特許 6586230 画像表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6586230

(24)【登録日】2019年9月13日

(45)【発行日】2019年10月2日

(54)【発明の名称】画像表示装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 27/01 20060101AFI20190919BHJP

   B60K 35/00 20060101ALI20190919BHJP

【ＦＩ】

   G02B27/01

   B60K35/00 A

【請求項の数】6

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2018-520825(P2018-520825)

(86)(22)【出願日】2017年5月23日

(86)【国際出願番号】JP2017019252

(87)【国際公開番号】WO2017208911

(87)【国際公開日】20171207

【審査請求日】2018年11月13日

(31)【優先権主張番号】特願2016-108264(P2016-108264)

(32)【優先日】2016年5月31日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000010098

【氏名又は名称】アルプスアルパイン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100085453

【弁理士】

【氏名又は名称】野▲崎▼ 照夫

(74)【代理人】

【識別番号】100120204

【弁理士】

【氏名又は名称】平山 巌

(74)【代理人】

【識別番号】100108006

【弁理士】

【氏名又は名称】松下 昌弘

(74)【代理人】

【識別番号】100135183

【弁理士】

【氏名又は名称】大窪 克之

(72)【発明者】

【氏名】橋本 佳拡

(72)【発明者】

【氏名】酒井 重史

(72)【発明者】

【氏名】村松 雄一

【審査官】 鈴木 俊光

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−０３９９８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−３３３０８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１４４０８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１７６１３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０１８８６５１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ２７／０１

Ｂ６０Ｋ ３５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の中間像を形成する中間像形成手段と、
前記中間像形成手段からの出射光を反射させる光学要素を有する反射光学系と、
前記反射光学系からの入射光を被投影面に導く投影光学系と、
前記光学要素を移動させることによって、前記中間像形成手段から前記投影光学系に至る光路の長さを制御する移動手段と、
前記移動手段による移動の前後における、前記反射光学系から前記投影光学系への入射角度が同一となるように、前記光学要素の配置角度を制御する角度制御手段とを備えることを特徴とする画像表示装置。

【請求項2】

前記中間像形成手段は、出射面から発散光を出射する光学素子を有し、
前記発散光の出射角は、前記出射面の中央よりも外側であるほど外側に大きくなり、
前記移動手段は、前記出射面の方向に沿って前記光学要素を移動させることによって、前記中間像形成手段から前記投影光学系に至る光路の長さを制御し、
前記角度制御手段は、前記移動手段による移動の前後における、前記反射光学系から前記投影光学系への入射角度が同一となるように、前記光学要素の配置角度を制御することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。

【請求項3】

前記反射光学系は前記光学要素として複数の反射鏡を有し、
前記移動手段は、前記複数の反射鏡の少なくとも１つを移動させることによって、前記中間像形成手段から前記複数の反射鏡を順に反射して前記投影光学系に至る光路の長さを制御し、
前記角度制御手段は、前記複数の反射鏡の相対角度を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像表示装置。

【請求項4】

前記反射光学系が有する複数の反射鏡は２つの反射鏡であり、
前記移動手段は、前記２つの反射鏡のうち、前記中間像形成手段側の反射鏡を移動させ、
前記角度制御手段は、前記２つの反射鏡の相対角度を制御することを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。

【請求項5】

前記中間像形成手段は、出射面に対応する１つの平面において前記中間像を少なくとも２つの領域に分割して表示 し、
それぞれの領域からの出射光に対する前記中間像形成手段から前記投影光学系に至る光路の長さが異なることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の画像表示装置。

【請求項6】

前記画像表示装置は車両に設置され、
前記投影光学系は、前記中間像に基づいて前記車両のウインドシールドに投影画像を生成することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の画像表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ヘッドアップディスプレイ装置などに用いる画像表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に記載の車両用表示装置は、反射鏡によって、表示手段からの表示光を車両のフロントガラスの運転者の視線位置に向けて反射させる装置であり、車両の速度に応じて反射鏡を回転させることによって表示光の虚像位置を制御する。これによって、走行中の運転者の注視目標を車速に応じて安全な位置に設定することとしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平７−８９３７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載の車両用表示装置では、反射鏡の回転によって虚像位置を前後に変位させることは可能であるが、この変位にともなって虚像の位置が上下にも変位してしまうため、運転者の視線方向を変動させてしまうという問題があった。

