WO2023234194A1

WO2023234194A1 - 光源ユニット、映像表示装置及び自動車

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Publication number: WO2023234194A1
Application number: PCT/JP2023/019643
Authority: WO
Inventors: 和北原; 貴紀有賀; 肇秋元
Original assignee: 日亜化学工業株式会社
Priority date: 2022-05-30
Filing date: 2023-05-26
Publication date: 2023-12-07

Abstract

光源ユニットは、複数の画素を有し画像を表示可能な表示装置と、前記表示装置から出射した光が入射する色変化シートと、結像光学系と、前記表示装置と前記色変化シートの位置関係を変化させる駆動ユニットと、を備える。前記結像光学系は、前記画像に応じた第１の像を形成する。前記色変化シートは、前記画素から光が入射され、第１の色の光を出射する第１領域と、前記画素から光が入射され、第２の色の光を出射する第２領域と、を有する。前記駆動ユニットは、前記表示装置と前記色変化シートの位置関係を、一の前記画素から出射した光が前記第１領域に入射する第１の位置関係と、前記一の画素から出射した光が前記第２領域に入射する第２の位置関係と、の間で変化させる。

Description

光源ユニット、映像表示装置及び自動車

　実施形態は、光源ユニット、映像表示装置及び自動車に関する。

　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に開示された技術において画像をカラー化しようとすると、各色に対応した画素が必要となるため、表示装置が大型化するという問題がある。

国際公開第２０１６／２０８１９５号

　本発明の実施形態は、小型でカラー画像を表示可能な光源ユニット、映像表示装置及び自動車を提供することを目的とする。

　本発明の実施形態に係る光源ユニットは、複数の画素を有し画像を表示可能な表示装置と、前記表示装置から出射した光が入射する色変化シートと、結像光学系と、前記表示装置と前記色変化シートの位置関係を変化させる駆動ユニットと、を備える。前記結像光学系は、前記色変化シート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、を含み、前記出力素子から出射した光が前記画像に応じた第１の像を形成する。前記色変化シートは、前記画素から光が入射され、第１の色の光を出射する第１領域と、前記画素から光が入射され、前記第１の色とは異なる第２の色の光を出射する第２領域と、を有する。前記駆動ユニットは、前記表示装置と前記色変化シートの位置関係を、一の前記画素から出射した光が前記第１領域に入射する第１の位置関係と、前記一の画素から出射した光が前記第２領域に入射する第２の位置関係と、の間で変化させる。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する。前記表示装置から出射する光は略ランバーシアン配光を有する。

　本発明の実施形態に係る映像表示装置は、前記光源ユニットと、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と、を備える。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。

　実施形態によれば、小型でカラー画像を表示可能な光源ユニット、映像表示装置及び自動車を実現できる。

図１は、第１の実施形態に係る映像表示装置を示す端面図である。図２Ａは、第１の実施形態に係る光源ユニットの表示装置を示す平面図である。図２Ｂは、第１の実施形態に係る光源ユニットの色変化シートを示す平面図である。図２Ｃは、第１の実施形態に係る光源ユニットの表示装置、色変化シート及び駆動ユニット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装置の表示装置を示す端面図である。図４は、表示装置の画素と色変化シートの領域の位置関係の変化を示す端面図である。図５Ａは、第１の実施形態における表示装置の画素と色変化シートの領域の位置関係の変化を示す平面図である。図５Ｂは、第１の実施形態における表示装置の画素と色変化シートの領域の位置関係の変化を示す平面図である。図５Ｃは、第１の実施形態における表示装置の画素と色変化シートの領域の位置関係の変化を示す平面図である。図６は、第１の実施形態において、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７Ａ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７Ｂ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８Ａは、実施例１、１１および参考例において、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８Ｂ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９Ａは、第１の実施形態の第１の変形例に係る光源ユニットの色変化シートを示す平面図である。図９Ｂは、第１の実施形態の第１の変形例における表示装置の画素と色変化シートの領域の位置関係の変化を示す平面図である。図９Ｃは、第１の実施形態の第１の変形例における表示装置の画素と色変化シートの領域の位置関係の変化を示す平面図である。図１０は、第１の実施形態の第２の変形例に係る光源ユニットの色変化シートを示す平面図である。図１１は、第２の実施形態に係る映像表示装置の表示装置を示す端面図である。図１２は、第２の実施形態に係る光源ユニットの色変化シートを示す平面図である。図１３は、第２の実施形態の第１の変形例に係る光源ユニットの色変化シートを示す平面図である。図１４は、第２の実施形態の第２の変形例に係る光源ユニットの色変化シートを示す平面図である。図１５は、第３の実施形態に係る光源ユニットの色変化シートを示す平面図である。図１６は、第３の実施形態の変形例に係る光源ユニットの色変化シートを示す平面図である。図１７は、表示装置の画素から出射する光の色と、色変化シートとの関係を示す図である。図１８は、第４の実施形態に係る光源ユニットの色変化シートを示す平面図である。図１９は、第５の実施形態に係る光源ユニットの色変化シートを示す平面図である。図２０は、第６の実施形態に係る光源ユニットの色変化シートを示す平面図である。図２１は、第７の実施形態に係る映像表示装置を示す端面図である。図２２は、第７の実施形態において、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２３は、第８の実施形態に係る映像表示装置を示す端面図である。図２４は、図２３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２５は、第９の実施形態に係る光源ユニットを示す側面図である。図２６は、第９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装置を示す端面図である。
　図２Ａは、本実施形態に係る光源ユニットの表示装置を示す平面図である。
　図２Ｂは、本実施形態に係る光源ユニットの色変化シートを示す平面図である。
　図２Ｃは、本実施形態に係る光源ユニットの表示装置、色変化シート及び駆動ユニットを示す端面図である。

