JP6958558B2 - 虚像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の運転者に虚像を視認させる虚像表示装置に関する。

従来の虚像表示装置は、視認者の前方に位置する投影部材（車両のウインドシールド）に表示デバイスが画像を投影することで、虚像を視認させるものである。このような虚像表示装置は、表示デバイスが表示した画像の表示光を、鏡などの反射部（リレー光学系）や投影部材（リレー光学系）で反射させて、折り曲げたり、拡大したりすることが一般的である。そのため、画像の一部が拡大、縮小して歪んだ虚像が視認されてしまう。

特許文献１に記載の虚像表示装置は、リレー光学系により発生する虚像の歪みを相殺するように、画像の一部を押し広げたり、絞り込んだりするワーピングと呼ばれる処理を施した画像を表示デバイスに表示することで、歪みの少ない虚像を視認させている。

特開２０１１−１０５３０６号公報

しかしながら、このようなワーピング処理でのみ虚像の歪みを軽減させる場合、画像を大きくワーピングさせる必要がある。言い換えると、画像の一部を大きく押し広げたり、画像の一部を大きく絞り込んだりする必要があり、同じ画像を表示する場合でも、表示デバイス上で押し広げられる領域と、絞り込まれる領域とで、表示される大きさが異なる。すなわち、押し広げられる領域に表示される画像を構成する画素数と、絞り込まれる領域に表示される画像を構成する画素数が大きく異なってしまい、虚像の領域毎で解像度が大きく異なってしまうという問題があった。

そこで本発明の課題の一つは、虚像の領域毎の解像度の違いを軽減することができる虚像表示装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、投影光（１００）を出射する投影器（１０）と、前記投影器から出射される前記投影光を背面側で受光して画像（Ｍ）を結像し、前記画像の表示光（２００）を前面側から出射する透過スクリーン（２０）と、前記透過スクリーンの第一の方向（Ｄｘ）に並ぶ各領域（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ）から出射された前記表示光が交差するように反射する第一反射部（３０）と、前記第一反射部が反射した前記表示光を反射し、視認者の前方に位置する投影部材に投影する第二反射部（４０）と、を備え、前記透過スクリーンは、前記第一の反射部が前記第二の反射部に向けて反射した前記表示光から遠い第一の端部（２１）から出射する前記表示光の前記第一反射部までの第一の光路長（２０１Ｌ）と、前記第一の反射部が前記第二の反射部に向けて反射した前記表示光に前記第一の端部より近い第二の端部（２２）から出射する前記表示光の第二の光路長（２０２Ｌ）との差が、前記投影光の光軸（１０３）と垂直に前記透過スクリーンが配置されるよりも小さくなるように、前記投影光の光軸に対して傾いて配置される、虚像表示装置に関する。

本発明によれば、画像の歪みを低減しつつ、虚像の領域毎の解像度の違いを軽減することができる。

本発明の実施形態に係る虚像表示装置の構成を示す図であり、Ｙ軸方向から見た図である。 上記実施形態における虚像表示装置をＸ軸方向から見た図である。 上記実施形態における透過スクリーンの正面図であり、矩形の虚像を生成する際の投影器が投影光を投影する透過スクリーン上の矩形投影範囲と、投影器が投影光を投影可能な投影可能範囲との関係を示す図である。 上記実施形態における透過スクリーンから第二の反射部に向かう表示光の光路を概念的に示した図である。 本発明の変形例における虚像表示装置をＹ軸方向から見た図である。 比較例における虚像表示装置をＸ軸方向から見た図である。 比較例における透過スクリーンの正面図である。 比較例における表示光の光路を説明する図である。

以下に、適宜図面を参照しながら、本発明の実施例を詳細に説明する。但し、既によく知られた事項や実質的に同一な構成に対する詳細な説明は省略する場合がある。なお、本発明の要旨は、添付図面および以下の説明に限定されるものではなく、本発明を逸脱することなく様々の変更が可能である。

