JPWO2017183556A1 - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

光学系の曲率の増大を抑えて小型化することができる。
結像部１５は、表示器１４の第一の方向Ｙに並ぶ各領域から出射された画像光１０１，１０２，１０３を、結像部１５と反射部１６との間で交差させるように、反射部１６に向けて反射し、配光調整部１２は、光源１１と表示器１４との間に配置され、第一の方向Ｙにおいて、光源１１から出射された照明光２０１，２０２，２０３を収束光として表示器１４に入射させるように照明光の向きを調整する。

Description

本発明は、実景に虚像を重ねて視認させるヘッドアップディスプレイ装置に関する。

従来のヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：Ｈｅａｄ Ｕｐ Ｄｉｓｐｌａｙ）装置として、特許文献１に記載されているものがある。このようなＨＵＤ装置５００は、図９に示されるように、表示器５０１の各領域から画像光Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を出射し、凹面鏡からなる第一の反射部５０２が表示器５０１からの画像光Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を反射し、凹面鏡からなる第二の反射部５０３が第一の反射部５０２が反射した画像光Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を視認者５２０の前方に位置する透過反射部５１０に向けて反射するものである。なお、図９において、画像光Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３は、表示器５０１の各領域から出射される無数の光線のうち、最も光強度が強い主光線であり、その他の光線は省略してある。

特に、特許文献１に記載されたＨＵＤ装置５００では、第一の反射部５０２が、表示器５０１の各領域から出射された画像光Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を第二の反射部５０３との間で交差させている。このように、第一の反射部５０２が、表示器５０１の各領域から出射された画像光Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を第二の反射部５０３との間で交差させることで、画像光Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の光路をコンパクトにすることができ、延いてはＨＵＤ装置５００全体をコンパクトにすることができる。

特表２０１５−５３４１２４号公報

しかしながら、表示器５０１の各領域から出射された画像光Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を第二の反射部５０３との間で交差させようとした場合、第１の反射部（光学系）５０２は、曲率の大きい凹形状を設ける必要があり、ＨＵＤ装置５００が生成する前記虚像に歪みが生じやすくなったり、曲率の大きい凹面鏡の製造が困難となったりするおそれがあった。

したがって、本発明は、上記実情を鑑みてなされたものであり、初期の目的である小型化を達成しつつ、光学系の曲率の増大を抑えた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。

上記目的を達成するため、照明光（２００）を出射する光源（１１，２１）と、
前記照明光（２００）を背面で受光して変調した画像光（１００）を表面から出射する表示器（１４，２４）と、
前記光源（１１，２１）と前記表示器（１４，２４）との間に配置され、前記表示器（１４，２４）に入射する前記照明光（２００）の配光を調整する配光調整部（１２，２２）と、
前記表示器（１４，２４）から出射された前記画像光（１００）を結像させる結像部（１５）と、
前記結像部（１５）を通過した前記画像光（１００）を視認者の前面に位置する透過反射部（２）に向けて反射する反射部（１６）と、を備え、
前記結像部（１５）は、前記表示器（１４，２４）の第一の方向（Ｙ）に並ぶ各領域から出射された画像光（１０１，１０２，１０３）を、反射部（１６）との間で交差するように反射し、
前記配光調整部（１２，２２）は、前記第一の方向（Ｙ）において、前記照明光（２０１，２０２，２０３）を収束光として前記表示器（１４，２４）に入射させる、ものである。

本発明によれば、光学系の曲率の増大を抑えて小型化することができる。

本発明の第一実施形態におけるヘッドアップディスプレイ装置の概略構成図である。 上記実施形態において、光源とレンズアレイとの配置を説明する図であり、レンズアレイを正面側からみた図である。 上記実施形態において、第二の方向から表示装置を見たときの概略構成図である。 上記実施形態において、第一の方向から表示装置を見たときの概略構成図である。 本発明の第二実施形態におけるヘッドアップディスプレイ装置の概略構成図である。 上記実施形態において、第二の方向から表示装置を見たときの概略構成図である。 上記実施形態において、第一の方向から表示装置を見たときの概略構成図である。 本発明の変形例において、（ａ）は、第二の方向から表示装置を見たときの概略構成図であり、（ｂ）は、第一の方向から表示装置を見たときの概略構成図である。 従来例におけるヘッドアップディスプレイ装置の概略構成図である。

