WO2014020858A1

WO2014020858A1 - 画像表示装置

Info

Publication number: WO2014020858A1
Application number: PCT/JP2013/004469
Authority: WO
Inventors: 和敬網干
Original assignee: JVCKenwood Corp
Current assignee: JVCKenwood Corp
Priority date: 2012-07-30
Filing date: 2013-07-23
Publication date: 2014-02-06
Anticipated expiration: 2015-01-30
Also published as: JP6056246B2; JP2014026245A; US9580015B2; US20150123879A1

Abstract

　画像表示装置は、画像信号に基づいて画像表示光を生成する光学ユニットと、光学ユニットが生成した画像表示光を投射する投射部と、投射部から投射される画像表示光を反射して虚像を提示するコンバイナと、を備える。投射部は、画像表示素子から射出された直線偏光の画像表示光を、円偏光の画像表示光に変換する第１波長板（３８１）と、第１波長板（３８１）より射出された円偏光の画像表示光を拡散させる拡散板（３８２）と、拡散板（３８２）により拡散された円偏光の画像表示光を、直線偏光の画像表示光に変換する第２波長板（３８３）と、第２波長板（３８３）より射出された直線偏光の画像表示光を透過させる偏光板（３８４）と、を備える。

Description

画像表示装置

　本発明は、画像表示装置に関する。

　ヘッドアップディスプレイと呼ばれる画像表示装置が知られている。ヘッドアップディスプレイはコンバイナと呼ばれる光学素子を有している。このコンバイナは、外来光を透過すると共に、ヘッドアップディスプレイが備える光学ユニットから投射された画像表示光を反射する。これによりユーザは、コンバイナを介して、画像表示光に係る画像を風景に重畳して視認することができる。

　このヘッドアップディスプレイと呼ばれる画像表示装置によれば、車の運転者が、車外の景色を視認する視線方向や焦点位置をほとんど変化させることなく光学ユニットから投射された画像の情報をあわせて認識することができるため、車載用の画像表示装置として近年注目を集めている。

　例えば特許文献１には、Ｘ軸ステージ、Ｚ軸ステージ、及び回転ステージを用いることにより、ユーザが視認できる空間を調整する、車両のダッシュボードに搭載させるヘッドアップディスプレイが開示されている。

特開平１０－２７８６２９号公報

　上述したようなヘッドアップディスプレイは、画像表示光に係る画像をコンバイナを介して風景に重畳して表示するため、外来光に照らされる環境下で用いる場合、外来光と比較して画像表示光のコントラストが相対的に低下し、ユーザの視認性に影響を及ぼすおそれがある。

　本発明は上述の事情に鑑みてされたものであり、外来光に照らされる環境下においても、ユーザに視認性の高い画像を表示できる画像表示装置を提供することを目的とする。

　上記課題を解決するために、本発明のある態様の画像表示装置は、画像信号に基づいて画像表示光を生成する光学ユニットと、光学ユニットが生成した画像表示光を投射する投射部と、投射部から投射される画像表示光を反射して虚像を提示するコンバイナと、を備え、投射部は、画像表示素子から射出された直線偏光の画像表示光を、円偏光の画像表示光に変換する第１波長板と、第１波長板より射出された円偏光の画像表示光を拡散させる拡散板と、拡散板により拡散された円偏光の画像表示光を、直線偏光の画像表示光に変換する第２波長板と、第２波長板より射出された直線偏光の画像表示光を透過させる偏光板と、を備える。

　本発明によれば、外来光に照らされる環境下においても、ユーザに視認性の高い画像を表示できる画像表示装置を提供することができる。

本発明の車両用表示装置であるヘッドアップディスプレイについて車両内部からの視野により示す斜視図である。図１のヘッドアップディスプレイについてのウィンドシールド側からの視野により示す斜視図である。光学ユニットの内部構成を光の経路と共に示す図である。光学ユニットの内部構成を光の経路と共に示す図である。従来の中間像スクリーンにて反射される外来光を説明するための図である。実施形態に係る中間像スクリーンの構成を示す側面図である。実施形態に係る投射部の構成を示す側面断面図である。第１の変形例に係る投射部の構成を示す側面断面図である。第２の変形例に係る投射部の構成を示す側面断面図である。第２の変形例に係る中間像スクリーンおよび投射口カバーの構成を示す側面図である。

