(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体（１）に搭載され、投影部材（３）に画像を投影することにより、前記画像を乗員により視認可能に虚像表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
光源光を発する発光素子（１４）を有する光源部（１０）と、
前記光源部と対向し、前記光源光を集光するコンデンサレンズ（２０，２２０）と、
前記コンデンサレンズ側からの前記光源光をさらに集光し、所定の角度で投射するフィールドレンズ（３０）と、
前記フィールドレンズ側からの前記光源光が入射することにより画像を形成し、前記投影部材側へ向けて前記画像の光を射出する画像形成素子（４０）とを備え、
前記フィールドレンズは、前記コンデンサレンズ側及び前記画像形成素子側のうち少なくとも一方の面に、複数の光学面（３５，３６）が連なる複合面（３４）を有し、
前記コンデンサレンズは、前記光源光を拡散する拡散部（２６，２２６）を有することを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項２】
前記コンデンサレンズ（２０）は、
前記光源部側において、前記拡散部（２６）が設けられる第１屈折面（２２）と、
前記フィールドレンズ側において、凸面状の第２屈折面（２４）とを有することを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項３】
前記コンデンサレンズ（２２０）は、
前記光源部側における第１屈折面（２２２）と、
前記フィールドレンズ側において、凸面状であり、前記拡散部（２２６）が設けられる第２屈折面（２２４）とを有することを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項４】
前記光源部は、前記発光素子を複数配列してなり、
前記コンデンサレンズは、それぞれ対応する各前記発光素子と対向し、対向する前記発光素子からの前記光源光を集光するレンズ素子（２１，２２１）を複数配列してなり、
前記拡散部は、各前記レンズ素子に亘って形成され、
前記複合面は、各前記レンズ素子に対応した全面に亘って形成されることを特徴とする請求項１から３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５】
前記複合面は、前記発光素子の配列方向（Ｄａ）において、前記複数の光学面が連なるものであり、
前記配列方向において、各前記光学面の幅（Ｗｓ）は、隣接する前記発光素子間のピッチ（Ｐｓ）よりも小さいことを特徴とする請求項４に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項６】
前記複合面は、前記光学面として、前記光源光を集光する集光光学面（３５）と、隣接する前記集光光学面の集光とは逆側に前記光源光を偏向する偏向光学面（３６）とが、交互に連なる交互配列構造を、形成していることを特徴とする請求項１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】
前記発光素子は、
青色発光ダイオード素子（１４ａ）と、
前記青色発光ダイオード素子を覆う黄色蛍光体（１４ｂ）とを有することを特徴とする請求項１から６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】
前記拡散部のヘイズ値は、３０％以上であることを特徴とする請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体に搭載され、画像を乗員により視認可能に虚像表示する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）に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体に搭載され、画像を乗員により視認可能に虚像表示するＨＵＤ装置が知られている。特許文献１に記載のＨＵＤ装置では、光源光を発する発光素子を有する光源部と、光源部と対向し、光源光を集光するコンデンサレンズと、コンデンサレンズ側からの光源光をさらに集光し、所定の角度で投射するフィールドレンズとを備えている。さらにＨＵＤ装置は、フィールドレンズ側からの光源光が入射することにより画像を形成し、投影部材側へ向けて画像の光を射出する画像形成素子を備えている。
【０００３】
