JP6926136B2 - 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。

車両に搭載され、ウインドシールドに表示画像を投影することにより、ウインドシールドの前方に虚像を表示するヘッドアップディスプレイ装置が知られている。例えば、特許文献１には、液晶表示パネル及び液晶表示パネルを透過照明する発光素子を備えた液晶表示器が発した表示光によって虚像を表示させるヘッドアップディスプレイ装置であって、液晶表示器は、発光素子が発した照明光を縦方向及び横方向に集光するレンズ群を備え、レンズ群の縦方向集光度と横方向集光度が異なるヘッドアップディスプレイ装置、に関する技術が開示されている。特許文献１のヘッドアップディスプレイ装置によれば、虚像を高輝度にて表示できる、とされている。

特開２００９−１６９３９９号公報

ところで、ヘッドアップディスプレイ装置において、車両の上下方向におけるウインドシールドの光反射率の違いに起因して、搭乗車の視点位置が上下方向に変化することにより、ウインドシールドに投影された画像の明るさが変化するように視認されることがあった。

本発明の目的は、搭乗者の視点位置が上下方向に変化したときに画像の輝度が変化すること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。

本発明のヘッドアップディスプレイ装置は、光源と、前記光源からの光を集光する集光レンズと、前記集光レンズに対向する入射面と、前記入射面とは反対側の面である出射面とを有し、前記集光レンズからの光を拡散させるレンズアレイと、前記出射面に対向し、前記レンズアレイからの光を透過させて表示光として出射する液晶表示部と、前記液晶表示部から出射された表示光を反射し、車両の運転席の前方に配置されたウインドシールドに投影する反射部材と、を含み、前記レンズアレイは、前記出射面において、前記液晶表示部に向けて突出した非球面形状の複数のレンズ面を有しており、前記レンズ面において、前記ウインドシールドの上部に投影される表示光を出射する部分の曲率半径が、前記ウインドシールドの下部に投影される表示光を出射する部分の曲率半径よりも小さいことを特徴とする。

本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置は、レンズアレイのレンズ面において、ウインドシールドの上部に投影される表示光を出射する部分の曲率半径が、ウインドシールドの下部に投影される表示光を出射する部分の曲率半径よりも小さい。本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置によれば、搭乗者の視点位置が上下方向に変化したときに搭乗者から見た画像の輝度が変化することを抑制できるという効果を奏する。

図１は、実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の概略構成図である。 図２は、実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置を示す断面図である。 図３は、実施形態のレンズアレイの拡大断面図である。 図４は、実施形態における光源からアイボックスに向かう光の光路を示す模式図である。 図５は、実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置を示す断面図である。 図６は、レンズアレイにおけるレンズ面の形状を示すグラフ図である。 図７は、レンズアレイにおけるレンズ面の形状を示すグラフ図である。 図８は、レンズアレイにおけるレンズ面の形状とアイポイントから見た画像の相対輝度との関係を示すグラフ図である。

以下に、本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。

［実施形態］
図１から図８を参照して、実施形態について説明する。実施形態は、ヘッドアップディスプレイ装置に関する。図１は、実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の概略構成図である。図２は、実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置を示す断面図である。図３は、実施形態のレンズアレイの拡大断面図である。図４は、実施形態の光源からアイボックスに向かう光の光路を示す模式図である。図５は、実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置を示す断面図である。図６は、レンズアレイにおけるレンズ面の形状を示すグラフ図である。図７は、レンズアレイにおけるレンズ面の形状を示すグラフ図である。図８は、レンズアレイにおけるレンズ面の形状とアイポイントから見た画像の相対輝度との関係を示すグラフ図である。図２および図５は、車両の上下方向におけるバックライトユニット２０および液晶表示部１０の断面を示している。また、図３は、図２に示す領域Ｒ１の拡大図である。

