CN109790959A - 光源装置以及平视显示装置 - Google Patents

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light guide
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杉山寿纪
平田浩二
谷津雅彦
国井康彦
金子一臣
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Abstract

提供一种小型且轻量、光利用效率高且通过被模块化能够容易地作为面状光源而利用的光源装置。光源装置(10)具备：光源部，包含多个LED元件(14)；LED准直器(15)，包含各自被配置于多个LED元件(14)各自的发光轴上的多个准直器元件；以及导光体(17)，被配置于LED准直器(15)的出射侧。导光体(17)包含：入射部(171)，具有入射面，该入射面入射来自LED元件(14)的、发光轴上的光；以及出射部(173)，具有出射光的出射面，在入射面或者出射面中的至少一方具有用于实现规定的配光控制的自由曲面形状。

Description

光源装置以及平视显示装置
技术领域
本发明涉及光源装置以及影像显示装置等技术。另外，本发明涉及适合作为车载平视显示器(Head Up Display：HUD)装置等影像显示装置的光源的光源装置。另外，本发明涉及能够用作使用固体发光元件的面状光源以及照明的光源装置。
背景技术
伴随着近年来发光二极管(LED：Light Emitting Diode)等固体发光元件的显著发展，使用该元件作为光源的照明装置作为小型且轻量并且由于低功耗而有利于环境保护的长使用期限的光源，逐渐被广泛用于各种照明器具。
此前，例如根据日本特开2016-33668号公报(专利文件1)，作为投影仪(投影型显示装置)用光源装置，已知结构简单的半导体光源装置，该半导体光源装置是高效率地冷却半导体发光元件并明亮地发光的半导体元件光源装置。
现有技术文献
专利文献
专利文件1：日本特开2016-33668号公报
发明内容
发明所要解决的问题
然而，在上述的现有技术(专利文件1)中所公开的半导体光源装置中，主要通过高效率地冷却半导体发光元件，防止该元件由于短路而无法发挥功能，从而提供高效率且明亮地发光的半导体元件光源装置。另外，为利用与该元件对置地设置的单个或者多个透镜来将该元件的发光聚光的结构。因此，通过现有技术能够提高作为半导体光源的LED的发光效率。然而，难以充分地将发光光束聚光利用，尤其在需要高光量的发光性能的投影仪或者还有HUD装置和车辆用前照灯装置等中，在其光利用效率特性或均匀照明特性方面还不充分，存在各种改善的余地。
于是，本发明的目的在于提供一种小型且轻量并且发光光束的利用效率高的光源装置。
用于解决问题的方案
本发明中的代表性的实施方式为光源装置等，其特征在于具有以下所示的结构。一个实施方式的光源装置具备：光源部，包含产生光的多个半导体光源元件；准直器，包含各自被配置于所述多个半导体光源元件各自的发光轴上的多个准直器元件；以及导光体，被配置于所述准直器的出射侧，所述导光体具有：入射部，具有入射面，该入射面入射来自所述半导体光源元件的所述发光轴上的光；以及出射部，具有出射所述光的出射面，在所述入射面或者所述出射面中的至少一方具有用于实现规定的配光控制的自由曲面形状。
发明的效果
根据本发明中的代表性的实施方式，能够提供一种小型且轻量并且发光光束的利用效率高的光源装置。
附图说明
图1为示出作为应用了本发明的实施例(实施方式1)的光源装置的一个示例的、包含影像显示装置的平视显示装置的整体概观的展开立体图。
图2为示出影像显示装置的内部结构的概观的展开立体图。
图3为示出光源装置的内部结构的一个示例的立体图。
图4为示出构成光源装置的准直器和偏振转换元件的结构和动作的局部放大剖视图。
图5为示出准直器和偏振转换元件的结构的比较例的局部放大剖视图。
图6为示出光源装置的内部结构的其他结构例的立体图。
图7为示出光源装置的合成扩散块的侧视图和将其一部分放大后的局部放大剖视图。
图8为示出构成光源装置的导光体的详情的整体立体图、其剖视图、示出剖面的详情的局部放大剖视图。
图9是为了说明导光体而将反射面和连接面放大示出的示意图。
图10是为了说明导光体而将反射面和连接面放大示出的俯视图及侧视图。
图11为示出导光体的比较例的侧视图。
图12为示出导光体的变形例的侧视图。
图13为示出导光体的其他变形例的侧视图。
图14为示出导光体另一其他变形例的侧视图。
图15为示出利用了功能性散射面的导光体的变形例的侧视图。
图16为包含对功能性散射面进行说明的特性曲线的图。
图17为用于说明功能性散射面的效果的图。
图18为用于说明导光体的加工的一个示例的图。
图19为示出应用了光源装置的影像显示装置的其他示例的影像显示装置的整体外观立体图。
图20为示出更大的液晶显示装置用的导光体的变形例的俯视图及侧视图。
图21为示出上述图20的导光体的变形例的侧视图。
图22为示出在导光体的反射面形成的纹理的具体例的俯视图。
图23为示出组合了导光体的更大型的光源装置的结构的一个示例的整体侧视图。
图24为示出包括具备多个光入射部的导光体的光源装置的结构的一个示例的整体侧视图。
图25为示出通过偏振转换元件形成导光体的结构的一个示例的俯视图及侧视图。
图26为示出从横向观察配备了HUD装置的车辆的驾驶座附近的情况下的概略结构的图，该HUB装置构成为包含本发明的实施方式2的光源装置以及影像显示装置。
图27为示出上述HUD装置的功能块结构的图。
图28为示出比较例的HUD装置的结构概要以及外部光入射的情况下的行为和问题等的说明图。
图29为示出实施方式2的HUD装置的结构概要以及外部光入射的情况下的行为等的说明图。
图30为示出上述影像显示装置以及调整光学系统等的结构概要的图。
图31为示出上述影像显示装置的外观的立体图。
图32为示出上述光源装置的内部结构的一个实施例的立体图。
图33为示出上述光源装置的光源部、LED准直器、偏振转换元件等的结构以及配光的局部放大剖视图。
图34为示出上述偏振转换元件的结构的立体图。
图35为示出相对于上述偏振转换元件的多个LED元件等的配置结构例的俯视图。
图36为示出上述光源装置的多个LED元件等的配置结构例的图。
图37为示出相对于上述光源装置的多个LED元件等的配置结构例的比较例的结构的图。
图38为示出实施方式2的光源装置的多个光源元件(N＝5的情况)的第一实施例的俯视图以及侧视图。
图39为示出实施方式2的光源装置的多个光源元件(N＝6的情况)的第二实施例的俯视图以及侧视图。
图40为示出上述光源装置的导光体的整体详细结构的立体图以及侧视图。
图41为示出上述导光体的反射部的详情的侧视图。
图42为示出实施方式2的光源装置中的配向控制的结构的剖视图。
图43为示出上述光源装置的配光控制板的结构的图。
图44为示出实施方式2的光源装置中的自由曲面的式以及系数的说明图。
图45为示出实施方式2的第一变形例的光源装置以及影像显示装置中的导光体等的概略结构的剖视图。
图46为示出实施方式2的第二变形例的光源装置以及影像显示装置中的导光体等的概略结构的剖视图。
图47为示出实施方式2的第三变形例的光源装置以及影像显示装置的结构的立体图以及局部剖视图。
图48为示出第三变形例中的导光体的整体的立体图。
图49为示出上述导光体的自由曲面的式以及系数的说明图。
图50为示出实施方式2的第四变形例的光源装置以及影像显示装置的结构的立体图。
图51为示出实施方式2的第五变形例的光源装置以及影像显示装置的结构的立体图。
(附图标记说明)
1：平视显示器(HUD)装置；3：挡风玻璃；4：显示区域；5：眼睛；6：视线；7：虚像；10：光源装置；12：LED基板；13：散热器；14：LED元件；15：LED准直器；16b：配向控制板；17：导光体；18b：扩散板；21：偏振转换元件；30：影像显示装置；41、42：反射镜；43：折射元件；50：液晶显示元件；80：壳体；81：开口部；171：入射部；172：反射部；173：出射部。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式进行详细说明。此外，在用于说明实施方式的全部附图中原则上对相同部分附加相同附图标记，省略其重复说明。另外，针对在某图中附加附图标记而说明过的部位，存在在其他附图的说明时以相同的附图标记提及而不再次图示的情况。
(实施方式1)
使用图1～图25，对本发明的一个实施方式(设为实施方式1)的光源装置等进行说明。
[1-1：HUD装置]
图1为将在HUD装置1中应用了以下详述的本发明的实施例(实施方式1)的光源装置的例子作为一个示例而示出的展开立体图。包含本发明的实施例的光源装置的影像显示装置30被安装于作为其框体的外壳155的一部分，在该壳体的内部容纳有凹面镜141以及歪斜校正透镜143等。此外，在上部外壳151的上部面形成有用于向着挡风玻璃(未图示)投射影像光的开口部，该开口部被防眩板152(眩光陷阱，glare trap)覆盖。另外，凹面镜驱动部142包括用于调整上述凹面镜141的位置的电动机等。
对于本领域技术人员而言显而易见的是，在该结构的HUD装置1中，经由显示距离调整机构、镜子驱动部将从上述影像显示装置30出射的影像光投射于车辆的挡风玻璃。另外，也可以调整凹面镜141的角度，来调整将影像投射于挡风玻璃的位置，从而能够在上下方向调整驾驶员看见的虚像的显示位置。此外，对作为虚像显示的内容没有特别限定，例如能够适当显示车辆信息、导航信息、通过未图示的照相机影像(监视照相机、周边查看器等)拍摄到的前方的风景的影像等。
[1-2：影像显示装置]
接下来，以下使用图2对上述的影像显示装置30进行详细说明。例如，影像显示装置30构成为在由塑料等形成的光源装置壳体11的内部容纳后面详述的LED元件、准直器、合成扩散块、导光体等。另外，在影像显示装置30的上部面安装有液晶显示元件(LCD)50，在其一个侧面安装有LED基板12，该LED基板12装配了作为半导体光源的LED元件、其控制电路。此外，在该LED基板12的外侧面安装有用于冷却由上述LED元件以及控制电路产生的热的散热器(散热片)13。
另外，在上述的影像显示装置30中，安装于光源装置壳体11的上部面的液晶显示元件50包括液晶显示面板框架51、安装于该液晶显示面板框架51的液晶显示面板52、还有与该液晶显示面板52电连接的柔性布线基板(FPC)53。
此外，根据以上说明可知，例如，在HUD装置的情况下，根据被嵌入于诸如车辆的仪表板这样的狭小的空间内这样的事实，对于包含构成HUD装置1的、本发明的实施例的光源装置的影像显示装置30，尤其地优选为通过模块化而小型且高效率，能够合适地利用。
[1-3：光学系统]
在图3中，作为容纳于上述影像显示装置30的内部、即光源装置的壳体11内的光学系统的一个示例，示出具备偏振功能的光学系统的结构。即，构成本发明的实施例的光源的多个(在本例中为2个)LED元件14a、14b相对于LED准直器15被安装于规定的位置。
此外，虽然详情后述，但在该LED准直器15的光的出射侧设置有偏振转换元件21，该偏振转换元件21包括相对于LED准直器15的中心轴左右对称地配置的偏振分束器(Polarizing Beam Splitter：PBS)以及相位板等光学构件。而且，在该偏振转换元件21的出射侧设置有矩形形状的合成扩散块16。即，从LED元件14a或者LED元件14b射出的光通过LED准直器15的功用变成平行光而入射于偏振转换元件21，由偏振转换元件21转换为期望的偏振光之后，入射于合成扩散块16。
此外，作为一个示例，如图3所示，在上述合成扩散块16的出射面侧介于第一扩散板18a设置有剖面呈大致三角形的导光体17，在其上部面安装有第二扩散板18b。据此，通过该导光体17的功用，上述LED准直器15的水平光被反射至附图上方，并被引导至上述液晶显示元件50的入射面。此外，此时，利用上述第一扩散板18a以及第二扩散板18b使其强度均匀化。
接下来，以下对构成上述的本发明的实施例的光源装置的主要部件及其各部分的详情进行说明。
[1-4：LED元件、LED准直器]
如图4所示，本发明的实施例的光源装置由形成于LED基板12上的、作为单个或者多个半导体发光元件的LED元件14(14a、14b)和与该LED元件14的发光面对置地配置的LED准直器15构成。此外，LED准直器15例如由聚碳酸酯等耐热性优异且具有透光性的树脂形成，如图4所示，形成为在LED基板12上以LED元件14为中心包围其周围。更具体而言，LED准直器15具有旋转大致抛物剖面得到的圆锥形状的外周面156，且在作为光的入射侧的其顶部形成有具有规定的弯曲面的凹部153，在其大致中央部配置有LED元件14(14a、14b)。此外，形成LED准直器15的圆锥形状的外周面156的抛物面(反射器部)和凹部153的弯曲面一同被设定为从LED元件14(14a、14b)向周边方向出射并通过凹部153内的空气入射于该LED准直器15的内部的光以在该抛物面中全反射的角度的范围内的角度入射。如此，由于通过利用抛物面中的全反射，不需要在LED准直器15的外周面156形成金属的反射膜等工序，因此能够更低价地制造装置。
