JP2007156648A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発熱量が少なく、静音化及び小型化が可能であって、且つ高解像度の画像の取り込みを可能とし得る表示装置を提供する。
【解決手段】光透過性を有する表示パネル２と、結像光学系を有する撮像部４と、検出光を出射する検出光源部７と、表示パネル２の観察者側に表示パネル２の表示領域を覆うように配置された導光板１４とを備えた表示装置を用いる。検出光源部７は、検出光が導光板１４の側面１４ａから導光板１４の内部に入射するように配置する。更に、検出光源部７によって、導光板１４の内部に入射した検出光２０が導光板１４の内部で全反射するように検出光２０を出射させる。全反射の条件の崩れによって導光板１４から出射し、且つ、表示パネル２及び結像光学系を通過した検出光２１を、撮像部４によって受光することで、表示パネル２の観察者側における状態を撮像する。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示装置、特には画像入力機能を供えた表示装置に関する。

近年、表示装置の分野においては、表示機能に加え、入力機能をも兼ね備えた表示装置が普及してきている。このような表示装置の一例としては、タッチパネル付の表示装置が挙げられる（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に開示の表示装置は、プロジェクタが照射した光を表示領域へと導き、導かれた光のうち表示領域上に置かれたユーザの指で反射された光をＣＣＤカメラで受光することによってタッチ位置の検出を行なっている。

また、タッチパネル付の表示装置の他に、画像そのものを取り込むことができるように構成された液晶表示装置も開示されている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に開示された液晶表示装置は、アクティブマトリクス基板上にマトリクス状に配置された複数個のフォトダイオードを備えており、これにより、表示画面上の物体の画像を取り込んでいる。
特開２００１−３５０５８６号公報（第１図） 特開２００４−１５９２７３号公報（第２図−第３図）

しかしながら、特許文献１に開示の表示装置においては、プロジェクタを使用する必要があるため、電源ファンによる騒音が大きいという問題、発熱量が大きいという問題、装置全体を小型化できないという問題がある。

また、特許文献２に開示の液晶表示装置は、画像の取り込みを可能とする構成を備えているが、結像光学系を備えていないため、特許文献２に開示の液晶表示装置において、鮮明な取り込み画像を得ることは不可能である。特許文献２の液晶表示装置には、高解像度の取り込みを行なうことが不可能であるという問題がある。

本発明の目的は、上記問題を解消し、発熱量が少なく、静音化及び小型化が可能であって、且つ高解像度の画像の取り込みを可能とし得る表示装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明における表示装置は、光透過性を有する表示パネルと、結像光学系を有する撮像部と、検出光を出射する検出光源部と、前記表示パネルの観察者側に前記表示パネルの表示領域を覆うように配置された導光板とを備え、前記検出光源部は、前記検出光が前記導光板の側面から前記導光板の内部に入射するように配置され、且つ、前記導光板の内部に入射した前記検出光が前記導光板の内部で全反射するように前記検出光を出射し、前記撮像部は、前記全反射の条件の崩れによって前記導光板から出射し、且つ、前記表示パネル及び前記結像光学系を通過した前記検出光を受光して、前記表示パネルの観察者側における状態を撮像することを特徴とする。

以上のように本発明における表示装置によれば、表示パネル等の表示パネルを用いて画像を表示できるため、発熱量の減少化、静音化及び小型化を達成できる。更に、本発明における表示装置においては、撮像部が結像光学系を備えるため、従来の入力機能を備えた表示装置に比べて、高解像度の画像の取り込みを達成できる。

本発明における表示装置は、光透過性を有する表示パネルと、結像光学系を有する撮像部と、検出光を出射する検出光源部と、前記表示パネルの観察者側に前記表示パネルの表示領域を覆うように配置された導光板とを備え、前記検出光源部は、前記検出光が前記導光板の側面から前記導光板の内部に入射するように配置され、且つ、前記導光板の内部に入射した前記検出光が前記導光板の内部で全反射するように前記検出光を出射し、前記撮像部は、前記全反射の条件の崩れによって前記導光板から出射し、且つ、前記表示パネル及び前記結像光学系を通過した前記検出光を受光して、前記表示パネルの観察者側における状態を撮像することを特徴とする。

