(57)【要約】【課題】虚像の品質を向上させるとともに、設計の汎用性についても向上させた虚像表示装置を提供する。【解決手段】液晶ディスプレイ５と凹面鏡７とを結ぶ光路に沿って液晶ディスプレイ５と凹面鏡７との間に反射型偏光板６を配置し、反射型偏光板６、凹面鏡７及び液晶ディスプレイ５の位置及び角度を、反射型偏光板６から凹面鏡７へと入射する光路の方向と、凹面鏡で反射してユーザの目の位置へ向かう光路の方向とが逆方向となすように設計する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の偏光方向を有する光を出力することによって映像を表示する映像表示面と、
前記映像表示面に表示された前記映像を反射させてユーザに視認させることによって前記映像の虚像を前記ユーザに視認させる凹面鏡と、
前記映像表示面と前記凹面鏡とを結ぶ光路に沿って前記映像表示面と前記凹面鏡との間に配置され、前記第１の偏光方向を有する光を反射するとともに、前記第１の偏光方向と異なる第２の偏光方向を有する光は透過させる反射型偏光板と、
前記映像表示面と前記凹面鏡とを結ぶ光路に沿って前記反射型偏光板と前記凹面鏡との間に配置され、光の偏光方向を前記第１の偏光方向から前記第２の偏光方向へと変位させる偏光方向変位部材と、を有し、
前記反射型偏光板は、前記映像表示面から第１方向で入射する光路を、前記凹面鏡へ向かう第２方向に変更し、
前記凹面鏡は、前記反射型偏光板から前記第２方向で入射する光路を、前記反射型偏光板を透過してユーザの目の位置へ向かう第３方向に変更し、
前記反射型偏光板、前記凹面鏡及び前記映像表示面は、前記第２方向と前記第３方向とが逆方向となる位置及び角度の条件を満たす虚像表示装置。
【請求項２】
前記虚像を視認するユーザの目の位置が仮定され、
仮定されたユーザの目の位置と前記反射型偏光板の位置及び角度とに基づいて、前記第２方向と前記第３方向とが逆方向となる前記凹面鏡及び前記映像表示面の位置及び角度の条件がそれぞれ算出され、
前記凹面鏡及び前記映像表示面の位置及び角度は、算出された条件を満たす請求項１に記載の虚像表示装置。
【請求項３】
先ず仮定されたユーザの目の位置に基づいて、ユーザの目の位置から前記凹面鏡への光路と該光路が前記凹面鏡によって反射される光路とが逆方向となる前記凹面鏡の位置及び角度の条件が算出され、
次に算出された位置及び角度に前記凹面鏡があると仮定した場合に、前記第２方向と前記第３方向とが逆方向となる前記映像表示面の位置及び角度の条件が算出される請求項２に記載の虚像表示装置。
【請求項４】
前記偏光方向変位部材は、入射光にλ／４の位相差を与えるλ／４波長板である請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の虚像表示装置。
【請求項５】
前記映像表示面から出力された前記第１の偏光方向を有する光は、前記反射型偏光板から前記凹面鏡へと移動する間と、前記凹面鏡から前記反射型偏光板へと移動する間において前記λ／４波長板をそれぞれ通過することによって、偏光方向が前記第２の偏光方向へと変位する請求項４に記載の虚像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ユーザが視認する虚像を表示する虚像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車両等の移動体の乗員に対して経路案内や障害物の警告等の運転情報を提供する情報提供手段として、様々な手段が用いられている。例えば、移動体に設置された液晶ディスプレイによる表示や、スピーカから出力する音声等である。そして、近年、このような情報提供手段の一つとして、ヘッドアップディスプレイ装置（以下、ＨＵＤという）のような人間の目の錯覚を利用して実際に映像が表示された位置と異なる空間上に映像を視認させる虚像表示装置がある。
