(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示部材に形成される投影面に表示画像を投影することにより、予め想定された視認領域から前記表示画像の虚像を視認可能とするヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記投影面に投影される前記表示画像が結像される領域である結像面、を有するスクリーン部材と、
前記結像面に結像される前記表示画像を反射させることにより、前記投影面に当該表示画像を投影する反射面、を有する光学系と、を備え、
前記結像面には、当該結像面の向きを決定するための仮想の基準面が規定され、
前記結像面は、仮想の基準面に沿うｘ軸方向及びｙ軸方向のそれぞれにおいて、前記基準面に対し凸状となる凸面部及び前記基準面に対し凹状となる凹面部とを、予め規定された長さにて交互に連続して形成し、
前記スクリーン部材は、前記結像面の各所において前記基準面に垂直なｚ軸方向が前記反射面から外れた領域を向く姿勢にて配置されることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項２】
前記結像面の各所における法線方向が、前記反射面から外れた領域に向けられ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。
【請求項３】
前記結像面にて前記表示画像として結像される光を投射する投射器、をさらに備え、
前記結像面は、前記投射器から投射された光を拡散させつつ前記反射面に向けて反射させることを特徴とする請求項１又は２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のウィンドシールド等の表示部材に表示画像を投影することにより、予め想定された視認領域から表示画像の虚像を視認可能とするヘッドアップディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、スクリーンの結像面に結像された表示画像を、光学系の反射面によって反射させることにより、ウィンドシールドに投影する、例えば特許文献１に開示のようなヘッドアップディスプレイ装置が知られている。このようなヘッドアップディスプレイ装置のスクリーンとして、近年では、特許文献２に開示されるような構成が採用されつつある。
【０００３】
具体的に、特許文献２に開示の投射用スクリーンでは、凸状となる凸レンズが、ｘ軸方向及びｙ軸方向のそれぞれに、予め規定された長さで形成されている。このように配列された凸レンズは、結像面に入射した光を反射又は屈折させることにより、所定の拡散角にて拡散する光を出射することができる。故に、特許文献２に開示の投射用スクリーンを特許文献１に開示のヘッドアップディスプレイ装置に適用した形態では、結像面に結像される表示画像の光は、予め想定された視認領域の全体に亘って到達するように、その拡散を正確に制御される。よって、表示画像の虚像は、斑無く且つ鮮明に視認され得る。このような高い表示品質を備えるヘッドアップディスプレイ装置のスクリーンとして、特許文献２に開示のような構成は、好適なのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１３９９２７号公報
【特許文献２】特開２００９−２０５１０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献２に開示の投射用スクリーンでは、各凸レンズの間に、凹状となる溝部分が生じる。故に、凸レンズの表面の湾曲の曲率は小さくなるものの、溝部分の表面に生じる湾曲の曲率は、非常に大きくなってします。すると、溝部分の表面は、スクリーンの基準面に対して大きく傾斜することとなる。以上により、溝部分の表面における法線方向は、基準面に垂直なｚ軸方向に対し、大きく傾くこととなる。そのため、投射用スクリーン部材の姿勢によってｚ軸方向を反射面から外れた領域に向けたとしても、溝部分の表面における法線方向は、反射面内を向いてしまうこととなる。
