CN117242294A - 光学系统、照明系统、显示系统以及移动体 - Google Patents

Abstract

光学系统具备导光构件、棱镜以及多个光控制体。导光构件具有光入射的入射面、以及相互对置的第一面以及第二面。导光构件的第二面是光的出射面。棱镜设置于第一面，将通过导光构件的内部的光向第二面反射。多个光控制体位于光源与入射面之间。多个光控制体控制从光源输出并向入射面入射的光。多个光控制体分别具备入射透镜。多个光控制体分别使从光源入射到入射透镜的光入射到入射面。多个光控制体中的至少两个光控制体分别入射到入射面的光的光轴的方向相互不同。

Description

光学系统、照明系统、显示系统以及移动体

技术领域

本公开一般涉及光学系统、照明系统、显示系统以及移动体。更详细而言，本公开涉及控制从入射面入射的光并从出射面出射的光学系统、照明系统、显示系统以及移动体。

背景技术

专利文献1公开了将虚像投影到对象空间的图像显示装置(显示系统)。该图像显示装置是机动车用HUD(Head-Up Display，平视显示器)装置。从仪表板内的机动车用HUD装置(光学系统)发出的图像光即投射光被挡风玻璃反射，朝向作为视觉辨认者的司机。由此，用户(司机)能够将导航图像等图像视觉辨认为虚像，视觉辨认为在路面等背景重叠有虚像。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-142491号公报

发明内容

本公开的一个方式的光学系统具备导光构件、棱镜以及多个光控制体。所述导光构件具有光入射的入射面以及相互对置的第一面以及第二面。所述导光构件的所述第二面是光的出射面。所述棱镜设置于所述第一面，将通过所述导光构件的内部的光向所述第二面反射。所述多个光控制体位于光源与所述入射面之间。所述多个光控制体控制从所述光源输出并向所述入射面入射的光。所述多个光控制体分别具备入射透镜。所述多个光控制体分别使从所述光源入射到所述入射透镜的光入射到所述入射面。所述多个光控制体中的至少两个光控制体分别入射到所述入射面的光的光轴的方向相互不同。

附图说明

图1A是表示实施方式所涉及的光学系统的概要的侧剖视图。

图1B是将图1A的区域F1放大的示意图。

图2是表示同上的光学系统的光控制体的概要的侧剖视图。

图3A是用于说明同上的光学系统中的光的光轴的方向的俯视剖视图。

图3B是用于说明同上的光学系统中的光的光轴的方向的侧剖视图。

图4是表示同上的光学系统的概要的立体图。

图5是使用了同上的光学系统的显示系统的说明图。

图6是具备同上的显示系统的移动体的说明图。

图7A是同上的光学系统的俯视图。

图7B是同上的光学系统的主视图。

图7C是同上的光学系统的仰视图。

图7D是同上的光学系统的侧视图。

图8A是将图7C的区域A1放大的示意图。

图8B是图8A的B1-B1线剖视图。

图9是示意性地表示比较例的光学系统中的出射光的亮度分布的俯视图。

图10是示意性地表示实施方式的光学系统中的出射光的亮度分布的俯视图。

图11是表示同上的光学系统的光控制体的概要的主视图。

图12是用于说明同上的光学系统的光控制体中的光路的侧剖视图。

图13是用于说明同上的光学系统的光控制体中的光路的侧剖视图。

图14是表示变形例1所涉及的光控制体的概要的主视图。

具体实施方式

在专利文献1所记载的图像显示装置中，存在用户视觉辨认的图像的明亮度产生不均的可能性。

本公开是鉴于上述事由而完成的，其目的在于提供一种能够减少用户视觉辨认的图像的明亮度产生的不均的光学系统、照明系统、显示系统以及移动体。

参照附图详细地说明本公开的实施方式所涉及的光学系统100(参照图1A)、照明系统200、显示系统300(参照图5)以及移动体B1(参照图6)。另外，以下说明的实施方式以及变形例仅是本公开的一个例子，本公开不限定于实施方式以及变形例。除了该实施方式以及变形例以外，只要是不脱离本公开的技术思想的范围，则能够根据设计等进行各种变更。此外，在下述的实施方式中说明的各图是示意性的图，图中的各结构要素的大小以及厚度各自的比未必反映实际的尺寸比。此外，下述的实施方式(包括变形例)也可以适当组合来实现。

(1)概要

首先，参照图1A～图4对本实施方式所涉及的光学系统100以及使用了光学系统100的照明系统200的概要进行说明。

本实施方式所涉及的光学系统100(参照图1A以及图1B)具有控制从入射面10入射的光并使其从出射面(第二面12)出射的功能。如图1A以及图1B所示，光学系统100具备导光构件1、多个光控制体2以及棱镜3。

光学系统100与光源4一起构成照明系统200。换言之，本实施方式所涉及的照明系统200具备光学系统100和光源4。

光源4输出入射到入射面10的光。在光学系统100具备多个光控制体2的情况下，来自光源4的光不直接入射至导光构件1，而是通过光控制体2入射至导光构件1，详细内容将在后面叙述。换句话说，从光源4出射的光通过光控制体2入射到(导光构件1的)入射面10。

这样，在本实施方式中，光学系统100除了导光构件1以及棱镜3之外，还具备多个光控制体2。多个光控制体2位于光源4与导光构件1的入射面10之间，对从光源4输出并入射到入射面10的光进行控制。特别是，在本实施方式中，导光构件1和多个光控制体2作为一体成型品而一体化。换句话说，在本实施方式中，导光构件1和多个光控制体2是一体成型品，处于一体不可分的关系。换言之，多个光控制体2相对于导光构件1的入射面10无接缝地连续，导光构件1和多个光控制体2无缝地一体化。因此，在本实施方式中，导光构件1的入射面10是在导光构件1以及多个光控制体2的一体成型品的内部规定的″假想面″，不伴有实体。

在本实施方式中，导光构件1具有光入射的入射面10、以及相互对置的第一面11以及第二面12。第二面12是光的出射面。棱镜3设置于第一面11。棱镜3将通过导光构件1的内部的光向第二面12反射。

此外，如图2所示，在本实施方式中，多个光控制体2分别具备入射透镜21。多个光控制体2分别使从光源4入射到入射透镜21的光入射到入射面10。

入射透镜21具有主入射面211和副入射面212。主入射面211被配置为与光源4对置。副入射面212朝向主入射面211的法线L21。在此，主入射面211的法线L21例如如果主入射面211为圆顶状，则是其前端部(圆顶的顶点部)的主入射面211的法线。主入射面211的法线L21是“假想线”，不伴有实体。副入射面212位于主入射面211的周围的至少一部分。在此，如图1A所示，从光源4入射的光(第一入射光LT1)的光轴P1与主入射面211的法线L21一致。此外，光轴P1与第二面12平行。

此外，多个光控制体2分别能够控制第一入射光LT1的光轴P1的方向。详细而言，如图3A以及图3B所示，具有光轴P1的第一入射光LT1分别通过多个光控制体2而作为具有光轴P2的第二入射光LT2入射到入射面10。在此，光轴P1与光轴P2可以交叉，也可以平行。另外，在此所说的“交叉”与光轴P1和光轴P2所成的角度大于0度同义。此外，详细情况后述，第一入射光LT1通过光控制体2接近平行光，作为第二入射光LT2入射到入射面10。

