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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024113607
(43)【公開日】2024-08-22
(54)【発明の名称】画像投影装置
(51)【国際特許分類】
G02B 27/01 20060101AFI20240815BHJP
G02B 5/30 20060101ALI20240815BHJP
G09F 9/00 20060101ALI20240815BHJP
B60K 35/23 20240101ALI20240815BHJP
【ＦＩ】
G02B27/01
G02B5/30
G09F9/00 359
G09F9/00 313
B60K35/00 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023018730
(22)【出願日】2023-02-09
(71)【出願人】
【識別番号】000001133
【氏名又は名称】株式会社小糸製作所
(74)【代理人】
【識別番号】110001667
【氏名又は名称】弁理士法人プロウィン
(72)【発明者】
【氏名】豊嶋 隆延
【テーマコード（参考）】
2H149
2H199
3D344
5G435
【Ｆターム（参考）】
2H149AA17
2H149AB01
2H149DA02
2H149DA12
2H199DA03
2H199DA13
2H199DA14
2H199DA15
2H199DA20
2H199DA23
2H199DA24
2H199DA26
2H199DA30
2H199DA42
2H199DA43
3D344AA21
3D344AB01
3D344AC25
5G435AA00
5G435AA01
5G435BB12
5G435BB19
5G435DD11
5G435FF05
5G435LL17
(57)【要約】
【課題】偏光サングラス等を使用した場合にも視認性を確保することが可能な画像投影装置を提供する。
【解決手段】虚像を表示するための表示部（ＷＳ）に対して投影画像を投影する画像投影装置（１００）であって、画像光（Ｌ１）を照射する画像照射部（１０）と、表示部（ＷＳ）に対して画像光（Ｌ１）を投影画像として投影する投影光学部（２０）と、を備え、投影光学部（２０）から照射される画像光（Ｌ１）は、表示部（ＷＳ）に対するＰ偏光を含んでおり、画像光（Ｌ１）の偏光方向を調整する偏光調整部（３０）を備えている画像投影装置（１００）。
【選択図】図１
【解決手段】虚像を表示するための表示部（ＷＳ）に対して投影画像を投影する画像投影装置（１００）であって、画像光（Ｌ１）を照射する画像照射部（１０）と、表示部（ＷＳ）に対して画像光（Ｌ１）を投影画像として投影する投影光学部（２０）と、を備え、投影光学部（２０）から照射される画像光（Ｌ１）は、表示部（ＷＳ）に対するＰ偏光を含んでおり、画像光（Ｌ１）の偏光方向を調整する偏光調整部（３０）を備えている画像投影装置（１００）。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
虚像を表示するための表示部に対して投影画像を投影する画像投影装置であって、
画像光を照射する画像照射部と、
前記表示部に対して前記画像光を前記投影画像として投影する投影光学部と、を備え、
前記投影光学部から照射される前記画像光は、前記表示部に対するＰ偏光を含んでおり、
前記画像光の偏光方向を調整する偏光調整部を備えていることを特徴とする画像投影装置。
画像光を照射する画像照射部と、
前記表示部に対して前記画像光を前記投影画像として投影する投影光学部と、を備え、
前記投影光学部から照射される前記画像光は、前記表示部に対するＰ偏光を含んでおり、
前記画像光の偏光方向を調整する偏光調整部を備えていることを特徴とする画像投影装置。
【請求項2】
請求項１に記載の画像投影装置であって、
前記偏光調整部は、所定方向の偏光を透過する偏光板であり、
