(57)【要約】【課題】画像投写装置の各部材を収容する筐体が、入射してきた外光によって昇温し、破損することを抑制できる画像投写装置及び移動体を提供する。【解決手段】投写画像Ｌを生成する画像生成手段５２０と、画像生成手段５２０で生成された投写画像Ｌを拡大して投写面４０１に投写する拡大光学系５１１と、画像生成手段５２０及び拡大光学系５１１とを収容する筐体８０と、を備える画像投写装置５００において、筐体８０の外から拡大光学系５１１に入射した入射光ＳＬが拡大光学系５１１を投写画Ｌ像とは逆向きに伝播することによって集光され、入射光ＳＬの集光倍率が１５倍を超える領域βを避けて筐体８０の内壁面８０ａ（８０ｂ）を配置する。【選択図】図１
2019159283.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投写画像を生成する画像生成手段と、
前記画像生成手段で生成された前記投写画像を拡大して投写面に投写する拡大光学系と、
前記画像生成手段及び前記拡大光学系とを収容する筐体と、を備える画像投写装置において、
前記筐体の外から前記拡大光学系に入射した入射光が前記拡大光学系を前記投写画像とは逆向きに伝播することによって集光され、前記入射光の集光倍率が１５倍を超える領域を避けて前記筐体の内壁面を配置したことを特徴とする画像投写装置。
【請求項２】
請求項１の画像投写装置において、
前記筐体の前記内壁面の一部を周辺の前記内壁面に対して凹ませて、前記入射光の前記集光倍率が１５倍を超える領域を避けた形状としたことを特徴とする画像投写装置。
【請求項３】
請求項１または２の画像投写装置において、
前記入射光の前記集光倍率が１５倍を超える領域に位置する前記内壁面に前記入射光が到達しないように遮光する遮光部材を備えることを特徴とする画像投写装置。
【請求項４】
投写画像を生成する画像生成手段と、
前記画像生成手段で生成された前記投写画像を拡大して投写面に投写する拡大光学系と、
前記画像生成手段及び前記拡大光学系とを収容する筐体と、を備える画像投写装置において、
前記筐体の外から前記拡大光学系に入射した入射光が前記拡大光学系を前記投写画像とは逆向きに伝播することによって集光され、前記入射光の集光倍率が１５倍を超える領域に位置する前記筐体の内壁面に前記入射光が到達しないように遮光する遮光部材を備えることを特徴とする画像投写装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか一項に記載の画像投写装置において、
前記拡大光学系は凹面鏡を有し、
前記入射光の前記集光倍率が１５倍を超える領域は、前記入射光が前記凹面鏡で反射した後の光路で前記凹面鏡から所定範囲の距離となる領域であることを特徴とする画像投写装置。
【請求項６】
投写画像を生成する画像生成手段と、
前記画像生成手段で生成された前記投写画像を拡大して投写面に投写する拡大光学系と、
前記画像生成手段及び前記拡大光学系とを収容する筐体と、を備える画像投写装置において、
前記拡大光学系は凹面鏡を有し、
前記筐体の外から前記拡大光学系に入射した入射光が前記凹面鏡で反射した後の光路で前記凹面鏡から所定範囲の距離となる領域を避けて前記筐体の内壁面を配置する、
または、前記領域に位置する前記内壁面に、前記入射光が到達しないように遮光する遮光部材を備えることを特徴とする画像投写装置。
【請求項７】
請求項３、４または６の何れか一項に記載の画像投写装置において、
前記遮光部材は、前記筐体よりも耐熱性が高い材料からなることを特徴とする画像投写装置。
【請求項８】
請求項３、４、６または７の何れか一項に記載の画像投写装置において、
前記遮光部材は、前記筐体よりも熱伝導性が高い材料からなることを特徴とする画像投写装置。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れか一項に記載の画像投写装置において、
前記拡大光学系はコールドミラーを有することを特徴とする画像投写装置。
【請求項１０】
移動手段と、
前記投写面に画像を投写する画像投写手段と、を備える移動体において、
前記画像投写手段として、請求項１乃至９の何れか一項に記載の画像投写装置を備えることを特徴とする移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像投写装置及び移動体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、投写画像を生成する画像生成手段と、画像生成手段で生成された投写画像を拡大して投写面に投写する拡大光学系と、画像生成手段及び拡大光学系とを収容する筐体と、を備える画像投写装置が知られている。
例えば、特許文献１には、表示光（投写画像）の光路を表示光とは逆向きに伝搬する外光の強度を検出し、検出結果に基づいた液晶表示装置（画像生成手段）の推定温度が閾値を超えた場合に、液晶表示装置のバックライトの出力を制御するものが記載されている。この特許文献１では、推定温度が閾値を超えた場合に、液晶表示装置のバックライトの光の輝度を低下、または、消灯させることで、外光の入り込みによる液晶表示装置の破損を極力回避することができる、とされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、画像投写装置に外光が入り込むと、液晶表示装置等の画像生成手段だけでなく、画像生成手段等を収容する筐体の内壁に外光が当たることで昇温して、筐体の耐熱温度を超え、筐体が破損するおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上述した課題を解決するために、本発明は、投写画像を生成する画像生成手段と、前記画像生成手段で生成された前記投写画像を拡大して投写面に投写する拡大光学系と、前記画像生成手段及び前記拡大光学系とを収容する筐体と、を備える画像投写装置において、前記筐体の外から前記拡大光学系に入射した入射光が前記拡大光学系を前記投写画像とは逆向きに伝播することによって集光され、前記入射光の集光倍率が１５倍を超える領域を避けて前記筐体の内壁面を配置したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、画像投写装置の各部材を収容する筐体が、入射してきた外光によって昇温し、破損することを抑制できる、という優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施例１のヘッドアップディスプレイ装置の概略構成図。
【図２】本発明を適用可能な自動車用のヘッドアップディスプレイ装置を搭載した自動車の概略図。
【図３】ヘッドアップディスプレイ装置の一例の概略構成図。
【図４】図３中の画像生成ユニットに係る構成を追記したヘッドアップディスプレイ装置の模式的図。
【図５】本実施形態の光走査装置の一例を示す概略図。
【図６】光走査装置の一例のハードウェア構成図。