在本实施方式中，多个光控制体2中的至少两个光控制体2分别入射到入射面10的第二入射光LT2的光轴P2的方向相互不同。例如，在本实施方式中，光学系统100具备7个光控制体2(光控制体2A～光控制体2G)。光控制体2A～光控制体2G分别位于一对一地对应的多个光源4(光源4A～光源4G)与导光构件1的入射面10之间。此外，光控制体2A～光控制体2G在导光构件1的宽度方向(图4中光源4A～光源4G排列的方向)上排列。此外，从光控制体2A～光控制体2G分别入射到入射面10的第二入射光LT2(第二入射光LT2A～第二入射光LT2G)的光轴P2(光轴P2A～光轴P2G)的方向相互不同。

第一入射光LT1(第一入射光LT1A～第一入射光LT1G)分别从光源4A～光源4G入射到光控制体2A～光控制体2G。此时，如图3A以及图3B所示，第一入射光LT1A～第一入射光LT1G的光轴P1(光轴P1A～光轴P1G)的方向全部相等，相互平行。此外，光轴P1A～光轴P1G与第二面12平行，相对于入射面10垂直。在此，第一入射光LT1A～第一入射光LT1G被光控制体2A～光控制体2G各自所具备的入射透镜21变换为平行光，分别作为具有光轴P2(光轴P2A～光轴P2G)的第二入射光LT2A～第二入射光LT2G入射到入射面10。另外，光轴P1与光轴P2可以交叉，也可以平行。例如，如图3A以及图3B所示，第二入射光LT2A的光轴P2A位于第一入射光LT1A的光轴P1A上，光轴P1A与光轴P2A平行。此外，光轴P2A～光轴P2G相互交叉。换言之，光轴P2A～光轴P2G的朝向相互不同。

这样，光学系统100例如如图3A以及图3B所示，通过光控制体2A～光控制体2G分别控制光轴P2A～光轴P2G各自的方向，由此能够控制从出射面(第二面12)出射的出射光的亮度分布。另外，图3A以及图3B所示的光轴P2A～光轴P2G各自的方向是一个例子，光轴P2A～光轴P2G的方向能够适当变更为从第二面12出射的出射光成为期望的亮度分布。在此，出射光是由棱镜3反射的第二入射光LT2A～第二入射光LT2G所形成的面状的光，出射光的亮度分布是第二面12中的出射光的光量分布。

(2)详细内容

以下，参照图1A～图13对本实施方式所涉及的光学系统100、使用了光学系统100的照明系统200、使用了照明系统200的显示系统300以及移动体B1进行详细说明。

(2.1)前提

在以下的说明中，将导光构件1的宽度方向(图4中多个光源4排列的方向)设为“X轴方向”，将导光构件1的进深方向(图1A中来自光源的光入射到入射面10的方向)设为“Y轴方向”。此外，在以下的说明中，将导光构件1的厚度方向(图1A中第一面11以及第二面12排列的方向)设为“Z轴方向”。规定这些方向的X轴、Y轴以及Z轴相互正交。附图中的表示“X轴方向”、“Y轴方向”以及“Z轴方向”的箭头只不过是为了说明而标明的，不伴有实体。

此外，本公开所说的“取出效率”是指，从导光构件1的第二面12(出射面)出射的出射光的光量相对于入射到导光构件1的入射面10的第二入射光LT2的光量所占的比例。即，如果相对于入射到导光构件1的入射面10的第二入射光LT2的光量，从导光构件1的第二面12出射的出射光的光量的相对比率变大，则光的取出效率变高(变大)。作为一个例子，入射到导光构件1的入射面10的第二入射光LT2的光量为“100”，与此相对，如果从导光构件1的第二面12出射的出射光的光量为“10”，则导光构件1中的光的取出效率为10％。

此外，本公开所说的“光轴”是指成为通过系统整体的光束的代表的假想的光线。作为一个例子，从光源4A入射到光控制体2A的第一入射光LT1A的光轴P1A与第一入射光LT1A的旋转对称轴一致。

此外，本公开所说的“平行”是指除了两者之间大致平行、换句话说两者严格地平行的情况以外，处于两者之间的角度收敛于几度(例如小于2度)程度的范围的关系。

此外，本公开所说的“正交”是指除了两者之间大致正交、换句话说两者严格地正交的情况以外，处于两者之间的角度以90度为基准而收敛于几度(例如小于2度)程度的范围的关系。

(2.2)显示系统

首先，参照图5以及图6对显示系统300进行说明。

如图5所示，本实施方式所涉及的照明系统200与显示器5一起构成显示系统300。换言之，本实施方式所涉及的显示系统300具备照明系统200和显示器5。显示器5接收从照明系统200出射的光而显示图像。在此所说的“图像”是以用户U1(参照图6)能够视觉辨认的方式显示的图像，也可以是图形、符号、文字、数字、图案或者照片等或者它们的组合。由显示系统300显示的图像包括动态图像(运动图像)以及静止像(静止图像)。进而，“动态图像”包括由通过慢速摄影(time-lapse photography)等得到的多个静止像构成的图像。

此外，如图6所示，本实施方式所涉及的显示系统300与移动体主体B11一起构成机动车等移动体B1。换言之，本实施方式所涉及的移动体B1具备显示系统300和移动体主体B11。移动体主体B11搭载显示系统300。在本实施方式中作为一个例子，移动体B1是人驾驶的机动车(乘用车)。另外，移动体B1也可以是能够通过自动驾驶行驶的自动驾驶车。在该情况下，视觉辨认由显示系统300显示的图像的用户U1是移动体B1的乘员，在本实施方式中作为一个例子，假定作为移动体B1的机动车的司机(driver)是用户U1。

在本实施方式中，显示系统300例如用于搭载于移动体B1的平视显示器(HUD：Head-Up Display)。显示系统300例如用于将与移动体B1的速度信息、状况信息以及驾驶信息等相关的驾驶辅助信息显示于用户U1的视野。作为移动体B1的驾驶信息，例如有显示行驶路径等的导航相关的信息、以及将行驶速度以及车间距离保持为固定的ACC(AdaptiveCruise Control：自适应巡航控制)相关的信息等。

如图5以及图6所示，显示系统300具备图像显示部310、光学系统320以及控制部330。此外，显示系统300还具备容纳图像显示部310、光学系统320以及控制部330的壳体340。

壳体340例如由合成树脂的成型品等构成。在壳体340中容纳有图像显示部310、光学系统320以及控制部330等。壳体340安装于移动体主体B11的仪表板B13。由光学系统320的第二反射镜322(后述)反射的光通过壳体340的上表面的开口部向反射构件(挡风玻璃B12)出射，被挡风玻璃B12反射的光被聚光于眼动范围(eyebox)C1。反射构件并不局限于挡风玻璃B12，例如也可以通过配置在移动体主体B11的仪表板B13上的合成器等来实现。

根据这样的显示系统300，用户U1透过挡风玻璃B12视觉辨认投影到移动体B1的前方(车外)的空间的虚像。本公开所说的“虚像”是指在从显示系统300出射的光通过挡风玻璃B12等反射构件发散时，通过该发散光线而以实际存在物体地连结的像。因此，正在驾驶移动体B1的用户U1与向移动体B1的前方扩展的实际空间重叠，视觉辨认作为由显示系统300投影的虚像的图像。总之，本实施方式所涉及的显示系统300显示虚像作为图像。显示系统300能够显示的图像(虚像)包括沿着移动体B1的行驶面D1重叠的虚像E1以及沿着与行驶面D1正交的平面PL1立体地描绘的虚像。

图像显示部310具备壳体311。图像显示部310具有通过再现从图像中的对象物朝多个方向释放出的光来立体地显示对象物的光场(Light Field)方式来显示立体图像的功能。其中，图像显示部310立体地显示立体描绘的对象物的虚像的方式并不限定于光场方式。图像显示部310也可以采用如下的视差方式：通过在用户U1的左右眼分别投影相互具有视差的图像，从而使用户U1视觉辨认立体描绘的对象物的虚像。

