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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024081389
(43)【公開日】2024-06-18
(54)【発明の名称】映像表示装置
(51)【国際特許分類】
G02B 27/01 20060101AFI20240611BHJP
G02B 30/56 20200101ALI20240611BHJP
B60K 35/23 20240101ALI20240611BHJP
H04N 13/346 20180101ALI20240611BHJP
H04N 13/363 20180101ALI20240611BHJP
【ＦＩ】
G02B27/01
G02B30/56
B60K35/00 A
H04N13/346
H04N13/363
【審査請求】未請求
【請求項の数】17
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022194984
(22)【出願日】2022-12-06
(71)【出願人】
【識別番号】000226057
【氏名又は名称】日亜化学工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100108062
【弁理士】
【氏名又は名称】日向寺 雅彦
(74)【代理人】
【識別番号】100168332
【弁理士】
【氏名又は名称】小崎 純一
(74)【代理人】
【識別番号】100172188
【弁理士】
【氏名又は名称】内田 敬人
(72)【発明者】
【氏名】北原 和
(72)【発明者】
【氏名】有賀 貴紀
(72)【発明者】
【氏名】秋元 肇
【テーマコード（参考）】
2H199
3D344
5C061
【Ｆターム（参考）】
2H199BA32
2H199BB12
2H199BB18
2H199BB19
2H199BB52
2H199BB59
2H199DA02
2H199DA15
2H199DA16
2H199DA20
2H199DA42
3D344AA19
3D344AA26
3D344AB01
3D344AC25
5C061AA06
5C061AB14
5C061AB16
5C061AB18
(57)【要約】
【課題】焦点距離が異なる映像を表示可能な映像表示装置を提供する。
【解決手段】映像表示装置は、第１画像を表示可能な第１表示装置と、結像光学系と、前記結像光学系から出射した光を反射する光学部材と、第２画像を表示可能な第２表示装置と、を備える。前記結像光学系は、前記第１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、を含む。前記出力素子から出射した光が前記第１画像に応じた実像を形成する。前記結像光学系は、前記実像側において略テレセントリック性を有する。前記第１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。前記実像は、前記結像光学系と前記光学部材との間に形成される。
【選択図】図１
【解決手段】映像表示装置は、第１画像を表示可能な第１表示装置と、結像光学系と、前記結像光学系から出射した光を反射する光学部材と、第２画像を表示可能な第２表示装置と、を備える。前記結像光学系は、前記第１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、を含む。前記出力素子から出射した光が前記第１画像に応じた実像を形成する。前記結像光学系は、前記実像側において略テレセントリック性を有する。前記第１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。前記実像は、前記結像光学系と前記光学部材との間に形成される。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１画像を表示可能な第１表示装置と、
前記第１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、を含み、前記出力素子から出射した光が前記第１画像に応じた実像を形成する結像光学系と、
前記結像光学系から出射した光を反射する光学部材と、
第２画像を表示可能な第２表示装置と、
を備え、
前記結像光学系は、前記実像側において略テレセントリック性を有し、
前記第１表示装置から出射する光が略ランバーシアン配光を有し、
前記実像は、前記結像光学系と前記光学部材との間に形成される映像表示装置。
前記第１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、を含み、前記出力素子から出射した光が前記第１画像に応じた実像を形成する結像光学系と、
前記結像光学系から出射した光を反射する光学部材と、
第２画像を表示可能な第２表示装置と、
を備え、
前記結像光学系は、前記実像側において略テレセントリック性を有し、
前記第１表示装置から出射する光が略ランバーシアン配光を有し、
前記実像は、前記結像光学系と前記光学部材との間に形成される映像表示装置。
【請求項2】
前記光学部材は、前記第２表示装置から出射した光を透過させ、
前記結像光学系から出射し前記光学部材によって反射された光と、前記第２表示装置から出射し前記光学部材を透過した光とが、同一方向に向かう請求項１に記載の映像表示装置。
前記結像光学系から出射し前記光学部材によって反射された光と、前記第２表示装置から出射し前記光学部材を透過した光とが、同一方向に向かう請求項１に記載の映像表示装置。
【請求項3】
前記光学部材は、前記結像光学系から出射した光を反射する第１領域と、前記第２表示装置から出射した光を透過させる第２領域と、を備え、
前記第１領域の少なくとも一部と前記第２領域の少なくとも一部とが重なる請求項２に記載の映像表示装置。
前記第１領域の少なくとも一部と前記第２領域の少なくとも一部とが重なる請求項２に記載の映像表示装置。
【請求項4】
前記光学部材は、前記結像光学系から出射した光を反射する第１領域と、前記第２表示装置から出射した光を透過させる第２領域と、を備え、
前記第１領域と前記第２領域とが離れている請求項２に記載の映像表示装置。
前記第１領域と前記第２領域とが離れている請求項２に記載の映像表示装置。
【請求項5】
前記光学部材の形状は、前記第１表示装置側が凹となるように湾曲した板状である請求項２に記載の映像表示装置。
【請求項6】
前記光学部材は、
前記結像光学系から出射した光を反射する第１面と、
前記第２表示装置から出射した光が入射する第２面と、
前記第２面から入射した光を前記第１面に向けて反射する第３面と、
を有する請求項２に記載の映像表示装置。
前記結像光学系から出射した光を反射する第１面と、
前記第２表示装置から出射した光が入射する第２面と、
前記第２面から入射した光を前記第１面に向けて反射する第３面と、
を有する請求項２に記載の映像表示装置。
【請求項7】
前記第２表示装置から出射した光を前記光学部材に向けて反射する反射部材をさらに備えた請求項２に記載の映像表示装置。
【請求項8】
前記結像光学系から出射し前記光学部材によって反射された光および前記第２表示装置から出射し前記光学部材を透過した光は、透光板によって反射される請求項２に記載の映像表示装置。
【請求項9】
前記第１表示装置から出射する光は、前記第１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１に記載の映像表示装置。
前記ｎは０より大きい値である請求項１に記載の映像表示装置。
【請求項10】
前記ｎは、１１以下である請求項９に記載の映像表示装置。
【請求項11】
前記第１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に記載の映像表示装置。
【請求項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に記載の映像表示装置。
【請求項13】
前記第１表示装置は、前記ＬＥＤ素子上に配置され、前記ＬＥＤ素子から出射する光が入射する波長変換部材をさらに有する請求項１１に記載の映像表示装置。
【請求項14】
前記結像光学系は、
前記入力素子を含む屈曲部と、
前記出力素子を含む方向変更部と、
を有し、
前記屈曲部は、前記第１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実像に至る複数の主光線同士が、前記実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、前記実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に記載の映像表示装置。
前記入力素子を含む屈曲部と、
前記出力素子を含む方向変更部と、
を有し、
前記屈曲部は、前記第１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実像に至る複数の主光線同士が、前記実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、前記実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に記載の映像表示装置。
【請求項15】
前記第１表示装置と前記結像光学系との間に配置され、前記第１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、前記第１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る請求項１に記載の映像表示装置。
【請求項16】
前記第１表示装置から前記光学部材に至るまでの光路のうち、前記第１表示装置において互いに異なる位置から出射して前記実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、前記第１表示装置から出射した光のうちの第１偏光を透過し、前記第１表示装置から出射した光のうちの第２偏光を前記第１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る請求項１に記載の映像表示装置。