【０００６】
以上の構成では、ウィンドシールドを通過して反射面に入射した外光が当該反射面によってスクリーンに向けて反射されると、この外光の一部は、溝部分にて乱反射されることで、スクリーンによって再び反射面に向けて反射されてしまう。すると、スクリーンから反射面に反射された外光は、表示画像の光と共にウィンドシールドに投影される。このようにして、視認領域から視認される表示画像の虚像に、外光が映り込んでしまうのである。
【０００７】
本願発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、表示画像の虚像の表示品質を高めたうえで、虚像に外光が映り込むことを低減できるヘッドアップディスプレイ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、表示部材に形成される投影面に表示画像を投影することにより、予め想定された視認領域から表示画像の虚像を視認可能とするヘッドアップディスプレイ装置であって、投影面に投影される表示画像が結像される領域である結像面、を有するスクリーン部材と、結像面に結像される表示画像を反射させることにより、投影面に当該表示画像を投影する反射面、を有する光学系と、を備え、結像面には、当該結像面の向きを決定するための仮想の基準面が規定され、結像面は、仮想の基準面に沿うｘ軸方向及びｙ軸方向のそれぞれにおいて、基準面に対し凸状となる凸面部及び基準面に対し凹状となる凹面部とを、予め規定された長さにて交互に連続して形成し、スクリーン部材は、結像面の各所において基準面に垂直なｚ軸方向が反射面から外れた領域を向く姿勢にて配置されることを特徴としている。
【０００９】
この発明によれば、結像面における仮想の基準面に対し凸状となる凸面部及び凹状となる凹面部が、予め規定された長さにて交互に連続して形成されている。故に、凹面部及び凸面部のそれぞれに生じる湾曲の曲率を共に大きくできるので、基準面に対する凹面部及び凸面部の傾斜は、結像面の全域に亘って低減され得る。以上により、凸面部及び凹面部の連続する結像面の各所における法線方向は、基準面に垂直なｚ軸方向に対し、傾き難くなる。故に、スクリーン部材の姿勢によってｚ軸方向を反射面から外れた領域に向けることにより、結像面の各所における法線方向も、反射面から外れた領域を向き得る。
【００１０】
以上の構成では、表示部材に形成される投影面から光学系の有する反射面に入射した外光は、当該反射面によって結像面に向けて反射されても、結像面によって反射面を外れた領域に向けて反射され得る。故に、結像面から反射面に反射された外光が表示画像の光と共に表示部材の投影面に投影される事態は、回避可能となる。したがって、凸面部及び凹面部による表示画像の光の拡散作用によって虚像の表示品質を高めたうえで、視認領域から視認される表示画像の虚像に外光が映り込む事態は、低減される。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、結像面の各所における法線方向が、反射面から外れた領域に向けられることを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、結像面の各所における法線方向が反射面から外れた領域に向けられることにより、結像面に到達した外光は、反射面を外れた領域に向けて確実に反射され得る。以上の構成では、投影面への外光の投影が確実に回避され得るので、視認領域から視認される表示画像の虚像に外光が映り込む事態は、さらに低減される。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、ヘッドアップディスプレイ装置は、結像面にて表示画像として結像される光を投射する投射器、をさらに備え、結像面は、投射器から投射された光を拡散させつつ反射面に向けて反射させることを特徴とする。
【００１４】