（第一実施形態）
本発明の第一実施形態について、図面を参照して説明する。
以下の説明を容易にするために、虚像表示装置１で生成される虚像を視認する視認者から見て、前後方向にＺ軸を規定し、上下方向にＸ軸を規定し、左右方向にＹ軸を規定する。このとき、Ｘ軸正方向は上方向を表し、Ｙ軸正方向は右方向を表し、Ｚ軸正方向は前方向を表す。以下、単に上下方向と言及するときはＸ軸方向を示し、単に左右方向と言及するときはＹ軸方向を示す。また、第一の反射部３０と第二の反射部４０との間で交差する表示光２００が出射される各領域２０ａ，２０ｂ，２０ｃが並ぶ透過スクリーン２０上における方向を第一の方向Ｄｘと規定し、この第一の方向Ｄｘと直交する透過スクリーン２０上の方向を第二の方向Ｄｙと規定する。また、第一の反射部３０が、透過スクリーン２０の第一の方向Ｄｘに沿った各領域２０ａ，２０ｂ，２０ｃから出射された表示光２００を受光する方向を第三の方向Ｅｘと規定し、この第三の方向Ｅｘに直交する第一の反射部３０上の方向を第四の方向Ｅｙと規定する。また、第二の反射部４０が、透過スクリーン２０の第一の方向Ｄｘに沿った各領域２０ａ，２０ｂ，２０ｃから出射された表示光２００を受光する方向を第五の方向Ｆｘと規定し、この第五の方向Ｆｘに直交する第二の反射部４０上の方向を第六の方向Ｆｙと規定する。なお、本来、光束は、無数の光線からなるが、本発明の実施形態の説明で用いる図では、透過スクリーン２０の各領域に入射する投影光１００の主光線と、透過スクリーン２０の各領域から出射する表示光２００の主光線と、を図示し、それ以外の光線を省略する。

図１に本実施形態に係る虚像表示装置１の構成を示す概略構成図である。本実施形態に係る虚像表示装置１は、車両のダッシュボード内に設置される。虚像表示装置１は、表示光２００を車両のウインドシールド（投影部材）へ出射する。ウインドシールドに反射された表示光２００は、図示しないアイボックスに向けられる。ユーザの視点位置がアイボックス内にある場合、ユーザは、表示光２００により生成される所望の輝度の虚像を視認する。ユーザはウインドシールドを通して、車両の前方の実景と重畳して、虚像が遠方にあるように認識する。

虚像表示装置１は、図１に示すように、投影光１００を出射する投影器１０と、この投影光１００を受光し、実像である画像Ｍを結像する透過スクリーン２０と、透過スクリーン２０に表示された画像Ｍに基づく表示光２００を反射する第一の反射部３０と、第一の反射部３０が反射した表示光２００をウインドシールドに向けて投影する第二の反射部４０と、これらを収納する図示しない筐体と、虚像表示装置１の電気的な制御を行う図示しない制御部と、を備える。

投影器１０は、投影光１００を出射して透過スクリーン２０に画像Ｍを投影するものであり、例えば、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）やＬＣＯＳ（登録商標：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ）などの反射型の投影器やレーザー光を走査する走査型の投影器などが採用される。投影器１０は、前記制御部が表示する画像データをワーピング処理した補正画像データに基づき、投影光１００を生成して出射する。投影器１０が出射する投影光１００は、投影器１０からの距離が離れるに従い、投影光１００の断面積が増加する発散光として進行する。従って、投影光１００が投影される面積は、投影器１０からの距離が大きくなるに従い大きくなる。

配光調整部１１は、投影器１０から透過スクリーン２０に向かう投影光１００の光路上の透過スクリーン２０の近傍に概ね透過スクリーン２０と平行になるように配置され、投影光１００を屈折させることにより、透過スクリーン２０の各領域から出射される表示光２００の主光線の方向（配光）を調整するものである。配光調整部１１は、投影光１００の光軸１００Ａに対して垂直方向に延びる第一の方向Ｄｘと、この第一の方向Ｄｘと直交する第二の方向Ｄｙとで曲率の異なる両面凸の自由曲面を有するレンズであり、投影器１０から透過スクリーン２０へ向かう投影光１００の光路上に配置される。なお、配光調整部１１は、第一の方向Ｄｘにおいて、投影光１００を収束方向に屈折させる正のパワーを有し、第二の方向Ｄｙにおいて、投影光１００を屈折させるパワーを有さないシリンドリカルレンズで構成されてもよい。