【０００３】
ここで、このような虚像表示装置は移動体の空きスペースに対して設置する必要があるので、できる限り小型化するのが望ましい。しかし、虚像をユーザからある程度離れた位置に視認させる為には、装置内部において映像を表示する映像表示面（例えばスクリーンやディスプレイ）から凹面鏡までを結ぶ光路長を一定の距離以上確保する必要があり、小型化を実現することが難しかった。そこで、例えば特開平８−１３６８５６号公報では、液晶ディスプレイと凹面鏡との間にコレステリック液晶素子を配置して光路を折り返すことによって、従来に比べてより狭いスペースで長い光路長を確保することを可能にする技術について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１３６８５６号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、虚像表示装置において、より品質の高い虚像をユーザに視認させる為には、光路をどのように凹面鏡によって反射させてユーザの目に向かわせるかが重要である。即ち、光路を形成する各部材（例えば、上記特許文献１では液晶ディスプレイ、凹面鏡及びコレステリック液晶素子）の位置設計が非常に重要であった。
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１では上記のような虚像の品質を向上させる為の液晶ディスプレイ、凹面鏡、及びコレステリック液晶素子の位置設計については行われていなかった。その結果、各部材の位置設計によっては虚像の品質が低下する虞があった。
【０００７】
また、上述した虚像の品質を向上させる為の各部材の位置設計は、基本的にユーザから虚像までの距離（以下、虚像生成距離という）に固有のものである。例えば虚像生成距離を２５ｍとする虚像表示装置として虚像の品質を向上させる為の各部材の位置設計を行った場合において、他の虚像生成距離（例えば４０ｍ）ではそれらの位置設計を流用することができない。従って、他の虚像生成距離とする場合には新たに位置設計をやり直す必要があった。
【０００８】
本発明は前記従来における問題点を解消するためになされたものであり、虚像の品質を向上させるとともに、設計の汎用性についても向上させた虚像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するため本発明に係る虚像表示装置は、第１の偏光方向を有する光を出力することによって映像を表示する映像表示面と、前記映像表示面に表示された前記映像を反射させてユーザに視認させることによって前記映像の虚像を前記ユーザに視認させる凹面鏡と、前記映像表示面と前記凹面鏡とを結ぶ光路に沿って前記映像表示面と前記凹面鏡との間に配置され、前記第１の偏光方向を有する光を反射するとともに、前記第１の偏光方向と異なる第２の偏光方向を有する光は透過させる反射型偏光板と、前記映像表示面と前記凹面鏡とを結ぶ光路に沿って前記反射型偏光板と前記凹面鏡との間に配置され、光の偏光方向を前記第１の偏光方向から前記第２の偏光方向へと変位させる偏光方向変位部材と、を有し、前記反射型偏光板は、前記映像表示面から第１方向で入射する光路を、前記凹面鏡へ向かう第２方向に変更し、前記凹面鏡は、前記反射型偏光板から前記第２方向で入射する光路を、前記反射型偏光板を透過してユーザの目の位置へ向かう第３方向に変更し、前記反射型偏光板、前記凹面鏡及び前記映像表示面は、前記第２方向と前記第３方向とが逆方向となる位置及び角度の条件を満たす。
