WO2023233737A1 - 映像表示システム - Google Patents

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WO2023233737A1
WO2023233737A1 PCT/JP2023/007852 JP2023007852W WO2023233737A1 WO 2023233737 A1 WO2023233737 A1 WO 2023233737A1 JP 2023007852 W JP2023007852 W JP 2023007852W WO 2023233737 A1 WO2023233737 A1 WO 2023233737A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
image
display device
video display
light source
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/007852
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
和 北原
貴紀 有賀
肇 秋元
Original Assignee
日亜化学工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日亜化学工業株式会社 filed Critical 日亜化学工業株式会社
Publication of WO2023233737A1 publication Critical patent/WO2023233737A1/ja

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K35/00—Arrangement of adaptations of instruments
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a video display system.
  • Patent Document 1 discloses that light emitted from a display device capable of displaying an image is sequentially reflected by a plurality of mirrors, and the light reflected by the last mirror is further directed toward the user by a reflective member such as a windshield.
  • a technique is disclosed in which a virtual image is reflected and allows a user to view a virtual image corresponding to an image displayed by a display device.
  • the position of the virtual image is fixed when viewed from the user.
  • Embodiments of the present invention aim to provide a video display system that can change the position of a virtual image.
  • a video display system includes a light source unit and a drive unit.
  • the light source unit includes a display device and an imaging optical system.
  • the display device is capable of displaying images.
  • the imaging optical system projects a first image corresponding to the image onto the projection section, thereby displaying an image visible to the viewer on the other side of the projection section as viewed from the viewer.
  • the drive unit changes the position of the first image by controlling the position and/or orientation of the light source unit based on a situation signal input from the outside.
  • FIG. 1 is a top view showing a video display system according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is an end view showing the video display system according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is an end view showing the display device of the video display system according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing the scenery seen from a viewer in the driver's seat.
  • FIG. 5 is a diagram showing contents displayed by the video display system according to the first embodiment.
  • FIG. 6A is a schematic diagram showing the principle of the light source unit according to the first embodiment.
  • FIG. 6B is a schematic diagram showing the principle of a light source unit according to a reference example.
  • FIG. 7A is a graph showing the light distribution pattern of light emitted from one light emitting area in Examples 1, 11, Reference Example, and LCD.
  • FIG. 7B is a graph showing the uniformity of brightness of the second image in Examples 1 to 12 and the reference example.
  • FIG. 8 is a top view showing a video display system according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is an end view showing a video display system according to the second embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing the scenery seen from a viewer in the driver's seat.
  • FIG. 11 is an end view showing a video display system according to the third embodiment.
  • FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view of a part of the display device and reflective polarizing element shown in FIG. 11.
  • FIG. 13 is an end view showing a display device according to a modification of the third embodiment.
  • FIG. 14 is a perspective view showing a reflective polarizing element in a modification of the third embodiment.
  • FIG. 15 is a side view showing a light source unit according to the fourth embodiment.
  • FIG. 16 is a side view showing a light source unit according to a modification of the fourth embodiment.
  • FIG. 1 is a top view showing a video display system according to this embodiment.
  • FIG. 2 is an end view showing the video display system according to this embodiment.
  • the video display system 10 includes a light source unit 11, a reflection unit 12, and a drive unit 15.
  • the light source unit 11 includes a display device 110 and an imaging optical system 120.
  • the display device 110 can display images.
  • the imaging optical system 120 projects a first image IM1 corresponding to the image displayed by the display device 110 onto a projection section (to be described later), thereby projecting a second image IM2 that is visible to the viewer 14 to the viewer 14.
  • the image is displayed on the other side of the projection unit when viewed from.
  • the projection section is the front windshield 13a of the vehicle 13.
  • the projection section may be a combiner.
  • the drive unit 15 changes the position of the first image IM1 by controlling the position and/or orientation of the light source unit 11 based on the situation signal S input from the outside.
  • the first image IM1 is a real image and an intermediate image.
  • the second image IM2 is a virtual image larger than the first image IM1.
  • the video display system 10 is mounted on, for example, an automobile 1000 and constitutes a HUD (Head Up Display).
  • the automobile 1000 includes a vehicle 13 , a situation detection unit 16 that detects a situation inside and/or outside the vehicle 13 and outputs a detection result, and a video display system 10 fixed to the vehicle 13 .
  • the viewer 14 is a passenger of the automobile 1000, for example, a driver.
  • the display device 110 of the light source unit 11 displays an image that is desired to be viewed by the viewer 14 using the HUD.
  • the image is a character string, a figure, or the like. Specific examples of the display device 110 and images will be described later.
  • the imaging optical system 120 of the light source unit 11 outputs the light emitted from the display device 110 to the reflection unit 12, and forms a first image IM1 between the light source unit 11 and the reflection unit 12.
  • the reflection unit 12 reflects the light emitted from the light source unit 11 toward the front windshield 13a of the vehicle 13.
  • the front windshield 13a includes, for example, glass.
  • the front windshield 13a reflects the light arriving from the reflection unit 12 on its inner surface and makes it enter the eyebox 14a of the viewer 14. Thereby, the viewer 14 can visually recognize the second image IM2 according to the image displayed by the display device 110.
  • the "eye box” refers to the area in front of the viewer's eyes where a virtual image can be viewed.
  • the situation detection unit 16 is, for example, an adaptive front-lighting system (AFS).
  • AFS is a system that detects the amount of rotation of the steering wheel of the vehicle 13 and, based on this, directs the optical axis of the headlight in the direction of travel of the vehicle 13 during cornering.
  • the output signal S0 of the situation detection unit 16 represents the traveling direction of the vehicle 13.
  • the situation detection unit 16 may be, for example, an eye tracking system that detects the direction of the line of sight of the viewer 14.
  • the output signal S0 represents the direction of the viewer's 14 line of sight.
  • the situation detection unit 16 may be, for example, an external sensor that detects an object outside the vehicle 13.
  • the external object is, for example, a pedestrian or another vehicle running onto the road.
  • the output signal S0 represents the direction from the vehicle 13 toward an object outside the vehicle 13.
  • the situation detection unit 16 is not limited to the above-mentioned example, and may be any device that detects the situation inside or outside the vehicle 13 and outputs the detection result as the output signal S0. Furthermore, the situation detection section 16 may include a plurality of detection means. For example, the situation detection unit 16 may include two or all of AFS, an eye tracking system, and an external sensor.
  • a situation signal S based on the output signal S0 of the situation detection section 16 is input to the drive unit 15.
  • the situation signal S may be directly inputted from the situation detection section 16 to the drive unit 15, or may be inputted via an on-vehicle computer or the like.
  • the output signal S0 of the situation detection section 16 is the situation signal S.
  • the status signal S is input via an on-vehicle computer or the like, the status signal S and the output signal S0 may differ in format, rate, attached information, etc., but the information to be transmitted is related.
  • the on-vehicle computer may comprehensively judge the contents of the plurality of output signals S0 and generate the situation signal S.
  • the drive unit 15 controls the position and/or orientation of the light source unit 11 based on the situation signal S.
  • the drive unit 15 controls the direction of the light source unit 11 based on the situation signal S, using the axis CR as the rotation axis.
  • the axis CR preferably extends in the vertical direction of the vehicle 13, and preferably passes through the eyebox 14a of the viewer 14 or the vicinity thereof. More preferably, the axis CR coincides with the axis of the eye box 14a.
  • Drive unit 15 includes, for example, a stepping motor. The drive unit 15 changes the position of the first image IM1 by controlling the direction of the light source unit 11.
  • the drive unit 15 detects the direction in which the light source unit 11 projects the first image IM1 (hereinafter referred to as the "outgoing direction"). ) is a direction corresponding to the traveling direction of the vehicle 13. Further, when the situation detection unit 16 is an eye tracking system and the situation signal S represents the direction of the line of sight of the viewer 14, the drive unit 15 sets the emission direction in a direction corresponding to the direction of the line of sight. Furthermore, if the situation detection unit 16 is an external sensor and the situation signal S represents a direction from the vehicle 13 toward an object outside the vehicle 13, the drive unit 15 sets the emission direction to a direction corresponding to the direction toward the object. .
  • the drive unit 15 selects one position of the first image IM1 from three positions.
  • the reflection unit 12 and the front windshield 13a can reflect the light emitted from the light source unit 11 toward the eyebox 14a of the viewer 14, no matter where the first image IM1 is located.
  • the position of the second image IM2 seen by the viewer 14 changes in conjunction with the position of the first image IM1.
  • the position where the second image IM2 is visible from the viewer 14 is selected from, for example, three positions PA, PB, and PC.
  • the position PA is on the front left
  • the position PB is on the front front
  • the position PC is on the front right.
  • the number of positions where the second image IM2 can be displayed is not limited to three, but may be two or four or more.
  • the displayable positions may or may not be arranged at equal intervals.
  • FIG. 3 is an end view showing the display device of the video display system according to this embodiment.
  • the longitudinal direction of the vehicle 13 is referred to as the "X direction”
  • the left-right direction of the vehicle 13 is referred to as the "Y direction”
  • the vertical direction of the vehicle 13 is referred to as the "Z direction.”
  • the XY plane is a horizontal plane of the vehicle 13.
  • the direction of the arrow forward
  • the opposite direction backward
  • the direction of the arrow (to the left) is referred to as the "+Y direction”, and the opposite direction (to the right) is also referred to as the "-Y direction”.
  • the direction of the arrow (upward) is referred to as the "+Z direction”
  • the opposite direction (downward) is also referred to as the "-Z direction”.
  • the position where the first image IM1 is formed is indicated by a circular mark.
  • the position where the second image IM2 is formed is indicated by a circular mark.
  • the positions from which the principal ray L that reaches each mark of the first image IM1 is emitted are indicated by square marks.
  • the emission position of each principal ray L on the display device 110 is marked by a different mark from the imaging position of the first image IM1 and the formation position of the second image IM2.
  • the image displayed on the display device 110, the first image IM1, and the second image IM2 have a generally similar relationship.
  • the display device 110 of the light source unit 11 is an LED display.
  • a plurality of LED elements 112 are arranged in a matrix.
  • Each pixel of the display device 110 corresponds to one or more LED elements 112.
  • each LED element 112 is mounted face-down on the substrate 111. However, each LED element may be mounted face-up on the board.
  • Each LED element 112 has a semiconductor stack 112a, an anode electrode 112b, and a cathode electrode 112c.
  • the semiconductor stack 112a includes a p-type semiconductor layer 112p1, an active layer 112p2 placed on the p-type semiconductor layer 112p1, and an n-type semiconductor layer 112p3 placed on the active layer 112p2.
  • a gallium nitride-based compound semiconductor represented by In X Al Y Ga 1-XY N (0 ⁇ X, 0 ⁇ Y, X+Y ⁇ 1) is used for the semiconductor stack 112a.
  • the light emitted by the LED element 112 is visible light in this embodiment.
  • the anode electrode 112b is electrically connected to the p-type semiconductor layer 112p1. Further, the anode electrode 112b is electrically connected to the wiring 118b.
  • the cathode electrode 112c is electrically connected to the n-type semiconductor layer 112p3. Further, the cathode electrode 112c is electrically connected to another wiring 118a.
  • a metal material can be used for each electrode 112b, 112c.
  • a plurality of recesses 112t are provided on the light exit surface 112s of each LED element 112.
  • the term "light exit surface of the LED element” refers to the surface of the LED element from which the light incident on the imaging optical system 120 mainly exits.
  • the surface of the n-type semiconductor layer 112p3 located on the opposite side of the surface facing the active layer 112p2 corresponds to the light exit surface 112s.
  • optical axis C the optical axis of light emitted from each pixel 110p will be simply referred to as "optical axis C.”
  • the optical axis C is parallel to the XY plane on which the plurality of pixels 110p are arranged, and the light from one pixel 110p is irradiated on the first plane P1 located on the light emission side of the display device 110.
  • the brightness is at the point a1 in the range where the light from this pixel 110p is irradiated on the second plane P2 which is parallel to the XY plane and is separated from the first plane P1.
  • This is a straight line connecting the maximum point a2.
  • the center point of those points may be set as the point where the brightness is maximum. Note that from a productivity standpoint, it is desirable that the optical axis C be parallel to the Z axis.
  • the light emitted from each LED element 112 that is, the light emitted from each pixel 110p, as shown by the broken line in FIG. It has approximately Lambertian light distribution.
  • the light emitted from each pixel has a substantially Lambertian light distribution
  • n is a value larger than 0. This means that the light distribution pattern can be approximated by cos n ⁇ times the luminous intensity of .
  • n is preferably 11 or less, and even more preferably 1.
  • the light distribution pattern of the light emitted from this pixel 110p in each plane is approximately Lambertian light distribution, and The numerical values of n are also approximately equal.
  • the imaging optical system 120 of the light source unit 11 is an optical system that includes all optical elements necessary to form the first image IM1 at a predetermined position.
  • an input element 121 into which light emitted from the display device 110 enters an intermediate element 122 into which light reflected by the input element 121 enters, and an output element 123 into which light reflected by the intermediate element 122 enters. and has.
  • the light emitted from the output element 123 forms a first image IM1. Note that the light that has passed through the input element 121 may enter the output element 123, and the intermediate element 122 may not be provided.
  • the imaging optical system 120 has approximately telecentricity on the first image IM1 side.
  • the different positions are, for example, different pixels 110p of the display device 110.
  • the plurality of principal rays L are substantially parallel means that they are substantially parallel within a practical range that allows for errors due to manufacturing precision, assembly precision, etc. of the components of the light source unit 11.
  • the angle between the chief rays L is 10 degrees or less.
  • the imaging optical system 120 When the imaging optical system 120 has substantially telecentricity on the first image IM1 side, the plurality of principal rays L intersect with each other before entering the input element 121.
  • the point where the plurality of principal rays L intersect with each other will be referred to as a "focal point F.” Therefore, whether or not the imaging optical system 120 has substantially telecentricity on the first image IM1 side can be confirmed by the following method using, for example, the retrograde property of light.
  • a light source capable of emitting parallel light such as a laser light source, is placed near the position where the first image IM1 is formed.
  • the output element 123 of the imaging optical system 120 is irradiated with light emitted from this light source.
  • the imaging optical system 120 has approximately telecentricity on the first image IM1 side. It can be determined that there is.
  • the imaging optical system 120 Since the imaging optical system 120 has substantially telecentricity on the first image IM1 side, the imaging optical system 120 includes light that passes through the focal point F and its vicinity, out of the light emitted from each pixel of the display device 110. is mainly incident. Each optical element constituting the imaging optical system 120 will be described below.
  • the input element 121 is located on the ⁇ Z side of the display device 110 and is arranged to face the display device 110.
  • the input element 121 is a mirror having a concave mirror surface 121a.
  • the input element 121 reflects the light emitted from the display device 110.
  • the intermediate element 122 is located on the -X side of the display device 110 and the input element 121, and is arranged to face the input element 121.
  • the intermediate element 122 is a mirror having a concave mirror surface 122a. Intermediate element 122 further reflects the light reflected by input element 121.
  • the input element 121 and the intermediate element 122 constitute a bending portion 120a that bends the plurality of principal rays L so that the plurality of principal rays L emitted from different positions of the display device 110 are substantially parallel to each other.
  • the mirror surfaces 121a and 122a are biconic surfaces in this embodiment. However, the mirror surface may be a part of a spherical surface or may be a free-form surface.
  • the output element 123 is located on the +X side of the display device 110 and the input element 121, and is arranged to face the intermediate element 122.
  • the output element 123 is a mirror having a flat mirror surface 123a.
  • the output element 123 reflects the light that has passed through the input element 121 and the intermediate element 122 toward the formation position of the first image IM1. Specifically, a plurality of principal rays L that are substantially parallel due to the bending portion 120a are incident on the output element 123.
  • the mirror surface 123a is inclined with respect to the XY plane, which is the horizontal plane of the vehicle 13, so that the more it goes in the -Z direction, the more it goes in the +X direction.
  • the output element 123 reflects the light reflected by the intermediate element 122 in a direction inclined with respect to the Z direction such that the more it goes in the -Z direction, the more it goes in the +X direction.
  • the output element 123 directs the plurality of principal rays L so that the plurality of principal rays L, which have become substantially parallel due to the bending portion 120a, head toward the formation position P of the first image IM1.
  • a direction changing unit 120b for changing the direction is configured.
  • the optical path between the input element 121 and the intermediate element 122 extends in a direction intersecting the XY plane. Further, the optical path between the intermediate element 122 and the output element 123 extends in a direction along the XY plane. Since a part of the optical path within the imaging optical system 120 extends in a direction intersecting the XY plane, the light source unit 11 can be downsized in the direction along the XY plane. Furthermore, since the other part of the optical path within the imaging optical system 120 extends in the direction along the XY plane, the light source unit 11 can be downsized in the Z direction.
  • the optical path between the display device 110 and the input element 121 intersects with the optical path between the intermediate element 122 and the output element 123. In this way, by making the optical paths intersect with each other within the light source unit 11, the light source unit 11 can be made smaller.
