CN115398313A - 信息显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高对比度且大幅提高了对于太阳光的耐光性的信息显示装置。为了解决上述问题，一种利用虚像在投影面上显示影像信息的信息显示装置，其中，在局部设有开口部的壳体的内部，包括：生成用于显示影像信息的影像光的影像光生成单元；对来自所述影像光生成单元的影像光实施规定的光学处理的影像光处理单元；和影像投影单元，其将来自所述影像光处理单元的影像光经由所述壳体的开口部投影到所述投影面上，使得观察者能够将影像信息在所述投影面的前方识别为虚像。在所述壳体的内部的光路上，作为有选择地使可见光波段的光的P偏振成分反射的单元，设置有通过将反射型偏振片固定在透射性的基板上而得到的光学元件。

Description

信息显示装置

技术领域

本发明涉及在车辆的前窗玻璃或叠像镜(combiner)上投影图像的信息显示装置，涉及利用了使其图像能够越过前窗玻璃作为虚像观察的投影光学系统而实现的信息显示装置。

背景技术

已知一种所谓平视显示装置，其将影像光投影到汽车、电车或航空器等车辆的前窗玻璃或叠像镜上形成虚像，显示路线信息和拥堵信息等交通信息以及燃料剩余量、冷却水温度等车辆信息。对于这种信息显示装置，一方面期望扩大驾驶员可观察到虚像的区域，另一方面，虚像分辨率高、可辨识性高也是重要的性能因素。

平视显示装置是使用包含凹面反射镜(起到凸透镜的作用)的光学系统，将影像显示装置上显示的影像作为放大的虚像提供给驾驶员的装置，其中，作为最终反射面，前窗玻璃或叠像镜是必不可少的。另外，作为影像显示装置，因为容易得到高质量的影像且价格低，所以很多情况下使用液晶显示元件。

关于这一点，专利文献1公开的平视显示装置构成为，包括显示图像的设备和对显示在显示设备上的图像进行投影的投影光学系统，作为投影光学系统在从显示设备到观察者的光路上具有第一反射镜和第二反射镜，并且，使第一反射镜上的图像长轴方向的入射角与第一反射镜上的图像短轴方向的入射角的关系，以及显示设备的图像显示面和第一反射镜之间的间隔与被观察者看到的虚像的水平方向的宽度的关系满足规定条件。

另外，专利文献2公开的平视显示装置构成为，为了降低阳光对液晶显示面板造成损伤的风险，以不与液晶显示面板平行的状态，在液晶显示面板的前侧隔开间隔设置使来自液晶显示面板的显示光通过并使红外线反射的透射反射部件(热反射镜)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-194707号公报

专利文献2：日本特开2007-065011号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

如上述专利文献1所述，可认为以前窗玻璃为反射面的方式今后将成为主流，但要求在白天尤其是在晴天时能够得到可辨识性高的影像。进而，有可能会因白天的规定条件下产生的透过前窗玻璃并由凹面反射镜会聚的太阳光而发生所谓的灼伤(碳化)，即，设置在液晶显示装置的光出射侧的偏振片和液晶面板自身因会聚的太阳光的热量和光线强度而发生变质，无法发挥正常的功能。即，在上述高对比度化的技术手段和白天的规定条件下，存在新的技术问题：太阳光通过前窗玻璃并被凹面反射镜会聚而对液晶面板和偏振片造成损伤，导致性能大幅降低。

同样地，在最终反射面为叠像镜的结构中，在白天的规定条件下，太阳光将通过前窗玻璃和叠像镜后被凹面反射镜会聚而对液晶面板和偏振片造成损伤，导致性能大幅度降低。

另外，在上述专利文献1公开的平视显示装置的例子中，设置有显示图像的设备和对显示在显示设备上的图像进行投影的投影光学系统，通过在从显示设备到观察者的光路上设置第一反射镜和第二反射镜来构成投影光学系统，在凹面反射镜和作为影像显示装置的液晶面板之间没有配置光学元件。因此，除了上述问题之外还产生如下新的问题，即，通过前窗玻璃后被凹面反射镜会聚、并在配置于液晶面板与凹面反射镜之间的光学元件的表面反射的光返回到驾驶员的眼睛，与通过影像显示装置得到的虚像重叠，导致驾驶员观察到的影像的质量尤其是对比度性能和视觉分辨率大幅度降低。

进而，根据上述专利文献2提出的方案是，为了降低太阳光对液晶显示面板造成损伤的风险，在光路上配置用于有选择地反射太阳光中的红外线的透射反射部件(热反射镜)。然而，进入的太阳光不仅包含红外线，还包含可见光区域和紫外光区域的光线，为了减轻太阳光对液晶显示元件和偏振片造成损伤，仅减少红外线波段是不够的。此外，作为包含可见光在内的外部光进入而产生的不良影响，还产生了驾驶员观察到的影像的质量尤其是对比度性能和视觉分辨率大幅度降低这一新的问题。

像这样，作为平视显示装置中使用的影像显示装置，很多情况下使用液晶显示元件。但是，该液晶显示元件在被用作在外景上叠加影像的平视显示装置的影像源时，存在两个新的问题，其一是对比度性能低，其二是在白天的规定条件下太阳光会通过前窗玻璃并被凹面反射镜会聚而对液晶面板和偏振片造成损伤导致使其性能大幅降低。

此外还明确了这样的问题，即，为了使平视显示装置小型化而在凹面反射镜与影像显示装置之间配置了光学元件，该光学元件的表面反射会引起太阳光的一部分返回到驾驶员的视点(眼睛)，与通过影像显示装置得到的虚像重叠，导致驾驶员观察到的影像的质量尤其是对比度性能和视觉分辨率大幅度降低。

本发明涉及一种解决使用液晶显示面板作为上述平视显示装置的影像源的情况下的两个问题，并且具有高对比度、能够减轻太阳光对液晶显示元件和偏振片造成的损伤的技术手段，其能够使对包括凹面反射镜的光学系统的成像性能的影响最小。

本发明是鉴于上述现有技术的问题而作出的，更具体而言，其目的主要在于提供一种信息显示装置，通过不仅使太阳光的红外成分而是使宽范围波段的光的P偏振成分反射，来减小入射到影像显示装置的光的能量，其结果是，液晶显示元件和偏振片受到的不良影响也能够减小。

另外，本发明的目的还在于提供一种信息显示装置，能够仅阻挡特定的偏振光，解决如下问题：在白天或夜晚，特定入射角的高强度外部光在配置于形成信息显示装置的影像显示装置与凹面反射镜之间的光学元件的表面上反射而返回到驾驶员的眼睛，与通过影像显示装置得到的虚像重叠，从而导致驾驶员观察到的影像的质量尤其是对比度性能和视觉分辨率大幅度降低。

解决问题的技术手段

本发明为了实现上述目的，作为其一例，提供一种利用虚像在投影面上显示影像信息的信息显示装置，其特征在于：在局部设有开口部的壳体的内部，包括：影像光生成单元，其生成用于显示影像信息的影像光；影像光处理单元，其对来自所述影像光生成单元的影像光实施规定的光学处理；和影像投影单元，其将来自所述影像光处理单元的影像光经由所述壳体的开口部投影到所述投影面上，使得观察者能够将影像信息在所述投影面的前方识别为虚像。在所述壳体的内部的光路的一部分，作为有选择地使可见光波段的光的P偏振成分反射的单元，设置有通过将反射型偏振片利用粘结剂或粘着剂固定在透射性的基板上而得到的光学元件，其中，在所述反射型偏振片的表面设置有防湿膜。

