JP2021140036A - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大型化を抑制しつつ、ゴースト像の発生を低減することができるヘッドアップディスプレイ装置を提供する。
【解決手段】ヘッドアップディスプレイ装置は、中間スクリーン４と、枠体６と、画像表示装置とを備え、中間像をスクリーンの一面に投射してスクリーンの他面側に虚像を表示する。中間スクリーン４は、中間スクリーン４の回転の軸ＣＬを中心とした円の円周方向における位置によって軸ＣＬ方向における位置が異なる部分を有している。そして、枠体６の内部における画像表示装置からの光路に対向する面６５に、光路の出射側への光の反射を抑制する反射抑制部９が設けられている。
【選択図】図５

Description

本発明は、ヘッドアップディスプレイ装置に関する。

画像を、ハーフミラーからなるスクリーン（コンバイナ）の後面に投射してスクリーンの前方の所定距離に虚像として表示するヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：Head Up Display）装置が知られている。自動車に搭載されたヘッドアップディスプレイ装置は、従来はインストルメントパネル（インパネ）に表示していた速度や走行距離等の情報を、フロントウインドウ（フロントガラス）の前方にも表示する。

さらに近年では、フロントウインドウをスクリーンとして広範囲に虚像が表示される。このようなヘッドアップディスプレイ装置は、運転者の視線移動を減らしてより安全な運転を支援する。例えば、図２に示すような虚像を表示する拡張現実（ＡＲ：Augmented Reality）ヘッドアップディスプレイ装置が開発されている。この場合、搭載したカメラと連携して、前方の歩行者や対向車等に例えば赤色の図形（Ｉｖｎ）等が重ね合わされてマーキングされる。また、カーナビゲーションシステムと連携して、進路を示す矢印（Ｉｖｍ，Ｉｖｆ）等が道路上に表示されたり目的地までの距離が表示されたりする。

一般に、ヘッドアップディスプレイ装置は、光源を備える画像投射機から反射鏡やレンズ等の光学素子を経由して、画像をスクリーンに所定の寸法および入射角で投射する。そして、画像投射機や拡散スクリーン（中間スクリーン）からスクリーンまでの光路長によって、虚像の奥行方向における位置（観察者の目からの距離（虚像距離：ＶＩＤ））が決定される。

自動車用のＡＲヘッドアップディスプレイ装置においては、前記したような進路を示す矢印は、運転手の視線上にある路面等に合わせて長い虚像距離で表示されることが好ましい。一方、アラートは、手前すなわち短い虚像距離で表示されることが好ましい。

光路方向に沿った軸で高速回転するディスク（基板）上に中間スクリーンを設けて、中間スクリーンの回転の軸方向における位置が周上で変化するように構成した装置が開示されている（特許文献１参照）。この装置では、ディスクの径に沿った段差壁を挟んだ高低（軸方向における位置）差のある複数の面やディスクの周に沿って傾斜した螺旋面に、中間スクリーンが形成されている。中間スクリーンにおける、中間像の１フレーム（１コマ）が投影される領域の高さが所定範囲内で繰り返し高速で変化することにより、見かけ上、虚像距離の異なる複数の虚像を同時に表示することができる。

国際公開第２０１９／０７００８０号

特許文献１に記載のヘッドアップディスプレイ装置は、風防としてディスク（基板）を収容して共に回転する枠体（カバー）を備えている。これにより、１周する螺旋面または螺旋階段状の面を有するディスクが高速回転することによって発生する振動や風切音等の騒音を抑制することができる。

しかしながら、特許文献１に記載のヘッドアップディスプレイ装置では、光が枠体の内部における光路に沿った面で反射し、この反射光に基づくゴースト像の発生によって、画像劣化を招くおそれがあった。これに対して、光が枠体の内面に当たって反射しないように枠体の壁を光路から遠く離して配置することが考えられる。しかし、この場合には、拡散機能を有する中間スクリーンが使用されていることから、枠体、ひいては装置が大型化してしまう。

本発明は、前記した事情に鑑みてなされたものであり、大型化を抑制しつつ、ゴースト像の発生を低減することができるヘッドアップディスプレイ装置を提供することを課題とする。

