具体实施方式

以下，使用附图等，详细地说明本发明的实施例。此外，本发明并不限定于以下的说明，能够在本说明书所公开的技术思想的范围内由本领域技术人员进行各种变更以及修正。另外，在用于说明本发明的全图中，对具有相同的功能的结构附加相同的符号，有时省略其重复的说明。

<信息显示装置的第一实施方式>

图1是示出本发明的一个实施例的信息显示装置的周边设备结构的概略结构图，在此，作为其一个例子，特别说明将图像投影到汽车的前窗玻璃的信息显示装置100。

该信息显示装置60是为了在驾驶员的视线53上的本车辆的前方形成虚像V1而将由被投影构件51(在本实施例中，前窗玻璃的内表面)反射的各种信息作为虚像VI(VirtualImage)进行显示的装置(所谓的抬头显示器)。此外，被投影构件51为被投影信息的构件即可，作为最优选的一个例子，与在两张玻璃之间形成有剖面为楔形的中间膜的挡风玻璃不同，可举出在车辆中普遍采用的构造的前窗玻璃。此外，除此之外，也可以为组合器。即，在本实施例的信息显示装置60中，在驾驶员的视线53上的本车辆的前方形成虚像而使驾驶员视觉辨认即可，作为当作虚像进行显示的信息，例如当然还包括车辆信息、由监视摄像机、全景式等摄像机(未图示)摄影到的前景信息。

另外，在信息显示装置60中，设置有投射显示信息的影像光的影像显示装置22，为了校正在由凹面镜40形成显示于该影像显示装置22的影像的虚像时产生的畸变、像差，校正用的光学元件30设置于影像显示装置22与凹面镜40之间。

而且，信息显示装置60具备控制上述影像显示装置22和背光灯21的控制装置80。此外，包括上述影像显示装置22和背光灯21等的光学部件为以下叙述的虚像光学系统，包括使光反射的凹面镜40。另外，在该光学部件中反射的光由被投影构件51反射，而朝向驾驶员的视线53(Eye Box(眼箱)：之后将详细叙述)。

作为上述影像显示装置22，例如除了有具有背光灯的LCD(Liquid CrystalDisplay，液晶显示器)之外，还有自发光的VFD(Vacuum Flourescent Display，真空荧光显示器)等。

另一方面，也可以不由上述影像显示装置22而由投射装置将影像显示于屏幕，由前述凹面镜40形成为虚像并由作为被投影构件的前窗玻璃51反射，而朝向驾驶员的视点53。

作为这样的屏幕，例如也可以由将微透镜配置成2维状的微透镜阵列构成。

在此，为了降低虚像的畸变，凹面镜40的形状可以形成为在图1所示的通常的前窗玻璃51的上部(在与驾驶员的视点的距离相对短的前窗玻璃51的下方光线反射的区域)曲率半径相对变小以使放大率变大，另一方面，在下部(在与驾驶员的视点的距离相对长的前窗玻璃51的上方光线反射的区域)曲率半径相对变大以使放大率变小的形状。另外，通过使影像显示装置22相对于凹面镜的光轴倾斜，校正上述虚像倍率的不同，降低产生的畸变本身，从而也能够实现更良好的校正。

另一方面，乘用车的前窗玻璃51的主体垂直方向的曲率半径Rv与水平方向的曲率半径Rh不同，一般处于Rh>Rv的关系。因此，当将前窗玻璃51理解为反射面时，成为凹面镜的环面。因此，在本实施例的信息显示装置60中，凹面镜40的形状以校正基于前窗玻璃51的形状得到的虚像倍率的方式、即以校正前窗玻璃51的垂直方向与水平方向的曲率半径的不同的方式，形成为在水平方向和垂直方向上不同的平均曲率半径即可。此时，凹面镜40的形状在为相对于光轴对称的球面或者非球面形状(通过后述式2的公式来表示的形状)的情况下，为距光轴的距离r的函数，无法单独地控制位于分离的场所的水平剖面和垂直剖面形状，所以作为通过后述式1的公式来表示的自由曲面，优选校正为从反射镜面的光轴起的面的坐标(x，y)的函数。

此外，图12示出对凹面镜40的自由曲面的系数进行2次微分的曲线图。通过这样构成，能够实现反射镜的屈光度的变动相对于温度变动少的优良的温度特性。

[式1]

[式2]