図１に示すように、実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１は、自動車などの車両１００に搭載される。ヘッドアップディスプレイ装置１は、車両１００のダッシュボード１０２の内側に配置される。ヘッドアップディスプレイ装置１は、車両１００におけるウインドシールド１０３の反射面１０３ｓに向けて表示光を投射する。実施形態において、ウインドシールド１０３は、車両１００における運転席の前方に配置されており、反射面１０３ｓは、車両１００における運転席の前方に位置している。ウインドシールド１０３の反射面１０３ｓには、入射する光の一部を反射し、入射する光の他の一部を透過させる半透過性のコーティングなどがなされていてもよい。反射面１０３ｓに投射された表示光は、反射面１０３ｓから車両１００のアイボックスＥＢに反射されることで、搭乗者Ｄに虚像Ｓとして視認される。アイボックスＥＢは、車両１００内の搭乗者Ｄが虚像Ｓを視認可能な領域である。アイボックスＥＢには、アイポイントＥＰが含まれる。アイポイントＥＰは、搭乗者Ｄの視点位置である。

実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１は、液晶表示部１０、バックライトユニット２０、および反射部材３０を含む。

液晶表示部１０は、バックライトユニット２０からの光を透過させて表示光として出射する。実施形態の液晶表示部１０は、光透過型のＴＦＴ液晶（Thin Film Transistor Liquid Crystal Display）等から構成されている。

反射部材３０は、表示光を反射面１０３ｓに向けて反射させる部材である。実施形態の反射部材３０は、液晶表示部１０から投射された表示光を拡大させて反射する拡大ミラーである。反射部材３０としては、例えば、非球面（自由曲面）ミラーを用いることができる。

バックライトユニット２０は、液晶表示部１０に向かって光を出射する照明装置である。図２に示すように、バックライトユニット２０は、基材２１、光源２２、集光レンズ２３、およびレンズアレイ２４を含んで構成されている。

基材２１は、２つの主面２１ａ，２１ｂを有する板状の部材である。基材２１の一方の主面２１ａには、光源２２が固定されている。実施形態において、光源２２は複数設けられており、複数の光源２２は、基材２１の主面２１ａ上にマトリクス状に配列されている。光源２２としては、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）などを用いることができる。光源２２は、車両１００に搭載された電源から電力が供給されることで点灯する。基材２１の他方の主面２１ｂには、ヒートシンク（図示せず）が固定されていてもよい。光源２２から発生した熱は、基材２１に蓄積される。ここで、ヒートシンクは、基材２１に蓄積された熱をバックライトユニット２０の外部に放出するものである。

集光レンズ２３は、光源２２からの光を集光するレンズ部材である。集光レンズ２３は、入射面２３ａおよび出射面２３ｂを有する。入射面２３ａは光源２２と対向している。出射面２３ｂは、入射面２３ａとは反対側の面である。実施形態の集光レンズ２３は、液晶表示部１０側から見て矩形状に形成されており、入射面２３ａが平坦面であり、出射面２３ｂが凸状の湾曲面である平凸レンズである。集光レンズ２３は、ガラスまたは透明樹脂によって形成される。

レンズアレイ２４は、集光レンズ２３からの光を拡散させるレンズ部材である。レンズアレイ２４は、入射面２４ａおよび出射面２４ｂを有する。入射面２４ａは、集光レンズ２３と対向している。出射面２４ｂは、入射面２４ａとは反対側の面であり、液晶表示部１０と対向している。レンズアレイ２４の入射面２４ａは、平坦面である。また、レンズアレイ２４の出射面２４ｂは、液晶表示部１０に向けて突出した断面形状が非球面形状の複数のレンズ面２４ｓを有している。レンズアレイ２４は、ガラスまたは透明樹脂によって形成されている。レンズアレイ２４と集光レンズ２３との距離は、レンズアレイ２４と液晶表示部１０との距離よりも短く設定される。

