JP7397340B2

JP7397340B2 - ヘッドアップディスプレイ装置

Info

Publication number: JP7397340B2
Application number: JP2020558148A
Authority: JP
Inventors: 健介泉谷; 直也森; 洋貴中村
Original assignee: Central Glass Co Ltd
Current assignee: Central Glass Co Ltd
Priority date: 2018-11-20
Filing date: 2019-10-10
Publication date: 2023-12-13
Anticipated expiration: 2039-10-10
Also published as: US20210323409A1; JPWO2020105306A1; EP3885817A1; CN113039474B; CN113039474A; WO2020105306A1; EP3885817A4

Description

本開示は、車両や航空機などの移動体に搭載されて、乗員の前方視野内の投影部に映像を投影して乗員に視認させるようにしたヘッドアップディスプレイ（以降、ＨＵＤと表記する場合がある）装置に関する。

ＨＵＤ装置の前記投影部として、移動体の前方部に設置されるウィンドシールドが用いられている。乗員は、前記投影部における投影光の反射像に基づく虚像を視認する。前記投影部では、室内側主面、室外側主面の両主面に反射像が形成され得る。前記投影光の強度が同じであれば、反射像の輝度は、室内側主面の反射像の方が高くなる。そのため、ＨＵＤ装置での映像表示の輝度を優先する場合、ＨＵＤ装置においては、室内側主面に形成された反射像に基づく虚像を視認できるような光学設計がなされる。

前記投影部での、室内側主面、室外側主面の両主面での反射像の形成は、二重像として、乗員に視認され得る虚像（二重像発生の機構は、非特許文献１を参照されたい）につながる。ＨＵＤ装置では、二重像を低減する方式として、楔ＨＵＤ方式と、偏光ＨＵＤ方式とがある。

楔ＨＵＤ方式は、前記投影部を、厚さが徐々に変動する楔角プロファイルを備えるものとすることで、乗員からみて室内側主面に形成された反射像に基づく虚像と、室外側主面に形成された反射像に基づく虚像とが一致するように、投影光の光路が調整される（二重像低減の機構は、非特許文献１を参照されたい）。

また、偏光ＨＵＤ方式の二重像低減は、次のような機構でなされている。前記投影部を、室内側に配置されるガラス等からなる第一透光板と、室外側に配置される第二透光板と、前記第一透光板と前記第二透光板との間に配置される半波長板とを備える積層部材から構成し、前記積層部材の各材料は、可視光領域での屈折率が同等になるように調整されたものとする。そして、前記投影部に対して、投影光がブリュースター角で入射される。
尚、ＩＳＯ１６２９３－１で規定されているソーダ石灰珪酸塩ガラスの組成物からなるフロートガラス板に対する光入射では、ブリュースター角は、５６°となる。

Ｓ偏光からなる投影光により、前記第一透光板の室内側主面に前記反射像が形成される。そして、前記投影部を通過する投影光は半波長板によってＰ偏光に変換される。該Ｐ偏光は、前記第二透光板の室外側主面に達したときは、該主面で反射されることなく、室外側へと出射される。前記乗員は、前記第一透光板の室内側主面に形成された、Ｓ偏光の反射像に基づく虚像を視認する。
他方で、前記反射像の輝度を改善するために、前記投影光を照射する映像部の光源としてＬＥＤが使用されてきている（例えば、特許文献１～４）。

特開２００７－８７７９２号公報特開２０１０－１７７２２４号公報特開２０１１－９０９７６号公報特開２０１６－１８０９２２号公報

「新型アクティブドライビングディスプレイの開発」、マツダ技法、Ｎｏ．３３（２０１６）、６０頁－６５頁

投影光の高輝度化は、可視光線の中で最も強いエネルギーを持つ光帯、所謂、ブルーライトの強度増加をもたらす。特に、映像部の光源としてＬＥＤ、特には白色ＬＥＤや、レーザー光が使用される場合、それは顕著に現れる。表示装置からのブルーライトは、表示装置の視認者の目の疲れを促進する効果がある。

前記楔ＨＵＤ方式と、前記偏光ＨＵＤ方式の場合、視認者が視認する表示は投影部の室内側主面又は室外側主面に形成される反射像に基づくので、ブルーライトが乗員に与える影響は、スマートフォンやテレビジョンなどのその他一般の表示装置の場合よりも小さいと言えるかもしれない。しかしながら、移動体に搭載される、ＨＵＤ装置の視認者は、主として、移動体を運転する乗員であり、ＨＵＤ装置の映像を視認する時間は比較的長いものとなることから、ブルーライトが乗員に与える影響を軽視することはできない。

