特開 2024-136331 画像投影装置

(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】P2024136331

(43)【公開日】2024-10-04

(54)【発明の名称】画像投影装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 27/01 20060101AFI20240927BHJP

   B60K 35/23 20240101ALI20240927BHJP

   B60R 11/02 20060101ALI20240927BHJP

【ＦＩ】

G02B27/01

B60K35/00 A

B60R11/02 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023047417

(22)【出願日】2023-03-23

(71)【出願人】

【識別番号】000001133

【氏名又は名称】株式会社小糸製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001667

【氏名又は名称】弁理士法人プロウィン

(72)【発明者】

【氏名】堀 匡紘

(72)【発明者】

【氏名】村上 一臣

(72)【発明者】

【氏名】森本 憂士

(72)【発明者】

【氏名】藤吉 貴智

(72)【発明者】

【氏名】原 秀樹

【テーマコード（参考）】

2H199

3D020

3D344

【Ｆターム（参考）】

2H199DA03

2H199DA15

2H199DA29

2H199DA30

2H199DA33

2H199DA44

2H199DA46

3D020BA04

3D020BC02

3D344AA03

3D344AB01

3D344AC25

(57)【要約】

【課題】空間を有効に活用して小型化を図ることが可能な画像投影装置を提供する。
【解決手段】表示部（ＷＳ）に対して投影画像を投影する画像投影装置であって、表示部（ＷＳ）に対して画像光を照射する画像照射部（１１）と、画像照射部から照射された画像光を反射する第１ミラー（１２）と、第１ミラー（１２）で反射された画像光を反射する第２ミラー（１３）を備え、対向する第１ミラー（１２）と第２ミラー（１３）の両端同士を結んだ領域をミラー間領域とし、画像照射部（１１）は、ミラー間領域の幅方向における一方に偏って配置されており、少なくとも一部がミラー間領域内に位置していることを特徴とする画像投影装置（１０）。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

表示部に対して投影画像を投影する画像投影装置であって、
前記表示部に対して画像光を照射する画像照射部と、
前記画像照射部から照射された前記画像光を反射する第１ミラーと、
前記第１ミラーで反射された前記画像光を反射する第２ミラーを備え、
対向する前記第１ミラーと前記第２ミラーの両端同士を結んだ領域をミラー間領域とし、
前記画像照射部は、前記ミラー間領域の幅方向における一方に偏って配置されており、少なくとも一部が前記ミラー間領域内に位置していることを特徴とする画像投影装置。

【請求項2】

請求項１に記載の画像投影装置であって、
前記第１ミラーは、前記ミラー間領域において前記画像光を幅方向に中間結像させ、高さ方向に中間結像させず、前記第２ミラーに到達させることを特徴とする画像投影装置。

【請求項3】

請求項１に記載の画像投影装置であって、
前記第１ミラーの反射面は、幅方向において、前記画像照射部に近い側の曲率半径をＲｎとし、前記画像照射部から遠い側の曲率半径をＲｆとしたとき、Ｒｎ＜Ｒｆの関係を満たすことを特徴とする画像投影装置。

【請求項4】

請求項３に記載の画像投影装置であって、
前記第１ミラーの反射面は、上側の横方向の曲率半径をＲｕとし、下側の横方向の曲率半径をＲｂとしたときに、Ｒｕ＞Ｒｂの関係を満たすことを特徴とする画像投影装置。

【請求項5】

請求項１に記載の画像投影装置であって、
前記第１ミラーの反射面は、前記画像照射部に近い側の高さをＨｎとし、前記画像照射部から遠い側の高さをＨｆとしたとき、Ｈｎ＜Ｈｆの関係を満たすことを特徴とする画像投影装置。

【請求項6】

請求項１に記載の画像投影装置であって、
前記第１ミラーの反射面における最大の高さをＨ１ｍａｘとし、
前記第２ミラーの反射面における最大の高さをＨ２ｍａｘとしたとき、
０．５≦Ｈ１ｍａｘ／Ｈ２ｍａｘ≦１．５の範囲であることを特徴とする画像投影装置。

【請求項7】

請求項１から６の何れか一つに記載の画像投影装置であって、
前記第２ミラーは、高さ方向への前記画像光の反射方向を可変とされていることを特徴とする画像投影装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、画像投影装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、車両内に各種情報を表示する装置として、アイコンを点灯表示する計器盤が用いられている。また、表示する情報量の増加とともに、計器盤に画像表示装置を埋め込むことや、計器盤全体を画像表示装置で構成することも提案されている。

