(57)【要約】【課題】画像反射面から遠距離に表示させる虚像と近距離に表示させる虚像とで距離差を大きくすることが可能なヘッドアップディスプレイ装置を提供する。【解決手段】画像反射面２から遠距離に虚像Ｖ１を表示させるための遠距離用光学系１１と近距離に虚像Ｖ２を表示させるための近距離用光学系１２の間に、ある波長帯域の光は反射しこの波長帯域を除くある波長帯域の光は透過する分光特性を有する光学フィルタ１３を設け、この光学フィルタ１３により遠距離用光学系１１および近距離用光学系１２の表示光の光路を揃えて画像反射面２に導く構成とし、さらに遠距離用光学系１１と近距離用光学系１２のパワーを異なるものとする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察者と対向する画像反射面において第１の画像表示素子および第２の画像表示素子からの表示光を前記観察者側に反射させ、前記画像反射面越しに前記第１の画像表示素子および前記第２の画像表示素子に表示された画像を虚像として拡大表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記第１の画像表示素子に表示された画像の虚像を、前記画像反射面から遠距離に表示させる遠距離用光学系と、
該遠距離用光学系とは異なるパワーを有し、前記第２の画像表示素子に表示された画像の虚像を、前記画像反射面から近距離に表示させる近距離用光学系と、
第１の波長帯域の光は反射し該第１の波長帯域を含まない第２の波長帯域の光は透過する分光特性を有する光学フィルタとを備え、
前記遠距離用光学系と前記近距離用光学系は、前記光学フィルタを挟んで配置されている
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】
前記光学フィルタは、平行平面板状の透光性基板の少なくとも一方の面に前記分光特性を有するフィルタ層が形成されたものである
請求項１記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項３】
前記光学フィルタは、透光性基板の一方の面に前記分光特性を有するフィルタ層が形成されたものであり、
該フィルタ層が、前記遠距離用光学系と前記近距離用光学系のうち表示光が反射される光学系と対向している
請求項１または２記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項４】
前記遠距離用光学系から射出された表示光は、前記光学フィルタを透過し、
前記近距離用光学系から射出された表示光は、前記光学フィルタで反射する
請求項１から３のいずれか１項記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項５】
前記遠距離用光学系から射出された表示光は、前記光学フィルタで反射し、
前記近距離用光学系から射出された表示光は、前記光学フィルタを透過する
請求項１から３のいずれか１項記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項６】
前記分光特性は、ＲＧＢ各々の波長帯域を複数の副波長帯域に分割し、ＲＧＢ各々の副波長帯域の一部の組合せから構成される波長帯域を第１のＲＧＢ帯域とし、ＲＧＢ各々において前記第１のＲＧＢ帯域とは異なる副波長帯域の組合せから構成される波長帯域を第２のＲＧＢ帯域とし、前記第１のＲＧＢ帯域と前記第２のＲＧＢ帯域のいずれか一方を反射し他方を透過する特性である
請求項１〜５記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項７】
前記第１のＲＧＢ帯域が、ＲＧＢ各々において最も短波側の副波長帯域を含み、
前記第１のＲＧＢ帯域が、前記遠距離用光学系から射出された表示光の光路に割り当てられ、
前記第２のＲＧＢ帯域が、前記近距離用光学系から射出された表示光の光路に割り当てられている