以上から、本発明では、ブルーライトが乗員に与える影響が改善される、ＨＵＤ装置を提供することを課題とする。

移動体に搭載され、投影光の投影部での反射像に基づく虚像を移動体の乗員に視認させる、へッドアップディスプレイ装置において、投影部は、中間膜及び中間膜を介して対向して配置された、移動体の室外側に配置される第一ガラス板と、前移動体の室内側に配置される第二ガラス板とを備えるものが使用される。
第一ガラス板及び第二ガラス板には、通常、フロート法で製造されたガラス板（以下、「フロートガラス板」と表記される場合有り）が使用される。フロートガラス板は、その製造過程で、溶融された錫からなる、錫浴上で板状に成形される。そのため、フロートガラス板の主面には、その製造過程で錫浴に接した面である錫面と、該錫面とは反対側となる面の非錫面とがある。

本発明者は、フロートガラス板の錫面での可視光反射率が、非錫面での可視光反射率よりも高くなり、フロートガラス板の入射面側で明確な差となって生じることを見出した。本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置は、フロートガラスの錫面での可視光反射率と非錫面での可視光反射率の違いを活用して、なされたものである。

すなわち、本発明の一態様の第一のヘッドアップディスプレイ装置（以下、第一のＨＵＤ装置ともいう）は、移動体に搭載され、投影光の投影部での反射像に基づく虚像を前記移動体の乗員に視認させる、へッドアップディスプレイ装置であって、
前記投影部は、中間膜及び前記中間膜を介して対向して配置された、前記移動体の室外側に配置される第一ガラス板と、前記移動体の室内側に配置される第二ガラス板とを備え、
前記第一ガラス板は、前記室外側に露出される第一主面と、前記第一主面の反対側の第二主面とを備え、
前記第二ガラス板は、前記室内側に露出される第四主面と、前記第四主面の反対側の第三主面とを備え、
前記第一ガラス板と、前記第二ガラス板とは、表面に錫が検出される錫面と、前記錫面よりも表面の錫濃度が低い非錫面とを備え、
前記第四主面は、非錫面が配置されており、
前記虚像は、前記第四主面に形成された反射像に基づき、
前記投影光はＳ偏光とＰ偏光とを含み、
前記投影光として、Ｓ偏光とＰ偏光とが同割合の混合光を使用した際に、
前記投影光において、波長４００ｎｍ～５００ｎｍ未満内の第一最大ピーク光の強度が、波長５００ｎｍ～７００ｎｍ内の第二最大ピーク光の強度の、１．２５倍～２．５倍であり、
前記第四主面において、前記第一最大ピーク光となる波長での反射率は、前記第二最大ピーク光となる波長での反射率よりも大きく、その差が０．１５％以下である、ヘッドアップディスプレイ装置である。

第一のＨＵＤ装置は、投影光としてＳ偏光とＰ偏光を含む光を使用する。
投影光としてＳ偏光とＰ偏光とが同割合の混合光を使用した際に、第一最大ピーク光となる波長の光と第二最大ピーク光となる波長の光とを比べると、第一最大ピーク光となる波長の光の反射率のほうが大きいが、第一のＨＵＤ装置では第四主面を非錫面とすることによってその反射率の差が０．１５％以下に抑えられている。
第一最大ピーク光となる波長の光はブルーライトに相当する光であるので第一最大ピーク光となる波長の光の反射率が抑えられているということは、ブルーライトが乗員に与える影響が改善されることを意味する。このことは、高輝度化されたフルカラーの投影光に基づく投影部での反射像において、青色光が強調されることが抑制されることでもあり、ひいては、反射像での赤色、緑色、青色のバランスを高め、反射像に基づく虚像の映像品質を高めることにつながる。

また、本発明の別態様の第二のヘッドアップディスプレイ装置（以下、第二のＨＵＤ装置ともいう）は、移動体に搭載され、投影光の投影部での反射像に基づく虚像を前記移動体の乗員に視認させる、へッドアップディスプレイ装置であって、
前記投影部は、中間膜及び前記中間膜を介して対向して配置された、前記移動体の室外側に配置される第一ガラス板と、前記移動体の室内側に配置される第二ガラス板とを備え、
前記第一ガラス板は、前記室外側に露出される第一主面と、前記第一主面の反対側の第二主面とを備え、
前記第二ガラス板は、前記室内側に露出される第四主面と、前記第四主面の反対側の第三主面とを備え、
前記第一ガラス板と、前記第二ガラス板とは、表面に錫が検出される錫面と、前記錫面よりも表面の錫濃度が低い非錫面とを備え、
前記第四主面は、非錫面が配置されており、
前記虚像は、前記第四主面に形成された反射像に基づき、
前記投影光はＳ偏光からなり、
前記投影光を、前記第一主面に対して、ブリュースター角を形成する入射角度で入射させた際に、
前記投影光において、波長４００ｎｍ～５００ｎｍ未満内の第一最大ピーク光の強度が、波長５００ｎｍ～７００ｎｍ内の第二最大ピーク光の強度の、１．２５倍～２．５倍であり、
前記第四主面において、前記第一最大ピーク光となる波長での反射率は、前記第二最大ピーク光となる波長での反射率よりも大きく、その差が０．３０％以下である、ヘッドアップディスプレイ装置である。

