を集光レンズ１２２に向けて投射する。

集光レンズ１２２は、合成樹脂ないしはガラス等からなる透光性の凸レンズであり、光源１２０と拡散板１２４との間に配置されている。集光レンズ１２２は、例えば、光源１２０側の面を平面に、及び拡散板１２４側の面を凸面に形成されることにより、光源１２０からの光源光を集光して拡散板１２４に向けて投射する。

拡散板１２４は、光拡散材が練り込まれたポリカーボネイト等の合成樹脂により形成される、半透明又は乳白色の板であり、集光レンズ１２２と投射レンズ１４との間に配置されている。拡散板１２４は、集光レンズ１２２からの光源光を拡散することにより、輝度の均一性を調整した光源光を投射レンズ１４に向けて射出する。

投射レンズ１４は、合成樹脂ないしはガラス等からなる透光性の凸レンズであり、バックライト１２と液晶パネル１６との間に配置されている。投射レンズ１４は、例えば、バックライト１２側の面を平面に、及び液晶パネル１６側の面を凸面に形成されることにより、拡散板１２４にて拡散された光源光を集光して液晶パネル１６に向けて投射する。

液晶パネル１６は、液晶層等の機能層が光源光の投射方向に積層されることにより形成され、投射レンズ１４と導光部２０との間に配置されている。液晶パネル１６は、例えばドットマトリクス型のＴＦＴ液晶パネルであり、２次元方向に配された複数の液晶画素で形成される画像を、投射可能となっている。このようにして、投射部１０は、画像としての光源光を導光部２０に向けて投射する。

なお、投射部１０は、画像を導光部２０に向けて投射可能であれば他の構成であってもよい。例えば、投射部１０は、レーザを用いるＭＥＭＳスキャナ方式の投射器であってもよく、有機ＥＬ方式の投射器であってもよい。

導光部２０は、図１に示すように、凹面鏡２２、及び揺動部２４を有している。凹面鏡２２は、合成樹脂ないしはガラス等からなる基材の表面に、反射凹面２２０としてアルミニウムを蒸着させることにより、形成されている。反射凹面２２０は、凹面鏡２２の中心部が凹む凹面として、滑らかな曲面状に形成されている。かかる形状により、凹面鏡２２は、光源光の光束を拡大して反射可能となっている。このようにして、導光部２０は、光源光を凹面鏡２２にて反射することにより、光源光をコンバイナ３０に向けて導光する。

また、凹面鏡２２は、車両の水平方向の揺動軸２４０において揺動駆動可能となっている。具体的には、図示しないが、車両の水平方向の揺動軸２４０において揺動駆動可能な揺動部２４を有している。揺動部２４は、電気的に接続されたコントローラからの駆動信号に従って、凹面鏡２２を揺動駆動する。凹面鏡２２を揺動駆動することにより、コンバイナ３０での投影位置が上下して、表示画像８の結像位置が上下に調整可能となっている。

なお、導光部２０は、光源光をコンバイナ３０に向けて導光するものであれば他の構成であってもよい。例えば、反射鏡をもう一つ設けて、光源光の光路を折り曲げることによりＨＵＤ装置１を小型化するものであってもよい。

コンバイナ３０は、透光性の合成樹脂ないしはガラス等により板状に形成され、インストルメントパネル３上に、凹面鏡２２と離間して配置されている。また、コンバイナ３０は、車両２の室内であって、ウインドシールド４に対して下方に配置されている。このように配置されるコンバイナ３０は、車両２の前方に向く前面３２と、車両２の後方に向く後面３４を有している。そして、凹面鏡２２からの光源光は、投影面としてのコンバイナ３０により反射されて、運転席５に着席する乗員のアイポイント７に到達する。乗員は、アイポイント７へ到達する光源光を知覚することで、コンバイナ３０よりも前方に虚像の表示画像８を、視認可能となる。このようにして、コンバイナ３０は、虚像の表示画像８を結像させて車両２の室内から視認可能に表示するのである。

