特開 2024-129575 ヘッドアップディスプレイ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024129575

(43)【公開日】2024-09-27

(54)【発明の名称】ヘッドアップディスプレイ装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 27/01 20060101AFI20240919BHJP

   B60K 35/23 20240101ALI20240919BHJP

【ＦＩ】

G02B27/01

B60K35/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023038883

(22)【出願日】2023-03-13

(71)【出願人】

【識別番号】322003857

【氏名又は名称】パナソニックオートモーティブシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109210

【弁理士】

【氏名又は名称】新居 広守

(74)【代理人】

【識別番号】100137235

【弁理士】

【氏名又は名称】寺谷 英作

(74)【代理人】

【識別番号】100131417

【弁理士】

【氏名又は名称】道坂 伸一

(72)【発明者】

【氏名】米谷 祐亮

(72)【発明者】

【氏名】高瀬 裕志

(72)【発明者】

【氏名】羽田 崇人

(72)【発明者】

【氏名】持永 康太

【テーマコード（参考）】

2H199

3D344

【Ｆターム（参考）】

2H199DA03

2H199DA15

2H199DA42

3D344AA03

3D344AA21

3D344AB01

3D344AC25

(57)【要約】

【課題】迷光の発生を抑制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１００は、上部に開口部１１１が形成された筐体１１０と、開口部を塞ぐ透光性のカバー部１２０と、筐体内に収容された表示素子１３０と、表示素子から発せられた表示光の光路上に配置された第一光学素子１４０と、第一光学素子を通過した表示光の光路上であって、第一光学素子の前方に配置され、当該表示光を開口部に向けて反射する第二光学素子１５０とを備えている。カバー部は、当該カバー部の前端部１２１から後端部１２２に向かう方向で下降する曲面部１２３及び、下方に向けて凸となる形状を有している。第一光学素子は、表示光を収斂させる作用を有している。表示素子のうち第一光学素子との距離が近い第一端部１３１から発せられた表示光の中で、第一光学素子の上端部１４１を通過した光Ｌ３は第二光学素子の上端よりも下方に向かう。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

上部に開口部が形成された筐体と、
前記開口部を塞ぐ透光性のカバー部と、
前記筐体内に収容された表示素子と、
前記表示素子から発せられた表示光の光路上に配置された第一光学素子と、
前記第一光学素子を通過した前記表示光の光路上であって、前記第一光学素子の前方に配置され、当該表示光を開口部に向けて反射する第二光学素子とを備え、
前記カバー部は、当該カバー部の前端部から後端部に向かう方向で下降する曲面部及び、下方に向けて凸となる形状を有し、
前記第一光学素子は、前記表示光を収斂させる作用を有し、
前記表示素子のうち前記第一光学素子との距離が近い一端部から発せられた表示光の中で、前記第一光学素子の上端部を通過した上端部通過光は、前記第二光学素子の上端よりも下方に向かう、
ヘッドアップディスプレイ装置。

【請求項2】

前記表示素子の中心から前記第一光学素子の中心までの距離Ｄと、前記第一光学素子の焦点距離ｆｖとの関係は、Ｄ＞｜ｆｖ｜を満たす、
請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。

【請求項3】

前記表示素子の前記一端部から発せられた表示光の中で、前記第一光学素子の下端部を通過した下端部通過光は、上向きのベクトルを有しながら、前記第二光学素子に向かう、
請求項１または２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。

【請求項4】

前記カバー部の後端部は、前記カバー部の前端部よりも下方に位置する、
請求項１または２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。

【請求項5】

前記第一光学素子は、凹面鏡である、
請求項１または２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。

【請求項6】

前記第一光学素子は、凸レンズである、
請求項１または２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。

【請求項7】

前記表示素子の少なくとも一部は、前記第二光学素子の下端よりも上方に位置する、
請求項１または２に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】