尚、「光路」とは、映像表示面における映像の表示に用いられる光源（例えばプロジェクタ、液晶パネルのバックライト、有機ＥＬディスプレイの発光素子等）から出力された光が通る経路をいう。例えば、映像表示面から凹面鏡までを結ぶ光路とは、光が映像表示面から凹面鏡に到達するまでの光の経路であり、基本的には映像表示面（特に映像が表示された位置）から投影鏡までを直線で結ぶ経路となる。但し、映像表示面と凹面鏡の間に光を屈折したり反射することによって光の進行方向を変更する手段（例えばミラーやレンズ等）が配置されている場合には、該手段で所定角度に屈折又は反射された経路が該当する。
また、「逆方向」とは、１８０度異なる方向のみに限られず、１８０度異なる方向を含む一定範囲の幅を持った方向とする。
【発明の効果】
【００１０】
前記構成を有する本発明に係る虚像表示装置によれば、光路に沿って映像表示面と凹面鏡との間に反射型偏光板を配置し、一旦反射型偏光板で光路を反射させて凹面鏡へと向かわせた後に、凹面鏡から反射した光路は反射型偏光版を透過させてユーザに向かわせるので、映像表示面から凹面鏡までを結ぶ光路長を従来と比較して同じ容積の装置の中でより長く確保することが可能となる。その結果、装置の小型化を実現することが可能となる。また、反射型偏光板、凹面鏡及び映像表示面について、反射型偏光板から凹面鏡へと入射する光路の方向と凹面鏡で反射してユーザの目の位置へ向かう光路の方向とを逆方向となるように位置設計するので、虚像の品質を向上させることが可能となる。例えば、よりハッキリとした鮮やかな虚像をユーザに視認させることが可能となる。更に、虚像の品質を向上させるユーザから虚像までの距離に幅を持たせることが可能となる。従って、ユーザから虚像までの距離の設定を変更した場合であっても、新たに各部材の位置設計をやり直す必要が無く、設計の汎用性についても向上させる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態に係るＨＵＤの車両への設置態様を示した図である。
【図２】本実施形態に係るＨＵＤの内部構成を示した図である。
【図３】ＨＵＤにおいて形成される光路を示した図である。
【図４】λ／４波長板の配置態様を示した図である。
【図５】虚像の生成距離を説明した図である。
【図６】本実施形態に係るＨＵＤの構成を示したブロック図である。
【図７】車両の乗員から視認できる虚像の一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る虚像表示装置について、車両に搭載されたヘッドアップディスプレイ装置に具体化した一実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１３】
先ず、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置（以下、ＨＵＤという）１の構成について図１を用いて説明する。図１は本実施形態に係るＨＵＤ１の車両２への設置態様を示した図である。
【００１４】
図１に示すようにＨＵＤ１は、車両２のダッシュボード３内部に設置されており、内部に映像を表示する液晶ディスプレイ５を有する。そして、液晶ディスプレイ５に表示された映像を、後述のようにＨＵＤ１が備える反射型偏光板６や凹面鏡７を介し、更に運転席の前方のフロントウィンドウ８に反射させて車両２の乗員９に視認させるように構成されている。尚、液晶ディスプレイ５に表示される映像としては、車両２に関する情報や乗員９の運転の支援の為に用いられる各種情報がある。例えば障害物（他車両や歩行者）に対する警告、ナビゲーション装置で設定された案内経路や案内経路に基づく案内情報（右左折方向を示す矢印等）、路面に表示する警告（追突注意、制限速度等）、現在車速、案内標識、地図画像、交通情報、ニュース、天気予報、時刻、接続されたスマートフォンの画面、テレビ番組等がある。
【００１５】
