WO2024053543A1

WO2024053543A1 - 画像投影装置

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Publication number: WO2024053543A1
Application number: PCT/JP2023/031741
Authority: WO
Inventors: 由莉濱田; 一臣村上
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2022-09-06
Filing date: 2023-08-31
Publication date: 2024-03-14
Anticipated expiration: 2025-03-06

Abstract

虚像を表示する表示部に対して投影画像を照射する画像投影装置（１０）は、画像光を照射する画像照射部（１２～１４）と、画像光を反射して表示部を介して画像光を視点方向に照射する反射光学部（１６，１７）と、反射光学部（１６，１７）と画像照射部（１２～１４）を収容する筐体（１１）と、画像照射部（１２～１４）の少なくとも一部を筐体（１１）に保持する保持部（１５）を備える。保持部（１５）の少なくとも一部は、画像光の照射方向に沿って延伸されて保持遮光部（１５ａ）を構成している。

Description

画像投影装置

　本開示は、画像投影装置に関する。

　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。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。

　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。このため、計器盤に表示された情報を運転者が視認するには、運転中に視線を下方に移動させる必要があるため好ましくない。そこで、フロントガラスに画像を投影して、運転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）も提案されている（例えば、特許文献１，２を参照）。

　より多くの情報を提示するために、ＨＵＤ装置を用いて複数の画像をウィンドシールドに投影することも提案されている。しかし、複数の画像を異なる距離に虚像として投影して結像するためには、画像照射部と投影光学系（自由曲面ミラーを含む）の組み合わせを複数備える必要があり、インストルメントパネル内に収容するためには設計の自由度が低いという問題があった。そこで、投影する二つの画像を一つの画像照射部の表示範囲内に表示し、共通の自由曲面ミラーで反射することで、部品点数の削減と省スペース化を図ることを提案されている。複数の画像を一つの画像照射部の表示範囲内に表示し、プリズム等の光分岐部によって各画像の光路を分岐することで、省スペース化を図った画像投影装置も提案されている。

日本国特開２０１９－１１９２４８号公報日本国特開２０１９－１１９２６２号公報

　このようなＨＵＤ装置（画像投影装置）では、表示部であるウィンドシールドを介して投影画像を照射するため、ウィンドシールドの下方から上方に向けて光を照射する投影光学系を備えている。そのため、太陽光等の外光がウィンドシールドの上方から入射した場合には、画像を表示する画像照射部まで投影光学系を介して外光が到達してしまう。このとき、投影光学系を介して画像照射部まで到達する外光は、投影光学系の光学パワーによって集光され、温度上昇による劣化を引き起こすという問題があった。

　このような温度上昇を抑制するために、ＨＵＤ装置の筐体に遮光部材を設けて、投影光の光路以外の経路から画像照射部に到達する外光をカットすることも提案されている。しかし、筐体の構造が複雑化して車種ごとの設計が必要になり、汎用性が低下するという問題があった。また、投影光の光路と遮光部材の先端の位置合わせをする必要があり、整合工程が煩雑化するとともに、製造誤差や取付誤差によって投影光がカットされる不具合が発生する可能性があった。

　そこで本開示は、外光による画像照射部の温度上昇を抑制しながらも、汎用性を向上させて製造工程を簡略化することが可能な画像投影装置を提供することを目的の一つとする。

　また上述したＨＵＤ装置（画像投影装置）では、ウィンドシールドを介して投影される虚像は、車両前方の風景に重ね合わされるため、車両前方の状況によっては視認しにくい領域が発生する場合がある。車両が走行する道路の勾配によって、運転者が自然に視線を向ける方向や角度も変化する。運転者の身長や座席位置などによって、虚像を視認しやすい俯角も変化する。しかし、上述したＨＵＤ装置（画像投影装置）では、虚像が投影される上下方向への角度を変化させることができず、虚像の視認性を状況に応じて調整することが困難であった。

　そこで本開示は、虚像を投影する方向を変化させることが可能な画像投影装置を提供することを目的の一つとする。

　本開示の画像投影装置は、虚像を表示する表示部に対して投影画像を照射する画像投影装置であって、画像光を照射する画像照射部と、前記画像光を反射して前記表示部を介して前記画像光を視点方向に照射する反射光学部と、前記反射光学部と前記画像照射部を収容する筐体と、前記画像照射部の少なくとも一部を前記筐体に保持する保持部を備え、前記保持部の少なくとも一部は、前記画像光の照射方向に沿って延伸されて保持遮光部を構成している。

　本開示の画像投影装置では、保持部の少なくとも一部が、画像光の照射方向に沿って延伸されて保持遮光部を構成している。このため、画像光の照射方向と保持遮光部の位置合わせが容易であり、外光による画像照射部の温度上昇を抑制しながらも、汎用性を向上させて製造工程を簡略化することが可能となる。

　本開示の画像投影装置は、虚像を表示する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、画像光を照射する画像照射部と、前記画像光を反射する第１反射部と、前記第１反射部で反射された前記画像光を反射する第２反射部と、前記第１反射部と前記第２反射部の間において前記画像光の光路上に配置され、前記画像光の光路を変更する光路変更部とを備える。

　このような本開示の画像投影装置では、第１反射部と第２反射部の間に配置された光路変更部で画像光の光路を変更するため、虚像を投影する方向を変化させることが可能となる。

　本開示では、光による画像照射部の温度上昇を抑制しながらも、汎用性を向上させて製造工程を簡略化することが可能な画像投影装置を提供することができる。

　本開示では、虚像を投影する方向を変化させ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１は、第１実施形態に係る画像投影装置１０と結像される虚像の位置を示す模式図である。図２は、第１実施形態に係る画像投影装置１０の構造例を示す模式図である。図３は、第１実施形態に係る画像投影装置１０における、画像表示部１３から照射される画像の表示領域を示す模式図である。図４は、第１実施形態における反射プリズム１４の構造を示す模式図である。図５は、筐体遮光部１１ｂおよび保持遮光部１５ａの延伸方向と、第１画像光Ｌ１および第２画像光Ｌ２の光路の関係について説明する部分拡大図である。図６は、第２実施形態に係る画像投影装置１０Ａの構造例を示す模式図である。図７は、第４実施形態に係る画像投影装置１００の構成を示すブロック図である。図８は、第４実施形態に係る画像投影装置１００の構成を示す模式図である。図９は、第１画像光Ｌ１の光路を光路変更部５０で変更して、第２反射部４０Ｂへの入射位置を変化させた例を示す模式図である。図１０Ａは、光路変更部５０として平行平板を用いた場合の光路の変更を示す模式図である。図１０Ｂは、光路変更部５０として平行平板を用いた場合の光路の変更を示す模式図である。図１１は、第５実施形態に係る画像投影装置２００の構成を示すブロック図である。図１２は、第５実施形態に係る画像投影装置２００の構成を示す模式図である。図１３Ａは、光路変更部５０としてプリズムを用いた場合の光路の変更を示す模式図である。図１３Ｂは、光路変更部５０としてプリズムを用いた場合の光路の変更を示す模式図である。図１４Ａは、光路変更部５０としてレンズを用いた場合の光路の変更を示す模式図である。図１４Ｂは、光路変更部５０としてレンズを用いた場合の光路の変更を示す模式図である。