【図７】光走査装置の制御装置の一例の機能ブロック図。
【図８】光走査装置に係る処理の一例のフローチャート。
【図９】ヘッドアップディスプレイ装置に太陽光が入射した際の不具合を説明する概略構成図。
【図１０】太陽光の光路予測の概念についての説明図。
【図１１】ヘッドアップディスプレイ装置に入射する予測光路の一つで太陽光が入射したときを想定したシミュレーションの結果を示す図。
【図１２】放射照度と上昇温度との関係を示すグラフ。
【図１３】凹面鏡からの距離と集光倍率との関係を表したグラフ。
【図１４】太陽光の光路上における凹面鏡、焦点距離及び内壁面の配置を避ける領域の関係を示す模式図。
【図１５】実施例２のヘッドアップディスプレイ装置の概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明に係る画像投写装置を適用可能なヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置の実施形態について説明する。
画像投写装置としてのヘッドアップディスプレイ装置は、一例として、車両、航空機、船舶等の移動体に搭載される。そして、移動体のフロントガラス（フロントウインドシールド）を介して移動体の操縦に必要なナビゲーション情報（例えば速度、走行距離等の情報）等を視認可能にする。この場合、フロントガラスは、入射された光の一部を透過させ、残部の少なくとも一部を反射させる透過反射部材としても機能する。以下では、ヘッドアップディスプレイ装置が、フロントガラスを備え、移動手段としてエンジンやモータ等の駆動源の駆動を駆動輪に伝達する構成を備えた移動体である自動車に搭載される例をについて説明する。
【０００８】
図２は、本発明を適用可能な自動車用のヘッドアップディスプレイ装置５００を搭載した自動車４００の実施形態に係る概略図である。図３は、ヘッドアップディスプレイ装置５００の一例の概略構成図であり、図４は、図３に示すヘッドアップディスプレイ装置５００の画像生成ユニット５２０に係る構成を追記したヘッドアップディスプレイ装置５００の模式的図である。
【０００９】
図２及び図３に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置５００は、例えば、自動車４００のウインドシールド（フロントガラス４０１等）の付近のダッシュボード４１０内等に設置される。
【００１０】
図３に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置５００は、画像生成ユニット５２０と、凹面鏡からなる投写ミラー５１１と、コールドミラー７０と、これらを収容して保持する投写筐体８０とを備える。投写筐体８０は、フロントガラス４０１に向かう投写光Ｌが通過する開口部が設けられており、この開口部には、光を透過しつつ投写筐体８０内に外部からの異物の進入することを防止する防塵窓６０が設けられている。
画像生成ユニット５２０で生成された投写光Ｌが、コールドミラー７０、投写ミラー５１１を介して投写筐体８０の外部に照射され、フロントガラス４０１に入射し、フロントガラス４０１で反射されて使用者である観察者（運転者４０２）に向かう。これにより、運転者４０２は、ヘッドアップディスプレイ装置５００によって投写された画像等を虚像Ｉとして視認することができる。
【００１１】
画像生成ユニット５２０は、光源ユニット５３０、光偏向器１３、自由曲面ミラー５０９及び中間スクリーン５１０等を備える。
図４に示すように、光源ユニット５３０は、赤色レーザ光源５０１Ｒ、緑色レーザ光源５０１Ｇ及び青色レーザ光源５０１Ｂの三つの光源を備える。また、光源ユニット５３０は、赤色コリメータレンズ５０２、緑色コリメータレンズ５０３及び青色コリメータレンズ５０４との三つのコリメータレンズとを備える。さらに、光源ユニット５３０は、第一ダイクロイックミラー５０５及び第二ダイクロイックミラー５０６を備え、光学ハウジングによってユニット化されている。また、光源ユニット５３０と光偏向器１３との間には光量調整部５０７が配置されている。
【００１２】
赤色、緑色、青色のレーザ光源（５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂ）からレーザ光が出射される。出射されたレーザ光は、各レーザ光源に対して設けられるコリメータレンズ（５０２，５０３，５０４）通過する。さらに、二つのダイクロイックミラー（５０５，５０６）と、光量調整部５０７と、から構成される入射光学系を経ることで、三色のレーザ光が合成され、合成されたレーザ光は、光偏向器１３の反射面１４に向けて導かれ、光偏向器１３にて偏向される。
【００１３】
光偏向器１３は、半導体プロセス等で作製されたＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）であり、反射面１４は直交する二軸に対して揺動する単一の微小なミラーである。一軸に対して揺動／回動する二つのミラーから成るミラー系であってもよい。
光偏向器１３により偏向されたレーザ光は、自由曲面ミラー５０９により折り返され、被走査面である中間スクリーン５１０に二次元像（中間像）を描写する。光偏向器１３により偏向されたレーザ光である投写光Ｌは、自由曲面ミラー５０９と、中間スクリーン５１０と、投写ミラー５１１とから構成される投写光学系とを経て、投写筐体８０の外に投写される。図４に示すように、中間スクリーン５１０には受光器１８が設けられており、受光器１８からの受光信号を用いて光走査装置１０の調整が行われる。
【００１４】
中間スクリーン５１０は、投写光Ｌを所望の発散角で発散させる機能を有しており、マイクロレンズアレイ構造が好適である。中間スクリーン５１０から射出された投写光Ｌは、単一の凹面ミラーからなる投写ミラー５１１を介して、フロントガラス４０１に入射し、運転者４０２に対して虚像Ｉが拡大表示される。投写ミラー５１１は、中間スクリーン５１０に形成された中間像の水平線が、フロントガラス４０１の形状の影響で虚像Ｉでは上または下に凸形状となる光学歪み要素を補正するように、設計・補正がなされている。
【００１５】
ヘッドアップディスプレイ装置５００は、中間スクリーン５１０に表示される中間像を自動車４００のフロントガラス４０１に投写することで、その中間像を運転者４０２に虚像Ｉとして視認させる。
【００１６】
レーザ光源（５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂ）から発せられる各色レーザ光は、それぞれ、コリメータレンズ（５０２，５０３，５０４）で略平行光とされ、二つのダイクロイックミラー（５０５，５０６）により合成される。合成されたレーザ光は、光量調整部５０７で光量が調整された後、反射面１４を有する光偏向器１３によって二次元走査される。光偏向器１３で二次元走査された投写光Ｌは、自由曲面ミラー５０９で反射されて歪みを補正された後、中間スクリーン５１０に集光され、中間像を表示する。中間スクリーン５１０は、マイクロレンズが二次元配置されたマイクロレンズアレイで構成されており、中間スクリーン５１０に入射してくる投写光Ｌをマイクロレンズ単位で拡大する。