发明效果

采用本发明，能够在实现装置的小型化的同时，校正因包括太阳光在内的外部光引起的驾驶员观察到的虚像的畸变和像差，同时减轻如下现象：因虚像光学系统中的凹面反射镜导致通过前窗玻璃入射的包括太阳光(几乎都是P偏振成分)在内的外部光发生会聚而对作为影像显示装置的液晶面板和偏振片等造成损伤，引起性能降低。即，能够提供一种减轻包括太阳光在内的外部光中所含的宽波段的光的不良影响，并且对比度性能得到提高、对外部空气的耐性得到提高的可靠性优秀的用于形成虚像的信息显示装置。

附图说明

图1是包括信息显示装置的外围设备结构的概略结构图。

图2是搭载了信息显示装置的乘用车的顶视图。

图3是说明前窗玻璃上的曲率半径的差异的图。

图4是表示信息显示装置与驾驶员的视点位置的关系的图。

图5是表示太阳光、前窗玻璃与驾驶员的视点的关系的图。

图6是说明玻璃对S偏振光和P偏振光的反射率的图。

图7是表示光学系统的透镜数据的具体例的图。

图8是表示反射镜面的自由曲面系数的图。

图9是表示光学系统整体的概略结构图。

图10是将光学系统的一部分放大表示的概略结构图。

图11是表示光学系统的畸变量的图。

图12是表示光学系统的成像性能(光斑像)的图。

图13是表示信息显示装置的整体结构的放大图。

图14是示意性地表示包括反射型偏振片的光学元件的结构的图。

图15是说明反射型偏振片的作用的截面图。

图16是表示反射型偏振片的具体结构的截面图。

图17是表示防湿膜的效果的图。

图18是表示太阳光的光谱辐射照度的特性图。

图19是表示影像显示装置和光源装置的配置的结构图。

图20是表示光源装置的结构的概略结构图。

图21是表示光源装置内的光的传播的截面图。

图22是表示偏振变换元件的形状的概略结构图。

图23是表示合成扩散块的结构的概略图。

图24是表示导光体的详细结构的图。

图25是导光体光反射部(面)的放大图。

图26是导光体光反射部(面)的放大图。

图27是使用偏振变换元件作为导光体的结构图。

图28是防止太阳光到达影像显示装置的结构图。

图29是说明利用凹面反射镜得到虚像的原理的图。

具体实施方式

下面使用附图等详细说明本发明的实施例。本发明不限于以下说明，本领域技术人员能够在本说明书公开的技术思想范围内实施各种变更和校正。在用于说明本发明的全部图中，对具有相同功能的部分标注相同标记，有时省略重复的说明。

＜信息显示装置的概要＞

图1是表示本发明的一个实施例的信息显示装置的外围设备结构的概略结构图，此处，作为其一例，说明在汽车的前窗玻璃(也称挡风玻璃)上投影图像的信息显示装置100。

如图1所示，信息显示装置100是为了在驾驶员(观察者)的视点(eyepoint)8看来于本车前方形成虚像VI，而将经被投影部件6(本实施例中是前窗玻璃的内表面)反射的各种信息显示为虚像VI(Virtual Image)的装置，即所谓平视显示器装置。被投影部件6只要是信息能够投影到的部件即可，不仅是上述的前窗玻璃，也可以是叠像镜(combiner)(未图示)。即，信息显示装置100只要能够在驾驶员的视点8上于本车前方形成虚像供驾驶员观察即可，作为可显示为虚像的信息，当然也包括例如车辆信息和由监控摄像头或全景监视器等摄像机(未图示)拍摄的前景信息。

信息显示装置100在壳体7的内部设置有光源装置10、影像显示装置4、凹面(自由曲面)反射镜1、校正用的透镜元件2和在校正用的透镜元件2与影像显示装置4之间防止太阳光被凹面反射镜1会聚而返回到影像显示装置4的光学元件(未图示)，其中，影像显示装置4投影用于显示信息的影像光，凹面(自由曲面)反射镜1使显示在影像显示装置4上的影像向着被投影部件6反射，透镜元件2用于校正在利用凹面反射镜1形成为虚像时产生的畸变和像差。

信息显示装置100包括用于控制影像显示装置4并驱动光源装置10(背光源)的控制装置40。包括影像显示装置4和光源装置10等在内的光学部件即为后文所述的虚像光学系统，其中包括使光反射的凹面反射镜1。该光学部件上反射的光经被投影部件6反射后去往驾驶员的视点8。作为上述影像显示装置4，除了具有背光源的液晶显示元件(LCD)之外，还有自发光的荧光显示管(VFD)等。

也可以代替上述影像显示装置4而是通过投影装置在屏幕上显示影像，利用上述凹面反射镜1使之成为虚像并在被投影部件6即前窗玻璃或叠像镜上反射而去往驾驶员的视点8。作为这样的屏幕，例如可以利用二维状地配置有微透镜的微透镜阵列构成。

此处，为了减少虚像的畸变，凹面反射镜1可以为这样的形状，其中，在图1所示的上部(使光线在前窗玻璃6上的与驾驶员的视点8的距离相对较短的部分的下方反射的区域)相对地减小曲率半径以增大放大率。另一方面，在下部(使光线在前窗玻璃6上的与驾驶员的视点8的距离相对较长的部分的下方反射的区域)相对地增大曲率半径以减小放大率。另外，通过使影像显示装置4相对于凹面反射镜1的光轴倾斜，来降低因校正上述虚像倍率的差异而产生的畸变本身，从而能够实现更好的校正。

另一方面，乘用车的前窗玻璃6如图2、图3所示，车体垂直方向的曲率半径Rv与水平方向的曲率半径Rh不同，通常具有Rh＞Rv的关系。因此，若采用前窗玻璃6作为反射面，则其构成凹面反射镜1的超环面。从而，本实施例的信息显示装置100中，凹面反射镜1的形状在水平方向和垂直方向采用了不同的平均曲率半径，以校正受前窗玻璃6的形状影响的虚像倍率，即校正前窗玻璃6的垂直方向与水平方向的曲率半径的差异。此时，凹面反射镜1的形状如果是关于光轴对称的球面或非球面(由以下式2表示)形状，则其是从光轴起的距离r的函数，不能个别地控制较远部位的水平截面和垂直截面形状。因此，优选采用以下式1所示的自由曲面形状，按从反射镜面的光轴起的面坐标(x，y)的函数进行校正。

回到图1，在影像显示装置4与凹面反射镜1之间，作为透射型的光学部件进一步配置了透镜元件2，控制光线向凹面反射镜1的出射方向。由此，与凹面反射镜1的形状相应地进行畸变像差的校正，同时实现虚像的像差校正——其中包括因上述前窗玻璃6的水平方向的曲率半径与垂直方向的曲率半径的差异而产生的像散。

另外，为了进一步提高像差校正能力，也可以将上述透镜元件2改为多片透镜。或者，代替透镜元件2而配置曲面(自由曲面)反射镜，在使光路折返的同时控制光线在凹面反射镜1上的入射位置，由此也能够减小畸变像差。进而，也可以在凹面反射镜1与影像显示装置4之间设置为了提高像差校正能力而优化设计的光学元件。另外，通过改变上述透镜元件2的光轴方向的厚度来改变凹面反射镜1与影像显示装置4的光学距离，除了原本的像差校正之外，还能够使虚像的显示位置从远处连续地变化至近处。