　（第１実施形態）
　以下、本開示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と結像される虚像の位置を示す模式図である。

　図１に示すように、画像投影装置１０から投影された第１画像光Ｌ１と第２画像光Ｌ２は、ウィンドシールド２０（表示部）を介して運転者の視点位置に照射され、ウィンドシールド２０から所定の距離に虚像３０，４０が結像される。画像投影装置１０は、表示部に対して投影画像を照射して、運転者等に対して虚像３０，４０を表示する装置である。画像投影装置１０の構成については後述する。

　ウィンドシールド２０は、車両の運転席前方に設けられ、可視光を透過する。ウィンドシールド２０は、車両の内側面では画像投影装置１０から入射した第１画像光Ｌ１および第２画像光Ｌ２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。ウィンドシールド２０は、本開示における表示部に相当している。図１は、表示部としてウィンドシールド２０を示したが、ウィンドシールド２０とは別に表示部としてコンバイナーが設けられ、コンバイナーが画像投影装置１０からの光を視点方向に反射してもよい。ウィンドシールド２０は、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されてもよい。

　虚像３０，４０は、ウィンドシールド２０で反射された第１画像光Ｌ１および第２画像光Ｌ２が運転者等の視点（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３０，４０が結像される位置は、画像投影装置１０から照射される第１画像光Ｌ１および第２画像光Ｌ２の光路長と、ウィンドシールド２０で反射された後に視点方向に進行する際の拡がり角度とによって決まる。図１は、後述するように画像投影装置１０内部での第１画像光Ｌ１と第２画像光Ｌ２の光路長に差を生じさせ、搭乗者の視点位置からの虚像３０の結像位置と、搭乗者の視点位置からの虚像４０の結像位置とが異なる場合を示している。

　図２は、本実施形態に係る画像投影装置１０の構造例を示す模式図である。図２に示すように画像投影装置１０は、筐体１１と、光源部１２と、画像表示部１３と、反射プリズム１４と、保持部１５と、自由曲面ミラー１６，１７とを備えている。自由曲面ミラー１６、自由曲面ミラー１７および反射プリズム１４の組み合わせが、本開示における反射光学部を構成している。図２は、反射光学部として自由曲面ミラー１６、自由曲面ミラー１７および反射プリズム１４の組み合わせを示したが、反射光学部の構成はこれに限定されない。一例としては、自由曲面ミラー１６，１７の他に反射鏡が用いられてもよく、紫外光や赤外光をカットする波長フィルタが用いられてもよい。光源部１２、画像表示部１３および反射プリズム１４の組み合わせは、第１画像光Ｌ１と第２画像光Ｌ２を照射する。光源部１２、画像表示部１３および反射プリズム１４の組み合わせは、本開示における画像照射部を構成している。

　画像投影装置１０は、各部と情報通信可能に接続されて、各部を制御する制御部を備えている（図示省略）。制御部の構成は限定されないが、一例として制御部は、情報処理を行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）や、メモリ装置、記録媒体、情報通信装置等を備えてもよい。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）を画像表示部１３に送出する。

　筐体１１は、画像投影装置１０の各部を収容して保持する。図２では、光源部１２と、画像表示部１３と、反射プリズム１４と、保持部１５と、自由曲面ミラー１６，１７が筐体１１の内部に収容されている。筐体１１には、光を透過する投影口１１ａと、筐体遮光部１１ｂが設けられている。筐体１１を構成する材料は限定されないが、可視光を遮る樹脂材料や金属材料が用いられてもよい。

　投影口１１ａは、第１画像光Ｌ１と第２画像光Ｌ２を筐体１１の内部から外部に向けて照射する領域である。図２は、投影口１１ａとして筐体１１の一部に設けられた開口を示しているが、筐体１１を構成する面の一部に透光性の材料で形成された領域が設けられてもよい。

　筐体遮光部１１ｂは、筐体１１の一部が筐体１１の内部方向に延伸して設けられている。筐体遮光部１１ｂが筐体１１内部に向けて設けられていることで、太陽光などの外光が画像投影装置１０の外部から投影口１１ａを介して筐体１１の内部に到達しても、その一部を筐体遮光部１１ｂでカットすることができる。図２は筐体遮光部１１ｂとして、筐体１１と一体に形成された例を示しているが、筐体遮光部１１ｂは別部材として構成されて筐体１１の内壁に固定されてもよい。図２は投影口１１ａの外縁に筐体遮光部１１ｂを設けた例を示しているが、筐体遮光部１１ｂは投影口１１ａから離れた位置に設けられてもよい。図２は筐体遮光部１１ｂとして略平坦な板状のものを示しているが、筐体遮光部１１ｂの形状は限定されない。筐体遮光部１１ｂは複数設けられてもよい。筐体遮光部１１ｂは設けられなくてもよく、この場合には筐体１１の一部が筐体遮光部１１ｂとして機能する。

　光源部１２は、画像表示部１３に対して照射光を照射する。図２では、透過型の画像表示部１３の背面側に光源部１２が配置され、画像表示部１３を照射光が透過する構成を示しているが、反射型の画像表示部１３が設けられて表示面側から照射光が照射されてもよい。光源部１２の具体的な構成は限定されず、光源部１２は発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）や、レーザ光源でもよい。画像表示部１３は、有機ＥＬ表示装置でもよく、この場合には、光源部１２と画像表示部１３が一体で構成される。

　画像表示部１３は、制御部からの画像情報に基づいて、投影画像を表示する。画像表示部１３の具体的構成は限定されず、画像表示部１３は、例えば液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置、光変調素子等でもよい。図２は、画像表示部１３として液晶表示装置を示している。後述するように、画像表示部１３は、近方画像と遠方画像をそれぞれ表示する近方表示領域１３ｂと遠方表示領域１３ｃを含んで構成されている。遠方表示領域１３ｃに表示された遠方画像は第１画像光Ｌ１として照射され、近方表示領域１３ｂに表示された近方画像は第２画像光Ｌ２として照射される。

　反射プリズム１４は、画像表示部１３から照射される第１画像光Ｌ１を内部で反射した後に出射し、第２画像光Ｌ２をそのまま透過させる。反射プリズム１４は、画像表示部１３から照射される第１画像光Ｌ１と第２画像光Ｌ２が透過する。反射プリズム１４は、本開示における光学部材に相当している。また、反射プリズム１４の詳細な構造については後述するが、反射プリズム１４の内部で第１画像光Ｌ１が反射されることにより、第１画像光Ｌ１と第２画像光Ｌ２との間で光路差が生じる。したがって反射プリズム１４は、第１画像光Ｌ１と第２画像光Ｌ２の間で虚像３０，４０の結像位置に差を生じさせる結像位置調整部としての機能を有している。図２は、光学部材として反射プリズム１４を示しているが、第１画像光Ｌ１と第２画像光Ｌ２を透過して光路を決定するものであれば、レンズや導光部材等が用いられてもよい。

