JP7304573B2 - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Description

本開示は、ヘッドアップディスプレイ装置に関する。

画像を表示するためのヘッドアップディスプレイ装置として、例えば車両用のヘッドアップディスプレイ装置が知られている。

例えば、特許文献１記載のヘッドアップディスプレイ装置は、表示光を出射する表示器と、表示器よりも上方に配置され、表示器から出射される表示光を反射する反射部材と、反射部材で反射された表示光が入射するコンバイナ部と、表示光の出射面を覆う状態で表示器と反射部材との間に配置され、表示器から反射部材に向けて出射される表示光を透過する透過部材とを備える。

特開２０１７－２４５９１号公報

しかし、上記特許文献１におけるヘッドアップディスプレイ装置では、例えば、ヘッドアップディスプレイ装置に太陽光等の外光が入射した場合、外光が透過部材及び反射部材等で反射されて迷光が発生することがある。この場合、迷光がコンバイナ部に入射して反射されることで、ユーザに照射されることがある。これにより、ユーザは眩しく感じるため、ユーザの視認性が損なわれるという課題がある。

そこで、本開示は、外光による迷光がユーザに照射されることを抑制す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。

本開示の一態様に係るヘッドアップディスプレイ装置は、コンバイナと、情報を表す表示光を出射する表示器と、前記表示器が出射した前記表示光を前記コンバイナに向けて反射する反射ミラーと、前記表示器及び前記反射ミラーを収容する筐体と、前記表示器と前記反射ミラーとの間の光路上に配置され、前記表示器を覆う透光カバーと、前記表示器の表示面を塞ぐように覆う開口部を有し、前記透光カバーを前記表示器に係合する枠体と、を備え、前記透光カバーが前記コンバイナよりも鉛直下方側に配置されており、前記透光カバーは、外部から前記筐体の内部に入射した外光を前記反射ミラーよりも鉛直下方側に向けて反射する姿勢で前記筐体に支持され、前記透光カバーは、前記開口部を覆うように前記枠体に配置されている。

なお、この包括的又は具体的な態様は、システム、方法又は集積回路などの任意な組み合わせで実現されてもよい。

本開示のヘッドアップディスプレイ装置は、外光による迷光がユーザに照射されることを抑制することができる。

図１は、実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ装置を横から見た場合の使用例を示す模式図である。 図２は、実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ装置を車室から見た場合の使用例を示す模式図である。 図３は、実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ装置を示す斜視図である。 図４は、実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ装置を示す分解斜視図である。 図５は、図３のＡ－Ａ線におけるヘッドアップディスプレイ装置の断面図である。 図６は、反射ミラーと透光カバーとの位置の関係性を示す図である。 図７は、反射ミラーと表示器と透光カバーとの位置の関係性を示す図である。 図８は、透光カバーに入射する表示光における、入射角と反射率との関係を示す図である。 図９は、ヘッドアップディスプレイ装置に外光が入射した場合の様子を例示した模式断面図である。

（本開示の基礎となった知見）
例えば、ヘッドアップディスプレイ装置の透光カバーに太陽光等の外光が入射した場合、透光カバーで反射し、反射ミラーで反射されることで迷光が発生する場合がある。この場合、迷光がコンバイナに入射して反射し、ユーザに照射されてしまうことがある。これにより、ユーザは眩しく感じるため、ユーザの視認性が損なわれてしまう。

そこで、本開示の一態様に係るヘッドアップディスプレイ装置は、コンバイナと、情報を表す表示光を出射する表示器と、前記表示器が出射した前記表示光を前記コンバイナに向けて反射する反射ミラーと、前記表示器及び前記反射ミラーを収容する筐体と、前記表示器と前記反射ミラーとの間の光路上に配置され、前記表示器を覆う透光カバーとを備え、前記透光カバーが前記コンバイナよりも鉛直下方側に配置されている場合において、前記透光カバーは、外部から前記筐体の内部に入射した外光を前記反射ミラーよりも鉛直下方側に向けて反射する姿勢で前記筐体に支持される。

これによれば、透光カバーに外光が入射しても、透光カバーが反射ミラーよりも鉛直下方側に向けて反射するため、反射ミラーに光が入射し難くなっている。つまり、このヘッドアップディスプレイ装置では、透光カバーで反射した光が反射ミラーに入射し難い構成であるため、反射ミラーで反射した光がコンバイナに入射し難くなる。また、ヘッドアップディスプレイ装置を他の車両へ取付けることを考えると、コンバイナのチルト角度が変わるため、透光カバーが鉛直上方側に向けて外光を反射する構成では、透光カバーで反射した外光が反射ミラーを経由してコンバイナに入射し、ユーザへ向かう光路が生じやすくなる。しかし、上記一態様に係るヘッドアップディスプレイ装置では、透光カバーが鉛直下方側に向けて外光を反射するため、上述の光路の発生を抑えることができる。

したがって、このヘッドアップディスプレイ装置では、外光による迷光がユーザに照射されることを抑制することができる。また、互いに異なる複数の車種に対するヘッドアップディスプレイ装置の共用化を図ることができる。