【００１７】
光偏向器１３は、反射面１４を二軸方向に往復可動させ、反射面１４に入射する投写光Ｌを二次元走査する。この光偏向器１３の駆動制御は、レーザ光源（５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂ）の発光タイミングに同期して行われる。
【００１８】
次に、中間スクリーン５１０に中間像を形成する本実施形態の画像生成ユニット５２０が備える光走査装置としての構成について説明する。
図５は、本実施形態の光走査装置の一例を示す概略図である。
【００１９】
図５に示すように、光走査装置１０は、制御装置１１の制御に従って光源装置１２から照射された光を光偏向器１３が有する反射面１４により偏向して被走査面１５を光走査する。光偏向器１３により光走査可能な領域である走査可能領域１６は、有効走査領域１７を含む。被走査面１５には、走査可能領域１６内、かつ、有効走査領域１７外に、受光器１８が設けられている。光走査装置１０は、制御装置１１、光偏向器１３、受光器１８により構成される。
【００２０】
制御装置１１は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）およびＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）等を備えた電子回路ユニットである。光源装置１２は、例えばレーザ光を照射するレーザ装置である。光偏向器１３は、反射面１４を有し、反射面１４を可動可能なＭＥＭＳデバイスである。被走査面１５は、本実施形態の画像生成ユニット５２０では中間スクリーン５１０である。受光器１８は、例えば光を受光して受光信号を出力するＰＤ（Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ）である。光源装置１２は、本実施形態の画像生成ユニット５２０では、光源ユニット５３０である。
【００２１】
制御装置１１は、外部装置等から取得した光走査情報に基づいて光源装置１２および光偏向器１３の制御信号を生成し、制御信号に基づいて光源装置１２および光偏向器１３に駆動信号を出力する。また、光源装置１２から出力される信号、光偏向器１３から出力される信号、受光器１８から出力される受光信号に基づいて、光源装置１２と光偏向器１３との同期や制御信号の生成を行う。
【００２２】
光源装置１２は、制御装置１１から入力された駆動信号に基づいて光源の照射を行う。
【００２３】
光偏向器１３は、制御装置１１から入力された駆動信号に基づいて反射面１４を一軸方向（一次元方向）または二軸方向（二次元方向）の少なくともいずれかに可動させ、光源装置１２からの光を偏向する。本実施形態の光偏向器１３は、少なくとも、走査線の並び方向に対応する副走査方向へ偏向する光偏向手段であればよい。したがって、走査線の延び方向に対応する主走査方向と副走査方向の両方についての光走査を一つの光偏向手段によって実現してもよいし、主走査方向と副走査方向の各光走査を異なる光偏向手段によって実現してもよい。駆動信号は、所定の駆動周波数を有する信号である。光偏向器１３は、所定の固有振動数（共振周波数とも呼ぶ。）を有している。
【００２４】
これにより、例えば、光走査情報の一例である画像情報に基づいた制御装置１１の制御によって、光偏向器１３の反射面１４を所定の範囲で二軸方向に往復可動させる。そして、反射面１４に入射する光源装置１２からの照射光を偏向して光走査することにより、被走査面１５に任意の画像を投写することができる。
【００２５】
次に、図６を参照して、光走査装置の一例のハードウェア構成について説明する。
図６は、光走査装置の一例のハードウェア構成図である。
図６に示すように、光走査装置１０は、制御装置１１、光源装置１２、光偏向器１３、受光器１８を備え、それぞれが電気的に接続されている。その中でも制御装置１１の詳細について以下に説明する。
【００２６】
制御装置１１は、ＣＰＵ２０、ＲＡＭ２１（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ２２（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＦＰＧＡ２３、外部Ｉ／Ｆ２４、光源装置ドライバ２５、光偏向器ドライバ２６を備えている。
【００２７】
ＣＰＵ２０は、ＲＯＭ２２等の記憶装置からプログラムやデータをＲＡＭ２１上に読み出し、処理を実行して、制御装置１１の全体の制御や機能を実現する演算装置である。ＲＡＭ２１は、プログラムやデータを一時保持する揮発性の記憶装置である。
【００２８】
ＲＯＭ２２は、電源を切ってもプログラムやデータを保持することができる不揮発性の記憶装置であり、ＣＰＵ２０が光走査装置１０の各機能を制御するために実行する処理用プログラムやデータを記憶している。
【００２９】
ＦＰＧＡ２３は、ＣＰＵ２０の処理に従って、光源装置ドライバ２５および光偏向器ドライバ２６に適した制御信号を出力する回路である。また、光源装置ドライバ２５および光偏向器ドライバ２６を介して光源装置１２および光偏向器１３の出力信号を取得し、さらに受光器１８から受光信号を取得し、出力信号および受光信号に基づいて制御信号を生成する。
【００３０】
外部Ｉ／Ｆ２４は、例えば外部装置やネットワーク等とのインタフェースである。外部装置には、例えば、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等の上位装置、ＵＳＢメモリ、ＳＤカード、ＣＤ、ＤＶＤ、ＨＤＤ、ＳＳＤ等の記憶装置が含まれる。また、ネットワークは、例えば自動車のＣＡＮ(Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ)やＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、車車間通信、インターネット等である。外部Ｉ／Ｆ２４は、外部装置との接続または通信を可能にする構成であればよく、外部装置ごとに外部Ｉ／Ｆ２４が用意されてもよい。
【００３１】
光源装置ドライバ２５は、入力された制御信号に従って光源装置１２に駆動電圧等の駆動信号を出力する電気回路である。
光偏向器ドライバ２６は、入力された制御信号に従って光偏向器１３に駆動電圧等の駆動信号を出力する電気回路である。
【００３２】
制御装置１１において、ＣＰＵ２０は、外部Ｉ／Ｆ２４を介して外部装置やネットワークから光走査情報を取得する。ＣＰＵ２０が光走査情報を取得することができる構成であればよく、制御装置１１内のＲＯＭ２２やＦＰＧＡ２３に光走査情報を格納する構成としてもよい。また、制御装置１１内に新たにＳＳＤ等の記憶装置を設けて、その記憶装置に光走査情報を格納する構成としてもよい。