また、本実施形態のＨＵＤ１では、フロントウィンドウ８を反射して乗員９が液晶ディスプレイ５に表示された映像を視認した場合に、乗員９にはフロントウィンドウ８の位置ではなく、フロントウィンドウ８の先の遠方の位置に液晶ディスプレイ５に表示された映像が虚像１０として視認されるように構成される。尚、乗員９が視認できる虚像１０は液晶ディスプレイ５に表示された映像であるが、反射型偏光板６や凹面鏡７を介することによって上下方向や左右方向が反転する場合があり、それらの反転を考慮して液晶ディスプレイ５の映像の表示を行う必要がある。また、凹面鏡７を介することによってサイズも変更する。
【００１６】
ここで、虚像１０を生成する位置、より具体的には乗員９から虚像１０までの距離（以下、虚像生成距離という）Ｌについては、ＨＵＤ１が備える凹面鏡７の曲率、液晶ディスプレイ５と凹面鏡７との相対位置等によって適宜設定することが可能である。例えば、凹面鏡７の曲率が固定であれば、液晶ディスプレイ５において映像の表示された位置から凹面鏡７までの光路に沿った距離（光路長）によって虚像生成距離Ｌが決定される。例えば虚像生成距離Ｌが４０ｍとなるように光路長が設定されている。
【００１７】
ここで、本実施形態のＨＵＤ１は、後述のように液晶ディスプレイ５、反射型偏光板６及び凹面鏡７について、反射型偏光板６から凹面鏡７へと入射する光路の方向と凹面鏡７で反射してユーザの目の位置へ向かう光路の方向とを逆方向となるように位置設計しているので、虚像１０の品質を向上させることが可能となる。例えば、よりハッキリとした鮮やかな虚像１０をユーザに視認させることが可能となる。また、反射型偏光板６を用いることによって、液晶ディスプレイ５において映像の表示された位置から凹面鏡７までの光路に沿った距離（光路長）を、装置の容積に比べてより長く確保可能に構成している。
【００１８】
また、車両のフロントバンパの上方やルームミラーの裏側等にはフロントカメラ１１が設置される。フロントカメラ１１は、例えばＣＣＤ等の固体撮像素子を用いたカメラにより構成された撮像装置であり、光軸方向を車両の進行方向前方に向けて設置される。そして、フロントカメラ１１により撮像された撮像画像に対して画像処理が行われることによって、フロントウィンドウ８越しに乗員９に視認される前方環境（即ち虚像１０が重畳される環境）の状況等が検出される。尚、フロントカメラ１１の代わりにミリ波レーダ等のセンサを用いても良い。
【００１９】
次に、図２を用いてＨＵＤ１のより具体的な構成について説明する。図２は、本実施形態に係るＨＵＤ１の内部構成を示した図である。
【００２０】
図２に示すようにＨＵＤ１は、液晶ディスプレイ５と、反射型偏光板６と、凹面鏡７と、λ／４波長板１５と、制御回路部１６と、ＣＡＮインターフェース１７とから基本的に構成されている。
【００２１】
ここで、液晶ディスプレイ５は光源としてバックライトを用い、バックライトからの光の内、特定の偏光方向を有する光だけを出力することによって、前面に設けられた映像表示面に対して映像を表示する機能を有する映像表示装置である。バックライトとしては、例えばＣＣＦＬ（冷陰極管）や白色ＬＥＤが用いられる。尚、映像を表示する手段としては、液晶ディスプレイ以外に、液晶プロジェクタとスクリーンの組み合わせを用いても良い。
【００２２】
また、反射型偏光板６は、特定の第１の偏光方向を有する光については反射（非透過）するとともに、第１の偏光方向と異なる第２の偏光方向を有する光は透過させる性質を有する部材である。そして、本実施形態の反射型偏光板６では、第１の偏光方向を液晶ディスプレイ５から出力される光の偏光方向と同一方向に設計し、第２の偏光方向は第１の偏光方向に対してλ／２（１８０度）の位相差を有する偏光方向（即ち第１の偏光方向と直交する方向）に設計する。また、反射型偏光板６は、液晶ディスプレイ５と凹面鏡７とを結ぶ光路１８に沿って液晶ディスプレイ５と凹面鏡７との間に配置される。そして、図３に示すように液晶ディスプレイ５から第１方向で入射する光路１８に対しては、凹面鏡７へ向かう第２方向に変更する光の反射手段として機能する。一方、凹面鏡７へと反射された光は後述のようにλ／４波長板１５を２回通過することによって偏光方向が最終的に第２の偏光方向へと変更されるので、凹面鏡７から入射する光路１８に対しては光の透過手段として機能する。尚、図３はＨＵＤ１において形成される光路１８を示した模式図である。