  • optical path within the light source unit is not limited to the above.
  • all optical paths within the imaging optical system may extend in a direction along the XY plane, or may extend in a direction intersecting the XY plane. Further, the optical paths within the light source unit do not need to intersect with each other.
  • the input element 121, the intermediate element 122, and the output element 123 each include a main body member made of glass or a resin material, and a metal film or dielectric material provided on the surface of the main body member and forming mirror surfaces 121a, 122a, and 123a. It may also be configured with a reflective film such as a multilayer film. Further, the input element 121, the intermediate element 122, and the output element 123 may each be entirely made of a metal material.
  • the light source unit 11 is provided on the ceiling portion 13b of the vehicle 13.
  • the light source unit 11 is arranged, for example, inside a wall 13s1 exposed inside the vehicle at the ceiling portion 13b.
  • the wall 13s1 is provided with a through hole 13h1 through which light emitted from the output element 123 of the light source unit 11 can pass.
  • the light emitted from the output element 123 passes through the through hole 13h1 and is irradiated into the space between the viewer 14 and the front windshield 13a.
  • the light source unit may be attached to the ceiling surface.
  • the through hole 13h1 may be provided with a transparent or semitransparent cover having a small haze value. Providing the cover can prevent dust from adhering to the optical unit.
  • the haze value is preferably 50% or less, and even more preferably 20% or less. By covering such a haze value, the above-mentioned effects can be obtained while suppressing a significant decrease in the brightness of the light emitted from the light source unit 11 and disturbance of the image.
  • the configuration and position of the coupling optical system are not limited to the above as long as it has substantially telecentricity on the first image side.
  • the number of optical elements constituting the direction changing section may be two or more.
  • the reflection unit 12 includes a mirror 131 having a concave mirror surface 131a.
  • Mirror 131 is arranged to face front windshield 13a.
  • the mirror 131 reflects the light emitted from the output element 123 and irradiates it onto the front windshield 13a.
  • the mirror 131 may include a main body member made of glass, a resin material, or the like, and a reflective film such as a metal film or a dielectric multilayer film provided on the surface of the main body member and forming the mirror surface 131a. Further, the mirror 131 may be entirely made of a metal material.
  • the mirror 131 is arranged so that even if the drive unit 15 changes the direction of the light source unit 11, the light emitted from the light source unit 11 is incident thereon.
  • the mirror 131 may be provided separately depending on each position PA, PB, PC of the second image IM2, or may be provided integrally.
  • the curvature of the mirror surface 131a of the mirror 131 is set according to each position PA, PB, and PC of the second image IM2.
  • the mirror surface 131a may be a continuous curved surface, and may be divided into three regions corresponding to each position PA, PB, and PC of the second image IM2, and a boundary may be formed between the regions. good.
  • mirror surface 131a is a biconic surface.
  • the mirror surface may be a part of a spherical surface or may be a free-form surface.
  • the light irradiated onto the front windshield 13a is reflected on the inner surface of the front windshield 13a and enters the eye box 14a of the viewer 14. Thereby, the viewer 14 visually recognizes the second image IM2 corresponding to the image displayed on the display device 110 at the position PA, PB, or PC on the other side of the front windshield 13a.
  • the reflection unit 12 is provided on the dashboard portion 13c of the vehicle 13.
  • the reflection unit 12 is arranged, for example, inside a wall 13s2 of the dashboard portion 13c of the vehicle 13 that is exposed inside the vehicle.
  • the wall 13s2 is provided with a through hole 13h2 through which light emitted from the output element 123 of the light source unit 11 can pass.
  • the light emitted from the output element 123 passes through the through hole 13h1 to form a first image IM1, and then passes through the through hole 13h2 and is irradiated onto the reflection unit 12.
  • the reflection unit may be attached to the upper surface of the dashboard part.
  • the reflection unit may be placed on the ceiling and the light source unit may be placed on the dashboard.
  • the path of light from the inner surface of the front windshield 13a toward the eye box 14a is generally horizontal. That is, this path is approximately parallel to the XY plane.
  • the light source unit 11 is placed above (+Z direction) and the reflection unit 12 is placed below (-Z direction) with respect to the XY plane including the path of this light. That is, the light source unit 11 and the reflection unit 12 are separated from each other with the XY plane interposed therebetween.
  • the path of light from the inner surface of the front windshield 13a toward the eyebox 14a may not be generally horizontal but may be inclined.
  • the configuration and position of the reflection unit are not limited to the above.
  • the number of optical elements such as mirrors constituting the reflection unit may be two or more.
  • the reflection unit 12 needs to be arranged so that, for example, sunlight irradiated from outside the vehicle through the front windshield 13a is not reflected toward the eye box 14a.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing the scenery seen from a viewer in the driver's seat.
  • FIG. 5 is a diagram showing the content displayed by the video display system according to this embodiment.
  • the situation detection unit 16 detects the situation inside and/or outside the vehicle 13 and outputs an output signal S0.
  • This output signal S0 directly becomes the situation signal S, or the situation signal S is generated based on the output signal S0, and the situation signal S is input to the drive unit 15.
  • the drive unit 15 controls the orientation of the light source unit 11 based on the situation signal S.
  • the display device 110 of the light source unit 11 displays an image.
  • the imaging optical system 120 of the light source unit 11 forms a first image IM1, which is a real image, at position P.
  • the light forming the first image IM1 is reflected by the reflection unit 12 and the front windshield 13a, and enters the eyebox 14a of the viewer 14.
  • the viewer 14 visually recognizes the second image IM2, which is a virtual image.
  • the position where the first image IM1 is formed changes approximately along the XY plane. In this embodiment, for example, three locations are selected. As a result, the position of the second image IM2 visually recognized by the viewer 14 also changes. In this embodiment, the position where the viewer 14 visually recognizes the second image IM2 is selected from positions PA, PB, and PC.
  • the video display system 10 may display information representing the driving state of the automobile 1000, for example, the speed.
  • the video display system 10 displays the speed at a position PB corresponding to the front of the viewer 14. Note that, at this time, nothing is displayed at the positions PA and PC.
  • the AFS of the situation detection unit 16 detects this, and the video display system 10 Switch the display to the position PC located at .
  • the eye tracking system of the situation detection unit 16 may detect the direction of the viewer's 14 line of sight and switch the display position.
  • the video display system 10 may also display navigation information, for example, the radius of curvature (R) of a corner and the road condition beyond the corner. Navigation information is available from the navigation system.
  • R radius of curvature
  • the video display system 10 may display the radius of curvature (R) of the corner at the position PC. Further, a warning to the effect of overspeeding may be displayed based on the speed and radius of curvature.
  • the video display system 10 may display that a left corner exists beyond the right corner.
  • the video display system 10 may display that the left road is prohibited.
  • the video display system 10 may call attention to the situation outside the vehicle, such as a pedestrian who has jumped out or another vehicle that is about to overtake.
  • the situation detection unit 16 detects this, and the video display system 10 displays, at the position PC within the field of view of the viewer 14, that it is necessary to pay attention to the left side.
  • content to be noted may be displayed at a position PA located to the left front of the viewer 14. Thereby, the line of sight of the viewer 14 can be guided. Note that if it is determined that it is dangerous to guide the line of sight of the viewer 14, the contents to be noted may be displayed at the position PC, and nothing may be displayed at the position PA.
  • the position of the virtual image (second image IM2) can be changed by the drive unit 15 controlling the direction of the light source unit 11 based on the situation signal S. Thereby, driving of a car by the viewer 14 can be effectively supported.
  • FIG. 6A is a schematic diagram showing the principle of the light source unit according to this embodiment.
  • FIG. 6B is a schematic diagram showing the principle of a light source unit according to a reference example.
  • FIG. 6A the light distribution pattern of light emitted from two pixels 110p of the plurality of pixels 110p of the display device 110 in this embodiment is shown by broken lines.
  • FIG. 6B the light distribution pattern of light emitted from two pixels 2110p of the plurality of pixels 2110p of the display device 2110 in the reference example is shown by broken lines.
  • FIGS. 6A and 6B the imaging optical systems 120 and 2120 are shown in a simplified manner.
  • the display device 2110 is a liquid crystal display (LCD) including a plurality of pixels 2110p. As shown by the broken line in FIG. 6B, the light emitted from each pixel 2110p is mainly distributed in the normal direction of the light exit surface 2110s. Further, although there are many planes including the optical axis of light emitted from one pixel 2110p, in the display device 2110 which is an LCD, the light distribution pattern of light emitted from one pixel 2110p within each plane is mutually different. different.
  • the luminous intensity of the light emitted from each pixel 2110p in the direction of the angle ⁇ with respect to the optical axis is approximated by cos 20 ⁇ times the luminous intensity on the optical axis. It has a light distribution pattern.
  • the imaging optical system 2120 takes in light emitted from each pixel 2110p in a direction other than the normal direction, even if the brightness of the light emitted from all pixels 2110p is made uniform, the first image In IM1, variations in brightness and chromaticity occur. That is, the quality of the first image IM1 is degraded. Therefore, in order to prevent the quality of the first image IM1 from deteriorating, it is necessary to take in the light emitted from each pixel 2110p of the display device 2110 from the normal direction. As a result, the imaging optical system 2120 becomes larger.
  • the imaging optical system 120 has approximately telecentricity on the first image IM1 side, and the light emitted from the display device 110 has approximately Lambertian light distribution. have Therefore, the quality of the first image IM1 can be improved while reducing the size of the light source unit 11.
  • the display device 110 is an LED display having a plurality of LED elements 112, and the light emitted from each LED element 112 has a substantially Lambertian light distribution.
  • the dependence of the luminous intensity and chromaticity of the light emitted from each pixel 110p of the display device 110 on the angle is the same as the dependence of the luminous intensity and chromaticity of the light emitted from each pixel 2110p of the display device 2110 on the angle in the reference example.
  • the closer to a strict Lambertian light distribution that is, the closer n in cos n ⁇ , which is an approximation formula for the light distribution pattern, approaches 1, the more the luminous intensity and chromaticity of the light emitted from each pixel 110p of the display device 110 becomes , it becomes approximately uniform regardless of the angle. Therefore, as shown in FIG.
  • the luminance of the first image IM1 It is possible to suppress variations in color and chromaticity and improve the quality of the first image IM1.
  • the imaging optical system 120 forms the first image IM1 using light that has mainly passed through the focal point F, it is possible to suppress the optical diameter of the light incident on the imaging optical system 120 from expanding. Thereby, the input element 121 can be miniaturized. Furthermore, the plurality of chief rays L emitted from the output element 123 are substantially parallel to each other. The fact that the plurality of chief rays L emitted from the output element 123 are substantially parallel to each other means that the range to which light contributing to image formation in the output element 123 is irradiated is approximately the same size as the first image IM1. It means that there is. Therefore, the output element 123 of the imaging optical system 120 can also be made smaller. As described above, it is possible to provide a light source unit 11 that can form a small and high-quality first image IM1.
  • the video display system 10 includes a light source unit 11 and a reflection unit 12 that is separated from the light source unit 11 and reflects the light emitted from the imaging optical system 120.
  • the first image IM1 is formed between the light source unit 11 and the reflection unit 12.
  • the light emitted from one point on the display device 110 passes through the output element 123 and is then focused at the formation position of the first image IM1.
  • the optical diameter of the light emitted from one point of the display device 110 is from the input element 121 toward the reflection unit 12. , gradually spread.
  • the output element 123 in the output element 123, the range irradiated with light emitted from one point of the display device 110 can be made smaller compared to the case where the first image IM1 is not formed. Therefore, the output element 123 can be made smaller.
  • the light source unit 11 since the light source unit 11 according to the present embodiment is small, when the light source unit 11 is mounted on the vehicle 13 and used as a head-up display, the light source unit 11 can be easily placed in a limited space inside the vehicle 13. can.
  • the imaging optical system 120 in this embodiment includes a bending section 120a and a direction changing section 120b.
  • the imaging optical system 120 by separating the part having the function of making the principal rays L parallel to each other and the part forming the first image IM1 at a desired position, the imaging optical system The design of system 120 is facilitated.
  • a part of the optical path within the imaging optical system 120 extends in a direction intersecting the XY plane. Therefore, the imaging optical system 120 can be downsized in the direction along the XY plane. Further, another part of the optical path within the imaging optical system 120 extends in the direction along the XY plane. Therefore, the imaging optical system 120 can be downsized in the Z direction.
  • FIG. 7A is a graph showing the light distribution pattern of light emitted from one light emitting area in Examples 1, 11, Reference Example, and LCD.
  • FIG. 7B is a graph showing the uniformity of brightness of the second image in Examples 1 to 12 and the reference example.
  • the video display systems according to Examples 1 to 12 and reference examples include a light source unit and a reflection unit, and the light source unit includes a plurality of light emitting areas arranged in a matrix and an imaging optical system. were set on the simulation software. Each light emitting area corresponds to each pixel 110p of the display device 110 in the above embodiment.
  • the horizontal axis is the angle of the light emitting area with respect to the optical axis
  • the vertical axis is the luminous intensity normalized by dividing the luminous intensity at that angle by the luminous intensity on the optical axis, where the maximum value is 1. indicates the relative value of
  • the display device according to the first embodiment has an arrangement in which the luminous intensity of the light emitted from each light emitting area in the direction at an angle ⁇ with respect to the optical axis is expressed as cos ⁇ times the luminous intensity on the optical axis. It was set on the simulation software to have a light pattern. That is, in Example 1, the light emitted from each light emitting area has a strict Lambertian light distribution.
  • the simulation software is set so that the luminous intensity in the direction of angle ⁇ with respect to the optical axis of each light emitting area has a light distribution pattern expressed as cos 20 ⁇ times the luminous intensity on the optical axis. did.
  • the imaging optical systems in Examples 1 to 12 and Reference Example were all set to have telecentricity on the first image side.
  • the brightness distribution of the second image formed when the brightness of all light emitting areas was kept constant was simulated.
  • the second image was a rectangle with a long side of 111.2 mm and a short side of 27.8 mm.
  • the plane on which the second image was formed was divided into square areas having sides of 1 mm, and the brightness value of each area was simulated.
  • uniformity of brightness is a value expressed as a percentage of the minimum value to the maximum value of brightness within the second image.
  • uniformity of brightness is a value expressed as a percentage of the minimum value to the maximum value of brightness within the second image.
  • n in cos n ⁇ which is an approximate expression of the light distribution pattern, is preferably 11 or less, and even more preferably 1.
  • the display brightness of the display device 110 is set to a predetermined value in advance. A brightness distribution can be provided.
  • the display device 110 may be controlled so that the output of the LED element 112 of the pixel 110p on the outer edge side is larger than the output of the LED element 112 of the pixel 110p on the center side.
  • FIG. 8 is a top view showing the video display system according to this embodiment.
  • FIG. 9 is an end view showing the video display system according to this embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing the scenery seen from a viewer in the driver's seat.
  • the automobile 1000 includes a vehicle 13, a situation detection unit 16 fixed to the vehicle 13, and a video display system 20 fixed to the vehicle 13.
  • the video display system 20 includes a light source unit 11, a drive unit 15, and a reflection unit 22.
  • the video display system 20 according to the present embodiment differs from the first embodiment in that the mirror surface 322a of the mirror 322 of the reflection unit 22 also serves as a reflection surface that allows the viewer 14 to view the second image IM2. This is different from the video display system 10. That is, in this embodiment, the mirror 322 is the projection section.
  • the configurations of the light source unit 11 and drive unit 15 in the video display system 20 are similar to those in the first embodiment.
  • the light source unit 11 is arranged on the ceiling part 13b of the vehicle 13.
  • the drive unit 15 controls the orientation of the light source unit 11 by moving the light source unit 11 using an axis CR extending in the Z direction as a rotation axis.
  • the reflection unit 22 is arranged on the dashboard portion 13c of the vehicle 13.
  • Reflection unit 22 has a mirror 322.
  • the mirror surface 322a of the mirror 322 is, for example, a concave surface.
  • the mirror surface 322a is arranged at a position and at an angle facing the eye box 14a of the viewer 14 when the viewer 14 is in the driver's seat of the vehicle 13.
  • the mirror surface 322a faces in a direction between the -X direction (rearward) and the +Z direction (upward).
  • the angle of this mirror surface 322a can be finely adjusted depending on the position of the eyebox 14a of the viewer 14.
  • the front windshield 13a or a combiner may be used instead of the mirror surface 322a disposed on the dashboard portion 13c as a reflective surface that allows the viewer 14 to view the second image IM2.
  • the principal ray L emitted from the light source unit 11 travels in a direction between the +X direction (front) and the -Z direction (downward), is reflected at the mirror surface 322a of the mirror 322 of the reflection unit 22, and travels in the -X direction ( The light travels in a direction between the +Z direction (upward) and the +Z direction (upwards) and enters the eyebox 14a of the viewer 14.
  • the path of the chief ray L from the light source unit 11 toward the reflection unit 12 is located inside the front windshield 13a of the vehicle 13, and generally follows the front windshield 13a.
