(57)【要約】【課題】表示画面の拡大化を図ると共に、筐体の小型化を図ることができる車両用表示装置を提供する。【解決手段】車両用表示装置１Ａは、ウインドシールド１０１に投影される表示画像を表示光として出射する表示器３Ａと、筐体２の開口２ａを閉塞し、表示光を透過させる透明カバー５Ａと、表示器３Ａからウインドシールド１０１までの表示光の光路を折り返す位置にあって、表示光を反射させる反射ミラー７Ａとを備える。透明カバー５Ａは、車両１００の外部から入射して透明カバー５Ａで反射される外光ＳＬのうち、透明カバー５Ａからウインドシールド１０１を介してアイポイント２０１に向かう外光ＳＬの光路上に配置される遮光壁２ｂを有し、表示器３Ａから出射された表示光を反射ミラー７Ａに向けて反射させ、かつ反射ミラー７Ａから反射された表示光をウインドシールド１０１に向けて透過させる一方、外光ＳＬを遮光壁２ｂに向けて反射させる。【選択図】図１
2019144413.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に設けられた被投影部材に投影される表示画像を表示光として出射する表示器と、
筐体に設けられた開口を閉塞し、かつ前記表示光の少なくとも一部を透過させるカバー部材と、
前記表示器から前記被投影部材までの前記表示光の光路を折り返す位置にあって、前記表示光を反射させる反射部材と、
を備え、
前記カバー部材は、
前記車両の前後方向における前方縁部に立設され、かつ前記車両の外部から入射して当該カバー部材で反射される外光のうち、当該カバー部材から前記被投影部材を介して前記車両のドライバのアイポイントに向かう外光の光路上に配置される遮光壁を有し、
前記表示器から出射された前記表示光を前記反射部材に向けて反射させ、かつ前記反射部材から反射された前記表示光を前記被投影部材に向けて透過させる一方、前記外光を前記遮光壁に向けて反射させる
ことを特徴とする車両用表示装置。
【請求項２】
前記カバー部材は、
前記筐体の内方に向けて突出させた凸状曲面形状を有する
請求項１に記載の車両用表示装置。
【請求項３】
前記カバー部材は、
前記前後方向の前方側に傾斜し、かつ前記筐体の内方に突出させた凸状曲面形状を有する
請求項１に記載の車両用表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車等の車両には、ヘッドアップディスプレイ装置（ＨＵＤ：Head  Up  Display）等の車両用表示装置を搭載するものがある。ヘッドアップディスプレイ装置は、表示器に表示される表示画像を反射ミラー等を介してウインドシールドまたはコンバイナに投影することで、運転者に虚像として視認させるものである（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された車両用表示装置では、インストルメントパネルの開口部に表示画像を透過させる透明カバーが設けられ、この透明カバーによって装置の内部に埃等が入り込まないようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−５８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、車両用表示装置では、反射ミラーに非球面の凹面ミラーを用いて表示画像の大画面化が図られている。しかしながら、反射ミラーの曲率を大きくして拡大倍率を上げるにも限度がある。また、複数の反射ミラーを配置することで対応が可能であるが、複数の反射ミラーを収容する筐体が大型化するおそれがある。
【０００５】
本発明は、表示画面の拡大化を図ると共に、筐体の小型化を図ることができる車両用表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る車両用表示装置は、車両に設けられた被投影部材に投影される表示画像を表示光として出射する表示器と、筐体に設けられた開口を閉塞し、かつ前記表示光の少なくとも一部を透過させるカバー部材と、前記表示器から前記被投影部材までの前記表示光の光路を折り返す位置にあって、前記表示光を反射させる反射部材と、を備え、前記カバー部材は、前記車両の前後方向における前方縁部に立設され、かつ前記車両の外部から入射して当該カバー部材で反射される外光のうち、当該カバー部材から前記被投影部材を介して前記車両のドライバのアイポイントに向かう外光の光路上に配置される遮光壁を有し、前記表示器から出射された前記表示光を前記反射部材に向けて反射させ、かつ前記反射部材から反射された前記表示光を前記被投影部材に向けて透過させる一方、前記外光を前記遮光壁に向けて反射させることを特徴とする。
【０００７】
上記車両用表示装置において、前記カバー部材は、前記筐体の内方に向けて突出させた凸状曲面形状を有するものである。
【０００８】
