(57)【要約】【課題】虚像の視認性が高いＨＵＤ装置を提供する。【解決手段】ＨＵＤ装置は、照明光を発する照明光源部と、照明光の部分的な透過により画像を形成して、表示光として射出する画像形成部と、照明光源部と画像形成部との間の光路上に配置され、異方的な拡散角で照明光を拡散する異方性拡散部２０と、を備える。異方性拡散部２０において、画像左右軸に対応する方向ＬＤｄの拡散角は、画像上下軸に対応する方向ＳＤｄの拡散角よりも大きい。【選択図】図６
2019049581.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両（１）に搭載され、投影部材（３）へ画像の表示光を投影して反射させることにより、前記画像を乗員により視認可能な虚像（ＶＴＩ）として表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
照明光を発する照明光源部（１０）と、
前記照明光の部分的な透過により前記画像を形成して、前記表示光として射出する画像形成部（５０）と、
前記照明光源部と前記画像形成部との間の光路上に配置され、異方的な拡散角で前記照明光を拡散する異方性拡散部（２０，２２０）と、を備え、
前記画像が虚像表示されるときに前記画像において前記車両の上下方向に沿う方向に画像上下軸（Ａｙ）を定義し、前記画像において前記画像上下軸と垂直な方向に画像左右軸（Ａｘ）を定義すると、
前記異方性拡散部において、前記画像左右軸に対応する方向（ＬＤｄ）の拡散角は、前記画像上下軸に対応する方向（ＳＤｄ）の拡散角よりも大きいヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項２】
前記異方性拡散部は、
等方的な拡散角を有する等方性拡散層（２１，２２１）と、
前記等方性拡散層に対して積層され、前記画像上下軸に対応する方向に沿って延伸し、前記照明光を前記画像左右軸に対応する方向に偏向させる複数のプリズム素子（２４）を、前記画像左右軸に対応する方向に沿って配列して形成された異方性プリズムアレイ層（２３，２２３）と、を有する請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項３】
各前記プリズム素子は、三角形断面をもって前記画像上下軸に対応する方向に沿って延伸し、前記三角形断面において前記等方性拡散層とは反対側に尖る頂部（２５）を挟むことにより、前記照明光を屈折する屈折面（２６）が一対形成された三角柱状を呈している請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項４】
前記頂部における頂角（θ）は、鈍角である請求項３に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項５】
前記異方性プリズムアレイ層は、前記頂部が前記光路上における前記照明光源部側を向いて配置されている請求項３又は４に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項６】
前記画像形成部は、一対の偏光板（５０ｄ，５０ｅ）を用いた液晶パネルであり、
前記異方性拡散部は、前記等方性拡散層及び前記異方性プリズムアレイ層に対して積層され、前記異方性拡散部側の前記偏光板で吸収される偏光について前記異方性拡散部の透過を規制する偏光素子層（２２８）と、をさらに有する請求項２から５のいずれか１項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項７】
前記画像形成部は、一対の偏光板（５０ｄ，５０ｅ）を用いた液晶パネルであり、
前記異方性拡散部は、前記等方性拡散層及び前記異方性プリズムアレイ層に対して積層され、前記異方性拡散部側の前記偏光板で吸収される偏光について前記異方性拡散部の透過を規制する偏光素子層（２２８）と、をさらに有し、
前記異方性拡散部において、前記照明光源部側から順に、前記等方性拡散層、前記偏光素子層、及び前記異方性プリズムアレイ層が積層されている請求項２から４のいずれか１項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項８】
前記画像形成部は、前記光路における光軸（ＯＡ）に対して傾斜したパネル状に形成され、
前記異方性拡散部は、前記画像形成部と対向すると共に、前記画像形成部と平行となるように、前記光軸に対して傾斜して配置されている請求項１から７のいずれか１項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項９】
車両（１）に搭載され、投影部材（３）へ画像の表示光を投影して反射させることにより、前記画像を乗員により視認可能な虚像（ＶＴＩ）として表示するヘッドアップディスプレイ装置（１００）に用いられ、前記表示光を投射する画像投射ユニットであって、
照明光を発する照明光源部（１０）と、
前記照明光の部分的な透過により前記画像を形成して、前記表示光として射出する画像形成部（５０）と、
前記照明光源部と前記画像形成部との間の光路上に配置され、異方的な拡散角で前記照明光を拡散する異方性拡散部（２０，２２０）と、を備え、
前記画像が虚像表示されるときに前記画像において前記車両の上下方向に沿う方向に画像上下軸（Ａｙ）を定義し、前記画像において前記画像上下軸と垂直な方向に画像左右軸（Ａｘ）を定義すると、
前記異方性拡散部において、前記画像左右軸に対応する方向（ＬＤｄ）の拡散角は、前記画像上下軸に対応する方向（ＳＤｄ）の拡散角よりも大きい画像投射ユニット。
【請求項１０】
前記異方性拡散部は、
等方的な拡散角で前記照明光を拡散する等方性拡散層（２１，２２１）と、
前記等方性拡散層に対して積層され、前記画像上下軸に対応する方向に沿って延伸し、前記照明光を前記画像左右軸に対応する方向に偏向させる複数のプリズム素子（２４）を、前記画像左右軸に対応する方向に沿って配列して形成された異方性プリズムアレイ層（２３，２２３）と、を有する請求項９に記載の画像投射ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ヘッドアップディスプレイ装置（以下、ＨＵＤ装置を略称とする）及び画像投射ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両に搭載され、投影部材への画像の表示光を投影して反射させることにより、画像を乗員により視認可能な虚像として表示するＨＵＤ装置、及び当該ＨＵＤ装置に用いられる画像投射ユニットが知られている。特許文献１に開示の画像投射ユニットは、照明光源部、画像形成部、及び拡散部を備えている。照明光源部は、照明光を発する。画像形成部は、照明光の部分的な透過により画像を形成して、表示光として射出する。