【0003】

しかし、計器盤は車両のフロントガラス（ウィンドシールド）より下方に位置しているため、計器盤に表示された情報を運転者等の搭乗者が視認するには、運転中に視線を下方に移動させる必要があり好ましくない。そこで、フロントガラスに画像を投影して、搭乗者が車両の前方を視認したときに情報を読み取れるようにするヘッドアップディスプレイ（以下ＨＵＤ：Ｈｅａｄ Ｕｐ Ｄｉｓｐｌａｙ）のような画像投影装置が提案されている（例えば、特許文献１，２を参照）。

【0004】

従来の画像投影装置は、画像照射部が画像を含んだ照射光を照射し、自由曲面ミラー等で照射光を反射させて、ウィンドシールド等の表示部を介して空間中に画像が結像するように搭乗者の視点の位置に到達させる。これにより、搭乗者は視点に入射した照射光によって、奥行き方向における結像位置に画像が表示されているように認識することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１９－１１９２４８号公報

【特許文献2】特開２０１９－１１９２６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

このような画像投影装置は、車両のウィンドシールド下方において、ダッシュボード内に収容されることが多い。また、運転者の視点位置に対して虚像を投影するため、運転席の前方に配置されることが通常である。しかし、運転席とウィンドシールドの間には、ステアリングや計器類が配置されており、画像投影装置を収容するための空間を確保することが困難であった。

【0007】

そこで本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、空間を有効に活用して小型化を図ることが可能な画像投影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】

【0008】

上記課題を解決するために、本発明の画像投影装置は、表示部に対して投影画像を投影する画像投影装置であって、前記表示部に対して画像光を照射する画像照射部と、前記画像照射部から照射された前記画像光を反射する第１ミラーと、前記第１ミラーで反射された前記画像光を反射する第２ミラーを備え、対向する前記第１ミラーと前記第２ミラーの両端同士を結んだ領域をミラー間領域とし、前記画像照射部は、前記ミラー間領域の幅方向における一方に偏って配置されており、少なくとも一部が前記ミラー間領域内に位置していることを特徴とする。

【0009】

このような本発明の画像投影装置では、画像照射部の少なくとも一部が、対向する第１ミラーと第２ミラーの両端同士を結んだミラー間領域内に位置しているため、空間を有効に活用して小型化を図ることが可能となる。

【0010】

また、本発明の一態様では、前記第１ミラーは、前記ミラー間領域において前記画像光を幅方向に中間結像させ、高さ方向に中間結像させず、前記第２ミラーに到達させる。

【0011】

また、本発明の一態様では、前記第１ミラーの反射面は、幅方向において、前記画像照射部に近い側の曲率半径をＲｎとし、前記画像照射部から遠い側の曲率半径をＲｆとしたとき、Ｒｎ＞Ｒｆの関係を満たす。

【0012】

また、本発明の一態様では、前記第１ミラーの反射面は、上側の横方向の曲率半径をＲｕとし、下側の横方向の曲率半径をＲｂとしたときに、Ｒｕ＞Ｒｂの関係を満たす。

【0013】

また、本発明の一態様では、前記第１ミラーの反射面は、前記画像照射部に近い側の高さをＨｎとし、前記画像照射部から遠い側の高さをＨｆとしたとき、Ｈｎ＜Ｈｆの関係を満たす。

【0014】

また、本発明の一態様では、前記第１ミラーの反射面における最大の高さをＨ１ｍａｘとし、前記第２ミラーの反射面における最大の高さをＨ２ｍａｘとしたとき、０．５≦Ｈ１ｍａｘ／Ｈ２ｍａｘ≦１．５の範囲である。

【0015】

また、本発明の一態様では、前記第２ミラーは、高さ方向への前記画像光の反射方向を可変とされている。

【発明の効果】

【0016】

本発明では、空間を有効に活用して小型化を図ることが可能な画像投影装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】第１実施形態に係る画像投影装置１０について説明する図であり、図１（ａ）は画像投影装置１０を用いた虚像の投影を示す模式図であり、図１（ｂ）は画像投影装置１０の概要を示す模式平面図である。