第二のＨＵＤ装置は、投影光としてＳ偏光からなる光を使用する。
投影光としてＳ偏光からなる光を使用した際に、第一最大ピーク光となる波長の光と第二最大ピーク光となる波長の光とを比べると、第一最大ピーク光となる波長の光の反射率のほうが大きいが、第二のＨＵＤ装置では第四主面を非錫面とすることによってその反射率の差が０．３０％以下に抑えられている。
第一最大ピーク光となる波長の光はブルーライトに相当する光であるので第一最大ピーク光となる波長の光の反射率が抑えられているということは、ブルーライトが乗員に与える影響が改善されることを意味する。このことは、高輝度化されたフルカラーの投影光に基づく投影部での反射像において、青色光が強調されることが抑制されることでもあり、ひいては、反射像での赤色、緑色、青色のバランスを高め、反射像に基づく虚像の映像品質を高めることにつながる。

本発明の実施形態に係るＨＵＤ装置は、ブルーライトに相当する光である第一最大ピーク光となる波長の光の反射率が抑えられているので、ブルーライトが乗員に与える影響を改善することができる。

本発明の実施形態に係るＨＵＤ装置の概略と、該装置での光路を示す、模式図である。

本発明の実施形態に係る第一のＨＵＤ装置及び本発明の実施形態に係る第二のＨＵＤ装置につき、図面を用いて説明する。
なお、以下の説明において本発明の実施形態に係る第一のＨＵＤ装置及び本発明の実施形態に係る第二のＨＵＤ装置を区別しないときは単に本発明の実施形態に係るＨＵＤ装置という。
図１は、本発明の実施形態に係るＨＵＤ装置の概略と、該装置での光路を示す、模式図である。
図１では、投影光の光路は実線で示されている。
ＨＵＤ装置１において、投影部４は、中間膜４４及び中間膜４４を介して対向して配置された、移動体の室外側に配置される第一ガラス板４１と、移動体の室内側に配置される第二ガラス板４２とを備えている。

第一ガラス板４１は、室外側に露出される第一主面４１１と、第一主面の反対側の第二主面４１２とを備え、第二ガラス板４２は、室内側に露出される第四主面４２４と、第四主面４２４の反対側の第三主面４２３とを備えている。

投影光５０は、映像部３から第四主面４２４に照射され、第四主面４２４には第一反射像が形成される。乗員６は第一反射像に基づく光路５１の延長上にある虚像５１１を観察する。

本発明の実施形態に係るＨＵＤ装置は、第一反射像に基づく虚像を観察するように光学設計されたものである。このようなＨＵＤ装置としては、楔ＨＵＤ方式のもの、Ｓ－ＨＵＤ方式が例示される。これらの具体的な構成は、後段にて詳述される。

第一ガラス板４１及び第二ガラス板４２は、表面に錫が検出される錫面と、錫面よりも表面の錫濃度が低い非錫面とを備える。
第一ガラス板４１及び第二ガラス板４２は、フロートガラス板、好ましくはＩＳＯ１６２９３－１で規定されているソーダ石灰珪酸塩ガラスの組成物からなるフロートガラス板が使用されることが好ましい。フロートガラス板は、その製造過程で、溶融された錫からなる、錫浴上で溶融ガラス素地を板状に成形することで得られる。そのため、フロートガラス板の主面には、その製造過程で、錫浴に接した面である錫面と、該錫面とは反対側となる面の非錫面とがある。溶融ガラス素地を板状に成形する過程で、雰囲気中に存在する酸素は、錫浴に溶解する、または、錫と反応して酸化錫を形成する。錫浴中の錫と酸素又は酸化錫の一部は、ガラス素地の錫浴と接する面に取り込まれ、フロートガラス板の主面の一つに錫面が形成される。錫面とは反対側の主面が非錫面となる。
そして、第四主面は、非錫面が配置されている。

ガラス板の錫面、非錫面は次の方法で見分けることができる。錫面と非錫面とでは、表面錫量が異なっており、表面錫量は、蛍光Ｘ線法によって測定することができる。
表面錫量とは、ガラス板の表面から厚み方向に数十μｍに存在するＳｎの量（単位はｐｐｍ）のことである。蛍光Ｘ線法では、予め湿式化学分析法にて表面錫量が測定された標準試料の蛍光Ｘ線強度を求め、その蛍光Ｘ線強度と表面錫量との関係から検量線が得られる。あるフロートガラス板主面の蛍光Ｘ線強度と、検量線との対比から表面錫量が求められる。フロートガラス板の錫面の表面錫量は、１０ｐｐｍ以上（非錫面の表面錫量は１０ｐｐｍには到達しない）なので、フロートガラス板の主面の表面錫量を求めることで、フロートガラス板の主面が錫面か、非錫面であるかを見分けることができる。

