JP2019152704A - 表示システム、移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】課題は、光透過部材の外形加工時の形状ずれや、取付時の表示部と光透過部材との位置ずれに対する虚像の輝度の変動を低減できる、表示システム及び移動体を提供することである。【解決手段】表示システム１０は、表示部１１０と、投影部１２０と、光透過部材１３０と、を備える。表示部１１０は、画像を表示する。投影部１２０は、画像を構成する光線を反射部材１０１に向けて反射して反射部材１０１に画像を投影して対象空間４００に虚像３１０を投影する。光透過部材１３０は、板状である。光透過部材１３０は、反射部材１０１と投影部１２０との間にある。光透過部材１３０は、投影部１２０から反射部材１０１に向かう光線の光軸Ｌ１０と直交せずに交差する。光透過部材１３０は、面内位相差よりも大きい厚さ方向位相差を有する。【選択図】 図１

Description

本開示は、一般に、表示システム（Displaying System）及び移動体（Moving Object）に関し、特に対象空間に虚像を投影する表示システム及び表示システムを備える移動体に関する。

特許文献１は、ウインドシールドまたはコンバイナに、防塵カバーを透過した表示光を反射させ、車両の運転席から表示情報を虚像として視認可能に表示する車両用ヘッドアップディスプレイ装置を開示する。特許文献１では、防塵カバーは、圧延されて製造された透光性を備えている。防塵カバーに使用する樹脂性シートの圧延方向と、反射鏡で反射した表示器の虚像における長手方向軸とのなす角度が調整されることによって、虚像の輝度が調整されている。

特開２０１５−３１９２４号公報（特許第６１３１７６６号公報）

特許文献１では、虚像の輝度が圧延方向と長手方向軸とのなす角度に関して９０度周期で変動する。そのため、樹脂性シート（光透過部材）の外形加工時の形状ずれや、取付時の表示器（表示部）と樹脂性シートとの位置ずれ（特に角度ずれ）に対して、虚像の輝度が大きく変動しやすい。

課題は、光透過部材の外形加工時の形状ずれや、取付時の表示部と光透過部材との位置ずれに対する虚像の輝度の変動を低減できる、表示システム及び移動体を提供することである。

本開示の一態様の表示システムは、表示部と、投影部と、光透過部材と、を備える。前記表示部は、画像を表示するように構成される。前記投影部は、前記画像を構成する光を反射部材に向けて反射して前記反射部材に前記画像を投影して対象空間に虚像を投影するように構成される。前記光透過部材は、板状である。前記光透過部材は、前記反射部材と前記投影部との間にある。前記光透過部材は、前記投影部から前記反射部材に向かう前記光の光軸と直交せずに交差する。前記光透過部材は、面内位相差よりも大きい厚さ方向位相差を有する。

本開示の一態様の移動体は、上記表示システムと、移動体本体とを備える。前記移動体本体は、前記反射部材を有する。前記表示システムは、前記移動体本体に搭載される。

本開示の態様は、光透過部材の外形加工時の形状ずれや、取付時の表示部と光透過部材との位置ずれに対する虚像の輝度の変動を低減できる、という効果を奏する。

図１は、一実施形態の表示システムの概念図である。 図２は、上記表示システムを備える移動体（自動車）の概念図である。 図３は、上記表示システムを用いた場合のユーザの視野を示す概念図である。 図４は、上記表示システムの説明図である。 図５は、上記表示システムの光透過部材を透過し、反射部材で反射した光による虚像の輝度の変化を示すグラフである。 図６は、上記表示システムの光透過部材の位相差の角度依存を示すグラフである。 図７は、上記表示システムの光透過部材の位相差の角度依存を示すグラフである。 図８は、上記表示システムの光透過部材の位相差の角度依存を示すグラフである。

１．実施形態
１．１ 概要
図１は、一実施形態の表示システム１０を示す。表示システム１０は、表示部１１０と、投影部１２０と、光透過部材１３０と、を備える。表示部１１０は、画像を表示するように構成される。投影部１２０は、画像を構成する光を反射部材（ウインドシールド）１０１に向けて反射して反射部材１０１に画像を投影して対象空間４００に虚像３１０を投影するように構成される。光透過部材１３０は、反射部材１０１と投影部１２０との間にある。光透過部材１３０は、投影部１２０から反射部材１０１に向かう光の光軸Ｌ１０と直交せずに交差する。光透過部材１３０は、面内位相差よりも大きい厚さ方向位相差を有する。