【図2】第１実施形態に係る画像投影装置１０の構造例を示す図であり、図２（ａ）は模式上面図であり、図２（ｂ）は模式斜視図である。

【図3】第１実施形態に係る画像投影装置１０の内部構造例を示す図であり、図３（ａ）は上部カバー１１０を外した状態を示す模式斜視図であり、図３（ｂ）は上部カバー１１０を外した状態を示す模式上面図であり、図３（ｃ）は下部筐体１００の一部を破断して示す模式斜視図である。

【図4】画像投影装置１０の内部における各部材の配置を示す図であり、図４（ａ）は第１ミラー１２の背面側からの側面視図であり、図４（ｂ）は第１ミラー１２の斜め上からの斜視図である。

【図5】画像照射部１１から照射された画像光の通過領域を示す図であり、図５（ａ）は模式上面図であり、図５（ｂ）は第１ミラー１２背面側からの側面視図である。

【図6】上部カバー１１０を組み合わせた状態における画像光の通過領域と画像光通過部１１３の関係を示す模式斜視図である。

【図7】第２実施形態に係る画像投影装置１０における、第１ミラー１２での反射面と第２ミラー１３での反射面における高さについて説明する模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

（第１実施形態）
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。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付すものとし、適宜重複した説明は省略する。図１は、本実施形態に係る画像投影装置１０について説明する図であり、図１（ａ）は画像投影装置１０を用いた虚像の投影を示す模式図であり、図１（ｂ）は画像投影装置１０の概要を示す模式平面図である。図１（ａ）および図１（ｂ）中に示した実線は、画像光の光路を示している。図１（ｂ）に示した一点鎖線は、光が通過する領域を示している。

【0019】

図１（ａ）において、紙面に対して垂直方向はＸ軸方向であり車両の左右方向に対応し、紙面の左右方向はＹ軸方向であり車両の前後方向に対応し、紙面の上下方向はＺ軸方向であり車両の上下方向に対応している。また、図１（ｂ）において、紙面に対して垂直方向はＺ軸方向であり車両の上下方向に対応し、紙面の左右方向はＹ軸方向であり車両の前後方向に対応し、紙面の上下方向はＸ軸方向であり車両の左右方向に対応している。

【0020】

図１（ａ）に示すように、画像投影装置１０は車両１搭載され、画像投影装置１０から投影された画像光は、ウィンドシールド（表示部）ＷＳで反射されて運転者の視点位置に照射される。運転者は、画像光が入射してきた光路の延長上に結像された虚像Ｐを視認する。

【0021】

また、図１（ｂ）に示すように画像投影装置１０は、画像照射部１１と、第１ミラー１２と、第２ミラー１３を備えている。画像投影装置１０では、各部と情報通信可能に接続された制御部を用いて、各部を制御している。制御部の構成は限定されないが、一例として情報処理を行うためのＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）や、メモリ装置、記録媒体、情報通信装置等を備えるものが挙げられる。制御部は、予め定められたプログラムに従って各部の動作を制御し、画像を含んだ情報（画像情報）を画像照射部１１に送出する。

【0022】

画像照射部１１は、制御部からの画像情報に基づいて、画像を含んだ光を画像光として第１ミラー１２に対して照射する部分である。画像照射部１１の構成は限定されず、バックライト、画像表示部の組み合わせを備えるとしてもよい。バックライトは、画像表示部に対して照射光を照射する部分であり、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）により光を照射するものを用いることができる。画像表示部は、制御部からの画像信号に応じて投影画像を表示する部分である。画像表示部に表示された投影画像に対して、バックライトからの照射光が照射されることで、画像表示部から画像光が照射される。画像表示部の具体的構成は限定されず、例えば液晶表示装置等を用いることができる。

【0023】

第１ミラー１２は、画像照射部１１から到達した画像光を第２ミラー１３方向に反射する光学部材である。図１（ｂ）に示した例では第１ミラー１２の凹面形状として、凹面の曲率が一定ではない自由曲面ミラー等を用いている。

【0024】

第２ミラー１３は、第１ミラー１２から到達した画像光をウィンドシールドＷＳ方向に反射する光学部材である。第２ミラー１３は、表示部であるウィンドシールドＷＳに対して画像光を投影するため、本発明における出射ミラーに相当している。図１に示した例では、第２ミラー１３として画像光を虚像Ｐとして投影するために必要な光学設計された凹面形状の自由曲面ミラーを示している。後述するように、第２ミラー１３は所定の回転軸を中心として回動可能にされており、高さ方向への画像光の反射方向を可変とされている。したがって、第２ミラー１３は、ウィンドシールドＷＳに対する画像光の入射角度と入射位置を調整可能とされている。