本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１に本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置（以下、ＨＵＤ装置と記載）１の構成を示す概略構成図である。本実施形態に係るＨＵＤ装置１は、車両のダッシュボード内に設置される。ＨＵＤ装置１は、実像である表示画像Ｍ１を生成し、この表示画像Ｍ１の画像光１００を車両のウインドシールド２へ出射する。ウインドシールド２に反射された画像光１００は、アイボックス３に向けられる。ユーザ（視認者）は、視点位置をアイボックス３内におくことで、表示画像Ｍ１の虚像を視認する。ユーザはウインドシールド２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。なお、本発明の実施形態を理解しやすくするため、説明に用いる図面において、後述する表示器１４（２４）の表示面上における第一の方向をＹ軸とし、表示器１４（２４）の表示面上の第一の方向Ｙと直交する方向をＸ軸とし、第一の方向Ｙおよび第二の方向Ｘに直交する方向（典型的には表示器１４（２４）から出射される画像光１００の光軸の方向）をＺ軸とする。

ＨＵＤ装置１は、図１に示すように、表示画像Ｍ１を表示し、この表示画像Ｍ１を示す画像光１００を出射する表示装置１０（２０）と、表示装置１０が出射した画像光１００を反射する第一の反射部（結像部）１５と、第一の反射部１５が反射した画像光１００を拡大してウインドシールド２に向ける第二の反射部１６と、これらを収納する筐体１７と、ＨＵＤ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。本発明のＨＵＤ装置１において、後述する第一の反射部１５は、第一の方向Ｙに沿った表示装置１０の各領域から出射される画像光１００（１０１，１０２，１０３）を交差させる。これにより、第一の反射部１５と第二の反射部１６との間における画像光１００の光路がコンパクトになるため、ＨＵＤ装置１自体をコンパクトにすることができる。

これから説明するＨＵＤ装置１における表示装置１０（２０）は、光源１１（２１）からの照明光２００を背面で受光して変調した画像光１００を表面から出射するものである。本発明の表示装置１０（２０）は、画像光１００の主光線の方向が、出射される領域毎に異なる。具体的には、表示装置１０（２０）は、第一の方向Ｙに沿って配列される各領域から出射される画像光１００（１０１，１０２，１０３）の主光線が、ＹＺ平面では、収束するように出射する（図３参照）。また、表示装置１０（２０）は、第一の方向Ｙに直交する第二の方向Ｘに沿って配列される各領域から出射される画像光１００（１０４，１０５，１０６）の主光線が、ＸＺ平面では、発散するように出射する（図４参照）。なお、ここでいう主光線とは、所定の点から出射される光束の中心を通る線を示すものとする。典型的には、所定の点から出射される光束のうち最も光強度が大きい光線が通る線となる。

以下に、図２乃至図４を用いて、第一実施形態のＨＵＤ装置１における表示装置１０の構成について説明する。図２は、第一実施形態の表示装置１０における光源１１とレンズアレイ１２との配置を説明する図であり、レンズアレイ１２を正面側からみた図である。図３は、表示装置１０のＹＺ平面における断面図であり、図２におけるＡ−Ａ断面図であり、図４は、表示装置１０のＸＺ平面における断面図であり、図２におけるＢ−Ｂ断面図である。

（第一実施形態の表示装置１０）
第一実施形態の表示装置１０は、図３，４に示すように、照明光２００を出射する光源１１と、光源１１から出射された照明光２００を集光する複数のコンデンサレンズ１２１〜１２９からなるレンズアレイ１２と、レンズアレイ１２から出射される照明光２００を拡散する拡散板１３と、照明光２００を背面で受光し、この照明光２００を変調して表面に表示画像Ｍ１を表示する表示器１４と、を備える。すなわち、表示装置１０は、表示器１４の表面の各領域から表示画像Ｍ１を示す画像光１００を出射する。

光源１１は、例えば、白色の光をそれぞれ出力可能なＬＥＤなどからなる複数の光源１１１〜１１９からなり、前記制御部からの制御のもと、照明光２００を出射する。光源１１は、第一の方向Ｙに沿う方向において、第一のピッチｄＶＡで配列され、第二の方向Ｘに沿う方向において、第三のピッチｄＨＡで配列される。具体的には、光源１１は、第一の方向Ｙに沿う方向に３列、第二の方向Ｘに沿う方向に３列、合計で９個の光源１１１〜１１９で構成される。