  • the chief ray L forms a first image IM1 at a position P between the light source unit 11 and the reflection unit 22.
  • the drive unit 15 controls the orientation of the light source unit 11 in accordance with the situation signal S based on the output signal S0 of the situation detection section 16, thereby selecting the position where the first image IM1 is formed.
  • the viewer 14 can visually recognize the second image IM2, which is a virtual image, behind the mirror surface 322a of the dashboard portion 13c.
  • the second image IM2 is formed on the mirror surface 322a, and is visually recognized as a virtual image located far away from the mirror surface 322a, for example, 3 m ahead. Therefore, the viewer 14 can view the second image IM2 without significantly changing the focal length of his eyes from a state where he is viewing a distant scene through the front windshield 13a.
  • the drive unit 15 controls the direction of the light source unit 11 and selects the position where the first image IM1 is formed, thereby also selecting the position where the second image IM2 is formed. In the examples shown in FIGS.
  • the mirror 322 may be a single mirror that includes all of the positions PD, PE, and PF, or may be divided for each of the positions PD, PE, and PF.
  • the curvature of the mirror surface 322a may be uniform or may be different for each position PD, PE, and PF.
  • the video display system 20 is divided into two units: a unit including the light source unit 11 and the drive unit 15, and a reflection unit 22, and is installed at different positions in the vehicle 13. It is being The video display system 20 requires a long optical path length in order to visually recognize the second image IM2 as if it were located several meters ahead. By arranging the light path, a part of the optical path length can be formed using the interior space of the vehicle 13. This eliminates the need to form the entire required optical path length inside the video display system 20, making it possible to downsize the video display system 20.
  • the configuration of the reflection unit 22 can be simplified, and the reflection unit 22 can be made smaller.
  • the configuration, operation, and effects of this embodiment other than those described above are the same as those of the first embodiment.
  • the mirror 322 of the reflection unit 22 may be constituted by a half mirror or a transparent plate. Even in this case, by keeping the inside of the dashboard portion 13c dark, it is possible to prevent the viewer 14 from seeing the inside of the dashboard portion 13c.
  • the mirror surface 322a of the mirror 322 may be black enough to sufficiently reflect the chief ray L emitted from the light source unit 11. Thereby, it is possible to suppress a decrease in visibility due to reflection of external light or the like by the mirror surface 322a of the mirror 322.
  • the mirror 322 may be arranged continuously with the surface of the dashboard portion 13c. This eliminates the need to make a hole in the dashboard portion 13c, and improves the design of the interior of the automobile 1000.
  • the light reflectance of the mirror 322, or a half mirror or a transparent plate used in place of the mirror 322 is preferably 20% or less, more preferably 10% or less. It is preferably 5% or less, and more preferably 5% or less. This prevents the ceiling 13b of the vehicle 13 and the sky from being reflected in the mirror 322 and the like, allowing the viewer 14 to clearly recognize the second image IM2.
  • the mirror 322 and the like can be realized by forming an antireflection film on the surface of glass.
  • the viewer 14 can reliably view the second image IM2 without being affected by the background of the reflective surface.
  • FIG. 11 is an end view showing the video display system according to this embodiment.
  • FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view of a part of the display device and reflective polarizing element shown in FIG. 11.
  • a video display system 70A according to the present embodiment differs from the first embodiment in that it includes a display device 710A instead of the display device 110 and further includes a reflective polarizing element 740. This is different from the video display system 10.
  • the display device 710A in this embodiment is different from the display device in the first embodiment in that the light exit surface of the LED element 712 is generally flat, and further includes a protective layer 714, a wavelength conversion member 715, and a light scattering member 716A. It is different from 110.
  • the other configuration of the display device 710A is the same as the display device 110 in the first embodiment.
  • the video display system 70A according to the present embodiment includes a drive unit 15 similarly to the video display system 10 according to the first embodiment.
  • the protective layer 714 covers the plurality of LED elements 712 arranged in rows and columns.
  • the protective layer 714 is made of, for example, a polymer material having a sulfur (S)-containing substituent or a phosphorus (P) atom-containing group, or a high refractive material in which inorganic nanoparticles with a high refractive index are introduced into a polymer matrix such as polyimide.
  • Transparent materials such as composite nanocomposite materials can be used.
  • the wavelength conversion member 715 is arranged on the protective layer 714.
  • the wavelength conversion member 715 includes one or more wavelength conversion materials such as a general phosphor material, a perovskite phosphor material, or a quantum dot (QD).
  • the light emitted from each LED element 712 enters the wavelength conversion member 715.
  • the wavelength conversion material emits light having an emission peak wavelength different from the emission peak wavelength of each LED element 712.
  • the light emitted by the wavelength conversion member 715 has a substantially Lambertian light distribution.
  • the light scattering member 716A includes, for example, a translucent resin member and light scattering particles or holes arranged in the resin member.
  • the resin member include polycarbonate.
  • light-scattering particles include materials that have a refractive index difference with the resin member, such as titanium oxide. Note that the light scattering member 716A may obtain a light scattering effect by roughening its surface to provide unevenness.
  • the reflective polarizing element 740 for example, a multilayer thin film laminated polarizing plate in which thin film layers having different polarization characteristics are laminated can be used.
  • Reflective polarizing element 740 is placed on display device 710A.
  • the reflective polarizing element 740 is placed on the light scattering member 716A. Therefore, the light emitted from the LED element 712 and the wavelength conversion member 715 enters the reflective polarizing element 740.
  • the reflective polarizing element 740 transmits the first polarized light 710p of the light emitted from the display device 710A, and reflects the second polarized light 710s toward the display device 710A.
  • the direction of vibration of the electric field of the second polarized light 710s is approximately orthogonal to the direction of vibration of the electric field of the first polarized light 710p.
  • the first polarized light 710p is P polarized light
  • the second polarized light 710s is S polarized light
  • P-polarized light means light whose electric field vibration direction is substantially parallel to the XY plane
  • S-polarized light means light whose electric field vibration direction is approximately perpendicular to the XY plane including incident light and reflected light.
  • the viewer 14 driving the vehicle 13 may wear polarized sunglasses 14b in order to reduce the glare of sunlight that is reflected from a puddle in front of the vehicle 13 and transmitted through the front windshield 13a.
  • the component corresponding to P-polarized light when viewed from the front windshield 13a is particularly reduced in sunlight reflected by a puddle or the like, so the polarized sunglasses 14b blocks most of the S-polarized light.
  • the polarized sunglasses 14b blocks most of the S-polarized light.
  • most of the S-polarized light included in the light emitted by the display device 710A is also blocked by the polarized sunglasses 14b, and the viewer 14 visually recognizes the second image IM2. It may become difficult.
  • P-polarized light and S-polarized light in this specification are physically defined by the presence of a reflective object such as the above-mentioned puddle.
  • the reflective polarizing element 740 transmits the first polarized light 710p of the light emitted from the display device 710A and reflects the second polarized light 710s. Most of the first polarized light 710p transmitted through the reflective polarizing element 740 passes through the imaging optical system 120, the reflective unit 12, and the inner surface of the front windshield 13a, and then passes through the eye box without being blocked by the polarized sunglasses 14b. 14a. Note that the incident angle of the first polarized light 710p when it enters the inner surface of the front windshield 13a is set to be an angle different from the Brewster angle.
  • the light emitted from the LED element 712 is irradiated onto the wavelength conversion member 715.
  • the wavelength conversion member 715 is excited and emits light having a peak emission wavelength longer than the peak emission wavelength of the light emitted from the LED element 712.
  • the light emitted from the display device 710A includes light emitted from the LED element 712 and light emitted from the wavelength conversion member 715.
  • the light emitted from the LED element 712 is also referred to as "short wavelength light”
  • the light emitted from the wavelength conversion member 715 is also referred to as "long wavelength light”.
  • most of the light emitted from the LED element 712 may be absorbed by the wavelength conversion member 715.
  • Most of the first polarized light 710p included in these short wavelength lights and long wavelength lights passes through the reflective polarizing element 740 and exits from the imaging optical system 120. Furthermore, most of the second polarized light 710s included in these short wavelength lights and long wavelength lights is reflected by the reflective polarizing element 740. A portion of the second polarized light 710s reflected by the reflective polarizing element 740 is scattered and reflected by components of the display device 710A, such as the light scattering member 716A and the wavelength conversion member 715. Due to scattered reflection, a portion of the second polarized light 710s is converted into the first polarized light 710p.
  • a part of the first polarized light 710p converted from the second polarized light 710s passes through the reflective polarizing element 740 and is emitted from the light source unit 71A. Therefore, the brightness of the first image IM1 can be improved while increasing the proportion of the first polarized light 710p included in the light emitted from the light source unit 71A.
  • the brightness of the second image IM2 also improves. This makes it easier for the viewer 14 to visually recognize the second image IM2.
  • the wavelength conversion member 715 absorbs the short wavelength light of the second polarized light 710s and newly emits long wavelength light. Both the scattered reflected light and the emitted light have approximately Lambertian light distribution.
  • the reflective polarizing element 740 itself may scatter and reflect the second polarized light 710s. Also in this case, a portion of the second polarized light 710s is converted into the first polarized light 710p due to scattering and reflection.
  • one reflective polarizing element 740 covers all pixels of the display device 710A.
  • the light source unit may include a plurality of reflective polarizing elements, and each reflective polarizing element may be arranged on each pixel.
  • the configuration of the display device used in combination with the reflective polarizing element is not limited to the above.
  • the display device may be configured without the light scattering member.
  • the display device may be configured without the wavelength conversion member.
  • the display device can be converted into a wavelength converting member and a light scattering member.
  • a configuration in which neither is provided may be used.
  • the light source unit 71A is arranged on the display device 710A, transmits the first polarized light 710p of the light emitted from the display device 710A, and transmits the second polarized light 710s of the light emitted from the display device 710A. It further includes a reflective polarizing element 740 that reflects. Therefore, the brightness of the first image IM1 can be improved while increasing the proportion of the first polarized light 710p included in the light emitted from the light source unit 71A.
  • the light emitted from the reflective polarizing element 740 also has a substantially Lambertian light distribution. Therefore, also in this embodiment, it is possible to provide the light source unit 71A that can form the first image IM1 that is small and of high quality. Note that since the plurality of LED elements 712 are discretely mounted on the substrate 111, a grainy appearance may occur in the first image IM1.
  • the wavelength conversion member 715 has the effect of alleviating this graininess.
  • the light scattering member 716A can further enhance the effect of alleviating this graininess.
  • the configuration, operation, and effects of this embodiment other than those described above are the same as those of the first embodiment.
  • FIG. 13 is an end view showing a display device in this modification.
  • FIG. 14 is a perspective view showing a reflective polarizing element in this modification.
  • a display device 710B in this modification differs from a display device 710A in the third embodiment in that a reflective polarizing element 740B is provided instead of a reflective polarizing element 740. They are different.
  • the reflective polarizing element 740B is disposed on the LED element 712 and is in contact with the LED element 712.
  • the reflective polarizing element 740B is a wire grid polarizing plate.
  • a plurality of metal wires 740d are arranged parallel to each other at equal intervals on a transparent resin film 740c.
  • the reflective polarizing element 740B transmits the first polarized light 710p of the light emitted from the LED element 712, and reflects the second polarized light 710s back to the LED element 712.
  • the configuration, operation, and effects of this modification other than those described above are the same as those of the third embodiment.
  • FIG. 15 is a side view showing the light source unit according to this embodiment.
  • a light source unit 71B includes a display device 710A having a configuration similar to that of the third embodiment instead of the display device 110, and a reflective polarizing element 750.
  • the video display system 10 is different from the video display system 10 according to the first embodiment in that it further includes a light shielding member 760. Note that in FIG. 15, only the light shielding member 760 is shown in cross section.
  • the reflective polarizing element 750 for example, a wire grid type reflective polarizing element using a plurality of metal nanowires can be used.
  • the reflective polarizing element 750 is arranged in a portion of the optical path from the display device 710A to the reflective unit 12, where the plurality of principal rays L are substantially parallel to each other.
  • the plurality of principal rays L are substantially parallel to each other in the optical path between the intermediate element 122 and the reflection unit 12, and the reflective polarizing element 750 is arranged between the intermediate element 122 and the output element 123. be done.
  • the reflective polarizing element 750 transmits the first polarized light 710p, which is P-polarized light, and reflects the second polarized light 710s, which is S-polarized light, back to the display device 710A. Specifically, light 710a including first polarized light 710p and second polarized light 710s is emitted from display device 710A. This light 710a enters the reflective polarizing element 750 after passing through the input element 121 and the intermediate element 122.
  • the reflective polarizing element 750 transmits most of the first polarized light 710p included in this light 710a. Most of the first polarized light 710p that has passed through the reflective polarizing element 750 is output from the reflective unit 12 after passing through the output element 123.
  • the reflective polarizing element 750 reflects most of the second polarized light 710s included in this light 710a so as to return along the optical path from the display device 710A to the reflective polarizing element 750.
  • the shape of the reflective polarizing element 750 is a flat plate.
  • the reflective polarizing element 750 is arranged so as to be substantially perpendicular to the principal ray L.
  • the reflective polarizing element 750 specularly reflects most of the second polarized light 710s. Therefore, most of the second polarized light 710s reflected by the reflective polarizing element 750 passes through the intermediate element 122 and the input element 121 in this order, and then returns to the display device 710A.
  • a part of the second polarized light 710s that has returned to the display device 710A is scattered and reflected by components of the display device 710A, such as the light scattering member 716A and the wavelength conversion member 715. Due to scattering and reflection, a portion of the second polarized light 710s is converted into the first polarized light 710p.
  • a part of the first polarized light 710p converted from the second polarized light 710s passes through the reflective polarizing element 750 after passing through the input element 121 and the intermediate element 122. Most of the first polarized light 710p that has passed through the reflective polarizing element 750 is output from the reflective unit 12 after passing through the output element 123. Therefore, the brightness of the second image IM2 can be improved while increasing the proportion of the first polarized light 710p included in the light emitted from the video display system 70B. This makes it easier for the viewer 14 to visually recognize the second image IM2.
  • a portion of the short wavelength light included in the second polarized light 710s returned to the display device 710A may be irradiated onto the wavelength conversion member 715, as in the eleventh embodiment.
  • the effect can be expected that the wavelength conversion member 715 absorbs the short wavelength light of the second polarized light 710s and newly emits long wavelength light.
  • the light shielding member 760 is arranged between the display device 710A and the input element 121 of the imaging optical system 120.
  • the shape of the light shielding member 760 is, for example, a flat plate substantially parallel to the XY plane.
  • the light shielding member 760 is provided with an opening 761 that penetrates the light shielding member 760 in the Z direction.
  • the focal point F of the imaging optical system 120 is located within the aperture 761.
  • the light that passes through the focal point F and its vicinity passes through the opening 761 of the light shielding member 760 and enters the input element 121, and most of the other light passes through the light shielding member 760. is blocked by.
  • the light along the optical path that is, the light passing through the focal point F and its vicinity, passes through the opening 761 of the light shielding member 760 and returns to the display device 710A.
  • most of the second polarized light 710s reflected by the reflective polarizing element 750 and directed toward the display device 710A without following the optical path is blocked by the light shielding member 760.
  • the video display system 70B further includes a reflective polarizing element 750.
  • the reflective polarizing element 750 is configured so that, in the optical path from the display device 710A to the reflection unit 12, a plurality of chief rays L that are emitted from different positions in the display device 710A and pass through the first image IM1 are substantially parallel to each other.
  • the first polarized light 710p of the light emitted from the display device 710A is transmitted therethrough, and the second polarized light 710s of the light emitted from the display device 710A is reflected back to the display device 710A. Therefore, the brightness of the second image IM2 can be improved while increasing the proportion of the first polarized light 710p included in the light emitted from the video display system 70B.
  • a light shielding member 760 is provided between the display device 710A and the input element 121.
  • the light shielding member 760 is provided with an opening 761 through which the second polarized light 710s returning to the display device 710A along the optical path passes. Therefore, while allowing the light along the optical path of the second polarized light 710s reflected by the reflective polarizing element 750 to return to the display device 710A, the light along the optical path of the second polarized light 710s reflected by the reflective polarizing element 750 is allowed to return to the display device 710A. Stray light that does not follow the direction can be suppressed from heading toward the display device 710A.
  • the quality of the first image IM1 and the second image IM2 can be improved. Further, due to the light shielding member 760, stray light out of the light emitted from the display device 710A that does not follow the optical path is reflected by the reflective polarizing element 750 and the optical elements of the imaging optical system 120, and heads toward the display device 710A, causing an unexpected It is possible to suppress re-excitation and scattering and reflection in undesired locations.
  • the light shielding member 760 may not be provided in the video display system 70B.
  • the reflective polarizing element 740 described in the third embodiment may be further provided on the display device 710A of the video display system 70B.
