JP2023136360A - image projection device - Google Patents

image projection device Download PDF

Info

Publication number
JP2023136360A
JP2023136360A JP2022041944A JP2022041944A JP2023136360A JP 2023136360 A JP2023136360 A JP 2023136360A JP 2022041944 A JP2022041944 A JP 2022041944A JP 2022041944 A JP2022041944 A JP 2022041944A JP 2023136360 A JP2023136360 A JP 2023136360A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image
light
section
irradiation
projection device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2022041944A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
隆延 豊嶋
Takanobu Toyoshima
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koito Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koito Manufacturing Co Ltd filed Critical Koito Manufacturing Co Ltd
Priority to JP2022041944A priority Critical patent/JP2023136360A/en
Priority to PCT/JP2023/008021 priority patent/WO2023176507A1/en
Publication of JP2023136360A publication Critical patent/JP2023136360A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K35/00Arrangement of adaptations of instruments
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01Head-up displays

Abstract

To provide an image projection device with which it is possible to effectively suppress the temperature rise of an image irradiation unit due to external light and secure visibility when using polarizing sunglasses or the like.SOLUTION: Provided is an image projection device (100) that projects a projection image to a display unit in order to display a virtual image. The image projection device (100) comprises an image irradiation unit (11) that irradiates image light, and an irradiation optical unit (20) that irradiates image light as a projection image in the viewpoint direction via the display unit. The irradiation optical unit (20) is provided with a polarization unit (16) that passes light in the prescribed polarization direction of image light through, the image light irradiated from the irradiation optical unit (20) including P-polarized light for the display unit.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、画像投影装置に関し、特に画像照射部からの照射光を反射して視点に到達させる画像投影装置に関する。 The present invention relates to an image projection device, and more particularly to an image projection device that reflects irradiation light from an image irradiation unit to reach a viewpoint.

従来から、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。また、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。 2. Description of the Related Art Conventionally, an instrument panel that displays illuminated icons has been used as a device for displaying various information in a vehicle. Additionally, as the amount of information to be displayed increases, it has also been proposed to embed an image display device in the instrument panel or to configure the entire instrument panel with an image display device.

しかし、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り好ましくない。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)のような画像投影装置が提案されている。 However, since the instrument panel is located below the vehicle's windshield, in order for the driver to see the information displayed on the instrument panel, the driver must move his/her line of sight downwards while driving. Undesirable. Therefore, image projection devices such as a head-up display (HUD) have been proposed, which project an image onto the windshield so that the driver can read information when looking in front of the vehicle. .

図7は、従来の画像投影装置の構成を示す模式図である。図7に示したように従来の画像投影装置は、画像照射部1と、自由曲面ミラー2,3とを備えている。このような画像投影装置では、画像照射部1が画像を含んだ照射光L1を照射し、自由曲面ミラー2,3で照射光L1を反射させて、ウィンドシールド4を介して空間中に画像が結像するように運転者等の視点5の位置に到達させる。これにより、運転者等は視点5に入射した照射光L1によって、奥行き方向における結像位置に画像が表示されているように認識することができる。 FIG. 7 is a schematic diagram showing the configuration of a conventional image projection device. As shown in FIG. 7, the conventional image projection device includes an image irradiation section 1 and free-form mirrors 2 and 3. In such an image projection device, the image irradiation unit 1 emits irradiation light L1 containing an image, the free-form mirrors 2 and 3 reflect the irradiation light L1, and the image is projected in space through the windshield 4. It is made to reach the position of the viewpoint 5 of the driver or the like so that an image is formed. Thereby, the driver and the like can perceive that the image is displayed at the imaging position in the depth direction by the irradiation light L1 that has entered the viewpoint 5.

しかし図7に示した画像投影装置では、外部から太陽光などが外光LOとして入射してきた場合に、外光LOが自由曲面ミラー2,3によって画像照射部1の表面上に集光されてしまい、画像照射部1の温度が上昇して劣化する可能性があった。そこで、複数の自由曲面ミラー2,3の間で照射光L1を中間結像させて、中間結像位置の近傍に遮蔽部を配置し、外部から画像照射部に到達する外光LOの影響を低減するものも提案されている。(例えば、特許文献1を参照) However, in the image projection device shown in FIG. 7, when sunlight or the like is incident from the outside as external light LO, the external light LO is focused onto the surface of the image irradiation unit 1 by the free-form mirrors 2 and 3. Therefore, there was a possibility that the temperature of the image irradiation section 1 would rise and the image irradiation section 1 would deteriorate. Therefore, the irradiation light L1 is intermediately imaged between the plurality of free-form mirrors 2 and 3, and a shielding part is placed near the intermediate imaging position to reduce the influence of external light LO reaching the image irradiation part from the outside. There are also proposals to reduce this. (For example, see Patent Document 1)

国際公開第2017/195740号公報International Publication No. 2017/195740

しかし、特許文献1に記載された遮光部を用いる構造では、照射光の光路を確保するための空間から外光が画像照射部まで到達することは避けられず、外光の入射を制限するには限界があった。 However, in the structure using the light shielding part described in Patent Document 1, it is inevitable that outside light reaches the image irradiation part from the space for securing the optical path of the irradiation light, and it is necessary to restrict the incidence of outside light. had its limits.

また、ウィンドシールド4での光の反射では、P偏光の成分の反射率が低く、S偏光の成分の反射率が高いという傾向がある。このため、画像照射部1から照射される照射光L1の偏光方向は、ウィンドシールド4に対するS偏光となるように設定される。これにより、視点5の位置に到達する照射光L1は、P偏光を含まないS偏光のみの光となる。 Furthermore, when reflecting light at the windshield 4, there is a tendency that the reflectance of the P-polarized light component is low and the reflectance of the S-polarized light component is high. Therefore, the polarization direction of the irradiation light L1 irradiated from the image irradiation unit 1 is set to be S-polarized light with respect to the windshield 4. As a result, the irradiation light L1 that reaches the position of the viewpoint 5 becomes only S-polarized light that does not contain P-polarized light.

しかし、外光LOが強い環境や雪道での走行時には、搭乗者が偏光サングラスを装着してウィンドシールド4から外部を視認する場合がある。このとき、車外の物体によって反射された光もS偏光であるため、偏光サングラスはS偏光をカットしてP偏光を透過するように設定されている。したがって、偏光サングラスを装着した搭乗者には、ウィンドシールド4で反射された照射光L1のS偏光が偏光サングラスでカットされてしまい、照射光L1によって結像された画像の視認が困難になるという問題があった。 However, in an environment with strong external light LO or when driving on a snowy road, the passenger may wear polarized sunglasses and visually check the outside through the windshield 4. At this time, since the light reflected by objects outside the vehicle is also S-polarized light, the polarized sunglasses are set to cut the S-polarized light and transmit the P-polarized light. Therefore, for passengers wearing polarized sunglasses, the S-polarized light of the irradiated light L1 reflected by the windshield 4 is cut by the polarized sunglasses, making it difficult to visually recognize the image formed by the irradiated light L1. There was a problem.

そこで本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、外光による画像照射部の温度上昇を効果的に抑制するとともに、偏光サングラス等を使用した場合にも視認性を確保することが可能な画像投影装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and has an object to effectively suppress the temperature rise of the image irradiation section due to external light, and to ensure visibility even when using polarized sunglasses or the like. The purpose of the present invention is to provide an image projection device capable of

上記課題を解決するために、本発明の画像投影装置は、虚像を表示するための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、前記表示部に対して前記画像光を前記投影画像として照射する照射光学部と、を備え、前記照射光学部は、前記画像光の所定の偏光方向の光を透過する偏光部を備え、前記照射光学部から照射される前記画像光は、前記表示部に対するP偏光を含んでいることを特徴とする。 In order to solve the above problems, an image projection apparatus of the present invention is an image projection apparatus that projects a projection image onto a display section for displaying a virtual image, and includes an image irradiation section that irradiates image light; an irradiation optical section that irradiates the image light as the projection image to a display section, the irradiation optical section includes a polarization section that transmits light in a predetermined polarization direction of the image light, and the irradiation optical section The image light irradiated from the display section includes P-polarized light directed toward the display section.