一般に、結像面は、投射器から投射された表示画像の光を凸面部及び凹面部によって反射又は屈折させることにより、当該光を反射面に向けて出射させる。この発明のように、投射器から投射された光を反射させる形態の結像面は、光を屈折させる形態のものと比較して、凸面部及び凹面部の曲率を小さくしたまま、広い拡散角を獲得できる。故に、基準面に対する凸面部及び凹面部の傾斜、ひいては結像面の各所における法線方向の傾きは、さらに低減され得る。
【００１５】
以上の構成では、結像面に到達した外光が反射面を外れた領域に向けて確実に反射され得るので、外光が表示画像の光と共に投影面に投影される事態は、さらに回避可能となる。したがって、視認領域から視認される表示画像の虚像に外光が映り込む事態は、さらに低減される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置の車両における配置を説明するための図である。
【図２】レーザスキャナの構成及び作動を詳しく説明するための図である。
【図３】本発明の一実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置の特徴部分であるスクリーンの構成を模式的に示す図である。
【図４】スクリーンのｚｘ断面の形状を模式的に示す図であって、図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】スクリーンのｙｚ断面の形状を模式的に示す図であって、図３のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】スクリーンの配置を詳しく説明するための図である。
【図７】結像面の法線方向が反射面から外れた領域を向いていることを説明するための図である。
【図８】外光が反射面から外れた領域に反射されることを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
（基本構成）
本発明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、例えば車両のインスツルメントパネル内に収容されている。ヘッドアップディスプレイ装置１００は、車両のウィンドシールド９０等の表示部材に表示画像７１を投影することにより、予め想定されたアイボックス６０から表示画像７１の虚像７０を視認可能とする。ウィンドシールド９０の車室側の面には、ヘッドアップディスプレイ装置１００によって表示画像７１の投影される投影面９１が形成されている。凹面状に湾曲した投影面９１に投影された表示画像７１の光は、当該投影面９１によってアイボックス６０に向けて反射されて、視認者のアイポイント６１に到達する。この表示画像７１の光を知覚する視認者は、ウィンドシールド９０の前方に結像された当該表示画像７１の虚像７０を視認できる。
【００１９】
投影面９１に投影される表示画像７１は、車両の鉛直方向よりも水平方向に大きい横長の画像である。これは一般に、視認者のアイポイント６１の移動が鉛直方向よりも水平方向に容易であることによる。表示画像７１には、例えば、ヘッドアップディスプレイ装置１００の搭載されている車両の走行速度、ナビゲーションシステムによる進行方向の指示、及び車両のウォーニング、等を示す画像部が含まれている。
【００２０】
まず、ヘッドアップディスプレイ装置１００の構成を、図１及び図２に基づいて説明する。ヘッドアップディスプレイ装置１００は、レーザスキャナ１０、スクリーン３０、及び凹面鏡４０を備えている。
【００２１】
レーザスキャナ１０は、鉛直方向においてスクリーン３０を挟んで投影面９１とは反対の方向（以下、「下方向」という）に配置されており、光源部１３、光学部２０、微小電気機械システム（Micro Electro Mechanical Systems；ＭＥＭＳ）ミラー部２６、及びコントローラ１１を有している。
【００２２】