上記車両用表示装置において、前記カバー部材は、前記前後方向の前方側に傾斜し、かつ前記筐体の内方に突出させた凸状曲面形状を有するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る車両用表示装置によれば、表示画面の拡大化を図ると共に、筐体の小型化を図ることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、第１実施形態に係る車両用表示装置の概略構成図である。
【図２】図２は、第１実施形態の変形例に係る車両用表示装置の概略構成図である。
【図３】図３は、第２実施形態に係る車両用表示装置の概略構成図である。
【図４】図４は、第２実施形態に係る車両用表示装置の表示光の変化を示す模式図である。
【図５】図５は、第３実施形態に係る車両用表示装置の概略構成図である。
【図６】図６は、第３実施形態に係る車両用表示装置の表示光の変化を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明に係る車両用表示装置の実施形態を図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。また、下記の実施形態における構成要素は、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。
【００１２】
［第１実施形態］
まず、第１実施形態に係る車両用表示装置１Ａについて図１を参照して説明する。図１は、第１実施形態に係る車両用表示装置１Ａの概略構成図である。車両用表示装置１Ａは、例えば自動車等の車両１００のインストルメントパネル（不図示）の内側に配置され、ウインドシールド１０１に表示画像を投影するヘッドアップディスプレイ装置である。車両用表示装置１Ａは、被投影部材であるウインドシールド１０１に表示画像を投影して、ドライバ２００のアイポイント２０１の前方に虚像１１０を表示する。ウインドシールド１０１は、入射する光の一部を反射し、他の一部を透過させる半透過性を有している。具体的には、ウインドシールド１０１は、車両１００の前景を透過させながら、車両用表示装置１Ａから投影される表示画像を表示光としてドライバ２００のアイポイント２０１に反射する。ウインドシールド１０１は、車両１００のインストルメントパネルの上方に配置されている。アイポイント２０１は、車両１００のドライバ２００の視点位置として予め想定される。ドライバ２００は、ウインドシールド１０１によって反射された表示画像を虚像１１０として認識する。虚像１１０は、ドライバ２００にとって、ウインドシールド１０１よりも前方に認識される。車両用表示装置１Ａは、筐体２と、表示器３Ａと、透明カバー５Ａと、反射ミラー７Ａとを含んで構成される。
【００１３】
なお、本明細書において、特に記載しない限り、「前後方向」は車両用表示装置１Ａが搭載された車両１００の前後方向を示すものとする。また、特に記載しない限り、「上下方向」は車両１００の上下方向を示し、「幅方向」は車両１００の車幅方向を示すものとする。
【００１４】
筐体２は、内部が中空の箱状に形成され、内部空間に表示器３Ａ、反射ミラー７Ａ等を収容するものである。筐体２は、ウインドシールド１０１に向けて出射される表示光の光路の一部となる開口２ａが形成されている。開口２ａは、ウインドシールド１０１に対向する位置にあって、表示光をウインドシールド１０１に向けて通過させる。
【００１５】
表示器３Ａは、車両１００に設けられたウインドシールド１０１に投影される表示画像を表示光として出射するものである。表示器３Ａは、例えば、液晶パネル（不図示）、バックライトユニット（不図示）を含んで構成される。液晶パネルは、例えば光透過型または光半透過型のＴＦＴ液晶（Thin  Film  Transistor  Liquid  Crystal  Display）等から成る。液晶パネルは、裏面側から照明されることで表面側の表示面が発光する。バックライトユニットは、液晶パネルを裏面側から照明するものである。バックライトユニットは、例えば、車両１００内のバッテリー（不図示）から得られる電力により駆動する。
【００１６】
透明カバー５Ａは、筐体２に設けられた開口２ａを閉塞し、表示光の少なくとも一部を透過させるカバー部材である。透明カバー５Ａは、開口２ａを閉塞することで、外部から筐体２内へのホコリ等の侵入を防止する。透明カバー５Ａは、表示器３Ａから出射された表示光を透過させる光透過性を有する部材、例えば、ガラスやアクリル、ポリカーボネート等の合成樹脂等によって構成される。本実施形態の透明カバー５Ａは、開口２ａを閉塞する閉塞状態（以下、単に「閉塞状態」ともいう。）において、表示器３Ａから出射された表示光を反射ミラー７Ａに向けて反射させる構成を有する。一方、本実施形態の透明カバー５Ａは、閉塞状態において、反射ミラー７Ａから反射された表示光をウインドシールド１０１に向けて透過させる構成を有する。
【００１７】