このような本発明の画像投影装置では、照射光学部が偏光部を備えて、表示部に対してP偏光を含んだ画像光を照射するため、外光の一部を偏光部でカットして画像照射部の温度上昇を効果的に抑制するとともに、偏光サングラス等を使用した場合にも視認性を確保することが可能となる。 In such an image projection device of the present invention, the irradiation optical section includes a polarizing section, and in order to irradiate the display section with image light containing P-polarized light, a part of external light is cut by the polarizing section. It is possible to effectively suppress the temperature rise in the image irradiation section and to ensure visibility even when using polarized sunglasses or the like.

また、本発明の一態様では、前記照射光学部は、前記画像光の光路上に位相差板を備える。 Further, in one aspect of the present invention, the irradiation optical section includes a retardation plate on the optical path of the image light.

また、本発明の一態様では、前記位相差板は、前記偏光部よりも前記表示部側に配置されている。 Further, in one aspect of the present invention, the retardation plate is arranged closer to the display section than the polarizing section.

また、本発明の一態様では、前記偏光部は、前記位相差板よりも前記表示部側に配置されている。 Further, in one aspect of the present invention, the polarizing section is arranged closer to the display section than the retardation plate.

また、本発明の一態様では、前記位相差板は、四分の一波長板である。 Further, in one aspect of the present invention, the retardation plate is a quarter wavelength plate.

また、本発明の一態様では、前記画像照射部は、前記表示部に対するS偏光を含んだ前記画像光を照射し、前記位相差板は、二分の一波長板である。 Further, in one aspect of the present invention, the image irradiation unit irradiates the display unit with the image light containing S-polarized light, and the retardation plate is a half-wave plate.

また、本発明の一態様では、前記画像照射部は、前記表示部に対するP偏光を含んで前記画像光を照射し、前記偏光部は、前記P偏光を透過する。 Further, in one aspect of the present invention, the image irradiation unit irradiates the display unit with the image light including P-polarized light, and the polarization unit transmits the P-polarized light.

また、本発明の一態様では、前記照射光学部は、前記画像照射部から照射された前記画像光を反射する反射部を備え、前記偏光部は、前記反射部と前記表示部の間に配置されている。 Further, in one aspect of the present invention, the irradiation optical section includes a reflection section that reflects the image light irradiated from the image irradiation section, and the polarization section is disposed between the reflection section and the display section. has been done.

本発明では、外光による画像照射部の温度上昇を効果的に抑制するとともに、偏光サングラス等を使用した場合にも視認性を確保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。 According to the present invention, it is possible to provide an image projection device that can effectively suppress the temperature rise of the image irradiation unit due to external light and ensure visibility even when using polarized sunglasses or the like.

第1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。FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an image projection device 100 according to a first embodiment. 偏光反射調整部15でのP偏光とS偏光の反射特性の一例を模式的に示すグラフである。7 is a graph schematically showing an example of reflection characteristics of P-polarized light and S-polarized light in the polarized light reflection adjustment unit 15. FIG. 第2実施形態に係る画像投影装置110の構成を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of an image projection device 110 according to a second embodiment. 第3実施形態に係る画像投影装置120の構成を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of an image projection device 120 according to a third embodiment. 第3実施形態の変形例に係る画像投影装置120の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram showing the composition of image projection device 120 concerning a modification of a 3rd embodiment. 第4実施形態に係る画像投影装置130の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram showing the composition of image projection device 130 concerning a 4th embodiment. 従来の画像投影装置の構成を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a conventional image projection device.

(第1実施形態)
以下、本発明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100の構成を示す模式図である。
(First embodiment)
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. Identical or equivalent constituent elements, members, and processes shown in each drawing are denoted by the same reference numerals, and redundant explanations will be omitted as appropriate. FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an image projection apparatus 100 according to this embodiment.

図1に示すように画像投影装置100は、画像照射部11と、自由曲面ミラー12,13と、偏光部16を備えている。自由曲面ミラー12,13および偏光部16は、本発明における照射光学部20を構成している。図1中では、画像照射部11から照射された照射光L1の代表的な光路を模式的に実線矢印で示し、太陽光などの外光LOの代表的な光路を破線矢印で示している。また、画像投影装置100の外部には車両のウィンドシールド14および偏光反射調整部15が設けられており、運転者等は視点5の位置から偏光反射調整部15を介して照射光L1による画像を視認する。 As shown in FIG. 1, the image projection device 100 includes an image irradiation section 11, free-form mirrors 12 and 13, and a polarization section 16. The free-form mirrors 12 and 13 and the polarizing section 16 constitute an irradiation optical section 20 in the present invention. In FIG. 1, a typical optical path of the irradiation light L1 emitted from the image irradiation unit 11 is schematically shown by a solid line arrow, and a typical optical path of external light LO such as sunlight is shown by a broken line arrow. Further, a vehicle windshield 14 and a polarized reflection adjustment unit 15 are provided outside the image projection device 100, and a driver or the like can view an image using the irradiated light L1 from the viewpoint 5 via the polarized reflection adjustment unit 15. Visually recognize.

画像照射部11は、情報処理部(図示省略)から画像情報を含んだ信号が供給されることで画像情報を含んだ照射光(画像光)L1を照射する装置である。画像照射部11から照射された照射光L1は自由曲面ミラー12に入射する。画像照射部11としては、液晶表示装置、有機EL表示装置、マイクロLED表示装置、DMD(Degital Micro-mirror Device)、レーザ光源を用いたプロジェクター装置等が挙げられる。画像照射部11から照射される照射光L1は、図中に両矢印で示したように、ウィンドシールド14に対してP偏光となる光を含むように構成されている。画像照射部11からの照射光L1が特定方向の偏光である場合には、その偏光面がウィンドシールド14に対してP偏光となるように画像照射部11の表示面の向きを設定する。特定の偏光の照射光L1を照射する画像照射部11としては、液晶表示装置、レーザ光源を用いたプロジェクター装置、反射型液晶プロジェクター装置等が挙げられる。 The image irradiation section 11 is a device that irradiates irradiation light (image light) L1 containing image information by being supplied with a signal containing image information from an information processing section (not shown). Irradiation light L1 irradiated from the image irradiation unit 11 enters the free-form surface mirror 12. Examples of the image irradiation unit 11 include a liquid crystal display device, an organic EL display device, a micro LED display device, a DMD (Digital Micro-mirror Device), a projector device using a laser light source, and the like. The irradiation light L1 irradiated from the image irradiation unit 11 is configured to include light that becomes P-polarized light with respect to the windshield 14, as indicated by the double-headed arrow in the figure. When the irradiation light L1 from the image irradiation unit 11 is polarized light in a specific direction, the orientation of the display surface of the image irradiation unit 11 is set so that the plane of polarization becomes P-polarized light with respect to the windshield 14. Examples of the image irradiation unit 11 that irradiates the irradiation light L1 with a specific polarization include a liquid crystal display device, a projector device using a laser light source, a reflective liquid crystal projector device, and the like.

自由曲面ミラー12は、画像照射部11から照射された照射光L1が入射し、自由曲面ミラー13方向に反射する鏡である。自由曲面ミラー12の反射面形状は、曲率が一定ではなく二次元的に変化する自由曲面で構成されている。図1では自由曲面ミラー12の形状として凸面鏡を示しているが、凹面鏡を用いるとしてもよく、平面鏡を用いるとしてもよい。 The free-form surface mirror 12 is a mirror on which the irradiation light L1 emitted from the image irradiation unit 11 is incident and reflected in the free-form surface mirror 13 direction. The reflection surface shape of the free-form surface mirror 12 is composed of a free-form surface whose curvature is not constant but changes two-dimensionally. Although FIG. 1 shows a convex mirror as the shape of the free-form mirror 12, a concave mirror or a plane mirror may be used.

