JP6923322B2

JP6923322B2 - 画像表示装置

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Publication number: JP6923322B2
Application number: JP2017007007A
Authority: JP
Inventors: 武晃前畑; 博満竹中; 寿明本木; 大泉　満夫; 満夫大泉; 武田　一成; 一成武田; 鈴木　浩史; 浩史鈴木; 健人関
Original assignee: デュアリタスリミテッド
Priority date: 2017-01-18
Filing date: 2017-01-18
Publication date: 2021-08-18
Anticipated expiration: 2037-01-18
Also published as: JP2018116156A

Description

本発明は、画像表示装置に関し、特に、車両に搭載されるヘッドアップディスプレイ装置に関する。

従来、プロジェクタが出射する光の経路上にあるスクリーンと凹面ミラーの間に反射型のバンドパスフィルタを備えた車両用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１参照。）。スクリーンは、投影用の画像を生成するレーザ光が当たる拡散板（ディフューザ）である。凹面ミラーは、スクリーンで生成された画像からの光を反射させて車両のウインドシールドに投影する光学素子である。反射型のバンドパスフィルタは、ウインドシールドを通ってスクリーンに向かう太陽光をカットすることで太陽光による画像のウォッシュアウトを防止する。

特開２０１１−１８０５４１号公報

しかしながら、特許文献１の構成では、スクリーンに向かう太陽光は、筐体内壁の一部に集光されてしまう。凹面ミラーによって収束され、且つ、平板形状の反射型バンドパスフィルタで反射して筐体内壁に向けられてしまうためである。そして、筐体内壁に集光された太陽光は、筐体内壁の局所的な発熱、集光スポットからの光による表示像に対する悪影響等をもたらすおそれがある。

上述の課題に鑑み、太陽光等の外光が筐体内部で過度に集光されてしまうのを防止できる画像表示装置を提供することが望ましい。

本発明の実施形態である画像表示装置は、所定波長の光を発する光源と、前記光源からの光で画像を生成する画像生成部と、前記画像生成部が生成した画像を拡大して透明の投影面に投影する投影ミラーと、前記画像生成部と前記投影ミラーとの間の所定光路内に配置された、前記所定波長の光を透過させる光学フィルタと、前記所定光路の外に配置された受光部材と、を有する画像表示装置であって、前記光学フィルタは、前記投影面を通り前記投影ミラーで反射して前記光学フィルタに至る外光を前記受光部材に向けて反射させる位置に配置されており、前記受光部材は、前記受光部材における外光が当たる領域の面積が、所定の基準面積よりも大きくなる位置に配置されている。

上述の手段により、太陽光等の外光が筐体内部で過度に集光されてしまうのを防止できる画像表示装置を提供できる。

ヘッドアップディスプレイ装置の構成図である。光学フィルタのフィルタ特性を示すグラフである。ヘッドアップディスプレイ装置に入射する外光に関する図である。ヘッドアップディスプレイ装置（比較例）に入射する外光に関する図である。ヘッドアップディスプレイ装置（比較例）に入射する外光に関する図である。ヘッドアップディスプレイ装置に入射する外光に関する図である。ヘッドアップディスプレイ装置に入射する外光に関する図である。６つの光学フィルタの平面図及び断面図である。光学フィルタの反射面に入射する外光の波長と透過率の関係を示すグラフである。

図１は、本発明の実施形態であるヘッドアップディスプレイ装置１０１の構成図である。ヘッドアップディスプレイ装置１０１は、車両に搭載される画像表示装置であり、画像をウインドシールドＷＳに投影することで運転者（観察者）ＳＴが虚像ＶＭを視認できるようにする。

ヘッドアップディスプレイ装置１０１は、レーザ光Ｌｃを出射するレーザ光源ＬＤと、レーザ光源ＬＤに電力を供給する光源駆動部１４とを備える。また、ヘッドアップディスプレイ装置１０１は、レーザ光Ｌｃを利用して画像を生成する画像生成部１１と、画像に関する光Ｌｆを車両のウインドシールドＷＳに導く光学部材ＯＰとを備える。観察者ＳＴは、ウインドシールドＷＳを通して、画像生成部１１が生成した画像に対応する虚像ＶＭを視認する。

レーザ光源ＬＤは、図１の例では、赤色用のレーザ光源ＲＬＤ、及び、緑色用のレーザ光源ＧＬＤを含む。レーザ光源ＲＬＤ、ＧＬＤはそれぞれ半導体レーザ素子を含む。レーザ光源ＲＬＤの半導体レーザ素子は、例えば、６４２ｎｍの波長の光を出射する。レーザ光源ＧＬＤの半導体レーザ素子は、例えば、５１５ｎｍの波長の光を出射する。そのため、レーザ光源ＬＤは、高い可干渉性（コヒーレンス）を有したレーザ光Ｌｃを出射できる。また、虚像ＶＭの色を２色にすることで虚像ＶＭの表現を豊かにすることができる。

