(57)【要約】【課題】全体のサイズを制限または小さくさえしつつ、より詳細な画像を表示するシステムの能力を向上させることにより、スクリーンに対して画像を表示することを可能にするシステムの性能を向上させる。【解決手段】本発明は、表示システムに関し、表示システムは、スクリーン（１４１）と、発光パターンを放射するように構成された発光量子ロッドを含む光源を含むイメージプロジェクタ（１５２）と、を含み、プロジェクタとスクリーンとが協働して、スクリーンによる発光パターンの仮想画像（Ｉ）を形成する。【選択図】図５
2017223933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
−  少なくとも部分的に透過的で少なくとも部分的に反射的なスクリーン（４１）と、
−  サブミリメートル・サイズの発光量子ロッド（１１〜１４）を含む光源（Ｓ）を含み、前記量子ロッドの組が発光パターン（Ｍ）を放射するように構成されているイメージプロジェクタ（５２）と、を含み、
前記プロジェクタと前記スクリーンとが、前記スクリーンによる前記発光パターン（Ｍ）の仮想画像（Ｉ）を形成するように協働する、表示システム（４０）。
【請求項２】
前記スクリーン（４１）が少なくとも２０％の光透過率を有する、請求項１に記載の表示システム（４０）。
【請求項３】
前記スクリーンが、エッジ面（４５）によって分離された２つの延長面（４４、４６）を有し、前記イメージプロジェクタ（５２）が、光源画像を形成する光線を前記エッジ面に向けて方向付けるように構成され、前記スクリーンが、デカップリング要素（４８）を含み、かつ、前記デカップリング要素が前記光線を前記スクリーンの延長面の一方を通過して前記スクリーンの外へ偏向させる範囲内で前記光線（５４）が前記スクリーンの厚さ内で伝播するように構成されている、請求項１または２に記載の表示システム（４０）。
【請求項４】
前記量子ロッド（１１、１２、１３、１４）が、前記発光パターン（Ｍ）を形成するように配置された異なる発光ゾーン（１、２、３、４）に配分されている、請求項１から３のいずれかに記載の表示システム（４０）。
【請求項５】
前記発光ゾーン（１、２、３、４）が選択的に活性化される、請求項４に記載の表示システム（４０）。
【請求項６】
前記発光ゾーンが発光グループに配分され、これらのグループのそれぞれが、少なくとも２つの発光ゾーンを含み、各発光グループにおいて、各発光ゾーンが、その発光グループの他の発光ゾーンが放射するように構成されている光線の色とは異なる色の光線を放射するように構成されている、請求項５に記載の表示システム（４０）。
【請求項７】
前記スクリーンが車両スクリーンである、請求項１から６のいずれかに記載の表示システム（４０）。
【請求項８】
前記システムが、前記スクリーン（４１；１４１；４４１；６４１）と、前記スクリーンを支持する少なくとも１つの保持要素（１４２、１４３；４４２；６４２）とを含む視覚デバイス（４０；１４０；４４０；６４０）を含み、前記１つまたは複数の保持要素が、前記スクリーンがユーザの少なくとも一方の目の前方に配置されるように、前記ユーザの頭部に前記視覚デバイスを保持するように構成されている、請求項１から６のいずれかに記載の表示システム（４０）。
【請求項９】
前記イメージプロジェクタ（５２；１５２；４５２；６５２）が、前記１つの保持要素または複数の保持要素（１４２、１４３；４４２；６４２）のうちの１つの上にある、請求項８に記載の表示システム（４０）。
【請求項１０】
前記スクリーン（４１；１４１；４４１；６４１）が、エッジ面（４５；１４５）によって分離された前面（４６；１１６）と背面（４４；１４４）とを有し、前記イメージプロジェクタ（５２；１５２；４５２；６５２）が、前記光源画像を形成する前記光線（５４）を前記エッジ面に向けて方向付けるように構成され、前記イメージプロジェクタが、結合要素（５７）を含み、前記デカップリング要素（４８）が前記光線を前記スクリーンの背面を通過して前記スクリーンの外へ偏向させる範囲内で前記光線が前記スクリーンの厚さ内で伝播するように構成されている、請求項８または９に記載の表示システム（４０）。
【請求項１１】
前記保持要素（１４２、１４３；４４２；６４２）が、前記発光パターン（Ｍ）を形成するように前記光源（Ｓ）を制御するためのデバイス（２９）を含む、請求項８から１０のいずれかに記載の表示システム（４０）。
【請求項１２】
前記保持要素（１４２、１４３；４４２；６４２）が、信号受信機（１５３）を含む、請求項１１に記載の表示システム（４０）。
【請求項１３】
前記視覚デバイスが、
−  バイザー（６４１）が前記スクリーンを形成し、その保護部（６４２）が前記保持要素を形成するヘルメット（６４０）と、
−  少なくとも一方のレンズ（１４１）が前記スクリーンを形成し、フレーム（１４２、１４３）が前記保持要素を形成する一対のゴーグル（１４０）と、
−  透明マスクが前記スクリーンを形成し、そのフレームが前記保持要素を形成する視覚マスクと、
−  そのレンズ（４４１）が前記スクリーンを形成し、そのフレーム（４４２）が前記保持要素を形成する単眼鏡（４４０）と、
から選択される、請求項８から１２のいずれかに記載の表示システム（４０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも部分的に透過的なスクリーン上に、特に、自動車のスクリーンおよび／または車両に設置されたスクリーン上に、画像を投射するためのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
