(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両（１）のインストルメントパネル（２）に搭載され、前記インストルメントパネルよりも車両上方（ＵＤ）に位置する投影部材（３）に、画像を投影することにより、前記画像を乗員により視認可能に虚像表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記画像が虚像表示されるときに前記車両の上下方向に沿う方向を、前記画像の縦方向（ＶＤ）と定義すると、
前記画像の縦方向とは交差する偏光方向（ＰＤ）に偏光する光として前記画像を投射する投射器（１０）と、
前記投射器と前記投影部材との間の光路（ＯＰ）上において、前記投射器側からの前記画像の光を反射により前記投影部材側へ折返す反射鏡であって、前記投射器からの光に対して、Ｓ偏光反射率とＰ偏光反射率とが異なる反射鏡（３０，２３０，３３０）とを備え、
前記画像が虚像表示されるときに前記車両の左右方向に沿う方向を、前記画像の横方向（ＨＤ）と定義すると、
前記反射鏡（３０）は、前記画像の光を前記画像の横方向に沿って折返し、前記Ｐ偏光反射率が前記Ｓ偏光反射率よりも高く、
前記反射鏡は、
前記反射鏡の表側に配置される位相差板（３２）と、
前記位相差板よりも裏側に配置される誘電体多層膜（３４）と、を有す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】
車両（１）のインストルメントパネル（２）に搭載され、前記インストルメントパネルよりも車両上方（ＵＤ）に位置する投影部材（３）に、画像を投影することにより、前記画像を乗員により視認可能に虚像表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記画像が虚像表示されるときに前記車両の上下方向に沿う方向を、前記画像の縦方向（ＶＤ）と定義すると、
前記画像の縦方向とは交差する偏光方向（ＰＤ）に偏光する光として前記画像を投射する投射器（１０）と、
前記投射器と前記投影部材との間の光路（ＯＰ）上において、前記投射器側からの前記画像の光を反射により前記投影部材側へ折返す反射鏡であって、前記投射器からの光に対して、Ｓ偏光反射率とＰ偏光反射率とが異なる反射鏡（３０，２３０，３３０）とを備え、
前記反射鏡（２３０）は、前記画像の光を前記画像の縦方向に沿って折返し、前記Ｓ偏光反射率が前記Ｐ偏光反射率よりも高く、
前記反射鏡は、表側面（２３０ａ）の法線方向（ＮＤ）に沿って誘電体が積層される誘電体多層膜（２３４）を有す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３】
前記誘電体多層膜は、赤外光反射率が可視光反射率よりも低い反射特性であ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。
【請求項４】
前記反射鏡（３３０）は、凸面鏡状に形成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項５】
前記Ｓ偏光反射率と前記Ｐ偏光反射率との差は、５％以上であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項６】
前記偏光方向は、前記画像の縦方向に対して４５°以上の角度をなす方向であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項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、車両に搭載され、画像を乗員により視認可能に虚像表示するヘッドアップディスプレイ装置（以下、ＨＵＤ装置を略称とする）に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載され、画像を乗員により視認可能に虚像表示するＨＵＤ装置が知られている。特許文献１に開示のＨＵＤ装置は、インストルメントパネルよりも車両上方に位置する投影部材に、画像を投影するものである。所定の偏光方向に偏光する光として画像を投射する投射器と、投射器と投影部材との間の光路上において、投射器側からの画像の光を反射により投影部材側へ折返す反射鏡とを備えている。