图像显示部310具备显示器5和包括光学系统100的照明系统200。显示器5例如是液晶显示器等，接收从照明系统200出射的光而显示图像。换句话说，照明系统200从显示器5的背后朝向显示器5出射光，来自照明系统200的光透过显示器5，由此显示器5显示图像。换言之，照明系统200作为显示器5的背光源发挥功能。

图像显示部310具备壳体311。在壳体311中容纳有包括光学系统100以及光源4的照明系统200和显示器5。照明系统200以及显示器5保持于壳体311。在此，显示器5沿着壳体311的上表面配置，显示器5的一面从壳体311的上表面露出。照明系统200配置在壳体311内的显示器5的下方，从显示器5的下方朝向显示器5输出光。由此，壳体311的上表面构成显示图像的显示面312。

图像显示部310以显示面312朝向第一反射镜321(后述)的状态容纳在壳体340的内部。图像显示部310的显示面312是与向用户U1投影的图像的范围、换句话说挡风玻璃B12的形状匹配的形状(例如矩形状)。在图像显示部310的显示面312以阵列状配置有多个像素。图像显示部310的多个像素根据控制部330的控制而发光，通过从图像显示部310的显示面312输出的光，在显示面312显示图像。

显示于图像显示部310的显示面312的图像向挡风玻璃B12出射，被挡风玻璃B12反射的光被聚光于眼动范围C1。换句话说，显示于显示面312的图像通过光学系统320而被视点位于眼动范围C1内的用户U1视觉辨认。此时，用户U1透过挡风玻璃B12视觉辨认投影到移动体B1的前方(车外)的空间的虚像。

光学系统320将从图像显示部310的显示面312输出的光聚光于眼动范围C1。在本实施方式中，光学系统320例如具备作为凸面镜的第一反射镜321、作为凹面镜的第二反射镜322、以及挡风玻璃B12。

第一反射镜321反射从图像显示部310输出的光，使其入射到第二反射镜322。第二反射镜322将从第一反射镜321入射的光向挡风玻璃B12反射。挡风玻璃B12将从第二反射镜322入射的光反射并入射至眼动范围C1。

控制部330例如包括计算机系统。计算机系统以作为硬件的一个以上的处理器以及一个以上的存储器为主构成。通过一个以上的处理器执行计算机系统的一个以上的存储器或者存储部334中记录的程序，实现控制部330的功能(例如，描绘控制部331、图像数据制作部332以及输出部333等的功能)。程序预先记录在计算机系统的一个以上的存储器或存储部334中。程序可以通过电信线路提供，也可以记录在计算机系统可读取的存储卡、光盘或硬盘驱动器等非暂时性记录介质中来提供。

存储部334例如通过可改写的非易失性的半导体存储器等非暂时性的记录介质来实现。存储部334存储控制部330执行的程序等。此外，如上所述，显示系统300用于将与移动体B1的速度信息、状况信息以及驾驶信息等相关的驾驶辅助信息显示于用户U1的视野。因此，显示系统300显示的虚像的种类是预先确定的。而且，在存储部334中预先存储有用于显示虚像(作为平面描绘的对象物的虚像E1以及作为立体描绘的对象物的虚像)的图像数据。

描绘控制部331从搭载于移动体B1的各种传感器350接收检测信号。传感器350例如是用于检测在先进驾驶系统(ADAS：Advanced Driver Assistance System)中使用的各种信息的传感器。传感器350例如包括用于检测移动体B1的状态的传感器以及用于检测移动体B1的周围的状态的传感器中的至少一个。用于检测移动体B1的状态的传感器例如包括测定移动体B1的车速、温度或剩余燃料等的传感器。用于检测移动体B1的周围的状态的传感器包括对移动体B1的周围进行拍摄的图像传感器、毫米波雷达或者LiDAR(LightDetection and Ranging，光探测和测距)等。

描绘控制部331基于从传感器350输入的检测信号，从存储部334取得用于显示与该检测信号相关的信息的一个或多个图像数据。在此，在图像显示部310显示多种信息的情况下，描绘控制部331取得用于显示多种信息的多个图像数据。此外，描绘控制部331基于从传感器350输入的检测信号，求出与在显示虚像的对象空间中显示虚像的位置相关的位置信息。然后，描绘控制部331将显示对象的虚像的图像数据和位置信息输出到图像数据制作部332。

图像数据制作部332基于从描绘控制部331输入的图像数据以及位置信息，制作用于显示显示对象的虚像的图像数据。

输出部333将由图像数据制作部332制作的图像数据输出到图像显示部310，使图像显示部310的显示面312显示基于制作的图像数据的图像。通过将显示于显示面312的图像投影于挡风玻璃B12，由显示系统300显示图像(虚像)。这样，由显示系统300显示的图像(虚像)被用户U1视觉辨认。

(2.3)光学系统

接下来，参照图1A～图4以及图7A～图10对光学系统100进行说明。

在本实施方式中，光学系统100具备导光构件1、多个光控制体2(光控制体2A～光控制体2G)以及多个棱镜3。即，本实施方式所涉及的光学系统100具备多个光控制体2，还具备多个棱镜3。

此外，在本实施方式中，光学系统100与光源4A～光源4G一起构成照明系统200。即，本实施方式所涉及的照明系统200具备光学系统100和光源4A～光源4G。

多个光源4(光源4A～光源4G)采用共同的结构，因此以下只要没有特别说明，对一个光源4进行说明的结构对于其他光源4也是同样的。

光源4例如是发光二极管(LED：Light Emitting Diode)元件或有机EL(OEL：Organic Electro-Luminescence)元件等固体发光元件。在本实施方式中作为一个例子，光源4是芯片状的发光二极管元件。这样的光源4实际上其表面(发光面)以某种程度的面积发光，但理想的是能够视为从其表面的一点放射光的点光源。因此，以下，假定光源4是理想的点光源来进行说明。

在本实施方式中，如图2所示，光源4被配置为与导光构件1的入射面10隔开给定的间隔对置。而且，光控制体2位于光源4与导光构件1的入射面10之间。

在本实施方式中，光控制体2与导光构件1为一体。本公开中所说的“一体”是指能够针对多个要素(部位)在物理上作为一体来处理的方式。换句话说，多个要素为一体意味着多个要素集中为一个，处于能够如一个构件那样处理的方式。在该情况下，多个要素既可以如一体成型品那样处于一体不可分的关系，或者也可以将分别制作的多个要素例如通过熔敷、粘接或铆接接合等而机械地结合。即，导光构件1和光控制体2以适当的方式一体化即可。

更具体而言，在本实施方式中，如上所述，导光构件1与光控制体2作为一体成型品而一体化。换句话说，在本实施方式中，导光构件1和光控制体2是一体成型品，处于一体不可分的关系。因此，如上所述，导光构件1中的入射面10是在导光构件1以及光控制体2的一体成型品的内部规定的“假想面”，不伴有实体。

在此，如图4所示，光源4A～光源4G被配置为沿着X轴方向隔开给定的间隔排列。光源4A～光源4G与多个光控制体2A～光控制体2G一对一地对应。换句话说，关于光控制体2A～光控制体2G，也与光源4A～光源4G同样地配置为在X轴方向上排列。在此，X轴方向上的光源4A～光源4G的间距与光控制体2A～光控制体2G的间距相等。

导光构件1是将来自光源4的光从入射面10取入导光构件1内，并通过导光构件1内引导至出射面即第二面12的、换句话说进行导光的构件。在本实施方式中作为一个例子，导光构件1是丙烯酸树脂等具有透光性的树脂材料的成型品，形成为板状。换句话说，导光构件1是具有一定程度的厚度的导光板。

