JP7178637B2 - 虚像表示システム、ヘッドアップディスプレイ、及び移動体 - Google Patents

Description

本開示は、一般に、虚像表示システム、ヘッドアップディスプレイ、及び移動体に関する。より詳細には、本開示は、虚像を表示する虚像表示システム、当該虚像表示システムを備えたヘッドアップディスプレイ、及び当該ヘッドアップディスプレイを備えた移動体に関する。

従来例として、特許文献１に記載の立体映像表示装置を例示する。この立体映像表示装置は、要素画像群を表示する表示手段と、３次元映像を再生する要素光学素子群と、を備える。各要素画像は、要素光学素子の幅を超える長方形で、当該長方形の長辺方向を基準線の方向として、一列に整列し要素画像列を形成する。要素光学素子群において、各要素光学素子のうち互いに接して一列に配置される要素光学素子列の中心直線が基準線に対して角度を持つように、要素光学素子列が設置面上で傾斜させた状態で配置されている。

この特許文献１によれば、駆動手段を必要とせず、要素画像の幅と高さの比率を変えることで特定方向の視域角を拡大することができるものである。

特開２０１２－２３０１４２号公報

ところで、虚像表示システムにおいては、観測者が、虚像表示システムから提示されている立体画像を観測中に、観測者の頭部が、一方向（例えば横方向）に沿って比較的広範囲に移動する可能性がある。特許文献１に記載の立体映像表示装置による視域角の拡大では、依然として十分とは言えない可能性がある。

本開示は上記事由に鑑みてなされ、立体画像に関する視認性の向上を図ることができる、虚像表示システム、ヘッドアップディスプレイ、及び移動体を提供することを目的とする。

本開示の一態様の虚像表示システムは、画像データ作成部と、表示部と、光学素子群と、を備える。前記画像データ作成部は、立体描画を行う対象物の第１画像データと、前記立体描画を行う対象物の表示位置に関する位置情報とに基づいて、前記立体描画を行う対象物を立体視させるための第２画像データを作成する。前記表示部は、前記第２画像データに基づく画像を表示面に表示する。前記光学素子群は、前記表示部から焦点距離に応じて前記表示面と対向するように配置され、前記表示面に表示される前記画像からの光線を集光して、立体的な虚像を再生する。前記光学素子群は、各列が複数の光学素子を含む第１列と第２列とを交互に並べて方眼状に構成される。各光学素子は、前記画像を構成する複数の画像片のうち、対応する画像片からの前記光線を集光する。各画像片は、前記第１列と前記第２列とが並ぶ並び方向に沿って長尺であり、かつ、長尺方向における寸法が、前記並び方向における各光学素子の寸法よりも大きい。前記第１列を構成する各光学素子は、前記光線が通る第１端面を有する。前記第２列を構成する各光学素子は、前記光線が通る第２端面を有する。前記第１端面及び前記第２端面は、前記表示面に対して傾斜する。前記第１端面の前記第１列に沿った方向の中点における接線に沿った傾斜方向及び前記第２端面の前記第２列に沿った方向の中点における接線に沿った傾斜方向は、前記並び方向に沿って見て、互いに異なり、かつ、前記表示面と直交する方向に沿って見て、前記長尺方向に直交する方向に沿っている。

本開示の別の一態様の虚像表示システムは、画像データ作成部と、表示部と、光学素子群と、を備える。前記画像データ作成部は、立体描画を行う対象物の第１画像データと、前記立体描画を行う対象物の表示位置に関する位置情報とに基づいて、前記立体描画を行う対象物を立体視させるための第２画像データを作成する。前記表示部は、前記第２画像データに基づく画像を表示面に表示する。前記光学素子群は、前記表示部から焦点距離に応じて前記表示面と対向するように配置され、前記表示面に表示される前記画像からの光線を集光して、立体的な虚像を再生する。前記光学素子群は、各列が複数の光学素子を含む第１列と第２列とを交互に並べて方眼状に構成される。各光学素子は、前記画像を構成する複数の画像片のうち、対応する画像片からの前記光線を集光する。各画像片は、前記第１列と前記第２列とが並ぶ並び方向に沿って長尺であり、かつ、長尺方向における寸法が、前記並び方向における各光学素子の寸法よりも大きい。前記第１列を構成する各光学素子は、前記光線が出射する第１曲面を有する。前記第２列を構成する各光学素子は、前記光線が出射する第２曲面を有する。前記第１曲面及び前記第２曲面は、前記並び方向に沿って見て、前記表示面から離れる方向に円弧状に凸となって湾曲し、かつ当該円弧の中心位置が互いにずれるように構成される。

本開示の一態様のヘッドアップディスプレイは、上記のいずれかの虚像表示システムを備える。上記のいずれかの虚像表示システムは、前記表示面に表示される前記画像をアイボックスに集光することによって、前記アイボックスに視点があるユーザに、前記表示面に表示される前記画像に基づく前記立体的な虚像を視認させる光学系を、更に備える。前記光学系は、入射光を前記アイボックスに向かって反射する光透過性を有する反射部材を含む。前記ヘッドアップディスプレイは、前記アイボックスに視点があるユーザに、前記反射部材を透過して見える現実空間に重ね合わせた前記虚像を視認させる。

本開示の一態様の移動体は、移動する移動体本体と、前記移動体本体に搭載される上記ヘッドアップディスプレイと、を備える。前記反射部材は、前記移動体本体のウィンドシールド又はコンバイナを含む。

本開示によれば、立体画像に関する視認性の向上を図ることができる、という利点がある。

図１は、本開示の一実施形態に係る虚像表示システムの概略的な説明図である。 図２は、同上の虚像表示システムを備える移動体の概略説明図である。 図３は、同上の虚像表示システムの概略的なブロック図である。 図４は、同上の虚像表示システムによって表示される虚像の説明図である。 図５は、同上の虚像表示システムによって立体描画を行う方法を説明する説明図である。 図６Ａは、同上の虚像表示システムにおける光学素子群を説明するための概略説明図である。図６Ｂは、図６Ａの光学素子群をＸ軸方向に沿って見た概略の要部側面図である。 図７は、同上の虚像表示システムにおける光学素子群の比較例を説明するための概略説明図である。 図８Ａは、同上の虚像表示システムにおける変形例１の光学素子群を説明するための概略説明図である。図８Ｂは、図８Ａの光学素子群をＸ軸方向に沿って見た概略の要部側面図である。 図９Ａは、同上の虚像表示システムにおける変形例２の光学素子群を説明するための概略説明図である。図９Ｂは、同上の光学素子群の正面から見た概略の要部平面図である。

（１）概要
以下の実施形態において説明する各図は、模式的な図であり、各図中の各構成要素の大きさ及び厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。

本実施形態に係る虚像表示システム１０は、図１及び図２に示すように、例えば、移動体としての自動車１００に用いられる。

虚像表示システム１０は、図１、図３、図５及び図６Ａに示すように、画像データ作成部５２（図３参照）と、表示部２１と、光学素子群２２と、を備えている。

画像データ作成部５２は、立体描画を行う対象物の第１画像データと、立体描画を行う対象物の表示位置に関する位置情報とに基づいて、立体描画を行う対象物を立体視させるための第２画像データを作成する。以下、画像データ作成部５２を、単に「作成部５２」と呼ぶこともある。

表示部２１は、第２画像データに基づく画像を表示面２１１に表示する。光学素子群２２は、表示部２１から焦点距離Ｗ１（図５参照）に応じて（例えば、概ね焦点距離Ｗ１を空けて）表示面２１１と対向するように配置され、表示面２１１に表示される画像からの光線を集光して、立体的な虚像３２０（図４参照）を再生する。以下、第２画像データに基づく画像を「三次元用画像Ｇ１」（図６Ａ参照）と呼ぶこともある。

虚像表示システム１０は、例えば移動体（ここでは自動車１００）に搭載されるヘッドアップディスプレイ１に用いられる。すなわち、本実施形態のヘッドアップディスプレイ１は、虚像表示システム１０を備えている。ヘッドアップディスプレイ１では、光学系３０が反射部材（例えばウィンドシールド１１２）を含む。反射部材は、光透過性を有し、入射光をアイボックス２１０に向かって反射する。ヘッドアップディスプレイ１は、アイボックス２１０に視点があるユーザ２００に、反射部材を透過して見える現実空間に重ね合わせた虚像３２０を視認させる。

虚像表示システム１０は、自動車１００に搭載されるヘッドアップディスプレイ１に用いられ、例えば、自動車１００の速度情報、コンディション情報、及び運転情報等に関連する運転支援情報をユーザ２００の視界に表示するために用いられる。自動車１００の運転情報としては、例えば、走行経路等を表示するナビゲーション関連の情報、及び、走行速度及び車間距離を一定に保つＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）関連の情報等がある。

ここで、虚像表示システム１０は、必ずしも立体的な虚像３２０（立体描写の対象物の虚像）のみを再生するだけではない。例えば、虚像表示システム１０は、立体的な虚像３２０以外に、平面的な虚像３１０を再生する。以下、虚像３１０と虚像３２０とをまとめて虚像３００と呼ぶこともある。

自動車１００の速度情報及びコンディション情報は、立体的に、例えば走行面４００と垂直な平面ＰＬ１に沿って、表示されるのが好ましく、これらの情報は虚像３２０を用いて表示される。一方、走行経路等を表示するナビゲーション関連の情報、及びＡＣＣ関連の情報等は、平面的に、例えば平面ＰＬ１よりやや傾けた平面ＰＬ２に沿って表示されるのが好ましく、これらの情報は、虚像３１０を用いて表示される。