【０００３】
拡散部は、光源部と画像形成部との間の光路上に配置されている。より詳細に、拡散部は、フレネルレンズセルが形成されたフレネルレンズアレイからなり、各フレネルレンズセルは、同心円上に配置された個々のプリズムの屈折面の集合となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４６７１１１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
同心円上に配置された個々のプリズムの屈折面の集合により拡散機能を発揮する特許文献１の拡散部は、等方的な拡散角で照明光を拡散する性質、いわゆる等方性を有している。
【０００６】
こうした拡散部は、例えば乗員が虚像を視認可能となる領域（以下、視認領域）を拡張するために設けられる。一方で、視認領域は、乗員の両眼が車両の上下方向と垂直な方向（例えば車両の左右方向）に並ぶ関係上、当該方向に大きく設定されることが好ましい。
【０００７】
しかしながら、特許文献１の拡散部は、等方性を有しているため、画像上下方向に対応する方向にも画像左右方向に対応する方向にも同じ拡散角で照明光を拡散してしまう。そうすると、視認領域の画像左右方向に対応する方向の大きさが十分確保できないこと、あるいは逆に、画像上下方向に対応する方向に照明光を必要以上に拡散してしまう結果、視認される虚像の輝度を無駄に低下させてしまうこと等が懸念され、虚像の視認性に改善の余地があった。
【０００８】
開示されるひとつの目的は、虚像の視認性が高いＨＵＤ装置及び画像投射ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
ここに開示されたひとつの態様は、車両（１）に搭載され、投影部材（３）へ画像の表示光を投影して反射させることにより、画像を乗員により視認可能な虚像（ＶＴＩ）として表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
照明光を発する照明光源部（１０）と、
照明光の部分的な透過により画像を形成して、表示光として射出する画像形成部（５０）と、
照明光源部と画像形成部との間の光路上に配置され、異方的な拡散角で照明光を拡散する異方性拡散部（２０，２２０）と、を備え、
画像が虚像表示されるときに画像において車両の上下方向に沿う方向に画像上下軸（Ａｙ）を定義し、画像において画像上下軸と垂直な方向に画像左右軸（Ａｘ）を定義すると、
異方性拡散部において、画像左右軸に対応する方向（ＬＤｄ）の拡散角は、画像上下軸に対応する方向（ＳＤｄ）の拡散角よりも大きい。
【００１０】
このようなＨＵＤ装置によると、照明光源部と画像形成部との間の光路上に配置された拡散部は、異方的な拡散角で照明光を拡散する異方性を有している。こうした異方性拡散部において、画像左右方向に対応する方向の拡散角は、画像上下方向に対応する方向の拡散角よりも大きくなっている。したがって、画像形成部を透過して射出され、投影部材に反射された表示光は、車両の上下方向よりも車両の上下方向と垂直な方向に拡がって視認領域へ達する。すなわち、乗員の両眼が並ぶ車両の上下方向と垂直な方向に視認領域が拡張されることにより、乗員の両眼での虚像の視認性が向上する。これと共に、乗員の両眼が並んでいない車両の上下方向については、車両の上下方向と垂直な方向よりも拡散が抑制されているので、その分、視認される虚像の輝度を向上することができる。以上により、虚像の視認性が高いＨＵＤ装置を提供することができる。
【００１１】
また、開示された他のひとつの態様は、車両（１）に搭載され、投影部材（３）へ画像の表示光を投影して反射させることにより、画像を乗員により視認可能な虚像（ＶＴＩ）として表示するヘッドアップディスプレイ装置（１００）に用いられ、表示光を投射する画像投射ユニットであって、
照明光を発する照明光源部（１０）と、
照明光の部分的な透過により画像を形成して、表示光として射出する画像形成部（５０）と、
照明光源部と画像形成部との間の光路上に配置され、異方的な拡散角で照明光を拡散する異方性拡散部（２０，２２０）と、を備え、
画像が虚像表示されるときに画像において車両の上下方向に沿う方向に画像上下軸（Ａｙ）を定義し、画像において画像上下軸と垂直な方向に画像左右軸（Ａｘ）を定義すると、
異方性拡散部において、画像左右軸に対応する方向（ＬＤｄ）の拡散角は、画像上下軸に対応する方向（ＳＤｄ）の拡散角よりも大きい。
【００１２】
このような画像投射ユニットによると、照明光源部と画像形成部との間の光路上に配置された拡散部は、異方的な拡散角で照明光を拡散する異方性を有している。こうした異方性拡散部において、画像左右方向に対応する方向の拡散角は、画像上下方向に対応する方向の拡散角よりも大きくなっている。したがって、画像形成部を透過して射出され、投影部材に反射された表示光は、車両の上下方向よりも車両の上下方向と垂直な方向に拡がって視認領域へ達する。すなわち、乗員の両眼が並ぶ車両の上下方向と垂直な方向に視認領域が拡張されることにより、乗員の両眼での虚像の視認性が向上する。これと共に、乗員の両眼が並んでいない車両の上下方向については、車両の上下方向と垂直な方向よりも拡散が抑制されているので、その分、視認される虚像の輝度を向上することができる。以上により、虚像の視認性が高いＨＵＤ装置を実現する画像投射ユニットを提供することができる。
【００１３】
なお、括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態のＨＵＤ装置の車両への搭載状態を示す模式図である。
【図２】第１実施形態の画像投射ユニットを模式的に示す側面図である。
【図３】第１実施形態の発光素子の放射角度分布を示すグラフである。
【図４】第１実施形態の複合レンズアレイの詳細形状を示す図であって、入射側表面を説明するための図である。
【図５】第１実施形態の複合レンズアレイの詳細形状を示す図であって、射出側表面を説明するための図である。
【図６】第１実施形態の異方性拡散部を図２のVI方向に見た図である。