　図１に示すように、本実施形態に係る映像表示装置１０は、光源ユニット１１と、反射ユニット１２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、色変化シート１３０と、駆動ユニット１４０と、を有する。表示装置１１０は複数の画素を有し、画像を表示可能である。色変化シート１３０には、表示装置１１０から出射した光が入射する。結像光学系１２０は、色変化シート１３０から出射した光が入射し、表示装置１１０が表示した画像に応じた第１の像ＩＭ１を形成する。第１の像ＩＭ１は、実像であって中間像である。駆動ユニット１４０は、表示装置１１０と色変化シート１３０の位置関係を変化させる。反射ユニット１２は、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。

　映像表示装置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に固定された映像表示装置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。色変化シート１３０は、表示装置１１０が表示した画像の色を画素毎に変化させる。このメカニズムについては後述する。結像光学系１２０は、色変化シート１３０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、フロントウインドシールド１３ａの向こう側に、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。第２の像ＩＭ２は、第１の像ＩＭ１よりも大きい虚像である。「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。

　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１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。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の結像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。

　図２Ａに示すように、表示装置１１０においては、複数の画素１１０ｐが第１方向と第２方向に沿って行列状に配列されている。第２方向は第１方向に対して交差、例えば、直交する。例えば、第１方向は画像の水平方向であり、第２方向は画像の垂直方向である。本実施形態においては、第１方向をＸ方向とし、第２方向をＹ方向とする。各画素１１０ｐから出射する光の色は同じであり、本実施形態においては白色である。表示装置１１０から出射する光は略ランバーシアン配光を有する。表示装置１１０の具体的な構成及びランバーシアン配光については、後に詳しく説明する。

　図２Ｂに示すように、色変化シート１３０は、複数の領域１３０ｐが第１方向と第２方向に沿って行列状に配列されている。各領域１３０ｐの形状及び大きさは、表示装置１１０の各画素１１０ｐの形状及び大きさと略等しく、第１方向及び第２方向における領域１３０ｐの配列周期は、画素１１０ｐの配列周期と略等しい。このため、表示装置１１０の画素１１０ｐと色変化シート１３０の領域１３０ｐとは一対一で対応しており、一の画素１１０ｐから出射した光の全部又は大部分は、一の領域１３０ｐに入射する。但し、後述の如く、画素１１０ｐと領域１３０ｐの組み合わせは、駆動ユニット１４０の動作によって変化する。

　領域１３０ｐには、第１領域１３０ａ、第２領域１３０ｂ、第３領域１３０ｃの３種類がある。第１領域１３０ａは、表示装置１１０の画素１１０ｐから光が入射され、第１の色の光を出射する。第２領域１３０ｂは、画素１１０ｐから光が入射され、第１の色とは異なる第２の色の光を出射する。第３領域１３０ｃは、画素１１０ｐから光が入射され、第１の色及び第２の色とは異なる第３の色の光を出射する。

　本実施形態においては、第１領域１３０ａ、第２領域１３０ｂ、第３領域１３０ｃは、第１方向（Ｘ方向）及び第２方向（Ｙ方向）に沿って、繰り返し配列されている。このため、色変化シート１３０の特定の領域に着目すると、第１領域１３０ａ及び第２領域１３０ｂは第１方向（Ｘ方向）に沿って配列されており、第１領域１３０ａ及び第３領域１３０ｃは第２方向（Ｙ方向）に沿って配列されている。なお、図２Ｂにおいては、領域１３０ｐを１０行１０列で１００個示しているが、これには限定されず、領域１３０ｐは例えば数千個程度設けられていてもよい。

　本実施形態においては、第１領域１３０ａは青色フィルムから構成されており、第１の色は青色である。第２領域１３０ｂは緑色フィルムから構成されており、第２の色は緑色である。第３領域１３０ｃは赤色フィルムから構成されており、第３の色は赤色である。すなわち、第１領域１３０ａには表示装置１１０の画素１１０ｐから白色の光が入射され、青色の光を出射する。第２領域１３０ｂには画素１１０ｐから白色の光が入射され、緑色の光を出射する。第３領域１３０ｃには画素１１０ｐから白色の光が入射され、赤色の光を出射する。図２Ｂにおいては、青色の光を出射する第１領域１３０ａには文字「Ｂ」を付し、緑色の光を出射する第２領域１３０ｂには文字「Ｇ」を付し、赤色の光を出射する第３領域１３０ｃには文字「Ｒ」を付している。後述する他の実施形態及び変形例についても同様である。

　図２Ｃに示すように、色変化シート１３０は、表示装置１１０の光出射側、すなわち、－Ｚ方向側に配置されている。駆動ユニット１４０は、例えば、アクチュエータを含み、色変化シート１３０を移動させることにより、表示装置１１０と色変化シート１３０との位置関係を変化させる。なお、駆動ユニット１４０は、表示装置１１０を移動させてもよく、表示装置１１０と色変化シート１３０の双方を移動させてもよい。以下の説明では、駆動ユニット１４０は色変化シート１３０を移動させる例を説明する。

　次に、映像表示装置１０における上記以外の構成を説明する。
　先ず、表示装置１１０について説明する。
　図３は、本実施形態に係る映像表示装置の表示装置を示す端面図である。

　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１１０ｐには、１つ又は複数のＬＥＤ素子１１２が配置されている。

