JP6323747B2 - 光照射装置及び画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、偏光フィルタ部材を回転させて当該偏光フィルタ部材を透過する光量を調整する光量調整装置を用いた光照射装置及び画像表示装置に関するものである。

この種の光量調整装置は、例えば、発光部から光照射目標に向かって光を照射するときの照射光量を調整したり、受光部に向けて入射してくる光量を調整したりすることができ、種々の装置に広く利用することができる。例えば、画像情報に基づく投射光（画像光）をスクリーンに投射して画像を表示するプロジェクタやヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置などの画像表示装置において、その投射光の光量を調整して表示画像の輝度調整に利用するものが知られている。また、電子撮像素子を用いて標本を撮像する電子顕微鏡において、電子撮像素子に入射する光量の調整に利用するものが知られている（特許文献１）。

前記特許文献１に記載の光量調整装置は、電子撮像素子への入射光路に沿って２つの偏光板が配置され、２つの偏光板の両方を透過できる偏光方向をもった光だけを電子撮像素子に入射させる。２つの偏光板のうち、一方の偏光板（固定偏光板）はその出射面側に偏光解消板が一体的に取り付けられた状態で固定配置され、他方の偏光板（回転偏光板）は電子撮像素子への入射光路の光軸回りに回動可能に配置されている。これにより、前記他方の偏光板を回転させることで、２つの偏光板の両方を透過できる偏光方向の範囲を変えることができ、電子撮像素子に入射させる光量の調整を行うことができる。

前記特許文献１に記載の光量調整装置は、電子撮像素子にカバーガラスが設けられており、そのカバーガラスはその法線が電子撮像素子に入射する光の光軸に対して平行となるように配置されている。２つの偏光板を透過してカバーガラスに入射する光の一部は、そのカバーガラスで反射して戻り、その戻り光が固定偏光板の出射面（偏光解消板の出射面）で反射して再びカバーガラスに入射する。また、この戻り光は、その一部がカバーガラスを透過する一方、残りがカバーガラスで再び反射して再度戻り光となってカバーガラスへ入射する。

固定偏光板とカバーガラスとが平行な状態である場合、カバーガラスへ入射する光の入射角とその光がカバーガラスで反射した戻り光がカバーガラスへ再入射するときの入射角とは、ほぼ同じになる。そのため、カバーガラスから出射する方向もほぼ同じである。そのため、固定偏光板の出射面（偏光解消板の出射面）とカバーガラスとの間で１回以上反射した戻り光も、カバーガラスを介して電子撮像素子に受光され、フレア現象を生じさせる。

前記特許文献１に記載の光量調整装置において、固定偏光板は、その法線が光軸に対して傾斜するように配置され、カバーガラスに対して相対的に傾くように配置されている。このように固定偏光板とカバーガラスとが相対的に傾いた構成であれば、カバーガラスへ入射する光の入射角と、その光がカバーガラスで反射した戻り光がカバーガラスへ再入射するときの入射角とが異なるものとなる。その結果、カバーガラスから出射する方向も異なるものとなる。前記特許文献１に記載の光量調整装置によれば、カバーガラスと固定偏光板の出射面との間で２回以上反射した戻り光が当該カバーガラスを透過しても電子撮像素子の有効撮像範囲には受光されないように、カバーガラスに対して固定偏光板を傾かせている。したがって、フレア現象を生じさせるフレア光（戻り光）の光量を低減することができる。

ところが、カバーガラスと固定偏光板の出射面との間で反射する戻り光だけでなく、回転偏光板（偏光フィルタ部材）とその前後に配置される光透過部材との間で反射する戻り光も存在し、これがフレア現象を生じさせるフレア光になり得ることもある。例えば、前記特許文献１に記載の光量調整装置においては、固定偏光板の入射面と、この固定偏光板に対して入射側に配置される回転偏光板の出射面との間で反射を繰り返した戻り光も存在し得るので、これがフレア光となってフレア現象を生じさせるおそれがある。

前記特許文献１に記載の光量調整装置では、回転偏光板の回転軸が光軸に対して平行となるように構成されていることから、光軸に対して傾斜するように配置されている固定偏光板と回転偏光板とが相対的に傾いている。そのため、これらの間で反射した戻り光も、カバーガラスと固定偏光板の出射面との間で反射を繰り返す光と同様、固定偏光板の入射面へ入射する光の入射角と、その光が固定偏光板の入射面で反射した戻り光が固定偏光板の入射面へ再入射するときの入射角とが異なるものとなり、固定偏光板の出射面から出射する方向が異なるものとなる。よって、固定偏光板の入射面と回転偏光板との間で反射した戻り光が固定偏光板を透過してカバーガラスに入射しても、電子撮像素子の有効撮像範囲から外れ、フレア光にはならないとも考えられる。