また、本開示の他の一態様に係るヘッドアップディスプレイ装置において、前記透光カバーは、前記反射ミラーよりも鉛直下方側に配置され、前記反射ミラーの鉛直下端と前記透光カバーの鉛直上端とを結ぶ直線と、前記透光カバーの前記反射ミラー側の表面に平行な平面との鉛直上方側の角度が９０°未満である。

例えば、この角度が９０°以上であれば、透光カバーと反射ミラーとが対向する位置に配置されることとなる。つまり、鉛直方向において、透光カバーと反射ミラーとが同等の高さに位置することとなる。これでは、透光カバーに入射した外光が反射ミラーに向けて反射され易くなってしまう。その結果、反射ミラーで反射された外光がコンバイナに入射して反射されてしまい、ユーザに照射され易くなってしまう。

しかし、本開示によれば、この角度が９０°未満となる位置に、透光カバーが配置されるため、例えば透光カバーが反射ミラーよりも鉛直下方側に配置されることとなる。このため、透光カバーに入射した外光が反射ミラーに向けて反射され難くなる。つまり、このヘッドアップディスプレイ装置では、透光カバーで反射した光が反射ミラーに、より入射し難い構成となるため、反射ミラーで反射した光がコンバイナに、より入射し難くなる。このため、このヘッドアップディスプレイ装置では、外光による迷光がユーザに照射されることを、より抑制することができる。

また、本開示の他の一態様に係るヘッドアップディスプレイ装置において、前記表示器は、前記表示光を出射する出射面を有し、前記透光カバーは、前記出射面と平行である。

これによれば、表示器の出射面から出射した表示光が透光カバーで反射され難くなり、表示器の出射面から出射した光が透光カバーを透過し易くなる。このため、表示器の出射面から出射した表示光は、コンバイナに確実に入射し易くなる。その結果、ユーザは、コンバイナに照射された表示光を確実に視認することができる。

また、本開示の他の一態様に係るヘッドアップディスプレイ装置において、前記出射面から前記透光カバーの前記反射ミラー側の表面までの距離は、１ｍｍ以下である。

例えば、出射面から透光カバーの表面までの距離が１ｍｍよりも大きいと、表示光が、透光カバーと出射面との間で反射し易くなる。このため、反射した表示光が透光カバーから出射されてコンバイナに入射すると、コンバイナに二重像ないし多重像が映って見えてしまうことがある。

しかし、本実施の形態によれば、透光カバーと出射面との距離が近いため、コンバイナに二重像ないし多重像が投影され難くなる。

また、本開示の他の一態様に係るヘッドアップディスプレイ装置において、前記反射ミラーの中心と前記表示器の中心とを結ぶ直線から前記表示器の中心の前記反射ミラー側における前記表示器の出射面の法線に向ける方向は、前記表示器から出射する直線偏光の偏光軸と同一の方向である。

例えば、表示器が偏光軸を有する場合、表示器からは偏光軸と平行な表示光が出射する。例えば、表示器がＰ偏光の表示光を出射する場合、Ｓ偏光に比べＰ偏光の反射率は低いため、表示光が透光カバーと表示器との間で反射した後に透光カバーから出射しても、表示光の強度は低下している。このため、透光カバーと表示器との間で反射した表示光が透光カバーから透過して反射ミラーを介してコンバイナに入射しても、ユーザは、強度が低下した表示光を認識し難くなる。このため、コンバイナに二重像が投影され難くなる。その結果、コンバイナにおけるユーザの視認性の低下を抑制することができる。

以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。

なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。また、以下の実施の形態において、略平行などの表現を用いている。例えば、略平行は、完全に平行であることを意味するだけでなく、実質的に平行である、すなわち、例えば数％程度の誤差を含むことも意味する。また、略平行は、本開示による効果を奏し得る範囲において平行という意味である。他の「略」を用いた表現についても同様である。

以下、実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ装置について説明する。

（実施の形態）
［構成：ヘッドアップディスプレイ装置１］
図１は、実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１を横から見た場合の使用例を示す模式図である。図２は、実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１を車室から見た場合の使用例を示す模式図である。

図１及び図２に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置１は、例えば、自動車等の車両２のダッシュボード５に配置されている。車両２のダッシュボード５（インストルメントパネルともいう）の上方には、フロントガラス３が配置されている。ヘッドアップディスプレイ装置１のコンバイナ４１は、ダッシュボード５とフロントガラス３との間に配置される。

ヘッドアップディスプレイ装置１は、運転者又は同乗者等であるユーザ９に対して、コンバイナ４１に画像を映し出すことができる装置である。つまり、ヘッドアップディスプレイ装置１は、表示器５０が出射する画像を構成する表示光をコンバイナ４１に投影させることで、表示光が示す画像をユーザ９に表示する。表示光は、数字、文字及び図形等を含む画像の情報を表す光であり、コンバイナ４１に虚像８として表示される。