液晶表示部１０は、車両１００に搭載された制御部（図示せず）からの制御信号に応じて数字や文字、図形等を含む画像を表示する。ここで、画像の画像縦方向は、車両の上下方向（図１参照）に対応し、画像の画像横方向は、車両の車幅方向に対応する。実施形態において、レンズアレイ２４のレンズ面２４ｓは、画像横方向に沿って畝状に延在し、かつ画像縦方向に並んで配置されている。画像縦方向において隣接するレンズ面２４ｓ間の距離は、レンズ面２４ｓから出射された光によって表示された画像に輝線ができないような距離に設定される。図３に示すように、レンズ面２４ｓは、画像縦方向に非対称に形成されている。

図２に示すように、バックライトユニット２０において、光源２２から出射された光は、集光レンズ２３の入射面２３ａに入射する。入射面２３ａに入射した光は、集光レンズ２３によって集光され、集光レンズ２３の光軸ＡＸに対して実質的に平行な光として出射面２３ｂから、レンズアレイ２４の入射面２４ａに向けて集光される。入射面２４ａに入射した光は、レンズアレイ２４によって拡散される。

ここで、レンズアレイ２４の出射面２４ｂから出射される光のうち、画像縦方向において、レンズ面２４ｓの上側の部分（上側部分２４ｔ）から出射された光を光Ｌｔ、レンズ面２４ｓの下側の部分（下側部分２４ｕ）から出射された光を光Ｌｕ、レンズ面２４ｓにおいて、上側部分２４ｔと下側部分２４ｕとの間の部分（中間部分２４ｍ）から出射された光を光Ｌｍと称する。

レンズアレイ２４において、光Ｌｔは、液晶表示部１０に向けて集光レンズ２３の光軸ＡＸに対して下側に傾斜して進み、光Ｌｕは、液晶表示部１０に向けて集光レンズ２３の光軸ＡＸに対して上側に傾斜して進む。また、中間部分２４ｍから出射された光Ｌｍは、液晶表示部１０に向けて光軸ＡＸに沿って進む。

図４においては、レンズアレイ２４とアイボックスＥＢとの光学的な共役関係を示している。図４に示すように、光Ｌｔは、液晶表示部１０および反射部材３０を介して、ウインドシールド１０３における上側の部分（上部１０３ｔ）に表示光として投影される。光Ｌｕは、液晶表示部１０および反射部材３０を介して、ウインドシールド１０３における下側の部分（下部１０３ｕ）に表示光として投影される。また、光Ｌｍは、液晶表示部１０および反射部材３０を介して、ウインドシールド１０３における上部１０３ｔと下部１０３ｕとの間の部分（中間部１０３ｍ）に表示光として投影される。

上部１０３ｔに投影された表示光は、アイボックスＥＢ内における上側の領域に到達し、搭乗者ＤのアイポイントＥＰがアイボックスＥＢ内における上側の領域（アイポイントＥＰ２）に位置したときに視認される表示光となる。下部１０３ｕに投影された表示光は、アイボックスＥＢ内の下側の領域に到達し、搭乗者ＤのアイポイントＥＰがアイボックスＥＢ内における下側の領域（アイポイントＥＰ３）に位置したときに視認される表示光となる。中間部１０３ｍに投影された表示光は、アイボックスＥＢ内の中央の領域に到達し、搭乗者ＤのアイポイントＥＰがアイボックスＥＢ内における中央の領域（アイポイントＥＰ１）に位置したときに視認される表示光となる。

