JP6982816B2 - Image display device, virtual image display device, moving object - Google Patents

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本開示は、一般に画像表示装置、虚像表示装置、及び移動体に関し、より詳細には、液晶パネル上に画像を表示する画像表示装置、当該画像表示装置を備える虚像表示装置、及び当該虚像表示装置を備える移動体に関する。 The present disclosure generally relates to an image display device, a virtual image display device, and a moving body, and more specifically, an image display device for displaying an image on a liquid crystal panel, a virtual image display device including the image display device, and the virtual image display device. With respect to moving objects.

特許文献１は、虚像の表示像を表示させるヘッドアップディスプレイ装置を開示する。特許文献１のヘッドアップディスプレイ装置は、車両のインストルメントパネルの内側に収納され、所定の開口部から、表示用の光線を車両のウインドシールド上の所定領域に投射するヘッドアップディスプレイ装置本体を有する。特許文献１において、ヘッドアップディスプレイ装置本体は、複数の白色発光ダイオード（光源装置）と、透過型液晶表示器（液晶パネル）と、を備える。透過型液晶表示器は、水平偏光型ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）であり、複数の白色発光ダイオードの光のうち特定の成分を透過させる。このような液晶パネルでは、液晶パネルの特定の方向の端部において、減光が生じることがあった。 Patent Document 1 discloses a head-up display device for displaying a display image of a virtual image. The head-up display device of Patent Document 1 is housed inside an instrument panel of a vehicle, and has a head-up display device main body that projects a light ray for display onto a predetermined area on a windshield of the vehicle from a predetermined opening. .. In Patent Document 1, the head-up display device main body includes a plurality of white light emitting diodes (light source devices) and a transmissive liquid crystal display (liquid crystal panel). The transmissive liquid crystal display is a horizontally polarized liquid crystal display (LCD), and transmits a specific component of the light of a plurality of white light emitting diodes. In such a liquid crystal panel, dimming may occur at the end of the liquid crystal panel in a specific direction.

特開２０１３−０５７８９７号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-057897

本開示の課題は、輝度の低下を低減できる画像表示装置、当該画像表示装置を備える虚像表示装置、及び当該虚像表示装置を備える移動体を提供することである。 An object of the present disclosure is to provide an image display device capable of reducing a decrease in luminance, a virtual image display device including the image display device, and a moving body including the virtual image display device.

本開示の一態様に係る画像表示装置は、光を放射する光源装置と、液晶パネルと、光学系と、偏光素子と、拡散部材と、を備える。前記液晶パネルは、互いに直交する第１方向と第２方向とを含む表示面を有し、前記光源装置からの光のうち前記第１方向に偏光した成分を透過させて前記表示面に画像を形成するように構成される。前記光学系は、前記光源装置と前記液晶パネルとの間にあり、前記表示面に平行し前記第１方向と交差する第３方向において前記光源装置からの光を発散させる。前記偏光素子は、前記光学系と前記液晶パネルとの間にあり、前記液晶パネルに入射する光が前記光学系からの光の前記第３方向の成分をその前記第１方向の成分として有するように前記光学系からの光の偏光方向を回転させる。前記拡散部材は、前記光学系と前記偏光素子との間にあり、前記光学系からの光を拡散させる。前記光源装置は、導光板を有する。前記導光板は、光源部からの光が入射する受光面と、前記受光面と交差し前記受光面からの光を前記液晶パネルに向けて出射させる発光面と、を有する。前記受光面は、前記第３方向において、前記発光面の一端にある。前記光学系は、フレネルレンズを有する。前記フレネルレンズは、少なくとも、前記第３方向において、前記液晶パネルの中央から端に向かうにつれて、前記液晶パネルへの光の入射角が大きくなるように、前記光源装置からの光を発散させる。 The image display device according to one aspect of the present disclosure includes a light source device that radiates light, a liquid crystal panel, an optical system, a polarizing element, and a diffusion member . The liquid crystal panel has a display surface including a first direction and a second direction orthogonal to each other, and transmits an image polarized in the first direction among the light from the light source device to display an image on the display surface. It is configured to form. The optical system is located between the light source device and the liquid crystal panel, and emits light from the light source device in a third direction parallel to the display surface and intersecting the first direction. The polarizing element is located between the optical system and the liquid crystal panel, so that the light incident on the liquid crystal panel has the component of the light from the optical system in the third direction as the component of the first direction. The polarization direction of the light from the optical system is rotated. The diffusing member is located between the optical system and the polarizing element, and diffuses light from the optical system. The light source device has a light guide plate. The light guide plate has a light receiving surface on which light from a light source unit is incident, and a light emitting surface that intersects the light receiving surface and emits light from the light receiving surface toward the liquid crystal panel. The light receiving surface is at one end of the light emitting surface in the third direction. The optical system has a Fresnel lens. The Fresnel lens diverges the light from the light source device so that the angle of incidence of the light on the liquid crystal panel increases from the center to the edge of the liquid crystal panel at least in the third direction.

本開示の一態様に係る虚像表示装置は、上記画像表示装置と、前記画像表示装置の前記液晶パネルを透過した光により対象空間に前記画像に対応する虚像を投影する投影部と、を備える。 The virtual image display device according to one aspect of the present disclosure includes the image display device and a projection unit that projects a virtual image corresponding to the image onto a target space by light transmitted through the liquid crystal panel of the image display device.

本開示の一態様に係る移動体は、上記虚像表示装置と、前記虚像表示装置の前記投影部からの光を反射する反射部材と、を備える。 The moving body according to one aspect of the present disclosure includes the virtual image display device and a reflecting member that reflects light from the projection unit of the virtual image display device.

本開示によれば、輝度の低下を低減できる画像表示装置、虚像表示装置、及び移動体を提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide an image display device, a virtual image display device, and a moving body capable of reducing a decrease in luminance.

図１は、一実施形態に係る画像表示装置を備える虚像表示装置を備える自動車の概念図である。FIG. 1 is a conceptual diagram of an automobile provided with a virtual image display device including the image display device according to the embodiment. 図２は、同上の虚像表示装置を用いた場合のユーザの視野を示す概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram showing a user's field of view when the above-mentioned virtual image display device is used. 図３は、同上の虚像表示装置の動作を説明するための概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining the operation of the above-mentioned virtual image display device. 図４は、同上の画像表示装置の分解斜視図である。FIG. 4 is an exploded perspective view of the same image display device. 図５は、同上の虚像表示装置の光路を幾何学的に示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram geometrically showing the optical path of the above-mentioned virtual image display device. 図６Ａは、空気から光学部材に光が向かう場合の、入射角と透過率との関係を示す図である。図６Ｂは、光学部材から空気に光が向かう場合の、入射角と透過率との関係を示す図である。FIG. 6A is a diagram showing the relationship between the incident angle and the transmittance when light is directed from the air to the optical member. FIG. 6B is a diagram showing the relationship between the incident angle and the transmittance when light is directed from the optical member to the air. 図７は、同上の画像表示装置の原理の説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of the principle of the same image display device. 図８は、同上の変形例の画像表示装置の概略図である。FIG. 8 is a schematic view of an image display device of the same modification.

１．実施形態
１．１ 概要
本実施形態に係る画像表示装置１１０を備える虚像表示装置１０は、図１に示すように、例えば、移動体としての自動車１００に用いられるヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：Head-Up Display）である。 1. 1. Embodiment 1.1 Overview As shown in FIG. 1, the virtual image display device 10 including the image display device 110 according to the present embodiment is, for example, a head-up display (HUD: Head-Up) used in an automobile 100 as a moving body. Display).

この虚像表示装置１０は、自動車１００のウインドシールド１０１に下方から画像を投影するように、自動車１００の車室内に設置されている。図１の例では、ウインドシールド１０１の下方のダッシュボード１０２内に、虚像表示装置１０が配置されている。虚像表示装置１０からウインドシールド１０１に画像が投影されると、反射部材としてのウインドシールド１０１で反射された画像がユーザ２００（運転者）に視認される。 The virtual image display device 10 is installed in the vehicle interior of the automobile 100 so as to project an image from below onto the windshield 101 of the automobile 100. In the example of FIG. 1, the virtual image display device 10 is arranged in the dashboard 102 below the windshield 101. When an image is projected from the virtual image display device 10 onto the windshield 101, the image reflected by the windshield 101 as a reflective member is visually recognized by the user 200 (driver).