ところが、前記特許文献１に記載の光量調整装置において、固定偏光板の入射面と回転偏光板の出射面との間で反射した戻り光が電子撮像素子の有効撮像範囲から外れるようにするには、光軸に対して傾ける固定偏光板の傾きを大きくする必要がある。しかしながら、固定偏光板を光軸に対して大きく傾けて配置すると、収差や光軸ズレなどが発生するため、実際には固定偏光板を光軸に対して大きく傾けることが困難である。そのため、固定偏光板の入射面と回転偏光板との間で反射した戻り光が電子撮像素子の有効撮像範囲から外れるほど固定偏光板を光軸に対して大きく傾けることは、実際には困難である。よって、前記特許文献１に記載の光量調整装置では、固定偏光板の入射面と回転偏光板との間で反射した戻り光によるフレア現象を解消することは困難である。

本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、光量調整のために回転する回転偏光板等の偏光フィルタ部材とその前後に配置される固定偏光版等の光透過部材との間で反射した戻り光によるフレア現象等の不具合の発生を、収差や光軸ズレを抑制しつつ、低減することが可能な光量調整装置を用いた光照射装置及び画像表示装置を提供することである。

前記目的を達成するために、本発明は、発光部から射出される光を目標方向へ照射する光照射装置において、照射する光量を調整する光量調整手段は、入射する光のうちの特定の偏光方向をもつ光を選択的に透過させる偏光フィルタ部材を回転させることにより該偏光フィルタ部材を透過する光の偏光方向を変更し、該偏光フィルタ部材を透過する光量を調整する光量調整装置を備え、前記光量調整装置は、前記偏光フィルタ部材に隣接する光透過部材を有し、前記偏光フィルタ部材と前記光透過部材との間の互いに向かい合う面が相対的に傾いた平面であり、前記偏光フィルタ部材は、その回転軸が該偏光フィルタ部材の前記光透過部材と向かい合う平面の法線と略平行であり、かつ、該偏光フィルタ部材の該光透過部材と向かい合う平面が当該光量調整装置に入射する光の光軸に対して傾斜するように配置されており、前記光透過部材は、前記偏光フィルタ部材の該光透過部材と向かい合う平面に対して垂直でかつ前記光軸を含む仮想面上で、該仮想面と該光透過部材の該偏光フィルタ部材と向かい合う平面との交差線が、該光軸に対し、該仮想面と該偏光フィルタ部材の該光透過部材と向かい合う平面との交差線とは逆向きに傾くように、該光透過部材の該偏光フィルタ部材と向かい合う平面が前記光軸に対して傾斜しており、前記発光部は、複数の光源からそれぞれ射出される光を合成して射出するものであり、前記光透過部材は、入射する光のうちの所定の偏光方向をもつ光を選択的に透過させるように固定配置された偏光フィルタであることを特徴とする。

本発明によれば、光量調整のために回転する偏光フィルタ部材とその前後に配置される光透過部材との間で反射した戻り光による不具合の発生を、収差や光軸ズレを抑制しつつ、低減することが可能となるという優れた効果が奏される。

実施形態における自動車用ＨＵＤ装置を搭載した自動車の構成を模式的に表した模式図である。 同自動車用ＨＵＤ装置の内部構成を模式的に表した模式図である。 同自動車用ＨＵＤ装置によって表示される画像例を示す説明図である。 同自動車用ＨＵＤ装置の光量調整部を、光軸Ｏ１及び回転軸Ｏ２を通る面に沿って切断したときの断面図である。 同光量調整部を、回転軸Ｏ２に対して直交する面に沿って切断したときの断面図である。 （ａ）は、回転偏光板の出射面と固定偏光板の入射面とが互いに平行な状態で配置された配置例の戻り光Ｌ’の出射方向を示す説明図である。（ｂ）は、回転偏光板の出射面と固定偏光板の入射面とが互いに平行でない状態で配置された配置例の戻り光Ｌ’の出射方向を示す説明図である。

以下、本発明に係る光量調整装置を、画像表示装置である自動車用ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置の光照射装置として適用した適用した一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態における自動車用ＨＵＤ装置を搭載した自動車の構成を模式的に表した模式図である。
図２は、本実施形態における自動車用ＨＵＤ装置の内部構成を模式的に表した模式図である。