錫面の表面錫量は、溶融ガラス素地を板状に成形する過程で、雰囲気中の水素や窒素などのガスの流量、濃度を調整することや、溶融ガラス素地の温度や、該素地の錫浴上の滞留時間を調整することで、調整することができる。
一般的に、雰囲気中が還元性の雰囲気であるほど、表面錫量は低下する傾向にある。
また、溶融ガラス素地の温度が高いほど、該素地の錫浴上の滞留時間が長いほど、表面錫量は高くなる傾向にある。

錫面の表面錫量は、ガラス板主面の可視光反射率に影響するので、１０ｐｐｍ～３００ｐｐｍであることが好ましく、３０ｐｐｍ～１６０ｐｐｍであることがより好ましく、４０ｐｐｍ～１２０ｐｐｍであることがさらに好ましい。

他方で、非錫面の表面錫量は、可視光反射率を低くするために、１０ｐｐｍ未満であることが好ましい。より好ましくは、５ｐｐｍ以下、さらに好ましくは２ｐｐｍ以下であることが好ましい。さらには、測定限界以下の量、すなわち０ｐｐｍであることがより好ましい。

以下に、本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置に使用される投影部の好適な形態を実施するための構成及び材料について説明する。
投影部は、中間膜を第一ガラス板及び第二ガラス板で挟持して作製される合わせガラスである。また、Ｓ－ＨＵＤ方式のＨＵＤ装置の場合は、投影部に半波長板が配置されている。

＜ガラス板＞
第一ガラス板及び第二ガラス板としては、フロート法で製造されたガラス板を好適に用いることができる。ガラス板の材質としては、ＩＳＯ１６２９３－１で規定されているようなソーダ石灰珪酸塩ガラスの他、アルミノシリケートガラスやホウケイ酸塩ガラス、無アルカリガラス等の公知のガラス組成のものを使用することができる。
これらの中でも、ガラス組成中の鉄酸化物（Ｆｅ_２Ｏ_３換算）含有量が０．２質量％～２．０質量％、鉄酸化物（ＦｅＯ換算）含有量が０．１質量％～０．５質量％であるガラス（グリーンガラス）が好ましい。グリーンガラスの場合、本発明の実施形態に係るＨＵＤ装置の効果が顕著に発揮されやすい。
ガラス板の厚さは、約２ｍｍｔのものを使うことが好ましいが、軽量化のためにこれよりも薄い厚さのものを用いてもよい。

曲面形状が必要とされる場合には、ガラス板を軟化点以上に加熱した後、モールドによるプレスや自重による曲げなどで２枚が同じ面形状となるように成形し、ガラスを冷却する。また、厚さに傾斜を備えたガラス板を用いることもできる。
また、楔ＨＵＤ方式に用いる場合には、厚さに傾斜があるガラス板を用いることができる。

＜中間膜＞
中間膜としては樹脂中間膜を用いることができ、樹脂中間膜としては、熱可塑性の透明なポリマーを用いるのが好ましい。ポリマーとして、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、ウレタン樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）等を使用することができる。
通常、樹脂中間膜の表面には、合わせガラスへの一体化加工時に発生する脱気不良に起因する失透や泡欠陥が生じないように、凹凸状のエンボス加工がなされており、本発明の実施形態に係るＨＵＤ装置においてもエンボス加工がなされた樹脂中間膜を用いることができる。

また、樹脂中間膜には、その一部が着色したもの、遮音機能を有する層をサンドイッチしたもの、厚さに傾斜があるものなどが使用できる。また、樹脂中間膜に紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、抗酸化剤、帯電防止剤、熱安定剤、着色剤、接着調整剤等を適宜添加配合したものでも良い。また、樹脂中間膜は、テンションをかけて延伸したものでも、傘状の加圧ロールの間に通して扇型に変形したものでも良い。
また、楔ＨＵＤ方式に用いる場合には、厚さに傾斜がある中間膜を用いることができる。

＜半波長板＞
半波長板としては、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルサルフォン、シクロオレフィンポリマー等のプラスチックフィルムを一軸又は二軸延伸した位相差素子や、液晶ポリマーを特定方向に配向させて配向状態を固定化した位相差素子を用いることができる。
ポリマーを配向させる方法としては、例えば、ポリエステルフィルムやセルロースフィルムなどの透明プラスチックフィルムをラビング処理する方法や、ガラス板やプラスチックフィルム上に配向膜を形成し、上記配向膜をラビング処理又は光配向処理する方法などが挙げられる。配向を固定化する方法としては、例えば、紫外線硬化型の液晶ポリマーを光重合開始剤の存在下、紫外線照射して重合反応によって硬化させる方法や、加熱により架橋させる方法や、高温状態で配向した後に急冷する方法などが挙げられる。