上記特徴により、本発明における表示装置によれば、発熱量の減少化、静音化及び小型化を図ることができ、更に、高解像度の画像の取り込みが可能となる。また、本発明における表示装置では、検出光は導光板の内部で全反射を繰り返し、撮像部は、全反射条件の崩れによって導光板から出射された検出光を撮像する。このため、表示パネルの表示領域から離れた位置にある物体までもが撮像されてしまうのを抑制できる。また、導光板のどの位置にある物体も確実に撮像できるため、優れたセンシング精度を得ることもできる。更に、検出光が撮像部に直接入射することによる撮像品位の低下も抑制できる。

上記本発明における表示装置においては、前記検出光源部が、前記検出光を出射する光源と、前記光源から出射された前記検出光の前記表示パネルの厚み方向における発散度を制限する制限部材とを備えている態様とするのが好ましい。この態様によれば、より確実に、検出光を導光板の内部で全反射させることができる。具体的には、前記制限部材が、前記導光板を形成する材料の屈折率をｎとしたときに、前記導光板に入射する前記検出光の入射角度θｉが下記式（１）及び（２）から求められた値以下となるように、前記発散度を制限しているのが好ましい。

（数３）
θｉ＝ｓｉｎ^-1（ｎ・ｓｉｎθ） ・・・・・（１）

（数４）
θ＝９０°−ｓｉｎ^-1（１／ｎ） ・・・・・（２）

また、上記態様においては、前記制限部材として、前記光源の前記表示領域側及びその反対側の少なくとも一方に配置された遮光部材を用いることができる。更に、上記態様においては、前記制限部材として、前記制限部材がレンズ素子を用いることもできる。

また、上記本発明における表示装置においては、前記検出光源部が、７００ｎｍ以上の波長の光を前記検出光として出射し、前記撮像部が、７００ｎｍ以上の波長の光のみを受光するのが好ましく、特には、前記検出光源部が、８００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の波長の光を前記検出光として出射し、前記撮像部が、８００ｎｍ以上の波長の光のみを受光するのが好ましい。このようにした場合は、可視光によるノイズを除去でき、更なる撮像画像の高解像度化を図ることができる。

また、上記本発明における表示装置において、前記表示パネルは、液晶表示パネルであっても良いし、ＥＬ表示パネルであっても良い。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態における表示装置について、図１〜図６を参照しながら説明する。最初に、本実施の形態における表示装置の全体構成について図１及び図２を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態における表示装置の全体の概略構成を示す断面図である。図２は、図１に示す表示装置の主要部分の位置関係を示す分解斜視図である。

図１及び図２に示すように、本実施の形態における表示装置は、光透過性を有する表示パネル２と、結像光学系を有する撮像部４と、検出光２０を出射する検出光源部７と、導光板１４とを備えている。導光板１４は、表示パネル２の観察者側に、表示パネル２の表示領域を覆うように配置されている。

本実施の形態において、導光板１４は、例えば、アクリル板やガラス板といった、透明の樹脂材料によって形成された板材であれば良い。導光板１４の透過率は１００％である必要はなく、１００％に満たなくても良い。

また、図１及び図２に示すように、検出光源部７は、検出光２０が導光板１４の側面１４ａから導光板１４の内部に入射するように配置されている。また、検出光源部７は、導光板１４の内部に入射した検出光２０が導光板の内部で全反射するように検出光を出射する。なお、検出光２０の全反射については後述する。

本実施の形態では、検出光源部７は、光源１５として発光ダイオードを備えている。光源１５が出射する検出光の波長は、可視領域以外の領域に設定されているのが好ましい。検出光の波長についても後述する。また、本実施の形態では、検出光源部７は、４つ配置されている。各検出光源部７は、表示領域３のいずれかの辺に沿って、表示領域３を囲むように配置されている（図２参照）。但し、検出光源部７の数は特に限定されるものではない。例えば、検出光源部７の数が２つであって、対向する２辺にのみ検出光源部７が配置された態様であっても良い。