　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Ｉｎ_ＸＡｌ_ＹＧａ_{１－Ｘ－Ｙ}Ｎ（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上には、波長変換部材１１５が設けられている。波長変換部材１１５には、ＬＥＤ素子１１２から出射した光が入射する。例えば、波長変換部材１１５はＬＥＤ素子１１２の光出射面１１２ｓに対向している。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。

　波長変換部材１１５には、蛍光体が含有されている。本実施形態においては、ＬＥＤ素子１１２は青色の光を出射する。波長変換部材１１５には、青色の光を吸収して緑色の光を放射する蛍光体と、青色の光を吸収して赤色の光を放射する蛍光体が含有されている。これにより、波長変換部材１１５からは、青色の光、緑色の光、赤色の光からなる白色の混色光が出射する。

　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。

　このように、各ＬＥＤ素子１１２の光出射面１１２ｓに波長変換部材１１５が設けられていることにより、波長変換部材１１５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ｃｏｓ^ｎθ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。

　次に、結像光学系１２０について詳細に説明する。
　図１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１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１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平面に沿う方向にある程度小型化できる。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方向にある程度小型化できる。

　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１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良い。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。

　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。

　次に、反射ユニット１２について説明する。
　図１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。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。

　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、概ね水平であり、完全な水平もしくはアイボックス１４ａ側が高くなるように少し傾斜している。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。

　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装置１０の動作について説明する。
　図４は、表示装置の画素と色変化シートの領域の位置関係の変化を示す端面図である。
　図５Ａ～図５Ｃは、本実施形態における表示装置の画素と色変化シートの領域の位置関係の変化を示す平面図である。
　図６は、本実施形態において、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４に示すように、駆動ユニット１４０は、表示装置１１０と色変化シート１３０の位置関係を、表示装置１１０の一の画素１１０ｐから出射した光が色変化シート１３０の第１領域１３０ａに入射する第１の位置関係と、同じ一の画素１１０ｐから出射した光が第２領域１３０ｂに入射する第２の位置関係と、同じ一の画素１１０ｐから出射した光が第３領域１３０ｃに入射する第３の位置関係と、の間で変化させる。

　これにより、図５Ａに示すように、色変化シート１３０を基準とすると、ある一の画素１１０ｐの中心１１０ｃは、Ｘ方向に沿って、第１領域１３０ａの中心、第２領域１３０ｂの中心、第３領域１３０ｃの中心の間で移動する。Ｘ方向における領域１３０ｐの配列周期をＰｘとすると、画素１１０ｐの中心１１０ｃの移動量はＸ方向に沿って２Ｐｘである。この場合、駆動ユニット１４０は、色変化シート１３０をＸ方向に沿って同一周期で振動させてもよい。

　なお、図５Ｂに示すように、駆動ユニット１４０は色変化シート１３０をＹ方向に沿って移動させてもよい。この場合は、Ｙ方向における領域１３０ｐの配列周期をＰｙとすると、画素１１０ｐの中心１１０ｃの移動量はＹ方向に沿って２Ｐｙである。この場合、駆動ユニット１４０は、色変化シート１３０をＹ方向に沿って同一周期で振動させてもよい。

　また、図５Ｃに示すように、駆動ユニット１４０は色変化シート１３０をＸＹ平面において環状に移動させてもよい。この場合、画素１１０ｐの中心１１０ｃの移動量は、Ｘ方向に沿ってＰｘ、Ｙ方向に沿ってＰｙである。また、ある画素１１０ｐの直上に配置される領域は、例えば、第１領域１３０ａ（青）→第２領域１３０ｂ（緑）→第３領域１３０ｃ（赤）→第２領域１３０ｂ（緑）の順に繰り返し変化する。この場合、駆動ユニット１４０は、色変化シート１３０を同一周期で矩形状に運動させてもよく、円運動又は楕円運動させてもよい。

　そして、表示装置１１０は、画素１１０ｐの直上に特定の色の領域が配置されたときに、この画素１１０ｐを点灯する。例えば、ある画素１１０ｐの直上に第１領域１３０ａ（青）が配置された期間にこの画素１１０ｐを点灯し、それ以外の期間に消灯することにより、この画素１１０ｐから色変化シート１３０を介して青色の光を出射できる。また、画素１１０ｐの直上に第１領域１３０ａ（青）が配置された期間及び第２領域１３０ｂ（緑）が配置された期間にこの画素１１０ｐを点灯し、第２領域１３０ｃ（赤）が配置された期間に消灯することにより、画素１１０ｐから色変化シート１３０を介して青色の光と緑色の光を出射できる。駆動ユニット１４０が色変化シート１３０を移動させる周期が十分に短ければ、視認者１４は青色と緑色の混色を視認する。このように、駆動ユニット１４０が表示装置１１０と色変化シート１３０の位置関係を変化させつつ、表示装置１１０の各画素１１０ｐを時分割で制御することにより、光源ユニット１１からカラー画像を出射することができる。

　このようにして、色変化シート１３０からカラー画像を構成する光線Ｌが出射する。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、図６に示すように、視認者１４はフロントウインドシールド１３ａの向こう側に、虚像である第２の像ＩＭ２を視認する。第２の像ＩＭ２はカラー画像とすることができ、モノクロ画像とすることもできる。なお、図６においては、第２の像ＩＭ２を「ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ」との文字列で示しているが、第２の像ＩＭ２は文字列には限定されず、図形等であってもよい。

　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１４０によって表示装置１１０と色変化シート１３０との位置関係を変化させることにより、単一色の光を出射する表示装置１１０と、複数の色の領域１３０ｐを有する色変化シート１３０により、カラー画像を表示することができる。表示装置１１０を単一色の表示装置とすることにより、光源ユニット１１を小型化でき、したがって、映像表示装置１０を小型化できる。