透明カバー５Ａは、筐体２の内方に向けて突出させた凸状曲面形状を有する。透明カバー５Ａは、筐体２の内方に向けて突出させた凸状曲面５ａと、凸状曲面５ａの反対側の面に設けられ、筐体２の外方に凹んだ凹状曲面５ｂとを有する。凸状曲面５ａ及び凹状曲面５ｂは、例えば、非球面（自由曲面を含む）で構成される。本実施形態の凸状曲面５ａは、反射ミラー７Ａ等の光学系における曲面（反射面や透過面を含む）、及び車両１００のウインドシールド１０１の表面形状の少なくとも一方の影響により生じる像面湾曲の収差を補正する形状を有する。本実施形態の凹状曲面５ｂは、車両１００の外部から透明カバー５Ａに入射する外光ＳＬを反射させる反射ミラーとしての機能を有する。すなわち、凹状曲面５ｂは、透明カバー５Ａに入射する外光ＳＬを、ドライバ２００のアイポイント２０１に向かうアイポイント方向とは異なる方向に向けて反射させる。例えば、凹状曲面５ｂは、入射する外光ＳＬを遮光壁２ｂに向けて反射させる。ここで外光ＳＬは、例えば車両１００の外部から車両内に入射する太陽光、街灯の光等である。凸状曲面５ａと凹状曲面５ｂ間の厚み、すなわち透明カバー５Ａの厚みは、強度を考慮すると厚くすることが好ましいが、当該厚みを厚くした場合に、凸状曲面５ａや凹状曲面５ｂの裏面反射による表示画像への影響が大きくなる可能性もあるので、それらを考慮した厚さであることが好ましい。
【００１８】
透明カバー５Ａは、車両１００の前後方向における前方縁部に立設される遮光壁２ｂを有する。遮光壁２ｂは、車両１００の外部から入射して透明カバー５Ａで反射される外光ＳＬのうち、透明カバー５Ａからウインドシールド１０１を介して車両１００のドライバ２００のアイポイント２０１に向かう外光ＳＬの光路上に配置される。透明カバー５Ａは、車両１００の外部から入射する外光ＳＬを遮光壁２ｂに向けて反射させる。
【００１９】
反射ミラー７Ａは、表示器３Ａからウインドシールド１０１までの表示光の光路を折り返す位置にあって、表示光を反射させるものである。反射ミラー７Ａは、筐体２内において、表示器３Ａから出射された表示光の光路を変更する光学系である。反射ミラー７Ａは、表示光が表す表示画像を拡大して反射する拡大ミラーであり、例えば、反射面が凹状の非球面ミラーで形成される。すなわち、反射ミラー７Ａは、当該反射ミラー７Ａにて反射する前の表示光が表す表示画像と比較して当該反射ミラー７Ａにて反射した後の表示光が表す表示画像が相対的に大きくなるように当該表示画像を拡大して反射する。本実施形態の反射ミラー７Ａは、透明カバー５Ａにより反射された表示光をウインドシールド１０１に向けて全反射させる最終反射ミラーである。反射ミラー７Ａは、筐体２に固定されているが、ウインドシールド１０１に照射する表示光の反射角度を微調整するための調整機構により支持されていてもよい。
【００２０】
次に、本実施形態に係る車両用表示装置１Ａにおける表示動作について図１を参照して説明する。まず、表示器３Ａから出射された表示光は、透明カバー５Ａに向かう。透明カバー５Ａは、表示器３Ａから出射された表示光を、凸状曲面５ａにより反射ミラー７Ａに向けて反射させる。反射ミラー７Ａに入射する表示光は、凹状の反射面により全反射して、再度、透明カバー５Ａに向かう。透明カバー５Ａは、反射ミラー７Ａから入射する表示光を、凸状曲面５ａから凹状曲面５ｂを介してウインドシールド１０１に向けて透過させる。これにより、ウインドシールド１０１に表示画像が投影され、ドライバ２００のアイポイント２０１の前方に虚像１１０が表示される。
【００２１】
以上説明した車両用表示装置１Ａは、筐体２の開口２ａを閉塞する透明カバー５Ａを有し、透明カバー５Ａが、表示器３Ａから出射された表示光を反射ミラー７Ａに向けて反射させ、反射ミラー７Ａから反射された表示光をウインドシールド１０１に向けて透過させる。このように、表示光を透明カバー５Ｂで反射させることで、表示光の光路長を伸ばすことができ、長くなった光路長で表示光を表す表示画像を拡大して、表示画面の拡大化を図ることができる。また、新たな光学系部品を追加することなく、表示光の光路長を伸ばすことができるので、筐体２の小型化を図ることができる。また、表示光の光路長を伸ばすことで、表示画像の遠視点表示が容易になる。また、車両用表示装置１Ａは、透明カバー５Ａが、当該透明カバー５Ａで反射される外光ＳＬのうち、透明カバー５Ａからウインドシールド１０１を介してアイポイント２０１に向かう外光ＳＬの光路上に配置される遮光壁２ｂを有する。これにより、透明カバー５Ａで反射してドライバ２００のアイポイント２０１に向かう外光ＳＬを遮光壁２ｂにより遮光することができ、ウインドシールド１０１上に表示された虚像１１０が二重に見えたり、ぼけて見える現象（いわゆるゴースト現象）を防止することができる。
【００２２】
［第１実施形態の変形例］