【００３３】
ここで、光走査情報とは、光源装置１２と光偏向器１３により被走査面１５にどのように光走査させるかを示した情報であり、例えば、光走査により画像を表示する場合は、光走査情報は画像データである。また、例えば、光走査により光書込みを行う場合は、光走査情報は書込み順や書込み箇所を示した書込みデータである。他にも、例えば、光走査により物体認識を行う場合は、光走査情報は物体認識用の光を照射するタイミングと照射範囲を示す照射データである。
【００３４】
次に、図７を参照して、光走査装置１０の制御装置１１の機能構成について説明する。
図７は、光走査装置１０の制御装置の一例の機能ブロック図である。
本実施形態に係る制御装置１１は、ＣＰＵ２０の命令および図６に示したハードウェア構成によって、次に説明する機能構成を実現することができる。
【００３５】
図７に示すように、制御装置１１は、機能として制御部３０と駆動信号出力部３１とを有する。制御部３０は、例えばＣＰＵ２０、ＦＰＧＡ２３等により実現される制御手段であり、光走査情報や各デバイスからの信号を取得し、それらに基づいて制御信号を生成して駆動信号出力部３１に出力する。
【００３６】
例えば、制御部３０は、外部装置等から画像データを光走査情報として取得し、所定の処理により画像データから制御信号を生成して駆動信号出力部３１に出力する。また、制御部３０は、駆動信号出力部３１を介して光源装置１２、光偏向器１３の各出力信号を取得し、各出力信号に基づいて制御信号を生成する。さらに、制御部３０は、受光器１８の受光信号を取得し、取得した受光信号に基づいて制御信号を生成する。
【００３７】
駆動信号出力部３１は、光源装置ドライバ２５、光偏向器ドライバ２６等により実現され、入力された制御信号に基づいて光源装置１２または光偏向器１３に駆動信号を出力する。駆動信号出力部３１は例えば駆動電圧を光源装置１２または光偏向器１３に印加する印加手段として機能する。駆動信号出力部３１は、駆動信号を出力する対象ごとに設けられてもよい。
【００３８】
なお、駆動信号は、光源装置１２または光偏向器１３の駆動を制御するための信号である。例えば、光源装置１２においては、光源の照射タイミングおよび照射強度を制御する駆動電圧である。また、例えば、光偏向器１３においては、光偏向器１３の有する反射面１４を可動させるタイミングおよび可動範囲を制御する駆動電圧である。
【００３９】
次に、図８を参照して、光走査装置１０が被走査面１５を光走査する処理について説明する。
図８は、光走査装置に係る処理の一例のフローチャートである。
ステップＳ１１において、制御部３０は、外部装置等から光走査情報を取得する。また、制御部３０は、駆動信号出力部３１を介して光源装置１２、光偏向器１３の各出力信号をそれぞれ取得し、また受光器１８の受光信号を取得する。
【００４０】
ステップＳ１２において、制御部３０は、取得した光走査情報、各出力信号、受光信号から制御信号を生成し、制御信号を駆動信号出力部３１に出力する。このとき、起動時は各出力信号、受光信号を取得できない場合があるため、起動時は別ステップにより所定動作を行ってもよい。
【００４１】
ステップＳ１３において、駆動信号出力部３１は、入力された制御信号に基づいて駆動信号を光源装置１２および光偏向器１３に出力する。
【００４２】
ステップＳ１４において、光源装置１２は、入力された駆動信号に基づいて光照射を行う。また、光偏向器１３は、入力された駆動信号に基づいて反射面１４の可動を行う。光源装置１２および光偏向器１３の駆動により、任意の方向に光が偏向され、光走査される。
【００４３】
なお、本実施形態の光走査装置１０では、一つの制御装置１１が光源装置１２および光偏向器１３を制御する装置および機能を有しているが、光源装置用の制御装置と光偏向器用の制御装置を別体に設けてもよい。
【００４４】
また、本実施形態の光走査装置１０では、一つの制御装置１１に光源装置１２および光偏向器１３の制御部３０の機能および駆動信号出力部３１の機能を設けている。これらの機能は別体として存在していてもよく、例えば制御部３０を有した制御装置１１とは別に駆動信号出力部３１を有した駆動信号出力装置を設ける構成としてもよい。
【００４５】
次に、従来のヘッドアップディスプレイについて説明する。
運転者が少ない視線移動で警報・情報を認知できるアプリケーションとして市場の期待が高まっており、車両に搭載するＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）の技術開発が進んでいる。特に、ＡＤＡＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｄｒｉｖｉｎｇ  Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）という言葉に代表される車載センシング技術の進展に伴い、車両はさまざまな走行環境情報および車内乗員の情報を取り込むことができるようになっている。これらの情報を運転者に伝える「ＡＤＡＳの出口」としてもＨＵＤが注目されている。
【００４６】
ところが、真夏の太陽が丁度、ＨＵＤの内部に多くの外光（主に、太陽光）が入り込む状態で車両が数分程度停止するといった過酷な状況下では、画像生成ユニット５２０等の表示ユニットの温度が過度に上昇するおそれがある。また、拡大光学系を構成する例えば凹面鏡により集束した外光によって筐体の温度が耐熱温度を超えて、変形する等の破損が生じるおそれがある。
また、近年、画角や表示領域の拡大により、ＨＵＤの内部に搭載される拡大光学系の高倍率化、面積拡大に伴って、拡大光学系を逆に伝播する外光に起因する表示ユニットや筐体の熱損傷の可能性がさらに高まっている。
【００４７】
外光がＨＵＤの内部に入った場合の不具合を防止する構成として、特開２００６−１１１６８号公報には、反射ミラーの反射面側に設けられた遮光部材により表示ユニットに向かう外光の量を削減する構成が記載されている。また、特開２００５−３３１６２４号には、外光の強度を検出する検出手段を設け、入射した外光の強度が所定の閾値を超えた場合に、反射ミラーに入射した外光が表示ユニットに向けて反射されない角度位置に反射ミラーを回動させる構成が記載されている。さらに、特許文献１には、入射した外光の強度が所定の閾値を超えた場合に、液晶表示装置からなる表示ユニットのバックライトの光の輝度を低下させる、或いは消灯させる構成が記載されている。
【００４８】
しかしながら、従来技術のＨＵＤでは、筐体の内壁に外光が当たることで昇温して、筐体の耐熱温度を超えることを防止する構成については検討がなされていない。
【００４９】
図９は、図３に示す本発明を適用可能なヘッドアップディスプレイ装置５００に、太陽光ＳＬが入射した際の不具合を説明する概略構成図である。
図９に示すように、太陽１から照射された太陽光ＳＬは、フロントガラス４０１を通過し、防塵窓６０も通過して投写ミラー５１１に入射する。