另外，在LED准直器15的凹部153的中央部形成有具有规定的弯曲面的入射面(透镜面)157，和在对置的面(出射面)154形成的凸状部(透镜面)158一同形成了所谓的具有聚光作用的凸透镜。此外，该凸状部158也可以形成为向平面或者内侧凹陷的凹状的透镜面。即，LED准直器15在其圆锥形状的外形的中央部具有将来自LED准直器15的发光汇聚于出射面侧的聚光透镜的功能，并且在其外周面156(反射器部)也同样地具有将从LED元件14(14a、14b)向周边方向出射的光聚光并引导至出射面侧的功能。
此外，如图4所示，关于上述LED基板12，其表面上的LED元件14(14a、14b)相对于LED准直器15分别以位于其凹部153的中央部的方式被配置并固定。
根据该结构，从LED元件14(14a、14b)发射的光之中、尤其是从其中央部分向着出射光轴(附图的右方向)发射的光被上述的LED准直器15，如附图中以箭头所示，由形成LED准直器15的外形的2个凸透镜面157、158聚光而变成平行光，另外，从其他部分向着周边方向发射的光被形成LED准直器15的圆锥形状的外周面(反射器部)156的抛物面反射，同样地，被聚光而变成平行光。换言之，利用在其中央部构成凸透镜并且在其周边部形成有抛物面的LED准直器15，能够将由LED元件14(14a、14b)产生的光基本上全部作为平行光而提取，能够提高产生的光的利用效率。
另外，在本实施例中，在该LED准直器15的光的出射侧设置有偏振转换元件21，该偏振转换元件21包括偏振分束器以及相位板等光学构件，根据附图可知，这些元件相对于LED准直器15的中心轴(参照附图的单点划线)左右对称地配置。此外，在偏振转换元件21的出射侧设置有矩形形状的合成扩散块16。即，从LED元件14a或者LED元件14b射出的光通过LED准直器15的功用变成平行光而入射于合成扩散块16。
[1-5：比较例]
如此，根据本结构，根据与图5的比较例的比较可知，通过更加薄型且材料使用量的降低从而实现低成本化，能够实现光源装置的小型化。偏振转换元件的薄型化防止被PBS膜反射的光束与透射的光束的光程差的增大，从而不易产生由光程差导致的两者的光束形状的差，因此，尤其在使用了多个光源以及LED准直器的系统中，有效地消除了以光束形状的差异为原因的亮度分布的不均匀性。
[1-6：光学系统]
图6进一步地示出被容纳于上述影像显示装置30的内部、即光源装置的壳体11内的光学系统的其他结构例。即，构成本发明的实施例的光源的多个(在本例中为4个)LED元件14a、14b、14c、14d相对于LED准直器15被安装于规定的位置。
此外，在本实施例中，在该LED准直器15的光的出射侧设置有矩形形状的合成扩散块16，但不设置上述的偏振转换元件21，由此，构成为从LED元件14(14a、14b、14c、14d)射出的光不被偏振，通过LED准直器15的功用变成平行光而入射于合成扩散块16。
进一步地，如图6所示的一个示例，在上述合成扩散块16的出射面侧介于第一扩散板18a设置有剖面呈大致三角形的导光体17，在其上部面安装有第二扩散板18b。据此，通过该导光体17的功用，上述LED准直器15的水平光被反射至附图上方，并被引导至上述液晶显示元件50的入射面。此外，此时，利用上述第一扩散板18a以及第二扩散板18b使其强度均匀化这一点与上述的示例相同。
[1-7：合成扩散块]
接下来，一边参照图7一边对作为上述影像显示装置30的其他结构要素的合成扩散块16进行说明。此外，图7的(a)示出合成扩散块16的侧面，图7的(b)示出将上述合成扩散块16的一部分放大后的局部放大剖面。
根据图7可知，在由丙烯酸等透光性树脂形成的合成扩散块16中，在其出射面以间距S形成有大量的剖面呈大致三角形状的纹理161，通过该纹理161的功用，从LED准直器15出射的光在以下叙述的导光体17的导光体光入射部(面)171的垂直方向扩散。然后，通过上述大致三角形状的纹理161与以下叙述的扩散板18a、18b的相互作用，即使将LED准直器15离散地配置，也能够使从导光体17的导光体光出射部173出射的光的强度分布均匀化。另外，在HUD装置中，关于驾驶员看见的虚像的显示位置，如上所述，虽然能够调整凹面镜141的角度，但是由于通常没有左右位置的调整功能，并且虚像的确认以双眼目视为前提，因此能够目视虚像的区块优选地相对于上下方向在左右方向宽。为了实现上述的结构，将光源装置的配光角的相当于虚像的左右方向的方向设定得比其前后方向宽是有效的。在本结构中，通过利用上述合成扩散块的纹理161进行扩散，将配向角度变宽的方向作为虚像显示的左右方向，从而将能够认识虚像的区块在左右方向变宽。
尤其地，根据上述的纹理161，将光的扩散方向限定于导光体侧面方向，能够进一步地控制侧面方向的扩散性，因此能够使上述第一以及第二扩散板18a、18b的各向同性扩散性变弱，其结果是能够提高光利用效率，实现特性优良的光源装置。此外，在本例中，作为大致三角形状的纹理161的一个示例，示出角度γ＝30度、其形成间距S＝0.5mm的示例。
[1-8：导光体]
接下来，以下一边参照图8一边对构成上述影像显示装置30的导光体17的详情进行说明。此外，该导光体17具有将来自上述的光源装置的、作为平行光从入射面取入的光在内部反射、折射从而引导至期望的方向并且提取为具有期望的面积的面状的光的功能。
图8的(a)为示出该导光体17的整体的立体图，图8的(b)为其剖面，而且，图8的(c)以及(d)为示出剖面的详情的局部放大剖视图。导光体17为由例如丙烯酸等透光性树脂形成为剖面呈大致三角形(图8的(b))的构件，而且，根据图8的(a)可知，具备：导光体光入射部(面)171，介于第一扩散板18a与上述合成扩散块16的出射面对置；形成斜面的导光体光反射部(面)172；以及导光体光出射部(面)173，介于第二扩散板18b与上述液晶显示元件50的液晶显示面板52对置。此外，存在分别记载为入射部171(入射面)、反射部172(反射面)、出射部173(出射面)等情况。
如作为其局部放大图的图8的(c)以及(d)所详细示出地那样，在该导光体17的反射部172，大量反射面172a和连接面172b交替地形成为锯齿状。而且，反射面172a(在附图中向右上方的线)相对于在附图中以单点划线示出的水平面形成角度αn(n：为自然数，在本例中为1～130)，作为其一个示例，在此，将角度αn设定为43度以下(但是，为0度以上)。
另一方面，连接面172b(在附图中向右下方的线)相对于反射面172a形成角度βn(n：为自然数，在本例中为1～130)。即，反射部172的连接面172b在后面叙述的散射体的半值角的范围相对于入射光以被遮蔽的角度倾斜。虽然后面详述，但角度αn(α1、α2、α3、α4……)形成反射面仰角，角度βn(β1、β2、β3、β4……)形成反射面172a与连接面172b的相对角度，作为其一个示例，设定为90度以上(但是，为180度以下)。此外，在本例中，角度β1＝β2＝β3＝β4＝……＝β22＝……β130。
[1-9：导光体(2)]
为了便于说明，在图9以及图10中示出将反射面172a与连接面172b的大小相对于导光体17进行相对地放大后的示意图。在导光体17的入射部171处，主要的光线相对于反射面172a在入射角度变大的方向仅偏向角度δ(图10的(b))。即，入射部171形成为向光源侧倾斜的弯曲的凸形状。据此，来自合成扩散块16的出射面的平行光经由第一扩散板18a被扩散后入射，根据附图可知，通过入射部171向上方略微弯折(偏向)并到达反射部172(与图11的示例相比较)。
此外，在该反射部172，大量反射面172a和连接面172b交替地形成为锯齿状，扩散光在各个反射面172a上被全反射而向着上方，进一步地，经由出射部173、第二扩散板18b，作为平行的扩散光入射于液晶显示面板52。由此，以各个反射面172a相对于上述扩散光成为临界角以上的角度的方式来设定作为反射面仰角的角度αn(α1、α2、……)，另一方面，如上所述，将作为反射面172a与连接面172b的相对角度的角度βn(β1、β2、……)设定为固定的角度，其理由后面叙述，更加优选地，设定为90度以上的角度(βn≥90°)。
[1-10：比较例]
根据上述的结构，由于成为各反射面172a相对于上述扩散光始终为临界角以上的角度的结构，因此即使在反射部172不形成金属等反射膜，也能够全反射，从而能够以低成本实现具有引导至期望的方向并且提取为具有期望的面积的面状的光的功能的导光体的光源装置。另一方面，如成为比较例的图11所示，在导光体17的入射部，在主要的光线不弯折(偏振)的情况下，由于扩散光的一部分相对于反射面172a成为临界角以下，无法确保充分的反射率，因此无法实现特性优良(明亮)的光源装置，即影像显示装置。
然而根据上述的导光体17的反射部172的形状，能够满足主要的光的全反射条件，不需要在反射部172设置铝等反射膜，能够高效地反射光，也不需要伴随制造成本的上升的铝薄膜的蒸镀作业等，从而能够以更低成本实现明亮的光源。另外，作为各相对角度的角度βn被设定为连接面172b相对于主要的光线L30通过合成扩散块16以及扩散板18a扩散后的光被遮蔽那样的角度。据此，抑制向连接面172b的不必要的光的入射，能够降低不必要的光的反射，能够实现特性良好的光源装置。
另外，如图9所示，根据上述的导光体17，通过适当设定连接面172b(Lc1、Lc2、Lc3、……)与反射面172a(Lr1、Lr2、Lr3、……)的长度以及比率，能够自由地变更光轴方向的出射部173的长度，因此能够实现能够将出射部173的大小(面尺寸)相对于入射部171变更为适合上述液晶显示面板52等装置的、适当且需要的大小(面尺寸)的光源装置。这还意味着能够将出射部173变为期望的形状，而不取决于构成光源的LED元件14(14a、14b)的配置形状，即，能够得到期望的形状的面状发光源。进一步地，还关系到对包含构成光源的LED元件14(14a、14b)的配置的设计的自由度的确保，也有利于装置整体的小型化。
[1-11：变形例]
图12示出了上述的变形例。根据附图可知，在该变形例中，与上述的弯曲面不同，导光体17的入射部171被设为与从上述LED准直器15出射的光垂直的平面，并且在该入射面设置有用于使入射的光向上方略微弯折(偏向)的、剖面呈垂直三角形状的辅助的导光体17a。
此外，在图13中，作为其他变形例，示出了将导光体17的入射部171设为垂直的平面，并且使上述LED准直器15略微倾斜，从而使入射的光向上方略微弯折(偏向)的结构。即，根据这些变形例，也能得到与上述相同的效果。
[1-12：变形例]
另外，如图14所示，通过适当地设定构成反射部172的连接面172b(在此例中，使得在该中央部的一部分的反射面172a不反射光)，在导光体17的出射部173中，也能够根据位置将反射面172a与连接面172b的比率(Lr/Lc)大幅改变。据此，在图示的示例中，示出从导光体17的出射部173出射的光在光轴方向上被左右分开的情形。该结构适于例如将来自HUD装置的照明光无损耗地上下或者左右分离的情况等。另外，通过适当调整上述比率(Lr/Lc)，也能够部分地使反射光变强或者变弱。
[1-13：变形例]
另外，如图15所示，在上述的导光体17中，通过对其入射部171和出射部173中的至少一方分别赋予、形成以下叙述的功能性散射面，也能够省略上述图6示出的扩散板18a、18b中的任意一方或者双方。
该功能性散射面旨在通过降低空间频率高的分量(精细分量)的表面粗糙度来降低不必要的发散光分量。在图16的(b)中示出通常的散射面的表面粗糙度空间频率分量，在图16的(a)中示出具有更加优选的散射特性的散射面的表面粗糙度空间频率分量。在同一附图中，实线示出在与图15中的导光体的入射面或者出射面的附图垂直的方向测定的情况下的表面粗糙度空间频率分量，虚线示出在与图15中的导光体的入射面或者出射面的附图平行的方向测定的情况下的表面粗糙度空间频率分量。
如图16的(b)所示，通常的散射面的表面粗糙度空间频率分布示出沿着空间频率的倒数(1/f)的分布。对此，如图16的(a)所示，更加优选的表面粗糙度的空间频率分布在空间频率10/mm以下的低频以及100/mm以上的高频区域为低值，由于表面粗糙度空间频率的低频分量少，中频分量适度，因此能够实现散射不均匀少的光源。另外，由于表面粗糙度空间频率的高频分量少，因此散射光的散射角度不变大，不必要的光分量减少，从而能够实现明亮且具有均匀的亮度分布的光源。已通过实验证实，为了实现这样的特性，在进一步地将上述功能性散射面尤其是在100/mm以上的高频区域中的空间频率分量设为10nm以下时，能够防止在可视光的范围(波长400nm以上)产生不必要的散射分量。与此相对，如图16的(b)所示，通常的散射面由于光在能够利用为光源的方向之外也散射，因此无法实现明亮的光源。