本開示は、ヘッドアップディスプレイ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、表示光を発する表示器と、表示器を収容するケースであって、表示光がケース外部に位置する投影部に投影されるように、表示光をケース外部へと射出する開口を有するケースと、開口を塞ぐ開口カバーと、を備えたヘッドアップディスプレイ装置が開示されている。このようなヘッドアップディスプレイ装置では、開口カバーが、開口により隔てられた両側のうち表示光の入射側へ凹むように放物線に沿って湾曲している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－９８９２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記したヘッドアップディスプレイ装置では、開口カバーを起因として迷光が発生するおそれがある。これは、低背化を進めたヘッドアップディスプレイ装置で顕著となりうる。

【0005】

そこで、本開示の目的は、迷光の発生を抑制できるヘッドアップディスプレイ装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様に係るヘッドアップディスプレイ装置は、上部に開口部が形成された筐体と、前記開口部を塞ぐ透光性のカバー部と、前記筐体内に収容された表示素子と、前記表示素子から発せられた表示光の光路上に配置された第一光学素子と、前記第一光学素子を通過した前記表示光の光路上であって、前記第一光学素子の前方に配置され、当該表示光を開口部に向けて反射する第二光学素子とを備え、前記カバー部は、当該カバー部の前端部から後端部に向かう方向で下降する曲面部及び、下方に向けて凸となる形状を有し、前記第一光学素子は、前記表示光を収斂させる作用を有し、前記表示素子のうち前記第一光学素子との距離が近い一端部から発せられた表示光の中で、前記第一光学素子の上端部を通過した上端部通過光は、前記第二光学素子の上端よりも下方に向かう。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、迷光の発生を抑制可能なヘッドアップディスプレイ装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の使用例を示す図である。

【図2】図２は、実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ装置により表示される画像の表示領域を示す図である。

【図3】図３は、実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ装置を示す模式断面図である。

【図4】図４は、実施の形態に係る表示素子の第一端部から発せられた光のうちの一部の光の光路を示す説明図である。

【図5】図５は、比較例に係るヘッドアップディスプレイ装置を示す模式断面図である。

【図6】図６は、変形例１に係るヘッドアップディスプレイ装置を示す模式断面図である。

【図7】図７は、変形例１に係るヘッドアップディスプレイ装置を示す模式断面図である。

【図8】図８は、変形例１に係るヘッドアップディスプレイ装置を示す模式断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本開示の一態様に係るヘッドアップディスプレイ装置は、上部に開口部が形成された筐体と、前記開口部を塞ぐ透光性のカバー部と、前記筐体内に収容された表示素子と、前記表示素子から発せられた表示光の光路上に配置された第一光学素子と、前記第一光学素子を通過した前記表示光の光路上であって、前記第一光学素子の前方に配置され、当該表示光を開口部に向けて反射する第二光学素子とを備え、前記カバー部は、当該カバー部の前端部から後端部に向かう方向で下降する曲面部及び下方に向けて凸となる形状を有し、前記第一光学素子は、前記表示光を収斂させる作用を有し、前記表示素子のうち前記第一光学素子との距離が近い一端部から発せられた表示光の中で、前記第一光学素子の上端部を通過した光は、前記第二光学素子の上端よりも下方に向かう。

【0010】

ここで、表示素子のうち第一光学素子との距離が近い一端部から発せられた表示光の中で、第一光学素子の上端部を通過した上端部通過光は、第二光学素子から外れてカバー部で反射し迷光となりやすい。このため、本態様では、カバー部が、前端部から後端部にかけて下降し、下方に向けて凸となる形状を有しているので、カバー部の前端部を上端部通過光から避けた位置に配置することができる。カバー部がこのような形状であると、第一光学素子を通過した表示光が、カバー部で反射しうるが、第一光学素子は、表示光を収斂させる作用を有しているので、その収斂によって表示光をカバー部から回避させることも可能である。さらに、表示素子、第一光学素子及び第二光学素子は、上端部通過光が第二光学素子の上端よりも下方に向かうように配置されているので、上端部通過光が第二光学素子から外れにくくなっている。これらのことにより、上端部通過光を起因とした迷光の発生を抑制することができる。

【0011】

また、前記表示素子の中心から前記第一光学素子の中心までの距離Ｄと、前記第一光学素子の焦点距離ｆｖとの関係は、Ｄ＞｜ｆｖ｜を満たしてもよい。

【0012】

これによれば、距離Ｄと、第一光学素子の焦点距離ｆｖとが上記関係を満たしているので、第一光学素子が収斂した表示光を確実に交差させることができる。

【0013】

また、前記表示素子の前記一端部から発せられた表示光の中で、前記第一光学素子の下端部を通過した下端部通過光は、上向きのベクトルを有しながら、前記第二光学素子に向かってもよい。