本実施形態における自動車用ＨＵＤ装置２００は、例えば、自動車３０１のダッシュボード内に設置される。ダッシュボード内の自動車用ＨＵＤ装置２００から発せられる画像光である投射光Ｌがフロントガラス３０２で反射され、ユーザーである運転者３００に向かう。これにより、運転者３００は、例えば、図３に示すようなナビゲーション画像を虚像として視認することができる。なお、フロントガラス３０２の内壁面にコンバイナを設置し、コンバイナによって反射する投射光によってユーザーに虚像を視認させるようにしてもよい。

図３に示すナビゲーション画像には、第１表示領域２２０Ａに、自動車３０１の速度（図示の例では「６０ｋｍ／ｈ」という画像）が表示されている。また、第２表示領域２２０Ｂには、カーナビゲーション装置によるナビゲーション画像が表示されている。図示の例では、次の曲がり角で曲がる方向を示す右折指示画像と、次の曲がり角までの距離を示す「あと４６ｍ」という画像が、ナビゲーション画像として表示されている。また、第３表示領域２２０Ｃには、カーナビゲーション装置による地図画像（自車両周囲の地図画像）が表示されている。

自動車用ＨＵＤ装置２００は、赤色、緑色、青色のレーザー光源２０１Ｒ，２０１Ｇ，２０１Ｂと、各レーザー光源に対して設けられるコリメータレンズ２０２，２０３，２０４と、２つのダイクロイックミラー２０５，２０６と、光量調整手段としての光量調整部１００と、光走査装置２０８と、自由曲面ミラー２０９と、スクリーン２１０と、投射ミラー２１１とから構成されている。

本実施形態の自動車用ＨＵＤ装置２００は、スクリーン２１０に表示される中間像を自動車３０１のフロントガラス３０２に投射することで、その中間像を運転者３００に虚像として視認させる。レーザー光源２０１Ｒ，２０１Ｇ，２０１Ｂから発せられる各色レーザー光は、それぞれ、コリメータレンズ２０２、２０３、２０４で略平行光とされ、２つのダイクロイックミラー２０５，２０６により合成される。合成されたレーザー光は、光量調整部１００で光量が調整された後、光走査装置２０８のミラーによって二次元走査される。光走査装置２０８で二次元走査された投射光Ｌは、自由曲面ミラー２０９で反射されて歪みを補正された後、スクリーン２１０に集光され、中間像を表示する。

光走査装置２０８には、公知のアクチュエータ駆動システムでミラーを主走査方向及び副走査方向に傾斜動作させ、ミラーＭに入射する投射光Ｌを二次元走査（ラスタスキャン）する。ミラーＭの駆動制御は、レーザー光源２０１Ｒ，２０１Ｇ，２０１Ｂの発光タイミングに同期して行われる。

本実施形態においては、自動車用ＨＵＤ装置２００により表示される虚像の周囲の明るさを測定するための測定手段としての照度計１２０が、ダッシュボード等に配置されている。この照度計１２０の測定結果に応じて、制御部１１０は光量調整部１００を制御する。具体的には、虚像周囲が明るいほど当該光量調整部１００を透過する投射光の光量が多くなるように制御し、虚像周囲が暗いほど当該光量調整部１００を透過する投射光の光量が少なくなるように制御する。このような光量調整制御を行うことで、虚像周囲（自車両前方）が明るくても高い輝度の画像を表示して画像の視認性を確保できる。また、虚像周囲（自車両前方）が暗い場合、画像の輝度が高いと画像が眩しくて自車両前方の視認性を落とすことになるが、前記のような光量調整制御を行うことで、虚像周囲（自車両前方）が暗い場合の自車両前方の視認性も確保することができる。

次に、本発明の特徴部分である、光量調整部１００の構成及び動作について説明する。
図４は、本実施形態の光量調整部１００を、光軸Ｏ１及び回転軸Ｏ２を通る面に沿って切断したときの断面図である。
図５は、本実施形態の光量調整部１００を、回転軸Ｏ２に対して直交する面に沿って切断したときの断面図である。

本実施形態の光量調整部１００は、入射する光のうちの特定の偏光方向をもつ光を選択的に透過させる偏光フィルタ部材としての回転偏光板１０３と、これに隣接する光透過部材として、入射する光のうちの所定の偏光方向をもつ光を選択的に透過させる偏光フィルタである固定偏光板１０２とを備えている。本実施形態において、回転偏光板１０３及び固定偏光板１０２は、いずれも、その入射面と出射面が平面で構成された平板状部材であるが、少なくとも互いに対向する面が平面で構成されたものであればよい。