【請求項17】
車両と、
前記車両に搭載された請求項１～１６のいずれか１つに記載の映像表示装置と、
を備えた自動車。
前記車両に搭載された請求項１～１６のいずれか１つに記載の映像表示装置と、
を備えた自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、映像表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、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。近年、焦点距離が異なる映像を表示したいという要望がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】国際公開第２０１６／２０８１９５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明の実施形態は、焦点距離が異なる映像を表示可能な映像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の実施形態に係る映像表示装置は、第１画像を表示可能な第１表示装置と、結像光学系と、前記結像光学系から出射した光を反射する光学部材と、第２画像を表示可能な第２表示装置と、を備える。前記結像光学系は、前記第１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、を含む。前記出力素子から出射した光が前記第１画像に応じた実像を形成する。前記結像光学系は、前記実像側において略テレセントリック性を有する。前記第１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。前記実像は、前記結像光学系と前記光学部材との間に形成される。
【発明の効果】
【0006】
本発明の実施形態によれば、焦点距離が異なる映像を表示可能な映像表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下に、各実施形態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、適宜簡略化又は強調されている。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。
【0009】
＜第１の実施形態＞
（全体構成と動作）
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２は、本実施形態における映像表示装置において、第１表示装置が表示する第１画像、第２表示装置が表示する第２画像、及び、視認者が光学部材において視認可能な画像を示す図である。
（全体構成と動作）
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２は、本実施形態における映像表示装置において、第１表示装置が表示する第１画像、第２表示装置が表示する第２画像、及び、視認者が光学部材において視認可能な画像を示す図である。
【0010】
図１に示すように、自動車１００は、車両１０１と、車両１０１に搭載された映像表示装置１と、を備える。視認者２００は自動車１００の搭乗者であり、例えば、運転者である。視認者２００のアイボックス２０１は、視認者２００の眼の前の空間のうち、後述する虚像及び画像を視認可能な範囲をいう。
【0011】
映像表示装置１は、第１表示装置１０と、第２表示装置２０と、結像光学系３０と、光学部材４０と、を備える。第１表示装置１０は第１画像ＩＭ１を表示可能である。第２表示装置２０は第２画像ＩＭ２を表示可能である。図１においては、第１表示装置１０から出射した光Ｌ１の光路及び光Ｌ１による画像が見える方向を一点鎖線で示し、第２表示装置２０から出射した光Ｌ２の光路及び光Ｌ２による画像が見える方向を二点鎖線で示している。後述する同様な図においても同様である。
【0012】
結像光学系３０は、第１表示装置１０から出射した光Ｌ１が入射する入力素子３１と、入力素子３１によって反射された光Ｌ１が入射する中間素子３２と、中間素子３２によって反射された光Ｌ１が入射する出力素子３３と、を含む。出力素子３３によって反射された光Ｌ１は、結像光学系３０と光学部材４０との間の位置Ｐにおいて、中間像として、第１画像ＩＭ１に応じた実像ＩＭ１１を形成する。実像ＩＭ１１が形成される条件については、後述する。
【0013】
光学部材４０は、結像光学系３０から出射した光Ｌ１が入射され、この光Ｌ１を反射する。また、本実施形態においては、光学部材４０は、第２表示装置２０から出射した光Ｌ２を透過させる。結像光学系３０から出射し光学部材４０によって反射された光Ｌ１と、第２表示装置２０から出射し光学部材４０を透過した光Ｌ２とは、同一方向に向かう。なお、「光Ｌ１と光Ｌ２が同一方向に向かう」とは、完全に同一方向に向かう場合に加えて、完全な同一方向でなくても、光Ｌ１と光Ｌ２が共にアイボックス２０１に入射する程度に近い方向である場合も含む。
【0014】
第１表示装置１０及び結像光学系３０により、光源ユニット５０が構成される。光源ユニット５０は、車両１０１の客室の天井板１０２の上方に配置されている。第１表示装置１０から出射した光Ｌ１は、結像光学系３０の入力素子３１、中間素子３２及び出力素子３３によって順次反射される。光源ユニット５０から出射した光Ｌ１は、天井板１０２の穴１０３を介して、光学部材４０に入射する。光学部材４０は、車両１０１のフロントウインドシールド１０４の下方であって客室内に露出している部分、例えば、ダッシュボード１０５付近に配置されている。そして、光学部材４０に入射した光Ｌ１は、光学部材４０によって反射されて、視認者２００のアイボックス２０１に入射する。
【0015】
一方、第２表示装置２０は、視認者２００から見て光学部材４０の奥側、例えば、ダッシュボード１０５の内部に配置されている。第２表示装置２０から出射した光Ｌ２は、光学部材４０を透過して、視認者２００のアイボックス２０１に入射する。
【0016】
この結果、図１及び図２に示すように、視認者２００は光学部材４０の奥側に、第１画像ＩＭ１に対応した虚像ＩＭ１２を視認すると共に、第２画像ＩＭ２を視認する。このとき、視認者２００から見て、光学部材４０と虚像ＩＭ１２との距離は、光学部材４０と実像ＩＭ１１との距離と等しい。光学部材４０と第２画像ＩＭ２との距離は、光学部材４０と第２表示装置２０との距離と等しく、光学部材４０と虚像ＩＭ１２との距離より短い。このため、視認者２００にとっては、第１画像ＩＭ１に対応した虚像ＩＭ１２の焦点距離と、第２画像ＩＭ２の焦点距離が相互に異なる。すなわち、視認者２００は焦点距離が異なる２つの画像を視認可能である。これにより、映像表示装置１は立体的な画像を表示できる。なお、本明細書において、「映像」は、画像、文字、記号、ピクトグラム等の視覚的に認識できる情報を全て含む。また、「画像」は静止画と動画を含む。以下、総称して単に「画像」という。
【0017】
図２に示すように、光学部材４０は、結像光学系３０から出射した光Ｌ１を反射する第１領域Ｒ１と、第２表示装置２０から出射した光Ｌ２を透過させる第２領域Ｒ２と、を備える。虚像ＩＭ１２は第１領域Ｒ１に表示され、第２画像ＩＭ２は第２領域Ｒ２に表示される。図２に示す例では、第１領域Ｒ１の一部と第２領域Ｒ２の一部が相互に重なる。
【0018】
そして、視認者２００から見て、虚像ＩＭ１２の焦点距離と第２画像ＩＭ２の焦点距離とは異なる。図１に示す例では、視認者２００から見て、虚像ＩＭ１２の焦点距離は第２画像ＩＭ２の焦点距離よりも長い。このため、視認者２００は、虚像ＩＭ１２が第２画像ＩＭ２よりも遠方にあると認識する。但し、虚像ＩＭ１２の焦点距離を第２画像ＩＭ２の焦点距離よりも短くし、視認者２００に虚像ＩＭ１２が第２画像ＩＭ２よりも近くにあると認識させてもよい。
【0019】
第１画像ＩＭ１としては、例えば、自動車１００の周囲の情報やナビゲーション情報を表示してもよい。図２は、左カーブの存在を表す例を示している。第１画像ＩＭ１と実質的に同じ内容が虚像ＩＭ１２として視認される。第２画像ＩＭ２としては、例えば、自動車１００の状態を示す情報を表示してもよい。図２は、自動車１００の速度を表示する例を示している。
【0020】
次に、映像表示装置１の各部の構成について詳細に説明する。
以下、説明をわかりやすくするために、ＸＹＺ直交座標系を採用する。本実施形態では、車両１０１の前後方向を「Ｘ方向」とし、車両１０１の左右方向を「Ｙ方向」とし、車両１０１の上下方向を「Ｚ方向」とする。ＸＹ平面は、車両１０１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。
以下、説明をわかりやすくするために、ＸＹＺ直交座標系を採用する。本実施形態では、車両１０１の前後方向を「Ｘ方向」とし、車両１０１の左右方向を「Ｙ方向」とし、車両１０１の上下方向を「Ｚ方向」とする。ＸＹ平面は、車両１０１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。
【0021】
（第１表示装置）
図３は、本実施形態に係る映像表示装置の第１表示装置の一部を示す端面図である。
図１に示すように、第１表示装置１０は概ね－Ｚ方向に向けて光を出射する。この光は第１画像ＩＭ１を構成する。後述するように、第１表示装置１０から出射する光Ｌ１は略ランバーシアン配光を有する。
図３は、本実施形態に係る映像表示装置の第１表示装置の一部を示す端面図である。
図１に示すように、第１表示装置１０は概ね－Ｚ方向に向けて光を出射する。この光は第１画像ＩＭ１を構成する。後述するように、第１表示装置１０から出射する光Ｌ１は略ランバーシアン配光を有する。
【0022】
第１表示装置１０は、例えば、複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子を有するＬＥＤディスプレイである。第１表示装置１０においては、図３に示すようなＬＥＤ素子１１２が行列状に複数配列されている。第１表示装置１０の各画素１１ｐには、１つ又は複数のＬＥＤ素子１１２が対応している。
【0023】