また、図１及び図２に示すように、撮像部４は、検出光２０の全反射の条件の崩れによって導光板１４から出射し、そして、表示パネル２及び結像光学系（後述の図４参照）を通過した検出光を受光して、表示パネル２の観察者側における状態を撮像する。具体的には、人の指等の被写体１が導光板１４に密着すると、全反射の条件が崩れ、導光板１４から表示パネル２側へ検出光２１が出射される。撮像部４は、この導光板１４から出射された検出光２１を、結像光学系（図３参照）を介して受光することによって、被写体１を撮像する。

このような構成により、本実施の形態における表示装置によれば、発熱量の減少化、静音化及び小型化を達成でき、しかも、撮像部４が結像光学系を備えるため、従来の入力機能を備えた表示装置に比べて、高解像度の画像の取り込みを達成できる。

また、本実施の形態では、表示パネル２は液晶表示パネルであり、表示装置は液晶表示装置である。また、表示パネル２が液晶表示パネルであるため、表示パネル２の裏面には、バックライト装置５が配置されている。

表示パネル２は、アクティブマトリクス基板２ｃと、液晶層２ｂと、フィルタ基板（対向基板）２ａとを備えている。液晶層２ｂは、アクティブマトリクス基板２ｃとフィルタ基板２ａとによって挟み込まれている。液晶層２ｂを封止するためのシールについては、図示を省略している。また、フィルタ基板２ａ及びアクティブマトリクス基板２ｃそれぞれにおける液晶層２ｂ側の反対側の面には、図示していないが、偏光板が設けられている。

アクティブマトリクス基板２ｃには、マトリクス状に配置された複数のアクティブ素子（図示せず）が形成されている。アクティブ素子は画素を構成しており、画素が設けられた領域と厚み方向において重なる領域が、表示領域３となっている。また、アクティブマトリクス基板２ｃには、図示していないが、ゲート駆動回路やソース駆動回路といった駆動回路が設けられている。フィルタ基板２ａには、各画素に対応する複数のカラーフィルタ（図示せず）や、対向電極が形成されている。

なお、表示パネル２は、光透過性を備えたものであれば良い。表示パネル２としては、その他、ＥＬ表示パネルが挙げられる。表示パネル２がＥＬ表示パネルである場合は、ＥＬ表示パネルが自発光であるため、バックライト装置を配置する必要はない。更に、この場合は、表示パネル２は、例えば、透明基板上に、透明電極（アノード）となるＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜、正孔輸送層、電子輸送層、背面電極（カソード）等を順に積層して構成される。

バックライト装置５は、直下型のバックライト装置であり、複数の蛍光ランプ６と、光学層１３とを備えている。複数の蛍光ランプ６は、バスタブ型の筐体８に、互いに平行な状態で配置されている（図２参照）。また、筐体８の内面には反射シートが貼付されている。光学層１３は、拡散板９、拡散シート１０、プリズムシート１１、反射／偏光シート１２を順に積層して形成されている。

また、本実施の形態では、撮像部４の光学的撮像距離（結像光学系の焦点距離）を稼ぐため、表示パネル２とバックライト装置５とは、従来の液晶表示装置に比べて距離を置いて配置される。具体的には、表示パネル２とバックライト装置５とは、フレーム２２によって、一定の距離Ｌを置いて保持されており、これらの間には空洞が存在している。また、撮像部４もフレーム２２に保持されている。

例えば、表示パネル２の大きさが３０インチ程度であるならば、表示パネル２とバックライト装置５との距離Ｌは１５ｃｍ程度に設定される。表示パネル２とバックライト装置５との間には、表示装置の強度を高めるため、透明の樹脂材料を充填する等しても良い。