【００５０】
図９に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置５００に入射した太陽光ＳＬが投写ミラー５１１に入射すると、投写ミラー５１１で反射した反射光が投写筐体８０の内壁面や画像生成ユニット５２０に入射する。凹面鏡である投写ミラー５１１で反射した反射光は集光し、投写ミラー５１１からの距離によっては放射照度が増幅する。この放射照度は投写ミラー５１１の結像倍率と投写ミラー５１１からの距離によって変化する。放射照度が増幅し、単位面積当たりの光エネルギーが増幅された光が投写筐体８０の内壁面に入射すると、図９中の「Ｈ」で示すように、投写筐体８０における光が照射された部分が局所的に加熱される。この加熱によって、投写筐体８０の温度が部分的に耐熱温度を超えて破損するおそれがある。
【００５１】
図１０は、太陽光ＳＬの光路予測の概念についての説明図である。
自動車４００と太陽１との位置関係によって、自動車４００に配置されたヘッドアップディスプレイ装置５００に対して様々な角度から太陽光ＳＬは入射してくる。入射してくる太陽光ＳＬの光路はシミュレーションにより予測することができる。これにより、ヘッドアップディスプレイ装置５００に入射してくる可能性がある角度を算出し、ヘッドアップディスプレイ装置５００を構成する部品における太陽光ＳＬが到達し得る到達箇所を特定することができる。
【００５２】
図１１は、ヘッドアップディスプレイ装置５００に入射する予測光路の一つで太陽光ＳＬが入射したときを想定したシミュレーションの結果を示す図である。
図１１中の「５２０ａ」は、投写筐体８０における画像生成ユニット５２０を配置するスペースである。図１１に示す例では、投写筐体８０に入射した太陽光ＳＬは、投写ミラー５１１、コールドミラー７０の順に反射し、再度、投写ミラー５１１に反射して投写筐体８０の内壁面８０ａに当たっていることが分かる。また、太陽光ＳＬが投写ミラー５１１に入射したときの照射径に対して、最終的に内壁面８０ａに入射したときのスポット径が小さくなっており、集光されていることが分かる。
【００５３】
ヘッドアップディスプレイ装置５００では、運転者４０２に虚像Ｉが投写される方向と逆側から太陽光ＳＬが入射した場合は、画像生成ユニット５２０に入射し、光源ユニット５３０に向かって太陽光ＳＬが伝播する。一方、しかし、太陽光ＳＬが別の角度から入射した場合は、投写筐体８０の内壁面８０ａまたは画像生成ユニット５２０以外の他の構成部品に太陽光ＳＬが到達することとなる。このときの光エネルギーの密度を示す放射照度は、光学系による集光倍率によって変化し、この集光倍率は集光する光学系からの距離によって変化する。そして、集光倍率が高く、投写ミラー５１１に入射したときのエネルギーが大きい場合には、太陽光ＳＬが最終的に到達する到達箇所は、高温となり、構成部品の耐熱温度を上回ることに起因する損傷や、強度低下を引き起こす可能性がある。
【００５４】
図１２は、放射照度と上昇温度（Δｔ［℃］）との関係を示すグラフであり、放射照度が上がった場合に温度上昇に与える影響をシミュレーションした結果のグラフである。材質はＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）を想定した。
PBTの融解温度は約２２４［℃］が一般的であり、自動車４００を炎天下に放置した場合の車内の温度は約９０［℃］になる。そこから、許容できる上昇温度Δｔは安全率も考慮すると約１１０［℃］程度となる。図１２のグラフから使用材料が耐えられる温度の放射照度が得られる。
【００５５】
図１２より、上昇温度Δｔが１１０［℃］に相当する放射照度は約４５００［Ｗ／ｍ２］である。また、赤道直下の日射量を想定したＡＭ（エアマス）１．０は放射照度を１１００［Ｗ／ｍ２］としている。１１００［Ｗ／ｍ２］の放射照度の太陽光ＳＬが自動車４００のフロントガラス４０１を透過すると、フロントガラス４０１の透過率により約四割に減衰される。このため、フロントガラス４０１を透過した後の太陽光ＳＬの放射照度は約４４０［Ｗ／ｍ２］となる。そこから拡散・集光がないと仮定した条件で、コールドミラー７０等の反射系による減衰を考慮すると、１１００［Ｗ／ｍ２］の放射照度の太陽光ＳＬが入射すると、投写筐体８０の内壁面８０ａに到達する太陽光ＳＬの放射照度は約２９０［Ｗ／ｍ２］である。
【００５６】
投写筐体８０に到達する太陽光ＳＬの放射照度は、投写ミラー５１１を含む拡大光学系の集光倍率に比例して大きくなるため、放射照度の上限を４５００［Ｗ／ｍ２］とすると、許容できる集光倍率は下記式（１）より約１５倍となる。
４５００［Ｗ／ｍ２］／２９０［Ｗ／ｍ２］＝１５．５［倍］      （１）
【００５７】
図１３は、凹面鏡（投写ミラー５１１）からの距離と集光倍率との関係を表したグラフである。
図１３に示すように、凹面鏡からの距離によって集光倍率は異なり、凹面鏡からある一定の範囲、実施例では凹面鏡の焦点近傍の一定の範囲では、集光倍率が高くなり、集光した太陽光ＳＬのエネルギー密度（放射照度）は高くなる。このような凹面鏡の焦点近傍の一定の範囲に、投写筐体８０の内壁面があると、投写筐体８０は樹脂による成型品であるため、エネルギー密度が高くなった太陽光ＳＬによって加熱され、温度が上昇し、融点を超えると熱損傷する。
【００５８】
図１３では、目標集光倍率を１５倍（図中の破線）以下として、集光倍率が１５倍以上となる範囲（凹面鏡からの距離が３００［ｍｍ］〜５００［ｍｍ］となる範囲）を「集光倍率が大きくなる範囲」としている。この範囲よりも少し外側の範囲（凹面鏡からの距離が２８０［ｍｍ］〜５２０［ｍｍ］となる範囲）を「組み付け部品バラツキを考慮した範囲」としている。本実施形態では、この「組み付け部品バラツキを考慮した範囲」を「内壁面の配置を避ける領域」とし、「領域β」と表す。
【００５９】
図１４は、太陽光ＳＬの光路上における凹面鏡（投写ミラー５１１）、焦点距離ｆ及び領域βの関係を示す模式図である。
凹面鏡上の太陽光ＳＬが当たる範囲の径を「鏡面上照射径ω０」とし、凹面鏡で反射され内壁面８０ａに照射された太陽光ＳＬが当たる範囲の径を「スポット径ωｓ」とすると、集光倍率は「ω０／ωｓ」で表すことができる。そして、凹面鏡で反射した太陽光ＳＬは、遮光するものがなければ、焦点を挟んで伝播方向の上流側と下流側との二箇所に集光倍率が「１５倍」となる箇所があり、この二箇所で挟まれた範囲が領域βである。
【００６０】
本実施形態では、図１０に示すように様々な角度から入射する各々の太陽光ＳＬに対して、投写筐体８０の内壁面８０ａやその他の構造体に照射されるときの集光倍率が、目標集光倍率である１５倍以下となるように設計している。
具体的な設計方法を下記（１）〜（４）に示す。
【００６１】