【０００３】
ここで、反射鏡は、透光性の板状基材の片側表面に、偏光フィルムを貼付することにより形成されている。その反射軸は、投射器の偏光軸に合わせて設定されており、画像の横方向に対して４５°の角度をなすように設定されている。このようにすることで、反射鏡に入射する太陽光等の外光の一部がカットされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１９１３２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
さて、発明者らは、外光の性質についてさらに鋭意研究したところ、投影部材を透過してＨＵＤ装置内に入射する外光が、投影部材を透過する際に、画像の縦方向に対応した方向に沿った部分偏光となり易いことを見出した。すなわち、当該部分偏光を考慮してＨＵＤ装置を構成することで、外光が効率的にカットされ、投射器の温度上昇が抑制される可能性が見出されたのである。
【０００６】
本発明は、以上説明した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、投射器の温度上昇を抑制する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】
開示される発明のひとつは、車両（１）のインストルメントパネル（２）に搭載され、インストルメントパネルよりも車両上方（ＵＤ）に位置する投影部材（３）に、画像を投影することにより、画像を乗員により視認可能に虚像表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
画像が虚像表示されるときに車両の上下方向に沿う方向を、画像の縦方向（ＶＤ）と定義すると、
画像の縦方向とは交差する偏光方向（ＰＤ）に偏光する光として画像を投射する投射器（１０）と、
投射器と投影部材との間の光路（ＯＰ）上において、投射器側からの画像の光を反射により投影部材側へ折返す反射鏡であって、投射器からの光に対して、Ｓ偏光反射率とＰ偏光反射率とが異なる反射鏡（３０，２３０，３３０）とを備え、
画像が虚像表示されるときに車両の左右方向に沿う方向を、画像の横方向（ＨＤ）と定義すると、
反射鏡（３０）は、画像の光を画像の横方向に沿って折返し、Ｐ偏光反射率がＳ偏光反射率よりも高く、
反射鏡は、
反射鏡の表側に配置される位相差板（３２）と、
位相差板よりも裏側に配置される誘電体多層膜（３４）と、を有することを特徴とする。
また、開示される発明の他のひとつは、車両（１）のインストルメントパネル（２）に搭載され、インストルメントパネルよりも車両上方（ＵＤ）に位置する投影部材（３）に、画像を投影することにより、画像を乗員により視認可能に虚像表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
画像が虚像表示されるときに車両の上下方向に沿う方向を、画像の縦方向（ＶＤ）と定義すると、
画像の縦方向とは交差する偏光方向（ＰＤ）に偏光する光として画像を投射する投射器（１０）と、
投射器と投影部材との間の光路（ＯＰ）上において、投射器側からの画像の光を反射により投影部材側へ折返す反射鏡であって、投射器からの光に対して、Ｓ偏光反射率とＰ偏光反射率とが異なる反射鏡（３０，２３０，３３０）とを備え、
反射鏡（２３０）は、画像の光を画像の縦方向に沿って折返し、Ｓ偏光反射率がＰ偏光反射率よりも高く、
反射鏡は、表側面（２３０ａ）の法線方向（ＮＤ）に沿って誘電体が積層される誘電体多層膜（２３４）を有することを特徴とする。
【０００８】
