(57)【要約】【課題】小型でかつ低コストで製造可能な、ＨＵＤシステムおよびＨＵＤ用光源装置を提供する。【解決手段】ヘッドアップディスプレイ装置は、投射される映像光を生成する映像表示装置と、前記映像表示装置からの映像光に所定の補正を行う光学系と、前記光学系により補正された映像光を反射してフロントガラス、または、コンバイナ上に投射する凹面ミラーと、を備えており、前記映像表示装置は、固体光源、前記固体光源からの光を略平行光に変換するコリメート光学系、前記コリメート光学系で作製された光束の方向を偏向すると同時に光束幅を広げる光学部材で構成される照明光学系と表示装置からなり、かつ、前記凹面ミラーの光学軸上において、前記光学系を挟んで対向して配置される構成からなる。【選択図】図２
2018025600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のフロントガラス、または、その直前に設けられたコンバイナ上に映像光を投射し、その反射光により得られる虚像によって画像を運転者に提供するヘッドアップディスプレイ装置であって、
投射される映像光を生成する映像表示装置と、
前記映像表示装置からの映像光に所定の補正を行う光学系と、
前記光学系により補正された映像光を反射して前記フロントガラス、または、前記コンバイナ上に投射する凹面ミラーと、を備えており、
前記映像表示装置は、固体光源、前記固体光源からの光を略平行光に変換するコリメート光学系、前記コリメート光学系で作製された光束の方向を偏向すると同時に光束幅を広げる光学部材からなる照明光学系と表示装置からなり、かつ、前記凹面ミラーの光学軸上において、前記光学系を挟んで、対向して配置されている、ヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
前記表示装置は液晶を用いた表示装置であり、かつ前記照明光学系は、前記表示装置の透過率が高くなる方向の偏光照明を行う構成である、ヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項３】
車両のフロントガラス、または、その直前に設けられたコンバイナ上に映像光を投射し、その反射光により得られる虚像によって画像を運転者に提供するヘッドアップディスプレイ装置において使用される映像表示装置であって、少なくとも、
固体光源と、
前記固体光源から出射された光を略平行光に変換するコリメート光学系と、
前記コリメート光学系から出射した光を入射して所定の方向へ出射する導光体と、
前記導光体の出射面に設けられた液晶表示素子と、を備えており、
前記導光体は、入射光を、その光軸とは異なる所望の光軸方向へ出射し、かつ、その内部を伝搬する光の強度を所望の分布にするように構成されている、映像表示装置。
【請求項４】
請求項３に記載の映像表示装置において、
前記導光体は、光を入射する入射部、入射した光を反射する反射部、前記反射部で反射した光を出射する出射部を有しており、前記反射部は、入射した光を反射する複数の反射面と前記複数の反射面間を連接する複数の連接面からなり、かつ、前記入射部は、前記反射部の反射面に入射する光の入射角がより大きくなる方向に、光を偏向させる構造を有している、映像表示装置。
【請求項５】
請求項４に記載の映像表示装置において、
前記コリメート光学系と前記導光体の間に、散乱体を具備しており、
前記反射部の前記連接面は、入射光に対して、前記散乱体の半値角の範囲で影になる角度に傾斜している、映像表示装置。
【請求項６】
請求項４に記載の映像表示装置において、
前記導光体の入射面の偏向構造は、入射光に対して斜めに配置した斜面である、映像表示装置。
【請求項７】
請求項６に記載の映像表示装置において、
前記斜めに配置した斜面は、少なくとも一部が曲面である、映像表示装置。
【請求項８】
請求項５に記載の映像表示装置において、
前記導光体の反射部に形成された反射面の仰角は、場所により異なり、かつ隣接する前記反射面と前記連接面の相対角度は、９０度以上である、映像表示装置。
【請求項９】
請求項８に記載の映像表示装置において、
隣接する前記反射面と前記連接面の相対角度は、場所によらず一定値である、映像表示装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の映像表示装置において、
前記連接面の仰角の絶対値は、場所によらず一定値である、映像表示装置。
【請求項１１】
請求項８に記載の映像表示装置において、
前記反射部の複数の反射面の出射方向に対して法線方向に投影した斜面の長さＬｒと、前記反射面に連接する連接面の出射方向に対して法線方向に投影した斜面の長さＬｃとの比率Ｌｒ／Ｌｃは、場所により異なる、映像表示装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の映像表示装置において、
前記比率Ｌｒ／Ｌｃは、反射部中央近傍に最小となる、映像表示装置。
【請求項１３】
請求項１１に記載の映像表示装置において、
前記比率Ｌｒ／Ｌｃを部分的に低くするより、導光体からの出射光を部分的に少なくするか遮断する構成にした、映像表示装置。
【請求項１４】
請求項１１に記載の映像表示装置において、
前記長さの和Ｌｒ＋Ｌｃは、ほぼ一定である、映像表示装置。
【請求項１５】
請求項１１に記載の映像表示装置において、
前記長さの和Ｌｒ＋Ｌｃは、０．６ｍｍ以下であり、かつ、０．２ｍｍ以上である、映像表示装置。
【請求項１６】
請求項３に記載の映像表示装置において、
前記導光体は、偏光変換素子により構成されている、映像表示装置。
【請求項１７】
請求項３に記載の映像表示装置において、
前記コリメート光学系は、前記固体光源の光の出射面側に配置されると共に、その外周を放物面により形成し、かつ、その中心部にレンズ面を形成した透光性の部材からなるコリメータを備えている、映像表示装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の映像表示装置において、
前記コリメート光学系は、更に、前記コリメータの出射面側に設けられた矩形状の合成拡散ブロックを備えている、映像表示装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の映像表示装置において、
前記コリメート光学系の前記合成拡散ブロックの出射面には、光を拡散するテクスチャー構造が形成されている、映像表示装置。
【請求項２０】
請求項１８に記載の映像表示装置において、
前記コリメート光学系の前記合成拡散ブロックの出射面には、前記コリメータの中心軸に合わせ同心円状のテクスチャー構造が形成されている、映像表示装置。
【請求項２１】
請求項１７に記載の映像表示装置において、
前記コリメータと導光体の間に、シリンドリカル凸状の配向制御板を配置した、映像表示装置。
【請求項２２】
請求項１７に記載の映像表示装置において、
