(57)【要約】【課題】大型化を抑制しつつ、各虚像の輝度を確保可能なヘッドアップディスプレイ装置の提供。【解決手段】ヘッドアップディスプレイ装置１００は、近表示像２８及び遠表示像３８をウィンドシールドＷＳに投影し、互いに異なる位置に結像される近虚像２９及び遠虚像３９を表示する。ヘッドアップディスプレイ装置１００は、近表示像２８を発光表示する第一表示面２１、及び遠表示像３８を発光表示する第二表示面３１に加えて、延長光学素子５０を備えている。延長光学素子５０は、遠表示像３８の光の光路に設けられ、延長反射面５１を有している。延長光学素子５０は、延長反射面５１での反射によって遠表示像３８の遠光路距離を、近表示像２８の近光路距離よりも長くしている。延長光学素子５０のうちで近表示像２８の光の光路と重なる部分には、近表示像２８の光を透過させる透過部５５が形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影部材（ＷＳ）に二つの表示像を投影し、互いに異なる位置に結像される二つの前記表示像の虚像を、視認者（Ｄ）から視認可能に表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
二つの前記表示像のうちで前記投影部材に近い位置に近虚像（２９）として結像される近表示像（２８）、を発光表示する第一表示面（２１）と、
二つの前記表示像のうちで前記近虚像よりも前記投影部材から遠い位置に遠虚像（３９）として結像される遠表示像（３８）、を発光表示する第二表示面（３１）と、
前記遠表示像の光の光路に設けられて前記遠表示像の光を反射させる反射面（５１）を有し、前記反射面による光の反射によって前記第二表示面から前記投影部材までの遠光路距離を、前記第一表示面から前記投影部材までの近光路距離よりも長くする延長光学素子（５０）と、を備え、
前記延長光学素子のうちで前記近表示像の光の光路と重なる部分には、前記近表示像の光を透過させる透過部（５５）が形成されているヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項２】
前記反射面は、前記透過部の周縁のうちで少なくとも半周以上の範囲に臨んでいる請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項３】
前記透過部における近赤外光域の光の透過率は、前記透過部における可視光域の光の透過率よりも低く規定されている請求項１又は２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項４】
投影部材（ＷＳ）に二つの表示像を投影し、互いに異なる位置に結像される二つの前記表示像の虚像を、視認者（Ｄ）から視認可能に表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
二つの前記表示像のうちで前記投影部材に近い位置に近虚像（２９）として結像される近表示像（２８）、を発光表示する第一表示面（２１）と、
二つの前記表示像のうちで前記近虚像よりも前記投影部材から遠い位置に遠虚像（３９）として結像される遠表示像（３８）、を発光表示する第二表示面（３１）と、
前記遠表示像の光の光路に設けられて前記遠表示像の光を反射させる反射面（５１）を有し、前記反射面による光の反射によって前記第二表示面から前記投影部材までの遠光路距離を、前記第一表示面から前記投影部材までの近光路距離よりも長くする延長光学素子（２５０）と、を備え、
前記延長光学素子には、前記近表示像の光を通過させる通過開口（２５５）が形成されているヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項５】
前記反射面は、前記通過開口の周縁のうちで少なくとも半周以上の範囲に臨んでいる請求項４に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項６】
前記延長光学素子は、板状に形成されており、
前記延長光学素子において前記通過開口に臨む端面（２５７）は、前記通過開口を広げる方向に傾斜した姿勢に形成されている請求項４又は５に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項７】
前記延長光学素子の両面のうちで、前記反射面が形成される一方をおもて面（５０ｂ）とし、前記近表示像の光が入射する他方を裏面（５０ａ）とすると、
前記端面は、前記延長光学素子の板厚方向（ＴＤ）に沿って前記おもて面から前記裏面へ向かうに従い、前記通過開口を広げる方向に傾斜している請求項６に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項８】
前記近表示像及び前記遠表示像からそれぞれ拡大された前記近虚像及び前記遠虚像が結像されるよう、前記第一表示面及び前記第二表示面から射出される光を広げつつ前記投影部材側へ向けて反射させる拡大光学素子（４０）、をさらに備え、
前記延長光学素子は、前記拡大光学素子よりも前記第一表示面の近くに配置されている請求項１〜７のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項９】
投影部材（ＷＳ）に二つの表示像を投影し、互いに異なる位置に結像される二つの前記表示像の虚像を、視認者（Ｄ）から視認可能に表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
二つの前記表示像のうちで前記投影部材に近い位置に近虚像（２９）として結像される近表示像（２８）、を発光表示する第一表示面（２１，４２１，５２１）と、
二つの前記表示像のうちで前記近虚像よりも前記投影部材から遠い位置に遠虚像（３９）として結像される遠表示像（３８）、を発光表示する第二表示面（３１）と、
前記遠表示像の光の光路に設けられて前記遠表示像の光を反射させる反射面（５１）を有し、前記反射面による光の反射によって前記第二表示面から前記投影部材までの遠光路距離を、前記第一表示面から前記投影部材までの近光路距離よりも長くする延長光学素子（３５０，４５０）と、を備え、
前記第一表示面は、前記延長光学素子と一体的に構成され、前記反射面と並んで配置されているヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項１０】
前記延長光学素子は、前記第一表示面に前記近表示像を発光表示する画像表示器（２０）と一体的に構成されている請求項９に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項１１】
前記第一表示面へ向けて投射した光により前記第一表示面に前記近表示像を描画するプロジェクタ（４２０）、をさらに備える請求項９に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項１２】