【図７】第１実施形態のプリズム素子を部分的に示す斜視図である。
【図８】第１実施形態の画像表示パネルの表示面を示す正面図である。
【図９】図８のIX部を拡大して示す図である。
【図１０】図９のX−X線断面図である。
【図１１】第２実施形態の画像投射ユニットを模式的に示す側面図である。
【図１２】第２実施形態の異方性拡散部を図２のXII方向に見た図である。
【図１３】変形例１における図２に対応する図である。
【図１４】変形例２のうち一例における図７に対応する図である。
【図１５】変形例２のうち他の一例における図７に対応する図である。
【図１６】変形例２のうち他の一例における図７に対応する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合せることができる。
【００１６】
（第１実施形態）
図１に示すように、本開示の第１実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置１００は、車両１に搭載され、インストルメントパネル２内に収容されている。ここで車両とは、自動車、鉄道車両の他、航空機、船舶等の乗り物を含むように広義に解される。ＨＵＤ装置１００は、車両１の投影部材としてのウインドシールド３へ画像の表示光を投影する。これにより、ＨＵＤ装置１００は、画像を乗員により視認可能な虚像ＶＴＩとして表示する。すなわち、ウインドシールド３に反射される表示光が、車両１の室内において視認領域ＥＢに到達し、視認領域ＥＢ内に両眼のアイポイントＥＰが位置する乗員は、当該光を知覚する。そして、乗員は、虚像ＶＴＩとして表示される各種情報を認識することができる。虚像ＶＴＩとして表示される各種情報としては、車速、燃料残量、道路情報、視界補助情報等の車両１の運行に関する情報が挙げられる。
【００１７】
以下において、車両１の上下方向（上方及び下方を含む）、車両１の前後方向（前方及び後方を含む）、及び車両１の左右方向は、水平面ＨＰ上の車両１を基準に規定される。
【００１８】
車両１のウインドシールド３は、透光性のガラスないしは合成樹脂により板状に形成されている。ウインドシールド３は、表示光が投影される投影面３ａを、滑らかな凹面状又は平面状に形成している。投影面３ａは、車両１の下方かつ車両１の後方を向いている。なお、投影部材として、ウインドシールド３の代わりに、車両１と別体となっているコンバイナを車両１内に設置して、当該コンバイナへ画像を投影するものであってもよい。
【００１９】
視認領域ＥＢは、ＨＵＤ装置１００により表示される虚像ＶＴＩが基準を満たす輝度レベルで視認可能となる空間領域であって、アイボックスとも称される。典型的には、視認領域ＥＢは、車両１に設定されたアイリプスと重なるように設定される。アイリプスは、乗員のアイポイントの分布を統計的に表したアイレンジに基づいて、設定されている。アイリプスの詳細については、ＪＩＳＤ００２１：１９９８を参照することができる。アイリプスは、一般的に車両１の座席の位置に応じて、車両メーカにより設定される。
【００２０】
すなわち本実施形態の視認領域ＥＢは、座席に着座する乗員が視認し易いように、設計されている。より詳細に、視認領域ＥＢは、乗員の両眼が並ぶ方向が車両１の左右方向に沿っていることを考慮して、車両１の左右方向の幅が車両１の上下方向の幅よりも大きくなるように、設計されている。
【００２１】
このようなＨＵＤ装置１００の具体的構成を、図２〜１０に基づいて、以下に説明する。ＨＵＤ装置１００は、照明光源部１０、集光部３０、異方性拡散部２０、画像表示パネル５０、及び導光部６０等により構成されており、これらはハウジング８０に収容され、保持されている。
【００２２】
ここで、図２に示すように、照明光源部１０、集光部３０、異方性拡散部２０、及び画像表示パネル５０を中心として、画像投射ユニット９が構成されている。画像投射ユニット９が備える各要素１０，２０，３０，５０は、遮光性を有するケーシング９ａに収容されている。画像投射ユニット９は、画像表示パネル５０の表示面５４を通じて、画像の表示光を、導光部６０へ向けて投射する。
【００２３】
図１に示すように、導光部６０は、画像投射ユニット９から入射した表示光を、ウインドシールド３へと導光する。導光部６０は、平面鏡６１及び凹面鏡６３を有している。
【００２４】
平面鏡６１は、合成樹脂ないしはガラス等からなる基材の表面に、反射面６２としてアルミニウムを蒸着させること等により形成されている反射鏡である。反射面６２は、滑らかな平面状に形成されている。画像投射ユニット９から平面鏡６１に入射した表示光は、反射面６２により凹面鏡６３へ向けて反射される。
【００２５】
凹面鏡６３は、合成樹脂ないしはガラス等からなる基材の表面に、反射面６４としてアルミニウムを蒸着させること等により形成されている反射鏡である。反射面６４は、凹状に湾曲することで、滑らかな凹面状に形成されている。凹面鏡６３に入射した表示光は、反射面６４によりウインドシールド３へ向けて反射される。
【００２６】
凹面鏡６３とウインドシールド３との間において、ハウジング８０に窓部８１が設けられている。窓部８１を透光性の防塵カバー８２が塞いでいる。したがって、凹面鏡６３からの表示光は、当該防塵カバー８２を透過して、ウインドシールド３に入射する。こうしてウインドシールド３に反射された表示光が視認領域ＥＢに到達し、乗員が虚像ＶＴＩを視認可能となるのである。ここで虚像ＶＴＩは、導光部６０の凹面鏡による拡大作用により、さらにウインドシールド３の投影面３ａが湾曲している場合には、ウインドシールド３による拡大作用も加わって、表示面５４上の画像よりも拡大された状態で、乗員により視認される。
【００２７】
ここで本実施形態では、画像が虚像表示されるときに、当該画像において車両１の上下方向に沿う方向に画像上下軸Ａｙを定義し、当該画像において画像上下軸Ａｙと垂直な方向に画像左右軸Ａｘを定義する。特に本実施形態では、画像表示パネル５０の表示面５４が矩形状に形成されており、表示面５４の短手方向ＳＤｉが画像上下軸Ａｙに対応し、表示面５４の長手方向ＬＤｉが画像左右軸Ａｘに対応している。すなわち、表示面５４上の画像においても、虚像ＶＴＩとして表示される画像においても、画像左右軸Ａｘに対応する方向の寸法が画像上下軸Ａｙに対応する方向の寸法よりも長くなっている。
【００２８】