另外，在上述范围内，如图16的(a)中以实线以及虚线所示，通过调整空间频率的分量，能够调整散射角度。关于HUD装置，由于期望如上所述能够目视虚像的区块相对于上下方向在左右方向宽，因此以光源装置的配向角度在与之对应的方向变宽的方式调整了散射角度。具体而言，在与图15示出的导光体的入射面以及出射面的附图垂直的方向测定出的表面粗糙度的空间频率分布为图16的(a)的以实线所示的分布，在沿着与之正交的附图的方向上测定出的表面粗糙度的空间频率分布如同一附图中以虚线所示，相对于实线为高频分量相对更少的分布。
通过采用上述的功能性散射面，来增加在导光体17的入射面和出射面的光的入射、出射的控制自由度，从而降低来自光源装置的光的亮度不均匀，能够进行与配置于其下游侧的光学系统的装置(在本例中例如为液晶显示元件50)的特性相应的精细控制，进而有利于装置的低成本化。
另外，如图15所示，导光体17的入射面为在与导光体的入射光、出射光平行的面的剖面中，相对于中心部171c，上端部171a、下端部171b的曲率大的形状。这在如图15示出的那样使用发光部的尺寸比较大的LED元件14的情况下是有效的。即，从LED元件14的中央部出射的光像以实线示出的光线L30c、L30a、L30b那样通过LED准直器15被转换为平行光，但由于从LED元件14的上端、下端出射的光以单点划线示出的光线L30d、L30e那样成为扩散光而不是平行光，因此为了将这些光转换为平行光，如上端部171a、下端部171b所示，需要使导光体17的入射面相对于中心部171c的曲率变大。采用以上的结构，在使用了尺寸比较大的LED的情况下也能实现特性优良的光源装置。
[1-14：导光体的制造方法]
另外，正如在上述中叙述过的，设为角度β1＝β2＝β3＝β4……βn≥90°，如图18所示，这是为了在用于通过注塑成型制作导光体17的模具178的加工中，能够利用底面与侧面的相对角度为角度β的立铣刀同时地加工与反射面172b对应的反射面178a和与连接面172b对应的连接面178b。另外，由于能够通过相对较粗大的工具对反射面178a和连接面178b进行加工，因此能够大幅缩短加工时间从而大幅降低加工费。另外，能够高精度地加工反射面178a与连接面178b的边界边缘，从而能够谋求导光体17的导光特性的提升。
[1-15：影像显示装置(其他实施例)]
图19为示出应用了上述的光源装置的影像显示装置30的其他示例的影像显示装置30的整体外观立体图。在该实施例中，虽然没有示出详情，但是为LED基板12所产生的热通过传热板13d被在装置下部配置的散热器13c冷却的构造。根据本结构，能够实现总长度短的光源装置。
[1-16：光源装置(其他实施例)]
此外，以下示出上述的本发明的实施例的光源装置的其他实施例。图20示出了与上述的实施例相比作为固体光源的LED元件14的配置为3个×2列的、面向更大的液晶显示装置的光源装置。在该实施例的光源装置中，在通过注塑成型制作导光体17时，为了防止由于入射部171变厚，成型模具中的冷却时间增加，成型节拍时间变长从而成本增加，将该入射部171的一部分(附图的上部)消除了。
另外，图21示出与上述实施例的光源装置同样地，作为固体光源的LED元件14的配置为3个×2列的、面向更大的液晶显示装置的光源装置。在该示例中，消除入射部171的一部分，并且将导光体17的前端部(附图的右侧部分)变厚，来谋求成型时的冷却速度的均匀化，从而能够实现更高精度的成型。此外，在该示例中，导光体17构成为通过将其前端部变厚来使主要的光线以将向液晶显示面板的入射角度仅倾斜规定的角度η入射。这是因为通常地，入射于液晶显示面板的主要的光线的倾斜度优选为接近垂直。然而，在市售的液晶显示面板中存在根据其特性在使入射角度倾斜约5～15°时其特性更优良的液晶显示面板，根据其特性使向液晶显示面板的入射光仅倾斜角度η＝5°～15°入射。
[1-17：导光体的纹理]
此外，图22为示出在上述图15也示出的导光体17的反射面形成的上述的纹理的具体例的俯视图。在该示意图中，分别示出如下示例，在图22的(a)中示出将其反射面与连接面的边界配置、形成为直线状的一个示例，并且在图22的(b)中示出了例如作为光源的LED元件14(14a、14b)被相互隔开并分散配置等、根据其必要性而配置、形成为曲线状的其他示例。
[1-18：影像显示装置(其他实施例)]
以上示出了本发明的实施例的光源装置、尤其是应用于HUD装置1的光源装置的示例，以下示出关于包含了该光源装置的其他结构的示例。
在图23中示出将多个(在本例中为2个)包含上述的LED元件14(14a、14b)、导光体17等的光源装置以其出射部173在同一面内的方式进行组合从而对应于更大型的液晶显示面板52的示例。此外，根据该组合的构造，能够进一步地实现具备更多种类的面尺寸和光量的出射部173的影像显示装置。
[1-19：影像显示装置(其他实施例)]
图24进一步地示出由具备多个(在本例中为2个)入射部171A、171B的导光体17＇构成的光源装置，根据附图可知，该导光体17＇的两侧侧面形成有入射来自包括LED元件14(14a、14b)、LED准直器15等的光源的光的入射部171A、171B，从该入射部171A、171B入射的平行的光折射，被引导至在本例中形成于导光体17＇的底部的反射部172。在该反射部172的表面形成有剖面呈波浪形状的凹凸，还形成有反射光的反射膜(铝膜)。据此，从入射部171A、171B入射的平行光被该反射部172如附图中以箭头示出那样反射而向着导光体17＇的上方，从该出射部173向着例如上述液晶显示面板52等装置出射。
根据该结构的光源装置，即使照射光的液晶显示装置大型化，也能够比较容易地应对，即，能够实现将其出射面大型化的光源装置。此外，根据上述可知，由于能够利用比较薄的导光体17＇来实现光源装置，因此能够使装置更加薄型化。另外，导光体17＇厚度基本均匀，其成型性良好。
另外，在从其入射部171A、171B入射的光在其内部反射、折射并从其出射部173向外部装置(在本例中为后级的作为光学装置的液晶显示面板52)出射的导光体17＇中，通常将光入射面的面积SIN设定得比光出射面的面积SOUT更大(SIN＞SOUT)，进一步地，能够将导光体17＇的形状形成为适合作为发光元件的LED元件14的大小、形状的形状。
[1-20：光源装置(其他实施例)]
此外，如图25所示，能够由偏振转换元件21＇来构成在合成扩散块16的后方配置的导光体17″。此外，根据附图可知，在该结构中，将构成偏振转换元件21＇的三角形柱状的透光性构件211＇与平行四边形柱状的透光性构件212＇组合。在这些边界面形成有PBS膜211，该PBS膜211反射从LED元件14(14a、14b)出射并通过LED准直器15变成平行光的入射光的S偏振波(参照图中的附图标记(×))，但另一方面，透射P偏振光(参照图中的上下的箭头)。与此同时，在平行四边形柱状的透光性构件212＇的上部面形成有1/2λ相位板213，而且在其侧面形成有反射膜212。
根据上述的结构，根据附图可知，从LED元件14出射并通过LED准直器15变成平行光的入射光通过构成导光体17″的偏振转换元件21＇的功用被偏振为S偏振光，从该元件的上部面向着上方出射。即，根据上述结构，尤其是通过由偏振转换元件21＇构成导光体17″，能够实现装置的大幅小型化、装置的制造成本的大幅降低。
(实施方式2)
使用图26～图51对本发明的其他实施方式(设为实施方式2)的光源装置等进行说明。实施方式2的光源装置具有特有的导光体的结构，包含以下结构点。实施方式2的光源装置具有包含与实施方式1不同的特有的导光体的配置结构(后述的图30等)。该导光体的入射面或者出射面中的至少一个面具有自由曲面形状。该自由曲面形状实现导光体中的规定的配光控制的特性。另外，液晶显示元件50以及折射元件43的轴(法线倾斜)相对于来自导光体的出射光的光轴倾斜而具有规定的角度。导光体的配向控制的特性包括由入射面的配置角度、面形状导致的折射角度等、反射面的反射角度等和由出射面的配置角度、自由曲面形状导致的折射角度等。实施方式2的光源装置的配光控制的特性包括上述导光体的配光控制的特性与光源部、照明光学系统的其他光学元件的配光控制的特性的组合。
[2-1：HUD装置]
图26为作为利用包含实施方式2的光源装置10的影像显示装置30而构成的车载HUD装置1的概念结构、示出从侧面观察配备了HUD装置1的车辆2的驾驶座附近的概略结构。示出了从坐在驾驶座的驾驶员的眼睛5(也记载为视点)通过前方的挡风玻璃3的显示区域4看透射的实像(例如道路等风景)、由HUD装置1与实像重叠显示的虚像7(例如箭头图像)的情形。在图26中，作为说明上的方向，示出X方向、Y方向、Z方向。X方向(垂直于附图的方向)与第一水平方向、车辆2的左右方向、显示区域4的横向对应。Y方向(附图内的横向)与第二水平方向、车辆2的前后方向、显示区域4的前后方向对应。Z方向(附图内的纵向)与垂直方向、车辆2的上下方向、显示区域4的纵向对应。
挡风玻璃3由玻璃等构成，具有光透射性的目视区域。目视区域为从驾驶员视角能够目视像的区域。HUD装置1的显示区域4构成于挡风玻璃3的目视区域内。显示区域4为由HUD装置1投射影像光的区域，与能够显示虚像7的范围对应。
HUD装置1被配备于车辆2，设置为例如车载系统的一部分。HUD装置1被设置于例如车辆2的仪表板的一部分。HUD装置1构成为包含影像显示装置30、光学系统。在HUD装置1的作为框体的外壳内配置、容纳有影像显示装置30的结构部件、光学系统的结构部件。在框体的一部分、例如上部面的一部分具有开口部。开口部被防眩板(眩光陷阱)等覆盖。光学系统的部件具有后述的反射镜41、42、折射元件43等。
影像显示装置30构成为包含光源装置(光源模块)10和作为显示元件的液晶显示元件50。影像显示装置30为基于影像数据来生成并出射影像光、进行对挡风玻璃3(或者未图示的组合器等)的投射显示的投影仪。组合器为被设置于紧接挡风玻璃3之前的专用的显示板。光源装置10包含在上述的实施方式1中也示出的LED元件、照明光学系统，生成并照射对于液晶显示元件50的照明光。
液晶显示元件50基于显示信号以及来自光源装置10的照明光来生成影像光，向光学系统(尤其记载为调整光学系统)出射。调整光学系统具有作为光学部件的折射元件43、反射镜42、41。这些光学部件实现调整对挡风玻璃3的影像光的投射位置、显示距离等的功能(显示距离调整机构)。HUD装置1使从影像显示装置30的液晶显示元件50出射的影像光经由折射元件43等光学元件被反射镜41以及反射镜42反射以及放大，投射于挡风玻璃3的一部分的区域。
折射元件43包括使影像光折射的透镜等。折射元件43也可以连接用于变更配置角度等的马达等驱动部，以便能够调整光轴、折射的方向。反射镜42例如为平面镜，使从液晶显示元件50在例如大致垂直方向(Z方向)出射的光反射向位于大致前方(在Y方向上左侧)的反射镜41。反射镜41例如为凹面镜，使从大致Y方向入射的影像光反射向位于大致垂直方向(Z方向)的上方的挡风玻璃3。反射镜41、42也可以连接用于调整配置角度等的马达等驱动部，以便能够调整光轴的方向。
从HUD装置1(反射镜42)出射的影像光被挡风玻璃3的一部分的区域(显示区域4)的面反射向大致Y方向的右侧，入射于驾驶员的眼睛5，在视网膜中成像。据此，驾驶员通过看见该影像光，在视野前方的挡风玻璃3的显示区域4中，将在透射的实像上重叠显示的影像、图像作为虚像7而目视。
以单点划线示出影像光的光轴、从驾驶员的眼睛5看见虚像7的情况下的视线6。另外，以双点划线示出从车辆2的外部、例如从上方向挡风玻璃3以及HUD装置1内部入射的阳光等外部光的光轴。
[2-2：HUD装置-功能块]
图27示出图26的HUD装置1的内部的功能块结构。HUD装置1包含控制部1A、影像显示装置30、调整光学系统40。影像显示装置30包含显示控制部30A、光源装置10、作为显示元件的液晶显示元件50。液晶显示元件50为透射型或者反射型液晶显示装置。
光源装置10包含如上述那样的光源部301、照明光学系统302。光源部301如上述的实施方式1所示出的那样包括LED元件14等。照明光学系统302如上述施方式1所示出的那样包括LED准直器15、偏振转换元件21、导光体17等。如上所述，偏振转换元件21包括透光性构件(棱镜)、PBS膜、相位板等。调整光学系统40包括折射元件43、反射镜42、41等。至少反射镜43连接有用于可变地调整配置角度的驱动部44。