（１）投写筐体８０の設計において、凹面鏡（投写ミラー５１１）による太陽光ＳＬの集光倍率が１５倍以上となる領域βには内壁面８０ａを配置しない構成とする。これにより、高密度にエネルギーが集中する位置を避けて投写筐体８０や他の構造体を配置することで、ヘッドアップディスプレイ装置５００に入射した太陽光ＳＬが内壁面８０ａに照射しても、到達位置における放熱面積を増やし温度上昇を抑制することができる。
【００６２】
（２）製品や構造の制約上、投写筐体８０や構造体の配置が、集光倍率が１５倍以上となる高倍率な集光領域（領域β）に設置することを避けられない場合は、太陽光ＳＬが内壁面８０ａに到達する前に遮光する遮光部材を設ける構成とする。これにより、集光倍率が１５倍以下となる領域において遮光することで、エネルギー密度が高い状態の太陽光ＳＬが内壁面８０ａに照射されることを防止し、投写筐体８０の温度上昇を抑制することができる。
【００６３】
（３）遮光部材を集光倍率が１５倍以上となる領域に配置せざるを得ない場合は、金属材料や融点の高い樹脂材料等からなる高耐熱部材を用いる構成とする。これにより、エネルギー密度が高い状態の太陽光ＳＬが照射されることに起因する高温に耐えられる構造にできる。高耐熱部材を設ける構成では、高耐熱部材として熱伝導率が高い高熱伝導部材を用いることが望ましい。熱伝導率の高い部材を用いることで、集光時の放熱効率を増やし、温度上昇を抑制することができる。
【００６４】
（４）さらに、太陽光ＳＬが投写筐体８０の内壁面やその他の構造体、または遮光部材に到達するまでの光路中にコールドミラー７０を配備する構成とする。これにより、発熱に寄与する赤外帯域の波長成分を一定割合カットすることができる。よって、太陽光ＳＬが投写筐体８０の内壁面やその他の構造体、または遮光部材に到達する太陽光ＳＬのエネルギーを減少させることができ、温度上昇を抑制することができる。
【００６５】
上記（１）〜（４）のように、対策箇所を限定的にすることで、投写筐体８０全体やその他の構造体全体を耐熱性の高い材料で形成する必要がなく、入射してきた太陽光ＳＬに起因する破損を防止できる構成のためのコストアップを最小限に抑えることができる。
本実施形態では、図１０に示すように、自動車４００の進行方向を「α」とし、この進行方向αの方向を向いた自動車４００のあらゆる方向から太陽光ＳＬが入射したことを想定してヘッドアップディスプレイ装置５００についてシミュレーションを行う。自動車４００に入射する太陽光ＳＬのうち、投写ミラー５１１に入射する太陽光ＳＬについて、その反射光の集光倍数が約１５倍以上となる領域βを特定する。そして、ヘッドアップディスプレイ装置５００について、この領域β内に投写筐体８０や構造体が位置する場合は、上記（１）〜（４）の少なくとも何れか一つの対策を行う。
【００６６】
〔実施例１〕
次に、上記（１）〜（４）に示した対策の少なくとも一つの構成を備えた本実施形態の一つ目の実施例（以下、「実施例１」とよぶ）について説明する。
図１は、実施例１のヘッドアップディスプレイ装置５００の概略構成図である。
図１に示すように、投写光Ｌの光路の延長線上から外れた入射経路から投写筐体８０内に入射した太陽光ＳＬの一部が拡大光学系を構成する投写ミラー５１１に照射されることがある。投写ミラー５１１に照射された太陽光ＳＬは、投写光Ｌとは逆向きに伝播し、投写ミラー５１１によって集光される。実施例１では、図１に示すように、集光される太陽光ＳＬの集光倍率が１５倍を超えるおそれがある領域βを避けて投写筐体８０の内壁面８０ａを配備している。実施例１は、上記（１）の構成を備えており、さらに、図１に示すように、コールドミラー７０を有して上記（４）の構成も備えている。
【００６７】
具体的には周辺の内壁面８０ａに合わせて連続的に形成すると、図１中の破線「８０ｃ」に示す位置となるが、破線「８０ｃ」の位置は領域βの範囲内となる。このため、内壁面８０ａの一部を周辺の内壁面８０ａに対して凹ませて内壁面凹部８０ｂとし、内壁面８０ａの形状を、入射する太陽光ＳＬの集光倍率が１５倍を超える領域を避けた形状としている。具体的には、投写ミラー５１１で反射した太陽光ＳＬの光路上であって、投写ミラー５１１からの距離が領域βに対応する位置に、投写筐体８０の内壁面８０ａやその他の構造体全体が位置しないように、投写筐体８０及びその他の構造体を配置している。
【００６８】
内壁面凹部８０ｂの表面は、投写ミラー５１１で反射した太陽光ＳＬが照射されるが、投写ミラー５１１で反射した太陽光ＳＬの焦点よりも離れた側の領域βの外側に位置する。これにより、領域β内に内壁面８０ａが位置する状態となることを防止でき、内壁面８０ａで太陽光ＳＬが照射される位置における集光倍率を１５倍未満とし、放射照度（エネルギー密度）を下げることができる。これにより、投写筐体８０として、耐熱温度が高くない材料や熱伝導性が高くない材料を用いたとしても、投写筐体８０の温度が、熱損傷に至る融点に達することを防止できる。
【００６９】
投写筐体８０の内壁面凹部８０ｂを設けた部分は、図１に示すように外壁面が外側に突き出した状態となる。しかし、領域βと重なる部分の内壁面８０ａのみを内壁面凹部８０ｂとすることで、外側に突き出す部分を最小限に抑えることができ、集光倍率が高い状態の太陽光ＳＬが内壁面８０ａに到達することを抑制するために、投写筐体８０が大型化することを抑制できる。
【００７０】
〔実施例２〕
次に、上記（１）〜（４）に示した対策の少なくとも一つの構成を備えた本実施形態の二つ目の実施例（以下、「実施例２」とよぶ）について説明する。
図１５は、実施例２のヘッドアップディスプレイ装置５００の概略構成図である。
図１５に示すように、投写光Ｌの光路の延長線上から外れた入射経路から投写筐体８０内に入射した太陽光ＳＬの一部が拡大光学系を構成する投写ミラー５１１に照射されることがある。投写ミラー５１１に照射された太陽光ＳＬは、投写光Ｌとは逆向きに伝播し、投写ミラー５１１によって集光される。実施例２では、図１５に示すように、集光される太陽光ＳＬの集光倍率が１５倍を超えるおそれがある領域βに位置する投写筐体８０の内壁面８０ａに太陽光ＳＬが入射することを防止する遮光部材９０を備える構成である。
【００７１】
実施例２では、遮光部材９０を備えることにより、太陽光ＳＬの光路上の距離が領域βに含まれる距離に位置する内壁面８０ａに太陽光ＳＬが照射されることを防止できる。また、遮光部材９０として、投写筐体８０を形成する樹脂材料よりも耐熱性の高い材料（金属や融点の高い樹脂）を用いる。遮光部材９０を備えることで、領域β内に位置する内壁面８０ａに太陽光ＳＬが照射されることを防止できる。このため、投写筐体８０として、耐熱温度が高くない材料や熱伝導性が高くない材料を用いたとしても、投写筐体８０の温度が、熱損傷に至る融点に達することを防止できる。
【００７２】
遮光部材９０として、投写筐体８０よりも高耐熱の材料を用いることで、投写ミラー５１１による集光倍率が高く、遮光部材９０が温度上昇しても照射される太陽光ＳＬによって損傷することを防止できる。遮光部材９０として、投写筐体８０よりも耐熱性の高い、つまり融点の高い部材とすることにより、遮光部材９０が配置できない領域を狭めることができる。このため、内壁面８０ａや他の構成部品を配置する設計自由度を向上することができるので、投写筐体８０の小型化を図ることができる。