また、ＨＵＤ装置１００には、凹面鏡６３を揺動駆動する駆動機構６６が設けられている。駆動機構６６は、例えば乗員が操作スイッチを操作することに応じて、ステッピングモータを駆動させ、回転軸６６ａまわりに凹面鏡６３を揺動駆動させる。回転軸６６ａは、画像左右軸Ａｘに対応する方向に沿って延伸するように配置されている。凹面鏡６３が揺動することで、各虚像ＶＴＩの結像位置が同時に上下して、乗員から見易い位置に調整できるようになっている。この際に、視認領域ＥＢも、車両１の上下方向に移動するようになっている。
【００２９】
このようなＨＵＤ装置１００における画像投射ユニット９の詳細を、以下に説明する。
【００３０】
照明光源部１０は、図２に示すように、平板状に形成された光源用回路基板１２上に複数の発光素子１０ａを実装して形成されている。複数の発光素子１０ａは、互いに所定間隔を空けて、例えば配列方向ＡＤに配列されている。本実施形態において配列方向ＡＤは１方向であるが、２方向に配列されていてもよい。また、本実施形態において配列方向ＡＤは、画像左右軸Ａｘに対応した方向となっている。
【００３１】
各発光素子１０ａは、例えば発熱の少ない発光ダイオード素子である。各発光素子１０ａは、光源用回路基板１２上の配線パターンを通じて、電源と電気的に接続されている。より詳細に、各発光素子１０ａは、チップ状の青色発光ダイオード素子を、透光性を有する合成樹脂に黄色蛍光剤を混合した黄色蛍光体により封止することにより形成されている。青色発光ダイオード素子から電流量に応じて発せられる青色光により、黄色蛍光体が励起されて黄色光を発光し、青色光と黄色光との混合により、各発光素子１０ａから疑似白色かつランダム偏光の照明光が発せられる。
【００３２】
ここで各発光素子１０ａは、図３に示すように、発光強度が最大となるピーク方向ＰＤから乖離するに従って発光強度が相対的に低下する放射角度分布にて、照明光を発する。
【００３３】
集光部３０は、図２に示すように、照明光源部１０と異方性拡散部２０との間の光路上に配置され、集光レンズアレイ３１及び複合レンズアレイ４０を有している。集光部３０は、これら両レンズアレイ３１，４０により、各発光素子１０ａからの照明光を集光により平行化して、光路上の異方性拡散部２０及び画像表示パネル５０側へ射出する。ここで本実施形態における平行化とは、照明光が発光素子１０ａから放射状に発せられた状態よりも平行光束に近づいた状態となることを意味し、照明光が完全に平行光束となっている必要はない。
【００３４】
集光レンズアレイ３１は、照明光源部１０と異方性拡散部２０との間の光路上、特に当該光路上において、集光部３０のうち複合レンズアレイ４０よりも照明光源部１０側に配置されている光学デバイスである。集光レンズアレイ３１は、透光性の合成樹脂ないしはガラス等から形成されたレンズアレイとなっている。
【００３５】
集光レンズアレイ３１において、各発光素子１０ａと対向する入射側表面３２は、当該集光レンズアレイ３１全体で共通の滑らかな平面状を呈している。一方、集光レンズアレイ３１において複合レンズアレイ４０と対向する射出側表面３４には、複数の集光凸面３６が配列形成されている。
【００３６】
各集光凸面３６は、それぞれ個別に各発光素子１０ａと対をなすように設けられている。具体的に、各集光凸面３６は、発光素子１０ａの配列個数に応じて、発光素子１０ａと同数設けられ、発光素子１０ａと同様の配列方向ＡＤに合わせて互いに配列されている。
【００３７】
各集光凸面３６は、複合レンズアレイ４０側に凸となる凸状に湾曲する滑らかな曲面状に形成されている。特に本実施形態では、各集光凸面３６は互いに同じ形状である球面状に形成されている。なお、各集光凸面３６の形状は、例えば複合レンズアレイ４０の形状に対応して、適宜変更することができる。
【００３８】
こうして各発光素子１０ａからの照明光は、主として対となる各集光凸面３６に入射し屈折されることで、当該集光凸面３６毎に個別の集光作用を受ける。個別の集光作用が及ぶと共に、集光レンズアレイ３１から射出された照明光は、複合レンズアレイ４０に入射する。
【００３９】
複合レンズアレイ４０は、照明光源部１０と異方性拡散部２０との間の光路上、特に当該光路上において、集光部３０のうち集光レンズアレイ３１よりも異方性拡散部２０側に配置されている光学デバイスである。複合レンズアレイ４０は、透光性の合成樹脂ないしはガラス等により形成され、全体としては光軸ＯＡに垂直に配置された略平板状を呈している。なお、本実施形態において光軸ＯＡは、画像表示パネル５０の表示面５４中央をピーク方向ＰＤに貫通する基準光線の経路として定義される。
【００４０】
図４，５に詳細を示す複合レンズアレイ４０は、複数のセルブロック４０ａが互いに配列されて一体的に形成されたレンズアレイとなっている。本実施形態においてセルブロック４０ａは、発光素子及び集光凸面３６と同数設けられ、発光素子１０ａ及び集光凸面３６と同様に配列方向ＡＤに合わせて互いに配列されている。本実施形態において各セルブロック４０ａは、互いに実質同じ形状となっている。
【００４１】
複合レンズアレイ４０において、集光レンズアレイ３１と対向する入射側表面４２では、特に図４に示すように、複数の分割レンズ面４３が、ストライプ状に分割された状態で形成されている。入射側表面４２における分割レンズ面４３の分割方向は、例えば配列方向ＡＤと直交する配列直交方向ＮＤに沿っており、隣り合う分割レンズ面４３の境界線は、配列方向ＡＤに沿って直線状に延伸している。したがって、配列方向ＡＤを含む断面においては、１つの分割レンズ面４３が複数のセルブロック４０ａを跨いで形成されている。こうして各分割レンズ面４３は、所定の分割幅Ｗｎで領域分割された一分割領域として形成されている。
【００４２】
本実施形態では、分割レンズ面４３として、凸フレネルレンズ状に分割された分割凸面４３ａが設けられている。分割凸面４３ａは、複合レンズアレイ４０における仮想のレンズ面として定義される１つの仮想凸状曲面Ｓｖａに基づいて形成されている。ここで仮想凸状曲面Ｓｖａは、集光レンズアレイ３１側に凸となる凸状に、配列直交方向ＮＤにおいて湾曲することで、滑らかな円筒面状を呈している。したがって、入射側表面４２は、主として配列直交方向ＮＤに、照明光を集光させる集光作用を、当該照明光に対して及ぼす。
【００４３】
一方、特に図５に示すように、複合レンズアレイ４０において異方性拡散部２０と対向する射出側表面４４では、複数の分割レンズ面４５が、ストライプ状に分割された状態で形成されている。射出側表面４４における分割レンズ面４５の分割方向は、配列方向ＡＤに沿っており、隣り合う分割レンズ面４５の境界線は、配列直交方向ＮＤに沿って直線状に延伸している。こうして各分割レンズ面４５は、所定の分割幅Ｗａで領域分割された一分割領域として形成されている。