【0014】

これによれば、下端部通過光が上向きのベクトルを有しながら第二光学素子に向かうので、表示光が消費するスペースを削減することができる。この削減されたスペースに表示素子を配置することができ、低背化を向上させることができる。

【0015】

また、前記カバー部の後端部は、前記カバー部の前端部よりも下方に位置してもよい。

【0016】

これによれば、カバー部の後端部が、カバー部の前端部よりも下方に位置しているので、ヘッドアップディスプレイ装置の後部での低背化を向上させることができる。

【0017】

また、前記第一光学素子は、凹面鏡であってもよい。

【0018】

これによれば、第一光学素子として凹面鏡を採用したヘッドアップディスプレイ装置であっても、低背化を向上させることができる。

【0019】

また、前記第一光学素子は、凸レンズであってもよい。

【0020】

これによれば、第一光学素子として凸レンズを採用したヘッドアップディスプレイ装置であっても、低背化を向上させることができる。

【0021】

また、前記表示素子の少なくとも一部は、前記第二光学素子の下端よりも上方に位置してもよい。

【0022】

これによれば、表示素子の一部と、第二光学素子の下端とが重畳するので、ヘッドアップディスプレイ装置の低背化を向上させることができる。

【0023】

（実施の形態）
以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

【0024】

本実施の形態では、鉛直方向をＺ軸方向とし、Ｚ軸方向に直交する方向であって車両の進行方向をＸ軸方向とし、Ｚ軸方向及びＸ軸方向に直交する方向（車両の左右方向）をＹ軸方向とする。Ｚ軸マイナス方向は下方であり、Ｚ軸プラス方向は上方である。Ｘ軸マイナス方向は車両の進行方向（前方）であり、Ｘ軸プラス方向は後方である。Ｙ軸マイナス方向は、前方を向いた場合に左方であり、Ｙ軸プラス方向は前方を向いた場合に右方である。このように、本開示においては、ヘッドアップディスプレイ装置を車両に搭載した際の車両の向きを基準として各方向が定義されている。

【0025】

［１．ヘッドアップディスプレイ装置の使用例］
まず、図１及び図２を参照しながら、本実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１００の使用例及び概略構成について説明する。図１は、実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１００の使用例を示す図である。図２は、実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１００により表示される画像の表示領域を示す図である。

【0026】

本実施の形態におけるヘッドアップディスプレイ装置１００は、車載用のヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）として構成され、車両３００のダッシュボード３０１の上面付近に取り付けられる。

【0027】

このヘッドアップディスプレイ装置１００は、表示媒体であるウインドシールド（フロントガラス）３０２の領域Ｄ１に光を投射する。投射された光はウインドシールド３０２に反射される。この反射光は、ヘッドアップディスプレイ装置１００のユーザである運転席に座る運転者の目に向かう。運転者は、目に入ったその反射光を、ウインドシールド３０２越しに見える実際にある物を背景に、ウインドシールド３０２の反対側（車外側）に見える虚像Ｉ１として捉える。本実施の形態においてはこの一連の状況を、ヘッドアップディスプレイ装置１００はウインドシールド３０２を用いて虚像Ｉ１を表示する、と表現する。

【0028】

図２は、本実施の形態におけるヘッドアップディスプレイ装置１００によって光が投射される領域であるＤ１の一例を示す図である。

【0029】

図２に示すように、ダッシュボード３０１に取り付けられたヘッドアップディスプレイ装置１００は例えば、光をウインドシールド３０２の運転席側下寄りに位置する領域Ｄ１（図中破線で囲まれた領域）に投射する。これにより、運転席に座る運転者から見てウインドシールド３０２の反対側（車外側）に見える虚像Ｉ１（図１参照）が表示される。

【0030】

［２．ヘッドアップディスプレイ装置の構成］
次に、図３を用いて、ヘッドアップディスプレイ装置１００の構成について説明する。図３は、実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１００を示す模式断面図である。

