(57)【要約】  小型でありながら、収差が小さく、アイボックスの上下方向の範囲が広いヘッドアップディスプレイ装置を提供する。  本発明のヘッドアップディスプレイ装置（１０）は、表示光の光路に沿って画像表示面（１）側から順に、少なくとも１枚の凹面ミラー（３）を有する第１光学系と、少なくとも１枚の凹面ミラー（６）を有する第２光学系とを有し、光路上において第１光学系と第２光学系との間に中間像が形成され、第１光学系は、光路上において表示光を２回反射する２回反射ミラー（２）を有する。
2019130944.tif 000002
【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画像表示面に表示された画像の表示光を前記観察者側に反射させ、前記観察者に対して前記画像反射面越しに前記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、  前記表示光の光路に沿って前記画像表示面側から順に、少なくとも１枚の凹面ミラーを有する第１光学系と、少なくとも１枚の凹面ミラーを有する第２光学系とを有し、  前記光路上において前記第１光学系と前記第２光学系との間に中間像が形成され、  前記第１光学系は、前記光路上において前記表示光を２回反射する２回反射ミラーを有する  ヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項２】
前記光路上において前記第２光学系よりも前記画像表示面側に絞りを有する  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】
前記第１光学系は、凹面ミラーを１枚のみ有する  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】
前記第１光学系は、前記光路上において最も前記画像表示面側から順に、平面形状の前記２回反射ミラーと、凹面ミラーとを有し、  前記画像表示面から出射した前記表示光は、前記２回反射ミラー、前記凹面ミラー、前記２回反射ミラーの順に反射される  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】
前記第２光学系は、１枚の凹面ミラーからなる  請求項１から４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】
前記第２光学系は、１枚の凹面ミラーと１枚の平面ミラーとからなる  請求項１から４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、観察者と対向する画像反射面において画像表示面に表示された画像の表示光を観察者側に反射させ、観察者に対して画像反射面越しに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や注意喚起、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や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。このようなヘッドアップディスプレイ装置として、特許文献１〜４が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第６０９６９１１号明細書
【特許文献２】特開２０１４−１７０１１２号公報
【特許文献３】特開２０１６−１８６５０９号公報
【特許文献４】特開２０１７−１２０３８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  このようなヘッドアップディスプレイ装置は、自動車等の移動体の運転席周りの限られた空間に設置しなければならないため、小型であることが要求される。また、近年では、ヘッドアップディスプレイ装置に搭載される画像表示素子の高画素化が進んでおり、それに伴って虚像を表示させるための光学系についても、諸収差が良好に補正された高性能なものであることが求められている。【０００５】  さらに、近年のヘッドアップディスプレイ装置では、フロントウィンドウ越しに見える景色に合わせて、ナビゲーションの情報および／または施設の情報等を表示する拡張現実（ＡＲ：Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ  Ｒｅａｌｉｔｙ）と呼ばれる手法が提案されている。