固定偏光板１０２は、ハウジング１０１に固定されている。一方、回転偏光板１０３は、ハウジング１０１及びハウジングカバー１０５に対して回転自在に支持されている回転筒１０４の内部に固定配置されており、回転軸Ｏ２を中心にして回転筒１０４と一体で回転可能に構成されている。回転筒１０４の外周面には、図５に示すようにハスバ歯車１０６が形成されており、このハスバ歯車１０６は、駆動モータ１０８のモータ軸に接続されたウォームギヤ１０７と噛み合っている。駆動モータ１０８は、制御部１１０により制御されてウォームギヤ１０７を回転させる。ウォームギヤ１０７が回転すると、これに噛み合っているハスバ歯車１０６を介して回転筒１０４が回転軸Ｏ２を中心に回転し、回転偏光板１０３も回転軸Ｏ２を中心に回転する。

回転偏光板１０３が回転軸Ｏ２を中心に回転することで、回転偏光板１０３を透過する偏光成分の偏光方向と、固定偏光板１０２を透過する偏光成分の偏光方向との間の相対角度を変化させることができる。これにより、２つの偏光板１０２，１０３の両方を透過できる偏光方向の範囲が変わり、光量調整部１００から出射される投射光Ｌの光量を調整することができる。具体的には、２つの偏光板１０２，１０３の偏光方向が一致しているとき（２つの偏光板１０２，１０３間における偏光方向の角度がゼロであるとき）には、回転偏光板１０３を透過した光のほぼすべてが固定偏光板１０２を透過する。このときに、光量調整部１００を透過する投射光Ｌの光量が最大となる。この状態から駆動モータ１０８を制御して回転筒１０４を回転させると、２つの偏光板１０２，１０３間における偏光方向の角度が徐々に増えていき、光量調整部１００を透過する投射光Ｌの光量が連続的に減っていく。そして、２つの偏光板１０２，１０３間における偏光方向のずれ角が９０度に達すると、回転偏光板１０３を透過した光のほぼすべてが固定偏光板１０２で遮られる。このときに、光量調整部１００を透過する投射光Ｌの光量が最小となる。

本実施形態において、回転偏光板１０３の回転軸Ｏ２は、回転偏光板１０３の固定偏光板１０２と向かい合う平面（出射面）の法線と略平行である。そして、回転偏光板１０３の出射面は、投射光Ｌの光軸Ｏ１に対して傾斜している。一方、固定偏光板１０２の回転偏光板１０３と向かい合う平面（入射面）も、投射光Ｌの光軸Ｏ１に対して傾斜している。より詳しくは、回転偏光板１０３の出射面に対して垂直でかつ光軸Ｏ１を含む仮想面（図４中紙面）上で、その仮想面と固定偏光板１０２の入射面との交差線が、図４に示すように、光軸Ｏ１に対し、その仮想面と回転偏光板１０３の出射面との交差線とは逆向きに傾くように、固定偏光板１０２の入射面が光軸Ｏ１に対して傾斜している。これにより、回転偏光板１０３の出射面と固定偏光板１０２の入射面は相対的に傾いた状態になっている。

固定偏光板１０２の入射面と回転偏光板１０３の出射面との間で反射した後に固定偏光板１０２の出射面から出射する戻り光Ｌ’の出射方向が、投射光Ｌの光軸Ｏ１にほぼ平行であると、その戻り光Ｌ’は投射光Ｌによる有効画像領域内に向けて照射されることになる。この場合、投射光Ｌにより表示される画像中にその戻り光Ｌ’によるフレア現象あるいは二重像（ゴースト）が生じ、画質が劣化する。

したがって、回転偏光板１０３の出射面と固定偏光板１０２の入射面の両方が光軸Ｏ１に対して傾斜していても、図６（ａ）に示すように、回転偏光板１０３の出射面と固定偏光板１０２の入射面が互いに平行な状態であると、固定偏光板１０２の出射面から出射する戻り光Ｌ’の出射方向は投射光Ｌの光軸Ｏ１とほぼ平行になってしまう。この場合、その戻り光Ｌ’が投射光Ｌによる有効画像領域内に向けて照射され、戻り光Ｌ’が後段の光学部材である光走査装置２０８のミラーに入射して、投射光Ｌにより表示される画像中に戻り光Ｌ’によるフレア現象あるいは二重像（ゴースト）が生じさせる。

一方、本実施形態によれば、図６（ｂ）に示すように、回転偏光板１０３の出射面と固定偏光板１０２の入射面とが、相対的に傾いた状態すなわち非平行な状態となっている。したがって、固定偏光板１０２の入射面で反射した戻り光Ｌ’が回転偏光板１０３の出射面で反射して再び固定偏光板１０２の入射面に入射するときの入射角は、投射光Ｌが固定偏光板１０２の入射面に入射するときの入射角とは異なるものとなる。その結果、固定偏光板１０２の出射面から出射する戻り光Ｌ’の出射方向が投射光Ｌの出射方向（光軸Ｏ１の軸線方向）とは異なるものとなり、戻り光Ｌ’が光走査装置２０８のミラー上における有効画像領域部分には入射しないように、より好ましくは光走査装置２０８のミラーに入射しないようにすることができる。

