ヘッドアップディスプレイ
【課題】簡易な構成のもので３色以上の多数色の中から任意の単色カラーでの表示を可能とするとともに、表示する色を各種変更したり切替えたりすることができるヘッドアップディスプレイを提供する。
【解決手段】光源３０と、液晶表示素子１０Ｂと、光源３０と液晶表示素子１０Ｂとの間に配置され、光源３０からの光のうち特定波長帯の可視光を選択的に透過する波長変更調整手段６０と、波長変更調整手段６０又は光源３０の姿勢を変更させて、波長変更調整手段６０に対する光源３０からの光の入射角度を変更させる入射角度変更手段７０と、を備える。
【解決手段】光源３０と、液晶表示素子１０Ｂと、光源３０と液晶表示素子１０Ｂとの間に配置され、光源３０からの光のうち特定波長帯の可視光を選択的に透過する波長変更調整手段６０と、波長変更調整手段６０又は光源３０の姿勢を変更させて、波長変更調整手段６０に対する光源３０からの光の入射角度を変更させる入射角度変更手段７０と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源から出射する、可視光帯の各種光の波長の中から何れか所望のものを選択的に透過させることで、照明光の色を変更或いは切替え可能とすることができるヘッドアップディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶表示パネル等の透過型表示素子から発せられる表示光を車両のフロントガラスあるいはコンバイナ等の専用の反射部材に照射し、この照射によって得られた表示像を車両の利用者に視認させるヘッドアップディスプレイ（以下、ＨＵＤと呼ぶ）が提案され開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このＨＵＤ１００は、図９に示すように、透光性の窓部１０１を備えたハウジング１０２の内部に表示装置１０３及び反射鏡１０４を収容したものであり、表示装置１０３が発した表示光Ｌは、反射鏡４で反射されて車両のフロントガラスあるいはコンバイナに投影（照射）され、虚像（表示像）を表示するものである。この場合、表示装置１０３は、図１０に示すように緑色光Ｌ１を発する緑色ＬＥＤからなる第１の光源１０５と、赤色光Ｌ２を発する赤色ＬＥＤからなる第２の光源１０６と、緑色光Ｌ１を透過させるとともに赤色光Ｌ２を反射させるダイクロイックミラー（透過反射部材）１０７と、緑色光Ｌ１と赤色光Ｌ２とが混色された混合光Ｌ３にて照明される液晶表示パネル（透過型表示素子）１０８とを有している。
【０００４】
第１，第２の光源１０５，１０６は、図示しない光源駆動回路から所定の電力（電流値）を供給されて発光する複数個の発光ダイオードからなり、このうち、第１の光源１０５は、図１０において、ダイクロイックミラー１０７の右方に配設され、第２の光源１０６は、同図中、ダイクロイックミラー１０７の下方に配設される。ダイクロイックミラー１０７は、ガラス基板の前面（液晶表示パネル１０８の背面と向かい合う面）に蒸着により形成された反射膜１０７ａを有してなるもので、緑色光Ｌ１の進行方向並びに赤色光Ｌ２の進行方向に対して各々４５度の傾きを有するように傾斜配置される。
【０００５】
かかる構成によれば、第１の光源１０５から発せられる緑色光Ｌ１と、第２の光源１０６から発せられる赤色光Ｌ２とが、ダイクロイックミラー１０７を通じて混色されて液晶表示パネル１０８側に混合光（橙色光）Ｌ３として進み、これにより液晶表示パネル１０８が、混合光Ｌ３で透過照明される。そして、液晶表示パネル１０８を透過照明してなる混合光Ｌ３は、液晶表示パネル１０８から表示光Ｌとして出射される。かかる液晶表示パネル８が出射してなる表示光Ｌは、反射鏡１０４で反射されて前記車両のフロントガラス等に照射され、この照射によって得られた前記表示像を車両の利用者に視認させる。これにより、車両の利用者は、表示像を風景と重畳させて視認することができる。
【０００６】
ところで、第１の光源１０５である緑色ＬＥＤや第２の光源１０６である赤色ＬＥＤから発せられる光は、放射角（光照射領域角度）が大きく、様々な方向へ進む。このため、ダイクロイックミラー１０７に入射される緑色ＬＥＤ（第１の光源１０５）からの光（放射光）は、ダイクロイックミラー１０７における背面１０７ｂ（反射膜１０７ａが形成される面とは反対側の面）に対して入射角が異なる状態で入射される。またダイクロイックミラー１０７に入射される赤色ＬＥＤ（第２の光源１０６）からの光（放射光）は、ダイクロイックミラー１０７における反射膜１０７ａの形成された面に対して入射角が異なる状態で入射される。
【０００７】
そして、任意の入射位置からダイクロイックミラー１０７内を透過した緑色光（緑色光Ｌ１の一部）と、その入射位置にてダイクロイックミラー１０７を通じて反射される赤色光（赤色光Ｌ２の一部）とが混色されて、第１の混合光（混合光Ｌ３の一部）となる。これと同時に別の入射位置からダイクロイックミラー１０７内を透過してなる緑色光（緑色光Ｌ１の一部）と、その入射位置にてダイクロイックミラー１０７を通じて反射される赤色光（赤色光Ｌ２の一部）とが混色されて、第２の混合光（混合光Ｌ３の一部）となる。
【０００８】
しかしながら、上述した第１の混合光と第２の混合光のように、ダイクロイックミラー１０７に対する各光源１０５ａ，１０６ａの光の入射角が異なる構成にて混色された光にあっては、第１の混合光を構成する緑色光と赤色光とのバランスと、第２の混合光を構成する緑色光と赤色光とのバランスが崩れてしまうという現象が生じる。その理由は、各光源１０５ａ，１０６ａの光が理想入射角を有してダイクロイックミラー１０７に到達する場合と、理想入射角とは異なる入射角を有してダイクロイックミラー１０７に到達する場合とでは、ダイクロイックミラー１０７の透過率特性（つまり、透過率と波長との関係を示す透過率曲線）が大きくシフトしてしまうからである（ここでは図１１参照）。換言すれば、ダイクロイックミラー１０７は、４５度の理想（基準）入射角に対して光の入射角のずれが生じると、その透過率特性が大きく変化（変動）するという特性を有するものである。
【０００９】
従って、第１の混合光と第２の混合光とからなる第３の混合光は、色ムラを起こした状態（第２の混合光が第３の混合光よりもやや赤っぽくなってしまった状態）で液晶表示パネル１０８を透過照明し、これに伴い液晶表示パネル１０８が発する表示光Ｌの前記フロントガラス等への照射により形成される前記表示像が色ムラを有した状態で利用者に視認されてしまうなど、という問題点を有していた。
【００１０】
そこで、表示像の色ムラを抑制し、さらに表示像の視認性を良好にすることも可能としたＨＵＤが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【００１１】
即ち、このＨＵＤ２００は、図１２に示すように、緑色光Ｌ１を発する第１の光源２０１、赤色光Ｌ２を発する第２の光源２０２、及び、緑色光Ｌ１を透過させるとともに赤色光Ｌ２を反射させるダイクロイックミラー２０３を有する光源部２１０と、緑色光Ｌ１並びに赤色光Ｌ２を含む照明光Ｌ３にて照明される透過型表示素子２２０とを備え、透過型表示素子２２０から発せられる表示光Ｌをフロントガラスに照射し、この照射によって得られた表示像を利用者に視認させるヘッドアップディスプレイであって、第１，第２の光源２０１，２０２から発せられる緑色光Ｌ１、赤色光Ｌ２は、略平行光束化された状態でダイクロイックミラー２０３に各々入射されてなり、且つダイクロイックミラー２０３と透過型表示素子２２０との間に拡散部材２３０を配設した。これにより、表示像の色ムラを抑制すると同時に表示像の視認性を良好にすることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００３−２９５１０５号公報