本発明の上記課題は、下記の手段によって解決される。

（１）回転する中間スクリーンと、前記中間スクリーンを収容する枠体と、前記中間スクリーンに中間像を結像するための光を投影する画像投影手段と、を備え、前記中間スクリーンは、前記中間スクリーンの回転の軸を中心とした円の円周方向における位置によって前記軸方向における位置が異なる部分を有し、前記枠体の内部における前記画像投影手段からの光路に対向する面に、前記光路の出射側への光の反射を抑制する反射抑制部が設けられており、前記中間像をスクリーンの一面に投射して前記スクリーンの他面側に虚像を表示する、ヘッドアップディスプレイ装置。

（２）前記反射抑制部は、前記枠体の内部における前記光路に対向する面に、表面反射防止塗料が塗られて構成されている、前記（１）に記載のヘッドアップディスプレイ装置。

（３）前記反射抑制部は、黒色系の樹脂材料から構成されている、前記（１）に記載のヘッドアップディスプレイ装置。

（４）前記反射抑制部は、鋸歯形状の断面を有している、前記（１）に記載のヘッドアップディスプレイ装置。

（５）前記鋸歯形状は、前記光路側へ突出する頂点を有する複数の鋭角三角形状を有し、前記鋭角三角形状は、前記頂点に接続しており前記光路の入射側に位置する第１の辺と、前記頂点に接続しており前記光路の出射側に位置する第２の辺と、を有し、前記第１の辺は前記第２の辺よりも短い、前記（４）に記載のヘッドアップディスプレイ装置。

（６）前記反射抑制部は、前記光路の出射側にいくほど前記光路に近づく表面形状を有している、前記（１）に記載のヘッドアップディスプレイ装置。

（７）前記枠体は、前記軸の径方向外側に配置された内枠と、前記内枠の径方向外側に配置された外枠と、を有し、前記中間スクリーンが設けられた基板が、前記内枠と前記外枠との間に配置されていると共に、前記内枠および前記外枠の一方または両方に保持されており、前記反射抑制部は、前記内枠の外周面と、前記外枠の内周面とに設けられている、前記（１）から（６）のいずれか一つに記載のヘッドアップディスプレイ装置。

（８）前記枠体は、前記内枠および前記外枠の前記光路の入射側に配置された第１の端板と、前記内枠および前記外枠の前記光路の出射側に配置された第２の端板と、を有し、前記第１の端板または前記第２の端板を回転駆動させるモータを備え、前記モータの少なくとも一部が前記内枠の内部に配置されている、前記（７）に記載のヘッドアップディスプレイ装置。

（９）前記画像投影手段は、ＤＬＰ（登録商標）方式である、前記（１）から（８）のいずれか一つに記載のヘッドアップディスプレイ装置。

（１０）前記中間像を反射させて前記スクリーンの一面に拡大して投射する拡大光学系を備え、前記拡大光学系は、２枚のミラーを含む、前記（１）から（９）のいずれか一つに記載のヘッドアップディスプレイ装置。

（１１）前記画像投影手段から前記中間スクリーンへの前記光路上に配置された投影光学系を備え、前記投影光学系は、前記画像投影手段から投影された光を前記中間スクリーンへ向けて反射させる折り返しミラーを含む、前記（１）から（１０）のいずれか一つに記載のヘッドアップディスプレイ装置。

本発明によれば、装置の大型化を抑制しつつ、ゴースト像の発生を低減することができるヘッドアップディスプレイ装置を提供できる。

本発明の一実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の概略図である。 運転者の視野内における、フロントウインドウ越しの実景とヘッドアップディスプレイ装置が表示した虚像との一例を示す図である。 本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置における中間スクリーンが設けられた基板を示す外観図である。 本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置における中間スクリーンの構成を説明する模式図である。 本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置における中間スクリーンが設けられた基板の周辺を示す拡大断面図である。 変形例に係る反射抑制部の周辺を示す拡大断面図である。 変形例に係る反射抑制部の周辺を示す拡大断面図である。 変形例に係る反射抑制部の周辺を示す拡大断面図である。 他の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置における中間スクリーンの構成を説明する模式図である。 他の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置における基板の回転駆動構造を説明する拡大断面図である。

本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、各図において、共通する構成要素や同種の構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を適宜省略する。また、部材のサイズおよび形状は、説明の便宜のため、変形または誇張して模式的に表す場合がある。