　なお、表示装置１１０の各画素１１０ｐに３つのサブ画素を設け、各サブ画素にそれぞれ青色光を出射するＬＥＤ素子、緑色光を出射するＬＥＤ素子、赤色光を出射するＬＥＤ素子を設けて、表示装置１１０がカラー画像を表示することも考えられる。しかしながら、この場合は、本実施形態と比較してＬＥＤ素子の数が３倍になるため、表示装置１１０が大型化し、高コスト化する。また、ＬＥＤ素子の数を本実施形態と同じとして、画素数を減らすことも考えられる。しかしながら、この場合は、画像の精細度が低下する。これに対して、本実施形態によれば、高精細のカラー画像を表示可能な小型の光源ユニット及び映像表示装置を実現できる。

　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、光源ユニット１１及び映像表示装置１０を小型化しつつ、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７Ａ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７Ｂ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７Ｂ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７Ａ及び図７Ｂでは、結像光学系１２０、２１２０を簡略化して示している。

　図７Ｂ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ＬＣＤ（Liquid Crystal Display：液晶表示装置）である。図７Ｂ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から波長変換部材１５を介して出射する光が、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cos^ｎθ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７Ａ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装置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平面に沿う方向にある程度小型化できる。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方向にある程度小型化できる。

　＜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８Ａは、実施例１、１１および参考例において、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８Ｂ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装置は、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８Ａ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る。実施例１に係る表示装置は、図８Ａ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ｃｏｓ^ｎθ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８Ａ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８Ｂに示す。なお、図８Ｂ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８Ｂ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。視認者は、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いため、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cos^ｎθ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１の実施形態の第１の変形例＞
　次に、第１の実施形態の第１の変形例について説明する。
　図９Ａは、本変形例に係る光源ユニットの色変化シートを示す平面図である。
　図９Ｂ及び図９Ｃは、本変形例における表示装置の画素と色変化シートの領域の位置関係の変化を示す平面図である。

　前述の第１の実施形態においては、表示装置１１０の画素１１０ｐから白色の光が出射し、色変化シート１３０から青色、緑色、赤色の３色の光が出射する例を説明したが、本変形例においては、色変化シート１３０ｅから緑色及び赤色の２色の光が出射する例を説明する。

　図９Ａに示すように、本変形例における色変化シート１３０ｅにおいても、複数の領域１３０ｐが第１方向と第２方向に沿って行列状に配列されている。領域１３０ｐには、第１領域１３０ａ及び第２領域１３０ｂの２種類がある。第１領域１３０ａ及び第２領域１３０ｂは、第１方向（Ｘ方向）及び第２方向（Ｙ方向）に沿って、交互に配列されている。

　本変形例においては、第１領域１３０ａは緑色フィルムから構成されており、第１の色は緑色である。第２領域１３０ｂは赤色フィルムから構成されており、第２の色は赤色である。すなわち、第１領域１３０ａには表示装置１１０の画素１１０ｐから白色の光が入射される。第１領域１３０ａは、この白色の光のうち緑色成分を透過させ、それ以外の成分を遮断する。したがって、第１領域１３０ａは緑色の光を出射する。第２領域１３０ｂには画素１１０ｐから白色の光が入射される。第２領域１３０ｂは、この白色の光のうち赤色成分を透過させ、それ以外の成分を遮断する。したがって、第２領域１３０ｂは赤色の光を出射する。

　図９Ｂに示すように、色変化シート１３０ｅを基準とすると、ある一の画素１１０ｐの中心１１０ｃは、Ｘ方向に沿って、第１領域１３０ａの中心と第２領域１３０ｂの中心の間で移動する。画素１１０ｐの中心１１０ｃの移動量はＸ方向に沿ってＰｘである。又は、図９Ｃに示すように、駆動ユニット１４０は色変化シート１３０ｅをＹ方向に沿って移動させてもよい。この場合は、画素１１０ｐの中心１１０ｃの移動量はＹ方向に沿ってＰｙである。

　本変形例によれば、画像の表示に緑色と赤色の２色しか必要としない場合に、第１の実施形態と比較して、光源ユニットを小型化できる。また、第１の実施形態と比較して、ある画素１１０ｐの直上に所望の色の領域１３０ｐが配置される時間が長くなるため、画像の輝度が向上する。本変形例における上記以外の構成、動作及び効果は、第１の実施形態と同様である。

　＜第１の実施形態の第２の変形例＞
　次に、第１の実施形態の第２の変形例について説明する。
　図１０は、本変形例に係る光源ユニットの色変化シートを示す平面図である。
　本変形例においては、色変化シート１３０ｆに透明な領域が設けられている例を説明する。

　図１０に示すように、本変形例における色変化シート１３０ｆにおいても、第１領域１３０ａ及び第２領域１３０ｂが第１方向（Ｘ方向）及び第２方向（Ｙ方向）に沿って、交互に配列されている。

　本変形例においては、第１領域１３０ａは透明フィルムから構成されている。このため、第１領域１３０ａは、表示装置１１０の画素１１０ｐから出射された白色の光を実質的にそのまま透過させる。したがって、第１の色は白色である。なお、第１領域１３０ａには透明フィルムを設けず、開口部としてもよい。第２領域１３０ｂは青色フィルムから構成されており、第２の色は青色である。なお、図１０においては、透明な第１領域１３０ａには文字「Ｃ」を付している。

　本変形例によれば、白色と青色の２色の画像を表示できる。なお、第２領域１３０ｂは、緑色フィルムによって構成されていてもよく、赤色フィルムによって構成されていてもよい。これらの場合は、それぞれ、第２の色は緑色又は赤色となる。本変形例における上記以外の構成、動作及び効果は、第１の変形例と同様である。