自由曲面ミラー13は、自由曲面ミラー12で反射された照射光L1が入射し、偏光部16を介してウィンドシールド14方向に反射する凹面鏡である。自由曲面ミラー13の反射面形状は、曲率が一定ではなく二次元的に変化する自由曲面で構成されている。図1では自由曲面ミラー13の形状として凹面鏡を示しているが、凸面鏡を用いるとしてもよく、平面鏡を用いるとしてもよい。自由曲面ミラー12,13は本発明における反射部に相当している。 The free-form mirror 13 is a concave mirror into which the irradiation light L1 reflected by the free-form mirror 12 is incident and reflected in the direction of the windshield 14 via the polarizing section 16. The reflection surface shape of the free-form surface mirror 13 is composed of a free-form surface whose curvature is not constant but changes two-dimensionally. Although FIG. 1 shows a concave mirror as the shape of the free-form mirror 13, a convex mirror or a plane mirror may be used. The free-form mirrors 12 and 13 correspond to a reflecting section in the present invention.

偏光部16は、透過軸方向の偏光を透過し、透過軸方向に直交する偏光を遮断する光学特性を有する光学部材であり、公知の偏光板または偏光フィルムを用いることができる。また偏光部16は、自由曲面ミラー13とウィンドシールド14の間に配置されている。図1では偏光部16を自由曲面ミラー13とウィンドシールド14の間に配置した例を示したが、偏光部16の位置は、偏光反射調整部15からウィンドシールド14までの照射光L1の光路上であれば限定されない。また、偏光部16の透過軸は、ウィンドシールド14に対するP偏光を透過するように配置されている。 The polarizing section 16 is an optical member having an optical property of transmitting polarized light in the transmission axis direction and blocking polarized light perpendicular to the transmission axis direction, and can use a known polarizing plate or polarizing film. Further, the polarizing section 16 is arranged between the free-form mirror 13 and the windshield 14. Although FIG. 1 shows an example in which the polarizing section 16 is arranged between the free-form mirror 13 and the windshield 14, the position of the polarizing section 16 is on the optical path of the irradiated light L1 from the polarized reflection adjustment section 15 to the windshield 14. If so, there are no limitations. Further, the transmission axis of the polarizing section 16 is arranged so as to transmit P-polarized light to the windshield 14.

ウィンドシールド14は、車両の運転席前方に設けられており、車両の外部からの光を視点5の方向に対して透過する。また、ウィンドシールド14は車両の外部からの光のうち少なくとも可視光を透過するため、太陽光などの外光LOが上方から車内に入射した場合にも、図1中に破線矢印で示したように、外光LOは偏光部16および自由曲面ミラー13にまで到達する。また、ウィンドシールド14の内側面には偏光反射調整部15が設けられている。 The windshield 14 is provided in front of the driver's seat of the vehicle, and transmits light from outside the vehicle in the direction of the viewpoint 5. In addition, since the windshield 14 transmits at least visible light among the light from outside the vehicle, even when external light LO such as sunlight enters the interior of the vehicle from above, the In addition, the external light LO reaches the polarizing section 16 and the free-form mirror 13. Further, a polarized light reflection adjustment section 15 is provided on the inner surface of the windshield 14.

偏光反射調整部15は、ウィンドシールド14の内側面に設けられた光学部材であり、入射した光のS偏光成分とP偏光成分を同程度に反射する光学特性を有している。また、偏光反射調整部15は、入射面に垂直方向からの傾斜である入射角度に応じて反射率が変化する光学特性を有している。また、偏光反射調整部15の彩度は20以下であることが好ましい。彩度がこの条件を満たすことで、照射光L1の色彩を悪化させず、投影される虚像の品質劣化を抑制することができる。図1に示した例では、偏光反射調整部15は略平板状のフィルム形状として構成されており、ウィンドシールド14の内側面における曲率に沿って貼り付けられている。図1では偏光反射調整部15をウィンドシールド14の一部に設けた例を示したが、ウィンドシールド14の前面に貼り付けるとしてもよい。 The polarization reflection adjustment unit 15 is an optical member provided on the inner surface of the windshield 14, and has an optical property of reflecting the S-polarized light component and the P-polarized light component of the incident light to the same extent. Further, the polarized light reflection adjustment unit 15 has an optical characteristic in which the reflectance changes depending on the angle of incidence, which is an angle of incidence from the direction perpendicular to the plane of incidence. Further, it is preferable that the saturation of the polarized light reflection adjustment section 15 is 20 or less. When the saturation satisfies this condition, the color of the irradiated light L1 is not deteriorated, and deterioration in the quality of the projected virtual image can be suppressed. In the example shown in FIG. 1, the polarized light reflection adjusting section 15 is configured as a substantially flat film shape, and is attached along the curvature of the inner surface of the windshield 14. Although FIG. 1 shows an example in which the polarization reflection adjustment unit 15 is provided in a part of the windshield 14, it may be attached to the front surface of the windshield 14.

図2は、偏光反射調整部15でのP偏光とS偏光の反射特性の一例を模式的に示すグラフである。グラフの横軸は偏光反射調整部15の表面に垂直な方向を0度とし、0度から傾斜した角度を入射角度として示している。またグラフの縦軸は、偏光反射調整部15の0度方向と光の入射方向を含む面内方向での偏光(P偏光)の反射率と、P偏光に垂直なS偏光の反射率を示している。図2に示すように偏光反射調整部15は、入射角度が小さく垂直方向に近く入射した光に対しては反射率が小さく(透過率が大きく)、入射角度が増加するにしたがって反射率が増加し(透過率が低下し)、所定の入射角度以上では反射率が大きくなる光学特性を有している。また、図2に示したように偏光反射調整部15は、入射角度が20~40度の範囲においてP偏光とS偏光の反射率が同程度となっている。 FIG. 2 is a graph schematically showing an example of the reflection characteristics of P-polarized light and S-polarized light in the polarized light reflection adjustment section 15. The horizontal axis of the graph indicates a direction perpendicular to the surface of the polarized light reflection adjustment unit 15 as 0 degrees, and an angle inclined from 0 degrees as an incident angle. In addition, the vertical axis of the graph indicates the reflectance of polarized light (P-polarized light) in the in-plane direction including the 0 degree direction of the polarized light reflection adjustment unit 15 and the incident direction of light, and the reflectance of S-polarized light perpendicular to the P-polarized light. ing. As shown in FIG. 2, the polarization reflection adjustment unit 15 has a low reflectance (high transmittance) for light that is incident near the vertical direction with a small incident angle, and the reflectance increases as the incident angle increases. (the transmittance decreases), and the reflectance increases above a predetermined angle of incidence. Further, as shown in FIG. 2, the polarized light reflection adjustment unit 15 has a reflectance of the P polarized light and the S polarized light at approximately the same level in the incident angle range of 20 to 40 degrees.

図2に示したような光学特性を有する偏光反射調整部15としては、東レ株式会社製の積層フィルム(商品名「PICASUS(登録商標) VT」)や、特開2021-54061号公報等に記載された積層フィルムを用いることができる。図2に示した例では入射角度が40度近辺で反射率が最大値に近くなる例を示しているが、最大値の反射率と最大値に到達する入射角度はこれに限定されない。 As the polarized reflection adjustment unit 15 having the optical characteristics shown in FIG. 2, there is a laminated film manufactured by Toray Industries, Inc. (product name "PICASUS (registered trademark) VT"), a film described in Japanese Patent Application Publication No. 2021-54061, etc. A laminated film can be used. Although the example shown in FIG. 2 shows an example in which the reflectance approaches the maximum value when the incident angle is around 40 degrees, the maximum value of the reflectance and the incident angle at which the maximum value is reached are not limited to this.

また、図1では表示部としてウィンドシールド14に偏光反射調整部15を貼り付けた例を示したが、ウィンドシールド14とは別に表示部としてコンバイナーを用意し、コンバイナーの内側面に偏光反射調整部15を貼り付け、自由曲面ミラー13からの光を視点方向に反射するとしてもよい。また、表示部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5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するとしてもよい。視点5は、車両の運転者または搭乗者の目(アイボックス)であり、照射光L1がアイボックスに入射して網膜に光が到達することで、運転者または搭乗者は結像された虚像を視認する。 In addition, although FIG. 1 shows an example in which the polarized reflection adjustment unit 15 is attached to the windshield 14 as a display unit, a combiner is prepared as a display unit separately from the windshield 14, and the polarized reflection adjustment unit is attached to the inner surface of the combiner. 15 may be attached to reflect the light from the free-form mirror 13 in the direction of the viewpoint. Furthermore, the display unit is not limited to being located at the front of the vehicle, but may be placed at the side or rear as long as it projects an image to the passenger's viewpoint 5. Viewpoint 5 is the eye (eye box) of the driver or passenger of the vehicle, and when the irradiation light L1 enters the eye box and reaches the retina, the driver or passenger can see the formed virtual image. visually confirm.