情報が表示されるスクリーンを含む既知のシステムが存在する。例えば、自動車において、ダッシュボードから延長してその中に画像が表示される既知の透過的なプレートが存在する。これらのシステムは、多くの場合、基本的な画像だけを表示するか、または、大きくて扱いにくいデバイスを用いる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明が解決しようとする技術的課題は、全体のサイズを制限または小さくさえしつつ、より詳細な画像を表示するシステムの能力を向上させることにより、スクリーンに対して画像を表示することを可能にするシステムの性能を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
このために、本発明は、第１に、
−  少なくとも部分的に透過的で少なくとも部分的に反射的なスクリーンと、
−  サブミリメートル・サイズの発光量子ロッドを含む光源を含み、量子ロッドが発光パターンを放射するように構成されている、イメージプロジェクタと、を含む表示システムで構成される。
【０００５】
本発明に係る前記表示システムでは、イメージプロジェクタとスクリーンとが、スクリーンによる発光パターンの仮想画像を形成するように協働する。
【０００６】
サブミリメートル・サイズの発光量子ロッドを備えた光源をこのように利用することにより、ＬＥＤなど他の光源またはＬＣＤスクリーンと比較してより小さなサイズの光源を用いながら、異なる細部を含みより高い解像度を有する発光パターンを生じさせることが可能である。したがって、プロジェクタはより小さなサイズに、表示システムはより大きくならないように、することが可能になる。
【０００７】
この光源は、以下では、量子ロッド光源と称される。
【０００８】
このイメージプロジェクタは、光源をスクリーンから離れた位置において収納することを可能にする。したがって、これは、例えば自動車室内などシステムが組み込まれる環境にシステムを適応させるための、より大きな自由度を与える。
【０００９】
さらに、仮想画像を形成するためのスクリーンを用いることにより、観察者は、そのスクリーンを通して見るときに、その仮想画像を観察することが可能になる。この後者の画像は、スクリーンのレベルにおいて直接的に表示されるのではなくて、その前方に表示される。これは、また、配置の点でもより大きな自由度を与えるが、その理由は、例えば光源画像が投射される標準的なスクリーンとは異なり、画像が観察される場所にスクリーンが位置決めされる必要がないからである。
【００１０】
ここで、光源画像とは、与えられた場所に実際に送られる光スポットまたは画像である。
【００１１】
本発明のある実施形態によれば、イメージプロジェクタは、光源画像を光源から投射するように構成された光学素子を含む。光学素子による投射は、観察可能なパターンを生じさせるための単純な方法である。後者のパターンは、実際、光源からの発光パターンに対応する。さらに、システムの配置に応じて、システムのコンパクトを犠牲にすることなく、量子ロッド光源よりも大きな光源画像を生じさせることが可能になる。
【００１２】
本発明に係る表示システムは、オプションとして、以下の特徴のうちの１つまたは複数を有し得る：すなわち、
−  イメージプロジェクタが、発光パターンの光源画像を、スクリーン上に送るように構成され、これは、単純な実施形態であり；
−  仮想画像が、スクリーンの前方に形成され、これは、特にスクリーンが眼鏡のレンズである状況など、いくつかの実施形態では有用であり；
−  スクリーンは、少なくとも２０％の光透過率を有し；
−  イメージプロジェクタは、前記光源からの光源画像を投射するように構成された光学素子を含み、これは、パターンからの画像を形成することを可能にする単純でコンパクトな実施形態であり；
−  光源による光の放射の方向が、スクリーンを通過して入光するイメージプロジェクタからの光線がスクリーンのエッジ面の法線に対して特にほぼ垂直であるように横方向となるように、光学素子と光源とは構成されており、したがって、イメージプロジェクタの長さは、スクリーンに対して横方向に延長し；
−  スクリーンはブラッグミラーを含み、仮想画像は、これらのブラッグミラーによる光源画像からの光線の反射によって形成されるようにイメージプロジェクタとスクリーンとが構成され、これにより、より良い反射率が可能になり、したがって、イメージプロジェクタに電力を供給するエネルギ源の電力を制限することが可能になり；
−  イメージプロジェクタが、スクリーンの法線に対して４５度よりも大きな角度の方向に光源画像を送るように構成され、これにより、システムのコンパクトが向上し；
−  スクリーンが、エッジ面によって分離された２つの延長面を有し、イメージプロジェクタが、光源画像を形成する光線を、そのエッジ面に向かって方向付け、スクリーンが、デカップリング要素を含み、これらの光線は、デカップリング要素が光線をその延長面の一方を通過してスクリーンの外に偏向させる範囲内でスクリーンの厚さ内で伝播するように構成され、したがって、画像は、内部反射により伝播され、イメージプロジェクタはスクリーンの近傍に存在し得る；
−  量子ロッドは、発光パターンを形成するように配置された異なる発光ゾーンに配分され、これにより、光源画像において一定の解像度を与えることが可能になり；
−  発光ゾーンは、選択的に活性化され得るのであって、これにより、同じ光源画像を用いて表示された画像を修正することが可能になり、動画化された画像を表示することさえ可能になる；
−  発光ゾーンは、少なくとも２つの発光ゾーンをそれぞれが含む発光グループに配分され、各発光グループでは、各発光ゾーンが、その発光グループの他の発光ゾーンが放射するように構成されている光線の色とは異なる色の光線を放射するように構成され、したがって、よい解像度を有する非常に正確な画像を有することが可能であり；
−  発光グループのそれぞれにおける発光ゾーンの配置は、同一であり、これが、発光ゾーンの制御を、特に選択的な制御を容易にし；