虚像表示システム１０が表示する情報の種類は、予め決まっているので、虚像表示システム１０が表示する虚像３００の画像データは、例えば、記憶部５４（図３参照）に予め保持されている。つまり、立体描画の対象物である虚像３２０の第１画像データ、及び、平面（二次元）描画の対象物である虚像３１０の第３画像データは、記憶部５４に予め保持されている。したがって、作成部５２は、立体描画を行う対象物である虚像３２０の第１画像データと、虚像３２０の表示位置に関する位置情報とに基づいて、虚像３２０を立体視させるための第２画像データを作成する。なお、作成部５２は、平面描画を行う対象物である虚像３１０の第３画像データと、虚像３１０の表示位置に関する位置情報とに基づいて、虚像３１０を平面描画するための第４画像データを作成する。以下、第４画像データに基づく画像を「二次元用画像」と呼ぶこともある。

「虚像３１０及び３２０」は、図１に示すように、アイボックス２１０に視点２０１があるユーザ２００（例えば自動車１００の運転者等）に視認させるための、表示面２１１に表示される画像に基づく像である。虚像表示システム１０は、光学系３０を更に備えている。光学系３０は、表示部２１及び光学素子群２２を有する画像表示部２０から出力される画像（表示面２１１に表示される画像）を構成する光の反射と屈折との少なくとも一方を行う。その結果、光学系３０は、画像表示部２０から出力される画像を、アイボックス２１０に集光する。

ところで、光学素子群２２は、図６Ａに示すように、各列が複数（図示例では便宜上４つのみ図示）の光学素子Ｂ０を含む第１列Ｋ１と第２列Ｋ２とを交互に並べて方眼状に構成される。ここで言う「方眼状」は、光学素子群２２を正面から見て、複数の光学素子Ｂ０が縦横に直角に整列されて配置されることを意味する。ここでは、光学素子群２２は、レンズアレイにより構成される。レンズアレイは、一例として、おおむね平凸レンズからなる光学素子Ｂ０が平面上に複数配置されて構成される。

各光学素子Ｂ０は、画像を構成する複数の画像片ＧＰ０のうち、対応する画像片ＧＰ０からの光線を集光する。各画像片ＧＰ０は、第１列Ｋ１と第２列Ｋ２とが並ぶ並び方向Ｄ１に沿って長尺であり、かつ、長尺方向における寸法Ｑ１が、並び方向Ｄ１における各光学素子Ｂ０の寸法Ｑ２よりも大きい。

第１列Ｋ１を構成する各光学素子Ｂ０は、光線が通る第１端面Ｓ１を有している。第２列Ｋ２を構成する各光学素子Ｂ０は、光線が通る第２端面Ｓ２を有している。以下では一例として、第１端面Ｓ１及び第２端面Ｓ２が、いずれも光線が出射する出射面Ｃ２であるものとする。

そして、本実施形態では、第１端面Ｓ１及び第２端面Ｓ２（出射面Ｃ２）は、表示面２１１に対して傾斜するように構成される。特に図６Ｂに示すように、第１端面Ｓ１（出射面Ｃ２）の傾斜方向Ｆ１及び第２端面Ｓ２（出射面Ｃ２）の傾斜方向Ｆ２は、並び方向Ｄ１に沿って見て、互いに異なり、かつ、表示面２１１と直交する方向に沿って見て、長尺方向に直交する方向に沿っている。

この構成によれば、傾斜方向Ｆ１及び傾斜方向Ｆ２が、並び方向Ｄ１に沿って見て、互いに異なり、かつ、表示面２１１と直交する方向に沿って見て、長尺方向に直交する方向に沿っている。そのため、光学素子Ｂ０の寸法Ｑ２よりも大きい長尺の画像片ＧＰ０に関する視域は、光学素子群２２を介することで、並び方向Ｄ１に拡げることができる。言い換えると、方眼状の光学素子群２２において、視域の幅を拡げるために画像片ＧＰ０を横長にしても、第１列の光学素子Ｂ０に対応する画像片ＧＰ０と、第２列の光学素子Ｂ０に対応する画像片ＧＰ０とが互いに干渉し合う可能性を抑えることができる。したがって、立体画像に関する視認性の向上を図ることができる。

（２）詳細
以下、本実施形態に係る虚像表示システム１０について図面を参照して詳しく説明する。

（２．１）全体構成
虚像表示システム１０は、図１及び図３に示すように、画像表示部２０と、光学系３０と、制御部５０と、を備えている。また虚像表示システム１０は、画像表示部２０、光学系３０、及び制御部５０を収容するハウジング６０（図１参照）を更に備えている。

虚像表示システム１０は、移動体である自動車１００の移動体本体１１０に搭載される。すなわち、移動体（自動車１００）は、移動する移動体本体１１０と、移動体本体１１０に搭載される虚像表示システム１０と、を備えている。虚像表示システム１０が備える反射部材は、例えばウィンドシールド１１２で実現されているが、移動体本体１１０に設けられたコンバイナで実現されてもよい。

以下、虚像表示システム１０が備えるハウジング６０、画像表示部２０、光学系３０、及び制御部５０の各々について図面を参照して説明する。

（２．１．１）ハウジング
ハウジング６０は、例えば合成樹脂の成型品等で構成されている。ハウジング６０は、内部に収容室６４を有する箱状に形成されている。収容室６４には、画像表示部２０、光学系３０、及び制御部５０等が収容されている。

ハウジング６０は、移動体本体１１０のダッシュボード１１３に取り付けられている。ハウジング６０の上部には開口部が設けられている。光学系３０の第２ミラー３２によって反射された光は開口部を通してウィンドシールド１１２に照射され、ウィンドシールド１１２によって反射された光がアイボックス２１０に集光される。

（２．１．２）画像表示部
画像表示部２０は、表示部（表示デバイス）２１及び光学素子群２２を有している。光学素子群２２は、上述の通り、レンズアレイとして構成され、表示部２１の表示面２１１と対向するように配置される。

画像表示部２０は、画像中の対象物から複数の方向に放出される光（光線）を再現することで対象物を立体的に見せるライトフィールド（Light Field）方式により、立体画像を表示する機能を有している。

表示部２１は、収容室６４の内部に、表示面２１１を第１ミラー３１に向けた状態で収容されている。表示部２１の表示面２１１は、ユーザ２００に集光する画像の範囲、つまりウィンドシールド１１２の形状に合わせた形状（例えば矩形状）であり、表示部２１の表示面２１１には複数の画素Ｘ０（図６Ａ参照）がアレイ状に配置されている。複数の画素Ｘ０は、図６Ａに示すように、Ｘ軸及びＹ軸に沿って方眼状に配置される。Ｘ軸は、例えば、ユーザ２００が居る車内空間では左右方向に沿った軸に相当し、Ｙ軸は、例えば、上下方向に沿った軸に相当する。

図５は、ライトフィールド方式を説明するための、上方から見た概略図であり、説明の便宜上、複数の画素が出力する画像のうち、三次元用画像Ｇ１を出力している４個の画素（Ｘ１～Ｘ４）×７（合計２８個の画素）のみに着目して図示している。

また図５では、ユーザ２００から見て、２８個の画素が、左右方向に並んでいるが、実際には、複数の画素が、上下及び左右方向に並んでいる。図５は、ライトフィールド方式を説明するための簡易的な図であるため、図５の各画素サイズは、必ずしも図６Ａで示す本実施形態の光学素子群２２に対応する各画素Ｘ０の画素サイズに対応しているとは限らない。また図５に示す各画素と、光学素子群２２の（後述する）光学素子Ｂ０との対応関係も、必ずしも図６Ａで示す対応関係に厳密に一致しているとは限らない。

表示部２１の複数の画素Ｘ０は、制御部５０の制御に応じて発光し、表示部２１の表示面２１１から出力される光（光線）によって、表示面２１１に表示される画像が形成される。表示部２１は、例えば、液晶ディスプレイ、又は有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ等によって実現される。

光学素子群２２は、アレイ状に配列された複数の光学素子Ｂ０（図６Ａ参照）を有している。各光学素子Ｂ０は、おおむね平凸レンズである。各光学素子Ｂ０は、完全なシリンドリカル状（いわゆる、カマボコ状）ではなく、表示部２１からの光線が出射する出射面Ｃ２が、Ｘ軸方向においてもＹ軸方向においても湾曲している。なお、光学素子群２２の具体的な構造については、後の「（２．３）光学素子群」の欄で詳しく説明する。

光学素子群２２は、表示部２１から焦点距離Ｗ１（図５参照）に応じて（例えば、概ね焦点距離Ｗ１を空けて）表示面２１１と対向するように配置される。光学素子群２２は、表示面２１１に表示される画像（三次元用画像Ｇ１）からの光線を集光して、立体的な虚像３２０を再生する。

図５の例では、図中のグループＧＲ１でそれぞれ括られた４個の画素Ｘ１～Ｘ４が、複数の光学素子Ｂ０のうち同じ光学素子Ｂ０に対応している。また図５の例では、アイボックス２１０において水平方向に４つの視点Ｐ１～Ｐ４が設定されている。視点Ｐ１には、複数（図５では３つ）の光学素子Ｂ０によって、表示部２１における複数（図５では３個）の画素Ｘ１からの光が集光される。同様に視点Ｐ２には、複数の光学素子Ｂ０によって、表示部２１における複数の画素Ｘ２からの光が集光される。また視点Ｐ３には、複数の光学素子Ｂ０によって、表示部２１における複数の画素Ｘ３からの光が集光される。更に視点Ｐ４には、複数の光学素子Ｂ０によって、表示部２１における複数の画素Ｘ４からの光が集光される。

表示部２１は、制御部５０から入力される第２画像データに基づく画像を表示面２１１に表示するように構成される。すなわち、制御部５０は、立体描画の対象物の虚像３２０を表示する場合、虚像３２０を表示させるための第２画像データに基づく三次元用画像Ｇ１を表示部２１に出力する。制御部５０は、虚像３２０を投影する位置に対応した複数の画素のうち、視点Ｐ１に対応する複数の画素Ｘ１に、第２画像データに基づく三次元用画像Ｇ１を表示させる。また制御部５０は、視点Ｐ２に対応する複数の画素Ｘ２と、視点Ｐ３に対応する複数の画素Ｘ３と、視点Ｐ４に対応する複数の画素Ｘ４と、にも、それぞれ第２画像データに基づく三次元用画像Ｇ１を表示させる。