【0005】

そこで本発明は、対象者としての運転者から見た虚像の上下位置を変えることなく、虚像までの距離を制御することができる画像表示装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明の画像表示装置は、所定の中間像を形成する中間像形成手段と、中間像形成手段からの出射光を反射させる光学要素を有する反射光学系と、反射光学系からの入射光を被投影面に導く投影光学系と、光学要素を移動させることによって、中間像形成手段から投影光学系に至る光路の長さを制御する移動手段と、移動手段による移動の前後における、反射光学系から投影光学系への入射角度が同一となるように、光学要素の配置角度を制御する角度制御手段とを備えることを特徴としている。
これにより、対象者としての運転者から見た虚像の上下位置を維持しつつ、虚像までの距離を制御することができる。

【0007】

本発明の画像表示装置において、中間像形成手段は、出射面から発散光を出射する光学素子を有し、発散光の出射角は、出射面の中央よりも外側であるほど外側に大きくなり、移動手段は、出射面の方向に沿って光学要素を移動させることによって、中間像形成手段から投影光学系に至る光路の長さを制御し、角度制御手段は、移動手段による移動の前後における、反射光学系から投影光学系への入射角度が同一となるように、光学要素の配置角度を制御することが好ましい。

【0008】

これにより、中間像形成手段の光学素子における出射角と反射光学系の光学要素における反射角の変更によって、光路の長さの制御に寄与できるため、反射光学系の光学要素と投影光学系との距離の変化量を大きくとることが可能となることから、シンプルな構成でありながら虚像位置の変位量を大きくすることができる。

【0009】

本発明の画像表示装置において、反射光学系は光学要素として複数の反射鏡を有し、移動手段は、複数の反射鏡の少なくとも１つを移動させることによって、中間像形成手段から前記複数の反射鏡を順に反射して投影光学系に至る光路の長さを制御し、角度制御手段は、複数の反射鏡の相対角度を制御することが好ましい。また、反射光学系が有する複数の反射鏡は２つの反射鏡であり、移動手段は、２つの反射鏡のうち、中間像形成手段側の反射鏡を移動させ、角度制御手段は、２つの反射鏡の相対角度を制御することが好ましい。
これにより、中間像形成手段と投影光学系をコンパクトにした構成で、虚像位置を変位させることができる。

【0010】

中間像形成手段は、出射面に対応する１つの平面において中間像を少なくとも２つの領域に分割して表示し、それぞれの領域からの出射光に対する中間像形成手段から投影光学系に至る光路の長さが異なることが好ましい。
本発明の画像表示装置は車両に設置され、投影光学系は、中間像に基づいて車両のウインドシールドに投影画像を生成することが好ましい。
これにより、運転者から見た虚像の上下位置を変えることなく、虚像までの距離を制御できるヘッドアップディスプレイ装置を構成することができる。

【発明の効果】

【0011】

本発明によると、対象者としての運転者から見た虚像の上下位置を変えることなく、虚像までの距離を制御できる画像表示装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の第１実施形態に係る画像表示装置の構成を示す平面図である。

【図2】第１実施形態に係る画像表示装置の構成を示すブロック図である。

【図3】第１実施形態に係る画像表示装置の構成を示す平面図であって、図１に示す状態に対して、第１ミラーを移動・回転させた後の状態を示す図である。

【図4】本発明の第２実施形態に係る画像表示装置の構成を示す平面図である。

【図5】第２実施形態に係る画像表示装置の構成を示すブロック図である。

【図6】第２実施形態に係る画像表示装置の構成を示す平面図であって、図４に示す状態に対して、第１ミラーを移動させるとともに、第１ミラー及び第２ミラーを回転させた後の状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施形態に係る画像表示装置について図面を参照しつつ詳しく説明する。以下の実施形態は、本発明の画像表示装置を車両用ヘッドアップディスプレイ装置に適用した実施形態であり、画像表示装置は車両に設置され、画像表示装置で虚像を観察する対象者は運転者である。なお、本明細書では、虚像を作り出すために画像表示装置内に形成される情報画像を中間像と称する。