前記固体光源および前記コリメータを横方向に複数配置すると共に、縦方向に複数配置し、その配置方法が整列配置であり、表示する映像に応じて、それぞれ固体光源の出力を制御するローカルディミングを行う、映像表示装置。
【請求項２３】
請求項１７に記載の映像表示装置において、
前記コリメート光学系と前記導光体間に偏光変換素子を配置した構成となっている、映像表示装置。
【請求項２４】
請求項２２に記載の映像表示装置において、
前記コリメータの出射面の少なくとも一部は凹面になっている、映像表示装置。
【請求項２５】
請求項２３に記載の映像表示装置において、
前記固体光源および前記コリメータを横方向に複数配置すると共に、縦方向に複数配置し、その配置方法が整列配置している、映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のフロントガラスやその直前に設けられた透明または半透明な板状の表示部材であるコンバイナ上に画像を投影して虚像により運転者に情報を表示するヘッドアップディスプレイ（Ｈｅａｄ  Ｕｐ  Ｄｉｓｐｌａｙ：以下、「ＨＵＤ」）装置の技術に関し、特に、ＨＵＤ装置において面状の映像光を発生する光源モジュールとして利用可能な小型で高効率の映像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＨＵＤ装置においては、虚像を発生するため車両のフロントガラスやコンバイナ上に投影される画像光を生成するための映像表示装置は、一般には、車両のダッシュボードと言う狭小な空間内に組み込まれることから、小型で、かつ、高効率の装置が望まれている。
【０００３】
なお、かかるＨＵＤに関連する技術として、例えば、特開２０１５−９０４４２号公報（特許文献１）には、画像を表示するデバイスと、表示デバイスに表示された画像を投射する投射光学系とを備え、観察者の視点領域全域で画面歪みを小さくすると共に小型化を実現する表示装置が記載されている。なお、この従来技術では、投射光学系は、表示デバイスから観察者の光路の順に、第１ミラーと第２ミラーを有する。そして、第１ミラーにおける画像長軸方向の入射角と、第１ミラーにおける画像短軸方向の入射角、および表示デバイスの画像表示面と第１ミラーとの間隔と、観察者によって視認される虚像の水平方向の幅との関係が、所定の関係性を満たすように構成することで、ＨＵＤ装置の小型化を実現する旨が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−９０４４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、固体光源であるＬＥＤの発光効率の向上に伴い、発光源としてＬＥＤを用いることが有効である。しかしながら、ＬＥＤおよびその光を略平行光に変換するＬＥＤコリメータを用いた、上述した従来技術（特許文献１）に開示された光学系の形状では、装置の小型化やモジュール化において未だ不十分なものであった。
【０００６】
そこで、本発明は、ＨＵＤ装置を構成する面状の映像光を発生する光源モジュールとして好適に利用可能な、小型かつ高効率の映像表示装置を提供し、更には、それを利用して、車両のダッシュボードと言う狭小な空間内への組み込みやメンテナンスにも適したＨＵＤ装置を提供することをその目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するための一実施の態様として、本発明によれば、車両のフロントガラス、または、その直前に設けられたコンバイナ上に映像光を投射し、その反射光により得られる虚像によって画像を運転者に提供するヘッドアップディスプレイ装置であって、投射される映像光を生成する映像表示装置と、前記映像表示装置からの映像光に所定の補正を行う光学系と、前記光学系により補正された映像光を反射して前記フロントガラス、または、前記コンバイナ上に投射する凹面ミラーと、を備えており、前記映像表示装置は、固体光源、前記固体光源からの光を略平行光に変換するコリメート光学系、前記コリメート光学系で作製された光束の方向を偏向すると同時に光束幅を広げる光学部材で構成される照明光学系と表示装置からなり、かつ、前記凹面ミラーの光学軸上において、前記光学系を挟んで、対向して配置される構成からなるヘッドアップディスプレイ装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、小型で高効率であり、かつ、低コストで製造可能な映像表示装置が実現されると共に、当該映像表示装置を利用することによって、ダッシュボードのような狭小な空間内への取り付けやメンテナンスも容易に可能なＨＵＤ装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例１に係るヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置の全体概観を示す図である。
【図２】実施例１に係るＨＵＤ装置における映像表示装置の概観とその内部構成を示す図である。
【図３】実施例１に係る映像表示装置における光源装置の概観を示す図である。
【図４】実施例１に係る映像表示装置における光源装置の内部構成を説明する図である。
【図５】実施例１に係る映像表示装置におけるコリメータの詳細を説明する図である。
【図６】実施例１に係る映像表示装置における導光体の詳細形状を示す斜視図、断面図、断面拡大図である。
【図７】実施例１に係る映像表示装置における内部光学系の動作を示す図である。
【図８】実施例１に係る映像表示装置における導光体の詳細について説明する図である。
【図９】実施例１に係る映像表示装置における導光体を説明するための比較例を示す図である。
【図１０】実施例１の変形例である映像表示装置における導光体の詳細形状を示す図である。
【図１１】実施例１の変形例である映像表示装置における導光体の詳細形状を示す図である。
【図１２】実施例１に係る映像表示装置の光学系の構成部品である導光体を成形するために用いる金型の加工方法を説明する図である。
【図１３】実施例１の変形例である映像表示装置における導光体の詳細形状を示す図である。
【図１４】図１３に示す映像表示装置における導光体の表面粗さ空間周波数分布を示す特性図である。
【図１５】図１３に示す映像表示装置における導光体表面の光散乱を模式的に示す図である。
【図１６】実施例１の変形例である映像表示装置における導光体表面の形状を示す平面図である。
【図１７】光源装置におけるコリメータや合成拡散ブロックの詳細について説明する図である。
【図１８】光源装置における合成拡散ブロックの詳細について説明する一部拡大断面図である。
【図１９】実施例１の変形例である映像表示装置の構成を示す図である。
【図２０】実施例１の変形例である映像表示装置の構成を示す図である。
【図２１】本発明の他の実施例に係る映像表示装置の全体概観を示す図である。
【図２２】本発明の他の実施例に係る映像表示装置の光学系の内部構成の概観を示す図である。