另外，也可以将影像显示装置4配置成相对于凹面反射镜1的光轴法线倾斜，来校正虚像的上下方向的倍率差异。进而，也能够在凹面反射镜1与影像显示装置4之间，设置将通过前窗玻璃6后被凹面反射镜1会聚的太阳光中的可见光波段的P偏振光以及紫外线波段和红外线波段的光反射或吸收的光学元件(此处未图示)，减小返回至影像显示装置4的光量。

另一方面，作为导致信息显示装置100的画质降低的因素，已知的是，从影像显示装置4向凹面反射镜1出射的影像光线在配置于途中的透镜元件2的表面反射而返回影像显示装置4，并再次反射而与原本的影像光叠加，导致画质降低。因此，本实施例在透镜元件2的表面形成防反射膜来抑制反射。进而，对透镜元件2的影像光入射面和出射面的某一方或双方的透镜面形状实施限制，使得上述反射光不会被聚焦在影像显示装置4的一部分(例如为凹面冲向影像显示装置4的形状)。

进而，本申请发明人对设置在透镜元件2的表面的防反射膜的特性进行了研究。其结果是，通过实验确认了，通过将视感度最高的绿色波段的反射率抑制在0.2％以下、将红色波段的反射率抑制在0.6％以下、将蓝色波段的反射率抑制在1.0％以下，则即使太阳光在光学元件的表面反射也不会对虚像的画质造成影响。

另外，在影像显示装置4中，除了为了吸收来自上述透镜元件2的反射光而与液晶面板接近地配置的第一偏振片之外，还将第二偏振片从液晶面板分离地配置。然后，通过使用后述的产生特定方向的偏振光的本实施例的光源装置，与通常的液晶影像显示元件附带的2片偏振片的情况相比，能够使偏振度提高10倍程度，能够大幅提高对比度性能。进而，在通过前窗玻璃6后的太阳光被凹面反射镜1会聚而入射到液晶面板时，通过用第一、第二偏振片进行吸收或反射来减小其光量，能够提高液晶面板的可靠性。

另一方面，如图4所示，在上述透镜元件2与凹面反射镜1之间，配置具有使P偏振成分反射的功能的光学元件3(也称为光学单元)。光学元件3被配置成相对于由凹面反射镜1和影像显示装置4形成的光轴倾斜。由此，使从前窗玻璃6入射的太阳光的P偏振成分反射而会聚在偏离凹面反射镜1的位置，从而反射光不会返回至驾驶员的视点8，不会对汽车的驾驶造成妨碍。

影像显示装置4对于来自仅得到特定偏振光的光源的光，用液晶显示元件与影像信号相应地对其进行亮度调制，所以结果得到的影像光是S偏振光。上述光学元件3(反射型偏振片)因为还具有使S偏振的影像光透过而提高偏振度的作用，所以可知，其也具有提高驾驶员观看的影像的对比度性能的优点。另外，影像光中在透镜元件2的表面上全反射的光因为从S偏振光变化为P偏振光，所以会在上述光学元件3上反射而不会对驾驶员观看的影像造成不良影响。

接着，作为影像显示装置4，如果在为了吸收来自上述透镜元件2的反射光而与液晶面板接近地配置的第一偏振片之外，还与液晶面板分离地配置第二偏振片，则能够减轻画质的降低。另外，对于液晶面板的背光源，以使得影像光效率良好地入射到凹面反射镜1的入瞳的方式控制对液晶面板入射的光的入射方向。此时，通过减小对液晶面板入射的光束的发散角，则不仅能够使影像光效率良好地去往驾驶员的视点，还能够得到对比度高、可辨识性好的影像。影像的与发散角对应的对比度性能在水平方向上更显著，±20度以内可得到优秀的特性。为了进一步提高对比度性能，可以使用±10度以内的光束。

另一方面，作为光源装置10优选采用产品寿命长的固体光源。尤其是，优选使用周围温度的变动引起的光输出变化较小的发光二极管(LED：Light Emitting Diode)和设置有减小光的发散角的光学单元的偏振分束器(PBS：Polarizing Beam Splitter)进行偏振变换。

在液晶面板的背光源一侧(光入射面)和透镜元件2一侧(光出射面)配置有此处未图示的偏振片，由此提高影像光的对比度。作为在背光源一侧(光入射面)设置的偏振片，通过采用偏振度高的碘系偏振片能够得到高对比度。另一方面，通过在透镜元件2一侧(光出射面)使用染料系偏振片，即使在有外部光入射的情况和环境温度较高的情况下，也能够得到较高的可靠性。

在使用液晶面板作为影像显示装置4的情况下，尤其是驾驶员佩戴了偏振太阳镜的情况下，会发生特定的偏振光被阻挡而看不到影像的问题。为了防止该问题，优选在配置于液晶面板的透镜元件2一侧的偏振片的光学元件一侧配置λ/4波片，由此将统一在特定偏振方向上的影像光变换为圆偏振光，或者使得偏振轴与偏振太阳镜的偏振方向不同。

回到图1，对影像投影以外的部分进行说明。控制装置40从导航系统61取得与本车正在行驶的当前位置对应的道路的限速和车道数、导航系统61中设定的本车的预定移动路径等各种信息，将其作为前景信息(即，用上述虚像在本车的前方显示的信息)。

驾驶辅助ECU(Electronic Control Unit)62是根据作为周围监视装置63的监视结果检测出的障碍物，来对驱动系统和控制系统进行控制的驾驶辅助控制用的装置。驾驶辅助控制例如包括巡航控制、自适应巡航控制、预防碰撞安全、车道保持辅助等公知技术。

周围监视装置63是监视本车周围的状况的装置。作为一例，是基于拍摄本车周围得到的图像来检测本车周围存在的物体的摄像机，和基于探测波的收发结果来检测本车周围存在的物体的探测装置等。

控制装置40取得来自这样的驾驶辅助ECU62的信息(例如到前方车辆的距离和前方车辆的方位、障碍物和标志的所在位置等)作为前景信息。进而，对控制装置40输入点火(IG)信号和本车状态信息。控制装置40在输入了点火信号时起动。本车状态信息是用各种传感器取得的车辆信息，例如包括表示内燃机的燃料的剩余量和冷却水的温度等已达到预先规定的异常状态的警告信息。另外，也包括方向指示灯的操作结果和本车的行驶速度，进而也包括挡位信息等。以上是本实施例的包括信息显示装置100的整个系统的结构。

＜装置内太阳光的进入及其抑制原理＞

接着，说明车辆驾驶席处的太阳光对信息显示装置内的进入。

图4表示车辆的驾驶席附近的状态。信息显示装置100在前窗玻璃6的下方例如配置在包含速度计等计量仪表的仪表盘42的背面侧(后方的发动机盖一侧)，其中前窗玻璃6安装在构成车身的发动机盖44和顶棚板45之间。另外，该图中示出了车辆的方向盘43、驾驶员的视点8，并且在车辆的上方示出了白天的太阳50。另外，图5表示图4的状态下的尤其是太阳50、前窗玻璃6与驾驶员的视点8的关系。