【００７３】
遮光部材９０として、投写筐体８０よりも光熱伝導率の高い材料を用いることで、投写ミラー５１１による集光倍率が高くても、遮光部材９０で熱が拡散し、温度上昇を抑制できる。よって、画像生成ユニット５２０で生成した投写画像を高い倍率で大きくする構成で、集光倍率が高くなり易い構成であっても、投写筐体８０が太陽光ＳＬの照射によって損傷することを防止できる。遮光部材９０による放熱により投写筐体８０内の温度上昇を低減でき、内壁面８０ａや他の構成部品を配置する設計自由度を向上することができるので、投写筐体８０の小型化を図ることができる。
【００７４】
実施例２では、何らかの制約により、投写筐体８０のサイズや形状を変更できず、領域βを避けるように内壁面８０ａを配置できない場合であっても、遮光部材９０を配置することで、内壁面８０ａに集光倍率が高い状態の太陽光が照射されることを防止できる。また、投写筐体８０よりも耐熱性が高いと、熱伝導率が高いとの少なくとも一方の特性を有する部材を遮光部材９０として限定的に配置することで、入射してきた太陽光ＳＬに起因する破損を防止できる構成のためのコストアップを最小限に抑えることができる。
【００７５】
上述したように実施形態では、あらゆる方向から太陽光ＳＬが入射したことを想定しているが、入射する角度によって、フロントガラス４０１に入射したときの太陽光ＳＬのエネルギー量は異なる。また、入射する角度によって、フロントガラス４０１を透過したときの太陽光ＳＬのエネルギー量は異なり、さらに、投写ミラー５１１に入射するときのエネルギー量も異なる。よって、入射する太陽光ＳＬのエネルギー量が少ない角度から入射した太陽光ＳＬが当たる位置の内壁面８０ａでは、集光倍率が１５倍以上となる領域であっても、太陽光ＳＬの照射を防ぐ構成が不要となる場合がある。
【００７６】
よって、投写ミラー５１１に入射して、集光されると投写筐体８０に熱による損傷を与えるおそれがあるエネルギー量となる入射角度で入射した太陽光ＳＬについてのみ、領域βを特定するシミュレーションを行うようにしてもよい。この場合、エネルギー量が少くなる入射角度から入射した太陽光ＳＬについては、集光倍率が１５倍となる範囲を算出するシミュレーションは行わず、集光倍率が１５倍を超える状態で内壁面８０ａに入射することを防止する手段を設けないこととする。
【００７７】
集光倍率が高い状態の太陽光ＳＬが内壁面８０ａに入射することを防止する構成として、投写光Ｌの光路を覆うようにダクト部材を配置することが考えられる。ダクト部材を設けることで、投写ミラー５１１で反射した太陽光ＳＬは、集光倍率が高くなる前にダクト部材の内壁面に当たり、遮光されるため、集光倍率が高い状態の太陽光ＳＬが内壁面８０ａに入射することを防止できる。しかし、ダクト部材を設ける構成では、複雑な形状の光路に沿ってダクト部材を設けることなり、少ない部品で投写筐体８０を形成することが困難となり、投写筐体８０を多くの部品に分けて形成する必要が生じる問題が生じ得る。投写筐体８０を形成する部品数が多くなると、投写筐体８０に保持される画像生成ユニット５２０や光学系の部材の組み付け精度が低下するおそれがある。また、ダクト部材を設けるために、各部材の設置位置が制約され、画像生成ユニット５２０や光学系の部材のレイアウトの自由度が低下する問題が生じるおそれがある。
【００７８】
これに対して、本実施形態では、ダクト部材を設けず投写筐体８０の内壁面８０ａのうち、入射した太陽光ＳＬの集光倍率が１５以上となり得る箇所に対して、内壁面８０ａを凹部とする、または、遮光部材９０を設ける等の温度上昇を抑制する対策をしている。このように、対策する箇所を限定的にすることにより、投写筐体８０を少ない部品で形成することができ、製造が容易となり、画像生成ユニット５２０や光学系の部材の組み付け精度やレイアウトの自由度を高めることができ、投写筐体８０の小型化を図ることが可能となる。また、投写筐体８０を、画像生成ユニット５２０や光学系の部材を保持する本体部と、この本体部の開口を覆う蓋部とで形成することにより、画像生成ユニット５２０や光学系の部材を単一の部品（本体部）で保持することができ、組み付け精度を維持できる。
【００７９】
本実施形態では、投写光Ｌを自動車４００のフロントガラス４０１で反射させることで、投写画像を運転者４０２に視認させる例を示したが、これに限られない。
フロントガラス４０１の内側に、ヘッドアップディスプレイ装置５００専用のコンバイナ（透明板の一例）を設け、コンバイナで投写光Ｌを反射させることで投写画像を運転者４０２に視認させる構成としてもよい。
また、ヘッドアップディスプレイ装置５００は、ダッシュボード４１０内に設置するものに限らず、ダッシュボード４１０の上に設置可能な据え置き型のものであってもよい。
【００８０】
上述した実施形態の画像生成ユニット５２０はレーザー光を照射して投写画像を形成するレーザー走査型の画像生成手段である。投写画像を形成する方式としては、レーザー走査型に限らず、拡大光学系を介してフロントガラス４０１等の投写面に投写する投写画像を形成するものであればよく、例えば、液晶をバックライトで照らして投写画像を表示する液晶表示型も適用するができる。
【００８１】
また、画像投写装置は、自動車だけでなく、例えば、航空機、船舶、移動式ロボット等の移動体、あるいは、その場から移動せずにマニピュレータ等の駆動対象を操作する作業ロボットなどの非移動体に搭載されてもよい。
【００８２】
以上に説明したものは一例であり、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様１）
投写光Ｌ等の投写画像を生成する画像生成ユニット５２０等の画像生成手段と、画像生成手段で生成された投写画像を拡大してフロントガラス４０１等の投写面に投写する投写ミラー５１１等の拡大光学系と、画像生成手段及び拡大光学系とを収容する投写筐体８０等の筐体と、を備えるヘッドアップディスプレイ装置５００等の画像投写装置において、筐体の外から拡大光学系に入射した太陽光ＳＬ等の入射光が拡大光学系を投写画像とは逆向きに伝播することによって集光され、入射光の集光倍率が１５倍を超える領域β等の領域を避けて筐体の内壁面８０ａ等の内壁面を配置したことを特徴とする。
これによれば、上記実施例１について説明したように、内壁面で入射光が照射される位置における集光倍率を１５倍未満とし、放射照度を下げることができる。これにより、筐体として、耐熱温度が高くない材料や熱伝導性が高くない材料を用いたとしても、筐体の温度が、熱損傷に至る融点に達することを防止できる。
【００８３】
（態様２）
態様１において、筐体の内壁面の一部（内壁面凹部８０ｂ等）を周辺の内壁面に対して凹ませて、入射光の集光倍率が１５倍を超える領域を避けた形状としたことを特徴とする。