反射部材３０からウインドシールド１０３に表示光が入射する際、ウインドシールド１０３への入射角、ウインドシールド１０３の屈折率、および表示光の振動方向等に起因して、ウインドシールド１０３における上側と下側とで表示光の反射率に違いが生じる。ここで、上部１０３ｔ、中間部１０３ｍ、および下部１０３ｕに入射する表示光の輝度が等しい場合、アイポイントＥＰの上下方向の位置によって、視認される輝度に違いが生じる。ウインドシールド１０３においては、上部１０３ｔから下部１０３ｕに向かうほど、反射率が低くなる。したがって、上部１０３ｔ、中間部１０３ｍ、および下部１０３ｕに入射する表示光の輝度が等しい場合、アイポイントＥＰ１から画像を見たときよりもアイポイントＥＰ２から画像を見たときの方が、画像が明るく見える。また、アイポイントＥＰ１から画像を見たときよりもアイポイントＥＰ３から画像を見たときの方が、画像が暗く見える。したがって、上部１０３ｔ、中間部１０３ｍ、および下部１０３ｕに入射する表示光の輝度が等しい場合、搭乗者ＤのアイポイントＥＰが上下方向に変化したとき、画像の明るさが変化するように認識されてしまう。

実施形態においては、レンズアレイ２４は、ウインドシールド１０３に入射する表示光の輝度が上部１０３ｔから下部１０３ｕにかけて変化するように、集光レンズ２３からの光を拡散させる。図３に示すように、レンズアレイ２４のレンズ面２４ｓは、上側部分２４ｔの曲率半径が下側部分２４ｕの曲率半径よりも小さく形成されている。つまり、ウインドシールド１０３の上部１０３ｔに投影される表示光を出射する部分（上側部分２４ｔ）の曲率半径が、ウインドシールド１０３の下部１０３ｕに投影される表示光を出射する部分（下側部分２４ｕ）の曲率半径よりも小さくなっている。このとき、レンズ面２４ｓにおける曲率半径が小さい部分ほど光の拡散角が大きくなる。したがって、レンズ面２４ｓにおいて、相対的に曲率半径が小さな部分（上側部分２４ｔ）から出射される光は、相対的に曲率半径が大きな部分（下側部分２４ｕ）から出射される光よりも輝度が低くなる。したがって、ウインドシールド１０３において相対的に反射率の高い上部１０３ｔには輝度の低い表示光が出射され、相対的に反射率の低い下部１０３ｕには、輝度の高い表示光が出射される。実施形態のレンズ面２４ｓの曲率半径は、上側部分２４ｔから下側部分２４ｕに向けて連続的に変化している。つまり、レンズ面２４ｓは、上側部分２４ｔから下側部分２４ｕに向かうに従って、曲率半径が大きくなるように形成されている。実施形態において、レンズ面２４ｓの頂点位置は、レンズ面２４ｓにおけるやや上側に位置している。

ここで、実施形態のバックライトユニット２０は、図５に示すように、さらにフィールドレンズ２５を含んで構成されていてもよい。フィールドレンズ２５は、ガラスまたは透明樹脂によって形成されており、光を透過する。フィールドレンズ２５は、レンズアレイ２４と液晶表示部１０との間に配置される。実施形態のフィールドレンズ２５は、レンズアレイ２４と対向する面、および液晶表示部１０と対向する面のそれぞれに１つの凹状の湾曲面を有している。つまり、実施形態のフィールドレンズ２５は、両凹レンズである。

フィールドレンズ２５は、車両１００におけるアイボックスＥＢと、レンズアレイ２４の出射面２４ｂとを光学的な共役関係にするように機能する。また、フィールドレンズ２５は、出射面２４ｂから出射された光を屈折させて、レンズアレイ２４からの光が効率的に液晶表示部１０に照射されるようにする。なお、フィールドレンズ２５は、上述の機能を発揮できる形状であればよく、両凹以外の形状であってもよい。例えば、フィールドレンズ２５の形状は、平凹レンズ形状であってもよい。

次に、図６から図８を参照して、実施形態のレンズ面２４ｓの形状とアイポイントＥＰ１〜ＥＰ３から見た画像の輝度との関係について説明する。

レンズ面の形状は、以下の式（１）として表すことができる。式（１）において、「ｘ」はラジアル方向における光軸からの距離であり、「ｃ」は、曲率（曲率半径の逆数）であり、「ｃ_３」は３次の非球面係数である。そして、「ｚ」は、光軸からの距離「ｘ」の非球面上の点から非球面の接平面に引いた垂線の長さ（Ｓａｇ値）である。図６においては、「ｃ」の値を「4.672」とし、「ｃ_３」の値がそれぞれ異なるレンズ面の形状を示している。

