JP7390547B2 - 光学システム、照明システム、表示システム及び移動体 - Google Patents

Description

本開示は、一般に光学システム、照明システム、表示システム及び移動体に関する。より詳細には、本開示は、入射面から入射した光を制御して出射面から出射させる光学システム、照明システム、表示システム及び移動体に関する。

特許文献１は、対象空間に虚像を投影する画像表示装置（表示システム）を開示する。この画像表示装置は、自動車用ＨＵＤ（Head-Up Display）装置である。ダッシュボード内の自動車用ＨＵＤ装置（光学システム）から発せられる画像光である投射光がフロントガラスで反射され、視認者である運転者に向かう。これにより、ユーザ（運転者）は、ナビゲーション画像等の画像を虚像として視認することができ、路面等の背景に虚像が重畳されているように視認する。

特開２０１７－１４２４９１号公報

本開示は、光の取り出し効率の向上を図ることのできる光学システム、照明システム、表示システム及び移動体を提供することを目的とする。

本開示の一態様に係る光学システムは、導光部材と、プリズムと、を備える。前記導光部材は、光が入射する入射面、並びに互いに対向する第１面及び第２面を有する。前記導光部材は、前記第２面が光の出射面である。前記プリズムは、前記第１面に設けられて、前記導光部材の内部を通る光を前記第２面に向けて反射する。前記導光部材は、前記入射面から入射した光を前記プリズムにて直接反射して前記第２面から出射させるダイレクト光路を含む。前記第１面と前記第２面との少なくとも一方は、前記第２面から取り出される光の配光を制御する配光制御部を有している。前記プリズムは、前記入射面に光が入射する方向において複数並ぶように設けられている。複数の前記プリズムは、第１プリズムと、反射面の前記第１面に対する傾斜角度が前記第１プリズムよりも小さい第２プリズムとを含む。前記第１面は、前記第１プリズムが複数配置される第１領域と、前記第２プリズムが複数配置される第２領域と、を含む。前記第１面において、前記第１領域は、前記第２領域よりも前記入射面に近い。

本開示の一態様に係る照明システムは、前記光学システムと、前記入射面に入射する光を出力する光源と、を備える。

本開示の一態様に係る表示システムは、前記照明システムと、前記照明システムから出射される光を受けて画像を表示する表示器と、を備える。

本開示の一態様に係る移動体は、前記表示システムと、前記表示システムを搭載する移動体本体と、を備える。

本開示によれば、光の取り出し効率の向上を図ることができる、という利点がある。

図１Ａは、実施形態１に係る光学システムの概要を示す断面図である。図１Ｂは、図１Ａの領域Ａ１を拡大した模式図である。 図２は、同上の光学システムの光制御体の概要を示す概念図である。 図３は、同上の光学システムの概要を示す斜視図である。 図４は、同上の光学システムを用いた表示システムの説明図である。 図５は、同上の表示システムを備える移動体の説明図である。 図６Ａは、同上の光学システムの平面図である。図６Ｂは、同上の光学システムの正面図である。図６Ｃは、同上の光学システムの下面図である。図６Ｄは、同上の光学システムの側面図である。 図７Ａは、図６Ｃの領域Ａ１を拡大した模式図である。図７Ｂは、図７ＡのＢ１－Ｂ１線断面図である。 図８Ａは、同上の光制御体の形状を示す斜視図である。図８Ｂは、図８ＡのＢ１－Ｂ１線断面図である。図８Ｃは、図８ＡのＣ１－Ｃ１線断面図である。 図９Ａは、同上の光制御体の光の強度分布を示す説明図である。図９Ｂは、比較例に係る光制御体の光の強度分布を示す説明図である。 図１０Ａは、同上の光制御体の光の強度分布を示す説明図である。図１０Ｂは、比較例に係る光制御体の光の強度分布を示す説明図である。 図１１Ａは、同上の光制御体から導光部材に光を出射した場合における、導光部材を厚み方向の一方から見たときの光の強度分布を示す説明図である。図１１Ｂは、比較例に係る光制御体から導光部材に光を出射した場合における、導光部材を厚み方向の一方から見たときの光の強度分布を示す説明図である。 図１２Ａは、同上の光制御体の内部を通る光線を模式的に示す説明図である。図１２Ｂは、比較例に係る光制御体の内部を通る光線を模式的に示す説明図である。図１２Ｃは、他の比較例に係る光制御体の内部を通る光線を模式的に示す説明図である。 図１３Ａは、第１変形例に係る光学システムの概要を示す側面図である。図１３Ｂは、図１３Ａの領域Ａ１を拡大した模式図である。図１３Ｃは、図１３Ａの領域Ａ２を拡大した模式図である。 図１４Ａは、第２変形例に係る光学システムの概要を示す側面図である。図１４Ｂは、同上の光学システムの概要を示す断面図である。 図１５は、第３変形例に係る光制御体の概要を示す正面図である。 図１６Ａは、第４変形例に係る光学システムを用いた照明システムの説明図である。図１６Ｂは、図１６Ａの領域Ａ１を拡大した模式図である。 図１７Ａは、第５変形例に係る光学システムの一例を示す要部の平面図である。図１７Ｂは、第５変形例に係る光学システムの他の例を示す要部の平面図である。 図１８Ａは、第６変形例に係るプリズムの一例を示す模式図である。図１８Ｂは、第６変形例に係るプリズムの他の例を示す模式図である。 図１９Ａは、第６変形例に係るプリズムの更に他の例を示す模式図である。図１９Ｂは、第６変形例に係るプリズムの更に他の例を示す模式図である。 図２０Ａは、第６変形例に係るプリズムの更に他の例を示す模式図である。図２０Ｂは、第６変形例に係るプリズムの更に他の例を示す模式図である。 図２１Ａは、第７変形例に係るプリズムの一例を示す模式図である。図２１Ｂは、第７変形例に係るプリズムの他の例を示す模式図である。図２１Ｃは、第７変形例に係るプリズムの更に他の例を示す模式図である。 図２２Ａは、実施形態２に係る光学システムの概要を示す下面図である。図２２Ｂは、同上の光学システムの第１領域を拡大した模式図である。図２２Ｃは、同上の光学システムの混在領域を拡大した模式図である。図２２Ｄは、同上の光学システムの第２領域を拡大した模式図である。

（実施形態１）
（１）概要
まず、本実施形態に係る光学システム１００、及び光学システム１００を用いた照明システム２００の概要について、図１Ａ～図３を参照して説明する。

本実施形態に係る光学システム１００（図１Ａ及び図１Ｂ参照）は、入射面１０から入射した光を制御して出射面（第２面１２）から出射させる機能を有する。光学システム１００は、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、導光部材１と、光制御体２と、プリズム３と、を備える。

光学システム１００は、光源４と共に照明システム２００を構成する。言い換えれば、本実施形態に係る照明システム２００は、光学システム１００と、光源４と、を備える。光源４は、入射面１０に入射する光を出力する。詳しくは後述するが、光学システム１００が光制御体２を備える場合には、光源４からの光は、導光部材１に直接入射するのではなく、光制御体２を通して導光部材１に入射する。つまり、光源４は、光制御体２を通して（導光部材１の）入射面１０に光を出射する。

このように、本実施形態では、光学システム１００は、導光部材１及びプリズム３に加えて、光制御体２を更に備えている。光制御体２は、光源４と導光部材１の入射面１０との間に位置し、光源４から出力されて入射面１０に入射する光を制御する。特に、本実施形態では、導光部材１と光制御体２とは、一体成形品として一体化されている。つまり、本実施形態では、導光部材１と光制御体２とは一体成形品であって、一体不可分の関係にある。言い換えれば、導光部材１の入射面１０に対して光制御体２は継ぎ目なく連続しており、導光部材１と光制御体２とはシームレスに一体化されている。そのため、本実施形態では、導光部材１における入射面１０は、導光部材１及び光制御体２の一体成形品の内部に規定される「仮想面」であって、実体を伴わない。

本実施形態では、導光部材１は、光が入射する入射面１０、並びに互いに対向する第１面１１及び第２面１２を有している。第２面１２は、光の出射面である。プリズム３は、第１面１１に設けられている。プリズム３は、導光部材１の内部を通る光を第２面１２に向けて反射する。

ここで、導光部材１は、ダイレクト光路Ｌ１（図１Ａ及び図１Ｂ参照）を含む。ダイレクト光路Ｌ１は、入射面１０から入射した光をプリズム３にて直接反射して第２面１２から出射させる光路である。さらに言えば、導光部材１は、入射面１０から導光部材１内に入射した光を、導光部材１の内部においてはプリズム３での１回の反射のみで第２面１２から出射させるような光路（ダイレクト光路Ｌ１）を含んでいる。ダイレクト光路Ｌ１を通る光は、入射面１０から導光部材１に入射すると、プリズム３以外で反射されることなく、プリズム３での１回の反射のみで第２面１２に到達し、そのまま第２面１２から導光部材１外に出射される。

本実施形態では、入射面１０から導光部材１に入射して第２面１２から出射される光の大部分が、ダイレクト光路Ｌ１を通して導光部材１の内部を導光される。そのため、本実施形態では、入射面１０から導光部材１に入射した光の大部分は、プリズム３以外で反射されることなく、かつプリズム３で１回反射されるのみで、第２面１２から導光部材１外に出射される。

ところで、本実施形態に係る光学システム１００では、図１Ａに示すように、入射面１０から入射する光の光軸Ａｘ１は、入射面１０から離れるほど第１面１１までの距離が小さくなるように、第１面１１に対して傾斜している。すなわち、本実施形態では、入射面１０から入射する光の光軸Ａｘ１は、第１面１１に対して平行ではなく傾斜しており、その傾斜によって、入射面１０から離れるほど第１面１１に近づくことになる。

これにより、入射面１０から入射した光は、入射面１０から離れるほど、つまり導光部材１の内部を進むにつれて、第１面１１に近づくことになり、第１面１１（プリズム３を含む）に対して入射しやすい。そのため、入射面１０から入射した光の大部分は、導光部材１のうち入射面１０と対向する端面１３に到達する前に、第１面１１に入射しやすくなる。言い換えれば、入射面１０から入射した光の大部分は、導光部材１のうち入射面１０とは反対側の端面１３に到達しにくくなるので、端面１３から光が漏れにくくなる。結果的に、ダイレクト光路Ｌ１を通して第２面１２から導光部材１外に出射される光の、入射面１０から入射した光に占める割合を高めやすく、光の取り出し効率の向上を図ることができる。

また、本実施形態に係る光学システム１００では、図２に示すように、光制御体２は、形状変換機能を有する。形状変換機能は、入射面１０に平行な投影面Ｓ１に投影される形状を、光源４から出力される光の第１形状Ｆ１から、入射面１０に入射する光の第２形状Ｆ２に変換する機能である。ここで、投影面Ｓ１は、光制御体２の内部に規定される「仮想面」であって、実体を伴わない。本実施形態では一例として、投影面Ｓ１は、入射面１０と同一面であることとする。すなわち、本実施形態では、光源４と導光部材１の入射面１０との間に位置する光制御体２にて、入射面１０に平行な投影面Ｓ１（入射面１０）に投影される光の形状が、第１形状Ｆ１から第２形状Ｆ２に変換される。

これにより、導光部材１の内部において入射面１０から入射した光が届く範囲を、光源４から出力される光の形状である第１形状Ｆ１によらずに、制御することが可能である。すなわち、導光部材１の内部において入射面１０から入射した光が届く範囲は、入射面１０に入射する光の形状である第２形状Ｆ２に起因するところ、光学システム１００では、第１形状Ｆ１から第２形状Ｆ２への、形状の変換が可能である。したがって、この光学システム１００によれば、導光部材１の内部の比較的広範囲に光が届くように、入射面１０から入射する光を制御することができる。結果的に、光学システム１００においては、第１面１１の全域に光が届きやすくなり、出射面である第２面１２の全域から一様に光を取り出しやすくなる。

また、本実施形態に係る光学システム１００では、図３に示すように、第１面１１と第２面１２との少なくとも一方は、配光制御部１４を有している。配光制御部１４は、第２面１２から取り出される光の配光を制御する。本実施形態では一例として、第１面１１及び第２面１２のうちの第２面１２のみが、配光制御部１４を有している。つまり、配光制御部１４は、第２面１２に設けられている。

これにより、導光部材１の第２面１２から取り出される光の配光を、導光部材１に設けられた配光制御部１４にて制御することができる。特に、導光部材１は、入射面１０から導光部材１内に入射した光を、導光部材１の内部においてはプリズム３での１回の反射のみで第２面１２から出射させるようなダイレクト光路Ｌ１を含んでいる。つまり、ダイレクト光路Ｌ１を通る光は、入射面１０から導光部材１に入射した後、プリズム３以外で反射されることなく、かつプリズム３で１回反射されるのみで、第２面１２から導光部材１外に出射される。したがって、第１面１１及び第２面１２の形状は導光部材１の内部での光の導光には寄与しておらず、配光制御部１４を導光部材１に設けても、導光部材１における導光性能が劣化しにくい。結果的に、配光制御を可能としながらも、ダイレクト光路Ｌ１を通して効率的に第２面１２から導光部材１外に光を取り出すことができ、光の取り出し効率の向上を図ることができる。

また、図２に示すように、本実施形態に係る光学システム１００に光制御体２として用いられる光学部材２０は、入射レンズ２１と、出射部２２と、を備えている。光学部材２０は、光源４から入射レンズ２１に入射した光を、出射部２２から出射する。入射レンズ２１は、主入射面２１１と、副入射面２１２と、を有している。主入射面２１１は、光源４と対向するように配置される。副入射面２１２は、主入射面２１１の法線Ｌ２１に向けられている。副入射面２１２は、主入射面２１１の周囲の少なくとも一部に位置する。光源４の光軸Ａｘ２は、主入射面２１１の法線Ｌ２１に対して傾斜している。ここで、主入射面２１１の法線Ｌ２１は、例えば、主入射面２１１がドーム状であれば、その先端部（ドームの頂点部）における主入射面２１１の法線である。主入射面２１１の法線Ｌ２１は、「仮想線」であって、実体を伴わない。

これにより、光源４の光軸Ａｘ２が主入射面２１１の法線Ｌ２１に対して傾斜しているので、光学部材２０の入射レンズ２１に対しては、主入射面２１１の法線Ｌ２１に対して非対称な形で、光源４からの光が入射することになる。したがって、入射レンズ２１の主入射面２１１と、その周囲に位置する副入射面２１２に対して光源４から入射する光強度のバランスを崩すことができる。結果的に、光学部材２０における光の取り込み効率の向上を図ることができる。