【0014】

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る画像表示装置の構成を示す平面図である。図２は、第１実施形態に係る画像表示装置の構成を示すブロック図である。図３は、第１実施形態に係る画像表示装置の構成を示す平面図であって、図１に示す状態に対して、第１ミラーを移動・回転させた後の状態を示す図である。

【0015】

第１実施形態にかかる画像表示装置は、図１又は図２に示すように、中間像形成手段としての中間画像形成部１０と、反射光学系の光学要素としての２つのミラー２１、２２と、移動手段としての第１ミラー移動部２３と、角度制御手段としての第１ミラー回転駆動部２４と、投影光学系としての投影ミラー３０と、制御部４０と、メモリ４１とを備える。メモリ４１には、以下に説明する制御・動作に必要な情報や、画像表示装置が表示する画像のデータなどが記憶されている。

【0016】

中間画像形成部１０は、図１に示す、レーザ光源１１、ＬＣＯＳ１２、結像レンズ１３、及び、スクリーン１４を備え、さらに、図２に示す、レーザドライバ１５とＬＣＯＳドライバ１６を備える。

【0017】

レーザ光源１１は、可視領域の波長のレーザ光を出射する光源であって、レーザドライバ１５から供給される電流量に応じた強度の光を出射する。レーザドライバ１５から供給される電流量は制御部４０によって制御される。レーザ光源１１から射出されたレーザ光はＬＣＯＳ１２に入射する。

【0018】

ＬＣＯＳ１２は、反射型ＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ）であって、液晶層とアルミニウムなどの電極層とを有するパネルである。ＬＣＯＳ１２においては、液晶層に電界を与える電極が規則的に並んで複数のピクセルが構成されており、それぞれの電極に与えられる電界強度の変化により、液晶層内の結晶の層の厚さ方向への倒れ角度が変化し、反射するレーザ光はピクセル毎に位相が変調される。このようなピクセル毎の位相の変化は、制御部４０の制御に基づいて、ＬＣＯＳドライバ１６によって制御され、ＬＣＯＳ１２では所定の位相変調光が生成される。ＬＣＯＳ１２は、制御部４０の制御により、画像表示装置の本体（不図示）に対して相対的に移動又は回動可能である。

【0019】

ここで、位相変調が可能であれば、ＬＣＯＳ１２に代えて、透過型ＬＣＯＳ、その他の変調素子を用いても良い。また、ＬＣＯＳ１２に代えて、入射光をスキャン可能なスキャナを用いてレーザ光を入射させるようにしてもよい。このスキャナとしては、例えばデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）やポリゴンミラーを用いたものがある。上記の他の方式とする場合には中間画像形成部の具体的な構成が図１とは異なるが、その詳細は省略する。ここではＬＣＯＳ１２を用いた事例について説明する。

【0020】

ＬＣＯＳ１２で生成された位相変調光は、結像レンズ１３に入射する。この結像レンズ１３は、両凸正レンズであって、フーリエ変換レンズ（ＦＴレンズ）として入射光をフーリエ変換するとともに、入射光を集光することにより、イメージ光を生成する。このイメージ光は、中間像（ホログラム画像）として、スクリーン１４上に結像する。スクリーン１４は、その光軸１４ｃが結像レンズ１３の光軸の延長線に重なるように配置される。ここで、位相変調光のフーリエ変換が可能であれば、結像レンズ１３に代えて、別の形状の正の屈折力のレンズや、複数枚のレンズからなる正の屈折力の光学系を用いても良い。

【0021】

スクリーン１４は、結像レンズ１３からの入射光を、出射面１４ａから発散光として出射する光学素子としてのディフューザ（拡散板）である。このスクリーン１４においては、出射面１４ａからの発散光の出射角が、出射面１４ａの中央、すなわち光軸１４ｃ上の位置よりも、外側の位置であるほど外側へ大きくなるように設計されている。スクリーン１４は、出射光の出射角が出射面１４ａの中央よりも外側であるほど外側に大きくなれば、ディフューザのほか、例えばマクロレンズアレイで構成してもよい。