　保持部１５は、反射プリズム１４を保持して筐体１１に固定する。保持部１５の一部が延伸されて保持遮光部１５ａが構成されている。保持部１５の構造は限定されないが、保持部１５は、反射プリズム１４の外周形状と略同一の枠体であって、当該枠の内部に反射プリズム１４を篏合させて保持してもよい。保持部１５の一部は筐体１１の内壁にまで延長されており（図示省略）、反射プリズム１４と筐体１１の相対的な位置を決めて固定している。図２は、反射プリズム１４を保持部１５で保持した例を示したが、画像照射部を構成する光源部１２、画像表示部１３および反射プリズム１４の何れかを保持して筐体１１に固定する部材が、本開示の保持部に相当する。

　保持遮光部１５ａは、第１画像光Ｌ１および第２画像光Ｌ２の照射方向に沿って保持部１５の一部が延伸され、遮光性の材料で構成されている。図２では保持遮光部１５ａが保持部１５と一体に形成された例を示しているが、保持遮光部１５ａが保持部１５とは別体で構成され、保持部１５に設けた取付部に保持遮光部１５ａが取り付けられてもよい。本実施形態の画像投影装置１０では、保持部１５が反射プリズム１４を保持しているため、反射プリズム１４と保持遮光部１５ａの相対的な位置関係が決まり、第１画像光Ｌ１および第２画像光Ｌ２の照射方向と、保持遮光部１５ａの延伸方向の相対的な位置関係も決まる。したがって、保持部１５で反射プリズム１４を保持するだけで、保持遮光部１５ａが第１画像光Ｌ１と第２画像光Ｌ２を遮らないように位置決めすることができる。図２では、保持遮光部１５ａを第１画像光Ｌ１と第２画像光Ｌ２の光路に平行に延伸した例を示しているが、第１画像光Ｌ１と第２画像光Ｌ２の光路を遮らない形状と長さであれば、保持遮光部１５ａの形状や構造は限定されない。

　自由曲面ミラー１６は、反射プリズム１４を介して第１画像光Ｌ１および第２画像光Ｌ２が入射し、第１画像光Ｌ１および第２画像光Ｌ２を自由曲面ミラー１７方向に反射する光学部材である。自由曲面ミラー１６の反射面は、ウィンドシールド２０を介して第１画像光Ｌ１および第２画像光Ｌ２を虚像３０，４０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。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。

　図２では、自由曲面ミラー１６で反射された第１画像光Ｌ１および第２画像光Ｌ２は、中間結像位置（図示省略）で結像された後に自由曲面ミラー１７に到達する例を示している。ここで、中間結像位置は第１画像光Ｌ１および第２画像光Ｌ２の光路上であれば限定されないが、自由曲面ミラー１６と自由曲面ミラー１７の間に設定すると、保持遮光部１５ａを配置する空間を確保することが容易になる。

　自由曲面ミラー１７は、自由曲面ミラー１６で反射された第１画像光Ｌ１および第２画像光Ｌ２が入射し、ウィンドシールド２０方向に第１画像光Ｌ１および第２画像光Ｌ２を反射する光学部材である。自由曲面ミラー１７の反射面は、ウィンドシールド２０を介して第１画像光Ｌ１および第２画像光Ｌ２を虚像３０，４０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。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。

　図２では、反射プリズム１４が画像表示部１３の近方表示領域１３ｂおよび遠方表示領域１３ｃに重なるように配置されている。ここで、反射プリズム１４を画像表示部１３に重ねて配置するとは、平面視において反射プリズム１４を配置した領域が画像表示部１３の画像表示領域と重複することを意味している。反射プリズム１４と画像表示部１３が接触している場合も非接触の場合も、重ねて配置に含まれる。反射プリズム１４と画像表示部１３の間に光を透過する他の光学部材や、両者の間隔を維持する保持部１５を介在させている場合も、重ねて配置に含まれる。

　図３は、本実施形態に係る画像投影装置１０における、画像表示部１３から照射される画像の表示領域を示す模式図である。全表示領域１３ａは、画像表示部１３の画像を表示する領域全体である。全表示領域１３ａの一部は近方表示領域１３ｂであり、他の一部は遠方表示領域１３ｃである。遠方表示領域１３ｃは第１画像が表示され、本開示における第１領域に相当している。近方表示領域１３ｂは第２画像が表示され、本開示における第２領域に相当している。近方表示領域１３ｂに表示される第２画像としては、速度と音量インジケータ、進行方向ガイド等が挙げられる。また、遠方表示領域１３ｃに表示される第１画像としては、注意喚起の画像や緊急情報等の運転に関する補助的な情報が挙げられる。

　図４は、本実施形態における反射プリズム１４の構造を示す模式図である。図４に示すように反射プリズム１４は、透光性の樹脂により形成されており、断面が平行四辺形の柱状に形成されている。反射プリズム１４を構成する材料は限定されず、可視光を良好に透過するとともに屈折率が高いガラスや樹脂などの材料が用いられてもよい。

　反射プリズム１４の一方の面は、画像表示部１３に対向して配置される面であり、画像表示部１３から照射された第１画像光Ｌ１と第２画像光Ｌ２が入射する光入射面である。光入射面のうち、遠方表示領域１３ｃと対向する領域が第１入射部１４ａであり、近方表示領域１３ｂと対向する領域が第２入射部１４ｂである。光入射面と対向する面は光出射面であり、第１画像光Ｌ１と第２画像光Ｌ２が外部に出射する領域がそれぞれ第１出射部１４ｃと第２出射部１４ｄとなる。第１入射部１４ａと第２出射部１４ｄに挟まれた面が第１反射部１４ｅであり、第２入射部１４ｂと第１出射部１４ｃに挟まれた面が第２反射部１４ｆである。第１反射部１４ｅおよび第２反射部１４ｆは、第１画像光Ｌ１を全反射する反射面であり、本開示における反射部に相当している。ここで、第１反射部１４ｅおよび第２反射部１４ｆは、第１画像光Ｌ１を全反射せずともよく、全反射してもよい。反射プリズム１４を構成する材料の屈折率と空気の屈折率との差により第１画像光Ｌ１を全反射するとしてもよく、表面に反射膜を形成することで第１画像光Ｌ１を全反射してもよい。第１反射部１４ｅおよび第２反射部１４ｆに反射率を向上させる反射膜を形成してもよく、反射シートを貼り付けてもよい。