また、前面３２及び後面３４は、本実施形態では、巨視的には、コーナーが丸みを帯びた四角形に形成されている。そして、前面３２と後面３４とは実質平行に配置され、コンバイナ３０が例えば３〜５ｍｍ程度の厚みを有することにより、前面３２と後面３４との間には、上方に向く上端部４０、それぞれ側方に向く側端部３６、下方に向く下端部３８が形成されている。なお、コンバイナ３０の厚みは、光学性能を考慮すると薄い方が好ましいが、薄くなり過ぎると製造時に変形する場合があるため、かかる値に設計されている。

ここで、図３〜７を用いて、コンバイナ３０の上端部４０の形状について詳細に説明する。図３に示すように、上端部４０の全域には、複数の溝４４と複数の反射突起４６とからなるストライプ構造４２が設けられている。より詳細には、前面３２と後面３４とを貫く複数の溝４４がストライプ状に形成され、当該溝４４の間には、上方に向かって突出する複数の反射突起４６が形成されている。本実施形態においては、溝４４と溝４４とは実質平行に配置され、また溝４４と溝４４との間隔は、全て実質一定値に設計されている。そして、１つの反射突起４６は、水平面に対して傾斜を設けて平面状に一対形成される反射面４８を有している。また、１つの反射突起４６は、前面３２の一部を構成して前面３２の他の部分と境目なく一体的に形成される平面状の突起前面５０と、後面３４の一部を構成して後面３４の他の部分と境目なく一体的に形成される平面状の突起後面５２とを有している。

図４では、溝４４に沿った方向の断面を図示することにより、溝４４の深さＤＤが示されている。溝４４の深さＤＤは、突起前面５０側において最小であり、突起後面５２側において最大となって、その間では突起前面５０から突起後面５２に向かって漸次増大している。具体的には、最大である突起後面５２側の溝４４の深さＤＤ２が５０μｍ以下に設計されている。なお、本実施形態においては溝４４が水平面に対して斜めに形成されているが、溝４４が水平面と平行に形成されていてもよい。

図５では、溝４４に垂直な方向の断面を図示することにより、反射突起４６の断面形状が示されている。反射突起４６は、三角形断面を有しており、より詳細には、二等辺三角形の断面を有している。また、反射突起４６の断面において、二等辺をなす一対の反射面４８に挟まれて上方に向かって尖る頂角５６を有している。そして、図３に示すように、反射突起４６は、三角形断面をもって前面３２と後面３４との間を延伸している。

図６に示すように、本実施形態における突起前面５０及び突起後面５２は、二等辺三角形に形成されている。細部を見ると、突起前面５０と突起後面５２とは異なる形状に設計されている。突起前面５０において、二等辺三角形の頂点５４における頂角５６の角度ＶＡ１は、突起後面５２の二等辺三角形の頂点５４における頂角５６の角度ＶＡ２よりも小さく設計されており、例えば、頂角５６の角度ＶＡ１が１００度、頂角５６の角度ＶＡ２が８０度に設計されている。そして、その間の断面において、突起前面５０から突起後面５２に向かって溝４４の深さＤＤが漸次増大することに伴って、反射突起４６の頂角５６の角度ＶＡは漸次減少する。例えば、突起前面５０の頂点５４と突起後面５２の頂点５４との中点においては、頂角５６の角度ＶＡが頂角ＶＡ１と頂角ＶＡ２との中間値である９０度をなすように設計されている。

なお、コンバイナ３０を型成形により製造する場合、上端部４０について前後方向にスライドする抜き型を用いることが考えられる。しかし、突起前面５０と突起後面５２との間の断面において、突起前面５０から突起後面５２に向かって溝４４の深さＤＤが漸次増大することに伴って、反射突起４６の頂角５６の角度ＶＡは漸次減少するストライプ構造４２により、抜き型は、無理抜きせずとも前後方向にスライド可能となる。

このような３次元的に反射突起４６の頂角５６が変化する反射面４８を有する上端部４０に入射する外光の制御について以下に詳細に説明する。図７に示すように、外光は、例えば太陽光であり、ウインドシールド４を介して、コンバイナ３０の上端部４０に入射する。外光は、仮に上端部４０が平面状に形成される場合であれば、そのまま上に向かって反射され、さらにウインドシールド４に反射されることにより、乗員のアイポイント７に到達する。そして、コンバイナ３０の上端部４０が虚像として車両２の室内から視認されてしまう。ところが、本実施形態の場合では、前述した上端部４０の形状により、入射した外光は、車両２において側方に反射される。