これにより、視点Ｐ１に対応する複数の画素Ｘ１から出力される光によって、複数の画素Ｘ１に表示される三次元用画像Ｇ１に基づく虚像３２０が視点Ｐ１に集光される。同様に、視点Ｐ２に対応する複数の画素Ｘ２から出力される光によって、複数の画素Ｘ２に表示される三次元用画像Ｇ１に基づく虚像３２０が視点Ｐ２に集光される。視点Ｐ３に対応する複数の画素Ｘ３から出力される光によって、複数の画素Ｘ３に表示される三次元用画像Ｇ１に基づく虚像３２０が視点Ｐ３に集光される。視点Ｐ４に対応する複数の画素Ｘ４から出力される光によって、複数の画素Ｘ４に表示される三次元用画像Ｇ１に基づく虚像３２０が視点Ｐ４に集光される。表示部２１の表示面２１１に表示された画像は光学素子群２２を通してアイボックス２１０に集光される。

表示部２１に表示される三次元用画像Ｇ１の立体描画の対象物は、共通の対象物である。ただし、画素Ｘ１～Ｘ４に表示される三次元用画像Ｇ１を、光学素子群２２を通して見ることで、画素Ｘ１～Ｘ４で互いに見える角度が少しずつ異なる画像が視認されることで視差画像が再現され、立体画像として視認可能となる。

また表示部２１は、制御部５０から入力される第４画像データに基づく二次元用画像を表示面２１１に表示するように構成される。すなわち、制御部５０は、平面描画の対象物である虚像３１０を表示させる場合、表示部２１の表示面２１１に、虚像３１０を表示させるための第４画像データに基づく二次元用画像を表示部２１に出力する。言い換えれば、制御部５０は、虚像３１０を投影する位置に対応した複数の画素であって、視点Ｐ１～Ｐ４に対応する複数の画素の全てを使って、第４画像データに基づく二次元用画像を表示させる。なお、第４画像データに基づく画像を表示する複数の画素Ｘ０から出力される光も光学素子群２２を通過するため、例えば、視点Ｐ１には、視点Ｐ１に対応した画素Ｘ０の光が到達し、視点Ｐ２～Ｐ４に対応した画素の光は到達しない。

図５で言えば、例えば、ユーザ２００の右目が視点Ｐ２の位置にあり、ユーザ２００の左目が視点Ｐ３の位置にあるとする。ユーザ２００の右目には、視点Ｐ２に対応した画素（三次元用画像Ｇ１に対応する画素Ｘ２だけでなく、二次元用画像に対応する画素Ｘ２も含む）から出力される光が集光される。ユーザ２００の左目には、視点Ｐ３に対応した画素（三次元用画像Ｇ１に対応する画素Ｘ３だけでなく、二次元用画像に対応する画素Ｘ３も含む）から出力される光が集光される。よって、ユーザ２００の右目には視点Ｐ２に対応した画素から出力される光が集光され、ユーザ２００の左目には視点Ｐ３に対応した画素から出力される光が集光される。ユーザ２００は、視点Ｐ２に対応した画素から集光される光と、視点Ｐ３に対応した画素から集光される光とによって、虚像３２０を視認することができる。

これにより、ユーザ２００の右目及び左目には、立体描画の対象物を互いに異なる角度から見た画像が表示されるので、両眼視差を再現した画像を右目及び左目に集光することができる。よって、画像表示部２０に表示された映像に基づいて、ユーザ２００に対して立体描画の対象物の虚像３２０を立体的に見せることができる。

また、例えばユーザ２００の頭部が右に移動して、ユーザ２００の右目及び左目が、視点Ｐ１及びＰ２へそれぞれに移ると、上述の視点Ｐ２及びＰ３により見えていた虚像３２０を、やや右側から見ているように角度を変えて見せることができる。

なお、画像表示部２０が、立体描画の対象物の虚像３２０を立体的に表示する方式はライトフィールド方式に限定されない。画像表示部２０は、ユーザ２００の左右の目に、互いに視差がある画像をそれぞれ集光することで、ユーザ２００に立体描画の対象物の虚像３１０を視認させる視差方式を採用してもよい。

（２．１．３）光学系
光学系３０は、画像表示部２０から出力される光を、アイボックス２１０に集光する。光学系３０は、図１及び図３に示すように、例えば、凸面鏡である第１ミラー３１と、凹面鏡である第２ミラー３２と、ウィンドシールド１１２とを有している。

第１ミラー３１は、画像表示部２０から出力される光を反射して、第２ミラー３２に入射させる。第２ミラー３２は、第１ミラー３１から入射した光をウィンドシールド１１２に向かって反射する。ウィンドシールド１１２は、第２ミラー３２から入射した光を反射してアイボックス２１０に入射させる。

図１中の光路Ｌ１は、画像表示部２０の中心部（例えば、表示部２１における矩形状の表示面２１１の中心部）から光学系３０に出力される光の光路を示している。また図１中の光路Ｌ２は、画像表示部２０の一端部（ユーザ２００によって視認される場合の上端側の端部であって、図１では例えば表示面２１１の下端部）から光学系３０を介してアイボックス２１０に集光される光の光路を示している。また、図１中の光路Ｌ３は、画像表示部２０の他端部（ユーザ２００によって視認される場合の下端側の端部であって、図１では例えば表示面２１１の上端部）から光学系３０を介してアイボックス２１０に集光される光の光路を示している。

（２．１．４）制御部
制御部５０は、例えば、コンピュータシステムを含んでいる。コンピュータシステムは、ハードウェアとしての１以上のプロセッサ及び１以上のメモリを主構成とする。コンピュータシステムの１以上のメモリに記録されたプログラムを１以上のプロセッサが実行することによって、制御部５０の機能が実現される。プログラムは、コンピュータシステムの１以上のメモリに予め記録されている。なお、プログラムは、電気通信回線を通じて提供されてもよいし、コンピュータシステムで読み取り可能なメモリカード、光学ディスク、ハードディスクドライブ等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。

制御部５０は、図３に示すように、例えば、描画制御部５１、（上述した）作成部５２、出力部５３、及び記憶部５４等を有している。言い換えると、制御部５０は、描画制御部５１、作成部５２、出力部５３、及び記憶部５４等としての機能を有している。

記憶部５４は、例えば、書換可能な不揮発性の半導体メモリ等の非一時的記録媒体にて実現される。記憶部５４は、制御部５０が実行するプログラム等を記憶する。また、本実施形態の虚像表示システム１０は、自動車１００の速度情報、コンディション情報、及び運転情報等に関連する運転支援情報をユーザ２００の視界に表示するために用いられるので、虚像表示システム１０が表示する虚像３００の種類は予め決まっている。そして、記憶部５４には、虚像３００（平面描画の対象物である虚像３１０、及び、立体描画の対象物である虚像３２０）を表示するための画像データが予め記憶されている。

描画制御部５１は、自動車１００に搭載された各種のセンサ７０から検出信号が受け取るように構成される。センサ７０は、例えば先進運転システム（ＡＤＡＳ：Advanced Driver Assistance System）に使用される各種の情報を検出するためのセンサである。センサ７０は、例えば、自動車１００の車速、温度、残燃料等を測定するセンサ、自動車１００の周囲を撮影する画像センサ、及び、自動車１００の周囲に存在する物体を検出するためのミリ波レーダ、ＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging）などのセンサのうちの少なくとも１つを含む。

描画制御部５１は、センサ７０から受け取った検出信号に基づいて、センサ７０の検出結果に関する情報を表示するための画像データの種類を決定する。画像データの種類は、第１種類（立体描画のみ）、第２種類（平面描画のみ）、及び第３種類（立体描画と平面描画の両方）に分類される。描画制御部５１は、表示すべき画像データの種類を決定すると、当該種類に応じた画像データ（第１画像データ、及び／又は、第３画像データ）を記憶部５４から取得する。

また描画制御部５１は、センサ７０から受け取った検出信号に基づいて、虚像３００を表示する位置に関する位置情報を求める。そして、描画制御部５１は、表示対象の虚像３００（立体描画の虚像３２０、及び／又は、平面描画の虚像３１０）の画像データと位置情報とを作成部５２に出力する。

作成部５２は、描画制御部５１から受け取った画像データ及び位置情報に基づいて、表示対象の虚像３００を表示するための画像データを作成する。作成部５２は、虚像３２０を表示する場合、虚像３２０を形成するための三次元用画像Ｇ１を表示させる第２画像データを作成する。三次元用画像Ｇ１は、虚像３２０の表示位置に対応する複数の画素Ｘ０のうち、視点Ｐ１～Ｐ４にそれぞれ対応する複数の画素Ｘ１～Ｘ４の各々に表示される。作成部５２は、虚像３１０を表示させる場合、虚像３１０を形成するための二次元用画像を表示させる第４画像データを作成する。二次元用画像は、虚像３１０の表示位置に対応する複数の画素Ｘ０に表示される。

出力部５３は、作成部５２によって作成された第２画像データ及び／又は第４画像データを表示部２１に出力し、表示部２１の表示面２１１に、第２画像データ及び／又は第４画像データに基づく画像を表示させる。表示面２１１に表示された画像は、光学素子群２２及び光学系３０を介して、アイボックス２１０に集光され、ユーザ２００によって立体描画される虚像３２０及び／又は平面描画される虚像３１０が視認される。

（２．２）動作
本実施形態の虚像表示システム１０の動作について簡単に説明する。

例えば、自動車１００のバッテリから虚像表示システム１０に電力が供給され、自動車１００が備えるＥＣＵ（Electronic Control Unit）から虚像表示システム１０に動作を開始させる制御信号が入力されると、虚像表示システム１０が動作を開始する。