図１は、本発明の一実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１０の概略図であり、自動車に搭載された状態の側方から見た構成図である。図２は、運転者Ｏの視野内における、フロントウインドウ（スクリーン）Ｓ越しの実景とヘッドアップディスプレイ装置が表示した虚像との一例を示す図である。

図１に示すように、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１０は、自動車のフロントウインドウＳをスクリーンとする自動車用ＡＲヘッドアップディスプレイ装置である。ヘッドアップディスプレイ装置１０は、運転者（観察者）Ｏ（図中、目のみを示す）に対してフロントウインドウＳの前方に虚像Ｉｖを表示する。

ヘッドアップディスプレイ装置１０は、自動車のインストルメントパネル（図示せず）に収容され、矢印で表すように、インストルメントパネルの天板に形成された窓（図示せず）からフロントウインドウＳの車内側の面に画像を投射する。フロントウインドウＳは、光を透過しかつ反射するハーフミラーとして機能し、一般に、反射面（車内側の面）が凹面である。

ヘッドアップディスプレイ装置１０は、中間スクリーン４（図５参照）、枠体６、画像表示装置（画像投影手段）２、投影光学系３、拡大光学系８、モータ７、およびこれらを収容するケーシング（図示せず）を備えている。

中間スクリーン４は、基板５（図５参照）の一表面上に設けられている。中間スクリーン４は、基板５と共に回転する。基板５は透明である。枠体６は、中間スクリーン４および基板５を収容する。画像表示装置２は、中間スクリーン４に中間像を結像するための光を投影する。投影光学系３は、画像表示装置２から中間スクリーン４への光路上に配置されている。拡大光学系８は、中間像を反射させてフロントウインドウＳの一面に拡大して投射する。モータ７は、中間スクリーン４および基板５の回転駆動源である。ヘッドアップディスプレイ装置１０は、虚像距離が異なるｎ通り（ｎ≧２）の虚像を同時に表示し、本実施形態では、虚像距離の短い順から、Ｉｖｃ，Ｉｖｎ，Ｉｖｍ，Ｉｖｆの４通りの虚像を表示する（ｎ＝４）。虚像距離は、観察者の目から虚像までの距離である。

図２に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置１０は、虚像Ｉｖｃ，Ｉｖｎ，Ｉｖｍ，Ｉｖｆ（適宜、まとめて虚像Ｉｖ）を、虚像視野Ｅ内に表示可能である。虚像視野Ｅの形状は特に規定されないが、Ｖ（鉛直）方向に対してＨ（水平）方向に長いことが好ましく、図２ではＨ方向に細長い長方形で表す。

至近距離の虚像Ｉｖｃは、見かけ上、フロントウインドウＳに表示され、例えば虚像距離が４ｍである。虚像Ｉｖｃは、インストルメントパネルに一般的に表示される情報や走行中に常時表示される情報等であり、例えば、走行速度、燃料残量警告灯（エンプティマーク）、カーナビゲーションシステム使用時においては目的地までの距離である。虚像Ｉｖｎ，Ｉｖｍ，Ｉｖｆは、カーナビゲーションシステム等と連携して、状況に応じて実景に重ね合わせるように表示され、例えばそれぞれの虚像距離が、７ｍ、１５ｍ、２４ｍである。近距離の虚像Ｉｖｎは、例えば、車体前方側の近傍に接近した歩行者や対向車等に重ねて表示される図形や記号である。中距離の虚像Ｉｖｍは、例えば、前方の路面に重ねて表示された右折車線への車線変更を指示する矢印である。遠距離の虚像Ｉｖｆは、例えば、前方の右折予定の交差点上に表示された矢印である。

図１に示すように、画像表示装置２は、表示する画像を外部信号に基づいて形成する画像形成モジュールを備えている。ただし、画像形成モジュールは、画像表示装置２とは別体に配置されていて、ケーブル等で接続されてもよい。

画像表示装置２は、光源、空間光変調器等を備えており、中間スクリーン４の投影領域ｅ（図４参照）に二次元の中間像を結像するための光を投影する。画像表示装置２は、同時に表示する虚像距離の異なる２以上の虚像を形成する各中間像を１フレーム内で切り換えて投影するために、応答速度が高速であることが好ましい。なお、フレームレートは、３０ｆｐｓ以上が好ましく、６０ｆｐｓ以上がさらに好ましい。また、時分割方式でフルカラー表示する場合には、各中間像の表示期間をさらに３分割して色毎に切り替えて表示する。したがって、画像表示装置２の応答速度は、フレームレートの３ｎ倍以上とし、さらにその２倍のフレームレートの６ｎ倍以上であることが好ましい。