このＡＲ系コンテンツを表示する場合には、フロントウィンドウ越しに見える景色中の各施設および／または道路の位置に厳密に合わせて情報を表示させないと効果的ではないため、運転者の眼の位置を考慮して、虚像表示位置および角度を厳密に設定する必要がある。【０００６】  ところで、ヘッドアップディスプレイ装置では、運転者が適切に虚像を観察できる範囲、すなわちアイボックスが決まっている。このアイボックスは、運転者が適切な運転姿勢をとった際に、運転者の眼が位置することが想定される範囲に設定されている。運転席の左右方向の位置は一般的には固定されているため、アイボックスに対して運転者の眼が左右方向で外れることは考えにくい。しかしながら、運転席の前後方向および上下方向の位置は一般的には調整可能であり、また運転者の身長および運転姿勢も多様であるため、アイボックスに対して運転者の眼が上下方向では外れやすくなってしまう。そのため、アイボックス自体を上下方向に拡張し、多様な運転手に対して適切に虚像を表示可能であることが要求される。【０００７】  収差が小さく、アイボックスの上下方向の範囲が広いヘッドアップディスプレイ装置を構成する場合、表示光を投写する凹面ミラーの曲率を小さくして収差の発生を抑えつつ、曲率の小さな凹面ミラーでも十分な大きさのアイボックスとするために画像表示素子から画像反射面までの光路長を長くして、画像表示素子のサイズに対する虚像表示サイズの拡大率を上げることが考えられる。【０００８】  光路長の確保は装置の小型化の要求とは相反するものであるが、光路長の確保と装置の小型化を両立するため、特許文献１〜４の装置では複数枚のミラーを組み合わせ、画像表示素子から出射した表示光の光路を折り曲げることによって、所定の空間内における光路長を稼いでいる。しかしながら、特許文献１〜４の装置は、近年の小型化の要求に対して十分に小型化されているとは言えず、さらなる小型化が要求されている。【０００９】  本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、小型でありながら、収差が小さく、アイボックスの上下方向の範囲が広い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】
【００１０】  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画像表示面に表示された画像の表示光を観察者側に反射させ、観察者に対して画像反射面越しに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、表示光の光路に沿って画像表示面側から順に、少なくとも１枚の凹面ミラーを有する第１光学系と、少なくとも１枚の凹面ミラーを有する第２光学系とを有し、光路上において第１光学系と第２光学系との間に中間像が形成され、第１光学系は、光路上において表示光を２回反射する２回反射ミラーを有する。【００１１】  ここで、「画像表示面」とは、画像表示素子そのものの画像表示面のみならず、適正に虚像を観察できる観察者の瞳位置の範囲（以下、アイボックスと表記）を拡大するために、画像表示素子に表示された画像をディフューザー等の拡散部材に一旦投影するものについて、この拡散部材の画像表示面を上記の「画像表示面」と見做す場合も含む。【００１２】  本発明のヘッドアップディスプレイ装置においては、光路上において第２光学系よりも画像表示面側に絞りを有することが好ましい。【００１３】  また、第１光学系は、凹面ミラーを１枚のみ有することが好ましい。【００１４】  また、第１光学系は、光路上において最も画像表示面側から順に、平面形状の２回反射ミラーと、凹面ミラーとを有し、画像表示面から出射した表示光は、２回反射ミラー、凹面ミラー、２回反射ミラーの順に反射されることが好ましい。【００１５】  また、第２光学系は、１枚の凹面ミラーからなるものとしてもよいし、１枚の凹面ミラーと１枚の平面ミラーとからなるものとしてもよい。
【発明の効果】
【００１６】  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画像表示面に表示された画像の表示光を観察者側に反射させ、観察者に対して画像反射面越しに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、表示光の光路に沿って画像表示面側から順に、少なくとも１枚の凹面ミラーを有する第１光学系と、少なくとも１枚の凹面ミラーを有する第２光学系とを有し、光路上において第１光学系と第２光学系との間に中間像が形成され、第１光学系は、光路上において表示光を２回反射する２回反射ミラーを有するものとしたので、小型でありながら、収差が小さく、アイボックスの上下方向の範囲が広いヘッドアップディスプレイ装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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概略構成図