例えば、自動車１００のＥＣＵから制御部５０に制御信号が入力されると、制御部５０は、自動車１００に設けられたセンサ７０から定期的に検出信号を取得する。制御部５０は、センサ７０から検出信号を定期的に取得することに限定されない。制御部５０は、センサ７０の検出信号が変化した場合に、センサ７０から出力される検出信号を取得するように構成されてもよい。

制御部５０の描画制御部５１は、センサ７０から検出信号を取得すると、検出信号を表示するための虚像３００の画像データの種類を決定する。描画制御部５１は、決定した種類の画像データ、すなわち、立体描画を行う虚像３２０の第１画像データ、及び／又は、平面描画を行う虚像３１０の第３画像データを、記憶部５４から取得する。また描画制御部５１は、センサ７０の検出信号に基づいて、虚像３００の表示位置に関する位置情報を求める。そして、描画制御部５１は、センサ７０の検出信号を表示するための虚像３００の画像データと位置情報とを画像データ作成部５２に出力する。

例えば、センサ７０からの検出信号が、前方を走行する他の自動車１００Ａ（図４参照）までの距離を示す情報であれば、描画制御部５１は、虚像３１０Ａ（図４参照）及び虚像３１０Ｂ（図４参照）の画像データ及び位置情報を作成部５２に出力する。虚像３１０Ａは、車間距離を表示するためのものであり、ここでは自動車１００Ａとの間の車間距離を表示するために走行面４００に重ねて表示される。虚像３１０Ｂは、走行コースを表示するためのものであり、ここでは自動車１００Ａを避けるための走行コースを表示するために走行面４００に重ねて表示される。虚像３１０Ａ及び虚像３１０Ｂはいずれも、平面描画される虚像である。

また描画制御部５１は、前方の自動車１００Ａまでの車間距離をメータ（数値）表示し、自動車１００Ａを回避するための走行コースをマップ表示するために、虚像３２０Ａの画像データ及び位置情報を、作成部５２に出力する。虚像３２０Ａは、立体描画される虚像である。

またセンサ７０からの検出信号が、自動車１００の速度に関する検出信号の場合、描画制御部５１は、速度をメータ（数値）表示するために、虚像３２０Ｂの画像データ及び位置情報を、作成部５２に出力する。虚像３２０Ｂは、立体描画される虚像である。

以上の通り、ここでは一例として、平面描画される虚像３１０Ａ及び虚像３１０Ｂは、前方を走行する他の自動車１００Ａの状況等に応じて、アイボックス２１０に対する表示位置が変化し得る。一方、立体描画される虚像３２０Ａ及び虚像３２０Ｂは、メータ表示やマップ表示等を目的とした虚像であるため、アイボックス２１０に対する表示位置が一定である。

立体描画される虚像であっても、アイボックス２１０に対する表示位置が変化してもよい。虚像表示システム１０は、例えば、前方を走行する他の自動車１００Ａを囲むようなマーカを表示するための虚像３２０Ｃ（図４参照）を表示してもよい。虚像３２０Ｃは、立体描画される虚像である。立体描画される虚像３２０Ｃは、前方を走行する他の自動車１００Ａの状況等に応じて、アイボックス２１０に対する表示位置が変化し得る。

作成部５２は、描画制御部５１から第１画像データと位置情報とを受け取ると、これらに基づいて、虚像３２０を表示させるための第２画像データを作成する。作成部５２は、描画制御部５１から第３画像データと位置情報とを受け取ると、これらに基づいて、虚像３１０を表示させるための第４画像データを作成する。

出力部５３は、作成部５２が虚像３００を表示させるための画像データ（第２画像データ、及び／又は、第４画像データ）を作成すると、この画像データを表示部２１に出力する。

表示部２１は、出力部５３から画像データが入力されると、虚像３００を形成するための画像を表示面２１１に表示する。

表示部２１の表示面２１１に表示された画像は、光学素子群２２と光学系３０とを通して、アイボックス２１０内に視点があるユーザ２００に視認される。これにより、平面描画の対象物である虚像３１０は、自動車１００の走行面４００に沿うように平面ＰＬ２上に投影されてユーザ２００に視認される。また、立体描画の対象物である虚像３２０は、自動車１００の走行面４００と直交する平面ＰＬ１に沿って投影されてユーザ２００に視認される。

（２．３）光学素子群
以下、本実施形態の光学素子群２２について、図６Ａ、図６Ｂ及び図７を参照しながら詳しく説明する。なお、図７は、本実施形態の光学素子群２２と比較するための比較例の光学素子群２２Ｘを示す。図６Ａは、光学素子群２２の一部のみと、当該一部に対応する表示部２１の表示面２１１の一部のみを図示する。同様に、比較例の図７は、光学素子群２２Ｘの一部のみと、当該一部に対応する表示部２１Ｘの表示面２１１Ｘの一部のみを図示する。

本実施形態の光学素子群２２は、図６Ａに示すように、各列が複数の光学素子Ｂ０を含む第１列Ｋ１と第２列Ｋ２とを交互に並べて方眼状に構成される。すなわち、複数の光学素子Ｂ０が、表示部２１の表示面２１１と平行な一平面上において、Ｘ軸及びＹ軸に沿って、それぞれアレイ状に配置される。なお、図７に示すように、比較例の光学素子群２２Ｘも、Ｘ軸及びＹ軸に沿って、それぞれアレイ状に配置される点で、光学素子群２２と共通する。

光学素子群２２の各光学素子Ｂ０は、画像（例えば三次元用画像Ｇ１）を構成する複数の画像片ＧＰ０のうち、対応する画像片ＧＰ０からの光線を集光する。

ここで制御部５０は、各画像片ＧＰ０を、第１列Ｋ１と第２列Ｋ２とが並ぶ並び方向Ｄ１（図６Ａ参照：Ｘ軸に沿った方向）に沿って長尺となるように、表示部２１に表示させる。図６Ａでは、各画像片ＧＰ０は、例えば、Ｘ軸に沿って並ぶ４個分の画素Ｘ０を占める。画像片ＧＰ０の４個分の画素Ｘ０は、図５で言えば、１つのグループＧＲ１の画素Ｘ１～Ｘ４に相当し得る。４つの画像片ＧＰ０は、１つの光学素子Ｂ０を通じて、視域（領域Ｒ１）内に４つの視点を形成する。つまり、各画像片ＧＰ０の４つの画素Ｘ０は、視域（領域Ｒ１）内における４つの視点に、一対一で対応し得る。ここでは代表的に４個の画像片ＧＰ０だけをドットハッチングで示すが、同様の画像片ＧＰ０が周囲にも存在し得る。第１列Ｋ１及び第２列Ｋ２の各々は、Ｙ軸に沿う列である。図６Ｂは、図６ＡをＸ軸（並び方向Ｄ１）に沿って見た要部側面図である。

また制御部５０は、各画像片ＧＰ０の長尺方向における寸法Ｑ１（図６Ａ参照）が、並び方向Ｄ１における各光学素子Ｂ０の寸法Ｑ２（図６Ａ参照）よりも大きくなるように、表示部２１に表示させる。寸法Ｑ１は、例えば、寸法Ｑ２の約２倍である。

第１列Ｋ１を構成する各光学素子Ｂ０は、光線が通る第１端面Ｓ１を有している。第２列Ｋ２を構成する各光学素子Ｂ０は、光線が通る第２端面Ｓ２を有している。ただし、ここでは、上述の通り、第１端面Ｓ１及び第２端面Ｓ２が、いずれも光線が出射する出射面Ｃ２であるものとする。出射面Ｃ２は、表示面２１１から離れる方向に凸となるように湾曲した曲面である。以下、第１列Ｋ１を構成する各光学素子Ｂ０の出射面Ｃ２を、第１曲面Ｍ１と呼び、第２列Ｋ２を構成する各光学素子Ｂ０の出射面Ｃ２を、第２曲面Ｍ２と呼ぶこともある（図６Ｂ参照）。

各光学素子Ｂ０の出射面Ｃ２（第１端面Ｓ１及び第２端面Ｓ２）は、第１列Ｋ１及び第２列Ｋ２を問わずに、全て表示面２１１に対して傾斜している。ただし、傾斜方向（ここでは出射面Ｃ２の中点における接線に沿った方向）が、第１列Ｋ１の各光学素子Ｂ０と、第２列Ｋ２の各光学素子Ｂ０とで異なる。

すなわち、第１列Ｋ１の各光学素子Ｂ０の出射面Ｃ２（第１曲面Ｍ１）は、図６Ｂに示すように、傾斜方向Ｆ１に傾斜する。また第２列Ｋ２の各光学素子Ｂ０の出射面Ｃ２（第２曲面Ｍ２）は、図６Ｂに示すように、傾斜方向Ｆ２に傾斜する。ここでは、傾斜方向Ｆ１は、例えば、第１曲面Ｍ１上におけるＹ軸方向の中点に対する接線に沿った方向に相当するとする。また傾斜方向Ｆ２は、例えば、第２曲面Ｍ２上におけるＹ軸方向の中点に対する接線に沿った方向に相当するとする。そして、傾斜方向Ｆ１及び傾斜方向Ｆ２は、並び方向Ｄ１に沿って見て、互いに異なる（図６Ｂ参照）。

より具体的に説明すると、第１列Ｋ１の各光学素子Ｂ０は、図６Ｂに示すように、出射面Ｃ２の側（入射面Ｃ１とは反対側）にて、Ｙ軸方向における両端のうちの第１端Ｔ１（図６Ｂでは左端）に、起立面Ｃ３を有している。起立面Ｃ３は、光線が入射する入射面Ｃ１に対して略垂直に起立するように第１端Ｔ１から延びている。第１曲面Ｍ１は、起立面Ｃ３の端縁から、Ｙ軸方向における両端のうちの第２端Ｔ２（図６Ｂでは右端）に向かって僅かに隆起して頂点Ｃ４から緩やかに下るように湾曲する。ここでは一例として、第１曲面Ｍ１は非球面レンズ形状である。第１列Ｋ１において、入射面Ｃ１から第１端Ｔ１までの距離は、入射面Ｃ１から第２端Ｔ２までの距離とおおむね等しい。第１列Ｋ１において、互いに隣接する２つの光学素子Ｂ０は、一方の光学素子Ｂ０の第１端Ｔ１が、他方の光学素子Ｂ０の第２端Ｔ２と一致するように並ぶ。