透過スクリーン２０は、例えば、ポリカーボネートなどの樹脂で形成された拡散フィルムであり、投影器１０から出射された投影光１００を画像Ｍとして結像し、一定の分布で拡散させた表示光２００を出射する。なお、透過スクリーン２０から出射される表示光２００の配光は、配光調整部１１の作用により、透過スクリーン２０の領域毎に調整される。配光調整部１１の作用により、透過スクリーン２０の第一の方向Ｄｘに沿った各領域２０ａ，２０ｂ，２０ｃから出射された表示光２００は、第一の反射部３０へ向けて進行するに従い表示光２００の光軸２００Ａに収束していく。一方、透過スクリーン２０の第二の方向Ｄｙに沿った各領域から出射された表示光２００は、第一の反射部３０へ向けて進行するに従い表示光２００の光軸２００Ａから発散していく。配光調整部１１は、投影器１０から透過スクリーン２０に向かう投影光１００を屈折させることにより、透過スクリーン２０の各領域から出射される表示光２００の配光を調整することで、表示光２００を効率よくアイボックス方向へ向けさせることができる。

第一の反射部３０は、透過スクリーン２０から出射される表示光２００の光路上に配置され、表示光２００を後述する第二の反射部４０に向けて反射するものである。第一の反射部３０は、透過スクリーン２０の第一の方向Ｄｘに沿った各領域２０ａ，２０ｂ，２０ｃから出射された表示光２００を受光するＥｘ軸方向と、このＥｘ軸方向と直交するＥｙ方向とで曲率の異なる自由曲面を有する曲面鏡であり、少なくとも一方向に沿った第一の反射部３０の各領域で反射した表示光２００を第二の反射部４０までの間で交差させる正の光学的パワーを有する。例えば、第一の反射部３０は、透過スクリーン２０の第一の方向Ｄｘに沿った各領域２０ａ，２０ｂ，２０ｃから出射された表示光２００を受光するＥｘ方向で正の光学的パワーを有すると共に、透過スクリーン２０の第二の方向Ｄｙに沿った各領域から出射された表示光２００を受光するＥｙ方向で、光学的パワーを有さない。これにより、透過スクリーン２０の第一の方向Ｄｘに沿った各領域２０ａ，２０ｂ，２０ｃから出射された表示光２００は、第一の反射部３０により収束光として進行し、第一の反射部３０と第二の反射部４０との間の所定のクロス点Ｃで交差する。なお、透過スクリーン２０の第二の方向Ｄｙに沿った各領域から出射された表示光２００は、第一の反射部３０により発散光として第二の反射部４０まで進行する。

第二の反射部４０は、反射面が凹状の自由曲面を有し、前記虚像の歪みが最小となるように設計することが可能であり、また、第二の反射部４０で反射された表示光２００を拡大してウインドシールドに向けて反射する。なお、第二の反射部４０は、第二の反射部４０の角度を調整することができる図示しないアクチュエータを有していてもよい。

以上が本実施形態における虚像表示装置１の構成である。これより、本実施形態の虚像表示装置１における各構成部品の配置及び作用効果を比較例と対比しながら説明する。まず、図６乃至図８を参照して比較例の虚像表示装置４００を説明する。

