(57)【要約】【課題】製造コストの上昇および装置の大型化を伴わずに、表示画像の高輝度化と、輝度の均一性の向上を実現することを目的とする。【解決手段】ヘッドアップディスプレイ装置１０は、映像を表示する液晶表示パネル１５と、液晶表示パネル１５に表示された映像を投写する投写光学系２と、液晶表示パネル１５を照明するための照明光を出射する複数のＬＥＤ光源１１と、ＬＥＤ光源１１からの照明光を平行光に変換するコリメータレンズ１２と、コリメータレンズ１２からの照明光を拡散する拡散素子（拡散シート）１３と、拡散素子１３からの照明光を液晶表示パネル１５に入射させるフィールドレンズ１４とを有する。フィールドレンズ１４は、液晶表示パネル１５に入射する照明光の光軸１ａと、投写光学系２に入射する入射光の光軸２ａとを一致させる。拡散素子１３の出射面１３ａは、アイボックス３の面と共役な位置に配置されている。【選択図】図１
2016180922.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像を表示する液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルに表示された映像を投写する投写光学系と、
前記液晶表示パネルを照明するための照明光を出射する複数のＬＥＤ光源と、
前記複数のＬＥＤ光源からの照明光を平行光に変換するコリメータレンズと、
前記コリメータレンズからの照明光を拡散する拡散素子と、
前記拡散素子からの照明光を前記液晶表示パネルに入射させるフィールドレンズであって、前記液晶表示パネルに入射する照明光の光軸と、前記投写光学系に入射する入射光の光軸とを一致させるフィールドレンズと
を有し、
前記拡散素子の出射面は、アイボックスの面と共役な位置に配置されていること
を特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項２】
前記複数のＬＥＤ光源は、一方向に配列され、
前記複数のＬＥＤ光源の配列方向に直交する面内において、前記拡散素子の出射面が前記アイボックスの面と共役な位置に配置されていること
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】
前記複数のＬＥＤ光源の配列方向は、水平方向または垂直方向であることを特徴とする請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項４】
前記コリメータレンズによって平行光に変換された照明光が、前記拡散素子に入射して拡散され、拡散された光の一部が前記液晶表示パネルの各点に集光し、その集光した光に含まれる各光線が前記アイボックスの面内の各点に到達するようにしたことを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項５】
前記拡散素子は、第１の拡散素子であって、
前記フィールドレンズと前記液晶表示パネルとの間に、第２の拡散素子を備えることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項６】
前記投写光学系は、コンバイナを有することを特徴する請求項１から５までのいずれか１項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項７】
前記コンバイナは、樹脂で形成されていることを特徴とする請求項６に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項８】
前記投写光学系は、ウインドシールドと凹面ミラーとを有することを特徴する請求項１から５までのいずれか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、液晶表示パネルを用いたヘッドアップディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示パネルを用いた車載用ヘッドアップディスプレイ装置の開発が進んでいる。ヘッドアップディスプレイ装置は、車両の速度またはカーナビゲーション情報などの情報を、虚像として、運転者の視線方向に車両の前景と重畳させて表示する。そのため、車両の前方を注視している運転者が、少ない視線移動で情報を視認することができる。運転者が情報を視認できる範囲（領域）をアイボックスと称する。