液晶ポリマーとして使用される化合物は、特定方向へ配向する際、液晶性を示す化合物であれば特に限定されない。例えば、液晶状態でねじれネマティック配向し、液晶転移点以下ではガラス状態となるものを使用することができ、光学活性なポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエステルイミドなどの主鎖型液晶ポリマー、光学活性なポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリマロネート、ポリシロキサン、ポリエーテルなどの側鎖型液晶ポリマーや重合性液晶などが挙げられる。また、光学活性でないこれらの主鎖型あるいは側鎖型ポリマーに、他の低分子あるいは高分子の光学活性化合物を加えたポリマー組成物などを例示することができる。
半波長板は、投影部の光路内に配置されていればよく、例えば、中間膜が半波長板を含んでいてもよいし、ガラス板に接する位置に配置されても良い。

以下に、本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置に使用される光源及び投影部に入射する投影光の形態について説明する。
＜光源及び投影光＞
映像部からの投影光としてはＰ偏光とＳ偏光とを含む投影光を使用することができる。
Ｐ偏光とＳ偏光とを含む投影光の例としては、あらゆる偏光をランダムに含んだもの（無偏光）、円偏光や楕円偏光、Ｐ偏光とＳ偏光との混合光、Ｐ偏光、Ｓ偏光でもない直線偏光などが挙げられる。
映像部としては、Ｐ偏光とＳ偏光とを含む投影光を照射できるプロジェクターが好適に使用される。そのようなプロジェクターの例としては、ＤＭＤ投影システム方式プロジェクター、レーザー走査型ＭＥＭＳ投影システム方式プロジェクター、または、反射型液晶方式プロジェクターからなるものが挙げられる。

投影光が通る経路に偏光子を配置することでＰ偏光とＳ偏光とを含む投影光をＳ偏光からなる投影光に変換することができる。
投影光をＳ偏光からなる投影光に調整することで、Ｓ－ＨＵＤ方式への切り替えが行われる。
偏光子は、一つの直線偏光に対する透過窓を有し、該透過窓が投影光の進行方向に面するように配置される。
また、投影光は、投影部に対して、ブリュースター角を形成する入射角度で入射されることが好ましい。

本発明の実施形態に係る第一のＨＵＤ装置では、投影光はＳ偏光とＰ偏光とを含む。
そして、投影光として、Ｓ偏光とＰ偏光とが同割合の混合光を使用した際に、投影光において、波長４００ｎｍ～５００ｎｍ未満内の第一最大ピーク光の強度が、波長５００ｎｍ～７００ｎｍ内の第二最大ピーク光の強度の、１．２５倍～２．５倍であり、第四主面において、第一最大ピーク光となる波長での反射率は、第二最大ピーク光となる波長での反射率よりも大きく、その差が０．１５％以下である。
なお、上記規定は、本発明の実施形態に係る第一のＨＵＤ装置で使用する投影光を「Ｓ偏光とＰ偏光とが同割合の混合光」に限定するものではなく、「Ｓ偏光とＰ偏光とが同割合の混合光」で測定したときの、第一最大ピーク光及び第二最大ピーク光の強度及び反射率を示したものである。

本発明の実施形態に係る第二のＨＵＤ装置では、投影光はＳ偏光からなる。
そして、投影光を、第一主面に対して、ブリュースター角を形成する入射角度で入射させた際に、投影光において、波長４００ｎｍ～５００ｎｍ未満内の第一最大ピーク光の強度が、波長５００ｎｍ～７００ｎｍ内の第二最大ピーク光の強度の、１．２５倍～２．５倍であり、第四主面において、第一最大ピーク光となる波長での反射率は、第二最大ピーク光となる波長での反射率よりも大きく、その差が０．３０％以下である。
第二のＨＵＤ装置では、投影光はＳ偏光からなるが、映像部からの投影光の時点でＳ偏光からなることを必ずしも意味するものではなく、映像部からＰ偏光とＳ偏光とを含む投影光として照射された光が偏光子によりＳ偏光からなる投影光に変換された光であってもよい。

なお、本発明の実施形態に係る第二のＨＵＤ装置において第一最大ピーク光となる波長での反射率と第二最大ピーク光となる波長での反射率の差を求める際には、ブリュースター角を形成する入射角度で投影光を入射させるが、これは測定条件としての入射角度を定義しているものであり、本発明の実施形態に係る第二のＨＵＤ装置で使用する投影光が投影部に対して入射する角度をブリュースター角を形成する入射角度に限定することを意味しない。
本発明の実施形態に係る第二のＨＵＤ装置で使用する投影光が投影部に対して入射する角度としては、ブリュースター角を形成する入射角度を中心にある程度の幅を持っていてもよい。
例えば、ブリュースター角±１０°程度の入射角度で入射させることができる。
一例として、ブリュースター角が５６°である場合、投影光を４６°～６６°の入射角度で入射させることができる。