図６は、横軸に上述の「ｘ」をとり、縦軸に上述の「ｚ」をとった、画像縦方向におけるレンズ面２４ｓの形状を示す図である。図６では、比較例としてのレンズ面（サンプルｒ１）と、それぞれ形状の異なるレンズ面２４ｓ（サンプルｒ２、サンプルｒ３、サンプルｒ４、サンプルｒ５、サンプルｒ６、サンプルｒ７）の画像縦方向における形状を示している。

比較例のサンプルｒ１は、「ｃ_３」が「０」のレンズ面であり、画像縦方向における形状が対象なレンズ面である。なお、図６においては、「ｚ」の値が小さいほど、光軸から距離「ｘ」の非球面上の点から非球面の接平面に引いた垂線の長さが長いことを示している。

サンプルｒ２からサンプルｒ７は、それぞれ、「ｃ_３」が「−０．５」，「−１」，「−１．５」，「−２」，「−２．５」，「−３」のレンズ面である。

図７は、横軸に「ｘ」をとり、縦軸に各サンプルｒ１〜ｒ７の「ｚ」とサンプルｒ１の「ｚ」との差をプロットしたグラフ図である。図６および図７に示すように、「ｃ_３」が小さな値になるほど、サンプルｒ１に対して、画像縦方向における上側の曲率半径が小さくなり、画像縦方向における下側の曲率半径が大きくなっている。

図８は、横軸にサンプルｒ１〜ｒ８をとり、縦軸にそのサンプルｒ１〜ｒ８を用いたヘッドアップディスプレイ装置１からの表示光を各アイポイントＥＰ（ＥＰ１，ＥＰ２，ＥＰ３）から見たときの相対輝度をとったグラフ図である。ここで、相対輝度は、サンプルｒ１を用いたヘッドアップディスプレイ装置１からの表示光をアイポイントＥＰ１から見たときの輝度を「１」としたときの相対値である。図８において、Ｐ１は、アイポイントＥＰ１から見た表示光の輝度であり、Ｐ２は、アイポイントＥＰ２から見た表示光の輝度であり、Ｐ３は、アイポイントＥＰ３から見た表示光の輝度である。

図８に示すように、サンプルｒ２〜ｒ７におけるアイポイントＥＰ２から見た表示光の相対輝度Ｐ２とアイポイントＥＰ３から見た表示光の相対輝度Ｐ３との差は、比較例のサンプルｒ１における相対輝度の差よりも小さくなっている。ここで、「ｃ_３」が「−０．５」（サンプルｒ２），「−１」（サンプルｒ３），「−１．５」（サンプルｒ４）と小さくなるにつれて、アイポイントＥＰ２から見た表示光の相対輝度とアイポイントＥＰ３から見た表示光の相対輝度との差は小さくなる。つまり、搭乗者ＤのアイポイントＥＰがアイボックスＥＢ内において、上側から下側、または下側から上側に変化したときの輝度変化が小さくなる。そして、「ｃ_３」が「−２」（サンプルｒ５），「−２．５」（サンプルｒ６），「−３」（サンプルｒ７）とさらに小さくなっていくと、アイポイントＥＰ２から見た表示光の相対輝度とアイポイントＥＰ３から見た表示光の相対輝度との差は次第に大きくなる。

実施形態において、レンズ面２４ｓの形状は、搭乗者Ｄの視点位置（アイポイントＥＰ）が上下方向に沿って変化するときの輝度の変化幅を最小とする形状であることが好ましい。例えば、レンズ面２４ｓの形状は、車両１００に予め定められたアイボックスＥＢ内において、視点位置が最も高い位置（アイポイントＥＰ２）である場合において視認される画像の輝度と、アイボックスＥＢ内において視点位置が最も低い位置（アイポイントＥＰ３）である場合に視認される画像の輝度と、の差を最小とする形状であることが好ましい。この場合、上述のサンプルｒ２からサンプルｒ７の中では、サンプルｒ４をレンズ面２４ｓとして採用することが好ましい。