ここで、フィールドレンズは、コンデンサレンズ側及び画像形成素子側の両方の面において、単一の光学面からなる単一面をそれぞれ形成している。そして、コンデンサレンズとフィールドレンズの間には、光源光を拡散する拡散部として、拡散板が配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１０８４２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
さて、このようなＨＵＤ装置では、光源部の発光素子から発せられる光が発光箇所又は方向によって異なる色となってしまうことがあり、これを起因とした虚像表示の色むらの発生が懸念されている。そこで発明者は、フィールドレンズにおいて、コンデンサレンズ側及び画像形成素子側のうち少なくとも一方の面に、複数の光学面が連なる複合面を採用することで、複数の光学面により、方向によって異なる色の光源光を互いに混ぜ合わせ、色むらを抑制することを考えた。
【０００６】
このようなフィールドレンズにより色むらの抑制効果が得られるが、一方で、特許文献１のような拡散板の配置では、コンデンサレンズを透過した後の光源光が単位面積当たりの光量が低くなった状態で拡散板に入射する。このため、拡散された光の密度が低下するので、投影部材に投影される虚像表示の輝度を十分に高めることができなかった。
【０００７】
本発明は、以上説明した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、色むらの抑制と高い輝度とを両立することを以って、虚像表示の視認性が良好なＨＵＤ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、移動体（１）に搭載され、投影部材（３）に画像を投影することにより、画像を乗員により視認可能に虚像表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
光源光を発する発光素子（１４）を有する光源部（１０）と、
光源部と対向し、光源光を集光するコンデンサレンズ（２０，２２０）と、
コンデンサレンズ側からの光源光をさらに集光し、所定の角度で投射するフィールドレンズ（３０）と、
フィールドレンズ側からの光源光が入射することにより画像を形成し、投影部材側へ向けて画像の光を射出する画像形成素子（４０）とを備え、
フィールドレンズは、コンデンサレンズ側及び画像形成素子側のうち少なくとも一方の面に、複数の光学面（３５，３６）が連なる複合面（３４）を有し、
コンデンサレンズは、光源光を拡散する拡散部（２６，２２６）を有することを特徴とする。
【０００９】
このような発明によると、光源部の発光素子が、例えば発光箇所又は方向によって異なる色の光源光を発すると、光源光は、まず最初に、光源部と対向するコンデンサレンズに入射することとなる。ここで、拡散部を有するコンデンサレンズは、単位面積当たりの光量が高い状態の光源光を拡散しつつ、集光する。こうして拡散された光源光について、異なる色が混ぜ合わせられつつ、光の密度の低下が抑制される。
【００１０】
コンデンサレンズ透過後、フィールドレンズにおける複数の光学面が連なる複合面により、異なる色の光源光がさらに互いに混ぜ合わされる。このような光源光により形成された画像が投影部材に投影されるので、色むらの抑制と高い輝度とが両立し、虚像表示の視認性が良好なＨＵＤ装置を提供することができる。
【００１１】
なお、括弧内の符号は、記載内容の理解を容易にすべく、後述する実施形態において対応する構成を例示するものに留まり、発明の内容を限定することを意図したものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態における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実施形態における光源部、コンデンサレンズ、フィールドレンズ、及び液晶パネルの概略構成を示す模式図である。
【図３】第１実施形態における発光素子をコンデンサレンズ側から見た図である。
【図４】第１実施形態における発光素子が発する光源光の色について説明するための色度図である。
【図５】第１実施形態におけるフィールドレンズを一部拡大して示す図であって、光源部及びコンデンサレンズとの位置関係を説明するための模式図である。
【図６】比較例におけるアイボックス上端部から観察された虚像表示を示す実験画像である。
【図７】第１実施形態における図６に対応する図である。
【図８】第２実施形態における図２に対応する図である。
【図９】比較例におけるアイボックス右端部から観察された虚像表示を示すシミュレーション画像である。