本発明の実施形態に係る第一のＨＵＤ装置及び第二のＨＵＤ装置においては、第一最大ピーク光となる波長での、５６°で入射した際の反射率が７．５％～７．８％であることが好ましい。
また、第一最大ピーク光の波長が、４４０ｎｍ～４７０ｎｍ内にあり、第二最大ピーク光の波長が５４０ｎｍ～５７０ｎｍ内にあることが好ましい。
本発明の実施形態に係る第二のＨＵＤ装置においては、上記投影光として、Ｓ偏光を使用した際に、上記第四主面において、上記第一最大ピーク光となる波長での、５６°で入射した際の反射率が１５．０％～１５．６％であることが好ましい。

以下に、本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置に適用される、楔ＨＵＤ方式及びＳ－ＨＵＤ方式について説明する。

第一のＨＵＤ装置は、楔ＨＵＤ方式のものであることが好ましい。
楔ＨＵＤ方式の場合、投影部が、第四主面に反射像が形成される領域において、厚さが徐々に変動する楔角プロファイルを備える。
楔ＨＵＤ方式の場合、投影光の偏光に限定はなく、Ｐ偏光とＳ偏光とを含む投影光を使用することができる。
この場合、投影部の第四主面で反射像が形成され、移動体の乗員は、第四主面での反射像に基づく虚像を視認する。投影部の第一主面では別の反射像が形成されるが、楔角プロファイルを調整しておくことにより二つの反射像が重なるようになり、二重像が生じることが防止される。

第二のＨＵＤ装置は、楔ＨＵＤ方式、または、Ｓ－ＨＵＤ方式が適用できる。楔ＨＵＤ方式の場合、第一のＨＵＤ方式で述べられた態様と比べると、投影光がＳ偏光からなるものとする以外は、他は同じ構成となる。
Ｓ－ＨＵＤ方式の場合、投影光はＳ偏光からなり、中間膜が半波長板を含むことが好ましい。そして、Ｓ偏光からなる投影光を第一主面に対してブリュースター角で入射することが好ましい。この場合、投影部の第四主面で反射像が形成され、移動体の乗員は、第四主面での反射像に基づく虚像を視認する。第四主面を透過し、投影部内を進行した投影光は、半波長板で、Ｐ偏光に変換され、投影部の第一主面で反射が生じることなく、投影光はＰ偏光のまま室外側へ放出される。そのため、二重像が生じることが防止される。

＜合わせガラスの作製手順＞
以下に、本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の投影部となる合わせガラスを作製する方法の好適な一例を説明する。
ガラス板のうちの１枚を水平に置き、その上に中間膜（樹脂中間膜）を重ね、最後にもう一方のガラス板を置く。なお、樹脂中間膜としてＰＶＢを用いる場合には、ＰＶＢの含水率を最適に保つために、作業時の温度を恒温恒湿に維持するのが好ましい。その後、サンドイッチ状に積層したガラスと樹脂中間膜との間に存在する空気を脱気しながら温度８０～１００℃に加熱し、予備接着を行う。空気を脱気する方法には、ガラス板と樹脂中間膜の積層物を耐熱ゴムなどでできたゴムバッグで包んで行うバッグ法、積層物のガラス板の端部のみをゴムリングで覆ってシールするリング法、積層物をロールの間に通して最外層となる２枚のガラス板の両側から加圧するロール法などがあり、いずれの方法を用いても良い。

予備接着が終了後、バッグ法を用いた場合は積層物をゴムバッグから取り出し、リング法を用いた場合は積層物からゴムリングを取り外す。その後、積層物をオートクレーブに入れ、１０～１５ｋｇ／ｃｍ^２の高圧下で、１２０℃～１５０℃に加熱し、この条件で２０～４０分間、加熱・加圧処理（仕上げ接着）する。処理後、５０℃以下に冷却したのちに除圧し、合わせガラスをオートクレーブから取り出す。

楔ＨＵＤ方式のＨＵＤ装置の投影部となる合わせガラスの場合は、中間膜又はガラス板の厚さに傾斜があるものが用いられる。
中間膜又はガラス板の厚さに傾斜があるものを使用することで、投影部は、反射像の領域において、厚さが徐々に変動する楔角プロファイルを備えるようにすることができる。

Ｓ－ＨＵＤ方式のＨＵＤ装置の投影部となる合わせガラスの場合は、半波長板をガラス板とガラス板との間に挟持し、中間膜に含ませるようにしたものや、ガラス板の中間膜と接する面に半波長板が貼り付けられたものが用いられる。半波長板は、反射像が形成される領域に配置されていれば良く、ガラス板と同じ大きさであっても、ガラス板よりも小さくても良い。