図３は、実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１を示す斜視図である。図４は、実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１を示す分解斜視図である。図５は、図３のＡ－Ａ線におけるヘッドアップディスプレイ装置１の断面図である。以下の説明において、ヘッドアップディスプレイ装置１のコンバイナ４１が立姿勢のときの幅方向をＸ軸方向と規定し、Ｘ軸方向と直交する方向でありコンバイナ４１が直立する方向をＺ軸方向と規定し、Ｘ軸方向及びＺ軸方向と直交する方向をＹ方向と規定する。図４以降においても同様である。

図３、図４及び図５に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置１は、筐体１０ａと、コンバイナ４１と、反射ミラー８０と、透光カバー７０と、表示器５０とを備える。

＜筐体１０ａ＞
筐体１０ａは、コンバイナ４１、反射ミラー８０、透光カバー７０、及び、表示器５０を収容する収容体である。筐体１０ａは、図２のダッシュボード５内に取付けられた状態で、車両２に固定される。筐体１０ａは、例えば、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の樹脂等で構成されている。

筐体１０ａは、第１筐体１０と、第２筐体２０と、遮光カバー３０と、枠体６０とを有する。

第１筐体１０は、第２筐体２０とで収容体を構成し、遮光カバー３０、枠体６０、コンバイナ４１、反射ミラー８０、透光カバー７０、及び、表示器５０等を収容する。第１筐体１０は、ヘッドアップディスプレイ装置１の外殻の一部を構成している。

第１筐体１０のＺ軸プラス方向側の中央部分には、コンバイナ４１を配置するための開口部１１が形成される。開口部１１は、コンバイナ４１が寝姿勢となった時に、コンバイナ４１を収容することが可能な大きさに形成される。

また、第１筐体１０は、第２筐体２０に対してＺ軸プラス方向側に配置されるカバーである。第１筐体１０のＺ軸マイナス方向側の端部には、係止部が形成されている。係止部は、例えば爪片であり、第２筐体２０の被係止部と係合する。つまり、係止部と被係止部とが係合することで、第１筐体１０と第２筐体２０とが互いに支持し合う。

第２筐体２０は、第１筐体１０に対してＺ軸マイナス方向側に配置される下カバーである。第２筐体２０は、第１筐体１０に固定され、かつ、図２のダッシュボード５に搭載された際に車両２に固定される。つまり、第２筐体２０は、車両２に固定されることで、第１筐体１０等を支持する。第２筐体２０は、ヘッドアップディスプレイ装置１の外殻の一部を構成している。

遮光カバー３０は、コンバイナ４１と表示器５０との間に配置される。遮光カバー３０は、第１筐体１０及び第２筐体２０に収容され、第１筐体１０の開口部１１からその一部が視認可能に露出している。

遮光カバー３０は、底板部３１と、立壁部３２とを有する。

底板部３１は、平面視形状が略矩形状の平板である。底板部３１は、Ｘ－Ｙ平面に対して略平行に配置され、コンバイナ４１と表示器５０との間に配置されることで、コンバイナ４１と表示器５０との間を仕切っている。

底板部３１のＺ軸プラス方向側には、コンバイナ４１が配置される。底板部３１の表面側であるＺ軸プラス方向側の面は、第１筐体１０の開口部１１から露出した状態で視認可能である。底板部３１は、第１筐体１０の開口部１１と同等の大きさである。底板部３１は、第１筐体１０の開口部１１を通過する外光を遮光したり、表示器５０によって発生した迷光が第１筐体１０の開口部１１を介して通過しないように遮光したりする。

また、底板部３１の裏面には、表示器５０及び枠体６０を支持するための係合部が形成されている。本実施の形態では、枠体６０が表示器５０に固定された状態で、ネジ等の固定部材が係合部に螺合することによって、表示器５０が遮光カバー３０に固定されている。

立壁部３２は、底板部３１の外周端縁に形成され、底板部３１に対してＺ軸プラス方向側に突出した側壁である。立壁部３２は、第１筐体１０の開口部１１の形状に沿って、底板部３１の外周端縁の一部分に形成されている。

立壁部３２は、一対の第１支持部３３と、一対の第２支持部３４とを有する。

一対の第１支持部３３は、コンバイナ４１を回動可能に支持するための支持部である。一対の第１支持部３３は、コンバイナ４１のＹ軸方向側の両端を支持する。具体的には、第１支持部３３は、コンバイナ支持部４２の突起部４２ａ（後述する）が挿入される挿入穴である。つまり、コンバイナ支持部４２及び一対の第１支持部３３は、ヒンジを構成する。

一対の第２支持部３４は、反射ミラー８０を支持するための支持部であり、立壁部３２におけるＸ軸プラス方向側の端部の中央部分に形成されている。一対の第２支持部３４は、反射ミラー８０をＺ－Ｙ平面と略平行な姿勢で支持することが可能である。本実施の形態では、一対の第２支持部３４は、反射ミラー８０がＺ軸方向からスライド挿入されることで、反射ミラー８０のＹ軸方向の両端に形成されている一対の支持片と係合することで、反射ミラー８０を支持している。