−  発光グループは、光源において行および列として配置されており、この行および列は、道路を照明するためのビームの一部または全部の少なくとも１つのパターンが光源において生成されるのに十分な数の発光グループを含み；
−  発光グループのそれぞれは、電力を供給されると、赤、青および緑色の光線をそれぞれ放射する第１、第２および第３の発光ゾーンだけを含み、したがって、各グループをいわゆるＲＧＢピクセルとして制御することが可能であり、その場合、ＲＧＢピクセルにおいて要求される色を与えるために、より大きなまたはより小さな強度で、第１、第２および第３の発光ゾーンがオフまたはオンに切り換えられ、したがって、このシステムは、カラー画像を形成し；
−  システムは、特に、システムが上述された一対のゴーグルを含む状況において、光源を制御するためのデバイスを含み、この制御デバイスは、受信した信号と関連する発光パターンを形成するように、受信した信号に応じて発光ゾーンを選択し活性化するように構成され；
−  制御デバイスは、コードと関連する画像のデータバンクを含むメモリを含み、それにより、受信された信号がこれらのコードの１つに対応するときには、そのコードと関連する発光パターンを形成するように、制御デバイスが光源を活性化し；
−  スクリーンは車両のスクリーンであり、これにより、運転者またはスクリーンを通して見ている乗客に対して意図された情報を表示することが可能になり；
−  スクリーンは、フロントガラス、ダッシュボードの上から延長する部分的に透過的なプレート、ダッシュボードの用具スクリーン、または車両のリアウィンドウから選択され；これにより、運転者が、特に、彼らの視野の中の追加的情報を有することが可能になり；
−  システムは、前記スクリーンと前記スクリーンを支持する少なくとも１つの保持要素とを含む視覚デバイスを含み、１つまたは複数の保持要素は、特に保持手段をユーザの頭部に配置することにより、視覚デバイスを彼らの頭部に保持するように構成され、それにより、スクリーンが、ユーザの少なくとも一方の目の前方に配置され；これにより、この器具を運転者のためだけに用いることが可能になり；
−  イメージプロジェクタは、１つの保持要素または複数の保持要素のうちの１つの上にあり；この結果として、コンパクトなデバイスが得られ；
−  スクリーンは、エッジ面によって分離された前面と背面とを有し、イメージプロジェクタは、光源画像を形成する光線を、そのエッジ面に向けて方向付けるように構成され、イメージプロジェクタは、結合要素を含み、デカップリング要素が光線をスクリーンの外へその背面を通過して偏向させる範囲内でこれらの光線がスクリーンの厚さ内で伝播するように構成され；これが、視覚デバイスの装着者だけにその視野の範囲内で可視的である装着されたスクリーンの前方の画像を生成する１つの方法であり；結合要素は、例えば、投射レンズの背面の視度および／または前面の視度上に形成され得る；
−  保持要素は、発光パターンを形成するように光源を制御するためのデバイスを含み；したがって、情報の表示は、例えば、受信した信号または活性化された制御に応じて制御されることが可能であり；
−  保持要素は、特にブルートゥース（登録商標）信号受信機またはＷｉＦｉ信号受信機であり、前記制御デバイスに接続された信号受信機を含み、表示システムは、したがって、例えばダッシュボート・コンピュータから制御信号を受信して、例えば速度制限ピクトグラムなどの一定の情報を表示し；
−  信号受信機と制御デバイスとは、制御デバイスが、前記信号受信機によって受信された１つまたは複数の信号に応じて、光源を活性化し；
−  視覚デバイスは、
バイザーがスクリーンを形成し、保護部が前記保持要素を形成するヘルメットと、
少なくとも一方のレンズがスクリーンを形成し、フレームが前記保持要素を形成する一対のゴーグルと、
透明マスクがスクリーンを形成し、フレームが前記保持要素を形成する視覚マスクと、
レンズがスクリーンを形成し、フレームが前記保持要素を形成する単眼鏡と、
から選択される。
【００１３】
本発明は、また、本発明に係る表示システムを含む車両から構成される。
【００１４】
前記車両のある実施形態によれば、スクリーンはリアウィンドウであり、前記車両は、運転者によって見られ得る前方の内部バックミラーを含み、この前方のバックミラーと、リアウィンドウと、前記プロジェクタとは、仮想画像が、前方の内部バックミラーにおいて可視的であるように、構成されている。
【００１５】
本発明は、また、本発明に係る表示システムを制御する方法からも構成される。
【００１６】
さらに、本発明に係る表示システムにおける光源は、オプションとして、以下の特徴の１つまたは複数を有し得る：
−  量子ロッドは、０．１マイクロメートル（μｍ）から２μｍの間の直径を有し、これは特に、１．４μｍから１．６μｍの間を含み、これは、例えば１μｍを含み；これは、発光領域を増加させ、光源におけるより良い光収率を与えることを可能にし；量子ロッドの直径とは、前記量子ロッドの断面において周囲を囲む円の直径を意味し、ここで「断面」という用語は、対応する量子ロッドが延長する方向を横断する部分を意味し；例えば、これらの量子ロッドは、多角形の断面を有し得るのであって、特に正多角形、特に六角形、対応する多角形の各頂点を通過するその断面を囲む円に対応する断面を有し；
−  量子ロッドは、例えば２μｍから１０μｍの間の高さを有し、これは例えば８μｍを含み；これは、発光領域を増加させ、光源の光収率を向上させることを可能にし；
−  量子ロッドは、１μｍから３５μｍの間、好ましくは３μｍから３０μｍ、好ましくは３μｍから１０μｍだけ離隔し；最大の距離は、最小の量子ロッド密度に対応し；前記最大の距離は本発明に対して限定を加えないが、光収率の点で、すなわち、投入された電力に対して放射された光パワーの比率の点で、特に自動車の照明モジュールに関して、よりよい結果を生じ；最小の１μｍは、前記光源の生成、特に量子ロッドの成長を容易にし；しかし、量子ロッドの密度が過大である場合には、いくつかの量子ロッドからの放射が、それらの周囲の他の量子ロッドの存在により妨げられ得る；
