WO2016047035A1 - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

　ヘッドアップディスプレイ装置は、投影部材に画像を投影することにより、画像を乗員により視認可能に虚像表示する。ヘッドアップディスプレイ装置は、光源光を投射する光源部（１０）と、画像の中心に対応する光源光の投射方向に沿った仮想の基準線（ＤＬ）に対して傾斜して光源光を拡散する拡散部（２２）を有するスクリーン部材（２０）と、光源部側に露出する第１光学面（４２）と拡散部側に露出する第２光学面（４４）とを有し、光源光を透過させる透光性光学素子（４０）とを備え、第１光学面と第２光学面との間隔は、拡散部が光源部に対して近い側から遠い側に向かう程増大変化する。

Description

ヘッドアップディスプレイ装置 関連出願の相互参照

　本開示は、２０１４年９月２３日に出願された日本国特許出願２０１４－１９３１９３号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。

　本開示は、移動体に搭載され、投影部材に画像を投影することにより、当該画像を乗員により視認可能に虚像表示するヘッドアップディスプレイ装置に関する。

　従来、移動体に搭載され、投影部材に画像を投影することにより、当該画像を乗員により視認可能に虚像表示する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のヘッドアップディスプレイ装置は、光源光を投射する光源部と、光源光を拡散する拡散部を有するスクリーン部材とを備えている。加えて、光源部と拡散部との間に配置され、光源部側に露出する第１光学面と拡散面側に露出する第２光学面とを有し、光源光を透過させる透光性光学素子が設けられている。

　本願発明者は下記を見出した。

　移動体に搭載されるに当たり、搭載スペースの都合やその他の都合等で、拡散部を傾斜する必要性が生ずることがある。そのような場合に、特許文献１の透光性光学素子を採用すると、拡散部の傾斜を原因として画像の箇所によって結像状態が変わり、視認性の差が発生することがあった。また、透光性光学素子内での多重反射の影響で画像に例えば２重像等のノイズが発生することがあった。

日本国公開特許公報２０１０－１４５７４６号

　本開示は、虚像表示の視認性が高い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。

　本開示の一例にかかるヘッドアップディスプレイ装置は、移動体に搭載され、投影部材に画像を投影することにより、画像を乗員により視認可能に虚像表示し、光源光を投射する光源部と、画像の中心に対応する光源光の投射方向に沿った仮想の基準線に対して傾斜して光源光を拡散する拡散部を有するスクリーン部材と、光源部と拡散部との間に配置され、光源部側に露出する第１光学面と拡散部側に露出する第２光学面とを有し、光源光を透過させる透光性光学素子、とを備える。第１光学面と第２光学面との間隔は、拡散部が光源部に対して近い側から遠い側に向かう程増大変化する。

　このヘッドアップディスプレイ装置によれば、拡散部は、基準線に対して傾斜して配置されるので、画像の箇所によって光源部から拡散部までの距離が異なる。光源部と拡散部との間に配置される透光性光学素子について、光源部側の第１光学面と拡散部側の第２光学面との間隔は、拡散部が光源部に対して近い側から遠い側に向かう程増大変化している。これによれば、拡散部が遠い側を通る光源光程、厚い媒質中を通って透過することとなるので、焦点が第２光学面側のより遠くに結ばれることとなる。したがって、拡散部における画像の各箇所について、光源部から拡散部までの距離に応じた焦点を結ぶことができる。

　さらに、第２光学面で反射した光源光は、第２光学面に対して傾斜する第１光学面により、反射を介さずに透過する光源光とは方向を変えて反射することとなるので、多重反射する光源光は、拡散部が遠い側の側面側に導かれる。これによれば、多重反射光と反射を介さずに透過する光源光とが分離されて２重像等のノイズを抑制することができる。以上により、虚像表示の視認性が高いヘッドアップディスプレイ装置を提供することができる。