　＜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１１は、本実施形態に係る映像表示装置の表示装置を示す端面図である。
　図１２は、本実施形態に係る光源ユニットの色変化シートを示す平面図である。

　前述の第１の実施形態においては、表示装置１１０の画素１１０ｐから白色の光が出射し、色変化シート１３０がカラーフィルムである例を説明したが、本実施形態においては、表示装置１１０の画素１１０ｐから青色の光が出射し、色変化シート２３０が蛍光体シートである例を説明する。

　図１１に示すように、本実施形態においては、表示装置１１０において波長変換部材１１５が設けられておらず、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。これにより、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。ＬＥＤ素子１１２は青色の光を出射する。したがって、画素１１０ｐから青色の光が出射する。

　図１２に示すように、本実施形態においては、色変化シート２３０には複数の領域２３０ｐが設けられている。領域２３０ｐの形状、大きさ、配列周期は、表示装置１１０の画素１１０ｐの形状、大きさ、配列周期と略同じである。領域２３０ｐには、第１領域２３０ａ、第２領域２３０ｂ、第３領域２３０ｃがある。

　第１領域２３０ａは、透明フィルムにより構成されている。第１領域２３０ａには表示装置１１０の画素１１０ｐから青色の光が入射される。第１領域２３０ａはこの青色の光を透過させて、実質的にそのまま出射する。したがって、第１領域２３０ａから出射される光は青色の光であり、第１の色は青色である。

　第２領域２３０ｂは蛍光体層により構成されている。第２領域２３０ｂは、画素１１０ｐから出射した光を吸収して緑色の光を放射する蛍光体を含む。これにより、第２領域２３０ｂには表示装置１１０の画素１１０ｐから青色の光が入射され、蛍光体がこの青色の光を吸収して緑色の光を放射する。したがって、第２の色は緑色である。第２領域２３０ｂから出射する光は、略ランバーシアン配光を有する。

　第３領域２３０ｃも蛍光体層により構成されている。第３領域２３０ｃは、画素１１０ｐから出射した光を吸収して赤色の光を放射する蛍光体を含む。これにより、第３領域２３０ｃには表示装置１１０の画素１１０ｐから青色の光が入射され、蛍光体がこの青色の光を吸収して赤色の光を放射する。したがって、第３の色は赤色である。第３領域２３０ｃから出射する光も、略ランバーシアン配光を有する。

　本実施形態においては、ＬＥＤ素子１１２から出射した青色の光が色変化シート２３０の第１領域２３０ａに入射される。第１領域２３０ａは、入射した青色の光をそのまま透過させて出射しているため、光の利用効率が高い。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２の実施形態の第１の変形例＞
　次に、第２の実施形態の第１の変形例について説明する。
　図１３は、本変形例に係る光源ユニットの色変化シートを示す平面図である。

　第２の実施形態においては、表示装置１１０の画素１１０ｐから青色の光が出射し、色変化シート２３０から青色、緑色、赤色の３色の光が出射する例を説明したが、本変形例においては、画素１１０ｐから青色の光が出射し、色変化シート２３０ｅから緑色及び赤色の２色の光が出射する例を説明する。

　図１３に示すように、本変形例における色変化シート２３０ｅにおいても、第１領域２３０ａ及び第２領域２３０ｂが第１方向（Ｘ方向）及び第２方向（Ｙ方向）に沿って、交互に配列されている。第１領域２３０ａ及び第２領域２３０ｂは蛍光体層により構成されている。第１領域２３０ａは青色の光を吸収して緑色の光を放射する蛍光体を含む。第２領域２３０ｂは青色の光を吸収して赤色の光を放射する蛍光体を含む。したがって、本変形例においては、第１の色は緑色であり、第２の色は赤色である。本変形例における駆動ユニット１４０の動作、すなわち、表示装置１１０と色変化シート２３０ｅとの位置関係の変化は、図９Ｂ又は図９Ｃに示すとおりである。

　本変形例によれば、画像の表示に緑色と赤色の２色しか必要としない場合に、第２の実施形態と比較して、光源ユニットを小型化できる。また、第２の実施形態と比較して、ある画素１１０ｐの直上に所望の色の領域２３０ｐが配置される時間が長くなるため、画像の輝度が向上する。本変形例における上記以外の構成、動作及び効果は、第２の実施形態と同様である。

　＜第２の実施形態の第２の変形例＞
　次に、第２の実施形態の第２の変形例について説明する。
　図１４は、本変形例に係る光源ユニットの色変化シートを示す平面図である。
　本変形例においては、色変化シート２３０ｆに透明な領域が設けられている例を説明する。

　図１４に示すように、本変形例における色変化シート２３０ｆにおいては、第１領域２３０ａが透明フィルムから構成されている。このため、第１領域２３０ａは、表示装置１１０の画素１１０ｐから出射された青色の光を実質的にそのまま透過させる。このため、第１領域２３０ａは青色の光を出射する。したがって、第１の色は青色である。なお、第１領域２３０ａには透明フィルムを設けず、開口部としてもよい。第２領域２３０ｂは蛍光体層により構成されており、青色の光を吸収して緑色の光を放射する蛍光体を含む。したがって、第２の色は緑色である。