【図２３】本発明の他の実施例に係る映像表示装置の全体概観を示す図である。
【図２４】本発明の実施例２に係る映像表示装置の光学系の構造の一例を示す図である。
【図２５】実施例２に係る映像表示装置の光学系を説明する図である。
【図２６】実施例２に係る映像表示装置における導光体の詳細について説明する上面および側面図である。
【図２７】実施例２に係る映像表示装置の光学系の構成部品であるＬＥＤコリメータと偏光変換プリズムの構造の一例を示す図である。
【図２８】実施例２の変形例である映像表示装置における導光体の詳細について説明する上面および側面図である。
【図２９】実施例２の変形例である映像表示装置における導光体の詳細について説明する上面および側面図である。
【図３０】実施例２の変形例である映像表示装置における導光体の詳細について説明する上面および側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実施例を説明するための全図において、同一部には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。一方で、ある図において符号を付して説明した部位について、他の図の説明の際に再度の図示はしないが同一の符号を付して言及する場合がある。
【００１１】
図１（ａ）は、本発明の実施例に係る映像表示装置を利用したヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置の動作概念の例について概要を示した図である。本発明の実施例に係るＨＵＤ装置１では、その筐体内に配置された映像表示装置３０によって出射された映像光を、補正レンズ等の光学系４３を介して凹面ミラー４１により反射させ、車両２のウィンドシールド３またはその直前に設けられたコンバイナ（図示せず）に投射する。このウィンドシールド３により反射された映像光は、図１（ａ）に示すように、運転者５の視点に入射する。これにより、運転者５は、ウィンドシールド３に投射されて反射された映像光を見ることで、その前方に映像を虚像として視認する。
【００１２】
なお、かかるＨＵＤ装置１では、特に、その映像表示装置３０は、一般的に、図１（ｂ）にも示すような内部構成を有しており、ここでは、映像表示装置３０がプロジェクタである場合を示しており、映像表示装置３０は、例えば、光源３０１、照明光学系３０２、および表示素子３０３などの各部を有する。より詳細には、光源３０１で発生した照明光は、照明光学系３０２によって集光・均一化されて表示素子３０３に照射する。この光は、投射される映像をその表示面に形成して投射光を生成する素子である表示素子３０３を含んでいる。
【００１３】
上記の映像表示装置３０から出射した光は、更に、表示距離調整機構４００やミラー駆動部５００を介して車両２のウィンドシールド３に投射されることは、当業者であれば明らかであろう。また、凹面ミラー４１の角度を調整することで、映像をウィンドシールド３に投射する位置を調整することにより、運転者５が見る虚像の表示位置を上下方向に調整可能としても良い。なお、虚像として表示する内容は特に限定されず、例えば、車両情報やナビゲーション情報、図示しないカメラ映像（監視カメラやアラウンドビュアー等）で撮影した前方の風景の映像などを適宜表示することができる。
【００１４】
図２（ａ）は、ＨＵＤ装置１の外観を示す斜視図であり、図２（ｂ）は、その各部品を分解した状態で示した展開斜視図である。これらの図からも明らかなように、ＨＵＤ装置１を構成する映像表示装置３０は、一般的に、その筐体である外装ケース５５の内部に、上述した映像表示装置３０、凹面ミラー４１および歪み補正レンズ４３と共に収納されている。そして、外装ケース５５の上面には、映像光がウィンドシールドに向かって投射される開口部が形成されており、当該開口部は防眩板５４（グレアトラップ）によって覆われている。また、図２の符号４２は、上記凹面ミラー４１の位置を調整するための電動モータ等により構成される凹面ミラー駆動部を示している。
【００１５】
続いて、上述したＨＵＤ装置１を構成する映像表示装置３０について、図３を用いて以下に詳細に説明する。映像表示装置３０は、例えば、プラスチックなどにより形成された光源装置ケース１１の内部に、後にも詳述するＬＥＤ、コリメータ、合成拡散ブロック、導光体等を収納して構成されている。その上面には、液晶表示素子５０（図１の表示素子３０３に対応）が取り付けられており、その１つの側面には、半導体光源であるＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）素子やその制御回路を実装したＬＥＤ基板１２が取り付けられている。更に、当該ＬＥＤ基板１２の外側面には、上記ＬＥＤ素子および制御回路で発生する熱を冷却するためのヒートシンク１３が取り付けられている。
【００１６】
なお、以上の説明からも明らかなように、ＨＵＤ装置が車両のダッシュボードと言う狭小な空間内へ組み込まれるという事情から、ＨＵＤ装置１内における映像表示装置３０に対しては、特に、モジュール化して好適に利用可能であり、小型でかつ高効率であることが求められることが明らかであろう。
（実施例１）
【００１７】
図３は、本発明の実施例１に係るＨＵＤ装置を構成する映像表示装置の概観を示す展開斜視図である。図３からも明らかなように、映像表示装置（本体）３０は、例えば、プラスチックなどにより形成され、その内部に、後にも詳述するＬＥＤ、コリメータ、合成拡散ブロック、導光体等を収納してなる光源装置ケース１１から構成されている。また、その上面には、液晶表示素子５０が取り付けられており、更に、その１つの側面には、固体光源である半導体ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）素子やその制御回路を実装したＬＥＤ基板１２が取り付けられていると共に、当該ＬＥＤ基板１２の外側面には、上記ＬＥＤ素子および制御回路で発生する熱を冷却するためのヒートシンク１３が取り付けられている。
【００１８】
更に、光源装置ケース１１の上面に取り付けられた液晶表示素子５０は、液晶表示パネルフレーム５１と、当該フレームに取り付けられた液晶表示パネル５２と、更に、当該パネルに電気的に接続されたＦＰＣ（フレキシブル配線基板）５３とから構成されている。即ち、液晶表示パネル５２は、後にも詳細に説明するが、固定光源であるＬＥＤ素子と共に、ＨＵＤ装置を構成する制御回路（ここでは図示せず）からの制御信号によって、その上に表示される映像光などが制御される。
【００１９】
図４には、上記映像表示装置３０の内部構成の一部である、即ち、光源装置ケース１１内に収納されている光学系の構成を示す。即ち、光源を構成する複数（本例では、４個）のＬＥＤ１４ａ、１４ｂ（ここでは、２個のみを示す）が、ＬＥＤコリメータ１５に対して所定の位置に取り付けられている。
【００２０】
＜ＬＥＤコリメータ＞
