JP6036437B2 - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Description

本発明はヘッドアップディスプレイ装置に関する。

従来のヘッドアップディスプレイ装置として、特許文献１に開示されたヘッドアップディスプレイ装置が知られている。このヘッドアップディスプレイ装置は、表示デバイスと、コリメートレンズと、一対の平行に配置された平面ミラーとから構成されている。一対の平面ミラーのうち、一方の平面ミラーは、入射した光の一部を反射し一部を透過する半透過ミラーである。表示デバイスから出射した光（画像光）は、コリメートレンズによって平行な光となり、一対の平行に配置された平面ミラーに入射する。一対の平行に配置された平面ミラーに入射した平行な光は、平面ミラーの間で反射を繰り返す。一対の平行に配置された平面ミラーのうちの一方の平面ミラーは、半透過ミラーであるので、半透過ミラーに入射した平行な光の一部が、半透過ミラーから出射する。この半透過ミラーから出射した平行な光が平面透明板（いわゆるコンバイナ）で反射され、その平行な光が観察者の眼に達する。観察者の眼には平行な光が入射するので、観察者がコンバイナに投影された虚像を見ることによって、観察者は遠方に表示像があるように認識する。

国際公開第２０１０／０９２４０９号

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、ヘッドアップディスプレイ装置から平行な光が出射するので、虚像を曲面に投影することはできない。すなわち、虚像が曲面に投影されると、観察者の眼に平行でない光が入射するので、観察者には遠方に表示像があるように認識されない。

本発明は上記を鑑みてなされたものであり、投影対象が曲面であっても遠方に虚像を視認させ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目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置は、
曲面に表示光を投影し、前記表示光が前記曲面で反射することによって、前記表示光が表す像を虚像として視認させるヘッドアップディスプレイ装置であって、前記像を表す光を出射する表示手段と、前記表示手段が出射した光を平行光とするコリメート光学系と、前記コリメート光学系からの平行光を入射し、平行光の一部を反射し一部を透過光として透過する半透過曲面と、平行光を前記半透過曲面へ反射する反射曲面とを対向して配設することで、複数の透過光を出射する曲面光学系と、を備え、前記曲面光学系は、出射した複数の前記透過光が前記曲面に反射された場合、該反射される透過光が第１の平面に略平行な前記虚像を表す表示光となる、透過側に凸の曲面形状を有する、ことを特徴とする。

本発明によれば、ヘッドアップディスプレイ装置において、投影対象が曲面であっても遠方に虚像を視認させることができる。

本発明の第一実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置を車両に搭載した様子を示す模式図である。 上記実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の構成を示すＸＹ平面における概略断面図である。 上記実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の構成を示すＹＺ平面における概略断面図である。 上記実施形態に係る曲面平行ミラーの曲率半径を説明する図であり、（ａ）がＸＹ平面における概略断面図であり、（ｂ）がＹＺ平面における概略断面図である。 上記実施形態における曲面平行ミラーを進行する光の光路を説明する図である。 上記実施形態に係る光学シミュレーションを説明するための模式図である。 本発明の第二実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置を車両に搭載した様子を示す模式図である。 上記実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の構成を示すＸＺ平面における概略断面図である。 上記実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の構成を示すＹＺ平面における概略断面図である。 上記実施形態に係る光学シミュレーションを説明するための模式図である。

（実施の形態）
本発明の実施の形態について、図１〜図６を参照して説明する。

図１に本実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ装置（以下、ＨＵＤ装置と記載）の概略を示す。ここで、車両２の左右方向（観察者の眼３の左右方向）をＸ軸、車両２の上下方向（観察者の眼３の上下方向）をＹ軸、Ｘ軸およびＹ軸に垂直で観察者の視線方向をＺ軸とする（図１）。
本実施の形態に係るＨＵＤ装置１は、図１に示すように、車両２のダッシュボード内に設置される。ＨＵＤ装置１は、出射部５１から表示画像の虚像Ｖを表す表示光Ｎを車両２のフロントガラス（曲面）２ａへ出射する。フロントガラス２ａに反射された表示光Ｎは、観察者の眼３に達する。観察者はフロントガラス２ａに反射された表示光Ｎが表す表示画像の虚像（フロントガラス２ａに投影された虚像）Ｖを視認する。観察者はフロントガラス２ａを通して、表示画像が遠方にあるように認識する。