虚像表示装置１０によれば、ユーザ２００は、自動車１００の前方（車外）に設定された対象空間４００に投影された虚像３００を、ウインドシールド１０１越しに視認する。ここでいう「虚像」は、虚像表示装置１０から出射される光がウインドシールド１０１等の反射物にて発散するとき、その発散光線によって、実際に物体があるように結ばれる像を意味する。そのため、自動車１００を運転しているユーザ２００は、図２に示すように、自動車１００の前方に広がる実空間に重ねて、虚像表示装置１０にて投影される虚像３００を見ることができる。したがって、虚像表示装置１０によれば、例えば、車速情報、ナビゲーション情報、歩行者情報、前方車両情報、車線逸脱情報、及び車両コンディション情報等の、種々の運転支援情報を、虚像３００として表示し、ユーザ２００に視認させることができる。図２では、虚像３００は、車速情報であり、一例として「５３ｋｍ／ｈ」という情報を表示している。これにより、ユーザ２００は、ウインドシールド１０１の前方に視線を向けた状態から僅かな視線移動だけで、運転支援情報を視覚的に取得することができる。 According to the virtual image display device 10, the user 200 visually recognizes the virtual image 300 projected on the target space 400 set in front of the automobile 100 (outside the vehicle) through the windshield 101. The "virtual image" here means an image in which when the light emitted from the virtual image display device 10 is diverged by a reflecting object such as the windshield 101, the divergent light rays actually form an object. Therefore, as shown in FIG. 2, the user 200 driving the automobile 100 can see the virtual image 300 projected by the virtual image display device 10 on the real space spreading in front of the automobile 100. Therefore, according to the virtual image display device 10, various driving support information such as vehicle speed information, navigation information, pedestrian information, forward vehicle information, lane deviation information, and vehicle condition information is displayed as the virtual image 300. It can be visually recognized by the user 200. In FIG. 2, the virtual image 300 is vehicle speed information, and displays information of "53 km / h" as an example. As a result, the user 200 can visually acquire the driving support information with only a slight movement of the line of sight from the state in which the line of sight is directed to the front of the windshield 101.

虚像表示装置１０では、対象空間４００に形成される虚像３００は、虚像表示装置１０の光軸５００に交差する仮想面５０１上に形成される。本実施形態では、光軸５００は、自動車１００の前方の対象空間４００において、自動車１００の前方の路面６００に沿っている。そして、虚像３００が形成される仮想面５０１は、路面６００に対して略垂直である。例えば、路面６００が水平面である場合には、虚像３００は鉛直面に沿って表示されることになる。 In the virtual image display device 10, the virtual image 300 formed in the target space 400 is formed on the virtual surface 501 intersecting the optical axis 500 of the virtual image display device 10. In the present embodiment, the optical axis 500 is along the road surface 600 in front of the automobile 100 in the target space 400 in front of the automobile 100. The virtual surface 501 on which the virtual image 300 is formed is substantially perpendicular to the road surface 600. For example, if the road surface 600 is a horizontal plane, the virtual image 300 will be displayed along the vertical plane.

１．２ 構成
虚像表示装置１０は、図３に示すように、画像表示装置１１０と、投影部１２０と、制御部１３０と、を備える。 1.2 Configuration As shown in FIG. 3, the virtual image display device 10 includes an image display device 110, a projection unit 120, and a control unit 130.

画像表示装置１１０は、対象空間４００に虚像３００として投影される画像を表示するために用いられる。画像表示装置１１０は、図４に示すように、光源装置２０と、液晶パネル３０と、光学系４０と、偏光素子５０と、拡散部材６０と、を備える。画像表示装置１１０において、各部材の方向は、必要に応じて、図４に示すｘ、ｙ、ｚ方向に関連付けて説明する。 The image display device 110 is used to display an image projected as a virtual image 300 in the target space 400. As shown in FIG. 4, the image display device 110 includes a light source device 20, a liquid crystal panel 30, an optical system 40, a polarizing element 50, and a diffusion member 60. In the image display device 110, the directions of the respective members will be described in relation to the x, y, and z directions shown in FIG. 4, if necessary.

図５は、液晶パネル３０から投影部１２０及びウインドシールド１０１を介してユーザ２００が虚像３００を欠けることなく視認可能な領域であるアイボックス８００までの光路を幾何学的に示す模式図である。ヘッドアップディスプレイである虚像表示装置１０により虚像３００を表示するには、幾何学上、液晶パネル３０が出射する光は、中央に比べて端部の出射角が大きいことが好ましい（β１＞β２）。換言すれば、液晶パネル３０の表示面に対する光の進行方向の角度が端部に比べて中央で大きくなることが好ましい（β１＞β２）。このような出射光の配向とするために、フレネルレンズ４１を用いて、液晶パネル３０に入射させる光を中央に比べて端部の出射角が大きくなるように偏向している。ただし、液晶パネル３０に入射する光が中央に比べて端部の出射角が大きくなるように偏向させる部材としては、フレネルレンズに限定されず、バルク形状のレンズを用いることもできる。 FIG. 5 is a schematic diagram geometrically showing an optical path from the liquid crystal panel 30 to the eye box 800, which is a region where the user 200 can see the virtual image 300 without missing the virtual image 300 through the projection unit 120 and the windshield 101. In order to display the virtual image 300 by the virtual image display device 10 which is a head-up display, it is geometrically preferable that the light emitted by the liquid crystal panel 30 has a larger emission angle at the edges than the center (β1> β2). .. In other words, it is preferable that the angle of the traveling direction of the light with respect to the display surface of the liquid crystal panel 30 is larger at the center than at the edges (β1> β2). In order to achieve such an orientation of the emitted light, the Fresnel lens 41 is used to deflect the light incident on the liquid crystal panel 30 so that the emission angle at the end portion is larger than that at the center. However, the member for deflecting the light incident on the liquid crystal panel 30 so that the emission angle at the end portion is larger than that at the center is not limited to the Fresnel lens, and a bulk-shaped lens can also be used.

光源装置２０は、液晶パネル３０のバックライトとして用いられる面光源である。光源装置２０は、サイドライト方式の光源装置である。光源装置２０は、図４に示すように、光源部２１と、導光板２２と、反射板２３と、を備える。光源部２１は、所定方向に並ぶ複数の光源を有する。光源としては、発光ダイオードやレーザダイオード等の固体発光素子が用いられる。導光板２２は、光源部２１からの光を液晶パネル３０に導くために用いられる。導光板２２は、長方形の板状であり、光透過性を有する材料（例えば、ガラスや樹脂）で形成されている。導光板２２の長さ方向（ｘ方向）の一面（側面）は、平坦であり、光源部２１からの光が入射する受光面２２１となる。導光板２２の厚み方向（ｚ方向）の一面（前面）は、平坦であり、受光面２２１と交差し受光面２２１からの光を液晶パネル３０に向けて出射させる発光面２２２となる。本実施形態において、受光面２２１と発光面２２２とは互いに直交している。導光板２２の厚み方向（ｚ方向）の他面（後面）は、導光板２２が長さ方向の一面（受光面２２１）から他面に向かって薄くなるように傾斜した傾斜面２２３となっている。反射板２３は、導光板２２の傾斜面２２３上に形成される。反射板２３は、導光板２２内を進行する光を発光面２２２側へ反射するために設けられる。なお、反射板２３は、少なくとも、傾斜面２２３において、光源部２１からの光を反射させる必要がある領域を覆っていればよい。反射板２３は、光源部２１からの光の利用効率を高めるために設けられる。光源装置２０において、受光面２２１から導光板２２内に入射した光は、発光面２２２での全反射と反射板２３での反射とを繰り返し、発光面２２２での全反射の条件が成立しなくなった際に、導光板２２の発光面２２２から外方へ出射される。このようにして、光源装置２０は、導光板２２の発光面２２２から光を放射する。 The light source device 20 is a surface light source used as a backlight of the liquid crystal panel 30. The light source device 20 is a side light type light source device. As shown in FIG. 4, the light source device 20 includes a light source unit 21, a light guide plate 22, and a reflector 23. The light source unit 21 has a plurality of light sources arranged in a predetermined direction. As the light source, a solid-state light emitting element such as a light emitting diode or a laser diode is used. The light guide plate 22 is used to guide the light from the light source unit 21 to the liquid crystal panel 30. The light guide plate 22 has a rectangular plate shape and is made of a light-transmitting material (for example, glass or resin). One surface (side surface) of the light guide plate 22 in the length direction (x direction) is flat, and becomes a light receiving surface 221 to which light from the light source unit 21 is incident. One surface (front surface) of the light guide plate 22 in the thickness direction (z direction) is flat, and becomes a light emitting surface 222 that intersects the light receiving surface 221 and emits light from the light receiving surface 221 toward the liquid crystal panel 30. In this embodiment, the light receiving surface 221 and the light emitting surface 222 are orthogonal to each other. The other surface (rear surface) of the light guide plate 22 in the thickness direction (z direction) is an inclined surface 223 in which the light guide plate 22 is inclined so as to become thinner from one surface (light receiving surface 221) in the length direction toward the other surface. There is. The reflector 23 is formed on the inclined surface 223 of the light guide plate 22. The reflector 23 is provided to reflect the light traveling in the light guide plate 22 toward the light emitting surface 222. The reflector 23 may cover at least a region on the inclined surface 223 where the light from the light source unit 21 needs to be reflected. The reflector 23 is provided in order to increase the utilization efficiency of the light from the light source unit 21. In the light source device 20, the light incident on the light guide plate 22 from the light receiving surface 221 repeats total reflection on the light emitting surface 222 and reflection on the reflector plate 23, and the condition of total reflection on the light emitting surface 222 is no longer satisfied. At that time, it is emitted outward from the light emitting surface 222 of the light guide plate 22. In this way, the light source device 20 radiates light from the light emitting surface 222 of the light guide plate 22.