また、遮光カバー３０は、切欠き部３５を有する。

切欠き部３５は、表示器５０から出射した表示光を通過させて、反射ミラー８０に入射させるように切欠かれている。切欠き部３５は、一対の第２支持部３４の間であり、立壁部３２から底板部３１に跨って形成されている。切欠き部３５は、遮光カバー３０におけるＸ軸プラス方向側の端部の中央部分に形成されている。

枠体６０は、透光カバー７０を所定の姿勢で支持するための保持部材である。枠体６０は、自身の姿勢と同等の姿勢で透光カバー７０を支持することができる。

枠体６０は、表示器５０の係合部と係合するための複数の被係合部を有する。枠体６０は、表示器５０のＸ軸プラス方向側の面である出射面５１ａを覆うように配置され、複数の被係合部が表示器５０の係合部と係合することで、表示器５０に固定される。本実施の形態では、枠体６０は、Ｚ－Ｙ平面に対してＸ軸プラス方向に下り傾斜する姿勢で、表示器５０に固定されている。

枠体６０には、透光カバー７０が嵌め込まれる開口部６１が形成されている。開口部６１は、表示器５０の出射面５１ａと対向し、透光カバー７０によって覆われている。本実施の形態では、枠体６０は、矩形状をなし、開口部６１も矩形状をなしている。

開口部６１の寸法は、反射ミラー８０の寸法よりも小さい。つまり、開口部６１のＺ軸プラス方向側の端縁から開口部６１のＺ軸マイナス方向側の端縁までの距離が、反射ミラー８０のＺ軸プラス方向側の端縁から反射ミラー８０のＺ軸マイナス方向側の端縁までの距離よりも小さい。また、Ｙ軸方向においても同様に、開口部６１の寸法の方が反射ミラー８０の寸法の方よりも小さい。

＜コンバイナ４１＞
コンバイナ４１は、例えばハーフミラーであり、板ガラスと、この板ガラスの一方の面に蒸着された錫又は銀等の光半透過膜とで構成されている。コンバイナ４１は、半透過性を有しており、ユーザ９がコンバイナ４１を通して車両２の進行方向を目視できるように形成されている。例えば、コンバイナ４１は、凸状の板又は凹状の板である。

コンバイナ４１は、反射ミラー８０が反射した表示光が投影されることで図１の虚像８を表示する表示パネルである。コンバイナ４１は、平面視で略矩形状をなしているが、形状は特に限定されず、多角形状、円形状等であってもよい。

コンバイナ４１は、寝姿勢となって、第１筐体１０の開口部１１に収納された収納状態で遮光カバー３０に保持される。また、コンバイナ４１は、立姿勢となって、開口部１１の開口面に対して起立状態で、遮光カバー３０に保持される。収納状態とは、コンバイナ４１の投影面４１ａがＸ－Ｙ平面と略平行な姿勢の状態である。起立状態とは、コンバイナ４１の表面がＺ－Ｙ平面と略平行な姿勢の状態である。

コンバイナ４１の投影面４１ａは、反射ミラー８０で反射された表示光が入射する表面であり、ユーザと対向する面であり、Ｘ軸プラス方向側の面である。

コンバイナ４１は、コンバイナ支持部４２によって、遮光カバー３０に対して回動可能に支持される。コンバイナ支持部４２は、Ｙ軸方向に長尺な棒状の支持部材であり、コンバイナ４１を所定の姿勢で支持する。コンバイナ支持部４２は、遮光カバー３０の立壁部３２に形成されている一対の第１支持部３３に、一対一で挿入される円柱状の一対の突起部４２ａを有する。一対の突起部４２ａは、Ｙ軸方向と略平行な軸心周りで第１支持部３３に支持される。これにより、コンバイナ支持部４２は、コンバイナ４１を、Ｙ軸方向と略平行な軸心周りで回動可能に支持する。

＜反射ミラー８０＞
反射ミラー８０は、Ｚ－Ｙ平面と略平行な姿勢となるように、遮光カバー３０の一対の第２支持部３４に支持されている。つまり、反射ミラー８０は、遮光カバー３０の切欠き部３５の一部を覆うように、遮光カバー３０に支持されている。具体的には、反射ミラー８０には、Ｙ軸方向の両端に、一対の係合部が形成されている。一対の係合部が遮光カバー３０における一対の第２支持部３４にスライド挿入されることで、反射ミラー８０は、遮光カバー３０の第２支持部３４に支持される。

反射ミラー８０は、Ｚ軸方向において、コンバイナ４１よりも、下側（Ｚ軸マイナス方向側）に配置され、表示器５０、枠体６０、及び、透光カバー７０よりも上側（Ｚ軸プラス方向側）に配置される。つまり、反射ミラー８０は、Ｚ軸方向において、コンバイナ４１と、透光カバー７０との間に配置される。