前記所定方向は、前記投影光学部から照射される前記画像光の偏光方向と交差することを特徴とする画像投影装置。
前記偏光調整部は、所定方向の偏光を透過する偏光板であり、
前記所定方向は、前記投影光学部から照射される前記画像光の偏光方向と交差することを特徴とする画像投影装置。
【請求項3】
請求項１に記載の画像投影装置であって、
前記偏光調整部は、入射角度に応じて偏光方向が変更される偏光補償板であることを特徴とする画像投影装置。
前記偏光調整部は、入射角度に応じて偏光方向が変更される偏光補償板であることを特徴とする画像投影装置。
【請求項4】
請求項３に記載の画像投影装置であって、
前記偏光補償板は、湾曲して配置されていることを特徴とする画像投影装置。
前記偏光補償板は、湾曲して配置されていることを特徴とする画像投影装置。
【請求項5】
請求項１に記載の画像投影装置であって、
前記偏光調整部は、前記投影光学部と前記表示部の間に設けられていることを特徴とする画像投影装置。
前記偏光調整部は、前記投影光学部と前記表示部の間に設けられていることを特徴とする画像投影装置。
【請求項6】
請求項１から５の何れか一つに記載の画像投影装置であって、
前記偏光調整部は、前記投影光学部から照射される前記画像光の少なくとも一部において、３０度以内の範囲で偏光方向を調整することを特徴とする画像投影装置。
前記偏光調整部は、前記投影光学部から照射される前記画像光の少なくとも一部において、３０度以内の範囲で偏光方向を調整することを特徴とする画像投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、画像投影装置に関し、特に画像照射部からの照射光を反射して視点に到達させる画像投影装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、車両内に各種情報を表示する装置として、アイコンを点灯表示する計器盤が用いられている。また、表示する情報量の増加とともに、計器盤に画像表示装置を埋め込むことや、計器盤全体を画像表示装置で構成することも提案されている。
【0003】
しかし、計器盤は車両のフロントガラス（ウィンドシールド）より下方に位置しているため、計器盤に表示された情報を運転者が視認するには、運転中に視線を下方に移動させる必要があるため好ましくない。そこで、フロントガラスに画像を投影して、運転者が車両の前方を視認したときに情報を読み取れるようにするヘッドアップディスプレイ（以下ＨＵＤ：Ｈｅａｄ Ｕｐ Ｄｉｓｐｌａｙ）も提案されている（例えば、特許文献１，２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１９－１１９２４８号公報
【特許文献2】特開２０１９－１１９２６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし従来の画像投影装置においては、ウィンドシールドでの光の反射はＰ偏光の成分の反射率が低く、Ｓ偏光の成分の反射率が高いという傾向がある。このため、画像照射部から照射される照射光の偏光方向は、ウィンドシールドに対するＳ偏光となるように設定される。これにより、視点の位置に到達する照射光は、Ｐ偏光を含まないＳ偏光のみの光となる。
【0006】
しかし、外光が強い環境や雪道での走行時には、搭乗者が偏光サングラスを装着してウィンドシールドから外部を視認する場合がある。このとき、車外の物体によって反射された光もＳ偏光であるため、偏光サングラスはＳ偏光をカットしてＰ偏光を透過するように設定されている。したがって、偏光サングラスを装着した搭乗者には、ウィンドシールドで反射された照射光のＳ偏光が偏光サングラスでカットされてしまい、照射光によって結像された画像の視認が困難になるという問題があった。
【0007】
そこで本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、偏光サングラス等を使用した場合にも視認性を確保することが可能な画像投影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】