【0022】

スクリーン１４に形成される中間像は、出射面１４ａに対応する平面において、中央の領域とその外側の領域の２つに分けられている。それぞれの領域の画像に対応するイメージ光は、互いに独立した光学系としての２つのミラー２１、２２にそれぞれ入射する。
ここで、中間像が有する領域は、表示内容などに応じて３つ以上であってもよく、また、各領域の位置や大きさは任意に設定できる。中間像が有する領域が３つ以上である場合は、各領域に対応して３つ以上の、互いに独立した光学系を備えることが好ましい。

【0023】

第１ミラー２１と第２ミラー２２は、反射鏡であって、スクリーン１４から出射された光を反射する反射平面２１ａ、２２ａをそれぞれ有する。図１に示すように、第２ミラー２２は、スクリーン１４の光軸１４ｃの延長線上に配置されており、第１ミラー２１は、出射面１４ａにおいて光軸１４ｃよりも外側の領域から出射する発散光が入射する位置に配置されている。

【0024】

第１ミラー２１は、移動手段としての第１ミラー移動部２３によって、予め定めた直線Ｌ１上を移動可能とされている。また、第１ミラー２１は、角度制御手段としての第１ミラー回転駆動部２４によって、反射平面２１ａが、その平面に沿った軸２１ｃを中心にして回転可能とされている。第１ミラー移動部２３による移動、及び、第１ミラー回転駆動部２４による回転は、制御部４０によって制御される。第１ミラー回転駆動部２４による回転は、第１ミラー移動部２３による移動の前後において、第１ミラー２１からの反射光（イメージ光Ｉ１１）が投影ミラー３０に入射する角度が同一となるように制御される。すなわち、第１ミラー２１からの反射光は、第１ミラー移動部２３による移動にかかわらず常に同じ直線Ｌ１上を進行し、投影ミラー３０へ入射する。
一方、第２ミラー２２は固定されており、出射面１４ａの中央の領域からの出射光（イメージ光Ｉ１２）は第２ミラー２２で反射されて投影ミラー３０へ入射する。

【0025】

投影ミラー３０は、反射面３１を有する凹面鏡（拡大鏡）であって、第１ミラー２１と第２ミラー２２で反射されたイメージ光は投影ミラー３０でそれぞれ拡大・反射される。この反射光は、車両のウインドシールド５０（被投影面）の表示エリアに投影される。ウインドシールド５０は半反射面として機能するため、入射したイメージ光は、運転者に向けて反射されるとともに、ウインドシールド５０の前方位置において虚像５１、５２を形成する（図１）。ここで、虚像５１は、第１ミラー２１からの反射光に対応する像であり、虚像５２は、第２ミラー２２からの反射光に対応する像である。ウインドシールド５０の前方の虚像５１、５２を目視することで、運転者の眼Ｅには、ステアリングホイールの上方の前方に情報画像が表示されているように見える。さらに、第１ミラー２１及び第２ミラー２２は投影ミラー３０に対するスクリーン１４（に表示される中間像）からの距離が異なるように配置されているため、それぞれの反射光に対応する虚像は、ウインドシールド５０からの距離が異なる位置に形成される。すなわち、第１ミラー２１よりもスクリーン１４および投影ミラー３０との距離が短い第２ミラー２２からの反射光に対応する虚像５２は、第１ミラー２１からの反射光に対応する虚像５１よりもウインドシールド５０に近い位置に形成される。