　図４に示すように、第１入射部１４ａから反射プリズム１４に入射した第１画像光Ｌ１は、第１反射部１４ｅおよび第２反射部１４ｆで反射されて、第１出射部１４ｃから自由曲面ミラー１６方向に照射される。それに対して、第２入射部１４ｂから反射プリズム１４内に入射した第２画像光Ｌ２は、反射プリズム１４の内部を透過して第２出射部１４ｄから自由曲面ミラー１６方向に照射される。第１反射部１４ｅおよび第２反射部１４ｆが第１入射部１４ａおよび第２出射部１４ｄに対して４５度傾斜している場合、光入射面と光出射面の間隔をＤとし、幅をＷとすると、反射プリズム１４内部での第１画像光Ｌ１の光路長がＤ＋Ｗとなるのに対して、第２画像光Ｌ２の光路長はＤとなる。したがって、反射プリズム１４を介した第１画像光Ｌ１と第２画像光Ｌ２の照射では、第１画像光Ｌ１のほうがＷだけ光路長が長い画像投影となる。

　本実施形態の画像投影装置１０では、遠方表示領域１３ｃおよび近方表示領域１３ｂに重なる位置に、結像位置調整部である反射プリズム１４を配置し、遠方表示領域１３ｃからの第１画像光Ｌ１と近方表示領域１３ｂからの第２画像光Ｌ２の経路を分岐させ、光路差を生じさせている。反射プリズム１４の第１出射部１４ｃおよび第２出射部１４ｄから出射した第１画像光Ｌ１および第２画像光Ｌ２は、自由曲面ミラー１６、自由曲面ミラー１７およびウィンドシールド２０を介して運転者の視点に到達する。第１画像光Ｌ１および第２画像光Ｌ２は、反射光学部に含まれる自由曲面ミラー１６，１７によって光径が拡大して視点に到達するため、運転者は第１画像光Ｌ１および第２画像光Ｌ２による虚像３０，４０が所定距離に結像されているように視認する。ここで、虚像３０，４０の結像位置は、第１画像のほうが第２画像よりも視点位置から遠いものとなっている。

　本実施形態では、反射プリズム１４を結像位置調整部として用い、反射プリズム１４を画像表示部１３の全表示領域１３ａに対向させて配置し、第１画像光Ｌ１と第２画像光Ｌ２の光路に差を生じさせている。これにより、共通の画像表示部１３と自由曲面ミラー１６，１７を用いて画像投影装置１０の省スペース化を図りながらも、複数の虚像３０，４０の結像位置を異ならせることが可能となる。

　また反射プリズム１４では、第１入射部１４ａ、第１反射部１４ｅ、第２反射部１４ｆ、第１出射部１４ｃ、第２入射部１４ｂおよび第２出射部１４ｄの相対的な位置関係が予め外形により定まっている。これにより、一つの反射プリズム１４を画像表示部１３に対して位置合わせするだけで、複数回の反射による光路差を生じさせるとともに、第１画像光Ｌ１と第２画像光Ｌ２の光軸合わせも行うことができる。

　図２に示したように本実施形態の画像投影装置１０では、筐体遮光部１１ｂと保持遮光部１５ａは、第１画像光Ｌ１および第２画像光Ｌ２の光路を避けて設けられている。したがって、第１画像光Ｌ１および第２画像光Ｌ２は、筐体遮光部１１ｂと保持遮光部１５ａに遮られずに両者の間に存在する空間を通過して投影される。また、ウィンドシールド２０の上方から車両内部に入射してくる太陽光などの外光は、自由曲面ミラー１７で反射されて自由曲面ミラー１６方向に進行してきたとしても、筐体遮光部１１ｂと保持遮光部１５ａによってその大部分が遮断される。これにより、筐体遮光部１１ｂと保持遮光部１５ａで外光を効果的に遮って、画像表示部１３まで到達する外光を低減させ、画像表示部１３の温度上昇による劣化を抑制することができる。

　図２では、自由曲面ミラー１６で反射された第１画像光Ｌ１と第２画像光Ｌ２は、自由曲面ミラー１７に向けて折り返されて進行している。そのため、自由曲面ミラー１６に入射する光路と、自由曲面ミラー１７に入射する光路は一部が重なり、保持遮光部１５ａを配置できる空間が限定されている。しかし、保持遮光部１５ａを保持部１５から光路に沿って延伸させることで、限られた空間に保持遮光部１５ａを容易に位置合わせでき、第１画像光Ｌ１および第２画像光Ｌ２の通過を妨げることがない。

　図５は、筐体遮光部１１ｂおよび保持遮光部１５ａの延伸方向と、第１画像光Ｌ１および第２画像光Ｌ２の光路の関係について説明する部分拡大図である。図５中に示した破線は第１画像光Ｌ１の光路を模式的に示し、一点鎖線は第２画像光Ｌ２の光路を模式的に示している。図５中に示した二点鎖線は、それぞれ筐体遮光部１１ｂと保持遮光部１５ａの延伸方向に沿った仮想的な延長線を示している。図中に示したように、第１画像光Ｌ１の光路（経路）と第２画像光Ｌ２の光路（経路）が交差する位置を交差領域Ｐ１とする。また筐体遮光部１１ｂと保持遮光部１５ａの先端間に設けられた空間を画像光通過領域Ｐ２とする。

　図５では、第１画像光Ｌ１と第２画像光Ｌ２の光路を一本の直線として描いている。しかし、実際の第１画像光Ｌ１と第２画像光Ｌ２は、画像表示部１３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幅をもっている。また、第１画像光Ｌ１と第２画像光Ｌ２は、自由曲面ミラー１６で反射されて光径が縮小されながら進行し、自由曲面ミラー１６，１７の間の中間結像位置（図示省略）において中間結像されてもよい。

　図５に示したように、画像光通過領域Ｐ２は筐体遮光部１１ｂの先端と保持遮光部１５ａの先端の間に存在する空間であるため、第１画像光Ｌ１と第２画像光Ｌ２が遮られずに通過することが可能である。換言すると、画像光通過領域Ｐ２を経由しない光は筐体遮光部１１ｂの先端と保持遮光部１５ａで遮られるため、外部から外光が入射してきても画像表示部１３まで到達する光量を抑制することができる。したがって、画像光通過領域Ｐ２のサイズが小さくなるように筐体遮光部１１ｂと保持遮光部１５ａを設計することが好ましい。

　図５では、筐体遮光部１１ｂと保持遮光部１５ａは、自由曲面ミラー１６，１７の間において、第１画像光Ｌ１の経路上と第２画像光Ｌ２の経路上における画像光通過領域Ｐ２に向かって延伸されている。さらに、筐体遮光部１１ｂと保持遮光部１５ａの延長線が画像光通過領域Ｐ２で交差している。これにより、第１画像光Ｌ１と第２画像光Ｌ２を遮らない範囲で、画像光通過領域Ｐ２を小さくして、画像表示部１３に到達する外光の光量を抑制し、画像表示部１３の温度上昇による劣化を抑制することができる。

　図５では、交差領域Ｐ１と画像光通過領域Ｐ２が異なる例を示しているが、交差領域Ｐ１は第１画像光Ｌ１と第２画像光Ｌ２が交差する位置であるため、交差領域Ｐ１が画像光通過領域Ｐ２の範囲内となるように、保持遮光部１５ａを交差領域Ｐ１に向けて延伸させることが好ましい。この場合には、筐体遮光部１１ｂも交差領域Ｐ１に向けて延伸させることがさらに好ましい。保持遮光部１５ａが交差領域Ｐ１に向けて延伸されていることで、画像光通過領域Ｐ２をさらに小さくすることができる。