光源部１３は、三つのレーザ投射部１４，１５，１６等によって構成されている。各レーザ投射部１４，１５，１６は、互いに異なる周波数、即ち異なる色相のレーザ光を投射する。具体的には、レーザ投射部１４は、赤色のレーザ光を投射する。レーザ投射部１５は、青色のレーザ光を投射する。レーザ投射部１６は、緑色のレーザ光を投射する。以上のように、異なる色相のレーザ光を加色混合することにより、種々の色が再現可能とされている。各レーザ投射部１４，１５，１６は、コントローラ１１と接続されている。各レーザ投射部１４，１５，１６は、コントローラ１１からの制御信号に基づいて、各色相のレーザ光を投射する。
【００２３】
光学部２０は、三つのコリメートレンズ２１、ダイクロイックフィルタ２２，２３，２４、及び集光レンズ２５等によって構成されている。各コリメートレンズ２１は、各レーザ投射部１４，１５，１６のレーザ光の投射方向に、それぞれ配置されている。コリメートレンズ２１は、レーザ光を屈折させることにより、平行光を生成する。
【００２４】
各ダイクロイックフィルタ２２，２３，２４は、各コリメートレンズ２１を挟んで各レーザ投射部１４，１５，１６の投射方向に、それぞれ配置されている。レーザ投射部１４の投射方向に配置されるダイクロイックフィルタ２２は、赤色を示す周波数の光を透過させ、それ以外の周波数の光を反射させる。レーザ投射部１５の投射方向に配置されるダイクロイックフィルタ２３は、青色を示す周波数の光を反射させ、それ以外の周波数の光を透過させる。レーザ投射部１６の投射方向に配置されるダイクロイックフィルタ２４は、緑色を示す周波数の光を反射させ、それ以外の周波数の光を透過させる。各ダイクロイックフィルタ２２，２３，２４の作用によって、各各レーザ投射部１４，１５，１６から投射されたレーザ光は、集光レンズ２５に到達する。
【００２５】
集光レンズ２５は、平面状の入射面及び凸面状の出射面を有する平凸レンズである。集光レンズ２５は、入射面に入射するレーザ光を屈折させることにより、収束させる。これにより集光レンズ２５を通過したレーザ光は、スクリーン３０の後述する結像面３１にて集光する。
【００２６】
ＭＥＭＳミラー部２６は、水平スキャナ２７及び鉛直スキャナ２８等によって構成されている。水平スキャナ２７及び鉛直スキャナ２８は、それぞれコントローラ１１と接続されている。水平スキャナ２７及び鉛直スキャナ２８には、回転軸２７ａ，２８ａとアルミニウム等を蒸着させてなる金属薄膜が形成されたＭＥＭＳ反射面２７ｂ，２８ｂとがそれぞれ設けられている。
【００２７】
水平スキャナ２７は、光学部２０及び鉛直スキャナ２８にＭＥＭＳ反射面２７ｂを向けた姿勢にて配置されている。ＭＥＭＳ反射面２７ｂは、鉛直方向に延伸する回転軸２７ａに支持されており、この回転軸２７ａまわりに回転変位可能とされている。水平スキャナ２７に設けられた駆動部は、コントローラ１１からの駆動信号に基づいて、回転軸２７ａまわりにＭＥＭＳ反射面２７ｂを回転変位させる。
【００２８】
一方、鉛直スキャナ２８は、水平スキャナ２７のＭＥＭＳ反射面２７ｂ及びスクリーン３０にＭＥＭＳ反射面２８ｂを向けた姿勢にて配置されている。ＭＥＭＳ反射面２８ｂは、水平方向に延伸する回転軸２８ａに支持されており、この回転軸２８ａまわりに回転変位可能とされている。鉛直スキャナ２８に設けられた駆動部は、コントローラ１１からの駆動信号に基づいて、回転軸２８ａまわりにＭＥＭＳ反射面２８ｂを回転変位させる。
【００２９】
コントローラ１１は、プロセッサ等によって構成される制御装置であって、各レーザ投射部１４，１５，１６及び各スキャナ２７，２８と接続されている。コントローラ１１は、各レーザ投射部１４，１５，１６に制御信号を出力することにより、レーザ光を断続的にパルス点灯させる。加えてコントローラ１１は、各スキャナ２７，２８に駆動信号を出力することにより、各ＭＥＭＳ反射面２７ｂ，２８ｂによって反射されるレーザ光の方向を、図２に示される走査線ＳＬのように制御する。
【００３０】
以上の構成によるレーザスキャナ１０は、コントローラ１１の制御により、スクリーン３０の後述する結像面３１にて表示画像７１として結像される光を投射する。具体的には、投射されるレーザ光による点状の発光の走査により、当該点状の発光を一つの画素として組み立てられる表示画像７１が、スクリーン３０の結像面３１に描画される。