表示システム１０では、光透過部材１３０が面内位相差よりも大きい厚さ方向位相差を有しているために、光透過部材１３０を通る光は、光透過部材１３０の面内位相差よりも厚さ方向位相差による影響を受けやすくなる。ここで、光透過部材１３０の面内位相差による影響が支配的であれば、光透過部材１３０の厚み軸Ａｚ（図１参照）の周りの回転に対して、虚像３１０の輝度が約９０度の周期で変動する。一方、光透過部材１３０の厚さ方向位相差による影響が支配的であれば、光透過部材１３０の厚み軸Ａｚの周りの回転に対して、虚像３１０の輝度が約１８０度の周期で変動する。そのため、光透過部材１３０の面内位相差が厚さ方向位相差以上である場合に比べれば、光透過部材１３０の外形加工時の形状ずれに対する虚像３１０の輝度の変動を低減できる。形状ずれとは、例えば、光透過部材１３０の遅相軸Ａｘ及び進相軸Ａｙ（図１参照）の実際の方向が所望の方向からずれてしまうことが挙げられる。このような形状ずれは、圧延して面内位相差を持たせた樹脂シートから光透過部材１３０を打ち抜きにより形成する場合に起こり得る。また、取付時の表示部１１０と光透過部材１３０との位置ずれ（光透過部材１３０の厚さ軸Ａｚの周りの回転）に起因する虚像３１０の輝度の変動が低減される。このように、表示システム１０によれば、光透過部材１３０の外形加工時の形状ずれや、取付時の表示部１１０と光透過部材１３０との位置ずれに対する虚像３１０の輝度の変動を低減できる。

１．２ 構成
図２は、移動体としての自動車１００を示す。自動車１００は、移動体本体としての車体１００ａと、車体１００ａに搭載される表示システム１０とを備えている。表示システム１０は、自動車１００において、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：Head-Up Display）として用いられる。特に、表示システム１０は、拡張現実（Augmented Reality：ＡＲ）ＨＵＤである。したがって、表示システム１０は、拡張現実（ＡＲ）技術を利用して、ユーザ２００の視界の前方の風景に虚像３１０を重ねて表示する。

表示システム１０は、自動車１００の車体（移動体本体）１００ａのウインドシールド１０１に下方から画像を投影するように、自動車１００の車室内に設置されている。図２の例では、ウインドシールド１０１の下方のダッシュボード１０２内に、表示システム１０が配置されている。表示システム１０からウインドシールド１０１に画像が投影されると、反射部材としてのウインドシールド１０１で反射された画像がユーザ２００（運転者）に視認される。

表示システム１０によれば、ユーザ２００は、自動車１００の前方（車外）に設定された対象空間４００に投影された虚像３１０を、ウインドシールド１０１越しに視認する。ここでいう「虚像」は、表示システム１０から出射される光がウインドシールド１０１等の反射物にて発散するとき、その発散光によって、実際に物体があるように結ばれる像を意味する。そのため、自動車１００を運転しているユーザ２００は、図３に示すように、自動車１００の前方に広がる実空間に重ねて、表示システム１０にて投影される虚像３１０を見ることができる。したがって、表示システム１０によれば、例えば、車速情報、ナビゲーション情報、歩行者情報、前方車両情報、車線逸脱情報、及び車両コンディション情報等の、種々の運転支援情報を、虚像３１０として表示し、ユーザ２００に視認させることができる。図３では、虚像３１０は、ナビゲーション情報であり、一例として、車線変更を示す矢印を表示している。これにより、ユーザ２００は、ウインドシールド１０１の前方に視線を向けた状態から僅かな視線移動だけで、運転支援情報を視覚的に取得することができる。

表示システム１０では、対象空間４００に形成される虚像３１０は、表示システム１０の光軸５００に交差する仮想面５０１上に形成される。本実施形態では、光軸５００は、自動車１００の前方の対象空間４００において、自動車１００の前方の路面６００に沿っている。そして、虚像３１０が形成される仮想面５０１は、路面６００に対して略垂直である。例えば、路面６００が水平面である場合には、虚像３１０は鉛直面に沿って表示されることになる。なお、虚像３１０が形成される仮想面５０１は、光軸５００に対して傾いていてもよい。光軸５００に対する仮想面５０１の傾きの角度は、特に限定されない。

以下、表示システム１０について更に詳細に説明する。表示システム１０は、図４に示すように、表示部１１０と、投影部１２０と、光透過部材１３０と、を備える。また、表示システム１０は、偏光部材１４０と、赤外線吸収部材１５０と、を備える。