第１表示装置１０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いてもよい。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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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３０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。
【0027】
以下、各ＬＥＤ素子１１２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１１ｐが配列される出射平面に平行であり、かつ、第１表示装置１０の光出射側に位置する第１平面Ｐ１において、１つの画素１１ｐ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、出射平面に平行であり、第１平面Ｐ１から離隔した第２平面Ｐ２において、このＬＥＤ素子１１２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は出射平面と直交していることが望ましい。
【0028】
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１１ｐ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１１ｐ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１１ｐ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。
【0029】
ただし、各ＬＥＤ素子の構成は、上記に限定されない。例えば、各ＬＥＤ素子の光出射面には複数の凹部ではなく複数の凸部が設けられていてもよいし、複数の凹部および複数の凸部の両方が設けられていてもよい。また、成長基板が透光性を有する場合、半導体積層体から成長基板を剥離させず、光出射面に相当する成長基板の表面に複数の凹部および／または複数の凸部を設けてもよい。これらの形態においても、各ＬＥＤ素子から出射する光は、略ランバーシアン配光を有する。また、各ＬＥＤ素子において基板と対向するようにｎ型半導体層を設け、その上に活性層およびｐ型半導体層をこの順で積層し、ｐ型半導体層において活性層と対向する面の反対側の面を、各ＬＥＤ素子の光出射面としてもよい。また、各ＬＥＤ素子から出射する光が略ランバーシアン配光を有さなくても、各画素から最終的に出射する光が略ランバーシアン配光を有すればよい。
【0030】
（第２表示装置）
第２表示装置２０は、光学部材４０を透過してアイボックス２０１に到達するような方向に、光Ｌ２を出射する。図１に示す例では、第２表示装置２０は、－Ｘ方向（後方）に対してやや＋Ｚ方向（上方）に傾斜した方向に、光Ｌ２を出射する。光Ｌ２は第２画像ＩＭ２を構成する。
第２表示装置２０は、光学部材４０を透過してアイボックス２０１に到達するような方向に、光Ｌ２を出射する。図１に示す例では、第２表示装置２０は、－Ｘ方向（後方）に対してやや＋Ｚ方向（上方）に傾斜した方向に、光Ｌ２を出射する。光Ｌ２は第２画像ＩＭ２を構成する。
【0031】
第２表示装置２０の構成は特に限定されない。例えば、第２表示装置２０は液晶ディスプレイであってもよい。また、第２表示装置２０は、第１表示装置１０と同様なＬＥＤディスプレイであってもよい。第２表示装置２０から出射する光Ｌ２は、略ランバーシアン配光を有していてもよく、有していなくてもよい。
【0032】
（結像光学系）
図１に示すように、結像光学系３０は、入力素子３１、中間素子３２及び出力素子３３を含む。入力素子３１は、第１表示装置１０の－Ｚ方向側に位置し、第１表示装置１０の表示面と対向するように配置される。入力素子３１は、凹面状のミラー面３１ａを有するミラーである。入力素子３１は、第１表示装置１０から出射した光Ｌ１を反射する。
図１に示すように、結像光学系３０は、入力素子３１、中間素子３２及び出力素子３３を含む。入力素子３１は、第１表示装置１０の－Ｚ方向側に位置し、第１表示装置１０の表示面と対向するように配置される。入力素子３１は、凹面状のミラー面３１ａを有するミラーである。入力素子３１は、第１表示装置１０から出射した光Ｌ１を反射する。
【0033】
中間素子３２は、入力素子３１よりも－Ｘ＋Ｚ方向側に位置し、入力素子３１と対向するように配置される。中間素子３２は、凹面状のミラー面３２ａを有するミラーである。中間素子３２は、入力素子３１が反射した光Ｌ１をさらに反射する。
【0034】
入力素子３１および中間素子３２は、第１表示装置１０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３６を構成する。ミラー面３１ａ及び３２ａ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３１ａ及び３２ａ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。
【0035】
出力素子３３は、第１表示装置１０、入力素子３１及び中間素子３２よりも＋Ｘ方向側に位置し、中間素子３２と対向するように配置される。出力素子３３は、平坦なミラー面３３ａを有するミラーである。出力素子３３は、入力素子３１及び中間素子３２を経由した光を、実像ＩＭ１１の形成位置Ｐに向けて反射する。具体的には、出力素子３３には、屈曲部３６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３３ａは、－Ｚ方向に向かうほど＋Ｘ方向に向かうように、車両１０１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３３は、中間素子３２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。このように、出力素子３３は、屈曲部３６によって略平行となった複数の主光線Ｌが、実像ＩＭ１１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３７を構成する。
【0036】
入力素子３１、中間素子３２及び出力素子３３は、それぞれ、ガラス又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３１ａ、３２ａ、３３ａ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３１、中間素子３２及び出力素子３３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。
【0037】
結像光学系３０は、第１表示装置１０から出射した光Ｌ１が入射し、第１画像ＩＭ１に応じた実像ＩＭ１１を形成する。結像光学系３０は、実像ＩＭ１１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。なお、結像光学系３０には、中間素子３２が設けられていなくてもよい。中間素子３２があってもなくても、出力素子３３には入力素子３１を経由した光が入射する。
【0038】
結像光学系３０は、実像ＩＭ１１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３０が、実像ＩＭ１１側において略テレセントリック性を有する」とは、第１表示装置１０における互いに異なる位置から出射して、結像光学系３０を経由し、実像ＩＭ１１に至る複数の主光線Ｌ同士が、実像ＩＭ１１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、例えば異なる画素１１ｐである。「複数の主光線Ｌ同士が略平行」とは、光源ユニット５０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同士のなす角は、１０度以下である。
【0039】
結像光学系３０が実像ＩＭ１１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３１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３０が実像ＩＭ１１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、実像ＩＭ１１が形成される位置Ｐ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３０の出力素子３３に照射する。この光源から出射して出力素子３３を経由した光は、中間素子３２を介して入力素子３１に入射する。そして、入力素子３１から出射した光が第１表示装置１０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３０が実像ＩＭ１１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。
【0040】
結像光学系３０が実像ＩＭ１１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３０には、各画素１１ｐから出射する光のうち、焦点Ｆ及びその近辺を通過する光が主に入射する。
【0041】
なお、結合光学系の構成及び位置は、実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。
【0042】
（光学部材）
光学部材４０は、第１表示装置１０から出射した光Ｌ１を反射可能であると共に、第２表示装置２０から出射した光Ｌ２を透過可能である部材であればよい。例えば、光学部材４０を透明板により形成し、光学部材４０から見て第２表示装置２０が配置されている側の空間、例えば、ダッシュボード１０５の内部を暗くしておいてもよい。また、光学部材４０の形状は、第１表示装置１０側が凹となるように湾曲した板状であってもよい。
