(57)【要約】  斜めに配置されたスクリーンについて、拡散光の輝度の差異を抑制するヘッドアップディスプレイ装置を提供すること。  スクリーン（４０）は、投射光（４１）の光軸（４１ａ）に直交する直交面（４３）に対して傾いている。投射光（４１）の光軸（４１ａ）とスクリーン（４０）とが直交する場合の拡散光（４２）の配光角（β）の中心線（４５）は、スクリーン（４０）の出射面（４６）に対して、スクリーン（４０）の傾き方向（Ｃ）と同じ方向（Ｃ）に傾くように設定されている。
2019044730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投射光を投射する投射器と、前記投射光が結像すると共に前記投射光を拡散させるスクリーンと、を有し、
前記スクリーンは、前記投射光の光軸に直交する直交面に対して傾いていると共に、前記投射光を拡散光に変換させる拡散部を備える、ヘッドアップディスプレイ装置において、
前記投射光の光軸と前記スクリーンとが直交する場合の前記拡散光の配光角の中心線は、前記スクリーンの出射面に直交する直交線に対して、前記スクリーンの傾き方向と同じ方向に傾くように設定されてい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】
前記拡散部は、マイクロレンズアレイであり、
このマイクロレンズアレイの曲率は、前記スクリーンの傾き方向と同じ方向に向かうに連れて、大きくな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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光が斜めに入射するスクリーンを備えたヘッドアップディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両等のフロントガラスに各種情報を表示し、表示された情報を周囲の背景と共に視認可能とする、いわゆるヘッドアップディスプレイ装置がある。例えば、ヘッドアップディスプレイ装置に関する従来技術として、特許文献１に開示される技術がある。【０００３】
特許文献１に開示されたヘッドアップディスプレイ装置は、筐体に、投射光を投射する投射器と、反射した投射光が結像する第１のスクリーン及び第２のスクリーンと、第１のスクリーン及び第２のスクリーンから出射される拡散光を反射させる反射系と、が収納されて構成される。【０００４】
ヘッドアップディスプレイ装置から出射した拡散光がフロントガラスに入射すると、第１のスクリーン及び第２のスクリーンに表示される画像は、互いに間隔を空けて第１の虚像、第２の虚像として視認される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−４５２５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
第１のスクリーンは、投射光の光軸に直交する直交面に対して傾いて配置されることがある。これにより、第１の虚像は、乗員から離れる方向に倒れて視認される。【０００７】
ただし、第１のスクリーンには、投射光が斜めに入射するため、第１のスクリーンから出射される第１の拡散光は斜めに出射される。即ち、第１の拡散光の向きが変わるため、第１の虚像の輝度が不均一となる虞がある。【０００８】
輝度を均一にするために、第１のスクリーンに入射する投射光の輝度を予め調整することが考えられるが、投射器による投射光の制御が複雑となる。斜めに配置されるスクリーンであっても、虚像の輝度に差異がないヘッドアップディスプレイ装置があれば望ましい。【０００９】
本発明は、斜めに配置されたスクリーンについて、拡散光の輝度の差異を抑制する技術の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１による発明によれば、投射光を投射する投射器と、前記投射光が結像すると共に前記投射光を拡散させるスクリーンと、を有し、
前記スクリーンは、前記投射光の光軸に直交する直交面に対して傾いていると共に、前記投射光を拡散光に変換させる拡散部を備える、ヘッドアップディスプレイ装置において、
前記投射光の光軸と前記スクリーンとが直交する場合の前記拡散光の配光角の中心線は、前記スクリーンの出射面に直交する直交線に対して、前記スクリーンの傾き方向と同じ方向に傾くように設定されていることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置が提供される。【００１１】
請求項２に記載のごとく、好ましくは、前記拡散部は、マイクロレンズアレイであり、このマイクロレンズアレイの曲率は、前記スクリーンの傾き方向と同じ方向に向かうに連れて、大きくなる
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に係る発明では、投射光の光軸とスクリーンとが直交する場合の拡散光の配光角の中心線は、スクリーンの出射面に直交する直交線に対して、スクリーンの傾き方向と同じ方向に傾いている。【００１３】