前記反射面は、前記第一表示面の周縁のうちで少なくとも半周以上の範囲に臨んでいる請求項９〜１１のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項１３】
前記近表示像及び前記遠表示像からそれぞれ拡大された前記近虚像及び前記遠虚像が結像されるよう、前記第一表示面及び前記第二表示面から射出される光を広げつつ前記投影部材側へ向けて反射させる拡大光学素子（４０）、をさらに備える請求項９〜１２のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項１４】
前記拡大光学素子にて、前記近表示像の光が入射する第一入射領域（４２）の少なくとも一部は、前記反射面にて反射された前記遠表示像の光が入射する第二入射領域（４３）の少なくとも一部と重なっている請求項８又は１３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】
この明細書による開示は、虚像を表示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、車両のフロントガラス等に表示像を投影し、投影された表示像の虚像を、運転者等の視認者に視認させるヘッドアップディスプレイ（Head-Up Display）装置（以下、「ＨＵＤ装置」）が知られている。例えば特許文献１には、こうしたＨＵＤ装置の一種として、二つの表示像の各虚像を互いに異なる位置に結像させる構成が開示されている。
【０００３】
具体的に、特許文献１のＨＵＤ装置は、光の反射及び透過が共に可能なハーフミラーを備えている。フロントガラスの近傍に結像される虚像の光は、ハーフミラーによって反射されることでフロントガラスに投影され、視認者の前方に結像される。一方、遠方に結像される虚像の光は、ハーフミラーを透過したうえでフロントガラスに投影され、視認者の前方に結像される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３‐２１４００８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のＨＵＤ装置では、ハーフミラーの採用により、各虚像として結像される二つの光の光路がハーフミラー以降において、互いに重ねられている。その結果、ＨＵＤ装置の大型化を抑制しつつ、異なる二つの位置に虚像が結像され得る。しかし、一般的なハーフミラーにおける光の反射率及び透過率は、それぞれ５０％程度に留まり、高く確保することが困難である。その結果、フロントガラスの近傍及び遠方に虚像として結像される各光の半分程度は、フロントガラスに投影されなくなる。その結果、各虚像の輝度の確保が困難であった。
【０００６】
本開示は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、大型化を抑制しつつ、各虚像の輝度を確保可能なＨＵＤ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、開示された一つの態様は、投影部材（ＷＳ）に二つの表示像を投影し、互いに異なる位置に結像される二つの表示像の虚像を、視認者（Ｄ）から視認可能に表示するＨＵＤ装置であって、二つの表示像のうちで投影部材に近い位置に近虚像（２９）として結像される近表示像（２８）、を発光表示する第一表示面（２１）と、二つの表示像のうちで近虚像よりも投影部材から遠い位置に遠虚像（３９）として結像される遠表示像（３８）、を発光表示する第二表示面（３１）と、遠表示像の光の光路に設けられて遠表示像の光を反射させる反射面（５１）を有し、反射面による光の反射によって第二表示面から投影部材までの遠光路距離を、第一表示面から投影部材までの近光路距離よりも長くする延長光学素子（５０）と、を備え、延長光学素子のうちで近表示像の光の光路と重なる部分には、近表示像の光を透過させる透過部（５５）が形成されているＨＵＤ装置とされる。
【０００８】
この態様のように、延長光学素子に透過部を設ける構成によれば、二つの表示像の光路を互いに近づけることが可能になる。また、反射面と透過部とが延長光学素子にて別々に設けられていれば、反射面の反射率を高く確保できると共に、透過部の透過率も高く確保され得る。以上により、遠表示像及び近表示像のそれぞれの光の大部分は、投影部材に投影され得る。
【０００９】
また、開示された一つの態様は、投影部材（ＷＳ）に二つの表示像を投影し、互いに異なる位置に結像される二つの表示像の虚像を、視認者（Ｄ）から視認可能に表示するＨＵＤ装置であって、二つの表示像のうちで投影部材に近い位置に近虚像（２９）として結像される近表示像（２８）、を発光表示する第一表示面（２１）と、二つの表示像のうちで近虚像よりも投影部材から遠い位置に遠虚像（３９）として結像される遠表示像（３８）、を発光表示する第二表示面（３１）と、遠表示像の光の光路に設けられて遠表示像の光を反射させる反射面（５１）を有し、反射面による光の反射によって第二表示面から投影部材までの遠光路距離を、第一表示面から投影部材までの近光路距離よりも長くする延長光学素子（２５０）と、を備え、延長光学素子には、近表示像の光を通過させる通過開口（２５５）が形成されているＨＵＤ装置とされる。
【００１０】
この態様のように、延長光学素子に通過開口を設ける構成によっても、二つの表示像の光路を互いに近づけることが可能になる。また、反射面と通過開口とが延長光学素子にて別々に設けられていれば、反射面の反射率は、高く確保され得る。以上により、遠表示像及び近表示像のそれぞれの光の大部分は、投影部材に投影され得る。
【００１１】
また、開示された一つの態様は、投影部材（ＷＳ）に二つの表示像を投影し、互いに異なる位置に結像される二つの表示像の虚像を、視認者（Ｄ）から視認可能に表示するＨＵＤ装置であって、二つの表示像のうちで投影部材に近い位置に近虚像（２９）として結像される近表示像（２８）、を発光表示する第一表示面（２１，４２１，５２１）と、二つの表示像のうちで近虚像よりも投影部材から遠い位置に遠虚像（３９）として結像される遠表示像（３８）、を発光表示する第二表示面（３１）と、遠表示像の光の光路に設けられて遠表示像の光を反射させる反射面（５１）を有し、反射面による光の反射によって第二表示面から投影部材までの遠光路距離を、第一表示面から投影部材までの近光路距離よりも長くする延長光学素子（３５０，４５０）と、を備え、第一表示面は、延長光学素子と一体的に構成され、反射面と並んで配置されているＨＵＤ装置とされる。
【００１２】
この態様のように、延長光学素子にて反射面と並ぶ位置に第一表示面が配置される構成によっても、二つの表示像の光路を互いに近づけることが可能になる。また、第一表示面とは別に反射面が設けられていれば、反射面の反射率を高めることが容易となる。加えて、遠表示像及び近表示像のそれぞれの光の大部分は、投影部材に投影され得る。