【００３１】
図１，２に示されるように、スクリーン３０は、ガラス等の基材の表面にアルミニウム等を蒸着させることにより形成される反射型のスクリーンである。スクリーン３０の有する結像面３１は、蒸着されたアルミニウム等によりなる金属薄膜によって、形成されている。結像面３１には、レーザスキャナ１０から投射されるレーザ光により、表示画像７１が結像される。
【００３２】
図１に示されるように、凹面鏡４０は、ガラス等の基材の表面にアルミニウム等を蒸着させることにより、形成されている。凹面鏡４０は、スクリーン３０の水平方向に位置している。凹面鏡４０は、スクリーン３０の結像面３１によって反射されたレーザ光をウィンドシールド９０の投影面９１に向けて反射させる反射面４１を有している。反射面４１は、中央部分が結像面３１及び投影面９１から遠ざかる方向に凹む凹面状であって、滑らかに湾曲している。反射面４１は、結像面３１によって反射された表示画像７１を拡大しつつ反射させることにより、投影面９１に当該表示画像７１を投影する。この反射面４１の湾曲による表示画像７１の拡大率は、当該表示画像７１の水平方向と鉛直方向とで異なっている。具体的には、反射面４１では、表示画像７１を鉛直方向よりも水平方向に大きく拡大するよう、水平方向の湾曲が鉛直方向の湾曲よりも大きくされている。
【００３３】
（特徴的構成）
次に、本発明の一実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置１００の特徴的構成について説明する。図３〜５に示されるように、スクリーン３０は、所謂マイクロミラーアレイである。スクリーン３０の結像面３１には、レーザ光を拡散させつつ反射面４１（図１等参照）に向けて反射させるための微小な凸面部３２及び凹面部３３が形成されている。凸面部３２及び凹面部３３は、結像面３１における仮想の基準平面ＲＰに沿うｘ軸方向及びｙ軸方向のそれぞれにおいて、予め規定された長さＰｘ，Ｐｙにて、交互に連続して、繰り返し形成されている。凸面部３２は、結像面３１において、基準平面ＲＰに対し凸状に突出する範囲である。凹面部３３は、結像面３１において、基準平面ＲＰに対し凹状に窪む範囲である。また、本実施形態において、基準平面ＲＰは、レーザスキャナ１０（図１参照）からスクリーン３０を経て凹面鏡４０（図１参照）に向かう光軸の設定に関し、結像面３１の向きを決定する際し基準とされる面である。
【００３４】
ｘ軸方向における各面部３２,３３の長さＰｘは、ｙ軸方向における各面部３２,３３の長さＰｙに対し、大きく規定されている。これにより、ｚｘ断面における凸面部３２及び凹面部３３の湾曲の曲率は、ｙｚ断面における各面部３２，３３の湾曲の曲率よりも小さくなる。よって、結像面３１によって反射される光のｚｘ平面における拡散角θｄｘは、ｙｚ平面における拡散角θｄｙよりも小さくなる。
【００３５】
以上の凸面部３２及び凹面部３３の湾曲形状は、ｚｘ断面及びｙｚ断面において、それぞれ正弦波状となるように形成されている。こうした各面部３２,３３は、互いに対応した形状となり、具体的には、基準平面ＲＰに対して面対称な形状となる。加えて、正弦波状の断面形状により、互いに連続する凸面部３２及び凹面部３３の一方から他方へと遷移する部分は、乱反射を生じさせない円滑且つなだらかな形状となる。この各面部３２，３３の間となる部分は、基準平面ＲＰに対する傾斜が最も大きくなる最大傾斜面部３８となる。最大傾斜面部３８の傾斜を低減することにより、凹面部３３及び凸面部３２の各所における基準平面ＲＰに対する傾斜は、結像面３１の全域に亘って低減される。
【００３６】