画像表示装置２は、ここではＤＬＰ（登録商標）方式である。ＤＬＰ（登録商標）方式は、応答速度が高速であるため好適である。ＤＬＰ（登録商標）方式の画像表示装置２は、ＬＥＤ光源またはレーザー光源、およびＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）で駆動する微小ミラーを二次元配列したＤＭＤ（Digital Micromirror Device）で構成されている。ただし、画像表示装置２は、ＤＬＰ（登録商標）方式に限定されるものではなく、例えば、ＭＥＭＳミラーにより中間スクリーン４上に縦横にレーザー光を走査して中間像を描画するレーザー走査方式であってもよい。

図３は、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１０における中間スクリーン４が設けられた基板５を示す外観図である。図４は、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１０における中間スクリーン４の構成を説明する模式図であり、図３の軸ＣＬ（＋ｚ側）方向から見た図である。

図３に示すように、本実施形態では、中間スクリーン４は、透過型の拡散板、例えばマイクロレンズアレイであり、一面側から入射した光を所望の配向角に拡散させて他面側へ出射する。このような中間スクリーン４は、ガラスや樹脂等の透明な材料で形成される。また、ヘッドアップディスプレイ装置１０においては、中間スクリーン４は、光を透過する基板５の一面に設けられている。基板５は、中間スクリーン４と同様に透明な材料からなり、光を直進させて透過する。中間スクリーン４と基板５とを一体に成形してもよく、または基板５の一面を凹凸に加工して中間スクリーン４を形成してもよい。あるいは、基板５にシート状の中間スクリーン４を貼り付けてもよい。

中間スクリーン４が設けられた基板５は、フレームレートと同じ回転速度［ｒ／ｓ］で一方向に連続回転する。本明細書および図面においては、中間スクリーン４の回転の軸、すなわち基板５の回転の軸ＣＬ（図５参照、以下同様）を円筒座標系のｚ軸（円筒軸）とし、ｚ軸を中心とする円の任意の径方向（ｚ軸と直交する直線方向）をｒ方向（射線）、周方向をθ方向と称する。また、別途記載のない限り、図３における上（＋ｚ側）を上とし、平面視とは＋ｚ側から見ることを指す。さらに、基板５および中間スクリーン４等に関して、ｚ軸を法線とする平面を単に平面と称する。なお、光の入射側を＋ｚ（上）側とし、すなわち−ｚ方向に光が進行する。この場合（例えば図３）の上下は、説明の都合上設定されたものであり、図１や図５における上下とは逆になっている。さらに、中間スクリーン４および基板５の回転の軸ＣＬの向きは、例えば車載状態において適宜変更して設定され得る。

中間スクリーン４は、平面視でｚ軸を中心とする円環形状である。また、中間スクリーン４は、高さ（ｚ方向における位置）がθ方向に連続的に変化する傾斜面（螺旋面）を備えている。このため、基板５は、傾斜面の低い側の端と高い側の端との間に、ｒ方向の直線状の境界に沿う垂直な段差壁５３を有している。なお、段差壁５３は省略されてもよい。また、中間スクリーン４は、一部にｚ軸を法線とする平面を有していてもよく、例えば傾斜面の最も高い側に平面を有していてもよい。

図４に示すように、中間スクリーン４は、平面視で、中間像の投影領域ｅを内包するように構成される。投影領域ｅの形状および寸法は、ここでは、虚像視野Ｅとほぼ同等のアスペクト比の長方形に設定されている。便宜上、中間スクリーン４に対して中間像が動くような図としているが、実際のヘッドアップディスプレイ装置１０においては、画像表示装置２から投影される中間像の投影領域ｅの平面視における位置が固定されていて、中間スクリーン４が−θ方向に連続回転していることにより、中間スクリーン４上を投影領域ｅが＋θ方向に周回移動している。ここでは、中間スクリーン４におけるθ方向にシフトした４つの領域で結像した中間像が、４段階の虚像距離の虚像Ｉｖｃ，Ｉｖｎ，Ｉｖｍ，Ｉｖｆを形成するように構成される。