液晶パネル３０は、全体として矩形の板状である。特に、液晶パネル３０は、前面に、表示面３１を有する。表示面３１は、互いに直交する第１方向（ｙ方向）と第２方向（ｘ方向）とを含む。表示面３１は、第１方向（ｙ方向）の寸法が第２方向（ｘ方向）の寸法より小さい長方形である。つまり、第１方向は、表示面３１の横方向であり、第２方向は、表示面３１の縦方向である。液晶パネル３０は、液晶パネル３０の後側に配置される光源装置２０からの光を選択的に透過させることで、表示面３１に画像を形成する。本実施形態において、液晶パネル３０は、光源装置２０からの光のうち第１方向（ｙ方向）の成分を透過させて表示面３１に画像を形成するように構成される。光源装置２０からの光のうちの第１方向（ｙ方向）の成分は、表示面３１に直交し第２方向（ｘ方向）に平行する入射面（図４のｘｚ平面、以下、必要に応じて「基準入射面」という）においてｓ成分である。つまり、液晶パネル３０は、基準入射面においては、ｓ成分の光のみを透過させる。このような液晶パネル３０は、一般に、液晶層、液晶層を挟む一対の配向膜、液晶層に電圧を印加するための一対の透明電極、各画素の色を規定するカラーフィルタ、及び、基準入射面におけるｓ成分のみを透過させる偏光板などを備える。このような液晶パネル３０の構造は周知のものでよいから、詳細な説明は省略する。 The liquid crystal panel 30 has a rectangular plate shape as a whole. In particular, the liquid crystal panel 30 has a display surface 31 on the front surface. The display surface 31 includes a first direction (y direction) and a second direction (x direction) orthogonal to each other. The display surface 31 is a rectangle whose dimension in the first direction (y direction) is smaller than the dimension in the second direction (x direction). That is, the first direction is the horizontal direction of the display surface 31, and the second direction is the vertical direction of the display surface 31. The liquid crystal panel 30 forms an image on the display surface 31 by selectively transmitting light from the light source device 20 arranged behind the liquid crystal panel 30. In the present embodiment, the liquid crystal panel 30 is configured to transmit a component in the first direction (y direction) of the light from the light source device 20 to form an image on the display surface 31. The component of the light from the light source device 20 in the first direction (y direction) is an incident surface (xz plane in FIG. 4, hereinafter, if necessary) orthogonal to the display surface 31 and parallel to the second direction (x direction). It is an s component in the "reference incident plane"). That is, the liquid crystal panel 30 transmits only the light of the s component on the reference incident surface. Such a liquid crystal panel 30 generally includes a liquid crystal layer, a pair of alignment films sandwiching the liquid crystal layer, a pair of transparent electrodes for applying a voltage to the liquid crystal layer, a color filter that defines the color of each pixel, and a reference incident. It is provided with a polarizing plate that allows only the s component on the surface to pass through. Since the structure of such a liquid crystal panel 30 may be well known, detailed description thereof will be omitted.

光学系４０と、偏光素子５０と、拡散部材６０とは、図４に示すように、光源装置２０と液晶パネル３０との間に配置される。ここで、光学系４０は、光源装置２０と液晶パネル３０との間に配置される。偏光素子５０は、光学系４０と液晶パネル３０との間に配置される。拡散部材６０は、光学系４０と偏光素子５０との間に配置される。つまり、光学系４０は、光学系４０と偏光素子５０と拡散部材６０とのうち、光源装置２０に最も近く、偏光素子５０は、光学系４０と偏光素子５０と拡散部材６０とのうち、液晶パネル３０に最も近い。 As shown in FIG. 4, the optical system 40, the polarizing element 50, and the diffusion member 60 are arranged between the light source device 20 and the liquid crystal panel 30. Here, the optical system 40 is arranged between the light source device 20 and the liquid crystal panel 30. The polarizing element 50 is arranged between the optical system 40 and the liquid crystal panel 30. The diffusion member 60 is arranged between the optical system 40 and the polarizing element 50. That is, the optical system 40 is the closest to the light source device 20 among the optical system 40, the polarizing element 50, and the diffusing member 60, and the polarizing element 50 is a liquid crystal among the optical system 40, the polarizing element 50, and the diffusing member 60. Closest to panel 30.

光学系４０は、液晶パネル３０の表示面３１に平行し第１方向（ｙ方向）と交差する第３方向において光源装置２０からの光を発散させるために用いられる。本実施形態において、第３方向は、光源装置２０の導光板２２の長さ方向と平行な方向（ｘ方向）である。したがって、第３方向は、第２方向と平行し、第１方向とは直交する。そのため、光の第１方向（ｙ方向）の成分は、表示面３１に直交し、第３方向に平行する入射面（ｘｚ平面）においてｓ成分である。 The optical system 40 is used to diverge the light from the light source device 20 in the third direction parallel to the display surface 31 of the liquid crystal panel 30 and intersecting the first direction (y direction). In the present embodiment, the third direction is a direction (x direction) parallel to the length direction of the light guide plate 22 of the light source device 20. Therefore, the third direction is parallel to the second direction and orthogonal to the first direction. Therefore, the component in the first direction (y direction) of light is the s component in the incident plane (xz plane) orthogonal to the display surface 31 and parallel to the third direction.

光学系４０は、フレネルレンズ４１と、プリズムシート４２と、を備える。 The optical system 40 includes a Fresnel lens 41 and a prism sheet 42.

フレネルレンズ４１は、長方形の板状であり、光透過性を有する樹脂（例えば、ガラスや樹脂）で形成されている。フレネルレンズ４１は、光源装置２０の発光面２２２に対向するように配置される。フレネルレンズ４１は、第３方向（ｘ方向）において光源装置２０からの光を発散させるための発散レンズとして機能する。フレネルレンズ４１の厚み方向（ｚ方向）の第１面は、フレネルレンズ面４１１である。フレネルレンズ面４１１は、所定間隔で並ぶ溝４１１１を有し、凹レンズとして作用するフレネルレンズ（凹フレネルレンズ）を構成する。フレネルレンズ面４１１は、少なくとも、フレネルレンズ４１の幅方向（ｙ方向）に直交する断面において、凹レンズとして作用すればよい。なお、フレネルレンズとしては、中心を共有する複数の円形状の溝を有するフレネルレンズ（サーキュラーフレネルレンズ）と、平行に並ぶ複数の直線状の溝を有するフレネルレンズ（リニアフレネルレンズ）とが挙げられる。フレネルレンズ４１の厚み方向（ｚ方向）の第２面は、フレネルレンズ面４１１とは反対側にある、非フレネルレンズ面４１２である。非フレネルレンズ面４１２は、フレネルレンズとして作用する条件を満たしてない面である。例えば、非フレネルレンズ面４１２は、平面及び曲面（凸面及び凹面）等の溝のない面（周期的な構造を有していない面）である。本実施形態では、非フレネルレンズ面４１２は、平面である。このように、フレネルレンズ４１は、片面だけが、鋸刃形状となっている。フレネルレンズ４１では、フレネルレンズ面４１１は、光源装置２０に向けられ、非フレネルレンズ面４１２は、液晶パネル３０に向けられる。したがって、フレネルレンズ４１は、フレネルレンズ４１の長さ方向（ｘ方向）において、光源装置２０からの光を発散させる。つまり、フレネルレンズ４１では、フレネルレンズ４１の光軸から離れるにつれて、フレネルレンズ４１を透過する光の方向とフレネルレンズ４１の光軸との角度が大きくなるように、光源装置２０からの光を発散させる。これによって、フレネルレンズ４１は、液晶パネル３０の中央から端に向かうにつれて、液晶パネル３０への光の入射角が大きくなるように、光源装置２０からの光を発散させる。本実施形態のフレネルレンズ４１は、光源装置２０の複数の光源それぞれに対応する複数のフレネルレンズを備えるレンズアレイではなく、複数の光源を備える光源装置２０を一つの光源として、この光源装置２０からの光を発散させる単一のレンズである。 The Fresnel lens 41 has a rectangular plate shape and is made of a light-transmitting resin (for example, glass or resin). The Fresnel lens 41 is arranged so as to face the light emitting surface 222 of the light source device 20. The Fresnel lens 41 functions as a divergent lens for diverging the light from the light source device 20 in the third direction (x direction). The first surface of the Fresnel lens 41 in the thickness direction (z direction) is the Fresnel lens surface 411. The Fresnel lens surface 411 has grooves 4111 arranged at predetermined intervals, and constitutes a Fresnel lens (concave Fresnel lens) that acts as a concave lens. The Fresnel lens surface 411 may act as a concave lens at least in a cross section orthogonal to the width direction (y direction) of the Fresnel lens 41. Examples of the Fresnel lens include a Fresnel lens (circular Fresnel lens) having a plurality of circular grooves sharing a center and a Fresnel lens (linear Fresnel lens) having a plurality of linear grooves arranged in parallel. .. The second surface of the Fresnel lens 41 in the thickness direction (z direction) is a non-Fresnel lens surface 412 on the side opposite to the Fresnel lens surface 411. The non-Fresnel lens surface 412 is a surface that does not satisfy the condition of acting as a Fresnel lens. For example, the non-Fresnel lens surface 412 is a surface without grooves (a surface having no periodic structure) such as a flat surface and a curved surface (convex surface and concave surface). In this embodiment, the non-Fresnel lens surface 412 is a flat surface. As described above, the Fresnel lens 41 has a saw blade shape on only one side. In the Fresnel lens 41, the Fresnel lens surface 411 is directed to the light source device 20, and the non-Fresnel lens surface 412 is directed to the liquid crystal panel 30. Therefore, the Fresnel lens 41 diverges the light from the light source device 20 in the length direction (x direction) of the Fresnel lens 41. That is, the Fresnel lens 41 diverges the light from the light source device 20 so that the direction of the light transmitted through the Fresnel lens 41 and the angle between the optical axis of the Fresnel lens 41 increase as the distance from the optical axis of the Fresnel lens 41 increases. Let me. As a result, the Fresnel lens 41 diverges the light from the light source device 20 so that the angle of incidence of the light on the liquid crystal panel 30 increases from the center to the edge of the liquid crystal panel 30. The Fresnel lens 41 of the present embodiment is not a lens array having a plurality of Fresnel lenses corresponding to each of the plurality of light sources of the light source device 20, but a light source device 20 having a plurality of light sources is used as one light source from the light source device 20. It is a single lens that radiates the light of.