光源駆動部１４は、例えば、オペアンプが組み込まれた駆動回路である。図１の例では、レーザ光源ＲＬＤに接続されてレーザ光源ＲＬＤを駆動する光源駆動部１４Ｒ、及び、レーザ光源ＧＬＤに接続されてレーザ光源ＧＬＤを駆動する光源駆動部１４Ｇを含む。

画像生成部１１は、例えば、レーザ光Ｌｃを回折させて光Ｌｆを生成するホログラフィック光学素子４１、ホログラフィック光学素子４１を駆動するドライバ５１、及び、ホログラムパターンを作成する演算処理装置７１を含む。ホログラムパターンは、光の強度及び位相に関する情報を含む。

ホログラフィック光学素子４１は、図１の例では、位相変調方式ＬＣＯＳ（Liquid crystal on silicon）で構成されている。画像生成部１１は、例えば、位相変調方式ＬＣＯＳに書き込まれたホログラムパターンにコヒーレント光（レーザ光Ｌｃ）を照射して回折光を発生させる。そして、その回折光をフーリエ変換レンズＦＬ１で光Ｌｆに変換して出射する。

ドライバ５１は、演算処理装置７１により作成されたホログラムパターンを位相変調方式ＬＣＯＳに随時書き込む機能を有している。そのため、ホログラフィック光学素子４１を用いて所望の画像を生成できる。具体的には、虚像ＶＭに対応する画像毎にレーザ光源ＬＤの出力を合わせることができ、光源駆動部１４の出力を細かく調整できる。

光学部材ＯＰは、画像生成部１１からの光Ｌｆを車両のウインドシールドＷＳに導く光学部品を含む。図１の例では、レーザ光源ＬＤからのレーザ光Ｌｃを集光或いはコリメートする光学レンズ４２と、レーザ光Ｌｃの光路を変更する平面ミラー１２と、画像の表示範囲を規定するスリッタ５２と、光Ｌｆを拡散するディフューザ１３と、光Ｌｆの光路に配置される光学フィルタＦ５と、光Ｌｆの光路を変更する凹面ミラー２２とを含む。

ディフューザ１３は、光Ｌｆの光路におけるスリッタ５２の後側（ウインドシールドＷＳに近い側）に配置され、透過する光Ｌｆを拡散している。また、ディフューザ１３は、駆動部１３ｄに接続され、駆動部１３ｄによって回転駆動される。この構成により、ディフューザ１３は、コヒーレント光である光Ｌｆの指向性を低減させることができる。そして、コヒーレント光に起因するスペックルパターンを低減させることができ、観察者ＳＴにより視認される虚像ＶＭの画質を向上させることができる。図１の例では、ディフューザ１３を回転させる構成が採用されているが、ディフューザ１３を振動させる構成が採用されてもよい。

光学フィルタＦ５は、所定の波長の光を透過させ且つ所定の波長以外の波長の光を反射させる反射型バンドパスフィルタである。図１の例では、光Ｌｆの光路におけるディフューザ１３の後側に配置されている。図２は、光学フィルタＦ５のフィルタ特性を示したグラフである。図２に示す横軸は光の波長を示し、縦軸は光の透過率を示している。図２に示すように、光学フィルタＦ５は、波長Ｒｒを有する赤色のレーザ光と、波長Ｒｇを有する緑色のレーザ光とを透過させるように構成されている。そのため、波長Ｒｒの近傍帯域ＮＺＲの波長を有する光と波長Ｒｇの近傍帯域ＮＺＧの波長を有する光の透過率が高い。この構成により、画像生成部１１からウインドシールドＷＳに向かう光Ｌｆは、ほとんど減衰することなく光学フィルタＦ５を透過できる。

一方、光学フィルタＦ５は、ウインドシールドＷＳを透過して外部から入射してくる外光（主に昼光）のほとんどを反射するように構成されている。そのため、近傍帯域ＮＺＲ、ＮＺＧ以外の波長を有する光の透過率が低い。すなわち、近傍帯域ＮＺＲ、ＮＺＧの波長を有する光を透過させるが、近傍帯域ＮＺＲ、ＮＺＧ以外の波長を有する光を透過させない。そのため、外光のほとんどは、光Ｌｆの光路における光学フィルタＦ５の前側（画像生成部１１に近い側）に侵入しない。