【特許文献２】特開２００８−２０９６６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、これらのＨＵＤにあっては、光源部にダイクロイックミラーを付設させており、２種類の波長の光を選択的に透過及び反射させるだけである。換言すれば、単に２種類の波長の光を取り扱う構成となっているので、３色以上の多色の色でのディスプレイ表示を行うことができない。このため、多数色のカラーでの表示などが可能となるとともに、表示する色の種類を変更可能とするような、ヘッドアップディスプレイの開発が望まれている。
【００１４】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な構成のもので３色以上の多数色の中から任意の単色カラーでの表示を可能とするとともに、表示する色を各種変更したり切替えたりすることができるヘッドアップディスプレイを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前述した目的を達成するために、本発明に係るヘッドアップディスプレイは、下記（１）を特徴としている。
（１） 可視光帯域の波長の光を出射する光源と、
液晶表示素子と、
前記光源と前記液晶表示素子との間に配置され、前記光源からの光のうち特定波長帯の可視光を選択的に透過する波長変更調整手段と、
前記波長変更調整手段又は前記光源の姿勢を変更させて、前記波長変更調整手段に対する前記光源からの光の入射角度を変更させる入射角度変更手段と、
を備えた、
こと。
【００１６】
上記（１）の構成のヘッドアップディスプレイによれば、簡易な構成のもので３色以上の多数色の中から任意の単色カラーでの表示を可能とするとともに、低コストで表示する色を各種変更したり切替えたりすることが可能になる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のヘッドアップディスプレイによれば、簡易な構成のもので３色以上の多数色の中から任意の単色カラーでの表示を可能とするとともに、低コストで表示する単色カラーの色を各種変更したり切替えたりすることが可能になる。
【００１８】
以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイを示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイの波長変更調整手段を構成する干渉膜フィルタの透過特性を示すグラフである。
【図３】その干渉膜フィルタの概略構成及び作用を示す模式図である。
【図４】本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイの入射角度変更手段の具体例を示す構成図である。
【図５】本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイの第１のＬＥＤからの光のみが透過する様子を示す光路図である。
【図６】本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイの第２のＬＥＤからの光のみが透過する様子を示す光路図である。
【図７】本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイの第３のＬＥＤからの光のみが透過する様子を示す光路図である。
【図８】本発明に係るヘッドアップディスプレイの他の光源での波長分布特性と波長変更調整手段を構成する干渉膜フィルタの透過特性との関係を示すグラフである。
【図９】従来のヘッドアップディスプレイの構成を示す説明図である。
【図１０】そのヘッドアップディスプレイの内部に用いる表示装置の構成を示す説明図である。
【図１１】その表示装置内部に備えるダイクロイックミラーの透過特性を示すグラフである。
【図１２】従来の他のヘッドアップディスプレイの構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態のヘッドアップディスプレイ１０を示すものである。本実施形態のヘッドアップディスプレイ１０は、表示色の変更調整可能な光源装置１０Ａと、液晶表示素子１０Ｂ、を備えており、光源装置１０Ａ及び液晶表示素子１０ＢがハウジングＨに収容されている。
【００２１】
光源装置１０Ａは、液晶表示素子１０Ｂのバックライト用光源として用いられている。光源装置１０Ａには、基板２０に実装された光源３０と、この光源３０から出射される可視光を平行光に加工するレンズアレイ４０と、このレンズアレイ４０を通過後の可視光の輝度を均等な分布配置に拡散させる拡散手段５０と、入射する可視光の波長を変化又は調整させる波長変更調整手段６０と、波長変更調整手段６０に対する光源３０からの可視光の入射角度を変更させる入射角度変更手段７０と、を備えている。
【００２２】
光源３０は、可視光の波長帯域の光を出射する構成のものであって、本実施形態では、図２に示すように、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各固有波長の光（又はこれに近い波長の光）を出射する３種類のＬＥＤが組み合わせて用いられている。
【００２３】
このうち、図２に示すように、第１のＬＥＤは、ピーク波長がλＲＭで波長帯域がλ１＜λＲ＜λ２である波長特性を有する、Ｒ（赤色）用のものが用いられている。第２のＬＥＤは、ピーク波長がλＧＭで波長帯域がλ３＜λＧ＜λ４である波長特性を有する、Ｇ（緑色）用のものが用いられている。第３のＬＥＤは、ピーク波長がλＢＭで波長帯域がλ５＜λＢ＜λ６である波長特性を有する、Ｂ（青色）用のものが用いられている。
【００２４】
これらのＬＥＤは、各光軸が基板２０に対して垂直上方向（Ｚ方向）となるように配設されており、各光軸方向に対して所定波長で最大光量となるとともに、その波長からずれた波長帯域の部分では光量が大きく減衰する、縦モードの大きな出射分布を有しているものを用いている。なお、これらのＬＥＤについては、上記のような波長分布のものに特に限定されるものではなく、後述する効果を同様に奏することができるものであれば、互いに隣の波長帯域のＬＥＤのものと多少重なり合うような波長分布を有する構成のものなどであっても勿論可能である。
【００２５】
また、これらのＬＥＤでは、ここから出射する光が波長変更調整手段６０へ入射するときの入射角度がゼロである垂直入射の場合に、後述する波長変更調整手段６０のフィルタとしての各波長選択機能が十分に機能しない虞れもある。従って、その場合には、出射する光の進行する光路（光軸）を、基板２０に対して垂直方向を避けた状態に設置させる、別言すれば最大光量となる光軸を通過する光源からの光が波長変更調整手段６０に対して斜入射するように配置させるのが好ましい。
【００２６】