　自由曲面ミラー１６で反射された第１画像光Ｌ１と第２画像光Ｌ２を中間結像位置で結像させる場合には、第１画像光Ｌ１と第２画像光Ｌ２の通過する断面積は、自由曲面ミラー１６，１７の間の中間結像位置で最小となる。したがって、中間結像位置が画像光通過領域Ｐ２の範囲内となるように、保持遮光部１５ａを中間結像位置に向けて延伸させることが好ましい。この場合には、筐体遮光部１１ｂも中間結像位置に向けて延伸させることがさらに好ましい。保持遮光部１５ａが中間結像位置に向けて延伸されていることで、画像光通過領域Ｐ２をさらに小さくすることができる。

　上述したように本実施形態の画像投影装置１０では、保持部１５の少なくとも一部が、第１画像光Ｌ１と第２画像光Ｌ２の照射方向に沿って延伸されて保持遮光部１５ａを構成している。このため、第１画像光Ｌ１と第２画像光Ｌ２の照射方向と保持遮光部１５ａの位置合わせが容易であり、外光による画像表示部１３の温度上昇を抑制しながらも、汎用性を向上させて製造工程を簡略化することが可能となる。

　（第２実施形態）
　次に、本開示の第２実施形態について図６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６は、本実施形態に係る画像投影装置１０Ａの構造例を示す模式図である。図６に示すように画像投影装置１０Ａは、筐体１１と、光源部１２と、画像表示部１３と、反射プリズム１４と、自由曲面ミラー１６，１７と、保持遮光部１８を備えている。

　保持遮光部１８は、遮光性の材料で構成され、画像表示部１３を保持して筐体１１に固定する。保持遮光部１８の一部は第１画像光Ｌ１および第２画像光Ｌ２の照射方向に沿って延伸されている。保持遮光部１８は、本開示の保持部の機能も備えている。図６では画像表示部１３を保持する構造については図示を省略している。保持遮光部１８の構造は限定されないが、画像表示部１３の外周形状と略同一の枠体を用い、当該枠の内部に画像表示部１３を篏合させて保持することができる。保持遮光部１８の一部は筐体１１の内壁にまで延長されており（図示省略）、画像表示部１３と筐体１１の相対的な位置を決めて固定している。

　本実施形態の画像投影装置１０Ａでは、保持遮光部１８が画像表示部１３を保持している。このため、画像表示部１３と保持遮光部１８の相対的な位置関係が決まり、第１画像光Ｌ１および第２画像光Ｌ２の照射方向と、保持遮光部１８の延伸方向の相対的な位置関係も決まる。したがって、保持遮光部１８で画像表示部１３を保持するだけで、保持遮光部１８が第１画像光Ｌ１と第２画像光Ｌ２を遮らないように位置決めすることができる。図６では、保持遮光部１８を第１画像光Ｌ１と第２画像光Ｌ２の光路に平行に延伸した例を示しているが、第１画像光Ｌ１と第２画像光Ｌ２の光路を遮らない形状と長さであれば、保持遮光部１８の形状や構造は限定されない。

　（第３実施形態）
　次に、本開示の第３実施形態について説明する。第１実施形態と重複する内容は説明を省略する。第１実施形態では保持部１５が反射プリズム１４を保持する例を示したが、保持部１５が光源部１２を保持して筐体１１に固定し、保持部１５から保持遮光部１５ａが第１画像光Ｌ１および第２画像光Ｌ２の照射方向に沿って延伸されてもよい。

　（第４実施形態）
　以下、本開示の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図７は、本実施形態に係る画像投影装置１００の構成を示すブロック図である。図８は、本実施形態に係る画像投影装置１００の構成を示す模式図である。図７に示すように、画像投影装置１００は、画像照射部１０Ｂと、光路調整部２０Ｂと、第１反射部３０Ｂと、第２反射部４０Ｂと、光路変更部５０と、制御部６０を備えている。図８に示すように、画像投影装置１００から投影された第１画像光Ｌ１と第２画像光Ｌ２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、第１画像光Ｌ１と第２画像光Ｌ２が入射してきた光路の延長上に結像された虚像ＰＢ１，ＰＢ２を視認する。

　画像照射部１０Ｂは、制御部６０からの画像情報に基づいて、画像を含んだ光照射する。画像照射部１０Ｂの具体的構成は限定されず、画像照射部１０Ｂは、例えば液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置、レーザ光源と光変調素子の組み合わせ等でもよい。図８では、液晶表示装置の背面側から発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）により光が照射されている。後述するように、画像照射部１０Ｂは、遠方画像と近方画像をそれぞれ表示する遠方表示領域と近方表示領域を含んで構成されている。

　光路調整部２０Ｂは、画像照射部１０Ｂから照射される画像の光を第１画像光Ｌ１と第２画像光Ｌ２に分岐するとともに、両者の光路長に差を生じさせる光学部材である。図８では、遠方表示領域で表示される第１画像を第１画像光Ｌ１とし、近方表示領域で表示される第２画像を第２画像光Ｌ２として分岐する。光路調整部２０Ｂは光を分岐する光学部材であれば構造は限定されず、プリズムが用いられてもよく、反射鏡で光の入射角と反射角を異ならせる等の手法が用いられてもよい。

　図８では、光路調整部２０Ｂとして反射プリズムが、画像照射部１０Ｂの遠方表示領域と近方表示領域に重ねて配置されている。反射プリズムは、透光性材料で構成された、断面が平行四辺形の部材でもよい。平行四辺形の対向する一対の面は光の入射面および出射面であり、入射面と反射面に隣接する一対の面は、入射した光が全反射する角度で切り出されて反射面が形成されている。遠方表示領域から照射された第１画像光Ｌ１は、光路調整部２０Ｂの反射面によって繰り返し反射された後に出射される。近方表示領域から照射された第２画像光Ｌ２は、光路調整部２０Ｂを透過して出射される。したがって、第１画像光Ｌ１と第２画像光Ｌ２の光路は、異なる光路長で第１反射部３０Ｂに到達する。図８では光路調整部２０Ｂの反射プリズムとして、反射面として全反射する角度で切り出された例を示しているが、反射面での反射は全反射でなくともよい。

　ここで、光路調整部２０Ｂを画像照射部１０Ｂに重ねて配置するとは、平面視において光路調整部２０Ｂを配置した領域が画像照射部１０Ｂの画像表示領域と重複することを意味している。光路調整部２０Ｂと画像照射部１０Ｂが接触している場合も非接触の場合も、重ねて配置に含まれる。光路調整部２０Ｂと画像照射部１０Ｂの間に光を透過する光学部材や、両者の間隔を維持する保持部材を介在させている場合も、重ねて配置に含まれる。