图4和图5中，从信息显示装置100出射的影像光如实线箭头所示，在上述前窗玻璃6或叠像镜(未图示)上反射而入射到观察者的视点8。

另一方面，来自太阳50的强光如空心箭头所示，相对于车辆的前窗玻璃6以入射角θ入射，其一部分被前窗玻璃6反射之后，剩余的光通过设置在信息显示装置100的上部的开口部41进入该装置的内部。此处，太阳光等自然光以P偏振光与S偏振光混合的状态存在。此时，尤其是入射角θ在50度以上时，太阳光的S偏振成分(S光)大部分在前窗玻璃6上反射。结果是，进入信息显示装置100内的太阳光大多是P偏振成分(P光)。其理由在于玻璃的反射率表现出如图6所示的入射角依赖性。即，在对前窗玻璃6的入射角θ超过50度的区域中，玻璃面上的反射率按照S偏振光和P偏振光而不同，S偏振光的折射率比P偏振光大。

在本实施例中，基于上述本申请发明人的发现，考虑了通过前窗玻璃6进入的太阳光大多是P偏振成分。即，发明的基础在于，为了抑制进入信息显示装置100内的包括太阳光的外部光，尤其是减少P光成分是有效的，此外，作为从影像显示装置100投影的影像光，使用S光成分是有效的。

＜信息显示装置的光学系统的具体的实施例＞

图7表示构成信息显示装置100的光学系统的透镜数据的具体例。在透镜数据中，曲率半径用正号表示曲率半径的中心位于行进方向上的情况，面间距离表示从各面的顶点位置到下一个面的顶点位置的光轴上的距离。另外，在反射光学系统中，面间距离为负值的位置上曲率半径的符号反转。

“偏心”是X轴方向、Y轴方向、Z轴方向各自的值，“倾斜”是绕X轴的旋转、绕Y轴的旋转、绕Z轴的旋转，“偏心和倾斜”在该面上按先偏心后倾斜的顺序作用，“基本偏心”指的是，在“偏心和倾斜”作用后的新坐标系上的面间距离的位置处配置下一个面。“偏心与回归”的偏心和倾斜仅在该面中作用，不影响下一个面。另外，绕X轴的旋转在从X轴正方向看来顺时针时为正，绕Y轴的旋转在从Y轴正方向看来顺时针时为正，绕Z轴的旋转在从Z轴正方向看来逆时针时为正。

玻璃材料名“50.30”表示折射率1.50、阿贝数30的材料，玻璃材料名“52.649”表示折射率1.52、阿贝数60的材料。本实施例中，通过使凹面反射镜和折返镜成为自由曲面形状，来在确保远心性的基础上，实现如后所述良好的畸变性能和光斑图。

图8表示图7的透镜数据中的反射镜面的自由曲面系数。此处，自由曲面系数是根据式1求出的。

自由曲面系数Cj是关于各光轴(Z轴)非旋转对称的形状，是由圆锥项的成分和X、Y多项式的项的成分定义的形状。例如，在X是2次(m＝2)且Y是3次(n＝3)的情况，对应于j＝{(2+3)2+2+3×3}/2+1＝19即C19的系数。另外，自由曲面的各光轴的位置，由图7的透镜数据中的偏心和倾斜的量决定。

图9是表示光学系统整体的配置的图，(a)是从水平方向(X轴方向)观察的图，(b)是从垂直方向(Y轴方向)观察的图。进而，图10是其主要部分放大图。如图10所示，目视光学系统5是从液晶显示面板4一侧起，由偏振单元51、凹透镜52、折返镜53、正光焦度的凹面反射镜54与前窗玻璃6排列配置而构成的。对于偏振单元51，选择用于抑制在特定条件(入射角度)下进入装置内的太阳光的P光成分来保护液晶显示面板4的偏振片。尤其是，为了减轻偏振片因太阳光而受到的损伤，选择反射型偏振片较好。本实施例中，通过使凹面反射镜54和折返镜53成为自由曲面形状，在确保远心性的基础上，实现了良好的畸变性能和成像性能(光斑像)。

作为本实施例的目视光学系统的各项参数，按水平方向、垂直方向的顺序在下面表示出eyebox(眼动范围)尺寸、视野角等值。

eyebox尺寸130×40mm

液晶显示面板上的影像光的有效尺寸68.0×25.2mm

虚像尺寸3500×943mm

视野角(全视角)10.0×2.7度

俯角2.376度

虚像距离20.0m

另外，对本实施例的信息显示装置100的光学性能进行说明。图11是表示信息显示装置的畸变性能的图。给出了eyebox内的各位置上的畸变量。图12用光斑像表示了信息显示装置的成像性能。给出了视野范围内的各位置上的各颜色的光斑像。如这些结果所示，能够得到良好的畸变性能和成像性能(光斑像)。另外，本实施例中，将照明光学系统配置成相对于液晶显示面板4倾斜14度。从而，根据本实施例，能够利用使用了凹透镜52和凹面反射镜54的投影光学系统，提供虚像距离较大的信息显示装置100。

＜信息显示装置的具体的实施例＞

接着，对基于上述发现而构成的信息显示装置100的更具体的光学系统的结构进行说明。

图13放大地表示了信息显示装置100的整体结构，如上所述，从下游侧起依次设置了投影经前窗玻璃6形成虚像的影像光的凹面反射镜1、用于校正此时产生的畸变和像差的校正用的透镜元件(透镜组)2、用于抑制(反射)P光成分的光学元件3、影像显示装置4、构成背光源的光源装置10。另外，本结构表示的是不需要折返镜53(参照图10)的短光路的光学系统的例子。此处，光学元件3是用于抑制进入信息显示装置100内部的太阳光的P光成分的元件，在透镜元件2与影像显示装置4之间设置了反射型偏振片。由此，除了设置在影像显示装置4的液晶面板的光入射出射侧的两个面上的偏振片的偏振度之外，还加上了反射型偏振片的偏振度，所以能够得到高对比度的影像。另外，该光学元件3(反射型偏振片)被配置成相对于上述虚像光学系统的光轴倾斜，所以反射光不会经由前窗玻璃6进入驾驶员的眼睛，不会妨碍驾驶。

首先，投射影像光的凹面反射镜1具有在反射可见光(波长：约400～700nm)的同时，除去对信息显示装置而言不需要且对装置会造成损伤的光成分的功能。例如，使其具有从包括各种波长光谱的太阳光中除去红外线(IR)和紫外线(UV)等的功能。此时，通过使可见光的反射率为95％以上，能够实现光利用效率高的虚像光学系统。

接着，图14是示意性地表示作为光学元件3的反射型偏振片的结构的纵截面图。作为光学元件3的基板3a，为了使上述太阳光中的可见光波段的波长的光不被基板3a吸收，使用透明性高的材料。然后，在基板3a的表面形成反射型偏振片3b。

作为得到反射型偏振片3b的方法，有现有的在玻璃基板上用光刻成膜工艺形成铝图案的方法(1)。除此以外，近年来，已知一种通过纳米压印形成铝图案，而得到比(1)更低价格的反射型偏振片的方法(2)。作为(2)的代表，例如有旭化成E-Materials公司的反射型偏振薄膜WGF(注册商标)。