  • the second polarized light 710s that was not completely reflected by the reflective polarizing element 740 on the display device 710A can be reflected by the reflective polarizing element 750. Therefore, the brightness of the second image IM2 can be improved while increasing the proportion of the first polarized light 710p included in the light emitted from the video display system 70B.
  • the configuration, operation, and effects of this embodiment other than those described above are the same as those of the third embodiment.
  • FIG. 16 is a side view showing a light source unit according to this modification. Also in FIG. 16, only the light shielding member 760 is shown in cross section.
  • a reflective polarizing element 750 is arranged between the output element 123 and the reflective unit 12. Note that although FIG. 16 shows an example in which the reflective polarizing element 750 is located between the output element 123 and the first image IM1, the reflective polarizing element 750 is positioned between the first image IM1 and the reflective unit 12. may be placed between.
  • the configuration, operation, and effects of this modification other than those described above are the same as those of the fourth embodiment.
  • the embodiment includes the following aspects.
  • a display device capable of displaying an image and a first image corresponding to the image projected onto a projection section to display an image visible to the viewer on the other side of the projection section as seen from the viewer.
  • a light source unit having an imaging optical system for a drive unit that changes the position of the first image by controlling the position and/or orientation of the light source unit based on a situation signal input from the outside;
  • a video display system equipped with
  • the situation signal represents the direction of travel of the vehicle;
  • the video display system according to appendix 2 wherein the drive unit has a direction in which the light source unit projects the first image in a direction corresponding to the traveling direction.
  • the situational signal represents the direction of line of sight of the driver of the vehicle;
  • the situation signal represents a direction towards an object external to the vehicle;
  • Appendix 6 The video display system according to any one of appendices 1 to 5, wherein the projection section is a mirror or a semi-transparent mirror.
  • Appendix 7 The video display system according to any one of appendices 2 to 5, wherein the projection unit is a front windshield of the vehicle.
  • the imaging optical system includes: an input element into which the light emitted from the display device enters; an output element into which the light that has passed through the input element is incident; has light emitted from the output element forms the first image;
  • the imaging optical system has substantially telecentricity on the first image side, 8.
  • the video display system according to any one of appendices 1 to 7, wherein the light emitted from the display device has a substantially Lambertian light distribution.
  • the light emitted from the display device has a light distribution pattern in which the luminous intensity in a direction at an angle ⁇ with respect to the optical axis of the light emitted from the display device is approximated by cos n ⁇ times the luminous intensity on the optical axis.
  • the video display system according to appendix 8 wherein the n is a value larger than 0.
  • Appendix 10 The video display system according to appendix 9, wherein n is 11 or less.
  • Appendix 11 The video display system according to any one of appendices 1 to 10, wherein the display device is an LED display having a plurality of LED elements.
  • Appendix 12 The video display system according to appendix 11, wherein the light emitted from the LED element has a substantially Lambertian light distribution.
  • Appendix 13 The video display system according to appendix 11 or 12, wherein the display device further includes a wavelength conversion member that is disposed on the LED element and into which light emitted from the LED element enters.
  • the imaging optical system includes a bending section including the input element, and a direction changing section including the output element,
  • the bending portion is configured such that a plurality of chief rays exit from different positions in the display device and cross each other to reach the first image before entering the input element, before and after the first image. bending the plurality of chief rays so that they become substantially parallel; Any one of Supplementary Notes 1 to 13, wherein the direction changing unit changes the traveling direction of the plurality of chief rays so that the plurality of chief rays that have passed through the bending part head toward the formation position of the first image.
  • the light source unit is disposed between the display device and the imaging optical system, and is provided with an opening through which a portion of light directed from the display device to the imaging optical system passes, and the light source unit is arranged between the display device and the imaging optical system.
  • the video display system according to any one of appendices 1 to 14, further comprising a light shielding member that blocks another part of the light directed toward the image optical system.
  • Appendix 16 further comprising a reflection unit that is spaced apart from the light source unit and that reflects the light emitted from the imaging optical system, 16.
  • the video display system according to any one of appendices 1 to 15, wherein the first image is formed between the light source unit and the reflection unit.
  • the display device is arranged on an optical path from the display device to the reflection unit, transmits the first polarized light of the light emitted from the display device, and transmits the second polarized light of the light emitted from the display device to the display device.
  • the video display system according to appendix 16 further comprising a reflective polarizing element that reflects light back to .
  • Appendix 18 In the reflective polarizing element, in the optical path from the display device to the reflection unit, a plurality of chief rays that are emitted from different positions in the display device and pass through the first image are substantially parallel to each other.
  • the present invention can be used, for example, in a head-up display.

Abstract

映像表示システムは、光源ユニットと、駆動ユニットと、を備える。前記光源ユニットは、表示装置と、結像光学系と、を有する。前記表示装置は画像を表示可能である。前記結像光学系は、前記画像に応じた第１の像を投影部に投影することにより、視認者が視認可能である像を前記視認者から見て前記投影部の向こう側に表示させる。前記駆動ユニットは、外部から入力される状況信号に基づいて、前記光源ユニットの位置及び／又は向きを制御することにより、前記第１の像の位置を変更する。

Description

映像表示システム
　本発明の実施形態は、映像表示システムに関する。
　特許文献１には、画像を表示可能な表示装置から出射した光を、複数のミラーで順次反射し、最後のミラーにおいて反射された光を、ウインドシールド等の反射部材で使用者に向けてさらに反射し、使用者に表示装置が表示する画像に応じた虚像を視認させる技術が開示されている。しかしながら、特許文献１に開示された技術では、使用者から見て虚像の位置が固定されている。
国際公開第２０１６／２０８１９５号
　本発明の実施形態は、虚像の位置を変更可能な映像表示システムを提供することを目的とする。
　本発明の実施形態に係る映像表示システムは、光源ユニットと、駆動ユニットと、を備える。前記光源ユニットは、表示装置と、結像光学系と、を有する。前記表示装置は画像を表示可能である。前記結像光学系は、前記画像に応じた第１の像を投影部に投影することにより、視認者が視認可能である像を前記視認者から見て前記投影部の向こう側に表示させる。前記駆動ユニットは、外部から入力される状況信号に基づいて、前記光源ユニットの位置及び／又は向きを制御することにより、前記第１の像の位置を変更する。
　本発明の実施形態によれば、虚像の位置を変更可能な映像表示システムを実現できる。
図１は、第１の実施形態に係る映像表示システムを示す上面図である。 図２は、第１の実施形態に係る映像表示システムを示す端面図である。 図３は、第１の実施形態に係る映像表示システムの表示装置を示す端面図である。 図４は、運転席にいる視認者から見た景色を示す模式図である。 図５は、第１の実施形態に係る映像表示システムが表示する内容を示す図である。 図６Ａは、第１の実施形態に係る光源ユニットの原理を示す模式図である。 図６Ｂは、参考例に係る光源ユニットの原理を示す模式図である。 図７Ａは、実施例１、１１、参考例およびＬＣＤにおいて、１つの発光エリアから出射する光の配光パターンを示すグラフである。 図７Ｂは、実施例１～１２および参考例における第２の像の輝度の均一性を示すグラフである。 図８は、第２の実施形態に係る映像表示システムを示す上面図である。 図９は、第２の実施形態に係る映像表示システムを示す端面図である。 図１０は、運転席にいる視認者から見た景色を示す模式図である。 図１１は、第３の実施形態に係る映像表示システムを示す端面図である。 図１２は、図１１に示す表示装置および反射型偏光素子の一部を拡大して示す断面図である。 図１３は、第３の実施形態の変形例における表示装置を示す端面図である。 図１４は、第３の実施形態の変形例における反射型偏光素子を示す斜視図である。 図１５は、第４の実施形態に係る光源ユニットを示す側面図である。 図１６は、第４の実施形態の変形例に係る光源ユニットを示す側面図である。