（２）詳細
以下、本実施形態に係る光学システム１００、光学システム１００を用いた照明システム２００、照明システム２００を用いた表示システム３００、及び移動体Ｂ１について、図１Ａ～図１２Ｃを参照して詳しく説明する。

（２．１）前提
以下の説明では、導光部材１の幅方向（図３において複数の光源４が並ぶ方向）を「Ｘ軸方向」、導光部材１の奥行き方向（図１Ａにおいて光軸Ａｘ１が延びる方向）を「Ｙ軸方向」とする。また、以下の説明では、導光部材１の厚み方向（図１Ａにおいて第１面１１及び第２面１２が並ぶ方向）を「Ｚ軸方向」とする。これらの方向を規定するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、互いに直交する。図面における「Ｘ軸方向」、「Ｙ軸方向」及び「Ｚ軸方向」を示す矢印は説明のために表記しているに過ぎず、実体を伴わない。

また、本開示でいう「取り出し効率」とは、導光部材１の入射面１０に入射する光の光量に対して、導光部材１の第２面１２（出射面）から出射する光の光量が占める割合をいう。すなわち、導光部材１の入射面１０に入射する光の光量に対して、導光部材１の第２面１２から出射する光の光量の相対的な比率が大きくなれば、光の取り出し効率は高く（大きく）なる。一例として、導光部材１の入射面１０に入射する光の光量が「１００」であるのに対して、導光部材１の第２面１２から出射する光の光量が「１０」であれば、導光部材１における光の取り出し効率は１０％となる。

また、本開示でいう「取り込み効率」とは、光源４から出力される光の光量に対して、光学部材２０（光制御体２）に取り込まれる光の光量が占める割合をいう。すなわち、光源４から出力される光の光量に対して、光学部材２０に取り込まれる光の光量の相対的な比率が大きくなれば、光の取り込み効率は高く（大きく）なる。一例として、光源４から出力される光の光量が「１００」に対して、光学部材２０に取り込まれる光の光量が「１０」であれば、光学部材２０における光の取り込み効率は１０％となる。

また、本開示でいう「光軸」は、系全体を通過する光束の代表となる仮想的な光線を意味する。一例として、光源４の光軸Ａｘ２は、光源４から出射される光の回転対称軸と一致する。

また、本開示でいう「平行」とは、２者間が略平行、つまり２者が厳密に平行な場合に加えて、２者間の角度が数度（例えば５度未満）程度の範囲に収まる関係にあることをいう。

また、本開示でいう「直交」とは、２者間が略直交、つまり２者が厳密に直交する場合に加えて、２者間の角度が９０度を基準に数度（例えば５度未満）程度の範囲に収まる関係にあることをいう。

（２．２）表示システム
まず、表示システム３００について、図４及び図５を参照して説明する。

本実施形態に係る照明システム２００は、図４に示すように、表示器５と共に表示システム３００を構成する。言い換えれば、本実施形態に係る表示システム３００は、照明システム２００と、表示器５と、を備える。表示器５は、照明システム２００から出射される光を受けて画像を表示する。ここでいう「画像」は、ユーザＵ１（図５参照）が視認可能な態様で表示される画像であって、図形、記号、文字、数字、図柄若しくは写真等又はこれらの組み合わせであってもよい。表示システム３００にて表示される画像は、動画（動画像）及び静止画（静止画像）を含む。さらに、「動画」は、コマ撮り等により得られる複数の静止画にて構成される画像を含む。

また、本実施形態に係る表示システム３００は、図５に示すように、移動体本体Ｂ１１と共に自動車等の移動体Ｂ１を構成する。言い換えれば、本実施形態に係る移動体Ｂ１は、表示システム３００と、移動体本体Ｂ１１と、を備える。移動体本体Ｂ１１は、表示システム３００を搭載する。本実施形態では一例として、移動体Ｂ１は、人が運転する自動車（乗用車）であることとする。この場合において、表示システム３００にて表示される画像を視認するユーザＵ１は、移動体Ｂ１の乗員であって、本実施形態では一例として、移動体Ｂ１としての自動車の運転者（driver）がユーザＵ１であると仮定する。

本実施形態においては、表示システム３００は、例えば、移動体Ｂ１に搭載されるヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：Head-Up Display）に用いられる。表示システム３００は、例えば、移動体Ｂ１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Ｕ１の視界に表示するために用いられる。移動体Ｂ１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、並びに、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。

表示システム３００は、図４及び図５に示すように、画像表示部３１０と、光学系３２０と、制御部３３０と、を備えている。また、表示システム３００は、画像表示部３１０、光学系３２０及び制御部３３０を収容するハウジング３４０を更に備えている。

ハウジング３４０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３４０には、画像表示部３１０、光学系３２０及び制御部３３０等が収容されている。ハウジング３４０は、移動体本体Ｂ１１のダッシュボードＢ１３に取り付けられている。光学系３２０の第２ミラー３２２（後述する）によって反射された光は、ハウジング３４０の上面の開口部を通して反射部材（ウィンドシールドＢ１２）に出射され、ウィンドシールドＢ１２によって反射された光がアイボックスＣ１に集光される。反射部材は、ウィンドシールドＢ１２に限らず、例えば、移動体本体Ｂ１１のダッシュボードＢ１３上に配置されるコンバイナ等で実現されてもよい。

このような表示システム３００によれば、ユーザＵ１は、移動体Ｂ１の前方（車外）の空間に投影された虚像を、ウィンドシールドＢ１２越しに視認することになる。本開示でいう「虚像」は、表示システム３００から出射される光がウィンドシールドＢ１２等の反射部材にて発散するとき、その発散光線によって、実際に物体があるように結ばれる像を意味する。そのため、移動体Ｂ１を運転しているユーザＵ１は、移動体Ｂ１の前方に広がる実空間に重ねて、表示システム３００にて投影される虚像としての画像を視認する。要するに、本実施形態に係る表示システム３００は、画像として、虚像を表示する。表示システム３００が表示可能な画像（虚像）は、移動体Ｂ１の走行面Ｄ１に沿って重畳された虚像Ｅ１、及び走行面Ｄ１と直交する平面ＰＬ１に沿って立体的に描画される虚像を含む。

画像表示部３１０は、ケース３１１を備えている。画像表示部３１０は、画像中の対象物から複数の方向に放出される光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。ただし、画像表示部３１０が、立体描画の対象物の虚像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３１０は、ユーザＵ１の左右の目に、互いに視差がある画像をそれぞれ投影することで、ユーザＵ１に立体描画の対象物の虚像を視認させる視差方式を採用してもよい。

画像表示部３１０は、表示器５と、光学システム１００を含む照明システム２００と、を備えている。表示器５は、例えば、液晶ディスプレイ等であって、照明システム２００から出射される光を受けて画像を表示する。つまり、照明システム２００は、表示器５の背後から、表示器５に向けて光を出射し、照明システム２００からの光が、表示器５を透過することで、表示器５は画像を表示する。言い換えれば、照明システム２００は、表示器５のバックライトとして機能する。

画像表示部３１０は、ケース３１１を備えている。ケース３１１には、光学システム１００及び光源４を含む照明システム２００と、表示器５と、が収容されている。照明システム２００及び表示器５は、ケース３１１に保持されている。ここでは、表示器５はケース３１１の上面に沿って配置されており、ケース３１１の上面から表示器５の一面が露出する。照明システム２００は、ケース３１１内における表示器５の下方に配置されており、表示器５の下方から表示器５に向けて光を出力する。これにより、ケース３１１の上面は、画像が表示される表示面３１２を構成する。

画像表示部３１０は、ハウジング３４０の内部に、表示面３１２を第１ミラー３２１（後述する）に向けた状態で収容されている。画像表示部３１０の表示面３１２は、ユーザＵ１に投影する画像の範囲、つまりウィンドシールドＢ１２の形状に合わせた形状（例えば矩形状）である。画像表示部３１０の表示面３１２には、複数の画素がアレイ状に配置されている。画像表示部３１０の複数の画素は、制御部３３０の制御に応じて発光し、画像表示部３１０の表示面３１２から出力される光によって、表示面３１２に画像が表示される。

画像表示部３１０の表示面３１２に表示された画像は、ウィンドシールドＢ１２に出射され、ウィンドシールドＢ１２によって反射された光がアイボックスＣ１に集光される。つまり、表示面３１２に表示された画像は、光学系３２０を通して、アイボックスＣ１内に視点があるユーザＵ１に視認される。このとき、ユーザＵ１は、移動体Ｂ１の前方（車外）の空間に投影された虚像を、ウィンドシールドＢ１２越しに視認することになる。

光学系３２０は、画像表示部３１０の表示面３１２から出力される光を、アイボックスＣ１に集光する。本実施形態では、光学系３２０は、例えば、凸面鏡である第１ミラー３２１と、凹面鏡である第２ミラー３２２と、ウィンドシールドＢ１２と、を備えている。

第１ミラー３２１は、画像表示部３１０から出力される光を反射して、第２ミラー３２２に入射させる。第２ミラー３２２は、第１ミラー３２１から入射した光をウィンドシールドＢ１２に向かって反射する。ウィンドシールドＢ１２は、第２ミラー３２２から入射した光を反射してアイボックスＣ１に入射させる。

制御部３３０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以上のメモリ又は記憶部３３４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３３０の機能（例えば、描画制御部３３１、画像データ作成部３３２及び出力部３３３等の機能）が実現される。プログラムは、コンピュータシステムの１以上のメモリ又は記憶部３３４に予め記録されている。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、光学ディスク又は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。

記憶部３３４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３３４は、制御部３３０が実行するプログラム等を記憶する。また、表示システム３００は、既に述べたように、移動体Ｂ１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Ｕ１の視界に表示するために用いられる。このため、表示システム３００が表示する虚像の種類は予め決まっている。そして、記憶部３３４には、虚像（平面描画の対象物である虚像Ｅ１、及び、立体描画の対象物である虚像）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３３１は、移動体Ｂ１に搭載された各種のセンサ３５０から検出信号を受け取る。センサ３５０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３５０は、例えば、移動体Ｂ１の状態を検出するためのセンサ、及び移動体Ｂ１の周囲の状態を検出するためのセンサのうちの少なくとも１つを含む。移動体Ｂ１の状態を検出するためのセンサは、例えば、移動体Ｂ１の車速、温度又は残燃料等を測定するセンサを含む。移動体Ｂ１の周囲の状態を検出するためのセンサは、移動体Ｂ１の周囲を撮影する画像センサ、ミリ波レーダ又はＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging）等を含む。

描画制御部３３１は、センサ３５０から入力される検出信号に基づいて、この検出信号に関する情報を表示するための１又は複数の画像データを記憶部３３４から取得する。ここで、画像表示部３１０に複数種類の情報を表示する場合、描画制御部３３１は、複数種類の情報を表示するための複数の画像データを取得する。また、描画制御部３３１は、センサ３５０から入力される検出信号に基づいて、虚像を表示する対象空間において虚像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３３１は、表示対象の虚像の画像データと位置情報とを、画像データ作成部３３２に出力する。

画像データ作成部３３２は、描画制御部３３１から入力される画像データ及び位置情報に基づいて、表示対象の虚像を表示するための画像データを作成する。

出力部３３３は、画像データ作成部３３２によって作成された画像データを画像表示部３１０に出力し、画像表示部３１０の表示面３１２に、作成された画像データに基づく画像を表示させる。表示面３１２に表示された画像が、ウィンドシールドＢ１２に投影されることで、表示システム３００により画像（虚像）が表示される。このようにして、表示システム３００により表示される画像（虚像）は、ユーザＵ１に視認される。

（２．３）光学システム
次に、光学システム１００について、図１Ａ～図３、及び図６Ａ～図７Ｂを参照して説明する。

本実施形態では、光学システム１００は、導光部材１と、複数の光制御体２と、複数のプリズム３と、を備えている。すなわち、本実施形態に係る光学システム１００は、光制御体２を複数備え、さらに、プリズム３についても複数備えている。

また、本実施形態では、光学システム１００は、複数の光源４と共に照明システム２００を構成している。すなわち、本実施形態に係る照明システム２００は、光学システム１００と、複数の光源４と、を備えている。

複数の光制御体２は、共通の構成を採用しているので、以下、特に断りが無い限り、１つの光制御体２について説明する構成は、他の光制御体２についても同様である。さらに、複数のプリズム３は、共通の構成を採用しているので、以下、特に断りが無い限り、１つのプリズム３について説明する構成は、他のプリズム３についても同様である。さらに、複数の光源４は、共通の構成を採用しているので、以下、特に断りが無い限り、１つの光源４について説明する構成は、他の光源４についても同様である。

光源４は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）素子又は有機ＥＬ（ＯＥＬ：Organic Electro-Luminescence）素子等の固体発光素子である。本実施形態では一例として、光源４は、チップ状の発光ダイオード素子である。このような光源４は、実際には、その表面（発光面）がある程度の面積をもって発光するが、理想的には、その表面の一点から光を放射する点光源とみなすことができる。そこで、以下では、光源４は、理想的な点光源であると仮定して説明する。

本実施形態では、光源４は、図２に示すように、導光部材１の入射面１０と所定の間隔を空けて対向するように配置されている。そして、光源４と導光部材１の入射面１０との間には、光制御体２が位置している。

本実施形態では、光制御体２は、導光部材１と一体である。本開示でいう「一体」は、複数の要素（部位）について物理的に一体として取り扱うことができる態様を意味する。つまり、複数の要素が一体である、とは、複数の要素が一つにまとまっており、１つの部材のように扱うことができる態様にあることを意味する。この場合において、複数の要素は、一体成形品のように一体不可分の関係にあってもよいし、又は、別々に作成された複数の要素が、例えば、溶着、接着又はかしめ接合等により機械的に結合されていてもよい。すなわち、導光部材１と光制御体２とは、適宜の態様で一体化されていればよい。

より具体的には、本実施形態では、上述したように、導光部材１と光制御体２とは、一体成形品として一体化されている。つまり、本実施形態では、導光部材１と光制御体２とは一体成形品であって、一体不可分の関係にある。そのため、導光部材１における入射面１０は、上述したように、導光部材１及び光制御体２の一体成形品の内部に規定される「仮想面」であって、実体を伴わない。

ここで、複数の光源４は、図３に示すように、Ｘ軸方向に所定の間隔を空けて並ぶように配置されている。複数の光源４は、複数の光制御体２と一対一に対応している。つまり、複数の光制御体２についても、複数の光源４と同様に、Ｘ軸方向に並ぶように配置されている。ここで、Ｘ軸方向における複数の光源４のピッチと、複数の光制御体２のピッチとは等しい。