　以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。かかる実施形態に示す具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

　本実施形態に係る車両用表示装置として、車両が備えるルームミラー（バックミラー）に取り付けられて使用されるヘッドアップディスプレイを例に挙げ、図１及び図２を参照して、その外観構成について説明する。図１は、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ１０を、このヘッドアップディスプレイ１０が取り付けられたルームミラー６００から車両の図示しないウィンドシールドの方に向かう視野により観察した態様を示す斜視図である。また図２は、同じく図示しないウィンドシールドからルームミラー６００の方に向かう視野により、ヘッドアップディスプレイ１０を観察した態様を示す斜視図である。以後の説明において、前、後、左、右及び上、下で示される方向は、それぞれ車両の前方、後方、車両の左側方向、右側方向、車両が配置された路面に垂直で当該面から車両側の方向及びその反対方向を意味する。

　ヘッドアップディスプレイ１０は、コンバイナ４００に虚像として表示される画像に係る画像信号を生成し、その生成された画像信号を光学ユニット２００に出力する回路基板（不図示）が収納された基板収納部１００を備える。回路基板は、ナビゲーション装置やメディア再生装置などの図示しない外部装置から出力された画像信号が入力され、その入力された信号に対して所定の処理を行った後、光学ユニット２００に出力することもできる。この基板収納部１００が、図示しない取付部材と連結され、ルームミラー６００が取付部材に保持されることで、ヘッドアップディスプレイ１０がルームミラー６００に取り付けられる。なお、取付部材はヘッドアップディスプレイ１０の全体構成の説明及び理解の容易のため、記載を省略している。

　ヘッドアップディスプレイ１０は、回路基板から出力された画像信号が入力される光学ユニット２００を備える。光学ユニット２００は、光学ユニット本体２１０、及び投射部３００を備える。光学ユニット本体２１０には、後述する光源、画像表示素子、及び各種光学レンズなどが収納される。投射部３００には、後述する各種投射ミラー及び中間像スクリーンが収納される。回路基板が出力した画像信号は、光学ユニット本体２１０の上記各デバイス、及び投射部３００の上記各デバイスを介して、投射口から凹面形状を有するコンバイナ４００に画像表示光として投射される。

　なお、本実施形態では画像表示素子として反射型液晶表示パネルであるＬＣＯＳ（Liquid crystal on silicon）を用いる場合を例示するが、画像表示素子２４０としてＤＭＤ（Digital Micromirror Device）を用いてもよい。その場合、適用する表示素子に応じた光学系及び駆動回路で構成するものとする。また、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）等を用いたレーザ型の表示装置であってもよい。

　運転者であるユーザは投射された画像表示光をコンバイナ４００を介して虚像として認識する。図１では、投射部３００が「Ａ」の文字の画像表示光をコンバイナ４００に投射している。ユーザはコンバイナ４００を見ることで、「Ａ」の文字が、ユーザから例えば１．７ｍ～２．０ｍ前方（車両前方）に表示されているかのように認識する、すなわち虚像４５０を認識することができる。ここで、投射部３００からコンバイナ４００に投射される画像表示光の中心軸を投射軸と定義する。

　次にヘッドアップディスプレイ１０の内部構成について説明する。図３及び図４は、上述したヘッドアップディスプレイ１０の光学ユニット２００の内部構成について説明するための図である。図３は光学ユニット本体２１０の内部構成、及び投射部３００の内部構成の一部を画像表示光に係る光路とともに示す図である。図４は投射部３００の内部構成、及び光学ユニット本体２１０の内部構成の一部を、コンバイナ４００まで投射される画像表示光に係る光路とともに示す図である。