关于旭化成E-Materials公司的反射型偏振片的制造方法，根据该公司的技术资料可知，是在TAC薄膜的表面用纳米压印法以卷对卷工艺对紫外线固化树脂通过印刷而赋形，并在其表面(包括侧面)形成铝膜来得到反射型偏振片。此时得到的偏振特性(平行光线透射率和正交透射率)与上述(1)的反射型偏振片同样地，由形成的突起部的高度和间距唯一地决定。以下，使用附图说明应用了通过(2)的方法实现的价格低、价格优势大的例如上述反射型偏振片WGF(注册商标)的情况下的问题及其解决方法。

图14、图15、图16是表示反射型偏振片的结构的截面图。如这些图所示，本实施例中，在太阳光入射一侧设置反射型偏振片3b。更具体而言，在基板3a上用粘结剂或粘着剂3h粘着反射型偏振片3b(参照图15)。然后，为了提高包括基板3a在内的反射型偏振片3b的光线透射率，在反射型偏振片3b的表面和粘着面的对面，可以形成SiO(氧化硅)膜作为具有增透效果的防湿膜3d。但是，在基板3a为玻璃基材的情况下，设置一般的防反射膜即可。

更好的是，上述防湿膜3d将膜厚设定为相当于波长的1/4以具有防反射特性。此时，从作为信息显示装置100的光源使用的LED出射的出射光中，大部分处于波长450nm至650nm的范围，所以可以将兼有中心波长550nm的防反射作用的防湿膜3d的膜厚设定为130nm至145nm之间。另一方面，在基板3a的与设置反射型偏振片3b的面相对的面，能够通过形成防反射膜3c来减少产生不需要的光。

如图15所示，影像光可以按照从反射型偏振片3b的粘贴面的相反一侧入射的方式配置在光路中。其理由是，如上所述入射到车内的太阳光大部分是P偏振光，所以在反射型偏振片3b上反射的反射光的光路如下所述。(1)在光路上正常返回，并在前窗玻璃6上反射而成为返回至驾驶员一侧的正反射光。(2)除此以外，从更斜方向入射的太阳光在反射型偏振片3b的侧面反射而成为杂散光。为了减少该光，在基板3a的太阳光入射面上设置防反射膜3c，由此减少在反射型偏振片3b的入射出射面上产生的反射光，抑制眩光产生，由此减轻画质降低。另外，因为反射型偏振片3b具有以下所述的结构，所以相对于基板3a最好设置在太阳光入射一侧。

图16是表示本实施例的反射型偏振片3的具体结构的截面图。在玻璃基板3a的一个面上，用粘结剂或粘着剂3h粘着固定反射型偏振片3b。作为反射型偏振片3b，例如使用由旭化成E-Materials公司销售的反射型偏振片WGF(注册商标)。此处，关于反射型偏振片WGF(注册商标)的制造方法，其技术资料记载的是，在作为基材的TAC(三乙酰纤维素)薄膜3f的表面，用纳米压印法以卷对卷对紫外线固化树脂3j通过印刷而赋形，并在其表面(包括侧面)形成铝膜3k来得到反射型偏振片3b。

一般而言，该TAC薄膜存在因太阳光中所含的紫外线而变黄、透射率大幅降低等可靠性上的问题。于是，本申请发明人在上述反射型偏振片3b的结构中，如图16所示，用丙烯酸系紫外线固化树脂3j覆盖反射型偏振片3b的整个面，并采用使粘贴了反射型偏振片3b的面朝向太阳光入射侧的配置。即，因为以覆盖TAC薄膜3f的方式配置了丙烯酸系紫外线固化树脂3j，所以能够用它吸收太阳光的紫外线成分，防止TAC薄膜3f因紫外线成分而引起的劣化。

另外，作为形成图16中的防湿膜3d的条件，本申请发明人考虑了成膜后的稳定性，着眼于成膜时的炉内温度，发现了最优条件。在防湿膜3d的成膜工序中，可能会因反射型偏振片3b的基材即TAC(三乙酰纤维素)薄膜3f的线膨胀系数与丙烯酸系紫外线固化树脂3j的线膨胀系数的差而产生应力，导致丙烯酸系紫外线固化树脂3j从TAC薄膜3f上剥离。为了防止该情况，通过低温下的蒸镀或溅射来在表面形成SiO(氧化硅)膜作为防湿膜3d。此时的蒸镀装置或溅射装置的炉内温度优选在基板附近为70℃以下，而如果在50℃以下进行蒸镀或溅射，则能够不改变反射型偏振片3b的结构地更稳定地维持性能。

更好的是，此时形成的防湿膜3d的膜厚如上所述设定为相当于透射光中所含波长的1/4以具有防反射特性。同样地，通过在粘贴反射型偏振片3b的基板3a的对面形成防反射膜3c，能够减少产生不需要的光。另外，如上所述，如果在与设置反射型偏振片3b的面的相对面上设置多层防反射膜3c来得到增透效果，则可以减小界面反射，不会损害显示的影像的画质。

图17是表示防湿膜3d的效果的图。将上述防湿膜3d对水分的阻挡性的评价样本放置在85℃、85％RH的高温/高湿环境下，作为相对值来评价透射率与初始值相对的变化。此时，将防湿膜3d的膜厚作为参数进行评价。其结果是，与无保护膜相比，越是增大防湿膜3d的厚度，透射率的降低(劣化)越少，相对于没有保护膜的样本(仅有反射型偏振片)，膜厚20nm时经过1500小时的时间点的透射率劣化减轻6％左右。进而，在能够得到增透效果的140nm前后的膜厚下，能够使初始透射率改善1.5％左右，经过1500小时后的相对值劣化减小为4％(未图示)。另一方面，在防湿膜3d的膜厚超过500nm、长期放置在气氛超过90℃的高温下的情况下，由于防湿膜3d与TAC薄膜3f、紫外线固化树脂3j的线膨胀系数不同，3个部件之间产生的应力增大，导致不能维持形状。

另外，作为上述反射型偏振片3b的基板3a，除了玻璃基板之外能够选择透明性高的基板。另外，也可以将上述反射型偏振片3b设置在塑料制的非球面透镜和自由曲面透镜上。此时的透明度高的材料，有(1)日本瑞翁株式会社的ZEONEX(注册商标)、(2)聚碳酸酯、(3)丙烯酸树脂等。(1)的ZEONEX(注册商标)吸水率大致是0％且热变形温度高，是最优的但价格高。(3)的丙烯酸树脂成形性最高且价格低，但使用时为了抑制吸湿而需要设置防湿膜。

进而，在形成于信息显示装置100的上部的开口部41(参照图13)，也可以设置具有抑制/除去上述红外线和紫外线中的至少一者的功能的透光板(未图示)。该透光板除了红外线和紫外线的抑制功能之外，还能够具有防止外部的尘埃进入信息显示装置100内部的功能。

这样，能够除去从开口部41进入信息显示装置100内部的包含大量光谱成分的太阳光中的该信息显示装置100不需要的成分，主要有选择地取出可见光成分。在图18中表示了太阳光的光谱辐射照度的特性。

接着，图29是说明信息显示装置中用凹面反射镜得到虚像的原理的图。通过将物点AB相对于凹面反射镜1′的光轴上的点O配置在焦点F(焦距f)的内侧，能够得到由凹面反射镜1′形成的虚像。此处，为了便于说明，将凹面反射镜1′视作具有相同的正光焦度的凸透镜，表示了物点、凸透镜(此处为了便于说明，记作凹面反射镜)和生成的虚像的关系。