一方、第２列Ｋ２の各光学素子Ｂ０は、Ｙ軸方向における両端のうちの第２端Ｕ２（図６Ｂでは右端）に、起立面Ｃ３を有している。起立面Ｃ３は、入射面Ｃ１に対して略垂直に起立するように第２端Ｕ２から延びている。第２曲面Ｍ２は、起立面Ｃ３の端縁から、Ｙ軸方向における両端のうちの第１端Ｕ１（図６Ｂでは左端）に向かって僅かに隆起して頂点Ｃ４から緩やかに下るように湾曲する。ここでは一例として、第２曲面Ｍ２は非球面レンズ形状である。第２列Ｋ２において、入射面Ｃ１から第１端Ｕ１までの距離は、入射面Ｃ１から第２端Ｕ２までの距離とおおむね等しい。第２列Ｋ２において、互いに隣接する２つの光学素子Ｂ０は、一方の光学素子Ｂ０の第１端Ｕ１が、他方の光学素子Ｂ０の第２端Ｕ２と一致するように並ぶ。

要するに、各光学素子Ｂ０は、第１列Ｋ１と第２列Ｋ２とで異なる側（第１端の側又は第２端の側）に、起立面Ｃ３を有していることで、傾斜方向Ｆ１及び傾斜方向Ｆ２は、並び方向Ｄ１に沿って見て、互いに異なる（交差する）。

またここでは、傾斜方向Ｆ１及び傾斜方向Ｆ２は、表示面２１１と直交する方向に沿って見て、各画像片ＧＰ０の長尺方向に直交する方向に沿っている。要するに、傾斜方向Ｆ１及び傾斜方向Ｆ２はいずれも、光学素子群２２の正面から見て、Ｙ軸に沿っている。

なお、本実施形態の各光学素子Ｂ０の出射面Ｃ２は、Ｙ軸に沿って見て、僅かに凸となるように湾曲している（図６Ａ参照）。

ここで、例えば、ある第１列Ｋ１を構成する複数の光学素子Ｂ０における１つの第１光学素子Ｂ１に着目する（例えば図６Ａの一番手前の光学素子Ｂ０）。第１光学素子Ｂ１は、複数の画像片ＧＰ０のうち、第１の画像片ＧＰ１からの光線を集光する。この第１光学素子Ｂ１と隣り合う（第２列Ｋ２の）第２光学素子Ｂ２は、複数の画像片ＧＰ０のうち、第２の画像片ＧＰ２からの光線を集光する。第１の画像片ＧＰ１と第２の画像片ＧＰ２とは、制御部５０の制御下で、表示面２１１上において、並び方向Ｄ１と直交する方向に並ぶように、表示される。ただし、ここでは、第２の画像片ＧＰ２は、制御部５０の制御下で、第１の画像片ＧＰ１に対して、Ｘ軸方向において、複数個（ここでは２個）の画素Ｘ０分だけ、Ｘ軸の正方向にずれた上で、表示される。その結果、第１の画像片ＧＰ１及び第２の画像片ＧＰ２に関する視域は、光学素子群２２を介することで、並び方向Ｄ１に拡がっている（図６Ａの領域Ｒ１参照）。領域Ｒ１で示す視域内に、ユーザ２００の目が存在する限り、視差が再現し得る。

このように本実施形態の光学素子群２２においては、傾斜方向Ｆ１及び傾斜方向Ｆ２が、並び方向Ｄ１に沿って見て、互いに異なり、かつ、表示面２１１と直交する方向に沿って見て、長尺方向に直交する方向に沿っている。そのため、光学素子Ｂ０の寸法Ｑ２よりも大きい長尺の画像片ＧＰ０に関する視域は、光学素子群２２を介することで、並び方向Ｄ１に拡げることができる（領域Ｒ１）。特に、方眼状の光学素子群２２において、視域の幅を拡げるために画像片ＧＰ０を横長にしても、第１列の光学素子Ｂ０に対応する画像片ＧＰ０と、第２列の光学素子Ｂ０に対応する画像片ＧＰ０とが互いに干渉し合う可能性を抑えることができる。したがって、立体画像に関する視域の方向（並び方向Ｄ１）への拡大を図ることができる。

また第１端面Ｓ１及び第２端面Ｓ２がいずれも、出射面Ｃ２であることで、出射面Ｃ２の傾斜による容易な構成で、立体画像に関する視認性の向上を図ることができる。

ここで図７の比較例を考察する。図７の複数の光学素子Ｂ０Ｘは、各列を問わずに、全て、互いに同形で同寸法（つまり同じ構造）の凸平レンズである。また図７では、２×２のスクエア状に配置された４個の画素Ｘ０で構成される画像片ＧＰ０は、複数の光学素子Ｂ０Ｘのうちの１つと対向するように表示される。比較例の各画像片ＧＰ０は、縦方向２つの視点、及び横方向に２つの視点、すなわち、２×２の４つの視点に対応し得る。各画像片ＧＰ０は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向における寸法が光学素子Ｂ０Ｘとほぼ等しい。この図７の比較例の構成の場合、画像片ＧＰ０に関する視域は、光学素子群２２Ｘを介することで、縦横で同等の大きさとなる（図７の領域Ｒ１Ｘ参照）。領域Ｒ１Ｘで示す視域内に、ユーザ２００の目が存在する限り、視差が再現し得る。これに対して、本実施形態の光学素子群２２では、図６Ａの領域Ｒ１に示すように、図７の比較例の領域Ｒ１Ｘに比べて横方向に視域が拡大されていることが容易に理解できる。

虚像表示システム１０が自動車１００に適用された状態において、図６ＡのＸ軸方向が左右方向に一致することで、ユーザ２００は、アイボックス２１０内で左右に頭部を移動させても、違和感なく立体描画された虚像３１０を視認できる可能性が高くなる。

また本実施形態では、第１の画像片ＧＰ１と第２の画像片ＧＰ２とは、表示面２１１上において、並び方向Ｄ１と直交する方向に並ぶ。さらに第１の画像片ＧＰ１と第２の画像片ＧＰ２とは、並び方向Ｄ１において互いにずれた位置にある。そのため、図７の比較例の画像片ＧＰ１Ｘ及びＧＰ２Ｘ（これらは、対応する２つの光学素子Ｂ０Ｘと同じようにＸ軸方向に隣接する）に比べて、並び方向Ｄ１における各画像片ＧＰ０の寸法を増加できる。図示例では、各画像片ＧＰ０の寸法は、比較例の画像片ＧＰ１Ｘ及びＧＰ２Ｘに比べて、約２倍である。したがって、並び方向Ｄ１に沿った方向の視域を拡げることができ、立体画像に関する視認性を更に向上することができる。

ところで、Ｙ軸方向における寸法に関して、各画像片ＧＰ０の寸法は、比較例の画像片ＧＰ０Ｘに比べて、約半分に減っている。しかし、自動車１００内で着座しているユーザ２００にとっては、アイボックス２１０内で、左右に頭部を移動させる可能性（頻度）に比べると、上下方向に頭部を移動させる可能性は低く、その移動範囲も、左右の移動範囲に比べると、狭いと考えられる。したがって、Ｙ軸方向における寸法が減ることは、虚像表示システム１０においては、立体画像に関する視認性に与える影響は少ないと言える。

（３）変形例
上記実施形態は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。上記実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。また、上記実施形態に係る虚像表示システム１０（特に制御部５０）と同様の機能は、虚像表示システム１０の制御方法、コンピュータプログラム、又はコンピュータプログラムを記録した非一時的記録媒体等で具現化されてもよい。

以下、上記実施形態の変形例を列挙する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。以下では、上記実施形態を「基本例」と呼ぶこともある。

本開示における虚像表示システム１０の制御部５０は、コンピュータシステムを含んでいる。コンピュータシステムは、ハードウェアとしてのプロセッサ及びメモリを主構成とする。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムをプロセッサが実行することによって、本開示における虚像表示システム１０の制御部５０としての機能が実現される。プログラムは、コンピュータシステムのメモリに予め記録されてもよく、電気通信回線を通じて提供されてもよく、コンピュータシステムで読み取り可能なメモリカード、光学ディスク、ハードディスクドライブ等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。コンピュータシステムのプロセッサは、半導体集積回路（ＩＣ）又は大規模集積回路（ＬＳＩ）を含む１ないし複数の電子回路で構成される。ここでいうＩＣ又はＬＳＩ等の集積回路は、集積の度合いによって呼び方が異なっており、システムＬＳＩ、ＶＬＳＩ（Very Large Scale Integration）、又はＵＬＳＩ（Ultra Large Scale Integration）と呼ばれる集積回路を含む。さらに、ＬＳＩの製造後にプログラムされる、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、又はＬＳＩ内部の接合関係の再構成若しくはＬＳＩ内部の回路区画の再構成が可能な論理デバイスについても、プロセッサとして採用することができる。複数の電子回路は、１つのチップに集約されていてもよいし、複数のチップに分散して設けられていてもよい。複数のチップは、１つの装置に集約されていてもよいし、複数の装置に分散して設けられていてもよい。ここでいうコンピュータシステムは、１以上のプロセッサ及び１以上のメモリを有するマイクロコントローラを含む。したがって、マイクロコントローラについても、半導体集積回路又は大規模集積回路を含む１ないし複数の電子回路で構成される。