導光部材１は、光源４からの光を、入射面１０から導光部材１内に取り込み、導光部材１内を通して出射面である第２面１２に導く、つまり導光する部材である。導光部材１は、本実施形態では一例として、アクリル樹脂等の透光性を有する樹脂材料の成形品であって、板状に形成されている。つまり、導光部材１は、ある程度の厚みを有する導光板である。

導光部材１は、上述したように、光が入射する入射面１０、並びに互いに対向する第１面１１及び第２面１２（出射面）を有している。さらに、導光部材１は、入射面１０と対向する端面１３を有している。

具体的には、本実施形態では、図６Ａ～図６Ｄに示すように、導光部材１は、矩形板状であって、導光部材１の厚み方向において対向する２面がそれぞれ第１面１１及び第２面１２である。また、導光部材１の４つの端面（周面）のうちの１つの端面が入射面１０である。つまり、導光部材１は、平面視において（Ｚ軸方向の一方から見て）、矩形状に形成されている。ここでは一例として、導光部材１は、Ｘ軸方向よりもＹ軸方向の寸法が小さい、長方形状に形成されている。そして、導光部材１の厚み方向（Ｚ軸方向）の両面が、それぞれ第１面１１及び第２面１２を構成する。さらに、導光部材１の短手方向（Ｙ軸方向）の両面が、それぞれ入射面１０及び端面１３を構成する。

このように、導光部材１のＹ軸方向において互いに対向する２つの端面のうちの一方の端面（図１Ａにおける左面）は、複数の光源４から出射される光が、それぞれ複数の光制御体２を通して入射する入射面１０である。導光部材１のＺ軸方向において互いに対向する２つの面は、それぞれ第１面１１及び第２面１２である。第１面１１は、図１Ａにおける下面であり、第２面１２は、図１Ａにおける上面である。そして、第２面１２は、導光部材１の内部から外部へと光を出射する出射面である。したがって、導光部材１は、入射面１０である一方の端面から光が入射することにより、出射面である第２面１２が面発光する。

また、本実施形態では、第２面１２は、Ｘ－Ｙ平面と平行な平面である。また、入射面１０は、Ｘ－Ｚ平面と平行な平面である。ここでいう「Ｘ－Ｙ平面」は、Ｘ軸及びＹ軸を含む平面であって、Ｚ軸と直交する平面である。同様に、ここでいう「Ｘ－Ｚ平面」とは、Ｘ軸及びＺ軸を含む平面であって、Ｙ軸と直交する平面である。言い換えれば、第２面１２はＺ軸と直交する平面であって、入射面１０はＹ軸と直交する平面である。そのため、第２面１２と入射面１０とは互いに直交する。

一方、第１面１１は、Ｘ－Ｙ平面に対して平行ではなく、Ｘ－Ｙ平面に対して傾斜した平面である。つまり、第１面１１と入射面１０とは互いに直交していない。具体的には、第１面１１は、入射面１０から遠ざかるにつれて第２面１２に近づくように、Ｘ－Ｙ平面に対して傾斜している。つまり、本実施形態では、第１面１１と第２面１２とは、互いに傾斜している。

また、本実施形態では、第２面１２に配光制御部１４が設けられている。配光制御部１４は、レンズを含んでいる。本実施形態では一例として、シリンドリカルレンズを含んでいる。配光制御部１４について詳しくは、「（２．７）配光制御部」の欄で説明する。

光制御体２は、光源４と導光部材１の入射面１０との間に配置されている。光制御体２は、光源４から出力されて入射面１０に入射する光を制御する。本実施形態では、光制御体２は、光源４から出力された光を平行光に近づけるコリメート機能を有している。すなわち、光制御体２は、光源４から放射状に広がる光が入射すると、この光を入射面１０に向けて集光することで、平行光に近づけるコリメートレンズである。ここで、光源４から出射される光は、光制御体２を通して導光部材１の入射面１０に入射する。そのため、光源４からの光は、コリメート機能を有する光制御体２にて広がり角を狭めるように制御され、導光部材１の入射面１０に向けて出射される。本実施形態では、理想的な点光源としての光源４からの光が、光制御体２にて、理想的な平行光に制御されることと仮定して説明する。

詳しくは「（２．４）斜め入光」の欄で説明するが、本実施形態では、図１Ａに示すように、導光部材１の入射面１０から入射する光の光軸Ａｘ１は、入射面１０から離れるほど第１面１１までの距離が小さくなるように、第１面１１に対して傾斜している。そのため、光制御体２から導光部材１の入射面１０に出射される平行光は、入射面１０から離れるほど第１面１１までの距離が小さくなるように、第１面１１に対して傾斜した平行光となる。また、図面における点線の矢印は、光線（又は光路）を概念的に表しているのであって、実体を伴わない。

本実施形態では、図３に示すように、複数の光制御体２は、導光部材１の入射面１０を構成する端部において、Ｘ軸方向に並ぶように形成されている。つまり、本実施形態では、光制御体２は、導光部材１と一体である。また、複数の光制御体２は、既に述べたように、それぞれ複数の光源４と一対一に対応している。したがって、複数の光制御体２は、それぞれ対応する光源４が出射する光の広がり角を制御して、光を入射面１０へと出射する。光制御体２の形状について詳しくは、「（２．５）形状変換機能」及び「（２．６）非対称形状」の欄で説明する。

プリズム３は、第１面１１に設けられており、導光部材１の内部を通る光を第２面１２に向けて反射する。本実施形態では、プリズム３は、第１面１１に複数設けられている。プリズム３は、入射する光を全反射するように構成されている。もちろん、プリズム３は、入射する光を全て全反射する態様に限らず、一部の光が全反射せずにプリズム３の内部を通過する態様も含み得る。

導光部材１においては、入射面１０から入射した光の大部分は、第１面１１又は第２面１２のうちプリズム３を除いた部位で反射することなく、プリズム３にて反射することで、第２面１２から出射される。つまり、導光部材１は、入射面１０から入射した光をプリズム３にて直接反射して第２面１２から出射させるダイレクト光路Ｌ１を含む。

本実施形態では、プリズム３は、Ｘ軸方向の一方から見た断面が三角形状の凹部となるように、第１面１１に形成されている。プリズム３は、例えば、導光部材１の第１面１１面に加工を施すことで形成されている。プリズム３は、図１Ｂに示すように、導光部材１の内部を通って入射する光を第２面１２に向けて反射する反射面３０を有している。図１Ｂは、図１Ａの領域Ａ１を拡大した模式的な端面図である。

反射面３０と第１面１１とがなす角度（つまり、反射面３０の傾斜角度）θ１は、反射面３０に入射する光の入射角θ０が臨界角以上となるような角度である。つまり、反射面３０は、入射する光が全反射するように、第１面１１に対して傾斜している。また、反射面３０の傾斜角度θ１は、反射面３０にて全反射した光が、第２面１２に対して垂直な方向で入射するように設定されている。

本実施形態では、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、複数のプリズム３は、Ｚ軸方向の一方から見て、第１面１１上において千鳥状（zigzagpattern）に配置されている。ここで、図７Ａは、図６Ｃの領域Ａ１を拡大した模式的な平面図である。図７Ｂは、図７ＡのＢ１－Ｂ１線の端面を模式的に表す図面である。図７Ａでは、第１面１１の一部のみを示しているが、実際には、第１面１１の略全域にわたって、複数のプリズム３が形成されている。

具体的には、各プリズム３はＸ軸方向に長さを有しており、その長手方向（Ｘ軸方向）に間隔を空けて複数のプリズム３が並ぶように形成されている。さらに、複数のプリズム３は、Ｙ軸方向においても、間隔を空けて並ぶように形成されている。そして、Ｘ軸方向に並ぶ複数のプリズムの列を、Ｙ軸方向において入射面１０側から数えて１列目、２列目、３列目…とする場合に、偶数列に含まれる複数のプリズム３と、奇数列に含まれる複数のプリズム３とは、互いにＸ軸方向にずれた位置にある。ここで、偶数列に含まれる複数のプリズム３と、奇数列に含まれる複数のプリズム３とは、各々の長手方向（Ｘ軸方向）の端部同士が、Ｙ軸方向において重複するように配置されている。このような配置によれば、入射面１０から見て、複数のプリズム３はＸ軸方向に隙間なく並ぶことになり、入射面１０から導光部材１の内部に入射した光は、複数のプリズム３のうちのいずれかのプリズム３にて反射することになる。

本実施形態では一例として、複数のプリズム３は、全て同一の形状である。そのため、図７Ｂに示すように、Ｙ軸方向に並ぶ複数のプリズム３においては、反射面３０の傾斜角度θ１は同一角度である。また、プリズム３の長手方向の寸法、及びプリズム３としての凹部の深さ（言い換えれば、プリズム３の高さ）等の、プリズム３の大きさについても、複数のプリズム３において同一である。すなわち、本実施形態では、プリズム３は、入射面１０に光が入射する方向（Ｙ軸方向）において複数並ぶように設けられている。ここで、複数のプリズム３は、同一形状である。そのため、反射面３０に入射する光の入射角θ０が一定であれば、複数のプリズム３のうちのいずれのプリズム３に光が入射する場合でも、プリズム３の反射面３０で反射された光の向きは同一となる。したがって、複数のプリズム３で反射された全ての光を、第２面１２に対して垂直な方向で入射させることが可能である。

さらに、一例として、プリズム３としての凹部の深さ（言い換えれば、プリズム３の高さ）は、１μｍ以上、１００μｍ以下である。同様に、一例として、複数のプリズム３のＹ軸方向におけるピッチは１μｍ以上１０００μｍ以下である。具体例として、プリズム３としての凹部の深さは十数μｍであって、複数のプリズム３のＹ軸方向におけるピッチは百数十μｍである。

以下、本実施形態の光学システム１００の発光原理について図１Ａ及び図１Ｂを用いて説明する。

まず、図１Ａに示すように、光源４から出射される光は、対応する光制御体２を通過することにより、広がり角を制御される。そして、光制御体２から導光部材１の入射面１０に向かって、広がり角を制御された光が出射される。本実施形態では、光制御体２から出射される光は、第２面１２と平行な平行光となり、入射面１０に対して垂直に入射する。

また、既に述べたように、導光部材１の入射面１０から入射する光の光軸Ａｘ１は、入射面１０から離れるほど第１面１１までの距離が小さくなるように、第１面１１に対して傾斜している。そのため、入射面１０に入射する光の大部分は、第２面１２、及び導光部材１の入射面１０と対向する端面１３に到達せずに、第１面１１に到達することになる。

そして、図１Ｂに示すように、入射面１０に入射する光の大部分は、第１面１１及び第２面１２にて反射することなく、第１面１１に設けられた複数のプリズム３のうちのいずれかのプリズム３の反射面３０にて全反射する。つまり、導光部材１は、入射面１０から入射した光をプリズム３にて直接反射して第２面１２から出射させるダイレクト光路Ｌ１を含んでいる。さらに、本実施形態では、ダイレクト光路Ｌ１は、プリズム３にて全反射する光の光路を含んでいる。プリズム３の反射面３０にて全反射した光は、第２面１２と直交する光路を辿り、第２面１２から出射される。

ここで、本実施形態では、上述したように、複数のプリズム３において反射面３０の傾斜角度θ１は同一角度である。このような複数のプリズム３に対して、第２面１２と平行な平行光が入射することで、反射面３０に入射する光の入射角θ０も一定になる。そのため、複数のプリズム３のうちのいずれのプリズム３においても、反射面３０で反射された光の向きは同一となる。したがって、本実施形態では、ダイレクト光路Ｌ１で第２面１２に到達する光は全て、第２面１２に対して同一の角度で入射する。ここでいう「同一の角度」は、厳密に同一の角度だけでなく、２度又は３度程度までの誤差を含んでいてもよい。理想的には、ダイレクト光路Ｌ１で第２面１２に到達する光は全て、第２面１２に対して９０度、つまり直交する向きで入射する。

本実施形態では、複数のプリズム３が第２面１２の全域にわたって配置されているので、上述したようなダイレクト光路Ｌ１を通した光は、導光部材１の第２面１２の全域から万遍なく出射される。これにより、第２面１２全体が面発光することになる。

以下、本実施形態の光学システム１００の利点について、一般的な導光部材（導光板）との比較を交えて説明する。

一般的な導光部材においては、導光部材の入射面から入射した光は、導光部材の厚み方向の両面（第１面１１及び第２面１２に相当する）で複数回反射を繰り返しながら、導光部材の内部を導光される。そして、導光部材の厚み方向の一面（第１面１１に相当する）に設けられたプリズムによって、全反射の条件（つまり、入射角≧臨界角）が崩されることで、出射面としての導光部材の厚み方向の他面（第２面１２に相当する）から光が出射される。これにより、一般的な導光部材においても、出射面全体が面発光することになる。

しかしながら、上述したような一般的な導光部材では、導光部材の入射面から入射した光は、導光部材の厚み方向の両面で複数回反射を繰り返すことで、導光部材において入射面から離れた部位まで導光される。そのため、光の全反射の回数が増えれば増えるほど、全反射の条件（つまり、入射角≧臨界角）が崩れやすく、導光部材の厚み方向の一面（第１面１１に相当する）から光が漏れ出る可能性が高くなる。

特に、本実施形態に係る表示システム３００のように、移動体Ｂ１に搭載されるヘッドアップディスプレイに、導光部材を含む光学システムを適用する場合、導光部材については、比較的狭い視野角と、大きな光強度と、が要求される。すなわち、ヘッドアップディスプレイでは、光学系３２０に合わせて導光部材から配光が制御されることが好ましいため、一般的な液晶ディスプレイのバックライト用の導光部材に比較して、狭い視野角が要求される。一般的な導光部材においては、視野角を狭くすることは難しいので、一般的な導光部材をヘッドアップディスプレイに用いた場合、不必要な方向にも光が出射されやすい。

一方、本実施形態に係る光学システム１００では、上述のように光制御体２及びプリズム３を備えているので、導光部材１の入射面１０に入射する光の大部分は、ダイレクト光路Ｌ１を辿ることになる。つまり、本実施形態では、導光部材１の入射面１０に入射する光の大部分は、第１面１１及び第２面１２にて全反射を繰り返すことなく、直接、プリズム３に入射して第２面１２から出射することになる。このため、本実施形態では、一般的な導光部材のように、全反射の条件が崩れるということもないので、第１面１１から光が漏れ出しにくく、結果として光の取り出し効率の向上を図ることができる。また、入射面１０に入射する光の大部分が平行光であるため、光が広がりにくく、プリズム３で反射して第２面１２から出射する光についても、比較的狭い出射角度を維持できる。本実施形態に係る光学システム１００では、入射面１０に入射する光の大部分について、このように狭い角度で出射しつつ、ダイレクト光路Ｌ１を用いることで比較的大きな光強度を実現できる。