在驾驶员观察信息显示装置产生的虚像的情况下，期望能够同时确保在前窗玻璃6上部反射而被驾驶员看到的虚像(要叠加在远方的风景上的像)，和在前窗玻璃6下部反射而被驾驶员看到的虚像(要叠加在附近的风景上的像)的聚焦性能。为此，对于影像显示装置(图29中对应于AB，本实施例中是液晶面板)和凹面(自由曲面)反射镜1′的光轴LL′，可以使影像显示装置(AB)倾斜。这也是为了同时满足由液晶面板和凹面(自由曲面)反射镜1′产生的虚像的倍率M＝b/a。

根据以上信息显示装置100的光学结构，能够利用上述光学元件3有效地减少经由前窗玻璃6进入装置内部的太阳光中的P光成分(p偏振光)。即，利用光学元件3，防止通过上部的开口部41进入信息显示装置100内部的太阳光对配置在该内部的影像显示装置4和周围的偏振片等造成碳化等不良影响。由此，能够减轻对液晶显示元件和偏振片的损伤，抑制太阳光引起的信息显示装置100的性能降低。另外，通过在光学元件3上设置防湿膜，能够减小水分和尾气等中含有的硫化物等对影像显示装置4和周围的偏振片等的不良影响。

＜影像显示装置的光源装置＞

如上所述，在信息显示装置100的光学系统中，经由前窗玻璃6从外部入射到装置内的太阳光被上述光学元件3衰减。与此同时，用于生成显示在本车前方的各种影像信息的虚像的影像光如上述图4和图5中实线箭头所示，从影像显示装置4出射并经由透镜元件2和凹面反射镜1到达前窗玻璃6。此时，影像光虽然也通过上述光学元件3，但如上所述，该影像光利用的是S光成分(s偏振光)。

为此，下面详细说明用于生成S光成分的影像光的影像显示装置4及其光源装置10。

图19是表示影像显示装置4和光源装置10的配置的结构图。此处，与作为影像显示装置4的液晶显示元件一起，在其下方用展开立体图表示了构成其光源的光源装置10。

光源装置10包括光源装置壳101，其例如由塑料等形成，内部收纳有后述的LED、准直器、合成扩散块、导光体等。在其上表面安装了作为影像显示装置4的液晶显示元件。另外，在光源装置壳101的一个侧面，安装了设置有作为半导体光源的LED元件及其控制电路的LED电路板102，并且在该LED电路板102的外侧面安装有用于冷却上述LED元件和控制电路产生的热的散热器103。

另一方面，安装在光源装置壳101的上表面上的作为影像显示装置4的液晶显示元件，由液晶显示面板框架401、安装在该框架上的液晶显示面板402、以及与该面板电连接的柔性配线电路板(FPC：Flexible Printed Circuits)403构成。即，液晶显示面板402如后所述，与作为固体光源的LED元件一起，按照来自构成电子装置的控制电路(此处未图示)的控制信号，来生成并控制要显示的影像。

接着，对于光源装置10的内部结构，即收纳在光源装置壳101内的光学系统，下面参照附图进行详细说明。

图20是表示光源装置10的结构的概略结构图。另外，图21是表示光源装置10内的光的传播的截面图。图22是表示光源装置10内的偏振变换元件的概略结构图。这些例子中表示了构成光源的多个(本例中是2个)LED14a、14b，它们相对于LED准直器15安装在规定的位置上。LED准直器15各自例如由丙烯酸树脂等透光性的树脂形成。该LED准直器15如图21所示，具有由大致抛物线的截面旋转得到的凸圆锥形状的外周面156，并且在其顶部具有凹部153，该凹部153的中央部形成有凸部(即凸透镜面)157。此外，在其平面部的中央部具有向外侧凸出的凸透镜面(或者，也可以是向内侧凹陷的凹透镜面)154。另外，LED准直器15的圆锥形外周面(抛物面)156被设定在可使从LED14a、14b向周围方向出射的光于其内部发生全反射的角度范围内，或者在该外周面上形成有反射面。

另一方面，LED14a、14b被分别配置在其电路基板即LED电路板102的表面上的规定位置处。该LED电路板102相对于LED准直器15以其表面上的LED14a或14b分别位于其凹部153的中央部的方式配置并固定。

采用该结构，利用上述的LED准直器15，从LED14a、14b发出的光之中的尤其是从其中央部分朝向上方(图中右方)发出的光被构成LED准直器15的外形的2个凸透镜面157、154会聚而成为平行光。此外，从其他部分朝向周围方向出射的光会被形成LED准直器15的圆锥形外周面的抛物面反射，同样地会聚而成为平行光。换言之，利用LED准直器15——其中央部构成凸透镜且其周边部形成抛物面，能够将LED14a、14b产生的大致全部的光提取为平行光，能够提高所产生的光的利用效率。

如图20、图22所示，在LED准直器15的光的出射侧设置了偏振变换元件21。该偏振变换元件21的结构是，由截面为平行四边形的柱状(下称平行四边形柱)的透光性部件和截面为三角形的柱状(下称三角形柱)的透光性部件组合在一起，在与来自LED准直器15的平行光的光轴正交的面上，平行地、阵列状地排列有多个。此外，在这些阵列状排列的相邻透光性部件间的界面上，交替设置有偏振分束(PBS)膜211和反射膜212，并且，在入射到偏振变换元件21并透过PBS膜211的光所出射的出射面上，设置有1/2λ相位片213。

在该偏振变换元件21的出射面上还设置有图20所示的矩形状的合成扩散块16。即，从LED14a或14b出射的光在LED准直器15的作用下成为平行光入射到合成扩散块16。图23是表示合成扩散块16的结构的概略图。入射到合成扩散块16的光被出射侧的纹理161扩散后，到达图20所示的导光体17。

图20中，在合成扩散块16的出射面一侧，隔着第一扩散片18a设置有截面大致三角形的棱柱状的导光体17，在其上表面安装有第二扩散片18b。由此，上述LED准直器15的水平光在该导光体17的作用下向图中的上方反射，被引导到液晶显示元件的入射面。此时，入射光的强度通过上述第一和第二扩散片18a、18b变得均匀化。

图24是表示导光体17的详细结构的图。其中，(a)是表示导光体17的整体的立体图，(b)是其截面图，(c)和(d)是表示截面的细节的局部放大图。

导光体17例如是由丙烯酸树脂等透光性的树脂形成为截面大致三角形(参照图24的(b))的棒状的部件。如图24的(a)所示，包括与合成扩散块16(参照图20)的出射面隔着第一扩散片18a相对的导光体光入射部(面)171、形成斜面的导光体光反射部(面)172和隔着第二扩散片18b与液晶显示元件的液晶显示面板402(参照图19)相对的导光体光出射部(面)173。

另外，如图24中(c)和(d)的局部放大图所示，在该导光体17的导光体光反射部(面)172上，大量的反射面172a和连接面172b交替形成为锯齿状。而且，反射面172a(图中向右上升的线段)与图中用点划线表示的水平面形成αn(n为自然数，本例中例如是1～130)，作为其一例，此处将αn设定为43度以下(但是在0度以上)。

另一方面，连接面172b(图中向右下降的线段)相对于反射面形成βn(n为自然数，本例中是1～130)。即，反射部的连接面172b倾斜于这样的角度，在该角度下，连接面172b在后述散射体的半值角的范围位于入射光的阴影内。如后所述，αn是反射面仰角，βn是反射面与连接面的相对角度。作为其一例，将相对角度βn设定为90度以上(但是在180度以下)，在本例中各自全部相等(β1＝β2＝β3＝……＝β130)。