【0008】
上記課題を解決するために、本発明の画像投影装置は、虚像を表示するための表示部に対して投影画像を投影する画像投影装置であって、画像光を照射する画像照射部と、前記表示部に対して前記画像光を前記投影画像として投影する投影光学部と、を備え、前記投影光学部から照射される前記画像光は、前記表示部に対するＰ偏光を含んでおり、前記画像光の偏光方向を調整する偏光調整部を備えていることを特徴とする。
【0009】
このような本発明の画像投影装置では、偏光調整部で画像光の偏光方向を調整するため、画像光の偏光方向の分布を表示部の曲面形状に応じて適切なものに設定でき、偏光サングラス等を使用した場合にも視認性を確保することが可能となる。
【0010】
また、本発明の一態様では、前記偏光調整部は、所定方向の偏光を透過する偏光板であり、前記所定方向は、前記投影光学部から照射される前記画像光の偏光方向と交差する。
【0011】
また、本発明の一態様では、前記偏光調整部は、入射角度に応じて偏光方向が変更される偏光補償板である。
【0012】
また、本発明の一態様では、前記偏光補償板は、湾曲して配置されている。
【0013】
また、本発明の一態様では、前記偏光調整部は、前記投影光学部と前記表示部の間に設けられている。
【0014】
また、本発明の一態様では、前記偏光調整部は、前記投影光学部から照射される前記画像光の少なくとも一部において、３０度以内の範囲で偏光方向を調整する。
【発明の効果】
【0015】
本発明では、偏光サングラス等を使用した場合にも視認性を確保することが可能な画像投影装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】第１実施形態に係る画像投影装置１００の構成を示す模式図である。
【図2】偏光反射部４０でのＰ偏光とＳ偏光の反射特性の一例を模式的に示すグラフである。
【図3】偏光調整部３０での画像光Ｌ１の入射角度と偏光方向の変化を示す模式図である。
【図4】第２実施形態に係る画像投影装置１１０の構成を示す模式図である。
【図5】第３実施形態に係る画像投影装置１２０の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
（第１実施形態）
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付すものとし、適宜重複した説明は省略する。図１は、本実施形態に係る画像投影装置１００の構成を示す模式図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付すものとし、適宜重複した説明は省略する。図１は、本実施形態に係る画像投影装置１００の構成を示す模式図である。
【0018】
図１に示すように画像投影装置１００は、画像照射部１０と、自由曲面ミラー２０と、偏光調整部３０を備えている。自由曲面ミラー２０は、本発明における投影光学部を構成している。図１中では、画像照射部１０から照射された画像光Ｌ１および太陽光などの外光Ｌ０の代表的な光路を模式的に実線矢印で示している。また、画像投影装置１００の外部には車両のウィンドシールドＷＳおよび偏光反射部４０が設けられており、運転者等は視点ｅの位置から偏光反射部４０を介して画像光Ｌ１による画像を視認する。
【0019】
画像照射部１０は、情報処理部（図示省略）から画像情報を含んだ信号が供給されることで画像情報を含んだ照射光（画像光）Ｌ１を照射する装置である。画像照射部１０から照射された画像光Ｌ１は自由曲面ミラー２０に入射する。画像照射部１０としては、液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置、マイクロＬＥＤ表示装置、ＤＭＤ(Ｄｅｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ－ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ)、レーザ光源を用いたプロジェクター装置等が挙げられる。画像照射部１０から照射される画像光Ｌ１は、図中に両矢印で示したように、ウィンドシールドＷＳに対してＰ偏光となる光を含むように構成されている。画像照射部１０からの画像光Ｌ１が特定方向の偏光である場合には、その偏光面がウィンドシールドＷＳに対してＰ偏光となるように画像照射部１０の表示面の向きを設定する。特定の偏光の画像光Ｌ１を照射する画像照射部１０としては、液晶表示装置、レーザ光源を用いたプロジェクター装置、反射型液晶プロジェクター装置等が挙げられる。