このような発明によると、投射器と投影部材との間の光路上における反射鏡には、投射器側から画像の光が入射すると共に、投影部材を透過してＨＵＤ装置内に外光が入射し得る。例えば外光が画像の縦方向に対応した方向に沿った部分偏光である場合に、当該外光と、画像の縦方向と交差する偏光方向に偏光する画像の光とは、異なる方向に偏光するものとなる。ここで、反射鏡は、Ｓ偏光反射率とＰ偏光反射率とが異なるので、反射鏡の折返し方向に応じて、画像の光の投影部材側への反射率を向上させつつ、外光の投射器側への反射率を低下させることが可能となる。以上により、外光を効率的にカットすることで、投射器の温度上昇を抑制するＨＵＤ装置を提供することができる。
【０００９】
なお、括弧内の符号は、記載内容の理解を容易にすべく、後述する実施形態において対応する構成を例示するものに留まり、発明の内容を限定することを意図したものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態におけるＨＵＤ装置の車両への搭載状態を示す模式図である。
【図２】第１実施形態におけるＨＵＤ装置の光路を示す模式図である。
【図３】第１実施形態における投射器の構成を示す斜視図である。
【図４】図２の光路を車両上方から車両下方にみた場合を示す模式図である。
【図５】第１実施形態における副鏡を拡大して示す模式図である。
【図６】第２実施形態におけるＨＵＤ装置の光路を示す模式図である。
【図７】図５の光路を車両左方から車両右方にみた場合を示す模式図である。
【図８】第２実施形態における副鏡を拡大して示す模式図である。
【図９】第３実施形態における図７に対応する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、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せることができる。
【００１２】
（第１実施形態）
図１に示すように、本発明の第１実施形態によるＨＵＤ装置１００は、車両１に搭載され、インストルメントパネル２内の収容スペース２ａに収容されている。ＨＵＤ装置１００は、車両１の投影部材としてのウインドシールド３に画像を投影する。画像の光がウインドシールド３に反射されることで、ＨＵＤ装置１００は、画像を車両１の乗員により視認可能に虚像表示する。すなわち、ウインドシールド３に反射される画像の光が、車両１の室内において乗員のアイポイントＥＰに到達し、当該乗員が当該画像の光を虚像ＶＩとして知覚する。そして、乗員は、虚像ＶＩにより各種情報を認識することができる。画像として虚像表示される各種情報としては、例えば、車速、燃料残量等の車両状態値、又は、道路情報、視界補助情報等のナビゲーション情報が挙げられる。
【００１３】
車両１のウインドシールド３は、インストルメントパネル２よりも車両上方ＵＤに位置し、ガラスないしは合成樹脂等により透光性の板状に形成されている。また、ウインドシールド３は、車両上方ＵＤに向かう程車両後方ＢＤに傾斜して配置されており、ウインドシールド３において、室内側の面は、画像が投影される投影面３ａを凹面状又は平坦な平面状に形成している。こうして、車両１の座席４に着座して車両前方ＦＤを向く乗員は、当該ウインドシールド３を通して道路及び道路標識等を含む前景を視認すると共に、画像の虚像表示を視認することができる。
【００１４】
また、第１実施形態において、インストルメントパネル２内の収容スペース２ａは、車両上下方向の寸法よりも車両左右方向の寸法が大きいものとなっている。したがって、ＨＵＤ装置１００の光学系は、この収容スペース２ａに応じて設計されている。
【００１５】
ここで本実施形態において、車両下方ＤＤとは、車両１が平地を走行するとき又は平地に停止するときに重力が生ずる方向を示す。車両上方ＵＤとは車両下方ＤＤの反対方向を示す。車両前方ＦＤとは、座席４に着座した乗員が正面を向く方向を示す。車両後方ＢＤとは、車両前方ＦＤの反対方向を示す。車両左方ＬＤとは、車両前方ＦＤを向く乗員からみた左の方向を示す。車両右方ＲＤとは、車両前方ＦＤを向く乗員からみた右の方向を示す。さらに、車両上下方向とは、車両上方ＵＤ及び車両下方ＤＤを示すものとする。車両前後方向とは、車両前方ＦＤ及び車両後方ＢＤを示すものとする。車両左右方向とは、車両左方ＬＤ及び車両右方ＲＤを示すものとする。
【００１６】