【0026】

第１ミラー２１は、第１ミラー移動部２３による移動によって、スクリーン１４から投影ミラー３０へ至る光路の長さが制御される。具体的には、図１に示す移動前の状態においては、スクリーン１４の出射面１４ａから第１ミラー２１の反射平面２１ａまでが距離ａであるのに対して、図３に示す移動後の状態においては、第１ミラー２１が投影ミラー３０から離れる方向に距離ｂだけ移動することによって、出射面１４ａから第１ミラー２１の反射平面２１ａまでの距離が、前記距離ａより大きな距離ｃとなっている。これは、出射面１４ａからの出射角度が、移動前の状態では出射面１４ａからの角度θ１であったのに対して、出射位置が外側へ移動した後の状態では、角度θ１よりも大きな角度θ２となったためである。ここで、図１における直線Ｖ１及び図３における直線Ｖ２は、第１ミラー２１への出射光の出射点における出射面１４ａに対する法線である。また、第１ミラー２１の移動の前後においては、第１ミラー２１からの反射光が投影ミラー３０に入射する角度が同一に保たれるように、第１ミラー２１は、第１ミラー回転駆動部２４によって、軸２１ｃを中心にして回転される。
以上のような第１ミラー２１の移動・回転の前後により、スクリーン１４から投影ミラー３０へ至る光路の長さは、「ｂ＋ｃ−ａ」だけ長くなっている。このように光路を長くしたときの第１ミラー２１からの反射光に対応する虚像５３は、図３に示すように、第１ミラー２１を移動・回転する前の虚像５１よりもウインドシールド５０から離れる側に形成される。また、第１ミラー２１は、移動の前後で反射光が投影ミラー３０に入射する角度が同一となるように回転されているため、運転者から見て、移動前の虚像５１と移動後の虚像５３は、上下方向において同じ位置に形成される。なお、第１ミラー２１を投影ミラー３０に近づけるように移動させる場合は、第１ミラー２１を回転させることにより、投影ミラー３０に入射する角度を同一に維持した状態で、距離を短くすることができる。

【0027】

以上のように構成されたことから、第１実施形態の画像表示装置によれば、次の効果を奏する。
（１）第１ミラー２１の移動の際に反射平面２１ａを回転させることにより、投影ミラー３０への入射角度を維持したまま投影ミラー３０までの距離を変更できる。このため、対象者としての運転者から見た虚像の上下位置を維持しつつ、虚像までの距離を制御することができる。

【0028】

（２）スクリーン１４の出射面１４ａ上の位置により発散角が異なり、また、第１ミラー２１の反射平面２１ａの角度によって出射角度が異なることから、スクリーン１４と第１ミラー２１の両者が投影ミラー３０への入射角度の制御に寄与できる。このため、この光路の変化量を大きくとることが可能となることから、虚像位置の変位量を大きくすることができる。

【0029】

＜第２実施形態＞
第２実施形態の画像表示装置においては、中間像のイメージ光を、２つの可動のミラー１２１、１２２に順に反射させている。この構成においては、第１ミラー１２１の移動にともなって、これらのミラー１２１、１２２の反射平面の相対角度を制御することによって、第２ミラー１２２からの出射光が投影ミラー３０に入射する角度を一定に保持しつつ、虚像の形成位置を変位させることができる。
以下の説明において、第１実施形態と同様の構成部材については同じ参照符号を使用し、その詳細な説明は省略する。

【0030】

図４は、第２実施形態に係る画像表示装置の構成を示す平面図である。図５は、第２実施形態に係る画像表示装置の構成を示すブロック図である。図６は、第２実施形態に係る画像表示装置の構成を示す平面図であって、図４に示す状態に対して、第１ミラーを移動させるとともに、第１ミラー及び第２ミラーを回転させた後の状態を示す図である。
第２実施形態にかかる画像表示装置は、図４又は図５に示すように、中間像形成手段としての中間画像形成部１１０と、反射光学系の光学要素としての２つのミラー１２１、１２２と、移動手段としての第１ミラー移動部１２３と、角度制御手段としての第１ミラー回転駆動部１２４および第２ミラー回転駆動部１２５と、投影光学系としての投影ミラー３０と、制御部４０と、メモリ４１とを備える。メモリ４１には、以下に説明する制御・動作に必要な情報や、画像表示装置が表示する画像のデータなどが記憶されている。

【0031】

中間画像形成部１１０は、図４に示す、レーザ光源１１、ＬＣＯＳ１２、結像レンズ１３、及び、スクリーン１１４を備え、さらに、図２に示す、レーザドライバ１５とＬＣＯＳドライバ１６を備える。レーザ光源１１、ＬＣＯＳ１２、結像レンズ１３、レーザドライバ１５、及び、ＬＣＯＳドライバ１６は第１実施形態と同様であるため、それらの詳細な説明は省略する。

【0032】

スクリーン１１４は、結像レンズ１３からの入射光を、出射面１１４ａから拡散光として出射するディフューザ（拡散板）である。スクリーン１１４は、拡散光を出射できれば、ディフューザのほか、例えばマクロレンズアレイで構成してもよい。また、第１実施形態のスクリーン１４のように出射位置によって出射角度が異なる拡散板を用いてもよい。