【0025】

第１ミラー１２および第２ミラー１３の反射面は、ウィンドシールドＷＳを介して画像光を虚像Ｐとして投影するために、運転者の視点方向に光径が拡大するように設計されている。したがって、第１ミラー１２および第２ミラー１３の組み合わせは、本発明における投影光学部に相当している。ここで、視点方向に光径が拡大するとは、反射後に光径が一貫して拡大する場合だけでなく、光径が縮小して中間地点において結像した後に拡大する場合も含む。

【0026】

ウィンドシールドＷＳは、車両の運転席前方に設けられて可視光を透過する部分である。ウィンドシールドＷＳは、車両の内側面では画像投影装置１０から入射した画像光を視点方向に対して反射し、車両の外部からの光を視点方向に対して透過するため、本発明における表示部に相当している。図１（ａ）に示したように、ウィンドシールドＷＳは自由曲面で構成されているため、高さ方向において曲率が変化し一定ではない。ここでは表示部としてウィンドシールドＷＳを用いた例を示したが、ウィンドシールドＷＳとは別に表示部としてコンバイナーを用意し、画像投影装置１０からの光を視点方向に反射するとしてもよい。また、車両の前方に位置するものに限定されず、搭乗者の視点に対して画像を投影するものであれば側方や後方に配置するとしてもよい。

【0027】

虚像Ｐは、ウィンドシールドＷＳで反射された画像光が搭乗者の視点位置（アイボックス）に到達した際に、空間中に結像されたように表示される画像である。虚像Ｐが結像される位置は、画像投影装置１０に含まれる投影光学部とウィンドシールドＷＳの合成焦点距離によって決まる。

【0028】

また図１（ａ）（ｂ）では、画像光の中心位置における光路を一本の直線として実線で描いている。しかし、実際の画像光は、画像照射部１１において所定の面積で表示されたものであり、進行方向に垂直な方向に所定の面積をもっている。図１（ｂ）に一点鎖線で示したように、面積を持った画像光の通過する領域は、第１ミラー１２で反射されて横幅方向（Ｘ軸方向）の光径が縮小されながら進行し、第１ミラー１２と第２ミラー１３の間において中間結像され、第２ミラー１３まで到達する。それに対して、高さ方向（Ｚ軸方向）においては、第１ミラー１２で反射された画像光は、中間結像せずに第２ミラー１３まで到達する。

【0029】

図１（ｂ）において破線で示した領域は、対向する第１ミラー１２と第２ミラー１３の上下の両端同士を結んだミラー間領域である。本実施形態の画像投影装置１０では、画像照射部１１は、少なくとも一部がミラー間領域の幅方向における一方に偏って配置されており、ミラー間領域内に位置している。ここで、図１（ｂ）に一点鎖線で示した領域が、画像光の通過する光通過領域であり、幅方向において中間結像させているため、画像照射部１１がミラー間領域に位置しても、画像照射部１１によって画像光が遮られることはない。

【0030】

また、画像照射部１１がミラー間領域に配置されているため、画像光の中心位置における光路は、図１（ｂ）に実線で示したように、画像照射部１１から第１ミラー１２までと、第１ミラー１２から第２ミラー１３までとが鋭角とされている。

【0031】

図２は、本実施形態に係る画像投影装置１０の構造例を示す図であり、図２（ａ）は模式上面図であり、図２（ｂ）は模式斜視図である。図２（ａ）（ｂ）に示すように、画像投影装置１０は、下部筐体１００と、上部カバー１１０と、アクチュエータ１２０とを備えている。

【0032】

下部筐体１００は、画像投影装置１０の外形を構成する筐体の下方部分を成す部材である。下部筐体１００は底面と側壁を有しており、底面と側面で構成された空間内に、画像投影装置１０に含まれる各部が収用される。また、下部筐体１００の側壁には複数の取り付け部が設けられており、車両側の取り付け位置に締結部材等を用いて画像投影装置１０を固定することが可能となっている。また、下部筐体１００の外側にはアクチュエータ１２０が取り付けられている。

