JP6278093B2 - 光学ユニット - Google Patents

Description

本発明は、光学ユニットに関し、特に画像表示光に基づく画像を虚像としてユーザに提示する画像表示装置に用いられる光学ユニットに関する。

近年、画像表示装置として、ＬＥＤや半導体レーザー光源を利用したいわゆるヘッドアップディスプレイが開発されている。このヘッドアップディスプレイでは、車両のウィンドシールド等を介してユーザが虚像として認識する画像に対応する実像を結像させるためのスクリーンを使用するものがある（例えば、特許文献１）。このスクリーンには、反射面を備えた反射型スクリーンと、透過面を備えた透過型スクリーンとがある。

特開２００３−１２７７０７号公報

これらのヘッドアップディスプレイでは、投射レンズから投射された映像光を拡散することによって映像の視野角を広げるために上記のスクリーンが使用されることがある。これらのスクリーンは種々の材料から形成されており、材料によっては経年変化によって光学的な性能が低下する場合もありうる。

また、スクリーンを形成する材料を変更することで、視野角等のスクリーンの光学的な性質を変えることができる。このため、ユーザの好みに応じたスクリーンに交換したり、性能が低下したスクリーンを新しいものに交換したりする等、スクリーンの交換を容易にする技術と共に、部品点数はできる限り少なく、組み立てが容易で安価に製造できる技術が求められている。

本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、ヘッドアップディスプレイにおけるスクリーンの交換や組み立てが容易で、安価に製造する技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の光学ユニットは、光源及び画像表示素子を含み画像表示光を生成する光学ユニット本体と、前記光学ユニット本体に取り付けられ、画像表示光の投射方向を決定する投射部とを有し、前記投射部は、前記光学ユニット本体と脱着自在であり、前記投射部は、投射ミラーと、第１の透明な板と、前記投射部から画像表示光として投射されることで虚像として提示される実像が結像する中間像スクリーンと第２の透明な板とを備える三層部と、前記投射部と脱着自在であり、前記中間像スクリーンの周辺を覆うスクリーンマスク部材とを備え、前記三層部は、前記三層部の側面を接着剤で一括固着することで、前記投射部内のスクリーン保持部に少なくとも一箇所以上固定されていることを特徴とする。本発明の別の態様の光学ユニットは、光源及び画像表示素子を含み画像表示光を生成する光学ユニット本体と、前記光学ユニット本体に取り付けられ、画像表示光の投射方向を決定する投射部とを有し、前記投射部は、前記光学ユニット本体と脱着自在であり、前記投射部は、投射ミラーと、第１の透明な板と、前記投射部から画像表示光として投射されることで虚像として提示される実像が結像する中間像スクリーンと第２の透明な板とを備える三層部と、前記投射部と脱着自在であり、前記中間像スクリーンの周辺を覆うスクリーンマスク部材とを備え、前記三層部は、前記第１の透明な板と前記第２の透明な板との少なくとも１辺が接続されており、前記投射部内のスクリーン保持部に少なくとも一箇所以上固定されていることを特徴とする。

本発明によれば、画像表示装置におけるスクリーンの交換や組み立てが容易で、安価に製造する技術を提供することができる。

本発明の車両用表示装置であるヘッドアップディスプレイについて車両内部からの視野により示す斜視図である。 図１のヘッドアップディスプレイについてのウィンドシールド側からの視野により示す斜視図である。 光学ユニットの内部構成を光の経路と共に示す図である。 光学ユニットの内部構成を光の経路と共に示す図である。 光学ユニットの内部の一部及び基板収納部の内部の一部について示す図である。 図５において、ヒートシンク及びフレキシブルケーブルを取り外した際の様子について示す図である。 ルームミラーに取付けられたヘッドアップディスプレイの側面図である。 ルームミラーに取付けられたヘッドアップディスプレイの正面図である。 コンバイナに投射される画像（虚像）の視認領域について示す図である。 コンバイナに投射される画像（虚像）の視認領域について示す図である。 右ハンドル車用に取付けられたヘッドアップディスプレイにおいて、投射部及びコンバイナが取り外されたときの様子を示す図である。 左ハンドル車用に基板収納部を付け替えたときの様子を示す図である。 左ハンドル車用に付け替えられたヘッドアップディスプレイを示す図である。 基板収納部をルームミラーに取り付けるための取付部材を示す斜視図である。 図１４の取付部材における取付プレートの三面図である。 ルームミラーに取り付けられたヘッドアップディスプレイを示す斜視図である。 基板収納部の第１取付面が取付プレートに接するように取り付けられた場合の止めネジ部分の断面図である。 基板収納部の第２取付面が取付プレートに接するように取り付けられた場合の止めネジ部分の断面図である。 取付プレートの変形例について示す図である。 コンバイナが収納ヒンジにより折り曲げられた様子を示す側面図である。 コンバイナが収納ヒンジにより折り曲げられた様子を示す正面図である。 図２２（ａ）−（ｂ）は、実施の形態に係る透過型中間像スクリーンの断面を模式的に示す断面図である。 拡散層の厚み、透過配光角の半値半角、および透過型中間像スクリーンに結像した映像の分解能の関係を模式的に示す図である 拡散層の厚みを可変して、拡散層厚が透過型中間像スクリーン面上で結像する実像の分解能に与える影響を調査した結果と、解像度の計算値とを表形式で示す図である。 拡散層の厚みと透過型中間像スクリーン面上で結像する実像の分解能、および、拡散層の厚みと解像度の計算値との関係を示すグラフである。 実施の形態に係るオンダッシュボード型ヘッドアップディスプレイの外観を示す斜視図である。 オンダッシュボード型ヘッドアップディスプレイの設置位置と、運転者に提示される虚像の位置との関係を模式的に示す図である。 実施の形態に係る反射型中間像スクリーンの断面を模式的に示す断面図である。 拡散層の厚み、反射配光角の半値半角、および反射型中間像スクリーンに結像した映像の分解能との関係を模式的に示す図である。 拡散層から反射面までの距離を可変して、拡散層-反射面間距離が反射型中間像スクリーン面上で結像する実像の分解能に与える影響を調査した結果と、解像度の計算値とを表形式で示す図である。 拡散層から反射面までの距離と反射型中間像スクリーン面上で結像する実像の分解能、および拡散層から反射面までの距離と解像度の計算値との関係を示すグラフである。 実施の形態に係る三層部の一例を模式的に示す図である。 実施の形態に係る投射部内の中間像スクリーン保持部を模式的に示す斜視図である。 中間像スクリーン保持部に三層部が設置された状態を説明する斜視図である。 中間像スクリーンマスク部材が三層部を覆い設置される状態を示す斜視図である。 中間像スクリーンマスク部材が三層部を覆い投射部が完成した状態を示す断面図である。実施の形態に係る投射部中にスクリーン保持部を設置した状態を示す図である。 中間像スクリーンマスク部材が三層部を覆い投射部が完成した状態を示す断面図である。実施の形態に係る投射部中にスクリーン保持部を設置した状態を示す図である。 実施の形態に係る三層部の別の例を模式的に示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。かかる実施形態に示す具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

［本実施形態に係る車両用表示装置の外観構成］
本実施形態に係る車両用表示装置として、車両が備えるルームミラー（バックミラー）に取り付けられて使用されるヘッドアップディスプレイを例に挙げ、図１及び図２を参照して、その外観構成について説明する。図１は、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ１０を、このヘッドアップディスプレイ１０が取り付けられたルームミラー６００から車両の図示しないウィンドシールドの方に向かう視野により観察した態様を示す斜視図である。また図２は、同じく図示しないウィンドシールドからルームミラー６００の方に向かう視野により、ヘッドアップディスプレイ１０を観察した態様を示す斜視図である。以後の説明において、前後、左右及び上下で示される方向は、それぞれ車両の前方、後方、車両の左側方向、右側方向、車両が配置された路面に垂直で当該面から車両側の方向及びその反対方向を意味する。

ヘッドアップディスプレイ１０は、コンバイナ４００に虚像として表示される画像に係る画像信号を生成し、その生成された画像信号を光学ユニット２００に出力する回路基板１１１（図５参照）が収納された基板収納部１００を備える。回路基板１１１は、ナビゲーション装置やメディア再生装置などの図示しない外部装置から出力された画像信号が入力され、その入力された信号に対して所定の処理を行った後、光学ユニット２００に出力することもできる。この基板収納部１００が、ヘッドアップディスプレイ１０の構成要素の一つである後述する取付部材５００（図１４参照）と連結され、ルームミラー６００が取付部材５００に保持されることで、ヘッドアップディスプレイ１０がルームミラー６００に取り付けられる。なお、基板収納部１００と取付部材５００との連結、及び取付部材５００のルームミラー６００の保持に係る各機構の詳細については後述する。また、ヘッドアップディスプレイ１０の全体構成の説明及び理解の容易のため、図１及び図２では取付部材５００の記載を省略している。

ヘッドアップディスプレイ１０は、回路基板１１１から出力された画像信号が入力される光学ユニット２００を備える。光学ユニット２００は、光学ユニット本体２１０、及び投射部３００を備える。光学ユニット本体２１０には、後述する光源２３１、画像表示素子２４０、及び各種光学レンズなどが収納される。投射部３００には、後述する各種投射ミラー及び中間像スクリーン３６０が収納される。回路基板１１１が出力した画像信号は、光学ユニット本体２１０の上記各デバイス、及び投射部３００の上記各デバイスを介して、投射口３０１から凹面形状を有するコンバイナ４００に画像表示光として投射される。なお、本実施形態では画像表示素子２４０として反射型液晶表示パネルであるＬＣＯＳ（Liquid crystal on silicon）を用いる場合を例示するが、画像表示素子２４０としてＤＭＤ（Digital Micromirror Device）を用いてもよい。その場合、適用する表示素子に応じた光学系及び駆動回路で構成するものとする。

運転者であるユーザは投射された画像表示光をコンバイナ４００を介して虚像として認識する。図１では、投射部３００が「Ａ」の文字の画像表示光をコンバイナ４００に投射している。ユーザはコンバイナ４００を見ることで、「Ａ」の文字が、ユーザから例えば１．７ｍ〜２．０ｍ前方（車両前方）に表示されているかのように認識する、すなわち虚像４５０を認識することができる。ここで、投射部３００からコンバイナ４００に投射される画像表示光の中心軸を投射軸３２０と定義する。

詳細は後述するが、光学ユニット２００は基板収納部１００に対して回動可能な構成となっている。さらに、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ１０では、投射部３００及びコンバイナ４００は光学ユニット本体２１０の所定の面に対して取付け向きが変更可能、また脱着可能な構成となっている。