如上所述，导光构件1具有光入射的入射面10、以及相互对置的第一面11以及第二面12(出射面)。进而，导光构件1具有与入射面10对置的端面13。

具体而言，在本实施方式中，如图7A～图7D所示，导光构件1为矩形板状，在导光构件1的厚度方向上对置的两面分别为第一面11以及第二面12。此外，导光构件1的四个端面(周面)中的一个端面是入射面10。换句话说，导光构件1在俯视时(从Z轴方向的一方观察)形成为矩形状。在此，作为一个例子，导光构件1形成为Y轴方向的尺寸比X轴方向小的长方形。而且，导光构件1的厚度方向(Z轴方向)的两面分别构成第一面11以及第二面12。进而，导光构件1的短边方向(Y轴方向)的两面分别构成入射面10以及端面13。

这样，导光构件1的在Y轴方向上相互对置的两个端面中的一个端面(图1A中的左表面)是从光源4A～光源4G分别出射的第一入射光LT1(第一入射光LT1A～第一入射光LT1G)分别通过光控制体2A～光控制体2G而作为第二入射光LT2(第二入射光LT2A～第二入射光LT2G)入射的入射面10。导光构件1的在Z轴方向上相互对置的两个面分别是第一面11以及第二面12。第一面11是图1A中的下表面，第二面12是图1A中的上表面。而且，第二面12是从导光构件1的内部向外部出射出射光的出射面。因此，导光构件1通过第二入射光LT2从作为入射面10的一个端面入射，作为出射面的第二面12进行面发光。

此外，在本实施方式中，第二面12是与X-Y平面平行的平面。此外，入射面10是与X-Z平面平行的平面。在此所说的“X-Y平面”是包括X轴以及Y轴的平面，是与Z轴正交的平面。同样地，在此所说的“X-Z平面”是包括X轴以及Z轴的平面，是与Y轴正交的平面。第二面12是与Z轴正交的平面，入射面10是与Y轴正交的平面，因此第二面12与入射面10相互正交。

另一方面，第一面11不是与X-Y平面平行，而是相对于X-Y平面倾斜的平面。换句话说，第一面11与入射面10相互不正交。具体而言，第一面11相对于X-Y平面倾斜，以使得随着远离入射面10而接近第二面12。换句话说，在本实施方式中，第一面11与第二面12相互倾斜。

此外，在本实施方式中，如图1A所示，端面13例如与入射面10平行。

此外，在本实施方式中，在第二面12设置有配光控制部14。配光控制部14包括透镜。在本实施方式中作为一个例子，包括柱面透镜。关于配光控制部14，详细地在“(2.7)配光控制部”一栏中进行说明。另外，配光控制部14不是光学系统100所必须的结构，能够适当省略。

光控制体2配置在光源4与导光构件1的入射面10之间。光控制体2控制从光源4输出并向入射面10入射的光。在本实施方式中，光控制体2具有使从光源4输出的第一入射光LT1接近平行光的准直功能。即，光控制体2是如下的准直透镜：当从光源4呈放射状扩展的第一入射光LT1入射时，使该第一入射光LT1朝向入射面10聚光，从而接近平行光。在此，从光源4出射的第一入射光LT1通过光控制体2入射到导光构件1的入射面10。因此，来自光源4的第一入射光LT1被具有准直功能的光控制体2控制为扩展角变窄，朝向导光构件1的入射面10作为第二入射光LT2出射。在本实施方式中，假定来自作为理想的点光源的光源4的第一入射光LT1被光控制体2转换为作为理想的平行光的第二入射光LT2来进行说明。

在本实施方式中，如图4所示，多个光控制体2(光控制体2A～光控制体2G)形成为在构成导光构件1的入射面10的端部沿着X轴方向排列。换句话说，在本实施方式中，光控制体2与导光构件1为一体。此外，如上所述，光控制体2A～光控制体2G分别与多个光源4(光源4A～光源4G)一对一对应。因此，光控制体2A～光控制体2G分别控制对应的光源4出射的第一入射光LT1(第一入射光LT1A～第一入射光LT1G)的扩展角，将作为平行光的第二入射光LT2(第二入射光LT2A～第二入射光LT2G)分别入射到入射面10。此外，如上所述，在本实施方式中，第二入射光LT2A～第二入射光LT2G各自的光轴P2(光轴P2A～光轴P2G)的方向相互不同。

在本实施方式中，光轴P2A与光轴P2B～光轴P2G各自所成的角度优选为大于0度且15度以内，进一步优选为1度以上且10度以下。光控制体2的功能的详细情况在“(2.4)光控制体”一栏中进行说明。

棱镜3设置于第一面11，将通过导光构件1的内部的光向第二面12反射。在本实施方式中，棱镜3在第一面11设置有多个。棱镜3构成为对入射的第二入射光LT2进行全反射。当然，棱镜3并不局限于将入射的第二入射光LT2全部全反射的方式，也可以包括第二入射光LT2的一部分不全反射而通过棱镜3的内部并出射到导光构件1的外部的方式。

在导光构件1中，从入射面10入射的第二入射光LT2的大部分在第一面11或第二面12中的除了棱镜3以外的部位不反射，而由棱镜3反射，由此从第二面12出射。换句话说，导光构件1包括直接光路L1，该直接光路L1使从入射面10入射的第二入射光LT2由棱镜3直接反射而作为出射光从第二面12出射。

在本实施方式中，棱镜3形成于第一面11，以使得从X轴方向的一方观察的截面成为三角形状的凹部。棱镜3例如通过对导光构件1的第一面11实施加工而形成。如图1B所示，棱镜3具有将通过导光构件1的内部而入射的第二入射光LT2朝向第二面12反射的反射面30。图1B是将图1A的区域F1放大的示意性的端面图。

反射面30与第一面11所成的角度(换句话说，反射面30的倾斜角度)θ1是入射到反射面30的第二入射光LT2的入射角θ0为临界角以上的角度。换句话说，反射面30相对于第一面11倾斜，以使得入射的第二入射光LT2全反射。此外，在本实施方式中，反射面30的倾斜角度θ1设定为，在反射面30全反射的光在例如与第二面12垂直的方向上入射。在本实施方式中，多个第二入射光LT2(第二入射光LT2A～第二入射光LT2G)入射到第一面11。第二入射光LT2A～第二入射光LT2G的光轴P2A～光轴P2G的方向分别不同，因此倾斜角度θ1根据第二入射光LT2A～第二入射光LT2G各自入射到第一面11的多个区域A0(区域A01～区域A07)而不同。另外，由反射面30全反射的光相对于第二面12入射的方向不限定于垂直，由反射面30全反射的光也可以相对于第二面12倾斜地入射。

在本实施方式中，如图8A以及图8B所示，从Z轴方向的一方观察，多个棱镜3在第一面11上配置为锯齿状(zigzag pattern)。在此，图8A是将图7C的区域A1放大的示意性俯视图。在此，区域A1是作为垂直入射到入射面10的平行光的第二入射光LT2A入射的区域A01的一部分。图8B是示意性地表示图8A的B1-B1线的端面的图。在图8A中，仅示出第一面11的一部分，但实际上，遍及第一面11的大致整个区域形成有多个棱镜3。