HUD装置1在连接于车载系统的情况下，能够根据来自未图示的发动机控制部(ECU)等的控制而动作。HUD装置1的控制部1A通过控制影像显示装置30的显示控制部30A、调整光学系统40的驱动部44等，来控制向显示区域4的虚像7的显示。显示控制部31根据来自控制部1A的控制，生成用于虚像7的显示的影像数据，将驱动控制信号、显示信号提供给光源装置10、液晶显示元件50。光源装置10通过根据驱动控制信号控制LED元件14的发光接通/断开(ON/OFF)等来生成并出射照明光。从光源部301产生的光由照明光学系统302进行聚光以及均匀化，作为面状的照明光照射于液晶显示元件50的面。液晶显示元件50包含显示驱动电路，根据显示信号以及照明光生成并出射影像光。在照明光学系统302中，由光学部件进行用于生成适于液晶显示元件50以及HUD装置1的照明光的规定的特性的配向控制。
此外，作为显示元件，不限于液晶显示元件50，也能够应用其他种类的元件。在这种情况下，以配合该显示元件的特性的方式来装配包含调整光学系统40、光源装置10的配光控制的特性。
[2-3：比较例、问题等]
图28示出与相对于实施方式2的比较例的HUD装置280的概略结构以及外部光的影响的问题等相关的说明图。图28的HUD装置280的部件配置概略与图26是同样的。比较例的HUD装置280具有与上述的实施例同样的结构要素。光源装置10在Y方向上从前(附图的左侧)向后(附图的右侧)依次配置有散热器13、LED基板12、LED元件14、LED准直器15、偏振转换元件21、合成扩散块16、扩散板18a、导光体17。LED元件14的发光轴为Y方向，以光轴a1示出。导光体17是剖面为三角形的柱状。从导光体17向Z方向的上方依次配置有扩散板18b、液晶显示元件50、折射元件43、反射镜42。从反射镜42向Y方向的前方(左侧)配置有反射镜41。在反射镜41的Z方向的上方具有框体80的开口部81。
以光轴a1示出从LED元件14的发光点开始的在Y方向上延伸的发光轴。光轴a1被导光体17的反射部转换为Z方向的光轴a2。导光体17的入射面以及出射面为平面。导光体17的出射面以及扩散板18b被配置于水平的X-Y平面。在Z方向上，液晶显示元件50的面板面以某种程度地倾斜于水平的X-Y平面的状态配置于导光体17的出射面以及扩散板18b的上方。在光轴a2上，折射元件43以同样的倾斜的状态配置于液晶显示元件50的上方。
在光轴a2上，作为来自液晶显示元件50的出射光的影像光经由折射元件43入射于反射镜42的点Q2。光轴a2在反射镜42的点Q2处通过反射成为向大致Y方向的左侧的光轴a3。光轴a3入射于反射镜41的点Q1。光轴a3在反射镜41的点Q1处通过反射成为向大致Z方向的上方的光轴a4。光轴a4入射于挡风玻璃3的显示区域4的点Q3并被反射，成为向大致Y方向的右侧的光轴a5，入射于驾驶员的眼睛5。
以角度θ1示出反射镜41的角度。例如，该角度θ1与以X方向的旋转轴为中心的旋转角度(在本例中为以水平面为基准的0度的角度)对应，能够通过驱动部44而变更。
在想要使HUD装置280的高度方向(Z方向)的尺寸小的情况下，如本比较例所示，使用导光体17，使光轴成为在Y方向和Z方向弯折的形态，在Y方向上配置散热器13、LED基板12、LED准直器15、偏振转换元件21等部件。据此，能够将Z方向的尺寸抑制为小，但使Y方向的尺寸变得比较大。尤其是在为了使光量变大而使用多个LED元件14的情况下、为了提高散热性能而使用散热器13等的情况下，Y方向的尺寸增大。据此，不利于HUD装置1的小型化。
由于HUD装置被设置于例如车辆内的仪表板等有限的空间，因此需要更加小型且高效率的装置。优选地，将影像显示装置30、光源装置10实现为更小型且高效率的模块，以便适于HUD装置等的装配。另外，要求将HUD装置小型化并且生成用于虚像的合适的影像光等。为了生成合适的影像光，要求来自光源装置10的合适的照明光。另外，也要求光源部的冷却性能等。需要使光源装置10产生与HUD装置280以及液晶显示元件50等的特性匹配的合适的面状的照明光。要求该照明光具有例如规定的光量、面尺寸、面内的光强度的分布的均匀性等。要求确保这些特性并且也使装置小型化等。
来自影像显示装置30的影像光经由调整光学系统40接受折射、反射、放大等作用，被投射于挡风玻璃3的显示区域4，以规定的会聚角度入射于驾驶员的眼睛5。从驾驶员来看，越过显示区域4观察到与规定的会聚角度对应的虚像7。在HUD光学系统中存在各种规定的会聚角度，但大致为相对于驾驶员在水平方向(水平光)约4°至10°，在垂直方向(垂直光)约1.5°～5°。作为HUD的影像光，为了得到合适的规定的会聚角度，在入射于反射镜41之前，需要将影像光充分放大。尤其地，为了实现作为水平光的会聚角度为4°至10°，大致需要将影像光放大200mm以上。因此，需要通过光源装置10放大出射光、通过调整光学系统40的折射元件43、反射镜42放大出射光等措施。
另外，在图28的包含比较例的光学系统的结构中，以规定的角度配置来自光源装置10(导光体17)的出射光的Z方向的光轴a2与液晶显示元件50以及折射元件43的轴(法线方向)。在这种结构中，如以下那样也存在外部光的影响的问题。在图28中，以双点划线的光轴b1～b4等示出外部光入射到HUD装置280内的情况下的光路。光轴b1～b4相对于影像光的出射的光路(光轴a1～a5)向相反方向延伸。此外，由于光轴b2等与光轴a4等重合，因此稍微偏移地进行了图示。
在外部光入射于HUD装置280内的情况下，外部光通过调整光学系统40的反射镜41、42入射于折射元件43、液晶显示元件50。进而，该外部光被折射元件43等反射，光路返回至相反方向，外部光的一部分射出到HUD装置280外。于是，存在该外部光被挡风玻璃3反射并入射于驾驶员的眼睛5的情况。据此，驾驶员在外部光作为噪声反映于显示区域4的虚像7的影像光的状态下目视虚像7。因此，存在驾驶员难以目视虚像7的情况。即，虚像的显示品质降低。
首先，来自车辆2的上方的外部光的光轴b1入射于挡风玻璃3的显示区域4的点Q3。外部光的一部分被挡风玻璃3的面反射等。入射到挡风玻璃3内的外部光的光轴b2经由开口部81入射于反射镜41的点Q1。在点Q1处反射的外部光的光轴b3入射于反射镜42的点Q2。在点Q2处反射的外部光的光轴b4入射于折射元件43、液晶显示元件50。被折射元件43等反射的外部光如光轴b5、b6、b7那样返回至与入射时相反方向。这些外部光从HUD装置280内向外射出，在挡风玻璃3的显示区域4的点Q3处反射，如光轴b8那样入射于驾驶员的眼睛5。
在HUD装置280的光源装置10以及调整光学系统40中，为了得到用于形成合适的显示区域4的虚像7的合适的影像光，需要实现规定的会聚角度的配光控制。为了该配光控制，采用例如图28那样的结构。如上所述，在该结构中，通过入射于HUD装置280内的外部光的反射等产生返回HUD装置280外的外部光分量(存在记载为返回外部光的情况)。即，通过将折射元件43、液晶显示元件50倾斜某种程度，利用挡风玻璃3、HUD装置1的开口部81的功能通过反射、吸收等在某种程度上排除入射的外部光，但是，尤其是折射元件43的表面为凹面，因此一部分反射光沿着入射光路逆行，无法完全地排除。因此，在该返回外部光入射于驾驶员的眼睛5的情况下，降低了虚像7的显示品质。
于是，在实施方式2的光源装置等中，为了提高HUD的显示品质，提供能够防止或者降低上述那样的外部光的影响的功能。在实施方式2的光源装置等中，通过对光源部301以及照明光学系统302的构造下功夫，相对于液晶显示元件50以及折射元件43等的光轴的方向与比较例的结构不同(后述的图29等)。根据研究，可知将折射元件43等的有效面(影像光透射、反射的面)的法线倾斜角度相对于照明光以及影像光的光轴设为至少10°以上是有效的。通过下的该功夫，在实施方式2的光源装置等中，以满足合适的影像光的生成和防止返回外部光等这双方的方式来实现规定的配光控制的特性。将光源装置中的基于规定的配光控制而生成的照明光供给至液晶显示元件。然后，生成并出射具有用于HUD装置的显示区域的规定的合适的特性的影像光。该影像光经由包含折射元件43等的调整光学系统被投射于挡风玻璃的显示区域。在此，由于如上述那样在光源装置中进行规定的配光控制，因此折射元件43内的折射角的分布不需要像比较例那样宽。即折射元件43的表面形状不需要使凹面的倾斜(曲率)像比较例那样急剧。据此，在实施方式2的光源装置等中，在外部光入射于HUD装置内的情况下，通过将折射元件43、液晶显示元件50倾斜某种程度，该外部光即使被调整光学系统、液晶显示元件反射，也几乎不返回至HUD装置外，即几乎不产生返回外部光。由此，可防止或者降低返回外部光入射于驾驶员的眼睛而降低虚像的显示品质。即，在实施方式2中，确保合适的影像光并且防止或者降低返回外部光，从而得到抑制由外部光的影响导致的虚像的目视性的降低的效果。
此外，在比较例中，为了减少外部光的影响，在HUD装置280内的调整光学系统40中以使外部光偏转而不向显示区域4反射的方式设置了光学元件等的情况(例如如图28所示将液晶显示元件50、折射元件43相对于水平面倾斜地配置的情况)下，必然地影响到影像光的特性。由此，为了减少返回外部光的影响并且确保规定的合适的影像光的特性，需要在光源装置10、液晶显示元件50、折射元件43等的整体上对配光控制的特性下功夫、进行控制。
通过采用设置实施方式2的法线倾斜角度的结构，沿影像光的光路逆行并入射的外部光中的、被折射元件43等反射的光相对于入射光至少偏离具有作为上述法线倾斜角度(例如10°)的2倍的例如20°方向。由此，能够防止或者降低该反射光从HUD装置1(开口部81)向外射出并作为返回外部光再次被挡风玻璃3反射并入射于驾驶员的眼睛5。但是，为了满足这样的外部光回避的条件，折射元件43、反射镜41、42等调整光学系统40的构造自然地受到限制。
由于存在上述限制，仅通过上述的折射元件43等的调整光学系统40放大光的措施，无法实现合适的影像光(为了显示区域4而充分放大了的光)。因此，为了实现合适的影像光，需要对并用通过调整光学系统40放大出射光的结构与通过光源装置10放大照明光的结构下功夫。通过各种研究的结果可知，作为能够同时地实现光源装置的小型化、薄型化、高效率化和照明光的放大控制的结构，将导光体的入射面或者出射面中的至少一个面作为自由曲面形状进行配向控制的结构是有效的。
[2-4：HUD装置-配光控制]
相对于图28的比较例，图29示出了包含实施方式2的光源装置10以及影像显示装置30的HUD装置1的概略结构、配向控制等。也示出了外部光入射到HUD装置1内的情况下的光路等。实施方式2的光源装置10以及影像显示装置30具有与比较例不同的配光控制的特性。此外，图29等作为概略结构，装配的尺寸等不限制于图29等。
在图29中，光源部301包含装配了多个LED元件14、控制电路的LED基板12。在LED基板12的背面侧设置有散热器13。照明光学系统302包含配置于Y方向的LED准直器15、偏振转换元件21、导光体17以及配置于Z方向的扩散板18b等。LED准直器15将来自LED元件14的Y方向的光轴a1的光聚光并转换为平行光。针对来自LED准直器15的入射光，偏振转换元件21以将光束方向偏振并扩大光束宽度的方式进行光学转换并出射。导光体17以将来自LED元件14的Y方向的光轴a1的方向转换为向液晶显示元件50照射的Z方向的光轴a2的方向的方式进行导光。在实施方式2中，导光体17具有剖面大致呈梯形的柱状，将光的方向从大致Y方向(水平方向)转换为Z方向(垂直方向)。详细而言，来自导光体17的出射光通过导光体17的出射面(相对于水平面具有规定的角度的斜面)的自由曲面形状，成为相对于Z方向以规定的角度倾斜的光轴。
照明光以及影像光的光轴和液晶显示元件50以及折射元件43的轴(法线倾斜角度)如上述那样具有规定的角度(例如10°)。作为来自导光体17的出射光的照明光入射于在水平面(X-Y平面)以规定的角度配置的液晶显示元件50，生成影像光。来自液晶显示元件50的影像光具有相对于Z方向以规定的角度倾斜的光轴。该影像光入射于在水平面(X-Y平面)以规定的角度配置的折射元件43。该影像光通折射元件43折射之后，在反射镜42的点Q2处入射并被反射。反射后的光轴a3的光在反射镜41的点Q1处入射并被反射。反射光的光轴a4经由开口部81，在挡风玻璃3的显示区域4的点Q3处入射并被反射。该反射光的光轴a5入射于驾驶员的眼睛5。
调整光学系统40连接有例如用于变更反射镜42的角度的驱动部44。驱动部44通过马达等的驱动来变更反射镜41的角度θ1(与光轴方向具有规定的对应关系)。驱动部44基于来自HUD装置1的控制部1A的控制或者驾驶员的手动输入操作来变更反射镜41的角度θ1。通过反射镜41的角度θ1的变更，变更来自HUD装置1的影像光的投射方向(光轴a4)。据此，变更向挡风玻璃3的影像光的投射位置，变更显示区域4的位置。由此，从驾驶员角度来看，能够以将挡风玻璃3中的显示区域4的位置在例如Z方向的上下移动的方式进行调整。能够根据驾驶员的眼睛5的位置等对显示区域4的位置进行适当地调整。