反射ミラー８０は、表示器５０が出射した表示光を、コンバイナ４１に向けて反射する。具体的には、反射ミラー８０は、表示器５０から出射された表示光であり、透光カバー７０を透過した表示光をコンバイナ４１の投影面４１ａに向けて反射する、つまり表示光をコンバイナ４１の投影面４１ａに投影させる。例えば、反射ミラー８０は、凸面鏡又は凹面鏡である。

本実施の形態では、反射ミラー８０は、Ｙ軸方向に長尺な矩形状の鏡である。なお、反射ミラー８０の形状は、特に限定されず、多角形状、及び、円形状であってもよい。

＜透光カバー７０＞
透光カバー７０は、枠体６０の開口部６１の開口面を覆う（塞ぐ）ように、開口部６１に固定される。つまり、透光カバー７０は、表示器５０と反射ミラー８０との間の光路上に配置される。透光カバー７０は、表示器５０の出射面５１ａと対向する姿勢で枠体６０に配置され、表示器５０の出射面５１ａを覆っている。

また、透光カバー７０は、表示器５０の出射面５１ａに埃、ゴミ等の侵入を抑制する防汚カバーとしての役割も果たす。例えば、透光カバー７０の反射ミラー８０側の表面にハードコート処理が行われていてもよい。この場合、この表面に埃、ゴミ等が付着しても、汚れを拭き取り易くなる。

また、透光カバー７０は、出射面５１ａと平行となる姿勢で、枠体６０に配置される。また、透光カバー７０は、表示器５０の出射面５１ａから透光カバー７０の反射ミラー８０側の表面までの距離が１ｍｍ以下となる位置に配置される。透光カバー７０の反射ミラー８０側の表面は、反射ミラー８０と対向する透光カバー７０の面であり、透光カバー７０のＸ軸プラス方向側の面であり、表示光を出射する出射面である。

透光カバー７０は、透光カバー７０における反射ミラー８０側の表面と、出射面部５１側の裏面（入射面）とは略平行な、平板状の薄板、又は、湾曲した薄板等である。

図６は、反射ミラー８０と透光カバー７０との位置の関係性を示す図である。

図５及び図６に示すように、透光カバー７０は、反射ミラー８０の鉛直下端の点Ｐ１と透光カバー７０の鉛直上端の点Ｐ２とを結ぶ直線Ｖ１と、透光カバー７０の反射ミラー８０側の表面と平行な平面Ｖ２（点Ｐ２よりも鉛直上方側に延びる延長線と）との鉛直上方側の角度θが９０°未満となる位置に配置される。つまり、透光カバー７０は、Ｚ軸方向において、反射ミラー８０よりも鉛直下方側に配置される。鉛直上方向側とは、Ｚ軸プラス方向側であり、鉛直下方向側とは、Ｚ軸マイナス方向側である。

図７は、反射ミラー８０と表示器５０と透光カバー７０との位置の関係性を示す図である。

図７に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置１では、反射ミラー８０の略中心と表示器５０の略中心とを結ぶ直線Ｈ１から、表示器５０の略中心の反射ミラー８０側における表示器５０の出射面５１ａの法線Ｈ２に向ける方向Ｋ１は、出射面部５１から出射する直線偏光の偏光軸Ｋ２と略同一の方向である。つまり、出射面部５１から直線Ｈ１に沿って出射した直線偏光が透光カバー７０の表面にＰ偏光として入射するように、透光カバー７０は、枠体６０に固定される。本実施の形態の出射面部５１は、Ｐ偏光の表示光を出射するための、偏光軸を有する。Ｐ偏光の振動方向は、出射面部５１の出射面５１ａと平行な方向であり、Ｚ軸プラス方向からＸ軸マイナス方向に傾く方向である。

ここで、方向Ｋ１は、法線Ｈ２から直線Ｈ１に傾く方向である。また、反射ミラー８０の表面は、コンバイナ４１及び透光カバー７０と対向する面であり、Ｘ軸マイナス方向側の面である。

また、反射ミラー８０の略中心とは、反射ミラー８０自体の中心でもよく、反射ミラー８０の表面の中心でもよい。また、表示器５０の略中心とは、表示器５０自体の中心でもよく、表示器５０の出射面部５１の中心でもよく、出射面部５１の出射面５１ａの中心でもよい。本実施の形態では、表示器５０の略中心とは、出射面部５１の中心である。

例えば透光カバー７０は、ポリカーボネート等から構成されていてもよい。この場合、表示光の透光カバー７０への入射角、すなわち直線Ｈ１と法線Ｈ２とがなす角φが大きくなるにつれて、Ｐ偏光の反射率は小さくなる。少なくとも透光カバー７０のＸ軸マイナス方向側の面（透光カバー７０の裏面）は、低反射率の面である。例えば、透光カバー７０の裏面におけるＰ偏光の表示光の反射率は、５％未満であってもよい。なお、透光カバー７０の表面も、このような低反射率の面であってもよい。