　本変形例によれば、青色と緑色の２色の画像を表示できる。なお、第２領域２３０ｂは、青色の光を吸収して緑色の光を放射する蛍光体を含んでいてもよく、青色の光を吸収して赤色の光を放射する蛍光体を含んでいてもよく、青色の光を吸収して黄色の光を放射する蛍光体を含んでいてもよい。これらの場合、第２の色は、それぞれ、緑色、赤色又は黄色となる。本変形例における上記以外の構成、動作及び効果は、第２の実施形態の第１の変形例と同様である。

　＜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１５は、本実施形態に係る光源ユニットの色変化シートを示す平面図である。
　前述の第２の実施形態においては、表示装置１１０の画素１１０ｐから青色の光が出射する例を説明したが、本実施形態においては、表示装置１１０の画素１１０ｐから紫外線が出射する例を説明する。

　図１５に示すように、本実施形態においては、色変化シート２３０ｇには、第１領域２３０ａ、第２領域２３０ｂ、第３領域２３０ｃが設けられている。第１領域２３０ａ、第２領域２３０ｂ、第３領域２３０ｃは、それぞれ、蛍光体層により構成されている。第１領域２３０ａは、紫外線を吸収して青色の光を出射する蛍光体を含む。したがって、第１の色は青色である。第２領域２３０ｂは、紫外線を吸収して緑色の光を放射する蛍光体を含む。したがって、第２の色は緑色である。第３領域２３０ｃは、紫外線を吸収して赤色の光を放射する蛍光体を含む。したがって、第３の色は赤色である。第１領域２３０ａ、第２領域２３０ｂ、第３領域２３０ｃから出射する光は、略ランバーシアン配光を有する。

　本実施形態においては、全ての色を蛍光体によって調整できるため、色の選択性が高い。本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、第２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１６は、本変形例に係る光源ユニットの色変化シートを示す平面図である。
　第３の実施形態においては、表示装置１１０の画素１１０ｐから紫外線が出射し、色変化シート２３０ｇから青色、緑色、赤色の３色の光が出射する例を説明したが、本変形例においては、色変化シート２３０ｈから２色の光が出射する例を説明する。

　図１６に示すように、本変形例における色変化シート２３０ｈにおいては、図１３に示す色変化シートと同様に、第１領域２３０ａ及び第２領域１３０ｂが第１方向（Ｘ方向）及び第２方向（Ｙ方向）に沿って、交互に配列されている。第１領域２３０ａは紫外線を吸収して第１の色の光を放射する蛍光体を含む。第２領域２３０ｂは紫外線を吸収して第２の色の光を放射する蛍光体を含む。図１６に示す例では、第１の色は青色であり、第２の色は緑色である。

　第１の色と第２の色の組み合わせは、青色と緑色には限定されず、例えば、青色と赤色、青色と黄色、緑色と赤色であってもよい。本変形例における駆動ユニット１４０の動作、すなわち、表示装置１１０と色変化シート２３０ｈとの位置関係の変化は、図９Ｂ又は図９Ｃに示すとおりである。

　本変形例によれば、画像の表示に２色しか必要としない場合に、第３の実施形態と比較して、光源ユニットを小型化できる。また、第３の実施形態と比較して、画像の輝度が向上する。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。

　図１７は、表示装置の画素から出射する光の色と、色変化シートの各領域の構成との関係を示す図である。
　図１７に示すように、上述の第１～第３の実施形態及びそれらの変形例においては、表示装置１１０の画素１１０ｐから出射する光が白色の光、青色の光又は紫外線であり、色変化シートの各領域が各色若しくは透明のフィルム、又は、各色の光を放射する蛍光体層である例を説明した。

　但し、本発明は図１７に示す例には限定されない。例えば、色変化シートから出射する光の色は、白色、青色、緑色、赤色、黄色には限定されず、橙色、桃色、シアン、マゼンタ等の他の色でもよい。また、色変化シートから出射する光の色の数も２色又は３色には限定されず、４色以上であってもよい。

　＜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１８は、本実施形態に係る光源ユニットの色変化シートを示す平面図である。

　図１８に示すように、本実施形態においては、色変化シート３３０において、隣り合う２行２列の最小ユニット３３０ｕにおいて、緑色の光を出射する第２領域３３０ｂが２つ対角に配置されており、青色の光を出射する第１領域３３０ａと赤色の光を出射する第３領域３３０ｃがそれぞれ１つ配置されている。色変化シート３３０は第１の実施形態のようにカラーフィルムによって構成されていてもよく、第２及び第３の実施形態のように蛍光体シートによって構成されていてもよく、透明な領域を含んでいてもよい。

　本実施形態における駆動ユニット１４０の動作、すなわち、表示装置１１０と色変化シート３３０との位置関係の変化は、図５Ｃに示すとおりである。これにより、ある画素１１０ｐの直上に配置される領域は、例えば、第１領域３３０ａ（青）→第２領域３３０ｂ（緑）→第３領域３３０ｃ（赤）→第２領域３３０ｂ（緑）の順に繰り返し変化する。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５の実施形態＞
　次に、第５の実施形態について説明する。
　図１９は、本実施形態に係る光源ユニットの色変化シートを示す平面図である。

　図１９に示すように、本実施形態においては、色変化シート４３０において、第１領域４３０ａ、第２領域４３０ｂ、第３領域４３０ｃが、第１方向（Ｘ方向）に沿って繰り返し配列されている。一方、第２方向（Ｙ方向）に沿っては、同じ種類の領域が連続して配列されている。本実施形態における駆動ユニット１４０の動作、すなわち、表示装置１１０と色変化シート４３０との位置関係の変化は、図５Ａに示すとおりである。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６の実施形態＞
　次に、第６の実施形態について説明する。
　図２０は、本実施形態に係る光源ユニットの色変化シートを示す平面図である。