通常、投射光がスクリーンに直交して入射する場合、拡散光の配光角の中心線もスクリーンの出射面と直交する。このようなスクリーンを傾けた場合、その傾く方向に対して反対の方向に配光角の中心線が傾く。【００１４】
本発明によるスクリーンでは、配光角の中心線が、直交面に対して直交せず、スクリーンが傾く方向と同じ方向に傾くように設定されている。この傾きこれにより、スクリーンが傾けられると、配光角の中心線は、反対方向に傾く。そのため、スクリーンの傾きに起因する配光角の中心線の傾きは、抑制される。結果、拡散光の輝度の差異が抑制され、乗員のアイボックス内に表示される虚像の輝度の差異も抑制される。【００１５】
請求項２に係る発明では、拡散部として、投射光を拡散光に変換、即ち、投射光を均質化及び整形して出射するために、マイクロレンズアレイを採用する。マイクロレンズアレイの曲率は、スクリーンの傾き方向と同じ方向に向かうに連れて、大きくなる。そのため、拡散光を、スクリーンの傾き方向と同じ方向に傾けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例によるヘッドアップディスプレイ装置の模式図である。
【図２】図１に示されたヘッドアップディスプレイ装置に傾けた配置されたスクリーンを説明する図である。
【図３】比較例と共に本発明の作用を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
＜実施例＞
【００１８】
図１には、車両に搭載された本発明によるヘッドアップディスプレイ装置１０が示されている。このヘッドアップディスプレイ装置１０は、ハウジング１１内部に、光を投射する投射部２０と、光が結像する第１のスクリーン３０及び第２のスクリーン４０と、これら第１のスクリーン３０及び第２のスクリーン４０を透過した光をフロントガラス１２に向けて反射させる反射部５０と、が設けられて構成される。
【００１９】
ハウジング１１は、遮光性の合成樹脂により形成され、箱状を呈する。ハウジング１１は、下部ハウジング１３と、この下部ハウジング１３の上部開口に被せられた上部ハウジング１４と、からなる。上部ハウジング１４は、反射部５０から反射した光を透過させる透過カバー１５を有する。
【００２０】
投射部２０は、下部ハウジング１３の底面に固定される投射器２１と、この投射器２１から投射された光を反射させる投射ミラー２２と、投射ミラー２２に反射させられた光を反射させる第１の反射鏡２３及び第２の反射鏡２４と、からなる。
【００２１】
投射器２１は、例えば、光を発する光源と、画像を表示する反射型表示素子であるＤＭＤ（Digital MicroMirror Device）と、レンズとからなる。詳細な説明は省略する。投射器２１は、表示素子にＬＣＯＳ（登録商標：Liquid Crystal On Silicon）や、透過型表示素子であるＴＦＴ（Thin Film Transistor）液晶パネルを用いてもよい。
【００２２】
投射ミラー２２、第１の反射鏡２３及び第２の反射鏡２４は、例えば、合成樹脂製の基材の表面に反射膜が蒸着されてなる。
【００２３】
反射部５０は、上部ハウジング１４の天板に設けられた第１の反射鏡５１と、下部ハウジング１３の側面に設けられた第２の反射鏡５２と、からなる。第１の反射鏡５１は、例えば、合成樹脂製の基材の表面に反射膜が蒸着されることによりなる。第１の反射鏡５１の反射面は、平面状を呈する。第２の反射鏡５２は、例えば、合成樹脂製の基材の表面に反射膜が蒸着されることによりなる。第２の反射鏡５２の反射面は、凹部状を呈する。
【００２４】
投射器２１から投射された第１の投射光３１及び第２の投射光４１は、投射ミラー２２、第１の反射鏡２３、第２の反射鏡２４を介して、それぞれ、第１のスクリーン３０、第２のスクリーン４０にて結像する。
【００２５】
第１のスクリーン３０には、第１の画像Ｐ１が表示されると共に、第１のスクリーン３０は、第１の拡散光３２を出射する。同様に、第２のスクリーン４０には、第２の画像Ｐ２が表示されると共に、第２のスクリーン４０は、第２の拡散光４２を出射する。
【００２６】
第１の拡散光３２、第２の拡散光４２は、第１の反射鏡５１、第２の反射鏡５２を介して、フロントガラス１２に向けて反射する。第１の画像Ｐ１及び第２の画像Ｐ２は、フロントガラス１２に投影される。乗員は、第１の画像Ｐ１が拡大された第１の虚像Ｖ１及び第２の画像Ｐ２が拡大された第２の虚像Ｖ２を視認することができる。
【００２７】
次に、第１のスクリーン３０、第２のスクリーン４０について説明する。第１のスクリーン３０と、第２のスクリーン４０とは、共に、例えば、ホログラフィックディフューザ、マイクロレンズアレイ、拡散板等によって構成される透過型のスクリーンである。
【００２８】
第１のスクリーン３０は、第１の投射光３１の光軸３１ａに直交している。第２のスクリーン４０は、第２の投射光４１の光軸４１ａに直交する直交面４３に対して、図１において時計回り方向Ｃに傾いている。