−  光源の収率は、少なくとも３μｍの距離により著しく向上され、量子ロッドは、基板から好適な方向に延長し；
−  量子ロッドは、金属窒化物、特に窒化ガリウムを含み、および／または、基板は、本質的にシリコン基板であり；金属窒化物、特に窒化ガリウムは、光放射の点でよい結果を得ることを可能にし；シリコンは、光源を、したがって、標準的なＬＥＤよりも安価なイメージプロジェクタを生成することを可能にし；
−  光源は、量子ロッドの上方に配置された発光団の層を含み、それにより、発光団が、量子ロッドによって放射された光線を受け取り、それに対し、対応する発光ゾーンによって放射された光線に対応する光線を放射し；
−  光源は、電源に接続されることが意図された接続手段を含み、前記接続手段は、様々な発光ゾーンとは独立に電力を供給するように構成され；光源は、したがって、単一の接続点から異なるゾーンの電源を受け取ることができ；
−  基板は、接続手段の負極に接続されたまたは負極を形成するカソードを含み；これが、光源を接続する単純な方法であり；
−  光源は、少なくとも、発光ゾーンが存在するのと同じだけ多くのアノードを含み、各アノードは、同じ単一の発光ゾーンの量子ロッドのそれぞれと接触するように構成され、各アノードは、特に、接続手段の１つまたは複数の正端子に接続され、または、それぞれが接続手段の正端子を形成し；これが、各発光ゾーンを接続するコンパクトで単純な方法であり、このコンパクトさは、アノードが同じ接続手段に接続されている場合には、さらに向上し；
−  各アノードは、量子ロッドと同じ側の基板の上に配置された導電層によって形成され、量子ロッドを相互に電気的に接続し；これが、光源のよりコンパクトな実施形態であり；
−  少なくとも１つの発光ゾーンの量子ロッドの化学的組成は少なくとも１つの別の発光ゾーンの量子ロッドの化学的組成とは異なり、それによって、少なくとも１つの発光ゾーンの量子ロッドは、少なくとも１つの別の発光ゾーンの量子ロッドによって放射される光線の色とは異なる色の光線を放射し；
−  各発光ゾーンは、量子ロッドの上に配置された発光団の層を含み、それによって、発光団は、量子ロッドによって放射された光線を受け取り、それに対し、対応する発光ゾーンによって放射された光線に対応する光線を放射し、少なくとも２つの発光ゾーンは、
それらの量子ロッドの化学的組成、
それらの発光団層の化学的組成、および／または
それらの発光団層の厚さ
の点で、相互に異なり、
これらの実施形態が、異なる発光ゾーンを用いて、異なる色および／または強度を得ることを可能にし；
−  少なくとも１つの発光ゾーンが、別の発光ゾーンによって放射された少なくとも光束とは異なる光束を放射し；
−  異なる光度を放射する発光ゾーンは、基板の単位面積当たりで異なる密度の量子ロッドを有し、および／または、相互に対して異なるサイズであり；
−  イメージプロジェクタは、受信した制御信号に応じて電力を選択的に発光ゾーンに供給するように構成された異なる発光ゾーンを制御するための手段を含み；この制御手段は、したがって、それらを全体として受け取るサポートまたはデバイスを適応させることを必要とせずに、直接にイメージプロジェクタに含まれ；この制御手段は、特に、電子制御システムから構成される。
【００１７】
本発明の他の特徴および利点は、非限定的な実施形態に関する以下の詳細な説明を理解することで明らかになるであろうが、その理解には、次の添付の図面が参照されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る表示システムの一般原理を図解する例を示す図である。
【図２】特に図１にあるような本発明に係る表示システムにおいて用いられる量子ロッド光源を示しているが、これは、前記光源による光の放射の全体的方向に対する正面図である。
【図３】図２と垂直な平面上の断面から見た図２の光源の一部を示す図である。
【図４】図３に表されている光源の一部を真上から見た接続図である。
【図５】第１の実施形態に係る表示システムの視覚デバイスを示す図である。
【図６】図５の視覚デバイスならびに第２および第３の実施形態に係る表示システムと共にオンボードの表示システムを備えた車両を示す図である。
【図７】第４の実施形態に係る表示システムの視覚デバイスを示す図である。
【図８】第５の実施形態に係る表示システムを示す図である。
【図９】第６の実施形態に係る表示システムの視覚デバイスを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、仮想画像を生成するためのデバイス４０を含む、本発明のある実施形態に係る表示システムを示す。このデバイスは、イメージプロジェクタ５２に結合されたスクリーン４１を含む。実際、イメージプロジェクタ５２は、スクリーン４１の中に光線５４を放射するように構成されている。
【００２０】
このスクリーン４１は、少なくとも部分的に透過的であり、少なくとも部分的に反射的である。
【００２１】
イメージプロジェクタ５２は、光源Ｓを含む。図２に示されているように、この光源Ｓは、選択的に活性化され得る複数の発光ゾーン１、２、３、４を含む。
【００２２】
示されている例では、これらの発光ゾーン１、２、３、４は、それらの選択的な活性化を容易にするため、列および行から構成される行列に従って配分されている。
【００２３】
発光ゾーン１、２、３、４は、与えられたパターンＭを形成するように選択的に活性化され得る。
【００２４】