【図３】参考例１のヘッドアップディスプレイ装置の概略構成図
【図４】参考例２のヘッドアップディスプレイ装置の概略構成図
【図５】本発明の実施例１のヘッドアップディスプレイ装置の概略構成図
【図６】本発明の実施例２のヘッドアップディスプレイ装置の概略構成図
【図７】本発明の実施例３のヘッドアップディスプレイ装置の概略構成図
【図８】本発明の実施例４のヘッドアップディスプレイ装置の概略構成図
【図９】本発明の実施例５のヘッドアップディスプレイ装置の概略構成図
【図１０】本発明の実施例６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】
【００１８】  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はこのヘッドアップディスプレイ装置の概略構成図である。
【００１９】  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、自動車のダッシュボード内に配置され、装置内から射出した走行速度等の情報を示す画像をフロントウィンドウ（画像反射面）７によって反射させ、運転者（観察者）の瞳位置がアイボックス８内にある状態において、運転者（観察者）のフロントウィンドウ７越し前方に虚像９として拡大表示するものである。
【００２０】  図２に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置１０は、少なくとも１枚の凹面ミラーを有する第１光学系と、少なくとも１枚の凹面ミラーを有する第２光学系とを有し、光路上における第１光学系と第２光学系との間において、第１光学系を介して画像表示面１と共役な位置に中間像が形成されるように構成されている。
【００２１】  具体的には、第１光学系は、表示光の光路に沿って画像表示面１側から順に、平面ミラー２と、凹面ミラー３と、平面ミラー４とから構成されている。平面ミラー２は、表示光の光路上において表示光を２回反射する２回反射ミラーとして機能する。第２光学系は、凹面ミラー６のみから構成されている。
【００２２】  画像表示面１は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）やＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）のような画像表示素子の画像表示面を図２における画像表示面１とする構成としてもよいし、図２における画像表示面１にディフューザー等の拡散部材を配置し、不図示のプロジェクター装置を用いて拡散部材に画像を投写する構成としてもよい。
【００２３】  本実施形態のヘッドアップディスプレイ装置１０においては、画像表示面１から出射した表示光が、平面ミラー２（２回反射ミラー）、凹面ミラー３、平面ミラー２（２回反射ミラー）、平面ミラー４、凹面ミラー６の順に反射して、フロントウィンドウ（画像反射面）７に到達する。
【００２４】  上述の通り、第１光学系と第２光学系との間、すなわち平面ミラー４と凹面ミラー６との間に中間像が形成されるようにして、光学系内で表示光を一旦収束させることによって、表示光の光束を細くすることができる。それに加えて、表示光の光路上において表示光を２回反射する平面ミラー２（２回反射ミラー）を配して、光路を折りたたむことによって、光学系全体を小型化しつつ光路長を稼ぐことができる。
【００２５】  また、第１光学系と第２光学系の各々に少なくとも１枚の凹面ミラーを持たせることによって、表示光を拡大投写するためのパワーを２枚のミラーで分担させることができるため、収差を抑えることができる。
【００２６】  以上のことから、本実施形態のヘッドアップディスプレイ装置１０は、小型でありながら、収差が小さく、アイボックスの上下方向の範囲が広いヘッドアップディスプレイ装置とすることができる。
【００２７】  本実施形態のヘッドアップディスプレイ装置１０においては、光路上において第２光学系（凹面ミラー６）よりも画像表示面１側に絞り５を有することが好ましい。このように、中間像近傍の比較的光束が細い位置に絞り５を配することによって、迷光を防ぎ、虚像９の表示コントラストを向上させることができる。