また、画像が虚像表示されるときに車両上下方向に沿う方向を、画像の縦方向ＶＤと定義し、画像が虚像表示されるときに車両左右方向に沿う方向を、画像の横方向ＨＤと定義する。
【００１７】
このようなＨＵＤ装置１００の具体的構成を、図２〜５に基づいて、以下に説明する。ＨＵＤ装置１００は、図２に示すように、投射器１０、副鏡３０、及び凹面鏡４０を備えており、これらは、収容スペース２ａに対応した形状のハウジング内に収容されている。
【００１８】
投射器１０は、図３に示すように、光源１２、集光レンズ１４、拡散板１６、投射レンズ１８、及び液晶パネル２０を有し、例えば箱状の投射器ケースにこれらを収容して形成されている。
【００１９】
光源１２は、例えば複数の発光ダイオード素子であり、光源用回路基板１２ａ上に配置されている。光源１２は、光源用回路基板１２ａ上の配線パターンを通じて、電源と電気的に接続されている。光源１２は、通電により電流量に応じた発光量にて光源光を発する。これにより、光源１２は、光源光を集光レンズ１４へ向けて投射する。より詳細には、光源１２は、例えば青色発光ダイオードを蛍光体で覆うことにより、疑似白色での発光が実現されている。
【００２０】
集光レンズ１４は、合成樹脂ないしはガラス等からなる透光性の凸レンズであり、光源１２と拡散板１６との間に配置されている。集光レンズ１４は、光源からの光源光を集光して拡散板１６へ向けて射出する。
【００２１】
拡散板１６は、合成樹脂ないしはガラス等により形成された板であり、集光レンズ１４と投射レンズ１８との間に配置されている。拡散板１６は、拡散により輝度の均一性を調整した光源光を投射レンズ１８へ向けて射出する。
【００２２】
投射レンズ１８は、合成樹脂ないしはガラス等からなる透光性の凸レンズであり、拡散板１６と液晶パネル２０との間に配置されている。投射レンズ１８は、拡散板１６からの光源光を集光して液晶パネル２０へ向けて投射する。
【００２３】
液晶パネル２０は、例えば薄膜トランジスタ（Thin film Transistor、ＴＦＴ）を用いた液晶パネルであって、画像の縦方向ＶＤ及び横方向ＨＤの２次元方向に配列された複数の液晶画素から形成されるアクティブマトリクス型の液晶パネルである。液晶パネル２０では、一対の偏光板及び当該一対の偏光板に挟まれた液晶層等が積層されている。偏光板は、電場ベクトルが所定方向の光を透過させ、電場ベクトルが所定方向と実質垂直な方向の光を遮光する性質を有し、一対の偏光板は当該所定方向を互いに実質直交して配置される。液晶層は、液晶画素毎の電圧印加により、印加電圧に応じて液晶層に入射する光の偏光方向を回転させることが可能となっている。
【００２４】
したがって、液晶パネル２０が液晶画素毎の光源光の透過率を制御することで、投射器１０は、画像を投射することが可能となっている。ここで、投射器１０から投射される画像は、偏光板の配置により、当該画像の縦方向ＶＤとは交差する偏光方向ＰＤに偏光する光として投射される。ここで偏光方向ＰＤは、画像の縦方向ＶＤに対して４５°以上の角度をなす方向であり、特に本実施形態では画像の横方向ＨＤに実質平行な方向となっている。なお、本実施形態の液晶パネル２０は、矩形状に形成されており、画像の横方向ＨＤの寸法が縦方向ＶＤの寸法よりも大きくされた横長のパネルである。
【００２５】
このような投射器１０からの画像の光により、図２，４に示すように、副鏡３０、凹面鏡４０及びウインドシールド３を介した光路ＯＰが構成されている。具体的に、第１実施形態では、投射器１０から副鏡３０に至る光路ＯＰ１が車両左右方向に沿って構成されており、副鏡３０から凹面鏡４０に至る光路ＯＰ２が車両前後方向に沿って構成されており、凹面鏡４０からウインドシールド３に至る光路ＯＰ３が車両上下方向に沿って構成されている。
【００２６】
光路ＯＰ上に配置される副鏡３０は、図５に詳細を示すように、位相差板３２及び誘電体多層膜３４を有しており、これらを重ねて平板状に形成されている。位相差板３２は、例えばサファイヤガラスないしはポリカーボネイト樹脂等により、板状に形成された位相子である。位相差板３２は、副鏡３０の表側、すなわち画像の光の入反射側に配置されている。