【0020】
自由曲面ミラー２０は、画像照射部１０から照射された画像光Ｌ１が入射し、ウィンドシールドＷＳ方向に反射する鏡である。自由曲面ミラー２０の反射面形状は、曲率が一定ではなく二次元的に変化する自由曲面で構成されている。図１では自由曲面ミラー２０の形状として凹面鏡を示しているが、凸面鏡を用いるとしてもよく、平面鏡を用いるとしてもよい。また、図１では自由曲面ミラー２０で投影光学部を構成した例を示したが、複数枚の反射鏡を用いて画像光Ｌ１を繰り返し反射させてウィンドシールドＷＳに照射するとしてもよい。
【0021】
偏光調整部３０は、画像光Ｌ１の偏光方向を調整する光学部材である。偏光調整部３０の具体的な構成は限定されないが、光の入射角度に応じて偏光方向が変更される偏光補償板を用いることができる。偏光補償板の構成は限定されず、公知の材料および構造のものを用いることができ、一例としては富士フイルム社製ＷＶフィルムやホログラフィック光学素子（ＨＯＥ：Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｌｅｍｅｎｔ）等を用いることができる。
【0022】
図１に示した例では、偏光調整部３０として偏光補償板を用い、偏光補償板を湾曲して配置されている。これにより、照射領域内における画像光Ｌ１の偏光補償板への入射角度が所定の分布を持ち、画像光Ｌ１の偏光方向も照射領域内において所定の分布をもったものとなる。図１では、偏光調整部３０を自由曲面ミラー２０とウィンドシールドＷＳの間に設けた例を示したが、偏光調整部３０を設ける位置は限定されず、自由曲面ミラー２０と画像照射部１０の間であってもよい。画像投影装置１００から投影される画像光Ｌ１の最終的な偏光方向の分布を決定するためには、画像投影装置１００における画像光Ｌ１の出射位置に偏光調整部３０を配置することが好ましい。
【0023】
ウィンドシールドＷＳは、車両の運転席前方に設けられており、車両の外部からの光を視点ｅの方向に対して透過する。また、ウィンドシールドＷＳは車両の外部からの光のうち少なくとも可視光を透過するため、太陽光などの外光Ｌ０が上方から車内に入射した場合にも、外光Ｌ０の一部は自由曲面ミラー２０にまで到達する。また、ウィンドシールドＷＳの内部には偏光反射部４０が設けられている。図１では、簡便化のためにウィンドシールドＷＳの断面形状を平坦な板状として描いているが、実際の車両においては上下方向および左右方向に曲率を有する曲面で構成されている。さらに画像光Ｌ１が投影されるウィンドシールドＷＳの領域は、運転席側とされてウィンドシールドＷＳの左右方向の中央から偏った位置であり、左右非対称な曲面で構成されている。
【0024】
偏光反射部４０は、ウィンドシールドＷＳの内部に設けられた光学部材であり、入射した光のＳ偏光成分の反射率が低く、Ｐ偏光成分の反射率が高い光学特性を有している。図１に示した例では、偏光反射部４０は略平板状のフィルム形状として構成されており、ウィンドシールドＷＳの内部に埋め込まれている。図１では偏光反射部４０をウィンドシールドＷＳの一部に設けた例を示したが、ウィンドシールドＷＳの全面に設けるとしてもよい。
【0025】