［本実施形態に係る車両用表示装置の内部構成：光学系］
次にヘッドアップディスプレイ１０の内部構成について説明する。図３及び図４は、上述したヘッドアップディスプレイ１０の光学ユニット２００の内部構成について説明するための図である。図３は光学ユニット本体２１０の内部構成、及び投射部３００の内部構成の一部を画像表示光に係る光路とともに示す図である。図４は投射部３００の内部構成、及び光学ユニット本体２１０の内部構成の一部を、コンバイナ４００まで投射される画像表示光に係る光路とともに示す図である。

まず図３を参照して光学ユニット本体２１０の内部構成及び画像表示光に係る光路について説明する。光学ユニット本体２１０は、光源２３１、コリメートレンズ２３２、ＵＶ−ＩＲ（UltraViolet-Infrared Ray）カットフィルタ２３３、偏光子２３４、フライアイレンズ２３５、反射鏡２３６、フィールドレンズ２３７、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ２３８、１／４波長板２３９、検光子２４１、投射レンズ群２４２、及びヒートシンク２４３を備える。

光源２３１は白色、又は青色、緑色、及び赤色の三色の光を発する発光ダイオードからなる。光源２３１には発光に伴い発生する熱を放冷するためのヒートシンク２４３が取り付けられている。光源２３１が発光した光は、コリメートレンズ２３２によって平行光に変えられる。ＵＶ−ＩＲカットフィルタ２３３は、コリメートレンズ２３２を通過した平行光から紫外光及び赤外光を吸収し除去する。偏光子２３４は、ＵＶ−ＩＲカットフィルタ２３３を通過した光を乱れのないＰ偏光へと変える。そしてフライアイレンズ２３５が、偏光子２３４を通過した光の明るさを均一に整える。

反射鏡２３６は、フライアイレンズ２３５の各セルを通過した光の光路を９０度変更する。反射鏡２３６で反射された光はフィールドレンズ２３７によって集光される。フィールドレンズ２３７が集光した光は、Ｐ偏光を透過するワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ２３８及び１／４波長板２３９を介して、画像表示素子２４０に照射される。

画像表示素子２４０は、画素毎に赤色、緑色、及び青色のカラーフィルタを備えている。画像表示素子２４０に照射された光は、各画素に対応する色となり、画像表示素子２４０の備える液晶組成物によって変調が施され、Ｓ偏光の画像表示光となってワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ２３８に向けて出射される。出射されたＳ偏光の光はワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ２３８で反射され、光路を変えて検光子２４１を通過した後に投射レンズ群２４２へ入射される。

投射レンズ群２４２を透過した画像表示光は、光学ユニット本体２１０を出て投射部３００に入る。そして投射部３００が備える第１投射ミラー３５１が、入ってきた画像表示光の光路を変更する。

次に図４を参照して投射部３００の内部構成及び画像表示光に係る光路について説明する。投射部３００は、第１投射ミラー３５１、第２投射ミラー３５２、及び中間像スクリーン３６０を備える。

上述の通り、光学ユニット本体２１０の備えるワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ２３８、検光子２４１、及び投射レンズ群２４２を通過した画像表示光の光路は、第１投射ミラー３５１及び第２投射ミラー３５２によって、コンバイナ４００へと向かう光路に変更される。その間で、第２投射ミラー３５２で反射された画像表示光に基づく実像が中間像スクリーン３６０で結像する。中間像スクリーン３６０で結像した実像に係る画像表示光は、中間像スクリーン３６０を透過し、コンバイナ４００に投射される。ユーザは上述の通り、コンバイナ４００を介して、この投射された画像表示光に係る虚像を前方に認識することになる。

以上のような内部構成とすることで、ユーザは、回路基板１１１から出力された画像信号に基づく虚像を、コンバイナ４００を介して現実の風景に重畳して視認することができる。

［本実施形態に係る車両用表示装置の内部構成：光学ユニット２００の内部構成詳細］
光学ユニット２００は基板収納部１００に対して回動可能な構成となっている。次に図５を参照して光学ユニット２００及び基板収納部１００の内部構成について、光学ユニット２００及び基板収納部１００の連接箇所の付近を中心に詳述する。

図５は、光学ユニット２００の内部の一部及び基板収納部１００の内部の一部について示す図である。この図５では、光学ユニット２００と基板収納部１００の連接箇所の付近が主に示されている。光学ユニット２００の備える光学系配置部２４５は、上述したヒートシンク２４３を除く各種デバイスが収納されている。そして、光学ユニット２００内における光学系配置部２４５の基板収納部１００側である基板収納部１００との連接箇所の付近には、ヒートシンク２４３と空間部２４８が設けられている。

回路基板１１１は、光学系配置部２４５に収納された画像表示素子２４０及び光源２３１を電気的に制御する。回路基板１１１と光学系配置部２４５に収納された画像表示素子２４０とは、配線であるフレキシブルケーブル２４６で接続されている。ここで、フレキシブルケーブル２４６は一例であり、フレキシ基板その他の電気信号を伝達する配線を使用することができる。光学ユニット２００は筐体の一面に光学ユニット側開口部２４７が形成され、基板収納部１００は筐体の一面に基板収納部側開口部１１２が形成されている。フレキシブルケーブル２４６は、これらの光学ユニット側開口部２４７及び基板収納部側開口部１１２を介して回路基板１１１と画像表示素子２４０を接続している。フレキシブルケーブル２４６は、基板収納部１００と光学ユニット２００の回動を自在にできるような長さを有することが好ましい。

図６は、図５の光学ユニット２００の内部の一部及び基板収納部１００の内部の一部について、上述したヒートシンク２４３及びフレキシブルケーブル２４６を取り外した際の様子について示す図である。

光学ユニット側開口部２４７及び基板収納部側開口部１１２はそれぞれ、所定の角度で広がる対向する２辺を有する形状、一例として所定の角度を有する略扇形の形状で形成されている。これによって、後述するように光学ユニット２００が基板収納部１００に対して回動された場合に、光学ユニット２００の光学ユニット側開口部２４７が設けられた面に係る筺体、ないし基板収納部１００の基板収納部側開口部１１２が設けられた面に係る筺体が、フレキシブルケーブル２４６に加える力を軽減することができる。従って、回動に伴いフレキシブルケーブル２４６が各筺体によって破損又は切断されることを防止することができる。

また、上述の通り光学ユニット２００内の基板収納部１００の連接箇所の付近には空間部２４８が設けられており、フレキシブルケーブル２４６は、光学ユニット２００内では主にこの空間部２４８に収納される。この空間部２４８を設けることで、フレキシブルケーブルの長さを余裕をもって確保することができる。従って、光学ユニット２００が基板収納部１００に対して回動された場合に、フレキシブルケーブル２４６に加えられる張力を軽減することができる。よって、回動に伴う張力でフレキシブルケーブル２４６が破損又は切断されることを防止することができる。

光学ユニット２００及び基板収納部１００とは、互いの回動の回動軸となる回動部材であるヒンジ１１３と、回動の角度範囲を制限する回動止め機構１１４とで連接されている。光学ユニット２００は、このヒンジ１１３を中心として所定の角度だけ、基板収納部１００に対して回動する。ここで、本実施形態ではヒンジ１１３を用いているが、その他の回動部材を使用することができる。

基板収納部１００の基板収納部側開口部１１２及び光学ユニット２００の光学ユニット側開口部２４７は上述した通り略扇形の形状からなる。基板収納部１００が光学ユニット２００に対して回動する場合には、基板収納部側開口部１１２及び光学ユニット側開口部２４７の両方により形成されるフレキシブルケーブル２４６を通すための開口は狭められることとなるが、基板収納部側開口部１１２及び光学ユニット側開口部２４７が略扇形の形状からなることにより、回動止め機構１１４による制限された角度範囲において、フレキシブルケーブル２４６を通すのに十分な開口は維持される。

なお、上述した基板収納部側開口部１１２及び光学ユニット側開口部２４７の形状は例示に過ぎず、回動に伴いフレキシブルケーブル２４６を破損等しない形状であればいかなる形状であってもよい。例えば、基板収納部側開口部１１２及び光学ユニット側開口部２４７の一方のみを所定の角度で広がる対向する２辺を有する形状に形成して、フレキシブルケーブル２４６に負荷がかからないようにしてもよい。

上述した通り、ヘッドアップディスプレイ１０は、光学ユニット２００と基板収納部１００とがヒンジ１１３を中心として回動可能な構成となっている。そしてコンバイナ４００は光学ユニット２００に設けられ、基板収納部１００は取付部材５００によってルームミラー６００に取り付けられている。以上のようにすることで、ユーザはルームミラーの観察角度の調整と、コンバイナ４００の観察角度の調整をそれぞれ独立して行うことができる。従って、ユーザはルームミラー６００を車両後方を適切に確認できる角度に調整するとともに、コンバイナ４００の視認角度を調整して歪みのない適切な画像（虚像）の認識を行うことが可能となる。

また、余裕のある長さが確保されたフレキシブルケーブル２４６を収納するための空間部２４８を光学ユニット２００内に設けたことで、光学ユニット２００の基板収納部１００に対する回動が自在となりユーザは上記各観察角度の調整を適切に実施することができ、回動により生じる張力がフレキシブルケーブル２４６を破損又は切断するのを防止することができる。

さらに、基板収納部側開口部１１２及び光学ユニット２００の光学ユニット側開口部２４７を上述した略扇形の形状とすることで、光学ユニット２００の基板収納部１００に対する回動により、光学ユニット２００及び基板収納部１００の各筺体外壁がフレキシブルケーブル２４６を破損又は切断するのを防止することができ、ユーザは上記各観察角度の調整を適切に実施することができる。

また、図３に示されたように、本実施形態では、反射鏡２３６及びワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ２３８を用いることにより、画像表示光の光路を２回９０度方向に曲げている。そして、画像表示光は光源２３１での光の出射方向とは逆向き方向で投射部３００に出射される。このように画像表示光の経路をコの字型とすることにより、フレキシブルケーブル２４６を光源２３１とを近接させないように配線することができる（図５参照）。これにより、光源２３１から発生する電磁波による雑音が画像信号へ混入することを防ぐことができると共に、光源２３１で発生する熱によりフレキシブルケーブル２４６が損傷することも防ぐことができる。更に、光源２３１に近接して設置されるヒートシンク２４３もフレキシブルケーブル２４６から離れて配置されるため、フレキシブルケーブル２４６を収納する空間部２４８を設けることができる。