また、透光カバー７０は、筐体１０ａの内部に入射した外光を、反射ミラー８０よりも鉛直下方側（Ｚ軸マイナス方向側）に向けて反射する姿勢で筐体１０ａに支持される。具体的には、透光カバー７０は、Ｚ－Ｙ平面に対してＸ軸プラス方向に下り傾斜する姿勢で枠体６０に支持される。当然のことながら、透光カバー７０の姿勢は、枠体６０の姿勢に依存する。

＜表示器５０＞
図４及び図５に示すように、表示器５０は、情報を表す表示光を出射することで、所定の画像をコンバイナ４１に投影することができる。表示器５０は、例えば、液晶ディスプレイ等を有する液晶表示装置である。表示器５０は、出射面部５１から表示光を出射する。出射面部５１から出射した表示光は、透光カバー７０に入射して透過し、反射ミラー８０に入射して反射し、コンバイナ４１の投影面４１ａに投影される。

表示器５０は、出射面部５１と、第３筐体５２と、発光モジュール５３と、第１集光レンズ５４と、第２集光レンズ５５とを有する。

出射面部５１は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）等の液晶表示素子である。例えば、出射面部５１は、光透過型又は光半透過型のＴＦＴ液晶（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）等である。出射面部５１では、裏面側から光が照射されることで、透過した光によって、表面側である出射面５１ａが発光する。出射面部５１は、図１の車両２に搭載された制御部からの制御指示に応じて数字、文字及び図形等を含む画像を示す表示光を、出射面５１ａから出射させる。出射面部５１は、車両２側から得られる交流電力により駆動する。

また、出射面部５１は、規定方向と平行な方向に偏光軸Ｋ２を有する。本実施の形態では、偏光軸Ｋ２は、Ｚ軸方向に対してＸ軸プラス方向に向かって僅かに下り傾斜している。

また、出射面部５１は、発光モジュール５３の光軸Ｊと直交する平面に対して傾斜している。具体的には、出射面部５１は、光軸Ｊと直交する平面よりも起き上がる姿勢（Ｚ－Ｙ平面と略平行となるような姿勢）で第３筐体５２に固定されている。

第３筐体５２は、発光モジュール５３、第１集光レンズ５４、及び、第２集光レンズ５５等を収容する収容体である。第３筐体５２は、遮光カバー３０の底板部３１のＺ軸マイナス方向側に配置され、底板部３１の裏面に形成されている係合部に係合することで、底板部３１に支持されている。第３筐体５２は、例えば、ネジ等の固定部材によって底部に固定されている。

第３筐体５２には、枠体６０の複数の被係合部と係合するための、複数の係合部が形成されている。複数の係合部は、枠体６０の複数の被係合部と係合する凸状の爪片である。

発光モジュール５３は、光源５３ａと、基板５３ｂとを有する。

光源５３ａは、第１集光レンズ５４及び第２集光レンズ５５を介して、出射面部５１の裏側から出射面部５１に向けて光を照射する姿勢で、基板５３ｂに実装される。光源５３ａは、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）で構成される。例えば、光源５３ａは、車両２内の電源（不図示）から得られる直流電力により駆動する。光源５３ａは、制御部からのＯＮ信号又はＯＦＦ信号に応じて、点灯又は消灯する。

基板５３ｂは、第１集光レンズ５４、第２集光レンズ５５及び透光カバー７０側の面に光源５３ａを実装している。基板５３ｂは、Ｚ－Ｙ平面に対してＸ軸プラス方向に下り傾斜する姿勢で第３筐体５２に支持される。本実施の形態では、基板５３ｂは、透光カバー７０よりもＸ軸マイナス方向側に傾いている。なお、基板５３ｂの裏面側（光源５３ａ側とは反対側）には、ヒートシンクが固定されていてもよい。

第１集光レンズ５４は、光源５３ａから出射された光を第２集光レンズ５５に向けて集光するレンズである。第１集光レンズ５４は、ガラス及び透明樹脂等で構成されている。本実施の形態では、第１集光レンズ５４は、凸状のレンズである。

第１集光レンズ５４は、光源５３ａから出射される出射方向側に配置され、光源５３ａと第２集光レンズ５５との間の光路上に配置されている。本実施の形態では、第１集光レンズ５４は、第１集光レンズ５４の中心軸が光源５３ａの光軸と略一致する姿勢で第３筐体５２に支持されている。

第２集光レンズ５５は、光源５３ａから出射された光を、第１集光レンズ５４を介して出射面部５１に向けて集光するレンズである。第２集光レンズ５５から出射された光は、出射面部５１の裏面全体に照射される。第２集光レンズ５５は、ガラス及び透明樹脂等で構成されている。第２集光レンズ５５は、凸状のレンズである。

第２集光レンズ５５は、光源５３ａから出射される出射方向側に配置され、出射面部５１と第１集光レンズ５４との間の光路上に配置されている。第２集光レンズ５５は、第２集光レンズ５５の中心軸が、第１集光レンズ５４の中心軸と略一致する姿勢で、第３筐体５２に支持されている。