光学部材４０は、第１表示装置１０から出射した光Ｌ１を反射可能であると共に、第２表示装置２０から出射した光Ｌ２を透過可能である部材であればよい。例えば、光学部材４０を透明板により形成し、光学部材４０から見て第２表示装置２０が配置されている側の空間、例えば、ダッシュボード１０５の内部を暗くしておいてもよい。また、光学部材４０の形状は、第１表示装置１０側が凹となるように湾曲した板状であってもよい。
【0043】
光学部材４０が板状である場合は、光学部材４０は２枚の透明板と、これらの透明板の間に配置された透明樹脂層を有していてもよい。この場合、透明樹脂層は、その厚さが連続的に変化する楔形フィルムであってもよい。これにより、視認者２００から見て、光学部材４０の表面で反射された光Ｌ１と光学部材４０の裏面で反射された光Ｌ１が一致し、解像度が高い虚像ＩＭ１２を視認することができる。
【0044】
または、光学部材４０は反射型偏光板であってもよい。この場合、光学部材４０は、入射した光Ｌ１を片偏光にして反射し、入射した光Ｌ２をもう一方の片偏光にして透過する。
【0045】
（効果）
本実施形態に係る映像表示装置１によれば、焦点距離が相互に異なる映像を表示可能である。図２に示すように、視認者２００に、距離が相互に異なる２種類の画像、すなわち、第１画像ＩＭ１に応じた虚像ＩＭ１２と第２画像ＩＭ２を視認させることができる。このため、虚像ＩＭ１２及び第２画像ＩＭ２を同時に表示することにより、視認者２００に立体的な映像を視認させることができる。
本実施形態に係る映像表示装置１によれば、焦点距離が相互に異なる映像を表示可能である。図２に示すように、視認者２００に、距離が相互に異なる２種類の画像、すなわち、第１画像ＩＭ１に応じた虚像ＩＭ１２と第２画像ＩＭ２を視認させることができる。このため、虚像ＩＭ１２及び第２画像ＩＭ２を同時に表示することにより、視認者２００に立体的な映像を視認させることができる。
【0046】
また、本実施形態においては、結像光学系３０が実像ＩＭ１１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。
【0047】
【0048】
図４Ｂに示す、参考例に係る光源ユニット２０１１においては、表示装置２１１０は、複数の画素２１１０ｐを含むＬＣＤ（Liquid Crystal Display）である。図４Ａでは、本実施形態における第１表示装置１０の複数の画素１１ｐのうちの２つの画素１１ｐ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４Ｂ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４Ａおよび図４Ｂでは、結像光学系３０、２１２０を簡略化して示している。
【0049】
図４Ｂに示すように、参考例における表示装置２１１０では、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。
【0050】
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、法線方向以外の方向から表示装置２１１０から出射する光を取り込んだ場合、全ての画素から出射する光の輝度を均一にしたとしても、実像ＩＭ１１において輝度や色度のばらつきが生じる。すなわち、実像ＩＭ１１の品位が低下する。したがって、実像ＩＭ１１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。
【0051】
これに対して、本実施形態においては、結像光学系３０が実像ＩＭ１１側において略テレセントリック性を有し、第１表示装置１０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、結像光学系３０を小型化しつつ、実像ＩＭ１１の品位を向上できる。
【0052】
具体的には、第１表示装置１０から出射する光が略ランバーシアン配光を有するため、第１表示装置１０の各画素１１ｐ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、第１表示装置１０の各画素１１ｐ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４Ａに示すように、結像光学系３０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、実像ＩＭ１１の輝度や色度のばらつきを抑制し、実像ＩＭ１１の品位を向上できる。
【0053】
また、結像光学系３０は、主に焦点Ｆを通過した光で実像ＩＭ１１を形成するため、結像光学系３０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３１を小型化できる。さらに、出力素子３３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３３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３３において結像に寄与する光が照射される範囲が、実像ＩＭ１１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３０の出力素子３３も小型化できる。以上より、小型かつ品位が高い実像ＩＭ１１を形成可能な結像光学系３０を提供できる。
【0054】
また、実像ＩＭ１１は、結像光学系３０と光学部材４０との間に形成される。このような場合、第１表示装置１０のある一つの点から出射した光は、出力素子３３を経由した後に、実像ＩＭ１１の形成位置において集光する。一方、結像光学系３０と光学部材４０との間に実像ＩＭ１１が形成されない場合、第１表示装置１０のある一つの点から出射した光の光径は、入力素子３１から光学部材４０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３３において、第１表示装置１０のある一つの点から出射した光が照射される範囲を、実像ＩＭ１１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３３を小型化できる。
【0055】
また、本実施形態に係る結像光学系３０は小型であるため、第１表示装置１０及び結像光学系３０からなる光源ユニット５０を車両１０１内の限られたスペースに容易に配置できる。
【0056】
本実施形態においては、フロントウインドシールド１０４の奥側に虚像を視認させる一般的なヘッドアップディスプレイ（Head Up Display：ＨＵＤ）とは異なり、虚像ＩＭ１２及び第２画像ＩＭ２は、フロントウインドシールド１０４より下部に位置する光学部材４０の奥側に視認される。すなわち、自動車１００においては、光学部材４０がフロントウインドシールド１０４よりも下方に配置されているため、視認者２００はフロントウインドシールド１０４よりも下方の位置に虚像ＩＭ１２及び第２画像ＩＭ２を視認できる。このため車外の明るい景色によって虚像ＩＭ１２及び第２画像ＩＭ２の視認性が低下する可能性が少なく、虚像ＩＭ１２及び第２画像ＩＭ２が表示する情報を視認者２００に伝達しやすくなる。なお、光学部材４０の手前に、例えば透明な保護スクリーン等を設置してもよい。
【0057】
また、本実施形態における結像光学系３０は、屈曲部３６と、方向変更部３７と、を有する。このように、結像光学系３０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、実像ＩＭ１１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３０の設計が容易になる。
【0058】
また、結像光学系３０内の光路の一部は、Ｚ方向と直交するＸＹ平面と交差する方向に延びる。そのため、結像光学系３０をＸＹ平面に沿う方向にある程度小型化できる。
【0059】
また、結像光学系３０内の光路の他の一部は、Ｚ方向と直交するＸＹ平面に沿う方向に延びる。そのため、結像光学系３０をＺ方向にある程度小型化できる。
【0060】
＜実施例＞
次に、実施例及び参考例に係る映像表示装置について説明する。
図５は、実施例１及び１１、並びに参考例において、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６は、実施例１～１２及び参考例における虚像の輝度の均一性を示すグラフである。
次に、実施例及び参考例に係る映像表示装置について説明する。
図５は、実施例１及び１１、並びに参考例において、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６は、実施例１～１２及び参考例における虚像の輝度の均一性を示すグラフである。
【0061】
実施例１～１２及び参考例に係る映像表示装置は、第１表示装置と、結像光学系と、光学部材と、を備え、第１表示装置は、行列状に配列された複数の発光エリアを備えるように、シミュレーションソフト上で設定した。各発光エリアが、第１の実施形態における第１表示装置１０の各画素１１ｐに相当する。
【0062】
図５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５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。
【0063】
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。
【0064】
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５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。
【0065】
実施例１～１２及び参考例における結像光学系は、いずれも実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。
【0066】
次に、実施例１～１２及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虚像ＩＭ１２の輝度分布をシミュレーションした。この際、虚像ＩＭ１２は、長辺が１１１．２ｍｍ、短辺が２７．８ｍｍの長方形とした。また、この際、虚像ＩＭ１２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。そして、その際の虚像ＩＭ１２の輝度の均一性を評価した。ここで、「輝度の均一性」とは、虚像ＩＭ１２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６に示す。なお、図６では、横軸は、各実施例であり、縦軸は輝度の均一性である。