本実施形態では、ダイレクト光路Ｌ１で第２面１２から出射される光は、入射面１０から導光部材１に入射する光の５０％以上である。すなわち、導光部材１の入射面１０に入射する光の一部は、ダイレクト光路Ｌ１を通らないこともあるが、本実施形態では、入射面１０に入射する光の大半（半分以上）は、ダイレクト光路Ｌ１を通して第２面１２から出射される。これにより、導光部材１における光の取り出し効率は、少なくとも５０％となる。導光部材１における光の取り出し効率は、７０％以上であることがより好ましく、更に、８０％以上であってもよい。

このように、導光部材１における光の取り出し効率が向上することで、導光部材１の第１面１１側において、反射シート、プリズムシート、反射型偏光性フィルム（DBEF：Dual Brightness Enhancement Film）、フレネルレンズシート等の光学素子が不要になる。つまり、第１面１１から光が漏れ出しにくいので、これらの光学素子を導光部材１の第１面１１側に配置するまでもなく、十分な光の取り出し効率が実現可能である。

（２．４）斜め入光
次に、導光部材１の入射面１０からの入光（光の入射）に関する構成について、図１Ａ及び図１Ｂを参照して詳しく説明する。

すなわち、本実施形態に係る光学システム１００では、図１Ａに示すように、入射面１０から入射する光の光軸Ａｘ１は、入射面１０から離れるほど第１面１１までの距離が小さくなるように、第１面１１に対して傾斜している。特に、本実施形態では、導光部材１の入射面１０には、光制御体２から平行光が入射するので、この平行光に含まれる光線は、いずれも第１面１１に対して傾斜することになる。しかも、本実施形態では、第１面１１は平面であって、導光部材１の入射面１０に入射した平行光に含まれる光線は、第１面１１に対して同一の角度で傾斜する。

具体的には、第１面１１と第２面１２とは、非平行であって、互いに傾斜している。すなわち、上述したように、第２面１２は、Ｘ－Ｙ平面と平行な平面であるのに対して、第１面１１は、Ｘ－Ｙ平面に対して平行ではなく、Ｘ－Ｙ平面に対して傾斜した平面である。ここで、第１面１１は、入射面１０から遠ざかるにつれて第２面１２に近づくように、Ｘ－Ｙ平面に対して傾斜している。要するに、導光部材１は、厚み方向の両面である第１面１１及び第２面１２が互いに傾斜していることで、その厚みが一定ではなく、ある方向において徐々に薄くなるように厚みが変化する。本実施形態では、第１面１１は、Ｙ軸方向において、入射面１０から遠ざかるにつれて第２面１２に近づくように、第２面１２に対して傾斜している。そのため、導光部材１の厚みは、入射面１０側の端部が最も大きく、Ｙ軸方向において、入射面１０から遠ざかるにつれて、つまり端面１３に近づくにつれて、徐々に小さくなる。

一方で、入射面１０から入射する光は、光制御体２によって、第２面１２と平行な平行光に制御されている。つまり、入射面１０から入射する光の光軸Ａｘ１は、第２面１２と平行である。したがって、入射面１０から入射する光の光軸Ａｘ１は、第１面１１に対しては、所定の傾斜角度で傾斜することになり、その傾斜角度は、Ｘ－Ｙ平面（第２面１２）に対する第１面１１の傾斜角度と同一である。

より詳細には、光制御体２は、図１Ａに示すように、光源４と入射面１０との間に光の経路Ｌ３１，Ｌ３２，Ｌ３３を形成する経路生成部２３を有している。経路生成部２３は、入射面１０から見て、第１面１１に対して傾斜する直線（ここでは光軸Ａｘ１）に沿って延び、かつ光源４と入射面１０との間に光の経路Ｌ３１，Ｌ３２，Ｌ３３を形成する。つまり、本実施形態では、上述したように、光制御体２は導光部材１と一体である。

言い換えれば、光制御体２は、導光部材１の入射面１０から見ると、第１面１１に対して傾斜する光軸Ａｘ１に沿って突出する部分（経路生成部２３）を含んでいる。そして、光制御体２は、この経路生成部２３にて、光源４と入射面１０との間に、光の経路Ｌ３１，Ｌ３２，Ｌ３３を形成する。したがって、光源４からの光は、光制御体２のうちの経路生成部２３を通して、第１面１１に対して傾斜する光軸Ａｘ１に沿って入射面１０に入射する。つまり、光源４からの光は、光制御体２の内部（経路生成部２３）を通して、導光部材１の入射面１０に入射する。このようにして入射面１０から入射する光の光軸Ａｘ１は、第１面１１に対しては、所定の傾斜角度で傾斜することになる。

上述した構成によれば、入射面１０から導光部材１に入射する光は、導光部材１の内部を通って、第１面１１に対して斜めに入射する。言い換えれば、入射面１０から導光部材１に入射する光は、積極的に第１面１１に向けて入射する。このとき、第１面１１に形成されている複数のプリズム３に光が入射することによって、図１Ｂに示すように、プリズム３の反射面３０にて、第２面１２に向けて光が反射される。これにより、入射面１０から導光部材１に入射した光は、ダイレクト光路Ｌ１を通して、第２面１２から出射されることになる。

このように、入射面１０から入射した光は、入射面１０から離れるほど、つまり導光部材１の内部を進むにつれて、第１面１１に近づくことになり、第１面１１（プリズム３を含む）に対して入射しやすい。そのため、入射面１０から入射した光の大部分は、導光部材１のうち入射面１０と対向する端面１３に到達する前に、第１面１１に入射しやすくなる。特に、積極的に第１面１１に向けて入射することで、導光部材１のＹ軸方向の寸法を小さくしつつも、入射面１０から入射した光の大部分を、ダイレクト光路Ｌ１にて第２面１２から出射することができる。言い換えれば、端面１３から光が漏れ出ることを抑制しながらも、効率的に、第２面１２から光を出射することが可能である。結果的に、ダイレクト光路Ｌ１を通して第２面１２から導光部材１外に出射される光の、入射面１０から入射した光に占める割合を高めやすく、光の取り出し効率の向上を図ることができる。

また、本実施形態では、図１Ａに示すように、端面１３は、Ｚ軸方向において、傾斜面１３１と、垂直面１３２と、に二分されている。言い換えれば、端面１３は、傾斜面１３１と、垂直面１３２と、を含んでいる。傾斜面１３１は、Ｙ軸方向における入射面１０からの距離が、第１面１１側よりも第２面１２側で大きくなるように、入射面１０に対して傾斜する平面である。一方、垂直面１３２は、入射面１０に対して平行な平面である。ここで、傾斜面１３１は第２面１２に隣接し、垂直面１３２は第１面１１に隣接する。

端面１３が、このような傾斜面１３１を有することで、入射面１０から入射した光の一部が、第１面１１に入射せずに、端面１３まで到達することがあっても、この光を第２面１２から出射することが可能である。すなわち、入射面１０から入射した光の一部が、端面１３の傾斜面１３１に入射すると、この光は、傾斜面１３１にて第２面１２に向けて全反射され、第２面１２から出射される。その結果、ダイレクト光路Ｌ１を通して第２面１２から導光部材１外に出射される光に加えて、端面１３に達した光までも、第２面１２から有効に取り出すことができ、光の取り出し効率の更なる向上を図ることができる。

（２．５）形状変換機能
次に、光制御体２における形状変換機能について、図２、及び図８Ａ～図１１Ｂを参照して詳しく説明する。

すなわち、本実施形態に係る光学システム１００では、図２に示すように、光制御体２は、入射面１０に平行な投影面Ｓ１に投影される形状を、光源４から出力される光の第１形状Ｆ１から、入射面１０に入射する光の第２形状Ｆ２に変換する形状変換機能を有する。図２においては、光源４から出力される光についての投影面Ｓ１に投影される形状（第１形状Ｆ１）、及び入射面１０に入射する光についての投影面Ｓ１に投影される形状（第２形状Ｆ２）を、それぞれ吹出し内に模式的に表記している。このように、本実施形態では、光制御体２は、光源４から出力された光を平行光に近づけるコリメート機能に加えて、投影面Ｓ１（ここでは入射面１０）への光の投影形状を変換する、形状変換機能を有している。

形状変換機能によれば、光源４から出力される光は、投影面Ｓ１への投影形状が、第１形状Ｆ１から第２形状Ｆ２へと変換されて、入射面１０に入射することになる。第２形状Ｆ２は、第１形状Ｆ１を基に形状変換機能にて変換された形状であって、第１形状Ｆ１とは異なる形状である。本実施形態では一例として、図２に示すように、第１形状Ｆ１が円形を基調とする形状であるのに対して、第２形状Ｆ２は四角形を基調とする形状である。

より詳細には、第２形状Ｆ２は、円形を基調とする第１形状Ｆ１が、少なくとも１つの角部Ｆ２１を張り出させることで四角形に近づくように変形された形状である。つまり、第１形状Ｆ１を四方に引き伸ばすように拡張した形状が、第２形状Ｆ２となる。このような形状変換機能によれば、第１形状Ｆ１は、第２形状Ｆ２の内接円によって近似される。したがって、第２形状Ｆ２の外接円は、第１形状Ｆ１の外接円よりも大きい。

言い換えれば、第２形状Ｆ２は、第１形状Ｆ１を多角形状に近づけるように、第１形状Ｆ１に対して少なくとも１つの角部Ｆ２１を追加した形状である。このような形状変換機能によれば、入射面１０に対しては、その投影（照射）領域が、第１形状Ｆ１に比べて丸みを抑えた第２形状Ｆ２となるような光が入射することになる。よって、入射面１０の隅付近に対しても光が入射することで、入射面１０の全域に、より均一な光が入射することになる。

本実施形態では、上述したように、光源４及び光制御体２は、それぞれ複数設けられている。そのため、複数の光制御体２が、それぞれ対応する光源４から入射した光について、形状変換機能により、入射面１０に入射する光の形状を変換することで、入射面１０の全域に、より均一な光が入射することになる。例えば、円形を基調とする第１形状Ｆ１の光が入射面１０に入射する場合、隣接する２つの光源４から入射面１０に入射する光の間には、隙間又は重複部位が生じやすい。これに対して、四角形を基調とする第２形状Ｆ２の光が入射面１０に入射することで、隣接する２つの光源４から入射面１０に入射する光の間においては、隙間又は重複部位が生じにくい。

上述したような形状変換機能は、例えば、以下に説明する光制御体２の構成によって実現可能である。

すなわち、本実施形態では、図８Ａ～図８Ｃに示すように、光制御体２（光学部材２０）は、入射レンズ２１を備えている。図８Ｂは、図８ＡのＢ１－Ｂ１線断面図である。図８Ｃは、図８ＡのＣ１－Ｃ１線断面図である。

入射レンズ２１は、主入射面２１１と、副入射面２１２と、を有している。主入射面２１１は、光源４と対向するように配置される。副入射面２１２は、主入射面２１１の法線Ｌ２１に向けられている。副入射面２１２は、主入射面２１１の周囲の少なくとも一部に位置する。副入射面２１２は、主入射面２１１の法線Ｌ２１に対して、平行であっても（つまり傾斜していなくても）よいし、傾斜していてもよい。

ここで、入射レンズ２１は、光源４から出力された光を、主入射面２１１及び副入射面２１２から内部に取り込む。そのため、光源４からの光の少なくとも一部は、入射レンズ２１を通過する際に、主入射面２１１又は副入射面２１２に対する光線の入射角に応じて、主入射面２１１又は副入射面２１２にて屈折する。このように、光制御体２は、主入射面２１１又は副入射面２１２に入射した光の少なくとも一部を屈折させることにより、導光部材１の入射面１０に向けて出射する。

また、光制御体２は、外周面２１３を更に備えている。外周面２１３は、副入射面２１２から見て、主入射面２１１の法線Ｌ２１とは反対側に位置する。外周面２１３は、副入射面２１２から光制御体２に入射した光を、導光部材１の入射面１０に向けて全反射する。つまり、副入射面２１２から光制御体２に入射した光の少なくとも一部は、外周面２１３にて全反射されることで、導光部材１の入射面１０に向けて出射される。

ところで、光制御体２は、光源４との対向面に、複数のレンズ面２０１～２０５を有する。ここでいう「対向面」は、対向する面、つまり光制御体２における光源４との対向面は、光制御体２のうち、光源４と向かい合わせとなる面である。本実施形態では一例として、光制御体２における光源４との対向面は、光制御体２のうち入射レンズ２１からなる。上述したように、入射レンズ２１は、主入射面２１１と、副入射面２１２と、を有するところ、本実施形態では一例として、副入射面２１２が、複数のレンズ面２０１～２０５に分割されている。副入射面２１２は、光制御体２における光源４との対向軸を中心とする周方向において、複数（ここでは５つ）のレンズ面２０１～２０５に分割されている。ここでいう「対向軸」は、対向する方向に延びる仮想軸を意味する。つまり、光制御体２における光源４との対向軸は、光制御体２から光制御体２と光源４とが向かい合う方向に沿って延びる仮想軸である。本実施形態では一例として、光制御体２における光源４との対向軸は、主入射面２１１の法線Ｌ２１（図２参照）である。

光制御体２における光源４との対向面の、光源４との対向軸に対する傾斜角度は、対向軸を中心とする周方向において異なる。具体的には、光制御体２における光源４との対向面（ここでは入射レンズ２１）は、上述したように、複数のレンズ面２０１～２０５を含んでいる。そして、複数のレンズ面２０１～２０５の、対向軸（ここでは法線Ｌ２１）に対する傾斜角度は、対向軸を中心とする周方向において一定ではない。具体的には、レンズ面２０２，２０４の対向軸に対する傾斜角度は、レンズ面２０１，２０３，２０５の対向軸に対する傾斜角度よりも大きい。言い換えれば、レンズ面２０２，２０４は、レンズ面２０１，２０３，２０５に比較すると、法線Ｌ２１に対する傾きが大きくなるように構成されている。

また、光制御体２における光源４との対向面は、光源４との対向軸（ここでは法線Ｌ２１）に直交する一方向において非対称形状を有する。本実施形態は、光制御体２における光源４との対向面である入射レンズ２１は、Ｚ軸方向において非対称形状を有している。具体的には、入射レンズ２１は、主入射面２１１から見て、Ｚ軸方向の一方側にのみ副入射面２１２（レンズ面２０２，２０３，２０４）を有し、Ｚ軸方向の他方側は開放されている。

以上説明したような構成によれば、光制御体２にて、形状変換機能を実現でき、導光部材１の内部において入射面１０から入射した光が届く範囲を、光源４から出力される光の形状である第１形状Ｆ１によらずに、制御することが可能である。