虚像は、偏光反射調整部15で反射された照射光L1が運転者等の視点(アイボックス)5に到達した際に、空間中に結像されたように表示される。虚像が結像される位置は、画像照射部11から照射された光が、自由曲面ミラー12,13および偏光反射調整部15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。このとき運転者または搭乗者は、ウィンドシールド14よりも遠方の結像位置に虚像が存在するように認識する。ここで、虚像の結像位置は、主として自由曲面ミラー12および自由曲面ミラー13の合成焦点距離に依存する。ウィンドシールド14が平坦面ではなく曲面形状であったとしても、曲率半径が自由曲面ミラー12および自由曲面ミラー13と比較して大きいため、ウィンドシールド14による光学的パワーの影響は無視できる程度である。 The virtual image is displayed as if it were formed in space when the irradiation light L1 reflected by the polarization reflection adjustment unit 15 reaches the viewpoint (eye box) 5 of the driver or the like. The position where the virtual image is formed is determined by the spread angle when the light emitted from the image irradiation unit 11 travels toward the viewpoint after being reflected by the free-form mirrors 12 and 13 and the polarization reflection adjustment unit 15. At this time, the driver or passenger recognizes that the virtual image exists at an imaging position farther from the windshield 14. Here, the imaging position of the virtual image mainly depends on the combined focal length of the free-form surface mirror 12 and the free-form surface mirror 13. Even if the windshield 14 is not a flat surface but a curved surface, the radius of curvature is larger than that of the free-form mirror 12 and the free-form mirror 13, so the influence of the optical power by the windshield 14 is negligible. .

図1に示したように、画像照射部11からの照射光L1はウィンドシールド14に対するP偏光を含んでおり、自由曲面ミラー12,13で反射された照射光L1もP偏光を含んでいる。また、偏光部16はウィンドシールド14に対するP偏光を透過するように配置されているため、照射光L1は偏光部16を透過して偏光反射調整部15にまで到達する。偏光反射調整部15は図2に示したようにS偏光とP偏光の反射率が同程度とされているため、照射光L1のP偏光成分も良好に反射されて視点5に到達する。したがって、虚像はP偏光によって投影されるものとなり、搭乗者が偏光サングラスを装着している場合であっても良好に視認することが可能となる。ここで、図2に示したように偏光反射調整部15は入射角度が20~40度の範囲でS偏光とP偏光の反射率差が小さいため、偏光反射調整部15に対する照射光L1の入射角度を20~40度に設定しておくことが好ましい。 As shown in FIG. 1, the irradiation light L1 from the image irradiation unit 11 includes P polarization toward the windshield 14, and the irradiation light L1 reflected by the free-form mirrors 12 and 13 also includes P polarization. Further, since the polarizing section 16 is arranged to transmit the P-polarized light to the windshield 14, the irradiation light L1 passes through the polarizing section 16 and reaches the polarized light reflection adjusting section 15. As shown in FIG. 2, the polarization reflection adjustment unit 15 has the same reflectance for S-polarized light and P-polarized light, so the P-polarized light component of the irradiated light L1 is also well reflected and reaches the viewpoint 5. Therefore, the virtual image is projected using P-polarized light, and can be clearly seen even when the passenger is wearing polarized sunglasses. Here, as shown in FIG. 2, the polarization reflection adjustment unit 15 has a small reflectance difference between S polarization and P polarization when the incident angle is in the range of 20 to 40 degrees. It is preferable to set the angle to 20 to 40 degrees.

また図1に示したように、太陽光などの外光LOはウィンドシールド14の上方から入射し、その一部が偏光反射調整部15および偏光部16を透過して、自由曲面ミラー13と自由曲面ミラー12で反射されて画像照射部11にまで到達する。ここで、車両の外部から入射する外光LOはあらゆる偏光方向の成分が含まれた無偏光であるが、ウィンドシールド14に対してP偏光の成分のみが偏光部16を透過できる。したがって、外光LOのうちS偏光成分は偏光部16でカットされ、画像照射部11に到達する光量を抑制することができる。これにより、外光LOが画像照射部11に到達することによる温度上昇を抑制して劣化を防止することができる。 Further, as shown in FIG. 1, external light LO such as sunlight enters from above the windshield 14, and a part of it passes through the polarization reflection adjustment section 15 and the polarization section 16, and is connected to the free-form mirror 13 and the free-form surface mirror 13. The light is reflected by the curved mirror 12 and reaches the image irradiation unit 11 . Here, although the external light LO incident from the outside of the vehicle is unpolarized light that includes components in all polarization directions, only the P-polarized light component can pass through the polarizing section 16 with respect to the windshield 14 . Therefore, the S-polarized component of the external light LO is cut by the polarizer 16, and the amount of light reaching the image irradiator 11 can be suppressed. Thereby, it is possible to suppress the temperature rise due to the external light LO reaching the image irradiation unit 11 and prevent deterioration.

上述したように、本実施形態の画像投影装置100では、照射光学部20が偏光部16を備えて、表示部に対してP偏光を含んだ照射光L1を投影するため、外光LOの一部を偏光部16でカットして画像照射部11の温度上昇を効果的に抑制するとともに、偏光サングラス等を使用した場合にも視認性を確保することが可能となる。 As described above, in the image projection device 100 of the present embodiment, the irradiation optical section 20 includes the polarizing section 16 and projects the irradiation light L1 containing P-polarized light onto the display section, so that part of the external light LO is By cutting the portion with the polarizing portion 16, it is possible to effectively suppress the temperature rise of the image irradiation portion 11, and to ensure visibility even when using polarized sunglasses or the like.

(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について図3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3は、本実施形態に係る画像投影装置110の構成を示す模式図である。図3に示すように画像投影装置110は、画像照射部11と、自由曲面ミラー12,13と、偏光部16と、四分の一波長板17を備えている。自由曲面ミラー12,13、偏光部16および四分の一波長板17は、本発明における照射光学部20を構成している。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described using FIG. 3. Description of contents that overlap with those of the first embodiment will be omitted. FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the image projection device 110 according to this embodiment. As shown in FIG. 3, the image projection device 110 includes an image irradiation section 11, free-form mirrors 12 and 13, a polarization section 16, and a quarter-wave plate 17. The free-form mirrors 12 and 13, the polarizing section 16, and the quarter-wave plate 17 constitute the irradiation optical section 20 in the present invention.

四分の一波長板17は、照射光(画像光)L1の光路上に配置され、互いに直交するファスト軸とスロー軸において、四分の一波長だけ位相差を生じさせる光学部材であり、本発明における位相差板に相当している。四分の一波長板17は、偏光部16よりも表示部側に配置されていることが好ましく、図3に示した例では偏光部16と偏光反射調整部15の間に配置されている。また、四分の一波長板17のファスト軸は、照射光L1のS偏光成分およびP偏光成分とそれぞれ45度異なるように配置されている。 The quarter-wave plate 17 is an optical member that is placed on the optical path of the irradiation light (image light) L1 and generates a phase difference by a quarter wavelength in the fast axis and slow axis that are orthogonal to each other. This corresponds to the retardation plate in the invention. The quarter-wave plate 17 is preferably arranged closer to the display section than the polarizing section 16, and in the example shown in FIG. Further, the fast axis of the quarter-wave plate 17 is arranged to be different from the S-polarized light component and the P-polarized light component of the irradiated light L1 by 45 degrees, respectively.

