(57)【要約】【課題】  画像形状に歪みを生じさせることなく、虚像表示に重なる外光の正反射を抑えて、虚像の視認性を向上させたヘッドアップディスプレイ装置およびこのヘッドアップディスプレイ装置に用いられる画像表示装置を提供する。【解決手段】  ヘッドアップディスプレイ装置１０に搭載される画像表示装置１５について、表示光を出射する画像表示素子３５と、受光面側で受光した表示光を拡散光として出射面側から出射する拡散部材２１と、画像表示素子３５と拡散部材２１との間に配され、画像表示素子３５から出射された表示光を偏向する光偏向手段２２とを備え、画像表示素子３５の画像表示面と拡散部材２１の出射面が平行で、かつ光偏向手段２２により偏向された後の表示光の光軸に対して拡散部材２１の出射面の法線Ｎが傾いた状態に、画像表示素子３５、拡散部材２１、および光偏向手段２２が配されたものとする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察者と対向する画像反射面において画像の表示光を前記観察者側に反射させ、前記観察者に対して前記画像反射面越しに前記画像を虚像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、
前記表示光を出射する画像表示素子と、
受光面側で受光した前記表示光を拡散光として出射面側から出射する拡散部材と、
前記画像表示素子と前記拡散部材との間に配され、前記画像表示素子から出射された前記表示光を偏向する光偏向手段とを備え、
前記画像表示素子の画像表示面と前記拡散部材の前記出射面が平行で、かつ前記光偏向手段により偏向された後の前記表示光の光軸に対して前記拡散部材の前記出射面の法線が傾いた状態に、前記画像表示素子、前記拡散部材、および前記光偏向手段が配されている
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】
前記光偏向手段として、前記画像表示素子と前記拡散部材との間に、前記画像表示素子から出射された前記表示光を偏向して前記拡散部材に投写する投写光学系を備え、
さらに、前記画像表示素子の表示可能領域の中心位置と前記拡散部材の表示可能領域の中心位置が、前記投写光学系の光軸を挟んで互いに反対側に配置された状態に、前記画像表示素子、前記拡散部材、および前記投写光学系が配されている
請求項１記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項３】
前記光偏向手段として、前記画像表示素子と前記拡散部材との間に、前記画像表示素子から出射された前記表示光を偏向して前記拡散部材に投写する投写光学系を備え、
該投写光学系が、中間像を形成し、該中間像を挟んで前記画像表示素子側の前群と前記拡散部材側の後群とで光軸が異なるものであり、
さらに、前記画像表示素子の表示可能領域の中心位置と前記拡散部材の表示可能領域の中心位置が、前記後群の光軸を挟んで互いに反対側に配置された状態に、前記画像表示素子、前記拡散部材、および前記投写光学系が配されている
請求項１記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項４】
前記光偏向手段が、受光面側で受光した前記表示光を偏向させて出射面側から出射するフレネルレンズである
請求項１記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項５】
ヘッドアップディスプレイ装置に組み込まれる画像表示装置であって、
表示光を出射する画像表示素子と、
受光面側で受光した前記表示光を拡散光として出射面側から出射する拡散部材と、
前記画像表示素子と前記拡散部材との間に配され、前記画像表示素子から出射された前記表示光を偏向する光偏向手段とを備え、
前記画像表示素子の画像表示面と前記拡散部材の前記出射面が平行で、かつ前記光偏向手段により偏向された後の前記表示光の光軸に対して前記拡散部材の前記出射面の法線が傾いた状態に、前記画像表示素子、前記拡散部材、および前記光偏向手段が配されている