　まず図３を参照して光学ユニット本体２１０の内部構成及び画像表示光に係る光路について説明する。光学ユニット本体２１０は、光源２３１、コリメートレンズ２３２、ＵＶ－ＩＲ（Ultra Violet-Infrared Ray）カットフィルタ２３３、偏光子２３４、フライアイレンズ２３５、反射鏡２３６、フィールドレンズ２３７、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ２３８、１／４波長板２３９、位相補償板２４１、投射レンズ群２４２、及びヒートシンク２４３を備える。

　光源２３１は白色、又は青色、緑色、及び赤色の三色の光を発する発光ダイオードからなる。光源２３１には発光に伴い発生する熱を放冷するためのヒートシンク２４３が取り付けられている。光源２３１が発光した光は、コリメートレンズ２３２によって平行光に変えられる。ＵＶ－ＩＲカットフィルタ２３３は、コリメートレンズ２３２を通過した平行光から紫外光及び赤外光を吸収し除去する。偏光子２３４は、ＵＶ－ＩＲカットフィルタ２３３を通過した光を乱れのないＰ偏光へと変える。そしてフライアイレンズ２３５が、偏光子２３４を通過した光の明るさを均一に整える。

　反射鏡２３６は、フライアイレンズ２３５の各セルを通過した光の光路を９０度偏向する。反射鏡２３６で反射された光はフィールドレンズ２３７によって集光される。フィールドレンズ２３７が集光した光は、Ｐ偏光を透過するワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ２３８及び１／４波長板２３９を介して、画像表示素子２４０に照射される。

　画像表示素子２４０は、画素毎に赤色、緑色、及び青色のカラーフィルタを備えている。画像表示素子２４０に照射された光は、各画素に対応する色となり、画像表示素子２４０の備える液晶組成物によって変調が施され、Ｓ偏光の画像表示光となってワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ２３８に向けて射出される。射出されたＳ偏光の光はワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ２３８で反射され、光路を変えて位相補償板２４１を通過した後に投射レンズ群２４２へ入射される。

　投射レンズ群２４２を透過した画像表示光は、光学ユニット本体２１０を出て投射部３００に入る。そして投射部３００が備える第１投射ミラー３５１が、入ってきた画像表示光の光路を変更する。

　次に図４を参照して投射部３００の内部構成及び画像表示光に係る光路について説明する。投射部３００は、第１投射ミラー３５１、第２投射ミラー３５２、及び中間像スクリーン３６０を備える。

　第１投射ミラー３５１及び第２投射ミラー３５２は、光学ユニット本体２１０の備えるワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ２３８、位相補償板２４１、投射レンズ群２４２を通じて投射された画像表示光を反射することにより、その光路をコンバイナ４００へ投射される向きに偏向する。

　中間像スクリーン３６０は、透過する画像表示光を所定の配光角で拡散させる性質を有する。中間像スクリーン３６０として、例えば、表面に微細な凹凸を設けた拡散板や、直径数十ミクロン程度のビーズ拡散材を分布させた拡散フィルムなどを用いる。また、中間像スクリーン３６０は、投射レンズ群２４２により投射され、第１投射ミラー３５１及び第２投射ミラー３５２で反射された画像表示光に基づく実像が結像する位置に設けられる。したがって、中間像スクリーン３６０に結像した実像に係る画像表示光は、中間像スクリーン３６０により拡散されながら透過し、投射口３０１を通過してコンバイナ４００に投射される。ユーザは、コンバイナ４００に投射された画像表示光に係る虚像を前方に認識することになる。

　このとき、中間像スクリーン３６０により拡散された画像表示光は所定の配光角を有し、コンバイナ４００により反射されユーザに提示される画像表示光も所定の配光角を有する。そのため、ユーザは、その視線位置を移動させた場合であっても、コンバイナ４００により反射される画像表示光の配光角の範囲内であれば、画像表示光に係る虚像を良好な状態で視認することができる。

　以上の内部構成により、ユーザは、回路基板から出力された画像信号に基づく虚像を、コンバイナ４００を介して現実の風景に重畳して視認することができる。また、ユーザは、視線位置を移動させたとしても、中間像スクリーン３６０が所定の配光角で透過光を拡散させる性質を有することにより、視認性の高い画像表示光を確認することができる。