【0033】

スクリーン１１４に形成される中間像は、出射面１１４ａに対応する平面において中央の領域とその外側の領域の２つに分けられている。中央の領域に対応するイメージ光Ｉ２１は、光軸１１４ｃに沿って進行して投影ミラー３０に直接入射する。
一方、外側の領域に対応するイメージ光Ｉ２２は、まず第１ミラー１２１に入射し、第１ミラー１２１からの反射光が、さらに第２ミラー１２２で反射されて、投影ミラー３０に入射する。
ここで、中間像が有する領域は、表示内容などに応じて３つ以上であってもよく、また、各領域の位置や大きさは任意に設定できる。
なお、中間画像形成部は、中間像が形成される液晶パネルと、液晶パネルの後方から光を与えるバックライトとで構成してもよい。この場合には中間画像形成部の具体的な構成が図４とは異なり、スクリーン１１４の位置に液晶パネルが配置される。虚像を作り出すための中間像は、液晶パネルの表示画像である。

【0034】

第１ミラー１２１と第２ミラー１２２は、反射鏡であって、入射光を反射する反射平面１２１ａ、１２２ａをそれぞれ有する。第１ミラー１２１と第２ミラー１２２は、スクリーン１１４よりも投影ミラー３０側に配置され、第１ミラー１２１への入射光は反射平面１２１ａで反射されて第２ミラー１２２に入射し、この入射光は反射平面１２２ａで反射されて投影ミラー３０へ入射する。

【0035】

第１ミラー１２１は、移動手段としての第１ミラー移動部１２３によって、予め定めた直線上を移動可能とされている。また、第１ミラー１２１は、角度制御手段としての第１ミラー回転駆動部１２４によって、反射平面１２１ａが、その平面に沿った軸１２１ｃを中心にして回転可能とされている。第１ミラー移動部１２３による移動、及び、第１ミラー回転駆動部１２４による回転は、制御部４０によって制御される。

【0036】

第２ミラー１２２は、角度制御手段としての第２ミラー回転駆動部１２５によって、反射平面１２２ａが、その平面に沿った軸１２２ｃを中心にして回転可能とされている。第２ミラー回転駆動部１２５による回転は、制御部４０によって制御される。

【0037】

第１ミラー回転駆動部１２４による第１ミラー１２１の回転と第２ミラー回転駆動部１２５による第２ミラー１２２の回転は、第１ミラー移動部１２３による移動の前後において、第２ミラー１２２からの反射光が投影ミラー３０に入射する角度を同一に保つように制御される。別言すると、第１ミラー１２１と第２ミラー１２２をそれぞれ回転させることによって、第１ミラー１２１の反射平面１２１ａと第２ミラー１２２の反射平面１２２ａの相対角度が調整され、これによって、第２ミラー１２２からの反射方向が投影ミラー３０に対して一定に維持されように制御される。これにより、第２ミラー１２２からの反射光は、第１ミラー移動部１２３による移動にかかわらず常に同じ直線Ｌ２上を進行する。ここで、第１ミラー移動部１２３によって第１ミラー１２１が移動する方向は、上記直線Ｌ２に平行である。

【0038】

投影ミラー３０は、第１実施形態と同様に反射面３１を有する凹面鏡（拡大鏡）であって、スクリーン１１４から直接入射したイメージ光Ｉ２１と、第２ミラー１２２で反射されたイメージ光Ｉ２２をそれぞれ拡大・反射させる。この反射光は、車両のウインドシールド５０（被投影面）の表示エリアに投影され、この光は運転者に向けて反射されるとともに、ウインドシールド５０の前方位置において虚像１５１、１５２を形成する（図４）。ここで、虚像１５１は、スクリーン１１４から投影ミラー３０へ直接入射したイメージ光Ｉ２１に対応する像であり、虚像１５２は、第２ミラー１２２からの反射光（イメージ光Ｉ２２）に対応する像である。