図２は、偏光反射部４０でのＰ偏光とＳ偏光の反射特性の一例を模式的に示すグラフである。グラフの横軸は偏光反射部４０の表面に垂直な方向を０度とし、０度から傾斜した角度を入射角度として示している。またグラフの縦軸は、偏光反射部４０の０度方向と光の入射方向を含む面内方向での偏光（Ｐ偏光）の反射率を実線で示し、Ｐ偏光に垂直なＳ偏光の反射率を破線で示している。図２に示すように偏光反射部４０は、ウィンドシールドＷＳに対するＰ偏光の反射率が大きく、Ｓ偏光の反射率が小さい光学特性を有している。また、Ｐ偏光は入射角度が小さいと反射率が小さく、入射角度が増加するにしたがって反射率が増加する。また、図２に示したように偏光反射部４０は、ウィンドシールドＷＳのブリュースター角近傍においてＰ偏光の反射率が７５％以上と高い反射率であり、Ｓ偏光の反射率が１０％程度と低い反射率となっている。図２に示したような光学特性を有する偏光反射部４０としては、３Ｍ社製の偏光反射フィルム（ＷＣＦ－ＰＶＢ）や、特表２００６－５１２６２２号公報に記載されたものを用いることができる。
【0026】
また、図１では表示部としてウィンドシールドＷＳの内部に偏光反射部４０を設けた例を示したが、ウィンドシールドＷＳとは別に表示部としてコンバイナーを用意し、コンバイナーの内部に偏光反射部４０を設け、自由曲面ミラー２０からの光を視点方向に反射するとしてもよい。また、表示部は車両の前方に位置するものに限定されず、搭乗者の視点ｅに対して画像を投影するものであれば側方や後方に配置するとしてもよい。視点ｅは、車両の運転者または搭乗者の目（アイボックス）であり、画像光Ｌ１がアイボックスに入射して網膜に光が到達することで、運転者または搭乗者は結像された虚像を視認する。
【0027】
虚像は、偏光反射部４０で反射された画像光Ｌ１が運転者等の視点（アイボックス）ｅに到達した際に、空間中に結像されたように表示される。虚像が結像される位置は、画像照射部１０から照射された光が、自由曲面ミラー２０および偏光反射部４０で反射された後に視点方向に進行する際の拡がり角度によって決まる。このとき運転者または搭乗者は、ウィンドシールドＷＳよりも遠方の結像位置に虚像が存在するように認識する。ここで、虚像の結像位置は、主として投影光学部の合成焦点距離に依存する。ウィンドシールドＷＳが平坦面ではなく曲面形状であったとしても、曲率半径が自由曲面ミラー２０と比較して大きいため、ウィンドシールドＷＳによる光学的パワーの影響は無視できる程度である。
【0028】
図１に示したように、画像照射部１０からの画像光Ｌ１はウィンドシールドＷＳに対するＰ偏光を含んでおり、自由曲面ミラー２０で反射された画像光Ｌ１もＰ偏光を含んでいる。また、画像光Ｌ１は一部が偏光調整部３０で偏光方向が変更されるが、主としてＰ偏光を含んでいる。したがって、Ｐ偏光を含んだ画像光Ｌ１は偏光調整部３０を透過して偏光反射部４０に到達する。偏光反射部４０は図２に示したようにＰ偏光の反射率が高いため、画像光Ｌ１のＰ偏光成分も良好に反射されて視点ｅに到達する。したがって、虚像はＰ偏光によって投影されるものとなり、搭乗者が偏光サングラスを装着している場合であっても良好に視認することが可能となる。
【0029】
また、ウィンドシールドＷＳに対する画像光Ｌ１の入射角度は、ブリュースター角となるように設定されていることが好ましい。ブリュースター角では、画像光Ｌ１のＰ偏光はウィンドシールドＷＳの表面でほとんど反射されず、ウィンドシールドＷＳを構成するガラス内部に取り込むことができる。図２に示したように、偏光反射部４０は入射角度が５０度近傍のブリュースター角でも高い反射率を有しており、ウィンドシールドＷＳの表面で僅かに反射された画像光Ｌ１の輝度よりも、偏光反射部４０で反射される画像光Ｌ１の輝度のほうが大きくなる。これにより、ウィンドシールドＷＳの表面と偏光反射部４０の両者で画像光Ｌ１のＰ偏光が反射されて、虚像が２重に視認されることを抑制することができる。
【0030】
また図１に示したように、太陽光などの外光Ｌ０はウィンドシールドＷＳの上方から入射する。ここで、車両の外部から入射する外光Ｌ０はあらゆる偏光方向の成分が含まれた無偏光であるが、Ｐ偏光の成分は偏光反射部４０で車両の外部に向けて反射され、Ｓ偏光の成分のみがウィンドシールドＷＳを透過して自由曲面ミラー２０まで到達する。したがって、外光Ｌ０のうちＰ偏光成分は偏光反射部４０でカットされ、画像照射部１０に到達する光量を抑制することができる。これにより、外光Ｌ０が画像照射部１０に到達することによる温度上昇を抑制して、画像照射部１０の劣化を防止することができる。