　第１反射部３０Ｂは、光路調整部２０Ｂから出射された第１画像光Ｌ１および第２画像光Ｌ２が入射し、第１画像光Ｌ１および第２画像光Ｌ２を第２反射部４０Ｂ方向に反射する光学部材である。図８は、第１反射部３０Ｂとして、第１画像光Ｌ１および第２画像光Ｌ２を虚像ＰＢ１，ＰＢ２として投影するように光学設計された、凹面形状の自由曲面ミラーを示している。

　第２反射部４０Ｂは、第１反射部３０Ｂで反射された第１画像光Ｌ１および第２画像光Ｌ２が入射し、第１画像光Ｌ１および第２画像光Ｌ２をウィンドシールドＷＳ方向に反射する光学部材である。図８は、第２反射部４０Ｂとして、第１画像光Ｌ１および第２画像光Ｌ２を虚像ＰＢ１，ＰＢ２として投影するように光学設計された、凹面形状の自由曲面ミラーを示している。

　第１反射部３０Ｂおよび第２反射部４０Ｂの反射面は、ウィンドシールドＷＳを介して第１画像光Ｌ１および第２画像光Ｌ２を虚像ＰＢ１，ＰＢ２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。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。

　図８では、第１画像光Ｌ１と第２画像光Ｌ２の光路を一本の直線として描いている。しかし、実際の第１画像光Ｌ１と第２画像光Ｌ２は、画像照射部１０Ｂ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。また、第１画像光Ｌ１と第２画像光Ｌ２は、第１反射部３０Ｂで反射されて光径が縮小されながら進行し、第１反射部３０Ｂと第２反射部４０Ｂの間の中間結像位置（図示省略）において中間結像されてもよい。

　第１反射部３０Ｂで反射された第１画像光Ｌ１と第２画像光Ｌ２を中間結像位置で結像させる場合には、第１画像光Ｌ１と第２画像光Ｌ２の通過する断面積は、第１反射部３０Ｂと第２反射部４０Ｂの間の中間結像位置で最小となる。したがって、中間結像位置よりも第２反射部４０Ｂに近い位置に光路変更部５０を配置すると、光路変更部５０のサイズを小型化して画像投影装置１００の小型化と軽量化を図ることができる。

　図８では、第１画像光Ｌ１の光路と第２画像光Ｌ２の光路は、第１反射部３０Ｂと第２反射部４０Ｂの間における交差位置において交差している。交差位置を通過した後の第１画像光Ｌ１と第２画像光Ｌ２は、光路が分離されて第２反射部４０Ｂに進行するため、交差位置よりも第２反射部４０Ｂに近い位置に光路変更部５０を配置することが好ましい。

　光路変更部５０は、第１反射部３０Ｂと第２反射部４０Ｂの間において、第１画像光Ｌ１の光路上に配置され、第１画像光Ｌ１の光路を変更する光学部材である。光路変更部５０は、図示を省略する駆動部を備えており、制御部６０からの制御信号によって駆動部が駆動されて、光路に対する光路変更部５０の角度を変化させることが可能である。駆動部の構成は限定されないが、駆動部は例えば光路変更部５０の角度を変更するモータ装置や、光の進行方向を電気的に制御する光学素子等でもよい。駆動部としてモータ装置を用いる場合には、回転角度を精密に制御することができるステッピングモータを用いることが好ましい。

　図８は、光路変更部５０を第１画像光Ｌ１の光路上に配置した例を示しているが、第２画像光Ｌ２の光路上に配置して、第２画像光Ｌ２の光路を変更してもよい。運転者から遠い位置に結像される虚像ＰＢ１のほうが、車両の前方における風景と重ね合わされるため、虚像ＰＢ１の視認性を向上させるためには、第１画像光Ｌ１の光路上に光路変更部５０を配置して虚像ＰＢ１の俯角を変更することが好ましい。図８では、光路変更部５０として平行平板を用いた例を示したが、屈折や反射で光路を変更することができる光学部材を用いてもよいし、プリズムやレンズ、反射鏡を用いてもよい。光路変更部５０による光路の変更についての説明は後述する。

　制御部６０は、画像投影装置１００の各部と情報通信可能に接続されて、各部を制御する。制御部６０の構成は限定されないが、一例として制御部６０は、情報処理を行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）や、メモリ装置、記録媒体、情報通信装置等を備えてもよい。制御部６０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１０Ｂに送出する。

　ウィンドシールドＷＳは、車両の運転席前方に設けられ、可視光を透過する。ウィンドシールドＷＳは、車両の内側面では第２反射部４０Ｂから入射した第１画像光Ｌ１および第２画像光Ｌ２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。ウィンドシールドＷＳは、本開示における表示部に相当している。図８は、表示部としてウィンドシールドＷＳ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が設けられ、コンバイナーが第２反射部４０Ｂからの光を視点方向に反射してもよい。ウィンドシールドＷＳは、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されてもよい。

　虚像ＰＢ１，ＰＢ２は、ウィンドシールドＷＳで反射された第１画像光Ｌ１および第２画像光Ｌ２が運転者等の視点（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ＰＢ１，ＰＢ２が結像される位置は、画像照射部１０Ｂから照射された光が、第１反射部３０Ｂ、第２反射部４０ＢおよびウィンドシールドＷＳで反射された後に視点方向に進行する際の拡がり角度によって決まる。

　画像投影装置１００では、画像照射部１０Ｂの遠方表示領域に表示された遠方画像が第１画像光Ｌ１として照射され、近方表示領域に表示された近方画像が第２画像光Ｌ２として照射される。遠方表示領域に表示される遠方画像としては、注意喚起の画像や緊急情報等の運転に関する補助的な情報が挙げられる。また、近方表示領域に表示される近方画像としては、速度と音量インジケータ、進行方向ガイド等が挙げられる。

　第１画像光Ｌ１と第２画像光Ｌ２は、光路調整部２０Ｂに入射して、第１画像光Ｌ１と第２画像光Ｌ２の光路差が生じ、第１反射部３０Ｂに到達して反射される。第１反射部３０Ｂで反射された第１画像光Ｌ１は、光路変更部５０を介して第２反射部４０Ｂに到達する。第１反射部３０Ｂで反射された第２画像光Ｌ２も第２反射部４０Ｂに到達する。第２反射部４０Ｂで反射された第１画像光Ｌ１と第２画像光Ｌ２は、それぞれウィンドシールドＷＳで反射されて運転者の視点に到達する。第１画像光Ｌ１および第２画像光Ｌ２は、第１反射部３０Ｂおよび第２反射部４０Ｂによって光径が拡大して視点に到達するため、運転者は第１画像光Ｌ１および第２画像光Ｌ２による虚像ＰＢ１，ＰＢ２が所定距離に結像されているように視認する。ここで、虚像ＰＢ１，ＰＢ２の結像位置は、第１画像のほうが第２画像よりも視点位置から遠いものとなっている。

　図９は、第１画像光Ｌ１の光路を光路変更部５０で変更して、第２反射部４０Ｂへの入射位置を変化させた例を示す模式図である。本実施形態の画像投影装置１００は、駆動部としてステッピングモータを備え、当該ステッピングモータで光路変更部５０の角度を変更する。図９は、角度が変更される前の光路変更部５０を実線で示し、角度変更された後の光路変更部５０を破線で示している。さらに図９は、光路変更部５０の角度が変更される前後の光路を破線矢印で示している。