特に、本実施形態では、回転偏光板１０３の出射面と固定偏光板１０２の入射面との光軸Ｏ１に対する傾斜関係が、回転偏光板１０３の出射面に対して垂直でかつ光軸Ｏ１を含む仮想面（図４中紙面）上で、その仮想面と固定偏光板１０２の入射面との交差線が、図４に示すように、光軸Ｏ１に対し、その仮想面と回転偏光板１０３の出射面との交差線とは逆向きに傾くという関係になっている。すなわち、前記仮想面上において、固定偏光板１０２の入射面は光軸Ｏ１に対して入射側へ傾斜しているのに対し、回転偏光板１０３の出射面は光軸Ｏ１に対して出射側へ傾斜している。

このように傾斜していることで、前記仮想面上において、固定偏光板１０２の入射面及び回転偏光板１０３の出射面のいずれもが光軸Ｏ１に対して入射側へ傾斜している場合あるいは出射側へ傾斜している場合と比較して、戻り光Ｌ’の固定偏光板１０２の入射面への入射角と、投射光Ｌの固定偏光板１０２の入射面への入射角とのなす角度を大きくすることができる。よって、固定偏光板１０２の出射面から出射する戻り光Ｌ’の出射方向を、投射光Ｌの出射方向（光軸Ｏ１の軸線方向）とは大きく異なるものとすることができる。その結果、固定偏光板１０２の入射面及び回転偏光板１０３の出射面の光軸に対する各傾斜角度がそれぞれ小さくても、固定偏光板１０２の出射面から出射する戻り光Ｌ’が光走査装置２０８のミラー上における有効画像領域部分には入射しないように、あるいは光走査装置２０８のミラーに入射しないようにすることができる。よって、収差や光軸ズレが生じるのを抑制しつつ、固定偏光板１０２と回転偏光板１０３との間で反射する戻り光Ｌ’によるフレア現象を低減することができる。

本実施形態においては、回転偏光板１０３が固定偏光板１０２に対して入射側に隣接配置されている例であるが、回転偏光板１０３を固定偏光板１０２に対して出射側に隣接配置した例であっても同様である。
また、回転偏光板１０３や固定偏光板１０２としては、入射光のうち所定方向の偏光成分を透過する平板状光学部材を用いたが、透明基材表面に波長より短い微細構造による溝を形成して偏光特性をもたせた偏光フィルタ部材を用いてもよい。

また、本実施形態では、回転偏光板１０３とこれに隣接する固定偏光板１０２との間で反射する戻り光Ｌ’によるフレア現象を低減するものであるが、固定偏光板１０２に代えて、偏光フィルタ機能を備えていない光透過部材（波長フィルタ機能を備えた波長フィルタ部材や、フィルタ機能を備えないカバーガラスなど）が配置された構成であっても、同様である。ただし、本実施形態の光量調整部１００は、赤色、緑色、青色という３つのレーザー光源２０１Ｒ，２０１Ｇ，２０１Ｂからの各色レーザー光を合成した投射光Ｌの光量を調整するものであるため、固定偏光板１０２は、回転偏光板１０３に隣接配置させなくとも、以下の理由から、投射光Ｌの光路上に配置することが好ましい。

すなわち、３つのレーザー光源２０１Ｒ，２０１Ｇ，２０１Ｂから射出される各色レーザー光は、それぞれ特定の偏光方向をもった光であり、レーザー光源２０１Ｒ，２０１Ｇ，２０１Ｂを組み付ける際、各色レーザー光の偏光方向が一致するように調整される。しかしながら、各色レーザー光の偏光方向が完全に一致するように調整して組み付けることは困難であり、また当初は各色レーザー光の偏光方向が一致していても経時使用によって各色レーザー光の偏光方向がずれていくこともある。

各色レーザー光の偏光方向が一致していない場合、いずれか１つのレーザー光に対して光量が最大となる回転位置から光量が最小となる回転位置まで回転偏光板１０３を回転させるとき、他のレーザー光の光量については最大から最小までの調整を行うことができない。例えば、いずれか１つのレーザー光に対して光量が最小となる回転位置まで回転偏光板１０３を回転させるときに、その回転の途中段階で、他のレーザー光の光量が最小になり、その後、当該他のレーザー光の光量が増えるというような事態が起きる。この場合、例えば、当該いずれか１つのレーザー光の光量が最小（ゼロ）になっても、当該他のレーザー光の光量は最小（ゼロ）にはならない事態が起こり得る。