另外，在影像显示装置22与凹面镜40之间，作为透射型的光学部件，例如配置光学元件30，因而，控制光线向凹面镜40的出射方向，从而在与凹面镜40的形状相匹配地进行失真像差的校正的同时，实现包括因前述前窗玻璃51的水平方向的曲率半径与垂直方向的曲率半径的不同而产生的像散在内的虚像的像差校正。

另外，也可以为了进一步提高像差校正能力，将上述光学元件30设为多片透镜。或者，不配置透镜元件而配置曲面镜，与光路的折返同时地控制光线向凹面镜40入射的入射位置，从而还能够降低失真像差。如以上叙述那样，进而，即使将为了提高像差校正能力而进行了最佳设计的光学元件设置于凹面镜40与影像显示装置22之间，当然也不脱离本发明的技术思想或者范围。进而，使上述光学元件30的光轴方向的厚度变化，从而除了本来的像差校正之外，还能够改变凹面镜40与影像显示装置22的光学距离，使虚像的显示位置从远方连续地变化至接近位置。

另外，也可以通过将影像显示装置22相对于凹面镜40的光轴法线倾斜地配置，从而校正虚像的上下方向的倍率的不同。

另一方面，作为使信息显示装置60的图像质量下降的主要原因，已知从影像显示装置22朝向凹面镜40射出的影像光线由配置于中途的光学元件30的表面、信息显示装置60的框体7的内壁面反射而返回到影像显示装置22，再次反射而与本来的影像光重叠，使图像质量下降。进而，太阳光由凹面镜40反射而侵入到信息显示装置60的框体7的内部，由凹面镜40的端部反射而作为异常光返回到驾驶员的视点53，使视觉辨认性下降。

因此，在本实施例中，优选不仅使防止反射膜形成于光学元件30的表面而抑制反射，而且还以使光学元件30的影像光入射面和出射面中的任意一方或者两方的透镜面形状形成为如上述反射光不聚光到影像显示装置22的一部分那样的形状(例如，使凹面朝向影像显示装置22的形状)的方式，使其面形状具有制约地设计。

接下来，作为影像显示装置22，只要除了为了使来自上述光学元件30的反射光吸收而与液晶面板接近地配置的第一偏光板之外，还将第二偏光板与液晶面板分离地配置，就能够减轻图像质量的下降。另外，液晶面板的背光灯21以使入射到液晶面板(＝影像显示装置)22的光的入射方向效率良好地入射到凹面镜40的入射瞳的方式被控制。此时，只要减小入射到液晶面板的光束的发散角，就能够效率良好地使影像光朝向驾驶员的视点。在将液晶显示元件作为影像源的情况下，关于针对影像的发散角的对比性能，在水平方向显著，只要为±20度以内，就能够得到优良的特性。为了进一步提高对比性能，利用±10度以内的光束即可。

另一方面，作为光源，优选采用产品寿命长的固体光源，进而，设为相对于周围温度的变动的光输出变化少的LED(Light Emitting Diode，电致发光二极管)，设置降低光的发散角的光学单元，进而优选使用PBS(Polarizing Beam Splitter，偏振光分束器)来进行偏振光变换。

在液晶面板(＝影像显示装置)的背光灯21侧(光入射面)以及光学元件30侧(光出射面)配置有偏光板，由此，提高影像光的对比度(特别是，为了确保虚像的明亮度，重要的是提高前窗玻璃处的反射的效率，如果考虑这一点，则优选将S偏振光用作影像光。作为设置于背光灯21侧(光入射面)的偏光板，只要采用偏振光度高的碘系列的偏光板，就能够得到高的对比度。另一方面，根据在光学元件30侧(光出射面)使用染料系列的偏光板，即使在外部光入射的情况下、环境温度高的情况下，也能够得到高的可靠性。

在作为影像显示装置22而使用液晶面板的情况、特别是驾驶员佩戴偏光太阳镜的情况下，产生特定的偏振波被遮挡而无法看到影像的不良状况。为了防止该状况，优选在配置于液晶面板的光学元件30侧的偏光板的光学元件侧配置λ/4板，因而，将与特定的偏振光方向一致的影像光变换为圆偏振光。

控制装置80从导航系统71获取与本车辆行驶的当前位置对应的道路的限制速度、车道数、设定于导航系统71的本车辆的预定移动路径等各种信息作为前景信息(即，利用上述虚像显示于本车辆的前方的信息)。