【００４４】
ここで１つのセルブロック４０ａに着目すると、分割レンズ面４５として、複数の近似平面４５ａ及び複数の逆屈折平面４５ｂが設けられている。近似平面４５ａは、複合レンズアレイ４０における仮想のレンズ面として定義される仮想凸状曲面Ｓｖｂに基づいて形成されている。ここで仮想凸状曲面Ｓｖｂは、異方性拡散部２０側に凸となる凸状に、配列方向ＡＤにおいて湾曲することで、滑らかな円筒面状を呈している。
【００４５】
近似平面４５ａは、この仮想凸状曲面Ｓｖｂから抽出された複数の座標の線形補間により得られた近似的な平面として、平面状に形成されている。特に本実施形態では、かかる複数の座標として、各分割領域の端部における仮想凸状曲面の端部座標Ｃｅが採用されており、当該端部座標Ｃｅ同士の線形補間により近似平面４５ａの勾配が規定されている。仮想凸状曲面Ｓｖｂが、近似により平面状とされた状態で、射出側表面４４上に部分的に現出しているのである。
【００４６】
逆屈折平面４５ｂは、近似平面４５ａ間に介挿された状態で配置されている。逆屈折平面４５ｂは、複合レンズアレイ４０における仮想のレンズ面として定義される仮想傾斜面Ｓｓｂに基づいて形成されている。仮想傾斜面Ｓｓｂは、配列方向ＡＤを含む断面において、仮想凸状曲面Ｓｖｂの面頂点に対応する箇所で逆勾配に代わる複数の平面状斜面Ｓｓｐにより構成されている。各平面状斜面Ｓｓｐの勾配は、仮想凸状曲面Ｓｖｂの対応する箇所の勾配とは逆向きの勾配となるように設定されている。仮想傾斜面Ｓｓｂのうち一部が抽出されることで、逆屈折平面４５ｂが射出側表面４４上に部分的に現出しているのである。
【００４７】
特に本実施形態では、１つのセルブロック４０ａにつき例えば６つの分割レンズ面４５が設定されている。そして、６つの分割レンズ面４５は、近似平面４５ａ、逆屈折平面４５ｂ、近似平面４５ａ、近似平面４５ａ、逆屈折平面４５ｂ、近似平面４５ａの順に配列されており、隣り合う近似平面４５ａ同士の境界が仮想凸状曲面Ｓｖｂの面頂点に対応する箇所となっている。なお、図５において各符号は、対応要素の一部にのみ付されている。
【００４８】
こうして射出側表面４４は、主として配列方向ＡＤに、照明光を集光させる集光作用を、当該照明光に対して及ぼす。より詳細に、近似平面４５ａにて屈折される照明光は、屈折作用として、通常の凸面の集光作用と同じ向きの屈折作用を受け、その偏向量は仮想凸状曲面Ｓｖｂの勾配を近似したものに基づく。このため、事実上の集光作用が近似平面４５ａにて屈折される照明光に及ぶ。逆屈折平面４５ｂにて屈折される照明光は、屈折作用として、隣接する近似平面４５ａとは逆向きの屈折作用を受ける。逆屈折平面４５ｂにて逆向きの屈折作用を受けた照明光は、近似平面４５ａにて事実上の集光作用を受けた照明光と混ぜ合わされる。この結果、複数の発光素子１０ａが間隔を空けて配列されていることによる照明むらは概ね解消され、平行化された照明光が異方性拡散部２０に入射することとなる。
【００４９】
異方性拡散部２０は、図２に示すように、照明光源部１０と画像表示パネル５０との間の光路上、特に集光部３０と画像表示パネル５０との間の光路上において、複合レンズアレイ４０に対して例えば１０〜１５度の傾斜角度αｄをなすように、光軸ＯＡに対して傾斜して配置されている。異方性拡散部２０は、異方的な拡散角で照明光を拡散する。異方性拡散部２０は、画像表示パネル５０の形状及び大きさと略等しい矩形状かつ略平板状を呈している。画像表示パネル５０の表示面５４と同様に、異方性拡散部２０の短手方向ＳＤｄが画像上下軸Ａｙに対応し、異方性拡散部２０の長手方向ＬＤｄが画像左右軸Ａｘに対応している。
【００５０】
本実施形態の異方性拡散部２０は、図２，６に示すように、等方性拡散層２１及び異方性プリズムアレイ層２３を積層して形成されている。等方性拡散層２１と異方性プリズムアレイ層２３とが互いに貼り合せされて形成されていることにより、等方性拡散層２１と異方性プリズムアレイ層２３との間での照明光の反射を低減することができる。
【００５１】
等方性拡散層２１は、異方性プリズムアレイ層２３に対して積層され、等方的な拡散角を有する。等方性拡散層２１は、例えばアクリル樹脂ないしはポリカーボネイト樹脂等の透過率の高い透光性合成樹脂からなる基材にマイクロビーズ等の拡散粒子を混合することにより、シート状又は平板状に形成されている。
【００５２】
本実施形態の等方性拡散層２１の拡散角は、各方向に略等しく、例えば５〜２５度程度に設定される。本実施形態における拡散角とは、平行光束が拡散対象を透過した後の光の放射角度分布において、光の強度が最大値を示すピーク角における光の強度に対して、光の強度が半値以上となる範囲の角度を示している。
【００５３】
厳密には、等方性拡散層２１は、当該等方性拡散層２１に垂直入射する光の拡散に対して、高い等方性を示す一方、上述の傾斜配置により、複合レンズアレイ４０から照明光が斜め入射する場合には、等方性が若干低下することとなる。しかし、本実施形態では、等方性拡散層２１の傾斜角度αｄが４５度よりも十分に小さな１０〜１５度であるため、等方性拡散層２１の拡散角は、実質的に等方的とみなすことができる。
【００５４】
異方性プリズムアレイ層２３は、等方性拡散層２１に対して積層されている。特に図６に示すように、異方性プリズムアレイ層２３は、画像上下軸Ａｙに対応する短手方向ＳＤｄに沿って延伸する複数のプリズム素子２４を有している。複数のプリズム素子２４が画像左右軸Ａｘに対応する長手方向ＬＤｄに沿って配列されていることで、異方性プリズムアレイ層２３がシート状に形成されている。プリズム素子２４の配列ピッチは、数マイクロメートルから数百マイクロメートルの範囲に設定されることが好ましい。なお、図６では、各プリズム素子２４が模式的に大きく図示されているが、実際はより多い個数のプリズム素子２４が配列されている。
【００５５】
本実施形態の各プリズム素子２４は、図７に示すように、画像左右軸Ａｘに対応する長手方向ＬＤｄにおける三角形断面を以って、画像上下軸Ａｙに対応する短手方向ＳＤｄに沿って延伸している。各プリズム素子２４は、かかる三角形断面において等方性拡散層２１とは反対側に尖る頂部２５を挟むことにより、平面状の屈折面２６が一対形成された三角柱状を呈している。各プリズム素子２４にて、頂部２５における頂角θは、各プリズム素子２４間で互いに等しくなっている。頂角θは、鈍角となっており、さらに好ましくは１２０〜１６０度の範囲に設定される。