ことを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観察者と対向する画像反射面において画像の表示光を観察者側に反射させ、観察者に対して画像反射面越しに画像を虚像として表示するヘッドアップディスプレイ装置およびこのヘッドアップディスプレイ装置に用いられる画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車等の運転者に対して方向指示、注意喚起、および／または走行速度等の情報を表示する装置として、ヘッドアップディスプレイ装置が知られている。ヘッドアップディスプレイ装置は、表示する画像の虚像をフロントウィンドウまたはコンバイナ等の画像反射面に映し出して、運転者が視界から目をそらすことなく自動車等の運転に必要な情報を認識することができるようにするためのものである。このようなヘッドアップディスプレイ装置として、特許文献１および２が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１１５９０８号公報
【特許文献２】特開２０１４−１４９４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１で記載されているヘッドアップディスプレイ装置では、装置外から入射した太陽光および／または車内照明等の外光が、装置内で反射して虚像を表示している画像反射面に照射されてしまうと、虚像の表示と外光の照射が重なって虚像のコントラストが低下し、虚像が視認しにくくなってしまうという問題がある。
【０００５】
この現象についてより具体的に説明すると、装置内から画像反射面への表示光の光路と正反対の方向から入射する外光が、装置内の画像表示素子の表示面、もしくは表示光の光路中に一旦画像を投影するためのディフューザー等の拡散部材を挿入している場合にはこの拡散部材の出射面で正反射して、装置外へ出射する外光の光路と表示光の光路が重なってしまうと、画像反射面の虚像表示位置に外光が重なって照射されてしまうため、虚像のコントラストが低下して虚像が視認しにくくなってしまう。
【０００６】
このような問題を解消するため、特許文献２では、表示光の光路中において一旦画像を投影するための拡散部材の法線を表示光の光軸に対して一定角度に傾けて配置し、表示光の光軸に沿って拡散部材の出射面に到達する外光を、表示光の光軸に沿った方向とは異なる方向に反射するようにして、装置内で反射した外光が虚像と重なって照射されないようにしている。
【０００７】
しかしながら、特許文献２の装置の様に、画像表示素子から出射された表示光の光軸に対して拡散部材の法線を傾けてしまうと、拡散部材に投影される画像形状に台形歪みが生じてしまうという問題がある。
【０００８】
このような台形歪みは画像処理によって補正することができるが、画像処理によって台形歪みを補正した場合には、虚像を表示するための画像を画像表示素子上でドット・バイ・ドット表示することができなくなったりするため、虚像の表示に際して解像度の低下や鮮鋭度の低下を引き起こしてしまうという問題がある。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、画像形状に歪みを生じさせることなく、虚像表示に重なる外光の正反射を抑えて、虚像の視認性を向上させたヘッドアップディスプレイ装置およびこのヘッドアップディスプレイ装置に用いられる画像表示装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のヘッドアップディスプレイ装置は、観察者と対向する画像反射面において画像の表示光を観察者側に反射させ、観察者に対して画像反射面越しに画像を虚像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、表示光を出射する画像表示素子と、受光面側で受光した表示光を拡散光として出射面側から出射する拡散部材と、画像表示素子と拡散部材との間に配され、画像表示素子から出射された表示光を偏向する光偏向手段とを備え、画像表示素子の画像表示面と拡散部材の出射面が平行で、かつ光偏向手段により偏向された後の表示光の光軸に対して拡散部材の出射面の法線が傾いた状態に、画像表示素子、拡散部材、および光偏向手段が配されていることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明のヘッドアップディスプレイ装置においては、光偏向手段として、画像表示素子と拡散部材との間に、画像表示素子から出射された表示光を偏向して拡散部材に投写する投写光学系を備え、さらに、画像表示素子の表示可能領域の中心位置と拡散部材の表示可能領域の中心位置が、投写光学系の光軸を挟んで互いに反対側に配置された状態に、画像表示素子、拡散部材、および投写光学系が配されているものとしてもよい。