【0033】

上部カバー１１０は、画像投影装置１０の外形を構成する筐体の上方部分を成す部材である。上部カバー１１０は天面と周縁部を有しており、周縁部の外形は下部筐体１００の側壁と対応した形状となっている。下部筐体１００と上部カバー１１０は組み合わされて画像投影装置１０の外形を構成しており、内部に図１に示した画像照射部１１、第１ミラー１２、第２ミラー１３と後述する各部を収容している。図２では、上部カバー１１０の天面の形状として、内部に収容した各部の形状が反映された凹凸形状の例を示しているが、平坦な天面や曲面の天面等を用いるとしてもよい。また上部カバー１１０には、開口部１１１と、遮光壁１１２と、画像光通過部１１３が設けられている。

【0034】

開口部１１１は、上部カバー１１０の天面に設けられた開口である。図２（ａ）に示したように、開口部１１１からは第２ミラー１３の反射面と、遮光壁１１２を視認可能である。したがって、第２ミラー１３で反射された画像光は、開口部１１１を介して画像投影装置１０の外部に照射される。開口部１１１は、画像光を照射するための部分であるため、透光性のカバー部材で開口部１１１を覆うとしてもよい。

【0035】

遮光壁１１２は、上部カバー１１０の開口部１１１から下部筐体１００方向に設けられた光を遮るための壁である。図２（ａ）では、第１ミラー１２に近い開口部１１１の一辺から、中央に向けて傾斜した遮光壁１１２を設けた例を示している。遮光壁１１２の一部は切り欠かれて画像光通過部１１３が設けられている。

【0036】

画像光通過部１１３は、遮光壁１１２の一部に設けられた切り欠きであり、画像光が通過できる領域である。画像光通過部１１３の具体的な形状は限定されないが、立体的に考慮した画像光の通過する空間を遮光壁１１２から取り除いたものである。本実施形態では、第１ミラー１２によって画像光が幅方向で中間結像され、高さ方向では中間結像されないため、画像光通過部１１３は画像光の中間結像位置に配置され、歪んだ台形形状である例を示している。

【0037】

アクチュエータ１２０は、第２ミラー１３を回転駆動するための動力を供給する部分である。また、アクチュエータ１２０は下部筐体１００に取り付けられるとともに、可動部が下部筐体１００に設けられた貫通孔を介して下部筐体１００内にまで挿入されている。アクチュエータ１２０の具体的な構成は限定されないが、電動モータとラックギヤ等を用いて、外部から共有された電力と制御信号に基づいて、可動部を往復運動させる構成等を用いることができる。

【0038】

図３は、本実施形態に係る画像投影装置１０の内部構造例を示す図であり、図３（ａ）は上部カバー１１０を外した状態を示す模式斜視図であり、図３（ｂ）は上部カバー１１０を外した状態を示す模式上面図であり、図３（ｃ）は下部筐体１００の一部を破断して示す模式斜視図である。図３に示したように、下部筐体１００内には、画像照射部１１と、第１ミラー１２と、第２ミラー１３の他に、回動アーム１４と、制御基板１５が収用されている。また、下部筐体１００の底面上には、遮光部材１０１が配置されている。

【0039】

回動アーム１４は、第２ミラー１３の一方の端部に接続されて、回転軸を中心に第２ミラー１３を回動するための部材である。また、回動アーム１４の一端には、アクチュエータ１２０の可動部が連結されている。また、回動アーム１４の他端は回転軸を中心に回動可能に軸支されている。これにより、アクチュエータ１２０が制御信号に応じて可動部を上下方向に移動させると、可動部の先端が回動アーム１４の先端を上下移動させ、回動アーム１４および第２ミラー１３が回転軸を中心に回動する。

【0040】

制御基板１５は、配線パターンが形成されるとともに、電子部品や端子が搭載され、画像照射部１１およびアクチュエータ１２０の駆動を制御する部分である。制御基板１５の具体的な構成は限定されないが、ガラスエポキシで構成された平板状の基板表面に配線がパターニングされたプリント配線基板等を用いることができる。図３では図示を省略しているが、制御基板１５には端子部が搭載されており、端子部には配線ケーブルが接続されて、画像投影装置１０の外部との間で電力および制御信号の伝達が可能となっている。また、画像照射部１１およびアクチュエータ１２０と制御基板１５との間も、配線ケーブル等が接続されて、電力と制御信号の伝達が可能となっている。