図９Ａ～図１１Ｂは、本実施形態に係る光学システム１００の光制御体２と、比較例に係る光制御体２Ｘと、の比較結果を示す図面である。比較例に係る光制御体２Ｘは、副入射面２１２が複数のレンズ面２０１～２０５に分割されておらず、１つの連続した曲面からなる。

図９Ａ～図１１Ｂにおいては、光源４からの光が届く範囲を、網掛領域（ドット）で模式的に表している。ここで網掛領域は、光源４からの光の強度に応じて３段階設定されており、光の強度が大きい箇所ほど濃い網掛を付している。図１１Ａは、本実施形態に係る光制御体２から導光部材１に光を出射した場合における、導光部材１を厚み方向（Ｚ軸方向）の第１面１１側から見たときの第１面１１における光の強度分布（厳密には照度分布）を表している。図１１Ｂは、比較例に係る光制御体２Ｘから導光部材１に光を出射した場合における、導光部材１を厚み方向（Ｚ軸方向）の第１面１１側から見たときの第１面１１における光の強度分布（厳密には照度分布）を表している。図１１Ａ及び図１１Ｂは、いずれも１つの光制御体２，２Ｘから導光部材１に入射した光についての強度分布（照度分布）を表している。

すなわち、本実施形態に係る光制御体２においては、図９Ａ及び図１０Ａに示すように、光源４から出力される光は入射レンズ２１から光制御体２に入射し、光制御体２の内部において比較的広範囲に広がる。特に、光制御体２の形状変換機能によれば、投影面Ｓ１（入射面１０）への投影形状が、円形を基調とする第１形状Ｆ１（図２参照）から四角形を基調とする第２形状Ｆ２（図２参照）へと変換される。具体的には、レンズ面２０２，２０４に入射した光は、レンズ面２０１，２０３，２０５に入射した光に比較して、主入射面２１１の法線Ｌ２１の延長方向の一方から見て、法線Ｌ２１からより離れた位置に到達する。つまり、レンズ面２０２，２０４は、レンズ面２０１，２０３，２０５に比較して対向軸（ここでは法線Ｌ２１）に対する傾斜角度が大きいため、レンズ面２０２，２０４に入射した光線は、法線Ｌ２１に対する傾斜角度がより大きくなるように屈折する。その結果、副入射面２１２のうちのレンズ面２０２，２０４から入射する光によって、光制御体２の隅まで光が届きやすくなる。

これに対して、比較例に係る光制御体２Ｘにおいては、図９Ｂ及び図１０Ｂに示すように、光源４から出力される光は入射レンズ２１から光制御体２Ｘに入射し、光制御体２Ｘの内部において比較的狭い範囲にとどまる。具体的には、副入射面２１２に入射した光は、主入射面２１１の法線Ｌ２１の延長方向の一方から見て、一様に広がることになり、法線Ｌ２１から一定の範囲内にしか到達しない。その結果、光制御体２Ｘの隅には光が届きにくく、本実施形態に係る光制御体２に比較すると、主入射面２１１の法線Ｌ２１の延長方向の一方から見て、光の届く範囲が狭くなる。

そのため、本実施形態に係る光制御体２によれば、図１１Ａに示すように、入射面１０から入射する光は、導光部材１の内部においても比較的広範囲に広がることになる。一方、比較例に係る光制御体２Ｘによれば、図１１Ｂに示すように、入射面１０から入射する光が届く範囲は、導光部材１の内部においても比較的狭い範囲に制限されることになる。より詳細には、本実施形態に係る光制御体２によれば、図１１Ａに示すように、導光部材１を厚み方向（Ｚ軸方向）の一方から見たときに、略長方形状の領域に光が届く。これに対して、比較例に係る光制御体２Ｘによれば、図１１Ｂに示すように、導光部材１を厚み方向（Ｚ軸方向）の一方から見たときに、略楕円形状の領域に光が届く。したがって、複数の光制御体２から導光部材１に光が入射した場合に、本実施形態では、比較例に比べて、第１面１１の全域に光が届きやすくなり、第２面１２の全域から一様に光を取り出しやすくなる。

（２．６）非対称形状
次に、光制御体２における非対称形状について、図２、及び図１２Ａ～図１２Ｃを参照して詳しく説明する。

すなわち、本実施形態に係る光学システム１００に光制御体２として用いられる光学部材２０は、図２に示すように、入射レンズ２１と、出射部２２と、を備えている。光学部材２０は、光源４から入射レンズ２１に入射した光を、出射部２２から出射する。入射レンズ２１は、主入射面２１１と、副入射面２１２と、を有している。主入射面２１１は、光源４と対向するように配置される。副入射面２１２は、主入射面２１１の法線Ｌ２１に向けられている。副入射面２１２は、主入射面２１１の周囲の少なくとも一部に位置する。光源４の光軸Ａｘ２は、主入射面２１１の法線Ｌ２１に対して傾斜している。

図２の例では、光源４の光軸Ａｘ２は、Ｘ軸方向の一方から見て、主入射面２１１の法線Ｌ２１に対して、第１面１１側に向けて傾斜角度θ２だけ傾斜している。ここにおいて、光源４の光軸Ａｘ２及び主入射面２１１の法線Ｌ２１は、いずれもＹ－Ｚ平面と平行である。ここでいう「Ｙ－Ｚ平面」は、Ｙ軸及びＺ軸を含む平面であって、Ｘ軸と直交する平面である。言い換えれば、光源４の光軸Ａｘ２及び主入射面２１１の法線Ｌ２１は、いずれもＸ軸と直交する。

より詳細には、光源４の光軸Ａｘ２と主入射面２１１の法線Ｌ２１とは、光源４の表面（発光面）上で交差する。言い換えれば、光源４は、その発光面の中心点が、主入射面２１１の法線Ｌ２１上に位置するように配置される。その上で、光源４は、第１面１１側に向けて傾斜角度θ２だけ傾斜した姿勢で保持される。これにより、光学部材２０の入射レンズ２１に対しては、主入射面２１１の法線Ｌ２１に対して非対称な形で、光源４からの光が入射することになる。

ところで、光源４は指向性を有しており、光源４から出力される光は、光源４から見た方向に応じて強度が変化する。例えば、光源４から出射される光線の強度のうち最大強度を「１００％」とし、光源４から各光線の強度を最大強度に対する百分率で表した場合に、光源４から出射される光には、１０％、２０％又は３０％等、様々な強度の光線が含まれている。以下では、光源４の光軸Ａｘ２上の光線の強度が最大強度、つまり強度１００％であって、光軸Ａｘ２に対する角度が大きくなるほど光線の強度は小さくなると仮定する。

入射レンズ２１に光源４から入射した光線は、図１２Ａに示すように、主光線Ｌ１１と、第１補助光線Ｌ１２及び第２補助光線Ｌ１３と、を含む。第１補助光線Ｌ１２及び第２補助光線Ｌ１３は、いずれも主光線Ｌ１１よりも強度が小さい。ここで、主光線Ｌ１１、第１補助光線Ｌ１２及び第２補助光線Ｌ１３は、主入射面２１１の法線Ｌ２１と直交する方向において、主光線Ｌ１１、第１補助光線Ｌ１２、第２補助光線Ｌ１３の順に並ぶ。第１補助光線Ｌ１２及び第２補助光線Ｌ１３は、いずれも主光線Ｌ１１よりも強度が小さければよく、例えば、主光線Ｌ１１の強度が９０％であれば、第１補助光線Ｌ１２及び第２補助光線Ｌ１３の強度はいずれも９０％より小さい。第１補助光線Ｌ１２及び第２補助光線Ｌ１３の強度は、同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。

具体的には、これらの光線は、主入射面２１１の法線Ｌ２１と直交するＺ軸方向において、第１面１１側（図１２Ａの下方）から、主光線Ｌ１１、第１補助光線Ｌ１２、第２補助光線Ｌ１３の順に並ぶ。すなわち、主光線Ｌ１１、第１補助光線Ｌ１２及び第２補助光線Ｌ１３は、強度の大きい順に、第１面１１側から並ぶことになる。

ここにおいて、本実施形態では、主光線Ｌ１１の強度は、入射レンズ２１に光源４から入射した光線の中で最大強度である。つまり、主光線Ｌ１１の強度は１００％である。これに対して、第１補助光線Ｌ１２及び第２補助光線Ｌ１３の強度は、いずれも１００％未満である。本実施形態では一例として、第１補助光線Ｌ１２及び第２補助光線Ｌ１３の強度は、いずれも７０％であると仮定する。つまり、第１補助光線Ｌ１２及び第２補助光線Ｌ１３の強度は、同一である。

一方、光源４から出射される光線は、図１２Ａに示すように、主光線Ｌ１１、第１補助光線Ｌ１２及び第２補助光線Ｌ１３に加えて、第３補助光線Ｌ１４及び第４補助光線Ｌ１５を含む。第３補助光線Ｌ１４及び第４補助光線Ｌ１５は、それぞれ第１補助光線Ｌ１２及び第２補助光線Ｌ１３のいずれよりも強度が小さい。第３補助光線Ｌ１４及び第４補助光線Ｌ１５の強度は、同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。本実施形態では一例として、第３補助光線Ｌ１４及び第４補助光線Ｌ１５の強度は、いずれも１０％であると仮定する。つまり、第３補助光線Ｌ１４及び第４補助光線Ｌ１５の強度は、同一である。

図１２Ａの例では、これら第３補助光線Ｌ１４及び第４補助光線Ｌ１５は、いずれも光学部材２０に入射しない。つまり、第３補助光線Ｌ１４及び第４補助光線Ｌ１５は、導光部材１の入射面１０に到達しない。ただし、これら第３補助光線Ｌ１４及び第４補助光線Ｌ１５は、主光線Ｌ１１、第１補助光線Ｌ１２及び第２補助光線Ｌ１３に比べると、強度が十分に小さいため、入射面１０に到達しないことによる損失は小さい。

さらに、本実施形態では、主光線Ｌ１１は、副入射面２１２に入射する。すなわち、入射レンズ２１における主入射面２１１及び副入射面２１２のうち、副入射面２１２に主光線Ｌ１１が入射する。副入射面２１２に入射した主光線Ｌ１１は、図１２Ａに示すように、副入射面２１２で屈折し、外周面２１３にて入射面１０に向けて全反射される。これにより、主光線Ｌ１１は、入射面１０に向けて出射部２２から出射される。

また、副入射面２１２は、主入射面２１１の法線Ｌ２１に対して非対称形状を有する。本実施形態は、入射レンズ２１は、Ｚ軸方向において非対称形状を有している。具体的には、入射レンズ２１は、主入射面２１１から見て、Ｚ軸方向の一方側にのみ副入射面２１２（レンズ面２０２，２０３，２０４）を有し、Ｚ軸方向の他方側は開放されている。

つまり、主光線Ｌ１１、第１補助光線Ｌ１２及び第２補助光線Ｌ１３を含む、比較的強度の大きな光線は、光学部材２０（光制御体２）のうち、主入射面２１１の法線Ｌ２１から見て第１面１１側（図１２Ａの下方）に集中する。そこで、光学部材２０（光制御体２）は、このように比較的強度の大きな光線が集中する部分のみに入射レンズ２１を集約し、反対側（図１２Ａの上方）を簡素化した非対称形状を採用することで、Ｚ軸方向における寸法ｔ１を小さく抑えやすい。

一方、図１２Ｂは、光学部材２０Ｙを備えた比較例としての光学システム１００Ｙ、及びそれを備える照明システム２００Ｙを示す。この比較例に係る照明システム２００Ｙでは、光学部材２０Ｙは、Ｚ軸方向において、主入射面２１１の法線Ｌ２１に対して対称形状を有する。具体的には、光学部材２０Ｙは、本実施形態に係る光学部材２０における、主入射面２１１の法線Ｌ２１から見て、第１面１１側（図１２Ａの下方）の構成と対称な構成を、反対側（図１２Ａの上方）に採用してなる。

さらに、比較例に係る照明システム２００Ｙでは、光源４は、その光軸Ａｘ２が主入射面２１１の法線Ｌ２１上に位置する。つまり、比較例においては、光源４の光軸Ａｘ２は、主入射面２１１の法線Ｌ２１と平行である。

このような比較例においては、図１２Ｂに示すように、主光線Ｌ１１は、光源４の光軸Ａｘ２上に位置する。また、Ｚ軸方向において、主光線Ｌ１１の両側には第３補助光線Ｌ１４及び第４補助光線Ｌ１５が位置し、その更に両側には、第１補助光線Ｌ１２及び第２補助光線Ｌ１３が位置する。結果的に、比較例に係る照明システム２００Ｙでは、主光線Ｌ１１、第１補助光線Ｌ１２及び第２補助光線Ｌ１３を含む、比較的強度の大きな光線は、いずれも導光部材１の入射面１０に入射する。ただし、比較例に係る光学部材２０Ｙにおいては、Ｚ軸方向において対称形状を採用するので、Ｚ軸方向の寸法ｔ２は、本実施形態に係る光学部材２０の寸法ｔ１よりも大きくなる。

一方、図１２Ｃは、別の光学部材２０Ｚを備えた比較例としての光学システム１００Ｚ、及びそれを備える照明システム２００Ｚを示す。この比較例に係る照明システム２００Ｚでは、光学部材２０Ｚは、上記比較例に係る光学部材２０ＹのＺ軸方向の両端を除去し、薄型化を図った構成である。この光学部材２０ＺのＺ軸方向の寸法ｔ３は、本実施形態に係る光学部材２０の寸法ｔ１と同一である。

さらに、比較例に係る照明システム２００Ｚでは、光源４は、その光軸Ａｘ２が主入射面２１１の法線Ｌ２１上に位置する。つまり、比較例においては、光源４の光軸Ａｘ２は、主入射面２１１の法線Ｌ２１と平行である。

このような比較例においては、図１２Ｃに示すように、主光線Ｌ１１は、光源４の光軸Ａｘ２上に位置する。また、Ｚ軸方向において、主光線Ｌ１１の両側には第３補助光線Ｌ１４及び第４補助光線Ｌ１５が位置する。ただし、第１補助光線Ｌ１２及び第２補助光線Ｌ１３については、光学部材２０Ｚから漏れ出すことになり、導光部材１の入射面１０に入射しない。結果的に、比較例に係る照明システム２００Ｚでは、第１補助光線Ｌ１２及び第２補助光線Ｌ１３を含む、比較的強度の大きな光線が、導光部材１の入射面１０に入射せず、光の取り出し効率が本実施形態に比べて著しく低くなる。

以上説明したように、本実施形態に係る光学部材２０では、図１２Ｂ及び図１２Ｃの比較例と比較して、小型化を図りながらも、光学部材２０における光の取り込み効率の向上を図ることができる。