【００１２】
また、光偏向手段として、画像表示素子と拡散部材との間に、画像表示素子から出射された表示光を偏向して拡散部材に投写する投写光学系を備え、投写光学系が、中間像を形成し、中間像を挟んで画像表示素子側の前群と拡散部材側の後群とで光軸が異なるものであり、さらに、画像表示素子の表示可能領域の中心位置と拡散部材の表示可能領域の中心位置が、後群の光軸を挟んで互いに反対側に配置された状態に、画像表示素子、拡散部材、および投写光学系が配されているものとしてもよい。
【００１３】
ここで、「拡散部材の表示可能領域の中心位置」とは、画像表示素子において全白画像を表示した際に、拡散部材上に投影された全白画像領域の中心位置であって、画像表示素子の表示可能領域の中心位置が拡散部材の受光面において投影される位置を意味する。
【００１４】
また、「画像表示素子の表示可能領域の中心位置と拡散部材の表示可能領域の中心位置が、投写光学系（全体または後群）の光軸を挟んで互いに反対側に配置された状態」とは、投写光学系（全体または後群）の光軸の軸方向を基準とした線対称方向に上記２点が配置された状態を意味し、各点から光軸への垂線が交わる位置および／または各点から光軸までの距離については、上記２点で同じである必要はない。なお、画像表示素子と拡散部材との間の表示光の光路中に、ミラーやプリズムのような反射部材が挿入されている場合には、反射部材による光路の折り曲げは考慮せず、反射部材により折り曲げられた光路を折り曲げることなく直線状に展開したときに、上記の状態となることを意味する。
【００１５】
また、光偏向手段は、受光面側で受光した表示光を偏向させて出射面側から出射するフレネルレンズとしてもよい。
【００１６】
本発明の画像表示装置は、ヘッドアップディスプレイ装置に組み込まれる画像表示装置であって、表示光を出射する画像表示素子と、受光面側で受光した表示光を拡散光として出射面側から出射する拡散部材と、画像表示素子と拡散部材との間に配され、画像表示素子から出射された表示光を偏向する光偏向手段とを備え、画像表示素子の画像表示面と拡散部材の出射面が平行で、かつ光偏向手段により偏向された後の表示光の光軸に対して拡散部材の出射面の法線が傾いた状態に、画像表示素子、拡散部材、および光偏向手段が配されていることを特徴とするものである。
【００１７】
なお、上記のヘッドアップディスプレイ装置および画像表示装置において、「画像表示素子の画像表示面と拡散部材の出射面が平行で、かつ光偏向手段により偏向された後の表示光の光軸に対して拡散部材の出射面の法線が傾いた状態」とは、画像表示素子と拡散部材との間の表示光の光路中に、ミラーやプリズムのような反射部材が挿入されている場合には、反射部材による光路の折り曲げは考慮せず、反射部材により折り曲げられた光路を折り曲げることなく直線状に展開したときに、上記の状態となることを意味する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のヘッドアップディスプレイ装置および画像表示装置は、表示光を出射する画像表示素子と、受光面側で受光した表示光を拡散光として出射面側から出射する拡散部材と、画像表示素子と拡散部材との間に配され、画像表示素子から出射された表示光を偏向する光偏向手段とを備え、画像表示素子の画像表示面と拡散部材の出射面が平行で、かつ光偏向手段により偏向された後の表示光の光軸に対して拡散部材の出射面の法線が傾いた状態に、画像表示素子、拡散部材、および光偏向手段を配しているため、画像形状に歪みを生じさせることなく、虚像表示に重なる外光の正反射を抑えて、虚像の視認性を向上させたヘッドアップディスプレイ装置およびこのヘッドアップディスプレイ装置に用いられる画像表示装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかるヘッドアップディスプレイ装置を搭載した自動車の運転席の模式図