各色レーザー光が合成された投射光Ｌの光路上に固定偏光板１０２を配置すると、各色レーザー光の偏光方向が固定偏光板１０２によって揃えられるので、回転偏光板１０３の回転によりすべてのレーザー光の光量については一様に最大から最小までの調整を行うことができるようになる。

ただし、各色レーザー光間の偏光方向がなるべく一致するように調整した上で、その偏光方向と固定偏光板１０２の透過偏光方向とがなるべく一致するように配置することが、レーザー光源２０１Ｒ，２０１Ｇ，２０１Ｂから射出される各色レーザー光の利用効率を高める上で有効である。

また、本実施形態における光量調整部１００の構成は、自動車用ＨＵＤ装置２００に限らず、他の形式の画像表示装置の画像光の光量を調整する光量調整装置にも適用することができるし、更には、画像表示装置の光量調整装置に限らず、撮像装置や電子顕微鏡などの他の用途の装置における光量調整装置としても広く利用することができる。

以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
入射する光のうちの特定の偏光方向をもつ光を選択的に透過させる回転偏光板１０３等の偏光フィルタ部材を回転させることにより該偏光フィルタ部材を透過する光の偏光方向を変更し、該偏光フィルタ部材を透過する光量を調整する光量調整部１００等の光量調整装置において、前記偏光フィルタ部材に隣接する固定偏光板１０２等の光透過部材を有し、前記偏光フィルタ部材と前記光透過部材との間の互いに向かい合う面が相対的に傾いた平面であり、前記偏光フィルタ部材は、その回転軸Ｏ２が該偏光フィルタ部材の前記光透過部材と向かい合う平面の法線と略平行であり、かつ、該偏光フィルタ部材の該光透過部材と向かい合う平面が当該光量調整装置に入射する光の光軸Ｏ１に対して傾斜するように配置されており、前記偏光フィルタ部材の該光透過部材と向かい合う平面に対して垂直でかつ前記光軸Ｏ１を含む仮想面（図４の紙面）上で、該仮想面と該光透過部材の該偏光フィルタ部材と向かい合う平面との交差線Ｓ２が、該光軸Ｏ１に対し、該仮想面と該偏光フィルタ部材の該光透過部材と向かい合う平面との交差線Ｓ１とは逆向きに傾くように、該光透過部材の該偏光フィルタ部材と向かい合う平面が前記光軸に対して傾斜していることを特徴とする。
これによれば、光量調整のために回転する偏光フィルタ部材の光透過部材と向かい合う平面が光軸Ｏ１に対して傾斜しているだけでなく、この偏光フィルタ部材の前後に配置される光透過部材の偏光フィルタ部材と向かい合う平面も光軸Ｏ１に対して傾斜している。しかも、光透過部材の当該平面の光軸に対する傾斜方向は、偏光フィルタ部材の光透過部材と向かい合う平面に対して垂直でかつ光軸Ｏ１を含む仮想面上で、その仮想面と光透過部材の偏光フィルタ部材と向かい合う平面との交差線Ｓ２が、光軸Ｏ１に対し、その仮想面と偏光フィルタ部材の光透過部材と向かい合う平面との交差線Ｓ１とは逆向きに傾くように規定されている。このような構成により、光透過部材と偏光フィルタ部材との間で反射する戻り光Ｌ’が出射するときの光軸Ｏ１に対する角度を、光透過部材の当該平面だけが光軸Ｏ１に対して傾斜している構成と比較して、大きくすることができる。これにより、偏光フィルタ部材や光透過部材における当該平面の光軸Ｏ１に対する各傾斜角度がそれぞれ小さくても、偏光フィルタ部材と光透過部材との間で反射した光が出射するときの光軸Ｏ１に対する角度を大きくすることができる。よって、偏光フィルタ部材や光透過部材の当該平面が光軸Ｏ１に対して大きく傾斜することによる収差や光軸ズレを抑制しつつ、偏光フィルタ部材と光透過部材との間で反射する戻り光Ｌ’によるフレア現象等の不具合を低減することができる。

（態様Ｂ）
前記態様Ａにおいて、前記偏光フィルタ部材と前記光透過部材との間で互いに向かい合う２つの平面は、該２つの平面間で反射した光Ｌ’が該偏光フィルタ部材及び該光透過部材よりも後段側に配置される光走査装置２０８のミラー等の後段側光学部材上の有効範囲（有効画像範囲）から外れるように相対的に傾いていることを特徴とする。
これによれば、偏光フィルタ部材と光透過部材との間で反射する戻り光Ｌ’によるフレア現象を低減することができる。