これらのＬＥＤの配置については、出射分布の状態や、その大きさと実装する基板２０との相対的な広さとの関係などにもよるが、ある程度の広さを有するエリアにわたってバックライトを供給させる場合には、３種類のＬＥＤを所要の距離間隔及び所定の２次元配置で実装させるようにしてもよい。また、比較的狭いエリアに対してバックライトを供給させる場合には、３種類のＬＥＤを基板２０の中央部に集約させて実装させるようにしてもよい。さらに、この光源３０としては、後述する所要の効果を奏することができるのであれば、例えば可視光帯域の光をまとめて出射する白色ランプなどを用いるような構成であっても構わない。
【００２７】
レンズアレイ４０は、光源３０から所定の角度範囲内で出射する光を入射させることで、平行光を形成するものであって、例えばコリメータレンズなどで構成されている。このように、平行光を形成することで、領域的に色むらのない、均一なカラーの単色光が形成或いは切替可能となる。その結果、バックライトとして、各種カラーで色むらのない単色光を液晶表示素子１０Ｂに供給させることが可能になる。
【００２８】
拡散手段５０は、ヘッドアップディスプレイ１０の全面に亘って輝度にむらのない、均一光量で視認しやすい画面表示を実現させるものである。本実施形態の拡散手段５０には、透過減衰量を可及的に抑えることができる適宜材質を用いて平行平板に形成したガラス基板（或いは、例えばＰＭＭＡなどのような透過性の高いプラスチック樹脂製の基板など）において、その表面にすりガラスのような微差な凹凸加工を施した構成となっている。なお、この拡散手段としては、本実施形態のようなすりガラス構造のものに限定されるものではなく、同様の効果を奏するものであればそれでも可能である。
【００２９】
波長変更調整手段６０は、光源３０と液晶表示素子１０Ｂとの間に配置され、光源３０から出射の光のうち特定波長の可視光を選択的に透過させるものであり、本実施形態ではフィルタ、より具体的には、例えば誘電体多層膜等で構成した干渉膜フィルタを用いている。この干渉膜フィルタは、原理的には、図３に示すように、大小２種類の屈折率の異なる薄膜を交互に数十層或いは数百層、繰り返し蒸着積層させた構成のものであって、入射角度に応じて一意に決定される光学距離から、この光学距離に対応して一義的に決定される所定波長の光のみが透過するのを許容するものである。
【００３０】
即ち、この干渉膜フィルタは、厚さｈ１で屈折率ｎＡの薄膜層１と、厚さｈ２で屈折率ｎＢの薄膜層２とを交互に多数層積層されている。このように構成されている干渉膜フィルタでは、例えば図２に示すように、入射角θＡのときに波長λＲＭで波長帯域がλ１＜λＲ＜λ２である波長特性を有する、Ｒ（赤色）用の第１のＬＥＤが透過特性がほぼ１００％（正確には９０〜９５％）近い割合で透過可能となるような構成になっている。
【００３１】
また、上記構成の干渉膜フィルタでは、入射角θＢのときに波長λＧＭで波長帯域がλ３＜λＧ＜λ４である波長特性を有する、Ｇ（緑色）用の第２のＬＥＤが透過特性がほぼ１００％（正確には９０〜９５％）近い割合で透過可能となるような構成になっている。
【００３２】
同様に、上記構成の干渉膜フィルタでは、入射角θＣのときに波長λＢＭで波長帯域がλ５＜λＢ＜λ６である波長特性を有する、Ｂ（青色）用の第３のＬＥＤが透過特性がほぼ１００％（正確には９０〜９５％）近い割合で透過可能となるような構成になっている。
【００３３】
この波長変更調整手段６０は、拡散手段５０を透過後に進行する各波長の光、つまり、各ＬＥＤから出射して拡散手段５０を透過してきた各波長の光が、一定の所定の光路を進行してきて、波長変更調整手段６０の第１層目、つまり最下層目のものに入射する。ここで、波長変更調整手段６０の姿勢（傾斜角度）が一定不動であれば、内部を通過するときの光学距離も一定不動であるので、最終的に透過が許容される波長も一定不動であって、透過する光の波長も固定され変更させることができない。
【００３４】
ところが、本発明では、後述する入射角度変更手段７０によって波長変更調整手段６０の姿勢（傾斜角度）を変更させることで、各固有波長の光の入射角度がそれぞれ変更させるので、スネルの法則に従ってそれぞれ各波長によって異なる固有の屈折角度で屈折する。その結果、干渉膜フィルタを通過可能となる（予め設計されて決定されている）最適な光学距離に対応する波長光も、入射角度に対応して変動することとなる。このようにして、透過可能な光の固有波長を変更させることが可能となる（つまり、透過波長を可変とする機能が付与されるようになる）ので、波長変更調整手段６０を透過可能な光の色（波長）が変化可能となるわけである。換言すれば、波長変更調整手段６０の姿勢を変化させることで、入射する各種の固有波長の光から所望の波長の光（色）を選択的に抽出させて透過させ、バックライトの色を変更させることができるようになる。
【００３５】
入射角度変更手段７０は、波長変更調整手段を傾斜又は所定角度回動させることで、光源３０に対する波長変更調整手段の傾斜角度を変更させるものであり、ピエゾ素子、形状記憶合金、ステップモータ、又は手動操作機構などで構成されている。
【００３６】
本実施形態の入射角度変更手段７０は、図４に示すように、波長変更調整手段６０の一側端に固定した突起部材６１に、ワイヤＷ１を介して一端が取り付けられるとともに他端がハウジングＨに固定された引張ばね７１と、突起部材６１にワイヤＷ２を介して取付けられたスライダ７２と、このスライダ７２に設けた雌ねじと螺合する雄ねじが切られたボールねじ７３と、ボールねじ７３の基端部に固着された出力軸を有するステップモータ７４と、スライダ７２の回り止めとともにスライダ７２の移動方向を案内するガイドシャフト７５とを備えている。なお、本実施形態では、ステップモータの駆動力でボールねじ７３を回転することにより、波長変更調整手段６０の傾斜姿勢を精密に角度調整するように構成したが、これ以外に、上記したようなピエゾ素子などを用いて波長変更調整手段６０の傾斜姿勢を自動的に角度調整させたり、適宜の構成の手動操作機構を用いて手動操作するように構成してもよい。
【００３７】
一方、波長変更調整手段６０の中央部には、回動中心となる支軸６２を一体に取り付けてあるが、波長変更調整手段６０を透過する光の進路の障害となるのを回避するため、光の通過する波長変更調整手段６０の全面を避けた側面中央部に設置してある。
【００３８】
次に、本実施形態の作用について、主に図２の干渉膜フィルタの透過特性を示すグラフ、及び図５〜図７に示す各ＬＥＤからの光の透過光路図を参照しながら、詳細に説明する。
但し、ここでは、干渉膜フィルタの透過特性については、この干渉膜フィルタの傾斜角度（姿勢）が大きくなるにつれて、透過可能となる光の種類もその固有波長の長さが増大したものを透過させるように構成してあるが、特にこれに限定されるものではなく、逆の相関性を有する構成のものであってもよい。つまり、干渉膜フィルタの傾斜角度が大きくなるほど、透過可能な光は次第に波長が短いものとなるような構成であってもよい。
【００３９】
Ｉ）波長変更調整手段６０である干渉膜フィルタが当初水平状態の姿勢の場合；
光源３０を点灯動作させると、第１のＬＥＤ〜第３のＬＥＤからの各出射光、例えば各光軸の近傍付近を進行する光が、干渉膜フィルタの下面から入射する。