更に、表示パネル２とバックライト装置５との距離が大きいため、図１及び図２に示すように、バックライト装置５は、その発光領域の面積が表示領域３の面積よりも大きくなるように構成するのが好ましい。これは、表示パネル２とバックライト装置５との距離が大きいと、表示パネル２の照射領域が減少する傾向にあるからである。

また、図１及び図２に示すように、撮像部４は複数個設けておくのが好ましい。この場合、複数個の撮像部４は、それぞれが異なる領域を撮像するように配置される。このような構成とすると、単一の撮像部しか設けられない場合に比べて、撮像部４それぞれの撮像領域を狭くすることができ、撮像部４が求める光学的撮像距離を短くすることができる。よって、単一の撮像部しか設けられない場合に比べて、表示パネル２とバックライト装置５との間の距離を短くでき、表示装置の薄型化を図ることができる。

ここで、撮像部４の構成について図３を用いて具体的に説明する。図３は、図１及び図２に示した表示装置に備えられた撮像部の概略構成を示す断面図である。図３に示すように、本実施の形態においては、撮像部４は、結像光学系を構成するレンズ素子３０と、レンズ素子３０によって結像された像を受光する固体撮像素子３２と、設定波長以上の波長の光のみを透過させる光学フィルタ３１とを備えている。固体撮像素子３２は、ＣＣＤ固体撮像素子や、ＭＯＳ型固体撮像素子といった固体撮像素子である。光学フィルタ３１の機能については後述する。

レンズ素子３０と固体撮像素子３２とは、いわゆるシフト光学系を構成している。具体的には、固体撮像素子３２及びレンズ素子３０は、固体撮像素子３２の受光面の中心を通る法線３２ａとレンズ素子３０の光軸３０ａとが平行となり、且つ、光軸３０ａが法線３２ａからシフトした状態でフレーム３３に保持されている。更に、図１及び図２に示したように、撮像部４は、固体撮像素子３２の受光面が表示領域３に対して平行となり、且つ、固体撮像素子３２の法線３２ａがレンズ素子３０の光軸３０ａよりも表示領域３の外側に位置するように配置される。

このように、本実施の形態では、シフト光学系が採用されているため、固体撮像素子３２の受光面には、台形歪みの少ない像が結像される。よって、本実施の形態によれば、撮像部４が出力した撮像データに対して、台形歪みを改善するための補正を行うことなく、画質の優れた画像を得ることができる。

なお、撮像部４の構成は、図３に示す例に限定されるものではなく、固体撮像素子３２の受光面の中心を通る法線３２ａとレンズ素子３０の光軸３０ａとが一致するものであっても良い。但し、法線３２ａと光軸３０ａとを一致させた場合は、これらを表示領域に向けて傾斜させた状態で、撮像部４を配置する必要がある。

また、本発明でいう「結像光学系」とは、導光板１４の観察者側の主面近傍と撮像部の受光面とに焦点を有し、導光板１４の観察者側の主面近傍の像を受光面に結像させるレンズ系をいう。図３の例では、結像光学系は、レンズ素子３０のみによって構成されているが、複数のレンズ素子を備えたレンズ群で構成されていても良い。但し、シフト光学系を構成する場合は、結像光学系は、斜め光が蹴られずにレンズ系を透過するように設計されている必要がある。この場合、結像光学系は、シフト光学系が構成されない場合に比べて、大口径のレンズ系によって構成する必要がある。

次に、検出光源部７の構成について、図４〜図６を用いて具体的に説明する。図４は、図１に示した断面図の一部を拡大して示す部分断面図である。図５は、図１及び図２に示した検出光源部の概略構成を示す図であり、図５（ａ）は検出光の出射方向に沿って切断した断面図、図５（ｂ）は正面図である。図６は、導光板に入射した検出光の屈折角を示す説明図である。