【００１３】
以上のような各態様によれば、大型化を抑制しつつ、各虚像の輝度を確保可能なヘッドアップディスプレイ装置が実現される。
【００１４】
尚、上記括弧内の参照番号は、後述する実施形態における具体的な構成との対応関係の一例を示すものにすぎず、技術的範囲を何ら制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第一実施形態によるＨＵＤ装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】ＨＵＤ装置の電気的な構成を示すブロック図である。
【図３】ＨＵＤ装置の光学系について、詳細な位置関係を示す斜視図である。
【図４】ＨＵＤ装置の光学系について、詳細な位置関係を示す側面図である。
【図５】ＨＵＤ装置の光学系について、詳細な位置関係を示す正面図である。
【図６】ＨＵＤ装置の光学系について、詳細な位置関係を示す平面図である。
【図７】第二実施形態によるＨＵＤ装置の構成を模式的に示す図である。
【図８】第二実施形態の延長光学素子の形状を示す図である。
【図９】延長光学素子を図８の矢印ＩＸの方向に見た図であって、通過開口を区画している端面の傾斜姿勢を誇張して示す図である。
【図１０】第三実施形態によるＨＵＤ装置の構成を模式的に示す図である。
【図１１】第三実施形態の延長光学素子及び第一表示器を示す図である。
【図１２】延長光学素子及び第一表示器の横断面図であって、図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図である。
【図１３】第四実施形態によるＨＵＤ装置の構成を模式的に示す図である。
【図１４】第四実施形態のＨＵＤ装置の電気的な構成を示すブロック図である。
【図１５】第四実施形態の延長光学素子及びスクリーン部材を示す図である。
【図１６】延長光学素子及びスクリーン部材の横断面図であって、図１５のＸＶＩ−ＸＶＩ線断面図である。
【図１７】第五実施形態によるＨＵＤ装置の構成を模式的に示す図である。
【図１８】変形例１のＨＵＤ装置の光学系な構成を模式的に示す図である。
【図１９】変形例１のＨＵＤ装置の電気的な構成を示すブロック図である。
【図２０】変形例２による延長光学素子を示す図である。
【図２１】変形例２の横断面図であって、図２０のＸＸＩ−ＸＸＩ線断面図である。
【図２２】変形例３による延長光学素子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本開示の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合わせることができる。そして、複数の実施形態及び変形例に記述された構成同士の明示されていない組み合わせも、以下の説明によって開示されているものとする。
【００１７】
（第一実施形態）
図１に示す本開示の第一実施形態によるＨＵＤ装置１００は、車両Ａに搭載され、車両Ａに関連する各種の情報を車両Ａの運転者Ｄに提供する。ＨＵＤ装置１００は、運転者Ｄの着座する運転席の前方に配置されており、車両Ａのインスツルメントパネルに収容されている。
【００１８】
ＨＵＤ装置１００は、複数（二つ）の表示像の光をウィンドシールドＷＳの投影領域ＰＡに投影する。ウィンドシールドＷＳに投影された光は、投影領域ＰＡによって運転者Ｄ側へ向けて反射され、運転者Ｄの頭部周辺に位置するよう予め規定されたアイボックスＥＢ（図９参照）に到達する。アイボックスＥＢにアイポイントを位置させた運転者Ｄは、表示像の光を、前景に重畳された虚像として視認可能となる。運転者Ｄは、虚像を知覚することで、各種の情報を認識できる。虚像表示される各種情報には、車速及び燃料残量等の車両の状態情報、並びに経路案内等のナビゲーション情報が含まれている。
【００１９】
ウィンドシールドＷＳは、ガラス等の透光性を有する材料により、湾曲した板状に形成されている。ウィンドシールドＷＳは、車両Ａの水平方向及び鉛直方向に対して傾斜した姿勢で配置されている。ウィンドシールドＷＳは、虚像を結像させるための光学系の一つとして機能する。ウィンドシールドＷＳの車室内側の面に規定された投影領域ＰＡは、車両Ａのデザインに関連して、横方向及び縦方向のいずれにも連続的に変化する曲率で、凹面状に湾曲している。
【００２０】
尚、投影領域ＰＡは、ウィンドシールドＷＳに貼り付けられた構成、例えば光の反射率を高めるための蒸着膜又はフィルム等によって形成されていてもよい。また、虚像が投影される投影部材は、ウィンドシールドＷＳとは別体に設けられたコンバイナ等であってもよい。
【００２１】
ＨＵＤ装置１００によって表示される複数の虚像には、近虚像２９及び遠虚像３９が含まれている。近虚像２９及び遠虚像３９は、車両Ａの前後方向において、互いに異なる位置に結像される。近虚像２９は、遠虚像３９よりもウィンドシールドＷＳに近い位置、具体的には、アイポイントから車両Ａの前方に２〜３メートル程度の空間中に結像される。遠虚像３９は、近虚像２９よりもウィンドシールドＷＳから遠い位置、具体的には、アイポイントから車両Ａの前方に１０〜２０メートル程度の空間中に結像される。一例として、近虚像２９は、アイポイントよりも２ｍ程度前方に表示され、遠虚像３９は、アイポイントよりも１５ｍ程度前方に表示される。
【００２２】
近虚像２９及び遠虚像３９の結像位置は、運転者Ｄからの視認上において、鉛直（上下）方向にもずらされている。近虚像２９の結像位置は、アイポイントよりも僅かに下方となるように設定されている。例えば車速、インジケータ、及びアイコン等が近虚像２９として表示される。遠虚像３９の結像位置は、アイポイントと概ね同程度の高さとなるように設定されている。遠虚像３９は、運転者Ｄの見かけ上で路面等に重畳されることで、拡張現実（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ  Ｒｅａｌｉｔｙ：ＡＲ）表示として機能する。例えば、右左折を指示する矢印等が遠虚像３９として表示される。
【００２３】
近虚像２９を表示可能な範囲は、横長の矩形状とされている。一方、遠虚像３９を表示可能な範囲は、下縁部分に凹状の切欠き部分を有する横長の矩形状とされている。このように、遠虚像３９を表示可能な範囲は、運転者Ｄからの視認上において、近虚像２９を表示可能な範囲を避けるようにして部分的に切り欠かれた矩形状となっており、近虚像２９を表示可能な範囲の左右及び上方の三方を囲む形状に規定されている。遠虚像３９として表示可能なサイズは、近虚像２９として表示可能なサイズよりも大きくされている。
【００２４】
次に、ＨＵＤ装置１００の構成を説明する。ＨＵＤ装置１００は、虚像表示のための光学系の構成として、図１〜図６に示す第一表示器２０、第二表示器３０、制御回路９０、拡大光学素子４０、及び延長光学素子５０を備えている。これらの構成は、ＨＵＤ装置１００の筐体に収容されており、筐体によって保持されている。