（態様Ｃ）
前記態様Ｂにおいて、前記偏光フィルタ部材と前記光透過部材との間で互いに向かい合う２つの平面は、該２つの平面間で反射した光が前記後段側光学部材に入射しないように相対的に傾いていることを特徴とする。
これによれば、偏光フィルタ部材と光透過部材との間で反射する戻り光Ｌ’によるフレア現象をより確実に低減することができる。

（態様Ｄ）
前記態様Ａ〜Ｃのいずれかの態様において、前記偏光フィルタ部材は、その回転軸Ｏ２が該偏光フィルタ部材の有効フィルタ領域の略中央を通るように構成されていることを特徴とする。
これによれば、偏光フィルタ部材の小型化を図ることができる。

（態様Ｅ）
前記態様Ａ〜Ｄのいずれかの態様において、前記光透過部材は、入射する光のうちの所定の偏光方向をもつ光を選択的に透過させるように固定配置された固定偏光板１０２等の偏光フィルタであることを特徴とする。
これによれば、前記偏光フィルタにより偏光方向を揃えることができ、前記偏光フィルタ部材の回転による光量調整を安定して適切に行うことができる。

（態様Ｆ）
前記態様Ｅにおいて、前記偏光フィルタは、前記偏光フィルタ部材及び該偏光フィルタよりも前段側から入射してくる光の中で最も光量の多い偏光成分を透過させるように配置されていることを特徴とする。
これによれば、偏光フィルタ部材及び偏光フィルタよりも前段側から入射してくる光を効率よく利用することができる。

（態様Ｇ）
発光部から射出される光を目標方向へ照射する光照射装置において、照射する光量を調整する光量調整手段として、前記態様Ａ〜Ｆのいずれかの態様に係る光量調整装置を用いたことを特徴とする。
これによれば、偏光フィルタ部材や光透過部材の光軸に対する傾斜角度が大きくなることによって生じる収差や光軸ズレを抑制しつつ、偏光フィルタ部材と光透過部材との間で反射する戻り光によるフレア現象等の不具合を低減した光照射装置を実現できる。

（態様Ｈ）
前記態様Ｇにおいて、前記発光部は、レーザー光源２０１Ｒ，２０１Ｇ，２０１Ｂ等の複数の光源からそれぞれ射出される光を合成して射出するものであり、前記光量調整手段として、前記態様Ｅ又はＦに係る光量調整装置を用いたことを特徴とする。
これによれば、偏光フィルタ部材の回転により各光源から射出される光をそれぞれ適切に調整することができる。

（態様Ｉ）
画像情報に基づく投射光Ｌ等の画像光により画像を表示する自動車用ＨＵＤ装置等の画像表示装置において、前記画像光の光量を調整する光量調整手段として、前記態様Ａ〜Ｆのいずれかの態様に係る光量調整装置を用いたことを特徴とする。

１００ 光量調整部
１０１ ハウジング
１０２ 固定偏光板
１０３ 回転偏光板
１０４ 回転筒
１０５ ハウジングカバー
１０６ ハスバ歯車
１０７ ウォームギヤ
１０８ 駆動モータ
１１０ 制御部
１２０ 照度計
２００ ＨＵＤ装置
２０１Ｒ，２０１Ｇ，２０１Ｂ レーザー光源
２０２，２０３，２０４ コリメータレンズ
２０５，２０６ ダイクロイックミラー
２０８ 光走査装置
２０９ 自由曲面ミラー
２１０ スクリーン
２１１ 投射ミラー
３００ 運転者
３０１ 自動車
３０２ フロントガラス

特開２００５−２７５０６３号公報

Claims (12)