【0031】
上述したように、ウィンドシールドＷＳは上下方向および左右方向に曲率を有しており、画像光Ｌ１が照射される領域はウィンドシールドＷＳの中央から偏った位置となっている。つまり、ウィンドシールドＷＳの表面および偏光反射部４０への画像光Ｌ１の照射領域内では、面内において傾斜方向が僅かに異なっている。このような傾斜方向が異なる面に対して、偏光方向が全て同じ方向である画像光Ｌ１を投影した場合には、入射位置の傾斜方向に対応して偏光成分が分離され、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分が生じてしまう。このように画像光Ｌ１の入射位置による偏光成分の分離が生じると、Ｓ偏光成分がウィンドシールドＷＳの表面で反射されるとともに、偏光反射部４０で反射されるＰ偏光成分が減少し、２重の虚像が結像されて視認性が悪化してしまう。
【0032】
そこで本実施形態では、偏光調整部３０を湾曲させて配置して、ウィンドシールドＷＳおよび偏光反射部４０の傾斜角度に適した偏光方向となるように、偏光調整部３０を透過する画像光Ｌ１に偏光方向の分布を変更する。ここで、画像光Ｌ１の偏光方向の分布を変更するとは、自由曲面ミラー２０から照射される画像光Ｌ１の少なくとも一部において、３０度以内の範囲で偏光方向を調整することをいう。ウィンドシールドＷＳの形状は車種や個体差によって異なっているため、偏光調整部３０で偏光方向を調整することで車種や個体差に応じた適切な偏光分布の画像光Ｌ１をウィンドシールドＷＳに対して投影することができる。また、画像投影装置１００における画像光Ｌ１の出射位置に偏光調整部３０を設けることで、画像投影装置１００を車両に搭載する組付け工程の最後に、ウィンドシールドＷＳの傾斜方向に対して位置合わせをすることができる。
【0033】
図３は、偏光調整部３０での画像光Ｌ１の入射角度と偏光方向の変化を示す模式図である。本実施形態では図３に示したように、偏光調整部３０として湾曲させた偏光補償板を用いる。図中の矢印は画像光Ｌ１の進行方向を示し、図中の両矢印は画像光Ｌ１における偏光方向を模式的に示している。
【0034】
図３に示したように、偏光調整部３０は偏光補償板が湾曲して配置されているため、画像光Ｌ１の位置によって入射角度が異なるものとなる。画像光Ｌ１のうち偏光補償板に垂直に入射した領域では、偏光補償板を通過した際にもＰ偏光は維持される。このＰ偏光を基準として、他の位置での偏光方向の変換について説明する。偏光補償板の法線方向に対して傾斜角をもって入射した領域では、傾斜角度に応じてＰ偏光成分の一部がＳ偏光成分に変換されて、基準となるＰ偏光方向とは異なるＰ偏光成分とＳ偏光成分を含む偏光方向となる。図３においては、左側に示した位置ではＰ偏光が偏光補償板を通過した後にＰ１＋Ｓ１という偏光方向とされ、右側に示した位置ではＰ２＋Ｓ２という偏光方向とされる。
【0035】
したがって、偏光調整部３０を透過した画像光Ｌ１は、照射される領域の面内における位置によって偏光方向が異なる分布を有するものとなる。この偏光方向の分布は、偏光調整部３０である偏光補償板の光学特性と湾曲形状によって定まる。したがって、画像光Ｌ１の照射領域におけるウィンドシールドＷＳの傾斜方向に対して、偏光補償板の湾曲形状を対応させることで、各位置におけるウィンドシールドＷＳの傾斜方向と画像光Ｌ１の偏光方向を適切に設定することができる。
【0036】
図３に示した例では、偏光補償板に垂直に入射して透過した画像光Ｌ１は、基準となるＰ偏光のみでウィンドシールドＷＳに到達し、ウィンドシールドＷＳの傾斜方向に対してＰ偏光成分のみとなる。この位置では基準となるＰ偏光の方向は、画像光Ｌ１の入射方向とウィンドシールドＷＳの法線方向を含んだ面内の偏光である。
【0037】