【００５６】
そして、本実施形態では、異方性プリズムアレイ層２３は、図２に示すようにその頂部２５が光路上における照明光源部１０及び集光部３０側を向いて配置されている。換言すると、異方性プリズムアレイ層２３は、等方性拡散層２１よりも照明光源部１０及び集光部３０側に配置され、等方性拡散層２１は、異方性プリズムアレイ層２３よりも画像表示パネル５０側に配置されている。
【００５７】
このような異方性拡散部２０に複合レンズアレイ４０からの照明光が入射すると、まず、異方性プリズムアレイ層２３の各屈折面２６にて照明光が屈折される。ここで各屈折面２６は、頂部２５から長手方向ＬＤｄに沿って離れる程、等方性拡散層２１に近づくように傾斜しているため、屈折によって照明光は、長手方向ＬＤｄに偏向されることとなる。一対の屈折面２６は、互いに傾斜の向きが逆向きになっているため、入射した屈折面２６に応じて偏向の向きも逆となる。こうして、等方性拡散層２１には、長手方向ＬＤｄに偏向された照明光が入射する。詳細に、異方性プリズムアレイ層２３の透過により、画像左右軸Ａｘに対応する長手方向ＬＤｄにおいて左右逆向きに偏向された照明光が混在した状態で、当該照明光は等方性拡散層２１に入射する。
【００５８】
したがって、等方性拡散層２１自体が上述のように等方的な拡散角で拡散性能を定義づけられていたとしても、実際の等方性拡散層２１に拡散された後の照明光の拡散角は、短手方向ＳＤｄと長手方向ＬＤｄとで異なる。具体的に、異方性拡散部２０全体でみれば、画像左右軸Ａｘに対応する長手方向ＬＤｄの拡散角が画像上下軸Ａｙに対応する短手方向ＳＤｄの拡散角よりも大きくなる。こうして、異方性拡散部２０により、各方向ＬＤｄ，ＳＤｄにて異なる拡散角で拡散された照明光が画像表示パネル５０へと入射することとなる。
【００５９】
本実施形態の画像表示パネル５０は、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor、ＴＦＴ）を用いた液晶パネルであって、例えば２次元に配列された複数の液晶画素５０ａから形成されたアクティブマトリクス型かつ透過型の液晶パネルである。
【００６０】
具体的に図８に示すように、画像表示パネル５０は、画像左右軸Ａｘを長手方向ＬＤｉとする矩形パネル状を呈している。本実施形態では、長手方向ＬＤｉが配列方向ＡＤに沿っている。図９に示す液晶画素５０ａが長手方向ＬＤｉ及び短手方向ＳＤｉの２次元に配列されることで、導光部６０側において画像を表示光として射出する表示面５４もまた、上述のように矩形状を呈している。各液晶画素５０ａでは、表示面５４の法線方向に貫通して設けられる透過部５０ｂと、当該透過部５０ｂを囲んで形成された配線部５０ｃとが設けられている。
【００６１】
画像表示パネル５０は、図１０に示すように、一対の偏光板５０ｄ，５０ｅ及び一対の偏光板５０ｄ，５０ｅに挟まれた液晶層５０ｆ等が積層されて形成されていることで、平板状を呈している。各偏光板５０ｄ，５０ｅは、透過軸ＴＡに沿った方向に偏光した光を透過させ、当該透過軸ＴＡに垂直な方向に偏光した光を吸収する性質を有しており、一対の偏光板５０ｄ，５０ｅは、当該透過軸ＴＡを互いに直交させて配置されている。液晶層５０ｆは、液晶画素５０ａ毎の電圧印加により、印加電圧に応じて液晶層５０ｆに入射する光の偏光方向を回転させることが可能となっている。偏光方向の回転により射出側の偏光板５０ｅを透過する光の割合、すなわち透過率を変えることができる。
【００６２】
したがって、画像表示パネル５０は、異方性拡散部２０側表面である照明対象面５２への照明光の入射に対して、液晶画素５０ａ毎の透過率を制御する。すなわち、画像表示パネル５０は、照明光の部分的な透過により画像を形成して、表示光として射出する画像形成部として機能している。隣り合う液晶画素５０ａには、互いに異なる色（例えば、赤、緑及び青）のカラーフィルタ５０ｇが設けられており、これらの組み合わせにより、様々な色が表示色として実現されるようになっている。
【００６３】
そして、図２に示すように画像表示パネル５０は、その照明対象面５２を、異方性拡散部２０の等方性拡散層２１と多少の隙間を空けて対向させていると共に、異方性拡散部２０と平行に配置されている。すなわち、画像表示パネル５０も複合レンズアレイに対して例えば１０〜１５度の傾斜角度αｉをなすように、光軸ＯＡに対して傾斜して配置されている。異方性拡散部２０と画像表示パネル５０との間の距離は、異方性拡散部２０と複合レンズアレイ４０との距離より小さく設定されている。
【００６４】
異方性拡散部２０から画像表示パネル５０の照明対象面５２に入射した照明光は、上述のように各液晶画素５０ａの透過部５０ｂを透過して、当該透過部５０ｂから表示光として射出される。この射出の際に表示光は、各液晶画素５０ａから異方性拡散部での異方的な拡散角に基づいて配向される。
【００６５】
異方性拡散部２０において、長手方向ＬＤｄの拡散角は、短手方向ＳＤｄの拡散角よりも大きく設定されていたので、各液晶画素５０ａから射出される表示光についても、画像左右軸Ａｘに対応する長手方向ＬＤｉにおいて、画像上下軸Ａｙに対応する短手方向ＳＤｉよりも大きな配向角に配向されることとなる。
【００６６】
こうして表示光が導光部６０及びウインドシールド３を経た後、到達する範囲が、視認領域ＥＢの形状及び大きさを特徴付けることとなる。すなわち、上述の表示光の配向に応じて、視認領域ＥＢは、画像左右軸Ａｘに対応する車両１の左右方向の大きさが画像上下軸Ａｙに対応する車両１の上下方向の大きさよりも大きくなる。この結果、車両１の左右方向に並ぶ乗員の両眼のアイポイントＥＰを視認領域ＥＢが十分にカバーすることができ、両眼にて高い虚像ＶＴＩの視認性が実現される。
【００６７】
また、上述のように、画像表示パネル５０及び異方性拡散部２０は、ＨＵＤ装置１００及び画像投射ユニット９の光路における光軸ＯＡに対して傾斜して、互いに平行に配置されている。光軸ＯＡに対する画像表示パネル５０の傾斜方向及び角度は、導光部６０及びウインドシールド３の配置角度を考慮して、シャインプルーフの条件を満足するように、又は当該条件に近くなるように、設定されている。例えば本実施形態では、画像表示パネル５０及び異方性拡散部２０のそれぞれが、光軸ＯＡに対して垂直な姿勢から、画像左右軸Ａｘに沿った（すなわち長手方向ＬＤｉ又はＬＤｄに沿った）仮想の回転軸まわりに回転した状態で傾斜配置されていることにより、その傾斜方向が設定されている。