ここで、フロートガラス板の錫面、非錫面、それぞれの可視光反射率の測定結果について述べる。
下記の測定では、フロートガラス板としてクリアガラス、グリーンガラス、熱線吸収ガラス、ＵＶカット熱線吸収ガラスの４種類のガラス板のいずれかを使用した。
各板ガラスの厚さは２ｍｍである。
まず、各種ガラスの錫／非錫面に対してＳ偏光：Ｐ偏光＝１：１の光を入射角４０°～７０°で入射した場合の反射率（裏面の反射を省いたもの）を測定し、第一最大ピーク光となる波長を４５０ｎｍ、第二最大ピーク光となる波長を５６０ｎｍとした場合の反射率の“差”と“比”を求めた（表１を参照）。

フロートガラス板の錫面、非錫面の可視光反射率は、３８０ｎｍ～７８０ｎｍの波長範囲の分光反射スペクトルを求め、ＪＩＳＲ３１０６（１９９８年）に基づいて測定した。
但し、測定試料に対する投影光の入射角度は、４０°、５６°（ブリュースター角）、６５°、７０°に、重価係数に関わる光のスペクトルは、ＣＩＥ昼光Ａへと、前記ＪＩＳから変更されている。

また、可視光反射率は、測定光のガラス板への入射面（投影部４の第四主面４２４に相当）での空気側への反射として求めた。
入射面での空気側への分光反射スペクトルの測定時には、出射面での光の反射を抑制するために、ガラス板の出射面にブラスト加工を施した後に黒色つや消しスプレーを塗布した。

また、可視光反射率の測定を合わせガラスに対しても実施した。
合わせガラスの構成は表２に示す通りとして、投影光を入射する面である第四主面が錫面の場合、非錫面の場合のそれぞれについて測定した。
測定試料に対する投影光の入射角度は、５６°（ブリュースター角）とした。
なお、合わせガラスの第四主面が錫面の場合は第一主面を非錫面とし、第四主面が非錫面の場合は第一主面を錫面とした。

表１及び表２に示すように、非錫面の入射・反射の場合、第一最大ピーク光となる波長（４５０ｎｍ）と第二最大ピーク光となる波長（５６０ｎｍ）での反射率の差（＜Ｃ＞－＜Ｄ＞）が０．１５％以下となっている。
すなわち、ブルーライトに相当する光である第一最大ピーク光となる波長の光の反射率が低くなっていて、ブルーライトが乗員に与える影響が改善されているといえる。
一方、錫面の入射・反射の場合、第一最大ピーク光となる波長（４５０ｎｍ）と第二最大ピーク光となる波長（５６０ｎｍ）での反射率の差（＜Ａ＞－＜Ｂ＞）が０．１５％を超えていることから、ブルーライトが乗員に与える影響が大きいといえる。

続いて、表３に示す各種ガラスの錫／非錫面に対してＳ偏光の光をブリュースター角である入射角５６°で入射した場合の反射率（裏面の反射を省いたもの）を測定し、第一最大ピーク光となる波長を４５０ｎｍ、第二最大ピーク光となる波長を５６０ｎｍとした場合の反射率の“差”と“比”を求めた（表３を参照）。
可視光反射率の測定を行う実験系は表１に示す実験系と同様である。

また、可視光反射率の測定を合わせガラスに対しても実施した。
合わせガラスの構成は表４に示す通りとして、投影光を入射する面である第四主面が錫面の場合、非錫面の場合のそれぞれについて測定した。
なお、合わせガラスの第四主面が錫面の場合は第一主面を非錫面とし、第四主面が非錫面の場合は第一主面を錫面とした。

非錫面の入射・反射の場合、第一最大ピーク光となる波長（４５０ｎｍ）と第二最大ピーク光となる波長（５６０ｎｍ）での反射率の差（＜Ｃ＞－＜Ｄ＞）が０．３０％以下となっている。
すなわち、ブルーライトに相当する光である第一最大ピーク光となる波長の光の反射率が低くなっていて、ブルーライトが乗員に与える影響が改善されているといえる。
一方、錫面の入射・反射の場合、第一最大ピーク光となる波長（４５０ｎｍ）と第二最大ピーク光となる波長（５６０ｎｍ）での反射率の差（＜Ａ＞－＜Ｂ＞）が０．３０％を超えていることから、ブルーライトが乗員に与える影響が大きいといえる。

次に、表５に示された各合わせガラスを投影部４とした。そして、該投影部４と、第一最大ピーク光の強度は、第二最大ピーク光の強度の２倍である、Ｓ偏光からなるフルカラーの投影光を照射する映像部３とで、ＨＵＤ装置１が構成された。ＨＵＤ装置１では、合わせガラス内の半波長板にて、投影部４に入射されたＳ偏光がＰ偏光に変換される。また、該ＨＵＤ装置１では、投影光は、投影部４に対して、ブリュースター角である入射角５６°で入射された。さらには、表５の合わせガラスは、投影光の錫面入射・反射、投影光の非錫面入射・反射が行えるように、作製された。
表５に各合わせガラス（投影部４）に投影された映像を観察した結果を述べる。「非錫面入射・反射」では、映像の赤色、緑色、青色のバランスが改善されている。このことから、本発明の実施形態に係るＨＵＤ装置によって、ブルーライトが乗員に与える影響が改善されることが理解される。