【0031】

図３に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置１００は、筐体１１０と、カバー部１２０と、表示素子１３０と、第一光学素子１４０と、第二光学素子１５０とを備えている。

【0032】

筐体１１０は、遮光性の樹脂または金属から形成された箱状体である。具体的には、筐体１１０は、Ｙ軸方向に長い略直方体状を有しており、その上部に開口部１１１が形成されている。筐体１１０において前壁１１２の上端は、後壁１１３の上端よりも高い位置に配置されていて、その前壁１１２の上端と後壁１１３の上端との間が開口部１１１となっている。開口部１１１は、カバー部１２０によって塞がれている。筐体１１０及びカバー部１２０の内部空間には、表示素子１３０、第一光学素子１４０及び第二光学素子１５０が収容されている。

【0033】

カバー部１２０は、例えば透光性の樹脂またはガラスから形成された曲板体である。具体的には、カバー部１２０は、前端部１２１が前壁１１２の上端に接合されていて、後端部１２２が後壁１１３の上端に接合されている。カバー部１２０は、全体として下方に向けて凸となる形状を有している。カバー部１２０は、当該カバー部１２０の前端部１２１から後端部１２２に向かう方向（Ｘ軸プラス方向）で下降する曲面部１２３を有している。カバー部１２０の後端部１２２は、前端部１２１よりも下方に位置している。ここでカバー部１２０の最下点Ｐ１は、カバー部１２０のＸ軸方向の中心よりもＸ軸プラス方向に配置されている。

【0034】

表示素子１３０は、例えば、液晶パネルであり、図示しない光源からの光が照射されると、虚像となる表示光を第一光学素子１４０に照射する。表示素子１３０は有機ＥＬパネルであってもよい。表示素子１３０は、平面視矩形状に形成されており、水平面（ＸＹ面）に対して傾く姿勢で配置されている。具体的には、表示素子１３０は、各長辺がＹ軸方向に沿っており、一方の長辺が他方の長辺よりも上方となる姿勢で配置されている。本実施の形態では、表示素子１３０における後方の長辺は、前方の長辺よりも下方に配置されている。以降、表示素子１３０における後方の長辺を含む端部を第一端部１３１と称し、表示素子１３０における前方の長辺を含む端部を第二端部１３２と称する場合がある。第一端部１３１は、第二端部１３２よりも表示素子１３０までの距離が近い一端部の一例である。表示素子１３０において表示光を出射する表示面は、第一光学素子１４０に対向している。

【0035】

第一光学素子１４０は、表示素子１３０から発せられた表示光の光路上に配置されており、表示光を収斂させる作用を有する光学部材である。具体的には、第一光学素子１４０は平面視矩形状に形成された凹面鏡である。第一光学素子１４０は、鉛直面（ＹＺ面）に対して傾く姿勢で配置されている。具体的には、第一光学素子１４０は、各長辺がＹ軸方向に沿っており、一方の長辺が他方の長辺よりも上方となる姿勢で配置されている。本実施の形態では、第一光学素子１４０における上方の長辺は、下方の長辺よりも前方に配置されている。以降、第一光学素子１４０における上方の長辺を含む端部を上端部１４１と称し、第一光学素子１４０における下方の長辺を含む端部を下端部１４２と称する場合がある。第一光学素子１４０の反射面は、表示素子１３０及び第二光学素子１５０に対向している。つまり、第一光学素子１４０は、凹面鏡の鏡面である反射面が筐体１１０の内方を向き、凸面が筐体１１０の外方を向いている。

【0036】

ここで、図３に示すようにＹ軸方向視において、表示素子１３０の中心から第一光学素子１４０の中心までの距離Ｄと、第一光学素子１４０の焦点距離ｆｖとの関係が、Ｄ＞｜ｆｖ｜を満たすように、表示素子１３０及び第一光学素子１４０が配置されている。また、Ｙ軸方向視において、第一光学素子１４０の中心から第二光学素子１５０の中心までの距離Ｅと、第一光学素子１４０の焦点距離ｆｖとの関係が、Ｅ＞｜ｆｖ｜を満たすように、第一光学素子１４０及び第二光学素子１５０が配置されている。