虚像距離は、中間像からフロントウインドウＳまでの光路長が長いほど長くなる。したがって、中間スクリーン４が光の入射側寄りに配置されるほど、すなわちｚ方向における位置（高さ）が＋ｚ（上）になるほど、虚像距離が長くなる。中間スクリーン４は、中間スクリーン４が設けられた基板５の回転によって中間像の光路上の位置が周期的に変化する可変領域とするために、θ方向における位置によって高さが異なるように構成される。

中間スクリーン４のこのような構成により、中間スクリーン４が設けられた基板５が１回転する間に、虚像視野Ｅには、虚像Ｉｖｃ，Ｉｖｎ，Ｉｖｍ，Ｉｖｆが１つずつ連続して表示され、これらが見かけ上同時に表示される。

図１に示すように、投影光学系３は、画像表示装置２が出射した光が中間スクリーン４に中間像を結像するように好適に投影されるために、必要に応じて設けられる光学素子である。本実施形態では、投影光学系３は、画像表示装置２から投影された光を中間スクリーン４へ向けて反射させる折り返しミラー３１を含んでいる。折り返しミラー３１は、平面鏡であってもよく、曲面鏡であってもよい。なお、投影光学系３は、例えば、中間スクリーン４の投影領域ｅへの入射光の光径や光強度、拡がり等を調整するフィールドレンズや、焦点可変光学系を含んでいてもよい。

拡大光学系８は、中間スクリーン４に結像した中間像を、所定の寸法に拡大して、フロントウインドウＳの車内側の面に所定の入射角で投射する。本実施形態では、拡大光学系８は、２枚のミラー８１，８２を含んでいる。ミラー８１，８２は、虚像Ｉｖが虚像視野Ｅ全体に、かつそれぞれの所定の虚像距離に表示可能となるような面形状に形成され、さらに向きおよび配置が設定される。さらに必要に応じて、拡大光学系８は、別のミラーやレンズ等の光学素子を備えていてもよい。

図５は、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１０における中間スクリーン４が設けられた基板５の周辺を示す拡大断面図である。

図５に示すように、枠体（カバー）６は、中間スクリーン４および基板５を収容する。これにより、中間スクリーン４が設けられた基板５の高速回転による振動や風切音等の騒音を軽減することができる。枠体６は、少なくとも平面視で中間スクリーン４と重複する部分が透明な材料で形成されており、中間スクリーン４が設けられた基板５と共に回転する。また、枠体６の外形形状は、中間スクリーン４および基板５の回転の軸ＣＬを中心軸とする回転体であり、基板５に対して大き過ぎないことが好ましく、例えば扁平な円柱形状とすることができる。

本実施形態では、枠体６は、内枠６１、外枠６２、第１の端板６３、および第２の端板６４を有している。内枠６１は、中間スクリーン４および基板５の回転の軸ＣＬの径方向外側に配置されており、円筒状を呈している。外枠６２は、内枠６１の径方向外側に配置されており、円筒状を呈している。第１の端板６３は、内枠６１および外枠６２の光路の入射側に配置されており、内枠６１および外枠６２の光路の入射側の端面に固着されている。第２の端板６４は、内枠６１および外枠６２の光路の出射側に配置されており、内枠６１および外枠６２の光路の出射側の端面に固着されている。第１の端板６３および第２の端板６４は、透明な材料で形成されている。

中間スクリーン４が設けられた基板５は、内枠６１と外枠６２との間に配置されている。本実施形態では、基板５は、内枠６１および外枠６２の両方に保持されている。具体的には、基板５の内周面５１が内枠６１の外周面６１１に固着されており、基板５の外周面５２が外枠６２の内周面６２１に固着されている。なお、基板５は、内枠６１および外枠６２の一方に保持されていてもよい。また、基板５は、内枠６１および外枠６２の一方または両方と、同じ材料で一体成形されてもよい。

モータ７は、中間スクリーン４が設けられた基板５を、回転速度［ｒ／ｓ］をフレームレートとして一方向に連続回転させる。モータ７の出力軸７１に取付用板７２が固定されており、取付用板７２は、ねじ締結等によって第２の端板６４に固着されている。そして、モータ７の出力軸７１側の一部が内枠６１の内部に配置されている。つまり、モータ７の一部が内枠６１の径方向内側に形成された空間に配置されている。なお、モータ７の出力軸７１に固定された取付用板７２は、第１の端板６３に固着されていてもよい。