（２．７）配光制御部
次に、配光制御部１４について、図３を参照して詳しく説明する。

すなわち、本実施形態では、第１面１１と第２面１２との少なくとも一方は、配光制御部１４を有している。配光制御部１４は、出射面である第２面１２から取り出される光の配光を制御する。本実施形態では一例として、配光制御部１４は、第２面１２に設けられている。さらに、本実施形態では、配光制御部１４は、導光部材１と一体成形品として一体化されている。つまり、本実施形態では、導光部材１と配光制御部１４とは一体成形品であって、一体不可分の関係にある。

要するに、本実施形態では、導光部材１は、入射面１０から導光部材１内に入射した光を、導光部材１の内部においてはプリズム３での１回の反射のみで第２面１２から出射させるようなダイレクト光路Ｌ１を含んでいる。そのため、第１面１１及び第２面１２の形状は導光部材１の内部での光の導光には寄与しておらず、第１面１１又は第２面１２に配光制御部１４を設けても、導光部材１における導光性能が劣化しにくい。

具体的には、本実施形態における配光制御部１４は、レンズを含んでいる。つまり、配光制御部１４は、光を屈折させて発散又は集束させるための光学素子としてのレンズの機能を有している。これにより、配光制御部１４では、出射面である第２面１２から取り出される光を屈折させて発散又は集束させることにより、その配光を制御することができる。

より詳細には、配光制御部１４は、複数の小レンズ１４１の群からなるマルチレンズを含んでいる。本実施形態では、複数の小レンズ１４１の各々は、半円柱状に形成されている。このような複数の小レンズ１４１は、Ｘ軸方向に並べて配置されている。ここでは、複数の小レンズ１４１は、第２面１２の全域に隙間なく形成されている。このような形状の複数の小レンズ１４１の群からなるマルチレンズは、いわゆるシリンドリカルレンズを構成する。

（３）変形例
実施形態１は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。実施形態１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。実施形態１において説明した各図は模式的な図であり、図中の構成要素の大きさ及び厚みの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。

以下、実施形態１の変形例を列挙する。以下に説明する変形例は、実施形態１と適宜組み合わせて適用可能である。

（３．１）第１変形例
第１変形例に係る光学システム１００Ａは、図１３Ａ～図１３Ｃに示すように、プリズム３Ａの反射面３０の第１面１１に対する傾斜角度θ３が、実施形態１に係る光学システム１００と相違する。

すなわち、図１３Ｂに示すように、プリズム３Ａの反射面３０の第１面１１に対する傾斜角度θ３は、入射面１０から入射した光を、ダイレクト光路Ｌ１で第２面１２に向けて全反射するときの最大角度よりも小さい。言い換えれば、本変形例におけるプリズム３Ａの反射面３０の傾斜角度θ３は、実施形態１におけるプリズム３の反射面３０の傾斜角度θ１（図１Ｂ参照）よりも小さい。これにより、反射面３０に入射する光の入射角θ４が多少ばらつく場合でも、入射角θ４が臨界角を下回りにくくなる。つまり、反射面３０に入射する光の入射角θ４が多少ばらつく場合でも、反射面３０に入射する光は反射面３０で全反射されやすくなる。結果的に、反射面３０を透過して導光部材１から漏れ出る光を低減でき、光の取り出し効率の向上につながる。

ただし、本変形例においては、ダイレクト光路Ｌ１で第２面１２に入射される光線は、Ｚ軸に対して傾斜した光路を辿ることになる。その結果、図１３Ａに示すように、第２面１２から出射される光は、第２面１２に直交する方向（Ｚ軸方向）ではなく、第２面１２の法線に対して斜めに出射されることになる。

そこで、図１３Ｃに示すように、第２面１２Ａの法線Ｌ２２は、ダイレクト光路Ｌ１で第２面１２Ａに入射する光の光軸に対して傾斜していてもよい。図１３Ｃの例では、第２面１２Ａは、Ｘ－Ｙ平面に対して平行ではなく、Ｘ－Ｙ平面に対して角度θ５だけ傾斜した平面である。ここで、第２面１２Ａは、入射面１０から遠ざかるにつれて第１面１１に近づくように、Ｘ－Ｙ平面に対して傾斜している。これにより、第２面１２Ａの法線Ｌ２２は、ダイレクト光路Ｌ１で第２面１２Ａに入射する光の光軸に対して傾斜する。そのため、ダイレクト光路Ｌ１で第２面１２Ａに入射する光線は、第２面１２Ａにて屈折し、Ｘ－Ｙ平面と直交する方向に出射される。つまり、第２面１２Ａに対して、入射角θ６で入射する光は、第２面１２Ａから出射角θ７（＞θ６）で出射される。

（３．２）第２変形例
第２変形例に係る光学システム１００Ｂは、図１４Ａ及び図１４Ｂに示すように、光制御体２Ｂの全体が導光部材１に対して傾斜している点で、実施形態１に係る光学システム１００と相違する。

すなわち、「（２．４）斜め入光」の欄で説明した構成を実現するためには、導光部材１の入射面１０から入射する光の光軸Ａｘ１が、入射面１０から離れるほど第１面１１までの距離が小さくなるように、第１面１１に対して傾斜していればよい。本変形例によれば、光制御体２Ｂの厚み方向（Ｚ軸方向）の両面が、導光部材１に対して傾斜することで、光制御体２Ｂの全体が導光部材１に対して傾斜する。このような構成であっても、ダイレクト光路Ｌ１を通して第２面１２から導光部材１外に出射される光の、入射面１０から入射した光に占める割合を高めやすく、光の取り出し効率の向上を図ることができる。

特に、本変形例では、図１４Ｂに示すように、導光部材１の入射面１０から入射する光の光軸Ａｘ１が、第１面１１に対してだけでなく、第２面１２に対しても傾斜する。ここでは、光軸Ａｘ１は、入射面１０から離れるほど第２面１２までの距離が大きくなるように、第２面１２に対して傾斜している。このように第２面１２に対して光軸Ａｘ１が傾斜していれば、図１４Ｂに示すように、入射面１０に入射する光が端面１３により到達しにくくなる。その結果、端面１３から光が漏れ出ることを抑制しながらも、効率的に、第２面１２から光を出射しやすくなる。

また、本変形例では、図１４Ｂに示すように、第２面１２から出射される光は、第２面１２に直交する方向（Ｚ軸方向）ではなく、第２面１２の法線に対して斜めに出射される。すなわち、本変形例であっても、図１３Ａに示した第１変形例と同様に、ダイレクト光路Ｌ１で第２面１２に入射される光線は、Ｚ軸に対して傾斜した光路を辿ることになるため、第２面１２に対しては斜めに入射する。

このように、ダイレクト光路Ｌ１を通して第２面１２から出射される光は、第２面１２に直交する方向に出射される構成に限らず、第２面１２の法線に対して、適当な角度で傾斜していてもよい。さらには、ダイレクト光路Ｌ１を通して第２面１２から出射される光の向きは、第２面１２の全域において均一であってもよいし、均一でなくてもよい。第２面１２から出射される光の向きが、第２面１２の全域で均一でない場合には、第２面１２における部位ごとに、異なる向きに光が出射されることになる。

特に、移動体Ｂ１に搭載されるヘッドアップディスプレイに、導光部材１を含む光学システム１００Ｂを適用する場合、上述したように、光学系３２０に合わせて導光部材１からの配光が制御されることが好ましい。言い換えれば、光学系３２０に合わせて、光学系３２０に入射する範囲には、光学システム１００Ｂから出射される光を広げることが好ましい。すなわち、光学系３２０に合わせて、導光部材１の出射面である第２面１２における各部位においては、出射される光の視野角が狭い、つまり指向性が高いことが好ましい。その一方で、導光部材１の出射面である第２面１２における部位ごとに、光学系３２０に合わせて、出射される光の向きが異なっていることが好ましい。

ただし、ダイレクト光路Ｌ１を通して第２面１２から出射される光が第２面１２の法線に対して傾斜するのは、光軸Ａｘ１が第２面１２に対して傾斜している構成を前提とする訳ではない。つまり、実施形態１のように光軸Ａｘ１が第２面１２と平行な場合において、ダイレクト光路Ｌ１を通して第２面１２から出射される光は、第２面１２の法線に対して適当な角度で傾斜してもよい。反対に、光軸Ａｘ１が第２面１２に対して傾斜している構成において、ダイレクト光路Ｌ１を通して第２面１２から出射される光は、第２面１２に直交する方向に出射されてもよい。

（３．３）第３変形例
第３変形例に係る光制御体２Ｃは、図１５に示すように、厚み方向（Ｚ軸方向）において対称形状を有している点で、実施形態１に係る光学システム１００と相違する。

すなわち、本変形例では、光制御体２Ｃにおける光源４との対向面は、光源４との対向軸（ここでは主入射面２１１の法線Ｌ２１）に直交する一方向（Ｚ軸方向）において対称形状を有している。つまり、光制御体２Ｃにおける光源４との対向面である入射レンズ２１は、対称形状を有している。具体的には、入射レンズ２１は、主入射面２１１の全周に副入射面２１２を有している。副入射面２１２は、複数（ここでは８つ）のレンズ面２０１～２０８に分割されている。

（３．４）第４変形例
第４変形例に係る光学システム１００を用いた照明システム２００は、図１６Ａ及び図１６Ｂに示すように、照明システム２００が表示器５と平行に配置されている点で、実施形態１に係る照明システム２００と相違する。

すなわち、本変形例では、照明システム２００の出射面となる導光部材１の第２面１２は、表示器５の背面と平行に配置されている。ただし、このような配置であれば、第２面１２が水平面に対して傾斜するため、第２面１２から真っ直ぐ出射される光は、図１６Ａに示すように、画像表示部３１０から斜め上方に出射されることになる。そこで、図１６Ｂに示すように、第２面１２に設けられた配光制御部１４の形状を変更し、配光制御部１４にて、第２面１２から出射される光の配光を制御することが好ましい。つまり、図１６Ｂに示すような配光制御部１４によれば、第２面１２から出射される光は、画像表示部３１０から上方に出射されることになる。

（３．５）第５変形例
第５変形例に係る光学システム１００は、図１７Ａ及び図１７Ｂに示すように、配光制御部１４Ａ（又は１４Ｂ）の構成が、実施形態１に係る光学システム１００と相違する。

図１７Ａの例では、配光制御部１４Ａは、レンズアレイを含んでいる。ここでいうレンズアレイは、複数の小レンズの群からなるマルチレンズの一種である。配光制御部１４Ａでは、第２面１２の縦方向（Ｙ軸方向）及び横方向（Ｘ軸方向）に小レンズが複数ずつ並ぶように、複数の小レンズがマトリクス状に配置されている。複数の小レンズの各々は、凸レンズであってもよいし、凹レンズであってもよい。

図１７Ｂの例では、配光制御部１４Ｂは、フレネルレンズを含んでいる。ここでいうフレネルレンズは、単一のレンズを同心円状の領域に分割することで、レンズにおける突出量（又は凹み量）を小さく抑えたレンズである。ここでは一例として、配光制御部１４Ｂは、凸レンズを、第２面１２の中心周りの同心円状の領域に分割してなるフレネルレンズである。

（３．６）第６変形例
第６変形例に係る光学システム１００は、図１８Ａ～図２０Ｂに示すように、プリズム３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，３Ｅ，３Ｆ，３Ｇの形状が、実施形態１に係る光学システム１００と相違する。

図１８Ａの例では、複数のプリズム３Ｂは、Ｚ軸方向の一方から見て、円弧に沿って並ぶように配置されている。ここでは、複数のプリズム３Ｂは、入射面１０とは反対側に凸となるような円弧状に配列されている。つまり、本変形例では、少なくとも一部のプリズム３Ｂは、第１面１１及び第２面１２が並ぶ方向（Ｚ軸方向）から見て、入射面１０に対して傾斜している。

図１８Ｂの例では、偶数列に含まれる複数のプリズム３Ｃと、奇数列に含まれる複数のプリズム３Ｃとは、各々の長手方向（Ｘ軸方向）の端部同士が、Ｙ軸方向において重複しないような位置に、配置されている。このような配置によれば、入射面１０から見て、複数のプリズム３Ｃは、Ｘ軸方向に僅かな隙間を空けて並ぶことになる。このように配置された複数のプリズム３Ｃにおいても、図１８Ａの例と同様に、Ｚ軸方向の一方から見て、円弧に沿って並ぶように配置されてもよい。

図１９Ａの例では、複数のプリズム３Ｄは、それぞれＺ軸方向の一方から見て、Ｘ軸に平行な直線状に形成されている。図１９Ａの例では、複数のプリズム３Ｄは、導光部材１の第１面１１において、Ｙ軸方向に間隔を空けて並ぶように形成されている。つまり、図１９Ａの例では、プリズム３Ｄは、入射面１０に光が入射する方向（Ｙ軸方向）において複数並ぶように設けられている。

図１９Ｂの例では、複数のプリズム３Ｅは、それぞれＺ軸方向の一方から見て、円弧状に延びる曲線状に形成されている。ここでは、プリズム３Ｅは、入射面１０とは反対側に凸となるような円弧状に形成されている。図１９Ｂの例では、複数のプリズム３Ｅは、導光部材１の第１面１１において、Ｙ軸方向に間隔を空けて並ぶように形成されている。つまり、図１９Ｂの例では、プリズム３Ｅは、入射面１０に光が入射する方向（Ｙ軸方向）において複数並ぶように設けられている。

図２０Ａの例では、偶数列に含まれる複数のプリズム３Ｆと、奇数列に含まれる複数のプリズム３Ｆとは、各々の長手方向（Ｘ軸方向）の端部同士が、Ｙ軸方向において重複しないような位置に、配置されている。その上で、複数のプリズム３Ｆは、Ｚ軸方向の一方から見て、自由曲線状に並ぶように配置されている。ここでいう「自由曲線」は、例えば、Ｃ字状、Ｕ字状、Ｊ字状又はＳ字状等、種々の自由曲線を含む。ここでは、複数のプリズム３Ｆは、入射面１０とは反対側に凸となるような自由曲線状に配列されている。つまり、本変形例では、少なくとも一部のプリズム３Ｆは、第１面１１及び第２面１２が並ぶ方向（Ｚ軸方向）から見て、入射面１０に対して傾斜している。

図２０Ｂの例でも、図２０Ａの例と同様に、複数のプリズム３Ｇは、Ｚ軸方向の一方から見て、自由曲線状に並ぶように配置されている。ここでは、複数のプリズム３Ｇは、入射面１０側に凸となるような自由曲線状に配列されている。つまり、本変形例では、少なくとも一部のプリズム３Ｇは、第１面１１及び第２面１２が並ぶ方向（Ｚ軸方向）から見て、入射面１０に対して傾斜している。