本実施の形態においては、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、検出光源部７は、並列に配置された複数個の光源１５を備えている。各光源１５それぞれの出射方向は一致している。また、光源１５としては、発光ダイオードが用いられている。更に、検出光源部７は、各光源１５から出射された検出光の最も輝度の高い方向が、表示領域３に対して平行な方向となるように配置されている。なお、１８は、検出光源部１８のフレームであり、１９は、各光源１５をフレーム１５に固定する樹脂製の固定部材である。

また、図４及び図５（ｂ）に示すように、検出光源部７は、検出光の表示パネル２の厚み方向における発散度を制限する制限部材を備えている。本実施の形態では、板状の遮光部材１６及び１７が制限部材として用いられている。遮光部材１７は、各光源１５の表示領域３側に配置されており、遮光部材１６は、各光源１５の表示領域側の反対側、つまり観察者側に配置されている。また、遮光部材１６及び１７の例としては、検出光を透過させない部材、例えば、検出光を反射させる反射部材や、検出光を吸収する吸収部材が挙げられる。このうち、光源１５の発散度を制限するという観点からは、少なくとも光源側の面が光吸収性の高い黒色となっている吸収部材が好ましい。

よって、遮光部材１６及び１７により、光源１５から出射された検出光の表示パネル２の厚み方向における出射角は、図１及び図４に示すように、角γに設定される。この結果、検出光２０は、導光板１４の内部で全反射することになる。ここで、検出光の全反射について説明する。

図６に示すように、導光板１４の内部に入射した検出光２０が全反射するための臨界角をαとすると、全反射条件は下記式（３）によって表すことができる。なお、下記式（３）において、ｎは、導光板１４の屈折率である。導光板１４の周囲は、空気であるとする。

（数５）
α＝ｓｉｎ^-1（１／ｎ） ・・・・・（３）

また、図６に示すように、検出光２０が導光板１４へ入射する際の入射角をθｉ、屈折角をθとすると、下記式（４）が成立する。なお、動向板１４の周囲に加え、光源１５の周囲も空気であるとする。

（数６）
１・ｓｉｎθｉ＝ｎ・ｓｉｎθ ・・・・・（４）

上記式（４）より、入射角θｉは下記式（１）によって表すことができる。

（数７）
θｉ＝ｓｉｎ^-1（ｎ・ｓｉｎθ） ・・・・・（１）

また、上記式（３）に示す全反射条件を満たすためには、屈折角θ＝９０°−αとなる必要がある。よって、全反射条件を満たすための屈折角θは、上記式（３）より、下記式（２）によって表すことができる。

（数８）
θ＝９０°−ｓｉｎ^-1（１／ｎ） ・・・・・（２）

よって、導光板１４の内部に入射した検出光２０を全反射させるためには、上記式（１）及び（２）の両方が満たされるように、検出光２０の入射角度θｉを設定すれば良いことが分かる。具体的には、入射角度θｉ＝出射角γ／２であるから、出射角γ＝２θｉとなるように、遮光部材１６及び１７を形成すれば良い。

例えば、導光板１４として、屈折率ｎが１．４の材料で形成された透明板を用いる場合は、上記式（２）より、θ＝４４．４°となる。よって、上記式（１）より、全反射を生じさせるための入射角θｉは７８．５°となるから、出射角γは１５７°となる。つまり、導光板１４の屈折率ｎが１．４である場合は、出射角γが１５７°以下となるように、遮光部材１６及び１７を形成すれば良い。

但し、導光板１４が、屈折率１．４２以上の高屈折材料で形成されている場合、例えば、導光板１４が屈折率１．４９のアクリル樹脂で形成されている場合は、遮光部材１６及び１７によって検出光の出射角γを制限しなくても良い。

具体的に説明すると、この場合、上記式（２）及び（３）より、θ＝約４７．８°となるから、全反射を生じさせるためには、θが４７．８°以下となるように、検出光を入射させる必要がある。一方、入射角θｉが理論上最大となる９０°であった場合の屈折角θは、上記式（４）より、４２．２度となる。よって、導光板１４が屈折率１．４９のアクリル樹脂で形成されている場合は、検出光２０の出射角γがどのような値であったとしても、全反射が生じるため、出射角γは制限しなくても良い。