【0037】

第二光学素子１５０は、第一光学素子１４０を通過した表示光の光路上に配置されていて、第一光学素子１４０で反射された表示光を、開口部１１１に向けて反射する光学部材である。具体的には、第二光学素子１５０は、平面視矩形状に形成された凹面鏡である。第二光学素子１５０は、第一光学素子１４０の前方で、鉛直面（ＹＺ面）に対して傾く姿勢で配置されている。具体的には、第二光学素子１５０は、各長辺がＹ軸方向に沿っており、一方の長辺が他方の長辺よりも上方となる姿勢で配置されている。本実施の形態では、第二光学素子１５０における上方の長辺は、下方の長辺よりも前方に配置されている。以降、第二光学素子１５０における上方の長辺を含む端部を上端部１５１と称し、第二光学素子１５０における下方の長辺を含む端部を下端部１５２と称する場合がある。第二光学素子１５０の反射面は、第二光学素子１５０及びカバー部１２０に対向している。つまり、第二光学素子１５０は、凹面鏡の鏡面である反射面が筐体１１０の内方を向き、凸面が筐体１１０の外方を向いている。

【0038】

［３．ヘッドアップディスプレイ装置の作用］
次に、表示素子１３０から発せられた表示光の光路について説明する。図３に示すように、表示素子１３０のうち、第一端部１３１から発せられる大半の光Ｌ１は、第一光学素子１４０の下端部１４２で反射されることで、当該下端部１４２を通過する。つまり、光Ｌ１は、第一光学素子１４０の下端部１４２を通過する下端部通過光である。光Ｌ１は、下端部１４２で反射されることで、上向きのベクトルを有しながら、第二光学素子１５０の上端部１５１に向かう。これは、第一光学素子１４０の収斂作用によるものである。その後、光Ｌ１は、第二光学素子１５０の上端部１５１で反射されて、カバー部１２０を透過しウインドシールド３０２に向かう。

【0039】

一方、表示素子１３０のうち、第二端部１３２から発せられる大半の光Ｌ２は、第一光学素子１４０の上端部１４１で反射されることで、当該上端部１４１を通過する。光Ｌ２は、上端部１４１で反射されて下向きのベクトルを有しながら、第二光学素子１５０の下端部１５２に向かう。これは、第一光学素子１４０の収斂作用によるものである。つまり、第一光学素子１４０と第二光学素子１５０との間では、光Ｌ１と光Ｌ２とは交差することになる。その後、光Ｌ２は、第二光学素子１５０の下端部１５２で反射されて、カバー部１２０を透過しウインドシールド３０２に向かう。

【0040】

ところで、表示素子１３０の第一端部１３１及び第二端部１３２からは、迷光となりうる光も発せられている。表示素子１３０の第一端部１３１から発せられた光のうちの一部の光Ｌ３が迷光となる可能性が高いので、ここでは、当該光Ｌ３を例示してその光路を説明する。

【0041】

図４は、実施の形態に係る表示素子１３０の第一端部１３１から発せられた光のうちの一部の光Ｌ３の光路を示す説明図である。図４は、図３に対応する図である。図４に示すように、表示素子１３０の第一端部１３１から発せられた光のうちの一部の光Ｌ３は、第一光学素子１４０の上端部１４１に向かい、当該上端部１４１で反射されることで、当該上端部１４１を通過する。つまり、光Ｌ３は、第一光学素子１４０の上端部１４１を通過する上部通過光である。その後、光Ｌ３は、第一光学素子１４０の収斂作用によって、第二光学素子１５０の上端よりも下方に向かう。これにより、光Ｌ３は、カバー部１２０を避けて、第二光学素子１５０まで至る。つまり、光Ｌ３は、第二光学素子１５０に到達する前にカバー部１２０で反射されない。

【0042】

次に、比較例として、収斂作用を有さない第一光学素子１４０ｚを採用した場合について説明する。図５は、比較例に係るヘッドアップディスプレイ装置１００Ｚを示す模式断面図である。比較例では、第一光学素子１４０ｚが平面鏡である点を除いて、実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１００と同様である。