　本開示についての上記および他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照した下記の詳細な説明から、より明確になる。添付図面において、
図１は、一実施形態におけるＨＵＤ装置の車両への搭載状態を示す模式図であり、 図２は、一実施形態におけるＨＵＤ装置の概略構成を示す模式図であり、 図３は、一実施形態における光源部の構成を示す模式図であると共に、走査ミラーの走査について説明するための図であり、 図４は、一実施形態における光源部、スクリーン部材、透光性光学素子、及び遮光部材の配置を示す斜視図であり、 図５は、スクリーン部材の拡散部を拡大して部分的に示す平面図であり、 図５のＶＩＡ－ＶＩＡ線断面に対応する模式断面図であり、 図５のＶＩＢ－ＶＩＢ線断面に対応する模式断面図であり、 図４の透光性光学素子における、基準線方向かつ拡散部が近い側から遠い側に向かう方向に沿った図であり、 図４の透光性光学素子における、基準線方向かつ拡散部が近い側から遠い側に向かう方向と垂直な方向に沿った図である。

　以下、本開示の一実施形態を図面に基づいて説明する。

　図１に示す本開示の一実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置１００は、移動体の一種である車両１に搭載され、インストルメントパネル２内に収容されている。以下、ヘッドアップディスプレイ装置をＨＵＤ装置と呼ぶ。ＨＵＤ装置１００は、車両１の投影部材としてのウインドシールド３に画像を投影する。これにより、ＨＵＤ装置１００は、画像を車両１の乗員により視認可能に虚像表示する。すなわち、ウインドシールドに反射される画像の光が、車両１の室内において乗員の眼５に到達し乗員が当該光を知覚する。そして、乗員は、虚像６として表示される各種情報を認識することができる。虚像６として表示される各種情報としては、例えば、車速、燃料残量等の車両状態値、又は道路情報、視界補助情報等の車両情報が挙げられる。

　車両１のウインドシールド３において、室内側の面は、画像が投影される投影面３ａを湾曲する凹面状又は平坦な平面状等に形成している。また、ウインドシールド３は、室内側の面と室外側の面とで、各面を反射してできる虚像６を重ねるための角度差を有するものであってもよい。あるいは、ウインドシールド３は、室外側の面の反射による虚像６の輝度を抑制するために蒸着膜ないしはフィルム等を設けたものであってもよい。さらに、投影部材として、ウインドシールド３の代わりに、車両１と別体となっているコンバイナを車両１内に設置して、当該コンバイナに画像を投影するものであってもよい。

　図２に示すように、虚像６は、車両１の左右方向を長手方向であるＸ方向とし、車両１の上下方向を短手方向であるＹ方向とする長方形状に表示される。

　このようなＨＵＤ装置１００は、図１，２に示すように、ハウジング７０内において、コントローラ６０、光源部１０、スクリーン部材２０、凹面ミラー３０、透光性光学素子４０、遮光部材５０を備えている。

　コントローラ６０は、演算処理装置及びメモリ等から構成される制御回路である。図１に示すように、コントローラ６０は、光源部１０、凹面ミラー３０等と電気的に接続されている。

　本実施形態の光源部１０は、図３に示すように、光源光を投射可能に形成されたレーザスキャナであり、発振部１２、導光部１４、及び微小電気機械システム（Micro Electro Mechanical Systems：ＭＥＭＳ）の走査ミラー１６を有している。

　発振部１２は、３つのレーザ発振器１２ａ～ｃを主体として構成されている。各レーザ発振器１２ａ～ｃは、互いに異なる色相のレーザ光を光束状に発振する。レーザ発振器１２ａは、例えばピーク波長が４９０～５３０ｎｍの範囲、好ましくは５１５ｎｍである緑色のレーザ光束を発振するようになっている。レーザ発振器１２ｂは、例えばピーク波長が６００～６５０ｎｍの範囲、好ましくは６４０ｎｍである赤色のレーザ光束を発振するようになっている。レーザ発振器１２ｃは、例えばピーク波長が４３０～４７０ｎｍの範囲、好ましくは４５０ｎｍである青色のレーザ光を発振するようになっている。

　ここで、発振部１２は、コントローラ６０と電気的に接続されている。発振部１２は、コントローラ６０からの電気信号に従って、レーザ光束を発振する。そして、各レーザ発振器１２ａ～ｃから発振される３色のレーザ光を加色混合することで、種々の色の再現が可能となる。各レーザ発振器１２ａ～ｃから発振された各レーザ光束は、それぞれ導光部１４の整形レンズ１４ａ，１４ｂ，１４ｃに入射する。