プリズムシート４２は、長方形の板状であり、光透過性を有する材料（例えば、ガラスや樹脂）で形成されている。プリズムシート４２は、フレネルレンズ４１と光源装置２０の発光面２２２との間に配置される。プリズムシート４２は、光源装置２０の発光面２２２からの光をフレネルレンズ４１に向けるための偏向機能を有する光学素子として機能する。プリズムシート４２の厚み方向（ｚ方向）の第１面４２１は、プリズム面であり、第２面４２２は、平坦な面である。第１面４２１は、光源装置２０に向けられ、第２面４２２は、フレネルレンズ４１に向けられる。第１面４２１では、プリズムシート４２の幅方向（ｙ方向）に延びる複数のプリズムがプリズムシート４２の長さ方向（ｘ方向）に並んでいる。複数のプリズムそれぞれは、三角柱状であり、その先端角度は例えば５０°〜７０°である。なお、本実施形態では、先端角度は６０°としている。 The prism sheet 42 has a rectangular plate shape and is made of a light-transmitting material (for example, glass or resin). The prism sheet 42 is arranged between the Fresnel lens 41 and the light emitting surface 222 of the light source device 20. The prism sheet 42 functions as an optical element having a deflection function for directing the light from the light emitting surface 222 of the light source device 20 toward the Fresnel lens 41. The first surface 421 in the thickness direction (z direction) of the prism sheet 42 is a prism surface, and the second surface 422 is a flat surface. The first surface 421 is directed to the light source device 20, and the second surface 422 is directed to the Fresnel lens 41. On the first surface 421, a plurality of prisms extending in the width direction (y direction) of the prism sheet 42 are arranged in the length direction (x direction) of the prism sheet 42. Each of the plurality of prisms has a triangular columnar shape, and the tip angle thereof is, for example, 50 ° to 70 °. In this embodiment, the tip angle is 60 °.

拡散部材６０は、光学系４０からの光を拡散させる。拡散部材６０は、長方形の板状（シート状）である。拡散部材６０は、表示面３１の明るさを均一にするために用いられる。つまり、拡散部材６０によれば、液晶パネル３０の表示面３１での光の均斉度を改善できる。 The diffusing member 60 diffuses the light from the optical system 40. The diffusion member 60 has a rectangular plate shape (sheet shape). The diffusion member 60 is used to make the brightness of the display surface 31 uniform. That is, according to the diffusion member 60, the uniformity of light on the display surface 31 of the liquid crystal panel 30 can be improved.

偏光素子５０は、液晶パネル３０に入射する光が光学系４０からの光の第３方向（ｘ方向）の成分をその第１方向（ｙ方向）の成分として有するように、光学系４０からの光の偏光方向を回転させる。ここで、基準入射面（ｘｚ平面）において、第３方向（ｘ方向）の成分はｐ成分（ｐ偏光）であり、第１方向（ｙ方向）の成分はｓ成分（偏光）である。したがって、偏光素子５０は、光の偏光方向を９０°回転させる。例えば、偏光素子５０は、λ／２波長板である。ただし、偏光方向の回転角度は厳密な意味で９０°である必要はなく、実質的に９０°とみなせる範囲であればよい。なお、拡散部材６０における複屈折により、光源装置２０からの光の偏光方向が拡散部材６０によって回転する場合がある。このような場合、拡散部材６０での偏光方向の回転を考慮して、偏光素子５０での偏光方向の回転角度が選択される。つまり、偏光素子５０は、必ずしも、ｐ成分をｓ成分とするために、光の偏光方向を９０°回転させるとは限らない。 The polarizing element 50 is from the optical system 40 so that the light incident on the liquid crystal panel 30 has a component in the third direction (x direction) of the light from the optical system 40 as a component in the first direction (y direction). Rotate the polarization direction of light. Here, on the reference incident plane (xz plane), the component in the third direction (x direction) is the p component (p polarized light), and the component in the first direction (y direction) is the s component (polarized light). Therefore, the polarizing element 50 rotates the polarization direction of light by 90 °. For example, the polarizing element 50 is a λ / 2 wave plate. However, the rotation angle in the polarization direction does not have to be 90 ° in a strict sense, and may be in a range that can be substantially regarded as 90 °. Due to the birefringence in the diffusion member 60, the polarization direction of the light from the light source device 20 may be rotated by the diffusion member 60. In such a case, the rotation angle in the polarization direction in the polarizing element 50 is selected in consideration of the rotation in the polarization direction in the diffusion member 60. That is, the polarizing element 50 does not necessarily rotate the polarization direction of light by 90 ° in order to make the p component the s component.

投影部１２０は、画像表示装置１１０の液晶パネル３０を透過した光により、対象空間４００（図１参照）に画像（液晶パネル３０の表示面３１に形成される画像）に対応する虚像３００（図１参照）を投影する。投影部１２０は、図３に示すように、第１ミラー１２１と、第２ミラー１２２と、を備える。第１ミラー１２１は、画像表示装置１１０の液晶パネル３０を透過した光を第２ミラー１２２に向けて反射する。第２ミラー１２２は、第１ミラー１２１からの光を、ウインドシールド１０１（図１参照）に向けて反射する。すなわち、投影部１２０は、画像表示装置１１０の液晶パネル３０の表示面３１に形成される画像を、ウインドシールド１０１に投影することで、対象空間４００に虚像３００を投影する。 The projection unit 120 is a virtual image 300 (FIG. 1) corresponding to an image (an image formed on the display surface 31 of the liquid crystal panel 30) in the target space 400 (see FIG. 1) by the light transmitted through the liquid crystal panel 30 of the image display device 110. 1) is projected. As shown in FIG. 3, the projection unit 120 includes a first mirror 121 and a second mirror 122. The first mirror 121 reflects the light transmitted through the liquid crystal panel 30 of the image display device 110 toward the second mirror 122. The second mirror 122 reflects the light from the first mirror 121 toward the windshield 101 (see FIG. 1). That is, the projection unit 120 projects the virtual image 300 onto the target space 400 by projecting the image formed on the display surface 31 of the liquid crystal panel 30 of the image display device 110 onto the windshield 101.

制御部１３０は、画像表示装置１１０の光源装置２０及び液晶パネル３０を制御するように構成される。制御部１３０は、与えられた画像信号に基づいて、液晶パネル３０及び光源装置２０を制御することで、液晶パネル３０の表示面３１に画像を形成する。制御部１３０は、従来周知の液晶ディスプレイの制御回路により構成され得る。 The control unit 130 is configured to control the light source device 20 and the liquid crystal panel 30 of the image display device 110. The control unit 130 controls the liquid crystal panel 30 and the light source device 20 based on the given image signal to form an image on the display surface 31 of the liquid crystal panel 30. The control unit 130 may be configured by a control circuit of a conventionally known liquid crystal display.