【図１０】第２実施形態における図９に対応する図である。
【図１１】変形例３における図５に対応する図である。
【図１２】変形例４におけるフィールドレンズを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の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。
【００１４】
（第１実施形態）
図１に示すように、本発明の第１実施形態によるＨＵＤ装置１００は、移動体の一種である車両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。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に画像を投影する。画像の光がウインドシールド３に反射されることで、ＨＵＤ装置１００は、画像を車両１の乗員により視認可能に虚像表示する。すなわち、ウインドシールド３に反射される画像の光が、車両１の室内において乗員の眼に到達し、当該乗員が画像の光を虚像ＶＩとして知覚する。そして、乗員は、虚像ＶＩにより各種情報を認識することができる。画像として虚像表示される各種情報としては、例えば、車速、燃料残量等の車両状態値、又は道路情報、視界補助情報等のナビゲーション情報が挙げられる。
【００１５】
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等により板状に形成されている。ウインドシールド３において、室内側の面は、画像が投影される投影面３ａを湾曲する凹面状又は平坦な平面状に形成している。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、当該コンバイナに画像を投影するものであってもよい。
【００１６】
このようなＨＵＤ装置１００の具体的構成を、図１，２に基づいて、以下に説明する。ＨＵＤ装置１００は、光源部１０、コンデンサレンズ２０、フィールドレンズ３０、画像形成素子４０、平面鏡５０、及び凹面鏡５２を備えており、これらはハウジング６０に収容され、保持されている。
【００１７】
光源部１０は、光源用回路基板１２、及び複数の発光素子１４を有している。光源用回路基板１２は、当該基板１２上の配線パターンを通じて、電源と各発光素子１４とを電気的に接続している。各発光素子１４は、発熱の少ない発光ダイオード素子であり、通電により電流量に応じた発光量にて、光源光を発する。特に本実施形態における発光素子１４は、青色発光ダイオード素子１４ａと、当該青色発光ダイオード素子を覆う黄色蛍光体１４ｂを有する白色発光ダイオード素子である。
【００１８】
詳細に、各発光素子１４は、図３に示すように、中央部１５に配置されたチップ状の青色発光ダイオード素子１４ａ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１４ｂ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１４ａからの青色光により、黄色蛍光体１４ｂが励起されて黄色光を発光し、青色光と黄色光との合成により疑似白色の光源光が実現される。
【００１９】
しかしながら、発明者らの発光分布実験によれば、各発光素子の中央部１５から発せられる光源光Ｌ１は、図４の色度図において、黒体軌跡ＢＬのうち色温度６５００Ｋ以上からの偏差が小さい青白い光となっている。一方、各発光素子の周辺部１６から発せられる光源光Ｌ２は、図４の色度図において、黒体軌跡ＢＬからの偏差が大きい黄色光となっている。したがって、発光箇所又は方向により異なる色の光源光が、各発光素子１４から発せられていることとなる。
【００２０】
図２に示すように、光源部１０において、各発光素子１４は、光源用回路基板１２に沿った配列方向Ｄａに一列に配列されている。こうして、各発光素子１４からの光源光は、コンデンサレンズ２０に入射する。
【００２１】
コンデンサレンズ２０は、透光性の合成樹脂ないしはガラス等からなり、光源部１０とフィールドレンズ３０との間に配置されている。したがって、コンデンサレンズ２０は、光源部１０と対向して配置されている。
【００２２】
詳細に、コンデンサレンズ２０は、発光素子１４と同数のレンズ素子２１を複数配列して形成されているレンズアレイとなっている。各レンズ素子２１は、配列方向Ｄａに配列されていることで、それぞれ対応する各発光素子１４と対向している。各レンズ素子２１は、光源部１０側において第１屈折面２２を、各レンズ素子２１に亘って共通の単一平面状に有しており、かつ、当該第１屈折面２２には拡散部２６が設けられている。具体的に、第１屈折面２２は、巨視的には平面状に形成されると共に、各レンズ素子２１に亘る拡散部２６として擦りガラス状の微小かつランダムな凹凸を形成している。ここで拡散部２６のヘイズ値は、３０％以上であることが好ましく、本実施形態においては、５０％となっている。