　制御部６０は、車両に設けられた入力部からの入力指示や、予め定められたプログラムに基づいて、虚像ＰＢ１を結像させる俯角（車両に対して水平方向からの角度）を決定する。また制御部６０は、決定された俯角の角度に応じて、第１画像光Ｌ１の光路に対する光路変更部５０の角度を算出し、駆動部を制御して光路変更部５０を回転動作させる。このとき、駆動部は制御信号に従って駆動され、光路変更部５０が紙面に垂直な方向を回転軸として回転され、第１画像光Ｌ１の光路に対する角度が変更される。

　これにより、光路変更部５０に入射した第１画像光Ｌ１が到達する第２反射部４０Ｂの反射面における入射位置が変更され、遠方画像である虚像ＰＢ１の結像位置は紙面上下方向に移動する。本実施形態は、制御部６０を画像投影装置１００の内部に備える場合を示しているが、画像投影装置１００の外部に別途設けられた制御部６０で算出された俯角に基づいて、駆動部に対する制御信号を生成し、情報通信手段を用いて駆動部の駆動を制御してもよい。

　図１０Ａおよび図１０Ｂは、光路変更部５０として平行平板を用いた場合の光路の変更を示す模式図である。図１０Ａは、第１画像光Ｌ１の光路に対して光路変更部５０を垂直に配置した例を示している。図１０Ｂは、第１画像光Ｌ１の入射角度に対して所定角度だけ光路変更部５０が傾くように回転させた後の例を示している。図１０Ａに示したように、光路変更部５０が平行平板からなる場合には、光路変更部５０に入射した第１画像光Ｌ１は、反対側の面から垂直に出射され、入射前後で光路が変化せず透過する。図１０Ｂに示したように、光路変更部５０に対して所定角度だけ傾斜して第１画像光Ｌ１が入射した場合には、第１画像光Ｌ１は光路変更部５０への入射と光路変更部５０からの出射の際にそれぞれ屈折され、光路の中心が変化する。

　したがって光路変更部５０を回転させる前後では、図９に示したように、第１画像光Ｌ１の光路が変更され、第２反射部４０Ｂの反射面における第１画像光Ｌ１の入射位置が変化する。第１画像光Ｌ１は、第２反射部４０Ｂの反射面での入射位置が異なっているため、第２反射部４０Ｂで反射された後の光路が変化する。ウィンドシールドＷＳに到達する第１画像光Ｌ１の光路も変化するため、ウィンドシールドＷＳで反射されて運転者の視点位置に到達する第１画像光Ｌ１の光路も変化する。これにより運転者は、光路変更部５０の回転動作の前後において、第１画像光Ｌ１で結像される虚像ＰＢ１の投影される方向が変化したように視認する。

　図９では、第２反射部４０Ｂで反射された後の第１画像光Ｌ１の光路として、光路変更部５０を回転動作させる前の第１画像光Ｌ１の光路と平行な例を示した。しかし、第１画像光Ｌ１の反射角度は、第２反射部４０Ｂの反射面の形状によって決定されるため、必ずしも光路変更部５０の回転動作の前後において平行とは限らない。よって、第２反射部４０Ｂの反射面形状を適切に設計することで、第２反射部４０ＢおよびウィンドシールドＷＳで反射された第１画像光Ｌ１の進行角度を変更することもできる。この場合には、ウィンドシールドＷＳでの反射位置だけではなく、視点位置に到達する際の俯角も変更することができる。

　上述したように本実施形態の画像投影装置１００では、第１反射部３０Ｂと第２反射部４０Ｂの間に配置された光路変更部５０を回転駆動させて、第１画像光Ｌ１の光路を変更して第２反射部４０ＢとウィンドシールドＷＳでの反射位置を変更する。このため、虚像ＰＢ１を投影する俯角を変化させることが可能となる。

　（第５実施形態）
　次に、本開示の第５実施形態について図１１を用いて説明する。第４実施形態と重複する内容は説明を省略する。図１１は、本実施形態に係る画像投影装置２００の構成を示すブロック図である。図１２は、本実施形態に係る画像投影装置２００の構成を示す模式図である。図１１に示すように、画像投影装置２００は、画像照射部１０Ｂと、光路調整部２０Ｂと、第１反射部３０Ｂと、第２反射部４０Ｂと、光路変更部５０と、制御部６０と、反射鏡角度変更部７０を備えている。

　反射鏡角度変更部７０は、制御部６０からの制御信号によって駆動され、光路に対する第２反射部４０Ｂの角度を変化させる。反射鏡角度変更部７０の構成は限定されないが、反射鏡角度変更部７０は例えばモータ装置でもよい。駆動部としてモータ装置を用いる場合には、回転角度を精密に制御することができるステッピングモータを用いることが好ましい。図１２では反射鏡角度変更部７０を第２反射部４０Ｂに設けて回転駆動する例を示したが、第１反射部３０Ｂに設けて回転駆動してもよい。

　図１２に示したように画像投影装置２００では、反射鏡角度変更部７０は紙面に垂直な方向を回転軸として、第２反射部４０Ｂを回転させて角度を変化させる。この反射鏡角度変更部７０による第２反射部４０Ｂの角度変更によって、第２反射部４０Ｂの反射面で反射された第１画像光Ｌ１および第２画像光Ｌ２の進行方向が変更される。第２反射部４０Ｂで反射された第１画像光Ｌ１および第２画像光Ｌ２は、ウィンドシールドＷＳで反射されて運転者の視点位置に到達する。このとき、第１画像光Ｌ１および第２画像光Ｌ２はウィンドシールドＷＳへの入射位置と入射角度が変化しているので、第１画像光Ｌ１で結像される虚像ＰＢ１と、第２画像光Ｌ２で結像される虚像ＰＢ２の結像位置は上下方向に変化し、運転者の視点位置からの俯角も変化する。

　光路変更部５０は第１反射部３０Ｂと第２反射部４０Ｂの間において、第１画像光Ｌ１または第２画像光Ｌ２の光路上に配置され、第１画像光Ｌ１または第２画像光Ｌ２の光路を変更することもできる。反射鏡角度変更部７０による第２反射部４０Ｂの角度変化では、第１画像光Ｌ１と第２画像光Ｌ２の反射角度が同じ角度だけ変化するため、虚像ＰＢ１，ＰＢ２の結像位置も同程度変化する。しかし、反射鏡角度変更部７０による光路変更と光路変更部５０での第１画像光Ｌ１の光路変更を併用することで、第１画像光Ｌ１と第２画像光Ｌ２の光路を独立に制御することが可能となる。

　上述したように本実施形態の画像投影装置２００では、第１反射部３０Ｂと第２反射部４０Ｂの間に配置された光路変更部５０を回転駆動させるとともに、反射鏡角度変更部７０で第１反射部３０Ｂまたは第２反射部４０Ｂを回転駆動させる。これにより、第１画像光Ｌ１および第２画像光Ｌ２の光路を変更して、虚像ＰＢ１，ＰＢ２を投影する俯角を変化させることが可能となる。