【００２８】  また、第１光学系は、凹面ミラーを１枚のみ有することが好ましい。このような構成とすることによって、平面ミラーと比較して高コストである凹面ミラーの枚数を最少に抑えることができるため、低コスト化に寄与する。
【００２９】  また、第１光学系は、光路上において最も画像表示面１側から順に、平面形状の２回反射ミラー（平面ミラー２）と、凹面ミラー３とを有し、画像表示面１から出射した表示光は、平面ミラー２（２回反射ミラー）、凹面ミラー３、平面ミラー２（２回反射ミラー）の順に反射されることが好ましい。平面形状のミラーは、入射角に関わらず収差が発生しないため、特に２回反射ミラーを平面形状にした場合、収差を発生させることなく、光学系の配置に自由度を持たせることができる。
【００３０】  また、第２光学系は、１枚の凹面ミラーからなるものとしてもよい。このような構成とすることによって、光学系の上下方向（図２中上下方向）のサイズを小さくするのに有利となる。後述の実施例１，６が、本態様に相当する。
【００３１】  また、第２光学系は、１枚の凹面ミラーと１枚の平面ミラーとからなるものとしてもよい。このような構成とすることによって、光学系の前後方向（図２中左右方向）のサイズを小さくするのに有利となる。後述の実施例２〜５が、本態様に相当する。
【００３２】  次に、参考例と本発明のヘッドアップディスプレイ装置の数値実施例について説明する。
【００３３】［参考例１］  まず、参考例１のヘッドアップディスプレイ装置について説明する。図３は参考例１のヘッドアップディスプレイ装置の概略構成図である。
【００３４】  参考例１のヘッドアップディスプレイ装置は、表示光の光路に沿って画像表示面７１側から順に、凹面ミラー７２と、凹面ミラー７３と、フロントウィンドウ７４とから構成されている。図中参照番号７５はアイボックスを示す。
【００３５】  参考例１のヘッドアップディスプレイ装置の諸元に関するデータを表１に、ヘッドアップディスプレイ装置を構成する各要素の配置座標データを表２に、各面の自由曲面係数に関するデータを表３に示す。以下では、表中の記号の意味について、参考例１のものを例にとり説明するが、参考例２および実施例１〜６についても基本的に同様である。
【００３６】  表１に示す諸元に関するデータでは、視野（ＦＯＶ：Ｆｉｅｌｄ  ｏｆ  Ｖｉｅｗ）［水平方向Ｈ×垂直方向Ｖ］（°）、アイボックス（入射瞳）サイズ（水平方向（ｍｍ：ミリメートル））×垂直方向（ｍｍ：ミリメートル））、虚像距離（ｍｍ：ミリメートル）、画像表示領域（水平方向（ｍｍ：ミリメートル）×垂直方向（ｍｍ：ミリメートル））の値を示す。
【００３７】  表２に示すヘッドアップディスプレイ装置を構成する各要素の配置座標データでは、図３に示した画像表示面７１の中心を原点とする絶対座標系と、各要素の面上に設定されたローカル座標系を組み合わせて記述する。
【００３８】  なお、後述の実施例１〜６のヘッドアップディスプレイ装置における各要素の配置座標データでは、表示光の光路上において表示光を２回反射する２回反射ミラーについて、構成要素の欄に（＊）を示す。また、光線カット用のマスクを挿入する面について、構成要素の欄に（＊＊）を示す。
【００３９】  なお、ローカル座標系の設定は下記の通りである。各ローカル座標系の原点とＺ軸の成分ベクトルをそれぞれ絶対座標系で（ｘ，ｙ，ｚ）、（ｉ，ｊ，ｋ）とする。また、各ローカル座標系の原点を通過し、Ｚ軸に直交する平面(ＸＹ平面)を各要素の基準面とし、各基準面の法線ベクトルはローカル座標系のＺ軸と一致する。また、Ｘ軸は図３表示面と直交し、表示面の手前側をプラス側とする。また、Ｙ軸とＺ軸は図３表示面と平行とする。また、Ｚ軸とＸ軸の外積に一致するようにＹ軸を設定している。また、２枚の凹面ミラーおよびフロントウィンドウ（画像反射面）の基準面は近軸曲率を持ち、その上に自由曲面形状を付加形状として設定している。また、開口値を持つ要素ではＸ軸を長辺としＹ軸を短辺とする矩形開口を基準面上に設定している。
【００４０】  また、２枚の凹面ミラーおよびフロントウィンドウ（画像反射面）はパワーを有する反射面であり、各面の自由曲面係数に関するデータを表３に示す。自由曲面係数は、下記式で表される自由曲面式における回転非対称非球面係数Ｃ（ｉ，ｊ）の値である。なお、表３で特に記述しない回転非対称非球面係数は０である。
【００４１】