なお、このＬＥＤコリメータ１５は、各々、例えば、アクリル等の透光性の樹脂により形成されており、図５にも示すように、略放物断線を回転して得られる円錐凸形状の外周面１５１を有すると共に、その頂部には、中央部に凸部（即ち、凸レンズ面）１５２を形成した凹部１５３を有する。また、その平面部の中央部には、外側に突出した凸レンズ面（あるいは、内側に凹んだ凹レンズ面でも良い）１５４を有している。他方、ＬＥＤ１４ａ、１４ｂは、その回路基板である、いわゆる、ＬＥＤ基板１２の表面上の所定の位置に、それぞれ配置されている。なお、ＬＥＤコリメータ１５の円錐形状の外周面を形成する放物面は、ＬＥＤ１４ａから周辺方向に出射する光をその内部で全反射することが可能な角度の範囲内において設定され、あるいは、反射面が形成されている。なお、ＬＥＤコリメータを形成する材料は、前記アクリルに限定されるものではなく、透明な材料であれば良く、特にＬＥＤのパワーが大きい場合は、より耐熱性の高い、ポリカーボネートやシクロオレフィン系ポリマーや、シリコーン系ポリマー材料、ガラス等が好ましい。
【００２１】
上記のＬＥＤ基板１２は、ＬＥＤコリメータ１５に対して、その表面上のＬＥＤ１４ａ、１４ｂが、図５にも示すように、それぞれその凹部１５３の中央部に位置するように配置されて固定される。かかる構成により、上述したＬＥＤコリメータ１５によれば、ＬＥＤ１４ａから放射される光のうち、特に、その中央部分から上方（図５の右方向）に向かって放射される光は、ＬＥＤコリメータ１５の外形を形成する２つの凸レンズ面１５２、１５４により集光されて平行光となり、また、その他の部分から周辺方向に向かって放射される光は、ＬＥＤコリメータ１５の円錐形状の外周面を形成する放物面によって反射され、同様に、集光されて平行光となる。換言すれば、その中央部に凸レンズを構成すると共に、その周辺部に放物面を形成したＬＥＤコリメータ１５によれば、ＬＥＤ１４ａにより発生された光のほぼ全てを平行光に近い光線として取り出すことが可能となり、発生した光の利用効率を向上することが可能となる。
【００２２】
なお、当該ＬＥＤコリメータ１５の光の出射側には、矩形状の合成拡散ブロック１６が設けられている。即ち、ＬＥＤ１４ａまたは１４ｂから射出された光は、ＬＥＤコリメータ１５の働きにより平行光となって合成拡散ブロック１６へ入射する。
【００２３】
ここで、再び図４に戻り、更に、上記合成拡散ブロック１６の出射面側には、第１の拡散板１８ａを介して、断面略三角形の導光体１７が設けられており、その上面には、第２の拡散板１８ｂが取り付けられている。これにより、上記ＬＥＤコリメータ１５の水平光は、当該導光体１７の働きにより図４の上方に反射されると共に、水平光の縦方向の光束幅は、当該導光体１７の働きにより、広げられて、上記液晶表示素子５０の入射面に導かれる。この導光体の働きにより、薄型、小型の映像表示装置が実現できる。なお、その際、上記第１および第２の拡散板１８ａ、１８ｂによって、その強度が均一化される。
【００２４】
＜導光体の詳細構造＞
続いて、上記光源装置を構成する導光体１７の詳細について、以下に、図６を参照しながら説明する。なお、図６（ａ）は、当該導光体１７の全体を示す斜視図を、図６（ｂ）はその断面を、そして、図６（ｃ）および図６（ｄ）は、断面の詳細を示す一部拡大断面図である。
【００２５】
導光体１７は、例えば、アクリル等の透光性の樹脂により断面略三角形（図６（ｂ）参照）に形成された部材であり、そして、図６（ａ）からも明らかなように、上記合成拡散ブロック１６の出射面に第１の拡散板１８ａを介して対向する導光体光入射部（面）１７１と、斜面を形成する導光体光反射部（面）１７２と、第２の拡散板１８ｂを介して上記液晶表示素子５０の液晶表示パネル５２と対向する導光体光出射部（面）１７３とを備えている。
【００２６】
この導光体１７の導光体光反射部（面）１７２には、その一部拡大図である図６（ｃ）および図６（ｄ）に示すように、多数の反射面１７２ａと連接面１７２ｂとが交互に鋸歯状に形成されている。そして、反射面１７２ａ（図６では右上がりの線分）は、図６において一点鎖線で示す水平面に対してαｎ（ｎ：自然数であり、本例では、例えば、１〜１３０である）を形成しており、その一例として、ここでは、αｎを４３度以下（但し、０度以上）に設定している。
【００２７】
他方、連接面１７２ｂ（図６では右下がりの線分）は、水平面に対してβｎ（ｎ：自然数であり、本例では、例えば、１〜１３０である）を形成している。即ち、反射部の連接面１７２ｂは、入射光に対して、後に述べる散乱体の半値角の範囲で影になる角度に傾斜されている。後にも詳述するが、α１、α２、α３、α４・・・は反射面仰角を形成し、β１、β２、β３、β４・・・は反射面と連接面との相対角度を形成しており、その一例として、９０度以上（但し、１８０度以下）に設定されている。なお、本例では、β１＝β２＝β３＝β４＝・・・＝β２０＝・・・β１３０である。
【００２８】
図７および図８には、説明のために、導光体１７に対して反射面１７２ａと連接面１７２ｂの大きさを相対的に大きくした模式図を示す。導光体１７の導光体光入射部（面）１７１では、主たる光線が、反射面１７２ａに対して入射角が大きくなる方向にδだけ偏向されている（図８（ｂ）参照）。即ち、導光体光入射部（面）１７１は、光源側に傾斜した湾曲の凸形状に形成されている。これによれば、合成拡散ブロック１６の出射面からの平行光は、第１の拡散板１８ａを介して拡散されて入射し、図８（ｂ）からも明らかなように、導光体光入射部（面）１７１により上方に僅かに屈曲（偏向）しながら導光体光反射部（面）１７２に達する（図９の比較例を参照）。
【００２９】
なお、この導光体光反射部（面）１７２には、多数の反射面１７２ａと連接面１７２ｂとが交互に鋸歯状に形成されており、拡散光は、各々の反射面１７２ａ上で全反射されて上方に向かい、更には、導光体光出射部（面）１７３や第２の拡散板１８ｂを介して、平行な拡散光として液晶表示パネル５２へ入射する。そのため、反射面仰角α１、α２、α３、α４・・・は、各々の反射面１７２ａが前記拡散光に対して臨界角以上の角度となるように設定されており、他方、反射面１７２ａと連接面１７２ｂとの相対角度β１、β２、β３、β４・・・は、上述したように一定の角度、その理由は後にも述べるが、より好ましくは、９０度以上の角度（βｎ≧９０°）に設定されている。
【００３０】
上述した構成により、各反射面１７２ａが前記拡散光に対して常に臨界角以上の角度となるような構成になっているので、導光体光反射部（面）１７２に金属等の反射膜を形成しなくても、全反射が可能となり、低コストの映像表示装置３０を実現できる。一方、比較例となる図９に示したように、導光体１７の導光体入射部で、主たる光線の屈曲（偏光）が無い場合は、拡散光の一部が反射面１７２ａに対して、臨界角以下になってしまい、十分な反射率が確保できないので、特性の良い（明るい）光源装置、即ち、映像表示装置が実現できない。
【００３１】