　以下に、各実施形態及びその変形例について図面を参照しつつ説明する。なお、図面は模式的または概念的なものであり、適宜強調又は簡略化されている。例えば、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。さらに、本明細書と各図において、既出の図に関して説明したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
　＜第１の実施形態＞
　先ず、第１の実施形態について説明する。
　図１は、本実施形態に係る映像表示システムを示す上面図である。
　図２は、本実施形態に係る映像表示システムを示す端面図である。
　図１及び図２に示すように、本実施形態に係る映像表示システム１０は、光源ユニット１１と、反射ユニット１２と、駆動ユニット１５と、を備える。光源ユニット１１は、表示装置１１０と、結像光学系１２０と、を有する。表示装置１１０は画像を表示可能である。結像光学系１２０は、表示装置１１０が表示した画像に応じた第１の像ＩＭ１を後述する投影部に投影することにより、視認者１４が視認可能である第２の像ＩＭ２を視認者１４から見て投影部の向こう側に表示させる。本実施形態において、投影部は車両１３のフロントウインドシールド１３ａである。ただし、投影部はコンバイナであってもよい。駆動ユニット１５は、外部から入力される状況信号Ｓに基づいて、光源ユニット１１の位置及び／又は向きを制御することにより、第１の像ＩＭ１の位置を変更する。第１の像ＩＭ１は、実像であって中間像である。第２の像ＩＭ２は、第１の像ＩＭ１よりも大きい虚像である。
　具体的に説明すると、映像表示システム１０は、例えば自動車１０００に搭載されて、ＨＵＤ（Head Up Display）を構成する。自動車１０００は、車両１３と、車両１３の内部及び／又は外部の状況を検出し、検出結果を出力する状況検出部１６と、車両１３に固定された映像表示システム１０と、を備える。視認者１４は自動車１０００の搭乗者であり、例えば、運転者である。
　光源ユニット１１の表示装置１１０は、ＨＵＤにより視認者１４に視認させたい画像を表示する。画像は、文字列及び／又は図形等である。表示装置１１０及び画像の具体例については後述する。光源ユニット１１の結像光学系１２０は、表示装置１１０から出射した光を反射ユニット１２に対して出力すると共に、光源ユニット１１と反射ユニット１２との間に第１の像ＩＭ１を結像する。反射ユニット１２は光源ユニット１１から出射した光を車両１３のフロントウインドシールド１３ａに向けて反射する。フロントウインドシールド１３ａは、例えば、ガラスを含む。
　フロントウインドシールド１３ａは、その内面において、反射ユニット１２から到達した光を反射し、視認者１４のアイボックス１４ａに入射させる。これにより、視認者１４は、表示装置１１０が表示する画像に応じた第２の像ＩＭ２を視認できる。なお、「アイボックス」とは、視認者の眼の前の空間のうち、虚像が視認可能な範囲をいう。
　状況検出部１６は、例えば、アダプティブ・フロントライティング・システム（Adaptive Front-Lighting System：ＡＦＳ）である。ＡＦＳとは、車両１３のステアリングの回転量を検出し、これに基づいて、コーナリング時における車両１３の進行方向にヘッドライトの光軸を向けるシステムである。この場合、状況検出部１６の出力信号Ｓ０は車両１３の進行方向を表す。また、状況検出部１６は、例えば、視認者１４の視線の方向を検出するアイトラッキングシステムであってもよい。この場合は、出力信号Ｓ０は視認者１４の視線の方向を表す。さらに、状況検出部１６は、例えば、車両１３の外部の物体を検知する外部センサであってもよい。外部の物体とは、例えば、道路に飛び出してきた歩行者又は他の車両である。この場合は、出力信号Ｓ０は車両１３から車両１３の外部の物体に向かう方向を表す。
　なお、状況検出部１６は上述の例には限定されず、車両１３の内部又は外部の状況を検出し、検出結果を出力信号Ｓ０として出力するものであればよい。また、状況検出部１６は複数の検出手段を含んでいてもよい。例えば、状況検出部１６はＡＦＳ、アイトラッキングシステム及び外部センサのうち、２つ又は全てを含んでいてもよい。
　駆動ユニット１５には、状況検出部１６の出力信号Ｓ０に基づいた状況信号Ｓが入力される。状況信号Ｓは状況検出部１６から駆動ユニット１５に直接入力されてもよく、車載コンピュータ等を介して入力されてもよい。状況信号Ｓが状況検出部１６から直接入力される場合は、状況検出部１６の出力信号Ｓ０が状況信号Ｓである。状況信号Ｓが車載コンピュータ等を介して入力される場合は、状況信号Ｓと出力信号Ｓ０は形式、レート又は付属情報等が異なる場合があるが、伝達する情報は関連している。また、状況検出部１６は複数の検出手段を含む場合は、車載コンピュータが複数の出力信号Ｓ０の内容を総合的に判断して、状況信号Ｓを生成してもよい。
　駆動ユニット１５は、状況信号Ｓに基づいて、光源ユニット１１の位置及び／又は向きを制御する。例えば、駆動ユニット１５は状況信号Ｓに基づいて、軸ＣＲを回転軸として光源ユニット１１の向きを制御する。軸ＣＲは車両１３の上下方向に延びることが好ましく、視認者１４のアイボックス１４ａ又はその近傍を通過することが好ましい。軸ＣＲはアイボックス１４ａの軸と一致することがより好ましい。駆動ユニット１５は、例えば、ステッピングモータを含む。駆動ユニット１５は光源ユニット１１の向きを制御することにより、第１の像ＩＭ１の位置を変更する。
　例えば、状況検出部１６がＡＦＳであり、状況信号Ｓが車両１３の進行方向を表す場合は、駆動ユニット１５は、光源ユニット１１が第１の像ＩＭ１を投影する方向（以下、「出射方向」という）を、車両１３の進行方向に対応した方向とする。また、状況検出部１６がアイトラッキングシステムであり、状況信号Ｓが視認者１４の視線の方向を表す場合は、駆動ユニット１５は出射方向を視線の方向に対応した方向とする。さらに、状況検出部１６が外部センサであり、状況信号Ｓが車両１３から車両１３の外部の物体に向かう方向を表す場合は、駆動ユニット１５は出射方向を物体に向かう方向に対応した方向とする。
　例えば、駆動ユニット１５は第１の像ＩＭ１の位置を３ヶ所から１つ選択する。反射ユニット１２及びフロントウインドシールド１３ａは、第１の像ＩＭ１がどの位置にあっても、光源ユニット１１から出射した光を視認者１４のアイボックス１４ａに向けて反射可能である。これにより、第１の像ＩＭ１の位置に連動して、視認者１４から見る第２の像ＩＭ２の位置が変化する。この結果、視認者１４から見て、第２の像ＩＭ２が見える位置が、例えば３ヶ所の位置ＰＡ、ＰＢ、ＰＣから選択される。例えば、視認者１４から見て、位置ＰＡは前方左にあり、位置ＰＢは前方正面にあり、位置ＰＣは前方右にある。なお、第２の像ＩＭ２を表示可能な位置は３ヶ所には限定されず、２ヶ所又は４ヶ所以上でもよい。また、表示可能な位置の配列は等間隔でもよく、等間隔でなくてもよい。
　次に、映像表示システム１０の詳細な構造について説明する。
　図３は、本実施形態に係る映像表示システムの表示装置を示す端面図である。
　以下、説明をわかりやすくするために、ＸＹＺ直交座標系を用いて、各部分の配置および構成を説明する。本実施形態では、車両１３の前後方向を「Ｘ方向」とし、車両１３の左右方向を「Ｙ方向」とし、車両１３の上下方向を「Ｚ方向」とする。ＸＹ平面は、車両１３の水平面である。Ｘ方向のうち矢印の方向（前方）を「＋Ｘ方向」といい、その逆方向（後方）を「－Ｘ方向」ともいう。また、Ｙ方向のうち矢印の方向（左方）を「＋Ｙ方向」といい、その逆方向（右方）を「－Ｙ方向」ともいう。また、Ｚ方向のうち矢印の方向（上方）を「＋Ｚ方向」といい、その逆方向（下方）を「－Ｚ方向」ともいう。
　また、図２においては、第１の像ＩＭ１が形成される位置を円形のマークにより示している。また、第１の像ＩＭ１と同様に、第２の像ＩＭ２が形成される位置を円形のマークにより示している。一方、表示装置１１０において第１の像ＩＭ１の各マークに到達する主光線Ｌが出射する位置を、四角形のマークにより示している。このように、説明をわかりやすくするために、各主光線Ｌにおいて表示装置１１０上の出射位置を、第１の像ＩＭ１の結像位置と第２の像ＩＭ２の形成位置とは別のマークで示しているが、表示装置１１０上に表示される画像と第１の像ＩＭ１と第２の像ＩＭ２とは、概ね相似関係にある。
　（光源ユニット）
　光源ユニット１１の表示装置１１０はＬＥＤディスプレイである。表示装置１１０においては、複数のＬＥＤ素子１１２が行列状に配列されている。表示装置１１０の各画素には、１つ又は複数のＬＥＤ素子１１２が対応している。
　図３に示すように、表示装置１１０において、各ＬＥＤ素子１１２は、基板１１１にフェースダウン実装されている。ただし、各ＬＥＤ素子は、基板にフェースアップ実装されてもよい。各ＬＥＤ素子１１２は、半導体積層体１１２ａと、アノード電極１１２ｂと、カソード電極１１２ｃと、を有する。
　半導体積層体１１２ａは、ｐ型半導体層１１２ｐ１と、ｐ型半導体層１１２ｐ１上に配置される活性層１１２ｐ２と、活性層１１２ｐ２上に配置されるｎ型半導体層１１２ｐ３と、を有する。半導体積層体１１２ａには、例えばＩｎＸＡｌＹＧａ１－Ｘ－ＹＮ（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ＜１）で表せる窒化ガリウム系化合物半導体が用いられる。ＬＥＤ素子１１２が発光する光は、本実施形態では可視光である。
　アノード電極１１２ｂは、ｐ型半導体層１１２ｐ１に電気的に接続される。また、アノード電極１１２ｂは、配線１１８ｂに電気的に接続される。カソード電極１１２ｃは、ｎ型半導体層１１２ｐ３に電気的に接続される。また、カソード電極１１２ｃは、別の配線１１８ａに電気的に接続される。各電極１１２ｂ、１１２ｃには、例えば金属材料を用いることができる。
　本実施形態では各ＬＥＤ素子１１２の光出射面１１２ｓには、複数の凹部１１２ｔが設けられている。本明細書において「ＬＥＤ素子の光出射面」とは、ＬＥＤ素子の表面のうち、結像光学系１２０に入射する光が主に出射する面を意味する。本実施形態では、ｎ型半導体層１１２ｐ３において、活性層１１２ｐ２と対向する面の反対側に位置する面が、光出射面１１２ｓに相当する。
　以下、各画素１１０ｐから出射する光の光軸を、単に「光軸Ｃ」という。光軸Ｃは、例えば、複数の画素１１０ｐが配列されるＸＹ平面に平行であり、かつ、表示装置１１０の光出射側に位置する第１平面Ｐ１において、１つの画素１１０ｐからの光が照射される範囲のうち、輝度が最大となる点ａ１と、ＸＹ平面に平行であり、第１平面Ｐ１から離隔した第２平面Ｐ２において、この画素１１０ｐからの光が照射される範囲のうち、輝度が最大となる点ａ２と、を結ぶ直線である。輝度が最大となる点が複数存在する場合、例えば、それらの点の中心点を、輝度が最大となる点としてもよい。なお、生産的な観点からは、光軸ＣはＺ軸と平行であることが望ましい。
　各ＬＥＤ素子１１２の光出射面１１２ｓに複数の凹部１１２ｔが設けられていることにより、各ＬＥＤ素子１１２から出射する光、すなわち各画素１１０ｐから出射する光は、図３に破線で示すように、略ランバーシアン配光を有する。ここで「各画素から出射する光が略ランバーシアン配光を有する」とは、各画素の光軸Ｃに対して角度θの方向の光度が、ｎを０より大きい値として、光軸Ｃ上の光度のｃｏｓｎθ倍で近似できる配光パターンであることを意味する。ここで、ｎは、１１以下であることが好ましく、１であることがより一層好ましい。なお、１つの画素１１０ｐから出射する光の光軸Ｃを含む平面は多数存在するが、各平面内においてこの画素１１０ｐから出射する光の配光パターンは、略ランバーシアン配光であり、また、ｎの数値も概ね等しい。
　図２に示すように、光源ユニット１１の結像光学系１２０は、第１の像ＩＭ１を所定の位置に結像させるのに必要な全ての光学素子を含む光学系である。本実施形態では、表示装置１１０から出射した光が入射する入力素子１２１と、入力素子１２１によって反射された光が入射する中間素子１２２と、中間素子１２２によって反射された光が入射する出力素子１２３と、を有する。出力素子１２３から出射した光は、第１の像ＩＭ１を形成する。なお、出力素子１２３には入力素子１２１を経由した光が入射すればよく、中間素子１２２は設けられていなくてもよい。
　結像光学系１２０は、第１の像ＩＭ１側において略テレセントリック性を有する。ここで「結像光学系１２０が、第１の像ＩＭ１側において略テレセントリック性を有する」とは、図２に示すように、表示装置１１０において互いに異なる位置から出射して、結像光学系１２０を経由し、第１の像ＩＭ１に至る複数の主光線Ｌ同士が、第１の像ＩＭ１の前後において、略平行であることを意味する。異なる位置とは、例えば表示装置１１０の異なる画素１１０ｐである。「複数の主光線Ｌ同士が略平行」とは、光源ユニット１１の構成要素の製造精度や組み立て精度等による誤差を許容するような実用的な範囲で、概ね平行であることを意味する。「複数の主光線Ｌ同士が略平行」である場合、例えば、主光線Ｌ同士のなす角度は、１０度以下である。
　結像光学系１２０が第１の像ＩＭ１側において略テレセントリック性を有する場合、複数の主光線Ｌ同士は、入力素子１２１に入射する前に交差する。以下、複数の主光線Ｌ同士が交差するポイントを「焦点Ｆ」という。そのため、結像光学系１２０が第１の像ＩＭ１側において略テレセントリック性を有するか否かは、例えば、光の逆進性を利用して以下の方法で確認できる。先ず、第１の像ＩＭ１が形成される位置付近に、レーザ光源等の平行光を出射可能な光源を配置する。この光源から出射した光を、結像光学系１２０の出力素子１２３に照射する。この光源から出射して出力素子１２３を経由した光は、入力素子１２１に入射する。そして、入力素子１２１から出射した光が表示装置１１０に到達する前に、集光するポイント、すなわち焦点Ｆが存在する場合は、結像光学系１２０が第１の像ＩＭ１側において略テレセントリック性を有すると判断できる。
　結像光学系１２０が第１の像ＩＭ１側において略テレセントリック性を有するため、結像光学系１２０には、表示装置１１０の各画素から出射する光のうち、焦点Ｆおよびその近辺を通過する光が主に入射する。以下、結像光学系１２０を構成する各光学素子について説明する。
　入力素子１２１は、表示装置１１０の－Ｚ側に位置し、表示装置１１０と対向するように配置される。入力素子１２１は、凹面状のミラー面１２１ａを有するミラーである。入力素子１２１は、表示装置１１０から出射した光を反射する。
　中間素子１２２は、表示装置１１０および入力素子１２１よりも－Ｘ側に位置し、入力素子１２１と対向するように配置される。中間素子１２２は、凹面状のミラー面１２２ａを有するミラーである。中間素子１２２は、入力素子１２１が反射した光をさらに反射する。
　入力素子１２１および中間素子１２２は、表示装置１１０の互いに異なる位置から出射した複数の主光線Ｌ同士が略平行になるように、複数の主光線Ｌを屈曲させる屈曲部１２０ａを構成する。ミラー面１２１ａ、１２２ａは、本実施形態では、バイコーニック面である。ただし、ミラー面は、球面の一部であってもよいし、自由曲面であってもよい。
　出力素子１２３は、表示装置１１０および入力素子１２１よりも＋Ｘ側に位置し、中間素子１２２と対向するように配置される。出力素子１２３は、平坦なミラー面１２３ａを有するミラーである。出力素子１２３は、入力素子１２１および中間素子１２２を経由した光を、第１の像ＩＭ１の形成位置に向けて反射する。具体的には、出力素子１２３には、屈曲部１２０ａによって略平行となった複数の主光線Ｌが入射する。ミラー面１２３ａは、－Ｚ方向に向かうほど＋Ｘ方向に向かうように、車両１３の水平面であるＸＹ平面に対して傾斜している。これにより、出力素子１２３は、中間素子１２２が反射した光を、－Ｚ方向に向かうほど＋Ｘ方向に向かうようにＺ方向に対して傾斜した方向に反射する。図２に示すように、出力素子１２３は、屈曲部１２０ａによって略平行となった複数の主光線Ｌが、第１の像ＩＭ１の形成位置Ｐに向かうように、複数の主光線Ｌの方向を変更する方向変更部１２０ｂを構成する。
　本実施形態では、入力素子１２１と中間素子１２２との間の光路は、ＸＹ平面と交差する方向に延びる。また、中間素子１２２と出力素子１２３との間の光路は、ＸＹ平面に沿った方向に延びる。結像光学系１２０内の光路の一部が、ＸＹ平面と交差する方向に延びるため、光源ユニット１１をＸＹ平面に沿う方向に小型化できる。また、結像光学系１２０内の光路の他の一部が、ＸＹ平面に沿う方向に延びるため、光源ユニット１１をＺ方向に小型化できる。
　また、表示装置１１０と入力素子１２１との間の光路は、中間素子１２２と出力素子１２３との間の光路と交差する。このように、光源ユニット１１内で光路同士を交差させることで、光源ユニット１１を小型化できる。
　ただし、光源ユニット内の光路は、上記に限定されない。例えば、結像光学系内の全ての光路が、ＸＹ平面に沿う方向に延びてもよいし、ＸＹ平面と交差する方向に延びてもよい。また、光源ユニット内の光路同士は交差しなくてもよい。
　入力素子１２１、中間素子１２２、および出力素子１２３は、それぞれ、ガラスまたは樹脂材料等からなる本体部材と、本体部材の表面に設けられてミラー面１２１ａ、１２２ａ、１２３ａを構成する金属膜や誘電体多層膜等の反射膜と、により構成されていてもよい。また、入力素子１２１、中間素子１２２、および出力素子１２３は、それぞれ、全体が金属材料により構成されていてもよい。
　図２に示すように、本実施形態においては、光源ユニット１１は車両１３の天井部１３ｂに設けられる。光源ユニット１１は、例えば、天井部１３ｂにおいて車内に露出する壁１３ｓ１の内側に配置される。壁１３ｓ１には、光源ユニット１１の出力素子１２３から出射した光が通過可能な貫通穴１３ｈ１が設けられている。出力素子１２３から出射した光は、貫通穴１３ｈ１を通過し、視認者１４とフロントウインドシールド１３ａとの間の空間に照射される。ただし、光源ユニットは、天井面に取り付けられていてもよい。貫通穴１３ｈ１には、透明あるいは半透明の、ヘイズ（Ｈａｚｅ）値の小さいカバーが設けられていてもよい。カバーを設けることで、光学ユニットに埃などが付着することを抑制できる。貫通穴１３ｈ１から光源ユニットが視認されることを抑制することができ、意匠性を向上できる。ヘイズ値は、５０％以下であることが好ましく、２０％以下であることがより一層好ましい。このようなヘイズ値のカバーとすることで、光源ユニット１１から出射した光の輝度の大幅な低下や、画像の乱れを抑制しつつ、上述した効果を得ることができる。