驾驶支援ECU72为通过依照作为周边监视装置73的监视结果而检测出的障碍物来控制驱动系统、控制系统，从而实现驾驶支援控制的控制装置，作为驾驶支援控制，例如包括巡航控制、自适应巡航控制、防撞安全、车道保持辅助等公知技术。

周边监视装置73为监视本车辆的周边的状况的装置，作为一个例子，为根据对本车辆的周边进行摄影而得到的图像来检测存在于本车辆的周边的物体的摄像机、根据收发探测波的结果来检测存在于本车辆的周边的物体的探测装置等。

驾驶员监视系统74利用设置于驾驶座的前方等的摄像机(各种传感器的一部分)监视驾驶过程中的驾驶员的表情，判断健康状态、精神状态等对驾驶是否有影响，针对结果而利用驾驶支援ECU进行汽车的驾驶控制，从而进行安全驾驶的支援。另外为了探测驾驶员的健康状态，可以对驾驶座(未图示)设置感知脉搏、呼吸率、体温的传感器，利用前述摄像机也能够通过软件处理来得到同样的感知功能。进而，将打盹等也一并进行探测，从而不仅能够实现更高精度的安全驾驶的支援，而且还能够用作用于为了将HUD的影像显示于最佳位置而检测驾驶员的视线的位置的单元。

控制装置80获取来自这样的驾驶支援ECU72的信息(例如，直至先行车辆为止的距离以及先行车辆的方位、存在障碍物、标识的位置等)作为前景信息。进而，点火(IG)信号以及本车状态信息被输入到控制装置80。这些信息中的本车状态信息是指作为车辆信息而获取的信息，例如包括内燃机的燃料的剩余量、冷却水的温度等的表示成为预先规定的异常状态的警告信息。另外，还包括方向指示器的操作结果、本车辆的行驶速度以及换挡位置信息等。以上叙述的控制装置80当被输入点火信号时启动。以上为本申请实施例的信息显示装置整体系统的说明。

图2是示出构成信息显示装置60的主要构造部件的配置和搭载于汽车的状态的构造图。在信息显示装置60的内部，利用影像显示装置22与影像信号相匹配地调制背光灯装置21的光，显示影像。投射该显示影像，通过凹面镜40的放大作用，在规定的位置处得到虚像。在凹面镜40与影像显示装置22之间配置光学元件30，校正虚像的畸变和产生的像差。为了防止太阳光通过前窗玻璃而从凹面镜聚光到影像显示装置22以及为了提高对比性能而配置有具有S偏振光透射特性的偏光板4。影像显示装置22和凹面镜40为正对地配置的方式，凹面镜40的反射面形状、光学元件30的形状若采用设计自由度大的自由曲面形状，则能够良好地校正所得到的虚像的畸变、像差。

<虚像光学系统的实施方式>

接下来，以下说明虚像光学系统以及影像显示装置的进一步的详细内容。

在汽车主体的驾驶座前部存在作为被投影构件51的前窗玻璃。此外，根据汽车的类型不同，该前窗玻璃相对于车体的倾斜角度不同。进而，发明者们为了实现最佳的虚像光学系统，还调查了该曲率半径。其结果，关于前窗玻璃判明：如图2所示，与汽车的接地面平行的水平方向的曲率半径Rh和与水平轴正交的垂直方向的曲率半径Rv不同，在Rh与Rv之间，一般存在下述关系。

Rh>Rv

另外，还判明该曲率半径不同、即Rh相对于Rv处于1.5倍至2.5倍的范围的情形较多。

接下来，发明者们还就前窗玻璃的倾斜角度调查了市售品。其结果，根据车型不同而也不同，其中，轻型汽车、1厢类型为20度～30度，轿车类型为30度～40度，运动类型为40度以上。因而，在本实施例中，考虑了前窗玻璃的与汽车的接地面平行的水平方向的曲率半径Rh和与水平轴正交的垂直方向的曲率半径Rv的不同以及前窗玻璃的倾斜角而进行了虚像光学系统的设计。

更详细而言，作为被投影构件的前窗玻璃的水平曲率半径Rh与垂直曲率半径Rv大不相同，所以将相对于光轴(Z轴)具有相对于前窗玻璃的水平轴以及与该轴垂直的轴非轴对称的形状的光学元件30和具有偏心非球面或者自由曲面形状的反射镜设置于虚像光学系统内，从而实现良好的像差校正。此外，这些光学元件和反射镜能够通过使用模具对塑料基材进行注入成形而容易地得到。