以上説明したように、実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１においては、光源２２と、光源２２からの光を集光する集光レンズ２３と、集光レンズ２３に対向する入射面２４ａと、入射面２４ａとは反対側の面である出射面２４ｂとを有し、集光レンズ２３からの光を拡散させるレンズアレイ２４と、出射面２４ｂに対向し、レンズアレイ２４からの光を透過させて表示光として出射する液晶表示部１０と、液晶表示部１０から出射された表示光を反射し、車両１００の運転席の前方に配置されたウインドシールド１０３に投影する反射部材３０と、を含み、レンズアレイ２４は、出射面２４ｂにおいて、液晶表示部１０に向けて突出した断面形状が非球面形状の複数のレンズ面２４ｓを有しており、レンズ面２４ｓにおいて、ウインドシールド１０３の上部１０３ｔに投影される表示光を出射する部分２４ｔの曲率半径が、ウインドシールド１０３の下部１０３ｕに投影される表示光を出射する部分２４ｕの曲率半径よりも小さい。

実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１は、レンズアレイ２４のレンズ面２４ｓにおいて、ウインドシールド１０３の上部１０３ｔに投影される表示光を出射する部分２４ｔの曲率半径が、ウインドシールド１０３の下部１０３ｕに投影される表示光を出射する部分２４ｕの曲率半径よりも小さい。この構成により、ウインドシールド１０３において相対的に反射率が高い上部１０３ｔへの表示光の輝度を低くでき、相対的に反射率が低い下部１０３ｕへの表示光の輝度を高くできる。したがって、アイボックスＥＢ内において視点位置が最も高い位置（アイポイントＥＰ２）である場合に視認される画像の輝度と、アイボックスＥＢ内において視点位置が最も低い位置（アイポイントＥＰ３）である場合に視認される画像の輝度と、の差を小さくすることができる。したがって、搭乗者Ｄの視点位置（アイポイントＥＰ）が上下方向に変化したときに画像の輝度が変化することを抑制できる。したがって、実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１は、搭乗者Ｄの視点位置が上下方向に変化したとしても、輝度変化が小さく表示品位が向上した画像を表示できる。

また、実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１において、複数のレンズ面２４ｓは、画像横方向に沿って畝状に延在し、かつ画像縦方向に並んで配置されており、ウインドシールド１０３の上部１０３ｔに投影される表示光を出射する部分２４ｔは、レンズ面２４ｓにおける画像縦方向の上側に位置する部分であり、ウインドシールド１０３の下部１０３ｕに投影される表示光を出射する部分２４ｕは、レンズ面２４ｓにおける画像縦方向の下側に位置する部分である。

レンズ面２４ｓの曲率半径は、ウインドシールド１０３の上部１０３ｔに対応する部分２４ｔからウインドシールドの下部１０３ｕに対応する部分２４ｕに向けて連続的に変化している。レンズ面２４ｓの曲率半径が連続的に変化していることにより、レンズ面２４ｓから出射される光の輝度も連続的に変化するため、搭乗者Ｄの視点位置（アイポイントＥＰ）が上下方向に変化したときに、画像の輝度が段階的に変化することを抑制することができる。

また、実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１において、レンズ面２４ｓの形状は、搭乗者Ｄの視点位置（アイポイントＥＰ）が上下方向に沿って変化するときの輝度の変化幅を最小とする形状である。

また、実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１において、レンズ面の形状は、予め定められたアイボックスＥＢ内において視点位置が最も高い位置（アイポイントＥＰ２）である場合に視認される画像の輝度と、アイボックスＥＢ内において視点位置が最も低い位置（アイポイントＥＰ３）である場合に視認される画像の輝度と、の差を最小とする形状である。このレンズ面２４ｓの形状によって、搭乗者Ｄの視点位置（アイポイントＥＰ）が上下方向に変化したときに画像の輝度が変化することを抑制できる。