【図２】図１に示すヘッドアップディスプレイ装置の概略構成図
【図３】図１に示すヘッドアップディスプレイ装置のプロジェクションユニットの概略構成図
【図４】本発明の第２の実施形態にかかるヘッドアップディスプレイ装置の概略構成図
【図５】図４に示すヘッドアップディスプレイ装置の画像表示装置を他方向から見たときの概略構成図
【図６】本発明の第３の実施形態にかかるヘッドアップディスプレイ装置の概略構成図
【図７】図６に示すヘッドアップディスプレイ装置のプロジェクションユニットの概略構成図
【図８】本発明のその他の実施形態にかかるヘッドアップディスプレイ装置の概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の第１の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施形態にかかるヘッドアップディスプレイ装置を搭載した自動車の運転席の模式図、図２はこのヘッドアップディスプレイ装置の概略構成図である。
【００２１】
図１に示すように、本実施形態のヘッドアップディスプレイ装置１０は、自動車１１のダッシュボード１２内に配置され、装置内から出射した走行速度等の情報を示す画像をフロントウィンドウ（画像反射面）１３で反射させ、運転者（観察者）１４のフロントウィンドウ１３越し前方に虚像Ｖとして拡大表示するものである。
【００２２】
図２に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置１０は、虚像Ｖを表示するための画像表示装置１５と、凹面ミラー１６と、平面ミラー１７とを有し、画像表示装置１５から出射された表示光が、凹面ミラー１６、平面ミラー１７、凹面ミラー１６の順に反射し、
画像表示装置１５と平面ミラー１７の間を通ってフロントウィンドウ１３に到達するように構成されている。
【００２３】
画像表示装置１５は、表示光を出射する画像表示素子としてのＤＭＤ（Digital Micromirror Device）素子３５を備えたプロジェクションユニット２０と、受光面側で受光した表示光を拡散光として出射面側から出射するディフューザー（拡散部材）２１と、ＤＭＤ素子３５とディフューザー２１との間に配され、ＤＭＤ素子３５から出射された表示光を偏向する投写光学系（光偏向手段）２２とを備え、ＤＭＤ素子３５の画像表示面とディフューザー２１の出射面が平行で、かつ投写光学系２２により偏向された後の表示光の光軸に対してディフューザー２１の出射面の法線Ｎが傾いた状態に、ＤＭＤ素子３５、ディフューザー２１、および投写光学系２２が配されたものである。
【００２４】
ここで、「ＤＭＤ素子３５の画像表示面とディフューザー２１の出射面が平行で、かつ投写光学系２２により偏向された後の表示光の光軸に対してディフューザー２１の出射面の法線Ｎが傾いた状態」とは、ＤＭＤ素子３５とディフューザー２１との間の表示光の光路中に、ミラーやプリズムのような反射部材が挿入されている場合には、反射部材による光路の折り曲げは考慮せず、反射部材により折り曲げられた光路を折り曲げることなく直線状に展開したときに、上記の状態となることを意味する。
【００２５】
本実施形態では、ＤＭＤ素子３５は後述のプロジェクションユニット２０内に組み込まれており、プロジェクションユニット２０内の反射部材によってＤＭＤ素子３５から出射された表示光の光路が折り曲げられるように構成されているが、構成を分かり易く示すために、図２では反射部材による光路の折り曲げは考慮せず、反射部材により折り曲げられた光路を折り曲げることなく直線状に展開したときのＤＭＤ素子３５の位置を示している。
【００２６】
ディフューザー２１を介さずに虚像Ｖを投影した場合、虚像Ｖの鮮鋭度は高くなるものの虚像が明確に確認できる瞳位置の範囲が極めて狭い範囲に限られるため、フロントウィンドウ１３に対して運転者１４の頭が動いてしまうと視認性が低下するおそれがあるが、上記の通りディフューザー２１等の拡散部材を介して虚像Ｖを投影することにより、虚像Ｖが明確に確認できる瞳位置の範囲を拡大することができる。