　導光部は、３つの整形レンズ１４ａ～ｃ、３つのダイクロイックフィルタ１４ｄ，１４ｅ，１４ｆ、及び集光レンズ１４ｇを主体として構成されている。３つの整形レンズ１４ａ～ｃは、それぞれ対応するレーザ発振器１２ａ～ｃに対して、各レーザ光束の進行方向に例えば０．５ｍｍの間隔をあけて配置されている。各整形レンズ１４ａ～ｃは、対応するレーザ光束を屈折させることにより、当該レーザ光束を整形する。

　３つのダイクロイックフィルタ１４ｄ～ｆは、それぞれ対応する整形レンズ１４ａ～ｃに対して、各レーザ光束の進行方向に例えば５ｍｍの間隔をあけて配置されている。各ダイクロイックフィルタ１４ｄ～ｆは、対応する整形レンズ１４ａ～ｃを透過した各レーザ光束のうち、特定波長のレーザ光束を反射し、その他の波長のレーザ光束を透過させる。具体的には、整形レンズ１４ａに対応するダイクロイックフィルタ１４ｄは、緑色のレーザ光束を反射する。整形レンズ１４ｂに対応するダイクロイックフィルタ１４ｅは、赤色のレーザ光束を反射し、その他のレーザ光束を透過させる。整形レンズ１４ｃに対応するダイクロイックフィルタ１４ｆは、青色のレーザ光束を反射し、その他のレーザ光束を透過させる。

　ここで、ダイクロイックフィルタ１４ｄによる反射後の緑色のレーザ光束の進行方向には、ダイクロイックフィルタ１４ｅが例えば６ｍｍの間隔をあけて配置されている。また、ダイクロイックフィルタ１４ｅの反射後の赤色のレーザ光束の進行方向には、ダイクロイックフィルタ１４ｆが例えば６ｍｍの間隔をあけて配置されている。これら配置形態により、ダイクロイックフィルタ１４ｄによる反射後の緑色のレーザ光束が、ダイクロイックフィルタ１４ｅを透過し、ダイクロイックフィルタ１４ｅによる反射後の赤色のレーザ光束と混合される。また、緑色のレーザ光束と赤色のレーザ光束とが、ダイクロイックフィルタ１４ｆを透過し、ダイクロイックフィルタ１４ｆによる反射後の青色のレーザ光束と混合される。このようにして、３色のレーザ光を加色混合することができる。

　ダイクロイックフィルタ１４ｆを透過後のレーザ光束の進行方向には、集光レンズ１４ｇが例えば４ｍｍの間隔をあけて配置されている。集光レンズ１４ｇは、ダイクロイックフィルタ１４ｆ側が平面状、走査ミラー１６側が凸面状に形成されている平凸レンズである。集光レンズ１４ｇは、ダイクロイックフィルタ１４ｄ～ｆからのレーザ光束を集光する。集光レンズ１４ｇを透過したレーザ光束は、走査ミラー１６に入射する。

　走査ミラー１６は、レーザ光束の投射方向を時間的に走査するＭＥＭＳミラーである。走査ミラー１６において、中心部が集光レンズ１４ｇに対して例えば５ｍｍの間隔をあけて対向する面には、アルミニウムの金属蒸着等により、薄膜状の反射面１６ａが形成されている。反射面１６ａは、当該反射面１６ａに沿って直交する２つの回転軸１６ｘ，１６ｙまわりに回動可能となっている。

　このような走査ミラー１６は、コントローラ６０と電気的に接続されており、その走査信号に従って、反射面１６ａの向きを変えることができ、レーザ光束の投射方向を走査することが可能となっている。