【0067】
図６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、虚像ＩＭ１２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、虚像ＩＭ１２と虚像ＩＭ１２が形成されていない領域とを判別し易いため、虚像ＩＭ１２の輝度の均一性は、３０％以上あればよいと考えられる。
【0068】
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、実像ＩＭ１１及び虚像ＩＭ１２の輝度ムラを抑制するためには、第１表示装置１０から出射する光Ｌ１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虚像ＩＭ１２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、予め第１表示装置１０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、第１表示装置１０の各画素１１ｐから出射する光が結像光学系３０を経由することで、虚像ＩＭ１２の外縁部の輝度が中心部の輝度より低下し易い場合は、第１表示装置１０の外縁側の画素１１ｐのＬＥＤ素子１１２の出力を中心側の画素１１ｐのＬＥＤ素子１１２の出力よりも大きくなるように、第１表示装置１０を制御してもよい。
【0069】
＜第１の実施形態の第１の変形例＞
図７Ａは、本変形例における光学部材を示す図である。
図７Ａに示すように、本変形例においては、光学部材４０において、結像光学系３０から出射した光Ｌ１を反射する第１領域Ｒ１と、第２表示装置２０から出射した光Ｌ２を透過させる第２領域Ｒ２とが、一致している。換言すれば、第１領域Ｒ１の全体と第２領域Ｒ２の全体とが重なっている。
図７Ａは、本変形例における光学部材を示す図である。
図７Ａに示すように、本変形例においては、光学部材４０において、結像光学系３０から出射した光Ｌ１を反射する第１領域Ｒ１と、第２表示装置２０から出射した光Ｌ２を透過させる第２領域Ｒ２とが、一致している。換言すれば、第１領域Ｒ１の全体と第２領域Ｒ２の全体とが重なっている。
【0070】
視認者２００は、光学部材４０の同じ領域において、第１画像ＩＭ１に応じた虚像ＩＭ１２と第２画像ＩＭ２の双方を視認する。第１表示装置１０と第２表示装置２０が連動することにより、全体として１つの立体的な画像を表示できる。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。
【0071】
＜第１の実施形態の第２の変形例＞
図７Ｂは、本変形例における光学部材を示す図である。
図７Ｂに示すように、本変形例においては、光学部材４０において、第１領域Ｒ１が第２領域Ｒ２の内部に位置している。これにより、内部が奥まった立体画像を表示できる。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。
図７Ｂは、本変形例における光学部材を示す図である。
図７Ｂに示すように、本変形例においては、光学部材４０において、第１領域Ｒ１が第２領域Ｒ２の内部に位置している。これにより、内部が奥まった立体画像を表示できる。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。
【0072】
＜第１の実施形態の第３の変形例＞
図７Ｃは、本変形例における光学部材を示す図である。
図７Ｃに示すように、本変形例においては、光学部材４０において、第２領域Ｒ２が第１領域Ｒ１の内部に位置している。これにより、内部が手前に突出した立体画像を表示できる。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。
図７Ｃは、本変形例における光学部材を示す図である。
図７Ｃに示すように、本変形例においては、光学部材４０において、第２領域Ｒ２が第１領域Ｒ１の内部に位置している。これにより、内部が手前に突出した立体画像を表示できる。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。
【0073】
＜第１の実施形態の第４の変形例＞
図７Ｄは、本変形例における光学部材を示す図である。
図７Ｄに示すように、本変形例においては、光学部材４０において、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とが離れている。これにより、虚像ＩＭ１２と第２画像ＩＭ２とが干渉することがない。このため、第１画像ＩＭ１と第２画像ＩＭ２を相互に独立した画像とすることができる。また、第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２の全体に画像を表示できる。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。
図７Ｄは、本変形例における光学部材を示す図である。
図７Ｄに示すように、本変形例においては、光学部材４０において、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とが離れている。これにより、虚像ＩＭ１２と第２画像ＩＭ２とが干渉することがない。このため、第１画像ＩＭ１と第２画像ＩＭ２を相互に独立した画像とすることができる。また、第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２の全体に画像を表示できる。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。
【0074】
＜第１の実施形態の第５の変形例＞
図８は、本変形例に係る映像表示装置を示す端面図である。
図８に示すように、本変形例に係る映像表示装置１ａにおいては、第２表示装置２０とアイボックス２０１との間に光学部材４０が介在していない。このため、第２表示装置２０から出射した光Ｌ２は、光学部材４０を透過することなく、直接アイボックス２０１に到達する。これにより、光学部材４０を、光Ｌ２の透過を考慮せず、光Ｌ１を効率よく反射させることに特化した構成とすることができる。例えば、光学部材４０をミラー等の光反射部材とすることができる。
図８は、本変形例に係る映像表示装置を示す端面図である。
図８に示すように、本変形例に係る映像表示装置１ａにおいては、第２表示装置２０とアイボックス２０１との間に光学部材４０が介在していない。このため、第２表示装置２０から出射した光Ｌ２は、光学部材４０を透過することなく、直接アイボックス２０１に到達する。これにより、光学部材４０を、光Ｌ２の透過を考慮せず、光Ｌ１を効率よく反射させることに特化した構成とすることができる。例えば、光学部材４０をミラー等の光反射部材とすることができる。
【0075】
この結果、映像表示装置１ａによれば、虚像ＩＭ１２を高精細に表示できると共に、第２画像ＩＭ２も光学部材４０を透過しないため、高精細に表示できる。なお、第２表示装置２０の手前に、透光性が高い保護スクリーン等を設けてもよい。また、第２表示装置２０又は保護スクリーンをダッシュボード１０５と一体化してもよい。本変形例における上記以外の構成、動作及び効果は、第１の実施形態と同様である。
【0076】
＜第２の実施形態＞
図９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９に示すように、本実施形態に係る映像表示装置２は、第１の実施形態に係る映像表示装置１の構成に加えて、第２表示装置２０から出射した光Ｌ２を光学部材４０に向けて反射する反射部材６０をさらに備えている。反射部材６０はミラー面６０ａを有するミラーである。
図９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９に示すように、本実施形態に係る映像表示装置２は、第１の実施形態に係る映像表示装置１の構成に加えて、第２表示装置２０から出射した光Ｌ２を光学部材４０に向けて反射する反射部材６０をさらに備えている。反射部材６０はミラー面６０ａを有するミラーである。
【0077】
反射部材６０は、ガラス又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６０ａを構成する金属膜や誘電体多層膜等の反射膜と、を含んでいてもよく、金属材料により一体的に形成されていてもよい。ミラー面６０ａは、凹面又は凸面としてもよい。ミラー面６０ａは、バイコーニック面であってもよく、球面の一部であってもよく、自由曲面であってもよい。
【0078】
また、本実施形態においては、第１の実施形態と比較して、第２表示装置２０の位置及び角度が異なっている。すなわち、第１の実施形態において第２表示装置２０が配置されている位置には、本実施形態においては反射部材６０が配置されている。そして、第２表示装置２０は反射部材６０の－Ｚ方向側（下側）に配置されている。
【0079】
第２表示装置２０は反射部材６０に向けて光Ｌ２を出射する。第２表示装置２０から出射した光Ｌ２は反射部材６０のミラー面６０ａによって反射され、光学部材４０を透過して、アイボックス２０１に到達する。これにより、視認者２００は光学部材４０の奥側に第２画像ＩＭ２に応じた虚像ＩＭ２２を視認できる。
【0080】
本実施形態によれば、第２表示装置２０が表示する第２画像ＩＭ２を反射部材６０によって拡大して虚像ＩＭ２２を形成することができる。これにより、第２表示装置２０を小型化することができる。また、第２表示装置２０からアイボックス２０１までの光路長を任意に設定できるため、視認者２００から見た虚像ＩＭ２２までの距離を任意に選択できる。更に、第２表示装置２０を小型化できることと、第２表示装置２０の位置及び角度の自由度が向上することにより、車両１０１内の限られた空間に第２表示装置２０を配置することが容易になる。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。