図２は、ＨＵＤ装置１の車両２（図１）における略ＸＹ平面における断面概略図であり、図３は、ＨＵＤ装置１の車両２（図１）における上下方向の断面の概略を示す。ここで、図１と同様に、車両２の左右方向（観察者の眼３の左右方向）をＸ軸、車両２の上下方向（観察者の眼３の上下方向）をＹ軸、Ｘ軸およびＹ軸に垂直で観察者の視線方向をＺ軸とする（図２、３）。

ＨＵＤ装置１は、図２に示すように、筐体５０内に配置された表示手段１０、折り返しミラー２０、コリメートレンズ（コリメート光学系）３０、一対の曲面平行ミラー（曲面光学系）４０と、を備える。また、ＨＵＤ装置１は制御部（図示せず）を備える。

表示手段１０から出射した画像光Ｌは、折り返しミラー２０によって反射され、コリメートレンズ３０に入射する。画像光Ｌはコリメートレンズ３０によって、平行化される（コリメートレンズ３０が平行光Ｍを出射する）。コリメートレンズ３０から出射した平行光Ｍは、一対の曲面平行ミラー４０に入射する。一対の曲面平行ミラーのうち、平行光Ｍが入射する一方の曲面ミラーは、入射した光の一部を反射し一部を透過光Ｎとして透過する半透過曲面ミラー（半透過曲面）４１で構成されており、一対の曲面平行ミラー４０に入射した平行光Ｍは、一対の曲面平行ミラー４０の間で反射を繰り返しつつ、一部の平行光Ｍは一対の曲面平行ミラー４０から複数の透過光（表示光）Ｎとして出射する（半透過曲面ミラー４１を複数の透過光Ｎが透過する）。

半透過曲面ミラー４１を透過した複数の透過光（表示光）Ｎは、筐体５０の略ＸＺ平面に設けられた出射部５１から出射する（図３）。出射部５１から出射した表示光Ｎはフロントガラス２ａに入射する。フロントガラス２ａは入射した複数の表示光Ｎを反射し、反射された表示光Ｎは観察者の眼３に達する。
本実施の形態において、フロントガラス２ａは所定の曲面（車両２の車外方向に凸）を有するガラスである（図１）。一対の曲面平行ミラー４０は、コリメートレンズ３０からの平行光Ｍを入射し、この平行光Ｍを一対のミラー間で反射及び透過を繰り返すことで、出射部５１の方向（フロントガラス２ａの方向）へフロントガラス２ａの曲率を考慮して予め光軸を傾けた光（発散光）として複数の透過光Ｎを出射する。このフロントガラス２ａの曲率を考慮して予め光軸を傾けた複数の透過光Ｎは、フロントガラス２ａに反射された際、ＹＺ平面に平行な光となり、観察者の左右の眼３それぞれに左右方向で平行な光として入射されるので、観察者はフロントガラス２ａを通して、表示画像が遠方にあるように認識する。

ＨＵＤ装置１の具体的な構成について説明する。なお、発明の理解を容易にするために、コリメートレンズ３０から出射した平行光Ｍに限定して説明する。

（表示手段、折り返しミラー、コリメートレンズ）
本実施の形態において、表示手段１０は、光源１１と、拡散部１２と、液晶表示パネル１３と、ヒートシンク１４とから構成される。光源１１は複数のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）から構成される。光源１１は、液晶表示パネル１３を照明する光を出射する。拡散部１２は、光源１１と液晶表示パネル１３との間に、筐体５０の一部として形成された空間であり、その内壁は光源１１から出射される光を拡散して液晶表示パネル１３の背面を照明するように白色の塗料などが塗られている。拡散部１２は光源が出射した光を拡散し、液晶表示パネルを均一に照明する。液晶表示パネル１３は、後述する制御部から送信される映像信号に従って、拡散部１２からの照明光を変調することによって、表示画像を生成する。液晶表示パネル１３からは、表示画像を表す画像光Ｌが出射される。拡散部１２は、光源１１からの光をより効率よく拡散して液晶表示パネル１３に伝達するように、白色に着色されたポリカーボネートなどの透光性の合成樹脂の部材を設けてもよい。
ヒートシンク１４はアルミニウム等の金属で構成され、光源１１で発生する熱を放散する。ヒートシンク１４は、光源１１の光を出射する面の反対面に配置される。