示されている例では、黒で表されている様々な発光ゾーンは、オフに切り換えられるゾーンに対応し、他方で、それ以外はオンに切り換えられる。この選択的な活性化は、与えられたパターンＭに対応するオンおよびオフに切り換えられるゾーンの構成を与えるのであって、この例では、背景にある黒い矢印が、例えば白色の、活性化された発光ゾーンによって放射された光の色である。
【００２５】
明瞭にするため、ここでは、４つの発光ゾーンだけに、符号を付してある。第１の発光ゾーン１はオンに切り換えられ、他方で、それ以外の２、３、４がオフに切り換えられることを、見ることができる。
【００２６】
図１に示されているように、イメージプロジェクタ５２は、光源Ｓに接続されており発光パターンＭを形成するようにそれを制御するように構成された制御デバイス２９を含む。この例では、この制御は、発光ゾーンを選択的にオンまたはオフに切り換えることによって、行われる。それは、また、これらの発光ゾーンによって放射される光の強度を変調することもできる。
【００２７】
スクリーン４１は、エッジ面４５によって分離された２つの対向する延長面４４および４６を有する。
【００２８】
光源Ｓは、この光源の画像をスクリーン４１のエッジ面４５の方向に投射するように構成された１組の光学素子５６、５７に面するように、配置されている。
【００２９】
この例では、この１組の光学素子は、少なくとも１つの投射レンズ５７を含んでおり、その前面および背面の視度は、光線５４がこのレンズを通過する方向に対して、光線の全部を、これらの光線５４がスクリーン４１の中に進みその延長面４４および４６の上での１つまたは複数の内部反射によりスクリーン４１の内部に伝播するような角度で、エッジ面４５の上に方向付けるように構成されている。このスクリーン４１は、したがって、光導波路として機能するように構成され、イメージプロジェクタ５２との配置により、スクリーン４１の厚さの範囲内で光線５４を結合することが可能になる。
【００３０】
例えば、イメージプロジェクタ５２は、光線５４を方向付けるように構成され、これによりパターンＭによって形成された光源の画像がエッジ面４５の法線に対して１０度未満の角度に方向付けられる。
【００３１】
延長面４４、４６の一方または両方は、デカップリング要素４８を含んでおり、これらのデカップリング要素４８は、スクリーン４１の中に結合された光線５４が、これらのデカップリング要素４８のうちの１つに遭遇すると、反射または屈折され、第１の面または出光面４４と称されるスクリーン４１の延長面のうちの１つを介して外に出るように、配置されている。
【００３２】
この例では、デカップリング要素４８は、第２の面４６と称される、出光面と対向する延長面の上に、形成されている。これらのデカップリング要素４８は、したがって、遭遇する光線５４を、出光面４４に向かって、それらが出光面４４を介してスクリーン４１から外に出るような入射角で、反射する。
【００３３】
デカップリング要素４８は、例えば、プリズムの形状を有する断面を有する光条によって、形成され得る。
【００３４】
デカップリング要素４８は、表示システムのユーザの目が位置決めされることが意図されている場所の方向に光線５４がスクリーン４１から出るように、配置される。
【００３５】
従来のミラーの場合のように、これらの光線５４は、ユーザに対してスクリーン４１の反対側に配置された仮想画像Ｉに対応する。
【００３６】
したがって、この応用例では、ユーザに面しているスクリーン４１が、スクリーン４１の後ろ側と称され、仮想画像Ｉに対する他方の側が、スクリーン４１の前側と称される。
【００３７】
スクリーン４１の背後に位置する観察者は、したがって、そのスクリーン４１の前にある仮想画像Ｉを見ることになる。
【００３８】
この仮想画像Ｉは、発光パターンＭの画像と比較すると、拡大されている。したがって、スクリーン４１からのある距離において、光源Ｓよりもずっと大きなサイズの仮想画像Ｉを生じさせることが可能である。
【００３９】
本発明の実施形態によれば、本明細書に示されているように、イメージプロジェクタからの光線５４の出光が、すなわちここではレンズ５７の出光の視度が、エッジ面４５に面しているように、スクリーン４１とイメージプロジェクタ５２とが配置されていることに注意すべきである。この場合、スクリーンの法線に対して４５度よりも大きな角度の方向にイメージプロジェクタ５２が光源画像を方向付けるように、スクリーンは、配置され得る。ここで、スクリーンに対する法線とは、スクリーンの背面４４が形状レベルに最も近い正中面に対する法線である。したがって、従来のスクリーン上に投射するプロジェクタと比較して、コンパクトさの点で向上されており、この実施形態では、イメージプロジェクタ５２は、スクリーン４１に対して非常に近接し得る。示されている例では、それは、その水平面に配置されているほどである。
【００４０】
この例では、光学素子の組は、また、光源Ｓによって放射された光線をレンズ５７の入光の視度の上に反射するように配置された平面反射器５６も、含む。これにより、イメージプロジェクタ５２によって放射される光線の方向とは異なる方向に光源Ｓが放射するように、光源Ｓを方向付けることが可能になる。
【００４１】
ここで、光源Ｓは、大域的にはスクリーン４１の背面から前面方向に対応する方向に、例えば車両で用いられるというコンテキストでは長手軸方向に、放射するように、配置される。反射器５６は、長手方向に配置されているレンズ５７に対して垂直方向に光線を偏向させるように、この方向に対して４５度に方向付けられる。これにより、例えば後述されるように、眼鏡のレンズに結合された眼鏡のテンプルにおけるイメージプロジェクタの場合のように、イメージプロジェクタ５２を長手方向に配置すること、そして、スクリーン４１を垂直方向に配置することが可能になる。
【００４２】