また、光Ｌｆの光路におけるディフューザ１３の後側（ウインドシールドＷＳに近い側）に光学フィルタＦ５が配置されているので、ウインドシールドＷＳを透過して入射してくる外光は、ディフューザ１３にほとんど到達しない。そのため、光学フィルタＦ５は、ディフューザ１３での外光の反射を低減し、外光の反射による画像のコントラスト低下を防止できる。更に、光学フィルタＦ５は、図２に示すように、赤外線の領域ＩＲＡの波長を有する光をカットするので、外光に含まれる赤外線によるディフューザ１３の温度上昇を低減でき、ディフューザ１３の劣化を防止できる。

ヘッドアップディスプレイ装置１０１は、上述の構成に加え、光Ｌｆの光強度を検出する光強度検出部３５、及び、光強度検出部３５の検出結果に基づいて光源駆動部１４の出力を制御する制御部５５を備えている。

光強度検出部３５は、例えば、フォトダイオードで構成されている。図１の例では、スリッタ５２の近傍に配置され、レーザ光源ＲＬＤに対応する光強度検出部３５Ｒと、レーザ光源ＧＬＤに対応する光強度検出部３５Ｇとを含んでいる。光強度検出部３５Ｒは、光Ｌｆに含まれる赤色光の強度を検出する。光強度検出部３５Ｇは、光Ｌｆに含まれる緑色光の強度を検出する。

制御部５５は、光強度検出部３５の検出結果に基づいて、光源駆動部１４の出力を制御する。図１の例では、光強度検出部３５Ｒが光源駆動部１４Ｒに接続され、光強度検出部３５Ｇが光源駆動部１４Ｇに接続されている。この構成により、制御部５５は、レーザ光源ＲＬＤ、ＧＬＤのそれぞれの出力を個別に調整して虚像ＶＭにおける赤色光及び緑色光のそれぞれの光強度（輝度）を所望の値に維持できる。また、制御部５５は、レーザ光源ＬＤの発熱による温度変化に応じて光源駆動部１４の出力を制御してもよい。

次に、図３を参照し、ヘッドアップディスプレイ装置１０１に入射する外光ＤＬについて説明する。図３は、ヘッドアップディスプレイ装置１０１に入射する外光ＤＬに関する図である。具体的には、図３（Ａ）は、ウインドシールドＷＳ、凹面ミラー２２、光学フィルタＦ５、ディフューザ１３、及び受光部材ＢＳのそれぞれと外光ＤＬの光路との関係を示す概略図である。図３（Ｂ）は光学フィルタＦ５の平面図であり、図３（Ｃ）は受光部材ＢＳの平面図である。図３（Ａ）の例では、外光ＤＬは、破線で示すように、透明な投影面であるウインドシールドＷＳを通り、投影ミラーとしての凹面ミラー２２で反射して光学フィルタＦ５に至る。光学フィルタＦ５は、外光を受光部材ＢＳに向けて反射させる位置に配置されている。そのため、外光ＤＬは、光学フィルタＦ５で反射して受光部材ＢＳに向かう。

受光部材ＢＳは、光学フィルタＦ５が反射した外光ＤＬを受ける部材である。図３の例では、ヘッドアップディスプレイ装置１０１の筐体の一部である。但し、受光部材ＢＳは、筐体とは別の独立した部材であってもよい。受光部材ＢＳは、反射率が低く、耐熱性、放熱性に優れた材料で形成される。例えば、黒色艶消しメッキ処理が施された金属で形成される。反射率は、例えば、可視光線の波長に対して約４〜６％である。図３の例では、受光部材ＢＳは、黒アルマイト加工処理（陽極酸化被膜処理）が施されたアルミニウムで形成されている。黒クロメートメッキ処理、黒ニッケルメッキ処理等が施されていてもよい。

また、受光部材ＢＳは、反射防止構造を有する光吸収部材であってもよい。反射防止構造は、微細な凹凸で形成されるモスアイ構造等であってもよい。

光学フィルタＦ５は、凹面ミラー２２で反射して光学フィルタＦ５に向かう外光ＤＬに対して凸面形状を有する。すなわち、外光ＤＬを反射する面が凸面形状を有する。凸面形状は、１つの曲率で表される形状であってもよく、２つ以上の曲率で表される形状であってもよい。また、高次の関数で表される形状であってもよく、複数の平面で構成される形状であってもよく、１又は複数の平面と１又は複数の曲面とで構成される形状であってもよい。

そのため、ウインドシールドＷＳを通り凹面ミラー２２で反射した外光ＤＬは、凹面ミラー２２の光学パワーにより収束された後、光学フィルタＦ５の光学パワーによりその収束が弱められ或いは拡散されて受光部材ＢＳに向かう。図３（Ａ）の例では、光学フィルタＦ５の光学パワーにより拡散されて受光部材ＢＳに向かう。