自動車などの車両のフロントガラス部に投影される投影光に含まれるブルーライトが乗員に与える影響が改善されるＨＵＤ装置を提供することができる。

１ＨＵＤ装置
３映像部
４投影部
６乗員
４１第一ガラス板
４１１第一主面
４１２第二主面
４２第二ガラス板
４２３第三主面
４２４第四主面
４４中間膜
５０投影光
５１第一反射像に基づく光路
５１１第一反射像に基づく虚像

Claims

移動体に搭載され、投影光の投影部での反射像に基づく虚像を前記移動体の乗員に視認させる、へッドアップディスプレイ装置であって、
前記投影部は、中間膜及び前記中間膜を介して対向して配置された、前記移動体の室外側に配置される第一ガラス板と、前記移動体の室内側に配置される第二ガラス板とを備え、
前記第一ガラス板は、前記室外側に露出される第一主面と、前記第一主面の反対側の第二主面とを備え、
前記第二ガラス板は、前記室内側に露出される第四主面と、前記第四主面の反対側の第三主面とを備え、
前記第一ガラス板と、前記第二ガラス板とは、表面に錫が検出される錫面と、前記錫面よりも表面の錫濃度が低い非錫面とを備え、
前記第四主面は、非錫面が配置されており、
前記虚像は、前記第四主面に形成された反射像に基づき、
前記投影光はＳ偏光とＰ偏光とを含み、
前記投影光として、Ｓ偏光とＰ偏光とが同割合の混合光を使用した際に、
前記投影光において、波長４００ｎｍ～５００ｎｍ未満内の第一最大ピーク光の強度が、波長５００ｎｍ～７００ｎｍ内の第二最大ピーク光の強度の、１．２５倍～２．５倍であり、
前記第四主面において、前記第一最大ピーク光となる波長での反射率は、前記第二最大ピーク光となる波長での反射率よりも大きく、その差が０．１５％以下である、
前記ヘッドアップディスプレイ装置。
移動体に搭載され、投影光の投影部での反射像に基づく虚像を前記移動体の乗員に視認させる、へッドアップディスプレイ装置であって、
前記投影部は、中間膜及び前記中間膜を介して対向して配置された、前記移動体の室外側に配置される第一ガラス板と、前記移動体の室内側に配置される第二ガラス板とを備え、
前記第一ガラス板は、前記室外側に露出される第一主面と、前記第一主面の反対側の第二主面とを備え、
前記第二ガラス板は、前記室内側に露出される第四主面と、前記第四主面の反対側の第三主面とを備え、
前記第一ガラス板と、前記第二ガラス板とは、表面に錫が検出される錫面と、前記錫面よりも表面の錫濃度が低い非錫面とを備え、
前記第四主面は、非錫面が配置されており、
前記虚像は、前記第四主面に形成された反射像に基づき、
前記投影光はＳ偏光からなり、
前記中間膜が半波長板を含む、又は、半波長板が前記第一ガラス板又は前記第二ガラス板に貼り付けられており、
前記投影光を、前記第一主面に対して、ブリュースター角を形成する入射角度で入射させた際に、
前記投影光において、波長４００ｎｍ～５００ｎｍ未満内の第一最大ピーク光の強度が、波長５００ｎｍ～７００ｎｍ内の第二最大ピーク光の強度の、１．２５倍～２．５倍であり、
前記第四主面において、前記第一最大ピーク光となる波長での反射率は、前記第二最大ピーク光となる波長での反射率よりも大きく、その差が０．３０％以下である、
前記ヘッドアップディスプレイ装置。
前記投影光として、Ｓ偏光とＰ偏光とが同割合の混合光を使用した際に、前記第四主面において、前記第一最大ピーク光となる波長での、５６°で入射した際の反射率が７．５％～７．８％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。
前記投影光として、Ｓ偏光を使用した際に、前記第四主面において、前記第一最大ピーク光となる波長での、５６°で入射した際の反射率が１５．０％～１５．６％である、請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
前記第二ガラス板が、ＩＳＯ１６２９３－１で規定されたガラス組成の、ソーダ石灰珪酸塩ガラスからなり、
前記ガラス組成中の鉄酸化物（Ｆｅ_２Ｏ_３換算）含有量が０．２質量％～２．０質量％、鉄酸化物（ＦｅＯ換算）含有量が０．１質量％～０．５質量％である、
請求項１～４のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ装置。
前記第一最大ピーク光の波長が、４４０ｎｍ～４７０ｎｍ内にあり、前記第二最大ピーク光の波長が５４０ｎｍ～５７０ｎｍ内にある、請求項１～５のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ装置。
前記投影部は、前記反射像の領域において、厚さが徐々に変動する楔角プロファイルを備える、請求項１～６のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ装置。