請求項６記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項８】
前記第１の画像表示素子の光源および／または前記第２の画像表示素子の光源は、発光ダイオードで構成されている
請求項１から７のいずれか１項記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項９】
前記第１の画像表示素子の光源および／または前記第２の画像表示素子の光源は、レーザーで構成されている
請求項１から７のいずれか１項記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項１０】
前記第１の画像表示素子の光源および／または前記第２の画像表示素子の光源は、発光ダイオードおよびレーザーの組合せで構成されている
請求項１から７のいずれか１項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、自動車等の移動体用のヘッドアップディスプレイ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車等の運転者に対して方向指示、注意喚起、および／または走行速度等の情報を表示する装置として、ヘッドアップディスプレイ装置が知られている。ヘッドアップディスプレイ装置は、表示する画像の虚像をフロントウィンドウまたはコンバイナ等の画像反射面に映し出して、運転者が視界から目をそらすことなく自動車等の運転に必要な情報を認識することができるようにするためのものである。
【０００３】
ヘッドアップディスプレイ装置で表示する情報のうち、方向指示および／または注意喚起等の情報のように運転者の前方視界中に表示した方が好ましい情報は、画像反射面から遠距離に虚像を表示させることで、運転者の視線および／または焦点の移動を抑えることができる。
【０００４】
逆に、走行速度等の情報のように車のコンソール近傍に表示した方が好ましい情報は、画像反射面から近距離に虚像を表示させることで、運転者の視線および／または焦点の移動を抑えることができる。
【０００５】
そのため、画像反射面からの距離が異なる複数の位置に虚像を表示可能なヘッドアップディスプレイ装置として、特許文献１、２が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−１７９９３５号公報
【特許文献２】特許第４８１６６０５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のような画像反射面からの距離が異なる複数の位置に虚像を表示可能なヘッドアップディスプレイ装置では、画像反射面から遠距離に表示させる虚像と近距離に表示させる虚像とで距離差をなるべく大きくしたいという要望がある。例えば近年の自動車用ヘッドアップディスプレイ装置では、遠距離に表示させる虚像の位置は画像反射面から１０ｍ程度、近距離に表示させる虚像の位置は画像反射面から２ｍ程度の位置に設定できるものが望まれている。
【０００８】
これに対して、特許文献１の装置は、一つの画像表示素子の中に遠距離の虚像を表示するための領域と近距離の虚像を表示するための領域を設けるとともに、各領域の光源を異なる波長とし、さらに画像表示素子から射出された表示光を画像反射面に拡大投射するための凹面鏡の表面に波長選択性を持った分離膜を形成した構成となっている。
【０００９】
この凹面鏡の表面と裏面では異なるパワーとなっており、遠距離虚像表示領域の表示光と近距離虚像表示領域の表示光を異なる面で反射させることで反射時のパワーを変化させて、画像反射面からの虚像の位置を変化させている。
【００１０】
しかしながら、このような方式では、一枚の凹面鏡の表面と裏面でパワーを変えているため２つの面で大きく形状を異ならせることが難しく、また一つの画像表示素子の中に遠距離虚像表示領域と近距離虚像表示領域を設けており、凹面鏡と各表示領域の位置関係を互いに独立して変化させることができないため、２つの領域の表示光の光路長に差をつけることも難しい。そのため、画像反射面から遠距離に表示させる虚像と近距離に表示させる虚像とで距離差を大きくとることが難しいという問題がある。