【0081】
＜第３の実施形態＞
図１０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１０に示すように、本実施形態に係る映像表示装置３は、第２の実施形態に係る映像表示装置２と比較して、光学部材４０及び反射部材６０の替わりに、光学部材７０が設けられている点が異なっている。光学部材７０はガラス又は透明樹脂等の透光性材料からなり、その形状は概ねプリズム形である。光学部材７０は、第１面７０ａと、第２面７０ｂと、第３面７０ｃと、を有する。
図１０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１０に示すように、本実施形態に係る映像表示装置３は、第２の実施形態に係る映像表示装置２と比較して、光学部材４０及び反射部材６０の替わりに、光学部材７０が設けられている点が異なっている。光学部材７０はガラス又は透明樹脂等の透光性材料からなり、その形状は概ねプリズム形である。光学部材７０は、第１面７０ａと、第２面７０ｂと、第３面７０ｃと、を有する。
【0082】
光学部材７０の第１面７０ａには、結像光学系３０から出射した光Ｌ１が入射する。第１面７０ａは、結像光学系３０から入射した光Ｌ１をアイボックス２０１に向けて反射する。第１面７０ａは曲面であることが好ましく、例えば、凹曲面であることが好ましい。第２面７０ｂには、第２表示装置２０から光Ｌ２が入射する。第２面７０ｂは、第２表示装置２０から入射した光Ｌ２を透過させて光学部材７０の内部に導入する。第２面７０ｂは平面であることが好ましい。第３面７０ｃには、第２面７０ｂを透過した光Ｌ２が入射する。第３面７０ｃは、第２面７０ｂから入射した光Ｌ２を第１面７０ａに向けて反射する。第３面７０ｃは曲面であることが好ましく、例えば、凸曲面であることが好ましい。
【0083】
本実施形態においては、第１表示装置１０から出射し、結像光学系３０を経由した光Ｌ１が、光学部材７０の第１面７０ａによって反射されて、視認者２００のアイボックス２０１に到達する。また、第２表示装置２０から出射した光Ｌ２が、光学部材７０の第２面７０ｂから光学部材７０内に進入し、第３面７０ｃによって反射され、第１面７０ａを介して光学部材７０から出射し、アイボックス２０１に到達する。これにより、視認者２００は、光学部材７０の第１面７０ａの奥側に、第１画像ＩＭ１に応じた虚像ＩＭ１２と、第２画像ＩＭ２に応じた虚像ＩＭ２２を視認できる。このように、本実施形態においては、光学部材７０の第１面７０ａが第２の実施形態における光学部材４０の機能を実現し、第３面７０ｃが第２の実施形態における反射部材６０の機能を実現する。
【0084】
本実施形態によれば、第２の実施形態と比較して、光学部材４０及び反射部材６０を１つの光学部材７０によって構成できるため、映像表示装置３の小型化及び低コスト化を図ることができる。また、光学部材７０の第１面７０ａと第３面７０ｃの位置関係を固定できるため、画像の品質が安定する。本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、第２の実施形態と同様である。
【0085】
＜第４の実施形態＞
図１１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１１に示すように、本実施形態に係る映像表示装置４は、第２の実施形態に係る映像表示装置２と比較して、第２表示装置２０が反射部材６０の＋Ｚ方向側（上側）に配置されている点が異なっている。第２表示装置２０は反射部材６０に向けて、概ね－Ｚ方向（下方）に光Ｌ２を出射する。
図１１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１１に示すように、本実施形態に係る映像表示装置４は、第２の実施形態に係る映像表示装置２と比較して、第２表示装置２０が反射部材６０の＋Ｚ方向側（上側）に配置されている点が異なっている。第２表示装置２０は反射部材６０に向けて、概ね－Ｚ方向（下方）に光Ｌ２を出射する。
【0086】
自動車１００の設計によっては、第２表示装置２０を反射部材６０の－Ｚ方向側（下側）に配置するよりも＋Ｚ方向側（上側）に配置した方が好ましい場合もある。本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、第２の実施形態と同様である。なお、本実施形態においても、第３の実施形態と同様に、光学部材４０及び反射部材６０に替えて、プリズム状の光学部材７０を設けてもよい。
【0087】
＜第５の実施形態＞
図１２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１２に示すように、本実施形態に係る映像表示装置５においては、結像光学系３０から出射し光学部材４０に入射した光Ｌ１が、光学部材４０によって＋Ｘ方向（前方）と＋Ｚ方向（上方）の間の方向に反射されて、車両１０１のフロントウインドシールド１０４に到達する。そして、光Ｌ１はフロントウインドシールド１０４の内面において反射されて、視認者２００のアイボックス２０１に到達する。
図１２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１２に示すように、本実施形態に係る映像表示装置５においては、結像光学系３０から出射し光学部材４０に入射した光Ｌ１が、光学部材４０によって＋Ｘ方向（前方）と＋Ｚ方向（上方）の間の方向に反射されて、車両１０１のフロントウインドシールド１０４に到達する。そして、光Ｌ１はフロントウインドシールド１０４の内面において反射されて、視認者２００のアイボックス２０１に到達する。
【0088】
一方、第２表示装置２０から出射した光Ｌ２は、光学部材４０を透過し、フロントウインドシールド１０４に到達する。そして、光Ｌ１はフロントウインドシールド１０４の内面において反射されて、視認者２００のアイボックス２０１に到達する。フロントウインドシールド１０４は透光板として扱ってもよい。
【0089】
これにより、視認者２００は、フロントウインドシールド１０４越しに、第１画像ＩＭ１に応じた虚像ＩＭ１２、及び、第２画像ＩＭ２に応じた虚像ＩＭ２２を視認することができる。例えば、虚像ＩＭ１２は虚像ＩＭ２２よりも遠くに視認される。
【0090】
本実施形態によれば、視認者２００はフロントウインドシールド１０４越しに虚像ＩＭ１２及び虚像ＩＭ２２を視認することができる。これにより、視認者２００は自動車１００の前方から視線を外さずに、虚像ＩＭ１２及び虚像ＩＭ２２に表示された内容を認識できる。このように、本実施形態に係る映像表示装置５は、例えば自動車１００のＨＵＤを構成する。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。
【0091】
＜第６の実施形態＞
図１３は、本実施形態に係る映像表示装置の第１表示装置の一部を示す端面図である。
図１３に示すように、本実施形態に係る映像表示装置６は、第１の実施形態と比較して、第１表示装置１０の替わりに第１表示装置７１０が設けられている点が異なっている。第１表示装置７１０は、ｎ型半導体層７１２ｐ３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概ね平坦であり、保護層７１４、波長変換部材７１５、およびカラーフィルタ７１６をさらに有する点で、第１の実施形態における第１表示装置１０と相違する。
図１３は、本実施形態に係る映像表示装置の第１表示装置の一部を示す端面図である。
図１３に示すように、本実施形態に係る映像表示装置６は、第１の実施形態と比較して、第１表示装置１０の替わりに第１表示装置７１０が設けられている点が異なっている。第１表示装置７１０は、ｎ型半導体層７１２ｐ３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概ね平坦であり、保護層７１４、波長変換部材７１５、およびカラーフィルタ７１６をさらに有する点で、第１の実施形態における第１表示装置１０と相違する。
【0092】
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付加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。
【0093】
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。
【0094】
カラーフィルタ７１６は、波長変換部材７１５上に配置される。カラーフィルタ７１６は、ＬＥＤ素子７１２から出射した光の大部分を遮断可能である。これにより、各画素１１ｐからは、主に波長変換部材７１５が発する光が出射する。そのため、各画素１１ｐから出射する光は、図１３に破線で示すように、略ランバーシアン配光を有する。なお、ＬＥＤ素子から出射する光の大部分が波長変換部材に吸収される場合は、表示装置にカラーフィルタを設けなくてもよい。このように、ＬＥＤ素子の光出射面に複数の凹部または凸部を設けなくても、各画素から出射する光がランバーシアン配光を有するように構成できる。
【0095】
本実施形態においては、ＬＥＤ素子７１２の発光ピーク波長は、紫外光の領域であってもよいし、可視光の領域であってもよい。なお、少なくとも一つの画素１１ｐから青色光を出射させたい場合、例えば、この画素１１ｐのＬＥＤ素子７１２から青色光を出射させ、この画素１１ｐには、波長変換部材７１５及びカラーフィルタ７１６を設けなくとも良い。この場合、このＬＥＤ素子７１２を覆うように光散乱パーティクルを含む光散乱部材を設けることで、この画素１１ｐから出射する光が略ランバーシアン配光を有するように構成してもよい。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。
【0096】
＜第７の実施形態＞
図１４は、本実施形態に係る映像表示装置の光源ユニットを示す端面図である。
図１４に示すように、本実施形態に係る映像表示装置７は、第１の実施形態に係る映像表示装置１の構成に加えて、遮光部材１９が設けられている点が異なっている。
図１４は、本実施形態に係る映像表示装置の光源ユニットを示す端面図である。