折り返しミラー２０は、例えば、平面アルミ蒸着ミラーであり、液晶表示パネル１３が出射した画像光Ｌを、コリメートレンズ３０へ反射する。折り返しミラー２０は、画像光Ｌを折り返して反射するために、液晶表示パネル１３の表示面に対して傾斜して配置される（図２）。また、折り返しミラー２０は、画像光Ｌをコリメートレンズ３０に反射するだけなので、表示手段１０とコリメートレンズ３０の配置によっては省略してもよい。

コリメートレンズ３０は、例えば、凸レンズである。コリメートレンズ３０は、折り返しミラー２０が反射した表示光の光路上、かつ、コリメートレンズ３０から表示画像までの距離（コリメートレンズ３０から折り返しミラー２０までの距離と、折り返しミラー２０から液晶表示パネル１３までの距離との和）がコリメートレンズ３０の焦点距離と略同じになるように配設される（図２）。コリメートレンズ３０は、入射した表示光を平行化する。また、コリメートレンズ３０はレンズ光軸Ｐを有する。

（一対の曲面平行ミラー（曲面光学系））
一対の曲面平行ミラー４０は、ガラスに誘電体多層膜をコーティングして形成され、入射した光の一部を反射し一部を透過する半透過曲面ミラー４１と、平面アルミ蒸着ミラーである曲面ミラー４２とが対向して配置されることによって構成される。

半透過曲面ミラー４１は、図４（ｂ）に示すように概ねＸ軸方向に平行な第二軸Ｃ２を曲率中心とした第二曲率半径Ｒ２（第二曲率Ｄ２の逆数）を有する円弧を、図４（ａ）に示すように前記第二軸Ｃ２と垂直な方向（概ねＺ軸方向）の第一軸Ｃ１を曲率中心とした第一曲率半径Ｒ１で回転させた回転面（つまり、直交する曲率半径（Ｒ１とＲ２）が異なるトロイダル面）にて形成される。また、反射ミラー４２は、図４（ｂ）に示すように前記第二軸Ｃ２を曲率中心とした第三曲率半径Ｒ３（第三曲率Ｄ３の逆数）を有する円弧を、図４（ａ）に示すように前記第一軸Ｃ１を曲率中心とした第四曲率半径Ｒ４で回転させた回転面（つまり、直交する曲率半径（Ｒ３とＲ４）が異なるトロイダル面）にて形成される。
また、半透過曲面ミラー４１と、曲面ミラー４２とは、平行になるように配設される。つまり、第一軸Ｃ１を中心とした半透過曲面ミラー４１の第一曲率半径Ｒ１と曲面ミラー４２の第三曲率半径Ｒ３との差（第一軸Ｃ１を中心とした半透過曲面ミラー４１と曲面ミラー４２との間隔）ｄ１と、第一軸Ｃ１と直交する第二軸Ｃ２を中心とした半透過曲面ミラー４１の第二曲率半径Ｒ２と曲面ミラー４２の第四曲率半径Ｒ４との差（第二軸Ｃ２を中心とした半透過曲面ミラー４１と曲面ミラー４２との間隔）ｄ２とは、略均等（ｄ１＝ｄ２）になる。

一対の曲面平行ミラー４０は、曲面ミラー４２がコリメートレンズ３０側に配置される（図２）。また、一対の曲面平行ミラー４０は、図５に示すように、コリメートレンズ３０のレンズ光軸Ｐ（平行光Ｍの出射方向）と、このレンズ光軸Ｐが半透過曲面ミラー４１に交わる位置での法線Ｓ１とは、所定の角度Ａ（∠Ａ＜９０°）をもつように傾いて配置される。

コリメートレンズ３０から出射したＹＺ平面に平行な平行光Ｍは、半透過曲面ミラー４１に入射する。なお、平行光Ｍの光路を確保するため、曲面ミラー４２の外形は、半透過曲面ミラー４１の外形よりも小さい。

図５を参照して、一対の曲面平行ミラー４０の作用について説明する。
本実施の形態では、一対の曲面平行ミラー４０は、コリメートレンズ３０のレンズ光軸Ｐ（平行光Ｍの出射方向）と、このレンズ光軸Ｐが半透過曲面ミラー４１に交わる位置での法線Ｓ１とは、所定の角度Ａをもつように傾いて配置されるので、一対の曲面平行ミラー４０に入射した平行光Ｍは、半透過曲面ミラー４１と曲面ミラー４２との間で反射を繰り返す。この際、半透過曲面ミラー４１と曲面ミラー４２との曲率中心は同一（第一曲率中心Ｃ１）なので、半透過曲面ミラー４１に入射する反射光は常に入射角が角度Ａとなり、曲面ミラー４２に入射する反射光は常に入射角が角度（Ａ＋α）となる。