枠体６の内部における光路に対向する面６５には、光路の出射側への光の反射を抑制する反射抑制部９が設けられている。反射抑制部９が設けられた面６５は、言い換えれば、枠体６の内部における光路が通過する部屋の内面のうちの、光路に沿った面、すなわち光路の側方に位置する面である。なお、反射抑制部９は、面６５の全面に設けられていなくてもよく、レイアウト上から光が当たりやすい部分にのみ設けられていてもよい。

反射抑制部９は、ここでは、面６５に表面反射防止塗料が塗られて構成されている。光沢がある面は光を反射しやすい。表面反射防止塗料は、面の光沢をなくしてマットな状態にする塗料である。表面反射防止塗料として、例えばキヤノン化成（株）製ＣＳ−３７が使用され得る。

次に、ヘッドアップディスプレイ装置１０による虚像表示方法について説明する。
画像表示装置２は、１フレームを均等にＮ分割した単位期間δ（図４参照）毎に中間像の画像パターンを切り換えて投影し、併せて、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の光源を順番に切り替えて１色ずつパルス照射する。本明細書では、この単位期間δ毎の動作をステップと称する。したがって、投影領域ｅが中間スクリーン４を＋θ方向に２π／Ｎ（＝δ）移動する毎に中間像が投影される。ここでは一例として、Ｎ＝４８として、δ＝π／２４（＝７．５°）移動する毎に中間像が投影され、１フレームあたり４８通りの中間像のパターンを投影することができる。そこで、画像表示装置２は、１〜４８ステップをｎ期間すなわち４つの期間に分割して、虚像Ｉｖｃ，Ｉｖｎ，Ｉｖｍ，Ｉｖｆのそれぞれのパターンを投影する。さらに、画像表示装置２は、１ステップ毎に光源の色を切り替えて、色別のパターンを投影する。

前記した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、中間スクリーン４と、枠体６と、画像表示装置２とを備え、中間像をフロントウインドウＳの一面に投射してフロントウインドウＳの他面側に虚像を表示する。中間スクリーン４は、中間スクリーン４の回転の軸ＣＬを中心とした円の円周方向における位置によって軸ＣＬ方向における位置が異なる部分を有している。そして、枠体６の内部における画像表示装置２からの光路に対向する面６５に、光路の出射側への光の反射を抑制する反射抑制部９が設けられている。

このような本実施形態によれば、光が枠体６の内部における光路に対向する面６５に当たる場合でも、この面６５に設けられた反射抑制部９によって、光路の出射側への光の反射が抑制される。したがって、光路の出射側への光の反射に基づくゴースト像の発生が低減される。また、枠体６の壁を光路から遠く離して配置する必要がないため、枠体６、ひいてはヘッドアップディスプレイ装置１０の大型化が抑制される。

また、本実施形態では、反射抑制部９は、枠体６の内部における光路に対向する面６５に、表面反射防止塗料が塗られて構成されている。この構成では、枠体６の内部における光路に対向する面６５が、表面反射防止塗料によって光沢をなくしてマットな状態となり、光の反射を抑制することができる。

なお、反射抑制部９は、前記した構成に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が挙げられる。
例えば、反射抑制部９は、黒色系の樹脂材料から構成されていてもよい。この構成では、反射抑制部９が黒色系の樹脂材料から構成されているため、光が反射抑制部９に吸収されることで光の反射を抑制することができる。この場合、枠体６の内部における光路に対向する面６５が黒色系の樹脂材料から構成された部材で覆われていてもよいし、面６５を有する壁自体（すなわち内枠６１および外枠６２）が黒色系の樹脂材料から構成されていてもよい。

図６は、変形例に係る反射抑制部９ａの周辺を示す拡大断面図である。
図６に示すように、反射抑制部９ａは、鋸歯形状の断面を有している。図６に示す鋸歯形状は、例えば複数の二等辺三角形（正三角形を含む）を有している。この構成では、反射抑制部９ａが鋸歯形状の断面を有しているため、図６中矢印で示すように、光路の入射側からくる光を光路の入射側へより反射させることができ、これにより、光路の出射側への光の反射が抑制される。