［ヒンジを用いた角度調整］
次に上述した光学ユニット２００の基板収納部１００に対する回動について詳述する。図７は、ルームミラー６００に取付けられたヘッドアップディスプレイ１０の側面図である。この図に示されるように、ルームミラー６００は、通常、運転者が車両後方を視認できるように運転者側に向けられる。つまり、ルームミラー６００のミラー面６０２が車両底面ないし走行路面に対し垂直な状態で運転者が運転を行うことはまれであり、通常、運転者はルームミラー６００のミラー面６０２を車両底面等と垂直な面に対して角度を有するように、ルームミラー６００の向きを傾ける。このためルームミラー６００にヘッドアップディスプレイ１０を取り付けると、ルームミラー６００の傾きに伴って基板収納部１００も車両底面等と平行な面に対して角度を有する。

本願の発明者は、多くの車両および様々なユーザに対してコンバイナ４００が提示する虚像を認識させる実験を行った結果、ルームミラー６００の長手方向と基板収納部１００の長手方向とが同じ方向となるようにヘッドアップディスプレイ１０を設置したときに、ユーザが虚像を歪みなく認識する位置となるようにコンバイナ４００および光学ユニット２００の角度を調整すると、多くの場合、ミラー面６０２と光学ユニット本体２１０の基準面２１２とのなす角度がおよそ１００度となることを実験により確認した。

ここで光学ユニット本体２１０の「基準面」とは、ルームミラー６００のミラー面６０２に対する光学ユニット本体２１０の傾きを測定するための基準として用いられる角度測定基準面である。基準面２１２の一例としては、光学ユニット本体２１０の光軸を含む平面またはそれと平行な平面である。基準面２１２の別の例としては、ヘッドアップディスプレイ１０を右ハンドル用に取り付けた際の下側の面である第１本体面２２１または第１本体面２２１と対向する面である第２本体面２２２、あるいはそれらの面と平行な平面である。光学ユニット本体２１０の「基準面」は、光学ユニット２００の基準面としてもよい。

上記の実験結果を鑑みて、実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ１０は、ルームミラー６００の長手方向と基板収納部１００の長手方向とが同じ方向となるように、取付部材５００や取付プレート５７１、５８１等を用いてヘッドアップディスプレイ１０をルームミラー６００に取り付けたときに、ミラー面６０２と基準面２１２とのなす角度が所定の基準角度となるときに歪みのない最適な映像が提示できるように設計されている。具体的には、上述の条件において最適な映像が提示できるように、ヘッドアップディスプレイ１０の光学系を成す光学部の設計がなされている。

ここで「ヘッドアップディスプレイ１０の光学系を成す光学部」とは、基板収納部１００に収納されている回路基板１１１が出力した画像信号に基づいて画像表示光を生成して投射する系である。より具体的には、光学ユニット本体２１０中の、光源２３１、コリメートレンズ２３２、ＵＶ−ＩＲ（UltraViolet-Infrared Ray）カットフィルタ２３３、偏光子２３４、フライアイレンズ２３５、反射鏡２３６、フィールドレンズ２３７、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ２３８、１／４波長板２３９、検光子２４１、および投射レンズ群２４２、投射部３００中の第１投射ミラー３５１、第２投射ミラー３５２、および中間像スクリーン３６０、ならびにコンバイナ４００の全てまたは、所定の一部分である。

また「所定の基準角度」とは、ミラー面６０２と基準面２１２とのなす角度であって、ヘッドアップディスプレイ１０の光学設計時に設計基準として想定する角度である。「所定の基準角度」は、多くの車両および様々なユーザに対して歪みのない最適な映像が提示できるように実験により定めればよい。所定の基準角度の一例としては鈍角であり、より具体的には１００度である。また、「所定の基準角度」は、図７においてはφを用いて示されている。

このように、実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ１０はミラー面６０２と基準面２１２とのなす角度が所定の基準角度となるときを基準として光学系を成す光学部が設計されているので、通常の使用状態で想定されるルームミラー６００の傾きに対応して最適に光学設計されていることになる。多くの車両および様々なユーザ実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ１０を歪みのない最適な映像が提示できるように取り付けると、多くの場合光学ユニット２００は水平付近に保たれる。このような取り付けによって、光学ユニット２００がユーザの方向を向かないため、運転者であるユーザが受ける圧迫感を低減することができる。

図７では不図示の取付部材５００を介して取付けられる基板収納部１００は、上記のようにユーザの方に向けられるルームミラー６００に固定的に設置される。このため、基板収納部１００はルームミラー６００に加えられる向きの変更と同様の向きの変更を加えられることになる。一方で、上述したように、投射部３００を含む光学ユニット２００及びコンバイナ４００は、基板収納部１００に対してヒンジ１１３で一体的に回動可能である。したがって、運転者は、ルームミラー６００の調整角度にかかわらず、コンバイナ４００に投射された画像（虚像）に歪みを生じさせることなく、視認できる位置に調整することができる。

図８は、ルームミラー６００に取付けられたヘッドアップディスプレイ１０のルームミラー６００のミラー面６０２側からの視野による図である。この図に示されるように、ヒンジ１１３による回動により形成される基板収納部１００及び光学ユニット２００の境界面であるヒンジ１１３の回動面は、ミラー面６０２と垂直でかつ投射軸３２０と平行な面であることにより、ルームミラー６００を横切らない位置にある。従って、基板収納部１００がルームミラー６００に固定されたまま、ルームミラー６００に接触することなく光学ユニット２００及びコンバイナ４００を一体的に回動させることができる。

図９及び図１０は、コンバイナ４００に投射される画像（虚像）の視認可能な空間について示す図であり、上述したヒンジ１１３によって回動された光学ユニット２００及びコンバイナ４００の運転者の観察方向の変化を説明するための図である。例えば、運転者Ａより眼の位置の高い運転者Ｂの両者が同じ車両に取付けられたヘッドアップディスプレイ１０を使用する場合、運転者Ａが使用するときのヒンジ１１３による調整角度は図９に示されるように、角度φ１となる。この角度で運転者Ａにコンバイナ４００に投射された画像（虚像）を歪みなく視認させることができる。一方、運転者Ｂが使用するときのヒンジ１１３による調整角度は、図１０に示されるように角度φ１より大きい角度φ２であり、この角度φ２で運転者Ｂにコンバイナ４００に投射された画像（虚像）を歪みなく視認させることができる。この角度φ１から角度φ２へのヒンジ１１３の回動は、コンバイナ４００により虚像として表示される画像が認識される位置を、主に回動面とルームミラー６００のミラー面６０２とで形成される直線に平行な方向で変化させる。

したがって、本実施形態のヘッドアップディスプレイ１０は、車両内の狭い空間に設置されていたとしても、省スペースで投射部３００からの画像表示光の投射方向、及び画像表示光が投射されるコンバイナ４００の調節をすることができる。また、ヘッドアップディスプレイ１０の全体を動かすことなく、光学ユニット２００及びコンバイナ４００のみを一体的に動かすことができるため、容易に表示画像を視認できる空間を調整することができる。

［コンバイナ及び投射部の回動及び脱着］
図１１、図１２、及び図１３は、ヘッドアップディスプレイ１０を右ハンドルの車両に対応した取付位置と左ハンドルの車両に対応した取付位置に取り付けた場合について説明するための図である。図１１には、右ハンドルの車両用に取付けられたヘッドアップディスプレイ１０において、投射部３００及びコンバイナ４００を光学ユニット本体２１０から取り外したときの様子が示されている。右ハンドル車用に取付けられたヘッドアップディスプレイ１０では、光学ユニット本体２１０及びコンバイナ４００は運転者側から見てルームミラー６００の運転者側である右側に配置される。基板収納部１００は、第１取付面１１５と、第１取付面１１５と対向する第２取付面１１７とを有しており、図１１において、第１取付面１１５が不図示の取付部材５００に接する向きでルームミラー６００に取付けられている。また、光学ユニット本体２１０は、基板収納部１００の第１取付面１１５と同じ側に第１本体面２２１を有する。第１本体面２２１に対向する光学ユニット本体２１０の面を、第２本体面２２２とする。

図１１に示されるヘッドアップディスプレイ１０は、基板収納部１００の第１取付面１１５と光学ユニット本体２１０の第１本体面２２１とが下側に向き、投射部３００の投射口３０１及びコンバイナ４００の下端４０４が第１本体面２２１側にある配置状態で、ルームミラー６００に取付けられている。従って投射軸３２０は第１本体面２２１側にある（図１参照）。

図１２には、左ハンドル車用に取り付けられたヘッドアップディスプレイ１０が示されている。この図に示されるように、左ハンドル車用に取り付ける場合には基板収納部１００の第２取付面１１７を下側にして、第２取付面１１７が不図示の取付部材５００に接する向きでルームミラー６００に取付けられる。この場合には、運転者側から見た場合にルームミラー６００の運転者側である左側に光学ユニット本体２１０及びコンバイナ４００が配置される。

図１３は、左ハンドル車用に取り付けられたヘッドアップディスプレイ１０を示す図である。基板収納部１００の第２取付面１１７と光学ユニット本体２１０の第２本体面２２２とが同じ側である下側にあり、投射部３００の投射口３０１及びコンバイナ４００の下端４０４が、第２本体面２２２側にある配置状態で、ヘッドアップディスプレイ１０はルームミラー６００に取付けられている。

図１１及び図１３に示すように、投射部３００及びコンバイナ４００は、投射口３０１と下端４０４とが光学ユニット本体２１０の第１本体面２２１側または第２本体面２２２側のいずれの側にある状態でも、光学ユニット本体２１０に対して配置可能である。また図１１及び図１２に示すように、光学ユニット本体２１０から投射部３００及びコンバイナ４００を取り外してそれぞれの取付方向を変更することも可能であり、図示を省略するが光学ユニット本体２１０と投射部３００及びコンバイナ４００は回動部材にて連接され、回動部材を介してそれぞれの取付方向を変更することも可能である。すなわち、ヘッドアップディスプレイ１０では投射部３００及びコンバイナ４００はそれぞれ光学ユニット本体２１０に対して取付の向きを変えて取付けられることが可能であり、取付の向きを変更することにより、投射部３００からコンバイナ４００に投射される画像表示光を出射する投射口３０１の配置及び画像表示光の投射方向に関する投射軸３２０を第１本体面２２１側とすることも、第２本体面２２２側とすることもできる。

図１３に示されるように、第２取付面１１７が下側になった場合であっても、投射部３００の投射口３０１が光学ユニット本体２１０の第２本体面２２２側にある状態で投射部３００を配置できるため、光学ユニット本体２１０から画像表示光が下方向に投射される。従って投射軸３２０は第２本体面２２２側にある。