【0041】

遮光部材１０１は、光を遮る材料で構成されて、下部筐体１００の底面に沿って設けられる略板状の部材である。遮光部材１０１は、一方の辺が延伸されて遮光傾斜面部１０２と、遮光低面部１０３が形成され、遮光部材１０１の一部は立設されてミラー前遮光部１０４と、遮光壁部１０５が形成されている。また、第１ミラー１２は遮光部材１０１上に配置され、第２ミラー１３は、遮光低面部１０３上に配置されている。ここでは遮光部材１０１として下部筐体１００の底面に沿った形状を示したが、底面と遮光部材１０１の間に所定の空間を設けることができれば、形状は限定されない。

【0042】

遮光傾斜面部１０２は、光を遮る材料で構成されて遮光部材１０１と一体に形成され、第１ミラー１２側から第２ミラー１３側に向かって下方に傾斜した部分である。また、遮光傾斜面部１０２の第２ミラー１３側での端部には、遮光低面部１０３が延伸して形成されている。図３では、遮光傾斜面部１０２を曲面形状とした例を示しているが、具体的な形状は限定されない。

【0043】

遮光低面部１０３は、光を遮る材料で構成されて遮光傾斜面部１０２から延伸して形成され、第２ミラー１３の下方まで設けられた部分である。遮光低面部１０３は遮光傾斜面部１０２の最も低い位置から延伸されているため、遮光部材１０１の第１ミラー１２を搭載する面との間で段差をもって配置される。図３では、遮光低面部１０３を平面形状とした例を示しているが、具体的な形状は限定されない。遮光部材１０１に遮光傾斜面部１０２が設けられ、遮光傾斜面部１０２から延伸して遮光低面部１０３が形成されていることで、遮光低面部１０３を第１ミラー１２よりも低い位置に設けて、第２ミラー１３が回動する空間を確保することができる。

【0044】

ミラー前遮光部１０４は、光を遮る材料で構成されて遮光部材１０１上に立設された部分である。図３に示した例では、ミラー前遮光部１０４は第１ミラー１２の下部において画像照射部１１との間に設けられており、画像光が第１ミラー１２に入射する領域を限定している。また、ミラー前遮光部１０４の形状を第１ミラー１２の下部に沿った形状として、第１ミラー１２の位置決めおよび保持をサポートするとしてもよい。

【0045】

遮光壁部１０５は、光を遮る材料で構成されて遮光部材１０１上に立設された部分である。遮光壁部１０５は、第１ミラー１２や第２ミラー１３に、意図しない光である迷光が入射することを防止する。図３に示した例では、遮光壁部１０５の上部には水平方向に延伸された部分が設けられている。また図３に示した例では、遮光壁部１０５は第１ミラー１２と第２ミラー１３の間の画像照射部１１とは反対側において、概ねミラー間領域に沿って設けられている。遮光壁部１０５は迷光を防止するため、外部から光が侵入しやすい位置に設けられることが好ましく、一例としてはアクチュエータ１２０の可動部が挿入されている位置の周辺が挙げられる。ここでは遮光壁部１０５を遮光部材１０１から立設した例を示したが、上部カバー１１０から下方に延伸させるとしてもよい。

【0046】

図４は、画像投影装置１０の内部における各部材の配置を示す図であり、図４（ａ）は第１ミラー１２の背面側からの側面視図であり、図４（ｂ）は第１ミラー１２の斜め上からの斜視図である。アクチュエータ１２０は可動部１２１を備えており、その先端が回動アーム１４の先端に連結されている。

【0047】

図４（ａ）に示すように、画像照射部１１と第１ミラー１２と第２ミラー１３と制御基板１５は、図１におけるＸＹ平面（水平方向）に配列されている。また、ミラー間領域は、対向する第１ミラー１２と第２ミラー１３の四隅同士を結んだ立体的な空間を構成している。図４に示した例では、画像照射部１１は、立体的なミラー間領域の幅方向（横方向）において右方向に偏って配置されており、少なくとも一部がミラー間領域内に位置している。ここでは画像照射部１１が右方向に偏って配置された例を示したが、各部の配置を左右反転させるとしてもよい。

【0048】

図４（ａ）（ｂ）に示したように、第１ミラー１２は自由曲面ミラーであり、反射面の位置によって曲率が異なり、各位置における幅方向の曲率と高さ方向の曲率も異なっている。また、第１ミラー１２の高さは一定ではなく、画像照射部１１に近い側が低く、画像照射部１１から遠い側が高くなっている。第２ミラー１３も自由曲面ミラーであり、反射面の位置によって曲率が異なっている。第２ミラー１３は、ウィンドシールドＷＳに対して画像光を反射するため、画像光の歪みを小さくするために、高さを略一定とすることが好ましい。