在实施方式2的光源装置10中，通过对LED基板12、LED准直器15、偏振转换元件21等下功夫，确保光利用效率并且谋求装置小型化，将Y方向的尺寸变得更小。在实施方式2的HUD装置1的光源装置10、调整光学系统40中，为了生成合适的影像光，需要实现规定的会聚角度的配光控制。此外，在实施方式2的HUD装置1中，也需要用于防止返回外部光功能的规定的配光控制。为了实现满足这双方的配光控制，在实施方式2的HUD装置1中，采用包含特有的导光体17的、如图29那样的结构。在该结构中，相对于来自光源装置10的照明光以及来自液晶显示元件50的影像光的光轴，折射元件43等光学元件的光轴(法线倾斜角度)具有规定的角度(10°以上)，而与之不同(参照后述的图30的角度等)。
在图29中，外部光入射到HUD装置1内的情况下的光路为以下。与比较例同样地，示出外部光的入射时的光轴b1～b4。光轴b4示出在反射镜42的点Q2处反射并入射于折射元件43等的光。该光轴b4相对于折射元件43、液晶显示元件50的轴(法线倾斜角度)具有角度，而与之不同。由此，光轴b4的光被折射元件43、液晶显示元件50反射后的光沿与上述的光轴b5不同的方向前进。该反射外部光由于遇到框体80并衰减等，因此防止或者降低从开口部81向外出射。据此，防止或者降低返回外部光入射于驾驶员的眼睛5。
[2-5：HUD装置-配光控制(2)]
图30示出实施方式2的光源装置10、影像显示装置30、调整光学系统40等的结构概要。在图30中，示出比图29更详细的结构例。在图30中，光源装置10在Y方向上从左到右依次配置有散热器13、LED基板12(LED元件14)、LED准直器15、偏振转换元件21、配光控制板16b、导光体17。在LED基板14的X方向排列有多个LED元件14(后述的图32等)。LED元件14的发光面以与LED准直器15的凹部的顶面相接并向外突出的方式被配置(后述的图33等)。在LED准直器15的X方向，与多个LED元件14的位置相对应地排列有多个准直器元件15A。偏振转换元件21以PBS膜等构件的延伸方向为X方向，以多个构件的配置方向为Z方向(后述的图35等)。相对于来自LED元件14的Y方向的光轴a1，在Z方向以上下对称的位置以及形状配置有多个构件。在配光控制板16b的出射侧配置有导光体17的入射部171(入射面s1)。
据此，在X方向并列配置多个LED元件14等部件的形态的情况下，能够在X方向紧凑地配置多个部件，能够降低装置的X方向的尺寸，能够有助于小型化等。或者，能够在装置的X方向的规定的尺寸内配置更多的部件，例如能够通过大量LED元件14的配置确保更大的光量。另外，由于提高了X方向上的部件的配置的自由度，因此变得易于应对HUD装置1的多样的装配。例如，配合各种显示区域4的尺寸的装配变得容易。
导光体17在图示的Y-Z剖面中为大致梯形形状。导光体17具有入射部171(包含入射面s1)、反射部172(包含反射面s2)、出射部173(包含出射面s3)、顶端部175(包含顶端面s5)。在本例中，入射部171的入射面s1被配置为相对于垂直的Z方向具有规定的角度，但是也可以为Z方向的平面。与实施方式1同样地，反射部172的反射面s2具有多个反射面以及连接面的交替重复的构造。在Y方向在入射面s1的相反侧具有顶端面s5。通过设置顶端部175，出射部173的出射面s3构成为基本上相对于水平的Y方向具有规定的角度的斜面。而且，出射面s3具有自由曲面形状。该自由曲面形状为用于实现规定的配光控制的形状。此外，将出射面s3的自由曲面形状示出为凸状，但不限于此，详情后述。
折射元件43包括具有规定的折射率的透镜等光学元件，作为详细的形状例如如图30所示，在入射侧以及出射侧具有凹面的形状。该折射元件43的凹面的倾斜比比较例的折射元件43的凹面的倾斜更平缓。换言之，凹面的中心与周边的高度(曲率)的差比较小。不限于此，如图1，折射元件43也可以为入射侧为凹面、出射侧为凸面的形状。
影像光的光路等为以下。概略而言，来自LED元件14的Y方向的光轴a1通过导光体17的反射，成为大致Z方向的光轴a2。来自导光体17的出射光的光轴a2通过出射面s3的作用被转换为相对于Z方向具有规定的角度的方向(光轴a22、a23)。液晶显示元件50以及折射元件43的轴相对于该光轴形成规定的角度液晶显示元件50的面板面以及折射元件43在本例中相对于X-Y平面以规定的角度(后述的图42的角度)被配置。如上所述，光轴a23、a24、a25与液晶显示元件50以及折射元件43的轴非正交，具有角度
以点p1示出LED元件14的发光点。示出从点p1开始的Y方向的光轴a1。示出光轴a1通过导光体17的入射面s1的点p2。示出光轴a1接触导光体17的反射面s2的点p3。通过在点p3处反射，从光轴a1转换为Z方向的光轴a21。示出光轴a21通过出射面s3的点p4。示出通过出射面s3的点p4折射后的光轴a22。光轴a22经由扩散板18b入射于液晶显示元件50的点p5。示出从液晶显示元件50的点p5开始的影像光的光轴a23。光轴a22以及光轴a23具有相对于Z方向的角度光轴a23的影像光入射于折射元件43的点p6，受到折射的作用，变成光轴a24。光轴a24具有相对于Z方向的规定的角度具有相对于液晶显示元件50以及折射元件43的轴的规定的角度光轴a24的影像光在反射镜42的点Q2处入射并被反射，变成上述的光轴a3。
另外，在上述的外部光入射到HUD装置1内的情况下，来自反射镜41的外部光的光轴b3在反射镜42的点Q2处反射变成光轴b4(光轴a24的相反方向)。光轴b4的外部光入射于折射元件43的点p6。在实施方式2中，通过光轴具有角度的结构，成为难以产生返回外部光的特性。光轴b4的外部光中的被折射元件43反射的外部光沿与比较例不同的方向前进。以光线b9示出光轴b4的外部光中的与和显示区域4对应的范围的最外部对应的反射外部光的光线。相对于光轴b4，光线b9以与角度的2倍对应的角度偏离。反射外部光的光线b9遇到框体80等而衰减，从而难以从开口部81向外返回。同样地，以光线b10示出光轴b4的外部光中的、通过折射元件43入射于液晶显示元件50的情况下的反射外部光的光线。同样地，光线b10以与影像光不同的光轴前进并衰减等，从而难以从开口部81向外返回。在视线6的光轴a5上，几乎没有返回外部光分量。如此，防止以及降低了返回外部光入射于驾驶员的眼睛5。据此，驾驶员通过视线6通过显示区域4的点Q3看见虚像7的情况下，能够适当地目视虚像7。
如上所述，根据实施方式2，实现装置小型化并确保HUD的合适的影像光，并且防止或者降低返回外部光，从而能够抑制由外部光导致的虚像7的品质降低。此外，能够不限于图30的光轴等的结构，只要为入射面s1或者出射面s3具有自由曲面形状的结构以及光轴具有规定的角度的结构即可。作为其他实施例的结构，可以为将来自导光体17的出射光的光轴a22相对于Z方向在Y方向上向左倾斜而具有规定的角度的结构。通过在导光体17的入射面s1或者出射面s3设置自由曲面形状，也能够实现针对与液晶显示元件50的面板面对应的面内的每个位置、区域使配光的特性不同的设计。据此，能够实现高效地抑制返回外部光的特性。
[2-6：光源模块]
图31为示出实施方式2的作为光源装置10的光源模块的装配结构例的外观的立体图。在该装配结构例中，装配了设置有LED元件14等的LED基板12作为LED模块120。在LED模块120的Y方向的背面侧固定有散热器13。散热器13被配置为多个散热片从光源装置壳体11向外突出的状态。在LED模块120的Y方向的前面侧固定有上述的光源装置壳体11，在其内部容纳有LED准直器15、偏振转换元件21、导光体17等。在光源装置壳体11的Z方向的上部面安装有液晶显示元件50。液晶显示元件50具有液晶显示面板框架51、液晶显示面板52、FPC53。据此，影像显示装置30被构成为模块。此外，在本例中液晶显示元件50的面板面以及HUD装置1的显示区域4构成为相对而言在X方向长在Z方向短的长方形的画面。由此，光源装置10具有与该形状对应的装配。
在光源装置10中，LED基板12、LED准直器15等各部件在外周等位置通过螺钉、定位销、凹凸形状等手段定位以及相互固定，从而构成为模块。LED基板12与LED准直器15通过例如定位销与定位孔的嵌合以及被前后的部件夹住而被固定，从而被高精度地定位以及固定。上述光源装置10以及影像显示装置30的各部分被固定于HUD装置1的框体80。
[2-7：光源模块-框体内部]
图32示出上述光源装置10的光源装置壳体11内部的结构。省略LED基板12的图示，在X方向具有以规定的间距配置的多个(在本例中为6个)LED元件14(14a、14b、14c、14d、14e、14f)。在多个LED元件14的Y方向的后级配置有具有对应的多个(6个)准直器元件15A的LED准直器15。将具有上述的凹部153、外周面156的各个准直器部作为准直器元件15A。在各个准直器元件15A的顶面的中央部配置有LED元件14。多个准直器元件15A通过例如透光性树脂相对于共通基板部分一体地形成。在LED准直器15的后级配置有偏振转换元件21。
偏振转换元件21在整体上具有相对而言在X方向长在Z方向短的板形状。偏振转换元件21的上述的PBS膜211、透光性构件214等部件在X方向延伸，多个部件在Z方向以对称形状排列。偏振转换元件21也可以被容纳于未图示的偏振转换元件保持器内。在偏振转换元件21的相位板的后级配置有配向控制板16b。在配向控制板16b的后级配置有导光体17的入射部171。在导光体171的X方向的侧面部174、顶端部175设置有向框体80的安装部。在作为导光体171的上部面的出射部173的出射面s3，如图所示具有自由曲面形状。在出射部173的Z方向的上方配置有扩散板18b。此外，也能够为不设置配光控制板16b、扩散板18b的形态。在本实施例中，不设置合成扩散块16，相应地能够减小Y方向的尺寸。
[2-8：光源部、LED准直器、偏振转换元件]
图33为放大并概略地示出光源部301的LED基板12、LED元件14、LED准直器15以及偏振转换元件21的部分的构造、光线等的、从装置侧面方向(X方向)观察的Y-Z剖视图。针对与包含从LED基板12的主面(固定有LED元件14的基板面)向Y方向突出的LED元件14的点p1的发光面，在对置的位置配置有LED准直器15的凹部153。凹部153的顶面被配置为与LED元件14的发光面相接。如上所述，准直器元件15A包含作为入射侧的透镜部的凹部153、作为反射器部的外周面156和作为出射侧的透镜部的出射面154。凹部153在Y方向的底面侧具有入射面157，在入射侧具有凸状的弯曲面。在出射面154，在与凹部153的入射面157对置的部分形成有在出射侧为凸状的凸状部155。通过入射面157和凸状部155构成具有聚光作用的凸透镜功能。
来自LED元件14的点p1的发光通过准直器元件15A的凹部153内的空气，如图示的光线的示例那样地前进，出射向凹部153之外。从凹部153出射的光线的一部分光线被大致圆锥形状的外周面156(反射器部)反射并聚光。沿光轴a1的周边方向前进的光被外周面156的抛物面全反射。这些光线通过出射面154沿Y方向作为平行光出射。偏振转换元件21的入射面被配置为与出射面154相接。
在X方向上来自多个(6个)LED元件14以及准直器元件15A的平行光入射于偏振转换元件21。如图33所示，这些各个LED元件14的光轴a1的剖面均相同。与上述同样地，偏振转换元件21包括平行四边形柱状的透光性构件214、三角形柱状的透光性构件215、PBS膜211、反射膜212、1/2λ相位板213等。透光性构件214在Y-Z剖面中为平行四边形，透光性构件215在Y-Z剖面中为三角形。相对于Y方向的光轴a1上下对称地配置各部件。在光轴a1上配置的透光性构件215与在其上下配置的透光性构件214的界面设置有PBS膜211。透光性构件214与进而在其外侧配置的透光性构件215的界面设置有反射膜212。在透光性构件214的Y方向的出射侧的面设置有1/2λ相位板213。
入射到偏振转换元件21的光中的、通过透光性构件214并透射了PBS膜211的光(P偏振波)通过透光性构件215从出射面出射。入射到偏振转换元件21的光中的、通过透光性构件214被PBS膜211在Z方向反射的光(S偏振波)被反射膜212向Y方向反射。该反射光从透光性构件214的出射面通过1/2λ相位板213作为相位调整后的光(P偏振波)出射。即，在偏振转换元件21中，来自多个LED元件14的全部的光变成P偏振波而出射。据此，由于光程差小，因此亮度分布的面均匀性高。
如上所述，在实施方式2中，偏振转换元件21被配置为相对于实施方式1的偏振转换元件21的配置在X-Z面内旋转90度后的状态(纵横转置后的状态)。据此，在实施方式2中，与实施方式1相比，多个LED元件14以及准直器元件15A相对于偏振转换元件21的配置位置的容许度以及自由度提升(后述)。由此，光源装置10的与HUD装置1的规格等相应的各种设计以及装配变得容易，制造的成品率提高。