表示部１１０は、画像を表示するように構成される。特に、表示部１１０は、対象空間４００に虚像３１０として投影される画像を表示するために用いられる。表示部１１０は、図１に示すように、画像を表示する表示面１１０ａを有する。本実施形態では、表示面１１０ａは、表示部１１０の一面における長方形の領域である。表示システム１０の小型化の観点からは、表示面１１０ａは表示部１１０の一面のほぼ全体であることが好ましい。本実施形態では、表示部１１０は、液晶ディスプレイである。表示部１１０は、液晶パネルと、液晶パネルのバックライトとして用いられる面光源と、を有する。液晶パネルは、液晶パネルの後側に配置される面光源からの光を選択的に透過させることで、表示部１１０の表示面１１０ａに画像を形成する。本実施形態において、液晶パネルは、面光源からの光のうち所定方向の成分を透過させて表示面１１０ａに画像を形成する。所定方向の成分は、本実施形態では長方形の液晶パネルの長手方向である。つまり、液晶パネルは自身の長手方向に振動する直線偏光のみを透過させる。このような液晶パネルは、一般に、液晶層、液晶層を挟む一対の配向膜、液晶層に電圧を印加するための一対の透明電極、各画素の色を規定するカラーフィルタ、及び、偏光板などを備える。このような液晶パネルの構造は周知のものでよいから、詳細な説明は省略する。

投影部１２０は、対象空間４００に画像（表示部１１０の表示面１１０ａに表示される画像）に対応する虚像３１０を投影するために用いられる。投影部１２０は、表示部１１０の画像を構成する光を反射部材（ウインドシールド）１０１に向けて反射して反射部材１０１に画像を投影して対象空間４００に虚像３１０を投影するように構成される。投影部１２０は、図１に示すように、第１光学部材１２１と、第２光学部材１２２と、を備える。言い換えれば、投影部１２０は、第１光学部材１２１と第２光学部材１２２とからなる光学系である。

第１光学部材１２１は、表示部１１０からの光を第２光学部材１２２に向けて反射するミラーである。第１光学部材１２１は、図１に示すように、画像を構成する光を反射する第１反射面１２１ａを有する。第１反射面１２１ａは、表示面１１０ａよりもサイズが大きい。第１光学部材１２１は、表示部１１０に対して、第１反射面１２１ａに表示部１１０の表示面１１０ａの画像が欠けることなく写るように配置される。本実施形態において、第１反射面１２１ａは凸面である。これにより、表示部１１０の表示面１１０ａに表示された画像からの射出光は、発散角が拡大されて、第２光学部材１２２に入射する。つまり、画像を構成する光は、第１反射面１２１ａで発散されて、第２反射面１２２ａに入射する。なお、第１反射面１２１ａは、球面又は非球面（自由曲面）であってよい。特に、第１反射面１２１ａは、画像の歪みを補正するように設計された非球面であってよい。また、本実施形態では、第１反射面１２１ａは、第１光学部材１２１の一面の一部又は全部の領域である。つまり、第１反射面１２１ａは、第１光学部材１２１の一面において実際に画像を構成する光を反射している領域（有効領域）である。第１光学部材１２１の大きさは、ユーザ２００の視点の位置が想定される範囲（例えばアイボックス）内で移動しても虚像３１０を欠けずに表示できるように設定されることが好ましい。

第２光学部材１２２は、第１光学部材１２１からの光を、ウインドシールド１０１に向けて反射するミラーである。第２光学部材１２２は、表示部１１０の表示面１１０ａに形成される（表示される）画像を、ウインドシールド１０１に投影することで、対象空間４００に虚像３１０を投影する。第２光学部材１２２は、図１に示すように、第１反射面１２１ａで反射された光を反射して対象空間４００に虚像３１０を投影する第２反射面１２２ａを有する。第２反射面１２２ａは、第１反射面１２１ａよりもサイズが大きい。第２光学部材１２２は、第１光学部材１２１に対して、表示部１１０の表示面１１０ａの画像が欠けることなく写るように配置される。本実施形態において、第２反射面１２２ａは凹面である。なお、第２反射面１２２ａは、球面又は非球面（自由曲面）であってよい。特に、第２反射面１２２ａは、画像の歪みを補正するように設計された非球面であってよい。また、本実施形態では、第２反射面１２２ａは、第２光学部材１２２の一面の一部又は全部の領域である。つまり、第２反射面１２２ａは、第２光学部材１２２の一面において実際に画像を構成する光を反射している領域（有効領域）である。第２光学部材１２２の大きさは、ユーザ２００の視点の位置が想定される範囲（例えばアイボックス）内で移動しても虚像３１０を欠けずに表示できるように設定されることが好ましい。