図3に示したように、本実施形態の画像投影装置110では、画像照射部11からの照射光L1はウィンドシールド14に対するS偏光を含んでおり、自由曲面ミラー12,13で反射された照射光L1もS偏光を含んでいる。また、偏光部16はウィンドシールド14に対するS偏光を透過するように配置されているため、照射光L1は偏光部16を透過して、四分の一波長板17を透過した後に偏光反射調整部15にまで到達する。四分の一波長板17では、S偏光の偏光方向とファスト軸が45度異なっているため、四分の一波長板17を透過した照射光L1は円偏光Cとなる。円偏光Cは、P偏光成分とS偏光成分が四分の一波長ずれた光であり、P偏光を含んでいる。 As shown in FIG. 3, in the image projection device 110 of this embodiment, the irradiation light L1 from the image irradiation unit 11 includes S-polarized light directed toward the windshield 14, and the irradiation light L1 is reflected by the free-form mirrors 12 and 13. The light L1 also includes S-polarized light. Furthermore, since the polarizing section 16 is arranged to transmit the S-polarized light to the windshield 14, the irradiated light L1 passes through the polarizing section 16, and after passing through the quarter-wave plate 17, the polarized light reflection adjusting section Reach up to 15. In the quarter-wave plate 17, the polarization direction of the S-polarized light differs from the fast axis by 45 degrees, so the irradiation light L1 transmitted through the quarter-wave plate 17 becomes circularly polarized light C. The circularly polarized light C is light in which the P polarized light component and the S polarized light component are shifted by a quarter wavelength, and includes P polarized light.

偏光反射調整部15は図2に示したようにS偏光とP偏光の反射率が同程度とされているため、円偏光Cの照射光L1はP偏光成分もS偏光成分も良好に反射されて視点5に到達する。したがって、虚像は円偏光Cによって投影されるものとなる。このとき、照射光L1はS偏光で照射され偏光部16はS偏光を透過するため、照射光L1は偏光部16および四分の一波長板17を透過しても特定の偏光成分がカットされることはない。ここで偏光サングラスは円偏光Cを透過するため、搭乗者が偏光サングラスを装着している場合であっても虚像を良好に視認することが可能となる。 As shown in FIG. 2, the polarization reflection adjustment unit 15 has the same reflectance for S-polarized light and P-polarized light, so that both the P-polarized light component and the S-polarized light component of the irradiated light L1 of the circularly polarized light C are well reflected. and reach viewpoint 5. Therefore, the virtual image is projected by the circularly polarized light C. At this time, the irradiated light L1 is irradiated with S-polarized light and the polarizing section 16 transmits the S-polarized light, so even if the irradiated light L1 passes through the polarizing section 16 and the quarter-wave plate 17, a specific polarized component is not cut. It never happens. Here, since the polarized sunglasses transmit the circularly polarized light C, the virtual image can be clearly viewed even when the passenger is wearing the polarized sunglasses.

また図3に示したように、太陽光などの外光LOはウィンドシールド14の上方から入射し、その一部が偏光反射調整部15、四分の一波長板17および偏光部16を透過して、自由曲面ミラー13と自由曲面ミラー12で反射されて画像照射部11にまで到達する。ここで、車両の外部から入射する外光LOはあらゆる偏光方向の成分が含まれた無偏光であり、四分の一波長板17を透過しても無偏光となる。また偏光部16では、ウィンドシールド14に対してS偏光の成分のみが透過できる。したがって、外光LOのうちP偏光成分は偏光部16でカットされ、画像照射部11に到達する光量を抑制することができる。これにより、外光LOが画像照射部11に到達することによる温度上昇を抑制して劣化を防止することができる。 Further, as shown in FIG. 3, external light LO such as sunlight enters from above the windshield 14, and a portion of it passes through the polarization reflection adjustment section 15, the quarter-wave plate 17, and the polarization section 16. Then, it is reflected by the free-form surface mirror 13 and the free-form surface mirror 12 and reaches the image irradiation section 11 . Here, the external light LO incident from the outside of the vehicle is unpolarized light that includes components in all polarization directions, and remains unpolarized light even if it passes through the quarter-wave plate 17. Further, the polarizing section 16 allows only the S-polarized light component to pass through the windshield 14 . Therefore, the P-polarized component of the external light LO is cut by the polarizer 16, and the amount of light reaching the image irradiator 11 can be suppressed. Thereby, it is possible to suppress the temperature rise due to the external light LO reaching the image irradiation unit 11 and prevent deterioration.

図3では、画像照射部11からS偏光の照射光L1が照射され、偏光部16でS偏光を透過する例を示したが、照射光L1の偏光を四分の一波長板17で円偏光Cに変換することができれば偏光方向は限定されない。一例としては、画像照射部11からP偏光の照射光L1が照射され、偏光部16でP偏光を透過するとしても、照射光L1は四分の一波長板17を透過して円偏光Cとなり、偏光サングラスを介しても虚像を良好に視認できる。 In FIG. 3, an example is shown in which the S-polarized irradiation light L1 is emitted from the image irradiation unit 11 and the S-polarized light is transmitted through the polarization unit 16. The polarization direction is not limited as long as it can be converted to C. As an example, even if P-polarized irradiation light L1 is emitted from the image irradiation unit 11 and the P-polarized light is transmitted through the polarization unit 16, the irradiation light L1 passes through the quarter-wave plate 17 and becomes circularly polarized light C. , the virtual image can be clearly recognized even through polarized sunglasses.

上述したように、本実施形態の画像投影装置110では、照射光学部20が偏光部16と四分の一波長板17を備えて、表示部に対してP偏光を含んだ円偏光Cとして照射光L1を投影する。これにより、外光LOの一部を偏光部16でカットして画像照射部11の温度上昇を効果的に抑制するとともに、偏光サングラス等を使用した場合にも視認性を確保することが可能となる。 As described above, in the image projection device 110 of this embodiment, the irradiation optical section 20 includes the polarizing section 16 and the quarter-wave plate 17, and irradiates the display section with circularly polarized light C containing P-polarized light. Project the light L1. This makes it possible to cut part of the external light LO with the polarizing section 16 to effectively suppress the temperature rise of the image irradiating section 11, and to ensure visibility even when using polarized sunglasses or the like. Become.

(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について図4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4は、本実施形態に係る画像投影装置120の構成を示す模式図である。図4に示すように画像投影装置120は、画像照射部11と、自由曲面ミラー12,13と、偏光部16と、二分の一波長板18を備えている。自由曲面ミラー12,13、偏光部16および二分の一波長板18は、本発明における照射光学部20を構成している。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described using FIG. 4. Description of contents that overlap with those of the first embodiment will be omitted. FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration of the image projection device 120 according to this embodiment. As shown in FIG. 4, the image projection device 120 includes an image irradiation section 11, free-form mirrors 12 and 13, a polarization section 16, and a half-wave plate 18. The free-form mirrors 12 and 13, the polarizing section 16, and the half-wave plate 18 constitute the irradiation optical section 20 in the present invention.

二分の一波長板18は、照射光(画像光)L1の光路上に配置され、互いに直交するファスト軸とスロー軸において、二分の一波長だけ位相差を生じさせる光学部材であり、本発明における位相差板に相当している。二分の一波長板18は、偏光部16よりも表示部側に配置されていることが好ましく、図4に示した例では偏光部16と偏光反射調整部15の間に配置されている。また、二分の一波長板18のファスト軸は、照射光L1のS偏光成分およびP偏光成分とそれぞれ45度異なるように配置されている。 The half-wave plate 18 is an optical member that is disposed on the optical path of the irradiation light (image light) L1 and generates a phase difference by a half wavelength in a fast axis and a slow axis that are orthogonal to each other. It corresponds to a retardation plate. The half-wave plate 18 is preferably arranged closer to the display section than the polarizing section 16, and in the example shown in FIG. 4, it is arranged between the polarizing section 16 and the polarization reflection adjusting section 15. Further, the fast axis of the half-wave plate 18 is arranged to be different from the S-polarized light component and the P-polarized light component of the irradiation light L1 by 45 degrees, respectively.