【0049】

図５は、画像照射部１１から照射された画像光の通過領域を示す図であり、図５（ａ）は模式上面図であり、図５（ｂ）は第１ミラー１２背面側からの側面視図である。図中において二点鎖線で示された領域が、画像光の通過領域を示している。画像照射部１１から照射された画像光は、第１ミラー１２の反射面で反射されて第２ミラー１３の反射面に到達する。画像光は第２ミラー１３で反射されてウィンドシールドＷＳ方向に照射されるが、図５においては簡便のために図示を省略している。画像照射部１１からの画像光は、高さ方向および横方向に光径が拡大して第１ミラー１２に照射される。

【0050】

画像照射部１１の画像表示部から照射された画像光は矩形状であり、第１ミラー１２に対して斜めに照射される。したがって、第１ミラー１２の反射面における画像光の照射領域は、図５（ｂ）に示すように略台形状となっている。第１ミラー１２の反射面における画像光の照射領域において、四隅をそれぞれＡ点、Ｂ点、Ｃ点、Ｄ点とする。図５（ｂ）に示した例では、第１ミラー１２の反射面においてＡ点は左上に位置し、Ｂ点は左下に位置し、Ｃ点は右下に位置し、Ｄ点は右上に位置している。図５（ｂ）に示したように、第１ミラー１２の反射面は、画像照射部に近い側の高さ（Ｃ点とＤ点の距離）をＨｎとし、画像照射部から遠い側の高さ（Ａ点とＢ点の距離）をＨｆとしたとき、Ｈｎ＜Ｈｆの関係を満たしている。

【0051】

第１ミラー１２で反射された画像光は、横方向に関しては中間結像位置で中間結像され、高さ方向に関しては中間結像されずに第２ミラー１３に到達する。したがって、第２ミラー１３の反射面での画像光の照射領域は図５（ａ）に示すように画像光における左右方向が入れ替わる。したがって、第１ミラー１２の反射面においてＡ点は右上に位置し、Ｂ点は右下に位置し、Ｃ点は左下に位置し、Ｄ点は左上に位置している。

【0052】

図５（ａ）に示したように、画像光の通過領域は、中間結像位置において横方向断面積（光径）が最も小さくなっており、第２ミラー１３に向かって光径が拡大する。したがって、画像照射部１１の一部がミラー間領域に位置しても、画像光の通過領域と画像照射部１１が重ならず、画像光が画像照射部１１によって遮られることがない。これにより、画像投影装置１０内の空間を有効に活用して、画像投影装置の小型化を図ることが可能となる。

【0053】

また、画像照射部１１の一部をミラー間領域に位置させることで、画像照射部１１から第１ミラー１２までの画像光の光路と、第１ミラー１２から第２ミラー１３までの画像光の光路を鋭角に反射させることができる。これにより、第１ミラー１２の反射面における画像光の照射領域の歪みを小さくし、光学設計を容易にすることができる。

【0054】

本実施形態では、画像照射部１１を横方向の一方に偏らせて配置するとともに、第１ミラー１２で画像光を横方向で中間結像させているため、画像光の横方向での入射角と反射角が各位置で異なる。また、第１ミラー１２の反射面は、幅方向において、画像照射部１１に近い側の曲率半径をＲｎとし、画像照射部１１から遠い側の曲率半径をＲｆとしたとき、Ｒｎ＜Ｒｆの関係を満たしている。より具体的には、Ａ点の横方向での曲率半径よりもＤ点の横方向での曲率半径が小さく、Ｂ点の横方向での曲率半径よりもＣ点の横方向での曲率半径が小さい。これにより、第１ミラー１２での横方向における画像光の入射角度と反射角度の違いを適切に補正して、第２ミラー１３に照射される画像光の歪みを小さくすることができる。また、画像照射部１１から遠い側での曲率半径を大きくすることで、画像光の結像倍率を揃えることができる。