图25和图26是导光体17的导光体光反射部(面)172的放大图。此处为便于说明，与导光体17的大小相比，相对地放大表示了反射面172a和连接面172b的大小。首先，如图26的(b)所示，在导光体17的导光体光入射部(面)171上，使主要的光线在入射到反射面172a上的入射角增大的方向上偏转δ。即，导光体光入射部(面)171形成为向光源一侧倾斜的弯曲的凸形状。由此，来自合成扩散块16的出射面的平行光经由第一扩散片18a扩散并入射，由图中可知，在导光体光入射部(面)171的作用下，在向上方略微弯折(偏转)的同时到达导光体光反射部(面)172。

在导光体光反射部(面)172上，大量的反射面172a和连接面172b交替形成为锯齿状。来自第一扩散片18a的扩散光在各个反射面172a上全反射而去往上方，进而经由导光体光出射部(面)173和第二扩散片18b(图25所示)，作为平行的扩散光入射到液晶显示元件的液晶显示面板402。因此，反射面仰角αn被设定为使得各反射面172a相对于上述扩散光为临界角以上的角度。另一方面，反射面172a与连接面172b的相对角度βn如上所述被设定为一定的角度，优选为90度以上的角度。

采用上述结构，各反射面172a相对于上述扩散光始终为临界角度以上的角度，所以即使不在导光体光反射部172上形成金属等反射膜也能够发生全反射，能够实现低成本的光源装置10。

另外，反射面仰角αn被设定为随着从导光体光反射部(面)172的下部向上部移动而逐渐略微增加的值。这是因为，透过液晶显示元件的液晶显示面板402后的光具有一定程度的发散角，所以尤其是透过液晶显示面板402的周边部后的光的一部分会被配置在下游的反射镜的边缘遮挡而发生所谓暗角(边缘减光)，需要防止这样的现象。即，如图25的光线30所示，通过采用使周边部的光线略微向中心轴方向偏转的结构来防止暗角。

另外，图25中，Lr1、Lr2、Lr3……表示反射面172a在水平面上的投影长度，Lc1、Lc2、Lc3……表示连接面172b在水平面上的投影长度，使反射面172a与连接面172b的投影长度的比率Lr/Lc能够随位置而改变。入射到导光体17的主要光线30的强度分布不一定与液晶显示面板入射面上要求的强度分布一致。于是，利用反射面172a与连接面172b的比率Lr/Lc来调整强度分布。越提高该比率，则越能够提高该部分的反射光的平均强度。一般而言，入射到导光体17的光源30在中央部容易较强。为了对此进行校正，使上述比率Lr/Lc随位置而不同，尤其是在中央部使其减小。由于采用了上述比率Lr/Lc随位置而不同的结构，和上述反射面仰角αn随位置而不同的结构，所以表示导光体光反射部172的大致形状的包络线172c如图25所示表现为曲线形状。

进而，关于反射面172a和连接面172b的投影长度Lr、Lc，使两者的和Lr+Lc在各位置上成为一定的值，并且为0.6mm以下。即，设定为Lr1+Lc1＝Lr2+Lc2＝……≤0.6mm的关系。通过采用该结构，能够使从导光体17的导光体光出射面173看来的反射面的重复间距相同。另外，因为该间距为0.6mm以下，所以与扩散片18a、18b的作用、效果叠加，在隔着液晶显示面板402观察的情况下，各个出射面看起来并不分离而是为连续面。由此，实现了隔着液晶显示面板402的空间亮度的均匀化，由此能够提高显示特性。即，根据本结构，能够使液晶显示面板402上的入射光强度分布均匀化。另外，若Lr+Lc的值过小，则不仅加工时间增大，而且难以精度良好地加工各反射面172a，所以Lr+Lc的下限值在实用上优选为0.2mm。

采用上述导光体17的导光体光反射部(面)172的形状，能够满足主要光的全反射条件，不需要在导光体光反射部172上设置铝等反射膜，能够使光高效率地反射，也不需要进行会导致制造成本上升的铝薄膜的蒸镀作业等，能够以更低成本实现明亮的S光成分(s偏振光)的光源。另外，将各相对角β设定成使得连接面172b位于经合成散射块16和扩散片18a扩散后的光线30的阴影内。由此，抑制了连接面172b上的不需要的光的入射，从而能够减少不需要的光的反射，实现特性良好的光源装置。

另外，根据上述导光体17，通过适当设定反射面仰角αn，能够自由地改变光轴方向上的导光体光出射面173的长度。由此，能够实现这样的光源装置，即，相对于导光体入射部(面)171，能够将导光体光出射面173的大小(面尺寸)适当变更为适合液晶显示面板402等装置的适当的大小(面尺寸)。由此，能够不依赖于构成光源的LED14a、14b的配置形状，使导光体光出射面173成为要求的大小，所以能够得到要求的大小的面状的发光源。进而，还确保了包括构成光源的LED14a、14b的配置在内的设计上的自由度，对于装置整体的小型化是有利的。

图27表示使用偏振变换元件作为上述导光体的情况。即，代替通常的透光性的树脂，利用偏振变换元件构成配置在合成扩散块16后方的导光体17，其表示为导光体17′。在导光体17′中，将三角形柱的透光性部件211′与平行四边形柱的透光性部件212′组合，在其边界面上形成了PBS膜211。PBS膜211使从LED14出射且经LED准直器15而成为平行光的入射光中的S偏振光(参照图中的标记(×))反射，但使P偏振光(参照图中的上下箭头)透射。在平行四边形柱的透光性部件212′的上表面形成了1/2λ相位片213，并且在其侧面形成了反射膜212。

根据该结构，从LED14出射且经LED准直器15而成为平行光的入射光，在由偏振变换元件构成的导光体17′的作用下，从该元件的上表面作为S偏振光向上方出射。即，该结构中，能够除去由通常的透光性树脂构成的导光体17，能够实现装置的大幅小型化和装置的制造成本的降低。

通过将上述的光源装置10用作影像显示装置4即液晶显示元件的光源装置，能够以更少的发光源(LED的数量、功耗)实现小型且高效率的模块化的S偏振光的光源装置。而且，能够利用上述凹面反射镜1和光学元件3除去不需要的红外线(IR)和紫外线(UV)，并且能够有效地减少会对影像显示装置4和周围的偏振片等造成碳化等不良影响的P光成分(p偏振光)。由此，能够实现可减轻太阳光引起的损伤、并且通过使用S光成分(s偏振光)而进行更优秀的信息显示的信息显示装置100。

如以上所详述，根据本实施例的信息显示装置100，能够在进一步提高光利用效率及其均匀的照明特性的同时，包括模块化的S偏振光的光源装置在内能够小型且低成本地制造。另外，在上述说明，说明了将偏振变换元件21安装在LED准直器15之后的情况，但本发明并不限定于此，通过设置在到达液晶显示元件前的光路中，也可以得到同样的作用、效果。

＜其他结构＞

根据上述信息显示装置100，在其工作期间，能够利用凹面反射镜1和光学元件3除去太阳光中不需要的IR光、UV光和P偏振光。但是，例如在车辆停止在停车场等且关闭发动机钥匙的状态下，该信息显示装置100的显示动作是不需要工作的。于是，在这样的状态下，将进入的太阳光从通常的光路中排除。即，使得通过上部开口部41进入信息显示装置100的内部而到达影像显示装置4及其前后配置的偏振片等的光路不通。