【０００３】
一般に、ヘッドアップディスプレイ装置は、車両内の狭いスペースに収める必要があるため、装置全体のサイズを小さくすることが求められる。
【０００４】
ヘッドアップディスプレイ装置は、晴天時など、車外の景色が明るい条件下でも視認性を確保する必要がある。また、車両の走行に関する重要な情報（車両の速度など）を、運転者の眼の位置に関わらず、運転者に視認させる必要もある。そのため、表示画像の高輝度化および輝度分布の均一性の向上、並びに、アイボックスに到達する映像光の照度分布の均一性の向上が求められている。
【０００５】
表示画素の高輝度化のためには、液晶表示パネルから出射される光（映像光）のうち、アイボックスからはみ出す光の量を抑えることが必要である。また、映像光を投写する投写光学系に入射する入射光の光軸と、液晶表示パネルを照明する照明光の光軸とを一致させることも必要である。
【０００６】
また、表示画像の輝度分布の均一化のために、透過型の液晶表示パネルを、背面側（運転者の反対側）からＬＥＤ光源によって照明する必要がある。このとき、液晶表示パネルの面内の照度分布を均一化し、且つ所望の輝度を得るために、複数のＬＥＤ光源を用いるのが一般的である。しかしながら、複数のＬＥＤ光源を用いると、液晶表示パネルの表示面において、隣り合うＬＥＤ光源から出射された照明光が重なり合う領域と、照明光の重なり合いの少ない領域とが生じるため、輝度分布の均一性が低下し、輝度むらが生じる可能性がある。
【０００７】
輝度むらを抑えるため、特許文献１には、複数のＬＥＤ光源と、コリメータレンズと、両凸形状のレンズアレイと、一対のフィールドレンズとを有する照明光学系を用いて、液晶表示パネルを照明する構成が開示されている。一対のフィールドレンズによってレンズアレイの入射面と液晶表示パネルの表示面とを互いに共役な関係にすることで、液晶表示パネルを均一に照明し、輝度むらを抑えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１２−２０３１７６号公報（段落００２８〜００３０および図３参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記の技術では、高価な両凸形状のレンズアレイを用いるため製造コストが上昇し、一対のフィールドレンズを用いるため光学素子の数が増加する。また、上記の技術では、輝度分布の均一性および光利用効率がレンズアレイへの入射光の平行性（コリメート性）に大きく依存するため、光学部品の高い寸法精度および位置決め精度が要求される。
【００１０】
また、レンズアレイの性質上、レンズアレイに含まれるレンズ要素の数が多いほど液晶表示パネル上の照明光の均一性を高める効果が大きくなり、レンズ要素の数が少ないほどその効果が小さくなる。レンズアレイのレンズ要素の数は、液晶表示パネルとレンズアレイの出射面との距離（すなわち光学倍率）によって一意に決まり、距離が長いほどレンズ要素の数が多くなる。そのため、照明光の均一性を高める（すなわちレンズ要素の数を多くする）ためには、液晶表示パネルとレンズアレイの出射面との距離を長くする必要があり、照明光学系の大型化を招く。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、製造コストの上昇および装置の大型化を伴わずに、表示画像の高輝度化と、輝度の均一性の向上を実現することを目的とする。
【００１２】
上記の課題を解決するため、本発明のヘッドアップディスプレイ装置は、映像を表示する液晶表示パネルと、液晶表示パネルに表示された映像を投写する投写光学系と、液晶表示パネルを照明するための照明光を出射する複数のＬＥＤ光源と、複数のＬＥＤ光源からの照明光を平行光に変換するコリメータレンズと、コリメータレンズからの照明光を拡散する拡散素子と、拡散素子からの照明光を液晶表示パネルに入射させるフィールドレンズであって、液晶表示パネルに入射する照明光の光軸と、投写光学系に入射する入射光の光軸とを一致させるフィールドレンズとを有する。拡散素子の出射面は、アイボックスの面と共役な位置に配置されている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、製造コストの上昇および装置の大型化を伴わずに、表示画像を高輝度化し、輝度の均一性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１のヘッドアップディスプレイ装置を含むヘッドアップディスプレイシステムの構成を示す図である。