【００２７】
図３に示すように、プロジェクションユニット２０は、赤色（Ｒ）ＬＥＤ光源３０と、緑色（Ｇ）ＬＥＤ光源３１と、青色（Ｂ）ＬＥＤ光源３２と、これらの光源から出射された光を合成するダイクロイックプリズム３３と、ＤＭＤ素子３５と、ダイクロイックプリズム３３から出射されたＲＧＢ光をＤＭＤ素子３５へ導くとともに、ＤＭＤ素子３５で反射した表示光を投写光学系２２へ導くＴＩＲ（Total Internal Reflection）プリズム３４とから構成されている。
【００２８】
投写光学系２２は、ＤＭＤ素子３５から出射された表示光を偏向してディフューザー２１に投写するものである。ＤＭＤ素子３５から出射された直後の表示光の光軸（光偏向手段により偏向させられる前の光軸）に対して投写光学系（光偏向手段）２２の光軸Ｚが平行となるように配置することで、上記表示光をディフューザー（拡散部材）２１に投写した際の画像形状の歪みを最小化することができるため、ＤＭＤ素子３５から出射された直後の表示光の光軸と投写光学系２２の光軸Ｚが平行で、かつＤＭＤ素子３５の表示可能領域の中心位置Ｏとディフューザー２１の表示可能領域の中心位置Ｐが、投写光学系２２の光軸Ｚを挟んで互いに反対側に配置されている。このような配置とすることで、ＤＭＤ素子３５から出射された表示光を、投写光学系２２によってＤＭＤ素子３５側から光軸Ｚを挟んでディフューザー２１側に偏向させることができる。また、ＤＭＤ素子３５から出射された表示光をディフューザー２１に投写した際に、画像形状に歪みを生じさせないようにすることができる。
【００２９】
なお、図２に示す投写光学系２２は概略構成図であって、実際のレンズや絞りの位置、形状、および枚数を示したものではない。この投写光学系２２の構成については、ＤＭＤ素子３５から出射された表示光を偏向してディフューザー２１に投写可能なものであればどのような構成としてもよい。
【００３０】
上記のように構成されたヘッドアップディスプレイ装置１０においては、ＤＭＤ素子３５から出射され投写光学系２２により偏向された後の表示光の光軸に対してディフューザー２１の出射面の法線Ｎが図２中においてγで示す角度に傾いた状態とし、表示光の光軸に沿ってディフューザー２１の出射面に到達する外光が、表示光の光軸に沿った方向とは異なる方向に反射するようにしているため、装置内で反射した外光が虚像と重なって照射されないようにすることができる。さらに、ＤＭＤ素子３５の画像表示面とディフューザー２１の出射面が平行な状態としているため、ディフューザー２１に一旦投影される画像の形状に歪みを生じさせないようにすることができる。そのため、虚像の表示に際して、画像処理による画像形状の補正に起因する解像度の低下や鮮鋭度の低下の問題を発生させないようにすることができる。
【００３１】
次いで、本発明の第２の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図４は本発明の第２の実施形態にかかるヘッドアップディスプレイ装置の概略構成図（Ｙ−Ｚ平面図）、図５は図４に示すヘッドアップディスプレイ装置の画像表示装置を他方向から見たときの概略構成図（Ｘ−Ｚ平面図）である。
【００３２】
第２の実施形態のヘッドアップディスプレイ装置１０は、上記第１の実施形態のヘッドアップディスプレイ装置１０と比較して、画像表示装置１５内の構成のみを変更したものであり、ここでは第１の実施形態のヘッドアップディスプレイ装置１０から変更がない部分についての説明は省略する。
【００３３】
図４に示すように、第２の実施形態のヘッドアップディスプレイ装置１０における画像表示装置１５は、表示光を出射するＤＭＤ素子３５を備えたプロジェクションユニット２０と、受光面側で受光した表示光を拡散光として出射面側から出射するディフューザー２１と、ＤＭＤ素子３５とディフューザー２１との間に配され、ＤＭＤ素子３５から出射された表示光を偏向する光偏向手段２３とを備え、ＤＭＤ素子３５の画像表示面とディフューザー２１の出射面が平行で、かつ光偏向手段２３により偏向された後の表示光の光軸に対してディフューザー２１の出射面の法線Ｎが傾いた状態に、ＤＭＤ素子３５、ディフューザー２１、および光偏向手段２３が配されたものである。