【００２７】
誘電体多層膜３４は、位相差板３２よりも裏側に配置され、２種類以上の屈折率の異なる誘電体からなる薄膜を、表側面３０ａの法線方向ＮＤに積層して形成されている。本実施形態における誘電体多層膜は、例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）又は二酸化チタン（ＴｉＯ２）等からなる誘電体膜を含む、１０層の多層膜となっている。
【００２８】
各誘電体膜における各膜厚は、赤外光反射率が可視光反射率よりも低くなるような反射特性を得るために、例えばコンピュータによる計算によって適宜設定される。なお、この反射特性は、必ずしもすべての波長の赤外光及び可視光に対して成立する必要はなく、赤外光の各波長に対する反射率の平均値が、可視光の各波長に対する反射率の平均値よりも低くなっていれば足りる。
【００２９】
なお、位相差板３２の表面に誘電体多層膜を蒸着することで、副鏡３０は形成されているのである。
【００３０】
副鏡３０は、投射器１０側からの画像の光を反射によりウインドシールド３側の凹面鏡４０へ折返す反射鏡となっている。第１実施形態の副鏡３０では、画像の光が当該画像の横方向ＨＤに沿って折返されるようになっている。
【００３１】
ここで、折返しの判定方法としては、画像が虚像表示されるときの画像の縦方向ＶＤ及び横方向ＨＤ、又は、投射器１０の液晶パネル２０における画像の縦方向ＶＤ及び横方向ＨＤをベクトルとして光路ＯＰに沿って副鏡３０まで射影していく。そして、副鏡３０の表側面３０ａに射影されたこれらベクトルと、副鏡３０への入射光及び反射光の光路ＯＰを表側面３０ａに正射影した折返し射影線ＰＬ（図２参照）とを比較する。すなわち、表側面３０ａにおいて、仮想の折返し射影線ＰＬが、縦方向ＶＤを射影したベクトルよりも横方向ＨＤを射影したベクトルの方向に近ければ、当該副鏡３０は、画像の光を画像の横方向ＨＤに沿って折返すものであると言える。
【００３２】
また、位相差板３２の位相差は、斜めに（例えば４５°の入射角で）入射及び反射する画像の光に対して片道１／２波長分、生ずるように設定されている。位相差板３２の速軸方向は、入射する画像の縦方向ＶＤ及び横方向ＨＤに対して斜め方向に、例えば画像の縦方向ＶＤ及び横方向ＨＤに対してそれぞれ４５°をなす角度で設定される。このような構成により、副鏡は、画像の光に対して、Ｓ偏光反射率とＰ偏光反射率が異なるものとなっており、Ｐ偏光反射率がＳ偏光反射率よりも高くなっている。特に本実施形態では、Ｓ偏光反射率とＰ偏光反射率との差は５％以上となっている。
【００３３】
光路ＯＰ上に配置される凹面鏡４０は、図２，４に示すように、合成樹脂ないしはガラス等からなる基材の表面に、反射面４０ａとしてアルミニウムを蒸着させること等により形成されている。反射面４０ａは、凹面鏡４０の中心が凹む凹面として、滑らかな曲面状に形成されている。そして、凹面鏡４０は、副鏡３０からの画像の光を反射により当該画像の縦方向ＶＤに沿ってウインドシールド３へ折返す。
【００３４】
ここで、投射器１０から投射された画像の光についてより詳細に説明する。図４，５に示すように、投射器１０からの画像の光は、Ｐ偏光の光として、副鏡３０の位相差板３２に斜めに入射する。位相差板３２を透過する画像の光は、当該位相差板３２の作用ＲＥＡにより、誘電体多層膜３４との界面３０ｂに到達するときには、Ｓ偏光に変換される。ここで、誘電体多層膜３４は、Ｓ偏光反射率がＰ偏光反射率よりも高いものであるため、画像の光は、高反射率にて反射される。誘電体多層膜３４にて反射された画像の光は、再び位相差板３２を透過するが、位相差板３２の作用ＲＥＢにより、Ｐ偏光に変換されて、凹面鏡４０へ向かうこととなる。
【００３５】
一方、太陽光等の外光が、図１，２に示すように、ＨＵＤ装置１００に入射する場合がある。具体的に、外光が例えば車両上方ＵＤからウインドシールド３を透過すると、ウインドシールド３のＳ偏光反射率がＰ偏光反射率よりも高いため、ウインドシールド３に対するＰ偏光成分が多い部分偏光となる。インストルメントパネル２内から、当該インストルメントパネル２よりも車両上方ＵＤに投影される画像を基準として換言すれば、外光は、画像の縦方向ＶＤに対応した方向に沿った部分偏光となり、光路ＯＰ３を逆行する。なお、例えば外光を太陽光とした場合、車両１の向き及び時間等の状況に応じてウインドシールド３の入射方向は変わることとなるが、ＨＵＤ装置１００に入射する外光については、多少の方向誤差はあっても、このような部分偏光となる。
