特許 7497201 車両用表示装置

(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】

(24)【登録日】2024-05-31

(45)【発行日】2024-06-10

(54)【発明の名称】車両用表示装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 27/01 20060101AFI20240603BHJP

【ＦＩ】

G02B27/01

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020077022

(22)【出願日】2020-04-24

(65)【公開番号】P2021173854

(43)【公開日】2021-11-01

【審査請求日】2023-03-07

(73)【特許権者】

【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】100081433

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 章夫

(72)【発明者】

【氏名】豊嶋 隆延

(72)【発明者】

【氏名】菅原 和弘

(72)【発明者】

【氏名】中野 優治

【審査官】小濱 健太

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０９５１５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－１３３４０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０３－１０９９２４（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ２７／００－２７／６４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

画像表示面に画像を表示するための複数の画素を備える画像表示部と、表示された画像の画像光を車両のウインドシールドに投射する光学系を備え、当該ウインドシールドで反射された光により前記画像の虚像を視認できるようにした車両用表示装置であって、
前記画像表示部は前記画像表示面に複数の画像を表示することが可能であり、
前記画像表示部は前記画像表示面に配設されたプリズムシートを備えており、
前記プリズムシートは、前記複数の画像を表示する複数の画像領域において、前記複数の画素に対向配置されて当該複数の画素から出射される画像光を偏向する複数のマイクロプリズムを備え、
前記複数のマイクロプリズムは、
同じ画像領域内にある複数のマイクロプリズムは画像光を所定の同一の角度で偏向し、異なる画像領域の複数のマイクロプリズムは画像光を前記所定の角度とは異なる同一の角度で偏向する構成とされ、
さらに、前記光学系の光軸から離れた画像領域に配設されたマイクロプリズムの偏向角は、当該光軸に近い画像領域に配設されたマイクロプリズムの偏向角よりも大きくなるように構成されていることを特徴とする車両用表示装置。

【請求項2】

前記光学系は、前記画像表示部から出射された前記画像光を前記ウインドシールドに向けて反射する凹面鏡を備える請求項１に記載の車両用表示装置。

【請求項3】

前記画像表示面の複数の画素はマトリクス状に行列配置されており、前記複数のマイクロプリズムは１列画素単位又は複数列画素単位で対向配置されている請求項１に記載の車両用表示装置。

【請求項4】

前記画素は複数のサブ画素で構成されており、前記マイクロプリズムはサブ画素単位でそれぞれ対向配置されている請求項１に記載の車両用表示装置。

【請求項5】

前記画素は複数のサブ画素で構成されており、前記マイクロプリズムは、画素単位及びサブ画素単位で対向配置されており、前記光軸に近い画素に対向配置されるマイクロプリズムの偏向角は、前記光軸から離れたサブ画素に対向配置されるマイクロプリズムの偏向角よりも小さくなるように構成されている請求項１に記載の車両用表示装置。

【請求項6】

前記マイクロプリズムは前記画像光を屈折して出射する傾斜した出射面を備え、偏向角の大きなマイクロプリズムの出射面の傾斜角が、偏向角の小さいマイクロプリズムの出射面の傾斜角よりも大きく構成されている請求項１ないし５のいずれかに記載の車両用表示装置。

【請求項7】

前記マイクロプリズムは、前記画像光を出射する出射面に光を発散または拡散する光学層を備える請求項６に記載の車両用表示装置。

【請求項8】

前記複数のマイクロプリズムは同じプリズムシートに一体に形成されている請求項１ないし７のいずれかに記載の車両用表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は自動車等の車両に装備される表示装置に関し、特にヘッドアップディスプレイ装置(以下、ＨＵＤ装置）に関する。

【背景技術】

【0002】

ＨＵＤ装置として、自動車のフロントガラスに画像を構成する光を投射し、その反射光により運転者等の乗員が当該画像の虚像を視認できるようにしたものが提案されている。なお、以降において虚像を視認できるようにすることを、画像を表示するとも言う。また、１つのＨＵＤ装置で複数の画像を表示できるようにしたＨＵＤ装置も提案されている。例えば、特許文献１には、液晶ディスプレイ（以下、液晶装置）を含む画像表示部に表示された複数の画像の光（以下、画像光）を光学素子によりそれぞれ異なる方向に向けて出射させることにより、各画像をそれぞれ独立して表示する構成のＨＵＤ装置が提案されている。