その結果、図３（Ｂ）及び図３（Ｃ）に示すように、受光部材ＢＳにおける外光ＤＬが当たる領域ＲＢの面積は、光学フィルタＦ５における外光ＤＬが当たる領域ＲＡの面積よりも大きくなる。

この構成により、ヘッドアップディスプレイ装置１０１は、受光部材ＢＳにおいて外光ＤＬが過度に集光されてしまうのを防止できる。そして、受光部材ＢＳでの局所的な発熱、集光スポットからの光による虚像ＶＭに対する悪影響等を抑制或いは防止できる。

次に、比較例を参照し、図３のヘッドアップディスプレイ装置１０１による効果について説明する。図４は、光学フィルタＦ５が取り付けられていない比較例としてのヘッドアップディスプレイ装置に関する図であり、図３（Ａ）に対応する。図４の比較例では、外光ＤＬは、破線で示すように、ウインドシールドＷＳを通り、凹面ミラー２２で反射してディフューザ１３に至る。そして、外光ＤＬは、一点鎖線矢印で示すように、ディフューザ１３で正反射し、凹面ミラー２２で反射し、更に、ウインドシールドＷＳで反射して観察者ＳＴの目に至る。その結果、ディフューザ１３で正反射した外光ＤＬは、観察者ＳＴの目に入ってしまい、虚像ＶＭの視認性を悪化させてしまう。

これに対し、図３のヘッドアップディスプレイ装置１０１は、ディフューザ１３と凹面ミラー２２との間の光路内に光学フィルタＦ５を有するため、このような視認性の悪化を防止できる。

但し、ディフューザ１３と凹面ミラー２２との間の光路内に光学フィルタＦ５を配置するだけでは、受光部材ＢＳにおいて外光ＤＬが過度に集光されてしまうのを防止できない場合がある。

図５は、受光部材ＢＳにおいて外光ＤＬが過度に集光されてしまう別の比較例としてのヘッドアップディスプレイ装置に関する図であり、図３に対応する。図５の比較例では、光学フィルタＦ５は、平板形状を有する反射型バンドパスフィルタであり、ディフューザ１３に関して角度θだけ傾斜して配置されている。

図５（Ａ）に示すように、ウインドシールドＷＳを通り凹面ミラー２２で反射した外光ＤＬは、凹面ミラー２２の光学パワーにより収束され、光学フィルタＦ５で反射した後で受光部材ＢＳに向かう。そのため、図５（Ｂ）及び図５（Ｃ）に示すように、受光部材ＢＳにおける外光ＤＬが当たる領域ＲＢの面積は、光学フィルタＦ５における外光ＤＬが当たる領域ＲＡの面積よりも著しく小さくなってしまう。

外光ＤＬは、領域ＲＢのような比較的狭い範囲（集光スポット）に集光されると、受光部材ＢＳでの局所的な発熱を引き起こすおそれがある。また、集光スポットによる虚像ＶＭに対する悪影響等をもたらすおそれがある。集光スポットが小さいほど、エネルギ密度が大きくなり、且つ、輝度が高くなるためである。具体的には、集光スポットからの光は、図５（Ａ）の一点鎖線矢印で示すように、光学フィルタＦ５で反射し、凹面ミラー２２で反射し、更に、ウインドシールドＷＳで反射して観察者ＳＴの目に至る。そして、集光スポットからの光が強い場合には、虚像ＶＭの視認性を悪化させてしまう。

これに対し、図３のヘッドアップディスプレイ装置１０１は、受光部材ＢＳにおける外光ＤＬが当たる領域ＲＢの面積が、所定の基準面積よりも大きくなるように構成されている。図３の例では、光学フィルタＦ５における外光ＤＬが当たる領域ＲＡの面積よりも大きくなるように構成されている。具体的には、凹面ミラー２２の光学パワーによる外光ＤＬの収束を弱める形状を有する光学フィルタＦ５を用い、領域ＲＢの面積が所定の基準面積よりも大きくなるようにしている。

所定の基準面積は、集光スポットによる虚像ＶＭに対する悪影響等の発生を防止するのに十分な大きさの面積である。基準面積は、例えば、凹面ミラー２２の光学パラメータ（例えば焦点距離、倍率等）、凹面ミラー２２と光学フィルタＦ５との距離、光学フィルタＦ５と受光部材ＢＳとの距離、光学フィルタＦ５の光学パラメータ等に基づいて算出される。

基準面積は、例えば、光学フィルタＦ５における外光ＤＬが当たる領域ＲＡの面積の１％、５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、８０％、又は１００％に相当する面積である。