（比較例）
図６は、比較例の虚像表示装置４００を上側（Ｘ軸正方向）から見た図である。図６における投影光８００は、比較例の虚像表示装置４００が矩形の虚像を表示する際の図示しない投影器から出射される投影光を図示したものであり、投影光８０１は、投影光８００の光軸８００Ａが入射する透過スクリーン５００上の位置よりも第一の方向Ｄｘの負の方向に位置する第一の端部５０１に入射する投影光を図示したものであり、投影光８０２は、投影光８００の光軸８００Ａが入射する透過スクリーン５００上の位置よりも第一の方向Ｄｘの正の方向に位置する第二の端部５０２に入射する投影光を図示したものである。また、図７は、従来の透過スクリーン５００の正面図であり、矩形の虚像を生成する際の従来の投影器が投影光８００を投影する透過スクリーン５００上の範囲８１０（以下、矩形投影範囲８１０とも呼ぶ）と、透過スクリーン５００と同一平面（Ｄｘ−Ｄｙ平面）における従来の投影器が投影光８００を投影可能な最大の範囲８２０（以下、投影可能範囲８２０とも呼ぶ）との関係を示す図である。また、図８は、従来の透過スクリーン５００から第二の反射部７００に向かう表示光８５０（表示光８５１、８５２）の光路を概念的に示したものである。

図６に示される比較例の透過スクリーン５００は、第一の反射部６００と第二の反射部７００との間で交差する表示光８５０が出射される透過スクリーン５００の各領域が並ぶ第一の方向Ｄｘから見ると、図示しない投影器から出射される投影光８００の光軸８００Ａに直交するように配置される。そのため、図６に示される透過スクリーン５００の第一の端部５０１から前記投影器までの投影光８０１の光路長と、透過スクリーン５００の第二の端部５０２から前記投影器までの投影光８０２の光路長と、は等しくなる。したがって、前記投影器が出射する投影光８００の投影可能範囲８２０は、図７に示されるように、第二の方向Ｄｙの負方向に位置する端部８２１における第一の方向Ｄｘの範囲８２１ｈと、第二の方向Ｄｙの正方向に位置する端部８２２における第一の方向Ｄｘの範囲８２２ｈとが等しい矩形状となる。

また、図６に示される比較例の透過スクリーン５００が、図示しない投影器から出射される投影光８００の光軸８００Ａに直交するように配置されるため、投影光８０１に基づき透過スクリーン５００の第一の端部５０１から出射され、第一の反射部６００の第一入射位置６０１に入射する表示光８５１の光路長８５１Ｌは、投影光８０２に基づき透過スクリーン５００の第二の端部５０２から出射され、第一の反射部６００の第二入射位置６０２に入射する表示光８５２の光路長８５２Ｌより短くなる（光路長８５１Ｌ＜８５２Ｌ）。

言い換えると、図８で示されるように、第一の反射部６００において光路長８５１Ｌが短い表示光８５１が入射する第一入射位置６０１は、光路長８５１Ｌより長い光路長８５２Ｌの表示光８５２が入射する第二入射位置６０２より透過スクリーン５００の近くに配置される。第二の反射部７００上で表示光８５１が投影される第五の方向Ｆｘにおける範囲７０１ｈと、第二の反射部７００上で表示光８５２が投影される第五の方向Ｆｘにおける範囲７０２ｈとが等しくなるように、第二の反射部７００上の範囲７０１ｈを基準にして、第二の反射部７００からクロス点Ｃ１で交差して透過スクリーン５００の第一の端部５０１まで表示光８５１を辿ることで、透過スクリーン５００の第一の端部５０１上での投影光８００の第一の方向Ｄｘの範囲８０１ｈが概ね決定され、一方、第二の反射部７００上の範囲７０２ｈを基準にして、第二の反射部７００からクロス点Ｃ２で交差して透過スクリーン５００の第二の端部５０２まで表示光８５２を辿ることで、透過スクリーン５００の第二の端部５０２上での投影光８００の第一の方向Ｄｘの範囲８０２ｈが概ね決定される。