１．３ 効果
次に、画像表示装置１１０での光の挙動について、図６Ａ、図６Ｂ、及び図７を参照して説明する。なお、図７では、光源装置２０、液晶パネル３０、光学系４０、及び偏光素子５０を簡略化して図示している。また、拡散部材６０は、図示を省略している。また、図７では、図示を簡略化するために、光源装置２０、液晶パネル３０、光学系４０、及び偏光素子５０への光の入射角が０°であるように図示している。 1.3 Effect Next, the behavior of light in the image display device 110 will be described with reference to FIGS. 6A, 6B, and 7. Note that FIG. 7 shows a simplified diagram of the light source device 20, the liquid crystal panel 30, the optical system 40, and the polarizing element 50. Further, the diffusion member 60 is not shown. Further, in FIG. 7, in order to simplify the illustration, the angle of incidence of light on the light source device 20, the liquid crystal panel 30, the optical system 40, and the polarizing element 50 is shown to be 0 °.

光は、入射面に対する振動方向によって、透過率が異なる。図６Ａは、空気から樹脂製の光学部材に光が向かう場合の、光の入射角と透過率との関係を示す。図６Ｂは、樹脂製の光学部材から空気に光が向かう場合の、光の入射角と透過率との関係を示す。図６Ａ及び図６Ｂにおいて、Ｐは、光のｐ成分（ｐ偏光）の透過率を示し、Ｓは、光のｓ成分（ｓ偏光）の透過率を示し、ａｖｅは、ｐ成分とｓ成分との透過率の平均値を示す。図６Ａから明らかなように、入射角度が大きくなるにつれて、ｐ成分のほうがｓ成分よりも透過率が高くなる。また、図６Ｂから明らかなように、入射角が臨界角θｃになり全反射が起きるまでにおいて、ｐ成分のほうがｓ成分よりも透過率が全体的に高くなる。このような関係は、ガラス製の光学部材においても同様である。 The transmittance of light differs depending on the vibration direction with respect to the incident surface. FIG. 6A shows the relationship between the incident angle of light and the transmittance when light is directed from air to an optical member made of resin. FIG. 6B shows the relationship between the incident angle of light and the transmittance when light is directed from a resin optical member to air. In FIGS. 6A and 6B, P indicates the transmittance of the p component (p polarized light) of light, S indicates the transmittance of the s component (s polarized light) of light, and ave indicates the p component and the s component. Shows the average value of the transmittance of. As is clear from FIG. 6A, as the incident angle increases, the transmittance of the p component becomes higher than that of the s component. Further, as is clear from FIG. 6B, the transmittance of the p component is higher than that of the s component as a whole until the incident angle becomes the critical angle θc and total reflection occurs. Such a relationship is the same for the optical member made of glass.

光源装置２０では、受光面２２１は、第３方向（ｘ方向）において、発光面２２２の一端（図４の右端）にある。つまり、光源装置２０は、サイドライト方式である。そのため、基準入射面（ｘｚ平面）に関しては、光源部２１からの光の発光面２２２への入射角が大きくなりやすい。つまり、基準入射面に関しては、ｐ成分がｓ成分よりも大きくなる。したがって、光源部２１から放射される光は無偏光であるが、光源装置２０から放射される光７００は、図７に示すように、基準入射面において、ｐ成分７０１がｓ成分７０２より大きい偏光となる。 In the light source device 20, the light receiving surface 221 is located at one end (right end in FIG. 4) of the light emitting surface 222 in the third direction (x direction). That is, the light source device 20 is a side light system. Therefore, with respect to the reference incident surface (xz plane), the incident angle of the light from the light source unit 21 onto the light emitting surface 222 tends to be large. That is, with respect to the reference incident surface, the p component becomes larger than the s component. Therefore, the light emitted from the light source unit 21 is unpolarized, but the light 700 emitted from the light source device 20 is polarized in which the p component 701 is larger than the s component 702 at the reference incident plane, as shown in FIG. It becomes.

この後、光７００は、光学系４０（フレネルレンズ４１及びプリズムシート４２）に入射する。光学系４０において、光７００は、プリズムシート４２により集光された後に、フレネルレンズ４１で、第３方向（ｘ方向）に発散される。これによって、光学系４０を通過した光７１０は、第３方向（ｘ方向）に広がっている。また、図６Ａ及び図６Ｂから明らかなように、樹脂製の光学部品については、ｐ成分のほうがｓ成分よりも全体的に透過率が高い。そのため、光学系４０を通過した光７１０は、図７に示すように、基準入射面において、ｐ成分７１１がｓ成分７１２より大きくなっている。 After that, the light 700 is incident on the optical system 40 (Fresnel lens 41 and prism sheet 42). In the optical system 40, the light 700 is focused by the prism sheet 42 and then emitted by the Fresnel lens 41 in the third direction (x direction). As a result, the light 710 that has passed through the optical system 40 spreads in the third direction (x direction). Further, as is clear from FIGS. 6A and 6B, the transmittance of the resin optical component is higher in the p component than in the s component as a whole. Therefore, in the light 710 that has passed through the optical system 40, as shown in FIG. 7, the p component 711 is larger than the s component 712 at the reference incident surface.

この後、光７１０は、拡散部材６０で拡散された後に、偏光素子５０に入射する。偏光素子５０は、λ／２波長板であり、光７１０の偏光方向を９０°回転させる。その結果、偏光素子５０によって、ｐ成分とｓ成分との大きさが入れ替わる。したがって、偏光素子５０を通過した光７２０は、図７に示すように、ｓ成分７２２のほうがｐ成分７２１よりも大きい。このように、偏光素子５０は、液晶パネル３０に入射する光７２０が光学系４０からの光７１０の第３方向（ｘ方向）の成分（ｐ成分７１１）をその第１方向（ｙ方向）の成分（ｓ成分７２２）として有するように光学系４０からの光７１０の偏光方向を回転させる。 After that, the light 710 is diffused by the diffusing member 60 and then incident on the polarizing element 50. The polarizing element 50 is a λ / 2 wave plate, and rotates the polarization direction of the light 710 by 90 °. As a result, the magnitudes of the p component and the s component are exchanged by the polarizing element 50. Therefore, as shown in FIG. 7, the light 720 that has passed through the polarizing element 50 has the s component 722 larger than the p component 721. As described above, in the polarizing element 50, the light 720 incident on the liquid crystal panel 30 has a component (p component 711) in the third direction (x direction) of the light 710 from the optical system 40 in the first direction (y direction). The polarization direction of the light 710 from the optical system 40 is rotated so as to have it as a component (s component 722).

この後、光７２０は、液晶パネル３０に入射する。液晶パネル３０は、上述したように、基準入射面においては、ｓ成分の光のみを透過させる。したがって、液晶パネル３０から出射する光７３０は、図７に示すように、ｓ成分（ｓ偏光）であり、液晶パネル３０に入射する光７２０のｓ成分７２２に対応している。 After that, the light 720 is incident on the liquid crystal panel 30. As described above, the liquid crystal panel 30 transmits only the light of the s component on the reference incident surface. Therefore, as shown in FIG. 7, the light 730 emitted from the liquid crystal panel 30 is an s component (s polarized light) and corresponds to the s component 722 of the light 720 incident on the liquid crystal panel 30.

このように、画像表示装置１１０では、偏光素子５０によって、光７２０が光７１０のｐ成分７１１をそのｓ成分７２２として有するように、光７１０の偏光方向を回転させる。光学系４０からの光７１０は、第１方向の成分（ｓ成分７１２）よりも第３方向の成分（ｐ成分７１１）が大きいから、偏光素子５０がない場合に比べれば、液晶パネル３０を透過する光７３０の量が増える。さらに、画像表示装置１１０では、光学系４０が光源装置２０からの光７００を第３方向に発散させている。そのため、液晶パネル３０の表示面３１の第２方向（ｘ方向）において光７３０が広がる。したがって、画像表示装置１１０によれば、光学系４０で液晶パネル３０の表示面３１において第３方向に対応する方向（第２方向）に光を広げた上で、偏光素子５０で液晶パネル３０を透過する光の量を増やす。したがって、画像表示装置１１０によれば、液晶パネル３０の構成を変更しなくても、液晶パネル３０の所望の方向の端部における減光を低減できる。そのため、画像表示装置１１０によれば、輝度の低下を低減できる。 As described above, in the image display device 110, the polarizing element 50 rotates the polarization direction of the light 710 so that the light 720 has the p component 711 of the light 710 as its s component 722. Since the light 710 from the optical system 40 has a larger component (p component 711) in the third direction than the component in the first direction (s component 712), it passes through the liquid crystal panel 30 as compared with the case without the polarizing element 50. The amount of light 730 is increased. Further, in the image display device 110, the optical system 40 diverges the light 700 from the light source device 20 in the third direction. Therefore, the light 730 spreads in the second direction (x direction) of the display surface 31 of the liquid crystal panel 30. Therefore, according to the image display device 110, the optical system 40 spreads the light in the direction corresponding to the third direction (second direction) on the display surface 31 of the liquid crystal panel 30, and then the polarizing element 50 displays the liquid crystal panel 30. Increase the amount of transmitted light. Therefore, according to the image display device 110, dimming at the end portion of the liquid crystal panel 30 in a desired direction can be reduced without changing the configuration of the liquid crystal panel 30. Therefore, according to the image display device 110, it is possible to reduce the decrease in brightness.