【0003】

すなわち、特許文献１の技術は、画像表示部の表示面に導光体からなる光学素子を配設し、この光学素子から画像光を出射する出射面を傾斜させることにより、画像表示部の表示面から出射される画像光を屈折している。そして、複数の画像光についてそれぞれの屈折の角度、すなわち偏向する方向を相違させることにより、各画像を表示するようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１８－１７３５８９公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１の技術は、光学素子を構成している導光体の出射面が画像に対応した１つの連続した傾斜面として形成されている。そのため、このような光学素子を用いて複数の画像を表示したときには、表示される各画像を奥行き方向に傾斜、シフトさせることができる。しかし、複数の画像光を作り出すプリズムの境界では、画像表示部から少なからず広がる画像光空間が制御できない光となり、虚像の品質を低下させる不具合が発生し易い。

【0006】

前記不具合は表示画像同士が近接する場合に特に発生し易い。しかし、表示する複数の画像の間隔を大きくしようとすると、大きな画像表示部が必要になり、コストアップにつながるばかりではなく、画像光を偏向する角度を大きくすることになり、これに伴って出射面の傾斜の角度も大きくなる。そのため、光学素子の光軸方向の寸法が大きくなって光学素子の厚み寸法が大きくなり、当該光学素子を備えた画像表示部の厚み寸法も大きくなる。

【0007】

本発明の目的は、複数の画像が傾斜されることなく表示するとともに、画像表示部を薄型に構成して小型化を実現した車両用表示装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、画像表示面に画像を表示するための複数の画素を備える画像表示部と、表示された画像の画像光を車両のウインドシールドに投射する光学系を備え、当該ウインドシールドで反射された光により画像の虚像を視認できるようにした車両用表示装置である。画像表示部は画像表示面に配設されたプリズムシートを備えており、このプリズムシートは、画像を構成する複数の画素に対向配置され、当該画素から出射される画像光を偏向する複数のマイクロプリズムを備えている。

【0009】

本発明において、光学系は、画像表示部から出射された画像光をウインドシールドに向けて反射する凹面鏡を備える。また、画像表示部は画像表示面に複数の画像を表示することが可能であり、マイクロプリズムは、同じ画像領域内にある複数のマイクロプリズムは画像光を所定の同一の角度で偏向し、異なる画像領域内の複数のマイクロプリズムは所定の角度とは異なる同一の角度で偏向する構成とする。さらに、光学系の光軸から離れた領域に配設されたマイクロプリズムの偏向角が、当該光軸に近い領域に配設されたマイクロプリズムの偏向角よりも大きくなるように構成される。

【0010】

本発明の好ましい形態として、画像表示面の複数の画素はマトリクス状に行列配置されており、複数のマイクロプリズムは１列画素単位又は複数列画素単位で対向配置される。あるいは、画像表示面の画素は複数のサブ画素で構成されており、マイクロプリズムはサブ画素単位でそれぞれ対向配置される。

【0011】

本発明においては、複数のマイクロプリズムは同じプリズムシートに一体に形成されていることが好ましい。また、マイクロプリズムには画像光を出射する出射面に光を発散または拡散する光学層を備えることが好ましい。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、画像表示面に配設されたプリズムシートのマイクロプリズムにより複数の画素から出射される画像光をそれぞれ個別に偏向する構成とすることにより、ウインドシールドに投射する画像光の方向を制御し、表示する画像を制御することができる。これにより、複数の画像をそれぞれ好適な状態で表示するとともに、画像表示部の小型化を実現した車両用表示装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】ＨＵＤ装置の概念構成図。