ところで、光学システムにおいて狭い視野角を実現するためには、第２面１２から出射する光の光路は、極力、第２面１２に対して垂直であるのが好ましい。ここで、光源４が出射する光は、光制御体２により広がり角を狭められている。しかしながら、Ｘ－Ｙ平面において、入射面１０に入射する光の全てが入射面１０に対して垂直な光路を辿るわけでなく、一部の光はＸ軸方向に広がる光路を辿る。したがって、プリズム３がＸ軸に平行な直線状である場合、入射面１０に入射した光の一部は、Ｘ－Ｙ平面においてプリズム３の反射面３０に対して斜めに入射することになる。この場合、プリズム３の反射面３０にて全反射した光は、第２面１２に対して垂直な光路ではなく、第２面１２に対して角度を持った光路を辿るため、狭い視野角を実現しにくくなる可能性がある。

一方、図１８Ａ、図１９Ｂ、図２０Ａ及び図２０Ｂに示す変形例では、プリズム３Ｂ，３Ｅ，３Ｆ，３Ｇの少なくとも一部は、Ｚ軸方向から見て入射面１０に対して傾斜している。つまり、本変形例では、入射面１０に入射した光は、Ｘ－Ｙ平面においてプリズム３Ｂ，３Ｅ，３Ｆ，３Ｇの反射面３０に対して垂直に入射しやすくなる。このため、これらの変形例では、プリズム３Ｂ，３Ｅ，３Ｆ，３Ｇの反射面３０にて全反射した光は、第２面１２に対して垂直な光路を辿りやすく、結果として狭い視野角を実現しやすい、という利点がある。

また、図１８Ａに示す変形例において、複数のプリズム３Ｂは、入射面１０側に凸となるような円弧状に配列されていてもよい。図１９Ｂに示す変形例において、プリズム３Ｅは、入射面１０側に凸となるような円弧状に形成されていてもよい。さらに、図２０Ａ及び図２０Ｂに示すように、Ｚ軸方向の一方から見て、自由曲線状に並ぶ複数のプリズム３Ｆ，３Ｇは、図１９Ｂのように、長手方向に連続する形状であってもよい。

（３．７）第７変形例
第７変形例に係る光学システム１００は、図２１Ａ～図２１Ｃに示すように、プリズム３Ｈ，３Ｉ，３Ｊの断面形状が、実施形態１に係る光学システム１００と相違する。図２１Ａ～図２１Ｃは、光学システム１００の要部（図１Ａの領域Ａ１）を拡大した図１Ｂに相当する模式図である。

図２１Ａの例では、プリズム３Ｈの反射面３０が平面ではなく曲面状に形成されている。図２１Ａの例では、プリズム３Ｈの反射面３０は、Ｘ軸方向の一方から見て、第２面１２とは反対側、つまり入射面１０とは反対側に凸となるように湾曲した凸曲面である。ここで、プリズム３Ｈの反射面３０は、Ｙ－Ｚ平面に平行な断面、つまりＸ軸に直交する断面においてのみ湾曲するのであって、Ｘ－Ｙ平面に平行な断面、つまりＺ軸に直交する断面においては直線状となる。ただし、図２１Ａの例に限らず、プリズム３Ｈの反射面３０は、Ｘ軸方向の一方から見て、第２面１２側、つまり入射面１０側に凸となるように湾曲した凹曲面であってもよい。さらに、プリズム３Ｈの反射面３０は、Ｘ－Ｙ平面に平行な断面、つまりＺ軸に直交する断面においてのみ湾曲してもよいし、Ｙ－Ｚ平面に平行な断面及びＸ－Ｙ平面に平行な断面の両方において湾曲してもよい。

また、図２１Ｂの例では、プリズム３Ｉの反射面３０が平面ではなく多角面状に形成されている。ここでいう「多角面」とは、多面体の一部の表面の構成するように、向きの異なる複数の平面が合わさって形成される面であって、いわゆる屈曲面である。図２１Ｂの例では、プリズム３Ｉの反射面３０は、Ｘ軸方向の一方から見て、第２面１２とは反対側、つまり入射面１０とは反対側に凸となるように屈曲した多角面（凸面）である。ここで、プリズム３Ｉの反射面３０は、Ｙ－Ｚ平面に平行な断面、つまりＸ軸に直交する断面においてのみ屈曲するのであって、Ｘ－Ｙ平面に平行な断面、つまりＺ軸に直交する断面においては直線状となる。ただし、図２１Ｂの例に限らず、プリズム３Ｉの反射面３０は、Ｘ軸方向の一方から見て、第２面１２側、つまり入射面１０側に凸となるように屈曲した多角面（凹面）であってもよい。さらに、プリズム３Ｉの反射面３０は、Ｘ－Ｙ平面に平行な断面、つまりＺ軸に直交する断面においてのみ屈曲してもよいし、Ｙ－Ｚ平面に平行な断面及びＸ－Ｙ平面に平行な断面の両方において屈曲してもよい。

また、図２１Ｃの例では、プリズム３Ｊの側面３１が平面ではなく曲面状に形成されている。側面３１は、プリズム３Ｊの内側面のうち、反射面３０と交差する面、つまり反射面３０から見て入射面１０とは反対側の面である。図２１Ｃの例では、プリズム３Ｊの側面３１は、Ｘ軸方向の一方から見て、反射面３０とは反対側、つまり入射面１０とは反対側に凸となるように湾曲した凹曲面である。ここで、プリズム３Ｊの側面３１は、Ｙ－Ｚ平面に平行な断面、つまりＸ軸に直交する断面においてのみ湾曲するのであって、Ｘ－Ｙ平面に平行な断面、つまりＺ軸に直交する断面においては直線状となる。ただし、図２１Ｃの例に限らず、プリズム３Ｊの側面３１は、Ｘ軸方向の一方から見て、反射面３０側、つまり入射面１０側に凸となるように湾曲した凸曲面であってもよい。さらに、プリズム３Ｊの側面３１は、Ｘ－Ｙ平面に平行な断面、つまりＺ軸に直交する断面においてのみ湾曲してもよいし、Ｙ－Ｚ平面に平行な断面及びＸ－Ｙ平面に平行な断面の両方において湾曲してもよい。

また、プリズム３Ｊの側面３１は曲面状に限らず、図２１Ｂのプリズム３Ｉの反射面３０と同様に、多角面状に形成されていてもよい。この場合、曲面の場合と同様に、プリズム３Ｊの側面３１は、Ｘ軸方向の一方から見て、反射面３０とは反対側に凸となるように屈曲した多角面（凹面）であってもよいし、反射面３０側に凸となるように屈曲した多角面（凸面）であってもよい。

本変形例のように、プリズム３は、Ｘ軸方向の一方から見た断面が三角形状に限らず、適宜の形状を採用可能である。さらに、上述したプリズム３Ｈ，３Ｉ，３Ｊの断面形状は、互いに組み合わせて採用されてもよいし、第６変形例で説明したプリズム３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，３Ｅ，３Ｆ，３Ｇの形状と組み合わされてもよい。

そして、反射面３０が曲面状又は多角面状であれば、プリズム３（反射面３０）で反射されて第２面１２から出射される光の配光、具体的には、光の広がり角又は向き等を、反射面３０にて制御することができる。そのため、プリズム３（反射面３０）の形状によって、第２面１２から出射される光の配光を、例えば、表示器５又は光学系３２０等の光学特性に合わせることが可能となる。また、反射面３０及び側面３１の少なくとも一方について、曲面状又は多角面状等の適宜の形状を採用することで、例えば、導光部材１の成形時（製造工程）において、離型性を良くして生産効率の向上を図ること等も可能である。

（３．８）その他の変形例
第１面１１は入射面１０と直交する面であり、第２面１２が入射面１０と直交せずにＸ－Ｙ平面に対して傾斜した面であってもよい。また、第１面１１及び第２面１２のいずれもが、入射面１０と直交せずにＸ－Ｙ平面に対して傾斜した面であってもよい。

また、複数のプリズム３は、全て同一の形状でなくてもよい。例えば、複数のプリズム３は、例えば、反射面３０の傾斜角度θ１、プリズム３の長手方向の寸法、又はプリズム３としての凹部の深さ（言い換えれば、プリズム３の高さ）等が異なる、複数種類のプリズム３を含んでいてもよい。特に、ヘッドアップディスプレイとしての表示システム３００においては、表示される虚像の輝度を均一にするために、導光部材１の出射面である第２面１２から出射される光の強度を均一化することが好ましい。この場合において、第１面１１における光の強度分布（厳密には照度分布）が均一でなければ、第１面１１の部位ごとにプリズム３の形状を異ならせることで、第２面１２から出射される光の強度を均一化することが好ましい。このように、複数のプリズム３は、第１面１１の部位ごとに、異なる形状を採用してもよい。

また、導光部材１は、ダイレクト光路Ｌ１を含んでいればよく、入射面１０から入射した光の全てがダイレクト光路Ｌ１を通ることは必須ではない。すなわち、導光部材１は、例えば、第１面１１又は第２面１２で１回以上反射した後に、プリズム３にて反射して第２面１２から出射させるようなインダイレクト光路を含んでいてもよい。

また、第１面１１には、複数のプリズム３ではなく、１つのプリズム３のみが設けられていてもよい。この場合、プリズム３は、第１面１１の全面にわたって形成され、かつ、互いに傾斜角度が異なる複数の反射面３０を有していてもよい。

また、実施形態１において、プリズム３は、導光部材１の第１面１１を加工することにより形成されているが、この態様に限られない。例えば、プリズム３が形成されたプリズムシートを第１面１１に貼り付けることにより、プリズム３を第１面１１に設けてもよい。この場合、プリズムシートには、１つのプリズム３が形成されていてもよいし、複数のプリズム３が形成されていてもよい。

また、プリズム３は、第１面１１に対して凹形状、つまり第１面１１から窪んだ形状に限らず、第１面１１に対して凸形状、つまり第１面１１から突出する形状であってもよい。第１面１１に対して凸形状となるプリズム３であっても、第６変形例及び第７変形例に例示したように、様々な形状を採用し得る。

また、配光制御部１４は、第２面１２から取り出される光の配光を制御すればよく、第１面１１と第２面１２との少なくとも一方に設けられていればよい。すなわち、実施形態１では、配光制御部１４は出射面としての第２面１２に設けられているが、この構成に限らず、配光制御部１４は、第１面１１に設けられていてもよいし、第１面１１及び第２面１２の両方に設けられていてもよい。さらに、実施形態１では、配光制御部１４は、導光部材１と一体成形品として一体化されているが、この態様に限られない。例えば、配光制御部１４が形成された配光シートを第２面１２に貼り付けることにより、配光制御部１４を第２面１２に設けてもよい。

また、配光制御部１４は、レンズに限らず、例えば、拡散シート、プリズム又は回折格子等であってもよい。

また、表示システム３００が搭載される移動体Ｂ１は、自動車（乗用車）に限らず、例えば、トラック若しくはバス等の大型車両、二輪車、電車、電動カート、建設機械、航空機又は船舶等であってもよい。

また、表示システム３００は、ヘッドアップディスプレイのように虚像を表示する構成に限らない。例えば、表示システム３００は、液晶ディスプレイ又はプロジェクタ装置であってもよい。また、表示システム３００は、移動体本体Ｂ１１に搭載されているカーナビゲーションシステム、電子ミラーシステム又はマルチインフォメーションディスプレイの表示器であってもよい。

また、照明システム２００は、表示システム３００に用いられる構成に限らず、例えば、樹脂硬化若しくは植物育成等の産業用途、又は誘導灯を含む照明用途等に用いられてもよい。

また、光制御体２は、光学システム１００に必須の構成ではなく、省略されていてもよい。すなわち、光学システム１００は、導光部材１と、プリズム３と、を備えていればよく、光制御体２は適宜省略可能である。

（実施形態２）
本実施形態に係る光学システム１００Ｃは、図２２Ａ～図２２Ｄに示すように、互いに形状が異なる複数種類のプリズム３０１，３０２を備える点で、実施形態１に係る光学システム１００と相違する。以下、実施形態１と同様の構成については共通の符号を付して適宜説明を省略する。

すなわち、本実施形態では、プリズム３０１，３０２は、入射面１０に光が入射する方向（Ｙ軸方向）において複数並ぶように設けられている。複数のプリズム３０１，３０２は、第１プリズム３０１と第２プリズム３０２とを含む。第１プリズム３０１と第２プリズム３０２とは、反射面３０の第１面１１に対する傾斜角度θ１１，θ１２が互いに異なる。具体的には、第１プリズム３０１の反射面３０は第１面１１に対して傾斜角度θ１１で傾斜し、第２プリズム３０２の反射面３０は第１面１１に対して傾斜角度θ１２で傾斜する。傾斜角度θ１１は、傾斜角度θ１２よりも大きい。言い換えれば、第１プリズム３０１は、第２プリズム３０２に比較して、第１面１１に対する反射面３０の傾斜角度が大きい。

ここで、第１面１１は、第１領域Ｚ１と、第２領域Ｚ３と、を含む。第１領域Ｚ１は、第１プリズム３０１が複数配置される領域である。第２領域Ｚ３は、第２プリズム３０２が複数配置される領域である。すなわち、互いに形状が異なる第１プリズム３０１及び第２プリズム３０２は、基本的には第１領域Ｚ１と、第２領域Ｚ３とに分かれて配置されている。第１領域Ｚ１においては、図２２Ｂに示すように、複数の第１プリズム３０１が並べて配置される。これに対して、第２領域Ｚ３においては、図２２Ｄに示すように、複数の第２プリズム３０２が並べて配置される。

また、第１面１１は、第１領域Ｚ１と第２領域Ｚ３との間に、混在領域Ｚ２を更に含む。混在領域Ｚ２は、第１プリズム３０１及び第２プリズム３０２の両方が混在する領域である。すなわち、混在領域Ｚ２においては、図２２Ｃに示すように、第１プリズム３０１及び第２プリズム３０２が混在する。

本開示でいう「混在する」とは、入り混じって存在することを意味する。言い換えれば、混在領域Ｚ２では、第１プリズム３０１と第１プリズム３０１との間に第２プリズム３０２が存在するか、又は第２プリズム３０２と第２プリズム３０２との間に第１プリズム３０１が存在する。このように、混在領域Ｚ２では、第１プリズム３０１と第２プリズム３０２とが入り混じって存在する。このような混在領域Ｚ２があることで、第１プリズム３０１と第２プリズム３０２の境界付近においては、第１プリズム３０１が存在する領域（第１領域Ｚ１）と、第２プリズム３０２が存在する領域（第２領域Ｚ３）とは完全には二分されない。