その結果、例えば図５に示すように、ピーク波長λＲＭで波長帯域がλ１＜λＲ＜λ２である波長特性を有する、Ｒ（赤色）用の第１のＬＥＤは、波長変更調整手段６０である干渉膜フィルタに対して入射角度θＡで入射するので、図２に示すように、ほぼ１００％の割合で選択的に透過させることができる。勿論、このような姿勢の干渉膜フィルタに対しては、図２に示す透過特性に従い、第２、第３のＬＥＤから出射する光は全く（１００％）透過させない特性なので完全にカットされ、赤色の光のみが液晶表示素子１０Ｂを背面から照明するバックライト光となる。これにより、液晶表示素子１０Ｂは赤色という単色でのカラー画面表示を行う。
【００４０】
次に、入射角度変更手段７０を作動させると、波長変更調整手段６０である干渉膜フィルタはいずれかの方向、つまり時計回り（又は反時計回りでも同様）に回動していくが、その回動角度が、図２に示す入射角度θＢから十分に離れた小さなものであるとする。そのときには、第１のＬＥＤの波長である赤色の光が透過特性内にあるので、透過率が低下するものの光量を抑えた赤色の光のみが透過する。その結果、液晶表示素子１０Ｂは淡い赤色でのカラー画面表示を行うこととなる。
【００４１】
その後、入射角度変更手段７０をさらに作動させると、波長変更調整手段６０である干渉膜フィルタはさらに回動して姿勢（角度）が傾いていく。そのとき、これに応じて各ＬＥＤからの光入射角度も変化するのに対応し、図２に示す、光透過可能となる波長帯域が、各ＬＥＤの光が透過可能となるときの入射角度のはざまにある間は、何れのＬＥＤからの光も透過させない。従って、バックライトとしては何らの光も存在しないこととなり、液晶表示素子１０Ｂは表示動作が停止した状態となってしまう。このため、この傾斜角度領域を素早く通過して、第２のＬＥＤの波長帯域内の光を透過可能とする傾斜角度まですばやく回動させるようにする必要がある。従って、図２に示すように、第２のＬＥＤの波長帯域λ３〜λ４の波長を透過させる入射角度θＢとなるような傾斜角度α（又はその近傍。図６参照）の傾き姿勢となるように、干渉膜フィルタを所定の角度まで速やかに回動（傾斜）させることが好ましい。
【００４２】
ＩＩ）波長変更調整手段６０である干渉膜フィルタが傾斜角度α又はこれに近い姿勢の場合；
この場合には、図６に示すように、第２のＬＥＤからの光が干渉膜フィルタに対して入射角度θＢで入射するので、図２に示すように、第２のＬＥＤからの光である固有波長λＧの光のみをほぼ１００％の割合で選択的に透過させることができる。勿論、このような姿勢の干渉膜フィルタに対しては、第１、第３のＬＥＤから出射する光は全て（１００％）透過させないのでこれらは完全にカットされ、緑色の光のみが液晶表示素子１０Ｂを背面から照明するバックライト光となる。これにより、液晶表示素子１０Ｂは緑色という単色でのカラー画面表示を行う。
【００４３】
同様にして、入射角度変更手段７０をさらに作動させ、図２に示すように、第３のＬＥＤの波長帯域λ５〜λ６の波長を透過させる入射角度θＣとなるような傾斜角度β（又はその近傍。図７参照）の傾き姿勢とする。
【００４４】
ＩＩＩ）波長変更調整手段６０である干渉膜フィルタが傾斜角度β又はこれに近い姿勢の場合；
この場合には、図７に示すように、第３のＬＥＤからの光が干渉膜フィルタに対して入射角度θＣで入射するので、図２に示すように、第３のＬＥＤからの光である固有波長λＢの光のみをほぼ１００％の割合で選択的に透過させることができる。勿論、このような姿勢の干渉膜フィルタに対しては、第１、第２のＬＥＤから出射する光は全く（１００％）透過させないので完全にカットされ、青色の光のみが液晶表示素子１０Ｂを背面から照明するバックライト光となる。これにより、液晶表示素子１０Ｂは青色という単色でのカラー画面表示を行う。
【００４５】
従って、本実施形態によれば、簡易な構成のもので３種類の色のカラー、つまり、ＲＧＢの各色のうちのいずれであっても、それらの所望の単色を選択的に抽出してカラー表示させることが可能となる。また、入射角度変更手段７０を動作させることで、これらの各色の単色でのカラー表示を機械的に随時変更したり切替えたりすることが、容易に可能になる。
しかも、本実施形態によれば、バックライトとなる光源装置１０Ａの光源３０としてＬＥＤを用いることで、ＬＥＤ発光出力の利用効率を向上し、消費電力と発熱を低減させることも可能となる。
【００４６】
さらに、例えば車両の速度を検出する速度計からの速度信号に応じて、上記３種類の光（色）うちのいずれかのカラーでの表示を切り替えるようにすることで、例えば、低速走行時にはＲ（青色）でのディスプレイ表示、中速走行時にはＧ（緑色）でのディスプレイ表示、高速走行時にはＲ（赤色）でのディスプレイ表示などを行うように構成することで、速度の出し過ぎを色で注意喚起することも可能となる。
【００４７】
また、上記実施形態では、図２に示すように、第１〜第３のＬＥＤの波長特性を互いに重複させない分布特性としたが、例えば互いに周辺部分で重なり合うような構成、つまり図８に示すような構成の光源（ＬＥＤなど）を用いるようにしてもよい。このような光源を用いれば、同図において、波長λ１〜λ４の重合領域Ｙの波長の光が透過するような、所定の入射角度θＤで入射する第１及び第２の光源からの光は、それぞれ、波長変更調整手段を透過することができるので、これらＲ、Ｇの混合色がバックライトとなって、液晶表示素子１０Ｂを背面から照明することとなる。これにより、液晶表示素子１０Ｂは黄色（Ｙ）という単色でのカラー画面表示を行うことが可能となる。従って、波長変更調整手段６０を無段階で回動させることにより、無段階でバックライトの色を変更させることも可能となる。換言すれば、連続的に無段階で表示色を変化させることができる。
【００４８】
同様に、同図において、波長λ３〜λ６の重複領域Ｃの波長の光が透過するような、所定の入射角度θＥで入射する第２及び第３の光源からの光は、それぞれ、波長変更調整手段を透過することができるので、これらＧ、Ｂの混合色がバックライトとなって、液晶表示素子１０Ｂを背面から照明することとなる。これにより、液晶表示素子１０Ｂはシアン（Ｃ）という単色でのカラー画面表示を行うことが可能となる。
【００４９】
また、本実施形態では、入射角度変更手段７０を、波長変更調整手段６０を回動させることで実現しているが、光源が実装されている基板側を回動させることで構成することも可能であり、このような構成で同様の効果が得られるようであれば、それでもよい。
【００５０】
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施し得るものである。
【符号の説明】
【００５１】
１０ ヘッドアップディスプレイ
１０Ａ （表示色の変更調整可能な）光源装置
１０Ｂ 液晶表示素子
２０ 基板
３０ 光源
４０ レンズアレイ
５０ 拡散手段
６０ 波長変更調整手段
６１ 突起部材
６２ 支軸
７０ 入射角度変更手段
７１ 引張ばね
７２ スライダ
７３ ボールねじ
７４ ステップモータ
７５ ガイドシャフト
Ｈ ハウジング
Ｗ１、Ｗ２ ワイヤ