　（変形例１）
　図１３Ａおよび図１３Ｂは、光路変更部５０としてプリズムを用いた場合の光路の変更を示す模式図である。図１３Ａは、光路変更部５０の回転駆動前の例を示しており、図１３Ｂは、第１画像光Ｌ１の入射角度に対して所定角度だけ光路変更部５０を回転させた後の例を示している。図１３Ａおよび図１３Ｂに示したように、光路変更部５０がプリズムからなる場合には、第１画像光Ｌ１は光路変更部５０への入射と光路変更部５０からの出射の際にそれぞれ屈折される。したがって、光路に対するプリズムの傾斜角度が変化すると、光路変更部５０への第１画像光Ｌ１の入射角度と出射角度が変化し、第１画像光Ｌ１の光路が変化する。

　（変形例２）
　図１４Ａおよび図１４Ｂは、光路変更部５０としてレンズを用いた場合の光路の変更を示す模式図である。図１４Ａは、第１画像光Ｌ１の光路に対して光路変更部５０を垂直に配置した例を示しており、図１４Ｂは、第１画像光Ｌ１の入射角度に対して所定角度だけ光路変更部５０を回転させた後の例を示している。図１４Ａおよび図１４Ｂに示したように、光路変更部５０がレンズからなる場合には、第１画像光Ｌ１は光路変更部５０への入射と光路変更部５０からの出射の際にそれぞれ屈折され、焦点距離に応じて集光される。したがって、光路に対するレンズの傾斜角度が変化すると、光路変更部５０への第１画像光Ｌ１の入射角度と出射角度が変化し、第１画像光Ｌ１の光路が変化する。

　変形例１，２においても、第１反射部３０Ｂと第２反射部４０Ｂの間に配置された光路変更部５０を回転駆動させて、第１画像光Ｌ１の光路を変更して第２反射部４０ＢとウィンドシールドＷＳでの反射位置を変更するため、虚像ＰＢ１を投影する俯角を変化させることが可能となる。

　本開示は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲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開示の技術的範囲に含まれる。

　本出願は、２０２２年９月６日出願の日本出願第２０２２－１４１３９６号および２０２２年９月２６日出願の日本出願第２０２２－１５３１２５号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。

Claims

　虚像を表示する表示部に対して投影画像を照射する画像投影装置であって、
　画像光を照射する画像照射部と、
　前記画像光を反射して前記表示部を介して前記画像光を視点方向に照射する反射光学部と、
　前記反射光学部と前記画像照射部を収容する筐体と、
　前記画像照射部の少なくとも一部を前記筐体に保持する保持部を備え、
　前記保持部の少なくとも一部は、前記画像光の照射方向に沿って延伸されて保持遮光部を構成している画像投影装置。
　請求項１に記載の画像投影装置であって、
　前記画像照射部は、前記投影画像を表示する画像表示部と、前記画像表示部に対して光を照射する光源部と、前記画像表示部から照射される前記画像光が透過する光学部材とを備え、
　前記保持部は、前記画像表示部、前記光源部および前記光学部材の少なくとも何れか一つを保持する画像投影装置。
　請求項２に記載の画像投影装置であって、
　前記画像光は、第１画像光および第２画像光を含み、
　前記光学部材は、前記第１画像光と前記第２画像光の間で虚像の結像位置に差を生じさせる結像位置調整部を備える画像投影装置。
　請求項３に記載の画像投影装置であって、
　前記結像位置調整部は反射プリズムである画像投影装置。
　請求項４に記載の画像投影装置であって、
　前記反射プリズムは、第１入射部と、第２入射部と、反射部と、第１出射部と、第２出射部とを備え、
　前記第１画像光は前記第１入射部から入射し、前記反射部で反射され、前記第１出射部から出射され、
　前記第２画像光は前記第２入射部から入射し、前記第２出射部から出射される画像投影装置。
　請求項５に記載の画像投影装置であって、
　前記画像照射部は、前記第１画像光を照射する第１領域と、前記第２画像光を照射する第２領域を備え、
　前記反射プリズムは、前記第１入射部が前記第１領域に対向し、前記第２入射部が前記第２領域に対向するように配置されている画像投影装置。
　請求項３に記載の画像投影装置であって、
　前記反射光学部での反射によって、前記第１画像光の経路と前記第２画像光の経路は、前記筐体内における交差領域で交差し、
　前記保持遮光部は、前記交差領域に向かって延伸されている画像投影装置。
　請求項１に記載の画像投影装置であって、
　前記筐体の一部が延伸して筐体遮光部を構成し、
　前記筐体遮光部および前記保持遮光部は共に、前記反射光学部での前記画像光の経路上における画像光通過領域に向かって延伸されている画像投影装置。
　請求項１から８の何れか一つに記載の画像投影装置であって、
　前記反射光学部は、前記画像照射部からの前記画像光が入射する第１反射部と、前記第１反射部で反射された前記画像光が入射する第２反射部を備え、
　前記第１反射部で反射された前記画像光は、前記第１反射部と前記第２反射部の間における中間結像位置において、中間結像される画像投影装置。
　虚像を表示する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、
　画像光を照射する画像照射部と、
　前記画像光を反射する第１反射部と、
　前記第１反射部で反射された前記画像光を反射する第２反射部と、
　前記第１反射部と前記第２反射部の間において前記画像光の光路上に配置され、前記画像光の光路を変更する光路変更部とを備える画像投影装置。
　請求項１０に記載の画像投影装置であって、
　前記第１反射部で反射された前記画像光は、前記第１反射部と前記第２反射部の間における中間結像位置において、中間結像される画像投影装置。
　請求項１１に記載の画像投影装置であって、
　前記光路変更部は、前記中間結像位置よりも前記第２反射部に近い位置に配置されている画像投影装置。
　請求項１０に記載の画像投影装置であって、
　前記画像光は、第１画像光および第２画像光を含み、
　前記光路変更部は、前記第１画像光または前記第２画像光の何れか一方の光路上に配置されている画像投影装置。
　請求項１３に記載の画像投影装置であって、
　前記第１画像光は、前記表示部を介して前記第２画像光よりも遠方に前記虚像を表示し、
　前記光路変更部は、前記第１画像光の光路上に配置されている画像投影装置。
　請求項１３に記載の画像投影装置であって、
　前記第１画像光の光路と前記第２画像光の光路は、前記第１反射部と前記第２反射部の間における交差位置において交差し、
　前記光路変更部は、前記交差位置よりも前記第２反射部に近い位置に配置されている画像投影装置。
　請求項１０に記載の画像投影装置であって、
　前記第１反射部または前記第２反射部の角度を変更する反射鏡角度変更部を備える画像投影装置。
　請求項１０から１６の何れか一つに記載の画像投影装置であって、
　前記光路変更部は、プリズム、平行平板、レンズの何れか一つを含む画像投影装置。