【００３４】
なお、後述の通り、本実施形態では、ＤＭＤ素子３５とディフューザー２１との間の表示光の光路中に反射部材（平面ミラー）を挿入しているが、「ＤＭＤ素子３５の画像表示面とディフューザー２１の出射面が平行で、かつ光偏向手段２３により偏向された後の表示光の光軸に対してディフューザー２１の出射面の法線Ｎが傾いた状態」とは、ＤＭＤ素子３５とディフューザー２１との間の表示光の光路中に、ミラーやプリズムのような反射部材が挿入されている場合には、反射部材による光路の折り曲げは考慮せず、反射部材により折り曲げられた光路を折り曲げることなく直線状に展開したときに、上記の状態となることを意味する。
【００３５】
本実施形態では、ＤＭＤ素子３５はプロジェクションユニット２０内に組み込まれており、プロジェクションユニット２０内の反射部材によってＤＭＤ素子３５から出射された表示光の光路が折り曲げられるように構成されているが、構成を分かり易く示すために、図４および図５ではプロジェクションユニット２０内の反射部材による光路の折り曲げは考慮せず、反射部材により折り曲げられた光路を折り曲げることなく直線状に展開したときのＤＭＤ素子３５の位置を示している。
【００３６】
図４および図５に示すように、光偏向手段２３は、プロジェクションユニット２０側から順に、平面ミラー２３ａ、投写光学系２３ｂ、平面ミラー２３ｃ、および平面ミラー２３ｄで構成されている。
【００３７】
このように、投写光学系２３ｂと３枚の平面ミラー２３ａ、２３ｃ、および２３ｄを組み合わせることで、プロジェクションユニット２０の配置自由度を向上させることができる。さらに、投写光学系２３ｂの光軸Ｚを基準に凹面ミラー１６寄りにプロジェクションユニット２０を配置することで、ヘッドアップディスプレイ装置１０全体の小型化に寄与する。
【００３８】
なお、投写光学系と組み合わせる平面ミラーの枚数は３枚に限定されるものではなく、１枚もしくは複数枚の平面ミラーを組み合わせてもよい。また、プロジェクションユニット２０の配置位置についても上記に限定されるものではない。
【００３９】
このような構成としても、上記第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００４０】
次いで、本発明の第３の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図６は本発明の第３の実施形態にかかるヘッドアップディスプレイ装置の概略構成図、図７は図６に示すヘッドアップディスプレイ装置のプロジェクションユニットの概略構成図である。
【００４１】
第３の実施形態のヘッドアップディスプレイ装置１０は、上記第１の実施形態のヘッドアップディスプレイ装置１０と比較して、プロジェクションユニットおよび投写光学系の構成のみを変更したものであり、ここでは第１の実施形態のヘッドアップディスプレイ装置１０から変更がない部分についての説明は省略する。
【００４２】
図６に示すように、本実施形態の投写光学系は、中間像Ｘを形成し、中間像Ｘを挟んでＤＭＤ素子（画像表示素子）３５側の前群３６とディフューザー（拡散部材）２１側の後群２２ａの２つの群に分かれ、前群３６と後群２２ａの光軸が異なるように構成されている。また、ＤＭＤ素子３５の表示可能領域の中心位置Ｏとディフューザー２１の表示可能領域の中心位置Ｐが、投写光学系の後群２２ａの光軸Ｚを挟んで互いに反対側に配置されている。
【００４３】
また、図７に示すように、本実施形態のプロジェクションユニット２０ａは、図３に示す上記第１の実施形態のプロジェクションユニット２０と比較して、ＴＩＲプリズム３４の前方に投写光学系の前群３６が配置されている点が異なる。
【００４４】
なお、図６および図７に示す投写光学系の前群３６および後群２２ａは概略構成図であって、実際のレンズや絞りや中間像の位置、形状、および枚数を示したものではない。これらの構成については、投写光学系内において中間像を形成し、かつＤＭＤ素子３５から出射された表示光を偏向してディフューザー２１に投写可能なものであればどのような構成としてもよい。
【００４５】