レンズアレイ（配光調整部）１２は、第一の方向Ｙに沿って入射される照明光２００を収束光として出射させ、第一の方向Ｙと直交する第二の方向Ｘに沿って入射される照明光２００を発散光として出射させるものである。レンズアレイ１２は、例えば、光源１１に対応する複数のコンデンサレンズ１２１〜１２９を一体化させたものである。レンズアレイ１２は、第一の方向Ｙにおいて、光源１１の第一のピッチｄＶＡより小さい第二のピッチｄＶ１で配列され、第二の方向Ｘにおいて、光源１１の第三のピッチｄＨＡより大きい第四のピッチｄＨ１で配列される。また、レンズアレイ１２は、例えば、第一の方向Ｙに沿う方向に３列、第二の方向Ｘに沿う方向に３列、合計で９個のコンデンサレンズ１２１〜１２９で構成される。

以下に、図３，４を参照して、レンズアレイ（配光調整部）１２の作用を説明する。なお、図３に図示した表示器１４から出射される画像光１００（１０１，１０２，１０３）は、視認者が視認する前記虚像の上下方向を形成する光であり、画像光１０１は前記虚像の下端、画像光１０２は前記虚像の上下中央付近、画像光１０３は前記虚像の上端を形成する。また、図４に図示した表示器１４から出射される画像光１００（１０４，１０５，１０６）は、視認者が視認する前記虚像の左右方向を形成する光であり、画像光１０４は前記虚像の右端、画像光１０５は前記虚像の左右中央付近、画像光１０６は前記虚像の左端を形成する。

（レンズアレイ（配光調整部）１２の作用）
レンズアレイ１２（配光調整部）は、第一の方向Ｙに沿ったレンズアレイ１２の各領域に入射される照明光２０１，２０２，２０３の主光線が収束するように表示器１４に入射させ、第一の方向Ｙと直交する第二の方向Ｘに沿ったレンズアレイ１２の各領域に入射される照明光２０４，２０５，２０６の主光線が発散するように表示器１４に入射させる。すなわち、レンズアレイ（配光調整部）１２は、表示器１４に入射する照明光２００の入射角度を調整する。また、レンズアレイ１２は、光源１１から入射する照明光２００の射出瞳を拡大する機能も有する。

図３を参照すると、第一の方向Ｙに沿って配列されたコンデンサレンズ１２１，１２３のそれぞれの光軸１２１ａ，１２３ａは、光源１１１，１１３のそれぞれの光軸１１１ａ，１１３ａよりも、レンズアレイ１２の第一の方向Ｙにおける光軸に近い位置に配置される。これにより、複数の光源１１から出射される照明光２００（２０１，２０２，２０３）は、第一の方向Ｙでは、収束光としてレンズアレイ１２から拡散板１３へ出射され、拡散板１３を通過した後、収束光のまま表示器１４の背面に入射する。なお、配光調整部１２は、レンズアレイ１２の第一の方向Ｙにおける光軸から離れるに従い照明光２００の調整量（傾ける角度）を大きくする。なお、レンズアレイ１２の第一の方向Ｙにおける光軸とは、レンズアレイ１２が出射する照明光２００の第一の方向Ｙにおける光束の中心であり、典型的には、第一の方向Ｙにおけるレンズアレイ１２の中心であるコンデンサレンズ１２２の光軸１２２ａとなる。

図４を参照すると、第二の方向Ｘに沿って配列されたコンデンサレンズ１２１，１２７のそれぞれの光軸１２１ａ，１２７ａは、光源１１１，１１７のそれぞれの光軸１１１ａ，１１７ａよりも、レンズアレイ１２の光軸１２４ａから離れた位置に配置される。これにより、複数の光源１１から出射される照明光２００（２０４，２０５，２０６）は、第二の方向Ｘでは、発散光としてレンズアレイ１２から拡散板１３へ出射され、拡散板１３を通過した後、発散光のまま表示器１４の背面に入射する。なお、配光調整部１２は、レンズアレイ１２の第二の方向Ｘにおける光軸から離れるに従い照明光２００の調整量（傾ける角度）を大きくする。なお、レンズアレイ１２の第二の方向Ｘにおける光軸とは、レンズアレイ１２が出射する照明光２００の第二の方向Ｘにおける光束の中心であり、典型的には、第二の方向Ｘにおけるレンズアレイ１２の中心であるコンデンサレンズ１２４の光軸１２４ａとなる。