　一方で、上述の中間像スクリーン３６０を設けることにより、外来光が中間像スクリーン３６０に入射し拡散反射されることで、画像表示光のコントラストが低下してしまうことがある。まず、図５を用いて本発明が解決しようとする画像表示光のコントラストの低下について説明し、図６以降を用いて本発明の実施形態に係る中間像スクリーン３６０について説明する。

　図５は、従来の中間像スクリーン３６０にて反射される外来光を説明するための図であり、太陽光などの外来光３３６が、投射部３００から投射される画像表示光の投射軸３２０に沿って入射している状態を示している。投射口３０１から射出された画像表示光は、投射軸３２０に沿ってコンバイナ４００に達し、コンバイナ４００により反射され、視線方向３４０に沿ってユーザの目Ｅに到達する。一方、投射軸３２０に沿って入射してくる外来光３３６は、投射部３００の投射口３０１に入射し、中間像スクリーン３６０に達する。中間像スクリーン３６０に達した外来光３３６の一部は、中間像スクリーン３６０により拡散反射されて、所定の配光角を有する外来光３３７としてコンバイナ４００に達する。コンバイナ４００により反射された外来光３３８は、視線方向３４０に沿って進みユーザに視認される。

　このとき、コンバイナ４００により反射された外来光３３８は、投射部３００から投射される画像表示光と同じ経路を通ってユーザの目Ｅに達するため、ユーザは、投射部３００が投射した画像表示光と、外来光３３８とが重畳した画像を視認することとなる。外来光３３８は、中間像スクリーン３６０により所定の配光角で拡散反射されているため、入射してきた外来光３３６の明るさが一様に分布した状態となって、ユーザの目Ｅに達する。そうすると、ユーザは、明るく分布した外来光３３８とともに投射部３００が投射した画像表示光を視認することとなり、外来光３３８がない場合と比べてユーザに提示する画像表示光のコントラストが低下する。画像表示光のコントラストが低下すると、ユーザは良好な状態で画像表示光を視認することができない。

　そこで、本実施形態に係る中間像スクリーン３６１として、投射部３００が投射する画像表示光を拡散させる性能は維持したまま、拡散反射される外来光３３７を遮断できる中間像スクリーン３６１について述べる。

　図６は、実施形態に係る中間像スクリーン３６１の構成を示す側面図である。中間像スクリーン３６１は、第１波長板３８１と、偏光保持型拡散板３８２と、第２波長板３８３と、吸収型偏光板３８４とを備える。第１波長板３８１、偏光保持型拡散板３８２、第２波長板３８３、吸収型偏光板３８４は、投射軸３２０の方向に射出される画像表示光が垂直に入射するようそれぞれ順に設けられ、対向するそれぞれの面が近接して設けられている。なお、第１波長板３８１、偏光保持型拡散板３８２、第２波長板３８３、吸収型偏光板３８４は、対向するそれぞれの面が接するように設けられていてもよい。

　なお、図６において、画像表示光が射出される投射軸３２０の方向をｚ軸方向とし、ｚ軸方向に垂直な水平方向をｘ軸方向、ｚ軸方向およびｘ軸方向に垂直な方向をｙ軸方向とする。また、中間像スクリーン３６１の第１波長板３８１に入射する画像表示光は、ｙ方向に電場が振動する直線偏光として説明する。

　第１波長板３８１は、１／４波長板であり、光学ユニット２００から射出され第１波長板３８１に垂直に入射する直線偏光の画像表示光を、円偏光の画像表示光に変換するように設けられる。例えば、第１波長板３８１は、－ｚ方向に向かって見た場合に、ｙ軸方向に対して進相軸が反時計回りに４５°、遅相軸が時計回りに４５°回転した位置となるように設けられる。したがって、第１波長板３８１に入射したｙ偏光の画像表示光は、第１波長板３８１を透過することにより、＋ｚ方向に射出される右回り円偏光の画像表示光となる。