図１４に示すように、本実施形態に係る映像表示装置７は、第１の実施形態に係る映像表示装置１の構成に加えて、遮光部材１９が設けられている点が異なっている。
【0097】
遮光部材１９は、第１表示装置１０から結像光学系３０に向かう光路上に配置されている。遮光部材１９には、第１表示装置１０から結像光学系３０に向かう光の一部が通過する開口１９ａが設けられている。遮光部材１９は、第１表示装置１０から結像光学系３０に向かう光の他の一部を遮断する。
【0098】
本実施形態によれば、遮光部材１９が設けられていることにより、迷光の発生を抑制し、虚像の品質をより一層向上させることができる。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。
【0099】
＜第８の実施形態＞
図１５は、本実施形態に係る映像表示装置の一部を示す端面図である。
図１５に示すように、本実施形態に係る映像表示装置８は、第１の実施形態に係る映像表示装置１と比較して、第１表示装置１０の替わりに第１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相違する。
図１５は、本実施形態に係る映像表示装置の一部を示す端面図である。
図１５に示すように、本実施形態に係る映像表示装置８は、第１の実施形態に係る映像表示装置１と比較して、第１表示装置１０の替わりに第１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相違する。
【0100】
第１表示装置７１０Ａは、第６の実施形態における第１表示装置７１０（図１３参照）と比較して、カラーフィルタ７１６が設けられておらず、ＬＥＤ素子７１２を覆うように光散乱部材７１６Ａが設けられている点で相違する。第１表示装置７１０Ａの他の構成は第６の実施形態における第１表示装置７１０と同様である。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。
【0101】
反射型偏光素子７４０は、第１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、第１表示装置７１０Ａから出射する光のうちの第１偏光７１０ｐを透過させ、表示装置７１０Ａから出射する光のうちの第２偏光７１０ｓを第１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。
【0102】
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、第１表示装置７１０Ａから出射した光Ｌ１において、フロントウインドシールド１０４に入射する際に、電場の振動方向が入射面に対して略平行である光を意味する。また、「Ｓ偏光」とは、第１表示装置７１０Ａから出射した光Ｌ１において、フロントウインドシールド１０４に入射する際に、電場の振動方向が入射面に対して略垂直である光を意味する。
【0103】
車両１０１に搭乗する視認者２００は、車両１０１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１０４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１０４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２００が偏光サングラスを着用した場合、第１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に遮断されてしまい、視認者２００が虚像ＩＭ１２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。
【0104】
本実施形態においては、反射型偏光素子７４０が、第１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３０及び光学部材４０を経由した後、偏光サングラスに遮られることなく、アイボックス２０１に入射する。なお、フロントウインドシールド１０４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。
【0105】
具体的には、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。第１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３０から出射する。
【0106】
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等の第１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から出射する。そのため、光源ユニット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、実像ＩＭ１１の輝度を向上できる。実像ＩＭ１１の輝度が向上することで、虚像ＩＭ１２の輝度も向上する。これにより、視認者２００は虚像ＩＭ１２を視認し易くなる。
【0107】
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。
【0108】
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。
【0109】
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。
【0110】
本実施形態では、１つの反射型偏光素子７４０が第１表示装置７１０Ａの全ての画素を覆う。ただし、映像表示装置８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第１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、第１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、第１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、第１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。
【0111】
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８によれば、光源ユニット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、実像ＩＭ１１の輝度を向上できる。
本実施形態に係る映像表示装置８によれば、光源ユニット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、実像ＩＭ１１の輝度を向上できる。
【0112】
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実像ＩＭ１１を形成可能な光源ユニット５０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、実像ＩＭ１１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。
【0113】
なお、本実施形態においては、第１表示装置に反射型偏光素子を設ける例を説明したが、第２表示装置にも反射型偏光素子を設けてもよい。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。
【0114】
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。
【0115】
実施形態は、以下の態様を含む。
【0116】
（付記１）
第１画像を表示可能な第１表示装置と、
前記第１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、を含み、前記出力素子から出射した光が前記第１画像に応じた実像を形成する結像光学系と、
前記結像光学系から出射した光を反射する光学部材と、
第２画像を表示可能な第２表示装置と、
を備え、
前記結像光学系は、前記実像側において略テレセントリック性を有し、
前記第１表示装置から出射する光が略ランバーシアン配光を有し、
前記実像は、前記結像光学系と前記光学部材との間に形成される映像表示装置。
第１画像を表示可能な第１表示装置と、
前記第１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、を含み、前記出力素子から出射した光が前記第１画像に応じた実像を形成する結像光学系と、
前記結像光学系から出射した光を反射する光学部材と、
第２画像を表示可能な第２表示装置と、
を備え、
前記結像光学系は、前記実像側において略テレセントリック性を有し、
前記第１表示装置から出射する光が略ランバーシアン配光を有し、
前記実像は、前記結像光学系と前記光学部材との間に形成される映像表示装置。
【0117】
（付記２）
前記光学部材は、前記第２表示装置から出射した光を透過させ、
前記結像光学系から出射し前記光学部材によって反射された光と、前記第２表示装置から出射し前記光学部材を透過した光とが、同一方向に向かう付記１に記載の映像表示装置。
前記光学部材は、前記第２表示装置から出射した光を透過させ、
前記結像光学系から出射し前記光学部材によって反射された光と、前記第２表示装置から出射し前記光学部材を透過した光とが、同一方向に向かう付記１に記載の映像表示装置。
【0118】
（付記３）
前記光学部材は、前記結像光学系から出射した光を反射する第１領域と、前記第２表示装置から出射した光を透過させる第２領域と、を備え、
前記第１領域の少なくとも一部と前記第２領域の少なくとも一部とが重なる付記２に記載の映像表示装置。
前記光学部材は、前記結像光学系から出射した光を反射する第１領域と、前記第２表示装置から出射した光を透過させる第２領域と、を備え、
前記第１領域の少なくとも一部と前記第２領域の少なくとも一部とが重なる付記２に記載の映像表示装置。
【0119】
（付記４）
前記光学部材は、前記結像光学系から出射した光を反射する第１領域と、前記第２表示装置から出射した光を透過させる第２領域と、を備え、