在偏振转换元件21的入射面中，具有与透光性构件214等对应的入射光束的限制宽度21w。与实施方式1同样地，与偏振转换元件21的入射光束的限制宽度21w相配合地设计准直器元件15A。使准直器元件15A的外周面156、出射面154的直径(后述的图36的距离D2)比限制宽度21w更大。在比限制宽度21w更内侧设置有凸状部155。
在实施方式2的光源装置10以及使用了液晶显示元件50的影像显示装置30、HUD装置1中，为了实现规定的高输出、高效率的LED光源，使每单位面积配置的LED元件14等的个数尽可能多，从而实现大光量、亮度、高光利用效率、面内的光强度的均匀性。或者，即使在与现有技术相同个数的LED元件14的情况下，也实现装置所需的面积、尺寸等的小型化。
[2-9：偏振转换元件]
图34的(a)为示出偏振转换元件21的1组偏振转换元件部的部件配置等结构的立体图。也以虚线示出与偏振转换元件21对应地配置的多个LED元件14以及多个准直器元件15A的概略的位置。将在X方向排列的LED元件14等的个数设为N。在此示出N＝3个的情况。在偏振转换元件21的Y方向的前侧的X-Z平面中，多个的各个点q示出从各个LED元件14的点p1开始的光轴a1通过的点。点q的周围的圆形与外周面156的端部对应。以虚线示出大致圆锥形状的外周面156。
作为构成偏振转换元件21的部件的PBS膜211、反射膜212、1/2λ相位板213、透光性构件214以及透光性构件215在X方向延伸。这些各部件平行地排列于与光轴a1正交的面(X-Z平面)。相对于由和光轴a1以及准直器元件15A的中心轴对应的Y方向与X方向所成的X-Y平面的虚拟平面，这些各部件被配置为在Z方向上下对称的位置以及形状。在Z方向上被配置于光轴a1的位置的透光性构件215为三角柱体状。相对于透光性构件215上下对称地配置的2个透光性构件214为四角柱体状。进而配置于这些构件的外侧的2个透光性构件215b是剖面为直角三角形的三角柱体状。PBS膜211以及反射膜212被配置为相对于Y方向的光轴a1具有规定的正负的角度ε的斜面。此外，如图25的(b)所示，偏振转换元件21也可以构成为上侧结构部件21u和下侧结构部件21d通过贴合面216贴合的结构。另外，优选地贴合面216贴合后为光学透明的结构。在该结构中，各个上侧结构部件21u和下侧结构部件21d能够由相同的部件构成。即，如果使上侧结构部件绕图示的Z轴旋转180°，再绕Y轴旋转180°，则变成下侧结构部件的配置。通过该结构能够达成部件的共通化以及结构的简化，能够实现更加低成本化。
[2-10：多个LED元件、准直器、偏向转换元件]
图35示出与相对于偏振转换元件21在X方向排列多个(N个)LED元件14以及多个准直器元件15A的结构例相关的、从Y方向观察的X-Z平面。另外，在图35中，尤其地示出作为变形例的、在Z方向排列2组偏振转换元件21的情况下的结构例。图35的(a)在Z方向的上侧配置有第一偏振转换元件部21-1，在下侧配置有第二偏振转换元件部21-2。各偏振转换元件部的构造与图34相同。
在X方向，与多个LED元件14以及多个准直器元件15A对应的点q被以规定的间距的距离D1配置。在(a)中，在上下的偏振转换元件部中，各点p的位置相同。在X-Z平面中，与多个LED元件14的发光轴对应的点q被配置为矩形。另外，以距离D2示出与准直器元件15A的外周面156对应的圆形区域的直径。在本例中，在X方向将多个准直器元件15A在确保各个的距离D2的同时尽可能地紧密地配置。配置为将LED元件14的面收纳于各凹部153的顶面内。
作为其他结构例，图35的(b)为在Z方向的上下的偏振转换元件部21-1、21-2中，将多个LED元件14等的点q的配置位置错开的情况。下侧的偏振转换元件部21-2的LED元件14等的位置相对于上侧的偏振转换元件部21-1偏离间距(距离D2)的一半的距离。在X-Z平面中，多个LED元件14等的与发光轴对应的点q被配置为三角形。同样地，根据需要，可以为在Z方向上不限于2列地排列多组偏振转换元件部的形态。
如上所述，在实施方式2中，针对偏振转换元件21的配置结构，在X方向上配置多个LED元件14等时的制约小，配置的自由度高。在上述的实施方式1中，例如如图4所示，偏振转换元件21的多个部件在Z方向延伸，在X方向排列。由此，在X方向上，偏振转换元件21构成为分成多个(2个)组的偏振转换元件部，与各个组对应地具有X方向上的光轴15c的位置、制约宽度21w。需要与这样的偏振转换元件21的结构对应地将LED元件14以及准直器部配置于规定的位置。由此，例如即使想要在X方向的规定的尺寸内配置大量LED元件14等，由于制约只能够以规定的距离以上来配置。
另一方面，在实施方式2中，如图34、图35所示，相对于实施方式1，与X方向上的LED元件14等部件的配置相关的制约小，配置的自由度高。偏振转换元件21在X方向上不被分成多个部位(组)，部件连续地延伸。由此，在X方向上，能够在某种程度自由的位置配置LED元件14等。例如，如图35的(a)，能够在X方向上将多个(N个)LED元件14等以尽可能短的间距(距离D1)紧密地排列。在X方向的规定的尺寸内排列大量LED元件14等，从而能够将光源的光量变大并且有助于装置的小型化。
[2-11：多个LED元件(N＝5)]
图36为示出与实施方式2中的多个LED元件14以及多个准直器元件15A、偏振转换元件21的配置结构等有关的说明图。在本实施例中，作为在X方向排列的LED元件14等的数量示出了N＝5个的情况。图35的(a)示出X-Y平面的结构，(b)示出对应的偏振转换元件21的X-Z平面的结构，(c)示出对应的偏振转换元件21的Y-Z平面的结构。在本例中，与LED元件14(14a～14e)对应地，作为准直器元件15A具有准直器元件15a～15e。
以距离DA示出LED准直器15以及偏振转换元件21的X方向的宽度。以距离DB示出偏振转换元件21的Z方向的高度。距离DB中，以距离DC示出作为其一半的、相对于光轴a1上下对称的部分的宽度。以距离DD示出偏振转换元件21(不包括1/2λ相位板213)的Y方向的厚度。
在本实施例中，偏振转换元件21的距离DB例如为17.6±0.2mm、距离DC为8.8±0.1mm、距离DD为4.4±0.1mm。当单位为度(°)、分(′)时，PBS膜211以及反射膜212的斜面的角度ε为(45°±20′)。1/2λ相位板213(Half wave plate，半波片)具有不从边界突出的形状，X方向的长度与透光性构件214等的长度相同，Z方向的宽度与透光性构件214的出射面的宽度相同。例如在比较小型的第一类型的实施例中，偏振转换元件21的距离DA设为44±0.2mm，在比较大型的第二类型的实施例中，偏振转换元件21的距离DA设为74±0.2mm。
[2-12：比较例]
图37同样地示出针对图36的N＝5个的结构的比较例的结构。在该比较例中，相同地在X方向排列有N＝5个LED元件14以及准直器元件15A。在该比较例中，偏振转换元件21构成为在X方向上使用5组偏振转换元件部。1组偏振转换元件部的宽度的距离DB与图36的宽度相同。在该比较例中，根据与偏振转换元件21的结构对应的制约，LED元件14以及准直器元件15A的配置的间距(距离D1b)比图36的间距(距离D1)大，装置整体的X方向的尺寸(距离DAb)比图36的尺寸(距离DA)大。
如上所述，根据实施方式2，与比较例相比更加能够实现装置的小型化等。或者，根据实施方式2，在设为与比较例相同的规定的尺寸(距离DAb)的情况下，能够在其范围内配置更加大量的LED元件14等而使光量变大。在实施方式2的光源装置10中，能够增加在X方向的规定的宽度内能够配置的LED元件14的个数(N)，从而能够生成更加明亮的照明光。或者，在设置规定的个数的LED元件14的光源部301等中，能够使X方向的宽度更小。
根据实施方式2，能够相对于偏振转换元件21在X方向上在规定的条件内比较自由地配置多个LED元件14等。由此，根据HUD装置1的规格等(例如显示区域4的尺寸等)，作为光源装置10的装配，能够容易地实现变更LED元件14等的排列的数量、位置等的装配。在各种装配中，由于能够将偏振转换元件21的结构共通化、能够将部件共通地使用，因此能够以低成本进行制造。
[2-13：多个LED元件的装配例(N＝5)]
图38示出作为实施方式2的光源装置10中的、包含多个LED元件14等的排列的装配例，与图36对应的N＝5个的情况。图38的(a)示出在X-Y平面中的俯视图，(b)示出对应的在Y-Z平面中的侧视图。在X方向，以距离DA1示出LED基板12、LED准直器15、偏振转换元件21、偏振控制板16b、导光体17等的大致的宽度。在距离DA1的宽度内，在X方向上以规定的间距的距离D11配置5个LED元件14以及对应的5个准直器元件15A(15a～15e)。例如，在优先将小尺寸、低成本、低功耗等的光源装置作为光源装置10来装配的情况下，如图38的装配例所示，在规定的距离DA1内配置N＝5个LED元件14等。
[2-14：多个LED元件的装配例(N＝6)]
与图38同样地，图39示出作为变形例的光源装置10、作为包含多个LED元件14等的排列的装配例，N＝6个的情况。在X方向上，以距离DA2示出LED基板12等的大致尺寸。在距离DA2的宽度内，在X方向上以规定的间距(距离D12)配置6个LED元件14(14a～14f)以及对应的6个准直器元件15A(15a～15f)。例如，在想要使X方向的LED数量尽可能多以使光源光量变大的装配的情况下，如图39所示，在规定的距离DA2内，以尽可能短的规定的间距的距离D12配置N＝6个LED元件14等。
如上所述，在实施方式2中，对于偏振转换元件21的结构，由于X方向的多个LED元件14等的配置的自由度高，因此能够容易地实现图38、图39的实施例中的任意实施例。即，根据HUD装置1的规格等，能够比较容易地实现变更LED元件14的数量(N)的装配。例如，容易地从图39的结构中减少LED的数量(N)而变更为图38的结构。
[2-15：导光体]
图40为示出导光体17的出射部173的出射面s3的自由曲面形状等的立体图。图40的(a)示出立体图，(b)示出观察侧面部174而成的Y-Z平面的结构。在(a)中，在出射部173的出射面s3中，在外周的平面部173b的内侧具有自由曲面部173a。在(b)中，入射部171的入射面s1成为具有相对于垂直的Z方向倾斜的角度的斜面。在顶端部175的顶端面s5还具有向框体的安装部。出射面s3成为具有相对于水平面的角度的斜面。在该斜面中具有自由曲面部173a。
导光体17的出射部173的出射面s3具有与之后配置的液晶显示元件50的面板面对应的形状。出射面s3和入射面s1的形状、面积不同。出射面s3的面积比入射面s1的面积大。在入射部171中，一个方向(例如Z方向)的配光角度可以比与该一个方向正交的其他的一个方向(例如X方向)的配光角度宽。在出射部173中，一个方向(例如Y方向)的配光角度可以比与该一个方向正交的其他的一个方向(例如X方向)的配光角度宽。在入射面s1、出射面s3中，也可以在面内曲率也可以不同。例如面内的周边部的曲率也可以比中央部的曲率大。
图41示出导光体17的反射部172等的构造。图41的(a)示出Y-Z平面的结构，(b)示出反射面s2的局部放大。在(a)中，将出射面s3与反射面s2的距离示出为面间距离Dt。面间距离Dt在入射面s1的附近具有最大距离Dtmax，在顶端面s5的附近具有最小距离Dtmin(Dtmax＞Dtmin)。与距离Dtmin对应的顶端面s5的高度比与距离Dtmax对应的入射面s1的高度低。在本实施例中，设为Dtmax/Dtmin≈2。
反射面s2被配置为基本上相对于水平面具有规定的角度的斜面。详细而言反射面s2与实施方式1同样地具有反射面172a和连接面172b交替地重复的锯齿形状(阶梯形状)。(b)示出靠近入射面s1、约n＝1～9的反射面172a以及连接面172b的部分。(c)示出靠近顶端面s5、约n＝64～75的反射面172a以及连接面172b的部分。此外，与上述同样地，以P1等示出多个反射面172a的Y方向的间距，以角度αn示出反射面172a的相对于水平面的角度，以角度βn示出连接面172b的相对于反射面172a的角度。
如此，通过包含入射部171、反射部172、出射部173以及顶端部175的导光体17的构造，实现规定的配向控制，在出射光中构成了具有相对于Z方向倾斜的角度的光轴a22(与图30的结构对应)。
另外，这样的导光体17的形状也具有在制造时容易制作的优点。在大量地低成本地生产导光体17的情况下，在使用例如注塑成型等制造方法进行制作的方面是有效的。在使用该制造方法的情况下，作为比较例在如图8那样的剖面呈大致三角形的导光体17的情况下，在与三角形的锐角的顶点对应的边中，存在比较难以确保注塑成型的精度而变为高成本的问题。详细而言，关于注塑成型时的模具内的熔融树脂的冷却速度，由于存在与导光体17的部位(入射面和其相反侧的边部)的差异相应的不均匀性，比较难以实现高精度的成型。由于导光体17的形状被设计为具有规定的配向控制的特性，因此在导光体17的注塑成型后的形状相对于设计形状偏离大的情况下，配光控制的特性的品质降低。