　偏光保持型拡散板３８２は、透過する光の偏光方向を維持したまま所定の配光角で透過光を拡散させる性質を有し、表面に微細な凹凸加工を施されたポリマーや、微細な凹凸を設けて拡散性を持たせたガラス基板などにより構成される。なお、拡散性を持たせるための加工は、偏光保持型拡散板３８２の片面もしくは両面になされる。第１波長板３８１より射出された右回り円偏光の画像表示光は、偏光保持型拡散板３８２により所定の配光角で拡散され透過する。偏光保持型拡散板３８２を透過して拡散された画像表示光の偏光状態は保持され、偏光保持型拡散板３８２からは、所定の配光角で拡散した右回り円偏光の画像表示光が射出される。

　第２波長板３８３は、１／４波長板であり、偏光保持型拡散板３８２により拡散された右回り円偏光の画像表示光を、直線偏光の画像表示光に変換するように設けられる。例えば、第２波長板３８３は、第１波長板３８１と同様－ｚ方向に向かって見た場合に、ｙ軸方向に対して進相軸が反時計回りに４５°、遅相軸が時計回りに４５°回転した位置となるように設けられる。したがって、第２波長板３８３に入射した右回り円偏光の画像表示光は、第２波長板３８３を透過することにより、ｘ方向に電場が振動する直線偏光となる。

　吸収型偏光板３８４は、ある方向に電場が振動する光を透過させ、透過させる振動方向に垂直な方向に電場が振動する光を吸収する吸収型の偏光板である。吸収型偏光板３８４は第２波長板３８３から射出されたｘ偏光の画像表示光を透過させるため、吸収型偏光板３８４の透過軸がｘ軸方向となるように設けられる。したがって、吸収型偏光板３８４に入射したｘ偏光の画像表示光は、吸収型偏光板３８４に吸収されずにそのまま透過する。吸収型偏光板３８４を透過したｘ偏光の画像表示光は、投射部３００の投射口３０１からコンバイナ４００に向けて射出される。

　次に、図６の中間像スクリーン３６１に入射する外来光３３６について述べる。投射部３００の投射口３０１から入射した無偏光の外来光３３６は、吸収型偏光板３８４に入射する。吸収型偏光板３８４は、透過軸がｘ軸方向となるように設けられているため、外来光３３６のｙ軸方向に振動する成分は吸収され、ｘ軸方向に振動する成分が透過する。したがって、吸収型偏光板３８４を透過した外来光３３６は、ｘ偏光となる。なお、吸収型偏光板３８４の表面には、外来光３３６が吸収型偏光板３８４の表面で反射されるのを防止するため、反射防止膜が設けられてもよい。

　吸収型偏光板３８４を透過したｘ偏光の外来光３３６は、第２波長板３８３に入射する。第２波長板３８３は、＋ｚ方向に向かって見た場合、ｘ軸に対して進相軸が反時計回りに４５°、遅相軸が時計回りに４５°回転した位置となるように設けられている。したがって、第２波長板３８３に－ｚ方向に入射したｘ偏光の外来光３３６は、第２波長板３８３を透過することにより、右回り円偏光となる。

　第２波長板３８３を透過した右回り円偏光の外来光３３６は、偏光保持型拡散板３８２に入射し、偏光保持型拡散板３８２によってその一部がその偏光状態を保持したまま拡散反射される。したがって、－ｚ方向に入射した右回り円偏光の外来光３３６は、偏光保持型拡散板３８２で反射し、＋ｚ方向に射出する左回り円偏光の外来光３３７となる。

　偏光保持型拡散板３８２で反射された左回り円偏光の外来光３３７は、第２波長板３８３を＋ｚ方向に透過し、ｙ方向に電場が振動する直線偏光となる。第２波長板３８３を透過したｙ偏光の外来光３３７は、吸収型偏光板３８４に入射する。吸収型偏光板３８４は、透過軸がｘ方向であるため、ｙ偏光の外来光３３７は吸収型偏光板３８４に吸収され、透過しない。

　以上の構成により、投射部３００が投射する画像表示光は偏光保持型拡散板３８２により所定の配光角で拡散させた後、投射口３０１を介して投射することができる。一方、投射口３０１から入射した外来光３３６は、偏光保持型拡散板３８２により拡散反射されたとしても吸収型偏光板３８４に吸収されるため、画像表示光の投射軸３２０方向に射出されない。したがって、ユーザの目に、外来光３３８が達することを防ぐことができ、ユーザに提示する画像表示光のコントラスト低下を抑えることができる。よってユーザは、外来光に照らされる環境下においても、良好な状態で画像表示光を視認することができる。