　図２０に示すように、本実施形態においては、色変化シート５３０において、第１領域５３０ａ、第２領域５３０ｂ、第３領域５３０ｃが、第２方向（Ｙ方向）に沿って繰り返し配列されている。一方、第１方向（Ｘ方向）に沿っては、同じ種類の領域が連続して配列されている。本実施形態における駆動ユニット１４０の動作、すなわち、表示装置１１０と色変化シート５３０との位置関係の変化は、図５Ｂに示すとおりである。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７の実施形態＞
　次に、第７の実施形態について説明する。
　図２１は、本実施形態に係る映像表示装置を示す端面図である。
　図２２は、本実施形態において、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２１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に固定された映像表示装置２０と、を有する。映像表示装置２０は、光源ユニット１１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装置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装置１０と相違する。

　映像表示装置２０における光源ユニット１１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。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。

　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、駆動ユニット１４０が表示装置１１０と色変化シート１３０との位置関係を変化させ、表示装置１１０が時分割で制御されることにより、第１の像ＩＭ１を複数の色を含むカラー画像とする。

　これにより、図２１及び図２２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の遠方、例えば３ｍ先に結像される。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。

　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装置２０は、第１の実施形態と同様に、光源ユニット１１と反射ユニット２２に分かれ、車両１３における別の位置に固定されている。映像表示装置２０は、第２の像ＩＭ２を前方数メートルの位置に結像するために長い光路長を必要とするが、光源ユニット１１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装置２０の内部に形成する必要がなくなり、映像表示装置２０の小型化を図ることができる。

　また、映像表示装置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。

　さらに、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。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。

　＜第８の実施形態＞
　次に、第８の実施形態について説明する。
　図２３は、本実施形態に係る映像表示装置を示す端面図である。
　図２４は、図２３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２３及び図２４に示すように、本実施形態に係る映像表示装置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装置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、本実施形態に係る光源ユニット７１Ａは、第１の実施形態に係る光源ユニット１１と同様に、色変化シート１３０及び駆動ユニット１４０を有する。但し、図２３においては、色変化シート１３０及び駆動ユニット１４０の図示を省略している。

　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が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、上述した水た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２４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９の実施形態＞
　次に、第９の実施形態について説明する。
　図２５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２５に示すように、本実施形態に係る映像表示装置７０Ｂは、光源ユニット７１Ｂが、表示装置１１０の代わりに第８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装置１０と相違する。なお、図２５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、映像表示装置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装置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、映像表示装置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が反射し、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、映像表示装置７０Ｂに、遮光部材７６０は設けられていなくてもよい。また、映像表示装置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、映像表示装置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９の実施形態の変形例＞
　次に、第９の実施形態の変形例について説明する。
　図２６は、本変形例に係る光源ユニットを示す側面図である。
　図２６においても、遮光部材７６０のみを断面で示している。

　図２６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２６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５７０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９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）
　複数の画素を有し画像を表示可能な表示装置と、
　前記表示装置から出射した光が入射する色変化シートと、
　前記色変化シート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、を含み、前記出力素子から出射した光が前記画像に応じた第１の像を形成する結像光学系と、
　前記表示装置と前記色変化シートの位置関係を変化させる駆動ユニットと、
　を備え、
　前記色変化シートは、
　　前記画素から光が入射され、第１の色の光を出射する第１領域と、
　　前記画素から光が入射され、前記第１の色とは異なる第２の色の光を出射する第２領域と、
　を有し、
　前記駆動ユニットは、前記表示装置と前記色変化シートの位置関係を、一の前記画素から出射した光が前記第１領域に入射する第１の位置関係と、前記一の画素から出射した光が前記第２領域に入射する第２の位置関係と、の間で変化させ、
　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、光源ユニット。

　（付記２）
　前記画素から出射する光の色は前記第１の色であり、
　前記第１領域は、前記画素から入射した光を透過させる付記１に記載の光源ユニット。

　（付記３）
　前記第２領域は、前記画素から出射した光のうち前記第２の色の光を透過させる付記１または２に記載の光源ユニット。

　（付記４）
　前記第２領域は、前記画素から出射した光を吸収して前記第２の色の光を放射する蛍光体を含む付記１または２に記載の光源ユニット。

　（付記５）
　前記色変化シートは、前記画素から光が入射され、前記第１の色及び前記第２の色とは異なる第３の色の光を出射する第３領域をさらに有し、
　前記駆動ユニットは、前記表示装置と前記色変化シートの位置関係を、前記第１の位置関係と、前記第２の位置関係と、前記一の画素から出射した光が前記第３領域に入射する第３の位置関係と、の間で変化させる付記１～４のいずれか１つに記載の光源ユニット。

　（付記６）
　前記表示装置において、前記複数の画素は第１方向及び前記第１方向に対して交差した第２方向に沿って配列されており、
　前記色変化シートにおいて、前記第１領域、前記第２領域及び前記第３領域は、前記第１方向に沿って配列された付記５に記載の光源ユニット。

　（付記７）
　前記表示装置において、前記複数の画素は第１方向及び前記第１方向に対して交差した第２方向に沿って配列されており、
　前記色変化シートにおいて、前記第１領域及び前記第２領域は、前記第１方向に沿って配列されており、前記第１領域及び前記第３領域は、前記第２方向に沿って配列されている付記５に記載の光源ユニット。

　（付記８）
　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ｃｏｓ^ｎθ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１～７のいずれか１つに記載の光源ユニット。

　（付記９）
　前記ｎは、１１以下である付記８に記載の光源ユニット。

　（付記１０）
　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１～９のいずれか１つに記載の光源ユニット。