　以上、結像光学系１２０について説明したが、結合光学系の構成および位置は、第１の像側において略テレセントリック性を有する限り、上記に限定されない。例えば、方向変更部を構成する光学素子の数は、２以上であってもよい。
　（反射ユニット）
　図２に示すように、本実施形態においては、反射ユニット１２は凹面状のミラー面１３１ａを有するミラー１３１を含む。ミラー１３１は、フロントウインドシールド１３ａと対向するように配置される。ミラー１３１は、出力素子１２３から出射した光を反射してフロントウインドシールド１３ａに照射する。ミラー１３１は、ガラスまたは樹脂材料等からなる本体部材と、本体部材の表面に設けられてミラー面１３１ａを構成する金属膜や誘電体多層膜等の反射膜と、により構成されていてもよい。また、ミラー１３１は、全体が金属材料により構成されていてもよい。
　ミラー１３１は、駆動ユニット１５が光源ユニット１１の向きを変化させても、光源ユニット１１から出射した光が入射するように配置されている。ミラー１３１は、第２の像ＩＭ２の各位置ＰＡ、ＰＢ、ＰＣに応じて別体として設けてもよく、一体的に設けてもよい。ミラー１３１のミラー面１３１ａの曲率は、第２の像ＩＭ２の各位置ＰＡ、ＰＢ、ＰＣに応じて設定する。ミラー面１３１ａは連続的な曲面であってもよく、第２の像ＩＭ２の各位置ＰＡ、ＰＢ、ＰＣに対応して３つの領域に区画されていて、領域間に境界が形成されていてもよい。一例では、ミラー面１３１ａはバイコーニック面である。ただし、ミラー面は、球面の一部であってもよいし、自由曲面であってもよい。
　フロントウインドシールド１３ａに照射された光は、フロントウインドシールド１３ａの内面において反射され、視認者１４のアイボックス１４ａに入射する。これにより、視認者１４は、フロントウインドシールド１３ａの向こう側の位置ＰＡ、ＰＢ又はＰＣに、表示装置１１０に表示された画像に応じた第２の像ＩＭ２を視認する。
　反射ユニット１２は、本実施形態では、車両１３のダッシュボード部１３ｃに設けられる。反射ユニット１２は、例えば車両１３のダッシュボード部１３ｃにおいて車内に露出する壁１３ｓ２の内側に配置される。壁１３ｓ２には、光源ユニット１１の出力素子１２３から出射した光が通過可能な貫通穴１３ｈ２が設けられている。出力素子１２３から出射した光は、貫通穴１３ｈ１を通過して、第１の像ＩＭ１を形成した後、貫通穴１３ｈ２を通過し、反射ユニット１２に照射される。ただし、反射ユニットは、ダッシュボード部の上面に取り付けられてもよい。また、反射ユニットを天井部に配置し、光源ユニットをダッシュボード部に配置してもよい。
　図２に示す例において、フロントウインドシールド１３ａの内面からアイボックス１４ａに向かう光の経路は、概ね水平である。すなわち、この経路はＸＹ平面に対して略平行である。そして、本実施形態においては、この光の経路を含むＸＹ平面を基準として、光源ユニット１１は上方（＋Ｚ方向）に配置され、反射ユニット１２は下方（－Ｚ方向）に配置されている。すなわち、光源ユニット１１と反射ユニット１２は、このＸＹ平面を挟んで離隔している。ただし、フロントウインドシールド１３ａの内面からアイボックス１４ａに向かう光の経路は、概ね水平ではなく傾斜していてもよい。
　以上、反射ユニット１２について説明したが、反射ユニットの構成および位置は、上記に限定されない。例えば、反射ユニットを構成するミラー等の光学素子の数は、２以上であってもよい。なお、反射ユニット１２は、例えば車外からフロントウインドシールド１３ａを介して照射した太陽光がアイボックス１４ａに向けて反射しないように配置する必要がある。
　次に、本実施形態に係る映像表示システム１０の動作について説明する。
　先ず、第２の像ＩＭ２の表示位置を切り替える動作について説明する。
　図４は、運転席にいる視認者から見た景色を示す模式図である。
　図５は、本実施形態に係る映像表示システムが表示する内容を示す図である。
　図１～図３に示すように、状況検出部１６が車両１３の内部及び／又は外部の状況を検出して、出力信号Ｓ０を出力する。この出力信号Ｓ０がそのまま状況信号Ｓとなるか、又は、出力信号Ｓ０に基づいて状況信号Ｓが生成され、状況信号Ｓが駆動ユニット１５に入力する。駆動ユニット１５は状況信号Ｓに基づいて光源ユニット１１の向きを制御する。この状態で、光源ユニット１１の表示装置１１０が画像を表示する。この画像に基づいて、光源ユニット１１の結像光学系１２０が、位置Ｐに実像である第１の像ＩＭ１を形成する。そして、第１の像ＩＭ１を形成した光が反射ユニット１２及びフロントウインドシールド１３ａによって反射されて、視認者１４のアイボックス１４ａに入射する。これにより、視認者１４は虚像である第２の像ＩＭ２を視認する。
　このとき、光源ユニット１１の向きに応じて、第１の像ＩＭ１が結像される位置は、概ねＸＹ平面に沿って変化する。本実施形態においては、例えば３ヶ所から選択される。これにより、視認者１４が視認する第２の像ＩＭ２の位置も変化する。本実施形態においては、視認者１４が第２の像ＩＭ２を視認する位置は、位置ＰＡ、ＰＢ、ＰＣから１つ選択される。
　次に、表示内容の例について説明する。
　映像表示システム１０は、自動車１０００の走行状態を表す情報、例えば、速度を表示してもよい。
　図５のシーン１に示すように、自動車１０００が直進しているときは、映像表示システム１０は視認者１４の前方正面に相当する位置ＰＢに速度を表示する。なお、このとき、位置ＰＡ及びＰＣには何も表示しない。
　図５のシーン２に示すように、運転者である視認者１４がステアリングを右に操舵した場合は、状況検出部１６のＡＦＳがこれを検出し、映像表示システム１０は視認者１４の右前方に位置する位置ＰＣに表示を切り替える。なお、状況検出部１６のアイトラッキングシステムが視認者１４の視線の方向を検出し、表示位置を切り替えてもよい。
　また、映像表示システム１０は、ナビゲーション情報、例えば、コーナーの曲率半径（Ｒ）やコーナーの先の道路状況を表示してもよい。ナビゲーション情報はナビゲーションシステムから入手可能である。
　図５のシーン３に示すように、右のコーナリングの際に、映像表示システム１０は位置ＰＣにコーナーの曲率半径（Ｒ）を表示してもよい。また、速度と曲率半径に基づいて、オーバースピードである旨の警告を表示してもよい。
　図５のシーン４に示すように、右のコーナリングの際に、映像表示システム１０は右コーナーの先に左コーナーが存在することを表示してもよい。
　図５のシーン５に示すように、視認者１４が左折しようとしているときに、映像表示システム１０は左の道路が進入禁止であることを表示してもよい。
　さらに、映像表示システム１０は、車外状況、例えば、飛び出してきた歩行者や追い抜こうとしている他の車両について、注意を喚起してもよい。
　図５のシーン６に示すように、視認者１４が右側を見ているときに、左側から歩行者が飛び出してきた場合や他の車両が左側から追い抜こうとしている場合は、状況検出部１６の外部センサがこれを検出し、映像表示システム１０は視認者１４の視界に入る位置ＰＣにおいて、左側に注意する必要があることを表示する。次いで、シーン７に示すように、視認者１４の左前方に位置する位置ＰＡに注意すべき内容を表示してもよい。これにより、視認者１４の視線を誘導することができる。なお、視認者１４の視線を誘導することが危険だと判断される場合は、位置ＰＣに注意すべき内容を表示し、位置ＰＡには何も表示しなくてもよい。
　次に、本実施形態の効果について説明する。
　本実施形態においては、駆動ユニット１５が状況信号Ｓに基づいて光源ユニット１１の向きを制御することにより、虚像（第２の像ＩＭ２）の位置を変更可能である。これにより、視認者１４による自動車の運転を効果的にサポートできる。
　また、本実施形態においては、結像光学系１２０が第１の像ＩＭ１側において略テレセントリック性を有することにより、小型で高品位な映像を表示できる。以下、この効果について詳細に説明する。
　図６Ａは、本実施形態に係る光源ユニットの原理を示す模式図である。
　図６Ｂは、参考例に係る光源ユニットの原理を示す模式図である。
　図６Ａでは、本実施形態における表示装置１１０の複数の画素１１０ｐのうちの２つの画素１１０ｐから出射する光の配光パターンを破線で示している。同様に、図６Ｂでは、参考例における表示装置２１１０の複数の画素２１１０ｐのうちの２つの画素２１１０ｐから出射する光の配光パターンを破線で示している。また、図６Ａ及び図６Ｂでは、結像光学系１２０、２１２０を簡略化して示している。
　図６Ｂに示すように、参考例に係る光源ユニット２０１１において、表示装置２１１０は、複数の画素２１１０ｐを含む液晶表示装置（Liquid Crystal Display：ＬＣＤ）である。図６Ｂに破線で示すように、各画素２１１０ｐから出射する光は、光出射面２１１０ｓの法線方向に主に配光される。また、１つの画素２１１０ｐから出射する光の光軸を含む平面は多数存在するが、ＬＣＤである表示装置２１１０では、各平面内において１つの画素２１１０ｐから出射する光の配光パターンは、相互に異なる。そして、複数の平面のうちの一の平面内において、各画素２１１０ｐから出射する光は、光軸に対して角度θの方向の光度が、光軸上の光度のｃｏｓ20θ倍で近似される配光パターンを有する。
　このような表示装置２１１０においては、表示装置２１１０の同じ位置から出射した光でも、視認者の見る角度によって光度や色度が変化する。したがって、仮に結像光学系２１２０が、各画素２１１０ｐから法線方向以外の方向に出射する光を取り込んだ場合、全ての画素２１１０ｐから出射する光の輝度を均一にしたとしても、第１の像ＩＭ１において輝度や色度のばらつきが生じる。すなわち、第１の像ＩＭ１の品位が低下する。したがって、第１の像ＩＭ１の品位が低下しないようにするためには、表示装置２１１０の各画素２１１０ｐから出射した光を法線方向から取り込む必要がある。その結果、結像光学系２１２０が大型化する。
　これに対して、本実施形態に係る光源ユニット１１では、結像光学系１２０は、第１の像ＩＭ１側において略テレセントリック性を有し、表示装置１１０から出射する光が略ランバーシアン配光を有する。そのため、光源ユニット１１を小型化しつつ、第１の像ＩＭ１の品位を向上できる。具体的には、表示装置１１０は複数のＬＥＤ素子１１２を有するＬＥＤディスプレイであり、各ＬＥＤ素子１１２から出射する光が、略ランバーシアン配光を有する。このため、表示装置１１０の各画素１１０ｐから出射した光の光度や色度の角度に対する依存性は、参考例における表示装置２１１０の各画素２１１０ｐから出射する光の光度や色度の角度に対する依存性と比較して低い。特に、厳密なランバーシアン配光に近づくほど、すなわち、配光パターンの近似式であるcosｎθのｎが１に近づくほど、表示装置１１０の各画素１１０ｐから出射した光の光度や色度は、角度によらず概ね均一になる。そのため、図６Ａに示すように、結像光学系１２０が焦点Ｆを通過した光を取り込んだとしても、すなわち、法線方向以外の方向から光を取り込んだとしても、第１の像ＩＭ１の輝度や色度のばらつきを抑制し、第１の像ＩＭ１の品位を向上できる。
　また、結像光学系１２０は、主に焦点Ｆを通過した光で第１の像ＩＭ１を形成するため、結像光学系１２０に入射する光の光径が広がることを抑制できる。これにより、入力素子１２１を小型化できる。さらに、出力素子１２３から出射する複数の主光線Ｌは、互いに略平行である。出力素子１２３から出射する複数の主光線Ｌ同士が互いに略平行であるということは、出力素子１２３において結像に寄与する光が照射される範囲が、第１の像ＩＭ１のサイズと概ね同じであるということである。そのため、結像光学系１２０の出力素子１２３も小型化できる。以上より、小型かつ品位が高い第１の像ＩＭ１を形成可能な光源ユニット１１を提供できる。
　また、本実施形態に係る映像表示システム１０は、光源ユニット１１と、光源ユニット１１から離隔し、結像光学系１２０から出射した光を反射する反射ユニット１２と、を備える。第１の像ＩＭ１は、光源ユニット１１と反射ユニット１２との間に形成される。このような場合、表示装置１１０のある一つの点から出射した光は、出力素子１２３を経由した後に、第１の像ＩＭ１の形成位置において集光する。一方、光源ユニット１１と反射ユニット１２との間に第１の像ＩＭ１が形成されない場合、表示装置１１０のある一つの点から出射した光の光径は、入力素子１２１から反射ユニット１２に向けて、徐々に広がる。したがって、本実施形態では、出力素子１２３において、表示装置１１０のある一つの点から出射した光が照射される範囲を、第１の像ＩＭ１が形成されない場合と比較して、小さくできる。そのため、出力素子１２３を小型化できる。
　また、本実施形態に係る光源ユニット１１は小型であるため、光源ユニット１１を車両１３に搭載し、ヘッドアップディスプレイとして用いる場合は、光源ユニット１１を車両１３内の限られたスペースに容易に配置できる。
　また、本実施形態における結像光学系１２０は、屈曲部１２０ａと、方向変更部１２０ｂと、を有する。このように、結像光学系１２０において、主光線Ｌ同士を平行にする機能を有する部分と、第１の像ＩＭ１を所望の位置に形成する部分と、を別々にすることで、結像光学系１２０の設計が容易になる。
　また、結像光学系１２０内の光路の一部は、ＸＹ平面と交差する方向に延びる。そのため、結像光学系１２０をＸＹ平面に沿う方向に小型化できる。また、結像光学系１２０内の光路の他の一部は、ＸＹ平面に沿う方向に延びる。そのため、結像光学系１２０をＺ方向に小型化できる。
　＜実施例＞
　次に、実施例および参考例に係る光源ユニットについて説明する。
　図７Ａは、実施例１、１１、参考例およびＬＣＤにおいて、１つの発光エリアから出射する光の配光パターンを示すグラフである。
　図７Ｂは、実施例１～１２および参考例における第２の像の輝度の均一性を示すグラフである。
　実施例１～１２および参考例に係る映像表示システムは、光源ユニットと、反射ユニットと、を備え、光源ユニットは、行列状に配列された複数の発光エリアと、結像光学系とを備えるように、シミュレーションソフト上で設定した。各発光エリアが、上記実施形態における表示装置１１０の各画素１１０ｐに相当する。
　図７Ａでは、横軸は発光エリアの光軸に対する角度であり、縦軸は、その角度における光度を光軸上の光度で除算することにより正規化した光度であり、最大値を１としたときの相対値を示す。実施例１に係る表示装置は、図７Ａに示すように、各発光エリアから出射する光が、光軸に対して角度θの方向の光度が光軸上の光度のｃｏｓθ倍で表される配光パターンを有するように、シミュレーションソフト上で設定した。すなわち、実施例１では、各発光エリアから出射する光は、厳密なランバーシアン配光を有する。
　実施例２～１２では、各発光エリアから出射する光が、光軸に対して角度θの方向の光度が光軸上の光度のｃｏｓｎθ倍で表される配光パターンを有するように、シミュレーションソフト上で設定した。なお、実施例２では、ｎ＝２であり、実施例２から実施例１２まで順に、ｎが１ずつ大きくなるように設定した。
　また、ＬＣＤの画素から出射する光の一の平面内の配光パターンを調査したところ、図７Ａに細い破線で示すような配光パターンであることがわかった。そして、前述したように、この配光パターンは、光軸に対して角度θの方向の光度が光軸上の光度のｃｏｓ20θ倍で表される配光パターンに近似できることがわかった。そこで、参考例では、各発光エリアの光軸に対して角度θの方向の光度が、光軸上の光度のｃｏｓ20θ倍で表される配光パターンを有するように、シミュレーションソフト上で設定した。
　実施例１～１２および参考例における結像光学系は、いずれも第１の像側においてテレセントリック性を有するように設定した。
　次に、実施例１～１２および参考例のそれぞれについて、全ての発光エリアの輝度を一定にした場合に形成される第２の像の輝度分布をシミュレーションした。この際、第２の像は、長辺が１１１．２ｍｍ、短辺が２７．８ｍｍの長方形とした。また、この際、第２の像が形成される平面を１ｍｍの辺を有する正方形のエリアに区画し、各エリアの輝度値をシミュレーションした。
　また、その際の第２の像の輝度の均一性を評価した。ここで、「輝度の均一性」とは、第２の像内の輝度の最大値に対する最小値の割合を百分率で表した値である。その結果を、図７Ｂに示す。なお、図７Ｂでは、横軸は、各実施例および参考例であり、縦軸は輝度の均一性である。
　図７Ｂに示すように、ｎが大きくなるほど、輝度の均一性が低下することがわかった。これは、ｎが大きくなるほど、第２の像において中心から離れる位置の輝度が低下するためである。特に、実施例１１、すなわちｎ＝１１で、輝度の均一性が３０％であることがわかった。視認者が、第２の像と第２の像が形成されていない領域とを判別し易くするため、第２の像の輝度の均一性は、３０％以上あればよいと考えられる。
　したがって、結像光学系が略テレセントリック性を有するように構成した場合に、第１の像および第２の像の輝度ムラを抑制するためには、表示装置から出射する光が略ランバーシアン配光を有することが好ましいことがわかった。具体的には、配光パターンの近似式であるcosｎθのｎは、１１以下であることが好ましく、１であることがより一層好ましいことがわかった。なお上記のようにｎが１から外れるに従って第２の像ＩＭ２の輝度の均一性が低下するが、このような輝度の不均一性を補完できるように、予め表示装置１１０の表示輝度に所定の輝度分布を設けておくことができる。例えば、表示装置１１０の各画素１１０ｐから出射する光が結像光学系１２０を経由することで、第２の像ＩＭ２の外縁部の輝度が中心部の輝度より低下し易い場合は、表示装置１１０の外縁側の画素１１０ｐのＬＥＤ素子１１２の出力を中心側の画素１１０ｐのＬＥＤ素子１１２の出力よりも大きくなるように、表示装置１１０を制御してもよい。
　＜第２の実施形態＞
　次に、第２の実施形態について説明する。
　図８は、本実施形態に係る映像表示システムを示す上面図である。
　図９は、本実施形態に係る映像表示システムを示す端面図である。
　図１０は、運転席にいる視認者から見た景色を示す模式図である。
　図８及び図９に示すように、本実施形態に係る自動車１０００は、車両１３と、車両１３に固定された状況検出部１６と、車両１３に固定された映像表示システム２０と、を有する。映像表示システム２０は、光源ユニット１１と、駆動ユニット１５と、反射ユニット２２と、を有する。本実施形態に係る映像表示システム２０は、反射ユニット２２のミラー３２２のミラー面３２２ａが、視認者１４に第２の像ＩＭ２を視認させる反射面を兼ねている点で、第１の実施形態に係る映像表示システム１０と相違する。すなわち、本実施形態においては、ミラー３２２が投影部である。