【００２３】
一方、凹面鏡７は、液晶ディスプレイ５に表示された映像を拡大して反射させて乗員９に視認させることによって、乗員９の前方に映像の虚像１０（図１参照）を生成する投影鏡である。尚、凹面鏡７としては、球面凹面鏡や、非球面凹面鏡、若しくは投影映像の歪みを補正するための自由曲面鏡が用いられる。
【００２４】
また、図３に示すように凹面鏡７は、反射型偏光板６から第２方向で入射する光路を、反射型偏光板６を透過してユーザの目の位置へ向かう第３方向に変更する。そして、特に本実施形態では、液晶ディスプレイ５、反射型偏光板６及び凹面鏡７の位置や角度を、第２方向と第３方向とが逆方向となるように設計する。尚、「逆方向」とは、１８０度異なる方向のみに限られず、１８０度異なる方向を含む一定範囲の幅を持った方向とする。例えば１７５度や１８５度異なる方向についても逆方向とする。
【００２５】
以下に本実施形態に係るＨＵＤの液晶ディスプレイ５、反射型偏光板６及び凹面鏡７の位置や角度の設計方法について簡単に説明する。
（Ａ）先ず、虚像１０を視認する乗員９の目の位置を仮定する。例えば、車両を利用するユーザの統計データなどから仮定する。尚、目の位置は点ではなくエリア（アイボックス）で仮定しても良い。
（Ｂ）次に、仮定された乗員９の目の位置に基づいて、乗員９の目の位置から凹面鏡７への光路と該光路が凹面鏡７によって反射される光路とが逆方向となる凹面鏡７の位置及び角度の条件を算出する。
（Ｃ）続いて、算出された位置及び角度に凹面鏡７があると仮定した場合に、反射型偏光板６の位置及び角度を考慮して、第２方向と第３方向とが逆方向となる液晶ディスプレイ５の位置及び角度の条件を算出する。
【００２６】
そして、本実施形態にかかるＨＵＤ１では、上記のように各部材の位置設計を行い、反射型偏光板６から凹面鏡７へと入射する光路１８の方向である第２方向と、凹面鏡７で反射して乗員９の目の位置へ向かう光路１８の方向である第３方向とを逆方向とすることによって、虚像１０の品質を向上させることが可能となる。例えば、よりハッキリとした鮮やかな虚像１０を乗員９に視認させることが可能となる。更に、虚像１０の品質を向上させる虚像生成距離Ｌに幅を持たせることが可能となる。従って、虚像生成距離Ｌの設定を変更した場合であっても、新たに各部材の位置設計をやり直す必要が無く、設計の汎用性についても向上させる。
【００２７】
また、λ／４波長板１５は、通過する光の偏光方向に対してλ／４（９０度）の位相差を与える平板形状を有する偏光素子である。本実施形態では、液晶ディスプレイ５と凹面鏡７とを結ぶ光路に沿って反射型偏光板６と凹面鏡７との間に、凹面鏡７とは別体に配置される。従って、図３に示すように、液晶ディスプレイ５から出力された光は、反射型偏光板６から凹面鏡７へと移動する間において先ずλ／４波長板１５を通過する。そして、その後に凹面鏡７で反射されて反射型偏光板６へと移動する間においてλ／４波長板１５を再度通過する。その結果、光の偏光方向に対してλ／４ずつ計λ／２（１８０度）の位相差を与える。従って、液晶ディスプレイ５から出力された段階では光の偏光方向が反射型偏光板６において反射対象（非透過対象）となる第１の偏光方向であったのが、λ／４波長板１５を２回通過することによって最終的には反射型偏光板６において透過対象となる第２の偏光方向へと変位する。
【００２８】