図4に示したように、本実施形態の画像投影装置120では、画像照射部11からの照射光L1はウィンドシールド14に対するS偏光を含んでおり、自由曲面ミラー12,13で反射された照射光L1もS偏光を含んでいる。また、偏光部16はウィンドシールド14に対するS偏光を透過するように配置されているため、照射光L1は偏光部16を透過して、二分の一波長板18を透過した後に偏光反射調整部15にまで到達する。二分の一波長板18では、S偏光の偏光方向とファスト軸が45度異なっているため、二分の一波長板18を透過した照射光L1はP偏光となる。 As shown in FIG. 4, in the image projection device 120 of this embodiment, the irradiation light L1 from the image irradiation unit 11 includes S-polarized light directed toward the windshield 14, and the irradiation light L1 is reflected by the free-form mirrors 12 and 13. The light L1 also includes S-polarized light. Furthermore, since the polarizing section 16 is arranged to transmit the S-polarized light to the windshield 14, the irradiation light L1 passes through the polarizing section 16, and after passing through the half-wave plate 18, the polarized light reflection adjustment section 15 reach up to. In the half-wave plate 18, the polarization direction of the S-polarized light differs from the fast axis by 45 degrees, so the irradiation light L1 transmitted through the half-wave plate 18 becomes P-polarized light.

偏光反射調整部15は図2に示したようにS偏光とP偏光の反射率が同程度とされているため、照射光L1のP偏光成分は良好に反射されて視点5に到達する。したがって、虚像はP偏光によって投影されるものとなる。ここで偏光サングラスはP偏光を透過するため、搭乗者が偏光サングラスを装着している場合であっても虚像を良好に視認することが可能となる。 As shown in FIG. 2, the polarization reflection adjustment unit 15 has the same reflectance for S-polarized light and P-polarized light, so the P-polarized light component of the irradiated light L1 is well reflected and reaches the viewpoint 5. Therefore, the virtual image is projected by P-polarized light. Here, since polarized sunglasses transmit P-polarized light, even when the passenger is wearing polarized sunglasses, it is possible to visually recognize the virtual image well.

また図4に示したように、太陽光などの外光LOはウィンドシールド14の上方から入射し、その一部が偏光反射調整部15、二分の一波長板18および偏光部16を透過して、自由曲面ミラー13と自由曲面ミラー12で反射されて画像照射部11にまで到達する。ここで、車両の外部から入射する外光LOはあらゆる偏光方向の成分が含まれた無偏光であり、二分の一波長板18を透過しても無偏光となる。また偏光部16では、ウィンドシールド14に対してS偏光の成分のみが透過できる。したがって、外光LOのうちP偏光成分は偏光部16でカットされ、画像照射部11に到達する光量を抑制することができる。これにより、外光LOが画像照射部11に到達することによる温度上昇を抑制して劣化を防止することができる。 Further, as shown in FIG. 4, external light LO such as sunlight enters from above the windshield 14, and a portion of it passes through the polarization reflection adjustment section 15, the half-wave plate 18, and the polarization section 16. , is reflected by the free-form surface mirror 13 and the free-form surface mirror 12, and reaches the image irradiation section 11. Here, the external light LO incident from outside the vehicle is unpolarized light containing components in all polarization directions, and remains unpolarized even if it passes through the half-wave plate 18. Further, the polarizing section 16 allows only the S-polarized light component to pass through the windshield 14 . Therefore, the P-polarized component of the external light LO is cut by the polarizer 16, and the amount of light reaching the image irradiator 11 can be suppressed. Thereby, it is possible to suppress the temperature rise due to the external light LO reaching the image irradiation unit 11 and prevent deterioration.

上述したように、本実施形態の画像投影装置120では、照射光学部20が偏光部16と二分の一波長板18を備えて、表示部に対してP偏光の照射光L1を投影する。これにより、外光LOの一部を偏光部16でカットして画像照射部11の温度上昇を効果的に抑制するとともに、偏光サングラス等を使用した場合にも視認性を確保することが可能となる。 As described above, in the image projection device 120 of this embodiment, the irradiation optical section 20 includes the polarizing section 16 and the half-wave plate 18, and projects the P-polarized irradiation light L1 onto the display section. This makes it possible to cut part of the external light LO with the polarizing section 16 to effectively suppress the temperature rise of the image irradiating section 11, and to ensure visibility even when using polarized sunglasses or the like. Become.

(第3実施形態の変形例)
次に、本発明の第3実施形態の変形例について図5を用いて説明する。図5は、本変形例に係る画像投影装置120の構成を示す模式図である。本変形例では二分の一波長板18が、偏光部16と自由曲面ミラー13の間に配置され、偏光部16はウィンドシールド14に対するP偏光を透過するように配置されている点が、第3実施形態と異なっている。
(Modification of third embodiment)
Next, a modification of the third embodiment of the present invention will be described using FIG. 5. FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of an image projection device 120 according to this modification. In this modification, the half-wave plate 18 is arranged between the polarizing section 16 and the free-form mirror 13, and the third point is that the polarizing section 16 is arranged so as to transmit P-polarized light to the windshield 14. It is different from the embodiment.

図5に示したように、本実施形態の画像投影装置120では、画像照射部11からの照射光L1はウィンドシールド14に対するS偏光を含んでおり、自由曲面ミラー12,13で反射された照射光L1もS偏光を含んでいる。二分の一波長板18では、S偏光の偏光方向とファスト軸が45度異なっているため、二分の一波長板18を透過した照射光L1はP偏光となる。偏光部16はウィンドシールド14に対するP偏光を透過するように配置されているため、照射光L1は偏光部16を透過した後に偏光反射調整部15にまで到達する。 As shown in FIG. 5, in the image projection device 120 of this embodiment, the irradiation light L1 from the image irradiation unit 11 includes S-polarized light directed toward the windshield 14, and the irradiation light L1 is reflected by the free-form mirrors 12 and 13. The light L1 also includes S-polarized light. In the half-wave plate 18, the polarization direction of the S-polarized light differs from the fast axis by 45 degrees, so the irradiation light L1 transmitted through the half-wave plate 18 becomes P-polarized light. Since the polarizing section 16 is arranged to transmit the P-polarized light to the windshield 14, the irradiation light L1 reaches the polarized light reflection adjusting section 15 after passing through the polarizing section 16.

偏光反射調整部15は図2に示したようにS偏光とP偏光の反射率が同程度とされているため、照射光L1のP偏光成分は良好に反射されて視点5に到達する。したがって、虚像はP偏光によって投影されるものとなる。ここで偏光サングラスはP偏光を透過するため、搭乗者が偏光サングラスを装着している場合であっても虚像を良好に視認することが可能となる。 As shown in FIG. 2, the polarization reflection adjustment unit 15 has the same reflectance for S-polarized light and P-polarized light, so the P-polarized light component of the irradiated light L1 is well reflected and reaches the viewpoint 5. Therefore, the virtual image is projected by P-polarized light. Here, since polarized sunglasses transmit P-polarized light, even when the passenger is wearing polarized sunglasses, it is possible to visually recognize the virtual image well.

また図5に示したように、太陽光などの外光LOはウィンドシールド14の上方から入射し、その一部が偏光反射調整部15、偏光部16および二分の一波長板18を透過して、自由曲面ミラー13と自由曲面ミラー12で反射されて画像照射部11にまで到達する。ここで偏光部16では、ウィンドシールド14に対してP偏光の成分のみが透過できる。したがって、外光LOのうちS偏光成分は偏光部16でカットされ、画像照射部11に到達する光量を抑制することができる。ここで、偏光部16を透過したP偏光は、二分の一波長板18を透過してS偏光に変換されるが、光量は大きく変化しない。これにより、外光LOが画像照射部11に到達することによる温度上昇を抑制して劣化を防止することができる。 Further, as shown in FIG. 5, external light LO such as sunlight enters from above the windshield 14, and a portion of it passes through the polarization reflection adjustment section 15, the polarization section 16, and the half-wave plate 18. , is reflected by the free-form surface mirror 13 and the free-form surface mirror 12, and reaches the image irradiation section 11. Here, the polarizing section 16 allows only the P-polarized light component to pass through the windshield 14. Therefore, the S-polarized component of the external light LO is cut by the polarizer 16, and the amount of light reaching the image irradiator 11 can be suppressed. Here, the P-polarized light that has passed through the polarizing section 16 passes through the half-wave plate 18 and is converted into S-polarized light, but the amount of light does not change significantly. Thereby, it is possible to suppress the temperature rise due to the external light LO reaching the image irradiation unit 11 and prevent deterioration.