光透過部材１３０は、板状である。光透過部材１３０は、光を複屈折させる性質を有する。つまり、光透過部材１３０は、図１に示すように、光透過部材１３０の表面内において直交する軸である遅相軸Ａｘと進相軸Ａｙとを有している。更に、光透過部材１３０は遅相軸Ａｘと進相軸Ａｙに直交する厚さ軸Ａｚを有している。また、光透過部材１３０は、面内位相差よりも大きい厚さ方向位相差を有する。このように光透過部材１３０が面内位相差よりも大きい厚さ方向位相差を有しているために、光透過部材１３０を通る光は、光透過部材１３０の面内位相差よりも厚さ方向位相差による影響を受けやすくなると考えられる。ここで、光透過部材１３０の面内位相差による影響が支配的であれば、虚像３１０の輝度の変動は約９０°周期となるが、光透過部材１３０の厚さ方向位相差による影響が支配的であれば虚像３１０の輝度の変動は約１８０°周期になる。そのため、光透過部材１３０の面内位相差が厚さ方向位相差以上である場合に比べれば、光透過部材１３０の位置ずれ（光透過部材１３０の厚さ軸Ａｚの周りの回転）に起因する虚像３１０の輝度の変動が低減される。

ここで、光透過部材１３０において、遅相軸Ａｘの方向の屈折率をＮｘ、進相軸Ａｙの方向の屈折率をＮｙ、厚さ軸Ａｚの方向の屈折率をＮｚとし、光透過部材１３０の厚みをｄとする。この場合、面内位相差は、（Ｎｘ−Ｎｙ）×ｄで与えられる。厚さ方向位相差は、｛（Ｎｘ＋Ｎｙ）／２−Ｎｚ｝×ｄで与えられる。本実施形態では、面内位相差及び厚さ方向位相差が更に、以下の条件（１）〜（３）を満たすように、光透過部材１３０の屈折率Ｎｘ，Ｎｙ，Ｎｚが設定されている。すなわち、条件（１）は、面内位相差が表示部１１０の画像を構成する光の波長の４分の１より小さいことである。条件（２）は、厚さ方向位相差が表示部１１０の画像を構成する光の波長の４分の１より大きいことである。条件（３）は、厚さ方向位相差が面内位相差の３倍以上であることである。各条件（１）〜（３）を満たすことで、厚さ方向位相差の影響を面内位相差の影響よりも大きくできて、光透過部材１３０の位置ずれに対する虚像３１０の輝度の変動の更なる低減が期待できる。

このような光透過部材１３０の例としては、透光性樹脂（例えば、ポリカーボネート）の圧延により形成された樹脂シートが挙げられる。一例として、Ｎｘは１．５９０２８、Ｎｙは１．５９０２１、Ｎｚは１．５８９５１、ｄは４２５［μｍ］、である。また、表示部１１０の画像を構成する光の波長は５５０［ｎｍ］を中心とする波長域としている。

光透過部材１３０は、反射部材１０１と投影部１２０との間にある。また、光透過部材１３０は、投影部１２０から反射部材１０１に向かう光の光軸Ｌ１０と直交せずに交差するように配置されている。換言すれば、光軸Ｌ１０は光透過部材１３０の厚み軸Ａｚと平行していない。更に別の言い方をすれば、投影部１２０から反射部材１０１に向かう光の光透過部材１３０への入射角は０ではない。

偏光部材１４０は、板状である。偏光部材１４０は、図４に示すように、投影部１２０と光透過部材１３０との間にある。特に、偏光部材１４０は、光透過部材１３０における第２光学部材１２２側の面にある。偏光部材１４０は、光透過部材１３０を透過して投影部１２０に向かう外光の一部を吸収する性質を有する。これによって、表示部１１０を熱から保護できる。偏光部材１４０は、例えば、楕円偏光を直線偏光に変換する偏光子である。偏光部材１４０は、反射部材１０１に入射する光の量が最大になるように光（投影部１２０からの光）を偏光させる。言い換えれば、偏光部材１４０の透過軸は、光透過部材１３０を透過して反射部材１０１に入射する光の量が最大になる成分を透過させるように設定されている。これによって、表示部１１０を熱から保護しながらも、虚像３１０の輝度の低下を抑制できる。

赤外線吸収部材１５０は、板状である。赤外線吸収部材１５０は、図４に示すように、反射部材１０１と光透過部材１３０との間にある。特に、赤外線吸収部材１５０は、光透過部材１３０における偏光部材１４０とは反対側に配置されている。赤外線吸収部材１５０は、可視光を透過させて赤外線を吸収する性質を有する。これによって、表示部１１０を熱から保護できる。赤外線吸収部材１５０は、赤外線を吸収する１以上の層で構成されている。なお、赤外線吸収部材１５０は、光の偏光に影響を与えないことが好ましい。