また、反射面仰角α１、α２、α３、α４・・・は、導光体光反射部（面）１７２の下部から上部に移動するに従って僅かに増加する値となっている。これは、液晶表示素子５０の液晶表示パネル５２を透過した光はある程度の発散角を有しているため、特に液晶表示パネル５２の周辺部を透過した光の一部が、下流に配置されたミラーの周縁でけられる、いわゆる周辺減光の発生を防止する目的で、図７の光線Ｌ３０に示すように、周辺部の光線がやや中心軸方向に偏向された構成を実現するためである。
【００３２】
上記でも述べたように、β１＝β２＝β３＝β４・・・βｎ≧９０°としたが、これは、図１２にも示すように、導光体１７を射出成形で作製するための金型４０の加工において、底面と側面の相対角度がβのエンドミルによって、反射面１７２ａと連接面１７２ｂとが、同時に、加工できるためである。また、反射面１７２ａと連接面１７２ｂに対し、相対的に太い工具で加工が可能であることから、加工時間が大幅に短縮でき加工費の大幅な低減が可能となる。また、反射面１７２ａと連接面１７２ｂとの境界エッジが精度良く加工でき、導光体１７の導光特性の向上を図ることができる。
【００３３】
また、図７のＬｒ１、Ｌｒ２、Ｌｒ３、Ｌｒ４・・・は反射面１７２ａの水平面に対する投影長さを、そして、Ｌｃ１、Ｌｃ２、Ｌｃ３、Ｌｃ４・・・は、連接面１７２ｂの水平面に対する投影長さをそれぞれ表しており、Ｌｒ／Ｌｃ、即ち反射面１７２ａと連接面１７２ｂとの比率は、場所により変更可能な構成とした。導光体１７に入射する主たる光線Ｌ３０の強度分布は、必ずしも液晶表示パネル入射面で望まれる強度分布と一致しない。そこで、反射面１７２ａと連接面１７２ｂとの比率Ｌｒ／Ｌｃにより、強度分布を調整する構成を採用した。なお、この比率を高めるほど、その部分の反射光の平均的な強度を高めることができる。一般的に、導光体に入射する光線Ｌ３０は、中央部が強くなりがちなので、それを補正するのに、前記比率Ｌｒ／Ｌｃは、場所により異なる構成とし、特に、中央部が小さくなるようにした。前記比率Ｌｒ／Ｌｃが場所により異なる構成および前述した反射面仰角α１、α２、α３、α４・・・が場所により異なる構成であるため、導光体光反射部（面）１７２の概形状を表す包絡線１７２ｃは、図７に示すように曲線形状を示す。
【００３４】
更に、Ｌｒ１＋Ｌｃ１＝Ｌｒ２＋Ｌｃ２＝Ｌｒ３＋Ｌｃ３＝Ｌｒ４＋Ｌｃ４・・・＝Ｌｒ＋Ｌｃ≦０．６ｍｍとした。かかる構成を採用することによれば、導光体１７の導光体光出射部（面）１７３から見た反射面の繰り返しピッチを同一とすることができる。また、そのピッチは、０．６ｍｍ以下であることから、拡散板１８ａ、１８ｂの作用・効果と相まって、液晶表示パネル５２越しで見た場合、個々の出射面が分離せず、連続面として見えることから、液晶表示パネル５２越しの空間輝度の均一化が図れ、もって、表示特性が向上する。即ち、本構成により、液晶表示パネル５２上での入射光強度分布を均一化することが可能となる。他方、Ｌｒ＋Ｌｃの値が０．２ｍｍより小さいと、加工時間がかかるばかりではなく、各反射面１７２ａを精度良く加工するのが困難となるので０．２ｍｍ以上が望ましい。
【００３５】
上述した導光体１７の導光体光反射部（面）１７２の形状によれば、主たる光の全反射条件を満たすことができ、導光体光反射部（面）１７２にアルミ等の反射膜を設ける必要がなく、光を効率的に反射することが可能となり、製造コストの上昇を伴うアルミニウム薄膜の蒸着作業なども必要なく、より低コストで、明るい光源が実現できる。また、各相対角βは、連接面１７２ｂが主たる光線Ｌ３０が合成拡散ブロック１６および拡散板１８ａで拡散した光に対して影になるような角度に設定した。これにより、連接面１７２ｂへの不要な光の入射を抑制することで、不要な光の反射を低減でき、特性が良好な映像表示装置を実現することが可能となる。
【００３６】
また、上述した導光体１７によれば、特に、反射面仰角α１、α２、α３、α４・・・、前記反射面と連接面の比率Ｌｒ／Ｌｃを適宜設定することにより、光軸方向における導光体光出射部（面）１７３の長さを自由に変更することができることから、導光体光入射部（面）１７１に対して、導光体光出射部（面）１７３の大きさ（面サイズ）を、上記液晶表示パネル５２などの装置に対して適合した、適宜、必要な大きさ（面サイズ）に変更可能な映像表示装置を実現することが可能となる。このことは、また、光源を構成するＬＥＤ１４ａ、１４ｂの配置形状に依存することなく、導光体光出射部（面）１７３を所望の形状にすることが可能となることにより、所望の形状の面状の発光源が得られることとなる。更には、本構成により液晶表示パネル５２の大きさに対して、ＬＥＤコリメータ１５や合成拡散ブロック１６の厚みを薄くすることができるので装置全体の小型化にも有利であろう。
【００３７】
また、上述した導光体１７によれば、図１０にも示すように、導光体光反射部（面）１７２を構成する連接面１７２ｂを適宜設定する（この例では、その中央部の一部の反射面１７２ａでは光が反射しないようにする）ことによれば、導光体１７の導光体光出射部（面）１７３において、反射面１７２ａと連接面１７２ｂの比率Ｌｒ／Ｌｃを場所によって大きく変更することも可能となる。これにより、図１０の例では、導光体１７の導光体光出射部（面）１７３から出射される光は、光軸の方向において左右に分けられている様子が示される。かかる構成は、例えば、ＨＵＤ装置からの照明光をロス無く上下または左右に分離する場合等において好適であろう。また、前記比率Ｌｒ／Ｌｃを適宜調整することにより、部分的に反射光を強くしまたは弱くすることも可能となる。
【００３８】
加えて、図１１にも示すように、上述したＬＥＤ１４ａ、１４ｂや導光体１７等を含む光源装置を、複数個（本例では、２個）、同一面内で互いに対向するように組み合わせることによれば、更に、より多くの種類の面サイズと光量の導光体光出射部（面）１７３を備えた映像表示装置を実現することが可能となる。
【００３９】
ここで、液晶表示パネルに入射する主たる光線の傾きは、一般的には、垂直に近い方が望ましいが、しかしながら、液晶表示パネルの特性によっては、図１０に示したように、角度ηだけ傾けることも可能である。即ち、市販されている液晶パネルの中には、入射角を５〜１０°程度傾けた方が、特性が良いものがあるが、その場合には、上記ηをその特性に応じて５°〜１０°とすることが望ましい。
【００４０】
また、パネルをη傾ける代わりに、反射面１７２ａの角度を調整することにより、液晶パネルへの主たる光線の傾きを傾けることも可能である。更に、前記光線の傾きを導光体の側面方向に傾ける必要がある場合には、以下にも詳述する合成拡散ブロック１６の出射面に形成された三角形状のテクスチャー１６１の斜面傾きを左右非対称にするか、反射面１７２ａ、連接面１７２ｂで構成されるテクスチャーの形成方向を変更することにより、実現可能であろう。
【００４１】