另一方面，在实施方式2中，如图41所示，导光体17的剖面为大致梯形，具有顶端部175。在实施方式2中，与比较例相比，入射部171与顶端部175的形状的差异变小。由此，在根据该导光体17的注塑成型的制造方法的制作时，关于注塑成型时的模具内的熔融树脂的冷却速度，抑制了与部位(入射面171与顶端部175)的差异相应的不均匀性。因而，该导光体17具有能够实现更高精度的成型、能够提高配光控制的特性的品质、能够进行大量且低成本的生产的优点。实施方式2的导光体17的、尤其是反射部172的制作时的模具的加工例与上述的图18是同样的。
[2-16：配向控制]
图42示出实施方式2的光源装置10以及影像显示装置30的配向控制的结构，以从X方向观察的Y-Z剖面来示出光源装置10的照明光、影像显示装置30的影像光的光轴以及各光线。此外，将导光体17的反射面172a和连接面172b比实际放大并示意性示出。在本实施例中，导光体17的入射面s1为具有相对于Z方向的角度而倾斜地配置的平面。从LED元件14的点p1开始的Y方向的光轴a11入射于导光体17的入射面s1的点p2并产生规定的折射而成为光轴a12。光轴a12在反射面s2的点p3处被反射而成为Z方向的光轴a21。出射面s3具有以具有相对于Y方向的角度而倾斜地配置的自由曲面形状，具有规定的折射特性。从反射面s3开始的Z方向的光轴a21通过出射面s3的自由曲面的点p4并折射，成为具有相对于Z方向的角度的光轴a22。光轴a22的照明光入射于液晶显示元件50的面板面的点p5。由液晶显示元件50生成的影像光成为同样具有角度的光轴a23。光轴a23的影像光的光线L30入射于上述的折射元件43。
另外，在本实施例中，在导光体17的出射部173的Z方向的上方，在液晶显示元件50的背面的附近配置有扩散板18a。扩散板18a以及液晶显示元件50被配置于大致水平面。详细而言，扩散板18a以及液晶显示元件50被配置于相对于水平面具有角度的面。
在照明光学系统302中，为了实现上述的合适的照明光且实现防止返回外部光，需要复杂的配光控制。通过图42的配向控制来实现该配光控制。以光轴a11、a12、a21、a22、a23等来表示图42的沿着Y-Z平面的配光控制。通过导光体17的入射面s1的折射角度、反射面s2的反射角度以及由出射面s3的自由曲面形状所形成的折射角度等来实现该配向控制。另外，通过由出射面s3的自由曲面形状所形成的折射角度等来实现X方向的配光控制。另外，配光控制板16b控制Z方向的光扩散等。另外，扩散板18b控制X方向以及Y方向的光扩散等。通过这样的实施方式2的光源装置10的配向控制的特性，相比现有技术能够提高与照明光的配向角度对应的自由度，能够提高HUD装置1所需的合适的影像光的特性。配合HUD装置1的调整光学系统40、液晶显示元件50的特性，具有规定的配向控制的特性的光源装置10的装配变得容易。例如，通过导光体17的出射部173的自由曲面形状的设计，能够调整照明光的特性。另外，能够调整合适的影像光且用于防止返回外部光的配光控制的特性。
[2-17：配光控制板]
图43示出实施方式2的光源装置10中的配光控制板16b的剖面结构。图43的(a)示出配光控制板16b的X-Y剖面。配光控制板16b形成为在Y方向上入射侧为平面、出射侧为锯齿状的面。图43的(b)示出配光控制板16b的出射面的局部放大。在出射面形成有在Z方向上呈多个三角形剖面重复的纹理。多个三角形的斜面为具有相对于X方向的正的角度γ的第一斜面与具有相对于X方向的负的角度γ的第二斜面交替地重复。以距离D43示出X方向的三角形的配置的间距。在本实施例中，设为角度γ＝30度，间距的距离D43＝0.5mm。利用出射面的纹理的功用，来自偏振转换元件21的光在入射部171的X方向上扩散。配光控制板16b可以为例如扩散角为椭圆分布的扩散板。
配向控制板16b具有X方向的光扩散性。扩散板18b具有Y方向的光扩散性。通过配向控制板16b以及扩散板18b的作用，使来自导光体17的出射光的面内的强度分布均匀化，从而得到合适的面状的照明光。此外，在实施方式2中，与实施方式1相比，由于能够在X方向上将多个LED元件14等配置在靠近的位置，因此与配向控制板16b的扩散性相结合，更加提高X方向的均匀性。此外，如实施方式1的图10所说明的那样，通过控制形成于导光体17的反射部172的反射面172a与连接部172b的比率能够实现Z方向的均匀性。其结果是，能够实现需要的最低限度的扩散性，提高光利用效率，能够生成合适的面状的照明光。
[2-18：功能性散射面]
作为实施方式2的变形例，也可以在光源装置10的配向控制板16b、扩散板18b、导光体17的入射面s1或者出射面s3中的至少一者设置规定的功能性散射面。在该情况下，功能性散射面的特性与上述的图16是同样的。
[2-19：导光体-光扩散性]
在实施方式2中，也可以对导光体17的入射部171的入射面s1设置Z方向的光扩散的特性。该情况下，入射面s1的特性与上述的图17是同样的。
[2-20：导光体-自由曲面形状]
使用图40、图44，对实施方式2中的导光体17的出射部173的自由曲面形状的详情进行说明。此外，自由曲面为能够作为CAD等的3维对象来处理的曲面中的一个曲面，为能够在空间内设定几个交点和曲率、通过高阶方程式来表现的曲面。
首先，上述的图40的(a)中，在出射部173的出射面s3中的外框的平面部173b的内侧具有自由曲面部173a。以(x，y，z)示出该自由曲面中的基准坐标系的取用方式的示例。具有通过自由曲面的中心的点K2(与点p4对应)并正交的x轴以及y轴。x轴与X方向具有对应关系，y轴与Y方向具有对应关系。以虚线示出导光体17的出射部173的基准位置。在本例中将靠近入射面s1侧的斜面的开始的位置作为基准位置。在图40的(b)中，以距离Dy0示出从导光体17的出射部173的基准位置到自由曲面的基准坐标系的x轴(点K2)的距离。在本例中设为Dy0＝18mm。将y轴的中心作为导光体17的中心。另外，将水平面与y轴形成的角度设为角度θy，在本例中设为θy＝17°。基准坐标系的z轴从点K2开始，垂直于x轴以及y轴，以面向出射面s3内侧为正而示出。
自由曲面的范围设为-21mm≤x≤21mm、-15mm≤y≤16mm。概略而言，X方向的宽度为42mm，Y方向的宽度为31mm。另外，在本实施例中，z(x，y)的值为负的情况下强制地设为0。换言之，如图40的(b)所示，在出射面s3中，外侧作为平面而被切割，从该平面向内侧以点线所示存在自由曲面的凹部分。此外，作为其他实施例，也可以为从出射面向外侧(出射方向)存在自由曲面的凸部分的构造。
图44示出规定实施方式2中的导光体17的出射部173的自由曲面形状的式以及其系数。图44的(a)示出作为通常的表现的自由曲面式的式1。如式1所示，通过z(x，y)＝Σ{ai·bi(x，y)}来表示自由曲面。Σ为下标i＝0至14的合计。ai、bi示出系数、变量。z(x，y)表示与(x，y)的位置坐标的值相应的z值。单位设为mm。
图44的(b)以表格形式示出式1的系数、变量。例如，i＝0时，b0＝1，a0≈1.0269。i＝1时，b1＝x，a1≈-0.0015。i＝2时，b2＝y，a2≈-0.0032。i＝3时，b3＝x＾2，a3≈-0.0052。i＝14时，b14＝y＾4，a14＝5.3049E-06。E为指数，例如E-06表示1/10的6次方。其他同样地如表所示。z(x，y)＝a1·b1(x，y)+a2·b2(x，y)+……+a14·b14(x，y)≈1.0269-0.0015x-0.0032y-0.0052x＾2+……+5.3049/(10＾6)×y＾4。
[2-21：效果等]
如上所述，根据实施方式2的光源装置10的主要结构，与实施方式1同样地，能够提供小型且轻量、光利用效率高、被模块化而容易用作面状光源的光源装置。更具体而言，能够更加提高LED光源的光利用效率、均匀的照明特性。此外，能够提供合适的光源装置作为能够以低成本制造的照明用光源。另外，配合HUD装置1、液晶显示元件50的特性，能够提供生成合适的影像光的影像显示装置30、生成合适的照明光的光源装置10。另外，能够提供能够防止返回外部光、虚像的显示特性良好的HUD装置1。利用光源装置10的配光控制，也容易进行将影像光的面积相对于照明光放大的装配。
(1)在实施方式2的光源装置10中，导光体17的入射面s1或者出射面s3中的至少一方具有用于实现规定的配光控制的自由曲面形状。据此，实现了用于实现合适的照明光和防止返回外部光功能的配光控制的特性。
(2)在本光源装置10、影像显示装置30、HUD装置1中，液晶显示元件50以及折射元件43的轴(法线倾斜)相对于来自导光体17的出射光的光轴倾斜规定的角度。导光体14的剖面为梯形形状，出射面s3相对于水平被配置为斜面。据此，实现了用于实现合适的照明光和防止返回外部光功能的配光控制的特性。
(3)在本光源装置10中，导光体17具有与实施方式1同样的反射部172的构造，据此，实现了光利用效率高、合适的照明光。
(4)在本光源装置10中，在上述导光体17的结构的基础上，具有将LED元件14、LED准直器15、偏振转换元件21等组合的结构，通过该结构实现了光源装置10的配向控制的特性。例如，偏振转换元件21的部件在X方向延伸，与之对应，在X方向排列多个LED元件14等。据此，通过光源装置10中的规定的配光控制，能够降低在液晶显示元件50和调整光学系统40(折射元件43等)中所要求的配光控制的负担，外部光光晕对策变得容易。
[2-22：第一变形例]
图45以Y-Z平面示出实施方式2的第一变形例的光源装置10的结构。在该第一变形例中，将导光体17的入射部171的入射面s1设为自由曲面形状，将出射部173的出射面s3设为平面形状。通过包含入射面s1的自由曲面形状的构造，实现了规定的配光控制的特性。入射部171的入射面s1作为基准平面具有相对于Z方向倾斜的角度在该入射面s1的基准平面具有自由曲面形状。另外，在图45的结构例中，来自反射部172的光轴、来自出射面s3的光轴相对于Z方向向Y方向的左侧倾斜角度相对于液晶显示元件50的轴倾斜角度
[2-23：第二变形例]
图46以Y-Z平面示出实施方式2的第二变形例的光源装置10以及影像显示装置30的结构。在该第二变形例中，作为与上述的实施例不同的结构点，不仅导光体17的出射部173具有自由曲面形状，入射部171的入射面s1也具有自由曲面形状。同样地入射部171的入射面s1作为基准平面具有相对于Z方向倾斜的角度相对于入射面s1的基准平面，在入射侧具有凸状的自由曲面形状。设计为将入射面s1的自由曲面的特性与出射面s3的自由曲面的特性相结合，使导光体17具有规定的配光控制的特性。如此，通过将入射部171和出射部173这双方设为自由曲面形状，配光控制的自由度变大，能够更加精密地实现更加复杂的配光控制。据此，能够更加精密地实现合适的影像光和防止返回外部光等的特性。
[2-24：第三变形例]
图47示出作为实施方式2的第三变形例的光源装置10以及影像显示装置30，实现大面积用光源的比较大型的光源装置10的实施例的立体图。在该第三变形例中，具有在与垂直对应的Z方向上的直线的光轴。与之对应，在该第三变形例中，具有向Z方向导光的导光体19。该导光体19为实现规定的配光控制的特性的配光控制构件。
在图47的(a)中，示出壳体内的部件配置，省略了LED基板12等的图示。在Z方向上从下到上依次配置有多个LED元件14、LED准直器15、偏振转换元件21、配向控制板16b、导光体19、液晶显示元件50。这些部件分别大致为X-Y平面中的平板状，X方向的边比Y方向的边更长。X方向的边与液晶显示元件50以及HUD装置1的显示区域4的横长的边对应。
偏振转换元件21使用在Y方向排列的2组偏振转换元件部21a、21b而构成。在Y方向上图示的左侧具有第一偏振转换元件部21a，在右侧具有第二偏振转换元件部21b，并邻接地配置。各组的偏振转换元件部为相同的构造，部件在X方向延伸。
与偏振转换元件21的结构对应，在X方向排列有多个LED元件14以及准直器元件15A。针对一侧的偏振转换元件部21a，在X方向上以规定的间距配置有例如N＝9个LED元件14(14-1、14-2、……、14-9)。与这些LED元件14对应，在X方向上配置有9个准直器元件15A。同样地，针对另一侧的偏振转换元件部21b，在X方向上以规定的间距配置有N＝9个LED元件14(14-10、14-11、……、14-18)以及对应的准直器元件15A。即，在本实施例中，以X方向的9个为1列，在Y方向上为2列，在X-Y平面上排列有合计18个LED元件14以及准直器元件15A。据此，构成了比较大面积的面状光源。
在Z方向上，在配光控制板16b与液晶显示元件50之间的空间配置有导光体19。导光体19如图示那样具有大致鞍形状。在导光体19的上方，液晶显示元件50的面板面被配置于大致水平面。