【００２３】
また各レンズ素子２１は、フィールドレンズ３０側において第２屈折面２４を滑らかな凸面状に形成している。各レンズ素子２１によるコンデンサレンズ２０の焦点距離は、当該コンデンサレンズ２０と各発光素子１４との間の距離よりも大きく設定されている。
【００２４】
このようなコンデンサレンズ２０において、各発光素子１４からの光源光は、対応する各レンズ素子２１にそれぞれ入射し、拡散部２６にて拡散されつつ、屈折作用により集光される。そして、光源光は、フィールドレンズ３０に入射する。
【００２５】
フィールドレンズ３０は、透光性の合成樹脂ないしはガラス等からなり、コンデンサレンズ２０と画像形成素子４０との間に配置されている。したがって、フィールドレンズ３０は、画像形成素子４０と対向して配置されている。フィールドレンズ３０は、コンデンサレンズ２０側からの光源光をさらに集光し、画像形成素子４０に向けて所定の角度で投射するレンズである。
【００２６】
本実施形態のフィールドレンズ３０は、複合型フレネルレンズとなっている。具体的に、フィールドレンズ３０は、コンデンサレンズ２０側において滑らかな単一平面状の入射光学面３２を形成している。また、フィールドレンズ３０は、画像形成素子４０側において複数の光学面３５，３６が連なる複合面３４を形成している。
【００２７】
ここで、図５を用いながら、複合面３４についてより詳細に説明する。複合面３４は、フィールドレンズ３０のうち、各発光素子１４及び各レンズ素子２１に対応した全面に亘って形成されている。換言すると、各発光素子１４及び各レンズ素子２１からの光源光は、必ず複合面３４を通過するようになっている。
【００２８】
本実施形態の複合面３４は、発光素子１４の配列方向Ｄａにおいて、集光光学面３５と偏向光学面３６とが交互に連なる交互配列構造を、形成している。
【００２９】
集光光学面３５は、仮想集光面Ｓｉｃを配列方向Ｄａに所定幅Ｗｓで領域分割した一分割領域として、形成されている。ここで、仮想集光面Ｓｉｃは、各発光素子１４及び各レンズ素子２１と同数の仮想レンズ素子面Ｓｉｅを配列した仮想レンズアレイ面である。仮想集光面Ｓｉｃの各仮想レンズ素子面Ｓｉｅは、画像形成素子４０側に凸となる凸面状となっており、また、その配列ピッチＰａｆは、コンデンサレンズ２０の各レンズ素子２１の配列ピッチＰａｃと実質同じになっている。
【００３０】
偏向光学面３６は、仮想偏向面Ｓｉｄを発光素子１４の配列方向Ｄａに所定幅Ｗｓで領域分割した一部分割領域として、形成されている。仮想偏向面Ｓｉｄは、仮想レンズ素子面Ｓｉｅの配列ピッチＰａｆの半値毎に、逆勾配に変わる複数の斜面Ｓｉｓにより構成されており、各斜面Ｓｉｓは、平面状となっている。ここで、発光素子１４の配列方向Ｄａにおいて、各斜面Ｓｉｓの勾配は、対応する位置の仮想集光面Ｓｉｃの勾配とは逆勾配になるように設定されている。
【００３１】
ここで、集光光学面３５及び偏向光学面３６の領域分割における所定幅Ｗｓは、様々に設定されているが、各光学面３５，３６間でサグ量がおよそ一定になるように設定されることで、フィールドレンズ３０全体の厚みを一定化している。また、各所定幅Ｗｓは、隣接する発光素子間のピッチＰｓよりも小さく設定されている。これら集光光学面３５と偏向光学面３６とが交互に配列されることで、仮想集光面Ｓｉｃのうち一部の形状、及び仮想偏向面Ｓｉｄのうち一部の形状が抽出されて、複合面３４上に再現されている。なお、図５では、所定幅Ｗｓのうち一部にのみその寸法が示されている。
【００３２】
集光光学面３５のうち、各仮想レンズ素子面Ｓｉｅに基づいた面頂点３５ａを含む各集光光学面３５は、各発光素子１４の中央部１５と各レンズ素子２１の第２屈折面２４における面頂点２１ａとを結ぶ直線Ｌｔ上に配置されている。本実施形態では、直線Ｌｔは、発光素子１４の配列方向Ｄａとは実質直交している。
【００３３】
こうして、複合面３４のうち集光光学面３５を通る光源光は、集光される。詳細には、集光光学面３５通過後の光源光の進行方向が、通過前よりも直線Ｌｔの方向に近づくように集光される。
【００３４】
一方、複合面３４のうち偏向光学面３６を通る光源光は、プリズム作用により集光光学面３５による集光とは逆側に偏向される。ここで当該逆側への偏向とは、光源光が画像形成素子４０側に進む程、最も近接していた直線Ｌｔ（すなわち、その光源光を発した発光素子１４の直線Ｌｔ）から離れることを意味する。