【００３６】
したがって、図５に示すように、凹面鏡４０に反射された外光は、副鏡３０に対してはＳ偏光成分が多い状態で、副鏡３０の位相差板３２に斜めに入射する。位相差板３２を透過する画像の光は、位相差板３２の作用ＲＥＣにより、誘電体多層膜３４との界面３０ｂに到達するときには、Ｐ偏光成分が多い状態となる。ここで、誘電体多層膜３４は、Ｓ偏光反射率がＰ偏光反射率よりも高いものであるため、画像の光は、高透過率にて透過する。このようにして、外光の多くが光路ＯＰ上から分離される。
【００３７】
なお、図２，５では、画像の光の偏光状態及び外光の偏光状態が矢印にて模式的に示されている。ただし、外光については、部分偏光であることは図示上省略し、成分の多い方向を示す。
【００３８】
（作用効果）
以上説明した第１実施形態の作用効果を以下に説明する。
【００３９】
第１実施形態によると、投射器１０と投影部材としてのウインドシールド３との間の光路ＯＰ上における反射鏡としての副鏡３０には、投射器１０側から画像の光が入射すると共に、ウインドシールド３を透過してＨＵＤ装置１００内に外光が入射し得る。例えば外光が画像の縦方向ＶＤに対応した方向に沿った部分偏光である場合に、当該外光と、画像の縦方向ＶＤと交差する偏光方向ＰＤに偏光する画像の光とは、異なる方向に偏光するものとなる。ここで、副鏡３０は、Ｓ偏光反射率とＰ偏光反射率とが異なるので、副鏡３０の折返し方向に応じて、画像の光のウインドシールド３側への反射率を向上させつつ、外光の投射器１０側への反射率を低下させることが可能となる。以上により、外光を効率的にカットすることで、投射器１０の温度上昇を抑制するＨＵＤ装置１００を提供することができる。
【００４０】
また、第１実施形態によると、副鏡３０は、画像の光を画像の横方向ＨＤに沿って折返し、Ｐ偏光反射率がＳ偏光反射率よりも高い。このようにすることで、確実に、画像の縦方向ＶＤとは交差する偏光方向ＰＤに偏光する画像の光のウインドシールド３側への反射率を向上させつつ、画像の縦方向ＶＤに対応した方向に沿った部分偏光となり易い外光の投射器１０側への反射率を低下させることができる。
【００４１】
また、第１実施形態によると、副鏡３０は、当該副鏡３０の表側に配置される位相差板３２と、当該位相差板３２よりも裏側に配置される誘電体多層膜３４とを有する。このような副鏡３０では、位相差板３２が入射光の偏光を変化させて当該入射光を誘電体多層膜３４に入射させることが可能となるので、誘電体多層膜３４における反射率が制御可能となる。したがって、容易にＰ偏光反射率をＳ偏光反射率よりも高くすることができ、外光を効率的にカットすることができる。
【００４２】
また、第１実施形態によると、誘電体多層膜３４は、赤外光反射率が可視光反射率よりも低い反射特性である。これによれば、画像の光は可視光として高い反射率でウインドシールド３側に反射しつつ、熱の原因となる外光のうち赤外光の投射器１０側への反射は抑制される。したがって、投射器１０の温度上昇を抑制することができる。
【００４３】
また、第１実施形態によると、Ｓ偏光反射率とＰ偏光反射率との差は、５％以上である。このようにすることで、確実に、画像の光のウインドシールド３側への反射率を向上させつつ、外光の投射器１０側への反射率を低下させることが可能となる。
【００４４】
また、第１実施形態によると、偏光方向ＰＤは、画像の縦方向ＶＤに対して４５°以上の角度をなす方向である。このようにすることで、外光と画像の光とは、確実に異なる方向に偏光するものとなるので、画像の光のウインドシールド３側への反射率を向上させつつ、外光の投射器１０側への反射率を低下させることが可能となる。
【００４５】
（第２実施形態）