　このようにして、光源部１０は、光源光としてのレーザ光束を、その投射方向を時間的に走査しながら、透光性光学素子４０を介して、スクリーン部材２０の拡散部２２の投射領域２２ａに向けて投射する。具体的には、レーザ光束の投射方向は、複数の走査線ＳＬに沿った図３の矢印方向へ順次走査される。以上のコントローラ６０による制御の結果、投射領域２２ａにおいてレーザ光束が投射される位置が移動していくと共に、レーザ光束が断続的にパルス投射されることで、画像が描画され、形成されることとなる。こうして投射領域２２ａに描画される画像は、例えば、ｘｓ方向に４８０画素かつｙｓ方向に２４０画素を有する画像として、投射領域２２ａに毎秒６０フレーム描画される。なお、図３では、透光性光学素子４０の図示が省略されている。ここで、ｘｓ方向とは、拡散部２２の投射領域２２ａにおいて、光源光が虚像６の長手方向であるＸ方向に対応する方向とし、ｙｓ方向とは、拡散部２２の投射領域２２ａにおいて、光源光が虚像６の短手方向であるＹ方向に対応する方向とする。

　なお、光源部１０として、本実施形態では反射面１６ａの向きを変えることで投射方向を操作するレーザスキャナを採用しているが、１画素に対応するミラーを格子状に配列し、各ミラーのオンとオフとを切替えて画像を描画する投射方式を採用することもできる。

　スクリーン部材２０は、図４～図６Ｂに示すように、合成樹脂ないしはガラス等からなる基材の表面にアルミニウムを蒸着させること等により形成された、反射型のスクリーンである。スクリーン部材２０は、図５に示すように、マイクロミラーアレイとして複数のミラー面２３を格子状に配列して形成されている拡散部２２を有している。このような拡散部２２のうち、光源部１０からのレーザ光束が入射する領域が投射領域２２ａと定義される。なお図５では、ある投射方向に投射されたレーザ光束が拡散部２２に入射したときのスポット形状ＳＳを、例として破線で示している。

　各ミラー面２３は、特に図６Ａと図６Ｂに示すように、共通の湾曲形態として凸面湾曲を呈する湾曲面状に形成されている。各ミラー面２３における最突出点を面頂点２３ａとすると、境界２４を挟んで隣接するミラー面２３同士にて面頂点２３ａにおける高さは、相異なっている。すなわち、隣接するミラー面２３同士にて、面頂点２３ａから境界２４（図６Ａと図６Ｂの断面では変曲点で示される）までのずれ量である深さであるサグ量Ｓａ，Ｓｂが相異なって設定されている。このような拡散部２２にレーザ光束が入射すると、レーザ光束は、拡散部２２に反射されると共に、ミラー面２３の曲率半径ＣＲＭに応じた拡散角にて拡散される。

　図４に示すように、スクリーン部材２０は、ｘｓ方向において湾曲して形成されている。これにより、拡散部２２は、巨視的に、ｘｓ方向において凸状に湾曲する、シリンドリカル面状に形成されている。また、ｙｓ方向において、スクリーン部材２０は、基準線ＤＬに対して傾斜している。これにより、ｙｓ方向において、拡散部２２も基準線ＤＬに対して傾斜している。ここで、本実施形態における基準線ＤＬとは、光源部１０により投射される光源光の投射方向のうち、画像の中心（例えば中心の画素）に対応する投射方向に沿った仮想の線である。

　上述の傾斜により、拡散部２２が光源部１０に対して遠い側と、拡散部２２が光源部１０に対して近い側とが形成される。このような拡散部２２が光源部１０に対して遠い側と、拡散部２２が光源部１０に対して近い側とは、特に本実施形態では、基準線ＤＬを挟んで形成されている。また、以下では、拡散部２２が光源部１０に対して遠い側を、拡散部２２が遠い側と省略し、拡散部２２が光源部１０に対して近い側を、拡散部２２が近い側と省略して記載することがある。なお、拡散部２２が基準線ＤＬとｘｓ方向に沿った直線により定義される平面により分断されると仮定すると、拡散部２２が光源部１０に対して遠い側は、遮光部材を含む側に相当し、拡散部２２が光源部１０に対して近い側は遮光部材を含まない側に相当するとも呼ぶ（図４および図７参照）。