基準面積は、例えば、凹面ミラー２２における外光ＤＬが当たる領域の面積の０．０１％、０．０５％、０．１％、０．２％、０．３％、０．４％、０．５％、０．８％、又は１．０％に相当する面積であってもよい。

図６は、凹面ミラー２２による外光ＤＬの収束を弱める別の形状を有する光学フィルタＦ５に関する図であり、図３に対応する。具体的には、図６（Ａ）は、ウインドシールドＷＳ、凹面ミラー２２、光学フィルタＦ５、ディフューザ１３、及び受光部材ＢＳのそれぞれと外光ＤＬの光路との関係を示す概略図である。図６（Ｂ）は光学フィルタＦ５の平面図であり、図６（Ｃ）は受光部材ＢＳの平面図である。

図６の例では、光学フィルタＦ５は、凹面ミラー２２で反射して光学フィルタＦ５に向かう外光ＤＬに対して凹面形状を有する。すなわち、外光ＤＬを反射する面が凹面形状を有する。凹面形状は、１つの曲率で表される形状であってもよく、２つ以上の曲率で表される形状であってもよい。また、高次の関数で表される形状であってもよく、複数の平面で構成される形状であってもよく、１又は複数の平面と１又は複数の曲面とで構成される形状であってもよい。

そのため、ウインドシールドＷＳを通り凹面ミラー２２で反射した外光ＤＬは、凹面ミラー２２の光学パワーにより収束された後、光学フィルタＦ５の光学パワーにより更に収束される。但し、凹面形状の光学フィルタＦ５の焦点距離は、光学フィルタＦ５と受光部材ＢＳとの距離よりも小さくなるように構成されている。

そのため、光学フィルタＦ５で反射した外光ＤＬは、その焦点のところで収束から拡散に転じて受光部材ＢＳに向かう。

その結果、図６（Ｂ）及び図６（Ｃ）に示すように、受光部材ＢＳにおける外光ＤＬが当たる領域ＲＢの面積は、基準面積よりも大きくなる。図６の例では、光学フィルタＦ５における外光ＤＬが当たる領域ＲＡの面積よりも大きくなる。

この構成により、ヘッドアップディスプレイ装置１０１は、凸面形状を有する光学フィルタＦ５を用いた場合と同様に、受光部材ＢＳにおいて外光ＤＬが過度に集光されてしまうのを防止できる。そして、受光部材ＢＳでの局所的な発熱、集光スポットからの光による虚像ＶＭに対する悪影響等を抑制或いは防止できる。

ヘッドアップディスプレイ装置１０１は、受光部材ＢＳの形状を変更することで、受光部材ＢＳにおける外光ＤＬが当たる領域ＲＢが、基準面積よりも大きくなるようにしてもよい。例えば、光学フィルタＦ５における外光ＤＬが当たる領域ＲＡよりも大きくなるようにしてもよい。

図７は、領域ＲＢが領域ＲＡよりも大きくなるように構成された受光部材ＢＳに関する図であり、図３に対応する。具体的には、図７（Ａ）は、ウインドシールドＷＳ、凹面ミラー２２、光学フィルタＦ５、ディフューザ１３、及び受光部材ＢＳのそれぞれと外光ＤＬの光路との関係を示す概略図である。図７（Ｂ）は光学フィルタＦ５の平面図であり、図７（Ｃ）は受光部材ＢＳの平面図である。

図７の例では、光学フィルタＦ５は、図５の比較例における光学フィルタＦ５と同様に、平板形状を有する。但し、凸面形状、凹面形状等の非平板形状を有していてもよい。

受光部材ＢＳは、光学フィルタＦ５で反射して受光部材ＢＳに向かう外光ＤＬの進行方向と受光部材ＢＳの表面との間に形成される角度ができるだけ小さくなるように構成されている。例えば、受光部材ＢＳの表面に当たる外光ＤＬの最小入射角αが所定角度以上となるように構成される。所定角度は、例えば、６０°〜７０°の範囲内である。なお、受光部材ＢＳにおける外光ＤＬが当たる表面は平面であってもよく曲面であってもよい。

その結果、図７（Ｂ）及び図７（Ｃ）に示すように、受光部材ＢＳにおける外光ＤＬが当たる領域ＲＢの面積は、基準面積よりも大きくなる。図７の例では、光学フィルタＦ５における外光ＤＬが当たる領域ＲＡの面積よりも大きくなる。

この構成により、ヘッドアップディスプレイ装置１０１は、非平板形状を有する光学フィルタＦ５を用いた場合と同様に、受光部材ＢＳにおいて外光ＤＬが過度に集光されてしまうのを防止できる。そして、受光部材ＢＳでの局所的な発熱、集光スポットからの光による虚像ＶＭに対する悪影響等を抑制或いは防止できる。