【図2】ＨＵＤ装置を側面から見た模式図。

【図3】画像表示部の概略構成の分解斜視図。

【図4】画像表示部の概略構成の断面図。

【図5】画像表示の形態を説明する模式的な平面図。

【図6】画像表示部の変形例１の概略構成の断面図。

【図7】画像表示部の変形例２の概略構成の断面図。

【図8】画像表示部の変形例３の概略構成の断面図。

【図9】画像表示部の実施形態２の概略構成の断面図。

【図10】実施形態２の作用を説明する模式的な光路図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は自動車に適用したＨＵＤ装置の概念構成図である。自動車のダッシュボードＤＢ内にＨＵＤ装置１が配設されており、当該ＨＵＤ装置１から出射した画像光Ｌを、当該ダッシュボードの上面開口Ｈｏを通して自動車のフロントガラス（ウインドシールドと称する）ＷＳに投射させる。投射された画像光ＬはウインドシールドＷＳで反射されて自動車の運転者等の乗員Ｍに向けられる。この画像光Ｌが乗員Ｍの眼に入ることにより、当該乗員ＭはウインドシールドＷＳを透して自動車の前方位置に画像光による虚像Ｉを視認することができ、当該画像の表示が行われる。

【0015】

前記ＨＵＤ装置１は、画像表示部２と、この画像表示部２に表示された画像をウインドシールドＷＳに投射する光学系３を備えている。画像表示部２は複数の画像、ここでは２つの画像を表示することが可能とされている。また、光学系３は画像表示部２で表示された２つの画像の画像光をそれぞれ異なる角度をもってウインドシールドＷＳに投射させるようになっている。これにより、ウインドシールドにおいて反射された複数の画像光Ｌが乗員Ｍの眼に入ることになり、乗員Ｍは複数の虚像Ｉａ，Ｉｂを視認することが可能になる。

【0016】

すなわち、画像表示部２に表示された２つの独立した画像の画像光Ｌａ，Ｌｂが、それぞれ水平方向に並んだ光路でウインドシールドＷＳに投射されており、これらの画像光Ｌａ，Ｌｂは光学系３の凸面鏡３１と凹面鏡３２、さらにウインドシールドＷＳで反射されることで様々な影響を受け、乗員Ｍの眼に入ることにより各画像の虚像Ｉａ，Ｉｂの位置や傾きを所望の状態で視認できるように構成されている。この例では、ウインドシールドＷＳを通して左側にスピードメータの虚像Ｉａが視認でき、右側に虚像Ｉａよりも奥の位置にナビゲーションの虚像Ｉｂが視認できるように表示を行うようになっている。

【0017】

図２に前記ＨＵＤ装置１を側面方向から見た模式図を示す。前記光学系３は画像表示部２で表示された画像の画像光Ｌを反射する第１反射部３１と、この第１反射部３１で反射された光を更に反射してウインドシールドＷＳに投射する第２反射部３２を備えている。第１反射部３１は凸面鏡で構成され、第２反射部３２は凹面鏡で構成されている。ここでは凸面鏡３１は反射面の曲率半径が異なる２つの凸面鏡３１ａ，３１ｂで構成されており、画像光Ｌａは所定の曲率半径の凸面鏡３１ａで反射され、画像光Ｌｂはそれよりも曲率半径の大きい凸面鏡３１ｂで反射される。また、凸面鏡３１ａ、凸面鏡３１ｂの曲率が同じ場合でも、凸面鏡３１ａの方が凸面鏡３１ｂよりも画像表示部２に近い位置に配置することで、虚像Ｉｂを虚像Ｉａよりも奥の位置に表示してもよい。

【0018】

前記凹面鏡３２は所要の焦点距離となる曲率の球面、非球面または自由曲面で構成されており、凸面鏡３１により凹面鏡３２での収差が改善され、かつ凹面鏡３２の焦点距離が実質的に延長される。そして、画像表示部２において表示された画像が凹面鏡３２の焦点距離内に配置されるようにＨＵＤ装置１を構成することにより、表示された画像の虚像Ｉを乗員Ｍが視認することができる。

【0019】

（実施形態１）
図３は実施形態１の画像表示部２の概略構成を示す分解斜視図であり、画像表示部２は、液晶装置２１とプリズムシート２２を備えている。液晶装置２１は画像表示面２３に所望の画像を表示することが可能であり、既存のものを用いることができる。また、この液晶装置２１は、図３では簡略図示しているが、画像表示面２３が行列方向にマトリクス配置された多数の画素（ピクセル）２４で構成されている。そして、この画像表示面２３を行方向に２つの領域に区分し、一方のＡ領域２３ａにＡ画像Ｏａを表示し、他方のＢ領域２３ｂにＢ画像Ｏｂを表示する構成とされている。ここで、Ａ画像Ｏａは前記スピードメータ画像に対応し、Ｂ画像Ｏｂは前記ナビゲーション画像に対応する。