【図２】実施の形態１のヘッドアップディスプレイ装置の使用例を示す模式図である。
【図３】実施の形態１のヘッドアップディスプレイ装置におけるフィールドレンズの作用を説明するための模式図である。
【図４】実施の形態１のヘッドアップディスプレイ装置の構成要素のＹＺ面内における配置および主光線を示す図である。
【図５】実施の形態１のヘッドアップディスプレイ装置における液晶表示パネルからの光の出射状態を説明するための模式図である。
【図６】実施の形態１のヘッドアップディスプレイ装置の構成要素のＸＺ面内における配置および主光線を示す図である。
【図７】実施の形態１のヘッドアップディスプレイ装置の構成要素のＹＺ面内における配置および側光線を示す図である。
【図８】実施の形態１の変形例のヘッドアップディスプレイ装置を含むヘッドアップディスプレイシステムの構成を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態２のヘッドアップディスプレイ装置を含むヘッドアップディスプレイシステムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
実施の形態１．
＜ヘッドアップディスプレイ装置の構成＞
図１は、本発明の実施の形態１のヘッドアップディスプレイ装置１０を含むヘッドアップディスプレイシステムの構成を示す図である。図１に示したヘッドアップディスプレイシステムは、例えば、自動車等の車両に搭載されるものである。ヘッドアップディスプレイシステムは、照明光学系１と、液晶表示パネル１５と、投写光学系２と、アイボックス３とを有している。このうち、照明光学系１、液晶表示パネル１５および投写光学系２によって、ヘッドアップディスプレイ装置１０が構成されている。
【００１６】
図２は、実施の形態１のヘッドアップディスプレイ装置１０の使用例を説明するための模式図である。照明光学系１および液晶表示パネル１５は、自動車等の車両８のダッシュボードに配置されている。投写光学系２は、運転者６から視認できる位置、例えば、車両８のウインドシールド（フロントウインドウ）８１の手前に配置されている。なお、照明光学系１および投写光学系２の配置は、上述した例に限定されるものではない。
【００１７】
運転者６は、投写光学系２の虚像表示作用によって、液晶表示パネル１５に表示された映像（虚像）７を、ウインドシールド８１の前景と重なるように視認することができる。すなわち、前景を視認していた運転者６が、少ない視点移動で映像７を視認することができる。アイボックス３は、運転者６（視認者）が情報を視認可能な領域として、運転者６の眼６１の位置に設定される。アイボックス３の位置は、車両８内の運転者６の眼６１の位置に設定される。
【００１８】
図１において、液晶表示パネル１５の表示面の法線方向をＺ方向とする。Ｚ方向については、液晶表示パネル１５から投写光学系２に向かう方向を＋Ｚ方向とし、その反対方向を−Ｚ方向とする。また、液晶表示パネル１５の表示面内における水平方向をＸ方向とし、Ｘ方向と垂直な方向をＹ方向とする。他の図においても、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向は、図１と同様の方向を示すものとする。なお、図１では、液晶表示パネル１５の表示面の方向を、一点鎖線で示している。
【００１９】
図１を参照して、ヘッドアップディスプレイ装置１０の各構成要素について説明する。照明光学系１は、ＬＥＤ（発光ダイオード）光源１１と、コリメータレンズ１２と、拡散シート１３と、フィールドレンズ１４とを備えている。
【００２０】
ＬＥＤ光源１１は、ヘッドアップディスプレイ装置１０の光源である。ここでは、複数（例えば３個）のＬＥＤ光源１１がＸ方向に配列されている（後述する図６参照）。ＬＥＤ光源１１は、例えば、Ｘ方向に３個、Ｙ方向に１個（すなわち１行３列に）配列されている。但し、ＬＥＤ光源１１の個数および配列は、この例に限定されるものではなく、液晶表示パネル１５の有効エリアの縦横比と、液晶表示パネル１５の表示面で所望の輝度を得るために必要な総光量とによって決まる。