偏光補償板に所定の傾斜角度で入射した画像光Ｌ１は、基準となるＰ偏光とは異なるＰ１＋Ｓ１またはＰ２＋Ｓ２いう偏光方向としてウィンドシールドＷＳに到達する。この位置ではウィンドシールドＷＳの法線方向は、基準となるＰ偏光が入射した位置よりも水平方向への傾斜成分を有しており、Ｐ１＋Ｓ１またはＰ２＋Ｓ２いう偏光方向のうちＳ１、Ｓ２の成分を打ち消す方向となっている。したがって、この位置ではウィンドシールドＷＳの法線方向と画像光Ｌ１の偏光方向の関係は、Ｐ１またはＰ２というＰ偏光成分のみとなる。これにより、ウィンドシールドＷＳの表面でのＳ偏光成分の反射は抑制され、Ｐ偏光成分はブリュースター角でウィンドシールドＷＳ内に取り込まれて、偏光反射部４０によって良好に反射される。
【0038】
上述したように、本実施形態の画像投影装置１００では、偏光調整部３０で画像光Ｌ１の偏光方向を調整するため、画像光Ｌ１の偏光方向の分布をウィンドシールドＷＳの曲面形状に応じて適切なものに設定でき、偏光サングラス等を使用した場合にも視認性を確保することが可能となる。
【0039】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図４を用いて説明する。第１実施形態と重複する内容は説明を省略する。図４は、本実施形態に係る画像投影装置１１０の構成を示す模式図である。図４に示すように画像投影装置１１０は、画像照射部１０と、自由曲面ミラー２０と、偏光調整部３０と、二分の一波長板５０を備えている。本実施形態では、二分の一波長板５０を画像照射部１０と自由曲面ミラー２０の間に配置している。
次に、本発明の第２実施形態について図４を用いて説明する。第１実施形態と重複する内容は説明を省略する。図４は、本実施形態に係る画像投影装置１１０の構成を示す模式図である。図４に示すように画像投影装置１１０は、画像照射部１０と、自由曲面ミラー２０と、偏光調整部３０と、二分の一波長板５０を備えている。本実施形態では、二分の一波長板５０を画像照射部１０と自由曲面ミラー２０の間に配置している。
【0040】
二分の一波長板５０は、照射光（画像光）Ｌ１の光路上に配置され、互いに直交するファスト軸とスロー軸において、二分の一波長だけ位相差を生じさせる光学部材である。また、二分の一波長板５０のファスト軸は、画像光Ｌ１のＳ偏光成分およびＰ偏光成分とそれぞれ４５度異なるように配置されている。
【0041】
図４に示したように、本実施形態の画像投影装置１１０では、画像照射部１０からの画像光Ｌ１はウィンドシールドＷＳに対するＳ偏光とされている。二分の一波長板５０では、Ｓ偏光の偏光方向とファスト軸が４５度異なっているため、二分の一波長板５０を透過した画像光Ｌ１はＰ偏光となる。
【0042】
二分の一波長板５０でＰ偏光に変換された画像光Ｌ１は、自由曲面ミラー２０で反射されて偏光調整部３０を透過して、ウィンドシールドＷＳに対して投影される。上述したように偏光調整部３０を透過した画像光Ｌ１は、図４に示したように照射領域内で偏光方向の分布を有するように変換されてウィンドシールドＷＳに到達する。したがって、ウィンドシールドＷＳの各位置における水平方向への傾斜角度によって、画像光Ｌ１に含まれるＳ偏光成分が打ち消される。
【0043】
本実施形態の画像投影装置１１０でも、偏光調整部３０で画像光Ｌ１の偏光方向を調整するため、画像光Ｌ１の偏光方向の分布をウィンドシールドＷＳの曲面形状に応じて適切なものに設定でき、偏光サングラス等を使用した場合にも視認性を確保することが可能となる。
【0044】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図５を用いて説明する。第１実施形態と重複する内容は説明を省略する。図５は、本実施形態に係る画像投影装置１２０の構成を示す模式図である。図５に示すように画像投影装置１２０は、画像照射部１０と、自由曲面ミラー２０と、偏光調整部３０と、二分の一波長板５０を備えている。本実施形態では、二分の一波長板５０を自由曲面ミラー２０と偏光調整部３０の間に配置している。