【0043】

図５に示すように、表示素子１３０のうち、第一端部１３１から発せられる大半の光Ｌ４は、第一光学素子１４０ｚの下端部１４２ｚで反射されることで、第二光学素子１５０の下端部１５２に向かう。その後、光Ｌ４は、第二光学素子１５０の下端部１５２で反射されて、カバー部１２０を透過しウインドシールド３０２に向かう。

【0044】

一方、表示素子１３０のうち、第二端部１３２から発せられる大半の光Ｌ５は、第一光学素子１４０ｚの上端部１４１ｚで反射されることで、第二光学素子１５０の上端部１５１に向かう。その後、光Ｌ５は、第二光学素子１５０の上端部１５１で反射されて、カバー部１２０を透過しウインドシールド３０２に向かう。

【0045】

ここで、表示素子１３０の第一端部１３１から発せられた光のうちの一部の光Ｌ６は、第一光学素子１４０の上端部１４１に向かい、当該上端部１４１で反射される。第一光学素子１４０は平面鏡であるため、光Ｌ６は、カバー部１２０に向かって反射される。この反射により、迷光が発生してしまう。このように、比較例では迷光が発生してしまうが、本実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１００では、迷光の発生が抑制されていることがわかる。

【0046】

［４．効果など］
以上のように実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１００は、上部に開口部１１１が形成された筐体１１０と、開口部１１１を塞ぐ透光性のカバー部１２０と、筐体１１０内に収容された表示素子１３０と、表示素子１３０から発せられた表示光の光路上に配置された第一光学素子１４０と、第一光学素子１４０を通過した表示光の光路上であって、第一光学素子１４０の前方に配置され、当該表示光を開口部１１１に向けて反射する第二光学素子１５０とを備えている。カバー部１２０は、当該カバー部１２０の前端部１２１から後端部１２２に向かう方向で下降する曲面部１２３及び、下方に向けて凸となる形状を有している。第一光学素子１４０は、表示光を収斂させる作用を有している。表示素子１３０のうち第一光学素子１４０との距離が近い第一端部１３１から発せられた表示光の中で、第一光学素子１４０の上端部１４１を通過した光Ｌ３は、第二光学素子１５０の上端よりも下方に向かう。

【0047】

このように、カバー部１２０が、前端部１２１から後端部１２２に向かう方向で下降する曲面部１２３及び、下方に向けて凸となる形状を有しているので、カバー部１２０の前端部を上端部通過光（光Ｌ３）から避けた位置に配置することができる。カバー部１２０がこのような形状であると、第一光学素子１４０を通過した表示光が、カバー部１２０で反射しうるが、第一光学素子１４０は、表示光を収斂させる作用を有しているので、その収斂によって表示光の一部である光Ｌ３をカバー部１２０から回避させることも可能である。さらに、表示素子１３０、第一光学素子１４０及び第二光学素子１５０は、上端部通過光（光Ｌ３）が第二光学素子１５０の上端よりも下方に向かうように配置されているので、上端部通過光（光Ｌ３）が第二光学素子１５０から外れにくくなっている。これらのことにより、上端部通過光（光Ｌ３）を起因とした迷光の発生を抑制することができる。

【0048】

表示素子１３０の中心から第一光学素子１４０の中心までの距離Ｄと、第一光学素子１４０の焦点距離ｆｖとの関係は、Ｄ＞｜ｆｖ｜を満たしている。

【0049】

これによれば、距離Ｄと、第一光学素子１４０の焦点距離ｆｖとが上記関係を満たしているので、第一光学素子１４０が収斂した表示光を確実に交差させることができる。特に、本実施の形態では、、第一光学素子１４０の中心から第二光学素子１５０の中心までの距離Ｅと、第一光学素子１４０の焦点距離ｆｖとの関係がＥ＞｜ｆｖ｜を満たしているので、第一光学素子１４０が収斂した表示光をより確実に交差させることができる。

【0050】

表示素子１３０の第一端部１３１から発せられた表示光の中で、第一光学素子１４０の下端部１４２を通過した下端部通過光（光Ｌ１）は、上向きのベクトルを有しながら、第二光学素子１５０に向かう。