更に、表示システム１０は、筐体１６０を備える。筐体１６０は、図４に示すように、表示部１１０と投影部１２０と光透過部材１３０と赤外線吸収部材１５０と偏光部材１４０とを収容する。筐体１６０は、投影部１２０から反射部材１０１に向けて反射された光を通す開口部１６１を有している。光透過部材１３０、偏光部材１４０、及び赤外線吸収部材１５０は、開口部１６１を覆うように配置されている。特に、光透過部材１３０、偏光部材１４０、及び赤外線吸収部材１５０は重ねて配置されている。本実施形態において、筐体１６０は、ダッシュボード１０２内に配置されている。

１．３ 効果
光透過部材１３０の光学的な性質について図５〜図８を参照して説明する。

図５は、光透過部材１３０を透過して反射部材１０１で反射した光による虚像３１０の輝度の変化を示すグラフである。図５のグラフの横軸は、光透過部材１３０の厚さ軸Ａｚに直交する面内における遅相軸Ａｘと光軸Ｌ１０との間の角度［°］を示す。つまり、角度が０度である場合は光軸Ｌ１０と遅相軸Ａｘとが一致し、角度が９０°である場合は光軸Ｌ１０と進相軸Ａｙとが一致する。図５のグラフの縦軸は、光透過部材１３０を透過して反射部材１０１で反射した光による虚像３１０の輝度を示す。図５において、Ｇ１１は、反射部材１０１で反射される光の全成分の輝度を示し、Ｇ１２は、反射部材１０１で反射される光のｐ成分（水平方向に対して直交する方向の偏光成分）の輝度を示す。図５から明らかなように、Ｇ１１及びＧ１２のいずれにおいても、光の輝度は、１８０度周期で変動している。図５のグラフから、光透過部材１３０が面内位相差よりも大きい厚さ方向位相差を有していることで、厚さ方向位相差の影響が面内位相差の影響よりも大きくなることが確認された。よって、光透過部材１３０の面内位相差が厚さ方向位相差以上である場合に比べれば、光透過部材１３０の位置ずれ（光透過部材１３０の厚さ軸Ａｚの周りの回転）に起因する虚像３１０の輝度の変動が低減される。

図６〜図８は、光透過部材の位相差の角度依存を示すグラフである。図６〜図８の縦軸は、光透過部材１３０により生じる位相差［ｎｍ］を示す。図６〜図８の各々において、横軸は、投影部１２０から光透過部材１３０に向かう光の入射角に対応する角度［°］である。ここで、Ｇ２１は、光の入射角が、光透過部材１３０の進相軸Ａｙと厚み軸Ａｚとで定義される入射面内で変化した場合を示す。つまり、Ｇ２１において、入射角は、遅相軸Ａｘの周りの角度である。この場合、光透過部材１３０の厚さ軸Ａｚに直交する面内において、光の光軸Ｌ１０と進相軸Ａｙとは一致している。Ｇ２２は、光の入射角が、光透過部材１３０の遅相軸Ａｘと厚み軸Ａｚとで定義される入射面内で変化した場合を示す。つまり、Ｇ２２において、入射角は、進相軸Ａｙ周りの角度である。この場合、光透過部材１３０の厚さ軸Ａｚに直交する面内において、光の光軸Ｌ１０と遅相軸Ａｘとは一致している。なお、図６〜図８において、面内位相差は７０［ｎｍ］である。図６において、厚さ方向位相差は、面内位相差の１．５倍である。図７において、厚さ方向位相差は、面内位相差の３倍である。図８において、厚さ方向位相差は、面内位相差の４．５倍である。図６〜図８のＧ２１から明らかなように、厚さ方向位相差が面内位相差よりも大きくなるほど、遅相軸Ａｘ周りの入射角の増加に対する位相差の増加の度合いが大きくなる。図６〜図８のＧ２２から明らかなように、厚さ方向位相差が面内位相差よりも大きくなるほど、進相軸Ａｙ周りの入射角の増加に対する位相差の減少の度合いが大きくなる。特に、図６〜図８のＧ２２により、厚さ方向位相差が面内位相差の３倍以上となれば、光透過部材１３０の位相差を面内位相差の半分以下に設定することが可能になる。これにより、光透過部材１３０の位相差の選択範囲を広げることができる。

２．変形例
本開示の実施形態は、上記実施形態に限定されない。上記実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。以下に、上記実施形態の変形例を列挙する。