　そして、上述の傾斜により、スクリーン部材２０にて拡散された光源光が光源部１０側に戻らずに、凹面ミラー３０に向かって入射する。

　図１，２に示す凹面ミラー３０は、合成樹脂ないしはガラス等からなる基材の表面に、反射面３０ａとしてアルミニウムを蒸着させること等により形成される。反射面３０ａは、中心部が凹む凹面として、滑らかな曲面状に形成されている。そして、凹面ミラー３０は、スクリーン部材からの光源光を、方向を変えて、透光性の防塵カバー７２を介して、ウインドシールド３に投影する。凹面ミラー３０によって、画像は拡大されて虚像表示される。一方で、透光性の防塵カバー７２を介して太陽光等の外光がＨＵＤ装置１００内に入射することがあり、その一部は凹面ミラー３０を介してスクリーン部材２０に入射する。

　また、凹面ミラー３０は、電気的に接続されたコントローラ６０からの電気信号に従って、揺動軸３０ｂまわりに揺動駆動するようになっている。こうして凹面ミラー３０が揺動することで、虚像６の結像位置及び乗員が虚像表示を視認可能となる視認領域４が上下する。

　透光性光学素子４０は、図１，２，４に示すように、光源部１０と拡散部２２との間に配置され、拡散部２２の投射領域２２ａにおける画像の結像状態を調整する光学素子である。透光性光学素子４０は、アクリル又はポリカーボネイト等の合成樹脂ないしはガラス等の、空気よりも大きな屈折率を有する透光性の媒質からなる基材により形成され、光源部からの光源光を透過させる。具体的に透光性光学素子４０は、第１光学面４２、第２光学面４４、及び側面４６を有している。

　第１光学面４２は、光源部１０側に露出しており、光源部１０からの光源光が入射する滑らかな面である。具体的に、第１光学面４２は、図７に断面を示す拡散部２２が近い側から遠い側に向かう方向において、凹状に湾曲している。より詳細に、第１光学面４２は、図７の断面において、拡散部２２が近い側では曲率半径ＣＲ１が大きく直線に近いが、拡散部２２が遠い側に向かうと、曲率半径ＣＲ１が小さくなる箇所があり、さらに向かうとまた曲率半径ＣＲ１が大きくなっている。また、図８に断面を示す拡散部２２が近い側から遠い側に向かう方向と垂直な方向において、凸状に湾曲している。全体として、本実施形態の第１光学面４２は、自由曲面となっている。なお、本実施形態では、上述の傾斜により、拡散部２２が近い側から遠い側に向かう方向は、ｙｓ方向に実質一致し、垂直な方向は、ｘｓ方向に実質一致している。また、第１光学面４２に誘電体多層膜等によるコーティングはされておらず、上述の基材が露出している。

　第２光学面４４は、拡散部２２側に露出しており、光源光が拡散部２２へと射出する滑らかな面である。具体的に、第２光学面４４は、図７，８の断面に示すように、各方向において平状となっており、全体としては図４に示すように平面状に形成されている。また、第２光学面４４にも誘電体多層膜等によるコーティングはされておらず、上述の基材が露出している。

　また、図７に示すように、第１光学面４２と第２光学面４４との間隔ＤＴは、拡散部２２が近い側から遠い側に向かう程増大変化している。このような間隔ＤＴの設定により、第１光学面４２の接線は第２光学面４４に対して傾斜している。この傾きは、第１光学面が拡散部２２が近い側から遠い側に向かう方向において凹面状であることにより、拡散部２２が近い側から遠い側に向かう程大きく形成されている。

　このような透光性光学素子４０は、第２光学面４４が基準線ＤＬに対して傾斜して配置されている。より詳細には、透光性光学素子４０は、基準線ＤＬに対して第２光学面４４が光源部１０側かつ拡散部２２が遠い側に作る傾斜角度θ２が鈍角となるように配置されている。これにより、第２光学面４４が光源部１０に対して近い側は、拡散部２２が光源部１０に対して近い側に対応し、第２光学面４４が光源部１０に対して遠い側は、拡散部２２が光源部１０に対して遠い側に対応している。

　また、透光性光学素子４０は、基準線ＤＬに対して第１光学面４２が光源部１０側かつ拡散部２２が遠い側に作る傾斜角度θ１が第２光学面４４の傾斜角度θ２よりも直角に近い角度となるように配置されている。