【0020】

また、前記液晶装置２１は、各画素２４がそれぞれＲＧＢの３つのサブ画素（サブピクセル）２５（２５ｒ，２５ｇ，２５ｂ）を備えるカラー液晶装置として構成されており、カラー画像の表示が可能とされている。これらのサブ画素２５は、行方向に並んで配置されている。また、列方向に並んで配置されている複数の画素２４については、それぞれのＲＧＢの各サブ画素２５（２５ｒ，２５ｇ，２５ｂ）と同じ配列とされている。なお、実際の画素２４は極めて微小なサイズであり、その微小な画素２４でＡ画像ＯａとＢ画像Ｏｂを表示しているが、図３ではプリズムシート２２との対応を説明するために大きなサイズで図示している。

【0021】

前記プリズムシート２２は透光性があり屈折率をもった材料であり、限定はしないが樹脂のような転写性の良い材料で作られたシートで構成されており、多数の楔型（三角型）をしたマイクロプリズム２６が平面上に配列かつ一体に形成されている。これらのマイクロプリズム２６は、行方向に傾斜された出射面を備える２種類のそれぞれ複数のＡマイクロプリズム２６ａとＢマイクロプリズム２６ｂで構成されている。これらＡマイクロプリズム２６ａとＢマイクロプリズム２６ｂは、液晶装置２１の画素２４に対応して配設されている。ここでは行列配置された画素２４の１列画素単位で配設されており、いわゆるレチキュラーレンズの構成とされている。また、Ａマイクロプリズム２６ａとＢマイクロプリズム２６ｂの各出射面は、同じ傾斜角度であるが、傾斜方向については行方向に反対の方向に傾斜された傾斜面として構成されている。各マイクロプリズム２６ａと２６ｂのそれぞれについて高さ寸法、すなわち厚み寸法は同じである。

【0022】

図４に画像表示部２の断面構成を示すように、前記プリズムシート２２の裏面は平坦であり、この裏面において前記液晶装置２１の画像表示面２３に密接した状態で、かつ所定の位置関係をもって取り付けられている。すなわち、複数のＡマイクロプリズム２６ａとＢマイクロプリズム２６ｂは、それぞれ液晶装置２１の各列の画素２４に対して位置決めされた状態で取り付けられている。したがって、Ａ領域２１ａの画素群から出射される画像光ＬａはＡマイクロプリズム２６ａにより中央に対し外側方向（図４の左方向）に向けて屈折されて出射面から出射される。Ｂ領域２１ｂの画素群から出射される画像光ＬｂはＢマイクロプリズム２６ｂにより中央に対し外側方向（図４の右方向）に向けて屈折されて出射面から出射される。但し、画像光Ｌａと画像光Ｌｂのマイクロプリズムから凸面に進むにつれて距離が離れる場合、一方の画像光だけが外側を向いてもよい。

【0023】

図５はＨＵＤ装置１における画像表示の形態を説明するための模式的な平面図である。画像表示部２においてＡ画像とＢ画像を表示すると、図４に示したように、Ａ画像Ｏａの画像光（以下、Ａ画像光）ＬａはＡマイクロプリズム２６ａにより光軸に対し左方向に偏向され、Ｂ画像Ｏｂの画像光（以下、Ｂ画像光）ＬｂはＢマイクロプリズム２６ｂにより光軸に対して右方向に偏向される。なお、液晶表示面２３の中心から垂直に出射された光が通る光路を光軸Ｌｘとしている。

【0024】

それぞれ反対方向に偏向されたＡ画像光ＬａとＢ画像光Ｌｂは凸面鏡３１ａ，３１ｂで反射され、次いで凹面鏡３２で反射された後、ウインドシールドＷＳに投射される。したがって、これらの画像光Ｌａ，ＬｂがウインドシールドＷＳで反射されて乗員の眼に入ることにより、乗員はＡ画像ＯａとＢ画像Ｏｂ、ここではスピードメータ画像とナビゲーション画像の各虚像、すなわちＡ虚像ＩａとＢ虚像Ｉｂをそれぞれ視認することができ、各画像の表示が行われる。このとき、Ｂ虚像ＩｂはＡ虚像Ｉａよりも奥位置に表示される。