例えば、表示部１１０に関して、液晶パネルはその長手方向ではなく短手方向や、１５°、２２°、３０°、４５°、６０°などの斜め方向の光の成分を透過させるように構成されていてもよい。また、表示部１１０において、表示面１１０ａは必ずしも長方形でなくても良い。

例えば、投影部１２０に関し、第１光学部材１２１及び第２光学部材１２２の形状は、変更可能である。例えば、第１光学部材１２１において重要なのは、第１反射面１２１ａの形状であり、その他の部位の形状は比較的自由に設定してよい。同様に、第２光学部材１２２において重要なのは、第２反射面１２２ａの形状であり、その他の部位の形状は比較的自由に設定してよい。また、第１反射面１２１ａ及び第２反射面１２２ａの形状は、表示面１１０ａに応じて適宜設定され得る。

例えば、光透過部材１３０の配置方法は、上記の例に限定されない。上記実施形態では、光透過部材１３０では、遅相軸Ａｘが投影部１２０から反射部材１０１に向かう光の光軸（Ｌ１０）に沿っている。この場合、図５のＧ１１からわかるように、光透過部材１３０を透過し反射部材１０１で反射される光の全成分の輝度がピークをとる。よって、裸眼での視認に適した虚像３１０の表示が可能になる。一方、光透過部材１３０では、進相軸Ａｙが投影部１２０から反射部材１０１に向かう光の光軸Ｌ１０に沿っていてもよい。この場合、図５のＧ１２からわかるように、光透過部材１３０を透過し反射部材１０１で反射される光のｐ成分の輝度がピークをとる。一般に、サングラスなどの偏光グラスは、ｐ成分を透過しｓ成分（水平方向の偏光成分）を遮断するものが多い。よって、よって、サングラスなどの偏光グラスでの視認に適した虚像３１０の表示が可能になる。また、光透過部材１３０では、遅相軸Ａｘ及び進相軸Ａｙが投影部１２０から反射部材１０１に向かう光の光軸（Ｌ１０）と４５°で交差してよく、この場合、裸眼と偏光グラス使用時との虚像３１０の輝度の差を低減できる。

例えば、光透過部材１３０は、１枚の樹脂シートではなく重ねられた複数枚の樹脂シートで構成されていてもよい。つまり、光透過部材１３０は、単層構造であっても複層構造であってもよい。光透過部材１３０の材料は、ポリカーボネートに限定されず、アクリルその他の周知の透光性樹脂材料であってよい。

例えば、光透過部材１３０は、必ずしも条件（１）〜（３）の全てを満たしている必要はなく、少なくとも、厚み方向位相差が面内位相差よりも大きければよい。つまり、光透過部材１３０の屈折率Ｎｘ，Ｎｙ，Ｎｚは、（Ｎｘ＋Ｎｙ）／２−Ｎｚ＞Ｎｘ−Ｎｙを満たしてさえいれば、特に限定されない。

例えば、光透過部材１３０の形状は上記の例に限定されない。光透過部材１３０は、必ずしも矩形の板状である必要はなく、円形や矩形以外の多角形の板状であってもよい。更に、光透過部材１３０は、平坦ではなく、湾曲していてもよい。一例として、光透過部材１３０は、筐体１６０の外側を向いた面が凹面となるように湾曲していてよい。これによって、ウインドシールド１０１を透過した太陽光線が光透過部材１３０で反射されてアイボックスに入射する可能性を低減できる。また、光透過部材１３０は必ずしも厚みが一様である必要はない。光透過部材１３０の形状を適宜調整することによって、投影部１２０により生じ得る収差の低減等の光学的な機能を付与することができる。

例えば、光透過部材１３０には表面処理がされていてもよい。表面処理によって、例えば、赤外線を反射する膜、可視光の反射を低減する膜、光透過部材１３０の表面を保護する膜等を形成してもよい。

例えば、偏光部材１４０は必須ではない。

例えば、赤外線吸収部材１５０は投影部１２０と光透過部材１３０の間、投影部１２０と偏光部材１４０の間、光透過部材１３０と偏光部材１４０の間に配置されていてもよい。また赤外線吸収部材１５０は必須ではない。なお、赤外線吸収部材１５０と同等の赤外線を吸収する機能を有する添加剤を光透過部材１３０内に含有させていてもよい。つまり、光透過部材１３０が赤外線吸収部材１５０を兼ねてもよい。

例えば、表示システム１０は、自動車１００の進行方向の前方に設定された対象空間４００に虚像３１０を投影する構成に限らず、例えば、自動車１００の進行方向の側方、後方、又は上方等に虚像３１０を投影してもよい。また、投影部１２０は、中間像を形成するためのリレー光学系を含んでいてもよいし、リレー光学系を含んでいなくてもよい。