次に、上記第１実施形態の変形例に係る車両用表示装置１Ｂについて図２を参照して説明する。図２は、第１実施形態の変形例に係る車両用表示装置１Ｂの概略構成を示す模式図である。本変形例に係る車両用表示装置１Ｂは、図１に示す車両用表示装置１Ａに対して、反射ミラー９Ａが追加されている点が異なる。すなわち、車両用表示装置１Ｂは、筐体２と、表示器３Ａと、透明カバー５Ａと、２つの反射ミラー７Ａ，９Ａとを含んで構成される。なお、上記第１実施形態と共通する構成については同一の符号を付して、その説明を省略する（以下の実施形態でも同様）。
【００２３】
反射ミラー９Ａは、反射ミラー７Ａと同様に、表示器３Ａからウインドシールド１０１までの表示光の光路を折り返す位置にあって、表示光を反射させるものである。反射ミラー９Ａは、反射ミラー７Ａと同様に、筐体２内において、表示器３Ａから出射された表示光の光路を変更する光学系である。反射ミラー９Ａは、反射ミラー７Ａと同様に拡大ミラーであり、例えば、反射面が凹状の非球面ミラーで形成される。本変形例の反射ミラー９Ａは、表示器３Ａから出射された表示光を透明カバー５Ａに向けて全反射させる中間屈曲ミラーである。
【００２４】
次に、本変形例に係る車両用表示装置１Ｂにおける表示動作について図２を参照して説明する。まず、表示器３Ａから出射された表示光は、反射ミラー９Ａに入射する。反射ミラー９Ａに入射する表示光は、凹状の反射面により全反射して、透明カバー５Ａに向かう。透明カバー５Ａは、反射ミラー９Ａから入射する表示光を、凸状曲面５ａにより反射ミラー７Ａに向けて反射させる。反射ミラー７Ａに入射する表示光は、凹状の反射面により全反射して、再度、透明カバー５Ａに向かう。透明カバー５Ａは、反射ミラー７Ａから入射する表示光を、凸状曲面５ａから凹状曲面５ｂを介してウインドシールド１０１に向けて透過させる。これにより、ウインドシールド１０１に表示画像が投影され、ドライバ２００のアイポイント２０１の前方に虚像１１０が表示される。
【００２５】
以上説明した車両用表示装置１Ｂは、車両用表示装置１Ａに対して反射ミラー９Ａが追加されているので、さらに表示光の光路長を伸ばすことができ、さらに表示画面の拡大化を図ることができる。また、表示光の光路長を伸ばすことで、表示画像の遠視点表示が容易になる。
【００２６】
上記第１実施形態及び変形例では、反射ミラー７Ａ，９Ａは、拡大ミラーとしての機能を有するが、これに限定されず、ウインドシールド１０１や光学系で生じる表示画像の歪みを補正して反射する補正ミラーとしての機能を有してもよい。拡大ミラー及び補正ミラーとして機能する反射ミラー７Ａ，９Ａは、球面、放物面と異なり、光軸に対して非対称な形状の自由曲面ミラーとして形成される。
【００２７】
また、上記第１実施形態及び変形例では、透明カバー５Ａは、凸状曲面５ａが像面湾曲の収差を補正する形状を有する。例えば、凸状曲面５ａは、ウインドシールド１０１の被投影面の形状や被投影面に対する反射ミラー７の幾何学的な位置関係に応じた形状に形成され、表示光をウインドシールド１０１に向けて反射する際に、表示光が表す表示画像が所望の形状となるように光学的に歪みを補正する。これにより、表示光が透明カバー５Ａの凸状曲面５ａを反射することで表示光が表す表示画像の歪みを補正することが可能となり、表示品位の向上を図ることができる。
【００２８】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る車両用表示装置１Ｃについて図３、図４を参照して説明する。図３は、第２実施形態に係る車両用表示装置の概略構成図である。図４は、第２実施形態に係る車両用表示装置の表示光の変化を示す模式図である。なお、図４に示す模式図には、反射ミラー７Ｂが省略されている。本実施形態に係る車両用表示装置１Ｃは、車両用表示装置１Ａに対して、直線偏光を出射する表示器３Ｂ、及び、偏光機能を有する透明カバー５Ｂを備えており、１／４波長板６、及び、反射ミラー９Ｂが追加されている点が異なる。すなわち、車両用表示装置１Ｃは、筐体２と、表示器３Ｂと、透明カバー５Ｂと、１／４波長板６と、２つの反射ミラー７Ｂ，９Ｂとを含んで構成される。
【００２９】
表示器３Ｂは、車両１００に設けられたウインドシールド１０１に投影される表示画像を表示光として出射するものである。表示器３Ｂは、例えば、液晶パネル（不図示）、バックライトユニット（不図示）を含んで構成される。液晶パネルは、例えば光透過型または光半透過型のＴＦＴ液晶（Thin  Film  Transistor  Liquid  Crystal  Display）等から成る。液晶パネルは、裏面側から照明されることで表面側の表示面が発光する。バックライトユニットは、液晶パネルを裏面側から照明するものである。バックライトユニットは、例えば、車両１００内のバッテリー（不図示）から得られる電力により駆動する。本実施形態の表示器３Ｂは、図４に示すように、基準振動方向に振動する直線偏光を表示光Ｌ１として出射する。ここで基準振動方向は、例えば垂直方向であり、表示器３Ｂの偏光軸と平行な方向である。つまり、表示器３Ｂは、垂直方向の偏光軸を有し、当該偏光軸と平行な表示光Ｌ１を出射するものである。表示器３Ｂは、例えば、液晶パネルを構成する偏光板のうち、光が出射する側の偏光板の偏光軸（透過軸）が垂直方向になるように配置される。