【0055】

また、本実施形態の画像投影装置１０では、画像照射部１１から照射された画像光が高さ方向にも拡大しながら第１ミラー１２に対して照射される。また、画像照射部１１から照射された画像光は、中心位置が第１ミラー１２に対して仰角で照射されているため、画像光の横方向での入射角と反射角が各位置で異なる。また、第１ミラー１２の反射面は、上側の横方向の曲率半径をＲｕとし、下側の横方向の曲率半径をＲｂとしたときに、Ｒｕ＞Ｒｂの関係を満たしている。より具体的には、Ａ点の曲率半径よりもＢ点の曲率半径が小さく、Ｄ点の曲率半径よりもＣ点の曲率半径が小さい。これにより、第１ミラー１２での高さ方向における画像光の入射角度と反射角度の違いを適切に補正して、第２ミラー１３に照射される画像光の歪みを小さくすることができる。

【0056】

図６は、上部カバー１１０を組み合わせた状態における画像光の通過領域と画像光通過部１１３の関係を示す模式斜視図である。図６に示したように、上部カバー１１０の開口部１１１内には、第１ミラー１２と第２ミラー１３の間に遮光壁１１２が設けられている。また、遮光壁１１２は下方に傾斜して設けられており、画像光は画像光通過部１１３内を通過して第２ミラー１３に到達する。また、遮光壁１１２は画像光の横方向での中間結像位置の両側に位置しており、中間結像位置は画像光通過部１１３近傍に位置している。

【0057】

第１ミラー１２が画像光を横方向で中間結像させているため、中間結像位置における画像光の断面積を小さくすることができ、画像光通過部１１３の面積を小さくすることができる。これにより、遮光壁１１２で遮光可能な面積を大きくして、画像照射部１１まで到達する外光を低減することができる。また、遮光壁１１２を上部カバー１１０と一体に形成しているため、遮光壁１１２と画像光通過部１１３の位置合わせが容易になる。

【0058】

上述したように、本実施形態の画像投影装置１０では、画像照射部１１の少なくとも一部が、対向する第１ミラー１２と第２ミラー１３の両端同士を結んだミラー間領域内に位置しているため、空間を有効に活用して小型化を図ることが可能となる。

【0059】

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図７を用いて説明する。第１実施形態と重複する内容は説明を省略する。図７は、本実施形態に係る画像投影装置１０における、第１ミラー１２での反射面と第２ミラー１３での反射面における高さについて説明する模式図である。図中に二点鎖線で示した領域が、第１ミラー１２において画像光が照射される照射領域を示している。図５（ａ）に示した第１実施形態では、第１ミラー１２での画像光の照射領域が台形形状の場合であり、画像照射部１１から遠い側での高さが近い側よりも大きかった。換言すると、第１ミラー１２の反射面における最大の高さＨ１ｍａｘは、画像照射部１１から遠い側での高さであった。

【0060】

図７に示したように、本実施形態では、第１ミラー１２の曲面形状と画像光の入射角度によって、照射領域は上下の辺が曲がった形状である。図７では簡便のために第１ミラー１２の反射面（画像光の照射領域）について外形を直線で描いているが、照射領域の外形は曲線であってもよい。図７に示したように、第１ミラー１２の反射面における最大の高さをＨ１ｍａｘとする。また、第２ミラー１３の反射面における最大の高さをＨ２ｍａｘとする。

【0061】

Ｈ１ｍａｘとＨ２ｍａｘの比率は、０．５≦Ｈ１ｍａｘ／Ｈ２ｍａｘ≦１．５の範囲であることが好ましい。Ｈ１ｍａｘとＨ２ｍａｘの比率をこの範囲とすることで、第１ミラー１２での高さ方向における光学的パワーを小さくすることができる。これにより、第２ミラー１３に対して画像光を照射するための光学設計が容易になり、高さ方向における画像光の歪みを抑制することができる。Ｈ１ｍａｘ／Ｈ２ｍａｘの比率がこの範囲から外れると、第１ミラー１２または第２ミラー１３の高さが大きくなり、画像投影装置１０の小型化が困難になる。

【0062】

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0063】

１０…画像投影装置
１１…画像照射部
１２…第１ミラー
１３…第２ミラー
１４…回動アーム
１５…制御基板
１００…下部筐体
１０１…遮光部材
１０２…遮光傾斜面部
１０３…遮光低面部
１０４…ミラー前遮光部
１０５…遮光壁部
１１０…上部カバー
１１１…開口部
１１２…遮光壁
１１３…画像光通過部
１２０…アクチュエータ
１２１…可動部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】