図６に示されるように、スクリーン３０は、ｘ軸まわりの回転によって結像面３１の基準平面ＲＰが反射面４１の下方向を向く姿勢にて、ヘッドアップディスプレイ装置１００の筐体８０内に配置されている。以上の配置により、基準平面ＲＰに垂直であって当該平面ＲＰの法線方向であるｚ軸方向は、反射面４１から外れた領域に向けられている。具体的には、便宜的に結像面３１の各所のうち、鉛直方向の上縁をＳｔ、中央をＳｃ、下縁をＳｂとすると、結像面３１の各所Ｓｔ，Ｓｃ，Ｓｂにおける各ｚ軸方向Ｄｚｔ，Ｄｚｃ，Ｄｚｂ（図６  各一点鎖線参照）は、全て反射面４１から外れた領域に向けられている。
【００３７】
ここで、結像面３１の上縁Ｓｔからのｚ軸方向Ｄｚｔは、他の箇所からのｚ軸方向Ｄｚｃ，Ｄｚｂよりも反射面４１に近接している。故に、図７に示されるｙｚ平面における上縁Ｓｔからの法線方向Ｄｎｔは、他の箇所からの法線方向よりも反射面４１内に向き易い。よって、結像面３１の上縁Ｓｔが反射面４１側を向く最大傾斜面部３８である場合、ｚ軸方向Ｄｚｔに対して反射面４１側に最大に傾く法線方向Ｄｎｔは、反射面４１内に向くおそれが最も高いものとなる。
【００３８】
上述したように、結像面３１の各所、特に最大傾斜面部３８では、基準平面ＲＰに対する傾斜が低減されている。故に、最大傾斜面部３８においては、法線方向Ｄｎｔのｚ軸方向Ｄｚｔに対する傾きθｎ_Ｍａｘが、抑えられている。そのため、上縁Ｓｔからの法線方向Ｄｎｔがｚ軸方向Ｄｚｔに対して最も反射面４１側に傾いていても、ｚ軸方向Ｄｚｔを反射面４１から十分に外れた領域に向けることにより、法線方向Ｄｎｔは、反射面４１から外れた領域に向くこととなる。したがって、結像面３１の各所からの法線方向も、反射面４１から外れた領域に向くこととなる。
【００３９】
以上の構成にて、図６に示されるように、筐体８０に透光性のアクリルパネル等をはめ込むことによって形成された開口部８１から、ウィンドシールド９０（図１参照）を透過した外光ＯＬが反射面４１に到達した場合を想定する。ここで、図６に示されるように、便宜的に、反射面４１の各所のうち、鉛直方向の上縁をＭｔ、中央をＭｃ、下縁をＭｂとする。外光ＯＬは、図６に示される方向以外にも、種々の方向から開口部８１に入射する。これにより、外光ＯＬは、反射面４１の各所Ｍｔ，Ｍｃ，Ｍｂから、結像面３１の各所Ｓｔ，Ｓｃ，Ｓｂのそれぞれに向かう。
【００４０】
図８に示されるように、反射面４１の下縁Ｍｂにて反射された外光ＯＬｂが結像面３１へ入射する入射角θｉｂは、反射面４１の上縁Ｍｔにて反射された外光ＯＬｔが結像面３１へ入射する入射角θｉｔよりも、垂直に近くなる。故に、下縁Ｍｂからの外光ＯＬｂは、上縁Ｍｔを含む反射面４１の他の箇所にて反射された外光ＯＬｔ等よりも、反射面４１に近接した位置に向けて反射される。しかし、結像面３１の上縁Ｓｔにおける法線方向Ｄｎｔが反射面４１外を向けられているので、外光ＯＬｂは、反射面４１の外に向けて反射されることとなる。以上のように、ｙｚ平面において、反射面４１上の特定の点及び結像面３１上の特定の点結んだすべての直線と、最大傾斜面部３８の接線ｄｔとのなす角度θｒｓが全て９０度以上とされることにより、外光ＯＬ（図６参照）は、反射面４１から外れた領域に反射されることとなる。
【００４１】
ここまで説明した本実施形態によれば、結像面３１から反射面４１に再び反射された外光ＯＬが表示画像７１のレーザ光と共に投影面９１に投影される事態は、回避可能となる。したがって、マイクロミラーアレイであるスクリーン３０による光の拡散作用によって虚像７０の表示品質を高めたうえで、アイボックス６０から視認される表示画像７１の虚像７０に外光ＯＬが映り込む事態は、低減される。
【００４２】
加えて本実施形態のように、光を反射させる形態の結像面３１は、光を屈折させる形態のものと比較して、凸面部３２及び凹面部３３の曲率を小さくしたまま、広い拡散角を獲得できる。故に、基準平面ＲＰに対する凹面部３３及び凸面部３２の傾斜、ひいては結像面３１の最大傾斜面部３８における法線方向の傾きθｎ_ＭＡＸは、さらに低減され得る。以上の構成では、結像面３１に到達した外光ＯＬが反射面４１を外れた領域に向けて確実に反射され得るので、外光ＯＬが表示画像７１の光と共に投影面９１に投影される事態は、さらに回避可能となる。したがって、アイボックス６０から視認される表示画像７１の虚像７０に外光ＯＬが映り込む事態は、さらに低減される。