<信息显示装置的第二实施方式>

图3是示出代替上述实施方式的结构而将利用光路折返镜42降低组件容积的抬头显示器装置配置于仪表板后方而安装于汽车的状态的侧视图。通过凹面镜40的作用而在规定的位置处得到影像显示装置22上的显示影像的虚像。为了在远方得到倍率高、畸变小且良好地进行了像差校正的虚像，在影像显示装置22与凹面镜40之间配置像差校正用的光学元件30。此外，关于其它结构、动作，与上述大致相同，在此省略其说明。

<塑料制反射镜的实用上的课题>

前述凹面镜40的反射面形状采用设计自由度大的自由曲面形状。针对设计形状为了得到高精度的整形形状，对塑料原材料进行注塑成形而形成。然而，塑料原材料不仅因使用温度而产生膨胀及收缩，而且还因吸湿而膨胀，反射面(反射镜)的形状发生变化。因此，以往，使用了作为材料成本高的超低吸湿材料的环烯烃聚合物、环烯烃共聚物。

因而，发明者们要求即使使用廉价的低吸湿材料(例如聚碳酸酯)也抑制吸湿的技术手段和即使环境温度发生变动而反射镜面形状发生变化光学性能也不易发生变化的反射镜形状。

图4示出了上述凹面镜40的外观形状，另外，图5示出了其主视图、侧视图、仰视图。凹面镜40如已经叙述那样，对塑料原材料进行注塑成形而形成，关于塑料原材料的凹面镜的厚度t，除了需要考虑所需的机械强度之外，还需要考虑塑料的流动性，所以根据凹面镜的外形尺寸来决定。例如如果宽度W为180mm、高度h为80mm左右，则厚度t设为3～5mm，如果宽度W为300mm、高度h为160mm，则厚度t设为5～7mm左右即可。另外，只要与形成反射膜的面(反射面)对置的面的面形状形成为与反射面相同的形状而形成镜面，则反射镜整体的壁厚均匀，树脂的流动性增加，成形性提高。

需要以能够与驾驶员的眼睛的高度相匹配地使虚像的生成位置上下移动的方式使反射镜40旋转。因此，在凹面镜的侧面设置有与反射面的光轴垂直的旋转轴。

发明者们为了防止该反射镜40的塑料吸湿，利用溅射装置使反射膜(Al合金)和增强反射膜形成于反射镜表面，作为保护膜而使Al合金形成于对置面，将该反射镜40以在高温及高湿环境下(例如70℃、70％RH)下安装于抬头显示器装置的状态放置。以下示出其结果。

图6(a)是示出放置1200小时后的反射面的状态的照片，以该图下端的窗孔(gate)部分和模件隔断部为起点，产生了反射膜的脱落(在照片中发白的部分)。图6(b)是图6(a)的脱落部分((1)、(2)、(3))和正常部分((4))的放大照片。从这些照片也可明确，水分从切断窗孔的端面、进行了模件隔断的部分侵入，反射膜脱落。

因此，如作为图5(c)的A－A剖面的放大图的图7所示形成如下结构：将以往形成为正交的直线的反射膜形成面和与该反射膜形成面对置的保护膜形成面的端面不形成为直线(平面)而用曲线(曲面)进行连结，由此反射膜与保护膜相互回绕而重叠(图中的重叠形成区域)，从而利用反射膜和保护膜将反射镜基材进行密闭。即，在图的端面(曲面)连结部处，将利用溅射装置形成于曲面上的反射膜与保护膜的延伸面距离(接合面积)进行放大，强化膜间的接合，提高密闭度。特别是，在与反射膜形成面、保护膜形成面垂直的方向上形成有窗孔部的保护膜形成面侧的曲面的上端(向图的最右侧突出的部分)超过该窗孔部而稍微延伸至上方(窗孔偏移量)，由此，确保形成的反射膜与保护膜的重叠形成区域。

关于反射膜形成面，从图5可明确，在反射镜基材的周边端面附近稍微朝向上方弯曲，上述端面(曲面)连结部从该反射膜形成面的顶部朝向保护膜形成面延伸。由此，周边端面处的反射膜形成面与保护膜形成面之间的厚度增加而在反射镜基材的周边部形成镜框状的部分，实现反射镜基材的强度提高。另外，特别是根据由这样的曲面形成的端面(曲面)连结部，使在反射膜形成之后的反射镜40的周边处的反射光不通过该曲面返回到影像显示装置22而再次反射并与影像光重叠、或者不作为异常光而返回到驾驶员的视点53，而还有助于提高信息显示装置60的视觉辨认性。此外，在上述中，将端面连结部设为由曲面形成的端面(曲面)连结部而进行了说明，但本发明当然并不仅限定于此，而即使不由曲面形成，而例如由两个或者两个以上的倾斜面形成，也能够得到同样的效果。