α、β （干渉膜フィルタの）傾斜角度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源から出射する、可視光帯の各種光の波長の中から何れか所望のものを選択的に透過させることで、照明光の色を変更或いは切替え可能とすることができるヘッドアップディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶表示パネル等の透過型表示素子から発せられる表示光を車両のフロントガラスあるいはコンバイナ等の専用の反射部材に照射し、この照射によって得られた表示像を車両の利用者に視認させるヘッドアップディスプレイ（以下、ＨＵＤと呼ぶ）が提案され開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このＨＵＤ１００は、図９に示すように、透光性の窓部１０１を備えたハウジング１０２の内部に表示装置１０３及び反射鏡１０４を収容したものであり、表示装置１０３が発した表示光Ｌは、反射鏡４で反射されて車両のフロントガラスあるいはコンバイナに投影（照射）され、虚像（表示像）を表示するものである。この場合、表示装置１０３は、図１０に示すように緑色光Ｌ１を発する緑色ＬＥＤからなる第１の光源１０５と、赤色光Ｌ２を発する赤色ＬＥＤからなる第２の光源１０６と、緑色光Ｌ１を透過させるとともに赤色光Ｌ２を反射させるダイクロイックミラー（透過反射部材）１０７と、緑色光Ｌ１と赤色光Ｌ２とが混色された混合光Ｌ３にて照明される液晶表示パネル（透過型表示素子）１０８とを有している。
【０００４】
第１，第２の光源１０５，１０６は、図示しない光源駆動回路から所定の電力（電流値）を供給されて発光する複数個の発光ダイオードからなり、このうち、第１の光源１０５は、図１０において、ダイクロイックミラー１０７の右方に配設され、第２の光源１０６は、同図中、ダイクロイックミラー１０７の下方に配設される。ダイクロイックミラー１０７は、ガラス基板の前面（液晶表示パネル１０８の背面と向かい合う面）に蒸着により形成された反射膜１０７ａを有してなるもので、緑色光Ｌ１の進行方向並びに赤色光Ｌ２の進行方向に対して各々４５度の傾きを有するように傾斜配置される。
【０００５】
かかる構成によれば、第１の光源１０５から発せられる緑色光Ｌ１と、第２の光源１０６から発せられる赤色光Ｌ２とが、ダイクロイックミラー１０７を通じて混色されて液晶表示パネル１０８側に混合光（橙色光）Ｌ３として進み、これにより液晶表示パネル１０８が、混合光Ｌ３で透過照明される。そして、液晶表示パネル１０８を透過照明してなる混合光Ｌ３は、液晶表示パネル１０８から表示光Ｌとして出射される。かかる液晶表示パネル８が出射してなる表示光Ｌは、反射鏡１０４で反射されて前記車両のフロントガラス等に照射され、この照射によって得られた前記表示像を車両の利用者に視認させる。これにより、車両の利用者は、表示像を風景と重畳させて視認することができる。
【０００６】
ところで、第１の光源１０５である緑色ＬＥＤや第２の光源１０６である赤色ＬＥＤから発せられる光は、放射角（光照射領域角度）が大きく、様々な方向へ進む。このため、ダイクロイックミラー１０７に入射される緑色ＬＥＤ（第１の光源１０５）からの光（放射光）は、ダイクロイックミラー１０７における背面１０７ｂ（反射膜１０７ａが形成される面とは反対側の面）に対して入射角が異なる状態で入射される。またダイクロイックミラー１０７に入射される赤色ＬＥＤ（第２の光源１０６）からの光（放射光）は、ダイクロイックミラー１０７における反射膜１０７ａの形成された面に対して入射角が異なる状態で入射される。
【０００７】
そして、任意の入射位置からダイクロイックミラー１０７内を透過した緑色光（緑色光Ｌ１の一部）と、その入射位置にてダイクロイックミラー１０７を通じて反射される赤色光（赤色光Ｌ２の一部）とが混色されて、第１の混合光（混合光Ｌ３の一部）となる。これと同時に別の入射位置からダイクロイックミラー１０７内を透過してなる緑色光（緑色光Ｌ１の一部）と、その入射位置にてダイクロイックミラー１０７を通じて反射される赤色光（赤色光Ｌ２の一部）とが混色されて、第２の混合光（混合光Ｌ３の一部）となる。
【０００８】
しかしながら、上述した第１の混合光と第２の混合光のように、ダイクロイックミラー１０７に対する各光源１０５ａ，１０６ａの光の入射角が異なる構成にて混色された光にあっては、第１の混合光を構成する緑色光と赤色光とのバランスと、第２の混合光を構成する緑色光と赤色光とのバランスが崩れてしまうという現象が生じる。その理由は、各光源１０５ａ，１０６ａの光が理想入射角を有してダイクロイックミラー１０７に到達する場合と、理想入射角とは異なる入射角を有してダイクロイックミラー１０７に到達する場合とでは、ダイクロイックミラー１０７の透過率特性（つまり、透過率と波長との関係を示す透過率曲線）が大きくシフトしてしまうからである（ここでは図１１参照）。換言すれば、ダイクロイックミラー１０７は、４５度の理想（基準）入射角に対して光の入射角のずれが生じると、その透過率特性が大きく変化（変動）するという特性を有するものである。
【０００９】
従って、第１の混合光と第２の混合光とからなる第３の混合光は、色ムラを起こした状態（第２の混合光が第３の混合光よりもやや赤っぽくなってしまった状態）で液晶表示パネル１０８を透過照明し、これに伴い液晶表示パネル１０８が発する表示光Ｌの前記フロントガラス等への照射により形成される前記表示像が色ムラを有した状態で利用者に視認されてしまうなど、という問題点を有していた。
【００１０】
そこで、表示像の色ムラを抑制し、さらに表示像の視認性を良好にすることも可能としたＨＵＤが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【００１１】
即ち、このＨＵＤ２００は、図１２に示すように、緑色光Ｌ１を発する第１の光源２０１、赤色光Ｌ２を発する第２の光源２０２、及び、緑色光Ｌ１を透過させるとともに赤色光Ｌ２を反射させるダイクロイックミラー２０３を有する光源部２１０と、緑色光Ｌ１並びに赤色光Ｌ２を含む照明光Ｌ３にて照明される透過型表示素子２２０とを備え、透過型表示素子２２０から発せられる表示光Ｌをフロントガラスに照射し、この照射によって得られた表示像を利用者に視認させるヘッドアップディスプレイであって、第１，第２の光源２０１，２０２から発せられる緑色光Ｌ１、赤色光Ｌ２は、略平行光束化された状態でダイクロイックミラー２０３に各々入射されてなり、且つダイクロイックミラー２０３と透過型表示素子２２０との間に拡散部材２３０を配設した。これにより、表示像の色ムラを抑制すると同時に表示像の視認性を良好にすることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００３−２９５１０５号公報
【特許文献２】特開２００８−２０９６６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、これらのＨＵＤにあっては、光源部にダイクロイックミラーを付設させており、２種類の波長の光を選択的に透過及び反射させるだけである。換言すれば、単に２種類の波長の光を取り扱う構成となっているので、３色以上の多色の色でのディスプレイ表示を行うことができない。このため、多数色のカラーでの表示などが可能となるとともに、表示する色の種類を変更可能とするような、ヘッドアップディスプレイの開発が望まれている。
【００１４】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な構成のもので３色以上の多数色の中から任意の単色カラーでの表示を可能とするとともに、表示する色を各種変更したり切替えたりすることができるヘッドアップディスプレイを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前述した目的を達成するために、本発明に係るヘッドアップディスプレイは、下記（１）を特徴としている。