【００２５】
第一表示器２０は、近虚像２９として結像される近表示像２８の光を、拡大光学素子４０へ向けて射出する表示構成である。第一表示器２０は、近表示像２８を発光表示する第一表示面２１を有している。第一表示器２０は、第一表示面２１を拡大光学素子４０へ向けた姿勢であって、第一表示面２１を延長光学素子５０に沿わせた姿勢にて、ＨＵＤ装置１００の筐体に固定されている。
【００２６】
第一表示器２０は、液晶ディスプレイパネル２２及びバックライト２３等によって構成されている。液晶ディスプレイパネル２２は、第一表示面２１を形成している。第一表示面２１は、実質的に湾曲の無い平面状であって、横長の矩形状である。第一表示面２１には、多数の画素が二次元状に配列されている。各画素には、赤色、緑色、及び青色のサブ画素が設けられている。液晶ディスプレイパネル２２は、サブ画素の光の透過率を制御することにより、第一表示面２１に種々の近表示像２８をカラーにて発光表示する。
【００２７】
バックライト２３は、白色の光源光を放射する複数のＬＥＤと、各ＬＥＤから放射された光を液晶ディスプレイパネル２２へ導光するプリズムとを有している。各ＬＥＤから放射された光は、第一表示面２１の裏面側に導光され、第一表示面２１に描画された近表示像２８を透過照明する。第一表示面２１を透過した近表示像２８の光は、拡大光学素子４０に投影される。
【００２８】
第一表示器２０は、延長光学素子５０の後方、且つ、第二表示器３０の上方に位置している。第一表示器２０は、第二表示器３０より延長光学素子５０の近くに設けられている。例えば、第一表示器２０は、車載状態での側面視及び平面視のそれぞれにおいて、第一表示面２１の全体が延長光学素子５０と重なる位置に設けられている（図４及び図６参照）第一表示面２１の長手方向は、延長光学素子５０の長手方向に沿っている。第一表示面２１の中心は、延長光学素子５０の長手方向及び短手方向のそれぞれにおいて、延長光学素子５０の中心からずらされている。
【００２９】
第二表示器３０は、遠虚像３９として結像される遠表示像３８の光を、延長光学素子５０へ向けて射出する表示構成である。第二表示器３０は、遠表示像３８を発光表示する第二表示面３１を有している。第二表示器３０は、第二表示面３１を延長光学素子５０へ向けた姿勢にて、ＨＵＤ装置１００の筐体に固定されている。
【００３０】
第二表示器３０は、第一表示器２０と同様に、液晶ディスプレイパネル３２及びバックライト３３等によって構成されている。液晶ディスプレイパネル３２は、第二表示面３１を形成している。第二表示面３１は、第一表示面２１と同様に、実質的に湾曲の無い平面状であって、横長の矩形状である。第二表示面３１の面積は、第一表示面２１の面積よりも広くされている（図５等参照）。第二表示面３１には、多数の画素が二次元状に配列されている。液晶ディスプレイパネル３２は、各画素を構成する複数のサブ画素について、光の透過率を個別に制御することにより、第二表示面３１に種々の遠表示像３８をカラーにて発光表示する。
【００３１】
バックライト３３は、バックライト２３と実質同一の構成である。バックライト３３の各ＬＥＤから放射された光は、第二表示面３１の裏面側に導光され、第二表示面３１に描画された遠表示像３８を透過照明する。第二表示面３１を透過した遠表示像３８の光は、延長光学素子５０にて反射され、拡大光学素子４０に投影される。
【００３２】
第二表示器３０は、車両Ａの前後方向において、拡大光学素子４０及び延長光学素子５０の間に位置している。第二表示器３０は、延長光学素子５０よりも下方に配置されている。第二表示器３０は、延長光学素子５０よりも拡大光学素子４０の近くに設けられている。第二表示面３１の長手方向は、延長光学素子５０の長手方向に沿っている。第二表示面３１の長手方向の中央は、延長光学素子５０の長手方向の中央と概ね一致している。
【００３３】
制御回路９０は、ＨＵＤ装置１００による近虚像２９及び遠虚像３９の表示を制御する回路である。制御回路９０は、プロセッサ、ＲＡＭ、及び記憶媒体等を有するマイクロコントローラを主体に構成されている。制御回路９０は、車両Ａに搭載された表示制御装置９８、並びに第一表示器２０及び第二表示器３０等と電気的に接続されている。表示制御装置９８は、車載された通信バス９９を通じて車両Ａの情報を取得し、状況に対応した近虚像２９及び遠虚像３９の表示態様を決定する。制御回路９０は、表示制御装置９８からの指令信号に基づき、第一表示器２０及び第二表示器３０を制御することで、運転者Ｄに必要な情報を、近虚像２９及び遠虚像３９を通じて運転者Ｄに提供する。
【００３４】
拡大光学素子４０は、合成樹脂又はガラス等からなる無色透明の基材の表面に、アルミニウム等の金属を蒸着させた反射鏡である。拡大光学素子４０は、全体として横長の矩形の板状に形成されている。拡大光学素子４０は、アルミニウムの蒸着面が凹面状となるように湾曲している。拡大光学素子４０は、投影領域ＰＡの下方、且つ、延長光学素子５０の前方に配置されている。拡大光学素子４０には、拡大反射面４１が形成されている。拡大光学素子４０は、第一表示器２０及び延長光学素子５０に拡大反射面４１を向けた姿勢にて、ＨＵＤ装置１００の筐体に保持されている。
【００３５】
拡大反射面４１は、拡大光学素子４０の板厚方向に波状に湾曲した横長の矩形状である。拡大反射面４１は、長手方向及び短手方向のそれぞれに異なる曲率を有する凹状の自由曲面に形成されている。拡大反射面４１の各方向に規定された曲率は、一定でなくてもよく、拡大反射面４１の各箇所において異なっていてもよい。拡大反射面４１は、近表示像２８の光の光路（以下、「近光像光路ＬＰ１」）及び遠表示像３８の光の光路（以下、「遠光像光路ＬＰ２」）の両方に跨るよう配置されている。拡大反射面４１には、第一表示面２１から射出された近表示像２８の光と、延長光学素子５０にて反射された遠表示像３８の光とが共に入射する。拡大反射面４１にて、近表示像２８の光が入射する第一入射領域４２の少なくとも一部は、遠表示像３８の光が入射する第二入射領域４３の少なくとも一部と重なっている。第一入射領域４２は、第二入射領域４３よりも上方に位置している。第二入射領域４３は、第一入射領域４２よりも広い。拡大反射面４１の長手方向の中央は、延長光学素子５０の長手方向の中央と概ね一致している。
【００３６】
拡大光学素子４０は、凹面状に湾曲した拡大反射面４１により、遠表示像３８及び遠虚像３９の光を広げつつ、ウィンドシールドＷＳ側となる上方へ向けて反射させる。拡大反射面４１での反射により、近表示像２８及び遠表示像３８からそれぞれ拡大された近虚像２９及び遠虚像３９が結像される。遠表示像３８に対する遠虚像３９の拡大率は、近表示像２８に対する近虚像２９の拡大率よりも大きい。
【００３７】