【００３０】
透明カバー５Ｂは、筐体２に設けられた開口２ａを閉塞し、表示器３Ｂから出射された表示光の少なくとも一部を透過させるカバー部材である。透明カバー５Ｂは、開口２ａを閉塞することで、外部から筐体２内へのホコリ等の侵入を防止する。透明カバー５Ｂは、表示器３Ｂから出射された表示光を透過させる光透過性を有する部材、例えば、ガラスやアクリル、ポリカーボネート等の合成樹脂等と、当該部材に組み合わされた偏光部材とで構成される。偏光部材は、例えば偏光フィルム等が含まれる。偏光フィルムは、透明カバー５Ｂの凸状曲面５ａ側に貼付され、光透過性を有する部材に組み合わされる。偏光部材は、典型的には偏光軸を有し、当該偏光軸と平行に振動する光を透過する一方、当該偏光軸と直交する方向に振動する光を反射する。すなわち、透明カバー５Ｂは、図４に示すように、垂直方向と直交する水平方向の偏光軸を有し、当該偏光軸と平行な方向（基準振動方向に直交する方向）に振動する表示光Ｌ３を透過させる一方、偏光軸と直交する方向（基準振動方向）に振動する表示光Ｌ１を反射させる。本実施形態の透明カバー５Ｂは、表示器３Ｂから出射された表示光を１／４波長板６に向けて反射させる一方、反射ミラー７Ｂから反射された表示光をウインドシールド１０１に向けて透過させる構成を有する。
【００３１】
透明カバー５Ｂは、筐体２の内方に向けて突出させた凸状曲面形状を有する。透明カバー５Ｂは、筐体２の内方に向けて突出させた凸状曲面５ａと、凸状曲面５ａの反対側の面に設けられ、筐体２の外方に凹んだ凹状曲面５ｂとを有する。凸状曲面５ａ及び凹状曲面５ｂは、例えば、非球面（自由曲面を含む）で構成される。本実施形態の凸状曲面５ａは、反射ミラー７Ａ等の光学系における曲面（反射面や透過面を含む）、及び車両１００のウインドシールド１０１の表面形状の少なくとも一方の影響により生じる像面湾曲の収差を補正する形状を有する。本実施形態の凹状曲面５ｂは、車両１００の外部から透明カバー５Ａに入射する外光ＳＬを反射させる反射ミラーとしての機能を有する。すなわち、凹状曲面５ｂは、透明カバー５Ａに入射する外光ＳＬを、ドライバ２００のアイポイント２０１に向かうアイポイント方向とは異なる方向に向けて反射させる。例えば、凹状曲面５ｂは、入射する外光ＳＬを遮光壁２ｂに向けて反射させる。凸状曲面５ａと凹状曲面５ｂ間の厚み、すなわち透明カバー５Ｂの厚みは、強度を考慮すると厚くすることが好ましいが、当該厚みを厚くした場合に、凸状曲面５ａや凹状曲面５ｂの裏面反射による表示画像への影響が大きくなる可能性もあるので、それらを考慮した厚みであることが好ましい。
【００３２】
透明カバー５Ｂは、車両１００の前後方向における前方縁部に立設される遮光壁２ｂを有する。遮光壁２ｂは、車両１００の外部から入射して透明カバー５Ｂで反射される外光ＳＬのうち、透明カバー５Ｂからウインドシールド１０１を介して車両１００のドライバ２００のアイポイント２０１に向かう外光ＳＬの光路上に配置される。透明カバー５Ｂは、車両１００の外部から入射する外光ＳＬを遮光壁２ｂに向けて反射させる。
【００３３】
１／４波長板６は、表示器３からウインドシールド１０１までの表示光の光路上にあって反射ミラー９Ｂと対向する位置に配置され、透明カバー５Ｂから入射される表示光を透過し、かつ反射ミラー９Ｂから入射される表示光を透過するものである。１／４波長板６は、いわゆる波長板の一種であり、例えば複屈折材料等で構成される。１／４波長板６は、振動方向が互いに直交する２つの直線偏光に位相差（光路差）を持たせたものである。本実施形態の１／４波長板６は、透明カバー５Ｂから入射して反射ミラー９Ｂ側に透過する表示光Ｌ１を、基準振動方向に対して４５°傾けた方向に振動する表示光Ｌ２ａ（円偏光）に変換する。すなわち、１／４波長板６は、図４に示すように、透明カバー５Ｂの凸状曲面５ａにより反射された直線偏光（表示光Ｌ１）を４５°傾けた左回りの円偏光（表示光Ｌ２ａ）に変換する。また、１／４波長板６は、反射ミラー９Ｂで反射して反射ミラー７Ｂに向けて透過する表示光Ｌ２ｂを、基準振動方向と直交する方向に振動する表示光Ｌ３（第２直線偏光）に変換する。すなわち、１／４波長板６は、図４に示すように、反射ミラー９Ｂの反射面により反射された円偏光（表示光Ｌ２ｂ）を、基準振動方向と直交する直線偏光（表示光Ｌ３）に変換する。このように、１／４波長板６は、透過する直線偏光を円偏光に変換し、かつ、透過する円偏光を直線偏光に変換する。ここで表示光Ｌ２ｂは、表示光Ｌ２ａである円偏光に対して逆回りの円偏光となる。すなわち、表示光Ｌ２ａは、反射ミラー９Ｂにより反射されると、逆回りに回転する円偏光の表示光Ｌ２ｂに変換される。