　映像表示システム２０における光源ユニット１１及び駆動ユニット１５の構成は、第１の実施形態と同様である。光源ユニット１１は、車両１３の天井部１３ｂに配置されている。駆動ユニット１５はＺ方向に延びる軸ＣＲを回転軸として光源ユニット１１を移動させて、光源ユニット１１の向きを制御する。
　反射ユニット２２は、車両１３のダッシュボード部１３ｃに配置されている。反射ユニット２２はミラー３２２を有する。ミラー３２２のミラー面３２２ａは例えば凹面である。ミラー面３２２ａは、視認者１４が車両１３の運転席にいるときに、視認者１４のアイボックス１４ａに対向する位置及び角度で配置されている。例えば、ミラー面３２２ａは、－Ｘ方向（後方）と＋Ｚ方向（上方）の間の方向に向いている。このミラー面３２２ａの角度は、視認者１４のアイボックス１４ａの位置に応じて微調整が可能である。また、視認者１４に第２の像ＩＭ２を視認させる反射面として、ダッシュボード部１３ｃに配置されたミラー面３２２ａの替わりに、フロントウインドシールド１３ａ又はコンバイナを用いてもよい。
　次に、本実施形態の動作について説明する。
　光源ユニット１１から出射した主光線Ｌは、＋Ｘ方向（前方）と－Ｚ方向（下側）の間の方向に進行し、反射ユニット２２のミラー３２２のミラー面３２２ａにおいて反射され、－Ｘ方向（後方）と＋Ｚ方向（上方）の間の方向に進行し、視認者１４のアイボックス１４ａに入射する。光源ユニット１１から反射ユニット１２に向かう主光線Ｌの経路は、車両１３のフロントウインドシールド１３ａの内側に位置し、概ねフロントウインドシールド１３ａに沿っている。主光線Ｌは、光源ユニット１１と反射ユニット２２との間の位置Ｐにおいて、第１の像ＩＭ１を形成する。このとき、状況検出部１６の出力信号Ｓ０に基づく状況信号Ｓに応じて、駆動ユニット１５が光源ユニット１１の向きを制御することにより、第１の像ＩＭ１が形成される位置を選択する。
　これにより、図８～図１０に示すように、視認者１４は、ダッシュボード部１３ｃのミラー面３２２ａの奥に虚像である第２の像ＩＭ２を視認できる。第２の像ＩＭ２は、ミラー面３２２ａに結像し、ミラー面３２２ａの遠方、例えば３ｍ先に虚像があるように視認される。このため、視認者１４は、フロントウインドシールド１３ａを介して遠方の景色を見ている状態から、目の焦点距離を大きく動かさずに、第２の像ＩＭ２を見ることができる。また、駆動ユニット１５が光源ユニット１１の向きを制御し、第１の像ＩＭ１が形成される位置を選択することにより、第２の像ＩＭ２が形成される位置も選択される。図８及び図１０に示す例では、３つの位置ＰＤ、ＰＥ、ＰＦから選択される。なお、ミラー３２２は、位置ＰＤ、ＰＥ、ＰＦを全て内包する１枚のミラーであってもよく、位置ＰＤ、ＰＥ、ＰＦ毎に分割されていてもよい。ミラー面３２２ａの曲率は均一でもよく、位置ＰＤ、ＰＥ、ＰＦ毎に異なっていてもよい。
　次に、本実施形態の効果について説明する。
　本実施形態に係る映像表示システム２０は、第１の実施形態と同様に、光源ユニット１１及び駆動ユニット１５を含むユニットと、反射ユニット２２の２つのユニットに分かれ、車両１３における別の位置に設けられている。映像表示システム２０は、第２の像ＩＭ２を前方数メートルの位置にあるように視認させるために長い光路長を必要とするが、光源ユニット１１及び駆動ユニット１５と、反射ユニット２２とを分離して配置することにより、車両１３の内部空間を利用して光路長の一部を構成することができる。これにより、必要な光路長の全体を映像表示システム２０の内部に形成する必要がなくなり、映像表示システム２０の小型化を図ることができる。
　また、本実施形態における映像表示システム２０においては、反射ユニット２２にミラー３２２のみを設けている。これにより、反射ユニット２２の構成を簡略化することができ、反射ユニット２２を小型化できる。本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、第１の実施形態と同様である。
　なお、反射ユニット２２のミラー３２２はハーフミラー又は透明板により構成してもよい。この場合でも、ダッシュボード部１３ｃの内部を暗くしておけば、視認者１４にダッシュボード部１３ｃの内部が見えてしまうことを抑制できる。又は、ミラー３２２のミラー面３２２ａは、光源ユニット１１から出射した主光線Ｌを十分に反射する程度の黒色としてもよい。これによって外光等がミラー３２２のミラー面３２２ａで反射することによる視認性の低下を抑制できる。また、ミラー３２２はダッシュボード部１３ｃの表面と連続して配置してもよい。これにより、ダッシュボード部１３ｃに穴をあける必要がなくなり、自動車１０００のインテリアの意匠性が向上する。
　ミラー３２２、又は、ミラー３２２の替わりに用いるハーフミラー若しくは透明板（以下、「ミラー３２２等」という）の光の反射率は、２０％以下であることが好ましく、１０％以下であることがより好ましく、５％以下であることがさらに好ましい。これにより、ミラー３２２等に車両１３の天井部１３ｂや空が映り込むことを抑制し、視認者１４に第２の像ＩＭ２を明瞭に認識させることができる。例えば、ミラー３２２等は、ガラスの表面に反射防止膜を形成することにより、実現することができる。
　反射面として、ダッシュボード部１３ｃに配置されたミラー面３２２ａを用いることにより、反射面の背景に影響されず、視認者１４が第２の像ＩＭ２を確実に視認することができる。
　＜第３の実施形態＞
　次に、第３の実施形態について説明する。
　図１１は、本実施形態に係る映像表示システムを示す端面図である。
　図１２は、図１１に示す表示装置および反射型偏光素子の一部を拡大して示す断面図である。
　図１１及び図１２に示すように、本実施形態に係る映像表示システム７０Ａは、表示装置１１０の代わりに表示装置７１０Ａを備え、反射型偏光素子７４０をさらに備える点で、第１の実施形態に係る映像表示システム１０と相違する。本実施形態における表示装置７１０Ａは、ＬＥＤ素子７１２の光出射面が概ね平坦であり、保護層７１４、波長変換部材７１５、および光散乱部材７１６Ａをさらに有する点で、第１の実施形態における表示装置１１０と相違する。表示装置７１０Ａの他の構成は第１の実施形態における表示装置１１０と同様である。また、本実施形態に係る映像表示システム７０Ａは、第１の実施形態に係る映像表示システム１０と同様に、駆動ユニット１５を有する。
　保護層７１４は、行列状に配列された複数のＬＥＤ素子７１２を覆っている。保護層７１４には、例えば、硫黄（Ｓ）含有置換基もしくはリン（Ｐ）原子含有基を有する高分子材料、または、ポリイミド等の高分子マトリックスに高屈折率の無機ナノ粒子を導入した高屈折率ナノコンポジット材料等の透光性材料を用いることができる。
　波長変換部材７１５は、保護層７１４上に配置される。波長変換部材７１５は、一般的な蛍光体材料、ペロブスカイト蛍光体材料、または量子ドット（Quantum Dot：ＱＤ）等の波長変換材料を１種以上含む。各ＬＥＤ素子７１２から出射した光は、波長変換部材７１５に入射する。波長変換部材７１５に含まれる波長変換材料は、各ＬＥＤ素子７１２から出射した光が入射することにより、各ＬＥＤ素子７１２の発光ピーク波長と異なる発光ピーク波長の光を発する。波長変換部材７１５が発する光は、略ランバーシアン配光を有する。
　光散乱部材７１６Ａは、例えば、透光性を有する樹脂部材と、樹脂部材中に配置される光散乱パーティクルまたは空孔と、を含む。樹脂部材としては、例えば、ポリカーボネート等が挙げられる。光散乱パーティクルとしては、例えば、酸化チタン等のように樹脂部材と屈折率差を有する材料等が挙げられる。なお、光散乱部材７１６Ａは、その表面を粗面加工して凹凸を設けることで、光の散乱効果を得てもよい。
　反射型偏光素子７４０としては、例えば、偏光特性が異なる薄膜層を積層した多層薄膜積層偏光板等を用いることができる。反射型偏光素子７４０は、表示装置７１０Ａ上に配置される。本実施形態では、反射型偏光素子７４０は光散乱部材７１６Ａ上に配置される。そのため、ＬＥＤ素子７１２および波長変換部材７１５から出射した光が反射型偏光素子７４０に入射する。反射型偏光素子７４０は、表示装置７１０Ａから出射する光のうちの第１偏光７１０ｐを透過し、第２偏光７１０ｓを表示装置７１０Ａに向けて反射する。第２偏光７１０ｓの電場の振動方向は、第１偏光７１０ｐの電場の振動方向と概ね直交する。
　本実施形態では、第１偏光７１０ｐはＰ偏光であり、第２偏光７１０ｓはＳ偏光である。ここで、「Ｐ偏光」とは、電場の振動方向がＸＹ平面に略平行な光を意味する。また、「Ｓ偏光」とは、電場の振動方向が入射光および反射光を含むＸＹ平面に概ね垂直な光を意味する。
　車両１３を運転する視認者１４は、車両１３の前方の水溜まり等で反射され、フロントウインドシールド１３ａを透過した日光等の眩しさを軽減するために、偏光サングラス１４ｂを着用する場合がある。この場合、水溜まり等で反射された日光等は、反射の際にフロントウインドシールド１３ａから見た場合のＰ偏光に相当する成分が特に減少するため、偏光サングラス１４ｂはＳ偏光の大部分を遮断するように設計される。したがって、視認者１４が偏光サングラス１４ｂを着用した場合、表示装置７１０Ａが発する光に含まれるＳ偏光の大部分も偏光サングラス１４ｂに遮断されてしまい、視認者１４が第２の像ＩＭ２を視認し難くなる可能性がある。なお、本明細書におけるＰ偏光およびＳ偏光は、上述した水溜まり等の反射物があることにより物理的に定義される。
　本実施形態においては、反射型偏光素子７４０が、表示装置７１０Ａから出射する光のうちの第１偏光７１０ｐを透過し、第２偏光７１０ｓを反射する。反射型偏光素子７４０を透過した第１偏光７１０ｐの大部分は、結像光学系１２０、反射ユニット１２、およびフロントウインドシールド１３ａの内面を経由した後、偏光サングラス１４ｂに遮られることなく、アイボックス１４ａに入射する。なお、フロントウインドシールド１３ａの内面に入射する際の第１偏光７１０ｐの入射角は、ブリュースター角とは異なる角度となるように設定されている。
　具体的には図１２に示すように、ＬＥＤ素子７１２から出射した光は、波長変換部材７１５に照射される。これにより、波長変換部材７１５が励起されて、ＬＥＤ素子７１２から出射する光の発光ピーク波長よりも長い発光ピーク波長の光を発する。表示装置７１０Ａから出射する光は、本実施形態では、ＬＥＤ素子７１２から出射する光および波長変換部材７１５から出射する光を含む。以下、表示装置７１０Ａから出射する光のうち、ＬＥＤ素子７１２から出射した光を、「短波長光」ともいい、波長変換部材７１５から出射した光を「長波長光」ともいう。ただし、ＬＥＤ素子７１２から出射した光の大部分が、波長変換部材７１５に吸収されてもよい。
　これらの短波長光および長波長光に含まれる第１偏光７１０ｐの大部分は、反射型偏光素子７４０を透過して結像光学系１２０から出射する。また、これらの短波長光および長波長光に含まれる第２偏光７１０ｓの大部分は、反射型偏光素子７４０によって反射される。反射型偏光素子７４０によって反射された第２偏光７１０ｓの一部は、光散乱部材７１６Ａや波長変換部材７１５等の表示装置７１０Ａの構成要素において散乱反射する。散乱反射により、第２偏光７１０ｓの一部は第１偏光７１０ｐに変換される。第２偏光７１０ｓから変換した第１偏光７１０ｐの一部は、反射型偏光素子７４０を透過して光源ユニット７１Ａから出射する。そのため、光源ユニット７１Ａから出射する光に含まれる第１偏光７１０ｐの割合を高めつつ、第１の像ＩＭ１の輝度を向上できる。第１の像ＩＭ１の輝度が向上することで、第２の像ＩＭ２の輝度も向上する。これにより、視認者１４は第２の像ＩＭ２を視認し易くなる。
　また、第２偏光７１０ｓに含まれる短波長光の一部は、反射型偏光素子７４０によって反射された後、波長変換部材７１５に入射してもよい。この場合、波長変換部材７１５が第２偏光７１０ｓの短波長光を吸収して、新たに長波長光を放射する効果が期待できる。これらの散乱反射光および放射光は、いずれも略ランバーシアン配光を有する。また、反射型偏光素子７４０自体が第２偏光７１０ｓを散乱反射してもよい。このような場合も、散乱反射により、第２偏光７１０ｓの一部は第１偏光７１０ｐに変換される。
　本実施形態では、１つの反射型偏光素子７４０が表示装置７１０Ａの全ての画素を覆う。ただし、光源ユニットは複数の反射型偏光素子を備え、各反射型偏光素子が、各画素上に配置されてもよい。また、反射型偏光素子と組み合わせて使用する表示装置の構成は、上記に限定されない。例えば、波長変換部材の有する光の散乱反射効果を用いることで、表示装置を、光散乱部材を設けない構成としてもよい。また、光散乱部材の有する散乱反射効果を用いることで、表示装置を、波長変換部材を設けない構成としてもよい。また、第１の実施形態のように、ＬＥＤ素子の光出射面に設けた複数の凹部または複数の凸部による光の散乱反射効果を用いることで、表示装置を波長変換部材および光散乱部材のどちらも設けない構成としてもよい。
　次に、本実施形態の効果を説明する。
　本実施形態に係る光源ユニット７１Ａは、表示装置７１０Ａ上に配置され、表示装置７１０Ａから出射する光のうちの第１偏光７１０ｐを透過し、表示装置７１０Ａから出射する光のうちの第２偏光７１０ｓを反射する反射型偏光素子７４０をさらに備える。そのため、光源ユニット７１Ａから出射する光に含まれる第１偏光７１０ｐの割合を高めつつ、第１の像ＩＭ１の輝度を向上できる。
　また、反射型偏光素子７４０から出射した光も、略ランバーシアン配光を有する。そのため、本実施形態においても、小型かつ品位が高い第１の像ＩＭ１を形成可能な光源ユニット７１Ａを提供できる。なお、複数のＬＥＤ素子７１２が基板１１１上に離散的に実装されているため、第１の像ＩＭ１に粒状感が生じる場合がある。波長変換部材７１５はこの粒状感を緩和する効果を有する。そして光散乱部材７１６Ａはこの粒状感を緩和する効果を更に補強できる。本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、第１の実施形態と同様である。
　＜第３の実施形態の変形例＞
　次に、第３の実施形態の変形例について説明する。
　図１３は、本変形例における表示装置を示す端面図である。
　図１４は、本変形例における反射型偏光素子を示す斜視図である。
　図１３に示すように、本変形例における表示装置７１０Ｂは、第３の実施形態における表示装置７１０Ａと比較して、反射型偏光素子７４０の替わりに反射型偏光素子７４０Ｂが設けられている点が相違している。反射型偏光素子７４０ＢはＬＥＤ素子７１２上に配置され、ＬＥＤ素子７１２に接触している。
　図１４に示すように、反射型偏光素子７４０Ｂはワイヤグリッド偏光板である。反射型偏光素子７４０Ｂにおいては、透明な樹脂フィルム７４０ｃ上に、複数の金属ワイヤ７４０ｄが相互に平行に等間隔で配列されている。これにより、反射型偏光素子７４０Ｂは、ＬＥＤ素子７１２から出射した光のうち、第１偏光７１０ｐを透過させ、第２偏光７１０ｓをＬＥＤ素子７１２に戻るように反射する。本変形例における上記以外の構成、動作及び効果は、第３の実施形態と同様である。
　＜第４の実施形態＞
　次に、第４の実施形態について説明する。
　図１５は、本実施形態に係る光源ユニットを示す側面図である。
　図１５に示すように、本実施形態に係る映像表示システム７０Ｂは、光源ユニット７１Ｂが、表示装置１１０の代わりに第３の実施形態と同様な構成の表示装置７１０Ａを備え、反射型偏光素子７５０および遮光部材７６０をさらに備える点で、第１の実施形態に係る映像表示システム１０と相違する。なお、図１５では、遮光部材７６０のみを断面で示している。
　反射型偏光素子７５０には、例えば、複数の金属製のナノワイヤを用いたワイヤグリッド型の反射型偏光素子を用いることができる。反射型偏光素子７５０は、表示装置７１０Ａから反射ユニット１２に至る光路のうち、複数の主光線Ｌ同士が略平行になる部分に配置される。本実施形態では、複数の主光線Ｌは、中間素子１２２から反射ユニット１２までの間の光路において互いに略平行になり、反射型偏光素子７５０は、中間素子１２２と出力素子１２３との間に配置される。
　反射型偏光素子７５０は、Ｐ偏光である第１偏光７１０ｐを透過し、Ｓ偏光である第２偏光７１０ｓを、表示装置７１０Ａに戻るように反射する。具体的には、表示装置７１０Ａからは、第１偏光７１０ｐおよび第２偏光７１０ｓを含む光７１０ａが出射する。この光７１０ａは、入力素子１２１および中間素子１２２を経由した後、反射型偏光素子７５０に入射する。
　反射型偏光素子７５０は、この光７１０ａに含まれる第１偏光７１０ｐの大部分を透過する。反射型偏光素子７５０を透過した第１偏光７１０ｐの大部分は、出力素子１２３を経由した後、反射ユニット１２から出射する。
　反射型偏光素子７５０は、この光７１０ａに含まれる第２偏光７１０ｓの大部分を、表示装置７１０Ａから反射型偏光素子７５０に至るまでの光路を戻るように反射する。具体的には、反射型偏光素子７５０の形状は、平板状である。反射型偏光素子７５０は、主光線Ｌと概ね直交するように配置される。反射型偏光素子７５０は、第２偏光７１０ｓの大部分を正反射する。そのため、反射型偏光素子７５０によって反射された第２偏光７１０ｓの大部分は、中間素子１２２および入力素子１２１をこの順で経由した後、表示装置７１０Ａに戻る。
　表示装置７１０Ａに戻った第２偏光７１０ｓの一部は、光散乱部材７１６Ａや波長変換部材７１５等の表示装置７１０Ａの構成要素によって散乱反射する。散乱反射により、第２偏光７１０ｓの一部は、第１偏光７１０ｐに変換される。第２偏光７１０ｓから変換した第１偏光７１０ｐの一部は、入力素子１２１および中間素子１２２を経由した後、反射型偏光素子７５０を透過する。反射型偏光素子７５０を透過した第１偏光７１０ｐの大部分は、出力素子１２３を経由した後、反射ユニット１２から出射する。そのため、映像表示システム７０Ｂから出射する光に含まれる第１偏光７１０ｐの割合を高めつつ、第２の像ＩＭ２の輝度を向上できる。これにより、視認者１４は、第２の像ＩＭ２を視認し易くなる。
　また、表示装置７１０Ａに戻った第２偏光７１０ｓに含まれる短波長光の一部は、第１１の実施形態と同様に、波長変換部材７１５に照射されてもよい。この場合も、第１１の実施形態と同様に、波長変換部材７１５が第２偏光７１０ｓの短波長光を吸収して、新たに長波長光を放射する効果が期待できる。