【００３５】
図２に示す画像形成素子４０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次元方向に配列された複数の液晶画素から形成されるアクティブマトリクス型の液晶パネルである。画像形成素子４０では、一対の偏光板及び当該一対の偏光板に挟まれた液晶層等が積層されている。偏光板は、電場ベクトルが所定方向の光を透過させ、電場ベクトルが所定方向と実質垂直な方向の光を遮光する性質を有し、一対の偏光板は当該所定方向を実質直交して配置される。液晶層は、液晶画素毎の電圧印加により、印加電圧に応じて液晶層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。
【００３６】
したがって、光源光の入射により画像形成素子４０は、フィールドレンズ３０側からの光源光の入射により、液晶画素毎の当該光源光の透過率を制御して、画像を形成することが可能となっている。隣り合う液晶画素には、互いに異なる色（例えば、赤、緑、及び青）のカラーフィルタが設けられており、これらの組み合わせにより、様々な色を実現するようになっている。そして、画像形成素子４０は、図１に示す光路ＯＰにおいてウインドシールド３側の平面鏡５０へ向けて画像の光を射出する。
【００３７】
平面鏡５０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５１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。反射面５１は、滑らかな平面状に形成されている。そして、平面鏡５０は、画像形成素子４０からの画像の光を、凹面鏡５２へ向けて反射する。
【００３８】
凹面鏡５２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５３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。反射面５３は、凹面鏡５２の中心が凹む凹面として、滑らかな曲面状に形成されている。そして、凹面鏡５２は、平面鏡５０からの画像の光を、ウインドシールド３へ向けて反射する。
【００３９】
このようにして、光源部１０の各発光素子１４から発せられた光源光は、コンデンサレンズ２０の拡散部２６、及びフィールドレンズ３０の複合面３４を通過して、画像形成素子４０に入射する。そして光源光は、画像形成素子４０からの画像の光として、ウインドシールド３に反射され、アイボックスＥＢまで到達する。ここでアイボックスＥＢは、乗員が画像の虚像表示を視認可能な領域として、座席４に着座した乗員のアイポイントＥＰが存在可能な空間領域であるアイリプスに基づいて設定される。
【００４０】
ここで、発明者らの実験に基づいて、画像の虚像表示がどのように見えるかを説明する。図６，７は、アイボックスＥＢ上端部から虚像表示を観察した撮影画像であり、特に、図６は、比較例としてコンデンサレンズに拡散部を設けずに第１屈折面を鏡面とした場合（その他は本実施形態と同じ）、図７は、本実施形態の場合を示している。なお、各発光素子１４から第１屈折面２２までの距離は、０．５ｍｍに設定されている。
【００４１】
図６に示すように、比較例では、虚像表示の上下端部が白色とならず、黄変していることがわかる（破線の囲みで示す黄変部分ＹＰ参照）。すなわち、光源光の利用効率を高めるために、発光素子とアイボックスとを互いに共役とすることを目標として設計した結果、アイボックス位置における色分布が発光素子における発光分布を反映したものとなっているのである。一方図７に示す本実施形態では、上下端部の黄変が抑制されている。なお、図６，７における矩形枠は、両画像を比較する際の基準位置を示している。
【００４２】
（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説明する。
【００４３】
第１実施形態によると、光源部１０の発光素子１４が、例えば発光箇所又は方向によって異なる色の光源光を発すると、光源光は、まず最初に、光源部１０と対向するコンデンサレンズ２０に入射することとなる。ここで、拡散部２６を有するコンデンサレンズ２０は、単位面積当たりの光量が高い状態の光源光を拡散しつつ、集光する。こうして拡散された光源光について、異なる色が混ぜ合わせられつつ、光の密度の低下が抑制される。
【００４４】