上述したように、本変形例の画像投影装置120でも、照射光学部20が二分の一波長板18と偏光部16を備えて、表示部に対してP偏光の照射光L1を投影する。これにより、外光LOの一部を偏光部16でカットして画像照射部11の温度上昇を効果的に抑制するとともに、偏光サングラス等を使用した場合にも視認性を確保することが可能となる。 As described above, also in the image projection device 120 of this modification, the irradiation optical section 20 includes the half-wave plate 18 and the polarizing section 16, and projects the P-polarized irradiation light L1 onto the display section. This makes it possible to cut part of the external light LO with the polarizing section 16 to effectively suppress the temperature rise of the image irradiating section 11, and to ensure visibility even when using polarized sunglasses or the like. Become.

(第4実施形態)
次に、本発明の第4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130の構成を示す模式図である。図6に示すように画像投影装置130は、画像照射部11と、自由曲面ミラー12,13と、偏光部16と、位相差板19を備えている。自由曲面ミラー12,13、偏光部16および位相差板19は、本発明における照射光学部20を構成している。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described using FIG. 6. Description of contents that overlap with those of the first embodiment will be omitted. FIG. 6 is a schematic diagram showing the configuration of the image projection device 130 according to this embodiment. As shown in FIG. 6, the image projection device 130 includes an image irradiation section 11, free-form mirrors 12 and 13, a polarization section 16, and a retardation plate 19. The free-form mirrors 12 and 13, the polarizing section 16, and the retardation plate 19 constitute an irradiation optical section 20 in the present invention.

位相差板19は、照射光(画像光)L1の光路上に配置され、互いに直交するファスト軸とスロー軸において位相差を生じさせる光学部材である。位相差板19は、偏光部16よりも表示部側に配置されていることが好ましく、図6に示した例では偏光部16と偏光反射調整部15の間に配置されている。また、位相差板19のファスト軸は、照射光L1のS偏光成分およびP偏光成分とそれぞれ45度異なるように配置されていることが好ましいが、角度は限定されない。 The retardation plate 19 is an optical member that is disposed on the optical path of the irradiation light (image light) L1 and generates a phase difference between a fast axis and a slow axis that are orthogonal to each other. The retardation plate 19 is preferably arranged closer to the display section than the polarizing section 16, and in the example shown in FIG. Furthermore, it is preferable that the fast axis of the retardation plate 19 be arranged to differ by 45 degrees from the S-polarized component and the P-polarized component of the irradiation light L1, but the angle is not limited.

図6に示したように、本実施形態の画像投影装置130では、画像照射部11からの照射光L1はウィンドシールド14に対するS偏光を含んでおり、自由曲面ミラー12,13で反射された照射光L1もS偏光を含んでいる。また、偏光部16はウィンドシールド14に対するS偏光を透過するように配置されているため、照射光L1は偏光部16を透過して、位相差板19を透過した後に偏光反射調整部15にまで到達する。位相差板19では、S偏光の偏光方向とファスト軸が異なっているため、位相差板19を透過した照射光L1は楕円偏光Eとなる。楕円偏光Eは、P偏光成分とS偏光成分の位相がずれた光であり、P偏光を含んでいる。 As shown in FIG. 6, in the image projection device 130 of this embodiment, the irradiation light L1 from the image irradiation unit 11 includes S-polarized light directed toward the windshield 14, and the irradiation light L1 is reflected by the free-form mirrors 12 and 13. The light L1 also includes S-polarized light. Furthermore, since the polarizing section 16 is arranged to transmit the S-polarized light to the windshield 14, the irradiated light L1 passes through the polarizing section 16, passes through the retardation plate 19, and then reaches the polarized light reflection adjustment section 15. reach. In the retardation plate 19, the polarization direction of the S-polarized light is different from the fast axis, so the irradiation light L1 transmitted through the retardation plate 19 becomes elliptically polarized light E. The elliptically polarized light E is light in which the P-polarized light component and the S-polarized light component are out of phase, and includes the P-polarized light.

偏光反射調整部15は図2に示したようにS偏光とP偏光の反射率が同程度とされているため、楕円偏光Eの照射光L1はP偏光成分もS偏光成分も良好に反射されて視点5に到達する。したがって、虚像は楕円偏光Eによって投影されるものとなる。ここで偏光サングラスは楕円偏光Eを透過するため、搭乗者が偏光サングラスを装着している場合であっても虚像を良好に視認することが可能となる。 As shown in FIG. 2, the polarization reflection adjustment unit 15 has the same reflectance for S-polarized light and P-polarized light, so that both the P-polarized light component and the S-polarized light component of the elliptically polarized light E are well reflected. and reach viewpoint 5. Therefore, the virtual image is projected by the elliptically polarized light E. Here, since the polarized sunglasses transmit the elliptically polarized light E, even when the passenger is wearing the polarized sunglasses, the virtual image can be clearly viewed.

また図6に示したように、太陽光などの外光LOはウィンドシールド14の上方から入射し、その一部が偏光反射調整部15、位相差板19および偏光部16を透過して、自由曲面ミラー13と自由曲面ミラー12で反射されて画像照射部11にまで到達する。ここで、車両の外部から入射する外光LOはあらゆる偏光方向の成分が含まれた無偏光であり、位相差板19を透過しても無偏光となる。また偏光部16では、ウィンドシールド14に対してS偏光の成分のみが透過できる。したがって、外光LOのうちP偏光成分は偏光部16でカットされ、画像照射部11に到達する光量を抑制することができる。これにより、外光LOが画像照射部11に到達することによる温度上昇を抑制して劣化を防止することができる。 Further, as shown in FIG. 6, external light LO such as sunlight enters from above the windshield 14, and a part of it passes through the polarization reflection adjustment section 15, the retardation plate 19, and the polarization section 16, and is freely transmitted. The light is reflected by the curved mirror 13 and the free-form mirror 12 and reaches the image irradiation unit 11 . Here, the external light LO incident from the outside of the vehicle is unpolarized light containing components in all polarization directions, and remains unpolarized even if it passes through the retardation plate 19. Further, the polarizing section 16 allows only the S-polarized light component to pass through the windshield 14 . Therefore, the P-polarized component of the external light LO is cut by the polarizer 16, and the amount of light reaching the image irradiator 11 can be suppressed. Thereby, it is possible to suppress the temperature rise due to the external light LO reaching the image irradiation unit 11 and prevent deterioration.

図6では、画像照射部11からS偏光の照射光L1が照射され、偏光部16でS偏光を透過する例を示したが、照射光L1の偏光を位相差板19で楕円偏光Eに変換することができれば偏光方向は限定されない。一例としては、画像照射部11からP偏光の照射光L1が照射され、偏光部16でP偏光を透過するとしても、照射光L1は位相差板19を透過して楕円偏光Eとなり、偏光サングラスを介しても虚像を良好に視認できる。 In FIG. 6, an example is shown in which the S-polarized irradiation light L1 is emitted from the image irradiation unit 11 and the S-polarized light is transmitted through the polarization unit 16, but the polarization of the irradiation light L1 is converted into elliptically polarized light E by the retardation plate 19. The polarization direction is not limited as long as it can be used. For example, even if P-polarized light L1 is emitted from the image irradiation unit 11 and the P-polarized light is transmitted through the polarizing unit 16, the emitted light L1 passes through the retardation plate 19 and becomes elliptically polarized light E, and polarized sunglasses The virtual image can be clearly recognized even through the .