延長光学素子５０は、拡大光学素子４０と同様に、合成樹脂又はガラス等からなる無色透明基材の表面に、アルミニウム等の金属を蒸着させた反射鏡である。延長光学素子５０は、全体として、延長光学素子５０よりも小さい矩形の板状に形成されている。延長光学素子５０は、アルミニウムの蒸着面が凸面状となるように湾曲している。延長光学素子５０は、拡大光学素子４０の後方、且つ、第一表示器２０の前方に配置されている。延長光学素子５０は、拡大光学素子４０及び第一表示器２０の間に位置しており、拡大光学素子４０よりも第一表示器２０の近くに配置されている。
【００３８】
延長光学素子５０は、遠光像光路ＬＰ２に設けられており、具体的には、遠光像光路ＬＰ２のうちで第二表示面３１から拡大反射面４１までの区間に配置されている。加えて延長光学素子５０の少なくとも一部は、近光像光路ＬＰ１とも重なっている。延長光学素子５０には、延長反射面５１及び透過部５５が形成されている。延長光学素子５０は、拡大反射面４１及び第二表示面３１に延長反射面５１を向けた姿勢にて、ＨＵＤ装置１００の筐体に保持されている。以下の説明では、延長光学素子５０の両面のうちで、延長反射面５１が形成される一方をおもて面５０ｂとし、近表示像２８の光が入射する他方を裏面５０ａとする。
【００３９】
延長反射面５１は、延長光学素子５０の板厚方向に波状に湾曲した横長の矩形状である。延長反射面５１は、長手方向及び短手方向のそれぞれに異なる曲率を有する凹状の自由曲面に形成されている。延長反射面５１の各方向に規定された曲率は、一定でなくてもよく、延長反射面５１の各箇所において異なっていてもよい。延長反射面５１には、第二表示面３１から射出された遠表示像３８の光が入射する。延長反射面５１は、第二表示面３１から射出される遠表示像３８の光を、拡大光学素子４０側となる前方へ向けて反射させる。延長反射面５１は、遠光像光路ＬＰ２を折り返す光学的な機能により、第二表示面３１から投影領域ＰＡまでの遠光路距離を、第一表示面２１から投影領域ＰＡまでの近光路距離よりも長くしている。延長反射面５１及び第二入射領域４３の間における遠光像光路ＬＰ２の仮想の光軸線は、第一表示面２１及び第一入射領域４２の間における近光像光路ＬＰ１の仮想の光軸線に概ね沿っている。厳密には、遠光像光路ＬＰ２の光軸線は、第二入射領域４３に近づくに従って近光像光路ＬＰ１の光軸線から徐々に離間している。
【００４０】
透過部５５は、延長光学素子５０のうちで近光像光路ＬＰ１と重なる部分に形成されている。透過部５５は、近表示像２８の光を透過させる。透過部５５は、延長光学素子５０において、第一表示面２１と対向する範囲に形成されている。延長反射面５１を形成するアルミニウム等の金属は、延長光学素子５０において、透過部５５となる領域を避けて、蒸着されている。透過部５５は、第一表示面２１と同様に、横長の矩形状に形成されている。第一表示面２１から広がって進む近表示像２８の光を遮らないよう、透過部５５の面積は、第一表示面２１の面積よりも広くされている。透過部５５の面積を小さく抑えるため、透過部５５と第一表示面２１との間の距離は、短くされることが望ましく、例えば４０ｍｍ以下、具体的には２５ｍｍ程度に設定されている。透過部５５は、おもて面５０ｂにて、延長反射面５１と連続するように形成されている。延長反射面５１は、透過部５５の周縁のうちで少なくとも半周以上の範囲に臨んでいる。具体的に、透過部５５の長辺及び二つの短辺が、延長反射面５１に臨んでいる。
【００４１】
透過部５５において、第一表示面２１と向かい合う裏面５０ａには、コート層５６が設けられている。コート層５６は、例えば波長選択性のフィルタによって形成されている。コート層５６は、主に可視光域の光を透過させ、近赤外光域の光を遮る機能を有している。コート層５６は、第一表示面２１から射出される近表示像２８の光の大部分（例えば、９０％程度）を透過させる。一方で、ＨＵＤ装置１００の内部に入射し、拡大反射面４１から透過部５５に到達した太陽光（外光）に含まれる近赤外光の大部分を、コート層５６は、反射する。こうしたコート層５６の機能により、透過部５５における近赤外光域の光の透過率は、透過部５５における可視光域の光の透過率よりも低く規定されている。尚、一例として、波長が３８０〜７８０ｎｍである光を可視光域の光とし、波長が７８０〜１０８０ｎｍである光を近赤外域の光とする。
【００４２】
ここまで説明したＨＵＤ装置１００では、各虚像２９，３９を結像させる光学系として、ウィンドシールドＷＳが用いられている。しかし、ウィンドシールドＷＳは、光学的に好ましい曲率で湾曲していない。故に、投影領域ＰＡでの反射により、近虚像２９及び遠虚像３９には、光学的な影響が生じる。そのため、ＨＵＤ装置１００に設けられた光学素子、即ち、拡大光学素子４０及び延長光学素子５０は、ウィンドシールドＷＳでの反射に起因する光学的な影響を補正するように設計されている。
【００４３】
具体的に、拡大反射面４１は、近表示像２８に生じる光学的な影響の補正に好適な湾曲形状に設定されている。結像位置までの距離が比較的短く、且つ、倍率が小さい場合（例えば１０倍未満）、ウィンドシールドＷＳの形状の影響を受け難いため、近虚像２９の結像性能は、拡大反射面４１による補正だけでも、十分に担保され得る。
【００４４】
一方、ＡＲ表示を行うために結像位置までの距離が比較的長く（例えば５ｍ以上）、且つ、倍率も大きい（例えば１０倍以上）場合、ウィンドシールドＷＳの形状の影響が顕著となり易い。そのため、遠表示像３８に生じる光学的な影響は、拡大反射面４１及び延長反射面５１の両方によって補正される。詳記すると、延長反射面５１は、遠表示像３８に生じる光学的な影響のうちで、拡大反射面４１によって補正できない分を補正するのに好適な湾曲形状に設定されている。その結果、遠表示像３８の光は、延長反射面５１及び拡大反射面４１を順に経由することで、投影領域ＰＡに反射されても、遠虚像３９として鮮明に結像される。
【００４５】
尚、光学的な影響は、例えば像面湾曲及び非点収差等である。像面湾曲は、投影領域ＰＡの凹面形状に起因して、平面状に表示された表示像が光軸に沿った前後方向に湾曲する現象である。非点収差は、投影領域ＰＡの各位置における焦点距離の不一致に起因して、虚像を構成する個々の点像に変形が生じる現象である。
【００４６】
ここまで説明した第一実施形態のように、遠光像光路ＬＰ２に設けられた延長光学素子５０に、近表示像２８の光を透過させる透過部５５を設ける構成によれば、近光像光路ＬＰ１及び遠光像光路ＬＰ２を互いに近づけることが可能になる。加えて、延長反射面５１と透過部５５とが延長光学素子５０にて別々に設けられていれば、当該素子の全域をハーフミラー等にするよりも、延長反射面５１の反射率を高く確保できると共に、透過部５５の透過率も高く確保され得る。故に、遠表示像３８及び近表示像２８のそれぞれの光の大部分は、投影領域ＰＡに投影され得る。以上により、大型化を抑制しつつ、各虚像２９，３９の輝度を確保可能なＨＵＤ装置１００が実現される。そして、近表示像２８及び遠表示像３８のそれぞれの光量を損なうことなく結像させることができれば、近虚像２９及び遠虚像３９の視認性を高めることが可能になる。