半透過ミラー４１に最初に入射した光の一部は、半透過ミラー４１に入射する際、透過光Ｎ１として出射される。半透過曲面ミラー４１における透過光Ｎと反射光の光量比は１：９である。したがって、透過光Ｎ１の光量は、最初に半透過曲面ミラー４１に入射した平行光Ｍの光量の１／１０に減衰した光となる。この透過光Ｎ１は、平行光Ｍと比較して光量が異なるだけであるので、平行光Ｍと同様の画像光Ｌをコリメートした光である。また、半透過曲面ミラー４１における透過光Ｎと反射光の光量比は、前記角度Ａによるので、所望の光量比になるように角度Ａは設定される。ちなみに入射角度Ａが小さくなると、透過光Ｎと反射光の光量比では透過光Ｎの光量が大きくなり、延いては観察者に視認させる虚像Ｖの輝度が上昇するが、反射光の光量が小さくなるので、反射毎の反射光の減衰が大きくなり、反射光が曲面平行ミラー４０の入射位置から離れた位置まで届きにくくなるので、透過光Ｎが半透過ミラー４１の広範囲で出射されにくくなる。また、半透過曲面ミラー４１における透過光Ｎと反射光の光量比は、半透過曲面ミラー４１に形成される誘電体多層膜のコーティングの厚さなどによっても調整可能である。

一方、最初に半透過曲面ミラー４１に入射した平行光Ｍのうち透過光Ｎ１として出射されない光は、半透過曲面ミラー４１により反射され、曲面ミラー４２方向へ進行し、曲面ミラー４２により反射されることで、再度（２回目）、半透過曲面ミラー４１に入射する。平行光Ｍが２回目に半透過曲面ミラー４１に入射した場合、最初の場合と同様に、一対の曲面平行ミラー４０から、平行光Ｍと同様の光である透過光Ｎ２が出射する。このように、一対の曲面平行ミラー４０は、コリメートレンズ３０からの平行光Ｍを入射し、この平行光Ｍを半透過曲面ミラー４１と曲面ミラー４２との間で反射を繰り返すことで半透過曲面ミラー４１に入射する度に透過光Ｎ（Ｎ１，Ｎ２，・・，Ｎｘ）を出射する。これら透過光Ｎ（Ｎ１，Ｎ２，・・，Ｎｘ）は、半透過ミラー４１の法線Ｓ（Ｓ１，Ｓ２，・・，Ｓｘ）に対して常に略一定の出射角（概ね角度Ａ）をもって出射される。すなわち、半透過ミラー４１は、反射を繰り返す度に角度２αずつ傾いた複数の透過光Ｎを発散するように出射する（Ｎｘ−Ｎ（ｘ−１）＝Ｎ３−Ｎ２＝Ｎ２−Ｎ１＝２α）。ここでいう角度αは、角度Ａ、第一曲率半径Ｒ１及び第一軸Ｃ１を中心とした半透過曲面ミラー４１と曲面ミラー４２との間隔ｄ１により変わる角度である。角度αは、角度Ａが小さくなる程または第一曲率半径Ｒ１が大きくなる程または間隔ｄ１が大きくなる程、大きくなる角度であり、適宜設定される。このように、本実施形態における一対の曲面平行ミラー４０は、コリメートレンズ３０からの平行光Ｍを入射し、この平行光Ｍを半透過曲面ミラー４１と曲面ミラー４２との間で反射を繰り返すことで半透過曲面ミラー４１から反射する度に一定の角度（角度２α）ずつ傾き、一定の光量ずつ減衰（１／１０ずつ減衰）した透過光Ｎを安定的に出射する。

曲面平行ミラー４０が有する曲面形状は、フロントガラス２ａの曲面形状から、市販の光学シミュレーションソフト（例えば、Ｓｙｎｏｐｓｙｓ社製ＣＯＤＥＶ、Ｌａｍｂｄａ Ｒｅｓｅａｒｃｈ社製ＯＳＬＯ等）を使用して、得ることができる。