【0039】

第１ミラー１２１及び第２ミラー１２２は、スクリーン１１４よりも投影ミラー３０側に配置されており、第１ミラー１２１への入射光は第１ミラー１２１及び第２ミラー１２２で順に反射されて投影ミラー３０へ入射する。 このため、２つのイメージ光Ｉ２１、Ｉ２２のそれぞれに対応する虚像１５１、１５２は、ウインドシールド５０からの距離が異なる位置に形成される。すなわち、虚像１５１は、虚像１５２よりもウインドシールド５０に近い位置に形成される。

【0040】

第１ミラー１２１は、第１ミラー移動部１２３による移動によって、スクリーン１１４から投影ミラー３０へ至る光路の長さが制御される。具体的には、図４に示す移動前の状態においては、第１ミラー１２１の反射平面１２１ａから第２ミラー１２２の反射平面１２２ａまでが距離ｄであるのに対して、図６に示す移動後の状態においては、まず、第１ミラー１２１は、投影ミラー３０に近づく方向に距離ｅだけ移動している。さらに、この移動に対して、第２ミラー１２２からの反射光が投影ミラー３０に入射する角度が同一となるように、第１ミラー１２１の反射平面１２１ａが時計回りに角度γ１回転されるとともに、第２ミラー１２２の反射平面１２２ａは時計回りに角度γ２回転される。これによって、２つの反射平面１２１ａ、１２２ａの相対角度が変化して両者の距離はｆとなる。このため、第１ミラー１２１の移動前の状態と移動後の状態とで、スクリーン１１４から、第１ミラー１２１と第２ミラー１２２を経て投影ミラー３０へ至る光路の長さは、「ｅ＋ｆ−ｄ」だけ長くなっている。このように光路を長くしたときの第２ミラー１２２からの反射光に対応する虚像１５３は、図６に示すように、第１ミラー１２１を移動する前の虚像１５２よりもウインドシールド５０から離れる側に形成される。ここで、第２ミラー１２２からの反射光は、第１ミラー１２１の移動の前後で反射光が投影ミラー３０に入射する角度が同一となるように制御されているため、運転者から見て、移動前の虚像１５２と移動後の虚像１５３は、上下方向において同じ位置に形成される。

【0041】

第２実施形態の画像表示装置によれば、第１ミラー１２１と第２ミラー１２２で折り返す構成によって、比較的小さなエリアで光路長の制御が可能となるため、スクリーン１１４と投影ミラー３０をコンパクトにした構成で、虚像位置を変位させることができる。
なお、図４〜図６に示す構成では、反射光学系の光学要素のうち第１ミラー１２１のみを移動させていたが、第２ミラー１２２も移動させ、これに合わせて２つのミラー１２１、１２２の反射平面の相対角度を調整するようにしてもよい。
なお、その他の作用、効果、変形例は第１実施形態と同様である。
本発明について上記実施形態を参照しつつ説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、改良の目的または本発明の思想の範囲内において改良または変更が可能である。

【産業上の利用可能性】

【0042】

以上のように、本発明に係る画像表示装置は、運転者から見た虚像の上下位置を変えることなく、虚像までの距離を制御できるヘッドアップディスプレイ装置を構成することができる点で有用である。

【符号の説明】

【0043】

１０ 中間画像形成部
１１ レーザ光源
１２ ＬＣＯＳ
１３ 結像レンズ
１４ スクリーン
１４ａ 出射面
１４ｃ 光軸
１５ レーザドライバ
１６ ＬＣＯＳドライバ
２１ 第１ミラー
２１ａ 反射平面
２１ｃ 軸
２２ 第２ミラー
２２ａ 反射平面
２３ 第１ミラー移動部
２４ 第１ミラー回転駆動部
３０ 投影ミラー
４０ 制御部
４１ メモリ
５０ ウインドシールド
５１、５２、５３ 虚像
１１０ 中間画像形成部
１１４ スクリーン
１１４ａ 出射面
１１４ｃ 光軸
１２１ 第１ミラー
１２１ａ 反射平面
１２１ｃ 軸
１２２ 第２ミラー
１２２ａ 反射平面
１２２ｃ 軸
１２３ 第１ミラー移動部
１２４ 第１ミラー回転駆動部
１２５ 第２ミラー回転駆動部
１５１、１５２、１５３ 虚像

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】