【００４７】
加えて第一実施形態の延長光学素子５０では、透過部５５の外縁の大部分が延長反射面５１に臨んでいる。このように、透過部５５と延長反射面５１とを密接した配置にすれば、透過部５５と透過部５５とを分けた構成であっても、近虚像２９及び遠虚像３９は、運転者Ｄの視認上にて、互いに近接した位置に表示され得る。以上によれば、近虚像２９及び遠虚像３９を表示可能な各エリアを拡張し易くなるため、虚像表示の自由度が高く確保される。
【００４８】
また第一実施形態では、透過部５５にコート層５６を形成することで、透過部５５における近赤外光域の光の透過率が低く抑えられている。こうした構成であれば、ＨＵＤ装置１００に入射する太陽光から、第一表示面２１を保護できる。
【００４９】
さらに第一実施形態の延長光学素子５０は、拡大光学素子４０よりも第一表示面２１の近くに配置されている。このような位置関係であれば、透過部５５は、第一表示面２１から射出される近表示像２８の光が大きく広がる前に、近表示像２８の光を透過させる。以上によれば、透過部５５のサイズを小さく抑えることが可能になるため、ＨＵＤ装置１００の大型化は、より確実に抑制され得る。
【００５０】
加えて第一実施形態の拡大反射面４１では、第一入射領域４２と第二入射領域４３とが重なるように規定されている。こうした光学系の設計によれば、拡大光学素子４０の小型化が可能になる。加えて、遠虚像３９に生じる光学的な影響を拡大反射面４１だけでなく延長反射面５１によっても補正しているため、第一入射領域４２及び第二入射領域４３を部分的に重ねても、二つの虚像２９，３９の結像性能は、担保可能となる。
【００５１】
尚、第一実施形態では、延長反射面５１が「反射面」に相当し、車両Ａが「移動体」に相当し、運転者Ｄが「視認者」に相当し、ウィンドシールドＷＳが「投影部材」に相当する。
【００５２】
（第二実施形態）
図７〜図９に示す本開示の第二実施形態は、第一実施形態の変形例である。第二実施形態によるＨＵＤ装置２００は、延長光学素子２５０を備えている。延長光学素子２５０は、異形ミラーであって、部分的に切り欠かれた横長の矩形状に形成されている。延長光学素子２５０には、第一実施形態と実質同一の延長反射面５１に加えて、通過開口２５５が形成されている。
【００５３】
通過開口２５５は、透過部５５（図３参照）と同様に、延長光学素子２５０のうちで近光像光路ＬＰ１と重なる部分に形成されている。通過開口２５５は、近表示像２８の光を通過させる。通過開口２５５は、延長光学素子２５０において、第一表示面２１と対向する範囲に形成されている。通過開口２５５は、第一表示面２１と同様に、横長の矩形状に形成されている。近表示像２８の光を遮らないよう、通過開口２５５の開口面積は、第一表示面２１の面積よりも広くされている。通過開口２５５は、延長光学素子２５０のおもて面５０ｂにて、延長反射面５１と連続するように形成されている。延長反射面５１は、通過開口２５５の周縁のうちで少なくとも半周以上の範囲に臨んでいる。具体的に、通過開口２５５の長辺及び二つの短辺が、延長反射面５１に接している。
【００５４】
延長光学素子２５０において通過開口２５５に臨む三つの端面２５７は、通過開口２５５を広げる方向に傾斜した姿勢である。各端面２５７は、延長光学素子２５０の板厚方向ＴＤに沿って、おもて面５０ｂから裏面５０ａへ向かうに従い、通過開口２５５を広げる方向に傾斜している。延長反射面５１に対する端面２５７の傾斜角度は、アイボックスＥＢにアイポイントを位置させた運転者Ｄから端面２５７が見えなくなるように規定されている。詳記すると、拡大反射面４１にて反射された外光が端面２５７に直接的に当たらないように、端面２５７のテーパー角度が設定されている（図９参照）。
【００５５】
延長光学素子２５０は、通過開口２５５に相当する箇所に凹みが設けられた異形の樹脂製基材に、アルミニウム等の金属を蒸着させることで形成されてよい。或いは、湾曲した矩形状に形成された反射鏡のうちで、通過開口２５５に相当する範囲を除去する除去加工により、延長光学素子２５０が形成されてもよい。
【００５６】
ここまで説明した第二実施形態のように、近表示像２８の光を透過させる通過開口２５５を延長光学素子２５０に設ける構成でも、第一実施形態と同様の効果を奏し、近光像光路ＬＰ１及び遠光像光路ＬＰ２を互いに近づけることが可能になる。加えて、延長反射面５１と通過開口２５５とが延長光学素子２５０にて別々に設けられていれば、延長反射面５１の反射率は、高く確保され得る。以上により、遠表示像３８及び近表示像２８のそれぞれの光の大部分は、投影領域ＰＡに投影され得る。したがって、大型化を抑制しつつ、各虚像２９，３９の輝度が確保可能となる。
【００５７】
加えて第二実施形態のように、延長反射面５１と通過開口２５５とを密接した配置にすれば、延長反射面５１と通過開口２５５とを分けた構成であっても、近虚像２９及び遠虚像３９は、運転者Ｄの視認上にて、互いに近接した位置に表示される。以上によれば、近虚像２９及び遠虚像３９の各表示可能エリアを拡張し易くなるため、虚像表示の自由度が高く確保される。
【００５８】
また第二実施形態のように、通過開口２５５に臨む端面２５７が板厚方向ＴＤに対して傾斜していれば、端面２５７にて反射された光は、運転者Ｄから視認可能な虚像として結像され難くなる。さらに、裏面５０ａ側へ向かうほど通過開口２５５が拡大する端面２５７の傾斜形状によれば、ＨＵＤ装置２００に入射した外光は、端面２５７にて、拡大光学素子４０側に反射され難くなる。故に、端面２５７にて反射された外光が運転者Ｄから視認可能な虚像として結像され、表示品質を悪化させる事態は、防止される。
【００５９】
（第三実施形態）
図１０〜図１２に示す本開示の第三実施形態は、第二実施形態の変形例である。第三実施形態のＨＵＤ装置３００では、延長光学素子３５０と第一表示器２０とが一体的に構成されている。第一表示器２０の液晶ディスプレイパネル２２及びバックライト２３は、延長光学素子３５０に保持されている。第一表示面２１は、第二実施形態の通過開口２５５（図８参照）に相当する取付開口３５５に埋め込まれている（図１１等参照）。第一表示面２１は、延長反射面５１と同一の方向に向けられており、拡大光学素子４０の拡大反射面４１と対向している。第一表示面２１は、延長反射面５１の主要な領域と上下方向に並んで配置されている。延長反射面５１は、第一表示面２１の長辺及び二つの短辺に臨んでいる。
【００６０】
ここまで説明した第三実施形態のように、延長反射面５１と第一表示面２１とを並べる構成によっても、近光像光路ＬＰ１及び遠光像光路ＬＰ２を互いに近づけることが可能になる。また、第一表示面２１から射出された近表示像２８の光は、延長光学素子３５０に遮られることなく、投影領域ＰＡに投影される。加えて、第一表示面２１とは別に延長反射面５１が設けられているため、延長反射面５１の反射率を高めることが容易となる。故に、遠表示像３８の光の大部分も、投影領域ＰＡに投影され得る。したがって、大型化を抑制しつつ、各虚像２９，３９の輝度が確保可能となる。