【００１１】
また、特許文献２の装置は、画像反射面から遠距離に虚像を表示させるための遠距離用光学系と近距離に虚像を表示させるための遠距離用光学系の間に、ある波長帯域の光は反射しこの波長帯域を除くある波長帯域の光は透過する分光特性を有する光学フィルタを設け、この光学フィルタにより遠距離用光学系および近距離用光学系の表示光の光路を揃えて画像反射面に導く構成となっている。
【００１２】
特許文献２の装置では、遠距離用光学系と近距離用光学系の構成は同じで、光学フィルタからの各光学系の距離を異ならせることで、画像反射面からの虚像の位置を変化させている。
【００１３】
しかしながら、自動車等の移動体においてヘッドアップディスプレイ装置を設置できる空間には限りがあるため、光学フィルタから遠距離用光学系をあまり離すことができず、画像反射面から遠距離に表示させる虚像と近距離に表示させる虚像とで距離差を大きくとることが難しいという問題がある。
【００１４】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、画像反射面から遠距離に表示させる虚像と近距離に表示させる虚像とで距離差を大きくすることが可能なヘッドアップディスプレイ装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明のヘッドアップディスプレイ装置は、観察者と対向する画像反射面において第１の画像表示素子および第２の画像表示素子からの表示光を観察者側に反射させ、画像反射面越しに第１の画像表示素子および第２の画像表示素子に表示された画像を虚像として拡大表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、第１の画像表示素子に表示された画像の虚像を、画像反射面から遠距離に表示させる遠距離用光学系と、遠距離用光学系とは異なるパワーを有し、第２の画像表示素子に表示された画像の虚像を、画像反射面から近距離に表示させる近距離用光学系と、第１の波長帯域の光は反射しこの第１の波長帯域を含まない第２の波長帯域の光は透過する分光特性を有する光学フィルタとを備え、遠距離用光学系と近距離用光学系は、光学フィルタを挟んで配置されていることを特徴とするものである。
【００１６】
ここで、「遠距離／近距離」とは、具体的な距離を示すものではなく、画像反射面からの虚像の位置を相対的に示したものである。
【００１７】
また、「第１の波長帯域の光は反射し…第２の波長帯域の光は透過する分光特性」とは、第１の波長帯域の光の反射率が少なくとも５０％以上であり、第２の波長帯域の光の透過率が少なくとも５０％以上の分光特性を意味するものである。
【００１８】
本発明のヘッドアップディスプレイ装置において、光学フィルタは、平行平面板状の透光性基板の少なくとも一方の面に上記分光特性を有するフィルタ層が形成されたものであることが好ましい。
【００１９】
また、光学フィルタは、透光性基板の一方の面に上記分光特性を有するフィルタ層が形成されたものであり、このフィルタ層が、遠距離用光学系と近距離用光学系のうち表示光が反射される光学系と対向していることが好ましい。
【００２０】
また、遠距離用光学系から射出された表示光は、光学フィルタを透過し、近距離用光学系から射出された表示光は、光学フィルタで反射するように構成してもよいし、遠距離用光学系から射出された表示光は、光学フィルタで反射し、近距離用光学系から射出された表示光は、光学フィルタを透過するように構成してもよい。
【００２１】
また、上記分光特性は、Ｒ（Red）Ｇ（Green）Ｂ（Blue）各々の波長帯域を複数の副波長帯域に分割し、ＲＧＢ各々の副波長帯域の一部の組合せから構成される波長帯域を第１のＲＧＢ帯域とし、ＲＧＢ各々において第１のＲＧＢ帯域とは異なる副波長帯域の組合せから構成される波長帯域を第２のＲＧＢ帯域とし、第１のＲＧＢ帯域と第２のＲＧＢ帯域のいずれか一方を反射し他方を透過する特性とすることが好ましい。