【００６８】
こうして設定された傾斜方向及び角度によれば、視認領域ＥＢから視認される虚像ＶＴＩが傾斜して視認されることが抑制されると同時に、ウインドシールド３を通じてＨＵＤ装置１００内に入射した太陽光等の外光が表示面５４にて反射されて視認領域ＥＢに到達する事態を抑制することができる。
【００６９】
さらに、傾斜配置された画像表示パネル５０と、異方性拡散部２０との組み合わせによれば、当該異方性拡散部２０の異方性プリズムアレイ層２３が画像上下軸Ａｙに対応する短手方向ＳＤｄに延伸するプリズム素子２４を配列して形成されているので、画像上下軸Ａｙに対応する長手方向ＬＤｄに対して殆ど屈折作用等の光学作用を及ぼさない。すなわち、本実施形態の異方性拡散部２０は、画像左右軸Ａｘに沿った回転軸まわりの傾斜角度依存性が小さく、この傾斜角度αｄの変更に対して高い汎用性を有する。すなわち、導光部６０及びウインドシールド３の配置の設計変更に対応して、画像表示パネル５０及び異方性拡散部２０の傾斜角度αｉ，αｄを変更したとしても、当該異方性拡散部２０の内部設計自体を変更する必要性が少ない。
【００７０】
（作用効果）
以上説明した第１実施形態の作用効果を以下に改めて説明する。
【００７１】
第１実施形態によると、照明光源部１０と画像形成部としての画像表示パネル５０との間の光路上に配置された拡散部２０は、異方的な拡散角で照明光を拡散する異方性を有している。こうした異方性拡散部２０において、画像左右軸Ａｘに対応する長手方向ＬＤｄの拡散角は、画像上下軸Ａｙに対応する短手方向ＳＤｄの拡散角よりも大きくなっている。したがって、画像表示パネル５０を透過して射出され、投影部材としてのウインドシールド３に反射された表示光は、車両１の上下方向よりも車両１の上下方向と垂直な方向に拡がって視認領域ＥＢへ達する。すなわち、乗員の両眼が並ぶ車両１の上下方向と垂直な方向に視認領域ＥＢが拡張されることにより、乗員の両眼での虚像ＶＴＩの視認性が向上する。これと共に、乗員の両眼が並んでいない車両１の上下方向については、車両１の上下方向と垂直な方向よりも拡散が抑制されているので、その分、視認される虚像ＶＴＩの輝度を向上することができる。以上により、虚像ＶＴＩの視認性が高いＨＵＤ装置１００を提供することができる。
【００７２】
また、第１実施形態によると、異方性拡散部２０は、等方的な拡散角を有する等方性拡散層２１と、等方性拡散層２１に対して積層された異方性プリズムアレイ層２３とを有する。異方性プリズムアレイ層２３が画像上下軸Ａｙに対応する長手方向ＬＤｄに沿って延伸し、照明光を画像上下軸Ａｙに対応する短手方向ＳＤｄに偏向させる複数のプリズム素子２４を、画像左右軸Ａｘに対応する長手方向ＬＤｄに沿って配列して形成されているので、等方性拡散層２１での等方的な拡散が異方的な拡散に変換されることで、異方的な拡散角を容易に実現することができる。
【００７３】
また、第１実施形態によると、各プリズム素子２４は、三角形断面をもって画像上下軸Ａｙに対応する短手方向ＳＤｄに沿って延伸し、三角形断面において等方性拡散層２１とは反対側に尖る頂部２５を挟むことにより、照明光を屈折する屈折面２６が一対形成された三角柱状を呈している。このような一対の屈折面２６により、画像左右軸Ａｘに対応する長手方向ＬＤｄにおいて左右逆向きに偏向される照明光が混在することとなるので、画像左右軸Ａｘに対応する長手方向ＬＤｄの拡散角を確実に大きくすることができる。故に、乗員の両眼が並ぶ車両１の上下方向と垂直な方向に視認領域ＥＢが拡張されることになり、両眼での虚像ＶＴＩの視認性を確実に向上させることができる。
【００７４】
また、第１実施形態によると、頂部２５における頂角θは、鈍角である。頂角θが鈍角に設定されていることにより、一対の屈折面２６に入射する照明光の入射角が大きくなり過ぎることが回避される。故に、屈折面２６にて照明光が画像左右軸Ａｘに対応する長手方向ＬＤｄに偏向され過ぎて、画像形成部の透過が困難になる（例えば画像表示パネル５０の透過部５０ｂの側面で照明光が遮られてしまう）こと、あるいは屈折面２６で照明光が反射されて当該照明光が光路から逸れてしまうこと等により、虚像ＶＴＩの品質又は輝度が低下する事態を抑制できる。そして、照明光を効率良く拡散することができる。したがって、虚像ＶＴＩの視認性を高めることができる。
【００７５】
また、第１実施形態によると、異方性プリズムアレイ層２３は、頂部２５が光路上における照明光源部１０側を向いて配置されている。このようにすると、異方性プリズムアレイ層２３が画像表示パネル５０と対向しないので、車両１の振動等が発生しても、頂部２５が画像表示パネル５０に擦れて摩耗又は破損する事態を回避することができる。したがって、虚像ＶＴＩの視認性を長期的に維持することができる。
【００７６】
また、第１実施形態によると、異方性拡散部２０は、画像と対向すると共に、画像表示パネル５０と平行となるように、光軸ＯＡに対して傾斜して配置されている。このようにすると、異方性拡散部２０自体の大きさを抑制することができ、また、異方性拡散部２０で拡散された照明光が画像表示パネル５０に入射するまでの距離が、全領域に亘って略一定となるので、虚像ＶＴＩの品質が画像の各領域で均質化できる。
【００７７】
（第２実施形態）
図１１，１２に示すように、第２実施形態は第１実施形態の変形例である。第２実施形態について、第１実施形態とは異なる点を中心に説明する。
【００７８】
第２実施形態の異方性拡散部２２０は、偏光素子層２２８をさらに有している。偏光素子層２２８は、等方性拡散層２２１及び異方性プリズムアレイ層２２３に対して積層され、所定の偏光の透過を規制するようになっている。
【００７９】
具体的に、本実施形態の偏光素子層２２８は、ワイヤグリッドを用いた反射型偏向素子となっている。この偏光素子層２２８は、フィルム状に形成されており、当該画像表示パネル５０における入射側の偏光板５０ｄの透過軸ＴＡと直交する方向に延伸する複数の金属ワイヤを有している。複数の金属ワイヤは、例えばアルミニウム等からなり、所定のピッチで互いに平行に配列されている。ここで、所定のピッチは、照明光の殆どの波長よりも小さく設定され、例えば１００〜２００μｍ程度に設定されている。このような偏光素子層２２８は、金属ワイヤの延伸方向に偏光する光を反射すると共に、当該延伸方向に垂直な方向に偏光する光を透過するようになっている。