（１） 可視光帯域の波長の光を出射する光源と、
液晶表示素子と、
前記光源と前記液晶表示素子との間に配置され、前記光源からの光のうち特定波長帯の可視光を選択的に透過する波長変更調整手段と、
前記波長変更調整手段又は前記光源の姿勢を変更させて、前記波長変更調整手段に対する前記光源からの光の入射角度を変更させる入射角度変更手段と、
を備えた、
こと。
【００１６】
上記（１）の構成のヘッドアップディスプレイによれば、簡易な構成のもので３色以上の多数色の中から任意の単色カラーでの表示を可能とするとともに、低コストで表示する色を各種変更したり切替えたりすることが可能になる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のヘッドアップディスプレイによれば、簡易な構成のもので３色以上の多数色の中から任意の単色カラーでの表示を可能とするとともに、低コストで表示する単色カラーの色を各種変更したり切替えたりすることが可能になる。
【００１８】
以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイを示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイの波長変更調整手段を構成する干渉膜フィルタの透過特性を示すグラフである。
【図３】その干渉膜フィルタの概略構成及び作用を示す模式図である。
【図４】本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイの入射角度変更手段の具体例を示す構成図である。
【図５】本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイの第１のＬＥＤからの光のみが透過する様子を示す光路図である。
【図６】本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイの第２のＬＥＤからの光のみが透過する様子を示す光路図である。
【図７】本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイの第３のＬＥＤからの光のみが透過する様子を示す光路図である。
【図８】本発明に係るヘッドアップディスプレイの他の光源での波長分布特性と波長変更調整手段を構成する干渉膜フィルタの透過特性との関係を示すグラフである。
【図９】従来のヘッドアップディスプレイの構成を示す説明図である。
【図１０】そのヘッドアップディスプレイの内部に用いる表示装置の構成を示す説明図である。
【図１１】その表示装置内部に備えるダイクロイックミラーの透過特性を示すグラフである。
【図１２】従来の他のヘッドアップディスプレイの構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態のヘッドアップディスプレイ１０を示すものである。本実施形態のヘッドアップディスプレイ１０は、表示色の変更調整可能な光源装置１０Ａと、液晶表示素子１０Ｂ、を備えており、光源装置１０Ａ及び液晶表示素子１０ＢがハウジングＨに収容されている。
【００２１】
光源装置１０Ａは、液晶表示素子１０Ｂのバックライト用光源として用いられている。光源装置１０Ａには、基板２０に実装された光源３０と、この光源３０から出射される可視光を平行光に加工するレンズアレイ４０と、このレンズアレイ４０を通過後の可視光の輝度を均等な分布配置に拡散させる拡散手段５０と、入射する可視光の波長を変化又は調整させる波長変更調整手段６０と、波長変更調整手段６０に対する光源３０からの可視光の入射角度を変更させる入射角度変更手段７０と、を備えている。
【００２２】
光源３０は、可視光の波長帯域の光を出射する構成のものであって、本実施形態では、図２に示すように、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各固有波長の光（又はこれに近い波長の光）を出射する３種類のＬＥＤが組み合わせて用いられている。
【００２３】
このうち、図２に示すように、第１のＬＥＤは、ピーク波長がλＲＭで波長帯域がλ１＜λＲ＜λ２である波長特性を有する、Ｒ（赤色）用のものが用いられている。第２のＬＥＤは、ピーク波長がλＧＭで波長帯域がλ３＜λＧ＜λ４である波長特性を有する、Ｇ（緑色）用のものが用いられている。第３のＬＥＤは、ピーク波長がλＢＭで波長帯域がλ５＜λＢ＜λ６である波長特性を有する、Ｂ（青色）用のものが用いられている。
【００２４】
これらのＬＥＤは、各光軸が基板２０に対して垂直上方向（Ｚ方向）となるように配設されており、各光軸方向に対して所定波長で最大光量となるとともに、その波長からずれた波長帯域の部分では光量が大きく減衰する、縦モードの大きな出射分布を有しているものを用いている。なお、これらのＬＥＤについては、上記のような波長分布のものに特に限定されるものではなく、後述する効果を同様に奏することができるものであれば、互いに隣の波長帯域のＬＥＤのものと多少重なり合うような波長分布を有する構成のものなどであっても勿論可能である。
【００２５】
また、これらのＬＥＤでは、ここから出射する光が波長変更調整手段６０へ入射するときの入射角度がゼロである垂直入射の場合に、後述する波長変更調整手段６０のフィルタとしての各波長選択機能が十分に機能しない虞れもある。従って、その場合には、出射する光の進行する光路（光軸）を、基板２０に対して垂直方向を避けた状態に設置させる、別言すれば最大光量となる光軸を通過する光源からの光が波長変更調整手段６０に対して斜入射するように配置させるのが好ましい。
【００２６】
これらのＬＥＤの配置については、出射分布の状態や、その大きさと実装する基板２０との相対的な広さとの関係などにもよるが、ある程度の広さを有するエリアにわたってバックライトを供給させる場合には、３種類のＬＥＤを所要の距離間隔及び所定の２次元配置で実装させるようにしてもよい。また、比較的狭いエリアに対してバックライトを供給させる場合には、３種類のＬＥＤを基板２０の中央部に集約させて実装させるようにしてもよい。さらに、この光源３０としては、後述する所要の効果を奏することができるのであれば、例えば可視光帯域の光をまとめて出射する白色ランプなどを用いるような構成であっても構わない。
【００２７】
レンズアレイ４０は、光源３０から所定の角度範囲内で出射する光を入射させることで、平行光を形成するものであって、例えばコリメータレンズなどで構成されている。このように、平行光を形成することで、領域的に色むらのない、均一なカラーの単色光が形成或いは切替可能となる。その結果、バックライトとして、各種カラーで色むらのない単色光を液晶表示素子１０Ｂに供給させることが可能になる。
【００２８】
拡散手段５０は、ヘッドアップディスプレイ１０の全面に亘って輝度にむらのない、均一光量で視認しやすい画面表示を実現させるものである。本実施形態の拡散手段５０には、透過減衰量を可及的に抑えることができる適宜材質を用いて平行平板に形成したガラス基板（或いは、例えばＰＭＭＡなどのような透過性の高いプラスチック樹脂製の基板など）において、その表面にすりガラスのような微差な凹凸加工を施した構成となっている。なお、この拡散手段としては、本実施形態のようなすりガラス構造のものに限定されるものではなく、同様の効果を奏するものであればそれでも可能である。