上述したように、投射部３００及びコンバイナ４００は、投射口３０１と下端４０４とが光学ユニット本体２１０の第１本体面２２１側または第２本体面２２２側のいずれの側にある状態でも、光学ユニット本体２１０に対して配置可能である。すなわち、投射部３００の投射口３０１及びコンバイナ４００の下端４０４が光学ユニット本体２１０の一方の面（第１本体面２２１または第２本体面２２２）に対して、１８０°変更した位置にて、投射部３００及びコンバイナ４００を取付可能である。光学ユニット本体２１０に対する投射部３００及びコンバイナ４００の取付位置が変更でき、基板収納部１００の第１取付面１１５（または第２取付面１１７）に対する投射部３００及びコンバイナ４００の取付位置も変更できる。

ここで、投射部３００及びコンバイナ４００を、それぞれ光学ユニット本体２１０に対して１８０°取付位置を変えて取付けた場合には、コンバイナ４００で視認される画像（虚像）は、取付を変更する前と比較して向きが１８０°変わる可能性がある。そこでヘッドアップディスプレイ１０では、投射部３００又はコンバイナ４００の取付位置や向きのセンサーによる検出や運転者が図示しないリモコン等の操作部を介して設定することにより、回路基板１１１が取付変更前とは画像の向きを変更した画像信号を出力する。

例えば図１１に示すように取り付けられたヘッドアップディスプレイ１０において、投射部３００の投射口３０１が第１本体面２２１側にある取付位置で出力された画像の向きと、投射部３００の投射口３０１が第２本体面２２２側にある取付位置で出力された画像の向きとを１８０°異ならせることで、光学ユニット本体２１０に対する投射部３００の取付位置が１８０°変わっても同じ向きの画像を視認することが可能となる。

これにより、画像表示素子２４０は投射部３００の取付位置に応じて画像の方向（上下左右、１８０°等）を変更して画像を出力するため、運転者は取付位置を変更しても画像（虚像）を視認することができる。

また、左ハンドル車用に取り付けた場合であっても、ヒンジ１１３の回動面は、図８で示された場合と同様に、ルームミラー６００を横切らない位置にあるため、基板収納部１００がルームミラー６００に固定されたまま、ルームミラー６００に接触することなく光学ユニット２００及びコンバイナ４００を一体的に回動させることができる。

［ルームミラー取付部材］
次にヘッドアップディスプレイ１０をルームミラー６００に取り付けるための取付部材５００について詳述する。図１４には、ヘッドアップディスプレイ１０をルームミラー６００に取り付けるための取付部材５００が示されている。この図に示されるように、取付部材５００は、ルームミラー６００を掴むようにしてルームミラー６００に固定される一対の把持部５９０と、その一対の把持部５９０と基板収納部１００とを取り付けるための取付プレート５８１とを有している。ここで、把持部５９０は、ルームミラー６００の下側端部を挟むために前後に摺動可能な爪部分を有する２つの下側把持機構部５９１と、ルームミラー６００の上側端部を挟むために前後に摺動可能な爪部分を有する２つの上側把持機構部５９２と、ルームミラー６００を後ろ側から上下に挟むために上下に摺動可能な高さ調整部５９３と、取付プレート５８１が載せられる上面に、取付プレート５８１の把持部５９０に対する位置調整を行うための長孔である位置調整溝５９４とを有している。ここで、取付プレート５８１は、一対の把持部５９０のそれぞれの上面に跨がるように配置され、位置調整溝５９４に後述する取付プレート５８１の一対の突起部５８４が係合されて取付けられる。

図１５は、図１４の取付部材５００における取付プレート５８１の三面図である。この図に示されるように取付プレート５８１は、全体として略長方形の板状部材からなり、取付面である平らな表面には、一対の異なる向きの円弧形状の孔である円弧孔部５８２と、円弧孔部５８２の円弧の基となる円の中心位置にそれぞれ形成された一対の孔である中心孔部５８３と、裏面側に、把持部５９０に取り付ける際に、把持部５９０に形成された位置調整溝５９４に嵌合するよう取り付けることにより位置調整溝５９４の長手方向に摺動可能とするための突起部５８４と、を備えている。

中心孔部５８３は、取付プレート５８１の一対の突起部を結ぶ直線に直交する方向である幅方向の中央に設けられている。これに対して、一対の突起部５８４は、前述の幅方向の中央に取付けられるのではなく、中央から一定の距離（オフセットＤ）だけ、幅方向に離れた位置に配置されている。これにより、取付プレート５８１を、それぞれの突起部５８４がそれぞれの中心孔部５８３よりも高さ調整部５９３に近くなるように取り付けた第1の状態と、その第１の状態から取付プレート５８１の面に垂直な方向を軸にして一対の突起部５８４下にしたまま１８０°回転させて、幅方向の２つの端を入れ替えて利用した状態である第２の状態とで、摺動の範囲を大きく異ならせることができ、基板収納部１００の位置の調整可能範囲を大きくすることができる。なお、第２の状態とは突起部５８４が中心孔部５８３よりも高さ調整部５９３から遠くなるように取り付けた状態である。
ルームミラー６００と車のウィンドシールド（フロントガラス）との距離は車種によって様々であるため、以上のように、一対の突起部５８４を中央からオフセットＤをとって配置することにより、ルームミラー６００に対するヘッドアップディスプレイ１０を固定する前後方向の位置の自由度が大きくなり、種々の車に装着可能となる。また、把持部５９０を複数（本実施形態では一対）設けたことによって、より様々な車に対応可能となっている。

なお、一対の把持部５９０間の距離は、２つの位置調整溝５９４の間の距離が、取付プレート５８１の２つの突起部５８４間の距離と同じ距離になるようにして、配置することもできるが、２つの位置調整溝５９４の間の距離を２つの突起部５８４間の距離よりも短くなるように一対の把持部５９０を配置することもできる。一対の突起部５８４間の距離は変わらないため、このようにして配置すると、必然的に取付プレート５８１を斜めに取り付けることになり、位置調整溝５９４の長手方向に対する角度を変化させて取付けることができる。つまり、取付プレート５８１及び基板収納部１００を取付プレート５８１上の平面に沿って回動させて角度をつけ取り付けることができる。このように、把持部５９０を複数（本実施形態では一対）設けて、その複数の把持部５９０間の距離を調整することによって、より様々な取り付け位置にすることが可能となっている。

基板収納部１００を取り付ける際には、取付プレート５８１の表面（突起部５８４が設けられていない面）と、基板収納部１００の第１取付面又は第２取付面とが重なるように配置した上で、円弧孔部５８２とその円弧の中心に位置する中心孔部５８３とから止めネジ１１８（固定部材）を挿入して、基板収納部１００をネジ止めして固定する。ネジ止めする際、基板収納部１００は、取付プレート５８１の表面上で中心孔部５８３を中心として回動可能であり、基板収納部１００の取付プレート５８１の面の法線を回転軸とする向きが調整される。このとき、中心孔部５８３を中心として、基板収納部１００、光学ユニット２００及びコンバイナ４００が一体的に回動するため、運転者がコンバイナ４００に表示される画像（虚像）を視認できる位置になるように取付プレート５８１の表面の法線を回転軸とする取付角度を調整することができる。なお、円弧孔部５８２の円弧の中心角は、運転者がコンバイナ４００に表示される画像（虚像）を視認できる位置に調整するのに十分な範囲の角度となるように定められている。また、円弧孔部５８２の円弧の中心角は、コンバイナ４００がウィンドシールドに接しない範囲の角度となるように定めることがさらに好ましい。

なお、円弧孔部５８２の円弧中心方向を内側、円弧中心方向の逆方向を外側とすると、本実施形態においては、一対の円弧孔部５８２は互いの内側が対向するように配置されているが、基板収納部１００の止めネジで止められる位置によっては、互いの外側が対向するように配置されていてもよい。

図１６には、ルームミラー６００に取り付けられたヘッドアップディスプレイ１０が示されている。取付部材５００の把持部５９０は、ルームミラー６００の裏面（ここではミラーがない面）からルームミラー６００の上端及び下端を２カ所で把持し、取付プレート５８１は、突起部５８４を把持部５９０の上側把持機構部５９２に形成された位置調整溝５９４に嵌合させることにより、位置調整溝５９４の長手方向、主にルームミラー６００のミラー面に垂直方向の位置を調整可能に取り付けられる。また、取付プレート５８１は、基板収納部１００の取付プレート５８１面の法線を回転軸とする角度を調整可能に固定する。

次に図１６を用いて、ルームミラー６００の位置とコンバイナ４００の位置との関係について説明する。なお、ルームミラー６００の長手方向を水平面と平行にするとともに、ミラー面を水平面と垂直にした状態にあるとして説明する。また、ルームミラー６００の上下方向の中央を通るとともにルームミラー６００の横方向と平行な線をルームミラー中心線６０５と呼ぶこととする。また、コンバイナ４００の上下方向の中央を通るとともにコンバイナ４００の横方向と平行な線をコンバイナ中心線４０３と呼ぶこととする。
なお、本実施形態においては、コンバイナ４００の観察角度が調整可能となっており、コンバイナ４００の観察角度を調整することに伴って、ルームミラー６００の高さに対するコンバイナ４００の相対的な高さも変わってくる。コンバイナ４００とルームミラー６００との相対的な高さとは、コンバイナ中心線４０３の高さと、ルームミラー中心線６０５の高さとの差であると言い換えることができる。例えばコンバイナ中心線４０３がルームミラー中心線６０５よりも高い位置にある場合は、コンバイナ４００がルームミラー６００よりも相対的に高い位置にあると言える。
また、以下で説明するコンバイナ４００の位置条件は使用状態（画像を投射しその画像をユーザが視認できる状態）におけるコンバイナ４００の位置全てで満たすことが好ましい。つまり、コンバイナ４００が取り得る観察角度全てで満たすことが好ましいが、少なくとも、コンバイナ４００が取り得る、ルームミラー６００の高さに対する相対的な高さの内の平均の高さにあるときに満たしていれば十分な効果を発揮できる。例えば、コンバイナ４００のルームミラー６００の高さに対する相対的な高さを、コンバイナ中心線４０３がルームミラー中心線６０５よりも５ｃｍ高い位置から５ｃｍ低い位置まで調整可能な場合は、コンバイナ中心線４０３とルームミラー中心線６０５とが同じ高さにあるときに満たせばよい。
また、ルームミラー６００の高さに対するコンバイナ４００の相対的な高さを、ネジ止め等によって調整できないように固定できるよう構成した場合、つまり、ヘッドアップディスプレイ１０が車両のルームミラー６００に取付けることに伴ってルームミラー６００の高さに対するコンバイナ４００の相対的な高さが固定されるように（高さが一意に決まるように）構成した場合は、その固定された位置において、以下で説明するコンバイナ４００の位置条件を満たせばよい。
また、図１６に示されるように、ルームミラー６００は、横方向（長手方向）の長さＬ及び上下方向の高さＨを有している。