【数１】
2019130944.tif 000003
ただし、  Ｘ，Ｙ，Ｚ：面頂点を原点とした各座標  Ｃ（ｉ，ｊ）：回転非対称非球面係数 ( ｉ＋ｊ＝ｋ，ｋ＝１〜１０ )とする。
【００４２】
【表１】
2019130944.tif 000004
【００４３】
【表２】
2019130944.tif 000005
【００４４】
【表３】
2019130944.tif 000006
【００４５】［参考例２］  次に、参考例２のヘッドアップディスプレイ装置について説明する。図４は参考例２のヘッドアップディスプレイ装置の概略構成図である。参考例２のヘッドアップディスプレイ装置は、表示光の光路に沿って画像表示面８１側から順に、凹面ミラー８２と、平面ミラー８３と、凹面ミラー８４と、フロントウィンドウ８５とから構成されている。図中参照番号８６はアイボックスを示す。参考例２のヘッドアップディスプレイ装置の諸元に関するデータを表４に、ヘッドアップディスプレイ装置を構成する各要素の配置座標データを表５に、各面の自由曲面係数に関するデータを表６に示す。
【００４６】
【表４】
2019130944.tif 000007
【００４７】
【表５】
2019130944.tif 000008
【００４８】
【表６】
2019130944.tif 000009
【００４９】［実施例１］  次に、本発明の実施例１のヘッドアップディスプレイ装置について説明する。図５は実施例１のヘッドアップディスプレイ装置の概略構成図である。
【００５０】  実施例１のヘッドアップディスプレイ装置は、表示光の光路に沿って画像表示面１１側から順に、平面ミラー１２と、凹面ミラー１３と、平面ミラー１４と、凹面ミラー１５と、フロントウィンドウ１６とから構成されている。図中参照番号１７はアイボックスを示す。
【００５１】  第１光学系は、表示光の光路に沿って画像表示面１１側から順に、平面ミラー１２と、凹面ミラー１３と、平面ミラー１４とから構成されている。平面ミラー１２は、表示光の光路上において表示光を２回反射する２回反射ミラーとして機能する。第２光学系は、凹面ミラー１５のみから構成されている。光路上において第１光学系と第２光学系との間に中間像が形成されるように構成されている。
【００５２】  実施例１のヘッドアップディスプレイ装置の諸元に関するデータを表７に、ヘッドアップディスプレイ装置を構成する各要素の配置座標データを表８に、各面の自由曲面係数に関するデータを表９に示す。
【００５３】
【表７】
2019130944.tif 000010
【００５４】
【表８】
2019130944.tif 000011
【００５５】
【表９】
2019130944.tif 000012
【００５６】［実施例２］  次に、本発明の実施例２のヘッドアップディスプレイ装置について説明する。図６は実施例２のヘッドアップディスプレイ装置の概略構成図である。
【００５７】  実施例２のヘッドアップディスプレイ装置は、表示光の光路に沿って画像表示面２１側から順に、平面ミラー２２と、凹面ミラー２３と、平面ミラー２４と、凹面ミラー２５と、フロントウィンドウ２６とから構成されている。図中参照番号２７はアイボックスを示す。
【００５８】  第１光学系は、光路に沿って画像表示面２１側から順に、平面ミラー２２と、凹面ミラー２３とから構成されている。平面ミラー２２は、表示光の光路上において表示光を２回反射する２回反射ミラーとして機能する。第２光学系は、光路に沿って画像表示面２１側から順に、平面ミラー２４と、凹面ミラー２５とから構成されている。光路上において第１光学系と第２光学系との間に中間像が形成されるように構成されている。
【００５９】  実施例２のヘッドアップディスプレイ装置の諸元に関するデータを表１０に、ヘッドアップディスプレイ装置を構成する各要素の配置座標データを表１１に、各面の自由曲面係数に関するデータを表１２に示す。
【００６０】
【表１０】
2019130944.tif 000013
【００６１】
【表１１】
2019130944.tif 000014
【００６２】
【表１２】
2019130944.tif 000015
【００６３】［実施例３］  次に、本発明の実施例３のヘッドアップディスプレイ装置について説明する。図７は実施例３のヘッドアップディスプレイ装置の概略構成図である。
【００６４】  実施例３のヘッドアップディスプレイ装置は、表示光の光路に沿って画像表示面３１側から順に、平面ミラー３２と、凹面ミラー３３と、平面ミラー３４と、凹面ミラー３５と、フロントウィンドウ３６とから構成されている。図中参照番号３７はアイボックスを示す。