【００２２】
このとき、第１のＲＧＢ帯域が、ＲＧＢ各々において最も短波側の副波長帯域を含み、第１のＲＧＢ帯域が、遠距離用光学系から射出された表示光の光路に割り当てられ、第２のＲＧＢ帯域が、近距離用光学系から射出された表示光の光路に割り当てられていることが好ましい。
【００２３】
また、第１の画像表示素子の光源および／または第２の画像表示素子の光源は、発光ダイオード（LED：Light Emitting Diode）で構成してもよいし、レーザーで構成してもよいし、発光ダイオードおよびレーザーの組合せで構成してもよい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のヘッドアップディスプレイ装置は、画像反射面から遠距離に虚像を表示させるための遠距離用光学系と近距離に虚像を表示させるための近距離用光学系の間に、ある波長帯域の光は反射しこの波長帯域を除くある波長帯域の光は透過する分光特性を有する光学フィルタを設け、この光学フィルタにより遠距離用光学系および近距離用光学系の表示光の光路を揃えて画像反射面に導く構成とし、さらに遠距離用光学系と近距離用光学系のパワーを異なるものとしたので、画像反射面から遠距離に表示させる虚像と近距離に表示させる虚像とで距離差を大きくすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態にかかるヘッドアップディスプレイ装置を搭載した自動車の運転席の模式図
【図２】上記ヘッドアップディスプレイ装置の遠距離用光学系の概略構成図
【図３】上記ヘッドアップディスプレイ装置の近距離用光学系の概略構成図
【図４】上記ヘッドアップディスプレイ装置のプロジェクションユニットの概略構成図
【図５】上記ヘッドアップディスプレイ装置の光学フィルタの概略構成図
【図６】上記ヘッドアップディスプレイ装置の光学フィルタの分光特性を説明するための図
【図７】上記ヘッドアップディスプレイ装置における虚像の表示態様を示す図
【図８】上記ヘッドアップディスプレイ装置におけるその他の虚像の表示態様を示す図
【図９】上記ヘッドアップディスプレイ装置におけるその他の虚像の表示態様を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態にかかるヘッドアップディスプレイ装置を搭載した自動車の運転席の模式図、図２は上記ヘッドアップディスプレイ装置の遠距離用光学系の概略構成図、図３は上記ヘッドアップディスプレイ装置の近距離用光学系の概略構成図、図４は上記ヘッドアップディスプレイ装置のプロジェクションユニットの概略構成図、図５は上記ヘッドアップディスプレイ装置の光学フィルタの概略構成図である。
【００２７】
図１に示すように、本実施形態のヘッドアップディスプレイ装置１０は、運転者（観察者）１と対向するフロントウィンドウ（画像反射面）２において第１の画像表示素子および第２の画像表示素子からの表示光を運転者１側に反射させ、フロントウィンドウ２越しに第１の画像表示素子に表示された画像を虚像Ｖ１、第２の画像表示素子に表示された画像を虚像Ｖ２として拡大表示するものである。
【００２８】
このヘッドアップディスプレイ装置１０は、第１の画像表示素子に表示された画像の虚像Ｖ１を、フロントウィンドウ２から遠距離に表示させる遠距離用光学系１１と、遠距離用光学系１１とは異なるパワーを有し、第２の画像表示素子に表示された画像の虚像Ｖ２を、フロントウィンドウ２から近距離に表示させる近距離用光学系１２と、第１の波長帯域の光は反射しこの第１の波長帯域を含まない第２の波長帯域の光は透過する分光特性を有する光学フィルタ１３とを備え、遠距離用光学系１１と近距離用光学系１２は、光学フィルタ１３を挟んで配置されたものである。
【００２９】