まず、コンバイナ４００の好ましい位置条件について説明する。本実施形態において、使用状態におけるコンバイナ４００の上端４０２がルームミラー６００のルームミラー中心線６０５よりも上側にあり、コンバイナ４００の下端６０６がルームミラー６００のルームミラー中心線６０５よりも下側になるように構成されている。ヘッドアップディスプレイ１０をルームミラー６００に取り付けるとともに、コンバイナ４００がこのような位置になるような取り付け構造にすることで、表示画像を見る際の視点移動が少ない最適な位置に、ヘッドアップディスプレイ１０を設置することができる。

さらには、使用状態におけるコンバイナ４００のコンバイナ中心線４０３とルームミラー中心線６０５とがほぼ同じ高さになるように構成してもよい。ヘッドアップディスプレイ１０をルームミラー６００に取り付けるとともに、コンバイナ４００がこのような位置になるような取り付け構造にすることで、表示画像を見る際の視点移動がさらに少ない最適な位置に、ヘッドアップディスプレイ１０を設置することができる。

また、コンバイナ４００の上下方向の高さが、ルームミラー６００の上下方向の高さＨよりも大きい場合については、使用状態におけるコンバイナ４００の上端４０２がルームミラー６００の上端６０４よりも上側にあり、コンバイナ４００の下端６０６がルームミラー６００の下端６０６よりも下側になるように構成してもよい。ヘッドアップディスプレイ１０をルームミラー６００に取り付けるとともに、コンバイナ４００がこのような位置になるような取り付け構造にすることで、表示画像を見る際の視点移動がさらに少ない最適な位置に、ヘッドアップディスプレイ１０を設置することができる。

なお、本実施形態のような位置が最適ではあるが、少なくとも、使用状態におけるコンバイナ４００の上端４０２がルームミラー６００の下端６０６よりも上側にあるか、または、コンバイナ４００の下端６０６がルームミラー６００の上端６０４よりも下側になるように構成されていれば表示画像を見る際の視点移動が少ない好適な位置に、ヘッドアップディスプレイ１０を設置することができる。本実施形態において、コンバイナ４００がルームミラー６００の側方にある状態とは、この上述の効果を発揮することができる条件を満たすとともに、コンバイナ４００の横方向の位置が、車両の座席から表示画像を視認できる位置であればよい。つまり、ルームミラー６００によって、コンバイナ４００に投射される表示画像が遮られなければよい。

なお、上述の位置条件に加えて、コンバイナ４００の横方向の位置を、ルームミラー６００の横方向の端（側端）からルームミラー６００の長さＬまでの範囲に配置されるようにすれば、ルームミラー６００とコンバイナ４００とが離れ過ぎることがなく、さらに視点移動が少なくなるため、さらに好ましい。

図１７は、基板収納部１００の第１取付面１１５が取付プレート５８１に接するように取り付けられた場合の止めネジ１１８部分の断面図であり、図１８は、基板収納部１００の第２取付面１１７が取付プレート５８１に接するように取り付けられた場合の止めネジ１１８部分の断面図である。一般にルームミラー６００の上側と天井との隙間は非常に狭いため、第１取付面１１５が取付プレート５８１に接する場合でも、第２取付面１１７が取付プレート５８１に接する場合でも、止めネジ１１８は下からのみ締められる。また、基板収納部１００も極力薄く設計されるため、回路基板１１１の止めネジ１１８による固定位置には貫通孔があり、より長いネジによる固定を可能としている。また、第１取付面１１５には、第２取付面１１７まで伸びる固定部材係合部であるインサートナット１１６が形成され、第２取付面１１７の対応する位置には貫通孔が形成され、止めネジ１１８は、第１取付面１１５が取付プレート５８１に接する場合でも、第２取付面１１７が取付プレート５８１に接する場合でも、同じインサートナット１１６と係合して固定されるようになっている。したがって、基板収納部１００は、車両のルームミラー６００と天井との間の狭い領域であっても設置されることができる。したがって、本実施形態のヘッドアップディスプレイ１０では、省スペースで位置及び角度の調節を行うことができる。

図１９には、取付プレート５８１の変形例である取付プレート５７１が示されている。取付プレート５７１は、基板収納部１００を取付ける際に使用される同一方向に伸びる一対の直線状の直線孔部５７２を有し、基板収納部１００の第１取付面１１５及び第２取付面１１７のいずれの取付面と取付プレート５７１の取付面が対向する場合であっても、両方の直線孔部５７２に止めネジ１１８が通されて固定される。取付プレート５７１においては、基板収納部１００を取付ける際に、一対の直線孔部５７２の両方の長手方向の取付け位置を変更して取付けることにより、基板収納部１００の直線孔部５７２の長手方向に関する位置を調整することができる。ここで、直線孔部５７２のそれぞれの穴の幅は、止めネジ１１８のネジ径よりも十分大きく形成されており、これにより、一対の直線孔部５７２のうち、片方の長手方向の取付け位置を変更することにより、基板収納部１００の取付プレート５８１の面の法線を回転軸とする向きが調整される。直線孔部５７２の長さ及び幅は、コンバイナ４００がウィンドシールドに接しない範囲で定められる。

このように、上述の取付プレート５８１においては円弧状の一対の長孔としたが、この変形例の取付プレート５７１のように、直線状の一対の長孔としても、基板収納部１００の向きを自在に調整することができる。
なお、図１４から図１９を用いて説明した形態は、基板収納部１００及び光学ユニット２００が各々別体として構成された例について示したが、これらが別体として構成されていない画像生成部５０（図１６）であっても適用することができる。また、図１４から図１９を用いて説明した形態では、位置調整溝５９４を２つとしたが、１つ以上で位置調整の機能を有する溝であればよい。

［コンバイナ収納］
図２０及び図２１は、それぞれコンバイナ４００が収納ヒンジ４７２により収納時の位置に置かれた様子を示す側面図及び正面図である。図２０及び図２１に示されるように、コンバイナ４００は、コンバイナ４００の回動部である収納ヒンジ４７２により、光学ユニット２００の筐体面、すなわち光学ユニット本体２１０の筐体面に対向し、例えば筐体面に重ねられるように回動されて収納される。ここで、投射部３００は、コンバイナ４００が取付けられる側とは筐体面を挟んで反対側にあり、収納ヒンジ４７２の回動中心から最も遠いコンバイナ４００の端である下端４０４までの長さは、光学ユニット本体２１０の長さより短く、下端４０４は、投射部３００よりも収納ヒンジ４７２側にある。また、光学ユニット本体２１０の筐体面からの高さは、投射部３００の筐体面からの高さよりも低くなっている。そのため、ヘッドアップディスプレイ１０を使用していない場合には、コンバイナ４００を収納ヒンジ４７２で収納することにより、コンバイナ４００を使用時よりも運転者に圧迫感を感じさせない位置（コンバイナ４００を使用時よりも運転者の視界に入りにくい位置）に配置することができる。また、収納ヒンジ４７２で回動させて収納することにより、車両の天井及び光学ユニット本体２１０により太陽光を防ぐことができるため、コンバイナ４００の劣化を防ぐことができる。更に、収納ヒンジ４７２は、コンバイナ４００の使用時の角度で停止するため、コンバイナ４００を収納ヒンジ４７２で回動させて収納した後、再び使用を開始する場合であっても、運転者は改めて位置を調整することなく使用を開始することができる。ここで、コンバイナ４００の下端４０４側の角部には透明なラバー４０６を取り付けてもよい。ラバー４０６をつまんでコンバイナ４００を収納ヒンジ４７２で収納しても、コンバイナ４００に汚れ等が付着するのを防ぐことができる。ラバー４０６は透明であることにより運転者の視界をほとんど遮ることがない。

なお、ルームミラー６００の裏面側から取り付けられることとしたが、ルームミラー６００の支柱に取り付けることとしてもよいし、ミラー面６０２である前面側から取り付けられてもよい。この場合には、ミラー面６０２に対応する位置の車両用表示装置の面に代替ミラーを配置してもよい。

また、上述の実施形態においては、ルームミラー６００は、車両においてその後方を確認するために用いられるミラーであればよく、車両内部におけるミラーの位置等は限定されない。また、ヘッドアップディスプレイ１０は、ルームミラー６００に取付けることとしたが、ダッシュボード上においても使用してもよい。また、コンバイナ４００の位置に液晶表示装置又は有機ＥＬ表示装置等の表示装置を配置し、車両用表示装置とするものであってもよい。

［中間像スクリーンの種類］
上述したように、中間像スクリーン３６０は、画像表示素子２４０が生成した画像を結像して実像を生成する。ここで、中間像スクリーン３６０を実現する方法として、少なくとも「透過型」と「反射型」とのふたつの方法がある。

「透過型」の中間像スクリーン３６０では、スクリーンの一方の面に入射した映像光は、スクリーンを透過して他方の面から出射される。一方、「反射型」の中間像スクリーン３６０では、スクリーンの一方の面に入射した映像光はスクリーンの他方の面付近で反射され、再び入射した面から出射する。以下本明細書において、「透過型」の中間像スクリーンを透過型中間像スクリーン３６１、「反射型」の中間像スクリーンを反射型中間像スクリーン３６２と記載し、両者を特に区別しない場合は中間像スクリーン３６０と総称する。以下、透過型中間像スクリーン３６１について図面を参照しながら説明する。

［透過型中間像スクリーン］
車両用表示装置ではない、室内で使用されるプロジェクタなどの従来の表示装置で使用される透過型スクリーン（以下、「通常用途の透過型スクリーン」という。）では、ゲインが低く暗くなり、また視野角が広い。このため、通常用途の透過型スクリーンは、車両用表示装置としてのヘッドアップディスプレイに使用するには不向きである。一方で、通常用途の透過型スクリーンよりもヘイズ値（曇価）の低い拡散シートを用いると光源のホットスポットが眩しすぎ、輝度分布が大きすぎて映像が見づらくなってしまう。

これらのことを解決するために、適切な透過型の配光分布を有し、かつ高ゲインの拡散フィルム又は拡散板面上に映像を投影する透過型中間像スクリーンが開発されつつある。しかしながら、ヘッドアップディスプレイ用の透過型中間像スクリーンは、スクリーン上で結像した実像をコンバイナ４００またはウィンドシールドに映り込ませ、その拡大虚像を運転者であるユーザに認識させることが想定されている。このため、ヘッドアップディスプレイ用の透過型中間像スクリーンは通常用途の透過型スクリーンと比較して画面サイズが極端に小さく、高い解像度であることが要求される。