　遮光部材７６０は、表示装置７１０Ａと結像光学系１２０の入力素子１２１との間に配置されている。遮光部材７６０の形状は、例えばＸＹ平面に略平行な平板状である。遮光部材７６０には、遮光部材７６０をＺ方向に貫通する開口７６１が設けられている。結像光学系１２０の焦点Ｆは、開口７６１内に位置する。
　表示装置７１０Ａから出射した光のうち、焦点Ｆおよびその近辺を通過する光は、遮光部材７６０の開口７６１を通過して入力素子１２１に入射し、それ以外の光の大部分は、遮光部材７６０に遮断される。また、反射型偏光素子７５０によって反射した第２偏光７１０ｓのうち、光路に沿う光、すなわち焦点Ｆおよびその近辺を通過する光は、遮光部材７６０の開口７６１を通過して表示装置７１０Ａに戻る。一方、反射型偏光素子７５０によって反射した第２偏光７１０ｓのうち、光路に沿わずに表示装置７１０Ａに向かう光の大部分は、遮光部材７６０によって遮断される。
　次に、本実施形態の効果を説明する。
　本実施形態に係る映像表示システム７０Ｂは、反射型偏光素子７５０をさらに備える。反射型偏光素子７５０は、表示装置７１０Ａから反射ユニット１２に至るまでの光路のうち、表示装置７１０Ａにおいて互いに異なる位置から出射して第１の像ＩＭ１を通る複数の主光線Ｌ同士が略平行となる部分に配置され、表示装置７１０Ａから出射した光のうちの第１偏光７１０ｐを透過し、表示装置７１０Ａから出射した光のうちの第２偏光７１０ｓを表示装置７１０Ａに戻るように反射する。そのため、映像表示システム７０Ｂから出射する光に含まれる第１偏光７１０ｐの割合を高めつつ、第２の像ＩＭ２の輝度を向上できる。
　また、表示装置７１０Ａと入力素子１２１との間には、遮光部材７６０が設けられている。遮光部材７６０には、光路に沿って表示装置７１０Ａに戻る第２偏光７１０ｓが通過する開口７６１が設けられている。そのため、反射型偏光素子７５０によって反射した第２偏光７１０ｓのうちの光路に沿う光が表示装置７１０Ａに戻ることを許容しつつ、反射型偏光素子７５０によって反射した第２偏光７１０ｓのうちの光路に沿わない迷光が、表示装置７１０Ａに向かうことを抑制できる。これにより、第１の像ＩＭ１および第２の像ＩＭ２の品位を高めることができる。また、遮光部材７６０により、表示装置７１０Ａから出射した光のうちの光路に沿わない迷光が、反射型偏光素子７５０や結像光学系１２０の光学素子において反射し、表示装置７１０Ａに向かい、予期せぬ場所で再励起や散乱反射することを抑制できる。
　なお、映像表示システム７０Ｂに、遮光部材７６０は設けられていなくてもよい。また、映像表示システム７０Ｂの表示装置７１０Ａ上に第３の実施形態において説明した反射型偏光素子７４０をさらに設けてもよい。このような場合、表示装置７１０Ａ上の反射型偏光素子７４０によって反射しきれなかった第２偏光７１０ｓを、反射型偏光素子７５０によって反射できる。そのため、映像表示システム７０Ｂから出射する光に含まれる第１偏光７１０ｐの割合を高めつつ、第２の像ＩＭ２の輝度を向上できる。本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、第３の実施形態と同様である。
　＜第４の実施形態の変形例＞
　次に、第４の実施形態の変形例について説明する。
　図１６は、本変形例に係る光源ユニットを示す側面図である。
　図１６においても、遮光部材７６０のみを断面で示している。
　図１６に示すように、本変形例においては、反射型偏光素子７５０は、出力素子１２３と反射ユニット１２との間に配置されている。なお、図１６では、反射型偏光素子７５０が、出力素子１２３と第１の像ＩＭ１の間に位置する例を示しているが、反射型偏光素子７５０は、第１の像ＩＭ１と反射ユニット１２との間に配置されてもよい。本変形例における上記以外の構成、動作及び効果は、第４の実施形態と同様である。
　前述の各実施形態及びその変形例は、本発明を具現化した例であり、本発明はこれらの実施形態及び変形例には限定されない。例えば、前述の各実施形態及び各変形例において、いくつかの構成要素又は工程を追加、削除又は変更したものも本発明に含まれる。また、前述の各実施形態及び各変形例は、相互に組み合わせて実施することができる。
　実施形態は、以下の態様を含む。
　（付記１）
　画像を表示可能な表示装置と、前記画像に応じた第１の像を投影部に投影することにより、視認者が視認可能である像を前記視認者から見て前記投影部の向こう側に表示させるための結像光学系と、を有する光源ユニットと、
　外部から入力される状況信号に基づいて、前記光源ユニットの位置及び／又は向きを制御することにより、前記第１の像の位置を変更する駆動ユニットと、
　を備えた映像表示システム。
　（付記２）
　車両に搭載されており、
　前記駆動ユニットは、前記車両の上下方向に延びる軸を回転軸として前記光源ユニットの向きを制御する付記１に記載の映像表示システム。
　（付記３）
　前記状況信号は前記車両の進行方向を表し、
　前記駆動ユニットは、前記光源ユニットが前記第１の像を投影する方向を前記進行方向に対応した方向とする付記２に記載の映像表示システム。
　（付記４）
　前記状況信号は前記車両の運転者の視線の方向を表し、
　前記駆動ユニットは、前記光源ユニットが前記第１の像を投影する方向を前記視線の方向に対応した方向とする付記２に記載の映像表示システム。
　（付記５）
　前記状況信号は前記車両の外部の物体に向かう方向を表し、
　前記駆動ユニットは、前記光源ユニットが前記第１の像を投影する方向を前記物体に向かう方向に対応した方向とする付記２に記載の映像表示システム。
　（付記６）
　前記投影部は、ミラーまたは半透過ミラーである付記１～５のいずれか１つに記載の映像表示システム。
　（付記７）
　前記投影部は、前記車両のフロントウインドシールドである付記２～５のいずれか１つに記載の映像表示システム。
　（付記８）
　前記結像光学系は、
　　前記表示装置から出射した光が入射する入力素子と、
　　前記入力素子を経由した光が入射する出力素子と、
　を有し、
　前記出力素子から出射した光が前記第１の像を形成し、
　前記結像光学系は、前記第１の像側において略テレセントリック性を有し、
　前記表示装置から出射する光が略ランバーシアン配光を有する付記１～７のいずれか１つに記載の映像表示システム。
　（付記９）
　前記表示装置から出射する光は、前記表示装置から出射する光の光軸に対して角度θの方向の光度が前記光軸上の光度のｃｏｓｎθ倍で近似される配光パターンを有し、
　前記ｎは０より大きい値である付記８に記載の映像表示システム。
　（付記１０）
　前記ｎは１１以下である付記９に記載の映像表示システム。
　（付記１１）
　前記表示装置は、複数のＬＥＤ素子を有するＬＥＤディスプレイである付記１～１０のいずれか１つに記載の映像表示システム。
　（付記１２）
　前記ＬＥＤ素子から出射する光が、略ランバーシアン配光を有する付記１１に記載の映像表示システム。
　（付記１３）
　前記表示装置は、前記ＬＥＤ素子上に配置され、前記ＬＥＤ素子から出射した光が入射する波長変換部材をさらに有する付記１１または１２に記載の映像表示システム。
　（付記１４）
　前記結像光学系は、前記入力素子を含む屈曲部、及び、前記出力素子を含む方向変更部を含み、
　前記屈曲部は、前記表示装置において互いに異なる位置から出射して前記入力素子に入射する前に互いに交差して前記第１の像に至る複数の主光線同士が、前記第１の像の前後で略平行になるように前記複数の主光線を屈曲し、
　前記方向変更部は、前記屈曲部を経由した前記複数の主光線が、前記第１の像の形成位置に向かうように前記複数の主光線の進行方向を変更する付記１～１３のいずれか１つに記載の映像表示システム。
　（付記１５）
　前記光源ユニットは、前記表示装置と前記結像光学系との間に配置され、前記表示装置から前記結像光学系に向かう光の一部が通過する開口が設けられ、前記表示装置から前記結像光学系に向かう光の他の一部を遮断する遮光部材をさらに有する付記１～１４のいずれか１つに記載の映像表示システム。
　（付記１６）
　前記光源ユニットから離隔し、前記結像光学系から出射した光を反射する反射ユニットをさらに備え、
　前記第１の像は、前記光源ユニットと前記反射ユニットとの間に形成される付記１～１５のいずれか１つに記載の映像表示システム。
　（付記１７）
　前記表示装置から前記反射ユニットに至るまでの光路に配置され、前記表示装置から出射した光のうちの第１偏光を透過させ、前記表示装置から出射した光のうちの第２偏光を前記表示装置に戻るように反射する反射型偏光素子をさらに備えた付記１６に記載の映像表示システム。
　（付記１８）
　前記反射型偏光素子は、前記表示装置から前記反射ユニットに至るまでの光路のうち、前記表示装置において互いに異なる位置から出射して前記第１の像を通る複数の主光線同士が略平行となる部分に配置される、付記１７に記載の映像表示システム。
　（付記１９）
　前記車両と、
　前記車両の内部又は外部の状況を検出する状況検出部と、
　前記車両に固定された付記２～１８のいずれか１つに記載の映像表示システムと、
　を備えた自動車。
　本発明は、例えば、ヘッドアップディスプレイに利用することができる。
　１０、２０、７０Ａ、７０Ｂ：映像表示システム
　１１、７１Ａ、７１Ｂ：光源ユニット
　１２：反射ユニット
　１３：車両
　１３ａ：フロントウインドシールド
　１３ｂ：天井部
　１３ｃ：ダッシュボード部
　１３ｈ１、１３ｈ２：貫通穴
　１３ｓ１、１３ｓ２：壁
　１４：視認者
　１４ａ：アイボックス
　１４ｂ：偏光サングラス
　１５：駆動ユニット
　１６：状況検出部
　２０：映像表示システム
　２２：反射ユニット
　１１０：表示装置
　１１０ｐ：画素
　１１１：基板
　１１２：ＬＥＤ素子
　１１２ａ：半導体積層体
　１１２ｂ：アノード電極
　１１２ｃ：カソード電極
　１１２ｐ１：ｐ型半導体層
　１１２ｐ２：活性層
　１１２ｐ３：ｎ型半導体層
　１１２ｓ：光出射面
　１１２ｔ：凹部
　１１８ａ：配線
　１２０、２１２０：結像光学系
　１２０ａ：屈曲部
　１２０ｂ：方向変更部
　１２１：入力素子
　１２１ａ：ミラー面
　１２２：中間素子
　１２２ａ：ミラー面
　１２３：出力素子
　１２３ａ：ミラー面
　１３１：ミラー
　１３１ａ：ミラー面
　３２２：ミラー
　３２２ａ：ミラー面
　７１０、７１０Ａ、７１０Ｂ：表示装置
　７１０ａ：光
　７１２：ＬＥＤ素子
　７１２ｐ３：ｎ型半導体層
　７１４：保護層
　７１５：波長変換部材
　７１６Ａ：光散乱部材
　７４０：反射型偏光素子
　７４０Ｂ：反射型偏光素子
　７４０ｃ：樹脂フィルム
　７４０ｄ：金属ワイヤ
　７５０：反射型偏光素子
　７６０：遮光部材
　７６１：開口
　１０００：自動車
　２０１１：光源ユニット
　２１１０：表示装置
　２１１０ｐ：画素
　２１１０ｓ：光出射面
　Ｃ：光軸
　ＣＲ：軸
　Ｆ：焦点
　ＩＭ１：第１の像
　ＩＭ２：第２の像
　Ｌ：主光線
　Ｐ：形成位置
　ＰＡ、ＰＢ、ＰＣ、ＰＤ、ＰＥ、ＰＦ：位置
　Ｓ：状況信号
　Ｓ０：出力信号
　ａ１、ａ２：点
　θ：角度

 

Claims (19)

  1. 　画像を表示可能な表示装置と、前記画像に応じた第１の像を投影部に投影することにより、視認者が視認可能である像を前記視認者から見て前記投影部の向こう側に表示させるための結像光学系と、を有する光源ユニットと、
    　外部から入力される状況信号に基づいて、前記光源ユニットの位置及び／又は向きを制御することにより、前記第１の像の位置を変更する駆動ユニットと、
    　を備えた映像表示システム。
  2. 　車両に搭載されており、
    　前記駆動ユニットは、前記車両の上下方向に延びる軸を回転軸として前記光源ユニットの向きを制御する請求項１に記載の映像表示システム。
  3. 　前記状況信号は前記車両の進行方向を表し、
    　前記駆動ユニットは、前記光源ユニットが前記第１の像を投影する方向を前記進行方向に対応した方向とする請求項２に記載の映像表示システム。
  4. 　前記状況信号は前記車両の運転者の視線の方向を表し、
    　前記駆動ユニットは、前記光源ユニットが前記第１の像を投影する方向を前記視線の方向に対応した方向とする請求項２に記載の映像表示システム。
  5. 　前記状況信号は前記車両の外部の物体に向かう方向を表し、
    　前記駆動ユニットは、前記光源ユニットが前記第１の像を投影する方向を前記物体に向かう方向に対応した方向とする請求項２に記載の映像表示システム。
  6. 　前記投影部は、ミラーまたは半透過ミラーである請求項１～５のいずれか１つに記載の映像表示システム。
  7. 　前記投影部は、前記車両のフロントウインドシールドである請求項２～５のいずれか１つに記載の映像表示システム。
  8. 　前記結像光学系は、
    　　前記表示装置から出射した光が入射する入力素子と、
    　　前記入力素子を経由した光が入射する出力素子と、
    　を有し、
    　前記出力素子から出射した光が前記第１の像を形成し、
    　前記結像光学系は、前記第１の像側において略テレセントリック性を有し、
    　前記表示装置から出射する光が略ランバーシアン配光を有する請求項１～７のいずれか１つに記載の映像表示システム。
  9. 　前記表示装置から出射する光は、前記表示装置から出射する光の光軸に対して角度θの方向の光度が前記光軸上の光度のｃｏｓｎθ倍で近似される配光パターンを有し、
    　前記ｎは０より大きい値である請求項８に記載の映像表示システム。
  10. 　前記ｎは１１以下である請求項９に記載の映像表示システム。
  11. 　前記表示装置は、複数のＬＥＤ素子を有するＬＥＤディスプレイである請求項１～１０のいずれか１つに記載の映像表示システム。
  12. 　前記ＬＥＤ素子から出射する光が、略ランバーシアン配光を有する請求項１１に記載の映像表示システム。
  13. 　前記表示装置は、前記ＬＥＤ素子上に配置され、前記ＬＥＤ素子から出射した光が入射する波長変換部材をさらに有する請求項１１または１２に記載の映像表示システム。
  14. 　前記結像光学系は、前記入力素子を含む屈曲部、及び、前記出力素子を含む方向変更部を含み、
    　前記屈曲部は、前記表示装置において互いに異なる位置から出射して前記入力素子に入射する前に互いに交差して前記第１の像に至る複数の主光線同士が、前記第１の像の前後で略平行になるように前記複数の主光線を屈曲し、
    　前記方向変更部は、前記屈曲部を経由した前記複数の主光線が、前記第１の像の形成位置に向かうように前記複数の主光線の進行方向を変更する請求項１～１３のいずれか１つに記載の映像表示システム。
  15. 　前記光源ユニットは、前記表示装置と前記結像光学系との間に配置され、前記表示装置から前記結像光学系に向かう光の一部が通過する開口が設けられ、前記表示装置から前記結像光学系に向かう光の他の一部を遮断する遮光部材をさらに有する請求項１～１４のいずれか１つに記載の映像表示システム。
  16. 　前記光源ユニットから離隔し、前記結像光学系から出射した光を反射する反射ユニットをさらに備え、
    　前記第１の像は、前記光源ユニットと前記反射ユニットとの間に形成される請求項１～１５のいずれか１つに記載の映像表示システム。
  17. 　前記表示装置から前記反射ユニットに至るまでの光路に配置され、前記表示装置から出射した光のうちの第１偏光を透過させ、前記表示装置から出射した光のうちの第２偏光を前記表示装置に戻るように反射する反射型偏光素子をさらに備えた請求項１６に記載の映像表示システム。
  18. 　前記反射型偏光素子は、前記表示装置から前記反射ユニットに至るまでの光路のうち、前記表示装置において互いに異なる位置から出射して前記第１の像を通る複数の主光線同士が略平行となる部分に配置される、請求項１７に記載の映像表示システム。
  19. 　前記車両と、
    　前記車両の内部又は外部の状況を検出する状況検出部と、
    　前記車両に固定された請求項２～１８のいずれか１つに記載の映像表示システムと、
    　を備えた自動車。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06347708A (ja) * 1993-06-11 1994-12-22 Olympus Optical Co Ltd 表示装置
JP2004527801A (ja) * 2001-05-26 2004-09-09 テイリズ オプティクス リミテッド 偏光ビーススプリッタを使用する光学装置
JP2013183042A (ja) * 2012-03-02 2013-09-12 Stanley Electric Co Ltd 光源装置
WO2017138242A1 (ja) * 2016-02-12 2017-08-17 日立マクセル株式会社 車両用映像表示装置
WO2019008684A1 (ja) * 2017-07-04 2019-01-10 マクセル株式会社 投影光学系及びヘッドアップディスプレイ装置
WO2019130944A1 (ja) * 2017-12-25 2019-07-04 富士フイルム株式会社 ヘッドアップディスプレイ装置
JP2020074005A (ja) * 2015-12-01 2020-05-14 シャープ株式会社 画像形成素子、及び製造方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06347708A (ja) * 1993-06-11 1994-12-22 Olympus Optical Co Ltd 表示装置
JP2004527801A (ja) * 2001-05-26 2004-09-09 テイリズ オプティクス リミテッド 偏光ビーススプリッタを使用する光学装置
JP2013183042A (ja) * 2012-03-02 2013-09-12 Stanley Electric Co Ltd 光源装置
JP2020074005A (ja) * 2015-12-01 2020-05-14 シャープ株式会社 画像形成素子、及び製造方法
WO2017138242A1 (ja) * 2016-02-12 2017-08-17 日立マクセル株式会社 車両用映像表示装置
WO2019008684A1 (ja) * 2017-07-04 2019-01-10 マクセル株式会社 投影光学系及びヘッドアップディスプレイ装置
WO2019130944A1 (ja) * 2017-12-25 2019-07-04 富士フイルム株式会社 ヘッドアップディスプレイ装置

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