　（付記１１）
　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１０に記載の光源ユニット。

　（付記１２）
　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１０または１１に記載の光源ユニット。

　（付記１３）
　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１～１２のいずれか１つに記載の光源ユニット。

　（付記１４）
　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備えた付記１～１３のいずれか１つに記載の光源ユニット。

　（付記１５）
　付記１～１４のいずれか１つに記載の光源ユニットと、
　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と、
　を備え、
　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映像表示装置。

　（付記１６）
　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１５に記載の映像表示装装置。

　（付記１７）
　車両と、
　前記車両に固定された付記１５または１６に記載の映像表示装置と、
　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：映像表示装置
１１：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
２０：映像表示装置
２２：反射ユニット
７０Ａ、７０Ｂ：映像表示装置
７１Ａ、７１Ｂ：光源ユニット
１１０：表示装置
１１０ｃ：中心
１１０ｐ：画素
１１１：基板
１１２ＬＥＤ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
１１５：波長変換部材
１１８ａ、１１８ｂ：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、１２２ａ：ミラー面
１２２：中間素子
１２２ａ：ミラー面
１２３：出力素子
１２３ａ：ミラー面
１３０、１３０ｅ、１３０ｆ：色変化シート
１３０ａ：第１領域
１３０ｂ：第２領域
１３０ｃ：第３領域
１３０ｐ：領域
１３１：ミラー
１３１ａ：ミラー面
１４０：駆動ユニット
２３０、２３０ｅ、２３０ｆ、２３０ｈ、２３０ｇ：色変化シート
２３０ａ：第１領域
２３０ｂ：第２領域
２３０ｃ：第３領域
２３０ｐ：領域
３２２：ミラー
３２２ａ：ミラー面
３３０：色変化シート
３３０ａ：第１領域
３３０ｂ：第２領域
３３０ｃ：第３領域
３３０ｕ：最小ユニット
４３０：色変化シート
４３０ａ：第１領域
４３０ｂ：第２領域
４３０ｃ：第３領域
５３０：色変化シート
５７０：反射型偏光素子
７１０Ａ：表示装置
７１０ａ：光
７１０ｐ：第１偏光
７１０ｓ：第２偏光
７１２：ＬＥＤ素子
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
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
２１２０：結像光学系
Ｃ：光軸
Ｆ：焦点
ＩＭ１：第１の像
ＩＭ２：第２の像
Ｌ：主光線
Ｐ：位置
Ｐ１：第１平面
Ｐ２：第２平面
ａ１、ａ２：点
θ：角度

Claims

　複数の画素を有し画像を表示可能な表示装置と、
　前記表示装置から出射した光が入射する色変化シートと、
　前記色変化シート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、を含み、前記出力素子から出射した光が前記画像に応じた第１の像を形成する結像光学系と、
　前記表示装置と前記色変化シートの位置関係を変化させる駆動ユニットと、
　を備え、
　前記色変化シートは、
　　前記画素から光が入射され、第１の色の光を出射する第１領域と、
　　前記画素から光が入射され、前記第１の色とは異なる第２の色の光を出射する第２領域と、
　を有し、
　前記駆動ユニットは、前記表示装置と前記色変化シートの位置関係を、一の前記画素から出射した光が前記第１領域に入射する第１の位置関係と、前記一の画素から出射した光が前記第２領域に入射する第２の位置関係と、の間で変化させ、
　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、光源ユニット。
　前記画素から出射する光の色は前記第１の色であり、
　前記第１領域は、前記画素から入射した光を透過させる請求項１に記載の光源ユニット。
　前記第２領域は、前記画素から出射した光のうち前記第２の色の光を透過させる請求項１または２に記載の光源ユニット。
　前記第２領域は、前記画素から出射した光を吸収して前記第２の色の光を放射する蛍光体を含む請求項１または２に記載の光源ユニット。
　前記色変化シートは、前記画素から光が入射され、前記第１の色及び前記第２の色とは異なる第３の色の光を出射する第３領域をさらに有し、
　前記駆動ユニットは、前記表示装置と前記色変化シートの位置関係を、前記第１の位置関係と、前記第２の位置関係と、前記一の画素から出射した光が前記第３領域に入射する第３の位置関係と、の間で変化させる請求項１～４のいずれか１つに記載の光源ユニット。
　前記表示装置において、前記複数の画素は第１方向及び前記第１方向に対して交差した第２方向に沿って配列されており、
　前記色変化シートにおいて、前記第１領域、前記第２領域及び前記第３領域は、前記第１方向に沿って配列された請求項５に記載の光源ユニット。
　前記表示装置において、前記複数の画素は第１方向及び前記第１方向に対して交差した第２方向に沿って配列されており、
　前記色変化シートにおいて、前記第１領域及び前記第２領域は、前記第１方向に沿って配列されており、前記第１領域及び前記第３領域は、前記第２方向に沿って配列されている請求項５に記載の光源ユニット。
　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ｃｏｓ^ｎθ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１～７のいずれか１つに記載の光源ユニット。
　前記ｎは、１１以下である請求項８に記載の光源ユニット。
　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１～９のいずれか１つに記載の光源ユニット。
　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１０に記載の光源ユニット。
　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１０または１１に記載の光源ユニット。
　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１～１２のいずれか１つに記載の光源ユニット。
　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備えた請求項１～１３のいずれか１つに記載の光源ユニット。
　請求項１～１４のいずれか１つに記載の光源ユニットと、
　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と、
　を備え、
　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映像表示装置。
　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１５に記載の映像表示装装置。
　車両と、
　前記車両に固定された請求項１５または１６に記載の映像表示装置と、
　を備えた自動車。