【００２１】
ＬＥＤ光源１１の出射光軸１１ａ（すなわち、ＬＥＤ光源１１の出射面の中心を通る法線）の方向は、Ｚ方向である。コリメータレンズ１２、拡散シート１３およびフィールドレンズ１４は、ＬＥＤ光源１１の出射光軸１１ａの方向に配列されている。
【００２２】
コリメータレンズ１２は、ＬＥＤ光源１１の出射側に配置されている。コリメータレンズ１２は、ＬＥＤ光源１１から出射された発散状態の光（照明光）を平行光に変換して出射する。なお、「平行光」とは、平行に進行する光を示すが、厳密な平行光に限らず、実質的に平行光とみなすことができる光も含む。
【００２３】
コリメータレンズ１２の数は、ＬＥＤ光源１１と同じ（例えば３個）である。コリメータレンズ１２は、当該コリメータレンズ１２の光軸が、ＬＥＤ光源１１の出射光軸１１ａと一致するように設置されている。
【００２４】
なお、コリメータレンズ１２は、製造コストを低減する上では、複数個が一体成形されていることが望ましいが、これに限定されるものではない。例えば、個別に成形した複数のコリメータレンズ１２を一体的に保持するようにしてもよい。
【００２５】
拡散シート１３（拡散素子）は、コリメータレンズ１２の出射側に配置されている。拡散シート１３には、コリメータレンズ１２から出射された光（照明光）が入射する。拡散シート１３は、入射した照明光を拡散し、アイボックス３のサイズに合った角度で出射面１３ａから出射する。拡散シート１３は、例えばアクリル樹脂で形成されているが、これに限定されるものではなく、例えばポリカーボネート樹脂またはガラスであってもよい。
【００２６】
ここでは１枚の拡散シート１３を用いているが、拡散シート１３の数は１枚に限定されるものではない。例えば、拡散の少ない拡散シート１３を複数枚重ねて使用するなど、所望の拡散特性に合わせて拡散シート１３の枚数を増減することができる。拡散シート１３は、シート状に限らず、例えば板状であってもよい。
【００２７】
拡散シート１３が光を拡散する構成としては、種々の構成を採用することができる。例えば、拡散シート１３の表面（出射面１３ａ）を粗面にすることによって光を拡散させてもよいし、拡散シート１３の内部に光拡散粒子を配合してもよい。あるいは、ホログラフィック拡散シートのように、拡散シート１３の表面にホログラムを形成してもよいし、マイクロレンズなどの光学形状を設けてもよい。
【００２８】
フィールドレンズ１４は、拡散シート１３の出射側に配置されている。フィールドレンズ１４には、拡散シート１３から出射された所望の拡散特性を持った光（照明光）が入射する。フィールドレンズ１４は、液晶表示パネル１５上に形成された像を虚像として結像させる結像作用には寄与しないが、拡散シート１３とアイボックス３とを共役（すなわち結像関係）にするように機能し、且つ、被照明体（液晶表示パネル１５）よりも外側に向かおうとする光線を内側へ屈折させて液晶表示パネル１５に入射させる。
【００２９】
また、フィールドレンズ１４は、投写光学系２の設計に合わせて液晶表示パネル１５の面内の各位置に応じた出射方向で光を出射し、これにより、投写光学系２の入射光の光軸２ａと、照明光学系１から出射される照明光（すなわち液晶表示パネル１５を照明する照明光）の光軸１ａとを一致させる役割を有する。
【００３０】
図３は、フィールドレンズ１４の役割を説明するための模式図である。投写光学系２の入射光の光軸２ａは、フィールドレンズ１４の入射光の光軸（ＬＥＤ光源１１の出射光軸１１ａと平行）に対して傾斜している。そこで、フィールドレンズ１４を、その入射光の光軸に対して例えば偏心させて配置することにより、フィールドレンズ１４の出射光の光軸を投写光学系２の入射光の光軸２ａと一致させる。フィールドレンズ１４の出射光の光軸は、照明光学系１が液晶表示パネル１５を照明する照明光の光軸１ａとなる。
【００３１】
なお、図３では、フィールドレンズ１４の役割を分かり易く示すため、照明光の光軸１ａとＬＥＤ光源１１の出射光軸１１ａとの傾きを誇張して図示している。フィールドレンズ１４は、例えば両凸形状を有し、入射面のパワーが出射面のパワーよりも大きいが、このような形状に限定されるものではない。
【００３２】