図２２（ａ）−（ｂ）は、実施の形態に係る透過型中間像スクリーン３６１の断面を模式的に示す断面図である。より具体的には、図２２（ａ）は、プラスティックベース３６３上にビーズ拡散材３６４を塗布して拡散層を形成した透過型中間像スクリーン３６１の断面図を示し、図２２（ｂ）は、アクリル系の母材３６５にビーズ拡散材３６４を含有して拡散層を形成した透過型中間像スクリーン３６１の断面図を示す。

図２２（ａ）および図２２（ｂ）に示す透過型中間像スクリーン３６１の例は、いずれもヘイズ値が８４〜９０％であり、拡散材として直径が１０マイクロメートル以下の光学用高透明ビーズが用いられている。これらの透過型中間像スクリーン３６１に平行光を入射したときの透過配光角は、光度半値角で±７．５〜１０度である。この透過配光角は、日本電色工業株式会社製の変角光度計ＧＣ５０００Ｌで測定した値である。

図２２（ａ）に示すようにプラスティックベース３６３上にビーズ拡散材３６４を塗布する場合、ビーズ拡散材３６４は所定のバインダで固定される。しかしながら、拡散層の厚さがおよそ５０マイクロメートル以上となると、図２１（ａ）に示すプラスティックベースで補強する必要が無くなり、拡散層の厚さがおよそ５０マイクロメートル以上とする場合、図２２（ｂ）に示すようにアクリル系の母材３６５にビーズ拡散材３６４を含有させることで、拡散層の厚みを変更することが可能である。

上述したように、実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ１０は、透過型中間像スクリーン３６１で結像した実像をコンバイナ４００を介して運転者であるユーザに虚像として提示する。ここで実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ１０は、ユーザがコンバイナ４００を介しておよそ１．７〜２メートル前方に、１０インチ程度の大きさの映像を観察することを想定している。この条件において、視力が２．０であるユーザが提示された虚像を視認したときに認識できる解像力は、透過型中間像スクリーン３６１上では４０〜５０マイクロメートル程度である。

一般に、視力が２．０であるユーザは十分な視力を持っていると考えられ、ほとんどのユーザの視力は２．０未満であると考えられる。したがって、上記の条件において透過型中間像スクリーン３６１上で結像した実像の分解能が５０マイクロメートル程度以下であれば、ユーザにとって十分な解像度の映像を提供できるといえる。

また、実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ１０は、コンバイナ４００が提示する虚像の視認可能空間の視野角が少なくとも±１０度程度を確保するように設計されている。このため上述したように、透過配光角が光度半値角で±７．５〜１０度となる透過型中間像スクリーン３６１を採用している。

なお当然のことながら、上記の具体的な数値はあくまでも一例であり、これらはヘッドアップディスプレイ１０の利用シーンに応じて自由に変更できることは当業者であれば容易に理解されることである。

図２３は、拡散層の厚みＴ、透過配光角の半値半角Ａ、および透過型中間像スクリーン３６１に結像した映像の分解能Ｒとの関係を模式的に示す図である。図２３は、拡散層の一方の面３６６上の点Ｕに入射した光が拡散層において透過配光角が光度半値半角Ａで拡散されていることを示している。拡散層の一方の面３６６上の一点Ｕに入射した光は拡散され、拡散層の入射面の反対側の面３６７において、図２２に示すような光強度分布を維持して点Ｖから点Ｗまでの間に広がる。点Ｖから点Ｗに至るまでの距離をＲとすると、拡散層の一方の面３６６上の一点に入射した光は直径Ｒの円形に光強度０．５までの分布を維持して広がることになる。この距離Ｒの大きさが小さいほど、画像表示光の重なりが少ないため、拡散層の入射面の反対側の面３６７における映像は細かな表現が可能である。この意味で、拡散層の入射面の反対側の面３６７における分解能は、透過配光角の光度が半値である光強度０．５の画像表示光が、隣接する光強度０．５の画像表示光と重なり合う点Ｖから、同様に光強度０．５の画像表示光が、隣接する光強度０．５の画像表示光と重なり合う点Ｗまでの距離Ｒで近似できることを本願の発明者は見いだした。

図２３において、拡散層の厚みＴ、透過配光角の半値半角Ａ、点Ｖから点Ｗに至るまでの距離Ｒの関係は、以下の式（１）で表せる。
Ｔ×ｔａｎ（Ａ）×２＝Ｒ （１）

式（１）から明らかなように、分解能Ｒは拡散層の厚みＴに比例する。したがって、設計の目標値とする分解能Ｒと、透過配光角の半値半角Ａとを定めると、拡散層の厚みＴが満たすべき条件は、以下の式（２）で表せる。
０＜Ｔ≦Ｒ／（２×ｔａｎ（Ａ）） （２）
ここで条件０＜Ｔは拡散層が存在するための条件であり、条件Ｔ≦Ｒ／（２×ｔａｎ（Ａ））は設計の目標値とする分解能Ｒを確保するための条件である。「目標値」とは、実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ１０が提示する虚像が確保すべき解像度を実現するために、透過型中間像スクリーン３６１における映像が持つべき解像度の下限値である。「目標値」は目標とする解像度の下限値であるため、「目標値」よりも高い解像度が達成されることは問題なく、むしろ好ましい。目標値の具体的な値は、ヘッドアップディスプレイ１０が想定する虚像とユーザとの間の距離、提示する虚像の大きさ、ユーザの視力等の種々のパラメータを考慮して定めればよいが、一例としては、上述したように４０〜５０マイクロメートル程度である。

図２４は、拡散層の厚みＴを可変して、拡散層厚Ｔが透過型中間像スクリーン３６１面上で結像する実像の分解能に与える影響を調査した結果と、式（１）を用いた分解能Ｒの計算値とを表形式で示す図である。図２４に示すように、拡散層の厚みＴの値が増加するにしたがって、透過型中間像スクリーン３６１の分解能が低下する。また式（１）を用いて計算した分解能Ｒの計算値は、実験による透過型中間像スクリーン３６１の実像の分解能Ｒと近い数値であることがわかる。

図２５は、拡散層の厚みＴと透過型中間像スクリーン３６１面上で結像する実像の分解能Ｒ、および拡散層の厚みＴと式（１）を用いた分解能Ｒの計算値との関係を示すグラフである。上述したとおり、実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ１０においては、透過型中間像スクリーン３６１面上で結像する実像の分解能Ｒが５０マイクロメートル程度あれば、ユーザに十分な解像度の映像を提供できる。図２５に示すように、透過型中間像スクリーン３６１面上で結像する実像の分解能Ｒが５０マイクロメートル以下となるために拡散層の厚みＴが満たすべき条件は、Ｔが１４０マイクロメートル以下であることがわかった。また図２４の比較例１〜３に示すように、拡散層の厚みＴが１２５マイクロメートルよりも厚くなると、透過型中間像スクリーン３６１面上で結像する実像の分解能Ｒが５０マイクロメートル以上となることも実験により確かめられた。

以上まとめると、実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ１０を用いて、コンバイナ４００を介してユーザにおよそ１．７〜２メートル前方に１０インチ程度の大きさの、視野角が１０度の映像を提示する場合、透過型中間像スクリーン３６１内の拡散層の厚みＴを１２５マイクロメートル以下にすることが好ましい。透過型中間像スクリーン３６１内の拡散層の厚みＴを１２５マイクロメートル以下にすることにより、視野角が広くホットスポットが無く明るい映像を、視力２．０以下のユーザが１．７〜２メートル以上先に１０インチ程度の虚像を視認する際、十分な分解能を有する映像を提供することができる。

［反射型中間像スクリーン］
以上、中間像スクリーン３６０として透過型中間像スクリーン３６１を使用する場合について説明した。次に、中間像スクリーン３６０として反射型中間像スクリーン３６２を使用する場合について説明する。なお説明の便宜上、ヘッドアップディスプレイとして自動車等のダッシュボード上に設置して使用するオンダッシュボード型ヘッドアップディスプレイ１１を前提として説明するが、上述したルームミラー６００に取り付けて使用することを前提とするヘッドアップディスプレイ１０であっても、反射型中間像スクリーン３６２を利用可能であることは当業者であれば容易に理解できることである。

図２６は、実施の形態に係るオンダッシュボード型ヘッドアップディスプレイ１１の外観を示す斜視図である。オンダッシュボード型ヘッドアップディスプレイ１１は、制御基板や光学ユニットを収納する本体２０、コンバイナ４００、反射型中間像スクリーン３６２、通気口２２、２３を有する放熱部２１、およびヒートパイプカバー２４を含む。

ヒートパイプカバー２４中にはヒートパイプ２５が収納されており、ヒートパイプ２５は、本体２０中で発生した熱を放熱部２１に送出する。放熱部２１はヒートシンク２４３および冷却ファン２６を含み、オンダッシュボード型ヘッドアップディスプレイ１１が発生する熱を外部に放出する。

図２７は、オンダッシュボード型ヘッドアップディスプレイ１１の設置位置と、運転者Ｃに提示される虚像４５０の位置との関係を模式的に示す図である。図２７において、ダッシュボード上に設置されたオンダッシュボード型ヘッドアップディスプレイ１１の本体２０から投射された映像光は、反射型中間像スクリーン３６２で結像しつつ反射され、コンバイナ４００に投影される。コンバイナ４００に投影された映像を観察する運転者Ｃにとっては、コンバイナ４００に対してさらに視線方向の奥側に虚像４５０が存在するように観察される。オンダッシュボード型ヘッドアップディスプレイ１１の内部構成およびその動作は上述したヘッドアップディスプレイ１０と同様である。したがって、以下ヘッドアップディスプレイ１０と重複する説明については、適宜省略または簡略化して説明する。

従来型の通常用途の反射型スクリーンには、マット系、ビーズ系、パール系、シルバー系、サウンドスクリーン系等、種々のバリエーションがある。しかしながら、いずれのバリエーションであっても、ゲインが低く暗くなり、また視野角が広いため、ヘッドアップディスプレイ用には不向きである。また、鏡面によりスペキュラー反射させると、ユーザにとっては光源２３１のホットスポットが眩しすぎ、輝度分布が大きすぎて映像が見づらくなるという問題がある。

これらのことを解決するために、板状もしくはシート状の鏡面反射面直上に、透過型の最適な配光分布でかつ高ゲインの拡散層又は拡散フィルムを積層し、その面上に映像を投影する反射型スクリーンが開発されつつある。しかしながら、ヘッドアップディスプレイ用の反射型中間像スクリーン３６２は、スクリーン上で結像した実像をコンバイナ４００またはウィンドシールドに映り込ませ、その拡大虚像を運転者であるユーザに観察させることが想定されている。このため、通常用途の反射型スクリーンと比較して画面サイズが小さく、高い解像度が要求される。