　透光性光学素子４０の側面４６は、第１光学面４２の外縁と第２光学面４４の外縁との間に形成されている。側面４６は、反射抑制処理として、シボ加工をなされている。これにより、側面４６は、第１光学面４２及び第２光学面４４よりも正反射率が低くなっている。ここで、本実施形態における正反射率とは、面に入射する入射光に対して正反射の方向に反射する反射光の割合を意味する。

　遮光部材５０は、図１，２，４，７に示すように、ポリプロピレン等の合成樹脂により、黒色に形成される板状のベゼルである。遮光部材５０は、拡散部２２が遠い側、すなわち第１光学面４２と第２光学面４４との間隔ＤＴが大きい側において、側面４６を覆うように設けられている。遮光部材５０は、第２光学面４４から拡散部２２側へ突出し、また、第１光学面４２から光源部１０側に突出している。

　遮光部材５０の表面は、表面粗さが第１光学面４２及び第２光学面４４よりも粗い凸凹状に形成されている。このような構成の遮光部材５０に光が入射した場合、その多くは吸収され、僅かに反射された光は乱反射されることとなる。なお、図示しないが、遮光部材５０は、透光性光学素子４０において側面４６に延長して設けられた羽根部と共にビス止めによってハウジング７０に対して固定される。

　このようなＨＵＤ装置１００において、図７に光源光としてのレーザ光束の挙動の例を細線で示すように、光源部１０からのレーザ光束が透光性光学素子４０に入射する際には、上述の第１光学面４２の傾斜角度θ１により、第１光学面４２への入射角が小さく入射する。そして、レーザ光束は、第１光学面４２と第２光学面４４との間隔ＤＴに応じた厚さの媒質を経て、その一部は第２光学面４４を反射を介さずに透過し、拡散部２２に到達するが、他部は第２光学面４４で反射される。このような反射光は、上述の第２光学面４４の傾斜角度θ２により拡散部２２が遠い側へと進行方向を変え、さらに第１光学面４２で反射されたとしても、上述の第１光学面４２と第２光学面４４との関係により、さらに拡散部２２が遠い側へ進行することとなる。拡散部２２が遠い側に導かれた多重反射光は、遮光部材５０に到達し、当該遮光部材５０によって遮光されることとなる。

　本実施形態によると、拡散部２２は、基準線ＤＬに対して傾斜して配置されるので、画像の箇所によって光源部１０から拡散部２２までの距離が異なる。光源部１０と拡散部２２との間に配置される透光性光学素子４０について、光源部１０側の第１光学面４２と拡散部２２側の第２光学面４４との間隔ＤＴは、拡散部２２が光源部１０に対して近い側から遠い側に向かう程増大変化している。これによれば、拡散部２２が遠い側を通る光源光としてのレーザ光束程、厚い媒質中を通って透過することとなるので、焦点が第２光学面４４側のより遠くに結ばれることとなる。したがって、拡散部２２における画像の各箇所について、光源部１０から拡散部２２までの距離に応じた焦点を結ぶことができる。

　さらに、第２光学面４４で反射した光源光は、第２光学面４４に対して傾斜する第１光学面４２により、反射を介さずに透過する光源光とは方向を変えて反射することとなるので、多重反射する光源光は、拡散部２２が遠い側の側面４６側に導かれる。これによれば、多重反射光と反射を介さずに透過する光源光とが分離されて２重像等のノイズを抑制することができる。以上により、虚像表示の視認性が高いＨＵＤ装置１００を提供することができる。

　また、本実施形態によると、拡散部２２が遠い側の側面４６を覆うように設けられる遮光部材５０が光源光を遮光する。これによれば、拡散部２２が遠い側の側面４６側に導かれた多重反射光が遮光部材５０に遮光されることで、反射を介さずに透過する光源光と干渉することを抑制できる。

　透光性光学素子は、第１光学面と第２光学面との間に側面を有し、拡散部が遠い側において、側面を覆うように設けられ、光源光を遮光する遮光部材を備える。

　このようなヘッドアップディスプレイ装置によれば、拡散部が遠い側の側面を覆うように設けられる遮光部材が光源光を遮光する。これによれば、拡散部が遠い側の側面側に導かれた多重反射光が遮光部材に遮光されることで、反射を介さずに透過する光源光と干渉することを抑制できる。