また、上記式（３）に示す全反射条件が満たされているときに、図１及び図４に示すように、導光板１４の観察者側の主面に物体が密着すると、上記式（３）が成立できず、検出光２１が導光板１４から表示パネル２側へと出射される。

具体的には、例えば、指等の物体が、アクリル樹脂等で形成された導光板１４に、物体に付着した水分や物体の物性等によって、光学的に密着すると、それまで導光板１４と空気との界面であったところが、導光板１４と指等の物体との界面になる。全反射条件は透明物体同士の界面の屈折率差により決まり、透明な導光板１４と不透明な指等の物体との界面においては、全反射が起きないから、検出光は指等の物体に入射し、そこで反射される。反射された検出光は、導光板１４に再度入射し、更にそれを通過して、導光板１４の表示パネル２側へと出射される。また、表示パネル２側へ出射された光は、表示パネル２を通過し、撮像部４の結像光学系に入射する。

また、透明な物体が導光板１４に光学的に密着した場合も、この物体の屈折率が空気の屈折率と異なるのであれば、この物体と導光板１４とが密着したところでは全反射は生じない。よって、この場合も、上述した場合と同様に、検出光は物体で反射され、導光板１４の表示パネル２側へと出射される。更に、この場合も、表示パネル２側へ出射された光は、表示パネル２を通過し、撮像部４の結像光学系に入射する。

このように、本実施の形態においては、撮像部４は、導光板１４の観察者側の主面に接触している物体を被写体１として撮像する。よって、本実施の形態によれば、表示領域３から離れた位置にある物体までもが撮像されてしまうことはなく、表示装置の撮像機能をタッチパネルとして利用できる。また、導光板１４上のどの位置にある物体も、確実に撮像できるため、センシング精度にも優れている。更に、光源１５から出射された検出光が、撮像部４に直接入射しないため、撮像品位の低下も抑制できる。

また、本実施の形態において、検出光源部７の構成は、図１、図４及び図５に示した例に限定されるものではない。例えば、制限部材として、検出光を収束させるレンズ素子を配置した態様であっても良い。また、遮光部材１７のみが配置され、そして、検出光の最も輝度の高い方向が、導光板１４の裏側において導光板１４から次第に遠ざかる方向となるように、光源１５を傾斜させて配置した態様であっても良い。逆に、制限部材１６のみが配置され、そして、検出光の最も輝度の高い方向が、導光板１４の観察者側において導光板１４から次第に遠ざかる方向となるように、光源１５を傾斜させて配置した態様であっても良い。これらの態様であっても、全反射が生じるように、出射角γを制限することができる。

また、光源１５から出射される検出光の波長は、特には限定されるものではないが、本実施の形態においては、上述したように、可視領域以外の領域に設定されているのが好ましい。具体的には、検出光の波長は、７００ｎｍ以上、好ましくは８００ｎｍ以上、特に好ましくは８５０ｎｍ以上に設定するのが良い。このような範囲に設定すると、表示パネル２が液晶表示パネルである場合に、液晶表示パネルを構成するカラーフィルタや偏光板に対する検出光の透過率を高めることができるからである。また、一般に、波長が１０００ｎｍを超える光を受光できる固体撮像素子は、高価であることから、検出光の波長の上限は、１０００ｎｍ以下とするのが好ましい。

また、検出光の波長が赤外領域に設定されている場合に、被写体１によって反射された可視光線が撮像部４に入射すると、この可視光線はノイズ成分となる。また、ここでいう可視光線としては、表示パネル２が液晶表示パネルの場合は、バックライトから出射され、表示パネル２を通過した照明光や、表示装置の外部からの光が挙げられる。このため、本実施の形態においては、図３に示した光学フィルタ３１として、波長が７００ｎｍ以上、好ましくは８００ｎｍ以上、特に好ましくは８５０ｎｍ以上の光のみを透過させるハイパスフィルタを用いるのが良い。