具体而言，各棱镜3在X轴方向上具有长度，形成为在其长度方向(X轴方向)上隔开间隔排列多个棱镜3。进而，多个棱镜3形成为在Y轴方向上也隔开间隔地排列。而且，在将在X轴方向上排列的多个棱镜的列在Y轴方向上从入射面10侧起计数而设为第一列、第二列、第三列…的情况下，偶数列所包括的多个棱镜3与奇数列所包括的多个棱镜3处于相互在X轴方向上错开的位置。在此，在本实施方式中，偶数列所包括的多个棱镜3和奇数列所包括的多个棱镜3配置为各自的长度方向(X轴方向)的端部彼此例如在Y轴方向上重复。根据这样的配置，从入射面10观察，多个棱镜3在X轴方向上无间隙地排列，从入射面10入射到导光构件1的内部的第二入射光LT2由多个棱镜3中的任意一个棱镜3反射。另外，偶数列所包括的多个棱镜3也可以配置为各自的长度方向(X轴方向)的端部相对于Y轴方向具有相互不同的斜率。此外，奇数列所包括的多个棱镜3也可以配置为各自的长度方向(X轴方向)的端部相对于Y轴方向具有相互不同的斜率。

在本实施方式中作为一个例子，多个棱镜3全部为相同的形状。因此，如图8B所示，在沿Y轴方向排列的多个棱镜3中，反射面30的倾斜角度θ1为相同角度。此外，关于棱镜3的长度方向的尺寸以及作为棱镜3的凹部的深度(换言之，棱镜3的高度)等棱镜3的大小，在多个棱镜3中也相同。即，在本实施方式中，棱镜3被配置为在Y轴方向上排列多个。在此，在区域A01～区域A07的各个区域中，多个棱镜3为相同形状。因此，如果入射到相同区域A0内的反射面30的第二入射光LT2的入射角θ0固定，则即使在光入射到多个棱镜3中的任意棱镜3的情况下，由棱镜3的反射面30反射的第二入射光LT2的朝向也相同。因此，能够使由相同区域A0内的多个棱镜3反射的全部第二入射光LT2在与第二面12垂直的方向上入射。

进而，作为一个例子，作为棱镜3的凹部的深度(换言之，棱镜3的高度)为1μm以上且100μm以下。同样地，作为一个例子，多个棱镜3的Y轴方向上的间距为1μm以上且1000μm以下。作为具体例，区域A01内的作为棱镜3的凹部的深度为十几μm，多个棱镜3的Y轴方向上的间距为数百十μm。

以下，使用图1A、图3A以及图3B对本实施方式所涉及的光学系统100的发光原理进行说明。

如图1A所示，例如从光源4A出射的第一入射光LT1 A通过光控制体2A来控制扩展角。然后，从光控制体2A向导光构件1的入射面10出射扩展角被控制的第二入射光LT2A。在本实施方式中，从光控制体2A出射的第二入射光LT2A成为与第二面12平行的平行光，相对于入射面10垂直地入射。

接下来，如图1B所示，入射到入射面10的第二入射光LT2A的大部分不被第一面11以及第二面12反射，而是由设置于第一面11的多个棱镜3中的任意一个棱镜3的反射面30全反射。换句话说，导光构件1包括直接光路L1，该直接光路L1使从入射面10入射的第二入射光LT2A在棱镜3直接反射而从第二面12出射。进而，在本实施方式中，直接光路L1包括由棱镜3全反射的第二入射光LT2A的光路。在棱镜3的反射面30全反射的第二入射光LT2A沿着与第二面12正交的光路，从第二面12出射。

同样地，如图3A以及图3B所示，从光源4B～光源4G分别出射的第一入射光LT1B～第一入射光LT1G通过分别通过光控制体2B～光控制体2G而作为平行光即第二入射光LT2B～第二入射光LT2G入射到入射面10。在此，第二入射光LT2B～第二入射光LT2G成为与第二入射光LT2A交叉的平行光。此外，第二入射光LT2B～第二入射光LT2G成为相互交叉的平行光。换句话说，第二入射光LT2A～第二入射光LT2G各自的光轴P2A～光轴P2G的方向相互不同。另外，光轴P2A～光轴P2G的方向并不限定于相互不同的状态，只要光轴P2A～光轴P2G中的至少两个光轴P2的方向相互不同，则也可以存在光轴P2A～光轴P2G中的方向相同的光轴P2。

而且，如图3B所示，在设置于第一面11的多个棱镜3中的任一个棱镜3的反射面30全反射的第二入射光LT2B～第二入射光LT2G沿着与第二面12正交的光路，从第二面12出射。

在本实施方式中，多个棱镜3遍及第一面11的整个区域配置，因此第二入射光LT2A～第二入射光LT2G通过上述那样的直接光路L1，从导光构件1的第二面12作为出射光出射。由此，第二面12面发光，出射光成为面状的光。在本实施方式中，由于光轴P2A～光轴P2G的方向相互不同，因此入射到第一面11上的第二入射光LT2的亮度分布变得不均匀。而且，入射到第一面11上的第二入射光LT2沿着直接光路L1垂直地出射到第二面12，因此出射光在第二面12上的亮度分布变得不均匀。换句话说，通过利用光控制体2A～光控制体2G控制第二入射光LT2A～第二入射光LT2G各自的光轴P2A～光轴P2G的方向，能够得到在第二面12上具有期望的亮度分布的出射光。

以下，参照图3A～图3B以及图9～图10，对具备光控制体2A～光控制体2G的本实施方式的光学系统100的优点进行说明。

从一般的光学系统(以下称为比较例的光学系统100A)所具备的多个光控制体(以下称为比较例的多个光控制体)向入射面10入射的多个第二入射光LT2各自的光轴P2的方向相互相等。图9表示比较例的光学系统100A中的出射光的亮度分布。在比较例的光学系统100A中，从多个光控制体入射到入射面10的多个第二入射光LT2是相互平行的平行光，相对于入射面10垂直地入射。在这种情况下，从入射面10入射到第一面11上的第二入射光LT2的亮度分布变得均匀。而且，入射到第一面11上的第二入射光LT2沿着直接光路L1垂直地出射到第二面12，因此出射光在第二面12上的亮度分布AR1如图9所示变得均匀。另外，图9以及图10所示的亮度分布AR1以及后述的亮度分布AR2示意性地表示出射光在第二面12上的亮度分布。在此，亮度分布AR1以及亮度分布AR2表示出射光的光量比亮度分布AR1以及亮度分布AR2的范围外相对多的部分。

如本实施方式所涉及的显示系统300那样，在搭载于移动体B1的平视显示器中应用包括多个光控制体2的光学系统100的情况下，对于多个光控制体2，由于以下的理由而要求不均匀地控制出射光在第二面12上的亮度分布。

平视显示器的图像显示部310的显示面312接受通过后述的配光控制部14从第二面12出射的出射光而显示图像。显示面312是与向用户U1投影的图像的范围、换句话说挡风玻璃B12的形状匹配的形状(例如矩形状)。第二面12也以与显示面312匹配的形状设置。

在此，显示于显示面312的图像在被挡风玻璃B12反射而被用户U1视觉辨认之前，存在亮度分布发生变化的部分。因此，需要对作为显示面312的背光源发挥功能的出射光预先赋予在用户U1进行了视觉辨认时成为最佳图像的亮度分布。

例如，在本实施方式中，显示于矩形状的显示面312的图像在用户U1视觉辨认之前从用户U1观察时挡风玻璃B12的左上的光的强度降低。这是一个因素，即，越是挡风玻璃B12的左上的区域则显示面312与用户U1的眼动范围C1之间的光路的长度越长，光被强烈地散射。