図７を再び参照すると、透過スクリーン５００上の第一の端部５０１における投影光８００の第一の方向Ｄｘの範囲８１１ｈが、透過スクリーン５００上の第二の端部５０２における投影光８００の第一の方向Ｄｘの範囲８１２ｈより短くなる。このような矩形投影範囲８１０に投影光８００を投射することで、例えば、視認者からみて左側（Ｙ軸負方向）と右側（Ｙ軸正方向）とで高さが同じ矩形状の虚像を生成することができる。しかしながら、比較例における虚像表示装置４００では、前記投影器の投影光８００の投影可能範囲８２０の第一の端部５０１における第一の方向Ｄｘの長さ８２１ｈに対する矩形投影範囲８１０の第一の方向Ｄｘの長さ８１１ｈの割合が、前記投影器の投影光８００の投影可能範囲８２０の第二の端部５０２における第一の方向Ｄｘの長さ８２２ｈに対する矩形投影範囲８１０の第一の方向Ｄｘの長さ８１２ｈの割合に比べて小さい。これにより、虚像の解像度が左右方向で大きく異なってしまう。

（実施形態）
次に、本実施形態の虚像表示装置１について説明する。本実施形態の虚像表示装置１における透過スクリーン２０は、第一の反射部３０と第二の反射部４０との間で交差する表示光２００が出射される透過スクリーン２０の各領域が並ぶ第一の方向Ｄｘから見ると、投影光１００の光軸１００Ａに対して傾いて配置される。具体的には、図２に示される透過スクリーン２０は、第一の反射部３０が第二の反射部４０に向けて反射した表示光２００から遠い第一の端部２１から出射する表示光２０１の第一の反射部３０までの第一の光路長２０１Ｌと、第一の反射部３０が第二の反射部４０に向けて反射した２００に第一の端部２１より近い第二の端部２２から出射する表示光２０２の第二の光路長２０２Ｌとの光路長差が、投影光１００の光軸１００Ａに垂直に配置される透過スクリーン５００における光路長差よりも小さくなるように、投影光１００の光軸１００Ａに対して傾けて配置している。

図２は、本発明の実施形態の虚像表示装置１を上側（Ｘ軸正方向）から見た図である。図２における投影光１００は、本実施形態の虚像表示装置１が矩形の虚像を表示する際の投影器１０から出射される投影光を図示したものであり、第一の投影光１０１は、投影光１００の光軸１００Ａが入射する透過スクリーン２０上の位置よりも第一の方向Ｄｘの負の方向に位置する第一の端部２１に入射する投影光を図示したものであり、第二の投影光１０２は、投影光１００の光軸１００Ａが入射する透過スクリーン５００上の位置よりも第一の方向Ｄｘの正の方向に位置する第二の端部２２に入射する投影光を図示したものである。また、図３は、本実施形態の透過スクリーン２０の正面図であり、矩形の虚像を生成する際の本実施形態の投影器１０が投影光１００を投影する透過スクリーン２０上の範囲１１０（以下、矩形投影範囲１１０とも呼ぶ）と、透過スクリーン２０と同一平面（Ｄｘ−Ｄｙ平面）における本実施形態の投影器１０が投影光１００を投影可能な最大の範囲１２０（以下、投影可能範囲１２０とも呼ぶ）との関係を示す図である。また、図４は、本実施形態の透過スクリーン２０から第二の反射部４０に向かう表示光２００（表示光２０１、２０２）の光路を概念的に示したものである。

図２に示される本実施形態の透過スクリーン２０は、投影光１００の光軸１００Ａに対して傾いて配置される。そのため、図２に示される透過スクリーン２０の第一の端部２１から投影器１０までの第一の投影光１０１の光路長１０１Ｌと、透過スクリーン２０の第二の端部２２から投影器１０までの第二の投影光１０２の光路長１０２Ｌと、は等しくならない。具体的には、第一の反射部３０が第二の反射部４０に向けて反射した表示光２００から遠い透過スクリーン２０上の第一の端部２１に入射する第一の投影光１０１の光路長１０１Ｌは、第一の反射部３０が第二の反射部４０に向けて反射した表示光２００に近い透過スクリーン２０上の第二の端部２２に入射する第二の投影光１０２の光路長１０２Ｌより短くなる。したがって、図３に示されるように、透過スクリーン２０の第一の端部２１における投影可能範囲１２１の第一の方向Ｄｘの範囲１２１ｈは、透過スクリーン２０の第二の端部２２における投影可能範囲１２２２の第二の端部２２の第一の方向Ｄｘの範囲１２２ｈより短くなる。