なお、上述の実施形態においては、レンズ面２４ｓの曲率半径が上側部分２４ｔから下側部分２４ｕに向けて連続的に変化している構成について説明した。しかし、レンズ面２４ｓの曲率半径は、上側部分２４ｔから下側部分２４ｕに向けて段階的に変化してもよい。

なお、上述の実施形態においては、レンズ面２４ｓが画像横方向に沿って畝状に延在し、かつ画像縦方向に並んで配置されている構成について説明した。しかし、レンズ面２４ｓの形状および配置は、これに限られない。例えば、レンズ面２４ｓは、レンズアレイ２４において、フライアイ状に設けられ、液晶表示部１０に向けて突出した、非球面形状のレンズ面２４ｓであってもよい。この場合、レンズ面２４ｓにおける画像横方向の曲率半径は頂点を中心に対称となるように形成される。

なお、レンズアレイ２４と液晶表示部１０との間には、光源２２からの光をアイボックスＥＢに向けて広げるための拡散板が設けられていても良い。

１ ヘッドアップディスプレイ装置
１０ 液晶表示部
２０ バックライトユニット
２２ 光源
２３ 集光レンズ
２４ レンズアレイ
２４ｓ レンズ面
３０ 反射部材
１００ 車両
１０３ ウインドシールド
１０３ｓ 反射面
Ｄ 搭乗者
Ｓ 虚像
ＥＢ アイボックス
ＥＰ アイポイント

Claims (5)

1. 光源と、
   前記光源からの光を集光する集光レンズと、
   前記集光レンズに対向する入射面と、前記入射面とは反対側の面である出射面とを有し、前記集光レンズからの光を拡散させるレンズアレイと、
   前記出射面に対向し、前記レンズアレイからの光を透過させて表示光として出射する液晶表示部と、
   前記液晶表示部から出射された表示光を反射し、車両の運転席の前方に配置されたウインドシールドに投影する反射部材と、
   を備え、
   前記反射部材から前記ウインドシールドの上部に入射する表示光の反射率は、前記反射部材から前記ウインドシールドの下部に入射する表示光の反射率よりも高く、
   前記レンズアレイは、前記出射面において、前記液晶表示部に向けて突出した断面形状が非球面形状の複数のレンズ面を有しており、
   前記レンズ面において、前記ウインドシールドの上部に投影される表示光を出射する部分の曲率半径が、前記ウインドシールドの下部に投影される表示光を出射する部分の曲率半径よりも小さく、
   前記レンズ面は、前記ウインドシールドの上部に入射する表示光の輝度を前記ウインドシールドの下部に入射する表示光の輝度よりも低くするように形成されている
   ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
2. 複数の前記レンズ面は、画像横方向に沿って畝状に延在し、かつ画像縦方向に並んで配置されており、
   前記ウインドシールドの上部に投影される表示光を出射する部分は、前記レンズ面における画像縦方向の上側に位置する部分であり、
   前記ウインドシールドの下部に投影される表示光を出射する部分は、前記レンズ面における画像縦方向の下側に位置する部分である
   請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
3. 前記レンズ面の曲率半径は、前記ウインドシールドの上部に対応する部分から前記ウインドシールドの下部に対応する部分に向けて連続的に変化している
   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。
4. 前記レンズ面の形状は、搭乗者の視点位置が上下方向に沿って変化するときの輝度の変化幅を最小とする形状である
   請求項１から３の何れか１項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
5. 前記レンズ面の形状は、予め定められたアイボックス内において視点位置が最も高い位置である場合に視認される画像の輝度と、前記アイボックス内において視点位置が最も低い位置である場合に視認される画像の輝度と、の差を最小とする形状である
   請求項１から４の何れか１項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。

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