次に、本発明の第３実施形態について図５を用いて説明する。第１実施形態と重複する内容は説明を省略する。図５は、本実施形態に係る画像投影装置１２０の構成を示す模式図である。図５に示すように画像投影装置１２０は、画像照射部１０と、自由曲面ミラー２０と、偏光調整部３０と、二分の一波長板５０を備えている。本実施形態では、二分の一波長板５０を自由曲面ミラー２０と偏光調整部３０の間に配置している。
【0045】
図５に示したように、本実施形態の画像投影装置１２０では、画像照射部１０からの画像光Ｌ１はウィンドシールドＷＳに対するＳ偏光とされている。Ｓ偏光の画像光Ｌ１は自由曲面ミラー２０で反射されて二分の一波長板５０に到達する。二分の一波長板５０では、Ｓ偏光の偏光方向とファスト軸が４５度異なっているため、二分の一波長板５０を透過した画像光Ｌ１はＰ偏光となる。
【0046】
二分の一波長板５０でＰ偏光に変換された画像光Ｌ１は、偏光調整部３０を透過してウィンドシールドＷＳに対して投影される。上述したように偏光調整部３０を透過した画像光Ｌ１は、図５に示したように照射領域内で偏光方向の分布を有するように変換されてウィンドシールドＷＳに到達する。したがって、ウィンドシールドＷＳの各位置における水平方向への傾斜角度によって、画像光Ｌ１に含まれるＳ偏光成分が打ち消される。
【0047】
本実施形態の画像投影装置１２０でも、偏光調整部３０で画像光Ｌ１の偏光方向を調整するため、画像光Ｌ１の偏光方向の分布をウィンドシールドＷＳの曲面形状に応じて適切なものに設定でき、偏光サングラス等を使用した場合にも視認性を確保することが可能となる。
【0048】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について説明する。第１実施形態と重複する内容は説明を省略する。第１実施形態から第３実施形態では、偏光調整部３０として偏光補償板を用いた例を示したが、所定方向の偏光を透過する偏光板を偏光調整部３０として用いるとしてもよい。
次に、本発明の第４実施形態について説明する。第１実施形態と重複する内容は説明を省略する。第１実施形態から第３実施形態では、偏光調整部３０として偏光補償板を用いた例を示したが、所定方向の偏光を透過する偏光板を偏光調整部３０として用いるとしてもよい。
【0049】
一例としては、画像照射部１０から所定方向の偏光で画像光Ｌ１を照射するが、車種や製造誤差によってウィンドシールドＷＳの傾斜方向が画像光Ｌ１の偏光方向と一致していない場合を想定する。この場合には、ウィンドシールドＷＳに到達した画像光Ｌ１は、傾斜方向に対応したＰ偏光成分とＳ偏光成分が含まれてしまう。これにより、ウィンドシールドＷＳ表面で反射されるＳ偏光と偏光反射部４０で反射されるＰ偏光で、虚像の２重結像が生じて視認性が低下する。
【0050】
そこで、偏光調整部３０である偏光板が透過する偏光方向をウィンドシールドＷＳの傾斜に対応させて配置することで、ウィンドシールドＷＳの傾斜方向におけるＳ偏光成分をカットする。これにより、ウィンドシールドＷＳに到達する画像光Ｌ１は、ウィンドシールドＷＳの傾斜方向に対してＰ偏光となり、虚像の２重結像を抑制して視認性を向上させることができる。
【0051】
偏光板と画像光Ｌ１の偏光方向の角度差が３０度よりも大きい場合には、偏光板を透過する画像光Ｌ１の光量が低下して虚像の輝度が低下してしまう。したがって、偏光調整部３０である偏光板が透過する偏光方向と、画像照射部１０が照射した画像光Ｌ１の偏光方向の角度差は、３０度以内の範囲であることが好ましい。
【0052】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0053】
１００，１１０，１２０…画像投影装置
１０…画像照射部
２０…自由曲面ミラー（投影光学部）
３０…偏光調整部
４０…偏光反射部
５０…二分の一波長板
１０…画像照射部
２０…自由曲面ミラー（投影光学部）
３０…偏光調整部
４０…偏光反射部
５０…二分の一波長板
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】