【００４３】
尚、本実施形態において、基準平面ＲＰが特許請求の範囲に記載の「基準面」に相当し、レーザスキャナ１０が特許請求の範囲に記載の「投射器」に相当し、スクリーン３０が特許請求の範囲に記載の「スクリーン部材」に相当し、凹面鏡４０が特許請求の範囲に記載の「光学系」に相当し、アイボックス６０が特許請求の範囲に記載の「視認領域」に相当し、ウィンドシールド９０が特許請求の範囲に記載の「表示部材」に相当する。
【００４４】
（他の実施形態）
以上、本発明による一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定して解釈されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。
【００４５】
上記実施形態では、結像面３１によってレーザ光を拡散させつつ反射面４１に向けて反射させる反射型のスクリーン３０が用いられていた。しかし、「スクリーン部材」は、上述されたマイクロミラーアレイではなく、結像面でレーザ光を屈折により拡散させつつ、反射面に向けて出射させる、所謂マイクロレンズアレイであってもよい。
【００４６】
上記実施形態では、レーザ光の走査によって結像面３１に表示画像７１を結像させるレーザスキャナ１０が、「投射器」として用いられていた。しかし、結像面にて表示画像として結像される光を投射することが可能であれば、種々の構成が「投射器」として用いられてよい。具体的には、例えばLiquid crystal on silicon（ＬＣＯＳ）及びDigital Mirror Device（ＤＭＤ）等を、光源及びレンズ等と共に有する所謂プロジェクタが、上述のようなマイクロレンズアレイの結像面に、スクリーンを挟んで反射面とは反対側から光を投射する「投射器」として、用いられてよい。
【００４７】
ＬＣＯＳは、シリコン製の基板と透光性の基板との間に液晶層を挟み込むことにより形成されている。液晶層は、配列された複数の画素を形成している。シリコン製の基板には、液晶を駆動するための回路と、光を反射するための電極が設けられている。ＬＣＯＳに透光性の基板から入射した光源光は、液晶層を通過しつつ、シリコン製の基板に設けられた電極によって反射されて、当該ＬＣＯＳから出射される。液晶層に表示画像の元となる画像を形成することによれば、ＬＣＯＳを備えるプロジェクタは、結像面にて表示画像として結像される光を投射することができる。
【００４８】
ＤＭＤは、基板上に多数の微小鏡面を配列することにより形成されている。これら微小鏡面の各々が、一つの画素を形成している。各微小鏡面は、制御信号に基づいて傾斜角度を変更することができる。ＤＭＤに入射した光源光は、各微小鏡面によって反射される。以上のＤＭＤは、各微小鏡面の傾斜角度を制御することによれば、画像を形成することができる。故に、ＤＭＤを備えるプロジェクタは、結像面にて表示画像として結像される光を投射することができる。
【００４９】
上記実施形態において、基準平面ＲＰのｚ軸方向は、反射面４１の下方向に向けられていた。しかし、ｚ軸方向が反射面４１から外れた領域に向けられていれば、その方向は、反射面の下方向に限定されない。例えば、レーザスキャナがスクリーンの水平方向に配置されて、水平方向に沿ってスクリーンに表示画像を投射する形態を想定する。この形態では、結像面のｚ軸方向は、反射面４１の水平方向において、凹面鏡とレーザスキャナとの間を向けられるのが望ましい。そして、結像面の水平方向の両縁部のうち、レーザスキャナから遠い側の縁部のｚｘ平面における法線方向が、凹面鏡とレーザスキャナとの間を向くように、スクリーンを配置する。以上の構成によって、スクリーン及びレーザスキャナの配置が異なる形態においても、外光を反射面から外れた領域に反射させることが可能となる。
【００５０】