拡散板１３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、レンズアレイ１２から出射された照明光２００を一定の分布で拡散させた照明光２００を出射する。なお、拡散板１３の表面の各領域から出射される拡散された照明光２００の主光線の方向は、拡散板１３の背面の各領域に入射するレンズアレイ１２からの照明光２００の主光線の方向に概ね沿う。従って、拡散板１３は、第一の方向Ｙにおいて、拡散板１３の背面から収束するように入射した照明光２００（２０１，２０２，２０３）を、拡散して、拡散板１３の表面から収束するように出射し、第二の方向Ｘにおいて、拡散板１３の背面から発散するように入射した照明光２００（２０４，２０５，２０６）を、拡散して、拡散板１３の表面から発散するように出射する。

表示器１４は、照明光２００を背面で受光し、この照明光２００を変調した表示画像Ｍ１を示す画像光１００を表面から出射する透過型のディスプレイであり、例えば、ＬＣＤなどの液晶ディスプレイなどである。表示器１４は、背面から、第一の方向Ｙでは収束光であり、第二の方向Ｘでは発散光である照明光２００を入射する。これにより、表示器１４は、表面から、第一の方向Ｙでは収束光であり、第二の方向Ｘでは発散光である画像光１００を第一の反射部１５に向けて出射する。

第一の反射部（結像部）１５は、画像光１００の収束光成分を反射する反射面の屈折力が、画像光１００の発散光成分を反射する反射面の屈折力よりも大きい。言い換えると、第一の反射部１５は、図１におけるＹＺ平面における第一の反射部１５の屈折力が、ＸＺ平面における第一の反射部１５の屈折力よりも大きい。なお、第一の反射部（結像部）１５は、ＹＺ平面における第一の反射部１５の屈折力が正の値であり、画像光１００の収束光成分を第二の反射部１６までの間で中間像Ｍ２として結像するものであり、ＸＺ平面における第一の反射部１５の屈折力が正または負の値であり、画像光１００の収束光成分を第二の反射部１６までの間で中間像として結像しないものである。具体的には、第一の反射部１５は、ＹＺ平面およびＸＺ平面における第一の反射部１５の反射面は凹状の自由曲面であり、ＹＺ平面における第一の反射部１５の反射面の曲率が、ＸＺ平面における第一の反射部１５の反射面の曲率よりも大きい。また、第一の反射部１５は、ＨＵＤ装置１が生成する前記虚像の歪みを軽減するような機能を併せ持っていてもよい。本発明のＨＵＤ装置１では、表示装置１０（後述する表示装置２０）が、第一の方向Ｙに沿った各領域から、主光線が収束方向に進行する画像光１００（１０１，１０２，１０３）を出射するため、画像光１００（１０１，１０２，１０３）を交差させるための反射面の屈折力を小さく抑えることができる。言い換えると、画像光１００（１０１，１０２，１０３）を交差させるための第一の反射部１５の曲率を小さく抑えることができる。また、第一の方向Ｙにおいて、表示装置１０（２０）から収束方向に画像光１００が進行するため、第一の方向Ｙ方向における画像光１００の光路がコンパクトになるため、表示装置１０（２０）から収束方向に進行する画像光１００を受光する第一の反射部１５のサイズを小さく抑えることも可能である。

第二の反射部１６は、反射面が凹状の自由曲面を有し、その詳細な表面形状は，表示器１４，第一の反射部１５，ウインドシールド２（反射透過面），アイボックス３との間の位置関係と、ウインドシールド２の曲率と、要求される虚像の結像距離と、ユーザが視認するＨＵＤ装置１の画角などに基づいて計算される。第二の反射部１６は、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、第一の反射部１５で反射された画像光１００を拡大してウインドシールド２に向けて反射する。