図２に示すように、遠距離用光学系１１は、第１の画像表示素子を備えたプロジェクションユニット２０ａと、このプロジェクションユニット２０ａから射出された表示光を投影させるディフューザー２１ａと、このディフューザー２１ａから射出された表示光を後述の凹面ミラー２３ａへ向けて反射させる平面ミラー２２ａと、この平面ミラー２２ａから到達した表示光を光学フィルタ１３へ向けて反射させる凹面ミラー２３ａとから構成されている。
【００３０】
図３に示すように、近距離用光学系１２は、第２の画像表示素子を備えたプロジェクションユニット２０ｂと、このプロジェクションユニット２０ｂから射出された表示光を投影させるディフューザー２１ｂと、このディフューザー２１ｂから射出された表示光を後述の凹面ミラー２３ｂへ向けて反射させる平面ミラー２２ｂと、この平面ミラー２２ｂから到達した表示光を光学フィルタ１３へ向けて反射させる凹面ミラー２３ｂとから構成されている。
【００３１】
遠距離用光学系１１および近距離用光学系１２は、それぞれの投写距離に最適化された構成とされている。フロントウィンドウ２から遠距離に虚像を表示させる場合、すなわち光学系の投写距離を遠くする場合は、光学系がより強いパワーを必要とするため、遠距離用光学系１１の凹面ミラー２３ａは、近距離用光学系１２の凹面ミラー２３ｂのパワーよりも強くなるように構成されており、これにより第１の画像表示素子（遠距離用）に表示された画像の虚像Ｖ１が、第２の画像表示素子（近距離用）に表示された画像の虚像Ｖ２と比較して、フロントウィンドウ２から遠距離に表示されるようにしている。
【００３２】
このように、遠距離用光学系１１および近距離用光学系１２について、凹面ミラーのパワーおよび配置を含めて、必要な投射距離に最適化された光学系によって虚像が表示されるため、投写距離（虚像表示位置）の設定自由度を高くすることができる。
【００３３】
また、ディフューザー２１ａおよび２１ｂを介さずに虚像Ｖ１およびＶ２を投影した場合、虚像Ｖ１およびＶ２の鮮鋭度は高くなるものの虚像Ｖ１およびＶ２が明確に確認できる瞳位置の範囲が極めて狭い範囲に限られるため、フロントウィンドウ２に対して運転者１の頭が動いてしまうと視認性が低下するおそれがあるが、上記の通りディフューザー２１ａおよび２１ｂ等の拡散部材を介して虚像Ｖ１およびＶ２を投影することにより、虚像Ｖ１およびＶ２が明確に確認できる瞳位置の範囲を拡大することができる。
【００３４】
なお、本実施の形態の遠距離用光学系１１および近距離用光学系１２は、１枚の平面ミラーと１枚の凹面ミラーで構成されているが、ミラーの枚数および種類はこれに限定されるものではなく、種々の態様とすることができる。例えば、上記の構成に対して収差補正のための凹面ミラーを追加してもよいし、１枚または複数枚の凹面ミラーのみで構成してもよい。
【００３５】
遠距離用光学系１１のプロジェクションユニット２０ａと近距離用光学系１２のプロジェクションユニット２０ｂの構成は共通であり、図４に示すように、プロジェクションユニット２０ａおよび２０ｂは、赤色（Ｒ）ＬＥＤ光源３０と、緑色（Ｇ）ＬＥＤ光源３１と、青色（Ｂ）ＬＥＤ光源３２と、これらの光源から射出された光を合成するダイクロイックプリズム３３と、画像表示素子としてのＤＭＤ（Digital Micromirror Device）素子３５と、ダイクロイックプリズム３３から射出されたＲＧＢ光をＤＭＤ素子３５へ導くとともに、ＤＭＤ素子３５で反射した表示光を後述のレンズ３６へ導くＴＩＲ（Total Internal Reflection）プリズム３４と、ＴＩＲプリズム３４から射出した表示光をディフューザー２１ａまたは２１ｂへ投射するレンズ３６とから構成されている。
【００３６】
ここで、遠距離用光学系１１のプロジェクションユニット２０ａ中のＤＭＤ素子３５が第１の画像表示素子に相当し、近距離用光学系１２のプロジェクションユニット２０ｂ中のＤＭＤ素子３５が第２の画像表示素子に相当する。
【００３７】
上記の通り、本実施の形態においてＤＭＤ素子３５の光源は、点灯および消灯の応答性が良いＬＥＤで構成しているため、光源を高速制御することができる。