例えば、表示システム１０は、自動車１００に用いられるヘッドアップディスプレイに限らず、例えば、二輪車、電車、航空機、建設機械、及び船舶等、自動車１００以外の移動体にも適用可能である。さらに、表示システム１０は、移動体に限らず、例えば、アミューズメント施設で用いられてもよい。

３．態様
上記実施形態及び変形例から明らかなように、本開示は、下記の第１〜第１０の態様を含む。以下では、実施形態との対応関係を明示するためだけに、符号を括弧付きで付している。

第１の態様の表示システム（１０）は、表示部（１１０）と、投影部（１２０）と、光透過部材（１３０）と、を備える。前記表示部（１１０）は、画像を表示するように構成される。前記投影部（１２０）は、前記画像を構成する光を反射部材（１０１）に向けて反射して前記反射部材（１０１）に前記画像を投影して対象空間（４００）に虚像（３１０）を投影するように構成される。前記光透過部材（１３０）は、板状である。前記光透過部材（１３０）は、前記反射部材（１０１）と前記投影部（１２０）との間にある。前記光透過部材（１３０）は、前記投影部（１２０）から前記反射部材（１０１）に向かう前記光の光軸（Ｌ１０）と直交せずに交差する。前記光透過部材（１３０）は、面内位相差よりも大きい厚さ方向位相差を有する。第１の態様によれば、光透過部材（１３０）の外形加工時の形状ずれや、取付時の表示部（１１０）と光透過部材（１３０）との位置ずれに対する虚像（３１０）の輝度の変動を低減できる。

第２の態様の表示システム（１０）は、第１の態様との組み合わせにより実現され得る。第２の態様では、前記面内位相差は、前記表示部（１１０）の前記画像を構成する光の波長の４分の１より小さい。第２の態様によれば、厚さ方向位相差の影響を面内位相差の影響よりも大きくできて、光透過部材（１３０）の位置ずれに対する虚像（３１０）の輝度の変動の更なる低減が期待できる。

第３の態様の表示システム（１０）は、第１又は第２の態様との組み合わせにより実現され得る。第３の態様では、前記厚さ方向位相差は、前記表示部（１１０）の前記画像を構成する光の波長の４分の１より大きい。第３の態様によれば、厚さ方向位相差の影響を面内位相差の影響よりも大きくできて、光透過部材（１３０）の位置ずれに対する虚像（３１０）の輝度の変動の更なる低減が期待できる。

第４の態様の表示システム（１０）は、第１〜第３の態様のいずれか一つとの組み合わせにより実現され得る。第４の態様では、前記厚さ方向位相差は、前記面内位相差の３倍以上である。第４の態様によれば、厚さ方向位相差の影響を面内位相差の影響よりも大きくできて、光透過部材（１３０）の位置ずれに対する虚像（３１０）の輝度の変動の更なる低減が期待できる。

第５の態様の表示システム（１０）は、第１〜第４の態様のいずれか一つとの組み合わせにより実現され得る。第５の態様では、前記表示システム（１０）は、前記投影部（１２０）と前記光透過部材（１３０）との間にあって、前記光透過部材（１３０）を透過して前記投影部（１２０）に向かう外光の一部を吸収する偏光部材（１４０）を更に備える。第５の態様によれば、表示部（１１０）を熱から保護できる。更に、偏光部材（１４０）は、反射部材（１０１）に入射する光の量が最大になるように光（投影部（１２０）からの光）を偏光させてもよい。

第６の態様の表示システム（１０）は、第１〜第５の態様のいずれか一つとの組み合わせにより実現され得る。第６の態様では、前記表示システム（１０）は、前記反射部材（１０１）と前記投影部（１２０）との間にあって、赤外線を吸収する赤外線吸収部材（１５０）を更に備える。第６の態様によれば、表示部（１１０）を熱から保護できる。

第７の態様の表示システム（１０）は、第１〜第６の態様のいずれか一つとの組み合わせにより実現され得る。第７の態様では、前記表示システム（１０）は、前記表示部（１１０）と前記投影部（１２０）とを収容する筐体（１６０）を更に備える。前記筐体（１６０）は、前記投影部（１２０）から前記反射部材（１０１）に向けて反射された前記光を通す開口部（１６１）を有する。前記光透過部材（１３０）は、前記開口部（１６１）を覆う。第７の態様によれば、光透過部材（１３０）を表示部（１１０）及び投影部（１２０）を覆うカバーとして利用できる。