図６〜８に示すように、本発明の第２実施形態は第１実施形態の変形例である。第２実施形態について、第１実施形態とは異なる点を中心に説明する。
【００４６】
第２実施形態のＨＵＤ装置２００は、図６，７に示すように、第１実施形態と同様に、車両１のインストルメントパネル２内の収容スペース２０２ａに収容されている。ここで、第２実施形態において、収容スペース２０２ａは、車両左右方向の寸法よりも車両上下方向の寸法が大きいものとなっている。したがって、ＨＵＤ装置２００の光学系は、この収容スペース２０２ａに応じて設計されている。
【００４７】
投射器１０からの画像の光により、副鏡２３０、凹面鏡４０及びウインドシールド３を介した光路ＯＰが構成されている。具体的に、第２実施形態では、投射器１０から副鏡２３０に至る光路ＯＰ１が車両上下方向に沿って構成されており、副鏡２３０から凹面鏡４０に至る光路ＯＰ２が車両前後方向に沿って構成されている。また、第１実施形態と同様に、凹面鏡４０からウインドシールド３に至る光路ＯＰ３が車両上下方向に沿って構成されている。
【００４８】
第２実施形態の副鏡３０は、図８に詳細を示すように、透光板２３６及び誘電体多層膜２３４を有しており、これらを重ねて平板状に形成されている。誘電体多層膜２３４は、副鏡３０の表側、すなわち投射器１０からの画像の光の入射側に配置されている。誘電体多層膜２３４の他の構成については、第１実施形態の誘電体多層膜３４と同様であるため、説明を省略する。
【００４９】
透光板２３６は、誘電体多層膜２３４よりも裏側に配置され、合成樹脂ないしはガラス等により、平板状に形成されている。なお、透光板２３６の表面に誘電体多層膜２３４を蒸着することで、副鏡は形成されているのである。
【００５０】
このような誘電体多層膜２３４により、副鏡２３０は、画像の光に対して、Ｓ偏光反射率とＰ偏光反射率が異なるものとなっており、Ｓ偏光反射率がＰ偏光反射率よりも高くなっている。特に本実施形態では、Ｓ偏光反射率とＰ偏光反射率との差は５％以上となっている。そして副鏡２３０は、投射器１０側からの画像の光を反射によりウインドシールド３側の凹面鏡４０へ折返す反射鏡となっている。第２実施形態の副鏡２３０では、画像の光が当該画像の縦方向ＶＤに沿って折返されるようになっている。
【００５１】
ここで、投射器１０から投射された画像の光についてより詳細に説明する。投射器１０からの画像の光は、Ｓ偏光の光として、副鏡２３０の誘電体多層膜２３４に斜めに入射する。ここで、副鏡２３０の誘電体多層膜２３４は、Ｓ偏光反射率がＰ偏光反射率よりも高いものであるため、画像の光は、高反射率にて反射される。そして、凹面鏡４０へ向かうこととなる。
【００５２】
一方、太陽光等の外光がＨＵＤ装置２００に入射し、凹面鏡４０に反射されると、副鏡３０に対してはＰ偏光成分が多い状態で、副鏡２３０の誘電体多層膜２３４に斜めに入射する。ここで、副鏡２３０の誘電体多層膜２３４は、Ｓ偏光反射率がＰ偏光反射率よりも高いものであるため、外光は、当該誘電体多層膜２３４を高透過率にて透過し、さらには透光板２３６を透過する。このようにして、外光の多くが光路ＯＰ上から分離される。
【００５３】
このような第２実施形態によると、反射鏡としての副鏡２３０は、画像の光を画像の縦方向ＶＤに沿って折返し、Ｓ偏光反射率がＰ偏光反射率よりも高い。したがって、確実に、画像の縦方向ＶＤとは交差する偏光方向ＰＤに偏光する画像の光のウインドシールド３側への反射率を向上させつつ、画像の縦方向ＶＤに対応した方向に沿った部分偏光となり易い外光の投射器１０側への反射率を低下させることができる。
【００５４】
また、第２実施形態によると、副鏡２３０は、表側面２３０ａの法線方向ＮＤに沿って誘電体が積層される誘電体多層膜２３４を有する。表側面２３０ａの法線方向ＮＤに沿って誘電体が積層されているので、例えば製造時において副鏡３０が法線方向ＮＤを軸として回転して設置されてしまったとしても、Ｓ偏光反射率がＰ偏光反射率よりも高い状態が維持されるため、外光を効率的にカットすることができる。したがって、製造時における副鏡３０の回転公差を考慮しなくてよいので、投射器１０の温度上昇を抑制するＨＵＤ装置２００を容易に提供することができる。