　また、偏光状態を保持したまま画像表示光を拡散させる偏光保持型拡散板３８２を用いることで、偏光状態を保持しない拡散板を用いる場合と比較して、吸収型偏光板３８４を透過する画像表示光を明るくすることができる。仮に、偏光状態を保持しない拡散板を用いると、拡散板を透過した画像表示光は右回り円偏光以外の成分を含むため、第２波長板３８３を透過した画像表示光は、ｘ偏光以外の成分を含む。ｘ偏光以外の成分は吸収型偏光板３８４により吸収され、吸収された分だけ画像表示光の明るさが低下してしまう。

　図７は、実施形態に係る投射部３００の構成を示す側面断面図である。中間像スクリーン３６１は、投射部３００の投射口３０１を塞ぐように設けられ、その表面が投射軸３２０と垂直となるように投射部３００に固定される。中間像スクリーン３６１は、投射口３０１を塞ぐように設けられるため、投射部３００の内部への塵の侵入を防ぐこともできる。これにより、防塵のための投射口カバーを別途設ける必要がなくなり、コストを低減させることができる。

　以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

　図８は、第１の変形例に係る投射部３１１の構成を示す側面断面図である。第１の変形例に係る投射部３１１は、上述の投射部３００とは異なり、中間像スクリーン３６１の代わりに、中間像スクリーン３６２を備える。

　第１の変形例に係る中間像スクリーン３６２は、中間像スクリーン３６１とは異なり、偏光保持型拡散板３８２と第２波長板３８３との間が離隔するようにして投射部３１１に固定されている。また、第２波長板３８３と吸収型偏光板３８４は、投射部３１１の投射口３０１を塞ぐように設けられており、投射口カバー３９０としての役割を持つ。

　以上の構成により、第１の変形例に係る投射部３１１は、投射部３００と同様に、偏光保持型拡散板３８２により画像表示光を所定の配光角で拡散させて投射口３０１から射出させる一方、投射口３０１から入射した外来光３３６は、投射口３０１から画像表示光の投射軸３２０方向に射出させない。よって、外来光に照らされる環境下においても、ユーザに良好な状態で画像表示光を提示することができる。

　また、投射口３０１は、投射口カバー３９０により覆われているため、投射部３１１内部への塵の侵入を防ぐことができる。このとき、投射口３０１は投射口カバー３９０により防塵されるため、中間像スクリーン３６２を構成する第１波長板３８１と偏光保持型拡散板３８２は、投射口３０１の開口面積よりも小さい面積とすることができる。これにより、実施形態に係る中間像スクリーン３６１と比較して、第１の変形例に係る中間像スクリーン３６２のコストを低減させることができる。

　図９は、第２の変形例に係る投射部３１２の構成を示す側面断面図である。第２の変形例に係る投射部３１２は、第１の変形例に係る投射部３１１と異なり、投射口カバー３９０の代わりに、投射口カバー３９１を備える。また、投射口３０１の代わりに、投射口を形成する平面が投射軸３２０と垂直とならない投射口３０２を備える。

　第２の変形例に係る投射口カバー３９１は、第２波長板３８３と吸収型偏光板３８４を備え、それぞれの表面が投射軸３２０と所定の角度で交わるように投射部３１２に固定され、投射口３０２を塞いでいる。投射口カバー３９１は、投射口３０２を形成する平面と平行に設けられている。したがって、偏光保持型拡散板３８２で拡散された画像表示光は、投射口カバー３９１に対して所定の入射角で斜入射する。

　図１０は、第２の変形例に係る中間像スクリーン３６３の構成を示す側面図である。図１０の法線３８５は、第２波長板３８３および吸収型偏光板３８４の光入射面である表面と垂直な軸である。投射口カバー３９１を構成する第２波長板３８３と吸収型偏光板３８４は、投射軸３２０に沿って射出される画像表示光が、法線３８５に対して入射角αでその表面に斜入射する位置に設けられている。偏光保持型拡散板３８２は、拡散させた画像表示光が第２波長板３８３に入射角αで斜入射するように設けられる。