また、図２に示されるように、第一の投影光１０１に基づき透過スクリーン２０の第一の端部２１から出射され、第一の反射部３０の第一入射位置３１に入射する表示光２０１の光路長２０１Ｌは、第二の投影光１０２に基づき透過スクリーン２０の第二の端部２２から出射され、第一の反射部３０の第二入射位置３２に入射する表示光２０２の光路長２０２Ｌより短くなる（光路長２０１Ｌ＜２０２Ｌ）。しかしながら、本実施形態の透過スクリーン２０は、この第一の光路長２０１Ｌと第二の光路長２０２Ｌとの差が、比較例における光路長８５１Ｌと光路長８５２Ｌとの差よりも小さくなるように配置されている。

すなわち、本実施形態の透過スクリーン２０の第一の端部２１は、図４に示すように、比較例（図８）に対して第一の反射部３０側から遠ざかって配置される。
第二の反射部４０上で表示光２０１が投影される第五の方向Ｆｘの範囲４１ｈと、第二の反射部４０上で表示光２０２が投影される第五の方向Ｆｘの範囲４２ｈとが等しくなるように、第二の反射部４０上の範囲４１ｈを基準にして、第二の反射部４０からクロス点Ｃ１で交差して透過スクリーン２０の第一の端部２１まで表示光２０１を辿ることで、透過スクリーン２０の第一の端部２１上で第一の投影光１０１が投影される第一の方向Ｄｘの範囲１１１ｈが概ね決定され、一方、第二の反射部４０上の範囲４２ｈを基準にして、第二の反射部４０からクロス点Ｃ２で交差して透過スクリーン２０の第二の端部２２まで表示光２０２を辿ることで、透過スクリーン２０の第二の端部２２上での第二の投影光１０２の第一の方向Ｄｘの範囲１１２ｈが概ね決定される。

図３を再び参照すると、本実施形態の透過スクリーン２０上の第一の端部２１における第一の投影光１０１の第一の方向Ｄｘの範囲１１１ｈが、透過スクリーン２０上の第二の端部２２における第二の投影光１０２の第一の方向Ｄｘの範囲１１２ｈより短くなる。このような矩形投影範囲１１０に投影光１００を投射することで、例えば、視認者からみて左側（Ｙ軸負方向）と右側（Ｙ軸正方向）とで高さが同じ矩形状の虚像を生成することができる。

以上に説明したように、本実施形態の虚像表示装置１は、透過スクリーン２０を、第一の反射部３０が第二の反射部４０に向けて反射した表示光２００から遠い第一の端部２１から出射する表示光２０１の第一の反射部３０までの第一の光路長２０１Ｌと、第一の反射部３０が第二の反射部４０に向けて反射した２００に第一の端部２１より近い第二の端部２２から出射する表示光２０２の第二の光路長２０２Ｌとの差が小さくなるように、投影光１００の光軸１００Ａに対して傾けて配置する。これにより、透過スクリーン２０上の第一の端部２１に表示された画像Ｍに対応する虚像の大きさと、透過スクリーン２０上の第二の端部２２に表示された画像Ｍに対応する虚像の大きさとを均等にするためのワーピング処理により生じる、透過スクリーン２０上の第一の端部２１に表示する画像Ｍの大きさ（長さ１１２ｈ）と、第二の端部２２に表示する画像Ｍの大きさ（長さ１２２ｈ）と、の差を小さく抑えることができ、さらに、透過スクリーン２０上の第一の端部２１が、もう一端の第二の端部２２よりも投影器１０に近づくため、第一の端部２１側の投影器１０による投影可能範囲１２１ｈを、第二の端部２２側の投影器１０による投影可能範囲１２２ｈよりも小さくすることができる。したがって、透過スクリーン２０上の第一の端部２１における矩形投影範囲１１１ｈと投影可能範囲１２１ｈとの割合が、もう一端の第二の端部２２における矩形投影範囲１１２ｈと投影可能範囲１２２ｈとの割合に近づくため、透過スクリーン２０上の第一の端部２１に表示された画像Ｍに対応する虚像の解像度と、透過スクリーン２０上の第二の端部２２に表示された画像Ｍに対応する虚像の解像度との差を小さく抑えることができる。また、透過スクリーン２０上の第一の端部２１における矩形投影範囲１１１ｈと投影可能範囲１２１ｈとの割合と、もう一端の第二の端部２２における矩形投影範囲１１２ｈと投影可能範囲１２２ｈとの割合とを等しくすることで、透過スクリーン２０上の第一の端部２１に表示された画像Ｍに対応する虚像の解像度と、透過スクリーン２０上の第二の端部２２に表示された画像Ｍに対応する虚像の解像度とを等しくすることも可能である。