【0025】

従来、液晶装置２１で構成された画像表示部２において、表示されるＡ画像ＯａとＢ画像Ｏｂの各画像光が近接された状態で画像表示面２３に表示されると、Ａ虚像ＩａとＢ虚像Ｉｂも近接した状態で表示されることになり、両画像を分離して視認できなくなることがある。このＨＵＤ装置１では、液晶装置２１の画像表示面２３にプリズムシート２２が配設されているので、このプリズムシート２２により各画像Ｏａ，Ｏｂの画像光Ｌａ，Ｌｂを偏向して所望の角度差をつけることができる。

【0026】

これにより、Ａ虚像ＩａとＢ虚像Ｉｂを所望の間隔をおいて視認できるようになり、好ましい表示が可能になる。この角度差はＡマイクロプリズム２６ａやＢマイクロプリズム２６ｂの出射面の角度を調整することにより変化できる。したがって、乗員から見て任意の方向にＡ虚像ＩａとＢ虚像Ｉｂを観察するように構成することができる。例えば、Ａマイクロプリズム２６ａとＢマイクロプリズム２６ｂの出射面の角度を相違させることにより、Ａ虚像ＩａとＢ虚像Ｉｂのそれぞれの方向を個別に設定することもできる。

【0027】

マイクロプリズム２６は、１つのプリズムシート２２として構成されているので、液晶装置２１の画像表示面２３に取り付けられても、液晶装置２１の厚み寸法、すなわち画像表示部２厚み寸法の増加はプリズムシート２２の厚み寸法のみとなる。また、マイクロプリズム２６は、１つが液晶装置２１の１列の画素２４に対応して形成されているので、行方向の寸法は極めて小さい。したがって画像光の偏向角度を大きくするためにマイクロプリズム２６の出射面の傾斜角を大きくしても、各マイクロプリズム２６における厚み寸法の増加は極めて小さくて済む。これにより、プリズムシート２２の厚み寸法も小さくでき、画像表示部２の厚み寸法も顕著に大きくなることはなく、小型のＨＵＤ装置が構成される。

【0028】

さらに、Ａマイクロプリズム２６ａとＢマイクロプリズム２６ｂからなるマイクロプリズム２６はプリズムシート２２として透光性樹脂等により一体成形により製造できるので、マイクロプリズム２６を画素２４ないしサブ画素２５の寸法に製造することは容易である。しかもプリズムシート２２を液晶装置２１に対して位置決めすれば、マイクロプリズム２６を対応する画素２４に対して正確に位置決めすることができ、この点からも画像表示部２の製造は容易である。

【0029】

（変形例１）
図６は画像表示部２の変形例１の断面図である。実施形態１と等価な部分には同一符号を付してある。この変形例１は、プリズムシート２２のマイクロプリズム２６ｃは、１つが液晶装置２１の２列の画素２４の単位で配設されている。すなわち、１つのマイクロプリズム２６ｃは２列の画素２４に対向配置されており、１つのマイクロプリズム２６ｃは対向する２列の画素２４の画素光を偏向させる構成になっている。

【0030】

この変形例１においても前記実施形態１と同様にＡ画像とＢ画像の各虚像を所要の間隔をもって視認させることは可能である。また、２列の画素２４毎に画像光を偏向させるので、特許文献１の技術に比較して視認される虚像の傾斜を抑制することができる。さらに、変形例１は、同じ規格の液晶装置に適用する場合には、プリズムシート２２に形成するマイクロプリズム２６ｃの数が低減できるので、プリズムシート２２の製造が容易になる。その一方で、この変形例１はマイクロプリズム２６ｃの出射面の傾斜角が大きくなるとマイクロプリズム２６ｃの高さ寸法、すなわちプリズムシート２２の厚み寸法も大きくなるので、画像光を偏向する角度が相対的に小さいＨＵＤ装置に適用する場合に好適である。