不図示のある実施形態によれば、プロジェクタ５２の様々な光学素子は、より大きな角度またはより小さな角度で発光パターンＭの画像を変形するように選択され得る。例えば、パターンＭは、仮想画像Ｉに対してアナモルフィックに形成され得る。この場合には、光学素子は、仮想画像の幅／長さの比率を変更するように、構成される。例えば、パターンＭは、台形の形状を有し得るが、光学素子は、その正方形の描出を投射するように構成される。これは、特に、スクリーンに対して光源を方向付ける際に、より大きな自由度を提供することになる。
【００４３】
他の実施形態によれば、示されているように、パターンＭは、ほとんどまたはまったく変形されておらず、そのサイズだけが、仮想画像Ｉとしての保護の後で増加している。
【００４４】
本発明は、選択的に活性化可能なゾーン１、２、３、４を形成する異なるゾーンに分割されるサブミリメートル・サイズの量子ロッド光源Ｓを利用する。この種の光源Ｓの利点は、選択的な活性化が可能なゾーンは比較的小さなサイズであり得るということであり、それにより、イメージプロジェクタもまた小さなサイズであることが可能であるために、例えば車両に搭載されるデバイスなど、他のデバイスの中に容易に組み込まれ得る。
【００４５】
仮想画像Ｉは、スクリーン４１の前方に投射され、例えば、スクリーン４１を通して観察者によって知覚される物体のあるものの上に重ね合わせることが可能である。したがって、仮想画像Ｉは、観察者の視野に生じるのであるから、物体のサイズであれば十分である。この種の例では、これにより、拡張現実と称されるものを用いて、これらの物体を強調することが可能である。
【００４６】
しかし、仮想画像Ｉが、他の物体上へ重なり合うことなく表示される実施形態もあり得ることに注意すべきである。
【００４７】
上述の照明ゾーンは、図３および４に詳細に示されているが、これらは、量子ロッド光源Ｓの一部を示す図である。図２に示されているように、光源Ｓは、量子ロッド１１、１２、１３、１４が好適な方向に延びた基板１０を含む。
【００４８】
この例では、特に、この基板１０はシリコンで作られているが、このことは、基板がサファイアで作られている従来のＬＥＤのコストよりもはるかに低いコストであることを表している。量子ロッド１１、１２、１３、１４は、この基板１０の上における結晶成長によって生成され得る。
【００４９】
量子ロッド１１、１２、１３、１４は、エレクトロルミネセントな半導体材料の量子ロッドである。量子ロッド１１、１２、１３、１４は、例えば、本質的に、ガリウム窒化物で構成され得る。
【００５０】
例えば、これらの量子ロッド１１、１２、１３、１４は、電子を用いたドープが可能な半導体材料のコアを含み、その周囲に電子欠陥を有する第１の半導体材料層が形成されるのであるが、この場合、これは、ときには、「ホール」すなわち正電荷を用いてドープされた層と称される。このコアとこの第１の層とのインターフェースにおいて、電子と電子欠陥とが再結合する中間層が形成される。このように、各量子ロッド１１、１２、１３、１４は、エレクトロルミネセントな半導体素子である。
【００５１】
核形成層１９は、基板１０の上において、量子ロッド１１、１２、１３、１４の周囲に形成される。
【００５２】
ここで、量子ロッド１１、１２、１３、１４は、約３μｍ離間しており、それぞれが、核形成層１９からその頂部まで測定して８μｍの高さを有する。これらの厚さは、ここでは図１の量子ロッドの幅に対応するのであるが、１μｍである。
【００５３】
したがって、光源Ｓは、本質的に、多数の小さなサブミリメートル・サイズであるエレクトロルミネセントな量子ロッド１１、１２、１３、１４、すなわち、最大の寸法が１ミリメートル未満である量子ロッドが密生するプレートを形成する基板１０を備えている。
【００５４】
上述したように、光源Ｓは、１組の量子ロッド１１、１２、１３、１４の配分に対応する複数の発光ゾーン１、２、３、４に分割される。
【００５５】
同じゾーン１、２、３、４の量子ロッド１１、１２、１３、１４の間には、導電層が配置されて、発光ゾーン１、２、３、４のそれぞれに対する別々のアノード２５、２６を形成するように、これらの量子ロッドを電気的に接続する。
【００５６】
このようにして形成された４つのアノード２５、２６は、それ自体が基板１０によって形成されたカソードと接触している核形成層１９と接触している。
【００５７】
したがって、アノード２５、２６とカソード１０とを電源に接続することにより、様々な発光ゾーン１、２、３、４のそれぞれに、他とは独立に電力を供給することが可能になる。
【００５８】
本発明のある実施形態によれば、各アノードは、車両の電源（図示せず）の正端子に接続される接続手段２０の１つまたは複数の正端子に接続される。同様に、カソード１０は、接続手段２０の負端子に接続される。したがって、接続手段は、これら発光ゾーン１、２、３、４のそれぞれへの電力供給を可能にする。
【００５９】
したがって、接続手段２０を介した発光ゾーン１、２、３、４の選択的な活性化により、この光源Ｓを制御することが可能である。
【００６０】
制御は、イメージプロジェクタとは別個の専用の手段によって行われ得るし、または、この例のように、イメージプロジェクタ５２に組み込まれた制御デバイス２９によって、行われ得る。
【００６１】
この例では、制御は、制御デバイス２９によって、直接的に行われる。後者のデバイスは、一方では、接続手段２０に接続され、他方では、図示されていないが、イメージプロジェクタ５２のコネクタに接続される。接続手段２０は、特に接触点２１、２２において、導電体３１、３２、３３、３４を介して、各アノード２５、２６に接続される。
【００６２】
制御デバイス２９および光源Ｓは、図示されていないが、同じプリント回路板上に実装される。導電体３１、３２、３３、３４は、このプリント回路板上の電子トラックによって形成される。同様に、他の電子トラックが、接続手段２０を、制御デバイス２９に接続する。
【００６３】