上記実施形態において、結像面３１の断面形状が正弦波状となるように、各面部３２，３３は形成されていた。しかし、各面部の遷移部分の円滑な形状が維持可能であれば、結像面の形状は、適宜変更されてよい。例えば、放物線状等に倣った湾曲によって凸面部及び凹面部が形成されていてもよい。加えて、凸面部と凹面部との形状が、基準面に対して面対称でなくてもよい。さらに、凹面部の長さは、僅かであれば凸面部の長さと異なっていてもよい。また、各面部３２，３３のｘ軸方向の長さＰｘは、ｙ軸方向の長さＰｙと同一であってもよく、又は長さＰｙより短くてもよい。これら凸面部及び凹面部を形成するピッチであるＰｘ，Ｐｙは、「光学系」の構成並びにアイボックスの形状及び大きさ等に応じて、適宜変更されてよい。
【００５１】
上記実施形態では、一つの凹面鏡４０が、「光学系」に相当していた。しかし、「光学系」に相当する構成は、適宜変更されてよい。「光学系」は、例えば複数の反射鏡及びレンズ等を組み合わせることによって構成されていてもよい。加えて、「光学系」を構成する反射鏡は、平面鏡又は凸面鏡であってもよい。
【００５２】
上記実施形態において、結像面３１及び基準平面ＲＰは、平面状であった。しかし、ヘッドアップディスプレイ装置には、虚像の３次元的な歪みを補正するための湾曲が、結像面に与えられたものがある。このような形態においては、仮想の「基準面」が湾曲していてもよい。
【００５３】
上記実施形態では、「表示部材」として、ウィンドシールド９０が用いられていた。しかし、投影面の形成される「表示部材」は、ウィンドシールド９０に限定されない。例えば、「表示部材」は、ウィンドシールド９０の車内側の表面に貼りつけられた透光性の材料よりなるコンバイナ等であってもよい。このようなコンバイナは、ウィンドシールド９０と別体で設けられていてもよい。
【００５４】
上記実施形態では、複数のスキャナ２７，２８を備えたＭＥＭＳミラー部２６が、レーザ光を走査する構成として用いられていた。しかし、二つの可動軸まわりにＭＥＭＳ反射面を動かすことにより、結像面へのレーザ光の二次元的な走査を単独で実施可能なＭＥＭＳミラーが、各スキャナ２７，２８に相当する構成として、レーザスキャナに用いられていてもよい。
【００５５】
上記実施形態では、車両に搭載されて、ウィンドシールド９０に表示画像７１を投影するヘッドアップディスプレイ装置１００に本発明を適用した例を示したが、本発明は、各種の輸送機器に搭載され、表示画像７１の虚像７０を視認者に視認可能とする種々の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。
【符号の説明】
【００５６】
１０  レーザスキャナ（投射器）、１１  コントローラ、１３  光源部、１４  レーザ投射部、１６  レーザ投射部１４，１５、２０  光学部、２１  コリメートレンズ、２２  ダイクロイックフィルタ、２２，２３，２４  ダイクロイックフィルタ、２５  集光レンズ、２６  ＭＥＭＳミラー部、２７  水平スキャナ、２８  鉛直スキャナ、２７ａ，２８ａ  回転軸、２７ｂ，２８ｂ  ＭＥＭＳ反射面、３０  スクリーン（スクリーン部材）、３１  結像面、ＲＰ  基準平面（基準面）、Ｓｂ  下縁、Ｓｃ  中央、Ｓｔ  上縁、３２  凸面部、３３  凹面部、Ｐｘ，Ｐｙ  各面部の長さ、３８  最大傾斜面部、４０  凹面鏡（光学系）、４１  反射面、Ｍｂ  下縁、Ｍｃ  中央、Ｍｔ  上縁、６０  アイボックス（視認領域）、６１  アイポイント、７０  虚像、７１  表示画像、８０  筐体、８１  開口部、９０  ウィンドシールド（表示部材）、９１  投影面、１００  ヘッドアップディスプレイ装置、ＯＬ，ＯＬｂ，ＯＬｔ  外光、Ｄｚｔ，Ｄｚｃ，Ｄｚｂ  ｚ軸方向、Ｄｎｔ  法線方向、ｄｔ  接線、ＳＬ  走査線、θｄｘ，θｄｙ  拡散角、θｉｂ，θｉｂｔ  入射角、θｎ_ＭＡＸ  法線方向の最大傾き
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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