【0031】

（変形例２）
図７は画像表示部２の変形例２の断面図である。この変形例では、プリズムシート２２は液晶装置２１の１つの画素２４を構成している３つのＲＧＢの各サブ画素２５（２５ｒ，２５ｇ，２５ｂ）に対応したマイクロプリズム２６ｄが形成されている。すなわち、１つの画素２４において、３つのサブ画素２５ｒ，２５ｇ，２５ｂの画像光をそれぞれ独立してマイクロプリズム２６ｄで偏向させる構成になっている。

【0032】

この変形例２においてもＡ画像とＢ画像の各虚像を所望の間隔を持って観察させることは可能である。また、サブ画素毎に画像光を偏向させるので、視認される虚像の傾斜を抑制することができる。さらに、変形例２は、マイクロプリズム２６ｄの行方向の寸法がサブ画素２５の寸法に対応して短くできるので、出射面の傾斜角が大きくされても、当該マイクロプリズム２６ｄの高さ寸法、すなわちプリズムシート２２の厚み寸法が大きくなることを抑制できる。したがって、Ａ画像とＢ画像の各虚像の間隔寸法をより大きくすることが要求されるＨＵＤ装置に適用しても画像表示部２の厚み寸法の増加が防止できる。

【0033】

（変形例３）
図８は画像表示部の変形例３の断面図である。この変形例３は実施形態１のＡマイクロプリズム２６ａとＢマイクロプリズム２６ｂの出射面に、出射される画像光を発散または拡散する光学層２７が積層されている。あるいは、この光学層２７は光を発散する凹レンズマイクロプリズムとして構成されてもよい。

【0034】

変形例３では、各マイクロプリズム２６ａ，２６ｂから出射される画像光は、光学層２７において光束（光の束）が広げられる。そのため、各画素２４においてＲＧＢのサブ画素２５の一部のみから画像光が出射された場合でも、１画素２４、すなわち３つのサブ画素２５ｒ，２５ｇ，２５ｂから画像光が出射された場合とほぼ等しい光束が得られ、均一な明るさの虚像が視認できるようになる。

【0035】

（変形例４）
図示は省略するが、変形例４として、プリズムシートの微細な加工や製造が可能であるのであれば、行列配置した画素の１つの画素毎に１つのマイクロプリズムが配設されてもよい。あるいは、全てのサブ画素毎に１つのマイクロプリズムが配設されてもよい。逆に、プリズムシートの微細な加工、製造が厳しい場合には、行方向及び／又は列方向に複数個をまとめた画素毎に１つのマイクロプリズムが配設されてもよい。

【0036】

（変形例５）
また、図示は省略するが、変形例５として、画像表示面を構成する全ての画素のうち、一部にのみ対向してマイクロプリズムが配設されてもよい。この場合には、他の画素の画像光は偏向させることなく画像表示面の垂直方向に出射されることになる。

【0037】

（変形例６）
さらに、図示は省略するが、変形例６として、液晶装置は画像表示面に３つの異なる画像を表示するように構成され、プリズムシートは傾斜角がそれぞれ異なるＡマイクロプリズム、Ｂマイクロプリズム、Ｃマイクロプリズムのように、３つ異なるマイクロプリズムで構成されてもよい。例えば、ＡマイクロプリズムでＡ画像光を左方向に偏向し、ＢマイクロプリズムでＢ画像光を右方向に偏向し、ＣマイクロプリズムはＣ画像光を偏向しない構成とされる。このようにすることで、３つの異なる画像を水平方向に並んで表示させることができる。４つ以上の画像を表示するように構成されてもよい。

【0038】

（実施形態２）
ところで、本発明のような液晶装置２１を用いるＨＵＤ装置では、液晶装置２１の画像表示面２３から出射される画像光は当該画像表示面２３からほぼ垂直方向のおおよそ平行な光束として出射されることが求められる。このため、表示する画像におけるコントラストが低下されることがある。すなわち、液晶装置２１の特性として、光が液晶装置２１に斜め入射した場合、液晶装置２１内の要素位置関係が適した関係から外れるため、光をほぼ遮光するとき、あるいは光をほぼ透光するときに漏光が発生する。この漏光が発生すると、液晶装置の表示できる白と黒の明るさ比、すなわちコントラストが低下する。