図６を参照して、光学シミュレーションによって得られる曲面平行ミラー４０の曲面形状について説明する。
光学シミュレーションにおいては、曲面平行ミラー４０（半透過曲面ミラー４１）、フロントガラス２ａは任意の基準点Ｓ１、Ｓ２を原点として、凸面に垂直な方向にγ軸、車両２の左右方向にα軸、α軸およびγ軸に垂直な方向にβ軸を有すると仮定した（図６）。光学シミュレーションにおいては、βγ平面（図６）が上述したＹＺ平面（図１、２）に相当する。

曲面平行ミラー４０の曲面形状（曲率）は、図６に示すように、曲面平行ミラー４０から出射される発散方向に進行する表示光（透過光Ｎ）が、車両２の内部に向けた凹面形状のフロントガラス２ａに入射され、フロントガラス２ａに入射した光がＹＺ平面に平行な光として観察者の眼３の方向に反射されるように、フロントガラス２ａに向けて凸面を有するように、フロントガラス２ａの曲面形状、フロントガラス２ａと曲面平行ミラー４０との位置関係、観察者の眼３の位置などのパラメータから光学シミュレーションによって決定される。具体的なパラメータは、フロントガラス２ａのα軸方向の曲率半径Ｒα（フロントガラス２ａの横断面に関する曲率半径）、β軸方向の曲率半径Ｒβ（フロントガラス２ａの縦断面に関する曲率半径）、フロントガラス２ａのγ軸とＺ軸とのなす角、フロントガラス２ａの基準点Ｓ２と曲面平行ミラー４１の基準点Ｓ１との距離、曲面平行ミラー４０のγ軸とＺ軸とのなす角、さらに、観察者の眼３とフロントガラス２ａの基準点Ｓ２との距離などであり、これらのパラメータから、半透過曲面ミラー４１のα軸方向の第一曲率Ｒ１、β軸方向の第二曲率Ｒ２、及び曲面ミラー４２のα軸方向の第三曲率Ｒ３、β軸方向の第四曲率Ｒ４が決定される。ちなみに、半透過曲面ミラー４１のα軸方向の第一曲率Ｒ１を、フロントガラス２ａの曲率半径Ｒαと略同一にし、半透過曲面ミラー４１のβ軸方向の第二曲率Ｒ２を、フロントガラス２ａの曲率半径Ｒβと略同一にすることで、フロントガラス２ａに反射される表示光Ｎは、観察者の眼３の方向にＹＺ平面に略平行な光として進行する。

以上のように、フロントガラス２ａの曲面形状などから、光学シミュレーションによって曲面平行ミラー４０の曲面形状を得ることができる。

ＨＵＤ装置１は上記の曲面平行ミラー４０を備えるので、曲面平行ミラー４０によって出射され、ＨＵＤ装置１から出射した透過光Ｎは、フロントガラス２ａに反射されて、図６に示す観察者の眼３の左右方向で平行な光（ＹＺ平面に平行な光）となる。したがって、観察者はフロントガラス２ａに反射された透過光Ｎが表す表示画像の虚像（フロントガラス２ａに投影された虚像）Ｖを視認し、フロントガラス２ａを通して、表示画像が遠方にあるように認識する。

（制御部）
制御部（図示しない）は、光源１１、液晶表示パネル１３等を制御する。例えば、制御部は液晶表示パネル１３に映像信号を送信することにより、液晶表示パネル１３を制御する。制御部は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、汎用メモリ、ビデオメモリ、外部インターフェース等から構成される。外部インターフェースは、光源１１、液晶表示パネル１３、車両２に関する情報等を送受信するためのＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）バスと接続される。また、外部インターフェースは、光源１１の明るさ等を調整するためのキー入力を受け付ける入力手段と接続される。

上記実施の形態で説明したＨＵＤ装置１によれば、ＨＵＤ装置１は曲面に虚像Ｖを投影でき、観察者は、左右方向の広い範囲で、表示画像が遠方にあるように認識できる。これは、以下の構成によって実現される。

曲面に表示光Ｎを投影し、表示光Ｎが曲面で反射することによって、表示光Ｎが表す像を虚像として視認させるヘッドアップディスプレイ装置であって、像を表す画像光Ｌを出射する表示手段１０と、表示手段１０が出射した光を平行光Ｍとするコリメート光学系３０と、コリメート光学系３０からの平行光Ｍを入射し、平行光Ｍの一部を反射し一部を透過光Ｎとして透過する半透過曲面４１と、平行光Ｍを半透過曲面４１へ反射する反射曲面４２とを対向して配設することで、複数の透過光Ｎを出射する曲面光学系４０と、を備え、曲面光学系４０は、出射した複数の透過光Ｎが曲面に反射された場合、該反射される透過光Ｎが第１の平面（ＹＺ平面）に略平行な虚像を表す表示光Ｎとなる、透過側に凸の曲面形状を有する。