コンデンサレンズ２０透過後、フィールドレンズ３０における複数の光学面３５，３６が連なる複合面３４により、異なる色の光源光がさらに互いに混ぜ合わされる。このような光源光により形成された画像が投影部材としてのウインドシールド３に投影されるので、色むらの抑制と高い輝度とが両立し、虚像表示の視認性が良好なＨＵＤ装置１００を提供することができる。
【００４５】
また、第１実施形態によると、コンデンサレンズ２０は、光源部１０側において、拡散部２６が設けられる第１屈折面２２と、フィールドレンズ３０側において、凸面状の第２屈折面２４とを有する。このようにすることで、単位面積当たりの光量が高い状態の光源光を拡散部２６が拡散すると共に、フィールドレンズ３０に加え、第２屈折面２４を利用して、拡散部２６の拡大効果が得られる。したがって、色むらを抑制しつつ、虚像表示における輝度を高めることができる。
【００４６】
また、第１実施形態によると、光源部１０の各発光素子１４が、例えば発光箇所又は方向によって異なる色の光源光を発すると、光源光は、まず最初に、各発光素子１４と対向するレンズ素子２１に入射することとなる。拡散部２６は、各レンズ素子２１に亘って形成されているため、各レンズ素子２１は、対応する各発光素子１４からの単位面積当たりの光量が高い状態の光源光を拡散しつつ、集光する。こうして拡散された光源光について、異なる色が混ぜ合わせられつつ、光の密度の低下が抑制される。
【００４７】
さらに、フィールドレンズ３０における複数の光学面３５，３６が連なる複合面３４が各レンズ素子２１に対応した全面に亘って形成されることにより、一発光素子１４内の異なる色の光源光が互いに混ぜ合わされるだけでなく、各発光素子１４間の光源光が互いに混ぜ合わされる。このような光源光により形成された画像がウインドシールド３に投影されるので、複数配列した発光素子１４を用いても色むらを確実に抑制しつつ、虚像表示における輝度を高めることができる。
【００４８】
また、第１実施形態によると、複合面３４は、少なくとも発光素子１４の配列方向Ｄａにおいて、複数の光学面３５，３６が連なるものであり、配列方向Ｄａにおいて、各光学面３５，３６の幅Ｗｓは、隣接する発光素子１４間のピッチＰｓよりも小さい。このように設定することで、配列方向Ｄａに配列した各発光素子１４間の光源光は、複合面３４により、確実に混ぜ合わされるので、色むらの抑制効果はさらに高まる。
【００４９】
また、第１実施形態によると、フィールドレンズ３０に入射する光源光について、一部は集光光学面３５により集光され、他部は偏向光学面３６により当該集光とは逆側に偏向する。したがって、異なる色の光源光が互いに混ぜ合わされるので、色むらの抑制効果はさらに高まる。
【００５０】
また、第１実施形態によると、発光素子１４は、青色発光ダイオード素子１４ａと、当該青色発光ダイオード素子１４ａを囲む黄色蛍光体１４ｂとを有する。このような発光素子１４では、中央部１５では白色の光源光が、周辺部１６では黄色味がかった光源光がそれぞれ発せられるが、拡散部２６及び複合面３４によって色むらを抑制できる。また、発光素子１４の発熱が少ないので、拡散部２６を発光素子１４により近づけることができ、単位面積当たりの光量が高い状態の光源光を拡散部２６が拡散することができる。したがって、虚像表示における輝度を高めることができる。
【００５１】
また、第１実施形態によると、拡散部２６のヘイズ値は、３０％以上である。このようにヘイズ値を設定することで、拡散による色むら抑制効果を十分に得ることができる。
【００５２】
（第２実施形態）
図８に示すように、本発明の第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。
【００５３】
第２実施形態のコンデンサレンズ２２０は、第１実施形態と同様に、透光性の合成樹脂ないしはガラス等からなり、光源部１０とフィールドレンズ３０との間に配置されている。したがって、コンデンサレンズ２２０は、光源部１０と対向して配置されている。また、コンデンサレンズ２２０は、発光素子１４と同数のレンズ素子２２１を複数配列して形成されているレンズアレイとなっている。
【００５４】
ここで、第２実施形態の各レンズ素子２２１は、光源部１０側において第１屈折面２２２を、各レンズ素子２２１に亘って共通の滑らかな単一平面状に有している。また、各レンズ素子２２１は、フィールドレンズ３０側において第２屈折面２２４を凸面状に有しており、かつ、当該第２屈折面２２４には拡散部２２６が設けられている。具体的に、第２屈折面２２４は、巨視的には凸面状に形成されると共に、各レンズ素子２２１に亘る拡散部２２６として擦りガラス状の微小かつランダムな凹凸を形成している。拡散部２２６のヘイズ値は、３０％以上であることが好ましく、本実施形態においては、３０％となっている。