次に、図８を参照し、光学フィルタＦ５の別の構成例について説明する。図８は、６つの光学フィルタＦ５の平面図及び断面図を示す。具体的には、図８（Ａ）〜図８（Ｆ）のそれぞれは、光学フィルタＦ５の平面図、Ｘ−Ｘ'線断面図、及びＹ−Ｙ'線断面図を示す。

図８（Ａ）の光学フィルタＦ５は、図３の光学フィルタＦ５に対応する。具体的には、図８（Ａ）の光学フィルタＦ５は、Ｘ−Ｘ'線に沿って直線状に延び且つＹ−Ｙ'線に沿って凸状に湾曲した表面を有する。

図８（Ｂ）の光学フィルタＦ５は、図６の光学フィルタＦ５に対応する。具体的には、図８（Ｂ）の光学フィルタＦ５は、Ｘ−Ｘ'線に沿って直線状に延び且つＹ−Ｙ'線に沿って凹状に湾曲した表面を有する。

図８（Ｃ）の光学フィルタＦ５は、Ｙ−Ｙ'線に沿って直線状に延び且つＸ−Ｘ'線に沿って凸状に湾曲した表面を有する。図８（Ｃ）の光学フィルタＦ５は、例えば、図３の光学フィルタＦ５の代わりに使用されてもよい。この場合、光学フィルタＦ５で反射した外光ＤＬは、図３の場合と違い、縦方向ではなく、横方向に拡散する。そのため、受光部材ＢＳは、図３に示された位置とは異なる位置に配置されてもよい。

図８（Ｄ）の光学フィルタＦ５は、Ｙ−Ｙ'線に沿って直線状に延び且つＸ−Ｘ'線に沿って凹状に湾曲した表面を有する。図８（Ｄ）の光学フィルタＦ５は、例えば、図６の光学フィルタＦ５の代わりに使用されてもよい。この場合、光学フィルタＦ５で反射した外光ＤＬは、図６の場合と違い、縦方向ではなく、横方向に拡散する。そのため、受光部材ＢＳは、図６に示された位置とは異なる位置に配置されてもよい。

図８（Ｅ）の光学フィルタＦ５は、Ｘ−Ｘ'線に沿って凸状に湾曲し且つＹ−Ｙ'線に沿って凸状に湾曲した表面を有する。図８（Ｅ）の光学フィルタＦ５は、例えば、図３の光学フィルタＦ５の代わりに使用されてもよい。この場合、光学フィルタＦ５で反射した外光ＤＬは、図３の場合と違い、縦方向ばかりでなく、横方向にも拡散する。そのため、受光部材ＢＳは、図３の場合よりも広い範囲に配置されてもよい。

図８（Ｆ）の光学フィルタＦ５は、Ｘ−Ｘ'線に沿って凹状に湾曲し且つＹ−Ｙ'線に沿って凹状に湾曲した表面を有する。図８（Ｆ）の光学フィルタＦ５は、例えば、図６の光学フィルタＦ５の代わりに使用されてもよい。この場合、光学フィルタＦ５で反射した外光ＤＬは、図６の場合と違い、縦方向ばかりでなく、横方向にも拡散する。そのため、受光部材ＢＳは、図６の場合よりも広い範囲に配置されてもよい。

次に、図９を参照し、平板形状を有する光学フィルタＦ５の反射面に入射する外光ＤＬの光軸に対して光学フィルタＦ５を傾斜角βで傾斜させたときの波長と透過率の関係について説明する。図９は、光学フィルタＦ５の反射面に入射する外光ＤＬの波長と透過率の関係を示すグラフである。具体的には、図９は、傾斜角βが８°のときの関係を実線で示し、傾斜角βが２０°のときの関係を破線で示す。また、傾斜角βが３０°のときの関係を一点鎖線で示し、傾斜角βが４６°のときの関係を二点鎖線で示す。なお、光学フィルタＦ５の反射面は、凹面ミラー２２に対向する側の表面である。また、傾斜角βが０°であることは、外光ＤＬが光学フィルタＦ５の反射面に垂直に入射することを意味する。

図９に示すように、光学フィルタＦ５は、傾斜角βが大きいほど、透過させる波長を低波長側にシフトさせている。具体的には、赤色光に関しては、傾斜角βが８°のときの透過波長帯が約６４０ｎｍ〜約７００ｎｍであるのに対し、傾斜角βが４６°のときの透過波長帯は約６００ｎｍ〜約６５０ｎｍとなっている。緑色光に関しては、傾斜角βが８°のときの透過波長帯が約５１０ｎｍ〜約５７０ｎｍであるのに対し、傾斜角βが４６°のときの透過波長帯は約４９０ｎｍ〜約５３０ｎｍとなっている。