図１に戻り、液晶表示パネル１５は、照明光学系１（ＬＥＤ光源１１、コリメータレンズ１２、拡散シート１３およびフィールドレンズ１４）の照明光によって照明される被照明体である。液晶表示パネル１５は透過型であり、フィールドレンズ１４から出射された照明光が入射し、入力信号に応じた光（映像光）を出射する。液晶表示パネル１５は、Ｘ方向の長さがＹ方向の長さよりも長い（すなわち横長の）有効エリアを有し、映像情報を表示する。有効エリアのアスペクト比は、例えば、１６：９、４：３、２：１等である。
【００３３】
投写光学系２は、液晶表示パネル１５からの映像光を、運転者６（図２）の眼６１に対して虚像（図２の映像７）として表示する。投写光学系２の入射光の光軸２ａは、上述したように照明光学系１が液晶表示パネル１５を照明する照明光の光軸１ａと一致している。また、投写光学系２の出射光の光軸２ｂは、アイボックス３の中心３１に向かう。
【００３４】
投写光学系２は、虚像を表示するためのコンバイナ２１で構成されている。コンバイナ２１は、ここでは一つの凹面ミラーで構成されている。但し、このような構成に限定されるものではなく、複数の凹面ミラーを用いてもよく、また平面ミラーを組み合わせて用いてもよい。コンバイナ２１は、例えば、アクリルまたはポリカーボネートなどの樹脂で構成されている。コンバイナ２１の表面に、液晶表示パネル１５からの映像光の反射率を高めるための表面処理を施してもよい。
【００３５】
コンバイナ２１は、ハーフミラーのように光を透過する作用も有する。運転者６は、コンバイナ２１の虚像表示作用および光透過作用によって、液晶表示パネル１５に表示された映像を、ウインドシールド８１（図２）の前景上に浮き出ているように視認することができる。
【００３６】
＜拡散シートの配置＞
次に、照明光学系１における拡散シート１３の配置について説明する。図４は、実施の形態１のヘッドアップディスプレイ装置１０の構成要素のＹＺ面内における配置および主光線を示す図である。本明細書では、「主光線」とは、液晶表示パネル１５の面内の各点を通り、アイボックス３の中心３１に集光する光線を示す。図４では、投写光学系２から出射された主光線を符号４１で示し、照明光学系１内の主光線を符号５１で示す。主光線は、液晶表示パネル１５の面内の輝度分布の均一性を考える上で重要である。
【００３７】
投写光学系２の主光線４１および照明光学系１内の主光線５１は、図４では液晶表示パネル１５の表示面（ＸＹ面）に対して垂直に示されているが、実際には、液晶表示パネル１５の表示面に対して傾斜している（図３参照）。
【００３８】
図４に示すように、アイボックス３の中心３１に集光する主光線４１は、拡散シート１３の中心から出射され、フィールドレンズ１４を介して液晶表示パネル１５の面内の各点を通った光線である。なお、フィールドレンズ１４を透過した光線は、図４では平行光として示しているが、実際には図５に符号４３で示すように角度を持って液晶表示パネル１５から出射される。
【００３９】
本実施の形態では、フィールドレンズ１４の偏心量（図３参照）および曲率、並びに投写光学系２の光学特性（例えばコンバイナ２１である凹面ミラーの曲率）の設定によって、図４に示すＹＺ面内において、アイボックス３と共役な位置に拡散シート１３を配置している。より具体的には、アイボックス３の面と共役な位置に、拡散シート１３の出射面１３ａを配置している。
【００４０】
なお、「共役な位置」とは、厳密に共役な位置だけでなく、実質的に共役な位置とみなすことができる位置も含む。
【００４１】
このように、拡散シート１３を、ＹＺ面内においてアイボックス３と共役な位置に配置することにより、アイボックス３の中心３１から運転者６が見ると、液晶表示パネル１５の面内の各点は均一な輝度で視認される。すなわち、液晶表示パネル１５の面内の輝度分布を均一化することができる。
【００４２】
図６は、実施の形態１のヘッドアップディスプレイ装置１０の構成要素のＸＺ面内における配置および主光線を示す図である。図６に示したＸＺ面では、複数のＬＥＤ光源１１がＸ方向に並んでいる。そのため、フィールドレンズ１４および投写光学系２の光学特性の設定によってアイボックス３と共役な位置を確保して、その位置に拡散シート１３を配置したとしても、複数のＬＥＤ光源１１から射出された光を全て取り込むことは難しく、光利用効率の低下を招く。そこで、本実施の形態では、拡散シート１３を、ＹＺ面（図４）において、アイボックス３と共役な位置に配置している。
【００４３】