上述したように、本実施形態の画像投影装置130では、照射光学部20が偏光部16と位相差板19を備えて、表示部に対してP偏光を含んだ楕円偏光Eとして照射光L1を投影する。これにより、外光LOの一部を偏光部16でカットして画像照射部11の温度上昇を効果的に抑制するとともに、偏光サングラス等を使用した場合にも視認性を確保することが可能となる。 As described above, in the image projection device 130 of the present embodiment, the irradiation optical section 20 includes the polarizing section 16 and the retardation plate 19, and emits the irradiation light L1 as elliptically polarized light E including P-polarized light to the display section. Project. This makes it possible to cut part of the external light LO with the polarizing section 16 to effectively suppress the temperature rise of the image irradiating section 11, and to ensure visibility even when using polarized sunglasses or the like. Become.

(第5実施形態)
次に、本発明の第5実施形態について説明する。第1実施形態から第4実施形態では、偏光反射調整部15の光学特性として、入射した光のS偏光成分とP偏光成分を同程度に反射するものを用いた。しかし、S偏光成分よりもP偏光成分を高い反射率で反射する光学特性を有する偏光反射調整部15を用いてもよい。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. In the first to fourth embodiments, the optical characteristics of the polarization reflection adjustment section 15 are such that the S-polarized light component and the P-polarized light component of the incident light are reflected to the same extent. However, it is also possible to use the polarization reflection adjustment section 15 having optical characteristics that reflect the P-polarized light component with a higher reflectance than the S-polarized light component.

図1、図4および図5に示した例では、画像投影装置からウィンドシールド14に対して照射される照射光はP偏光とされている。また、図6に示した例では、照射光として楕円偏光を用いており、P偏光成分がS偏光成分よりも大きくなるような楕円偏光にすることができる。したがって、P偏光成分をS偏光成分よりも高い反射率で反射する偏光反射調整部15を用いても、反射率の高いP偏光成分での画像投影を行うことができ、偏光サングラス等を使用した場合にも視認性を確保することが可能となる。 In the examples shown in FIGS. 1, 4, and 5, the irradiation light irradiated onto the windshield 14 from the image projection device is P-polarized light. Further, in the example shown in FIG. 6, elliptically polarized light is used as the irradiation light, and the elliptically polarized light can be such that the P polarized light component is larger than the S polarized light component. Therefore, even if the polarization reflection adjustment unit 15 that reflects the P-polarized light component with a higher reflectance than the S-polarized light component is used, it is possible to project an image with the P-polarized light component with a high reflectance, and it is possible to project an image using the P-polarized light component with a high reflectance. It is possible to ensure visibility even in the case of

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項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発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications can be made within the scope of the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. are also included within the technical scope of the present invention.

100、110,120,130…画像投影装置
11…画像照射部
12,13…自由曲面ミラー
14…ウィンドシールド
15…偏光反射調整部
16…偏光部
17…四分の一波長板
18…二分の一波長板
19…位相差板
20…照射光学部
100, 110, 120, 130...Image projection device 11...Image irradiation section 12, 13...Free-form mirror 14...Windshield 15...Polarized light reflection adjustment section 16...Polarizing section 17...Quarter wavelength plate 18...Half Wave plate 19... Retardation plate 20... Irradiation optical section

Claims (8)

虚像を表示するための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、
前記表示部に対して前記画像光を前記投影画像として照射する照射光学部と、を備え、
前記照射光学部は、前記画像光の所定の偏光方向の光を透過する偏光部を備え、
前記照射光学部から照射される前記画像光は、前記表示部に対するP偏光を含んでいることを特徴とする画像投影装置。
An image projection device that projects a projection image onto a display unit for displaying a virtual image,
an image irradiation unit that irradiates image light;
an irradiation optical section that irradiates the image light as the projected image to the display section,
The irradiation optical section includes a polarizing section that transmits light in a predetermined polarization direction of the image light,
An image projection device characterized in that the image light irradiated from the irradiation optical section includes P-polarized light directed toward the display section.
請求項1に記載の画像投影装置であって、
前記照射光学部は、前記画像光の光路上に位相差板を備えることを特徴とする画像投影装置。
The image projection device according to claim 1,
The image projection device is characterized in that the irradiation optical section includes a retardation plate on the optical path of the image light.
請求項2に記載の画像投影装置であって、
前記位相差板は、前記偏光部よりも前記表示部側に配置されていることを特徴とする画像投影装置。
The image projection device according to claim 2,
The image projection device is characterized in that the retardation plate is disposed closer to the display unit than the polarizing unit.
請求項2に記載の画像投影装置であって、
前記偏光部は、前記位相差板よりも前記表示部側に配置されていることを特徴とする画像投影装置。
The image projection device according to claim 2,
The image projection device is characterized in that the polarizing section is arranged closer to the display section than the retardation plate.
請求項2から4の何れか一つに記載の画像投影装置であって、
前記位相差板は、四分の一波長板であることを特徴とする画像投影装置。
The image projection device according to any one of claims 2 to 4,
An image projection device characterized in that the retardation plate is a quarter wavelength plate.
請求項2から4の何れか一つに記載の画像投影装置であって、
前記画像照射部は、前記表示部に対するS偏光を含んだ前記画像光を照射し、
前記位相差板は、二分の一波長板であることを特徴とする画像投影装置。
The image projection device according to any one of claims 2 to 4,
The image irradiation unit irradiates the image light containing S-polarized light to the display unit,
An image projection device characterized in that the retardation plate is a half-wave plate.
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、前記表示部に対するP偏光を含んで前記画像光を照射し、
前記偏光部は、前記P偏光を透過することを特徴とする画像投影装置。
The image projection device according to claim 1,
The image irradiation unit irradiates the image light including P-polarized light to the display unit,
The image projection device is characterized in that the polarizing section transmits the P-polarized light.
請求項1から7の何れか一つに記載の画像投影装置であって、
前記照射光学部は、前記画像照射部から照射された前記画像光を反射する反射部を備え、
前記偏光部は、前記反射部と前記表示部の間に配置されていることを特徴とする画像投影装置。
The image projection device according to any one of claims 1 to 7,
The irradiation optical section includes a reflection section that reflects the image light irradiated from the image irradiation section,
The image projection device is characterized in that the polarizing section is disposed between the reflecting section and the display section.
JP2022041944A 2022-03-16 2022-03-16 image projection device Pending JP2023136360A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022041944A JP2023136360A (en) 2022-03-16 2022-03-16 image projection device
PCT/JP2023/008021 WO2023176507A1 (en) 2022-03-16 2023-03-03 Image projection device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022041944A JP2023136360A (en) 2022-03-16 2022-03-16 image projection device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2023136360A true JP2023136360A (en) 2023-09-29

Family

ID=88023023

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022041944A Pending JP2023136360A (en) 2022-03-16 2022-03-16 image projection device

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2023136360A (en)
WO (1) WO2023176507A1 (en)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018036501A (en) * 2016-08-31 2018-03-08 パイオニア株式会社 Virtual image display device
JP7253893B2 (en) * 2017-10-19 2023-04-07 日東電工株式会社 head-up display device
KR102570280B1 (en) * 2018-01-30 2023-08-24 삼성전자주식회사 Appratus for providing head-up diplay image
JPWO2021193614A1 (en) * 2020-03-27 2021-09-30

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023176507A1 (en) 2023-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6547138B2 (en) Free-form surface lens and head-up display
JP6572856B2 (en) Head-up display device
JP6027727B2 (en) Vehicle display device
WO2016147570A1 (en) Head-up display
WO2016208133A1 (en) Head-up display device
JP6432540B2 (en) Head-up display device
US10739588B2 (en) Projection device for a head-up display, head-up display, and vehicle
WO2020183844A1 (en) Head-up display device
US11619816B2 (en) Head-mounted display
JPH08123333A (en) Projection unit
KR102215823B1 (en) Display device and display method
JPH03153424A (en) Polarized head-up display
WO2023176507A1 (en) Image projection device
WO2018150736A1 (en) Head-up display device
WO2023090092A1 (en) Image projection device
CN114514459A (en) Polarization optimized head-up display
CN113970845A (en) Multi-focal plane head-up display device
JP6620706B2 (en) Head-up display device
WO2023189904A1 (en) Image projection device
WO2017188277A1 (en) Display apparatus and vehicular head-up display
JP2023055057A (en) image projection device
CN115349106A (en) Image display device
JP2019211718A (en) Virtual image display device