进而，窗孔部分的截断面如图中虚线所示以相对于基材而具有倾斜面的方式被切断，通过这样做，反射膜与保护膜沿着倾斜面相互接合而形成，来自此处的水分的侵入也被阻断，能够得到更高的密闭性能。另外，凹面镜的窗孔的一侧端面与保护膜形成面大致一致。

图8是示出反射镜基材的外观的构造图，只要设置有反射镜旋转轴的两个端面也作为倾斜面来形成反射膜即可。进而，与反射面的端面只要用曲面进行连结，就能够没有边缘部地实现密闭构造。

另一方面，窗孔部如图8所示与和反射面对置的保护膜形成面接近地设置，从而即使根据窗孔截断面的状态而反射膜、保护膜不均匀地被形成而密闭性下降，也能够取得大的沿面距离，所以形成于反射面的反射膜不会脱落。此外，该窗孔部分的截断面也可以与上述同样地，形成为端面(曲面)连结部，这对于本领域技术人员是显然的。

<抬头显示器的实用上的课题>

图9所示的抬头显示器装置利用凹面镜40得到显示于影像显示装置22的影像的放大虚像。为了校正虚像的畸变和产生的像差而将光学元件30配置于影像显示装置22与凹面镜40之间，只要凹面镜40的反射面和光学元件30的透镜面形状形成为自由曲面，校正能力就进一步提高。在光学元件30与凹面镜40之间配置光路折返镜42(上述第二实施方式)，使影像光束折返，从而提高抬头显示器装置的小型化、设置于车体的设置能力。

形成由抬头显示器装置得到的放大虚像的影像光束通过设置于作为主体的框体的一部分的开口部的防眩窗62并由前窗玻璃51反射，朝向驾驶员形成虚像。在以上叙述的结构的抬头显示器装置中，在太阳处于特定的位置的情况下，太阳光通过前窗玻璃51而入射到抬头显示器内部。此时，在按照太阳与抬头显示器装置的相对位置关系将如图9所示的太阳光聚光到影像显示装置22的中央部分的情况下，不易产生装置内部的多个反射所致的杂散光，因光学元件30的表面反射而产生的多重反射与虚像的影像重叠，聚焦、对比性能下降，对图像质量造成恶劣影响。

同样地，在抬头显示器装置中，在太阳处于特定的其它位置的情况下，太阳光通过前窗玻璃51而入射到抬头显示器内部。此时，按照太阳与抬头显示器装置的相对位置关系，如图10所示的太阳光聚光到影像显示装置22的角落部分。该太阳光的一部分在装置内部反射多次，由此而导致的杂散光在光学元件30的端面、反射镜的端面以与临界角接近的角度反射，产生高的反射率的多重反射，与虚像的影像重叠，聚焦、对比性能大幅下降。

因而，发明者们发现通过使端面的形状形成为反射光返回不到影像口侧的斜面、或者形成为曲面，能够减轻由于因上述端面处的反射而产生的多重反射导致的虚像的图像质量下降。确认了光学元件的端面也由于同样的处理而具有同上的效果，在此，以下说明光学元件端面的形状处理。

为了使所入射的太阳光由反射镜端面反射而返回不到虚像侧，使包括光路折返镜42的光学元件的端面形状如图7所示形成为曲面形状或如图8所示形成为倾斜面，使端面处的反射光返回不到虚像侧即可。其中，图7以及图8是反射镜40的端面形状的说明图，而作为减轻端面处的反射光的形状，基本等效，所以可以代替使用。

以上，叙述了适用于具备本发明的各种实施例的图像显示器件的电子装置的面状的光源装置。然而，本发明并不仅限定于上述实施例，包括各种变形例。例如，在上述实施例中，为了易于理解地说明本发明而详细地说明了系统整体，未必限定于具备所说明的所有的结构的例子。另外，能够将某个实施例的结构的一部分置换为其它实施例的结构，另外还能够对某个实施例的结构施加其它实施例的结构。另外，关于各实施例的结构的一部分，能够进行其它结构的追加、删除以及置换。