また、投影器１０は、透過スクリーン２０の第一の端部２１側に表示される画像Ｍの第一の方向Ｄｘに沿う長さ１１１ｈが、第二の端部２２側に表示される画像Ｍの第一の方向Ｄｘに沿う長さより短くなるように投影光１００（第一の投影光１０１、第二の投影光１０２）を投影してもよい。これにより、透過スクリーン２０上の第一の端部２１に表示された画像Ｍに対応する虚像の解像度と、透過スクリーン２０上の第二の端部２２に表示された画像Ｍに対応する虚像の解像度との差を小さく抑えつつ、さらに、透過スクリーン２０上の第一の端部２１に表示された画像Ｍに対応する虚像の大きさと、透過スクリーン２０上の第二の端部２２に表示された画像Ｍに対応する虚像の大きさとの差を小さく抑えることができる。

また、投影器１０は、透過スクリーン２０の第一の端部２１側に表示される画像Ｍの解像度を、第二の端部２２側に表示される画像Ｍの解像度より低くした投影光１００を（第一の投影光１０１、第二の投影光１０２）を生成してもよい。具体的には、投影器１０は、第一の方向Ｄｘの正方向にいくに従い透過スクリーン２０上に表示する画像Ｍの解像度を段階的または連続的に低くさせる。これにより、上述した透過スクリーン２０の配置以外で虚像の解像度の差をさらに低減または無くすことができる。

本発明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。本発明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。以下に変形例の一例を示す。

虚像表示装置１は、図５に示すように、透過スクリーン２０の少なくとも一部が、透過スクリーン２０近傍の第一の反射部３０の端部３０ｄ、および、透過スクリーン２０近傍の第二の反射部４０の端部４０ｄを結んだ線分よりも、第一の反射部３０と第二の反射部４０との間の表示光２００のクロス点Ｃ側に位置してもよい。斯かる構成により、虚像表示装置１のサイズを小さく抑えることができる。

また、図２では、透過スクリーン２０の第一の方向Ｄｘに並ぶ各領域２０ａ，２０ｂ，２０ｃから出射された表示光２００が、Ｙ軸方向からみたときに、各表示光２００が交差するクロス点Ｃが一致しているように図示してあるが、必ずしも、所定の方向からみて各表示光２００が交差するクロス点Ｃが一致していなくてもよい。

上記実施形態では、配光調整部１１を、自由曲面レンズまたはシリンドリカルレンズとしたが、適宜、球面または非球面の回転対称レンズやトロイダルレンズとしてもよい。

また、配光調整部１１は、投影器１０の内部に設けられていてもよい。また、単数のレンズで構成されていたが、複数のレンズ群で構成されてもよい。

また、上記実施形態では、配光調整部１１をレンズで構成したが、凹面を有するミラーで構成してもよい。

また、上記実施形態では、透過スクリーン２０を拡散フィルムとしたが、透過スクリーン２０をマイクロレンズアレイや公知の透過スクリーンで構成してもよい。透過スクリーン２０をマイクロレンズアレイで構成することで透過スクリーン２０の各領域から出射される表示光２００の配光角の大きさや配光方向を、透過スクリーン２０の領域毎に調整することができるため、より効率よく表示光２００を観察者に向けることができる。