以上のように、本発明の表示装置は、入力機能を備えており、パーソナルコンピュータ、テレビ、ゲーム機器等の表示装置として有用であり、産業上の利用可能性を有している。

図１は、本発明の実施の形態における表示装置の全体の概略構成を示す断面図である。 図２は、図１に示す表示装置の主要部分の位置関係を示す分解斜視図である。 図３は、図１及び図２に示した表示装置に備えられた撮像部の概略構成を示す断面図である。 図４は、図１に示した断面図の一部を拡大して示す部分断面図である。 図５は、図１及び図２に示した検出光源部の概略構成を示す図であり、図５（ａ）は検出光の出射方向に沿って切断した断面図、図５（ｂ）は正面図である。 図６は、導光板に入射した検出光の屈折角を示す説明図である。

符号の説明

１ 被写体
２ 表示パネル
２ａ フィルタ基板
２ｂ 液晶層
２ｃ アクティブマトリクス基板
３ 表示領域
４ 撮像部
５ バックライト装置
６ 蛍光ランプ
７ 検出光源部
８ 筐体
９ 拡散板
１０ 拡散シート
１１ プリズムシート
１２ 反射／偏光シート
１３ 光学層
１４ 導光板
１４ａ 導光板の側面
１５ 検出光源部の光源
１６、１７ 制限部材（遮蔽部材）
１８ 検出光源部のフレーム
１９ 固定部材
２０ 光源から出射された検出光
２１ 全反射条件の崩れによって導光板から出射した検出光
２２ 表示装置のフレーム
３０、３５ レンズ素子（結像光学系）
３０ａ、３５ａ 光軸
３１ 光学フィルタ
３２ 固体撮像素子
３２ａ 固体撮像素子の受光面の中心を通る法線
３３、３６ 撮像部のフレーム

Claims (8)

1. 光透過性を有する表示パネルと、結像光学系を有する撮像部と、検出光を出射する検出光源部と、前記表示パネルの観察者側に前記表示パネルの表示領域を覆うように配置された導光板とを備え、
   前記検出光源部は、前記検出光が前記導光板の側面から前記導光板の内部に入射するように配置され、且つ、前記導光板の内部に入射した前記検出光が前記導光板の内部で全反射するように前記検出光を出射し、
   前記撮像部は、前記全反射の条件の崩れによって前記導光板から出射し、且つ、前記表示パネル及び前記結像光学系を通過した前記検出光を受光して、前記表示パネルの観察者側における状態を撮像することを特徴とする表示装置。
2. 前記検出光源部が、前記検出光を出射する光源と、前記光源から出射された前記検出光の前記表示パネルの厚み方向における発散度を制限する制限部材とを備えている請求項１に記載の表示装置。
3. 前記制限部材が、前記導光板を形成する材料の屈折率をｎとしたときに、前記導光板に入射する前記検出光の入射角度θｉが下記式（１）及び（２）から求められた値以下となるように、前記発散度を制限している請求項２に記載の表示装置。
   （数１）
   θｉ＝ｓｉｎ^-1（ｎ・ｓｉｎθ） ・・・・・（１）
   （数２）
   θ＝９０°−ｓｉｎ^-1（１／ｎ） ・・・・・（２）
4. 前記制限部材が、前記光源の前記表示領域側及びその反対側の少なくとも一方に配置された遮光部材である請求項２または３に記載の表示装置。
5. 前記制限部材がレンズ素子である請求項２または３に記載の表示装置。
6. 前記検出光源部が、７００ｎｍ以上の波長の光を前記検出光として出射し、
   前記撮像部が、７００ｎｍ以上の波長の光のみを受光する請求項１〜５のいずれかに記載の表示装置。
7. 前記検出光源部が、８００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の波長の光を前記検出光として出射し、
   前記撮像部が、８００ｎｍ以上の波長の光のみを受光する請求項６に記載の表示装置。
8. 前記表示パネルが、液晶表示パネルまたはＥＬ表示パネルである請求項１〜請求項７のいずれかに記載の表示装置。

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