また、画像表示装置１１０では、第１方向の成分は、表示面３１に直交し第３方向に平行する入射面（基準入射面）においてｓ成分である。そのため、光学部材に対する透過率がｓ成分よりも高い光の成分を第３方向の成分として利用できるから、画像表示装置１１０の輝度の低下をより低減できる。特に、第１方向と第３方向とは直交し、偏光素子５０は、光学系４０からの光の偏光方向を９０°回転させる。このように、光学素子に対する透過率がｓ成分よりも高いｐ成分を第３方向の成分として利用する。したがって、画像表示装置１１０の輝度の低下をより低減できる。 Further, in the image display device 110, the component in the first direction is the s component in the incident surface (reference incident surface) orthogonal to the display surface 31 and parallel to the third direction. Therefore, since the light component having a transmittance higher than that of the s component for the optical member can be used as the component in the third direction, the decrease in the brightness of the image display device 110 can be further reduced. In particular, the first direction and the third direction are orthogonal to each other, and the polarizing element 50 rotates the polarization direction of the light from the optical system 40 by 90 °. As described above, the p component having a higher transmittance for the optical element than the s component is used as the component in the third direction. Therefore, the decrease in the brightness of the image display device 110 can be further reduced.

また、画像表示装置１１０では、光源装置２０は、導光板２２を有する。導光板２２は、光源部２１からの光が入射する受光面２２１と、受光面２２１と交差し受光面２２１からの光を液晶パネル３０に向けて出射させる発光面２２２と、を有する。この場合には、光源装置２０を薄型化でき、画像表示装置１１０全体として、薄型化を図ることができる。この光源装置２０では、光源装置２０から放射される光が偏光となる。そのため、第３方向の成分を増やすことができて、液晶パネル３０の所望の方向の端部における減光をより低減できる。特に、受光面２２１は、第３方向において、発光面２２２の一端にある。したがって、光源装置２０から放射される光の第３方向の成分を増やすことができ、液晶パネル３０の所望の方向（第３方向）の端部における減光をさらに低減できる。よって、画像表示装置１１０の輝度の低下をより低減できる。 Further, in the image display device 110, the light source device 20 has a light guide plate 22. The light guide plate 22 has a light receiving surface 221 on which light from the light source unit 21 is incident, and a light emitting surface 222 that intersects the light receiving surface 221 and emits light from the light receiving surface 221 toward the liquid crystal panel 30. In this case, the light source device 20 can be made thinner, and the image display device 110 as a whole can be made thinner. In this light source device 20, the light emitted from the light source device 20 is polarized light. Therefore, the component in the third direction can be increased, and the dimming at the end portion of the liquid crystal panel 30 in the desired direction can be further reduced. In particular, the light receiving surface 221 is at one end of the light emitting surface 222 in the third direction. Therefore, the component of the light emitted from the light source device 20 in the third direction can be increased, and the dimming at the end portion of the liquid crystal panel 30 in the desired direction (third direction) can be further reduced. Therefore, the decrease in the brightness of the image display device 110 can be further reduced.

また、画像表示装置１１０では、表示面３１は、第１方向の寸法が第２方向の寸法より小さい長方形である。表示面３１においては、寸法が大きい方向ほど、その方向での端部での減光の影響が大きい。画像表示装置１１０では、第１方向に交差する第３方向において、その端部の減光が低減される。つまり、画像表示装置１１０によれば、液晶パネル３０において、減光の影響が大きくなりやすい方向（第１方向に交差する方向）の端部における減光を低減できる。そのため、画像表示装置１１０の輝度の低下をより低減できる。 Further, in the image display device 110, the display surface 31 is a rectangle whose dimension in the first direction is smaller than the dimension in the second direction. On the display surface 31, the larger the dimension, the greater the influence of dimming at the end portion in that direction. In the image display device 110, the dimming of the end portion is reduced in the third direction intersecting the first direction. That is, according to the image display device 110, it is possible to reduce the dimming at the end portion of the liquid crystal panel 30 in the direction in which the influence of the dimming is likely to be large (the direction intersecting the first direction). Therefore, the decrease in the brightness of the image display device 110 can be further reduced.

また、虚像表示装置１０は、図３に示すように、画像表示装置１１０と、画像表示装置１１０の液晶パネル３０を透過した光により対象空間４００に画像に対応する虚像３００を投影する投影部１２０と、を備える。この虚像表示装置１０によれば、画像表示装置１１０の輝度の低下を低減できる。これによって、虚像３００をより明確に表示できる。 Further, as shown in FIG. 3, the virtual image display device 10 projects a virtual image 300 corresponding to an image onto a target space 400 by light transmitted through the image display device 110 and the liquid crystal panel 30 of the image display device 110. And. According to the virtual image display device 10, it is possible to reduce the decrease in the brightness of the image display device 110. This makes it possible to display the virtual image 300 more clearly.

また、自動車（移動体）１００は、図１に示すように、虚像表示装置１０と、虚像表示装置１０の投影部１２０からの光を反射する反射部材１０１と、を備える。この移動体１００によれば、画像表示装置１１０の輝度の低下を低減できる。 Further, as shown in FIG. 1, the automobile (moving body) 100 includes a virtual image display device 10 and a reflective member 101 that reflects light from the projection unit 120 of the virtual image display device 10. According to the moving body 100, it is possible to reduce the decrease in the brightness of the image display device 110.

２．変形例
本開示の実施形態は、上記実施形態に限定されない。上記実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。以下に、上記実施形態の変形例を列挙する。 2. 2. Modifications The embodiments of the present disclosure are not limited to the above embodiments. The above embodiment can be variously modified according to the design and the like as long as the object of the present disclosure can be achieved. The following are modifications of the above embodiment.

図８は、変形例の画像表示装置１１０Ａを示す。画像表示装置１１０Ａは、光源装置２０Ａと、液晶パネル３０と、光学系４０と、偏光素子５０と、拡散部材６０と、を備える。光源装置２０Ａは、光源部２１Ａと、レンズ２４と、を備える。光源部２１Ａは、マトリクス状に並ぶ複数の光源２１０を有する面光源である。光源２１０としては、発光ダイオードやレーザダイオード等の固体発光素子が用いられる。レンズ２４は、光源部２１Ａの光軸上に配置され、光源部２１Ａからの光を液晶パネル３０に集光するために用いられる。このような光源装置２０Ａでは、光源装置２０とは異なり、光源装置２０Ａからの光は無偏光となる。このような場合でも、光学系４０で液晶パネル３０の表示面３１において第３方向に対応する方向（第２方向）に光７３０を広げた上で、偏光素子５０で液晶パネル３０を透過する光７３０の量を増やす。したがって、画像表示装置１１０Ａにおいても、画像表示装置１１０と同様に、輝度の低下をより低減できる。 FIG. 8 shows an image display device 110A of a modified example. The image display device 110A includes a light source device 20A, a liquid crystal panel 30, an optical system 40, a polarizing element 50, and a diffusion member 60. The light source device 20A includes a light source unit 21A and a lens 24. The light source unit 21A is a surface light source having a plurality of light sources 210 arranged in a matrix. As the light source 210, a solid-state light emitting element such as a light emitting diode or a laser diode is used. The lens 24 is arranged on the optical axis of the light source unit 21A and is used to collect the light from the light source unit 21A on the liquid crystal panel 30. In such a light source device 20A, unlike the light source device 20, the light from the light source device 20A is unpolarized. Even in such a case, the light 730 is spread in the direction corresponding to the third direction (second direction) on the display surface 31 of the liquid crystal panel 30 by the optical system 40, and then the light transmitted through the liquid crystal panel 30 by the polarizing element 50. Increase the amount of 730. Therefore, in the image display device 110A as well, the decrease in brightness can be further reduced as in the image display device 110.

また、液晶パネル３０において、必ずしも、第１方向の成分は、表示面３１に直交し第３方向に平行する入射面においてｓ成分でなくてもよい。第１方向の成分は、光学系４０における透過率が第３方向の成分よりも低ければ、表示面３１の第３方向における端部の減光を低減する効果が期待できる。また、液晶パネル３０は、第１方向の寸法が第２方向の寸法よりも大きい長方形であってよく、正方形であってもよい。 Further, in the liquid crystal panel 30, the component in the first direction does not necessarily have to be the s component in the incident surface orthogonal to the display surface 31 and parallel to the third direction. If the transmittance of the component in the first direction is lower than that of the component in the third direction in the optical system 40, the effect of reducing the dimming of the end portion of the display surface 31 in the third direction can be expected. Further, the liquid crystal panel 30 may be a rectangle whose dimension in the first direction is larger than the dimension in the second direction, or may be a square.