発光ゾーン１、２、３、４の光収率は、反射層１７、１８を核形成層１９上に配置することによって、向上させることが可能である。例えば、この反射層１７、１８は、量子ロッドを成長させる前に核形成層１９上に配置され、その後で、この反射層１７、１８と核形成層とにおいて、ホールが、基板１０上に量子ロッド１１、１２、１３、１４を成長させる前に、生成される。
【００６４】
光収率を向上させるために、発光領域の量子ロッドが、次の特徴を有し得る：
−  １．４μｍから１．６μｍの間であって、例えば、１μｍを含む厚さを有すること、
−  ２μｍから１０μｍの間であって、例えば、８μｍを含む高さを有すること、
−  ３μｍから３０μｍの間であって、例えば、３μｍを含む量子ロッド間の距離を有すること。
【００６５】
図４では、光源の４つの発光ゾーン１、２、３、４だけが示されている。
【００６６】
図２から４に示された例では、各発光ゾーンは、光源画像の、すなわちパターンＭのピクセルに対応する。
【００６７】
しかし、本発明のいくつかの実施形態では、発光ゾーンは発光グループに配分され得るが、これらのグループのそれぞれは、少なくとも２つの発光ゾーンを含み、発光グループのそれぞれの各発光ゾーンは、その発光グループの他の発光ゾーンが放射するように構成されている光線の色とは異なる色の光線を放射するように構成されている。
【００６８】
例えば、各発光グループは、ＲＧＢシステムとして配置され、各グループが、電力を供給されると赤、青、および緑の光線をそれぞれ放射する第１、第２および第３の発光ゾーンを備えている。したがって、これにより、異なる色を用いて、パターンＭを生成することが可能になる。
【００６９】
図５は、第１の実施形態に係る表示システムの例を示している。この例では、表示システムの画像生成デバイス４０は、視覚デバイス１４０である。
【００７０】
この視覚デバイス１４０は、１つのメガネである。このメガネ１４０は、３つの保持要素を備え、すなわち、右側のテンプルだけが示されている２つの眼鏡用テンプル１４２と、右側のレンズ１４１だけが示されている２つのレンズ１４１を結合する要素１４３である。
【００７１】
レンズ１４１の少なくとも一方が、上述されたスクリーン４１を形成する。
【００７２】
イメージプロジェクタ１５２は、ここでは右側のテンプルであるが、１つのメガネのテンプル１４２の一方に収容されている。イメージプロジェクタ１５２は、テンプル１４２に収容可能であるように、メガネ１４０と比較すると相対的に小さなサイズである。
【００７３】
光源Ｓと、光線をレンズ１４１の中に方向付けることを可能にする様々な光学素子とは、図１に示されているように生成され得るが、イメージプロジェクタ１５２は、レンズ４１上ではなく、レンズ４１の近傍に配置されている。
【００７４】
イメージプロジェクタ１５２は、量子ロッド光源Ｓによって放射された光線１５４を、レンズ１４１のエッジ面１４５を通過するように方向付ける。このために、イメージプロジェクタ１５２は、エッジ面１４５に面しており、特に、そのエッジ面に面する投射レンズを含むことがあり得る。
【００７５】
上述したように、光線１５４は、次に、図５には示されていないデカップリング要素に遭遇するまで、レンズ１４１の厚さの内部の内部反射または複数の連続的な内部反射によって伝搬するが、このデカップリング要素は、光線をレンズ１４１からデカップリングし、レンズ１４１の背面１４４によって形成される視度を介して、メガネをかけている人間の目の方向に出光させ、したがって、このメガネをかけている人間が、これらの光線１５４を受け取り、よって、レンズ１４１の前方にあってその前面１４６に面している仮想画像Ｉを見ることになる。
【００７６】
右側のテンプル１４２は、信号受信機１５３を有しており、その動作の例について、以下に説明する。特に、メガネ１４０は、このメガネ１４０をかけている人間がその中に位置する車両の異なるデバイスに結合され得る。例えば、情報を送るデバイス、および／または、量子ロッド光源Ｓを用いて形成される発光パターンＭと関係する制御信号である。
【００７７】
本発明に係る表示システムの３つの実施形態が、図６に示されている。
【００７８】
メガネ１４０を含む表示システムに加えて、この車両Ｖは、２つの他の表示システムを含む。
【００７９】
第２の実施形態によれば、表示システム２４０は、スクリーン４１として、車両のフロントガラス２４１を用いる。イメージプロジェクタ２５２は、この車両Ｖの天井とその天井の張りとの間に収容される。後者のプロジェクタは、光線が図１に示された基本原理に従って内部反射によってその中を伝播するように、このフロントガラス２４１のエッジの方向に反射することによって、量子ロッド光源の画像を方向付けるように構成されている。
【００８０】
このフロントガラス２４１は、また、観察者すなわちこの例では運転者の方向に光線を偏向させるデカップリング要素も含む。
【００８１】
ここに示されているように、仮想画像Ｉ１は、例えば車両の前方に、例えば５００メートル（ｍ）の目的地に到着することの指示に対応するように、形成される。
【００８２】
ここで、デカップリング要素は、運転者だけがこの画像Ｉ１を見ることができるように配置され、運転者だけがこれらの光線を受け取る。しかし、フロントガラス２４１に結合された複数のイメージプロジェクタが、一部の画像が車両Ｖの他の乗客に見えるように、想定されることがあり得る。
【００８３】
第３の実施形態によれば、表示システム３４０は、この表示システム３４０のスクリーン４１として、リアウィンドウ３４１を用いる。イメージプロジェクタ３５２が、例えば車両Ｖのトランク上方のリアウィンドウ３４１の底部に配置されることにより、量子ロッド光源の画像を、リアウィンドウ３４１のエッジ面の中に投射し、それによって、光は、図１に示された基本原理に従い、その中を伝播し、そこから外に出る。