【００３４】
反射ミラー７Ｂ，９Ｂは、表示器３Ｂからウインドシールド１０１までの表示光の光路を折り返す位置にあって、表示光を反射させるものである。反射ミラー７Ｂ，９Ｂは、筐体２内において、表示器３Ｂから出射された表示光の光路を変更する光学系である。本実施形態の反射ミラー７Ｂ，９Ｂは、表示光が表す表示画像を拡大して反射する拡大ミラーであり、例えば、反射面が非球面の凹状曲面（または凸状曲面）のミラーで形成される。すなわち、反射ミラー７Ｂ，９Ｂは、当該反射ミラー７Ｂ，９Ｂにて反射する前の表示光が表す表示画像と比較して当該反射ミラー７Ｂ，９Ｂにて反射した後の表示光が表す表示画像が相対的に大きくなるように当該表示画像を拡大して反射する。本実施形態の反射ミラー９Ｂは、透明カバー５Ｂを反射して１／４波長板６を透過した表示光を、再度、１／４波長板６を透過させて反射ミラー７Ｂに向けて全反射させる中間屈曲ミラーである。本実施形態の反射ミラー７Ｂは、１／４波長板６を透過して入射する表示光を、透明カバー５Ｂを挟んで反対側に配置されたウインドシールド１０１に向けて全反射させる最終反射ミラーである。反射ミラー７Ｂは、筐体２に固定支持されているが、ウインドシールド１０１に照射する表示光の反射角度を微調整するための調整機構により支持されていてもよい。
【００３５】
次に、車両用表示装置１Ｃにおける表示動作について図３を参照して説明する。まず、表示器３Ｂから出射された表示光は、透明カバー５Ｂに向かう。透明カバー５Ｂは、表示器３Ｂから入射する表示光を、凸状曲面５ａにより１／４波長板６に向けて反射する。１／４波長板６は、透明カバー５Ｂから入射する表示光を、反射ミラー９Ｂに向けて透過させる。反射ミラー９Ｂに入射する表示光は、凹状の反射面により全反射して、１／４波長板６に向かう。１／４波長板６は、反射ミラー９Ｂから入射する表示光を、反射ミラー７Ｂに向けて透過させる。反射ミラー７Ｂに入射する表示光は、凹状の反射面により全反射して、再度、透明カバー５Ｂに向かう。透明カバー５Ｂは、反射ミラー７Ｂから入射する表示光を、凸状曲面５ａから凹状曲面５ｂを介してウインドシールド１０１に向けて透過させる。これにより、ウインドシールド１０１に表示画像が投影され、ドライバ２００のアイポイント２０１の前方に虚像１１０が表示される。
【００３６】
以上説明した車両用表示装置１Ｃは、透明カバー５Ｂが、表示器３Ｂから出射された第１直線偏光を反射させ、かつ１／４波長板６を折り返し透過させることで第１直線偏光から変換した第２直線偏光をウインドシールド１０１に向けて透過させる偏光構造を有する。このように、透明カバー５Ｂに偏光板としての機能を持たせ表示光を透明カバー５Ｂで反射させることで、表示光の光路長を伸ばすことができ、長くなった光路長で表示光を表す表示画像を拡大して、表示画面の拡大化を図ることができる。また、新たな光学系部品を追加することなく、表示光の光路長を伸ばすことができるので、筐体２の小型化を図ることができる。また、表示光の光路長を伸ばすことで、表示画像の遠視点表示が容易になる。さらに、透明カバー５Ｂが、外光ＳＬのうち、基準振動方向に振動する直線偏光を反射（または吸収）するので、反射ミラー７Ｂ，９Ｂ等を介して表示器３Ｂに到達する外光ＳＬが減少し、当該外光ＳＬの入射による表示器３の温度上昇を抑制することができる。
【００３７】
また、車両用表示装置１Ｃは、透明カバー５Ｂが、当該透明カバー５Ｂで反射される外光ＳＬのうち、透明カバー５Ｂからウインドシールド１０１を介してアイポイント２０１に向かう外光ＳＬの光路上に配置される遮光壁２ｂを有する。これにより、透明カバー５Ｂで反射してドライバ２００のアイポイント２０１に向かう外光ＳＬを遮光壁２ｂにより遮光することができ、ウインドシールド１０１上に表示された虚像１１０が二重に見えたり、ぼけて見える現象（いわゆるゴースト現象）を防止することができる。
【００３８】
また、車両用表示装置１Ｃは、表示器３Ｂが、基準振動方向に振動する直線偏光を表示光として出射する。これにより、例えば、透明カバー５Ｂを利用して表示器３Ｂから出射される表示光を反射させたり、透過させたりすることが可能となる。
【００３９】
また、車両用表示装置１Ｃは、透明カバー５Ｂが、基準振動方向に振動する直線偏光を反射し、かつ基準振動方向と直交する方向に振動する直線偏光を透過する。これにより、表示光を透明カバー５Ｂで反射させることで、表示光の光路長を伸ばすことができ、表示光を透明カバー５Ｂで透過させることで、筐体２からウインドシールド１０１に向けて表示光を照射することができる。
【００４０】
また、車両用表示装置１Ｃは、透明カバー５Ｂが、光透過性を有する部材に偏光フィルムを組み合わせて構成されるので、製品の製造を容易にしてコスト増を抑制することができる。
【００４１】