一方で、図９は、赤色光に関しては、傾斜角βが８°〜４６°の範囲内であれば、約６４０ｎｍ〜約６５０ｎｍの範囲内（図中のハッチング範囲Ｒ１内）の波長を有する光の透過率が９５％以上であることを示している。また、緑色光に関しては、傾斜角βが８°〜４６°の範囲内であれば、約５１０ｎｍ〜約５３０ｎｍの範囲内（図中のハッチング範囲Ｒ２内）の波長を有する光の透過率が９５％以上であることを示している。

すなわち、図９は、図３及び図６〜図８における光学フィルタＦ５のそれぞれが、外光ＤＬのうち赤色光及び緑色光以外の光を光学フィルタＦ５で反射させて受光部材ＢＳに向かわせ、外光ＤＬのうち赤色光及び緑色光を透過させることができることを表している。

なお、ディフューザ１３の表面（後側面）には、反射防止コートが施されていてもよい。反射防止コートは、ディフューザ１３の表面の反射を低減させる薄い皮膜であり、例えば、光の干渉により反射を低減させる。上述の例では、外光のうち光学フィルタＦ５を透過する波長を有する光に対する反射率を低減させ、その波長を有する光の透過率を増大させることができる。具体的には、赤色光及び緑色光の反射率を低減させ且つ透過率を増大させることができる。そのため、外光の反射による画像のコントラスト低下を防止する効果をより高めることができる。

上述のように、ヘッドアップディスプレイ装置１０１は、所定波長の光を発するレーザ光源ＬＤと、レーザ光源ＬＤからの光で画像を生成する画像生成部１１と、画像生成部１１が生成した画像を拡大してウインドシールドＷＳに投影する凹面ミラー２２と、画像生成部１１と凹面ミラー２２との間の所定光路内に配置された、所定波長の光を透過させる光学フィルタＦ５と、所定光路の外に配置された受光部材ＢＳとを有する。そして、光学フィルタＦ５は、ウインドシールドＷＳを通り凹面ミラー２２で反射して光学フィルタＦ５に至る外光ＤＬを受光部材ＢＳに向けて反射させる位置に配置されている。また、受光部材ＢＳは、受光部材ＢＳにおける外光ＤＬが当たる領域ＲＢの面積が、所定の基準面積よりも大きくなる位置に配置されている。所定の基準面積は、例えば、光学フィルタＦ５における外光ＤＬが当たる領域ＲＡの面積の１％、５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、８０％、又は１００％に相当する面積である。受光部材ＢＳは、領域ＲＢの面積が領域ＲＡの面積よりも大きくなる位置に配置されていてもよい。そのため、太陽光等の外光ＤＬが筐体内部で過度に集光されてしまうのを防止できる。

また、光学フィルタＦ５は、非平板形状を有していてもよい。具体的には、外光ＤＬを反射する面が凸面形状、凹面形状等の非平板形状であってもよい。凸面形状、凹面形状は、１つの曲率で表される形状であってもよく、２つ以上の曲率で表される形状であってもよい。また、高次の関数で表される形状であってもよく、複数の平面で構成される形状であってもよく、１又は複数の平面と１又は複数の曲面とで構成される形状であってもよい。この構成により、光学フィルタＦ５は、凹面ミラー２２の光学パワーによる外光ＤＬの収束を弱めることができ、更には、外光ＤＬを拡散することができる。

また、受光部材ＢＳは、反射防止構造を有する光吸収部材であってもよい。この構成により、受光部材ＢＳは、光学フィルタＦ５で反射した外光ＤＬが受光部材ＢＳで更に反射してしまうのを抑制或いは防止できる。例えば、受光部材ＢＳで正反射した光が、他の部材での１又は複数回の正反射を経て光学フィルタＦ５に戻ってしまうのを防止できる。そのため、受光部材ＢＳで反射した外光ＤＬによる虚像ＶＭ等に対する悪影響を低減できる。

また、黒色艶消しメッキ処理が施された金属で形成される受光部材ＢＳは、外光ＤＬを拡散反射させることができる。そのため、集光スポットの輝度を低減させることができる。

また、受光部材ＢＳは、受光部材ＢＳの表面に当たる外光ＤＬの最小入射角αが所定角度以上となるように構成されていてもよい。受光部材ＢＳにおける外光ＤＬが当たる領域ＲＢの面積が、所定の基準面積よりも大きくなるようにするため、望ましくは、光学フィルタＦ５における外光ＤＬが当たる領域ＲＡの面積よりも大きくなるようにするためである。この構成により、受光部材ＢＳは、太陽光等の外光ＤＬが筐体内部で過度に集光されてしまうのを防止できる。