図８では、側方に反射される外光の具体例を示す。図８（ａ）に１回反射の例として示される外光は、ウインドシールド４を介して、上端部４０に入射する。具体的には、外光は、前方上方から、斜めに反射突起４６の反射面４８に入射する。反射突起４６の反射面４８は上述した頂角５６により水平面に対して傾斜を有するので、反射の法則に従って、例えば後方かつ側方へと反射される。そして、反射光は、反射突起４６の間をすり抜けて、そのままコンバイナ３０に対して後方かつ側方へと進むのである。

しかし、外光が、反射面４８の比較的前側に入射した場合や溝４４の近くに入射した場合などでは、上端部４０に２回反射されることがある。図８（ｂ）に２回反射の例として示される外光は、反射突起４６の反射面４８の比較的前側に入射する。そして、１回反射の場合と同様に、水平面に対して傾斜を有する反射面４８により、例えば後方かつ側方へと反射される。ところが、この場合では、外光は、反射突起４６の間をすり抜けることができず、隣接する反射面４８の比較的後側にてもう１回反射される。２回目の反射箇所では、前述した頂角５６の変化により、最初の反射箇所よりも水平面に対してきつい傾斜を有しているので、外光は、最初の反射後の進行方向から変化して、後方上方かつ側方へと反射されることとなるのである。

側方に反射される外光は、さらにウインドシールド４に反射される場合であっても、さらに側方へと進むので、乗員のアイポイント７に到達し難い。したがって、コンバイナ３０の上端部４０が虚像として車両２の室内から視認されることが抑制される。

次に、溝４４の深さＤＤと上端部４０の虚像の輝度との関係について説明する。図９に示すグラフは、溝４４の深さＤＤの異なる上端部４０を有するコンバイナを複数用意して、上端部４０の虚像の輝度への影響を調査した結果である。この調査では、車両２の外から擬似太陽光としての外光を想定した実験用光源（照度約１００，０００ｌｘ）により、上端部４０に光を照射し、アイポイント７に相当する箇所に輝度計を設置して、ウインドシールド４方向からアイポイント７に相当する箇所に到達する光の輝度（以下、反射輝度）が測定された。この調査によれば、溝４４の深さＤＤが最大１５０μｍの場合では反射輝度が約４００ｃｄ／ｍ^２であり、溝４４の深さＤＤが最大１００μｍの場合では反射輝度が約３００ｃｄ／ｍ^２であり、溝４４の深さＤＤが最大５０μｍの場合では反射輝度が約１５０ｃｄ／ｍ^２であった。すなわち、溝４４の深さＤＤが小さければ、反射輝度も小さくなる傾向があり、溝４４の深さＤＤが最大５０μｍ以下であれば、乗員が気にならない条件として設定された１５０ｃｄ／ｍ^２以下という目標規格が達成されるのである。

加えて、溝４４の深さＤＤと上端部の外観との関係について説明する。本実施形態の溝４４の深さＤＤは最大５０μｍであるが、溝４４の深さＤＤが１００μｍ以下であれば、コンバイナ３０の上端部４０を直接目視した場合の外観上、反射突起４６が視認され難い。具体的には、表面がすりガラスのような平面状に視認される。また、斜めから上端部４０を直接目視したとき、溝４４の深さＤＤが大きい場合では、反射面４８が眩しく光って視認されることがあるが、本実施形態の溝４４の深さＤＤの設計では、反射面４８の表面積が小さくなるので、このような現象が軽減されるのである。

（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説明する。

第１実施形態によると、車両２において前方を向く前面３２と後方を向く後面３４との間を貫くように、ストライプ状の複数溝４４が上端部４０に形成されるコンバイナ３０では、それら溝４４間にそれぞれ形成される反射突起４６が三角形断面をもって前面３２及び後面３４間を延伸する形態となる。故に各反射突起４６では、水平面に対して傾斜する一対の平面状反射面４８によって、コンバイナ上端部４０への入射外光が側方へと反射されることになる。これによりウインドシールド４においては、各反射突起４０による反射外光の到達する領域を、当該到達によりコンバイナ上端部４０が虚像として視認される領域から、外すことができる。