【００２９】
波長変更調整手段６０は、光源３０と液晶表示素子１０Ｂとの間に配置され、光源３０から出射の光のうち特定波長の可視光を選択的に透過させるものであり、本実施形態ではフィルタ、より具体的には、例えば誘電体多層膜等で構成した干渉膜フィルタを用いている。この干渉膜フィルタは、原理的には、図３に示すように、大小２種類の屈折率の異なる薄膜を交互に数十層或いは数百層、繰り返し蒸着積層させた構成のものであって、入射角度に応じて一意に決定される光学距離から、この光学距離に対応して一義的に決定される所定波長の光のみが透過するのを許容するものである。
【００３０】
即ち、この干渉膜フィルタは、厚さｈ１で屈折率ｎＡの薄膜層１と、厚さｈ２で屈折率ｎＢの薄膜層２とを交互に多数層積層されている。このように構成されている干渉膜フィルタでは、例えば図２に示すように、入射角θＡのときに波長λＲＭで波長帯域がλ１＜λＲ＜λ２である波長特性を有する、Ｒ（赤色）用の第１のＬＥＤが透過特性がほぼ１００％（正確には９０〜９５％）近い割合で透過可能となるような構成になっている。
【００３１】
また、上記構成の干渉膜フィルタでは、入射角θＢのときに波長λＧＭで波長帯域がλ３＜λＧ＜λ４である波長特性を有する、Ｇ（緑色）用の第２のＬＥＤが透過特性がほぼ１００％（正確には９０〜９５％）近い割合で透過可能となるような構成になっている。
【００３２】
同様に、上記構成の干渉膜フィルタでは、入射角θＣのときに波長λＢＭで波長帯域がλ５＜λＢ＜λ６である波長特性を有する、Ｂ（青色）用の第３のＬＥＤが透過特性がほぼ１００％（正確には９０〜９５％）近い割合で透過可能となるような構成になっている。
【００３３】
この波長変更調整手段６０は、拡散手段５０を透過後に進行する各波長の光、つまり、各ＬＥＤから出射して拡散手段５０を透過してきた各波長の光が、一定の所定の光路を進行してきて、波長変更調整手段６０の第１層目、つまり最下層目のものに入射する。ここで、波長変更調整手段６０の姿勢（傾斜角度）が一定不動であれば、内部を通過するときの光学距離も一定不動であるので、最終的に透過が許容される波長も一定不動であって、透過する光の波長も固定され変更させることができない。
【００３４】
ところが、本発明では、後述する入射角度変更手段７０によって波長変更調整手段６０の姿勢（傾斜角度）を変更させることで、各固有波長の光の入射角度がそれぞれ変更させるので、スネルの法則に従ってそれぞれ各波長によって異なる固有の屈折角度で屈折する。その結果、干渉膜フィルタを通過可能となる（予め設計されて決定されている）最適な光学距離に対応する波長光も、入射角度に対応して変動することとなる。このようにして、透過可能な光の固有波長を変更させることが可能となる（つまり、透過波長を可変とする機能が付与されるようになる）ので、波長変更調整手段６０を透過可能な光の色（波長）が変化可能となるわけである。換言すれば、波長変更調整手段６０の姿勢を変化させることで、入射する各種の固有波長の光から所望の波長の光（色）を選択的に抽出させて透過させ、バックライトの色を変更させることができるようになる。
【００３５】
入射角度変更手段７０は、波長変更調整手段を傾斜又は所定角度回動させることで、光源３０に対する波長変更調整手段の傾斜角度を変更させるものであり、ピエゾ素子、形状記憶合金、ステップモータ、又は手動操作機構などで構成されている。
【００３６】
本実施形態の入射角度変更手段７０は、図４に示すように、波長変更調整手段６０の一側端に固定した突起部材６１に、ワイヤＷ１を介して一端が取り付けられるとともに他端がハウジングＨに固定された引張ばね７１と、突起部材６１にワイヤＷ２を介して取付けられたスライダ７２と、このスライダ７２に設けた雌ねじと螺合する雄ねじが切られたボールねじ７３と、ボールねじ７３の基端部に固着された出力軸を有するステップモータ７４と、スライダ７２の回り止めとともにスライダ７２の移動方向を案内するガイドシャフト７５とを備えている。なお、本実施形態では、ステップモータの駆動力でボールねじ７３を回転することにより、波長変更調整手段６０の傾斜姿勢を精密に角度調整するように構成したが、これ以外に、上記したようなピエゾ素子などを用いて波長変更調整手段６０の傾斜姿勢を自動的に角度調整させたり、適宜の構成の手動操作機構を用いて手動操作するように構成してもよい。
【００３７】
一方、波長変更調整手段６０の中央部には、回動中心となる支軸６２を一体に取り付けてあるが、波長変更調整手段６０を透過する光の進路の障害となるのを回避するため、光の通過する波長変更調整手段６０の全面を避けた側面中央部に設置してある。
【００３８】
次に、本実施形態の作用について、主に図２の干渉膜フィルタの透過特性を示すグラフ、及び図５〜図７に示す各ＬＥＤからの光の透過光路図を参照しながら、詳細に説明する。
但し、ここでは、干渉膜フィルタの透過特性については、この干渉膜フィルタの傾斜角度（姿勢）が大きくなるにつれて、透過可能となる光の種類もその固有波長の長さが増大したものを透過させるように構成してあるが、特にこれに限定されるものではなく、逆の相関性を有する構成のものであってもよい。つまり、干渉膜フィルタの傾斜角度が大きくなるほど、透過可能な光は次第に波長が短いものとなるような構成であってもよい。
【００３９】
Ｉ）波長変更調整手段６０である干渉膜フィルタが当初水平状態の姿勢の場合；
光源３０を点灯動作させると、第１のＬＥＤ〜第３のＬＥＤからの各出射光、例えば各光軸の近傍付近を進行する光が、干渉膜フィルタの下面から入射する。
その結果、例えば図５に示すように、ピーク波長λＲＭで波長帯域がλ１＜λＲ＜λ２である波長特性を有する、Ｒ（赤色）用の第１のＬＥＤは、波長変更調整手段６０である干渉膜フィルタに対して入射角度θＡで入射するので、図２に示すように、ほぼ１００％の割合で選択的に透過させることができる。勿論、このような姿勢の干渉膜フィルタに対しては、図２に示す透過特性に従い、第２、第３のＬＥＤから出射する光は全く（１００％）透過させない特性なので完全にカットされ、赤色の光のみが液晶表示素子１０Ｂを背面から照明するバックライト光となる。これにより、液晶表示素子１０Ｂは赤色という単色でのカラー画面表示を行う。
【００４０】
次に、入射角度変更手段７０を作動させると、波長変更調整手段６０である干渉膜フィルタはいずれかの方向、つまり時計回り（又は反時計回りでも同様）に回動していくが、その回動角度が、図２に示す入射角度θＢから十分に離れた小さなものであるとする。そのときには、第１のＬＥＤの波長である赤色の光が透過特性内にあるので、透過率が低下するものの光量を抑えた赤色の光のみが透過する。その結果、液晶表示素子１０Ｂは淡い赤色でのカラー画面表示を行うこととなる。
【００４１】