また、虚像表示システム１０における複数の機能が、１つのハウジング６０内に集約されていることは虚像表示システム１０に必須の構成ではなく、虚像表示システム１０の構成要素は、複数のハウジングに分散して設けられていてもよい。さらに、虚像表示システム１０の少なくとも一部の機能、例えば、虚像表示システム１０における制御部５０の一部の機能がクラウド（クラウドコンピューティング）等によって実現されてもよい。

（３．１）変形例１
以下、変形例１の虚像表示システム１０における光学素子群２２Ａについて、図８Ａ及び図８Ｂを参照しながら説明する。図８Ｂは、図８ＡをＸ軸方向（並び方向Ｄ１）に沿って見た要部側面図である。なお、基本例の虚像表示システム１０と実質的に共通する構成要素については、同じ参照符号を付与して適宜に説明を省略する場合もある。

基本例の光学素子群２２では、第１列Ｋ１の各光学素子Ｂ０の第１端面Ｓ１及び第２列Ｋ２の各光学素子Ｂ０の第２端面Ｓ２は、いずれも光線が出射する出射面Ｃ２である。これに対して、変形例１の光学素子群２２Ａでは、第１端面Ｓ１及び第２端面Ｓ２が、いずれも光線が入射する入射面Ｃ１である点で、基本例と異なる。

変形例１では、各光学素子Ｂ０の出射面Ｃ２は、第１列Ｋ１及び第２列Ｋ２を問わずに全て、同じ構造を有しており、ここでは一例として、上述した比較例（図７参照）の出射面と同様に、球面形状に近い凸曲面となっている。言い換えると、変形例１の各光学素子Ｂ０は、基本例における起立面Ｃ３を有していない。

変形例１の各光学素子Ｂ０における入射面Ｃ１は、第１列Ｋ１及び第２列Ｋ２を問わずに全て、平坦な面であり、かつ、表示部２１の表示面２１１に対して傾斜している。ただし、第１列Ｋ１の各光学素子Ｂ０の入射面Ｃ１（第１端面Ｓ１）の傾斜方向Ｆ１、及び第２列Ｋ２の各光学素子Ｂ０の入射面Ｃ１（第２端面Ｓ２）の傾斜方向Ｆ２は、並び方向Ｄ１に沿って見て、互いに異なる（図８Ｂ参照）。

また変形例１の傾斜方向Ｆ１及び傾斜方向Ｆ２は、表示面２１１と直交する方向に沿って見て、各画像片ＧＰ０の長尺方向に直交する方向に沿っている。要するに、変形例１の傾斜方向Ｆ１及び傾斜方向Ｆ２はいずれも、光学素子群２２Ａの正面から見て、Ｙ軸方向に沿っており、この点については基本例と共通である。

より具体的に説明すると、第１列Ｋ１の各光学素子Ｂ０は、図８Ｂに示すように、入射面Ｃ１の側（出射面Ｃ２とは反対側）にて、Ｙ軸方向における両端のうちの第１端Ｔ１Ａ（図８Ｂでは左端）に、起立面Ｃ５を有している。起立面Ｃ５は、表示面２１１に対して略垂直な方向に沿って、第１端Ｔ１Ａから表示面２１１に近づくように延びている。入射面Ｃ１は、起立面Ｃ５の端縁から、Ｙ軸方向における両端のうちの第２端Ｔ２Ａ（図８Ｂでは右端）に向うほど表示面２１１から離れるように傾斜して真っ直ぐ延びている。第１列Ｋ１において、出射面Ｃ２の一端縁（図８Ｂでは左端縁）から第１端Ｔ１Ａまでの距離は、出射面Ｃ２の他端縁（図８Ｂでは右端縁）から第２端Ｔ２Ａまでの距離とおおむね等しい。第１列Ｋ１において、互いに隣接する２つの光学素子Ｂ０は、一方の光学素子Ｂ０の第１端Ｔ１Ａが、他方の光学素子Ｂ０の第２端Ｔ２Ａと一致するように並ぶ。

一方、第２列Ｋ２の各光学素子Ｂ０は、Ｙ軸方向における両端のうちの第２端Ｕ２Ａ（図８Ｂでは右端）に、起立面Ｃ５を有している。起立面Ｃ５は、表示面２１１に対して略垂直な方向に沿って、第２端Ｕ２Ａから表示面２１１に近づくように延びている。入射面Ｃ１は、起立面Ｃ５の端縁から、Ｙ軸方向における両端のうちの第１端Ｔ１Ａ（図８Ｂでは左端）に向うほど表示面２１１から離れるように傾斜して真っ直ぐ延びている。第２列Ｋ２において、出射面Ｃ２の一端縁（図８Ｂでは左端縁）から第１端Ｕ１Ａまでの距離は、出射面Ｃ２の他端縁（図８Ｂでは右端縁）から第２端Ｕ２Ａまでの距離とおおむね等しい。第２列Ｋ２において、互いに隣接する２つの光学素子Ｂ０は、一方の光学素子Ｂ０の第１端Ｕ１Ａが、他方の光学素子Ｂ０の第２端Ｕ２Ａと一致するように並ぶ。

要するに、変形例１の各光学素子Ｂ０は、第１列Ｋ１と第２列Ｋ２とで異なる側（第１端の側又は第２端の側）に、起立面Ｃ５を有していることで、傾斜方向Ｆ１及び傾斜方向Ｆ２は、並び方向Ｄ１に沿って見て、互いに異なる（交差する）。

この変形例１の光学素子群２２Ａにおいても、傾斜方向Ｆ１及び傾斜方向Ｆ２が、並び方向Ｄ１に沿って見て、互いに異なり、かつ、表示面２１１と直交する方向に沿って見て、長尺方向に直交する方向に沿っている。そのため、光学素子Ｂ０の寸法Ｑ２よりも大きい長尺の画像片ＧＰ０に関する視域は、光学素子群２２Ａを介することで、並び方向Ｄ１に拡げることができる。特に、方眼状の光学素子群２２Ａにおいて、視域の幅を拡げるために画像片ＧＰ０を横長にしても、第１列の光学素子Ｂ０に対応する画像片ＧＰ０と、第２列の光学素子Ｂ０に対応する画像片ＧＰ０とが互いに干渉し合う可能性を抑えることができる。したがって、立体画像に関する視認性の向上を図ることができる。

また第１端面Ｓ１及び第２端面Ｓ２がいずれも、出射面Ｃ２ではなく入射面Ｃ１であることで、例えば平凸レンズの平坦な面（入射面Ｃ１）の傾斜による容易な構成で、立体画像に関する視認性の向上を図ることができる。

（３．２）変形例２
以下、変形例２の虚像表示システム１０における光学素子群２２Ｂについて、図９Ａ及び図９Ｂを参照しながら説明する。図９Ａは、光学素子群２２ＢをＸ軸方向（並び方向Ｄ１）に沿って見た要部側面図である。図９Ｂは、光学素子群２２Ｂを正面から見た要部平面図である。なお、基本例の虚像表示システム１０と実質的に共通する構成要素については、同じ参照符号を付与して適宜に説明を省略する場合もある。

基本例の光学素子群２２では、第１列Ｋ１及び第２列Ｋ２の各光学素子Ｂ０の出射面Ｃ２は、非球面形状である。これに対して、変形例２の光学素子群２２Ｂでは、第１列Ｋ１及び第２列Ｋ２の各光学素子Ｂ０の出射面Ｃ２は、球面形状である点で、基本例と異なる。

すなわち、変形例２では、第１列Ｋ１の各光学素子Ｂ０の出射面Ｃ２（第１曲面Ｍ１）、及び第２列Ｋ２の各光学素子Ｂ０の出射面Ｃ２（第２曲面Ｍ２）は、並び方向Ｄ１に沿って見て、表示面２１１から離れる方向に円弧状に凸となって湾曲している。さらに第１曲面Ｍ１及び第２曲面Ｍ２は、並び方向Ｄ１に沿って見て、円弧の中心位置Ｈ１及びＨ２（図９Ａ参照）が互いにずれるように構成される。ここでは、中心位置Ｈ１及びＨ２が、Ｙ軸方向においてずれている。中心位置Ｈ１及びＨ２のずれ量は、ゼロでなければ、特に限定されない。なお、中心位置Ｈ１及びＨ２のずれ量がゼロである場合、例えば、上述した比較例（図７参照）の出射面に相当し得る。

この変形例２の光学素子群２２Ｂにおいては、円弧状の第１曲面Ｍ１及び第２曲面Ｍ２は、円弧の中心位置Ｈ１及びＨ２（図９Ａ参照）が互いにずれるように構成される。そのため、光学素子Ｂ０の寸法Ｑ２よりも大きい長尺の画像片ＧＰ０に関する視域は、光学素子群２２Ｂを介することで、並び方向Ｄ１に拡げることができる。特に、方眼状の光学素子群２２Ｂにおいて、視域の幅を拡げるために画像片ＧＰ０を横長にしても、第１列の光学素子Ｂ０に対応する画像片ＧＰ０と、第２列の光学素子Ｂ０に対応する画像片ＧＰ０とが互いに干渉し合う可能性を抑えることができる。したがって、立体画像に関する視認性の向上を図ることができる。

ところで、この変形例２の光学素子群２２Ｂにおいては、光学素子群２２Ｂの各光学素子Ｂ０は、並び方向Ｄ１（Ｘ軸方向）に沿った第１辺Ｅ１と、第２辺Ｅ２と、を有している（図９Ｂ参照）。第２辺Ｅ２は、表示面２１１に平行で、かつ並び方向Ｄ１と直交する方向に沿っている。ここで、第１辺Ｅ１と第２辺Ｅ２とは、互いに異なる寸法である。図示例では、第１辺Ｅ１と第２辺Ｅ２とは、３：４の比率であるが、当該比率は、使用用途等に応じて適宜に変更されてよい。第１辺Ｅ１と第２辺Ｅ２とが、３：４の比率である場合、視域Ｒ１の大きさは３×２：４÷２、すなわち３：１となる。或いは第１辺Ｅ１と第２辺Ｅ２とが、４：３の比率である場合、視域Ｒ１の大きさは４×２：３÷２、すなわち１６：３となる。このように、光学素子群２２Ｂの各光学素子Ｂ０のアスペクトを適宜変えることで視域Ｒ１のアスペクトを適宜変えることができる。なお、基本例では、１：１の比率の光学素子Ｂ０が適用されている。