また、λ／４波長板１５は、透過する光路１８に対して垂直となる角度で配置される。更に、反射型偏光板６から第２方向で透過する光と、凹面鏡７から第３方向で透過する光の全てを含むサイズで且つできる限り小さいサイズとする。また、λ／４波長板１５は、図４に示すように液晶ディスプレイ５と反射型偏光板６とを結ぶ光路１８に重複しない範囲に配置される。
【００２９】
また、液晶ディスプレイ５に投射された映像の虚像１０が生成される位置、具体的には図５に示す乗員９から虚像１０までの距離である虚像生成距離Ｌは、図３に示す液晶ディスプレイ５から凹面鏡７までを結ぶ光路１８の光路長に依存する。本実施形態では、反射型偏光板６を設けることによって装置の容積に対して光路長をより長く確保できるので、従来に比べて装置を小型化したとしても虚像生成距離Ｌを長く設定することが可能であり、乗員９から一定距離以上離れた適切な位置に虚像１０を生成することが可能となる。
【００３０】
また、制御回路部１６は、ＨＵＤ１の全体の制御を行う電子制御ユニットである。ここで、図６は本実施形態に係るＨＵＤ１の構成を示したブロック図である。
【００３１】
図６に示すように制御回路部１６は、演算装置及び制御装置としてのＣＰＵ３１、並びにＣＰＵ３１が各種の演算処理を行うにあたってワーキングメモリとして使用されるＲＡＭ３２、制御用のプログラムのほか、虚像を生成する為の制御プログラム等が記録されたＲＯＭ３３、ＲＯＭ３３から読み出したプログラムを記憶するフラッシュメモリ３４等の内部記憶装置を備えている。また、制御回路部１６は、液晶ディスプレイ５と接続され、液晶ディスプレイ５の駆動制御を行う。
【００３２】
また、ＣＡＮ（コントローラエリアネットワーク）インターフェース１７は、車両内に設置された各種車載器や車両機器の制御装置間で多重通信を行う車載ネットワーク規格であるＣＡＮに対して、データの入出力を行うインターフェースである。そして、ＨＵＤ１は、ＣＡＮを介して、各種車載器や車両機器の制御装置（例えば、ナビゲーション装置４８、ＡＶ装置４９等）と相互通信可能に接続される。それによって、ＨＵＤ１は、ナビゲーション装置４８やＡＶ装置４９等から取得した情報を表示可能に構成する。
【００３３】
尚、液晶ディスプレイ５に表示される映像としては、車両２に関する情報や乗員９の運転の支援の為に用いられる各種情報がある。例えば障害物（他車両や歩行者）に対する警告、ナビゲーション装置４８で設定された案内経路（走行予定経路）や案内経路に基づく案内情報（車両の進行方向を示す矢印等）、路面に表示する警告（追突注意、制限速度等）、現在車速、案内標識、地図画像、交通情報、ニュース、天気予報、時刻、接続されたスマートフォンの画面、テレビ画面等がある。特に本実施形態では、周辺環境に重畳させて乗員９に視認させることにより案内を行う虚像を生成する為の映像を出力する。例えば、ナビゲーション装置４８で設定された案内経路に基づく案内情報である車両の進行方向を示す矢印を出力する構成とする。
【００３４】
その結果、例えばナビゲーション装置４８において案内経路が設定されており、車両の進行方向前方に特に右左折の対象となる交差点が存在しない場合には、図７に示すように車両の進行方向前方に直進方向を示す矢印の虚像１０が生成される。また、矢印の虚像１０については、地面上、より具体的には虚像１０の下端が地面上に位置するように生成するのが望ましい。尚、車両の進行方向前方に右左折の対象となる交差点が接近した場合には、直進方向を示す矢印に替えて右左折を示す矢印の虚像１０を生成する。その結果、乗員９から４０ｍ前方付近に車両の進行方向を示す矢印の虚像が生成されることとなり、乗員９は虚像を視認する際に視線移動を極力少なくすることが可能である。
【００３５】