上記第１実施形態の変形例及び上記第２実施形態では、車両用表示装置１Ｂ，１Ｃは、それぞれが２つの反射ミラーを有しているが、これらに限定されるものではなく、３つ以上の反射ミラーを有していてもよい。
【００４２】
上記第１実施形態及び変形例、並びに上記第２実施形態では、表示画像は、車両１００のウインドシールド１０１に投影されているが、これに限定されず、例えばコンバイナ等に投影されてもよい。
【００４３】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係る車両用表示装置１Ｄについて図５、図６を参照して説明する。図５は、第３実施形態に係る車両用表示装置の概略構成図である。図６は、第３実施形態に係る車両用表示装置の表示光の変化を示す模式図である。なお、図６は、図５に示す表示器３Ｂａからコンバイナ２０までの表示光の光路を表したものである。本実施形態に係る車両用表示装置１Ｄは、車両用表示装置１Ａに対して、表示器３Ｂ及び透明カバー５Ｂを備えており、１／２波長板１０が追加されている点が異なる。なお、図５に示す車両用表示装置１Ｄは、２つの表示器３Ｂａ，３Ｂｂを有し、表示器３Ｂａからコンバイナ２０までの表示光の光路と、表示器３Ｂｂからウインドシールド１０１までの表示光の光路とを有するものである。ここで、コンバイナ２０は、被投影部材であり、例えば、矩形に成形されたハーフミラー等から成る凹面ミラーである。コンバイナ２０は、入射する光の一部を反射し、他の一部を透過させる半透過性を有している。車両用表示装置１Ｄは、コンバイナ２０に表示画像を投影して、ドライバ２００のアイポイント２０１の前方に虚像１１１を表示する。コンバイナ２０は、筐体２の前後方向の前方の縁部に立設され、遮光壁２ｂの上下方向の上方側に延在する。車両用表示装置１Ｄは、筐体２と、表示器３Ｂａ，３Ｂｂと、透明カバー５Ｂと、１／２波長板１０と、反射ミラー７Ａ，９Ａ，７Ｂとを含んで構成される。
【００４４】
表示器３Ｂａは、コンバイナ２０に投影される表示画像を表示光として出射するものであり、上述した表示器３Ｂと同様の構成を有する。すなわち、表示器３Ｂａは、基準振動方向に振動する直線偏光を表示光Ｌ１として出射する。一方、表示器３Ｂｂは、基準振動方向と直交する方向に振動する直線偏光を出射する。つまり、表示器３Ｂｂは、水平方向の偏光軸を有し、当該偏光軸と平行な表示光Ｌ３を出射するものである。表示器３Ｂｂは、例えば、液晶パネルを構成する偏光板のうち、光が出射する側の偏光板の偏光軸（透過軸）が水平方向になるように配置される。
【００４５】
本実施形態の透明カバー５Ｂは、表示器３Ｂａから出射された表示光を１／２波長板１０に向けて反射させる一方、反射ミラー７Ｂから反射された表示光をコンバイナ２０に向けて透過させる構成を有する。さらに、透明カバー５Ｂは、反射ミラー７Ａから反射された表示光をウインドシールド１０１に向けて透過させる構成を有する。本実施形態の透明カバー５Ｂは、上述した遮光壁２ｂを有する。コンバイナ２０は、遮光壁２ｂの上下方向における上方に配置されている。
【００４６】
１／２波長板１０は、表示光の光路上にあって、透明カバー５Ｂと対向する位置に配置され、透明カバー５から入射される表示光を反射ミラー７Ｂに向けて透過する。１／２波長板１０は、いわゆる波長板の一種であり、例えば複屈折材料等で構成される。１／２波長板１０は、振動方向が互いに直交する２つの直線偏光に位相差（光路差）を持たせたものである。本実施形態の１／２波長板１０は、表示器３Ｂａから出射される表示光の振動方向を基準振動方向として、透明カバー５Ｂから入射して反射ミラー７Ｂ側に透過する表示光を、基準振動方向に対して９０°傾けた方向に振動する表示光Ｌ３に変換する。すなわち、１／２波長板１０は、図６に示すように、透明カバー５Ｂの凸状曲面５ａにより反射された直線偏光（表示光Ｌ１）を、基準振動方向と直交する方向に振動する直線偏光（表示光Ｌ３）に変換する。このように、１／２波長板１０は、透過する直線偏光の偏光軸を、垂直方向から水平方向に変換する。
【００４７】
本実施形態の反射ミラー７Ａ，９Ａは、表示器３Ｂｂからウインドシールド１０１までの表示光の光路を折り返す位置にあって、表示光を反射させるものである。反射ミラー７Ａ，９Ａは、筐体２内において、表示器３Ｂｂから出射された表示光の光路を変更する光学系である。本実施形態の反射ミラー７Ａ，９Ａは、拡大ミラーであり、例えば、反射面が凹状曲面（または凸状曲面）のミラーで形成される。本実施形態の反射ミラー９Ａは、表示器３Ｂｂから出射された表示光を反射ミラー７Ａに向けて全反射させる。本実施形態の反射ミラー７Ａは、反射ミラー９Ａにより反射された表示光をウインドシールド１０１に向けて全反射させる。反射ミラー７は、筐体２に固定されているが、ウインドシールド１０１に照射する表示光の反射角度を微調整するための調整機構により支持されていてもよい。
【００４８】