1. 発光部から射出される光を目標方向へ照射する光照射装置において、
   照射する光量を調整する光量調整手段は、
   入射する光のうちの特定の偏光方向をもつ光を選択的に透過させる偏光フィルタ部材を回転させることにより該偏光フィルタ部材を透過する光の偏光方向を変更し、該偏光フィルタ部材を透過する光量を調整する光量調整装置を備え、
   前記光量調整装置は、
   前記偏光フィルタ部材に隣接する光透過部材を有し、
   前記偏光フィルタ部材と前記光透過部材との間の互いに向かい合う面が相対的に傾いた平面であり、
   前記偏光フィルタ部材は、その回転軸が該偏光フィルタ部材の前記光透過部材と向かい合う平面の法線と略平行であり、かつ、該偏光フィルタ部材の該光透過部材と向かい合う平面が当該光量調整装置に入射する光の光軸に対して傾斜するように配置されており、
   前記光透過部材は、前記偏光フィルタ部材の該光透過部材と向かい合う平面に対して垂直でかつ前記光軸を含む仮想面上で、該仮想面と該光透過部材の該偏光フィルタ部材と向かい合う平面との交差線が、該光軸に対し、該仮想面と該偏光フィルタ部材の該光透過部材と向かい合う平面との交差線とは逆向きに傾くように、該光透過部材の該偏光フィルタ部材と向かい合う平面が前記光軸に対して傾斜しており、
   前記発光部は、複数の光源からそれぞれ射出される光を合成して射出するものであり、
   前記光透過部材は、入射する光のうちの所定の偏光方向をもつ光を選択的に透過させるように固定配置された偏光フィルタであることを特徴とする光照射装置。
2. 請求項１の光照射装置において、
   前記偏光フィルタ部材と前記光透過部材との間で互いに向かい合う２つの平面は、該２つの平面間で反射した光が該偏光フィルタ部材及び該光透過部材よりも後段側に配置される後段側光学部材上の有効範囲から外れるように相対的に傾いていることを特徴とする光照射装置。
3. 請求項２の光照射装置において、
   前記偏光フィルタ部材と前記光透過部材との間で互いに向かい合う２つの平面は、該２つの平面間で反射した光が前記後段側光学部材に入射しないように相対的に傾いていることを特徴とする光照射装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光照射装置において、
   前記偏光フィルタ部材は、その回転軸が該偏光フィルタ部材の有効フィルタ領域の略中央を通るように構成されていることを特徴とする光照射装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光照射装置において、
   前記偏光フィルタは、前記偏光フィルタ部材及び該偏光フィルタよりも前段側から入射してくる光の中で最も光量の多い偏光成分を透過させるように配置されていることを特徴とする光照射装置。
6. 画像情報に基づく画像光により画像を表示する画像表示装置において、
   前記画像光を照射する光照射装置として、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光照射装置を用いたことを特徴とする画像表示装置。
7. 画像情報に基づく画像光により画像を表示する画像表示装置において、
   前記画像光の光量を調整する光量調整手段は、
   入射する光のうちの特定の偏光方向をもつ光を選択的に透過させる偏光フィルタ部材を回転させることにより該偏光フィルタ部材を透過する光の偏光方向を変更し、該偏光フィルタ部材を透過する光量を調整する光量調整装置を備え、
   前記光量調整装置は、
   前記偏光フィルタ部材に隣接する光透過部材を有し、
   前記偏光フィルタ部材と前記光透過部材との間の互いに向かい合う面が相対的に傾いた平面であり、
   前記偏光フィルタ部材は、その回転軸が該偏光フィルタ部材の前記光透過部材と向かい合う平面の法線と略平行であり、かつ、該偏光フィルタ部材の該光透過部材と向かい合う平面が当該光量調整装置に入射する光の光軸に対して傾斜するように配置されており、
   前記光透過部材は、前記偏光フィルタ部材の該光透過部材と向かい合う平面に対して垂直でかつ前記光軸を含む仮想面上で、該仮想面と該光透過部材の該偏光フィルタ部材と向かい合う平面との交差線が、該光軸に対し、該仮想面と該偏光フィルタ部材の該光透過部材と向かい合う平面との交差線とは逆向きに傾くように、該光透過部材の該偏光フィルタ部材と向かい合う平面が前記光軸に対して傾斜していることを特徴とする画像表示装置。
8. 請求項７の画像表示装置において、
   前記偏光フィルタ部材と前記光透過部材との間で互いに向かい合う２つの平面は、該２つの平面間で反射した光が該偏光フィルタ部材及び該光透過部材よりも後段側に配置される後段側光学部材上の有効範囲から外れるように相対的に傾いていることを特徴とする画像表示装置。
9. 請求項８の画像表示装置において、
   前記偏光フィルタ部材と前記光透過部材との間で互いに向かい合う２つの平面は、該２つの平面間で反射した光が前記後段側光学部材に入射しないように相対的に傾いていることを特徴とする画像表示装置。
10. 請求項７乃至９のいずれか１項に記載の画像表示装置において、
    前記偏光フィルタ部材は、その回転軸が該偏光フィルタ部材の有効フィルタ領域の略中央を通るように構成されていることを特徴とする画像表示装置。
11. 請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の画像表示装置において、
    前記光透過部材は、入射する光のうちの所定の偏光方向をもつ光を選択的に透過させるように固定配置された偏光フィルタであることを特徴とする画像表示装置。
12. 請求項１１の画像表示装置において、
    前記偏光フィルタは、前記偏光フィルタ部材及び該偏光フィルタよりも前段側から入射してくる光の中で最も光量の多い偏光成分を透過させるように配置されていることを特徴とする画像表示装置。

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