【００６１】
加えて第三実施形態では、延長光学素子３５０が第一表示器２０と一体化されているため、これらの構成は、ＨＵＤ装置３００のケーシング内にコンパクトに収容され得る。故に、延長光学素子３５０及び第一表示器２０を一体化させる構成は、ＨＵＤ装置３００の大型化の抑制にいっそう寄与できる。尚、第三実施形態では、第一表示器２０が「画像表示器」に相当する。
【００６２】
（第四実施形態）
図１３〜図１６に示す本開示の第四実施形態は、第三実施形態の変形例である。第四実施形態のＨＵＤ装置４００において、延長光学素子４５０は、スクリーン部材４５３と一体的に構成されている。ＨＵＤ装置４００は、第二表示器３０（図１０参照）と実質同一の表示器４３０に加えて、プロジェクタ４２０を備えている。
【００６３】
延長光学素子４５０には、取付開口４５５が形成されている（図１５等参照）。取付開口４５５には、スクリーン部材４５３が嵌め込まれている。スクリーン部材４５３は、ガラス等の無色透明な材料により、取付開口４５５と同じ大きさの板状に形成されている。取付開口４５５及びスクリーン部材４５３は、共に横長の矩形状である。スクリーン部材４５３の両面は、それぞれ入射面４５４ａ及び射出面４５４ｂとなっている。
【００６４】
入射面４５４ａは、延長光学素子４５０の裏面５０ａと同一の方向を向いている。入射面４５４ａは、平坦な平面状に形成されている。射出面４５４ｂは、延長反射面５１と同一の方向を向いている。射出面４５４ｂには、多数のマイクロレンズが配列されている。射出面４５４ｂは、マイクロレンズアレイ（Micro Lens Array，ＭＬＡ）となっている。射出面４５４ｂにより、第一表示面４２１が形成されている。第一表示面４２１は、拡大光学素子４０の拡大反射面４１と対向している。第一表示面４２１の長辺及び二つの短辺は、延長反射面５１に接している。第一表示面４２１は、透過型のスクリーンとして機能する。
【００６５】
プロジェクタ４２０は、第一表示面４２１へ向けて投射した光により、第一表示面４２１に近表示像２８を描画する。プロジェクタ４２０は、一例として、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）スキャナを用いてレーザ光を二次元方向に走査させるレーザ方式のプロジェクタである。プロジェクタ４２０による近表示像２８の描画は、第二表示面３１への遠表示像３８の描画と共に、制御回路９０によって制御される（図１４参照）。プロジェクタ４２０は、第一表示面４２１を挟んで、第一入射領域４２の反対側に配置されている。プロジェクタ４２０は、延長光学素子４５０の裏面５０ａ側から、スクリーン部材４５３の入射面４５４ａにレーザ光を入射させる。スクリーン部材４５３を透過するレーザ光により、第一表示面４２１には、近表示像２８が発光表示される。以上のように、第一表示面４２１は、透過型のスクリーンとして機能する。
【００６６】
ここまで説明した第四実施形態でも、第三実施形態等と同様の効果を奏し、近表示像２８及び遠表示像３８の各光の大部分は、投影領域ＰＡに投影され得る。故に、近光像光路ＬＰ１及び遠光像光路ＬＰ２を近接させる配置によって大型化を抑制しつつ、各虚像２９，３９の輝度が確保可能となる。
【００６７】
尚、スクリーン部材４５３は、ホログラフィックディフューザ及び拡散板等であってもよい。またプロジェクタ４２０は、レーザ方式のプロジェクタに限定されない。例えばプロジェクタ４２０は、多数のマイクロミラーを有するデジタルマイクロデバイス（ＤＭＤ）と、ＤＭＤへ向けて光を投射する投射光源とを有するＤＬＰ（Digital Light Processing，登録商標）方式の構成であってもよい。或いは、液晶ディスプレイと投射光源とを組み合わせたＬＣＤ（Liquid Crystal Display）方式の構成が、プロジェクタ４２０として用いられてよい。
【００６８】
（第五実施形態）
図１７に示す本開示の第五実施形態は、第四実施形態の変形例である。第五実施形態のＨＵＤ装置５００では、スクリーン部材５５３が延長光学素子４５０の取付開口４５５に嵌め込まれている。スクリーン部材５５３の両面のうちで延長反射面５１と同一の方向を向く一方は、反射面であって、第一表示面５２１を形成している。第一表示面５２１には、多数のマイクロミラーが配列されている。第一表示面５２１は、マイクロミラーアレイ（Micro Mirror Array，ＭＭＡ）となっている。
【００６９】
第五実施形態のプロジェクタ４２０は、拡大光学素子４０の下方に配置されている。プロジェクタ４２０は、上下方向に並ぶ拡大光学素子４０及び表示器４３０の間から、上方に位置するスクリーン部材５５３の第一表示面５２１へ向けて、レーザ光を照射する。第一表示面５２１に到達したレーザ光が個々のマイクロミラーによって反射されることにより、第一表示面５２１には、近表示像２８が発光表示される。以上のように、第一表示面５２１は、反射型のスクリーンとして機能する。
【００７０】
ここまで説明した第五実施形態でも、第四実施形態等と同様の効果を奏し、近表示像２８及び遠表示像３８の各光の大部分は、投影領域ＰＡに投影され得る。故に、近光像光路ＬＰ１及び遠光像光路ＬＰ２の近接配置によって大型化を抑制しつつ、各虚像２９，３９の輝度が確保可能となる。
【００７１】
（他の実施形態）
以上、本開示の複数の実施形態について説明したが、本開示は、上記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及び組み合わせに適用することができる。
【００７２】
上記第一実施形態の変形例１によるＨＵＤ装置６００は、図１８及び図１９に示すように、表示器６２０に加えて、遠表示像３８を発光表示させるための構成として、プロジェクタ６３０及びスクリーン部材６３７を備えている。表示器６２０は、第一実施形態の第一表示器２０（図１参照）と実質同一の構成であって、第一表示面２１に近表示像２８を発光表示させる。
【００７３】
プロジェクタ６３０は、第四実施形態のプロジェクタ４２０（図１３参照）と同様に、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）スキャナを用いてレーザ光を二次元方向に走査させるレーザ方式のプロジェクタである。プロジェクタ６３０による遠表示像３８の描画は、第一表示面２１への近表示像２８と描画と共に、制御回路９０によって制御される。
【００７４】
スクリーン部材６３７は、第五実施形態のスクリーン部材５５３（図１７参照）と同様に、ガラス等の無色透明な材料によって横長の矩形板状に形成されている。スクリーン部材６３７は、反射型のスクリーンとして機能する反射面として、第二表示面３１を形成している。スクリーン部材６３７は、マイクロミラーアレイ（Micro Mirror Array，ＭＭＡ）であって、多数のマイクロミラーが配列された反射面を、第二表示面３１としている。スクリーン部材６３７は、拡大光学素子４０の下方に配置されている。スクリーン部材６３７は、第二表示面３１を延長反射面５１に向けた姿勢で、ＨＵＤ装置６００の筐体に保持されている。