これによれば、上記実施例１について説明したように、内壁面に照射する入射光の集光倍率が１５倍を超える領域を避けた形状の筐体を実現することができる。
【００８４】
（態様３）
態様１または２において、入射光の集光倍率が１５倍を超える領域に位置する内壁面に入射光が到達しないように遮光する遮光部材９０等の遮光部材を備えることを特徴とする。
これによれば、上記実施例２について説明したように、エネルギー密度が高い入射光が筐体の内壁面に到達するのを防止でき、筐体の熱損傷を回避できる。また、筐体自体の温度上昇および筐体からの熱拡散による筐体内部の温度上昇を低減できる。
【００８５】
（態様４）
投写光Ｌ等の投写画像を生成する画像生成ユニット５２０等の画像生成手段と、画像生成手段で生成された投写画像を拡大してフロントガラス４０１等の投写面に投写する投写ミラー５１１等の拡大光学系と、画像生成手段及び拡大光学系とを収容する投写筐体８０等の筐体と、を備えるヘッドアップディスプレイ装置５００等の画像投写装置において、筐体の外から拡大光学系に入射した太陽光ＳＬ等の入射光が拡大光学系を投写画像とは逆向きに伝播することによって集光され、入射光の集光倍率が１５倍を超える領域β等の領域に位置する筐体の内壁面８０ａ等の内壁面に入射光が到達しないように遮光する遮光部材９０等の遮光部材を備えることを特徴とする。
これによれば、上記実施例２について説明したように、エネルギー密度が高い入射光が筐体の内壁面に到達するのを防止でき、筐体の熱損傷を回避できる。また、筐体自体の温度上昇および筐体からの熱拡散による筐体内部の温度上昇を低減できる。さらに、遮光部材に耐熱材料を用いることで、高価な耐熱材料の使用を遮光部材のみに限定でき、コストアップを最小限に抑えることができる。
【００８６】
（態様５）
態様１乃至４の何れか一項の態様において、拡大光学系は投写ミラー５１１等の凹面鏡を有し、入射光の集光倍率が１５倍を超える領域は、入射光が凹面鏡で反射した後の光路で凹面鏡から所定範囲の距離（２８０［ｍｍ］〜５２０［ｍｍ］等）となる領域であることを特徴とする。
これによれば、上記実施形態について説明したように、集光倍率が１５倍を超える領域を凹面鏡からの距離によって特定でき、特定された領域では筐体の内壁面に入射光が照射されない構成とすることで、筐体の温度上昇を抑制でき、筐体の熱損傷を回避できる。
【００８７】
（態様６）
投写光Ｌ等の投写画像を生成する画像生成ユニット５２０等の画像生成手段と、画像生成手段で生成された投写画像を拡大してフロントガラス４０１等の投写面に投写する拡大光学系と、画像生成手段及び拡大光学系とを収容する投写筐体８０等の筐体と、を備えるヘッドアップディスプレイ装置５００等の画像投写装置において、拡大光学系は投写ミラー５１１等の凹面鏡を有し、筐体の外から拡大光学系に入射した太陽光ＳＬ等の入射光が凹面鏡で反射した後の光路で凹面鏡から所定範囲の距離となる領域β等の領域を避けて筐体の内壁面８０ａ等の内壁面を配置する、または、領域に位置する内壁面に入射光が到達しないように遮光する遮光部材を備えることを特徴とする。
これによれば、上記実施形態について説明したように、所定の距離を凹面鏡で反射した光の焦点近傍まで距離に設定することで、所定の距離に位置する筐体の内壁面に、エネルギー密度が高い入射光が到達するのを防止でき、筐体の熱損傷を回避できる。
【００８８】
（態様７）
態様３、４または６の何れか一の態様において、遮光部材は、筐体よりも耐熱性が高い材料（金属等）からなることを特徴とする。
これによれば、上記実施例２について説明したように、遮光部材が配置できない領域を狭めることができ、内壁面や他の構成部品を配置する設計自由度を向上することができるので、筐体の小型化を図ることができる。
【００８９】
（態様８）
態様３、４、６または７の何れか一の態様において、遮光部材は、筐体よりも熱伝導性が高い材料からなることを特徴とする。
これによれば、上記実施例２について説明したように、遮光部材による放熱により筐体内の温度上昇を低減でき、内壁面や他の構成部品を配置する設計自由度を向上することができるので、筐体の小型化を図ることができる。
【００９０】
（態様９）
態様１乃至８の何れか一の態様において、拡大光学系はコールドミラー７０等のコールドミラーを有することを特徴とする。
これによれば、上記実施形態について説明したように、入射光における発熱に寄与する赤外領域の波長成分をカットできるので、筐体の内壁面、或いは遮光部材に到達する赤外エネルギーを減衰でき、温度上昇を低減することができる。
【００９１】
（態様１０）
駆動源及び駆動輪等の移動手段と、フロントガラス４０１等の投写面に画像を投写する画像投写手段と、を備える自動車４００等の移動体において、画像投写手段として、態様１乃至９の何れか一の態様に係るヘッドアップディスプレイ装置５００等の画像投写装置を備えることを特徴とする。
これによれば、上記実施形態について説明したように、太陽光が入射しても損傷を抑制できる画像投写装置を備える移動体を実現できる。
【符号の説明】
【００９２】
１  太陽
１０  光走査装置
１１  制御装置
１２  光源装置
１３  光偏向器
１４  反射面
１５  被走査面
１６  走査可能領域
１７  有効走査領域
１８  受光器
２４  外部Ｉ／Ｆ
２５  光源装置ドライバ
２６  光偏向器ドライバ
３０  制御部
３１  駆動信号出力部
６０  防塵窓
７０  コールドミラー
８０  投写筐体
８０ａ  内壁面
８０ｂ  内壁面凹部
９０  遮光部材
４００  自動車
４０１  フロントガラス
４０２  運転者
４１０  ダッシュボード
５００  ヘッドアップディスプレイ装置
５０１Ｂ  青色レーザ光源
５０１Ｇ  緑色レーザ光源
５０１Ｒ  赤色レーザ光源
５０２  赤色コリメータレンズ
５０３  緑色コリメータレンズ
５０４  青色コリメータレンズ
５０５  第一ダイクロイックミラー
５０６  第二ダイクロイックミラー
５０７  光量調整部
５０９  自由曲面ミラー
５１０  中間スクリーン
５１１  投写ミラー
５２０  画像生成ユニット
５３０  光源ユニット
ｆ  焦点距離
Ｉ  虚像
Ｌ  投写光
ＳＬ  太陽光
Δｔ  上昇温度
ω０  鏡面上照射径
ωｓ  スポット径
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９３】
【特許文献１】特許６１３５０４８号
【図１】
2019159283.tif 000003
【図２】
2019159283.tif 000004
【図３】
2019159283.tif 000005
【図４】
2019159283.tif 000006
【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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