また、第二の反射部１６は、第二の反射部１６の回転または／および移動させることができるアクチュエータ１６１を有する。アクチュエータ１６１は、図示しないカメラなどで構成される視点位置検出手段により検出した視認者の視点位置に応じて第二の反射部１６を回動させることで画像光１００が配向させるアイボックス３を移動させることができる。なお、表示装置１０は、第二の反射部１６の駆動に基づいて、表示装置１０全体または／およびレンズアレイ（配光調整部）１２を回転または／および移動させることで、表示器１４から出射される光軸の方向を調整してもよい。

以上が、本発明の第一実施形態のＨＵＤ装置１であり、以下に本発明の第二実施形態のＨＵＤ装置１を図５乃至図７を用いて説明する。第一実施形態におけるＨＵＤ装置１は、レンズアレイ（配光調整部）１２が、照明光２００の射出瞳を拡大する機能と、表示器１４に入射する照明光２００の入射角度を調整する機能と、を有していたが、第二実施形態のＨＵＤ装置１における配光調整部２２は、図５に示されるように、照明光２００の射出瞳を拡大する機能を有する射出瞳拡大器２２１と、配光調整レンズ２２２と、により構成される点で異なる。

（第二実施形態の表示装置２０）
第二実施形態の表示装置２０は、図６，７に示すように、照明光２００を出射する光源２１と、表示器１４に入射する照明光２００の配光を調整する配光調整部２２と、配光調整部２２から出射される照明光２００を拡散する拡散板２３と、照明光２００を背面で受光し、この照明光２００を変調して表面に表示画像Ｍ１を表示する表示器２４と、を備える。表示装置１０は、表示器２４の表面から表示画像Ｍ１を示す画像光１００を各領域から出射する。なお、第二実施形態における光源２１、拡散板２３、表示器２４は、第一実施形態における光源１１、拡散板１３、表示器１４にそれぞれ対応しており、説明は省略する。

第二実施形態の配光調整部２２は、例えば、光源２１から入射する照明光２００の射出瞳を拡大する射出瞳拡大器２２１と、表示器１４に入射する照明光２００の入射角度を調整する配光調整レンズ２２２と、を備える。

射出瞳拡大器２２１は、例えば、背面と表面とがマトリクス状にマイクロレンズが配列されたダブルマイクロレンズアレイ（図示しない）や、内面に反射面を有し、光源２１側および配光調整レンズ２２２側にそれぞれ開口を有する第一ミラートンネル（図示しない）や、前記第一ミラートンネルと、前記第一ミラートンネルの光源２１に近い開口に光源２１側が凹状となる凹レンズと、前記第一ミラートンネルの配光調整レンズ２２２に近い開口に配光調整レンズ２２２側が凸状となるレンズアレイと、からなる第二ミラートンネル（図示しない）などで構成される。なお、射出瞳拡大器２２１は、照明光２００の射出瞳を拡大できればいいので、公知の射出拡大器を適用してもよい。

配光調整レンズ２２２は、第一の方向Ｙにおいて正の屈折力を有し、第二の方向Ｘにおいて負の屈折力を有するレンズである。配光調整レンズ２２２は、例えば、図６に示されるように、第一の方向Ｙの受光面が凸状に形成され、図７に示されるように、第二の方向Ｘの受光面が凹状に形成されるレンズである。

以下に、図６，７を参照して、第二実施形態の配光調整部２２の作用を説明する。

（配光調整レンズ２２２の作用）
配光調整レンズ２２２は、第一の方向Ｙに沿った配光調整レンズ２２２の各領域に入射される照明光２０１，２０２，２０３の主光線が収束するように表示器２４に入射させ、第一の方向Ｙと直交する第二の方向Ｘに沿った配光調整レンズ２２２の各領域に入射される照明光２０４，２０５，２０６の主光線が発散するように表示器２４に入射させる。すなわち、配光調整レンズ２２２は、表示器２４に入射する照明光２０１〜２０６の入射角度を調整する。

図６を参照すると、射出瞳拡大器２２１の第一の方向Ｙに沿った各領域から出射される照明光２００（２０１，２０２，２０３）は、配光調整レンズ２２２により屈折し、収束光として配光調整レンズ２２２から拡散板２３へ出射され、拡散板２３を通過した後、収束光のまま表示器２４の背面に入射する。なお、配光調整レンズ２２２は、配光調整レンズ２２２の第一の方向Ｙにおける光軸から離れるに従い照明光２０１，２０２，２０３の調整量（傾ける角度）を大きくする。