［動作］
このように構成されたヘッドアップディスプレイ装置１では、表示器５０の光源５３ａが出射した光が第１集光レンズ５４及び第２集光レンズ５５を透過して、出射面部５１の裏面の全面に照射される。これにより、出射面部５１の表面である出射面５１ａからは、画像を含む表示光が出射される。表示器５０の出射面５１ａから出射された表示光は、透光カバー７０の裏面に入射して透過して、透光カバー７０の表面から出射する。透光カバー７０の表面から出射した表示光は、反射ミラー８０に入射して反射し、コンバイナ４１の投影面４１ａに投影される。つまり、このヘッドアップディスプレイ装置１では、虚像８である画像を含む表示光をコンバイナ４１に投射することにより、ユーザ９に向けて反射させる。これにより、虚像８である画像がユーザ９から見てコンバイナ４１に表示されることで、ユーザ９は、車両２の進行方向におけるフロントガラス３の前方の景色上に、虚像８である画像を重ね合わせて見ることができる。

［作用効果］
次に、本実施の形態におけるヘッドアップディスプレイの作用効果について説明する。

上述したように、本実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１は、コンバイナ４１と、情報を表す表示光を出射する表示器５０と、表示器５０が出射した表示光をコンバイナ４１に向けて反射する反射ミラー８０と、表示器５０及び反射ミラー８０を収容する筐体１０ａと、表示器５０と反射ミラー８０との間の光路上に配置され、表示器５０を覆う透光カバー７０とを備える。そして、透光カバー７０がコンバイナ４１よりも鉛直下方側に配置されている場合において、透光カバー７０は、外部から筐体１０ａの内部に入射した外光を反射ミラー８０よりも鉛直下方側に向けて反射する姿勢で筐体１０ａに支持される。

例えば、ヘッドアップディスプレイ装置の透光カバーに太陽光等の外光が入射した場合、透光カバーで反射し、反射ミラーで反射されることで迷光が発生する場合がある。この場合、迷光がコンバイナに入射して反射し、ユーザに照射されてしまうことがある。これにより、ユーザは眩しく感じるため、ユーザの視認性が損なわれてしまう。

しかしながら、本実施の形態の図９（図９は、ヘッドアップディスプレイ装置に外光が入射した場合の様子を例示した模式断面図である。）に示すように、透光カバー７０に外光が入射しても、透光カバー７０が反射ミラー８０よりも鉛直下方側に向けて反射するため、反射ミラー８０に光が入射し難くなっている。つまり、このヘッドアップディスプレイ装置１では、透光カバー７０で反射した光が反射ミラー８０に入射し難い構成であるため、反射ミラー８０で反射した光がコンバイナ４１に入射し難くなる。また、ヘッドアップディスプレイ装置１を他の車両へ取付けることを考えると、コンバイナ４１のチルト角度が変わるため、従来のように透光カバーが鉛直上方側に向けて外光を反射する構成では、透光カバーで反射した外光が反射ミラーを経由してコンバイナに入射し、ユーザへ向かう光路が生じやすくなる。しかし、本実施の形態におけるヘッドアップディスプレイ装置１では、透光カバー７０が鉛直下方側に向けて外光を反射するため、上述の光路の発生を抑えることができる。

したがって、このヘッドアップディスプレイ装置１では、外光による迷光がユーザ９に照射されることを抑制することができる。

また、本実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１において、透光カバー７０は、反射ミラー８０よりも鉛直下方側に配置される。そして、反射ミラー８０の鉛直下端と透光カバー７０の鉛直上端とを結ぶ直線と、透光カバー７０の反射ミラー８０側の表面と平行な平面との鉛直上方側の角度θが９０°未満である。

例えば、この角度が９０°以上であれば、透光カバーと反射ミラーとが対向する位置に配置されることとなる。つまり、鉛直方向において、透光カバーと反射ミラーとが同等の高さに位置することとなる。これでは、透光カバーに入射した外光が反射ミラーに向けて反射され易くなってしまう。その結果、反射ミラーで反射された外光がコンバイナに入射して反射されてしまい、ユーザに照射され易くなってしまう。

しかし、本開示によれば、この角度θが９０°未満となる位置に、透光カバー７０が配置されるため、例えば透光カバー７０が反射ミラー８０よりも鉛直下方側に配置されることとなるため、透光カバー７０に入射した外光が反射ミラー８０に向けて反射され難くなる。つまり、このヘッドアップディスプレイ装置１では、透光カバー７０で反射した光が反射ミラー８０に、より入射し難い構成となるため、反射ミラー８０で反射した光がコンバイナ４１に、より入射し難くなる。このため、このヘッドアップディスプレイ装置１では、外光による迷光がユーザ９に照射されることを、より抑制することができる。

また、本実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１は、表示器５０は、表示光を出射する出射面５１ａを有する。そして、透光カバー７０は、出射面５１ａと平行である。