ここで特に各反射突起４６の反射面４８は、三角形断面にて上方に尖る頂角を挟んだ一対の平面状に形成されるので、外光に対する側方への反射機能を任意箇所で発揮して、コンバイナ上端部４０の虚像としての視認を抑制できる。さらに、各反射突起において前面３２及び後面３４の一方から他方へ向かって角度が漸次増加する頂角を挟んだ反射面４８のうち、溝４４両側の反射面４８同士によれば、前方上方からの入射外光に対する最初の反射箇所と後続の反射箇所とで、反射面４８の傾斜角度が相異なってくる。こうした傾斜角度の相異によれば、外光に対する側方への反射機能を高めて、コンバイナ上端部４０の虚像としての視認抑制効果を確実に発揮できるのである。

また、第１実施形態によると、溝４４の深さの最大値が５０μｍ以下であることにより、当該溝４４両側の反射面４８による反射輝度が小さくなるので、コンバイナ上端部の虚像としての視認抑制効果を高めることができる。また、溝４４の深さＤＤの最大値が５０μｍ以下であることにより、乗員がコンバイナ上端部４０を直接目視した場合に、ストライプ構造４２が実像として視認されることも抑制できる。

また、第１実施形態によると、ストライプ構造４２が全域に設けられるコンバイナ上端部４０では、その任意の箇所において外光に対する側方への反射機能を発揮し得る。これにより、コンバイナ上端部４０の全域に関して、虚像として視認されることを抑制できる。

（第２実施形態）
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。

図１０〜１３を用いて、コンバイナ３０の上端部４０の形状について詳細に説明する。上端部４０の全域には、図１０に示すように、複数の溝２０４４と複数の反射突起２０４６とからなるストライプ構造２０４２が設けられている。本実施形態の１つの反射突起２０４６は、水平面に対して傾斜を設けて曲面状に形成される１つの反射面２０４８を有している。反射突起２０４６は、前面３２の一部を構成して前面３２の他の部分と境目なく一体的に形成される平面状の突起前面２０５０と、後面３４の一部を構成して後面３４の他の部分と境目なく一体的に形成される平面状の突起後面２０５２とを有している。

図１１に示すように、溝４４の深さＤＤは第１実施形態と同様に、突起前面２０５０側において最小であり、突起後面２０５２側で最大となって、その間では突起前面２０５０から突起後面２０５２に向かって漸次増大している。本実施形態においては、例えば、最大である突起後面２０５２側の溝２０４４の深さＤＤ２が５０μｍに設計されており、最小である突起前面２０５０側の溝２０４４の深さＤＤ１は２０〜３０μｍの範囲に設計される。

図１２に示すように、本実施形態の反射突起２０４６は、弧部分２０５８が上方に湾曲する半月形断面を有している。

図１３に示すように、本実施形態における突起前面２０５０及び突起後面２０５２は、弧部分２０５８が湾曲する半月形状に形成されている。そして、第１実施形態と同様に、細部を見ると、突起前面２０５０と突起後面２０５２とは異なる形状に設計されている。突起前面２０５０における弧部分２０５８の頂点２０５４での曲率半径ＣＲ１は、突起後面２０５２における弧部分２０５８の頂点２０５４での曲率半径ＣＲ２よりも大きく設計されている。例えば、曲率半径ＣＲ２は、対応する溝２０４４の深さＤＤ以下である５０μｍ以下に設計され、曲率半径ＣＲ１は５０μｍよりも大きく設計される。そして、その間の断面において、突起前面２０５０から突起後面２０５２に向かって溝２０４４の深さＤＤが漸次増大することに伴って、反射突起２０４６の頂点２０５４での曲率半径ＣＲは漸次減少する。また、本実施形態における弧部分２０５８は、円弧ではなく、各頂点２０５４における曲率半径ＣＲ１、ＣＲ２対して溝に近づくほど曲率半径ＣＲ１ａ、ＣＲ２ａが漸次大きくなる曲線状となっている。

このような３次元的に曲率半径が変化する反射面２０４８を有する上端部４０に入射する外光の制御について以下に詳細に説明する。図１２では、側方に反射される外光の具体例を示す。図１４（ａ）に１回反射の例として示される外光は、ウインドシールドを介して、上端部４０に入射する。具体的には、外光は、前方上方から、斜めに反射突起２０４６の反射面２０４８に入射する。反射突起２０４６の反射面２０４８は上述した弧部分２０５８により水平面に対して傾斜を有するので、反射の法則に従って、例えば後方上方かつ側方へと反射される。