　このとき、第２波長板３８３に入射角αで斜入射する画像表示光は、第２波長板３８３の表面で屈折され、屈折角βの角度で第２波長板３８３を透過するため、画像表示光が第２波長板３８３を透過する距離は、第２波長板３８３の板厚をｔとすると、ｔ／ｓｉｎβとなる。そこで、第２波長板３８３に斜入射する円偏光の画像表示光が、ｔ／ｓｉｎβの距離を透過した場合に直線偏光の画像表示光となるよう、第２波長板３８３の板厚や、進相軸および遅相軸の向きを調整する。これにより、第２波長板３８３を透過した画像表示光は、ｘ偏光の画像表示光となる。その後、第２波長板３８３から射出したｘ偏光の画像表示光は吸収型偏光板３８４を透過し、投射軸３２０と平行な投射光３２４として射出される。

　以上の構成とすることにより、第２の変形例に係る投射部３１２は、投射口３０２を形成する平面の向きを任意の角度とすることができ、投射部３１２の外観の設計自由度を上げることができる。

　なお、上述の第１および第２の変形例においては、投射口カバー３９０、３９１が第２波長板３８３と吸収型偏光板３８４を備える構成としたが、その構成はこれに限らない。例えば、投射口カバー３９０、３９１が吸収型偏光板３８４を備える構成としてもよい。

　また、上述の実施形態および変形例においては、車両用表示装置として車両が備えるルームミラーに取り付けて使用される場合を説明したが、その他の位置に取り付けて用いる車両用表示装置であってもよい。例えば、車両のダッシュボードの上部や、ダッシュボード内部に投射部が設置され、車両のウィンドシールドとダッシュボードとの間に設けられるコンバイナに画像表示光を投射することにより、ユーザに虚像を提示してもよい。

　また、上述の実施形態においては、車両に配置する車両用表示装置として説明を行ったが、その他の用途に用いる画像表示装置であってもよい。例えば、ユーザが身につける眼鏡等のレンズ面をコンバイナとして用い、そのコンバイナに画像表示光を投射することにより、ユーザに虚像を提示してもよい。

　１０　ヘッドアップディスプレイ、　２００　光学ユニット、　２４０　画像表示素子、　３００、３１１、３１２　投射部、　３０１、３０２　投射口、　３６０、３６１、３６２、３６３　中間像スクリーン、　３８１　第１波長板、　３８２　偏光保持型拡散板、　３８３　第２波長板、３８４　吸収型偏光板、　４００　コンバイナ、　４５０　虚像。

Claims

　画像信号に基づいて画像表示光を生成する光学ユニットと、
　前記光学ユニットが生成した画像表示光を投射する投射部と、
　前記投射部から投射される画像表示光を反射して虚像を提示するコンバイナと、
　を備え、
　前記投射部は、
　画像表示素子から射出された直線偏光の画像表示光を、円偏光の画像表示光に変換する第１波長板と、
　前記第１波長板より射出された円偏光の画像表示光を拡散させる拡散板と、
　前記拡散板により拡散された円偏光の画像表示光を、直線偏光の画像表示光に変換する第２波長板と、
　前記第２波長板より射出された直線偏光の画像表示光を透過させる偏光板と、
　を備えることを特徴とする画像表示装置。
　前記偏光板は、前記投射部の投射口を塞ぐように配置されることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
　前記第２波長板は、前記投射部の投射口を形成する平面と平行に設けられ、
　前記拡散板は、拡散させた円偏光の画像表示光が、前記第２波長板に対して所定の入射角で斜入射するように設けられ、
　前記第２波長板は、前記所定の入射角で斜入射した円偏光の画像表示光を直線偏光に変換して射出させることを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。
　前記拡散板は、前記拡散板へ入射する画像表示光の偏光状態を維持したまま、前記画像表示光を拡散させる偏光保持型拡散板であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の画像表示装置。