図７を参照すると、射出瞳拡大器２２１の第二の方向Ｘに沿った各領域から出射される照明光２００（２０４，２０５，２０６）は、配光調整レンズ２２２により屈折し、発散光として配光調整レンズ２２２から拡散板２３へ出射され、拡散板２３を通過した後、発散光のまま表示器２４の背面に入射する。なお、配光調整レンズ２２２は、配光調整レンズ２２２の第一の方向Ｙにおける光軸から離れるに従い照明光２０４，２０５，２０６の調整量（傾ける角度）を大きくする。

配光調整レンズ２２２は、第一の方向Ｙにおける正の屈折力を有する面と、第二の方向Ｘにおける負の屈折力を有する面とを、受光面（第三の方向Ｚの負方向の面）または出射面（第三の方向Ｚの正方向の面）にそれぞれ別々に設けてもよい。また、配光調整レンズ２２２は、第一の方向Ｙにおける正の屈折力を有する面または／および第二の方向Ｘにおける負の屈折力を有する面を、受光面（第三の方向Ｚの負方向の面）および出射面（第三の方向Ｚの正方向の面）の双方に設けてもよい。また、配光調整レンズ２２２は、例えば、正の屈折力を有するシリンドリカルレンズ（第一の配光調整レンズ）と、負の屈折力を有するシリンドリカルレンズ（第二の配光調整レンズ）とを、直角に配設したものであってもよい。また、配光調整レンズ２２２は、複数のレンズからなるレンズ群（第一の配光調整レンズ、第二の配光調整レンズ）で構成されてもよい。

（変形例）
以上が、本発明の第二実施形態のＨＵＤ装置１であるが、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。

上記第一、第二実施形態において、結像部１５は、画像光１００を第二の反射部１６に向けて反射する反射光学系（第一の反射部１５）で構成されていたが、レンズからなる屈折光学系で代替してもよい。また、結像部１５は、前記反射光学系と前記屈折光学系とを組み合わせたものであってもよい。

また、上記第一、第二実施形態において、結像部１５は、ＨＵＤ装置１が生成する前記虚像の上下方向を形成する画像光１００（１０１，１０２，１０３）を、第二の反射部１６との間で交差させていたが、ＨＵＤ装置１が生成する前記虚像の左右方向を形成する画像光１００（１０４，１０５，１０６）を、第二の反射部１６との間で交差させてもよい。この場合、第一、第二実施形態における配光調整部１２（２２）は、第一の方向Ｙにおいて、照明光２０１，２０２，２０３の主光線が発散するように表示器１４（２４）に入射させ、第二の方向Ｘにおいて、照明光２０４，２０５，２０６の主光線が収束するように表示器１４（２４）に入射させる。

また、上記第一、第二実施形態において、光源１１（２１）は、第一の方向Ｙに沿って複数列配列し、第二の方向Ｘに沿って複数列配列したマトリクス状に配列されていたが、第一の方向Ｙまたは第二の方向Ｘに１列のみ配列した線状に配列されてもよい。なお、このような光源１１の線状の配列を第一実施形態に適用する場合、例えば、第二の方向Ｘに沿う光源１１を１列にする。そして、レンズアレイ３２は、図８（ａ）に示されるように、第一の方向Ｙにおいて凸状のレンズ３２１，３２２，３２３を複数列配列する。これらのレンズ３２１（３２２，３２３）は、図８（ｂ）に示されるように、第二の方向Ｘにおいて凹状に形成してもよい。また、光源１１（２１）は、単数であってもよい。

また、上記第一、第二実施形態において、光源１１（２１）は、ＬＥＤなどの照明光２００の出射する面積が小さいものであったが、有機ＥＬなどを用いた面光源を適用されてもよい。

なお、上記第一、第二実施形態では、表示器１４（２４）の表示面が、平面である場合の実施例を示したが、本発明のＨＵＤ装置１で用いられる表示器１４（２４）の表示面は、曲面であってもよい。なお、表示器１４（２４）の表示面が曲面である場合、上記説明で用いた座標系は、表示器１４（２４）から出射される画像光１００の光軸に垂直な第一の方向をＹ軸とし、表示器１４（２４）から出射される画像光１００の光軸に垂直であり、第一の方向Ｙと直交する方向をＸ軸とし、第一の方向Ｙおよび第二の方向Ｘに直交する方向をＺ軸とする。