【００６５】  第１光学系は、光路に沿って画像表示面３１側から順に、平面ミラー３２と、凹面ミラー３３とから構成されている。平面ミラー３２は、表示光の光路上において表示光を２回反射する２回反射ミラーとして機能する。第２光学系は、光路に沿って画像表示面３１側から順に、平面ミラー３４と、凹面ミラー３５とから構成されている。光路上において第１光学系と第２光学系との間に中間像が形成されるように構成されている。
【００６６】  実施例３のヘッドアップディスプレイ装置の諸元に関するデータを表１３に、ヘッドアップディスプレイ装置を構成する各要素の配置座標データを表１４に、各面の自由曲面係数に関するデータを表１５に示す。
【００６７】
【表１３】
2019130944.tif 000016
【００６８】
【表１４】
2019130944.tif 000017
【００６９】
【表１５】
2019130944.tif 000018
【００７０】［実施例４］  次に、本発明の実施例４のヘッドアップディスプレイ装置について説明する。図８は実施例４のヘッドアップディスプレイ装置の概略構成図である。
【００７１】  実施例４のヘッドアップディスプレイ装置は、表示光の光路に沿って画像表示面４１側から順に、平面ミラー４２と、凹面ミラー４３と、平面ミラー４４と、平面ミラー４５と、凹面ミラー４６と、フロントウィンドウ４７とから構成されている。図中参照番号４８はアイボックスを示す。
【００７２】  第１光学系は、光路に沿って画像表示面４１側から順に、平面ミラー４２と、凹面ミラー４３と、平面ミラー４４とから構成されている。平面ミラー４２は、表示光の光路上において表示光を２回反射する２回反射ミラーとして機能する。第２光学系は、光路に沿って画像表示面４１側から順に、平面ミラー４５と、凹面ミラー４６とから構成されている。光路上において第１光学系と第２光学系との間に中間像が形成されるように構成されている。
【００７３】  実施例４のヘッドアップディスプレイ装置の諸元に関するデータを表１６に、ヘッドアップディスプレイ装置を構成する各要素の配置座標データを表１７に、各面の自由曲面係数に関するデータを表１８に示す。
【００７４】
【表１６】
2019130944.tif 000019
【００７５】
【表１７】
2019130944.tif 000020
【００７６】
【表１８】
2019130944.tif 000021
【００７７】［実施例５］  次に、本発明の実施例５のヘッドアップディスプレイ装置について説明する。図９は実施例５のヘッドアップディスプレイ装置の概略構成図である。
【００７８】  実施例５のヘッドアップディスプレイ装置は、表示光の光路に沿って画像表示面５１側から順に、平面ミラー５２と、凹面ミラー５３と、平面ミラー５４と、平面ミラー５５と、凹面ミラー５６と、フロントウィンドウ５７とから構成されている。図中参照番号５８はアイボックスを示す。
【００７９】  第１光学系は、光路に沿って画像表示面５１側から順に、平面ミラー５２と、凹面ミラー５３と、平面ミラー５４とから構成されている。平面ミラー５２は、表示光の光路上において表示光を２回反射する２回反射ミラーとして機能する。第２光学系は、光路に沿って画像表示面５１側から順に、平面ミラー５５と、凹面ミラー５６とから構成されている。光路上において第１光学系と第２光学系との間に中間像が形成されるように構成されている。
【００８０】  実施例５のヘッドアップディスプレイ装置の諸元に関するデータを表１９に、ヘッドアップディスプレイ装置を構成する各要素の配置座標データを表２０に、各面の自由曲面係数に関するデータを表２１に示す。
【００８１】
【表１９】
2019130944.tif 000022
【００８２】
【表２０】
2019130944.tif 000023
【００８３】
【表２１】
2019130944.tif 000024
【００８４】［実施例６］  次に、本発明の実施例６のヘッドアップディスプレイ装置について説明する。図１０は実施例６のヘッドアップディスプレイ装置の概略構成図である。
【００８５】  実施例６のヘッドアップディスプレイ装置は、表示光の光路に沿って画像表示面６１側から順に、平面ミラー６２と、凹面ミラー６３と、平面ミラー６４と、凹面ミラー６５と、フロントウィンドウ６６とから構成されている。図中参照番号６７はアイボックスを示す。