【００２９】
図２（ａ）を参照する。通常、投射光１０１が入射面１０２に直交して入射した場合、出射される拡散光１０３の配光角αの中心線１０４（配光角αの二等分線）は、出射面１０５に直交する。
【００３０】
一方、第２のスクリーン４０では、第２の投射光４１が入射面４４に直交して入射した場合、配光角βの中心線４５は、出射面４６に対して直交せず、出射面４６に直交する直交線４８に対して時計回り方向Ｃ（第２のスクリーン４０が傾く方向（図１参照）と同じ方向）に傾くように設定されている。
【００３１】
図２（ｂ）には、第２のスクリーン４０に備えられたマイクロレンズアレイ４７（拡散部４７）の要部を拡大した部位が示されている。第２の拡散光４２（図２（ａ）参照）を傾けさせる構成として、例えば、通常のスクリーンに採用されるマイクロレンズアレイ１０６の形状を基準として、表面の形状を変化させたマイクロレンズアレイ４７を採用する。
【００３２】
詳細には、マイクロレンズアレイ４７の曲率（曲率半径ｒの逆数）は、時計回り方向Ｃ（第２のスクリーン４０の傾き方向と同じ方向）に向かうに連れて、大きくなる。
【００３３】
これにより、矢印（１）に示されるように、通常のマイクロレンズアレイ１０６を透過する光の方向を基準とすると、矢印（２）に示されるように、マイクロレンズアレイ４７を透過する光の方向を変えることができる。なお、マイクロレンズアレイ４７は、第２のスクリーン４０の入射面４４に設けても良い。
【００３４】
次に、本発明の効果について説明する。
【００３５】
図３（ａ）を参照する。従来技術による比較例のスクリーン１００（例えば、第１のスクリーン３０に相当する）では、投射光１０１がスクリーン１００に直交して入射する場合、拡散光１０３の配光角αの中心線１０４もスクリーン１００の出射面１０５と、直交する。
【００３６】
このようなスクリーン１００を、スクリーン１００ａの位置まで時計回り方向Ｃに傾けると、出射面１０５と直交していた配光角αの中心線１０４は、中心線１０４ａの位置まで反時計回り方向Ａに傾く。そのため、拡散光１０３の向きは、拡散光１０３ａの向きに変わり、輝度は不均一となる。結果、アイボックス１６（図１参照）の範囲内で視認される第２の虚像Ｖ２の輝度も差異が生じる（図３（ｂ）参照）。
【００３７】
図３（ｃ）を参照する。実施例では、第２の投射光４１が第２のスクリーン４０に直交して入射する場合、即ち、光軸４１ａと入射面４４が直交する場合、第２の拡散光４２の配光角βの中心線４５は、出射面４６に対して直交せず、直交線４８に対して、時計回り方向Ｃに傾くように設定されている。
【００３８】
そのため、第２のスクリーン４０が、第２のスクリーン４０ａの位置まで時計回り方向Ｃに傾けられると（傾き角θ）、予め時計回り方向Ｃに傾けられていた中心線４５は、反時計回り方向Ａに傾く。第２のスクリーン４０の傾きに起因する中心線４５の傾き方向（反時計回り方向Ａ）と、マイクロレンズアレイに起因する中心線４５の傾き方向（時計回り方向Ｃ）とを反対にすることにより、中心線の４５の傾きを抑制する。結果、第２の虚像Ｖ２の輝度の不均一も抑制できる。
【００３９】
特に、本実施例では、第２のスクリーン４０が傾けられて配置された時に、第２の拡散光４２の配光角βの中心線４５ａが、直交線４８上に位置するように設定されている。すなわち、第２の拡散光４２ａの向きは、第１のスクリーン３０のような通常のスクリーンと同様であり、第２の拡散光４２ａ輝度は均一となる。これにより、アイボックス１６（図１参照）の範囲内において表示される第２の虚像Ｖ２の輝度は均一となる（図３（ｄ）参照）。
【００４０】
なお、本発明によるヘッドアップディスプレイ装置１０は、車両を例に説明したが、その他の乗り物にも適用可能であり、これらの形式のものに限られるものではない。また、スクリーンは、フロントガラスに限られず、ケースに支持されたコンバイナであってもよい。さらに、拡散部として、マイクロレンズアレイに代えて、回折格子を採用してもよい。即ち、本発明の作用及び効果を奏する限りにおいて、本発明は、実施例に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明のヘッドアップディスプレイ装置は、車両に搭載するのに好適である。
【符号の説明】
【００４２】
１０ ヘッドアップディスプレイ装置
２１ 投射器
４０ 第２のスクリーン
４１ 第２の投射光
４２ 第２の拡散光
４３ 直交面
４４ 入射面
４５ 中心線
４６ 出射面
４７ マイクロレンズアレイ（拡散部）
４８ 直交線
β 配光角
Ｃ 投射器の傾き方向（時計回り方向）
Ａ 反時計回り方向
【図１】
2019044730.tif 000003
【図２】
2019044730.tif 000004
【図３】
2019044730.tif 000005
【国際調査報告】
2019044730.tif 000006
2019044730.tif 000007
2019044730.tif 000008
2019044730.tif 000009