また、光学系４０は、光源装置２０からフレネルレンズ４１への光の入射量が許容範囲であれば、プリズムシート４２を備えている必要はない。また、光学系４０は、必ずしも、フレネルレンズ４１を有している必要はなく、フレネルレンズ４１と同じ機能を有する発散レンズ（例えば、平凹レンズ）を備えていてもよい。ただし、画像表示装置１１０の薄型化を考慮すれば、フレネルレンズ４１を用いることが好ましい。 Further, the optical system 40 does not need to include the prism sheet 42 as long as the incident amount of light from the light source device 20 to the Fresnel lens 41 is within an allowable range. Further, the optical system 40 does not necessarily have to have the Fresnel lens 41, and may include a divergent lens (for example, a plano-concave lens) having the same function as the Fresnel lens 41. However, considering the thinning of the image display device 110, it is preferable to use the Fresnel lens 41.

また、偏光素子５０は、λ／２波長板のような偏光方向を９０°回転させるものに限定されない。偏光素子５０の構成は、第３方向と第１方向との関係によって決定される。上記実施形態では、第３方向と第１方向とが直交していることから、偏光素子５０は、偏光方向を９０°回転させる。例えば、第３方向が第１方向に対して４５°の角度で交差していれば、偏光素子５０は、偏光方向を４５°回転させればよい。このように、第３方向は、液晶パネル３０の表示面３１の第２方向と必ずしも平行又は一致している必要はないが、第１方向の成分よりも、光学系４０に対する透過率が高い成分に対応する方向であることが好ましい。特に、ｐ成分（ｐ偏光）とｓ成分（ｓ偏光）との透過率の特性を効果的に利用することを考慮すれば、第３方向は第１方向と直交していることがより好ましい。 Further, the polarizing element 50 is not limited to one that rotates the polarization direction by 90 °, such as a λ / 2 wave plate. The configuration of the polarizing element 50 is determined by the relationship between the third direction and the first direction. In the above embodiment, since the third direction and the first direction are orthogonal to each other, the polarizing element 50 rotates the polarization direction by 90 °. For example, if the third direction intersects the first direction at an angle of 45 °, the polarizing element 50 may rotate the polarization direction by 45 °. As described above, the third direction does not necessarily have to be parallel to or coincide with the second direction of the display surface 31 of the liquid crystal panel 30, but the component having higher transmittance to the optical system 40 than the component in the first direction. It is preferable that the direction corresponds to. In particular, considering that the characteristics of the transmittance of the p component (p polarized light) and the s component (s polarized light) are effectively used, it is more preferable that the third direction is orthogonal to the first direction.

また、拡散部材６０の構成は特に限定されず、表示面３１の光の均斉度が改善できるような構成であればよい。また、拡散部材６０は、液晶パネル３０と偏光素子５０との間にあってもよいが、偏光方向への影響を考慮すれば、偏光素子５０に対して液晶パネル３０とは反対側にあることが好ましい。また、拡散部材６０は、必須ではない。例えば、表示面３１の光の均斉度が許容範囲であれば、画像表示装置１１０は、拡散部材６０を備えていなくてもよい。 Further, the configuration of the diffusion member 60 is not particularly limited, and may be any configuration as long as it can improve the uniformity of light on the display surface 31. Further, the diffusion member 60 may be located between the liquid crystal panel 30 and the polarizing element 50, but it is preferable that the diffusion member 60 is on the opposite side of the liquid crystal panel 30 with respect to the polarizing element 50 in consideration of the influence on the polarization direction. .. Further, the diffusion member 60 is not essential. For example, if the light uniformity of the display surface 31 is within the allowable range, the image display device 110 may not include the diffusion member 60.

また、投影部１２０及び制御部１３０の構成は、特に限定されず、従来周知の構成を採用できる。 Further, the configurations of the projection unit 120 and the control unit 130 are not particularly limited, and conventionally known configurations can be adopted.

また、虚像表示装置１０は、自動車１００の進行方向の前方に設定された対象空間４００に虚像３００を投影する構成に限らず、例えば、自動車１００の進行方向の側方、後方、又は上方等に虚像３００を投影してもよい。また、投影部１２０は、中間像を形成するためのリレー光学系を含んでいてもよいし、リレー光学系を含んでいなくてもよい。 Further, the virtual image display device 10 is not limited to the configuration in which the virtual image 300 is projected onto the target space 400 set in front of the traveling direction of the automobile 100, and is, for example, laterally, backward, or upward in the traveling direction of the automobile 100. The virtual image 300 may be projected. Further, the projection unit 120 may or may not include a relay optical system for forming an intermediate image.

また、虚像表示装置１０は、自動車１００に用いられるヘッドアップディスプレイに限らず、例えば、二輪車、電車、航空機、建設機械、及び船舶等、自動車１００以外の移動体にも適用可能である。さらに、虚像表示装置１０は、移動体に限らず、例えば、アミューズメント施設で用いられてもよい。また、虚像表示装置１０は、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ：Head Mounted Display）等のウェアラブル端末、医療設備、据置型の装置、又は、カメラの電子ファインダとして用いられてもよい。 Further, the virtual image display device 10 is not limited to the head-up display used in the automobile 100, and can be applied to moving objects other than the automobile 100, such as two-wheeled vehicles, trains, aircrafts, construction machines, and ships. Further, the virtual image display device 10 is not limited to a moving body, and may be used in, for example, an amusement facility. Further, the virtual image display device 10 may be used as a wearable terminal such as a head mounted display (HMD), medical equipment, a stationary device, or an electronic finder of a camera.

３．態様
上記実施形態及び変形例から明らかなように、第１の態様の画像表示装置（１１０）は、光を放射する光源装置（２０）と、液晶パネル（３０）と、光学系（４０）と、偏光素子（５０）と、を備える。前記液晶パネル（３０）は、互いに直交する第１方向と第２方向とを含む表示面（３１）を有し、前記光源装置（２０）からの光のうち前記第１方向の成分を透過させて前記表示面（３１）に画像を形成するように構成される。前記光学系（４０）は、前記光源装置（２０）と前記液晶パネル（３０）との間にあり、前記表示面（３１）に平行し前記第１方向と交差する第３方向において前記光源装置（２０）からの光を発散させる。前記偏光素子（５０）は、前記光学系（４０）と前記液晶パネル（３０）との間にある。前記偏光素子（５０）は、前記液晶パネル（３０）に入射する光が前記光学系（４０）からの光の前記第３方向の成分をその前記第１方向の成分として有するように前記光学系（４０）からの光の偏光方向を回転させる。第１の態様によれば、輝度の低下をより低減できる。 3. 3. Aspects As is clear from the above embodiments and modifications, the image display device (110) of the first aspect includes a light source device (20) that emits light, a liquid crystal panel (30), and an optical system (40). , A polarizing element (50). The liquid crystal panel (30) has a display surface (31) including a first direction and a second direction orthogonal to each other, and transmits a component of the first direction among the light from the light source device (20). It is configured to form an image on the display surface (31). The optical system (40) is located between the light source device (20) and the liquid crystal panel (30), and is parallel to the display surface (31) and intersects with the first direction in a third direction. Dissipate the light from (20). The polarizing element (50) is located between the optical system (40) and the liquid crystal panel (30). The polarizing element (50) has the optical system such that the light incident on the liquid crystal panel (30) has the component in the third direction of the light from the optical system (40) as the component in the first direction. The polarization direction of the light from (40) is rotated. According to the first aspect, the decrease in brightness can be further reduced.

第２の態様の画像表示装置（１１０）は、第１の態様との組み合わせにより実現され得る。第２の態様では、前記第１方向の成分は、前記表示面（３１）に直交し前記第３方向に平行する入射面においてｓ成分である。第２の態様によれば、光学部材に対する透過率がｓ成分よりも高い光の成分を第３方向の成分として利用できるから、輝度の低下をより低減できる。 The image display device (110) of the second aspect can be realized in combination with the first aspect. In the second aspect, the component in the first direction is an s component on an incident surface orthogonal to the display surface (31) and parallel to the third direction. According to the second aspect, since the light component having a transmittance higher than that of the s component for the optical member can be used as the component in the third direction, the decrease in luminance can be further reduced.

第３の態様の画像表示装置（１１０）は、第１又は第２の態様との組み合わせにより実現され得る。第３の態様では、前記第１方向と前記第３方向とは直交する。前記偏光素子（５０）は、前記光学系（４０）からの光の偏光方向を９０°回転させる。第３の態様によれば、光学素子に対する透過率がｓ成分よりも高いｐ成分を第３方向の成分として利用するから、輝度の低下をより低減できる。 The image display device (110) of the third aspect can be realized in combination with the first or second aspect. In the third aspect, the first direction and the third direction are orthogonal to each other. The polarizing element (50) rotates the polarization direction of light from the optical system (40) by 90 °. According to the third aspect, since the p component having a higher transmittance for the optical element than the s component is used as the component in the third direction, the decrease in luminance can be further reduced.