このように、第１辺Ｅ１と第２辺Ｅ２とを互いに異なる寸法に設定することで、１：１以外のアスペクト比による虚像３００を視認させることができる。

変形例２における光学素子群２２Ｂの各光学素子Ｂ０のアスペクトの変更については、基本例の光学素子群２２及び変形例１の光学素子群２２Ａに適用されてよい。

（３．３）その他の変形例
基本例では、光学素子群２２が、レンズアレイにより構成されている。しかし、光学素子群２２は、レンズアレイではなく、複数のピンホールが形成された部材であってもよい。この場合、複数のピンホールの配置が、光学素子群２２の正面から見て、千鳥状に配置されることで、立体画像に関する視認性の向上が達成されてもよい。

第１列Ｋ１の各光学素子Ｂ０の第１端面Ｓ１及び第２列Ｋ２の各光学素子Ｂ０の第２端面Ｓ２は、基本例では、いずれも出射面Ｃ２であり、変形例１では、いずれも入射面Ｃ１である。しかし、例えば、第１列Ｋ１の各光学素子Ｂ０の第１端面Ｓ１は、出射面Ｃ２であり、第２列Ｋ２の各光学素子Ｂ０の第２端面Ｓ２は、入射面Ｃ１でもよい。あるいは逆に、第１列Ｋ１の各光学素子Ｂ０の第１端面Ｓ１は、入射面Ｃ１であり、第２列Ｋ２の各光学素子Ｂ０の第２端面Ｓ２は、出射面Ｃ２でもよい。要するに、傾斜する面が、第１列Ｋ１と第２Ｋ２とで、入射面か出射面かで異なってもよい。また、入射面と出射面ともに傾斜していても良い。この場合は起立面Ｃ３の高さを２分の１にして、光学素子２２が容易に作製できるようになる。

上記基本例及び変形例の虚像表示システム１０において、光学系３０は、画像表示部２０から出力される光の反射と屈折との少なくとも一方を行うことで、アイボックス２１０に光を集光すればよく、光学系３０の構成は適宜変更が可能である。例えば、第１ミラー３１は凸面鏡であるが、平面鏡でも凹面鏡でもよく、第１ミラー３１の表面は、画像の歪みの低減や解像度の向上が可能なように自由曲面に形成されていてもよい。また、第２ミラー３２は凹面鏡であるが、平面鏡でも凸面鏡でもよく、第２ミラー３２の表面は、画像の歪みの低減や解像度の向上が可能なように自由曲面に形成されていてもよい。また、光学系３０は、１以上のレンズ、１以上のミラー、又は、１以上のレンズと１以上のミラーとの組み合わせで実現されてもよい。

上記基本例及び変形例の虚像表示システム１０では、表示部２１が、液晶ディスプレイ、又は有機ＥＬディスプレイ等のディスプレイ装置で実現されているが、表示部２１はこの種のディスプレイ装置に限定されない。表示部２１は、拡散透過型のスクリーンに対し、スクリーンの背後からレーザ光を走査することで、スクリーン上に画像を描画する構成でもよい。また、表示部２１は、拡散透過型のスクリーンに対し、スクリーンの背後からプロジェクタで画像を投影する構成であってもよい。

上記基本例及び変形例の虚像表示システム１０は、移動体本体１１０に固定されているが、上記基本例及び変形例の虚像表示システム１０は、ユーザ２００が頭部に装着して使用するヘッドマウントディスプレイ、又は、メガネ型の表示装置に適用されてもよい。

上記基本例及び変形例の虚像表示システム１０は、自動車１００に適用されるものに限らず、例えば、二輪車、電車、航空機、建設機械、及び船舶等、自動車１００以外の移動体にも適用可能である。

また、虚像表示システム１０は、１つの装置に限らず複数の装置によって構成されてもよい。つまり、虚像表示システム１０の機能が２以上の装置に分散して設けられていてもよい。虚像表示システム１０の制御部５０は、自動車１００のＥＣＵ、自動車１００の外部のサーバ装置に設けられもよく、この場合はＥＣＵ又はサーバ装置で画像表示部２０が表示する画像が作成される。

（４）まとめ
以上説明したように、第１の態様に係る虚像表示システム（１０）は、画像データ作成部（５２）と、表示部（２１）と、光学素子群（２２、２２Ａ）と、を備える。画像データ作成部（５２）は、立体描画を行う対象物の第１画像データと、立体描画を行う対象物の表示位置に関する位置情報とに基づいて、立体描画を行う対象物を立体視させるための第２画像データを作成する。表示部（２１）は、第２画像データに基づく画像を表示面（２１１）に表示する。光学素子群（２２、２２Ａ）は、表示部（２１）から焦点距離（Ｗ１）に応じて表示面（２１１）と対向するように配置され、表示面（２１１）に表示される画像からの光線を集光して、立体的な虚像（３２０）を再生する。光学素子群（２２、２２Ａ）は、各列が複数の光学素子（Ｂ０）を含む第１列（Ｋ１）と第２列（Ｋ２）とを交互に並べて方眼状に構成される。各光学素子（Ｂ０）は、画像を構成する複数の画像片（ＧＰ０）のうち、対応する画像片（ＧＰ０）からの光線を集光する。各画像片（ＧＰ０）は、第１列（Ｋ１）と第２列（Ｋ２）とが並ぶ並び方向（Ｄ１）に沿って長尺であり、かつ、長尺方向における寸法（Ｑ１）が、並び方向（Ｄ１）における各光学素子（Ｂ０）の寸法（Ｑ２）よりも大きい。第１列（Ｋ１）を構成する各光学素子（Ｂ０）は、光線が通る第１端面（Ｓ１）を有する。第２列（Ｋ２）を構成する各光学素子（Ｂ０）は、光線が通る第２端面（Ｓ２）を有する。第１端面（Ｓ１）及び第２端面（Ｓ２）は、表示面（２１１）に対して傾斜する。第１端面（Ｓ１）の傾斜方向（Ｆ１）及び第２端面（Ｓ２）の傾斜方向（Ｆ２）は、並び方向（Ｄ１）に沿って見て、互いに異なり、かつ、表示面（２１１）と直交する方向に沿って見て、長尺方向に直交する方向に沿っている。第１の態様によれば、立体画像に関する視認性の向上を図ることができる。

第２の態様に係る虚像表示システム（１０）に関して、第１の態様において、第１端面（Ｓ１）及び第２端面（Ｓ２）は、いずれも光線が出射する出射面（Ｃ２）である。第２の態様によれば、出射面（Ｃ２）の傾斜による容易な構成で、立体画像に関する視認性の向上を図ることができる。

第３の態様に係る虚像表示システム（１０）に関して、第２の態様において、出射面（Ｃ２）は、表示面（２１１）から離れる方向に凸となるように湾曲した曲面である。第３の態様によれば、例えば凸レンズの曲面（出射面Ｃ２）の傾斜による容易な構成で、立体画像に関する視認性の向上を図ることができる。

第４の態様に係る虚像表示システム（１０）に関して、第１の態様において、第１端面（Ｓ１）及び第２端面（Ｓ２）は、いずれも光線が入射する入射面（Ｃ１）である。第４の態様によれば、入射面（Ｃ１）の傾斜による容易な構成で、立体画像に関する視認性の向上を図ることができる。

第５の態様に係る虚像表示システム（１０）に関して、第４の態様において、入射面（Ｃ１）は、平坦な面である。第５の態様によれば、例えば平凸レンズの平坦な面（入射面Ｃ１）の傾斜による容易な構成で、立体画像に関する視認性の向上を図ることができる。

第６の態様に係る虚像表示システム（１０）は、画像データ作成部（５２）と、表示部（２１）と、光学素子群（２２、２２Ａ）と、を備える。画像データ作成部（５２）は、立体描画を行う対象物の第１画像データと、立体描画を行う対象物の表示位置に関する位置情報とに基づいて、立体描画を行う対象物を立体視させるための第２画像データを作成する。表示部（２１）は、第２画像データに基づく画像を表示面（２１１）に表示する。光学素子群（２２、２２Ｂ）は、表示部（２１）から焦点距離（Ｗ１）に応じて表示面（２１１）と対向するように配置され、表示面（２１１）に表示される画像からの光線を集光して、立体的な虚像（３２０）を再生する。光学素子群（２２、２２Ｂ）は、各列が複数の光学素子（Ｂ０）を含む第１列（Ｋ１）と第２列（Ｋ２）とを交互に並べて方眼状に構成される。各光学素子（Ｂ０）は、画像を構成する複数の画像片（ＧＰ０）のうち、対応する画像片（ＧＰ０）からの光線を集光する。各画像片（ＧＰ０）は、第１列（Ｋ１）と第２列（Ｋ２）とが並ぶ並び方向（Ｄ１）に沿って長尺であり、かつ、長尺方向における寸法が、並び方向（Ｄ１）における各光学素子（Ｂ０）の寸法よりも大きい。第１列（Ｋ１）を構成する各光学素子（Ｂ０）は、光線が出射する第１曲面（Ｍ１）を有する。第２列（Ｋ２）を構成する各光学素子（Ｂ０）は、光線が出射する第２曲面（Ｍ２）を有する。第１曲面（Ｍ１）及び第２曲面（Ｍ２）は、並び方向（Ｄ１）に沿って見て、表示面（２１１）から離れる方向に円弧状に凸となって湾曲し、かつ当該円弧の中心位置（Ｈ１，Ｈ２）が互いにずれるように構成される。第６の態様によれば、立体画像に関する視認性の向上を図ることができる。