【００８４】
ここで、この表示システム３４０は、観察者の目と遭遇する前に、光線が、リアウィンドウ３４１のデカップリング要素の配置により、この例では車両の天井の張りに固定されているバックミラー３４３の方向に方向付けられるという点で、特別である。仮想画像Ｉ４は、したがって、観察者の位置に対してリアウィンドウ３４１の前方に、すなわち車両Ｖの後方に、形成される。したがって、観察者は、車両の後方に形成されたものとして、バックミラー３４３の中において、仮想画像Ｉ４を見る。
【００８５】
例えば、これは、安全な車間距離が車両Ｖの後続の車両によって順守されていないことを示し、よって、特にブレーキをかけるという決定に関しては運転者に注意を命じる画像Ｉ４であり得る。
【００８６】
この例では、上述されたように、天井の張り７９が、メガネ１４０における受信機１５３に制御信号を送るように構成された少なくとも１つの放射装置を含む。
【００８７】
天井の張りは、ここでは天井の張りの中にあるコンピュータと通信する速度標識検出デバイスに結合されていることがあり得る。このコンピュータが、例えばＷｉＦｉ信号などの制御信号を送る天井の張りの中の放射装置を制御し、この制御信号は、メガネ１４０における受信機１５３によって受信される。後者の受信機１５３は、イメージプロジェクタ１５２の制御デバイスに接続され、イメージプロジェクタ１５２は、この信号を受信すると、例えばプロセッサにより、量子ロッド光源上に形成されることが要求される量子ロッド光源の活性化された発光ゾーンの構成と、対応する制限速度に対応するパターンとを関連付ける。したがって、イメージプロジェクタ１５２は、このパターンを形成するすべての光線をレンズ１４１の中に方向付け、レンズ１４１は、これらの光線を運転者に向かって方向付け、運転者は、したがって、彼らの前方に、関係する制限速度に対応する仮想画像Ｉ３を観察することになる。
【００８８】
同様に、コンピュータが、車両Ｖから後続の車両までの距離センサに結合されていることがあり得るのであって、その距離が与えられたしきい値よりも下であるかどうかを判断して、次に、車両Ｖの後方に仮想画像Ｉ４を形成するように発光ゾーンを制御する制御信号を送る。
【００８９】
イメージプロジェクタ、特に、フロントガラス２４１を含む表示システム２４０のイメージプロジェクタ２５２は、異なる情報を表示するのに十分に大きな光源を含み得るのであって、これは、例えば、５００ｍ後での到着を指示する第１の仮想画像Ｉ１と、左折を指示する経路情報を示す第２の仮想画像Ｉ２とである。
【００９０】
コンピュータは、これら第１および第２の仮想画像Ｉ１およびＩ２に対応する制御信号を送るために、車両Ｖのナビゲーションシステムと通信し得る。
【００９１】
制御信号を量子ロッド光源の制御デバイスに送るデバイスは、必ずしも天井の張り７９の中に存在するとは限らず、それらがこの制御デバイスと通信可能であるならば、例えばダッシュボードの水平面や車両のどこか別の場所に配置されることもあり得る。
【００９２】
同様に、コンピュータが、車両または視覚デバイスの中に一体化されることがあり得る。
【００９３】
制御デバイス２９は、コードと関連する画像のデータバンクを含むメモリを含み得るのであって、それにより、制限速度検出器などの他のデバイスによって送られた制御信号が受信され、これらのコードの１つと対応するときには、制御デバイス２９は、そのコードと関連する発光パターンＭを形成するように、光源Ｓを活性化する。
【００９４】
表示システムの他の実施形態も可能であり、特に、メガネ１４０ではない視覚デバイスが、想定され得る。
【００９５】
例えば、図７では、第４の実施形態による表示システムが、ユーザの頭部に装着されるヘッドバンド４４２によって支持されるレンズを備えた単眼鏡４４１を形成する視覚デバイス４４０を含む。
【００９６】
画像投射デバイス４５２は、このヘッドバンド４４２の中に収容され、図１に示されている基本原理に従って、画像をこの単眼鏡４４１の中に投射する。
【００９７】
図８は、図７の変形例を表す。ここでは、第５の実施形態による表示システム５４０は、ユーザによって装着され得る視覚デバイスを含まないのであるが、その理由は、観察者の目に面しているレンズ５４１は、車両の天井の張りによって支持されているからである。
【００９８】
車両の天井の張りに固定され関節を有するアーム５４２が、このレンズ５４１を保持している。イメージプロジェクタ５５２は、レンズ５４１の上側に接続されており、図１に示された基本原理に従って後者と結合される。したがって、車内の天井に対して折り曲げられる、または、運転者の目の前方まで下げられるのは、関節を有するデバイスである。
【００９９】
図９に示すように、本発明の第６の実施形態によれば、視覚デバイスは、同様に、自動車の運転者またはオートバイの運転者のための保護用ヘルメット６４０であり得る。この場合、表示システムのスクリーン４１を形成するのは、ヘルメット６４０のバイザー６４１である。
【０１００】
下顎部を保護するヘルメットの部分６４２は、光源からバイザー６４１に光線を方向付け、図１に示された基本原理に従って、バイザー６４１の前方に仮想画像Ｉを形成するように構成されたイメージプロジェクタ６５２を含む。
【図１】
2017223933.tif 000003
【図２】
2017223933.tif 000004
【図３】
2017223933.tif 000005
【図４】
2017223933.tif 000006
【図５】
2017223933.tif 000007
【図６】
2017223933.tif 000008
【図７】
2017223933.tif 000009
【図８】
2017223933.tif 000010
【図９】
2017223933.tif 000011
【外国語明細書】
2017223933000001.pdf