このような構成としても、上記第１の実施形態と同様の効果を奏することができ、さらに下記の通り、本実施形態特有の効果を奏する。
【００４６】
ＤＭＤ素子（画像表示素子）３５とディフューザー（拡散部材）２１の間の投写光学系の一部のレンズのみを偏心(光軸ズレまたはレンズ倒れ)させて光を出射すると、通常はディフューザー２１における投写像が非対称に歪曲され、像面湾曲等の収差への影響が大きくなるため、投写像の歪みが小さいことが望まれる投写光学系には好ましくない。また、このような問題を回避するため、投写光学系において回転非対称レンズや自由曲面レンズを使用すると、コストが増加するため好ましくない。
【００４７】
本実施形態のように、ＤＭＤ素子（画像表示素子）３５とディフューザー（拡散部材）２１の間の投写光学系について、ＤＭＤ素子３５を含むプロジェクションユニット２０ａ内に配置される前群３６とその後段の後群２２ａの２つの群に分け、両者の光軸をずらして配置する場合、前群３６と後群２２ａとの間に中間像Ｘを形成するように構成することで、ＤＭＤ素子３５のみを投写光学系の光軸に対して偏心させる場合と同様に、投写像を対称にでき、収差に与える影響を十分に少なくできる。
【００４８】
また、投写光学系内に中間像Ｘを形成することで、中間像Ｘを形成しない場合と比較して、同じ広角の場合でも中間像Ｘ以降の後群２２ａのレンズ径を小さくできる。ヘッドアップディスプレイ装置では、虚像の表示サイズの拡大が望まれており、それに伴ってＤＭＤ素子（画像表示素子）３５の前面に配置される投写光学系についても広角であることが要求されている。そのため、投写光学系を２つの群に分ける場合には、本実施の形態のように投写光学系内に中間像Ｘを形成するようにし、中間像Ｘを挟んで前群３６と後群２２ａの２つの群に分けることで、所望の広角性能を維持したまま投写光学系を小型化できるため、装置全体の小型化に寄与する。
【００４９】
以上、実施形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。
【００５０】
例えば、画像表示素子は、上記のようなプロジェクションユニットに組み込むものではなく、図８に示すように、有機ＥＬ（Electro Luminescence）パネルまたは直視型ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）パネルのような画像表示素子２４を用いて直接表示光を出射するようにしてもよい。
【００５１】
また、光偏向手段としては、上記のような投写光学系の代わりに、図８に示すように、フレネルレンズ２５を用いてもよい。なお、光偏向手段としてフレネルレンズ２５を用いる場合には、画像表示素子２４の画像表示面に対してフレネルレンズ２５のレンズ面が平行な状態に配置することで、画像表示素子２４から出射された表示光をディフューザー２１に投写した際の画像形状の歪みを最小化することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１０    ヘッドアップディスプレイ装置
１１    自動車
１２    ダッシュボード
１３    フロントウィンドウ
１４    運転者
１５    画像表示装置
２０、２０ａ    プロジェクションユニット
２１    ディフューザー
２２    投写光学系
２２ａ    後群
２３    光偏向手段
２３ａ    平面ミラー
２３ｂ    投写光学系
２３ｃ    平面ミラー
２３ｄ    平面ミラー
２４    画像表示素子
２５    フレネルレンズ
３０    赤色（Ｒ）ＬＥＤ光源
３１    緑色（Ｇ）ＬＥＤ光源
３２    青色（Ｂ）ＬＥＤ光源
３３    ダイクロイックプリズム
３４    ＴＩＲプリズム
３５    ＤＭＤ素子
３６    前群
Ｎ    法線
Ｏ    ＤＭＤ素子の表示可能領域の中心位置
Ｐ    ディフューザーの表示可能領域の中心位置
Ｖ    虚像
Ｘ    中間像
Ｚ    光軸
【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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