図７は、変形例に係る反射抑制部９ｂの周辺を示す拡大断面図である。
図７に示すように、反射抑制部９ｂは、光路側へ突出する頂点９３を有する複数の鋭角三角形状９０を有している。この鋭角三角形状９０は、頂点９３に接続しており光路の入射側に位置する第１の辺９１と、頂点９３に接続しており光路の出射側に位置する第２の辺９２とを有している。そして、第１の辺９１は第２の辺９２よりも短い。さらには、第１の辺９１と軸ＣＬに直交する平面Ｐとの間の角度α（鋭角）が０度以上３０度未満、第２の辺９２と平面Ｐとの間の角度β（鋭角）が３０度以上８０度以下であることが好ましい。この構成では、図７中矢印で示すように、光を光路の入射側へより一層反射させることができ、これにより、光路の出射側への光の反射が抑制される。

図８は、変形例に係る反射抑制部９ｃの周辺を示す拡大断面図である。
図８に示すように、反射抑制部９ｃは、光路の出射側にいくほど光路に近づく表面形状を有している。図８に示す断面において、反射抑制部９ｃの表面形状は凹状の曲線を呈しているが、直線を呈していてもよい。この構成では、図８中矢印で示すように、反射抑制部９ｃの表面で反射した光を光路の入射側へより反射させることができ、これにより、光路の出射側への光の反射が抑制される。

また、図５に示すように、本実施形態では、枠体６は、中間スクリーン４および基板５の回転の軸ＣＬの径方向外側に配置された内枠６１と、内枠６１の径方向外側に配置された外枠６２とを有している。基板５は、内枠６１と外枠６２との間に配置されていると共に、内枠６１および外枠６２の一方または両方に保持されている。そして、反射抑制部９は、内枠６１の外周面６１１と、外枠６２の内周面６２１とに設けられている。この構成では、基板５を内枠６１と外枠６２との間に配置して確実に保持しつつ、光が内枠６１の外周面６１１や外枠６２の内周面６２１に当たる場合でも、反射抑制部９によって光路の出射側への光の反射が抑制される。

また、本実施形態では、枠体６は、内枠６１および外枠６２の光路の入射側に配置された第１の端板６３と、内枠６１および外枠６２の光路の出射側に配置された第２の端板６４とを有している。そして、ヘッドアップディスプレイ装置１０は、第１の端板６３または第２の端板６４を回転駆動させるモータ７を備えており、モータ７の少なくとも一部が内枠６１の内部に配置されている。この構成では、モータ７によって第１の端板６３または第２の端板６４を介して基板５を回転させることができると共に、モータ７の少なくとも一部を内枠６１の内部に収容してコンパクトな構成とすることができる。

また、図１に示すように、本実施形態では、画像表示装置２は、ＤＬＰ（登録商標）方式である。この構成では、応答速度が高速なため、虚像距離を高速に変化させることができる。これにより、例えば３次元投影した場合にも画像のちらつきを抑えることができる。

また、本実施形態では、ヘッドアップディスプレイ装置１０は、中間像を反射させてフロントウインドウＳの一面に拡大して投射する拡大光学系８を備えており、拡大光学系８は、２枚のミラー８１，８２を含んでいる。この構成では、拡大光学系８をコンパクト化でき、効率良く中間像を拡大することができる。

また、本実施形態では、ヘッドアップディスプレイ装置１０は、画像表示装置２から中間スクリーン４への光路上に配置された投影光学系３を備えている。そして、投影光学系３は、画像表示装置２から投影された光を中間スクリーン４へ向けて反射させる折り返しミラー３１を含んでいる。この構成では、画像表示装置２をその長手方向が中間スクリーン４および基板５の回転の軸ＣＬ（図５参照）に略直交する方向に沿うように配置できる。これにより、軸ＣＬに沿う方向における装置の寸法を小さくすることで、ヘッドアップディスプレイ装置１０のコンパクト化を図ることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更が可能である。また、前記した実施形態の構成の一部について、追加、削除、置換をすることができる。

前記した実施形態では、中間スクリーン４は、中間スクリーン４および基板５の回転の軸ＣＬを中心とした円の円周方向に沿って傾斜した螺旋面に形成されているが、これに限定されるものではない。例えば、図９に示すように、中間スクリーン４ａは、基板５ａの径方向に沿った段差壁５３ａを挟んだ高低差のある複数の面にそれぞれ区画されて形成された４つの領域４１，４２，４３，４４を含んでいてもよい。