本実施形態の反射ミラー７Ｂは、表示器３Ｂａからコンバイナ２０までの表示光の光路を折り返す位置にあって、表示光を反射させるものである。反射ミラー７Ｂは、筐体２内において、表示器３Ｂａから出射された表示光の光路を変更する光学系である。本実施形態の反射ミラー７Ｂは、拡大ミラーであり、例えば、反射面が凹状の自由曲面を有する凹面ミラーで構成される。すなわち、反射ミラー７Ｂは、当該反射ミラー７Ｂにて反射する前の表示光が表す表示画像と比較して当該反射ミラー７Ｂにて反射した後の表示光が表す表示画像が相対的に大きくなるように当該表示画像を拡大して反射する。本実施形態の反射ミラー７Ｂは、透明カバー５Ｂにより反射された表示光をコンバイナ２０に向けて全反射させる。反射ミラー７Ｂは、筐体２に固定支持されているが、コンバイナ２０に照射する表示光の反射角度を微調整するための調整機構により支持されていてもよい。
【００４９】
次に、車両用表示装置１Ｄにおける表示動作について図５を参照して説明する。まず、表示器３Ｂａから出射された表示光は、透明カバー５Ｂに向かう。透明カバー５Ｂは、表示器３Ｂａから入射する表示光を、凸状曲面５ａにより１／２波長板１０に向けて反射させる。１／２波長板１０は、透明カバー５Ｂから入射する表示光を、反射ミラー７Ｂに向けて透過させる。反射ミラー７Ｂに入射する表示光は、凹状の反射面により全反射して、再度、透明カバー５Ｂに向かう。透明カバー５Ｂは、反射ミラー７Ｂから入射する表示光を、凸状曲面５ａから凹状曲面５ｂを介してコンバイナ２０に向けて透過させる。これにより、コンバイナ２０に表示画像が投影され、ドライバ２００のアイポイント２０１の前方に虚像１１１が表示される。
【００５０】
一方、表示器３Ｂｂから出射された表示光は、反射ミラー９Ａに向かう。反射ミラー９Ａに入射する表示光は、凹状の反射面により全反射して、反射ミラー７Ａに向かう。反射ミラー７Ａは、反射ミラー９Ａから入射する表示光を、透明カバー５Ｂに向けて全反射させる。透明カバー５Ｂは、反射ミラー７Ａから入射する表示光を、凸状曲面５ａから凹状曲面５ｂを介してウインドシールド１０１に向けて透過させる。これにより、ウインドシールド１０１に表示画像が投影され、ドライバ２００のアイポイント２０１の前方に虚像１１０が表示される。
【００５１】
以上説明した車両用表示装置１Ｄは、透明カバー５Ｂが、表示器３Ｂａから出射された第１直線偏光を反射させ、かつ１／２波長板１０により第１直線偏光から変換された第２直線偏光をウインドシールド１０１に向けて透過させる。このように、透明カバー５Ｂに偏光板としての機能を持たせ表示光を透明カバー５Ｂで反射及び透過させることで、上記車両用表示装置１Ｃにより得られる効果と同様の効果が得られる。
【００５２】
上記第２及び第３実施形態では、反射ミラー７Ｂ，９Ｂは、拡大ミラーとしての機能を有するが、これに限定されず、上述した補正ミラーとしての機能を有してもよい。拡大ミラー及び補正ミラーとして機能する反射ミラー７Ｂ，９Ｂは、球面、放物面と異なり、光軸に対して非対称な形状の自由曲面ミラーとして形成される。
【００５３】
また、上記第２及び第３実施形態では、透明カバー５Ｂは、凸状曲面５ａが像面湾曲の収差を補正する形状を有する。これにより、表示光が透明カバー５Ｂの凸状曲面５ａを反射することで表示光が表す表示画像の表示歪みを補正することが可能となり、表示品位の向上を図ることができる。
【００５４】
また、上記第２及び第３実施形態では、透明カバー５Ｂは、凸状曲面５ａ側に偏光フィルムを貼付することで偏光機能を有するものであるが、これに限定されるものではなく、偏向フィルムを凹状曲面５ｂ側に貼付することで偏光機能を有するものであってもよい。また、透明カバー５Ｂは、光透過性を有する部材と偏光板とが一体的に成形されたものであってもよい。
【００５５】
上記第１実施形態及び変形例、並び上記第２、第３実施形態では、車両用表示装置１を車両１００に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば船舶や航空機等の車両１００以外のものに適用してもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ  車両用表示装置
２  筐体
２ａ  開口
２ｂ  遮光壁
３Ａ，３Ｂ，３Ｂａ，３Ｂｂ  表示器
５Ａ，５Ｂ  透明カバー
５ａ  凸状曲面
５ｂ  凹状曲面
６  １／４波長板
７Ａ，７Ｂ，９Ａ，９Ｂ  反射ミラー
１０  １／２波長板
２０  コンバイナ
１００  車両
１０１  ウインドシールド
１１０，１１１  虚像
２００  ドライバ
２０１  アイポイント
ＳＬ  外光
【図１】
2019144413.tif 000003
【図２】
2019144413.tif 000004
【図３】
2019144413.tif 000005
【図４】
2019144413.tif 000006
【図５】
2019144413.tif 000007
【図６】
2019144413.tif 000008