【0051】

これによれば、下端部通過光（光Ｌ１）が上向きのベクトルを有しながら第二光学素子１５０に向かうので、表示光が消費するスペースを削減することができる。この削減されたスペースに表示素子１３０を配置することができ、低背化を向上させることができる。

【0052】

カバー部１２０の後端部は、カバー部１２０の前端部よりも下方に位置しているので、ヘッドアップディスプレイ装置１００の後部での低背化を向上させることができる。

【0053】

第一光学素子１４０が凹面鏡であるので、第一光学素子１４０として凹面鏡を採用したヘッドアップディスプレイ装置１００であっても、低背化を向上させることができる。

【0054】

また、本実施の形態では、表示素子１３０は、当該表示素子１３０から第一光学素子１４０に向かう主光線が、表示素子１３０の法線方向に対して傾斜する姿勢となっている。このような姿勢であるため、カバー部１２０を介して太陽光が入射したとしても、その太陽光が光学系内に戻りにくくなる。つまり、太陽光を起因とした迷光を抑制できる。

【0055】

［５．その他］
以上、本開示に係るヘッドアップディスプレイ装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、この実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本開示の一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。以降の説明において、上記実施の形態と同一の部分には同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。

【0056】

図６は、変形例１に係るヘッドアップディスプレイ装置１００Ａを示す模式断面図である。図６は、図４に対応する図である。図６に示すように、変形例１に係るヘッドアップディスプレイ装置１００Ａは、表示素子１３０ａの傾斜方向が、上記実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１００の表示素子１３０と逆方向となっている。具体的には、表示素子１３０ａの第一端部１３１ａは、第二端部１３２ａよりも上方に配置されている。この場合においても第一端部１３１ａの方が第二端部１３２ａよりも表示素子１３０までの距離が近い。つまり、表示素子１３０ａの第一端部１３１ａから発せられた光のうちの一部の光Ｌ７は、第一光学素子１４０の上端部１４１に向かい、当該上端部１４１で反射されることで、当該上端部１４１を通過する。つまり、光Ｌ７は、第一光学素子１４０の上端部１４１を通過する上部通過光である。その後、光Ｌ７は、第一光学素子１４０の収斂作用によって、第二光学素子１５０の上端よりも下方に向かう。これにより、光Ｌ７は、カバー部１２０を避けて、第二光学素子１５０まで至るので、迷光を抑制できる。

【0057】

図７は、変形例２に係るヘッドアップディスプレイ装置１００Ｂを示す模式断面図である。図７は、図４に対応する図である。図７に示すように、変形例２に係るヘッドアップディスプレイ装置１００Ｂは、第一光学素子１４０ｂとして凸レンズを採用している。

【0058】

具体的に説明すると、筐体１１０内には、後方から前方にかけて、表示素子１３０ｂ、第一光学素子１４０ｂ及び第二光学素子１５０がこの順で配列されている。表示素子１３０ｂは、第一端部１３１ｂが第二端部１３２ｂよりも後方かつ下方となる姿勢で配置されている。表示素子１３０ｂにおいて表示光を出射する表示面は、第一光学素子１４０ｂに対向している。凸レンズである第一光学素子１４０ｂは、上端部１４１ｂが下端部１４２ｂよりも前方かつ上方となる姿勢で配置されている。第一光学素子１４０ｂが凸レンズであるので、表示素子１３０ｂが発した表示光を収斂させることができる。

【0059】

この場合においても、、表示素子１３０ｂの第一端部１３１ｂから発せられた光のうちの一部の光Ｌ８は、第一光学素子１４０ｂの上端部１４１ｂに向かい、当該上端部１４１ｂを透過することで、当該上端部１４１ｂを通過する。つまり、光Ｌ８は、第一光学素子１４０ｂの上端部１４１ｂを通過する上部通過光である。その後、光Ｌ８は、第一光学素子１４０ｂの収斂作用によって、第二光学素子１５０の上端よりも下方に向かう。これにより、光Ｌ８は、カバー部１２０を避けて、第二光学素子１５０まで至るので、迷光を抑制できる。