また、第一実施形態の配光調整部１２は、複数のコンデンサレンズ１２１〜１２９を個別に設けたものであってもよい。

第二実施形態における配光調整レンズ２２２は、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、第二実施形態では、配光調整部２２（配光調整レンズ２２２）をレンズで構成したが、ミラーで代替えしてもよい。

また、上記実施形態では、表示器１４（２４）を、アイボックス３に向かう画像光１００の光軸に対して垂直に配置していたが、第一の方向Ｙまたは／および第二の方向Ｘを軸として回転させ、アイボックス３に向かう画像光１００の光軸に対して傾けてもよい。

また、画像光１００が投影される反射透過面は、車両のウインドシールド２に限定されない。画像光１００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。

本発明は、車両に搭載されるヘッドアップディスプレイ装置に適用することができる。

１ ：ＨＵＤ装置（ヘッドアップディスプレイ装置）
２ ：ウインドシールド
３ ：アイボックス
１０ ：表示装置
１１ ：光源
１２ ：レンズアレイ（配光調整部）
１３ ：拡散板
１４ ：表示器
１５ ：第一の反射部（結像部）
１６ ：第二の反射部
１７ ：筐体
２０ ：表示装置
２１ ：光源
２２ ：配光調整部
２３ ：拡散板
２４ ：表示器
３２ ：レンズアレイ
１００ ：画像光
１２１〜１２９ ：コンデンサレンズ
２００ ：照明光
２２１ ：射出瞳拡大器
２２２ ：配光調整レンズ
Ｍ１ ：表示画像
Ｍ２ ：中間像
Ｘ ：第二の方向
Ｙ ：第一の方向
Ｚ ：第三の方向
ｄＨ１ ：第四のピッチ
ｄＨＡ ：第三のピッチ
ｄＶ１ ：第二のピッチ
ｄＶＡ ：第一のピッチ

Claims (6)

1. 照明光を出射する光源と、
   前記照明光を背面で受光して変調した画像光を表面から出射する表示器と、
   前記光源と前記表示器との間に配置され、前記表示器に入射する前記照明光の配光を調整する配光調整部と、
   前記表示器から出射された前記画像光を結像させる結像部と、
   前記結像部を通過した前記画像光を視認者の前面に位置する透過反射部に向けて反射する反射部と、を備え、
   前記結像部は、前記表示器の第一の方向に並ぶ各領域から出射された画像光を、反射部との間で交差するように反射し、
   前記配光調整部は、前記第一の方向において、前記照明光を収束光として前記表示器に入射させる、
   ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
2. 前記配光調整部は、前記第一の方向に直交する第二の方向において、前記照明光を発散光として前記表示器に入射させる、
   ことを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
3. 前記光源は、前記第一の方向に沿う方向において、第一のピッチで配列される複数の光源を設け、
   前記配光調整部は、前記複数の光源に対応し、前記第一の方向において、前記第一のピッチより小さい第二のピッチで配列され、前記複数の光源から出射される前記照明光を受光する複数のコンデンサレンズを設ける、
   ことを特徴とする請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
4. 前記光源は、前記第一の方向に直交する第二の方向に沿う方向において、第三のピッチで配列される複数の光源を設け、
   前記配光調整部は、前記複数の光源に対応し、前記第二の方向において、前記第三のピッチより大きい第四のピッチで配列され、前記複数の光源から出射される前記照明光を受光する複数のコンデンサレンズを設ける、
   ことを特徴とする請求項３に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
5. 前記配光調整部は、前記第一の方向に沿う方向において正の屈折力を有し、前記第一の方向に直交する第二の方向に沿う方向において負の屈折力を有する配光調整レンズを有する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
6. 前記配光調整部は、前記第一の方向に沿う方向において正の屈折力を有する第一の配向調整レンズと、前記第一の方向に直交する第二の方向に沿う方向において負の屈折力を有する第二の配光調整レンズと、を有する、
   ことを特徴とする請求項５に記載のヘッドアップディスプレイ装置。

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