以上詳細に説明した通り、本実施形態に係るＨＵＤ１によれば、液晶ディスプレイ５と凹面鏡７とを結ぶ光路に沿って液晶ディスプレイ５と凹面鏡７との間に反射型偏光板６を配置し、反射型偏光板６、凹面鏡７及び液晶ディスプレイ５の位置及び角度を、反射型偏光板６から凹面鏡７へと入射する光路の方向と、凹面鏡で反射してユーザの目の位置へ向かう光路の方向とが逆方向となすように設計するので、虚像１０の品質を向上させることが可能となる。例えば、よりハッキリとした鮮やかな虚像１０を乗員９に視認させることが可能となる。更に、虚像１０の品質を向上させる乗員９から虚像１０までの距離に幅を持たせることが可能となる。従って、乗員９から虚像１０までの距離の設定を変更した場合であっても、新たに各部材の位置設計をやり直す必要が無く、設計の汎用性についても向上させる。また、液晶ディスプレイ５から凹面鏡７までを結ぶ光路長を従来と比較して同じ容積の装置の中でより長く確保することが可能となる。その結果、装置の小型化を実現することが可能となる。
【００３６】
尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることは勿論である。
例えば、本実施形態ではＨＵＤ１によって車両２のフロントウィンドウ８の前方に虚像を生成する構成としているが、フロントウィンドウ８以外のウィンドウの前方に虚像を生成する構成としても良い。また、ＨＵＤ１により映像を反射させる対象はフロントウィンドウ８自身ではなくフロントウィンドウ８の周辺に設置されたバイザー（コンバイナー）であっても良い。
【００３７】
また、本実施形態では車両２に対してＨＵＤ１を設置する構成としているが、車両２以外の移動体に設置する構成としても良い。例えば、船舶や航空機等に対して設置することも可能である。また、アミューズメント施設に設置されるライド型アトラクションに設置しても良い。その場合には、ライドの周囲に虚像を生成し、ライドの乗員に対して虚像を視認させることが可能となる。
【００３８】
また、本実施形態ではＨＵＤ１のＣＰＵ３１が虚像を生成する為の処理プログラムの各ステップを実行する構成としているが、ＨＵＤ１以外の車載器（例えばナビゲーション装置４８）や車両の制御を行うＥＣＵ等が一部または全部の処理を実行する構成としても良い。
【００３９】
また、本発明に係る虚像表示装置を具体化した実施例について上記に説明したが、虚像表示装置は以下の構成を有することも可能であり、その場合には以下の効果を奏する。
【００４０】
例えば、第１の構成は以下のとおりである。
第１の偏光方向を有する光を出力することによって映像を表示する映像表示面（５）と、前記映像表示面に表示された前記映像を反射させてユーザ（９）に視認させることによって前記映像の虚像（１０）を前記ユーザに視認させる凹面鏡（７）と、前記映像表示面と前記凹面鏡とを結ぶ光路に沿って前記映像表示面と前記凹面鏡との間に配置され、前記第１の偏光方向を有する光を反射するとともに、前記第１の偏光方向と異なる第２の偏光方向を有する光は透過させる反射型偏光板（６）と、前記映像表示面と前記凹面鏡とを結ぶ光路に沿って前記反射型偏光板と前記凹面鏡との間に配置され、光の偏光方向を前記第１の偏光方向から前記第２の偏光方向へと変位させる偏光方向変位部材（１５）と、を有し、前記反射型偏光板は、前記映像表示面から第１方向で入射する光路を、前記凹面鏡へ向かう第２方向に変更し、前記凹面鏡は、前記反射型偏光板から前記第２方向で入射する光路を、前記反射型偏光板を透過してユーザの目の位置へ向かう第３方向に変更し、前記反射型偏光板、前記凹面鏡及び前記映像表示面は、前記第２方向と前記第３方向とが逆方向となる位置及び角度の条件を満たす。