また、前記した実施形態では、中間スクリーン４が設けられた基板５は、第１の端板６３または第２の端板６４を介して回転させられるが、これに限定されるものではない。例えば、図１０に示すように、円筒状の内枠６１ａがモータ７の出力軸７１が固着されるボス部として使用されており、内枠６１ａの外周面６１１ａに保持された基板５が内枠６１ａを介して回転させられてもよい。この場合、内枠６１ａは第１の端板６３および第２の端板６４に固着されておらず離間している。モータ７の出力軸７１は第１の端板６３および第２の端板６４に固着されている。また、基板５の外周面５２ａは、外枠６２の内周面６２１に対して固着されておらず離間していてもよい。

２ 画像表示装置（画像投影手段）
３ 投影光学系
３１ 折り返しミラー
４，４ａ 中間スクリーン
５，５ａ 基板
６ 枠体
６１，６１ａ 内枠
６２ 外枠
６３ 第１の端板
６４ 第２の端板
６１１，６１１ａ 外周面
６２１ 内周面
６５ 面
７ モータ
８ 拡大光学系
８１ ミラー
８２ ミラー
９，９ａ，９ｂ，９ｃ 反射抑制部
９０ 鋭角三角形状
９１ 第１の辺
９２ 第２の辺
９３ 頂点
１０ ヘッドアップディスプレイ装置
ＣＬ 軸
Ｉｖ，Ｉｖｃ，Ｉｖｎ，Ｉｖｍ，Ｉｖｆ 虚像
Ｓ フロントウインドウ（スクリーン）

Claims (11)

1. 回転する中間スクリーンと、
   前記中間スクリーンを収容する枠体と、
   前記中間スクリーンに中間像を結像するための光を投影する画像投影手段と、を備え、
   前記中間スクリーンは、前記中間スクリーンの回転の軸を中心とした円の円周方向における位置によって前記軸方向における位置が異なる部分を有し、
   前記枠体の内部における前記画像投影手段からの光路に対向する面に、前記光路の出射側への光の反射を抑制する反射抑制部が設けられており、
   前記中間像をスクリーンの一面に投射して前記スクリーンの他面側に虚像を表示する、ヘッドアップディスプレイ装置。
2. 前記反射抑制部は、前記枠体の内部における前記光路に対向する面に、表面反射防止塗料が塗られて構成されている、請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
3. 前記反射抑制部は、黒色系の樹脂材料から構成されている、請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
4. 前記反射抑制部は、鋸歯形状の断面を有している、請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
5. 前記鋸歯形状は、前記光路側へ突出する頂点を有する複数の鋭角三角形状を有し、
   前記鋭角三角形状は、前記頂点に接続しており前記光路の入射側に位置する第１の辺と、前記頂点に接続しており前記光路の出射側に位置する第２の辺と、を有し、
   前記第１の辺は前記第２の辺よりも短い、請求項４に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
6. 前記反射抑制部は、前記光路の出射側にいくほど前記光路に近づく表面形状を有している、請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
7. 前記枠体は、前記軸の径方向外側に配置された内枠と、前記内枠の径方向外側に配置された外枠と、を有し、
   前記中間スクリーンが設けられた基板が、前記内枠と前記外枠との間に配置されていると共に、前記内枠および前記外枠の一方または両方に保持されており、
   前記反射抑制部は、前記内枠の外周面と、前記外枠の内周面とに設けられている、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
8. 前記枠体は、前記内枠および前記外枠の前記光路の入射側に配置された第１の端板と、前記内枠および前記外枠の前記光路の出射側に配置された第２の端板と、を有し、
   前記第１の端板または前記第２の端板を回転駆動させるモータを備え、
   前記モータの少なくとも一部が前記内枠の内部に配置されている、請求項７に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
9. 前記画像投影手段は、ＤＬＰ（登録商標）方式である、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
10. 前記中間像を反射させて前記スクリーンの一面に拡大して投射する拡大光学系を備え、
    前記拡大光学系は、２枚のミラーを含む、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
11. 前記画像投影手段から前記中間スクリーンへの前記光路上に配置された投影光学系を備え、
    前記投影光学系は、前記画像投影手段から投影された光を前記中間スクリーンへ向けて反射させる折り返しミラーを含む、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。

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