これによれば、表示器５０の出射面５１ａから出射した表示光が透光カバー７０で反射され難くなり、表示器５０の出射面５１ａから出射した光が透光カバー７０を透過し易くなる。このため、表示器５０の出射面５１ａから出射した表示光がコンバイナ４１に確実に入射させることができる。その結果、ユーザ９は、コンバイナ４１に照射された表示光を確実に視認することができる。

また、本実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１において、出射面５１ａから透光カバー７０の反射ミラー８０側の表面までの距離は、１ｍｍ以下である。

例えば、出射面から透光カバーの表面までの距離が１ｍｍよりも大きいと、表示光が、透光カバーと出射面との間で反射し易くなるため、コンバイナに二重像ないし多重像が形成され易くなる。

しかし、本実施の形態によれば、透光カバー７０と出射面５１ａとの間で表示光が反射することが抑制されるため、コンバイナ４１に二重像ないし多重像が投影され難くなる。その結果、コンバイナ４１におけるユーザ９の視認性が向上する。

また、本実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１において、反射ミラー８０の中心と表示器５０の中心とを結ぶ直線Ｈ１から、表示器５０の中心の反射ミラー８０側における表示器５０の出射面部５１の出射面５１ａの法線Ｈ２に向ける方向Ｋ１は、表示器５０から出射する直線偏光の偏光軸Ｋ２と同一の方向である。

これによれば、表示器５０の出射面部５１は、Ｚ軸プラス方向からＸ軸マイナス方向に向かって傾いた偏光軸Ｋ２を有する場合、出射面５１ａから直線Ｈ１に沿って出射した直線偏光は、透光カバー７０にＰ偏光の表示光となって入射する。ここで、図８は、透光カバー７０に入射する表示光における、入射角と反射率との関係を示す図である。図８に示すように、Ｐ偏光の表示光は、入射角φが大きくなると、透光カバー７０で反射率が低下する傾向にある。このため、Ｐ偏光の表示光は、Ｓ偏光に比べ透光カバー７０と出射面部５１との間で反射すると、強度が低下してしまう。これにより、反射した表示光が透光カバー７０から透過して反射ミラー８０を介してコンバイナ４１に入射しても、ユーザ９は、強度が低下した表示光を認識し難くなる。このため、コンバイナ４１に二重像が投影され難くなる。その結果、コンバイナ４１におけるユーザ９の視認性の低下を抑制することができる。

（その他変形例等）
以上、本開示について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、上記実施の形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ装置は、表示器から透光カバーを介して反射ミラーに表示光を投影するが、反射ミラーは、２個以上用いられてもよい。また、反射ミラーに加えて、又は、反射ミラーの代わりにレンズ等の他の光学部品が用いられてもよい。

また、上記実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ装置において、透光カバーは、透過する表示光の位相差を変更させてもよい。例えば、表示器から直線偏光の表示光が出射される場合、コンバイナがユーザに対して直線偏光の表示光を反射する。このときに、ユーザが偏光サングラス等の眼鏡をかけている場合、表示光の偏光軸によっては、ユーザがコンバイナで反射された表示光を視認することができなくなる場合がある。このため、透光カバーは、透過する表示光の位相差を２分の１波長ずらしたり、透過する表示光の偏光軸を回転させたりする機能を有していてもよい。

その他、実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。

１ ヘッドアップディスプレイ装置
１０ａ 筐体
４１ コンバイナ
５０ 表示器
５１ａ 出射面
７０ 透光カバー
８０ 反射ミラー

Claims (4)

1. コンバイナと、
   情報を表す表示光を出射する表示器と、
   前記表示器が出射した前記表示光を前記コンバイナに向けて反射する反射ミラーと、
   前記表示器及び前記反射ミラーを収容する筐体と、
   前記表示器と前記反射ミラーとの間の光路上に配置され、前記表示器を覆う透光カバーと、
   前記表示器の表示面を塞ぐように覆う開口部を有し、前記透光カバーを前記表示器に係合する枠体と、を備え、
   前記透光カバーが前記コンバイナよりも鉛直下方側に配置されており、前記透光カバーは、外部から前記筐体の内部に入射した外光を前記反射ミラーよりも鉛直下方側に向けて反射する姿勢で前記筐体に支持され、
   前記透光カバーは、前記開口部を覆うように前記枠体に配置されている
   ヘッドアップディスプレイ装置。
2. 前記透光カバーは、前記反射ミラーよりも鉛直下方側に配置され、
   前記反射ミラーの鉛直下端と前記透光カバーの鉛直上端とを結ぶ直線と、前記透光カバーの前記反射ミラー側の表面に平行な平面との鉛直上方側の角度が９０°未満である
   請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
3. 前記表示器は、前記表示光を出射する出射面を有し、
   前記透光カバーは、前記出射面と平行である
   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. 前記反射ミラーの中心と前記表示器の出射面の中心とを結ぶ直線から前記表示器の前記出射面における中心の前記反射ミラー側における前記表示器の前記出射面の法線に向ける方向は、前記表示器から出射する直線偏光の偏光軸と同一の方向である
   請求項１～３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。

Images