【００５５】
（第３実施形態）
図９に示すように、本発明の第３実施形態は第２実施形態の変形例である。第３実施形態について、第１実施形態とは異なる点を中心に説明する。
【００５６】
第３実施形態のＨＵＤ装置３００における副鏡３３０は、第２実施形態と同様に、透光板３３６及び誘電体多層膜３３４を有しているが、第２実施形態とは異なり、凸面鏡状に形成されている。
【００５７】
具体的に、透光板３３６は、表側の中央が凸となる曲面板状に形成されており、当該表側に、誘電体多層膜３３４を蒸着することで、副鏡３３０は形成されている。誘電体多層膜３３４は、曲面に従って積層されている他は、第１実施形態の誘電体多層膜３４と同様であるため、説明を省略する。
【００５８】
このような第３実施形態によると、反射鏡としての副鏡３３０は、凸面鏡状に形成される。この副鏡３３０によれば、外光の一部が当該副鏡３３０に反射されても、他方向に拡がることとなるので、投射器１０への到達率をさらに抑制することができ、投射器１０の温度上昇を抑制することができる。
【００５９】
（他の実施形態）
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明は、それらの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。
【００６０】
具体的に、変形例１としては、光路ＯＰ上に、レンズ、ミラー等の光学素子が追加配置されてもよい。
【００６１】
変形例２としては、投影部材として、ウインドシールド３の代わりに、車両と別体となっているコンバイナを車両内に設置して、当該コンバイナに画像を投影するものであってもよい。
【００６２】
第１実施形態に関する変形例３としては、副鏡３０は、誘電体多層膜３４よりも裏側に配置される透光板を、例えば強度確保のために、有していてもよい。
【００６３】
第２実施形態に関する変形例４としては、投射器１０側からの画像の光を反射により当該画像の縦方向ＶＤに沿ってウインドシールド３へ折返す凹面鏡４０を、Ｓ偏光反射率がＰ偏光反射率よりも高い反射鏡とした構成にしてもよい。この場合、副鏡を別途設けなくてもよい。
【００６４】
変形例５としては、投射器１０の液晶素子の配列方向は、画像の縦方向ＶＤ及び横方向ＨＤに対応していなくてもよい。すなわち、投射器１０の液晶素子の配列方向に対する斜め方向が、画像の縦方向ＶＤ又は横方向ＨＤに対応していてもよい。
上述した実施形態の技術的特徴をまとめると、以下の通りである。
（技術的特徴１）
ヘッドアップディスプレイ装置は、
車両（１）のインストルメントパネル（２）に搭載され、インストルメントパネルよりも車両上方（ＵＤ）に位置する投影部材（３）に、画像を投影することにより、画像を乗員により視認可能に虚像表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
画像が虚像表示されるときに車両の上下方向に沿う方向を、画像の縦方向（ＶＤ）と定義すると、
画像の縦方向とは交差する偏光方向（ＰＤ）に偏光する光として画像を投射する投射器（１０）と、
投射器と投影部材との間の光路（ＯＰ）上において、投射器側からの画像の光を反射により投影部材側へ折返す反射鏡であって、投射器からの光に対して、Ｓ偏光反射率とＰ偏光反射率とが異なる反射鏡（３０，２３０，３３０）とを備える。
【符号の説明】
【００６５】
１００，２００，３００  ＨＵＤ装置、１  車両、２  インストルメントパネル、３  ウインドシールド（投影部材）、１０  投射器、３０，２３０，３３０  副鏡（反射鏡）、３２  位相差板、３０ａ、２３０ａ  表側面、３４，２３４  誘電体多層膜、ＵＤ  車両上方、ＶＤ  画像の縦方向、ＨＤ  画像の横方向、ＰＤ  偏光方向、ＯＰ  光路、ＮＤ  法線方向
【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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