第４の態様の画像表示装置（１１０）は、第１〜第３の態様のいずれか一つとの組み合わせにより実現され得る。第４の態様では、前記光源装置（２０）は、導光板（２２）を有する。前記導光板（２２）は、光源部（２１）からの光が入射する受光面（２２１）と、前記受光面（２２１）と交差し前記受光面（２２１）からの光を前記液晶パネル（３０）に向けて出射させる発光面（２２２）と、を有する。第４の態様によれば、画像表示装置（１１０）全体の薄型化を図ることができる。 The image display device (110) of the fourth aspect can be realized by a combination with any one of the first to third aspects. In the fourth aspect, the light source device (20) has a light guide plate (22). The light guide plate (22) intersects the light receiving surface (221) on which the light from the light source unit (21) is incident and the light receiving surface (221), and the light from the light receiving surface (221) is emitted from the liquid crystal panel (30). ), With a light emitting surface (222). According to the fourth aspect, it is possible to reduce the thickness of the entire image display device (110).

第５の態様の画像表示装置（１１０）は、第４の態様との組み合わせにより実現され得る。第５の態様では、前記受光面（２２１）は、前記第３方向において、前記発光面（２２２）の一端にある。第５の態様によれば、光源装置（２０）から放射される光の第３方向の成分を増やすことができ、輝度の低下をより低減できる。 The image display device (110) of the fifth aspect can be realized in combination with the fourth aspect. In a fifth aspect, the light receiving surface (221) is at one end of the light emitting surface (222) in the third direction. According to the fifth aspect, the component of the light emitted from the light source device (20) in the third direction can be increased, and the decrease in luminance can be further reduced.

第６の態様の画像表示装置（１１０）は、第１〜第５の態様のいずれか一つとの組み合わせにより実現され得る。第６の態様では、前記表示面（３１）は、前記第１方向の寸法が前記第２方向の寸法より小さい長方形である。第６の態様によれば、特に、液晶パネル（３０）において、減光の影響が大きくなりやすい方向の端部における減光を低減できる。よって、画像表示装置１１０の輝度の低下をより低減できる。 The image display device (110) of the sixth aspect can be realized by the combination with any one of the first to fifth aspects. In the sixth aspect, the display surface (31) is a rectangle whose dimensions in the first direction are smaller than those in the second direction. According to the sixth aspect, particularly in the liquid crystal panel (30), it is possible to reduce the dimming at the end portion in the direction in which the influence of the dimming is likely to be large. Therefore, the decrease in the brightness of the image display device 110 can be further reduced.

第７の態様の画像表示装置（１１０）は、第１〜第６の態様のいずれか一つとの組み合わせにより実現され得る。第７の態様では、前記光学系（４０）と前記偏光素子（５０）との間にあり、前記光学系（４０）からの光を拡散させる拡散部材（６０）をさらに備える。第７の態様によれば、液晶パネル（３０）の表示面（３１）での光の均斉度を改善できる。 The image display device (110) of the seventh aspect can be realized by a combination with any one of the first to sixth aspects. In the seventh aspect, a diffusion member (60) located between the optical system (40) and the polarizing element (50) and diffusing the light from the optical system (40) is further provided. According to the seventh aspect, the uniformity of light on the display surface (31) of the liquid crystal panel (30) can be improved.

第８の態様の虚像表示装置（１０）は、第１〜第７の態様のいずれか一つの画像表示装置（１１０）と、投影部（１２０）と、を備える。前記投影部（１２０）は、前記画像表示装置（１１０）の前記液晶パネル（３０）を透過した光により対象空間（４００）に前記画像に対応する虚像（３００）を投影するように構成される。第８の態様によれば、輝度の低下をより低減できる。 The virtual image display device (10) of the eighth aspect includes an image display device (110) according to any one of the first to seventh aspects, and a projection unit (120). The projection unit (120) is configured to project a virtual image (300) corresponding to the image onto the target space (400) by light transmitted through the liquid crystal panel (30) of the image display device (110). .. According to the eighth aspect, the decrease in brightness can be further reduced.

第９の態様の移動体（１００）は、第８の態様の虚像表示装置（１０）と、前記虚像表示装置（１０）の前記投影部（１２０）からの光を反射する反射部材（１０１）と、を備える。第９の態様によれば、輝度の低下をより低減できる。 The moving body (100) of the ninth aspect is the virtual image display device (10) of the eighth aspect and a reflective member (101) that reflects light from the projection unit (120) of the virtual image display device (10). And. According to the ninth aspect, the decrease in brightness can be further reduced.

１００ 移動体
１０１ ウインドシールド（反射部材）
１０ 虚像表示装置
１１０ 画像表示装置
１２０ 投影部
２０ 光源装置
２１ 光源部
２２ 導光板
２２１ 受光面
２２２ 発光面
３０ 液晶パネル
３１ 表示面
４０ 光学系
５０ 偏光素子
６０ 拡散部材
３００ 虚像
４００ 対象空間 100 Mobile 101 Windshield (Reflective member)
10 Virtual image display device 110 Image display device 120 Projection unit 20 Light source device 21 Light source unit 22 Light guide plate 221 Light receiving surface 222 Light emitting surface 30 Liquid crystal panel 31 Display surface 40 Optical system 50 Polarizing element 60 Diffusing member 300 Virtual image 400 Target space

Claims (6)

光を放射する光源装置と、
互いに直交する第１方向と第２方向とを含む表示面を有し、前記光源装置からの光のうち前記第１方向に偏光した成分を透過させて前記表示面に画像を形成する液晶パネルと、
前記光源装置と前記液晶パネルとの間にあり、前記表示面に平行し前記第１方向と交差する第３方向において前記光源装置からの光を発散させる光学系と、
前記光学系と前記液晶パネルとの間にあり、前記液晶パネルに入射する光が前記光学系からの光の前記第３方向の成分をその前記第１方向の成分として有するように前記光学系からの光の偏光方向を回転させる偏光素子と、
前記光学系と前記偏光素子との間にあり、前記光学系からの光を拡散させる拡散部材と、
を備え、
前記光源装置は、導光板を有し、
前記導光板は、光源部からの光が入射する受光面と、前記受光面と交差し前記受光面からの光を前記液晶パネルに向けて出射させる発光面と、を有し、
前記受光面は、前記第３方向において、前記発光面の一端にあり、
前記光学系は、フレネルレンズを有し、
前記フレネルレンズは、少なくとも、前記第３方向において、前記液晶パネルの中央から端に向かうにつれて、前記液晶パネルへの光の入射角が大きくなるように、前記光源装置からの光を発散させる
画像表示装置。 A light source device that radiates light and
A liquid crystal panel having a display surface including a first direction and a second direction orthogonal to each other and transmitting an image polarized in the first direction among the light from the light source device to form an image on the display surface. ,
An optical system located between the light source device and the liquid crystal panel, which radiates light from the light source device in a third direction parallel to the display surface and intersecting the first direction.
From the optical system so that the light incident on the liquid crystal panel is located between the optical system and the liquid crystal panel and has the component of the light from the optical system in the third direction as the component of the first direction. A polarizing element that rotates the polarization direction of the light of
A diffusing member located between the optical system and the polarizing element and diffusing light from the optical system.
Bei to give a,
The light source device has a light guide plate and has a light guide plate.
The light guide plate has a light receiving surface on which light from a light source unit is incident, and a light emitting surface that intersects the light receiving surface and emits light from the light receiving surface toward the liquid crystal panel.
The light receiving surface is at one end of the light emitting surface in the third direction.
The optical system has a Fresnel lens.
The Fresnel lens displays an image that dissipates light from the light source device so that the angle of incidence of light on the liquid crystal panel increases from the center to the edge of the liquid crystal panel at least in the third direction. Device. 前記第１方向の成分は、前記表示面に直交し前記第３方向に平行する入射面においてｓ成分である、
請求項１の画像表示装置。 The component in the first direction is an s component on an incident surface orthogonal to the display surface and parallel to the third direction.
The image display device according to claim 1. 前記第１方向と前記第３方向とは直交し、
前記偏光素子は、前記光学系からの光の偏光方向を９０°回転させる、
請求項１又は２の画像表示装置。 The first direction and the third direction are orthogonal to each other,
The polarizing element rotates the polarization direction of light from the optical system by 90 °.
The image display device according to claim 1 or 2. 前記表示面は、前記第１方向の寸法が前記第２方向の寸法より小さい長方形である、 The display surface is a rectangle whose dimensions in the first direction are smaller than those in the second direction.
請求項１〜３のいずれか一つの画像表示装置。 An image display device according to any one of claims 1 to 3. 請求項１〜４のいずれか一つの画像表示装置と、 The image display device according to any one of claims 1 to 4 and
前記画像表示装置の前記液晶パネルを透過した光により対象空間に前記画像に対応する虚像を投影する投影部と、 A projection unit that projects a virtual image corresponding to the image onto the target space by light transmitted through the liquid crystal panel of the image display device.
を備える、 To prepare
虚像表示装置。 Virtual image display device. 請求項５の虚像表示装置と、 The virtual image display device of claim 5 and
前記虚像表示装置の前記投影部からの光を反射する反射部材と、 A reflective member that reflects light from the projection unit of the virtual image display device, and
を備える、 To prepare
移動体。 Mobile body.
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