【0060】

このように、第一光学素子１４０ｂとして凸レンズを採用したヘッドアップディスプレイ装置１００Ｂであっても、迷光を抑制しつつ、低背化を向上させることができる。この場合、表示素子１３０ｂ、第一光学素子１４０ｂ及び第二光学素子１５０がＸ軸方向に並んで配置されているので、Ｚ軸方向でのこれらの消費スペースを削減できる。このため、より低背化を図ることが可能である。

【0061】

図８は、変形例３に係るヘッドアップディスプレイ装置１００Ｃを示す模式断面図である。図８は、図４に対応する図である。図８に示すように、変形例３に係るヘッドアップディスプレイ装置１００Ｃでは、表示素子１３０ｃの第二端部１３２ｃが、第二光学素子１５０の下端よりも上方に位置するように、表示素子１３０ｃが配置されている。この場合、表示素子１３０ｃは、表示光の光路から退避して配置されている。このように、表示素子１３０ｃの第二端部１３２ｃと、第二光学素子１５０の下端とが重畳するので、ヘッドアップディスプレイ装置１００Ｃの低背化を向上させることができる。

【0062】

［付記］
以上の実施の形態等の記載により、下記の技術が開示される。

【0063】

（技術１）
上部に開口部が形成された筐体と、
前記開口部を塞ぐ透光性のカバー部と、
前記筐体内に収容された表示素子と、
前記表示素子から発せられた表示光の光路上に配置された第一光学素子と、
前記第一光学素子を通過した前記表示光の光路上であって、前記第一光学素子の前方に配置され、当該表示光を開口部に向けて反射する第二光学素子とを備え、
前記カバー部は、当該カバー部の前端部から後端部に向かう方向で下降する曲面部及び、下方に向けて凸となる形状を有し、
前記第一光学素子は、前記表示光を収斂させる作用を有し、
前記表示素子のうち前記第一光学素子との距離が近い一端部から発せられた表示光の中で、前記第一光学素子の上端部を通過した上端部通過光は、前記第二光学素子の上端よりも下方に向かう、
ヘッドアップディスプレイ装置。

【0064】

（技術２）
前記表示素子の中心から前記第一光学素子の中心までの距離Ｄと、前記第一光学素子の焦点距離ｆｖとの関係は、Ｄ＞｜ｆｖ｜を満たす、
技術１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。

【0065】

（技術３）
前記表示素子の前記一端部から発せられた表示光の中で、前記第一光学素子の下端部を通過した下端部通過光は、上向きのベクトルを有しながら、前記第二光学素子に向かう、
技術１または２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。

【0066】

（技術４）
前記カバー部の後端部は、前記カバー部の前端部よりも下方に位置する、
技術１～３のいずれかひとつのヘッドアップディスプレイ装置。

【0067】

（技術５）
前記第一光学素子は、凹面鏡である、
技術１～４のいずれかひとつのヘッドアップディスプレイ装置。

【0068】

（技術６）
前記第一光学素子は、凸レンズである、
技術１～４のいずれかひとつのヘッドアップディスプレイ装置。

【0069】

（技術７）
前記表示素子の少なくとも一部は、前記第二光学素子の下端よりも上方に位置する、
技術１～６のいずれかひとつのヘッドアップディスプレイ装置。

【産業上の利用可能性】

【0070】

本開示は、車両に搭載されるヘッドアップディスプレイ装置として有用である。

【符号の説明】

【0071】

１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｚ ヘッドアップディスプレイ装置
１１０ 筐体
１１１ 開口部
１１２ 前壁
１１３ 後壁
１２０ カバー部
１２１ 前端部
１２２ 後端部
１２３ 曲面部
１３０、１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ 表示素子
１３１、１３１ａ、１３１ｂ 第一端部
１３２、１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃ 第二端部
１４０、１４０ｂ、１４０ｚ 第一光学素子
１４１、１４１ｂ、１４１ｚ 上端部
１４２、１４２ｂ、１４２ｚ 下端部
１５０ 第二光学素子
１５１ 上端部
１５２ 下端部
３００ 車両
３０１ ダッシュボード
３０２ ウインドシールド
Ｄ、Ｅ 距離
Ｄ１ 領域
ｆｖ 焦点距離
Ｉ１ 虚像
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７、Ｌ８ 光
Ｐ１ 最下点

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】