前記第１領域と前記第２領域とが離れている付記２に記載の映像表示装置。
前記光学部材は、前記結像光学系から出射した光を反射する第１領域と、前記第２表示装置から出射した光を透過させる第２領域と、を備え、
前記第１領域と前記第２領域とが離れている付記２に記載の映像表示装置。
【0120】
（付記５）
前記光学部材の形状は、前記第１表示装置側が凹となるように湾曲した板状である付記２～４のいずれか１つに記載の映像表示装置。
前記光学部材の形状は、前記第１表示装置側が凹となるように湾曲した板状である付記２～４のいずれか１つに記載の映像表示装置。
【0121】
（付記６）
前記光学部材は、
前記結像光学系から出射した光を反射する第１面と、
前記第２表示装置から出射した光が入射する第２面と、
前記第２面から入射した光を前記第１面に向けて反射する第３面と、
を有する付記２～４のいずれか１つに記載の映像表示装置。
前記光学部材は、
前記結像光学系から出射した光を反射する第１面と、
前記第２表示装置から出射した光が入射する第２面と、
前記第２面から入射した光を前記第１面に向けて反射する第３面と、
を有する付記２～４のいずれか１つに記載の映像表示装置。
【0122】
（付記７）
前記第２表示装置から出射した光を前記光学部材に向けて反射する反射部材をさらに備えた付記２～５のいずれか１つに記載の映像表示装置。
前記第２表示装置から出射した光を前記光学部材に向けて反射する反射部材をさらに備えた付記２～５のいずれか１つに記載の映像表示装置。
【0123】
（付記８）
前記結像光学系から出射し前記光学部材によって反射された光および前記第２表示装置から出射し前記光学部材を透過した光は、透光板によって反射される付記２～７のいずれか１つに記載の映像表示装置。
前記結像光学系から出射し前記光学部材によって反射された光および前記第２表示装置から出射し前記光学部材を透過した光は、透光板によって反射される付記２～７のいずれか１つに記載の映像表示装置。
【0124】
（付記９）
前記第１表示装置から出射する光は、前記第１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１～８のいずれか１つに記載の映像表示装置。
前記第１表示装置から出射する光は、前記第１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１～８のいずれか１つに記載の映像表示装置。
【0125】
（付記１０）
前記ｎは、１１以下である付記９に記載の映像表示装置。
前記ｎは、１１以下である付記９に記載の映像表示装置。
【0126】
（付記１１）
前記第１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装置。
前記第１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装置。
【0127】
（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に記載の映像表示装置。
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に記載の映像表示装置。
【0128】
（付記１３）
前記第１表示装置は、前記ＬＥＤ素子上に配置され、前記ＬＥＤ素子から出射する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に記載の映像表示装置。
前記第１表示装置は、前記ＬＥＤ素子上に配置され、前記ＬＥＤ素子から出射する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に記載の映像表示装置。
【0129】
（付記１４）
前記結像光学系は、
前記入力素子を含む屈曲部と、
前記出力素子を含む方向変更部と、
を有し、
前記屈曲部は、前記第１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実像に至る複数の主光線同士が、前記実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、前記実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装置。
前記結像光学系は、
前記入力素子を含む屈曲部と、
前記出力素子を含む方向変更部と、
を有し、
前記屈曲部は、前記第１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実像に至る複数の主光線同士が、前記実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、前記実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装置。
【0130】
（付記１５）
前記第１表示装置と前記結像光学系との間に配置され、前記第１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、前記第１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る付記１～１４のいずれか１つに記載の映像表示装置。
前記第１表示装置と前記結像光学系との間に配置され、前記第１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、前記第１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る付記１～１４のいずれか１つに記載の映像表示装置。
【0131】
（付記１６）
前記第１表示装置から前記光学部材に至るまでの光路のうち、前記第１表示装置において互いに異なる位置から出射して前記実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、前記第１表示装置から出射した光のうちの第１偏光を透過し、前記第１表示装置から出射した光のうちの第２偏光を前記第１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る付記１～１５に記載の映像表示装置。
前記第１表示装置から前記光学部材に至るまでの光路のうち、前記第１表示装置において互いに異なる位置から出射して前記実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、前記第１表示装置から出射した光のうちの第１偏光を透過し、前記第１表示装置から出射した光のうちの第２偏光を前記第１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る付記１～１５に記載の映像表示装置。
【0132】
（付記１７）
車両と、
前記車両に搭載された付記１～１６のいずれか１つに記載の映像表示装置と、
を備えた自動車。
車両と、
前記車両に搭載された付記１～１６のいずれか１つに記載の映像表示装置と、
を備えた自動車。
【産業上の利用可能性】
【0133】
本発明は、例えば、ヘッドアップディスプレイなどに利用することができる。
【符号の説明】
【0134】
１、１ａ、２、３、４、５、６、７、８ 映像表示装置
１０ 第１表示装置
１１ｐ 画素
１９ 遮光部材
１９ａ 開口
２０ 第２表示装置
３０ 結像光学系
３１ 入力素子
３１ａ ミラー面
３２ 中間素子
３２ａ ミラー面
３３ 出力素子
３３ａ ミラー面
３６ 屈曲部
３７ 方向変更部
４０ 光学部材
５０ 光源ユニット
６０ 反射部材
６０ａ ミラー面
７０ 光学部材
７０ａ 第１面
７０ｂ 第２面
７０ｃ 第３面
１００ 自動車
１０１ 車両
１０２ 天井板
１０３ 穴
１０４ フロントウインドシールド
１０５ ダッシュボード
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、１１８ｂ 配線
２００ 視認者
２０１ アイボックス
７１０、７１０Ａ 第１表示装置
７１０ｐ 第１偏光
７１０ｓ 第２偏光
７１２ ＬＥＤ素子
７１２ｐ３ ｎ型半導体層
７１４ 保護層
７１５ 波長変換部材
７１６ カラーフィルタ
７１６Ａ 光散乱部材
７４０ 反射型偏光素子
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画像
ＩＭ１１ 実像
ＩＭ１２ 虚像
ＩＭ２ 第２画像
ＩＭ２２ 虚像
Ｌ 主光線
Ｌ１、Ｌ２ 光
Ｐ 位置
Ｐ１ 第１平面
Ｐ２ 第２平面
Ｒ１ 第１領域
Ｒ２ 第２領域
ａ１、ａ２ 点
θ 角度
１０ 第１表示装置
１１ｐ 画素
１９ 遮光部材
１９ａ 開口
２０ 第２表示装置
３０ 結像光学系
３１ 入力素子
３１ａ ミラー面
３２ 中間素子
３２ａ ミラー面
３３ 出力素子
３３ａ ミラー面
３６ 屈曲部
３７ 方向変更部
４０ 光学部材
５０ 光源ユニット
６０ 反射部材
６０ａ ミラー面
７０ 光学部材
７０ａ 第１面
７０ｂ 第２面
７０ｃ 第３面
１００ 自動車
１０１ 車両
１０２ 天井板
１０３ 穴
１０４ フロントウインドシールド
１０５ ダッシュボード
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、１１８ｂ 配線
２００ 視認者
２０１ アイボックス
７１０、７１０Ａ 第１表示装置
７１０ｐ 第１偏光
７１０ｓ 第２偏光
７１２ ＬＥＤ素子
７１２ｐ３ ｎ型半導体層
７１４ 保護層
７１５ 波長変換部材
７１６ カラーフィルタ
７１６Ａ 光散乱部材
７４０ 反射型偏光素子
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画像
ＩＭ１１ 実像
ＩＭ１２ 虚像
ＩＭ２ 第２画像
ＩＭ２２ 虚像
Ｌ 主光線
Ｌ１、Ｌ２ 光
Ｐ 位置
Ｐ１ 第１平面
Ｐ２ 第２平面
Ｒ１ 第１領域
Ｒ２ 第２領域
ａ１、ａ２ 点
θ 角度
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図7D】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】