加えて、上述した導光体１７では、図１３にも示すように、その入射面と出射面に、それぞれ、以下の機能性散乱面１７５を付与（形成）することにより、上記図６にも示した拡散板１８ａ、１８ｂを省略することも可能である。この構成を採用することにより、拡散板１８ａ、１８ｂが不要となり、映像表示装置の低コストが実現できる。
【００４２】
この機能性散乱面は、空間周波数の高い成分（細かい成分）の面粗さを低減することにより、不要な発散構成分の低減を図るものである。図１４（ｂ）に通常の散乱面の面粗さ空間周波数成分を、図１４（ａ）により好ましい散乱特性を有する散乱面の面粗さ空間周波数成分を示す。通常の散乱面の面粗さ空間周波数分布は、図１４に示すように、空間周波数の逆数（１／ｆ）に沿った分布を示す。それに対して、より好ましい面粗さの空間周波数分布は、空間周波数１０／ｍｍ以下の低周波および１００／ｍｍ以上の高周波領域で、低い値となっている。面粗さ空間周波数の低周波成分が少なく、中周波成分が適度にあるので、散乱むらが少ない光源が実現できる。また、面粗さ空間周波数の高周波成分が少ないので、散乱光の散乱角が大きくならず、図１５（ａ）に示すように、その面で散乱される光の方位を光源として利用可能な方向に限定することができ、明るくかつ均一な輝度分布を有する光源が実現できる。それに対して通常の散乱面は、図１５（ｂ）に示すように、光源として利用可能な方向外にも光が散乱されるので、明るい光源を実現できない。
【００４３】
図１６は、導光体１７の入射面または出射面に形成した上述したテクスチャー１６１の具体例を示す一部拡大図である。この模式図では、その反射面（または出射面）と連接面の境界が直線状に配置・形成された一例を図１６（ａ）に、そして、図１６（ｂ）には、例えば、光源であるＬＥＤ１４ａ、１４ｂが互いに離隔されて分散されて配置されている等、その必要性に応じて、曲線状に配置・形成された他の例をそれぞれ示している。
【００４４】
即ち、上述した機能性散乱面を採用することによれば、導光体１７の入射面と出射面での光の入射・出射の制御自由度が増加することとなり、光源装置からの光の輝度むらを低減し、その下流側に配置される光学系の装置（本例では、液晶表示素子５０）の特性に応じたきめ細かい制御が可能となり、更には、装置の低コスト化に有利であろう。
【００４５】
＜合成拡散ブロックの詳細＞
続いて、映像表示装置３０の他の構成要素である、合成拡散ブロック１６について、図１７および図１８を参照しながら説明する。なお、図１７は、上記ＬＥＤコリメータ１５と一体化された合成拡散ブロック１６を示しており、図１８（ａ）および図１８（ｂ）は、合成拡散ブロック１６の一部拡大断面を示している。
【００４６】
図１８（ａ）からも明らかなように、アクリル等の透光性の樹脂により角柱状に形成された合成拡散ブロック１６の出射面には、多数の断面略三角形状のテクスチャー１６１が形成されており、当該テクスチャー１６１の働きにより、ＬＥＤコリメータ１５から出射する光が、上記導光体１７の導光体光入射部（面）１７１の図示紙面の鉛直方向に拡散される。そして、上記略三角形状のテクスチャー１６１と拡散板１８ａ、１８ｂの相互作用により、ＬＥＤコリメータ１５が離散的に配置されていても、導光体１７の導光体光出射部（面）１７３から出射する光の個強度分布を均一化することが可能となる。
【００４７】
特に、上述したテクスチャー１６１によれば、拡散方向を導光体側面方向に限定すること、更には、側面方向の拡散性の制御が可能となることから、上記第１および第２の拡散板１８ａ、１８ｂの等方拡散性を弱くすることが可能となり、その結果、光利用効率が向上し、特性の良い映像表示装置が実現できることとなる。なお、本例では、略三角形状のテクスチャー１６１の一例として、角度γ＝３０度、その形成ピッチａ＝０．５ｍｍとした例を示す。しかしながら、このテクスチャー１６１は、上記において図１３〜図１６に示した機能性散乱面を利用して良いことは、当業者にとって明らかであろう。なお拡散ブロックに形成したテクスチャーは、略三角形状に限定されるものではなく、例えば前記ＬＥＤコリメータ１５の離散配置に合わせ、各ＬＥＤコリメータの中心軸に合わせた同心円状の形状でも良い。
【００４８】
また、この合成拡散ブロック１６は、上述した角柱形状に代えて、図１９に示すように、三角柱の形状の、いわゆる、くさび形の屈折部材１６’とすることも可能である。これによれば、光源であるＬＥＤ１４ａ、１４ｂを含むＬＥＤコリメータ１５からの光を、所望の方向（図１９の上方）に屈折させることにより、導光体１７の平坦な入射面に対しても、所望の角度だけ傾斜して入射することが可能となる。これによれば、導光体１７の導光体光入射部（面）１７１を、上記図５〜図７に示すように、光源側に傾斜した湾曲の凸形状に形成することなく、その反射面１７２ａでの全反射を確保することが可能であることから、より製造しやすい構造となっている。
【００４９】
加えて、図２０にも示すように、上述した合成拡散ブロック１６を設けることなく、光源であるＬＥＤ１４ａ、１４ｂを含むＬＥＤコリメータ１５の配置角度を斜めにすることにより、反射面１７２ａでの全反射を確保して明るい光源を実現することも可能であろう。なお、ＬＥＤから出射した光線Ｌ３０は、導光体１７の導光体光入射部（面）１７１で屈折するので、ＬＥＤコリメータ１５の傾斜角度δ’は、導光体１７の内部における光の傾斜角度δとは必ずしも一致しない（δ’≠δ）ことから、留意が必要であろう。
【００５０】
以上にも詳述したように、本発明の実施例１に係る映像表示装置３０によれば、ＬＥＤ光源からの光の光利用効率やその均一な照明特性をより向上すると同時に、モジュール化された映像表示装置として、小型かつ低コストで製造することが可能となる。
【００５１】
＜その他の実施例＞
また、図２１および図２２には、本発明の他の実施例に係る映像表示装置３００の全体の外観斜視図とその内部構成が示されており、この他の実施例では、断面略台形状の合成拡散ブロック１６ｂを利用することにより、ＬＥＤが取り付けられる複数の円錐凸形状を有するＬＥＤコリメータ１５が、装置下方の傾斜した位置に取り付けられている。なお、図２１の符号１３ｂは、ＬＥＤ素子および制御回路で発生する熱を冷却するためのヒートシンクである。
【００５２】
更に、図２３は、本発明の更に他の実施例に係る映像表示装置３００の全体外観斜視図が示されており、この実施例では、詳細は示さないが、ＬＥＤ基板１２で発生した熱は伝熱プレート１３ｄを通じて装置下部に配置されたヒートシンク１３ｃで冷却する構造となっている。本構成により、全長の短い光源装置が実現できる。
（実施例２）
【００５３】
＜偏光機能を備えた光源装置＞
続いて、以下には、本発明の実施例２について、図２４〜図３０を参照しながら詳細に説明する。なお、この実施例２では、上記実施例１とは異なり、光源装置からの光を、Ｓ偏光またはＰ偏光の偏光として出射する映像表示装置であるが、しかしながら、モジュール化された小型で高効率の面状の光源として利用可能な映像表示装置を実現することは上記と同様である。