上記構成を有する虚像表示装置によれば、光路に沿って映像表示面と凹面鏡との間に反射型偏光板を配置し、一旦反射型偏光板で光路を反射させて凹面鏡へと向かわせた後に、凹面鏡から反射した光路は反射型偏光版を透過させてユーザに向かわせるので、映像表示面から凹面鏡までを結ぶ光路長を従来と比較して同じ容積の装置の中でより長く確保することが可能となる。その結果、装置の小型化を実現することが可能となる。また、反射型偏光板、凹面鏡及び映像表示面について、反射型偏光板から凹面鏡へと入射する光路の方向と凹面鏡で反射してユーザの目の位置へ向かう光路の方向とを逆方向となるように位置設計するので、虚像の品質を向上させることが可能となる。例えば、よりハッキリとした鮮やかな虚像をユーザに視認させることが可能となる。更に、虚像の品質を向上させるユーザから虚像までの距離に幅を持たせることが可能となる。従って、ユーザから虚像までの距離の設定を変更した場合であっても、新たに各部材の位置設計をやり直す必要が無く、設計の汎用性についても向上させる。
【００４１】
また、第２の構成は以下のとおりである。
前記虚像（１０）を視認するユーザ（９）の目の位置が仮定され、仮定されたユーザの目の位置と前記反射型偏光板（６）の位置及び角度とに基づいて、前記第２方向と前記第３方向とが逆方向となる前記凹面鏡（７）及び前記映像表示面（５）の位置及び角度の条件がそれぞれ算出され、前記凹面鏡及び前記映像表示面の位置及び角度は、算出された条件を満たす。
上記構成を有する虚像表示装置によれば、反射型偏光板、凹面鏡及び映像表示面について、反射型偏光板から凹面鏡へと入射する光路の方向と凹面鏡で反射してユーザの目の位置へ向かう光路の方向とを逆方向となるように位置や角度を設計することが可能となる。その結果、虚像の品質を向上させることが可能となる。
【００４２】
また、第３の構成は以下のとおりである。
先ず仮定されたユーザ（９）の目の位置に基づいて、ユーザの目の位置から前記凹面鏡（７）への光路と該光路が前記凹面鏡によって反射される光路とが逆方向となる前記凹面鏡の位置及び角度の条件が算出され、次に算出された位置及び角度に前記凹面鏡があると仮定した場合に、前記第２方向と前記第３方向とが逆方向となる前記映像表示面（５）の位置及び角度の条件が算出される。
上記構成を有する虚像表示装置によれば、反射型偏光板の位置を固定した場合において、ユーザの目の位置を仮定することによって、凹面鏡及び映像表示面について、反射型偏光板から凹面鏡へと入射する光路の方向と凹面鏡で反射してユーザの目の位置へ向かう光路の方向とを逆方向となるように位置や角度を設計することが可能となる。
【００４３】
また、第４の構成は以下のとおりである。
前記偏光方向変位部材（１５）は、入射光にλ／４の位相差を与えるλ／４波長板である。
上記構成を有する虚像表示装置によれば、偏光方向変位部材を光路上に配置するという簡易な構成で、光の偏光方向を変位させることが可能となる。
【００４４】
また、第５の構成は以下のとおりである。
前記映像表示面（５）から出力された前記第１の偏光方向を有する光は、前記反射型偏光板（６）から前記凹面鏡（７）へと移動する間と、前記凹面鏡から前記反射型偏光板へと移動する間において前記λ／４波長板をそれぞれ通過することによって、偏光方向が前記第２の偏光方向へと変位する。
上記構成を有する虚像表示装置によれば、λ／４波長板を光路上に一枚のみ配置するという簡易な構成で、光の偏光方向をλ／２（直交方向に）変位させることが可能となる。
【符号の説明】
【００４５】
１      ヘッドアップディスプレイ装置
２      車両
３      ダッシュボード
５      液晶ディスプレイ
６      反射型偏光板
７      凹面鏡
８      フロントウィンドウ
９      乗員
１０    虚像
１５    λ／４波長板
１８    光路
３１    ＣＰＵ
３２    ＲＡＭ
３３    ＲＯＭ
３４    フラッシュメモリ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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