しかし、外光が、反射面２０４８の比較的前側に入射した場合や溝２０４４の近くに入射した場合などでは、上端部４０に２回反射されることがある。図１４（ｂ）に２回反射の例として示される外光は、例えば反射突起２０４６の反射面２０４８の溝２０４４近くに入射する。そして、水平面に対して傾斜を有する反射面２０４８により、例えば側方へと反射される。そして、溝２０４４を挟んだ両側の反射面２０４８のもう一方により、もう１回反射される。２回目の反射箇所では、前述した曲率半径ＣＲの変化により、最初の反射箇所よりも水平面に対してきつい傾斜を有しているので、外光は、最初の反射後の進行方向から変化して、後方上方かつ側方へと反射されることとなるのである。

（作用効果）
以上説明した第２実施形態の作用効果を以下に説明する。

第２実施形態によると、車両２において前方を向く前面３２と後方を向く後面３４との間を貫くように、ストライプ状の複数溝２０４４が上端部４０に形成されるコンバイナ３０では、それら溝２０４４間にそれぞれ形成される反射突起２０４６が半月形断面をもって前面３２及び後面３４間を延伸する形態となる。故に各反射突起２０４６では、半月形断面における弧部分２０５８の上方への湾曲により水平面に対して傾斜する曲面状の反射面２０４８によって、コンバイナ上端部４０への入射外光が側方へと反射されることになる。これによりウインドシールド４においては、各反射突起２０４６による反射外光の到達する領域を、当該到達によりコンバイナ上端部４０が虚像として視認される領域から、外すことができる。

ここで特に、各反射突起２０４６において前面３２及び後面３４の一方から他方へ向かって曲率半径ＣＲが漸次増加する反射面２０４８のうち、溝２０４４両側の反射面２０４８同士によれば、前方上方からの入射外光に対する最初の反射箇所と後続の反射箇所とで、反射面２０４８の傾斜角度が相異なってくる。こうした傾斜角度の相異によれば、外光に対する側方への反射機能を高めて、コンバイナ上端部４０の虚像としての視認抑制効果を確実に発揮できるのである。

また、第２実施形態の各反射突起２０４６の反射面２０４８によると、頂点２０５４から溝に近づくほど曲率半径が漸次大きくなる曲線状の弧部分２０５８は、曲率半径が一定の円弧形曲線状である場合よりも、同じ溝２０４４深さＤＤにて頂点の曲率半径を小さく設計できる。これによれば、水平面に対する傾斜が各反射突起２０４６の反射面２０４８における頂点２０５４付近まで与えられることになるので、外光に対する側方への反射機能の発揮可能箇所を可及的に拡大して、コンバイナ上端部４０の虚像としての視認を抑制できる。

また、第２実施形態によると、溝２０４４の深さＤＤの最大値が５０μｍ以下であることにより、当該溝２０４４両側の反射面２０４８による反射輝度が小さくなるので、コンバイナ上端部４０の虚像としての視認抑制効果を高めることができる。また、溝２０４４の深さＤＤの最大値が５０μｍ以下であることにより、乗員がコンバイナ上端部４０を直接目視した場合に、ストライプ構造２０４２が実像として視認されることも抑制できる。

また、第２実施形態によると、ストライプ構造２０４２が全域に設けられるコンバイナ上端部４０では、その任意の箇所において外光に対する側方への反射機能を発揮し得る。これにより、コンバイナ上端部４０の全域に関して、虚像として視認されることを抑制できる。

（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では、図１５に示すように、溝４４がストライプ状に形成され、当該溝４４の間に上方に向かって突出する反射突起４６が形成されている。この例では、溝４４と溝４４とは実質平行ではなく、前面３２又は後面３４に対して交互に異なる角度に配置されている。そして、突起前面５０から突起後面５２に向かって漸次増大する頂角５６の角度ＶＡを有する反射突起４６と、突起後面５２から突起前面５０に向かって頂角５６の角度ＶＡが漸次増大する反射突起４６とが混在し、交互に配置されている。かかる構成であっても、第１実施形態に準じた作用効果の発揮が可能となる。