また、ヘッドアップディスプレイ装置１０１は、外光ＤＬのうち光学フィルタＦ５を透過する波長を有する光に対する反射防止コートが施されたディフューザ１３を有していてもよい。この構成により、光学フィルタＦ５を透過する外光ＤＬがディフューザ１３で反射して観察者ＳＴの目に入るのを防止できる。

光学フィルタＦ５が取り付けられる場合、ディフューザ１３は、外光ＤＬのうち光学フィルタＦ５を透過する波長を有する光に対する反射防止コートが施されていればよく、他の波長を有する光に対する反射防止コートが施される必要はない。他の波長を有する光は、光学フィルタＦ５で反射して受光部材ＢＳに向けられるためである。そのため、ディフューザ１３は、外光ＤＬに含まれる全波長域の光に対する反射防止コートが施される場合に比べ、低コストで製造され得る。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳説した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態に制限されることはない。上述した実施形態は、本発明の範囲を逸脱することなしに、種々の変形、置換、改良等が適用され得る。

例えば、ヘッドアップディスプレイ装置１０１は、自動二輪車、電動車椅子等に搭載されていてもよい。

また、レーザ光源ＬＤは、赤色用のレーザ光源ＲＬＤ、及び、緑色用のレーザ光源ＧＬＤに加え、青色用のレーザ光源を含んでいてもよい。更に、黄色用のレーザ光源を含んでいてもよい。更に、５種類以上のレーザ光源を含んでいてもよい。或いは、１種類のレーザ光源のみを用いる構成であってもよい。また、レーザ光源ＬＤの代わりにＬＥＤ光源が利用されてもよい。

また、画像生成部１１は、レーザ光ＬｃをＭＥＭＳミラー等で走査して画像を生成する走査型の画像生成部であってもよい。

また、上述の実施形態では、制御部５５は、光Ｌｆの光強度を検出する光強度検出部３５の検出結果に基づいて光源駆動部１４の出力を制御するが、レーザ光Ｌｃの光強度を検出する光強度検出部３５の検出結果に基づいて光源駆動部１４の出力を制御してもよい。

１１・・・画像生成部１３・・・ディフューザ１３ｄ・・・駆動部１４、１４Ｇ、１４Ｒ・・・光源駆動部１０１・・・ヘッドアップディスプレイ装置ＢＳ・・・受光部材Ｆ５・・・光学フィルタＬＤ、ＧＬＤ、ＲＬＤ・・・レーザ光源Ｌｃ・・・レーザ光Ｌｆ・・・光ＮＺＧ、ＮＺＲ・・・近傍帯域Ｒｇ、Ｒｒ・・・波長ＯＰ・・・光学部材ＳＴ・・・観察者ＶＭ・・・虚像ＷＳ・・・ウインドシールド

Claims

所定波長の光を発する光源と、
前記光源からの光で画像を生成する画像生成部と、
前記画像生成部が生成した画像を拡大して透明の投影面に投影する投影ミラーと、
前記画像生成部と前記投影ミラーとの間の所定光路内に配置された、前記所定波長の光を透過させる光学フィルタと、
前記所定光路の外に配置された受光部材と、を有する画像表示装置であって、
前記光学フィルタは、前記投影面を通り前記投影ミラーで反射して前記光学フィルタに至る外光を前記受光部材に向けて反射させる位置に配置されており、
前記受光部材は、前記受光部材における外光が当たる領域の面積が、前記光学フィルタにおける外光が当たる領域の面積よりも大きくなる位置に配置されている、
画像表示装置。
所定波長の光を発する光源と、
前記光源からの光で画像を生成する画像生成部と、
前記画像生成部が生成した画像を拡大して透明の投影面に投影する投影ミラーと、
前記画像生成部と前記投影ミラーとの間の所定光路内に配置された、前記所定波長の光を透過させる光学フィルタと、
前記所定光路の外に配置された受光部材と、を有する画像表示装置であって、
前記光学フィルタは、前記投影面を通り前記投影ミラーで反射して前記光学フィルタに至る外光を前記受光部材に向けて反射させる位置に配置されており、
前記光学フィルタは、凸面形状を有する
画像表示装置。
前記受光部材は、反射防止構造を有する光吸収部材である、
請求項１又は２に記載の画像表示装置。
外光のうち前記光学フィルタを透過する波長を有する光に対する反射防止コートが施されたディフューザを有する、
請求項１乃至３の何れか一項に記載の画像表示装置。