第８の態様の表示システム（１０）は、第１〜第７の態様のいずれか一つとの組み合わせにより実現され得る。第８の態様では、前記光透過部材（１３０）は、湾曲している。第８の態様によれば、虚像（３１０）を視認するユーザに向けて対象空間（４００）からの光を反射する可能性を低減できる。

第９の態様の表示システム（１０）は、第１〜第８の態様のいずれか一つとの組み合わせにより実現され得る。第９の態様では、前記光透過部材（１３０）は、進相軸（Ａｙ）及び遅相軸（Ａｘ）を有する。前記遅相軸（Ａｘ）が、前記投影部（１２０）から前記反射部材（１０１）に向かう前記光の光軸（Ｌ１０）に沿っている。第９の態様によれば、裸眼での視認に適した虚像（３１０）の表示が可能になる。

第１０の態様の表示システム（１０）は、第１〜第８の態様のいずれか一つとの組み合わせにより実現され得る。第１０の態様では、前記光透過部材（１３０）は、進相軸（Ａｙ）及び遅相軸（Ａｘ）を有する。前記進相軸（Ａｙ）が、前記投影部（１２０）から前記反射部材（１０１）に向かう前記光の光軸（Ｌ１０）に沿っている。第１０の態様によれば、サングラスなどの偏光グラスでの視認に適した虚像（３１０）の表示が可能になる。

第１１の態様の移動体（１００）は、第１〜第１０の態様のいずれか一つの表示システム（１０）と、前記反射部材（１０１）を有する移動体本体（１００ａ）と、を備える。前記表示システム（１０）は、前記移動体本体（１００ａ）に搭載される。第１１の態様によれば、光透過部材（１３０）の外形加工時の形状ずれや、取付時の表示部（１１０）と光透過部材（１３０）との位置ずれに対する虚像（３１０）の輝度の変動を低減できる。

１０ 表示システム
１１０ 表示部
１２０ 投影部
１３０ 光透過部材
１４０ 偏光部材
１５０ 赤外線吸収部材
１６０ 筐体
１６１ 開口部
１００ 自動車（移動体）
１００ａ 車体（移動体本体）
１０１ ウインドシールド（反射部材）
３１０ 虚像
４００ 対象空間
Ｌ１０ 光軸
Ａｘ 遅相軸
Ａｙ 進相軸

Claims (11)

1. 画像を表示する表示部と、
   前記画像を構成する光を反射部材に向けて反射して前記反射部材に前記画像を投影して対象空間に虚像を投影する投影部と、
   前記反射部材と前記投影部との間にあって、前記投影部から前記反射部材に向かう前記光の光軸と直交せずに交差し、面内位相差よりも大きい厚さ方向位相差を有する板状の光透過部材と、
   を備える、
   表示システム。
2. 前記面内位相差は、前記表示部の前記画像を構成する光の波長の４分の１より小さい、
   請求項１の表示システム。
3. 前記厚さ方向位相差は、前記表示部の前記画像を構成する光の波長の４分の１より大きい、
   請求項１又は２の表示システム。
4. 前記厚さ方向位相差は、前記面内位相差の３倍以上である、
   請求項１〜３のいずれか一つの表示システム。
5. 前記投影部と前記光透過部材との間にあって、前記光透過部材を透過して前記投影部に向かう外光の一部を吸収する偏光部材を更に備える、
   請求項１〜４のいずれか一つの表示システム。
6. 前記反射部材と前記投影部との間にあって、赤外線を吸収する赤外線吸収部材を更に備える、
   請求項１〜５のいずれか一つの表示システム。
7. 前記表示部と前記投影部とを収容する筐体を更に備え、
   前記筐体は、前記投影部から前記反射部材に向けて反射された前記光を通す開口部を有し、
   前記光透過部材は、前記開口部を覆う、
   請求項１〜６のいずれか一つの表示システム。
8. 前記光透過部材は、湾曲している、
   請求項１〜７のいずれか一つの表示システム。
9. 前記光透過部材は、進相軸及び遅相軸を有し、
   前記遅相軸が、前記投影部から前記反射部材に向かう前記光の光軸に沿っている、
   請求項１〜８のいずれか一つの表示システム。
10. 前記光透過部材は、進相軸及び遅相軸を有し、
    前記進相軸が、前記投影部から前記反射部材に向かう前記光の光軸に沿っている、
    請求項１〜８のいずれか一つの表示システム。
11. 請求項１〜１０のいずれか一つの表示システムと、
    前記反射部材を有する移動体本体と、
    を備え、
    前記表示システムは、前記移動体本体に搭載される、
    移動体。

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