【0039】

実施形態１のＨＵＤ装置１においては、画像表示部２から出射された光は同一の表示領域であれば同じ方向に偏向しているが、小型で大きな虚像を表示するＨＵＤ装置では、画像表示面２３の中心部では画像光は垂直で、端部の画像光では光軸Ｌｘに対して外側に広がる画像光となる。そのため、端部では液晶を斜めに進んだ光で虚像が表示されることになり、前記した液晶特性からコントラストが低下する。

【0040】

実施形態２では、図１０に液晶装置２１から出射される光の光路を模式的に示すように、液晶装置２１の画像表示面２３の中心を光軸Ｌｘに設定した場合に、画像表示面２３の中心部では画像光Ｌｃは垂直である。この光軸Ｌｘから離れた領域、すなわち画像表示面２３の中心から離れた周辺領域から出射される画像光Ｌｓの偏向を制御することにより前記したコントラストを改善している。すなわち、プリズムシートに形成されるマイクロプリズムについて、画像表示面２３の周辺領域に対応するマイクロプリズムの出射面の傾斜角を、それよりも中央側のマイクロプリズムの出射面の傾斜角よりも相対的に大きくしている。

【0041】

図９（ａ）は実施形態２の画像表示部２の第１例の断面図である。この第１例では、実施形態１と同様に液晶装置の１列の画素２４に対して１つのマイクロプリズム２６を配設しているが、画像表示面２３の光軸に近い領域のマイクロプリズム２６ｄの出射面の傾斜角よりも、当該光軸から離れた領域マイクロプリズム２６ｅの出射面の傾斜角を大きくしている。このようにすることにより、離れた領域のマイクロプリズム２６ｅから出射される画像光の偏向角度が大きくなるが、液晶内を垂直に近い状態で進んだ光を利用するため、コントラストの低下が発生せず良質な表示を提供できる。

【0042】

実施形態２においては、図９（ｂ）の断面図のように、光軸に近い領域では１つの画素２４に対応したマイクロプリズム２６ｆが配設され、光軸から離れた領域ではサブ画素２５（２５ｒ，２５ｇ，２５ｂ）に対応したマイクロプリズム２６ｇが配設されるようにしてもよい。このようにすれば、図９（ａ）に示した１画素に対して配設したマイクロプリズム２６ｅのように傾斜角を大きくする場合に比較して、マイクロプリズム２６ｇの高さ寸法が増加することが防止でき、プリズムシート２２の厚み寸法が増加することが防止できる。

【0043】

以上説明した実施形態及び変形例では、複数の画像を水平方向に並べて表示する例を示したが、虚像を鉛直方向、すなわち上下方向に並べて表示する場合についても本発明を同様に適用することができる。この場合には、プリズムシートに形成するマイクロプリズムにより画像光を列方向に偏向するように構成すればよい。

【0044】

本発明において、画像表示部は画像光を出射する構成であればよいので、微細ミラーをマトリクス配置して光源の光を選択的に反射して画像光を出射するＤＭＤ装置を用いた光学系の中間像に構成されてもよい。あるいは、有機ＥＬで構成されてもよい。また、光学系の第１反射部は凸面鏡に限られるものではなく、平面鏡であってもよい。さらには、ＨＵＤ装置が自動車の他の装置と干渉する等の不具合が発生しない場合には、凹面鏡以外の光学部材を省略してもよい。また、光学系３のうち、少なくとも一つは２つ以上に分割され、複数の画像に対しそれぞれ専用の光学系として構成してもよい。

【0045】

本発明におけるウインドシールドは実施形態に記載の自動車のフロントガラスに限定されるものではなく、車両に備えられる透光性のあるウインド等の車体の一部であってもよい。

【符号の説明】

【0046】

１ ＨＵＤ装置
２ 画像表示部
３ 光学系
２１ 液晶装置
２２ プリズムシート
２３ 画像表示面
２４ 画素
２５（２５ｒ，２５ｇ，２５ｂ） サブ画素
２６（２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ，２６ｅ，２６ｆ，２６ｇ） マイクロプリズム
２７ 光学層
３１（３１ａ，３１ｂ） 第１反射部（凸面鏡）
３２ 第２反射部（凹面鏡）
ＷＳ ウインドシールド
Ｏａ，Ｏｂ 画像
Ｉ，Ｉａ，Ｉｂ 虚像
Ｌ，Ｌａ，Ｌｂ 画像光
Ｌｘ 光軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】