【００８６】  第１光学系は、表示光の光路に沿って画像表示面６１側から順に、平面ミラー６２と、凹面ミラー６３と、平面ミラー６４とから構成されている。平面ミラー６２は、表示光の光路上において表示光を２回反射する２回反射ミラーとして機能する。第２光学系は、凹面ミラー６５のみから構成されている。光路上において第１光学系と第２光学系との間に中間像が形成されるように構成されている。
【００８７】  実施例６のヘッドアップディスプレイ装置の諸元に関するデータを表２２に、ヘッドアップディスプレイ装置を構成する各要素の配置座標データを表２３に、各面の自由曲面係数に関するデータを表２４に示す。
【００８８】
【表２２】
2019130944.tif 000025
【００８９】
【表２３】
2019130944.tif 000026
【００９０】
【表２４】
2019130944.tif 000027
【００９１】  参考例１、２および実施例１〜６のヘッドアップディスプレイ装置は、諸元に関するデータに示すように、ＦＯＶ、アイボックス（入射瞳）サイズ、虚像距離、画像表示領域がほぼ同一の構成である。しかしながら、参考例１のヘッドアップディスプレイ装置は表示光の光路上において表示光を２回反射する２回反射ミラーを備えていないため、実施例１〜６のヘッドアップディスプレイ装置と比較して光学系の小型化と光路長の両立ができていない。
【００９２】  また、参考例２のヘッドアップディスプレイ装置は、参考例１のヘッドアップディスプレイ装置と比較して平面ミラーが１枚多いため、参考例１のヘッドアップディスプレイ装置よりは小型化できている。しかしながら、表示光の光路上において表示光を２回反射する２回反射ミラーを備えていないため、光学系の配置に自由度が少なく、また光路を収めるために広い空間が必要となる。そのため、やはり実施例１〜６のヘッドアップディスプレイ装置と比較して光学系の小型化と光路長の両立ができていない。
【００９３】  以上のデータから、実施例１〜６のヘッドアップディスプレイ装置は全て、小型でありながら、収差が小さく、アイボックスの上下方向の範囲が広いヘッドアップディスプレイ装置であることが分かる。また、表示光の光路上において表示光を２回反射する２回反射ミラーを備えることで、光学系の配置に自由度を持たせることができるため、図５〜１０に示す実施例１〜６のヘッドアップディスプレイ装置のように、図中縦方向を短くする態様（横長配置）、図中横方向を短くする態様（縦長配置）等、仕様に応じて高い自由度で光学系を配置することができる。
【００９４】  以上、実施形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、ヘッドアップディスプレイ装置を構成する各要素の位置や大きさについては、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得るものである。
【符号の説明】
【００９５】１ 画像表示面２ 平面ミラー３ 凹面ミラー４ 平面ミラー６ 凹面ミラー７ フロントウィンドウ（画像反射面）８ アイボックス９ 虚像１０ ヘッドアップディスプレイ装置１１ 画像表示面１２ 平面ミラー１３ 凹面ミラー１４ 平面ミラー１５ 凹面ミラー１６ フロントウィンドウ１７ アイボックス２１ 画像表示面２２ 平面ミラー２３ 凹面ミラー２４ 平面ミラー２５ 凹面ミラー２６ フロントウィンドウ２７ アイボックス３１ 画像表示面３２ 平面ミラー３３ 凹面ミラー３４ 平面ミラー３５ 凹面ミラー３６ フロントウィンドウ３７ アイボックス４１ 画像表示面４２ 平面ミラー４３ 凹面ミラー４４ 平面ミラー４５ 平面ミラー４６ 凹面ミラー４７ フロントウィンドウ４８ アイボックス５１ 画像表示面５２ 平面ミラー５３ 凹面ミラー５４ 平面ミラー５５ 平面ミラー５６ 凹面ミラー５７ フロントウィンドウ５８ アイボックス６１ 画像表示面６２ 平面ミラー６３ 凹面ミラー６４ 平面ミラー６５ 凹面ミラー６６ フロントウィンドウ６７ アイボックス７１ 画像表示面７２ 凹面ミラー７３ 凹面ミラー７４ フロントウィンドウ７５ アイボックス８１ 画像表示面８２ 凹面ミラー８３ 平面ミラー８４ 凹面ミラー８５ フロントウィンドウ８６ アイボックス
【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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【国際調査報告】
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