図２８は、実施の形態に係る反射型中間像スクリーン３６２の断面を模式的に示す断面図である。反射型中間像スクリーン３６２は、光の入射面側から順に、ビーズ拡散材３６４、第１フィルムベース３７０、第１粘着層３７１、銀幕が蒸着された反射膜３７２、第２フィルムベース３７３、第２粘着層３７４、および補強ベースプレート３７５が積層されている。

図２８において、ビーズ拡散材３６４の層に入射した光はビーズ拡散材３６４で拡散されて反射膜３７２に至り、反射膜３７２で反射されて再度ビーズ拡散材３６４の層に至る。したがって、反射型中間像スクリーン３６２においては、ビーズ拡散材３６４と第１フィルムベース３７０とを合わせた層厚がスクリーンの分解能に影響すると考えられる。また、第２フィルムベース３７３および補強ベースプレート３７５は、反射型中間像スクリーン３６２に強度を与えてユーザの扱いを容易にする機能がある。

図２２に示した透過型中間像スクリーン３６１の場合と同様に、図２８に示すビーズ拡散材３６４は光学用の高透明ビーズであり、その直径は１０マイクロメートル以下である。ビーズ拡散材３６４は、第１フィルムベース３７０の表面に、１０〜１５マイクロメートル厚で塗布されている。これに平行光を入射した時の反射配光視野角は、光度半値角で±７．５〜１０度である。この反射配光角は、日本電色工業株式会社製の変角光度計ＧＣ５０００Ｌで測定した値である。

図２９は、反射型中間像スクリーン中の拡散層における画像表示光の入射面側から反射面に至るまでの距離Ｌ、反射配光角の半値半角Ａ、および反射型中間像スクリーン３６２に結像した映像の分解能Ｒとの関係を模式的に示す図である。図２９は、拡散層の表面３７６上の点Ｕ'に入射した光が反射配光角の光度半値半角Ａで拡散されていることを示している。拡散層の表面３７６上の一点Ｕ'に入射した光はその点で拡散され、反射面３７７上の点Ｘにおいて反射され、拡散層の表面３７６上の点Ｖ'および点Ｗ'から再度拡散して出射する。点Ｖ'から点Ｗ'に至るまでの距離をＲとすると、拡散層の表面３７６上の一点Ｕ'に入射した光は、反射面３７７で反射して直径Ｒの円形に光強度０．５までの分布を維持して広がることになる。この距離Ｒの大きさが小さいほど画像表示光の重なりが少ないため、拡散層の光入射面であり光出射面でもある拡散層の表面３７６における映像は細かな表現が可能である。この意味で、拡散層の表面３７６における分解能は、反射配光角の光度が半値である光強度０．５の画像表示光が、隣接する光強度０．５の画像表示光と重なり合う点Ｖ'から、同様に光強度０．５の画像表示光が、隣接する光強度０．５の画像表示光と重なり合う点Ｗ'までの距離Ｒで近似できることを本願の発明者は見いだした。

図２９において、拡散層における画像表示光の入射面側から、入射した画像表示光の反射面に至るまでの距離Ｌ、反射配光角の半値半角Ａ、点Ｖ'から点Ｗ'に至るまでの距離Ｒの関係は、以下の式（３）で表せる。
Ｌ×ｔａｎ（Ａ）×２＝Ｒ （３）

式（３）から明らかなように、分解能Ｒは拡散層における画像表示光の入射面側から反射面に至るまでの距離Ｌに比例する。したがって、設計の目標値とする分解能Ｒと、反射配光角の半値半角Ａとを定めると、拡散層における画像表示光の入射面側から反射面に至るまでの距離Ｌが満たすべき条件は、以下の式（４）で表せる。
０＜Ｌ≦Ｒ／（２×ｔａｎ（Ａ）） （４）
ここで条件０＜Ｌは拡散層が存在するための条件であり、条件Ｌ≦Ｒ／（２×ｔａｎ（Ａ））は設計の目標値とする分解能Ｒを確保するための条件である。

図３０は、拡散層における画像表示光の入射面側から反射面に至るまでの距離Ｌを可変して、反射面に至るまでの距離Ｌが反射型中間像スクリーン３６２面上で結像する実像の分解能に与える影響を調査した結果と、式（３）を用いた分解能Ｒの計算値とを表形式で示す図である。図３０に示すように、反射面に至るまでの距離Ｌの値が増加するにしたがって、反射型中間像スクリーン３６２の分解能が低下する。また式（３）を用いて計算した分解能Ｒの計算値は、実験による反射型中間像スクリーン３６２の実像の分解能Ｒと近い数値であることがわかる。

図３１は、拡散層における画像表示光の入射面側から反射面に至るまでの距離Ｌと反射型中間像スクリーン３６２面上で結像する実像の分解能Ｒ、および反射面に至るまでの距離Ｌと式（３）を用いた分解能Ｒの計算値との関係を示すグラフである。ヘッドアップディスプレイ１０の場合と同様にオンダッシュボード型ヘッドアップディスプレイ１１においても、反射型中間像スクリーン３６２面上で結像する実像の分解能Ｒが５０マイクロメートル程度あれば、ユーザに十分な解像度の映像を提供できる。図３１に示すように、反射型中間像スクリーン３６２面上で結像する実像の分解能Ｒが５０マイクロメートル以下となるために拡散層における画像表示光の入射面側から反射面に至るまでの距離Ｌが満たすべき条件は、Ｌが１４０マイクロメートル以下であることがわかった。また図３０の比較例１〜３に示すように、拡散層における画像表示光の入射面側から反射面に至るまでの距離Ｌが１１０マイクロメートルよりも厚くなると、反射型中間像スクリーン３６２面上で結像する実像の分解能Ｒが５０マイクロメートル以上となることも実験により確かめられた。

以上まとめると、実施の形態に係るオンダッシュボード型ヘッドアップディスプレイ１１を用いて、コンバイナ４００を介してユーザにおよそ１．７〜２メートル前方に１０インチ程度の大きさの、視野角が±１０度の映像を提示する場合、反射型中間像スクリーン３６２内の拡散層における画像表示光の入射面側から反射面に至るまでの距離Ｌを１１０マイクロメートル以下にすることが好ましい。反射型中間像スクリーン３６２内の拡散層における画像表示光の入射面側から反射面に至るまでの距離Ｌを１１０マイクロメートル以下にすることにより、視野角が広くホットスポットが無く明るい映像を、視力２．０以下のユーザが１．７〜２メートル以上先に１０インチ程度の虚像を視認する際、十分な解像度を有する映像を提供することができる。

［中間像スクリーンの設置］
以上説明したように、実施の形態に係る中間像スクリーン３６０は、「透過型」や「反射型」の種類によらず、およそ２０マイクロメートル〜２００マイクロメートルの厚さである。このため、中間像スクリーン単体では剛性に乏しくなりうるので、設置や交換等の取り扱い時には中間像スクリーン３６０を何らかの保持部材を用いて保持することが好ましい。更には、充分な剛性の中間像スクリーン３６０を用いた場合でも、中間像スクリーン３６０の汚れや傷つき等を防止するために何らかの保護部材を設置することが好ましい。以下、実施の形態に係る透過型中間像スクリーン３６１の保持および保護について説明する。

図３２は、実施の形態に係る三層部３８０の一例を模式的に示す図である。三層部３８０は、第１板３８０ａと第２板３８０ｂとを含み、第１板３８０ａと第２板３８０ｂとの間に透過型中間像スクリーン３６１を挟み込む３層構造となっている。

第１板３８０ａは透過型中間像スクリーン３６１に対して画像表示光の入射側の面に位置する前面板であり、透過型中間像スクリーン３６１を保護する保護板として機能する。第１板３８０ａはアクリルやポリカーボネート等の高透明プラスチックであり、画像表示光が入射する面には防塵、耐薬品性、傷つき防止機能が付加されている。

第２板３８０ｂは透過型中間像スクリーン３６１をはさんで第１板３８０ａに対向して設けられる後面板であり、前面板と同様に透過型中間像スクリーン３６１を保護する保護板として機能する。第２板３８０ｂも第１板３８０ａと同様にアクリルやポリカーボネート等の高透明プラスチックである。第２板３８０ｂは第１板３８０ａとともに透過型中間像スクリーン３６１を挟持して、透過型中間像スクリーン３６１の反りやうねりを抑制して形状を平坦に保ち、挟持位置がずれないように補強する。なお、実施の形態に係る第１板３８０ａおよび第２板３８０ｂの大きさの一例としては、高さ１９．０ｍｍ、幅１３．０ｍｍ、厚さが１ｍｍである。第１板３８０ａおよび第２板３８０ｂは透過型中間像スクリーン３６１と比較して厚みがあるため、透過型中間像スクリーン３６１の設置状態を補強する補強板としても機能する。

このように、三層部３８０は第１板３８０ａと透過型中間像スクリーン３６１と第２板３８０ｂとの３層部を少なくとも有する多層構造を持つが、これらの層を単に重ね合わせて密着させただけでは挟持位置のズレが搬送中や走行中に起こりうる。また夫々がプラスチック部材であるため、内外部の環境温度による熱膨張や反りにより挟持位置の微小ズレが起こりうる。そのため、この多層構造を何らかの手段で固定することが好ましい。ここで、第１板３８０ａと透過型中間像スクリーン３６１、または第２板３８０ｂと透過型中間像スクリーン３６１とを接着剤や粘着剤を含む粘着層を挟んで固定する方法も考えられる。しかしながら、透過型中間像スクリーン３６１の固定に粘着層を使用すると、温度や湿度等を原因とする経年変化によって粘着層が黄色く変色する「黄変」が生じ、この結果スクリーンとしての性能が劣化する可能性があることを本願の発明者は実験により見いだした。

そこで実施の形態に係る三層部３８０は、各層間に粘着層を形成して第１板３８０ａと透過型中間像スクリーン３６１と第２板３８０ｂとの３層を積層固定する代わりに、これら３層を固定的に容易に安価に保持する手段を用いる。

図３３は、実施の形態に係る投射部内のスクリーン保持部３９０を模式的に示す斜視図である。スクリーン保持部３９０は、三層部３８０を収納するための収納空間３９２が設けられている。収納空間３９２は、三層部３８０をはめ込んで保持するための空間である。