因此，在本实施方式中，通过光控制体2A～光控制体2G分别控制光轴P2A～光轴P2G的方向，从而如图10所示，将从出射面(第二面12)出射的出射光的第二面12上的亮度分布AR2控制为右下相对明亮且左上变暗。另外，在本实施方式中，从挡风玻璃B12的用户U1观察的上下方向对应于图9以及图10的X轴方向上下反转，从挡风玻璃B12的用户U1观察的左右方向对应于Y轴方向左右反转。因此，通过将第二面12上的亮度分布AR2控制为右下相对明亮且左上变暗，从而能够校正挡风玻璃B12的左上的光的强度降低，使用户U1视觉辨认均匀的明亮度的图像。

在本实施方式中，为了得到图10所示的亮度分布AR2，例如如图3A所示，沿着从光源4A侧朝向光源4G侧的X轴方向，分别控制光轴P2A～光轴P2G的方向，以使得光轴P2B～光轴P2G相对于光轴P2A的斜率变大。此外，例如如图3B所示，分别控制光轴P2A～光轴P2G的方向，以使得从X轴方向观察，光轴P2B～光轴P2F相对于光轴P2A的斜率相等，光轴P2G相对于光轴P2A的斜率比光轴P2B～光轴P2F相对于光轴P2A的斜率大。另外，光轴P2A～光轴P2G的方向能够根据期望的亮度分布AR2适当变更。

(2.4)光控制体

接下来，参照图2以及图11～图13对本实施方式所涉及的光控制体2的形状以及功能进行详细说明。

光控制体2具备入射透镜21。此外，在本实施方式中，光控制体2B～光控制体2G所具有的入射透镜21例如包括透镜上的曲率的分布等透镜特性相互不同的多个透镜部22。由此，光控制体2B～光控制体2G能够从光轴P1的方向变更光轴P2的方向。

在光控制体2A所具备的、透镜上的曲率分布相对于透镜的中心轴例如旋转对称的入射透镜21中，在具有与主入射面211的法线L21一致的光轴P1的第一入射光LT1入射的情况下，第二入射光LT2的光轴P2的方向成为与光轴P1的方向相同的方向。另外，光控制体2A所具备的入射透镜21只要能够将光轴P2的方向控制为与光轴P1的方向相同即可，也可以不相对于透镜的中心轴旋转对称。

另一方面，光控制体2B～光控制体2G分别通过使多个透镜部22分别具有不同的曲率分布，能够使作为具有与光轴P1的方向不同的光轴P2的平行光的第二入射光LT2入射到入射面10。

如图11所示，在本实施方式中，例如光控制体2B～光控制体2G所具有的入射透镜21具有四个透镜部22(第一透镜部221～第四透镜部224)。光控制体2B～光控制体2G将从光源4分别入射到第一透镜部221～第四透镜部224的第一入射光LT1分别入射到入射面10。

在此，从第一入射光LT1的光轴P1的方向对第一透镜部221～第四透镜部224的每一个进行观察的面积相等。此外，第一透镜部221～第四透镜部224分别设置为以入射透镜21与光轴P1相交的点Q1为中心向外周方向扩展的扇状。而且，在以点Q1为中心的圆的半径方向上相互对置设置的第一透镜部221以及第三透镜部223在从光轴P1方向观察时相对于点Q1例如点对称。此外，在以点Q1为中心的圆的半径方向上相互对置设置的第二透镜部222以及第四透镜部224在从光轴P1方向观察时相对于点Q1例如点对称。换言之，入射透镜21通过相互交叉的多个(在本实施方式中为两个)平面PL2、PL3被等分割为第一透镜部221～第四透镜部224。另外，在本实施方式中，交叉的两个平面PL2、PL3所形成的直线与光轴P1一致。此外，如果从光轴P1的方向观察的面积相等，则第一透镜部221以及第三透镜部223也可以不相对于点Q1点对称。此外，如果从光轴P1的方向观察的面积相等，则第二透镜部222以及第四透镜部224也可以不相对于点Q1点对称。

此外，第一透镜部221～第四透镜部224分别平滑地连续。换句话说，入射透镜21的曲率在第一透镜部221～第四透镜部224各自的边界上大于0。

然而，如图2所示，入射透镜21具备折射透镜23和反射透镜24。在本实施方式中，折射透镜23形成为从光轴P1的方向观察时呈圆形状。此外，反射透镜24形成为遍及整周包围圆形状的折射透镜23的外周的圆环状。

折射透镜23具有主入射面211。主入射面211被配置为与光源4对置，来自光源4的第一入射光LT1的至少一部分从主入射面211入射到折射透镜23。在此，第一入射光LT1是从光源4呈放射状扩展的光，因此入射到折射透镜23的第一入射光LT1的至少一部分根据光线相对于主入射面211的入射角在主入射面211折射。在主入射面211折射的第一入射光LT1的至少一部分作为平行光即第二入射光LT2的至少一部分入射到入射面10。

反射透镜24具有副入射面212以及外周面213。

副入射面212朝向主入射面211的法线L21。此外，在本实施方式中，副入射面212设置为包围主入射面211的周围的圆环状。另外，副入射面212并不限定于包围主入射面211的周围的圆环状，也可以位于主入射面211的周围的至少一部分。此外，副入射面212可以相对于主入射面211的法线L21平行(换句话说可以不倾斜)，也可以倾斜。

从副入射面212观察，外周面213位于主入射面211的法线L21的相反一侧。

第一入射光LT1的至少一部分从副入射面212入射到反射透镜24。入射到反射透镜24的第一入射光LT1的至少一部分根据光线相对于副入射面212的入射角在副入射面212折射。在副入射面212折射的第一入射光LT1的至少一部分被外周面213全反射，作为第二入射光LT2的至少一部分入射到入射面10。

例如如图12所示，在控制第一入射光LT1以使得光轴P2位于光轴P1上的光控制体2A的情况下，在主入射面211折射的第一入射光LT1A的至少一部分作为平行光即第二入射光LT2A的至少一部分垂直地入射到入射面10。此外，在副入射面212折射的第一入射光LT1A的至少一部分被外周面213全反射，作为第二入射光LT2A的至少一部分垂直地入射到入射面10。

此外，例如如图13所示，在控制第一入射光LT1以使得光轴P1与光轴P2交叉(形成0度以上的角度)的例如光控制体2G的情况下，在主入射面211折射的第一入射光LT1G的至少一部分作为平行光即第二入射光LT2G的至少一部分相对于入射面10倾斜地入射。此外，在副入射面212折射的第一入射光LT1G的至少一部分被外周面213全反射，作为第二入射光LT2G的至少一部分倾斜地入射到入射面10。在此，第一入射光LT1G的至少一部分与光控制体2G所具有的主入射面211上的位置无关地例如向相同的方向折射。此外，第一入射光LT1G的至少一部分与外周面213上的位置无关地向例如相同的方向反射。此外，第一入射光LT1G的至少一部分在主入射面211折射的方向和在外周部213反射的方向例如是相同的方向。另外，透镜部21可以设定为第一入射光LT1G的至少一部分根据主入射面211上的位置向不同的方向折射，也可以设定为第一入射光LT1G的至少一部分根据外周面213上的位置向不同的方向反射。此外，透镜部21也可以设定为第一入射光LT1G的至少一部分在主入射面211折射的方向与在外周部213反射的方向不同。