さらに、混在領域Ｚ２は、第１混在領域Ｚ２１と、第２混在領域Ｚ２２と、を含んでいる。第１混在領域Ｚ２１は、第１領域Ｚ１と第２領域Ｚ３との中間位置Ｃ１０から見て第１領域Ｚ１側に位置する。第２混在領域Ｚ２２は、中間位置Ｃ１０から見て第２領域Ｚ３側に位置する。第１混在領域Ｚ２１では、第２混在領域Ｚ２２に比較して第１プリズム３０１の密度が高い。

具体的には、図２２Ａに示すように、第１面１１が、Ｙ軸方向において、第１領域Ｚ１、混在領域Ｚ２及び第２領域Ｚ３に分割されている。第１領域Ｚ１、混在領域Ｚ２及び第２領域Ｚ３は、光制御体２側（入射面１０側）から、第１領域Ｚ１、混在領域Ｚ２、第２領域Ｚ３の順に並んでいる。そして、混在領域Ｚ２は、そのＹ軸方向の中間位置Ｃ１０にて、第１混在領域Ｚ２１及び第２混在領域Ｚ２２に分割されている。第１混在領域Ｚ２１及び第２混在領域Ｚ２２は、光制御体２側（入射面１０側）から、第１混在領域Ｚ２１、第２混在領域Ｚ２２の順に並んでいる。

そして、第１混在領域Ｚ２１では、第２混在領域Ｚ２２に比較して第１プリズム３０１の配置の密度が高い。一例として、複数のプリズム３０１，３０２が等ピッチで配置されている場合を想定する。この場合に、第２混在領域Ｚ２２では、第２プリズム３０２と第１プリズム３０１との比率が２：１であるのに対し、第１混在領域Ｚ２１では、第２プリズム３０２と第１プリズム３０１との比率が１：２である。

また、実施形態２の変形例として、複数のプリズム３０１，３０２は、第１プリズム３０１及び第２プリズム３０２に加えて、第３プリズムを更に含んでいてもよい。つまり、複数のプリズム３０１，３０２は、反射面３０の第１面１１に対する傾斜角度θ１１，θ１２が互いに異なる３種類以上のプリズム３０１，３０２を含んでいてもよい。

実施形態２で説明した種々の構成（変形例を含む）は、実施形態１で説明した種々の構成（変形例を含む）と適宜組み合わせて採用可能である。

（まとめ）
以上述べたように、第１の態様に係る光学システム（１００，１００Ａ～１００Ｃ）は、導光部材（１）と、プリズム（３，３Ａ～３Ｊ）と、を備える。導光部材（１）は、光が入射する入射面（１０）、並びに互いに対向する第１面（１１）及び第２面（１２，１２Ａ）を有する。導光部材（１）は、第２面（１２，１２Ａ）が光の出射面である。プリズム（３，３Ａ～３Ｊ）は、第１面（１１）に設けられて、導光部材（１）の内部を通る光を第２面（１２，１２Ａ）に向けて反射する。導光部材（１）は、入射面（１０）から入射した光をプリズム（３，３Ａ～３Ｊ）にて直接反射して第２面（１２，１２Ａ）から出射させるダイレクト光路（Ｌ１）を含む。第１面（１１）と第２面（１２，１２Ａ）との少なくとも一方は、第２面（１２，１２Ａ）から取り出される光の配光を制御する配光制御部（１４，１４Ａ，１４Ｂ）を有している。

この態様によれば、導光部材（１）の第２面（１２，１２Ａ）から取り出される光の配光を、導光部材（１）に設けられた配光制御部（１４，１４Ａ，１４Ｂ）にて制御することができる。特に、ダイレクト光路（Ｌ１）を通る光は、入射面（１０）から導光部材（１）に入射した後、プリズム（３，３Ａ～３Ｊ）以外で反射されることなく、かつプリズム（３，３Ａ～３Ｊ）で１回反射されるのみで、第２面（１２，１２Ａ）から導光部材（１）外に出射される。したがって、第１面（１１）及び第２面（１２，１２Ａ）の形状は導光部材（１）の内部での光の導光には寄与しておらず、配光制御部（１４，１４Ａ，１４Ｂ）を導光部材（１）に設けても、導光部材（１）における導光性能が劣化しにくい。結果的に、配光制御を可能としながらも、ダイレクト光路（Ｌ１）を通して効率的に第２面（１２，１２Ａ）から導光部材（１）外に光を取り出すことができ、光の取り出し効率の向上を図ることができる。

第２の態様に係る光学システム（１００，１００Ａ～１００Ｃ）では、第１の態様において、配光制御部（１４，１４Ａ，１４Ｂ）は、第２面（１２，１２Ａ）に設けられている。

この態様によれば、第２面（１２，１２Ａ）を透過する光について、配光制御部（１４，１４Ａ，１４Ｂ）にて効率的に配光を制御することができる。

第３の態様に係る光学システム（１００，１００Ａ～１００Ｃ）では、第１又は２の態様において、配光制御部（１４，１４Ａ，１４Ｂ）は、レンズを含む。

この態様によれば、配光制御部（１４，１４Ａ，１４Ｂ）にレンズの機能を持たせることで、別途、レンズシート等を設ける必要がなく、部品点数を抑えることができる。

第４の態様に係る光学システム（１００，１００Ａ～１００Ｃ）では、第３の態様において、配光制御部（１４，１４Ａ，１４Ｂ）は、複数の小レンズ（１４１）の群からなるマルチレンズを含む。

この態様によれば、配光制御部（１４，１４Ａ，１４Ｂ）にマルチレンズの機能を持たせることで、別途、マルチレンズシート等を設ける必要がなく、部品点数を抑えることができる。

第５の態様に係る光学システム（１００，１００Ａ～１００Ｃ）では、第３の態様において、配光制御部（１４，１４Ａ，１４Ｂ）は、フレネルレンズを含む。

この態様によれば、配光制御部（１４，１４Ａ，１４Ｂ）の薄型化を図ることができる。

第６の態様に係る光学システム（１００，１００Ａ～１００Ｃ）では、第１～５のいずれかの態様において、プリズム（３，３Ａ～３Ｊ）の反射面（３０）の第１面（１１）に対する傾斜角度（θ１，θ１１，θ１２）は、入射面（１０）から入射した光を、ダイレクト光路（Ｌ１）で第２面（１２，１２Ａ）に向けて全反射するときの最大角度よりも小さい。

この態様によれば、反射面（３０）に入射する光の入射角が多少ばらつく場合でも、入射角が臨界角を下回りにくくなり、反射面（３０）で全反射されやすくなる。

第７の態様に係る光学システム（１００，１００Ａ～１００Ｃ）では、第６の態様において、第２面（１２，１２Ａ）の法線は、ダイレクト光路（Ｌ１）で第２面（１２，１２Ａ）に入射する光の光軸に対して傾斜している。

この態様によれば、第２面（１２，１２Ａ）から出射される光の向きを調整することができる。

第８の態様に係る光学システム（１００，１００Ａ～１００Ｃ）では、第１～７のいずれかの態様において、プリズム（３，３Ａ～３Ｊ）は、入射面（１０）に光が入射する方向において複数並ぶように設けられている。複数のプリズム（３，３Ａ～３Ｊ）は、同一形状である。

この態様によれば、複数のプリズム（３，３Ａ～３Ｊ）が同一形状であるので、第２面（１２，１２Ａ）から一様に光を取り出しやすくなる。

第９の態様に係る光学システム（１００，１００Ａ～１００Ｃ）では、第１～７のいずれかの態様において、プリズム（３，３Ａ～３Ｊ）は、入射面（１０）に光が入射する方向において複数並ぶように設けられている。複数のプリズム（３，３Ａ～３Ｊ）は、第１プリズム（３０１）と第２プリズム（３０２）とを含む。第１プリズム（３０１）と第２プリズム（３０２）とは、反射面（３０）の第１面（１１）に対する傾斜角度（θ１，θ１１，θ１２）が互いに異なる。

この態様によれば、複数のプリズム（３，３Ａ～３Ｊ）の形状が異なるので、第２面（１２，１２Ａ）から取り出される光の配光に差異を付けやすくなる。

第１０の態様に係る光学システム（１００，１００Ａ～１００Ｃ）では、第９の態様において、第１面（１１）は、第１プリズム（３０１）が複数配置される第１領域（Ｚ１）と、第２プリズム（３０２）が複数配置される第２領域（Ｚ３）と、を含む。

この態様によれば、第１領域（Ｚ１）と第２領域（Ｚ３）とで、第２面（１２，１２Ａ）から取り出される光の配光に差異を付けやすくなる。

第１１の態様に係る光学システム（１００，１００Ａ～１００Ｃ）では、第１０の態様において、第１面（１１）は、第１領域（Ｚ１）と第２領域（Ｚ３）との間に、混在領域（Ｚ２）を更に含む。混在領域（Ｚ２）は、第１プリズム（３０１）及び第２プリズム（３０２）の両方が混在する領域である。

この態様によれば、第１領域（Ｚ１）と第２領域（Ｚ３）との境界で、第２面（１２，１２Ａ）から取り出される光の配光が急激に変化することを抑制しやすい。

第１２の態様に係る光学システム（１００，１００Ａ～１００Ｃ）では、第１１の態様において、混在領域（Ｚ２）は、第１混在領域（Ｚ２１）と、第２混在領域（Ｚ２２）と、を含む。第１混在領域（Ｚ２１）は、第１領域（Ｚ１）と第２領域（Ｚ３）との中間位置（Ｃ１０）から見て第１領域（Ｚ１）側に位置する。第２混在領域（Ｚ２２）は、中間位置（Ｃ１０）から見て第２領域（Ｚ３）側に位置する。第１混在領域（Ｚ２１）では、第２混在領域（Ｚ２２）に比較して第１プリズム（３０１）の密度が高い。

この態様によれば、第１領域（Ｚ１）と第２領域（Ｚ３）との境界付近で、第２面（１２，１２Ａ）から取り出される光の配光が急激に変化することをより抑制しやすい。

第１３の態様に係る照明システム（２００）は、第１～１２のいずれかの態様に係る光学システム（１００，１００Ａ～１００Ｃ）と、入射面（１０）に入射する光を出力する光源（４）と、を備える。

この態様によれば、光の取り出し効率の向上を図ることができる。

第１４の態様に係る表示システム（３００）は、第１３の態様に係る照明システム（２００）と、照明システム（２００）から出射される光を受けて画像を表示する表示器（５）と、を備える。

この態様によれば、光の取り出し効率の向上を図ることができる。

第１５の態様に係る移動体（Ｂ１）は、第１４の態様に係る表示システム（３００）と、表示システム（３００）を搭載する移動体本体（Ｂ１１）と、を備える。

この態様によれば、光の取り出し効率の向上を図ることができる。

第２～１２の態様に係る構成については、光学システム（１００，１００Ａ～１００Ｃ）に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。

１ 導光部材
２，２Ｂ，２Ｃ 光制御体
３，３Ａ～３Ｊ プリズム
４ 光源
５ 表示器
１０ 入射面
１１ 第１面
１２，１２Ａ 第２面
１４，１４Ａ，１４Ｂ 配光制御部
３０ 反射面
１００，１００Ａ～１００Ｃ 光学システム
１４１ 小レンズ
２００ 照明システム
３００ 表示システム
３０１ 第１プリズム
３０２ 第２プリズム
Ａｘ１ 光軸
Ａｘ２ 光軸
Ｂ１ 移動体
Ｂ１１ 移動体本体
Ｃ１０ 中間位置
Ｌ１ ダイレクト光路
Ｚ１ 第１領域
Ｚ２ 混在領域
Ｚ３ 第２領域
Ｚ２１ 第１混在領域
Ｚ２２ 第２混在領域
θ１，θ１１，θ１２ 傾斜角度

Claims (12)

1. 光が入射する入射面、並びに互いに対向する第１面及び第２面を有し、前記第２面が光の出射面である導光部材と、
   前記第１面に設けられて、前記導光部材の内部を通る光を前記第２面に向けて反射するプリズムと、を備え、
   前記導光部材は、前記入射面から入射した光を前記プリズムにて直接反射して前記第２面から出射させるダイレクト光路を含み、
   前記第１面と前記第２面との少なくとも一方は、前記第２面から取り出される光の配光を制御する配光制御部を有しており、
   前記プリズムは、前記入射面に光が入射する方向において複数並ぶように設けられており、
   複数の前記プリズムは、第１プリズムと、反射面の前記第１面に対する傾斜角度が前記第１プリズムよりも小さい第２プリズムとを含み、
   前記第１面は、前記第１プリズムが複数配置される第１領域と、前記第２プリズムが複数配置される第２領域と、を含み、
   前記第１面において、前記第１領域は、前記第２領域よりも前記入射面に近い、
   光学システム。
2. 前記配光制御部は、前記第２面に設けられている、
   請求項１に記載の光学システム。
3. 前記配光制御部は、レンズを含む、
   請求項１又は２に記載の光学システム。
4. 前記配光制御部は、複数の小レンズの群からなるマルチレンズを含む、
   請求項３に記載の光学システム。
5. 前記配光制御部は、フレネルレンズを含む、
   請求項３に記載の光学システム。
6. 前記プリズムの反射面の前記第１面に対する傾斜角度は、前記入射面から入射した光を、前記ダイレクト光路で前記第２面に向けて全反射するときの最大角度よりも小さい、
   請求項１～５のいずれか１項に記載の光学システム。
7. 前記第２面の法線は、前記ダイレクト光路で前記第２面に入射する光の光軸に対して傾斜している、
   請求項６に記載の光学システム。
8. 前記第１面は、前記第１領域と前記第２領域との間に、前記第１プリズム及び前記第２プリズムの両方が混在する混在領域を更に含む、
   請求項１～７のいずれか１項に記載の光学システム。
9. 前記混在領域は、前記第１領域と前記第２領域との中間位置から見て前記第１領域側に位置する第１混在領域と、前記中間位置から見て前記第２領域側に位置する第２混在領域と、を含み、
   前記第１混在領域では、前記第２混在領域に比較して前記第１プリズムの密度が高い、
   請求項８に記載の光学システム。
10. 請求項１～９のいずれか１項に記載の光学システムと、
    前記入射面に入射する光を出力する光源と、を備える、
    照明システム。
11. 請求項１０に記載の照明システムと、
    前記照明システムから出射される光を受けて画像を表示する表示器と、を備える、
    表示システム。
12. 請求項１１に記載の表示システムと、
    前記表示システムを搭載する移動体本体と、を備える、
    移動体。
    

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