図３４は、スクリーン保持部３９０に三層部３８０が設置された状態を説明する斜視図である。透過型中間像スクリーン３６１と前面版および後面板を含む三層部３８０は、まず収納空間３９２の基準位置となる図中下側の台座に三層部３８０の側面があてがわれ、段差部に三層部３８０の外周を落とし込み、押さえ付けながら三層部３８０の側面両端中央２箇所を接着剤にて一括固着することによりスクリーン保持部３９０に固定される。固着する接着剤は熱硬化性樹脂でも紫外線硬化性樹脂でも固着できればどのようなものでもよい。また、実施の形態では両端中央２箇所を固着したが、両端４箇所でも４角４箇所でも1箇所以上の箇所が固着されていれば何箇所でもよい。

図３５は、中間像スクリーンマスク部材３９４が三層部３８０を覆い設置される状態を示す斜視図である。図３５に示すように、スクリーン保持部３９０に固着された三層部３８０は、図中上辺２箇所のネジ３９１によって取り付けられる中間像スクリーンマスク部材３９４によって三層部３８０の外周部が覆い隠される。または、中間像スクリーンマスク部材３９４によって三層部３８０の外周部を覆い隠すと同時に、中間像スクリーンマスク部材３９４の弾性力でスクリーン保持部３９０に三層部３８０を押さえつけて固定してもよい。この際の中間像スクリーンマスク部材３９４の取り付けネジ３９１は、図中上辺２箇所とは限らず、上下２箇所、左右２箇所、上下左右４箇所、４角４箇所でも複数の箇所がネジ止めされていれば何箇所でもよい。

これにより、スクリーン保持部３９０は三層部３８０を簡易にかつ安価に固定することが可能となる。また、第１板３８０ａと透過型中間像スクリーン３６１と第２板３８０ｂとの３層を各層間に接着層や粘着層を使用せずに固定するため、経年変化を少なくすることができる。また、第１板３８０ａと透過型中間像スクリーン３６１と第２板３８０ｂとの３層は接着されていないため、三層部３８０から透過型中間像スクリーン３６１の脱着も自在となる。これにより、例えば透過型中間像スクリーン３６１のみの交換もできるため、経年変化で性能の低下した透過型中間像スクリーン３６１を取り替えることが可能となる。さらには、運転者であるユーザの好みに応じて視野角、すなわち図２３に示す透過配光角の透過型中間像スクリーン３６１を設置することも可能となる。

図３６および図３７は、実施の形態に係る投射部３００中に中間像スクリーンマスク部材３９４が三層部３８０を覆い投射部３００が完成した状態を示す斜視図とその断面図である。

図３６および図３７に示すように、投射部３００は中間像スクリーンマスク部材３９４をはずすことにより、透過型中間像スクリーン３６１と前面版および後面板を含む三層部３８０は、投射部３００の投射口３０１側から脱着自在となっている。上述したとおり、投射部３００は光学ユニット本体２１０から脱着自在となっているので、ヘッドアップディスプレイ１０をルームミラー６００に設置した状態であっても、投射部３００のみを取り外して容易に交換することができる。

以上説明したように、本発明の実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ１０によれば、ヘッドアップディスプレイにおけるスクリーンの交換や組み立てが容易で、安価に製造する技術を提供することができる。また、透過型中間像スクリーン３６１の固定に各層間接着層や粘着層を用いないことにより、接着層や粘着層の黄変による光学的な性能低下はおこらない。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

［中間像スクリーンの変形例］
上記本発明の実施の形態では、透過型中間像スクリーン３６１および反射型中間像スクリーン３６２の拡散層には、平行光を入射した時のヘイズ値（曇価）が８４〜９０％であるものを使用した場合について説明した。拡散シートの拡散層や表面性はヘイズ値（曇価）が８４〜９０％の範囲であれば、ビーズ拡散でなく、凹凸形状タイプの拡散、気泡タイプの拡散、レンズタイプの拡散、およびレリーフホログラムパターンの拡散等どの様なものでもよい。もちろん、上記中間像スクリーンの拡散層を形成する拡散機能を有した最小単位である拡散材粒径やレンズピッチ、凹凸形状ピッチ、パターンピッチおよび気泡径は、容易に類推できるように中間像スクリーンで結像する実像の分解能の目標値Ｒよりも小さい必要性があることは言うまでも無い。
また更に付け加えると、反射型中間像スクリーン３６２の反射面には、鏡面銀膜シートの代わりに鏡面アルミニウム膜シートを用いても良い。また、シート状でなくても板状でも高反射率の鏡面反射面が拡散層又は拡散フィルムの下層にあればよい。

［三層部の変形例］
上記本発明の実施の形態では、三層部３８０中の第１板３８０ａと透過型中間像スクリーン３６１と第２板３８０ｂとの３層が独立している場合について説明した。三層部３８０から少なくとも透過型中間像スクリーン３６１が脱着可能であればよく、必ずしもこれら３層が全て独立している必要はない。

図３８は、実施の形態に係る三層部３８０の別の例を模式的に示す図である。図３８に示す例では、第１板３８０ａと第２板３８０ｂとは小型のヒンジ３８２によって接続されている。このため、第１板３８０ａと第２板３８０ｂとはヒンジ３８２により回動自在となっている。上述したとおり第１板３８０ａと第２板３８０ｂとは高さ１９．０ｍｍ、幅１３．０ｍｍ、厚さが１ｍｍ程度で小型である。このため、両者が独立してバラバラに動かせる場合と比較して、図３８に示すように両者の動きが制限されている方が、かえって透過型中間像スクリーン３６１の交換等の作業が容易となり得る点で効果がある。

図示はしないが、実施の形態に係る三層部３８０の形状のさらに別の例として、第１板３８０ａの三辺と、第２板３８０ｂの辺のうち第１板３８０ａの三辺と対応する三辺とが接続しており、残りの一辺が透過型中間像スクリーン３６１を出し入れ可能となるように開いている形状であってもよい。実施の形態に係る三層部３８０の形状のさらに別の例として、第１板３８０ａの二辺と、第２板３８０ｂの辺のうち第１板３８０ａの二辺と対応する二辺とが接続しており、残りの二辺が透過型中間像スクリーン３６１を出し入れ可能となるように開いている、いわばクリアフォルダ状の形状であってもよい。

１０ ヘッドアップディスプレイ、 １１ オンダッシュボード型ヘッドアップディスプレイ、 ２０ 本体、 ２１ 放熱部、 ２２ 通気口、 ２４ ヒートパイプカバー、 ２５ ヒートパイプ、 ２６ 冷却ファン、 ５０ 画像生成部、 １００ 基板収納部、 １１１ 回路基板、 １１２ 基板収納部側開口部、 １１３ ヒンジ、 １１４ 回動止め機構、 １１５ 第１取付面、 １１６ インサートナット、 １１７ 第２取付面、 １１８ 止めネジ、 ２００ 光学ユニット、 ２１０ 光学ユニット本体、 ２１２ 基準面、 ２２１ 第１本体面、 ２２２ 第２本体面、 ２３１ 光源、 ２３２ コリメートレンズ、 ２３３ ＵＶ−ＩＲカットフィルタ、 ２３４ 偏光子、 ２３５ フライアイレンズ、 ２３６ 反射鏡、 ２３７ フィールドレンズ、 ２３８ ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ、 ２３９ １／４波長板、 ２４０ 画像表示素子、 ２４１ 検光子、 ２４２ 投射レンズ群、 ２４３ ヒートシンク、 ２４５ 光学系配置部、 ２４６ フレキシブルケーブル、 ２４７ 光学ユニット側開口部、 ２４８ 空間部、 ３００ 投射部、 ３０１ 投射口、 ３１０ 設置溝、 ３２０ 投射軸、 ３５１ 第１投射ミラー、 ３５２ 第２投射ミラー、 ３６０ 中間像スクリーン、 ３６１ 透過型中間像スクリーン、 ３６２ 反射型中間像スクリーン、 ３６３ プラスティックベース、 ３６４ ビーズ拡散材、 ３６５ 母材、 ３７０ 第１フィルムベース、 ３７１ 第１粘着層、 ３７２ 反射膜、 ３７３ 第２フィルムベース、 ３７４ 第２粘着層、 ３７５ 補強ベースプレート、 ３７６ 表面、 ３７７ 反射面、 ３８０ 三層部、 ３８０ａ 第１板、 ３８０ｂ 第２板、 ３９０ スクリーン保持部、 ３９２ 収納空間、 ３９４ 中間像スクリーンマスク部材、 ４００ コンバイナ、 ４０２ 上端、 ４０３ コンバイナ中心線、 ４０４ 下端、 ４０６ ラバー、 ４５０ 虚像、 ４７２ 収納ヒンジ、 ５００ 取付部材、 ５７１ 取付プレート、 ５７２ 直線孔部、 ５８１ 取付プレート、 ５８２ 円弧孔部、 ５８３ 中心孔部、 ５８４ 突起部、 ５９０ 把持部、 ５９１ 下側把持機構部、 ５９２ 上側把持機構部、 ５９３ 調整部、 ５９４ 位置調整溝、 ６００ ルームミラー、 ６０２ ミラー面、 ６０４ 上端、 ６０６ 下端。

Claims (3)

1. 光源及び画像表示素子を含み画像表示光を生成する光学ユニット本体と、
   前記光学ユニット本体に取り付けられ、画像表示光の投射方向を決定する投射部とを有し、
   前記投射部は、前記光学ユニット本体と脱着自在であり、
   前記投射部は、
   投射ミラーと、
   第１の透明な板と、前記投射部から画像表示光として投射されることで虚像として提示される実像が結像する中間像スクリーンと第２の透明な板とを備える三層部と、
   前記投射部と脱着自在であり、前記中間像スクリーンの周辺を覆うスクリーンマスク部材とを備え、
   前記三層部は、前記三層部の側面を接着剤で一括固着することで、前記投射部内のスクリーン保持部に少なくとも一箇所以上固定されていることを特徴とする光学ユニット。
2. 前記三層部は、前記第１の透明な板と前記第２の透明な板との少なくとも１辺が接続されている、請求項１に記載の光学ユニット。
3. 光源及び画像表示素子を含み画像表示光を生成する光学ユニット本体と、
   前記光学ユニット本体に取り付けられ、画像表示光の投射方向を決定する投射部とを有し、
   前記投射部は、前記光学ユニット本体と脱着自在であり、
   前記投射部は、
   投射ミラーと、
   第１の透明な板と、前記投射部から画像表示光として投射されることで虚像として提示される実像が結像する中間像スクリーンと第２の透明な板とを備える三層部と、
   前記投射部と脱着自在であり、前記中間像スクリーンの周辺を覆うスクリーンマスク部材とを備え、
   前記三層部は、前記第１の透明な板と前記第２の透明な板との少なくとも１辺が接続されており、前記投射部内のスクリーン保持部に少なくとも一箇所以上固定されていることを特徴とする光学ユニット。
   
   

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