在此，如上所述，光控制体2B～光控制体2G所具有的入射透镜21包括第一透镜部221～第四透镜部224。此外，如上所述，入射透镜21具备折射透镜23和反射透镜24(参照图2)。折射透镜23在从光轴P1的方向观察时例如形成为圆形状。此外，反射透镜24例如形成为遍及整周包围圆形状的折射透镜23的外周的圆环状。因此，如图11所示，第一透镜部221～第四透镜部224分别包括例如作为圆形状的折射透镜23的一部分的折射透镜部(第一折射透镜部231～第四折射透镜部234)和包围折射透镜23的外周的例如圆环状的反射透镜24的一部分即反射透镜部(第一反射透镜部241～第四反射透镜部244)。此外，第一折射透镜部231～第四折射透镜部234分别具有作为主入射面211的一部分的第一主入射面2111～第四主入射面2114。第一反射透镜部241～第四反射透镜部244分别具有作为副入射面212的一部分的第一副入射面2121～第四副入射面2124、以及作为外周面213的一部分的第一外周面2131～第四外周面2134。

分别从第一主入射面2111～第四主入射面2114入射到第一折射透镜部231～第四折射透镜部234的第一入射光LT1的至少一部分在第一主入射面2111～第四主入射面2114分别折射。在第一主入射面2111～第四主入射面2114分别折射的第一入射光LT1的至少一部分作为平行光即第二入射光LT2的至少一部分入射到入射面10。

此外，分别从第一副入射面2121～第四副入射面2124入射到第一反射透镜部241～第四反射透镜部244的第一入射光LT1的至少一部分在第一副入射面2121～第四副入射面2124分别折射。在第一副入射面2121～第四副入射面2124分别折射的第一入射光LT1的至少一部分被第一外周面2131～第四外周面2134分别全反射，作为第二入射光LT2的至少一部分入射到入射面10。

换句话说，分别入射到第一透镜部221～第四透镜部224的第一入射光LT1的至少一部分分别成为作为第二入射光LT2的至少一部分的第二入射光LT21～第二入射光LT24，分别从第一透镜部221～第四透镜部224入射到入射面10。

在此，第二入射光LT21～第二入射光LT24分别例如是平行光。此外，第二入射光LT21～第二入射光LT24各自的光轴例如相互平行。换句话说，光控制体2B～光控制体2G分别入射到入射面10的第二入射光LT2例如包括相互平行的第二入射光LT21～第二入射光LT24。

(2.5)配光控制部

接下来，参照图4对配光控制部14进行详细说明。

在本实施方式中，第一面11和第二面12中的至少一方具有配光控制部14。配光控制部14控制从作为出射面的第二面12取出的出射光的配光。另外，在此所说的“出射光的配光”是指出射光的扩展。在本实施方式中，作为一个例子，配光控制部14设置于第二面12。进而，在本实施方式中，配光控制部14与导光构件1一体化为一体成型品。换句话说，在本实施方式中，导光构件1和配光控制部14是一体成型品，处于一体不可分的关系。

总之，在本实施方式中，导光构件1包括直接光路L1，该直接光路L1使从入射面10入射到导光构件1内的第二入射光LT2在导光构件1的内部仅通过棱镜3的1次反射而从第二面12出射。因此，第一面11以及第二面12的形状无助于导光构件1的内部的第二入射光LT2的导光，即使在第一面11或第二面12设置配光控制部14，导光构件1的导光性能也不易劣化。

具体而言，本实施方式中的配光控制部14包括透镜。换句话说，配光控制部14具有作为用于使光折射而发散或会聚的光学元件的透镜的功能。由此，在配光控制部14中，通过使从作为出射面的第二面12取出的出射光折射并发散或会聚，能够控制其配光。

更详细而言，配光控制部14包括由多个小透镜141的组构成的多透镜。在本实施方式中，多个小透镜141分别形成为半圆柱状。这样的多个小透镜141在X轴方向上排列配置。在此，多个小透镜141在第二面12的整个区域无间隙地形成。由这样的形状的多个小透镜141的组构成的多透镜构成所谓的柱面透镜。

例如在本实施方式中，配光控制部14控制出射光的配光以使得维持出射光的第二面12上的相对的亮度分布，以适当的大小向图像显示部310的显示面312投影出射光。

(3)变形例

以下，对上述实施方式的变形例进行说明。其中，对与上述实施方式共同的结构要素标注相同的参照符号，并适当省略其说明。此外，以下说明的变形例的各结构能够与上述实施方式中说明的各结构适当组合而应用。

(3.1)变形例1

在上述实施方式的光学系统100中，折射透镜23形成为从光轴P1的方向观察时呈圆形状。此外，反射透镜24形成为在圆形状的折射透镜23的圆周上遍及整周地包围。另一方面，如图14所示，变形例1的光学系统100与上述的实施方式的不同点在于，折射透镜23形成为从光轴P1的方向观察时一部分欠缺的圆形状(缺圆状)。变形例1的折射透镜23在缺圆状的外周包括圆弧部235和弦部236，反射透镜24沿着折射透镜23的圆弧部235形成。

在这种情况下，在光控制体2A～光控制体2G各自所具备的折射透镜23A～折射透镜23G内，在X轴方向上相邻的折射透镜23彼此具有共同的弦部236，在共同的弦部236中连续。

(3.2)变形例2

在上述实施方式的光学系统100中，第二入射光LT21～第二入射光LT24各自的光轴相互平行。另一方面，变形例2的光学系统100在第二入射光LT21～第二入射光LT24各自的光轴中的至少两个光轴的方向相互不同这一点上与上述的实施方式不同。换言之，变形例2的光控制体2能够分别控制作为平行光的第二入射光LT21～第二入射光LT24的出射方向。由此，与对上述实施方式中的多个光控制体2的每一个控制第二入射光LT2的出射方向的情况相比，能够更细致地控制第二面12上的出射光的亮度分布。

(3.3)其他变形例

第一折射透镜部231～第四折射透镜部234以及第一反射透镜部241～第四反射透镜部244可以分别控制入射到各个透镜部的第一入射光LT1的折射方向，入射到第一折射透镜部231～第四折射透镜部234以及第一反射透镜部241～第四反射透镜部244各自的第一入射光LT1的折射方向也可以不全部相同。

也可以是第一面11是与入射面10正交的面，第二面12是不与入射面10正交而相对于X-Y平面倾斜的面。此外，第一面11以及第二面12均可以是不与入射面10正交而相对于X-Y平面倾斜的面。

导光构件1只要包括直接光路L1即可，从入射面10入射的第二入射光LT2的全部并不是必须通过直接光路L1。即，导光构件1例如也可以包括在由第一面11或第二面12反射了一次以上之后由棱镜3反射而从第二面12出射那样的间接光路。

此外，在第一面11也可以不设置多个棱镜3，而仅设置一个棱镜3。在这种情况下，棱镜3也可以具有遍及第一面11的整个面形成且倾斜角度相互不同的多个反射面30。

在实施方式1中，棱镜3通过对导光构件1的第一面11进行加工而形成，但并不局限于该方式。例如，也可以通过将形成有棱镜3的棱镜片粘贴于第一面11，将棱镜3设置于第一面11。在这种情况下，棱镜片可以形成有一个棱镜3，也可以形成有多个棱镜3。

棱镜3并不局限于相对于第一面11为凹形状、换句话说从第一面11凹陷的形状，也可以为相对于第一面11为凸形状、换句话说从第一面11突出的形状。

导光构件1的端面13也可以是相对于入射面10倾斜的倾斜面，以使得Y轴方向上的距入射面10的距离在第二面12侧大于第一面11侧。通过端面13是这样的倾斜面，即使从入射面10入射的第二入射光LT2的一部分不入射到第一面11而到达端面13，也能够将该第二入射光LT2的一部分从第二面12出射。即，当从入射面10入射的第二入射光LT2的一部分入射到端面13时，第二入射光LT2的一部分在端面13朝向第二面12全反射，从第二面12出射。其结果，除了通过直接光路L1从第二面12向导光构件1外出射的光以外，到达端面13的第二入射光LT2的一部分也能够从第二面12有效地取出。