　また、本実施形態によると、遮光部材５０は、第２光学面４４から拡散部２２側へ突出している。これによれば、多重反射光が第２光学面４４にて屈折した後、遮光部材５０に入射して遮光されることで、反射を介さずに透過した光源光と干渉することを抑制できる。

　また、本実施形態によると、第１光学面４２は、拡散部２２が近い側から遠い側に向かう方向において、凹状に湾曲している。これによれば、拡散部２２が遠い側において第１光学面４２の第２光学面４４に対する傾きを大きく形成可能となる。第２光学面４４で反射し、さらに第１光学面４２で反射した光源光は、より拡散部２２が遠い側に方向を変えて反射することとなり、また遮光部材５０を有する場合では、少ない反射回数で遮光部材５０に到達することができる。

　また、基準線ＤＬに対して第２光学面４４が光源部１０側かつ拡散部２２が遠い側に作る傾斜角度θ２は、鈍角である。これによれば、第２光学面４４で反射する光源光は、確実に拡散部２２が遠い側に方向を変えて反射することとなるので、多重反射光をより確実にスクリーン部材２０への透過光と分離することができる。

　また、本実施形態によると、第２光学面４４は、基準線ＤＬに対して傾斜し、第２光学面４４が光源部１０に対して近い側は、拡散部２２が光源部１０に対して近い側に対応し、第２光学面４４が光源部１０に対して遠い側は、拡散部２２が光源部１０に対して遠い側に対応している。これによれば、太陽光等の外光が投影部材としてのウインドシールド３側からスクリーン部材２０に入射した場合において、外光がスクリーン部材２０に反射された後第２光学面４４に反射される際、スクリーン部材２０における反射角と第２光学面４４における反射角とが近づくこととなる。したがって、第２光学面４４に反射された外光がスクリーン部材２０に再び入射することで発生し得る画像のノイズを抑制することができ、虚像表示の視認性が高いＨＵＤ装置１００を提供することができる。

　また、本実施形態によると、第２光学面４４は、拡散部２２が近い側から遠い側に向かう方向において、平状である。これによれば、外光がスクリーン部材２０に反射された後第２光学面４４に反射される際、スクリーン部材２０で拡散した外光は、拡散角がより広がらずに第２光学面４４に反射されることとなる。したがって、第２光学面４４に反射された外光がスクリーン部材２０に再び入射することの回避が容易となる。

　また、本実施形態によると、側面４６は、拡散部２２が遠い側において、第１光学面４２及び第２光学面４４よりも正反射率を低くした反射抑制処理をなされている。これによれば、光源光が側面４６にて反射し、反射を介さずに透過した光源光と干渉することを抑制できる。

　（他の実施形態）
　以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は、当該実施形態に限定して解釈されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用することができる。

　具体的に、変形例１としては、透光性光学素子４０として、第１光学面４２及び第２光学面４４が平面状に形成されている三角プリズムを採用してもよい。

　変形例２としては、第１光学面４２は、拡散部２２が近い側から遠い側に向かう方向において、凸状に湾曲していてもよい。

　変形例３としては、第２光学面４４は、拡散部２２が近い側から遠い側に向かう方向において、凹状に湾曲していてもよい。この構成では、スクリーン部材２０で拡散した外光は、拡散部２２が近い側から遠い側に向かう方向において、第２光学面４４に反射された場合に集光されることとなるので、第２光学面４４に反射された外光がスクリーン部材２０に再び入射することの回避がより容易となる。また、第２光学面４４は、拡散部２２が近い側から遠い側に向かう方向において、凸状に湾曲していてもよい。

　変形例４としては、側面４６は、反射抑制処理として、黒色塗装がなされていてもよい。また、側面４６のうち、拡散部２２が遠い側にのみ反射抑制処理がなされていてもよい。

　変形例５としては、側面４６は、拡散部２２が遠い側において、反射抑制処理がなされていなくてもよい。

　変形例６としては、基準線ＤＬに対して第２光学面４４が光源部１０側かつ拡散部２２が遠い側に作る傾斜角度θ２は、鋭角又は直角であってもよい。

　変形例７としては、遮光部材５０は、第２光学面４４から拡散部２２側へ突出していなくてもよい。

　変形例８としては、ＨＵＤ装置１００において、遮光部材５０及び反射抑制処理のうち一方のみが採用されていてもよい。また、遮光部材５０及び反射抑制処理を採用しなくてもよい。