图47的(b)示出(a)中的局部剖视图，示出在X方向上中央附近的LED元件14-5的位置的Y-Z剖面。导光体19在Z方向的下侧具有入射部191(包含入射面)，在Z方向的上侧具有出射部192(包含出射面)。入射面以及出射面分别具有自由曲面形状。在以Y-Z剖面观察时，入射面以及出射面的自由曲面在Z方向的上方(出射侧)具有凸状的曲线。在以X-Z剖面观察时，入射面以及出射面的自由曲面在Z方向上具有凹状的曲线。示出经由偏振转换元件21以及导光体19的光轴a31、a32。光轴a31、a32通过自由曲面产生规定的折射、光扩散等。通过这样的导光体19的自由曲面形状，设计规定的配光控制的特性。据此，根据该第三变形例的光源装置10，实现了合适的影像光和防止返回外部光等的特性。
使用图48、图49对图47的导光体19的自由曲面形状进行说明。
图48示出导光体19的立体图，示出自由曲面的基准坐标系(x，y，z)的取用方式的示例。将出射部192的出射面的基准坐标设为相对于以单点划线示出的水平面的方向倾斜了角度θy(例如θy＝1°)的坐标。y轴以相对于导光体19的中央的位置偏移了规定的距离(例如-1.2mm)的位置(点K4)的坐标为基准。关于入射面的基准坐标的偏移，设为角度θy以及y轴均没有偏移。
图49示出自由曲面式以及系数。图49的(a)示出与上述同样的自由曲面式，(b)示出出射部192的出射面的系数、变量的一个示例，(c)示出入射部191的入射面的系数、变量的一个示例。将导光体19的自由曲面的范围设为-40mm≤x≤40mm、-22mm≤y≤2mm。概略而言，X方向的宽度为80mm，Y方向的宽度为24mm。另外，在入射面中，在z(x，y)的值比-8mm小的情况下，将该值强制地设为-8mm。换言之，对在Z方向的下侧大幅凸出的部分(图示的Y方向的两端附近)，在-8mm的位置进行切割而形成平面。
[2-25：第四变形例]
图50示出作为实施方式2的第四变形例的光源装置10以及影像显示装置30，实现比较小面积的小型的光源的情况下的实施例。图50的(a)示出作为光源装置10的壳体内部的结构的、安装了液晶显示元件50的状态的立体图，(b)示出包含卸除了液晶显示元件50的状态的局部剖面的立体图以及配光等。在该光源装置10中，LED元件14的光轴a1为Y方向。在Y方向，依次配置有LED基板12、多个LED元件14、LED准直器15、偏振转换元件21、配光控制板16b。在配光控制板16b的后方，配置有导光体19b。该导光体19b换言之为配光控制板，具有向大致Y方向导光的规定的配光控制的特性。导光体19b具有入射部19b1、出射部19b2。为了实现该特性，在导光体19b的入射面以及出射面这双方具有自由曲面形状。在导光体19b的Y-Z剖面中，入射面以及出射面成为在Y方向的入射侧包含凸状的曲线的自由曲面。
在Y方向上在导光体19b的出射侧，反射镜500还以相对于水平面具有倾斜的角度的状态而配置。通过反射镜500的反射，Y方向的光轴被转换为大致Z方向的光轴。在反射镜500的Z方向的上方，扩散板18b以及液晶显示元件50被配置于X-Y平面。
关于多个LED元件14，在X方向上以规定的间距尽可能紧密地排列N＝5个LED元件14(14a～14e)。关于LED准直器15，同样地在X方向排列有多个准直器元件15A。据此，构成了比较小面积的面状光源部301。来自LED元件14的Y方向的光通过了配光控制板16b后，入射于导光体19b的入射部19b1的入射面。入射于入射部19b1的入射面的光一边沿着自由曲面形状折射一边被导光，从出射部19b2的出射面出射。具体而言，如(b)所示的光线的示例那样，出射光向着反射镜500被聚光，在Z方向上的光线的范围变窄。例如，在Z方向上通过比中央的光轴更靠上侧的位置的光线被转换为斜向下方的光线，在Z方向上通过下侧的位置的光线被转换为斜向上的光线。
通过了导光体19b的光由反射镜500反射向Z方向的上方。反射光一边通过扩散板18b被扩散，一边作为照明光入射于液晶显示元件50的面板面。该照明光通过导光体19b以及反射镜500而被聚光，从而被转换为比较小面积的照明光。在扩散板18b的平面中，以点线示出由聚光所成的照明区块501。照明光通过该照明区块501。照明区块501的面积比液晶显示元件50的面板面的面积小。本实施例对应于如下情况，在该情况下，作为向液晶显示元件50的照明光，如该照明区块501所示那样采用小面积的面状的照明光即可，例如是HUD装置1的显示区域4为比较小面积的情况。在这样的用途的情况下，优选该第四变形例这样的光源装置10的结构。
[2-26：第五变形例]
图51为示出实施方式2的第五变形例的光源装置10以及影像显示装置30的结构的立体图。在图51中，相比Z方向的虚线511更靠Y方向上右侧的部分的结构与上述的图42等的结构是同样的，具有反射部173、出射部172、顶端部175。相比虚线511更靠Y方向上左侧的部分的结构不同。在该结构中，LED元件14的光轴a51沿着大致垂直的Z方向，从上向下前进。散热器13、LED基板12、LED元件14、LED准直器15、偏振转换元件21以及配光控制板16b的构造与上述是同样的，配置方向不同。
导光体17在入射侧还具有追加了入射部176(包含入射面s6)以及反射部177(包含反射面s7)的构造。作为相比导光体17的虚线511更靠Y方向左侧的部分的形状，具有大致三角柱体状，在X方向延伸，Y-Z剖面为大致三角形。入射部176的入射面s6被配置于大致水平面(X-Y平面)上。反射部177的反射面s7成为相对于水平面具有规定的角度的斜面。反射部177的反射面s7可以与右侧的反射部173同样地形成为反射面与连接面的重复，但不限于此，也可以由反射膜等构成。
来自LED元件14等的光轴a51在通过配向控制板16b之后，入射于入射面s6的点p51。该光轴a56在反射部177的反射面s7的点p52处被反射，成为向大致Y方向的右侧前进的光轴a52。该光轴a52与上述的光轴a1同样地，在反射部173的反射面s3的点p3处被反射而成为大致向Z方向的上方的光轴a2(a21、a22、a23等)。
在该第五变形例的结构中，使用导光体17的入射部176以及反射部177，将光源部301等部件配置在Z方向，因此与实施方式1、2的结构相比，能够将Y方向(纵深方向)的尺寸抑制为比较小。该结构适合于例如车辆的仪表板的配置空间的纵深方向受限的情况等。在第五变形例的结构中，将入射部176的入射面s6设为平面，但不限于此，也可以为用于实现规定的配光控制的特性的自由曲面形状。
[2-27：第六变形例]
作为实施方式2的第六变形例的光源装置10，也可以在导光体17的入射部171的入射面s1或者出射部173的出射面s3或者反射部172的反射面s2，与上述的图22同样地，设置构成功能性散射面的纹理。例如，也可以在上述的实施方式2、各变形例的导光体17的反射部172的反射面s2中设置如图22那样的纹理。将功能性散射面的表面粗糙度的空间频率分量在例如100/mm以上的高频区域设为10nm以下。
在图22的(a)中示意性地示出对象面(反射面s2)的纹理的第一例。在图22的(b)中示意性地示出对象面的纹理的第二例。在(a)的纹理中，多个反射面与连接面的边界被配置、形成为直线状。直线的延伸方向与排列多个LED元件14等的X方向对应。利用这样的纹理，进行配置多个边界的方向(阶梯状的斜面的方向。对应的出射面s3中的Y方向。)中的光扩散等的配光控制。在(b)的纹理中，多个反射面与连接面的边界被配置、形成为曲线状。该曲线形状与例如配置多个LED元件14、准直器元件15A的位置等相对应地形成。据此，能够实现更加精密的配光控制。
以上，基于实施方式对本发明进行了具体地说明，但是本发明并不限于所述实施方式，在不脱离其主旨的范围内能够进行各种变更。能够进行实施方式的结构要素的追加、删除、分离、合并、替换、组合等。

Claims (13)

1.一种光源装置，具备：
光源部，包含产生光的多个半导体光源元件；
准直器，包含各自被配置于所述多个半导体光源元件各自的发光轴上的多个准直器元件；以及
导光体，被配置于所述准直器的出射侧，
所述导光体具有：入射部，具有入射面，该入射面入射来自所述半导体光源元件的、所述发光轴上的光；以及出射部，具有出射所述光的出射面，在所述入射面或者所述出射面中的至少一方具有用于实现规定的配光控制的自由曲面形状。
2.根据权利要求1所述的光源装置，其中，
所述多个半导体光源元件以及所述多个准直器元件被排列于与所述发光轴正交的第一方向，
所述光源部、所述准直器以及所述导光体被配置于与所述发光轴对应的第二方向，
所述导光体具有在所述第一方向延伸的柱体形状，所述导光体包含反射部，所述反射部具有反射面，该反射面使从所述入射面入射的所述第二方向的光反射向与所述第一方向以及所述第二方向正交的第三方向而从所述出射面出射。
3.根据权利要求1所述的光源装置，其中，
所述多个半导体光源元件以及所述多个准直器元件被排列于与所述发光轴正交的第一方向，
所述光源部、所述准直器以及所述导光体被配置于与所述发光轴对应的第二方向，
所述导光体将从所述入射面入射的所述第二方向的光在所述第二方向上导光而从所述出射面出射。
4.根据权利要求2所述的光源装置，其中，
所述导光体在相对于所述入射面的相反侧具有顶端部，所述顶端部具有顶端面，该顶端面与所述出射面的一侧的边以及所述反射部的一侧的边相接，所述出射面相对于所述第二方向具有规定的角度。
5.根据权利要求2所述的光源装置，其中，
所述反射部具有多个反射面和多个连接面，所述反射面相对于来自所述入射面的平行的扩散光具有临界角以上的角度，所述反射面和所述连接面交替地形成为锯齿状。
6.根据权利要求2所述的光源装置，其中，
所述反射部具有反射膜或者反射镜。
7.根据权利要求1所述的光源装置，
在所述导光体的所述入射面的入射侧或者所述出射面的出射侧配置有用于进行规定的配光控制的配光控制板或者扩散板。
8.根据权利要求1所述的光源装置，其中，
所述多个半导体光源元件以及所述多个准直器元件被排列于与所述发光轴正交的第一方向，
所述光源部、所述准直器以及所述导光体被配置于与所述发光轴对应的第二方向，
所述导光体将从所述入射面入射的所述第二方向的光在所述第二方向上导光而从所述出射面出射，
在所述导光体的出射侧具有反射镜，该反射镜使所述第二方向的光反射向与所述第一方向以及所述第二方向正交的第三方向。
9.根据权利要求1所述的光源装置，其中，
所述多个半导体光源元件以及所述多个准直器元件被排列于与所述发光轴正交的第一方向，
所述光源部以及所述准直器被配置于与所述发光轴对应的第二方向，
所述导光体包含：所述入射部，具有所述入射面，所述入射面入射来自所述准直器的、所述第二方向的光；第一反射部，具有第一反射面，该第一反射面使从所述入射面入射的所述第二方向的光反射向与所述第一方向以及所述第二方向正交的第三方向；第二反射部，具有第二反射面，该第二反射面使所述反射的所述第三方向的光反射向所述第二方向；以及所述出射部，具有所述出射面，所述出射面出射所述反射的所述第二方向的光。
10.根据权利要求1所述的光源装置，其中，
具备被配置于所述准直器的出射侧的偏振转换元件，
所述多个半导体光源元件以及所述多个准直器元件被排列于与所述发光轴正交的第一方向，
所述偏振转换元件在所述第一方向延伸，包含被配置于相对于由所述第一方向和与所述发光轴对应的第二方向所成的平面对称的位置的偏振分束器以及相位板。
11.一种平视显示装置，将影像光投射于车辆的挡风玻璃或者组合器的显示区域并通过反射光将虚像提供给驾驶员，所述平视显示装置具备：
影像显示装置，包含光源装置以及显示元件，该光源装置生成并出射照明光，该显示元件基于所述照明光生成并出射所述影像光；以及
调整光学系统，包含光学元件，该光学元件用于一边使所述影像光反射一边将其引导至所述挡风玻璃或者所述组合器的所述显示区域，
所述光源装置具备：
光源部，包含产生光的多个半导体光源元件；
准直器，包含各自被配置于所述多个半导体光源元件各自的发光轴上的多个准直器元件；以及
导光体，被配置于所述准直器的出射侧，
所述导光体具有：入射部，具有入射面，该入射面入射来自所述半导体光源元件的、所述发光轴上的光；以及出射部，具有出射所述光的出射面，在所述入射面或者所述出射面中的至少一方具有用于实现规定的配光控制的自由曲面形状。
12.根据权利要求11所述的平视显示装置，其中，
所述显示元件的显示面的法线方向以及所述光学元件的法线方向相对于来自所述光源装置的出射光的光轴的方向成10°以上的角度。
13.根据权利要求12所述的平视显示装置，其中，
作为所述调整光学系统的所述光学元件，具有：折射元件，使来自所述显示元件的所述影像光折射；以及1个以上的反射镜，使所述折射的光反射，
所述折射元件的法线方向相对于来自所述光源装置的出射光的光轴的方向成10°以上的角度。
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