【００３８】
なお、プロジェクションユニット２０ａおよび２０ｂの構成は、上記に限定されるものではなく、種々の態様とすることができる。例えば、ダイクロイックプリズムの代わりにダイクロイックミラーやカラーホイール等を用いてもよい。また、ＬＥＤ光源の代わりにレーザー光源や電球等を用いてもよい。また、ＤＭＤ素子の代わりに透過型や反射型の液晶またはＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ミラー等を用いてもよい。
【００３９】
図５に示すように、光学フィルタ１３は、平行平面板状の透光性基板１３ａの一方の面に所定の分光特性を有するフィルタ層１３ｂが形成されたものである。分光特性を有するフィルタ層を形成するためには、誘電体多層膜やコレステリック液晶を用いたフォトニック結晶構造を界面に形成する必要があるため、フィルタ層を形成する面が曲面になっていると生産性の面で問題を抱えることになる。そのため、フィルタ層を形成する面を平面とし、光学系のパワーとフィルタの機能を分離することによって、製品の生産性を向上させることができる。
【００４０】
なお、平行平面板状の透光性基板１３ａにおいてフィルタ層１３ｂが形成された面の反対側の面には、例えば反射防止層および／またはフィルタ層１３ｂとは異なる分光特性を有するフィルタ層等、その他の光学機能層を形成してもよい。
【００４１】
上記分光特性は、ＲＧＢ各々の波長帯域を複数の副波長帯域に分割し、ＲＧＢ各々の副波長帯域の一部の組合せから構成される波長帯域を第１のＲＧＢ帯域とし、ＲＧＢ各々において第１のＲＧＢ帯域とは異なる副波長帯域の組合せから構成される波長帯域を第２のＲＧＢ帯域とし、第１のＲＧＢ帯域と第２のＲＧＢ帯域のいずれか一方を反射し他方を透過する特性としている。
【００４２】
このような特性とすることで、遠距離用光学系１１および近距離用光学系１２の双方にＲＧＢ３原色の波長帯域を割り当てることができるため、遠距離用光学系１１により表示される虚像Ｖ１および近距離用光学系１２により表示される虚像Ｖ２の双方においてフルカラー表示が可能となる。
【００４３】
ここで、本実施の形態のフィルタ層１３ｂにおける分光特性について詳細に説明する。図６はヘッドアップディスプレイ装置の光学フィルタの分光特性を説明するための図である。
【００４４】
図６に示すように、本実施の形態のフィルタ層１３ｂにおける分光特性は、ＲＧＢ各々の波長帯域を２つの副波長帯域に分割し、ＲＧＢ各々の副波長帯域のうち短波側の副波長帯域の組合せ（図６中Ｒ１、Ｇ１、およびＢ１の組合せ）から構成される波長帯域を第１のＲＧＢ帯域（ＲＧＢ１）とし、ＲＧＢ各々の副波長帯域のうち長波側の副波長帯域の組合せ（図６中Ｒ２、Ｇ２、およびＢ２の組合せ）から構成される波長帯域を第２のＲＧＢ帯域（ＲＧＢ２）とし、図５に示すように、第１のＲＧＢ帯域（ＲＧＢ１）を反射し第２のＲＧＢ帯域（ＲＧＢ２）を透過する特性としている。また、第１のＲＧＢ帯域（ＲＧＢ１）が、遠距離用光学系１１から射出された表示光の光路に割り当てられ、第２のＲＧＢ帯域（ＲＧＢ２）が、近距離用光学系１２から射出された表示光の光路に割り当てられている。
【００４５】
具体的には、赤色（Ｒ）の波長帯域である６１０ｎｍ〜７５０ｎｍを２つの副波長帯域６１０ｎｍ〜６８０ｎｍ（Ｒ１）および６８０ｎｍ〜７５０ｎｍ（Ｒ２）に分割し、緑色（Ｇ）の波長帯域である５００ｎｍ〜５６０ｎｍを２つの副波長帯域５００ｎｍ〜５３０ｎｍ（Ｇ１）および５３０ｎｍ〜５６０ｎｍ（Ｇ２）に分割し、青色（Ｂ）の波長帯域である４３０ｎｍ〜４８０ｎｍを２つの副波長帯域４３０ｎｍ〜４５５ｎｍ（Ｂ１）および４５５ｎｍ〜４８０ｎｍ（Ｂ２）に分割し、ＲＧＢ各々の副波長帯域のうち短波側の副波長帯域の組合せ（Ｒ１、Ｇ１、およびＢ１の組合せ）から構成される波長帯域を第１のＲＧＢ帯域（ＲＧＢ１）とし、ＲＧＢ各々の副波長帯域のうち長波側の副波長帯域の組合せ（Ｒ２、Ｇ２、およびＢ２の組合せ）から構成される波長帯域を第２のＲＧＢ帯域（ＲＧＢ２）としている。