【００７５】
上記第一実施形態の変形例２では、図２０及び図２１に示すように、透過部７５５は、延長光学素子７５０の長手方向において、一方にオフセットされておらず、実質的に中央に設けられている。このように、延長光学素子において透過部が形成される位置、透過部の形状等は、適宜変更可能である。
【００７６】
加えて変形例１では、透過部７５５の両面にコート層７５６が形成されている。各コート層７５６は、例えば偏光特性を有する偏光膜等によって形成されている。偏光膜は、拡大反射面によって反射された外光の大部分を遮断できる。その結果、透過部７５５における近赤外光の透過率は、低く抑えられる。その結果、第一表示器への太陽光の集光が防がれる。
【００７７】
尚、コート層は、例えば透過部のおもて面のみに形成されていてもよい。さらに、外光による第一表示器への悪影響が僅かである場合、コート層は、省略されていてもよい。こうした形態では、透過部における近赤外光の透過率は、可視光の透過率と同程度か、又は可視光の透過率よりも僅かに高くなる。尚、透過部の透過率は、望ましくは９０％以上であるが、両面にコート層が形成された形態等では９０％未満であってもよい。
【００７８】
上記第二実施形態の変形例２では、図２２に示すように、延長光学素子８５０の概ね中央に通過開口８５５が開口している。延長反射面５１は、通過開口８５５の周縁を全周に亘って囲んでいる。変形例２の延長光学素子８５０によれば、近光像光路及び遠光像光路は、空間中で互い交差する。こうした光路設定であっても、通過開口８５５と延長反射面５１とが別々に形成されていれば、各表示像の光の大部分は、ウィンドシールドに投影され、高輝度な虚像として視認される。
【００７９】
上記変形例２のような通過開口が形成される構成において、通過開口を囲む端面は、延長反射面と実質的に直交する姿勢に形成されていてもよい。或いは端面は、延長光学素子の板厚方向に沿って裏面からおもて面へ向かうに従い、通過開口を広げる方向に傾斜していてもよい。さらに、各端面には、光の反射率を下げる黒色の塗装が施されていてもよい。
【００８０】
上記実施形態では、透過部又は通過開口は、延長光学素子にそれぞれ一つずつしか形成されていなかった。しかし、透過部又は通過開口は、延長光学素子に複数形成されていてもよい。また、透過部及び通過開口の形状は、適宜変更されてよく、三角形状、扇形状、及び正方形状等であってもよい。さらに、表示画面又はスクリーンである第一表示面が、延長反射面に隣接して、延長光学素子に複数設けられていてもよい。
【００８１】
上記第一実施形態等では、液晶ディスプレイパネル及びバックライトを組み合わせてなる表示器が、各表示像を発光表示させる構成として採用されていた。しかし、各表示器の構成は、適宜変更されてよい。例えば、有機ＥＬ（Electroluminescence）を用いた表示器が、各表示像を発光表示してもよい。また、第一表示面及び第二表示面の両方が、プロジェクタによって表示像の描画されるスクリーンであってもよい。
【００８２】
上記実施形態では、ＨＵＤ装置は、異なる二つの焦点に虚像を結像させる二焦点ＨＵＤであった。しかし、ＨＵＤ装置は、三つ以上の表示像の光を投影領域に投影することで、三つ以上の焦点に虚像を結像させる多焦点ＨＵＤであってもよい。
【００８３】
上記実施形態では、各表示像は、カラー表示されていた。しかし、表示像及び虚像は、単色にて発光表示される意匠であってもよい。さらに、表示像及び虚像のサイズは、適宜変更されてよい。また、各虚像を表示可能な範囲は、縦長であってもよい。加えて、遠虚像及び近虚像の結像位置及び姿勢等も、適宜変更されてよい。
【００８４】
ＨＵＤ装置に用いられる光学系の構成は、適宜変更されてよい。例えば、拡大光学素子及び延長光学素子は、それぞれ一つずつでなくてもよい。ＨＵＤ装置に設けられる反射鏡の枚数は、適宜変更されてよい。例えば、複数の拡大光学素子が、各光路上に配置されていてもよい。さらに、延長光学素子は、遠表示像の光の光路のうちで、拡大光学素子と投影領域との間に配置されていてもよい。また、拡大光学素子及び延長光学素子とは異なる光学作用を発揮する反射鏡又はレンズ等が、近光像光路上に配置されていてもよい。さらに、拡大反射面に規定される第一入射領域及び第二入射領域は、互いに離れていてもよい。
【００８５】
拡大反射面及び延長反射面の湾曲形状は、有効な補正作用が発揮されるように、適宜変更されてよい。各反射面は、補正作用の最大化のために自由曲面形状であるのが望ましいが、十分な補正作用が発揮可能であれば、製造コスト低減の観点から、トロイダル形状及びシリンドリカル形状等であってもよい。
【００８６】
ＨＵＤ装置を搭載する移動体は、車両以外の船舶、航空機、及び輸送機器等であってもよい。加えて、移動体の乗員は、移動体を操縦する運転者でなくてもよい。また、ＨＵＤ装置によって表示像の光が投影される投影部材は、ウィンドシールドに限定されず、メータフードの上方に配置されるコンバイナ等であってもよい。
【００８７】
ここまで開示した構成は、大型化の抑制及び各虚像の輝度確保といった上述の効果以外にも、ＨＵＤ装置に関連する種々の性能の向上に寄与する。例えば本開示の構成は、各虚像の表示品質（表現力及び自由度等）の向上、ＡＲ表示の対象物への色及び位置の追従性向上、視域の拡大、省電力化、軽量化、低コスト化、並びに製造時の成形性及び組み立て易さ向上等に寄与し得る。さらに、本開示の構成は、車両への搭載作業時の作業性、搭載後のメンテナンス性、太陽光等に対する耐熱性、車両の振動及び衝撃等に対する耐久性、並びに防塵性等の向上にも寄与し得る。そして本開示の構成は、上記のような複数の効果を互いに両立させつつ発揮することも可能である。
【符号の説明】
【００８８】
２０  第一表示器（画像表示器）、４２０  プロジェクタ、２１，４２１，５２１  第一表示面、２８  近表示像、２９  近虚像、３１  第二表示面、３８  遠表示像、３９  遠虚像、４０  拡大光学素子、４２  第一入射領域、４３  第二入射領域、５０，２５０，３５０，４５０  延長光学素子、５０ａ  裏面、５０ｂ  おもて面、５１  延長反射面（反射面）、５５，７５５  透過部、２５５，８５５  通過開口、２５７  端面、１００，２００，３００，４００，５００，６００  ＨＵＤ装置（ヘッドアップディスプレイ装置）、ＴＤ  板厚方向、Ｄ  運転者（視認者）、ＷＳ  ウィンドシールド（投影部材）
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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