変形例２では、溝４４、２０４４の深さＤＤは、突起前面５０、２０５０側において最大であり、突起後面５２、２０５２側において最小となって、その間では突起前面５０、２０５０から突起後面５２、２０５２に向かって漸次減少していてもよい。この例では、例えば、反射突起２０４６の断面において、突起前面５０から突起後面５２に向かって溝４４の深さＤＤが漸次減少することに伴って、反射突起４６の頂角５６の角度ＶＡは漸次増大する。

変形例３では、ストライプ構造４２、２０４２は、上端部４０だけでなく、側端部３６又は下端部３８の少なくとも一方にも施されていてもよい。

変形例４では、３次元的に反射突起４６の頂角５６が変化する反射面４８を有していれば、角度ＶＡ１と角度ＶＡ２との角度差は１〜２度程度であってもよい。

変形例５では、弧部分２０５８は、頂点２０５４における曲率半径ＣＲに対して溝２０４４に近づくほど曲率半径が一定又は暫時小さくなっていてもよい。例えば、弧部分２０５８は、円弧であってもよい。

変形例６では、溝４４、２０４４の深さＤＤは、５０μｍ以上であってもよい。

変形例７では、ストライプ構造４２、２０４２は、上端部４０の一部に設けられていてもよい。

変形例８では、車両２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。

変形例９では、溝４４、２０４４は、水平面に対して平行に形成されていてもよい。

１ヘッドアップディスプレイ装置（ＨＵＤ装置）、２車両、４ウインドシールド、８表示画像、３０コンバイナ、３２前面、３４後面、４０上端部、４２、２０４２ストライプ構造、４４、２０４４溝、４６、２０４６反射突起、４８、２０４８反射面、５４、２０５４頂点、５６頂角、２０５８弧部分、ＤＤ深さ、ＶＡ角度、ＣＲ曲率半径

Claims

ウインドシールド（４）を有する車両（２）において、表示画像（８）の虚像を結像させて前記車両の室内から視認可能に表示するコンバイナ（３０）を備えるヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記コンバイナは、
前記車両において前方を向く前面（３２）と、
前記車両において後方を向く後面（３４）と、
上端部（４０）において前記前面及び前記後面の間を貫くようにストライプ状に形成される複数の溝（４４）と、
前記上端部において各前記溝の間にそれぞれ形成される複数の反射突起（４６）と、を有し、
各前記反射突起は、三角形断面をもって前記前面及び前記後面の間を延伸し、前記三角形断面において上方に尖る頂角（５６）を挟むことにより水平面に対して傾斜する平面状の反射面（４８）を一対形成し、それら反射面により光を側方に反射し、
且つ各前記反射突起において前記頂角の角度（ＶＡ）は、前記前面及び前記後面の一方から他方に向かって漸次増加することを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
ウインドシールド（４）を有する車両（２）において、表示画像（８）の虚像を結像させて前記車両の室内から視認可能に表示するコンバイナ（３０）を備えるヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記コンバイナは、
前記車両において前方を向く前面（３２）と、
前記車両において後方を向く後面（３４）と、
上端部（４０）において前記前面及び前記後面の間を貫くようにストライプ状に形成される複数の溝（２０４４）と、
前記上端部において各前記溝の間にそれぞれ形成される複数の反射突起（２０４６）と、を有し、
各前記反射突起は、半月形断面をもって前記前面及び前記後面の間を延伸し、前記半月形断面における弧部分（２０５８）が上方に湾曲することにより水平面に対して傾斜する曲面状の反射面（２０４８）を形成し、当該反射面により光を側方に反射し、
且つ各前記反射突起において前記弧部分の曲率半径（ＣＲ）は、前記前面及び前記後面の一方から他方に向かって漸次増加することを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
前記弧部分は、頂点（２０５４）から前記溝に近づくほど曲率半径が漸次大きくなる曲線状であることを特徴とする請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
前記溝の深さ（ＤＤ）は、５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１から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。
複数の前記溝と複数の前記反射突起とからなるストライプ構造（４２、２０４２）は、前記上端部の全域に設けられることを特徴とする請求項１から４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。