次に、アイボックス３の面内の照度分布の均一性について説明する。図７は、実施の形態１のヘッドアップディスプレイ装置１０の構成要素のＹＺ面内における配置および側光線を示す図である。本明細書では、「側光線」とは、液晶表示パネル１５の中心を通り、アイボックス３の面内の各点に入射する光線を指す。図７には、投写光学系２から出射された側光線を符号４２で示し、照明光学系１内の側光線を符号５２で示す。側光線は、アイボックス３の面内の各点から見た液晶表示パネル１５の中心の輝度（すなわちアイボックス３の面内の照度分布）を考える上で重要である。
【００４４】
液晶表示パネル１５の中心を通ってアイボックス３の面内の各点を通る側光線４２は、図７に示すようにＬＥＤ光源１１の中心から出射されてコリメータレンズ１２によって平行光となり、フィールドレンズ１４によって液晶表示パネル１５の中心に集光された光に含まれる各光線である。ＬＥＤ光源１１は、その出射角の範囲内で均一な光量で光を出射するため、コリメータレンズ１２から出射される平行光の光束断面内の光量分布は均一と考えることができる。
【００４５】
図７に示すように、コリメータレンズ１２から出射された平行光（すなわち光量分布が均一な平行光）が拡散シート１３に入射し、拡散シート１３で拡散された光の一部の成分、例えば平行光に近い光が液晶表示パネル１５の各点、例えば中心に集光し、この光に含まれる各光線がアイボックス３の面内の各点に到達する。このとき、拡散シート１３を透過した光の、拡散シート１３上の位置および拡散光の角度に対する光強度分布は均一とみなすことができる。そのため、アイボックス３の面内の照度分布（より具体的には、アイボックス３に到達する映像光の照度分布）は均一となる。このアイボックス３の面内の照度分布の均一化は、主に、拡散シート１３およびフィールドレンズ１４の構成によって実現される。
【００４６】
なお、図７では、コリメータレンズ１２を透過した光がやや集光しているように図示しているが、このような例に限定されるものではない。コリメータレンズ１２を透過した光の集光状態は、ヘッドアップディスプレイ装置１０のパッケージサイズ等に応じて決まるＬＥＤ光源１１と液晶表示パネル１５との距離を考慮して、コリメータレンズ１２およびフィールドレンズ１４の曲率および屈折率（パワー）によって調整される。
【００４７】
＜実施の形態の効果＞
以上説明したように、本発明の実施の形態１によれば、照明光学系１の拡散シート１３の出射面１３ａをアイボックス３の面と共役な位置に配置したため、アイボックス３から見た液晶表示パネル１５の面内の輝度分布の均一性を向上することができる。
【００４８】
特に、複数のＬＥＤ光源１１を一列に配列し、その配列方向（Ｘ方向）に直交する面（ＹＺ面）において、拡散シート１３の出射面１３ａをアイボックス３の面と共役な位置に配置したため、複数のＬＥＤ光源１１の光を取り込んで光利用効率を向上しながら、液晶表示パネル１５の面内の輝度分布の均一性を向上することができる。
【００４９】
加えて、フィールドレンズ１４により、アイボックス３からはみ出す光の量を抑え、且つ投写光学系２の入射光の光軸２ａと照明光の光軸１ａとを一致させているため、アイボックス３から見た液晶表示パネル１５の高輝度化を実現することができる。
【００５０】
また、例えば特許文献１に開示されているような両凸形状のレンズアレイおよび一対のフィールドレンズを設ける必要がないため、製造コストを増加させることがなく、また、照明光学系１を大型化することもない。
【００５１】
さらに、コリメータレンズ１２から出射された平行光が、拡散シート１３に入射して拡散され、その拡散された光の一部（例えば平行光に近い光）が液晶表示パネル１５の各点（例えば中心）に集光し、その光に含まれる各光線がアイボックス３の面内の各点に到達するようにしたため、アイボックス３の面内における照度分布の均一性を向上することができる。
【００５２】
変形例．
図８は、実施の形態１の変形例によるヘッドアップディスプレイ装置１０Ａを含むヘッドアップディスプレイシステムを示す図である。この変形例では、輝度むらを低減することを目的として、実施の形態１の拡散シート１３に代えて、２つの拡散シート１８，１９を設けている。
【００５３】