【００５４】
図２４〜図２６には、実施例２に係る映像表示装置の、特に、その特徴となる光学系の構成を示す。即ち、この実施例２では、上述した実施例１の構成において、光源を構成するＬＥＤ１４ａ、１４ｂの数を、一例として、実施例１の半分の２個で構成すると共に、各々のＬＥＤコリメータ１５と合成拡散ブロック１６との間には、偏光変換素子２１を設けている。なお、図中のその他の構成については、上記実施例１のそれと同様であり、同じ参照符号を付して示されており、ここでは、重複を避けるため、その詳細な説明は省略する。
【００５５】
また、これらの図の、特に、図２６（ａ）にも明らかなように、偏光変換素子２１が、図の紙面に垂直な方向に沿って伸びた断面が平行四辺形である柱状（以下、平行四辺形柱）の透光性部材と、断面が三角形である柱状（以下、三角形柱）の透光性部材とを組み合わせ、これをＬＥＤコリメータ１５からの平行光の光軸に対して直交する面に平行に（本例では、図の紙面上の垂直方向）、複数、アレイ状に配列して形成されている。更に、これらアレイ状に配列された隣接する透光性部材間の界面には、交互に、偏光ビームスプリッタ（以下、「ＰＢＳ」と省略する）膜２１１と反射膜２１２とが設けられている。また、偏光変換素子２１へ入射してＰＢＳ膜２１１を透過した光が出射する出射面には、１／２λ位相板２１３が備えられている。
【００５６】
このように、上記偏光変換素子２１は、ＬＥＤコリメータ１５からの平行光の光軸と平行四辺形柱の透光性部材の延伸方向とで形成される面（図の紙面上、垂直に伸びた垂直面）、いわゆる、平行光の光軸面に対して、対称に構成されており、また、その構成要素である透光性部材の平行四辺形柱や三角形柱の傾きは、当該光軸面に対して４５度となっている。そして、この偏光変換素子２１は、２個のＬＥＤコリメータ１５からの平行光に対して、図の垂直方向に２組に分かれた、それぞれの偏光変換素子を構成している。
【００５７】
以上のように構成された偏光変換素子２１によれば、図２６（ａ）からも明らかなように、例えば、ＬＥＤ１４ａから出射してＬＥＤコリメータ１５で平行光となった入射光のうち、Ｓ偏光波（図２６の記号（×）を参照）は、ＰＢＳ膜２１１により反射され、その後、更に、反射膜２１２により反射されて合成拡散ブロック１６の入射面に到る。他方、Ｐ偏光波（図２６の上下の矢印を参照）は、ＰＢＳ膜２１１を透過した後、１／２λ位相板２１３によりＳ偏光波となって、合成拡散ブロック１６の入射面に到ることとなる。
【００５８】
このように、偏光変換素子２１によれば、（複数の）ＬＥＤから出射してＬＥＤコリメータ１５により平行光となった光は、その全てがＳ偏光波となり、合成拡散ブロック１６の入射面に入射することとなる。その後、当該合成拡散ブロック１６の出射面から射出した光は、上記第１の拡散板１８ａを介して、既に上記に詳述した導光体１７に入射し、更に、当該導光体１７の働きにより図２６（ｂ）の上方に反射されて、上記液晶表示素子５０の入射面に導かれることは、上記実施例１における場合と同様である。なお、当該導光体１７の働きについては、上記でも既に詳述しており、ここではその重複を避けるため、その説明を省略する。
【００５９】
なお、図２７は、上述した２個のＬＥＤコリメータ１５を上記偏光変換素子２１に取り付けた様子を示す斜視図である。また、図２９は、偏光変換素子の出射面側に取り付けられる合成拡散ブロック１６の外観構成を示す図であり、更に、図３０は、上記合成拡散ブロック１６の詳細構造を示す側面図とその一部拡大断面図である。これらの図からも明らかなように、この実施例２においても、同様に、合成拡散ブロック１６の出射面には、多数の断面略三角形状のテクスチャー１６１が形成されている。しかしながら、その詳細については既に上述しており、ここでは省略する。加えて、この合成拡散ブロック１６においても、その表面に形成されるテクスチャー１６１として、上記図１３〜図１６にも示した機能性散乱面を利用することにより、同様の効果を達成しても良いことは、当業者にとって明らかであろう。
【００６０】
このように、上述した実施例２に係る映像表示装置によれば、液晶表示素子５０を構成する液晶表示パネル５２に入射する光を、上記の偏光変換素子２１によって所望の偏光波（本例では、Ｓ偏光波）にすることから、当該光の液晶表示パネルでの透過率を向上するなど、出射される映像光の偏光特性に基づいた効果を達成することが可能となることから、より少ない発光源（ＬＥＤ）によって、より小型でかつ高効率のモジュール化された映像表示装置を、より安価に実現することが可能となる。なお、上記では、偏光変換素子２１をＬＥＤコリメータ１５の後に取り付けるものとして説明したが、しかしながら、本発明はそれに限定されることなく、液晶表示素子に到る光路中に設けることによっても同様な同様の作用・効果が得られることは、当業者であれば明らかであろう。
【００６１】
図２８は、上述した映像表示装置において、光源を構成するＬＥＤ１４ａ、１４ｂ、１４ｃの数を３個で構成し、各々のＬＥＤコリメータ１５と合成拡散ブロック１６との間には、偏光変換素子２１を設けているが、しかしながら、配向制御板を構成する上記合成拡散ブロック１６の代わりに配向制御板１６ｃを配置した構成を示す。また、本構成では、ＬＥＤコリメータ１５の形状に対して、比較的大きなＬＥＤ１４を用いた構成を特色とする。それに合わせ、ＬＥＤコリメータ１５の光入射部１５５の形状は、他の実施例と比較して大きめの形状となっている。図２８（ａ）を用いて説明すると、ＬＥＤ１４ａから斜め方向に出射した光Ｌ３０１とＬ３０２は、ＬＥＤコリメータの光入射部１５５から入射しその側面１５６でやや収束光ぎみに反射され、ＬＥＤコリメータの出射面１５７に達する。ＬＥＤコリメータの出射面１５７の特に外周部は凹面形状になっているので、この部分で光Ｌ３０１，Ｌ３０２は屈折しほぼ平行に変換され、偏光変換素子の光入射部２１ｗに入射する。本構成を採用することにより、図２８（ａ）に示す様な偏光変換素子の光入射部２１ｗの幅が狭い場合でも効率よく偏光変換素子にＬＥＤからの光を入射させることができ、高効率の光源が実現できる。
【００６２】