【００５５】
ここで、発明者らのシミュレーションに基づいて、画像の虚像表示がどのように見えるかを説明する。図９，１０は、アイボックスＥＢ右端部から虚像表示を観察する条件でのシミュレーション画像であり、特に、図９は、比較例として第２屈折面を滑らかな凸面状とした場合（その他は本実施形態と同じ）、図１０は、本実施形態の場合を示している。なお、各発光素子１４から第１屈折面２２までの距離は、０．５ｍｍに設定されている。
【００５６】
図９に示すように、比較例では、虚像表示の中央部分にも白色とならず、黄変している部分があることがわかる（破線の囲みで示す黄変部分ＹＰ参照）。すなわち、光源光の利用効率を高めるために、発光素子とアイボックスとを互いに共役とすることを目標として設計した結果、アイボックス位置における色分布が発光素子における発光分布を反映したものとなっているのである。一方図１０に示す本実施形態では、虚像表示全体に亘って黄変が抑制されている。
【００５７】
このような第２実施形態によると、コンデンサレンズ２２０は、光源部１０側における第１屈折面２２２と、フィールドレンズ３０側において、凸面状であり、拡散部２２６が設けられる第２屈折面２２４とを有する。このようにすることで、単位面積当たりの光量が高い状態の光源光を拡散部２２６が拡散することができる。したがって、色むらを抑制しつつ、虚像表示における輝度を高めることができる。
【００５８】
（他の実施形態）
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明は、それらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、本発明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。
【００５９】
具体的に第１実施形態に関する変形例１としては、板状又はフィルム状の拡散板を、コンデンサレンズ２０の光源部１０側に貼付することで、第１屈折面２２に拡散部２６を設けたものであってもよい。
【００６０】
変形例２としては、拡散部２６は、第１屈折面２２及び第２屈折面２４の両方に設けられてもよい。
【００６１】
変形例３としては、複合面３４の偏向光学面３６は、斜面Ｓｉｓを平面状以外の凸面状、又は凹面状等に形成してもよい。図１１には、凸面状の場合の例を示す。
【００６２】
変形例４としては、フィールドレンズ３０は、フレネルレンズであってもよい。図１２に示す例では、複合面９３４は、集光光学面９３５と分割面９３６とが交互に連なっている。ここで集光光学面９３５は、単一の仮想集光面Ｓｉｃを、配列方向Ｄａに所定幅Ｗｓで領域分割した一分割領域として、形成されている。また、分割面９３６は、仮想集光面Ｓｉｃの分割部分を補完する平面状に形成されており、型成形における型抜きを考慮して、隣接する集光光学面９３５とは逆勾配で僅かに傾斜している。
【００６３】
変形例５としては、複合面３４は、コンデンサレンズ２０側及び画像形成素子４０側のうち少なくとも一方の面に設けられていれば、コンデンサレンズ２０側の面のみに設けられていてもよく、また、両方の面に設けられていてもよい。
【００６４】
変形例６としては、各発光素子１４は、複数の配列方向Ｄａに、２次元に配列されたものであってもよい。
【００６５】
変形例７としては、発光素子１４は、１つであってもよい。この場合、フィールドレンズ３０として、変形例４に示すフレネルレンズを用いることがより好ましい。
【００６６】
変形例８としては、車両１以外の船舶ないしは飛行機等の各種移動体（輸送機器）に、本発明を適用してもよい。
【００６７】
なお、図１１，１２についても、図５と同様に、所定幅Ｗｓのうち一部にのみその寸法が示されている。
【符号の説明】
【００６８】
１  車両（移動体）、３  ウインドシールド（投影部材）、１０  光源部、１４  発光素子、１４ａ  青色発光ダイオード素子、１４ｂ  黄色蛍光体、２０，２２０  コンデンサレンズ、２１，２２１  レンズ素子、２２，２２２  第１屈折面、２４，２２４  第２屈折面、２６，２２６  拡散部、３０  フィールドレンズ、３４  複合面、３５  集光光学面、３６  偏向光学面、４０  画像形成素子、Ｄａ  配列方向、Ｗｓ  幅、Ｐｓ  ピッチ
【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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