その後、入射角度変更手段７０をさらに作動させると、波長変更調整手段６０である干渉膜フィルタはさらに回動して姿勢（角度）が傾いていく。そのとき、これに応じて各ＬＥＤからの光入射角度も変化するのに対応し、図２に示す、光透過可能となる波長帯域が、各ＬＥＤの光が透過可能となるときの入射角度のはざまにある間は、何れのＬＥＤからの光も透過させない。従って、バックライトとしては何らの光も存在しないこととなり、液晶表示素子１０Ｂは表示動作が停止した状態となってしまう。このため、この傾斜角度領域を素早く通過して、第２のＬＥＤの波長帯域内の光を透過可能とする傾斜角度まですばやく回動させるようにする必要がある。従って、図２に示すように、第２のＬＥＤの波長帯域λ３〜λ４の波長を透過させる入射角度θＢとなるような傾斜角度α（又はその近傍。図６参照）の傾き姿勢となるように、干渉膜フィルタを所定の角度まで速やかに回動（傾斜）させることが好ましい。
【００４２】
ＩＩ）波長変更調整手段６０である干渉膜フィルタが傾斜角度α又はこれに近い姿勢の場合；
この場合には、図６に示すように、第２のＬＥＤからの光が干渉膜フィルタに対して入射角度θＢで入射するので、図２に示すように、第２のＬＥＤからの光である固有波長λＧの光のみをほぼ１００％の割合で選択的に透過させることができる。勿論、このような姿勢の干渉膜フィルタに対しては、第１、第３のＬＥＤから出射する光は全て（１００％）透過させないのでこれらは完全にカットされ、緑色の光のみが液晶表示素子１０Ｂを背面から照明するバックライト光となる。これにより、液晶表示素子１０Ｂは緑色という単色でのカラー画面表示を行う。
【００４３】
同様にして、入射角度変更手段７０をさらに作動させ、図２に示すように、第３のＬＥＤの波長帯域λ５〜λ６の波長を透過させる入射角度θＣとなるような傾斜角度β（又はその近傍。図７参照）の傾き姿勢とする。
【００４４】
ＩＩＩ）波長変更調整手段６０である干渉膜フィルタが傾斜角度β又はこれに近い姿勢の場合；
この場合には、図７に示すように、第３のＬＥＤからの光が干渉膜フィルタに対して入射角度θＣで入射するので、図２に示すように、第３のＬＥＤからの光である固有波長λＢの光のみをほぼ１００％の割合で選択的に透過させることができる。勿論、このような姿勢の干渉膜フィルタに対しては、第１、第２のＬＥＤから出射する光は全く（１００％）透過させないので完全にカットされ、青色の光のみが液晶表示素子１０Ｂを背面から照明するバックライト光となる。これにより、液晶表示素子１０Ｂは青色という単色でのカラー画面表示を行う。
【００４５】
従って、本実施形態によれば、簡易な構成のもので３種類の色のカラー、つまり、ＲＧＢの各色のうちのいずれであっても、それらの所望の単色を選択的に抽出してカラー表示させることが可能となる。また、入射角度変更手段７０を動作させることで、これらの各色の単色でのカラー表示を機械的に随時変更したり切替えたりすることが、容易に可能になる。
しかも、本実施形態によれば、バックライトとなる光源装置１０Ａの光源３０としてＬＥＤを用いることで、ＬＥＤ発光出力の利用効率を向上し、消費電力と発熱を低減させることも可能となる。
【００４６】
さらに、例えば車両の速度を検出する速度計からの速度信号に応じて、上記３種類の光（色）うちのいずれかのカラーでの表示を切り替えるようにすることで、例えば、低速走行時にはＲ（青色）でのディスプレイ表示、中速走行時にはＧ（緑色）でのディスプレイ表示、高速走行時にはＲ（赤色）でのディスプレイ表示などを行うように構成することで、速度の出し過ぎを色で注意喚起することも可能となる。
【００４７】
また、上記実施形態では、図２に示すように、第１〜第３のＬＥＤの波長特性を互いに重複させない分布特性としたが、例えば互いに周辺部分で重なり合うような構成、つまり図８に示すような構成の光源（ＬＥＤなど）を用いるようにしてもよい。このような光源を用いれば、同図において、波長λ１〜λ４の重合領域Ｙの波長の光が透過するような、所定の入射角度θＤで入射する第１及び第２の光源からの光は、それぞれ、波長変更調整手段を透過することができるので、これらＲ、Ｇの混合色がバックライトとなって、液晶表示素子１０Ｂを背面から照明することとなる。これにより、液晶表示素子１０Ｂは黄色（Ｙ）という単色でのカラー画面表示を行うことが可能となる。従って、波長変更調整手段６０を無段階で回動させることにより、無段階でバックライトの色を変更させることも可能となる。換言すれば、連続的に無段階で表示色を変化させることができる。
【００４８】
同様に、同図において、波長λ３〜λ６の重複領域Ｃの波長の光が透過するような、所定の入射角度θＥで入射する第２及び第３の光源からの光は、それぞれ、波長変更調整手段を透過することができるので、これらＧ、Ｂの混合色がバックライトとなって、液晶表示素子１０Ｂを背面から照明することとなる。これにより、液晶表示素子１０Ｂはシアン（Ｃ）という単色でのカラー画面表示を行うことが可能となる。
【００４９】
また、本実施形態では、入射角度変更手段７０を、波長変更調整手段６０を回動させることで実現しているが、光源が実装されている基板側を回動させることで構成することも可能であり、このような構成で同様の効果が得られるようであれば、それでもよい。
【００５０】
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施し得るものである。
【符号の説明】
【００５１】
１０ ヘッドアップディスプレイ
１０Ａ （表示色の変更調整可能な）光源装置
１０Ｂ 液晶表示素子
２０ 基板
３０ 光源
４０ レンズアレイ
５０ 拡散手段
６０ 波長変更調整手段
６１ 突起部材
６２ 支軸
７０ 入射角度変更手段
７１ 引張ばね
７２ スライダ
７３ ボールねじ
７４ ステップモータ
７５ ガイドシャフト
Ｈ ハウジング
Ｗ１、Ｗ２ ワイヤ
α、β （干渉膜フィルタの）傾斜角度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視光帯域の波長の光を出射する光源と、
液晶表示素子と、
前記光源と前記液晶表示素子との間に配置され、前記光源からの光のうち特定波長帯の可視光を選択的に透過する波長変更調整手段と、
前記波長変更調整手段又は前記光源の姿勢を変更させて、前記波長変更調整手段に対する前記光源からの光の入射角度を変更させる入射角度変更手段と、
を備えた、
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ。
【請求項１】
可視光帯域の波長の光を出射する光源と、
液晶表示素子と、
前記光源と前記液晶表示素子との間に配置され、前記光源からの光のうち特定波長帯の可視光を選択的に透過する波長変更調整手段と、
前記波長変更調整手段又は前記光源の姿勢を変更させて、前記波長変更調整手段に対する前記光源からの光の入射角度を変更させる入射角度変更手段と、
を備えた、
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−５８２７２（Ｐ２０１２−５８２７２Ａ）
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９８２９５（Ｐ２０１０−１９８２９５）
【出願日】平成２２年９月３日（２０１０．９．３）
【出願人】（０００００６８９５）矢崎総業株式会社 (7,019)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月３日（２０１０．９．３）
【出願人】（０００００６８９５）矢崎総業株式会社 (7,019)
【Ｆターム（参考）】
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