【００４６】
このように、ＲＧＢ各々の副波長帯域のうち短波側の副波長帯域を組み合わせた第１のＲＧＢ帯域（ＲＧＢ１）を遠距離用光学系１１の光路に割り当て、ＲＧＢ各々の副波長帯域のうち長波側の副波長帯域を組み合わせた第２のＲＧＢ帯域（ＲＧＢ２）を近距離用光学系１２の光路に割り当てることで、遠距離用光学系１１により表示される虚像Ｖ１は後退色、近距離用光学系１２により表示される虚像Ｖ２は進出色で表示されることになるため、進出色と後退色の特性によって遠近感を強調することができる。
【００４７】
図１および図５に示すように、本実施の形態のヘッドアップディスプレイ装置１０において、光学フィルタ１３のフィルタ層１３ｂは、表示光が反射される光学系（本実施の形態では遠距離用光学系１１）と対向している。
【００４８】
このような構成とすることで、反射側の光学系から射出された表示光を不必要に透光性基板１３ａ内に入射させることがなくなり、表示光のフィルタ層１３ｂ以外の空気接触面への入射や透光性基板１３ａ内部での吸収による減衰を避けることができるため、分光透過率の低下を抑制することができる。
【００４９】
また、遠距離用光学系１１から射出された表示光は光学フィルタ１３で反射し、近距離用光学系１２から射出された表示光は光学フィルタ１３を透過するように構成されている。自動車用のヘッドアップディスプレイ装置では、例えば方向指示および／または注意喚起等の情報のように運転者の前方視界中に表示した方が好ましい情報、すなわちフロントウィンドウ２から遠距離に表示させる虚像Ｖ１は、比較的背景輝度が高い上方視野に割り当てられることが多い。そのため、このような構成とすることで、上記の通り遠距離用光学系１１の分光透過率の低下を抑制して明るい虚像を表示することができるため、虚像の視認性を向上させることができる。
【００５０】
次に上記のように構成されたヘッドアップディスプレイ装置１０の作用について説明する。
【００５１】
遠距離用光学系１１から射出された表示光は光学フィルタ１３において反射し、近距離用光学系１２から射出された表示光は光学フィルタ１３において透過することで、２つの表示光の光路が揃えられてフロントウィンドウ２に導かれる。
【００５２】
運転者１と対向するフロントウィンドウ２において第１の画像表示素子（遠距離用）および第２の画像表示素子（近距離用）からの表示光を運転者１側に向けて反射させ、フロントウィンドウ２越しに第１の画像表示素子（遠距離用）および第２の画像表示素子（近距離用）に表示された画像を虚像Ｖ１およびＶ２として拡大表示する。
【００５３】
このときの虚像Ｖ１およびＶ２の表示態様を図７に示す。本実施の形態のヘッドアップディスプレイ装置１０では、光学フィルタ１３を挟んで両側に遠距離用光学系１１および近距離用光学系１２を配置し、２つの光学系から射出された表示光を光学フィルタ１３により重畳させることができるため、図７に示すように、遠距離に表示される虚像Ｖ１と近距離に表示させる虚像Ｖ２について重畳領域Ｓを設けることができる。また、図８および図９に示すように、虚像Ｖ１およびＶ２の表示形状を矩形以外とすることで、重畳領域内においても２つの虚像Ｖ１およびＶ２が重ならないようにすることも可能である。
【００５４】
このように、本実施の形態のヘッドアップディスプレイ装置１０では、表示距離の異なる２つの虚像を同時に表示でき、また、重畳表示したり各虚像の形状を変形することも可能なため、領域毎に表示する画像を遠近双方から任意に選択して自由な画面構成を行うことが可能となる。
【００５５】
また、遠距離用光学系１１および近距離用光学系１２について、凹面ミラーのパワーおよび配置を含めて、必要な投射距離に最適化された光学系によって虚像が表示されるため、投写距離（虚像表示位置）の設定自由度を高くすることができる。
【００５６】
以上、本発明の一実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００５７】