图28是表示使太阳光不到达影像显示装置4的结构例的图。这是在将信息显示装置100的各部件分解的状态下，从背面一侧观察的展开立体图。在壳体即外壳46、47的内部可转动地安装凹面反射镜1。凹面反射镜1的位置能够利用由电动机等构成的凹面反射镜驱动部48调整，使其移动至预先设定的位置，在该位置处，凹面反射镜将进入的太阳光向不会到达影像显示装置4的方向(与通常的光路不同的方向)反射。

即，在不使用信息显示装置100的情况下，以使太阳光不会返回至影像显示装置4的方式使凹面反射镜1旋转规定角度，由此防止被凹面反射镜1会聚的太阳光返回至影像显示装置4。另外，该凹面反射镜驱动部48的动作，是通过上述图1所示的控制装置40具备的CPU35执行预先保存在ROM34中的软件而实现的。

根据该结构，在进入的太阳光成为问题的车辆的停止状态下，尤其是在盛夏等时节的强烈太阳光下，能够更可靠地防止太阳光使信息显示装置100的光学部件即影像显示装置4和周围的偏振片以及光源装置10等发生破损、劣化的事态。

对以上描述的本实施例的信息显示装置的特征总结如下。在从凹面反射镜到影像显示装置(液晶面板)为止的虚像光学系统中：

(1)在白天的规定条件下，即使通过前窗玻璃后的太阳光成分(在叠像镜方式下，之后还要通过叠像镜)中的P偏振光被凹面反射镜会聚，也能够利用设置在光学系统内的P光成分抑制光学单元(元件)即反射型偏振片使其反射而不会返回至液晶面板和偏振片。

(2)在不使用信息显示装置的情况下，通过以使太阳光不会返回至影像显示装置的方式使凹面反射镜旋转规定角度，来防止被凹面反射镜会聚的太阳光返回至影像显示装置。

(3)通过设置使太阳光的一部分不返回至驾驶员的视点(眼睛)的光学元件，提供一种大幅改善了对包括太阳光在内的外部光的耐性和画质降低的信息显示装置。

(4)通过同时设置反射型偏振片和提供特定偏振的光的光源，能够提高影像光的偏振度，提高对比度性能。

(5)为了得到反射型偏振片对温度、湿度、硫化物等的高可靠性，在表面设置防湿膜(保护膜)，减轻因外部空气的影响引起的结构物的变化而造成特性劣化的状况。

以上详细叙述了各种实施例，但本发明不限定于上述实施例，包括各种变形例。例如，上述实施例中，为了易于理解地说明本发明而详细地说明了系统的整体，但并不限定于必须具备说明的全部结构。另外，能够将某个实施例的结构的一部分置换为其他实施例的结构，也能够在某个实施例的结构上添加其他实施例的结构。另外，对于各实施例的结构的一部分，能够追加、删除、置换其他结构。

附图标记说明

1……凹面反射镜，2……透镜元件，3……光学元件(反射型偏振片，P光成分抑制光学单元)，3a……基板(玻璃基板)，3b……反射型偏振片，3d……防湿膜，3h……粘结剂(粘着剂)，4……影像显示装置(液晶显示元件，液晶显示面板)，6……被投影部件(前窗玻璃)，7……壳体，8……eye point(观察者的视点)，10……光源装置，14……LED，15……LED准直器，16……合成扩散块，17……导光体，18a、18b……扩散片，21……偏振变换元件，41……开口部，48……凹面反射镜驱动部，100……信息显示装置，VI……虚像。

Claims (9)

1.一种利用虚像在投影面上显示影像信息的信息显示装置，其特征在于：

在局部设有开口部的壳体的内部，包括：

影像光生成单元，其生成用于显示影像信息的影像光；

影像光处理单元，其对来自所述影像光生成单元的影像光实施规定的光学处理；和

影像投影单元，其将来自所述影像光处理单元的影像光经由所述壳体的开口部投影到所述投影面上，使得观察者能够将影像信息在所述投影面的前方识别为虚像，

在所述壳体的内部的光路的一部分，作为有选择地使可见光波段的光的P偏振成分反射的单元，设置有通过将反射型偏振片利用粘结剂或粘着剂固定在透射性的基板上而得到的光学元件，其中，在所述反射型偏振片的表面设置有防湿膜。

2.如权利要求1所述的信息显示装置，其特征在于：

在所述光学元件的所述反射型偏振片的表面，设置了膜厚为130nm至145nm的所述防湿膜。

3.如权利要求1或2所述的信息显示装置，其特征在于：

所述反射型偏振片有选择地使可见光波段的光的P偏振成分反射，并且使S偏振成分以特定的透射率透射，由此增大来自所述影像光生成单元的影像光的偏振度，使对比度性能提高。

4.如权利要求1所述的信息显示装置，其特征在于：

在所述壳体的内部的光路上设置有抑制红外波段和紫外波段的光线中的至少一者的单元，

所述影像光生成单元包括有选择地利用S偏振光生成影像光的单元。

5.如权利要求1所述的信息显示装置，其特征在于：

所述影像光生成单元包括S偏振的固体光源。

6.一种利用虚像在投影面上显示影像信息的信息显示装置，其特征在于：

在局部设有开口部的壳体的内部，包括：

影像光生成单元，其生成用于显示影像信息的影像光；

影像光处理单元，其对来自所述影像光生成单元的影像光实施规定的光学处理；和

影像投影单元，其将来自所述影像光处理单元的影像光经由所述壳体的开口部投影到所述投影面上，使得观察者能够将影像信息在所述投影面的前方识别为虚像，

在所述壳体的内部的光路上，作为有选择地使可见光波段的光的P偏振成分反射的单元，设置有通过将反射型偏振片经由粘结剂或粘着剂固定在透射性的基板上而得到的光学元件，其中，所述基板由透射性树脂构成，能够利用其形状实现虚像的像差校正。

7.一种利用虚像在投影面上显示影像信息的信息显示装置，其特征在于：

在局部设有开口部的壳体的内部，包括：

影像光生成单元，其生成用于显示影像信息的影像光；

影像光处理单元，其对来自所述影像光生成单元的影像光实施规定的光学处理；和

影像投影单元，其将来自所述影像光处理单元的影像光经由所述壳体的开口部投影到所述投影面上，使得观察者能够将影像信息在所述投影面的前方识别为虚像，

在所述壳体的内部的光路上，作为有选择地使可见光波段的光的P偏振成分反射的单元，设置有通过将反射型偏振片经由粘结剂或粘着剂固定在透射性的基板上而得到的光学元件，其中，所述基板由透射性树脂构成，能够利用其形状实现虚像的像差校正，并且在所述反射型偏振片的表面设置有防湿膜。

8.如权利要求7所述的信息显示装置，其特征在于：

在所述光学元件的所述反射型偏振片的表面，设置了膜厚为130nm至145nm的所述防湿膜。

9.如权利要求7或8所述的信息显示装置，其特征在于：

所述反射型偏振片有选择地使可见光波段的光的P偏振成分反射，并且使S偏振成分以特定的透射率透射，由此增大来自所述影像光生成单元的影像光的偏振度，使对比度性能提高。

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