続いて、ＬＥＤ１４ａから出射し、ＬＥＤコリメータの光入射部１５５で屈折する光線に対して、図２８（ｂ）を用いて説明する。ＬＥＤ１４ａの中心部から出射した光線Ｌ３０は、ＬＥＤコリメータの光入射部１５５が凸形状になっているので、そこで略平行光に変換され、偏光変換素子２１を経て、拡散板１８ａ、導光体１７、拡散板１８ｂを経て、液晶表示パネル５２に入射する。一方、ＬＥＤ１４ａの端部から出射し、特に中心軸で交差する光線Ｌ３００１，光線Ｌ３００２を考えると、その光線はＬＥＤコリメータの光入射部１５５の面に対して、垂直に近い角度で入射するので、その屈折角は小さく、その結果図２８に示すようにＬＥＤコリメータ１５から斜め方向に出射し、結果的に偏光変換素子からも斜め方向に出射するので、偏光変換素子２１と導光体１７間に、光の方向を制御する部材が無い場合は、波線で示した光線Ｌ３００１ｃ、光線Ｌ３００２ｃのように導光体１７の光入射部からそれてしまうので、有効にその光線を活用することができない。それに対して、本発明では、偏光変換素子２１と導光体１７間に、略シリンドリカル凸形状を有した配向制御板１６ｃを配置することにより、それぞれ光線Ｌ３００１、Ｌ３００２は、光線Ｌ３００１ｂ、Ｌ３００２ｂのように屈折され、その後、拡散板１８ａ、導光体１７、拡散板１８ｂを経て、液晶表示パネル５２に入射するので、高効率光源が実現できる。特に本構成は、偏光変換素子の光入射部の幅に対して、比較的大きなＬＥＤを用いた場合、好適である。なお、本構成は、偏光変換素子２１がある構成に限定されず、ＬＥＤコリメータ１５と導光体１７間に配向制御板１６ｃを配置すれば良い。更に、かかる構成において、導光体１７の入射面と出射面に設けられる拡散板１８ａ、１８ｂを省略すると共に、それに代え、その入射面と出射面に、それぞれ、上述した機能性散乱面（図１３〜図１６を参照）を付与（形成）することも可能である。
【００６３】
更には、特に、光源出射面が比較的小さい小型の映像表示装置に適してはいるが、図２９にも示すように、合成拡散ブロック１６後方に配置される導光体１７に代えて、直接、偏光変換素子２１’を設けることも可能である。なお、この構成では、図２９からも明らかなように、三角形柱の透光性部材２１１’と平行四辺形柱の透光性部材２１２’とを組み合わせ、それらの境界面には、ＬＥＤ１４ａから出射してＬＥＤコリメータ１５で平行光となった入射光のＳ偏光波（図２９の記号（×）を参照）を反射するが、他方、Ｐ偏光波（図２９の上下の矢印を参照）を透過するＰＢＳ膜２１１が形成されると共に、平行四辺形柱の透光性部材２１２’の上面には、１／２λ位相板２１３が、そして、その側面には、反射膜２１２がそれぞれ形成されている。
【００６４】
上述した構成によれば、図２９からも明らかなように、ＬＥＤ１４ａから出射してＬＥＤコリメータ１５で平行光となった入射光は、導光体１７に替える偏光変換素子２１’により偏光成分がＳ偏光に偏光されて、当該素子の上面から上方に向かって出射されることとなる。即ち、上記した構成では、特に、導光体１７を取り除くことにより、装置の大幅な小型化や装置の製造コストの低減を実現することが可能となる。
【００６５】
更に、図３０には、光源であるＬＥＤ１４とＬＥＤコリメータ１５とを、複数組、上述したように水平方向に配置するだけではなく、更に、垂直方向においても複数組を配置した構成を示す。即ち、本例では、３組のＬＥＤ１４とＬＥＤコリメータ１５を横方向に互いに離間して配置する（図３０（ａ）を参照）ことに加えて、縦方向にも、３組のＬＥＤ１４とＬＥＤコリメータ１５を隣接して配置している（図３０（ｂ）を参照）。なお、図中のその他の構成については、上記実施例２のそれと同様であり、ここでは、重複を避けるため、その詳細な説明は省略する。
【００６６】
なお、かかる構成によれば、光源であるＬＥＤ１４の個数を多く配置することができることから、より明るい映像表示装置を実現することが可能となり、また、光の出射面をより拡大することもでき、表示エリアが広い光出射面を備えた映像表示装置として、あるいは、表示エリアが広い液晶表示パネル５２と組み合わせて使用する場合に好適である。また、かかる構成によれば、光の出射面を、複数個のＬＥＤ１４に対応する複数の表示エリアに分割して、当該ＬＥＤ１４の発光出力（点灯）を独立して制御する等により、いわゆる、ローカルディミングを実現し、更には、表示画像の高コントラスト化や消費電力の低減が可能となる。また、かかる光源の多段配列構成は、実施例２の偏光機能を備えた映像表示装置にのみ限定されるものではなく、上記実施例１の映像表示装置に適用することによっても同様の効果が得られることは言うまでもなかろう。
【００６７】
また、上述した個別のＬＥＤの制御によるローカルディミングに加えて、上述した制御回路（例えば、図３のフレキシブル配線基板５３に搭載される）により、ＬＥＤの個別制御と共に、液晶表示パネル５２と組み合わせて制御することによれば、より好適で低消費電力の映像表示装置、更には、それを用いたＨＵＤ装置を実現することも可能となる。
【００６８】
なお、ローカルディミングでは、ＬＥＤの縦方向の配置は、千鳥配置より整列配置の方が好ましい。整列配置の方が、場所毎での照明明るさの制御が容易である。また、偏光変換素子を用いた場合でも、ＬＥＤ縦方向の配置は、整列配置の方が好ましい。縦方向の配置を千鳥配置にした場合、偏光変換プリズムは、各縦方向の位置により別個の素子を配置する必要があるが、整列配置では単一の素子で縦方向の厚みをＬＥＤの配置に合わせて調整するだけで良い。
【００６９】
更に、上記では、液晶表示パネルはＳ偏光波に対する透過率が優れているとして説明したが、しかしながら、Ｐ偏光波に対する透過率が優れている場合にも、上記と同様の構成を有する偏光変換素子によれば、やはり同様の作用・効果が得られることは、当業者であれば明らかであろう。
【００７０】
なお、以上の詳細な説明からも明らかなように、上述したようにしてモジュール化された、小型でかつ高効率である映像表示装置は、特に、映像光を反射してフロントガラス、または、コンバイナ上に投射する凹面ミラーの光学軸上において対向して配置する（但し、その間には、補正光学系を構成する補正レンズを介在するが）構成によれば、ＨＵＤ装置全体の容積をより小型化することを可能とする。そのため、ダッシュボードと言う狭小な空間内でも、ＨＵＤ装置を容易に組み込むことができ、更には、その取り付けやメンテナンス作業をも容易に行うことができるという優れた効果を発揮する。
【００７１】
以上、本発明の種々の実施例に係るＨＵＤ装置に用いるのに適した映像表示装置について述べた。しかしながら、本発明は、上述した実施例のみに限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するためにシステム全体を詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００７２】
１…ＨＵＤ装置、２…車両、３…ウィンドシールド、５…運転者、３０…映像表示装置、４１…凹面ミラー、４３…歪み補正レンズ、５５…外装ケース、５４…防眩板、１１…光源装置ケース、１２…ＬＥＤ基板、１３…ヒートシンク、５０…液晶表示素子、５１…液晶表示パネルフレーム、５２…液晶表示パネル、５３…ＦＰＣ（フレキシブル配線基板）、１４ａ、１４ｂ…ＬＥＤ、１５…ＬＥＤコリメータ、１７…導光体、１８ａ、１８ｂ…拡散板、１７２ａ…反射面、１７２ｂ…連接面、１６…合成拡散ブロック、１６１…テクスチャー、２１…偏光変換素子、２１１…ＰＢＳ膜、２１２…反射膜。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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