例えば、上記実施の形態では、遠距離用光学系１１から射出された表示光は光学フィルタ１３で反射し、近距離用光学系１２から射出された表示光は光学フィルタ１３を透過するように構成したが、逆に、遠距離用光学系１１から射出された表示光は光学フィルタ１３を透過し、近距離用光学系１２から射出された表示光は光学フィルタ１３で反射するように構成してもよい。
【００５８】
光学フィルタ１３の反射側では、光学フィルタ１３からフロントウィンドウ２へ向かう２つの表示光の光路のための空間を確保しなければならないため、上記のように、広視野角が要求され大型化する傾向にある遠距離用光学系１１を光学フィルタ１３の透過側に配置することで、装置全体を小型化することができる。
【００５９】
また、遠距離用光学系１１および近距離用光学系１２のプロジェクションユニット２０ａおよび２０ｂの光源については、鋭いスペクトルピークを持つレーザーで構成してもよく、この場合には光源の高速制御に加えて色域の拡張を行うことができる。また、光源については、ＬＥＤのみ、レーザーのみで構成する態様に限らず、ＬＥＤおよびレーザーの組合せで構成してもよい。また、ＬＥＤおよびレーザー以外の光源を用いてもよい。また、各原色の光源を、波長の異なる複数の光源で構成してもよい。
【００６０】
また、遠距離用光学系１１および近距離用光学系１２のプロジェクションユニット２０ａおよび２０ｂとディフューザー２１ａおよび２１ｂの代わりに、有機ＥＬ（Electro Luminescence）、直視型液晶、または蛍光表示管（ＶＦＤ：Vacuum Fluorescent Display）を使って構成することも可能である。
【００６１】
また、光学フィルタ１３の特性も上記に限定されるものではなく、種々の態様とすることができる。
【００６２】
例えば、光学フィルタ１３を設置する目的は、遠距離用光学系１１から射出された表示光の光路と近距離用光学系１２から射出された表示光の光路を合わせることにあるため、必ずしも光路全域をフィルタ層で覆う必要はない。一例としては、透過側の光学系において虚像が重畳しない範囲はフィルタ層を設けなくても構成可能である。
【００６３】
また、上記分光特性は一例であり、光学フィルタの特性を単純化してカラー表示を制限した簡易な構成とすることも可能である。一例としては、緑の波長を反射し、長波側の赤と短波側の青の波長を透過とすることで、遠近で緑と赤、緑と青、または緑とマゼンタといった色分けの組合せとすることもできる。また、３原色のうち単波長の一部のみ透過させそれ以外を反射、あるいは単波長の一部のみ反射させそれ以外を透過とすることで、単色とフルカラーの組み合わせとすることもできる。
【００６４】
なお、このように虚像を表示させるための原色の数を少なくした場合、プロジェクションユニット２０ａおよび２０ｂの光源の数を減らすことができるため、プロジェクションユニット２０ａおよび２０ｂの構成を簡素化することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１    運転者
２    フロントウィンドウ
１０    ヘッドアップディスプレイ装置
１１    遠距離用光学系
１２    近距離用光学系
１３    光学フィルタ
１３ａ    透光性基板
１３ｂ    フィルタ層
２０ａ、２０ｂ    プロジェクションユニット
２１ａ、２１ｂ    ディフューザー
２２ａ、２２ｂ    平面ミラー
２３ａ、２３ｂ    凹面ミラー
３０    赤色（Ｒ）ＬＥＤ光源
３１    緑色（Ｇ）ＬＥＤ光源
３２    青色（Ｂ）ＬＥＤ光源
３３    ダイクロイックプリズム
３４    ＴＩＲプリズム
３５    ＤＭＤ素子
３６    レンズ
Ｖ１    遠距離虚像
Ｖ２    近距離虚像
【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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