配光控制部14只要控制从第二面12取出的光的配光即可，只要设置于第一面11和第二面12中的至少一方即可。即，在上述实施方式中，配光控制部14设置于作为出射面的第二面12，但并不局限于该结构，配光控制部14可以设置于第一面11，也可以设置于第一面11以及第二面12双方。进而，在上述实施方式中，配光控制部14与导光构件1一体化为一体成型品，但并不局限于该方式。例如，也可以通过将形成有配光控制部14的配光片粘贴于第二面12，将配光控制部14设置于第二面12。

配光控制部14并不局限于透镜，例如也可以是扩散片、棱镜或衍射光栅等。此外，配光控制部14不是光学系统100所必须的结构，能够适当省略。

搭载显示系统300的移动体B1并不局限于机动车(乘用车)，例如也可以是卡车或公交车等大型车辆、二轮车、电车、电动推车、建筑机械、飞机或船舶等。

显示系统300并不局限于如平视显示器那样显示虚像的结构。例如，显示系统300可以是液晶显示器或投影仪设备。此外，显示系统300也可以是搭载于移动体主体B1 1的机动车导航系统、电子反射镜系统或者多功能信息显示器的显示器。

照明系统200并不局限于用于显示系统300的结构，例如也可以用于树脂固化或植物培育等产业用途、或包括引导灯的照明用途等。

(4)总结

如上所述，第一方式所涉及的光学系统(100)具备导光构件(1)、棱镜(3)以及多个光控制体(2)。导光构件(1)具有光入射的入射面(10)、以及相互对置的第一面(11)以及第二面(12)。导光构件(1)的第二面(12)是光的出射面。棱镜(3)设置于第一面(11)，将通过导光构件(1)的内部的光向第二面(12)反射。多个光控制体(2)位于光源(4)与入射面(10)之间。多个光控制体(2)控制从光源(4)输出并向入射面(10)入射的光。多个光控制体(2)分别具备入射透镜(21)。多个光控制体(2)分别使从光源(4)入射到入射透镜(21)的光入射到入射面(10)。多个光控制体(2)中的至少两个光控制体(2)分别入射到入射面(10)的光的光轴的方向相互不同。

根据该方式，通过针对多个光控制体(2)的每一个控制入射到入射面(10)的光的光轴，从而能够控制从第二面(12)出射的光的亮度分布。

在第二方式所涉及的光学系统(100)中，在第一方式中，至少两个光控制体(2)分别入射到入射面(10)的光的光轴所成的角度大于0度且15度以下。

根据该方式，能够在第二面(12)上的适当的范围内控制从第二面(12)出射的光的亮度分布。

在第三方式所涉及的光学系统(100)中，在第一或第二方式中，入射透镜(21)包括透镜特性相互不同的多个透镜部(22)。多个光控制体(2)分别使从光源(4)分别入射到多个透镜部(22)的光分别入射到入射面(10)。多个透镜部(22)中的至少两个透镜部(22)分别入射到入射面(10)的光的光轴的方向相互不同。

根据该方式，能够更细致地控制从第二面(12)出射的光的亮度分布。

在第四方式所涉及的光学系统(100)中，在第三方式中，入射透镜(21)被相互交叉的多个平面等分割为多个透镜部(22)。

根据该方式，能够更细致地控制从第二面(12)出射的光的亮度分布。

在第五方式所涉及的光学系统(100)中，在第三或第四方式中，多个透镜部(22)分别平滑地连续。

根据该方式，能够使从光源(4)入射到多个透镜部(22)的光有效地入射到入射面(10)。

在第六方式所涉及的光学系统(100)中，在第三～第五的任一方式中，入射透镜(21)具有四个透镜部(22)。

根据该方式，能够更细致地控制从第二面(12)出射的光的亮度分布。

在第七方式所涉及的光学系统(100)中，在第三～第六的任一方式中，多个透镜部(22)包括使光折射的折射透镜部和使光反射的反射透镜部。

根据该方式，能够更细致地控制从第二面(12)出射的光的亮度分布。

在第八方式所涉及的光学系统(100)中，在第一～第七的任一方式中，导光构件(1)包括直接光路(L1)，该直接光路(L1)使从入射面(10)入射的光由棱镜(3)直接反射而从第二面(12)出射。

根据该方式，能够实现光的取入效率的提高。

第九方式所涉及的照明系统(200)具备：第一～第八的任一方式所涉及的光学系统(100)；以及光源(4)，输出入射到入射面(10)的光源(4)。

根据该方式，能够控制从第二面(12)出射的光的亮度分布。

第十方式所涉及的显示系统(300)具备：第九方式所涉及的照明系统(200)；以及显示器(5)，其接受从照明系统(200)出射的光并显示图像。

根据该方式，能够控制从第二面(12)出射的光的亮度分布。

第十一方式所涉及的移动体(B1)具备第十方式所涉及的显示系统(300)；以及搭载显示系统(300)的移动体主体(B11)。

根据该方式，能够控制从第二面(12)出射的光的亮度分布。

根据本公开，具有能够减少用户视觉辨认的图像的明亮度产生的不均这样的优点。

-附图标记说明-

1 导光构件

2 光控制体

3 棱镜

4 光源

5 显示器

10 入射面

11 第一面

12 第二面

21 入射透镜

22 透镜部

100 光学系统

200 照明系统

300 显示系统

B1 移动体

B11 移动体主体

L1 直接光路。

Claims (11)

1.一种光学系统，具备：

导光构件，具有光入射的入射面、以及相互对置的第一面以及第二面，所述第二面是光的出射面；

棱镜，设置于所述第一面，将通过所述导光构件的内部的光向所述第二面反射；以及

多个光控制体，位于光源与所述入射面之间，对从所述光源输出并向所述入射面入射的光进行控制，

所述多个光控制体分别具备入射透镜，

所述多个光控制体分别使从所述光源入射到所述入射透镜的光入射到所述入射面，

所述多个光控制体中至少两个光控制体分别入射到所述入射面的光的光轴的方向互相不同。

2.根据权利要求1所述的光学系统，其中，

所述至少两个光控制体分别入射到所述入射面的光的光轴所成的角度大于0度且为15度以下。

3.根据权利要求1或者2所述的光学系统，其中，

所述入射透镜包括透镜特性相互不同的多个透镜部，

所述多个光控制体分别使从所述光源分别入射到所述多个透镜部的光分别入射到所述入射面，

所述多个透镜部中的至少两个透镜部分别入射到所述入射面的光的光轴的方向相互不同。

4.根据权利要求3所述的光学系统，其中，

所述入射透镜由相互交叉的多个平面而被等分割成所述多个透镜部。

5.根据权利要求3或者4所述的光学系统，其中，

所述多个透镜部分别平滑地连续。

6.根据权利要求3～5中的任一项所述的光学系统，其中，

所述入射透镜具有四个透镜部。

7.根据权利要求3～6中的任一项所述的光学系统，其中，

所述多个透镜部包括使光折射的折射透镜部和使光反射的反射透镜部。

8.根据权利要求1～7中的任一项所述的光学系统，其中，

所述导光构件包括使从所述入射面入射的光由所述棱镜直接反射而从所述第二面出射的直接光路。

9.一种照明系统，具备：

权利要求1～8中的任一项所述的光学系统；以及

光源，将入射到所述入射面的光输出。

10.一种显示系统，具备：

权利要求9所述的照明系统；以及

显示器，接受从所述照明系统出射的光而显示图像。

11.一种移动体，具备：

权利要求10所述的显示系统；以及

移动体主体，搭载所述显示系统。