第７の態様に係る虚像表示システム（１０）は、第１～第６の態様のいずれか１つにおいて、第１列（Ｋ１）を構成する複数の光学素子（Ｂ０）における第１光学素子（Ｂ１）は、複数の画像片（ＧＰ０）のうち、第１の画像片（ＧＰ１）からの光線を集光する。第２列（Ｋ２）を構成する複数の光学素子（Ｂ０）において、第１光学素子（Ｂ１）と隣り合う第２光学素子（Ｂ２）は、複数の画像片（ＧＰ０）のうち、第２の画像片（ＧＰ２）からの光線を集光する。第１の画像片（ＧＰ１）と第２の画像片（ＧＰ２）とは、表示面（２１１）上において、並び方向（Ｄ１）と直交する方向に並び、かつ、並び方向（Ｄ１）において互いにずれた位置にある。第７の態様によれば、並び方向（Ｄ１）と直交する方向に並ぶ第１の画像片（ＧＰ１）と第２の画像片（ＧＰ２）とについて、並び方向（Ｄ１）に沿った方向の視域を拡げることができ、立体画像に関する視認性を更に向上することができる。

第８の態様に係る虚像表示システム（１０）は、第１～第７の態様のいずれか１つにおいて、光学素子群（２２、２２Ａ、２２Ｂ）の各光学素子（Ｂ０）は、並び方向（Ｄ１）に沿った第１辺（Ｅ１）と、第２辺（Ｅ２）と、を有する。第２辺（Ｅ２）は、表示面（２１１）に平行で、かつ並び方向（Ｄ１）と直交する方向に沿っている。第１辺（Ｅ１）と第２辺（Ｅ２）とは、互いに異なる寸法である。第８の態様によれば、１：１以外のアスペクト比による虚像（３２０）を視認させることができる。

第９の態様に係る虚像表示システム（１０）は、第１～第８の態様のいずれか１つにおいて、光学系（３０）を、更に備える。光学系（３０）は、表示面（２１１）に表示される画像をアイボックス（２１０）に集光する。それにより、光学系（３０）は、アイボックス（２１０）に視点があるユーザ（２００）に、表示面（２１１）に表示される画像に基づく立体的な虚像（３２０）を視認させる。第９の態様によれば、光学系（３０）を更に備えた虚像表示システム（１０）に関して、立体画像に関する視認性の向上を図ることができる。

第１０の態様に係るヘッドアップディスプレイ（１）は、第９の態様における虚像表示システム（１０）を備える。光学系（３０）は、入射光をアイボックス（２１０）に向かって反射する光透過性を有する反射部材を含む。ヘッドアップディスプレイ（１）は、アイボックス（２１０）に視点（２０１）があるユーザ（２００）に、反射部材を透過して見える現実空間に重ね合わせた虚像（３２０）を視認させる。第１０の態様によれば、立体画像に関する視認性の向上を図ることができる虚像表示システム（１０）を備えたヘッドアップディスプレイ（１）を提供できる。

第１１の態様に係る移動体（自動車１００）は、移動する移動体本体（１１０）と、移動体本体（１１０）に搭載される第１０の態様におけるヘッドアップディスプレイ（１）と、を備える。反射部材が、移動体本体（１１０）のウィンドシールド（１１２）又はコンバイナを含む。第１１の態様によれば、立体画像に関する視認性の向上を図ることが可能なヘッドアップディスプレイ（１）を備えた移動体（自動車１００）を提供できる。

第２～第５に係る構成については、第１の態様に係る虚像表示システム（１０）に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。また第７～第９の態様に係る構成については、第１の態様に係る虚像表示システム（１０）及び第６の態様に係る虚像表示システム（１０）に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。

１ ヘッドアップディスプレイ
１０ 虚像表示システム
２１ 表示部
２１１ 表示面
２２、２２Ａ、２２Ｂ 光学素子群
３０ 光学系
５２ 画像データ作成部
１００ 自動車（移動体）
１１０ 移動体本体
１１２ ウィンドシールド（反射部材）
２００ ユーザ
２０１ 視点
２１０ アイボックス
３２０ 虚像
Ｂ０ 光学素子
Ｂ１ 第１光学素子
Ｂ２ 第２光学素子
Ｃ１ 入射面
Ｃ２ 出射面
Ｄ１ 並び方向
Ｅ１ 第１辺
Ｅ２ 第２辺
Ｆ１、Ｆ２ 傾斜方向
ＧＰ０ 画像片
ＧＰ１ 第１の画像片
ＧＰ２ 第２の画像片
Ｈ１、Ｈ２ 中心位置
Ｋ１ 第１列
Ｋ２ 第２列
Ｍ１ 第１曲面
Ｍ２ 第２曲面
Ｑ１ （長尺方向における各画素片の）寸法
Ｑ２ （並び方向における各光学素子の）寸法
Ｓ１ 第１端面
Ｓ２ 第２端面
Ｗ１ 焦点距離

Claims (11)

1. 立体描画を行う対象物の第１画像データと、前記立体描画を行う対象物の表示位置に関する位置情報とに基づいて、前記立体描画を行う対象物を立体視させるための第２画像データを作成する画像データ作成部と、
   前記第２画像データに基づく画像を表示面に表示する表示部と、
   前記表示部から焦点距離に応じて前記表示面と対向するように配置され、前記表示面に表示される前記画像からの光線を集光して、立体的な虚像を再生する光学素子群と、を備え、
   前記光学素子群は、各列が複数の光学素子を含む第１列と第２列とを交互に並べて方眼状に構成され、
   各光学素子は、前記画像を構成する複数の画像片のうち、対応する画像片からの前記光線を集光し、
   各画像片は、前記第１列と前記第２列とが並ぶ並び方向に沿って長尺であり、かつ、長尺方向における寸法が、前記並び方向における各光学素子の寸法よりも大きく、
   前記第１列を構成する各光学素子は、前記光線が通る第１端面を有し、
   前記第２列を構成する各光学素子は、前記光線が通る第２端面を有し、
   前記第１端面及び前記第２端面は、前記表示面に対して傾斜し、
   前記第１端面の前記第１列に沿った方向の中点における接線に沿った傾斜方向及び前記第２端面の前記第２列に沿った方向の中点における接線に沿った傾斜方向は、
   前記並び方向に沿って見て、互いに異なり、かつ、
   前記表示面と直交する方向に沿って見て、前記長尺方向に直交する方向に沿っている、
   虚像表示システム。
2. 前記第１端面及び前記第２端面は、いずれも前記光線が出射する出射面である、
   請求項１に記載の虚像表示システム。
3. 前記出射面は、前記表示面から離れる方向に凸となるように湾曲した曲面である、
   請求項２に記載の虚像表示システム。
4. 前記第１端面及び前記第２端面は、いずれも前記光線が入射する入射面である、
   請求項１に記載の虚像表示システム。
5. 前記入射面は、平坦な面である、
   請求項４に記載の虚像表示システム。
6. 立体描画を行う対象物の第１画像データと、前記立体描画を行う対象物の表示位置に関する位置情報とに基づいて、前記立体描画を行う対象物を立体視させるための第２画像データを作成する画像データ作成部と、
   前記第２画像データに基づく画像を表示面に表示する表示部と、
   前記表示部から焦点距離に応じて前記表示面と対向するように配置され、前記表示面に表示される前記画像からの光線を集光して、立体的な虚像を再生する光学素子群と、を備え、
   前記光学素子群は、各列が複数の光学素子を含む第１列と第２列とを交互に並べて方眼状に構成され、
   各光学素子は、前記画像を構成する複数の画像片のうち、対応する画像片からの前記光線を集光し、
   各画像片は、前記第１列と前記第２列とが並ぶ並び方向に沿って長尺であり、かつ、長尺方向における寸法が、前記並び方向における各光学素子の寸法よりも大きく、
   前記第１列を構成する各光学素子は、前記光線が出射する第１曲面を有し、
   前記第２列を構成する各光学素子は、前記光線が出射する第２曲面を有し、
   前記第１曲面及び前記第２曲面は、前記並び方向に沿って見て、前記表示面から離れる方向に円弧状に凸となって湾曲し、かつ当該円弧の中心位置が互いにずれるように構成される、
   虚像表示システム。
7. 前記第１列を構成する前記複数の光学素子における第１光学素子は、前記複数の画像片のうち、第１の画像片からの前記光線を集光し、
   前記第２列を構成する前記複数の光学素子において、前記第１光学素子と隣り合う第２光学素子は、前記複数の画像片のうち、第２の画像片からの前記光線を集光し、
   前記第１の画像片と前記第２の画像片とは、前記表示面上において、前記並び方向と直交する方向に並び、かつ、前記並び方向において互いにずれた位置にある、
   請求項１～６のいずれか１項に記載の虚像表示システム。
8. 前記光学素子群の各光学素子は、
   前記並び方向に沿った第１辺と、
   前記表示面に平行で、かつ前記並び方向と直交する方向に沿った第２辺と、を有し、
   前記第１辺と前記第２辺とは、互いに異なる寸法である、
   請求項１～７のいずれか１項に記載の虚像表示システム。
9. 前記表示面に表示される前記画像をアイボックスに集光することによって、前記アイボックスに視点があるユーザに、前記表示面に表示される前記画像に基づく前記立体的な虚像を視認させる光学系を、更に備える、
   請求項１～８のいずれか１項に記載の虚像表示システム。
10. 請求項９に記載の虚像表示システムを備え、
    前記光学系は、入射光を前記アイボックスに向かって反射する光透過性を有する反射部材を含み、
    前記アイボックスに視点があるユーザに、前記反射部材を透過して見える現実空間に重ね合わせた前記虚像を視認させる、
    ヘッドアップディスプレイ。
11. 移動する移動体本体と、
    前記移動体本体に搭載される請求項１０に記載のヘッドアップディスプレイと、を備え、
    前記反射部材は、前記移動体本体のウィンドシールド又はコンバイナを含む、
    移動体。

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