また、透過スクリーン２０は、平板状ではなく、一部または全部の領域に曲面を有していてもよい。

また、透過スクリーン２０に対して配光調整部１１を傾けても良い。

また、表示光２００が投影される反射透過面は、車両のウインドシールドに限定されない。表示光２００が投影される反射透過面は、例えば、専用に設けられるコンバイナ部材であってもよい。

以上の説明では、本発明の理解を容易にするために、重要でない公知の技術的事項の説明を適宜省略した。

本発明は、車両に搭載するヘッドアップディスプレイ装置などの虚像を視認させる表示装置として適用可能である。

１…虚像表示装置、１０…投影器、１１…配光調整部、２０…透過スクリーン、２１…第一の端部、２２…第二の端部、３０…第一の反射部、４０…第二の反射部、１００…投影光、１０１…第一の投影光、１０１Ｌ…光路長、１０２…第二の投影光、１０２Ｌ…光路長、１１０…矩形投影範囲、１２０…投影可能範囲、２００…表示光、２０１…第一の表示光、２０２…第二の表示光、Ｄｘ…第一の方向、Ｄｙ…第二の方向

Claims (6)

1. 投影光を出射する投影器と、
   前記投影器から出射される前記投影光を背面側で受光して画像を結像し、前記画像の表示光を前面側から出射する透過スクリーンと、
   前記透過スクリーンの第一の方向に並ぶ各領域から出射された前記表示光が交差するように反射する第一反射部と、
   前記第一反射部が反射した前記表示光を反射し、視認者の前方に位置する投影部材に投影する第二反射部と、を備え、
   前記透過スクリーンは、前記第一の反射部が前記第二の反射部に向けて反射した前記表示光から遠い第一の端部から出射する前記表示光の前記第一反射部までの第一の光路長と、前記第一の反射部が前記第二の反射部に向けて反射した前記表示光に前記第一の端部より近い第二の端部から出射する前記表示光の第二の光路長との差が、前記投影光の光軸と垂直に前記透過スクリーンが配置されるよりも小さくなるように、１）前記第一の端部が、前記投影光の光軸と垂直な配置に対して前記第一の反射部から遠ざかって配置され、かつ２）前記投影光の光軸に対して傾いて配置される、
   虚像表示装置。
2. 前記投影器は、
   前記透過スクリーンの前記第一の端部側に表示される前記画像の前記第一の方向に沿う長さが、前記第二の端部側に表示される前記画像の前記第一の方向に沿う長さより短くなるように前記投影光を投影する、
   請求項１に記載の虚像表示装置。
3. 前記投影器は、
   前記透過スクリーンの前記第一の端部側に表示される前記画像の解像度を、前記第二の端部側に表示される前記画像の解像度より低くした前記投影光を生成する、
   請求項１または請求項２に記載の虚像表示装置。
4. 前記投影器は、
   前記透過スクリーンの前記第一の端部側に表示される前記画像に対応する前記虚像の解像度が、前記第二の端部側に表示される前記画像に対応する前記虚像の解像度と等しくなるように前記投影光を生成する、
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
5. 前記投影器と前記透過スクリーンとの間の前記投影光の光路上に配置され、正のパワーを有し、前記透過スクリーンの各領域から前記表示光が前記第一反射部に向けて収束するように、前記透過スクリーンに入射する前記投影光を調整する配光調整部をさらに備える、
   請求項１乃至４のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
6. 前記透過スクリーンの少なくとも一部は、前記透過スクリーン近傍の前記第一反射部の端部、および、前記透過スクリーン近傍の前記第二反射部の端部を結んだ線分よりも、前記第一反射部と前記第二反射部との間の前記表示光のクロス点側に位置する、
   請求項１乃至５のいずれか一項に記載の虚像表示装置。

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