　変形例９としては、第１光学面４２及び第２光学面４４にコーティングが施されていてもよい。

　変形例１０としては、拡散部２２が近い側から遠い側に向かう方向は、ｙｓ方向と交差していてもよい。また、拡散部２２が近い側から遠い側に向かう方向と垂直な方向は、ｘｓ方向と交差していてもよい。

　変形例１１としては、車両１以外の船舶ないしは飛行機等の各種移動体（輸送機器）に、本開示を適用してもよい。

　なお、車両１は、移動体の一例に相当する。ウインドシールド３は、投影部材の一例に相当する。

　以上、本開示に係るＨＵＤ装置の実施形態、構成、態様を例示したが、本開示に係る実施形態、構成、態様は、上述した各実施形態、各構成、各態様に限定されるものではない。例えば、異なる実施形態、構成、態様にそれぞれ開示された技術的部を適宜組み合わせて得られる実施形態、構成、態様についても本開示に係る実施形態、構成、態様の範囲に含まれる。

 

Claims (9)

1. 　移動体（１）に搭載され、投影部材（３）に画像を投影することにより、前記画像を乗員により視認可能に虚像表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
   　光源光を投射する光源部（１０）と、
   　前記画像の中心に対応する前記光源光の投射方向に沿った仮想の基準線（ＤＬ）に対して傾斜して前記光源光を拡散する拡散部（２２）を有するスクリーン部材（２０）と、
   　前記光源部と前記拡散部との間に配置され、前記光源部側に露出する第１光学面（４２）と前記拡散部側に露出する第２光学面（４４）とを有し、前記光源光を透過させる透光性光学素子（４０）とを備え、
   　前記第１光学面と前記第２光学面との間隔（ＤＴ）は、前記拡散部が前記光源部に対して近い側から遠い側に向かう程増大変化するヘッドアップディスプレイ装置。
2. 　前記透光性光学素子は、前記第１光学面と前記第２光学面との間に側面（４６）を有し、
   　前記拡散部が遠い側において、前記側面を覆うように設けられ、前記光源光を遮光する遮光部材（５０）を備える請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
3. 　前記遮光部材は、前記第２光学面から前記拡散部側へ突出している請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
4. 　前記第１光学面は、前記拡散部が近い側から遠い側に向かう方向において、凹状に湾曲している請求項１から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。
5. 　前記基準線に対して前記第２光学面が前記光源部側かつ前記拡散部が遠い側に作る傾斜角度（θ２）は、鈍角である請求項１から４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。
6. 　前記拡散部は、前記光源光を反射することで拡散し、
   　前記第２光学面は、前記基準線に対して傾斜し、
   　前記第２光学面が前記光源部に対して近い側は、前記拡散部が前記光源部に対して近い側に対応し、前記第２光学面が前記光源部に対して遠い側は、前記拡散部が前記光源部に対して遠い側に対応している請求項１から５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。
7. 　前記第２光学面は、前記拡散部が近い側から遠い側に向かう方向において、平状である又は凹状に湾曲している請求項６に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
8. 　前記透光性光学素子は、前記第１光学面と前記第２光学面との間に側面を有し、
   　前記側面は、前記拡散部が遠い側において、前記第１光学面及び前記第２光学面よりも正反射率を低くした反射抑制処理をなされている請求項１から７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。
9. 　前記移動体の左右方向をＸ方向とし、上下方向をＹ方向とすると、
   　ｘｓ方向は、拡散部の投射領域（２２ａ）において、光源光がＸ方向に対応する方向であり、
   　ｙｓ方向とは、拡散部の投射領域において、光源光がＹ方向に対応する方向であり、
   　基準線とｘｓ方向に沿った直線により定義される平面により分断される拡散部について、遮光部材を含む側が前記拡散部が遠い側であり、遮光部材を含まない側が前記拡散部が近い側である。
   
    

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