（第二実施形態）
以下に、図７乃至１０を用いて、本実施形態における第二実施形態について説明する。図７は、本実施形態に係るＨＵＤ装置１の概略を示す模式図であり、図８は、本実施形態に係るＨＵＤ装置１の構成を示すＸＺ平面における概略断面図であり、図９は、本実施形態に係るＨＵＤ装置１の構成を示すＹＺ平面における概略断面図であり、図１０は、本実施形態に係る光学シミュレーションを説明するための模式図である。

第二実施形態におけるＨＵＤ装置１は、曲面平行ミラー４０から出射される透過光Ｎをフロントガラス２ａに反射する平面ミラー６０をさらに備える点で上記第一実施形態とは異なる。平面ミラー６０は、曲面平行ミラー４０から出射される透過光Ｎの光路上に、透過光Ｎをフロントガラス２ａに反射するように所定の角度をもって配設される。平面ミラー６０に反射された透過光Ｎは、筐体５０のＸＺ平面に開けた出射部５１ａから出射され、フロントガラス２ａに入射する。曲面平行ミラー４０から出射された複数の透過光Ｎは、それぞれ所定の角度ずつ傾いた発散方向に出射されるので、平面ミラー６０がフロントガラス２ａに反射した光も発散方向へ進行する。平面ミラー６０が反射した発散光は、フロントガラス２ａに反射され、図１０に示す観察者の眼３の左右方向で平行な光（ＹＺ平面に平行な光）となる。したがって、観察者はフロントガラス２ａに反射された透過光Ｎが表す表示画像の虚像（フロントガラス２ａに投影された虚像）Ｖを視認し、フロントガラス２ａを通して、表示画像が遠方にあるように認識する。

コリメートレンズ３０は、複数の凸レンズ、凸レンズと凹レンズ等を組み合わせた光学系であってもよい。また、コリメートレンズ３０には、レンチキュラーレンズを使用する
こともできる。

虚像Ｖが投影される曲面は、車両２のフロントガラス２ａに限定されない。虚像Ｖが投影される曲面は、例えば、建築物における湾曲したガラス、メガネレンズ等であっ
てもよい。

以上の説明では、本発明の理解を容易にするために、重要でない公知の技術的事項の説明を適宜省略した。

１ ヘッドアップディスプレイ装置（ＨＵＤ装置）
２ 車両
２ａ フロントガラス
３ 眼
１０ 表示手段
２０ 折り返しミラー
３０ コリメートレンズ（コリメート光学系）
４０ 曲面平行ミラー（曲面光学系）
４１ 半透過曲面ミラー（半透過曲面）
４２ 曲面ミラー（反射曲面）
５０ 筐体
５１ 出射部
Ｃ１ 第一軸
Ｃ２ 第二軸
Ｌ 画像光
Ｍ 平行光
Ｎ 透過光（表示光）
Ｐ レンズ光軸
Ｒ１ 第一曲率半径
Ｒ２ 第二曲率半径
Ｒ３ 第三曲率半径
Ｒ４ 第四曲率半径

Claims (4)

1. 曲面に表示光を投影し、前記表示光が前記曲面で反射することによって、前記表示光が
   表す像を虚像として視認させるヘッドアップディスプレイ装置であって、
   前記像を表す光を出射する表示手段と、
   前記表示手段が出射した光を平行光とするコリメート光学系と、
   前記コリメート光学系からの平行光を入射し、平行光の一部を反射し一部を透過光として透過する半透過反射曲面と、平行光を前記半透過反射曲面へ反射する反射曲面とを対向して配設することで、複数の透過光を出射する曲面光学系と、を備え、
   前記曲面光学系は、出射した複数の前記透過光が前記曲面に反射された場合、該反射される透過光が第１の平面に略平行な前記虚像を表す表示光となる、透過側に凸の曲面形状を有する、ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
2. 前記曲面光学系は、曲率を有する回転面に形成されてなる、ことを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
3. 前記曲面光学系は、直交する曲率が異なるトロイダル面に形成されてなる、ことを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
4. 前記半透過反射曲面は、前記反射曲面の曲率中心と略同一の位置に曲率中心を有する、ことを特徴とする請求項２または３のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ装置。

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