拡散シート１８は、入射光を一方向に拡散するレンチキュラーレンズシートであり、ここではコリメータレンズ１２の出射側に配置されている。拡散シート１９は、入射光を等方向に拡散する一般的な拡散シートであり、ここではフィールドレンズ１４と液晶表示パネル１５との間に配置されている。
【００５４】
この変形例では、ＹＺ面内において、アイボックス３の面と共役な位置に、拡散シート１８（レンチキュラーレンズシート）の出射面が配置されている。
【００５５】
この変形例によれば、実施の形態１で説明した各効果に加えて、拡散シート１８，１９を設けたことにより、複数のＬＥＤ光源１１をＸ方向に並べて配置したことに起因する輝度むらを低減することができる。すなわち、アイボックス３から見た液晶表示パネル１５の面内の輝度分布の均一性をさらに向上することができる。
【００５６】
実施の形態２．
図９は、本発明の実施の形態２のヘッドアップディスプレイ装置１０Ｂを含むヘッドアップディスプレイシステムを示す図である。実施の形態２のヘッドアップディスプレイ装置１０Ｂは、投写光学系２Ｂの構成が、実施の形態１のヘッドアップディスプレイ装置１０の投写光学系２と異なる。実施の形態１の投写光学系２はコンバイナ２１（図１）で構成されていたが、実施の形態２の投写光学系２Ｂは、凹面ミラー２２とウインドシールド２３とで構成されている。
【００５７】
ウインドシールド２３は、図２に示した車両８のウインドシールド（フロントウインドウ）８１である。このウインドシールド２３は、例えば、硝子と樹脂とを貼り合わせて構成されている。但し、このような材料に限定されるものではない。
【００５８】
凹面ミラー２２は、例えば、樹脂などで構成された基材の表面にアルミニウムなどのコーティング処理によって反射面を形成したものであるが、このような材料に限定されるものではない。凹面ミラー２２は、実施の形態１のコンバイナ２１のように光を透過する必要がないため、光を全反射する性質を有する。凹面ミラー２２の数量および形状は、上記に限定されるものではない。例えば、凹面ミラーの他に、凸面ミラーまたは平面ミラーを用いてもよく、複数のミラーを用いてもよい。
【００５９】
凹面ミラー２２は、液晶表示パネル１５の映像光をウインドシールド２３に向けて拡大投影し、運転者６（図２）は、ウインドシールド２３の前方に映像（虚像）を視認する。すなわち、ウインドシールド２３は、前景と映像とを重ね合わせるコンバイナとして機能する。これにより、運転者は、少ない視点移動で映像を視認することができる。
【００６０】
照明光学系１および液晶表示パネル１５は、実施の形態１と同様に構成されている。すなわち、照明光学系１の拡散シート１３の出射面１３ａは、ＹＺ面内において、アイボックス３の面に対して共役な位置に配置されている。
【００６１】
本発明の実施の形態２によれば、投写光学系２として凹面ミラー２２とウインドシールド２３とを用いる構成においても、実施の形態１と同様の効果を達成することができる。
【００６２】
なお、実施の形態１の変形例で説明した拡散シート１８，１９（図８）を、実施の形態２の照明光学系１に適用することも可能である。
【００６３】
本発明は、例えば自動車等の車両のヘッドアップディスプレイ装置に利用することができる。また、自動車に限らず、飛行機等の分野でも利用することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１  照明光学系、  １ａ  照明光の光軸、  １０，１０Ａ，１０Ｂ  ヘッドアップディスプレイ装置、  １１  ＬＥＤ光源、  １２  コリメータレンズ、  １３  拡散シート（拡散素子）、  １４  フィールドレンズ、  １５  液晶表示パネル、  １８  拡散シート（第１の拡散素子）、  １９  拡散シート（第２の拡散素子）、  ２，２Ｂ  投写光学系、  ２ａ  投写光学系の入射光の光軸、  ２ｂ  投写光学系の出射光の光軸、  ２１  コンバイナ、  ２２  凹面ミラー、  ２３  ウインドシールド、  ３  アイボックス、  ４１  主光線、  ４２  側光線、  ５１  主光線、  ５２  側光線、  ６  運転者、  ６１  運転者の眼、  ７  虚像、  ８  車両、  ８１  ウインドシールド。
【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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