【００８０】
本実施形態の異方性拡散部２２０では、照明光源部１０側から順に、等方性拡散層２２１、偏光素子層２２８、及び異方性プリズムアレイ層２２３が積層されている。このため、複合レンズアレイ４０から異方性拡散部２２０に入射する照明光は、まず、等方性拡散層２２１にて等方的に拡散される。その後、照明光のうち画像表示パネル５０の入射側の偏光板５０ｄの透過軸ＴＡに沿った偏光のみが偏光素子層２２８を透過することとなる。すなわち、偏光素子層２２８は、偏光板５０ｄで吸収され得る偏光について、異方性拡散部２２０の透過を規制している。こうした偏光の照明光が異方性プリズムアレイ層２２３の一対の屈折面２６にて画像左右軸Ａｘに対応した長手方向ＬＤｄに偏向される。
【００８１】
結果として、異方性拡散部２２０は、画像左右軸Ａｘに対応する長手方向ＬＤｄの拡散角が画像上下軸Ａｙに対応する短手方向ＳＤｄの拡散角よりも大きい状態にて、照明光を異方的に拡散することとなる。第１実施形態では、異方性拡散部２０にて拡散された照明光は、ランダム偏光であったが、第２実施形態の異方性拡散部２２０は、画像表示パネル５０の入射側の偏光板５０ｄの透過軸ＴＡに沿った直線偏光を拡散している点で異なる。なお、等方性拡散層２２１での拡散に伴って偏光解消作用が照明光に及ぶため、本実施形態では、等方性拡散層２２１での拡散後に偏光素子層２２８を透過するようにし、異方性拡散部２２０から射出される照明光の偏光度を高めている。
【００８２】
ここで、画像表示パネル５０の入射側の偏光板５０ｄの透過軸ＴＡを画像左右軸Ａｘに沿って設定すると、金属ワイヤの延伸方向は画像上下軸Ａｙに対応した短手方向ＳＤｄに沿う構成となる。この場合には、照明光が異方性プリズムアレイ層２２３の一対の屈折面２６にｐ偏光で入射するので、当該屈折面２６での照明光の反射が抑制される。
【００８３】
以上説明した第２実施形態によると、異方性拡散部２２０は、等方性拡散層２２１及び異方性プリズムアレイ層２２３に対して積層され、異方性拡散部２２０側の偏光板５０ｄで吸収される偏光について異方性拡散部２２０の透過を規制する偏光素子層２２８と、をさらに有する。こうした偏光素子層２２８により、画像形成部としての画像表示パネル５０の偏光板５０ｄにて吸収され、熱に変換される照明光を減少させることができる。故に、画像表示パネル５０の温度上昇が抑制されることで、ＨＵＤ装置１００及び画像投射ユニット９の耐久性が高まる。以上により、虚像ＶＴＩの高い視認性を長期的に維持することができる。
【００８４】
また、第２実施形態によると、異方性拡散部２２０において、照明光源部１０側から順に、等方性拡散層２２１、偏光素子層２２８、及び異方性プリズムアレイ層２２３が積層されている。等方性拡散層２２１での拡散後に偏光素子層２２８を透過することで、異方性拡散部２２０から射出される照明光の偏光度が高まるので、画像表示パネル５０の偏光板５０ｄにて吸収される光の割合をより減少することができる。この結果、画像表示パネル５０の温度上昇の抑制効果を高めることができる。
【００８５】
（他の実施形態）
以上、複数の実施形態について説明したが、本開示は、それらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。
【００８６】
具体的に変形例１としては、図１３に示すように、異方性プリズムアレイ層２３は、その頂部２５が光路上における画像表示パネル５０側を向いて配置されていてもよい。換言すると、異方性プリズムアレイ層２３は、等方性拡散層２１よりも画像表示パネル５０側に配置され、等方性拡散層２１は、異方性プリズムアレイ層２３より照明光源部１０及び集光部３０側に配置されていてもよい。
【００８７】
変形例２としては、異方性プリズムアレイ層２３のプリズム素子２４には、頂部２５を挟む一対の屈折面２６ａが図１４に示す凸状に湾曲する円筒面状である構造、または、当該一対の屈折面２６ｂが図１５に示す凹状に湾曲する円筒面状である構造等を採用することができる。また、図１６に示すように、プリズム素子２４には、頂部２５が尖っていない断面半円状の構造（すなわち、円筒面状の１つの屈折面２６ｃが設けられた構造）を採用することができる。
【００８８】
変形例３としては、拡散粒子の代わりに、基材内部に数多の微細な気泡を形成すること、基材表面を粗面状に形成すること、又は基材の物性により等方的な拡散性が備わっていること等により、等方性拡散層２１が実現されていてもよい。
【００８９】
第２実施形態に関する変形例４としては、偏光素子層２２８には、ワイヤグリッドを用いた反射型偏光素子に限らず、スリーエム社製のＤＢＥＦ（登録商標）等の反射型偏光素子を採用することができる。さらには、偏光素子層２２８には、吸収型偏光素子を採用することができる。
【００９０】
変形例５としては、異方性拡散部２０において、等方性拡散層２１と異方性プリズムアレイ層２３との間に、隙間が設けられていてもよい。
【００９１】
変形例６としては、異方性拡散部２０は、画像表示パネル５０の照明対象面５２と貼り合せて配置されていてもよい。
【００９２】
変形例７としては、異方性拡散部２０が光軸ＯＡに垂直に配置されることで、画像表示パネル５０に対して傾斜して配置されていてもよい。また、異方性拡散部２０及び画像表示パネル５０が光軸ＯＡに垂直に配置されることで、互いに平行に配置されていてもよい。
【００９３】
変形例８としては、複合レンズアレイ４０は、光軸ＯＡに対して傾斜して配置されることにより、異方性拡散部２０と平行に配置されていてもよい。
【００９４】
変形例９としては、集光部３０には、集光レンズアレイ３１と複合レンズアレイ４０との組み合わせに限らず、種々の構成を適用することができる。
【００９５】
変形例１０としては、導光部６０には、平面鏡６１と凹面鏡６３の組み合わせに限らず、種々の構成を適用することができる。
【符号の説明】
【００９６】
１  車両、３  ウインドシールド（投影部材）、１０  照明光源部、２０  異方性拡散部、５０  画像表示パネル（画像形成部）、１００  ＨＵＤ装置、Ａｘ  画像左右軸、Ａｙ  画像上下軸、ＬＤｄ  長手方向、ＳＤｄ  短手方向、ＶＴＩ  虚像
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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