WO2021246000A1 - 表示装置、ヘッドアップディスプレイ、および移動体 - Google Patents

Abstract

表示装置は、表示パネルと、照明装置を有する。照明装置は、光源と、光源の光を表示パネルに向かって出射する出射面を備える導光パネルと、導光パネルの出射面に対向するプリズムアレイを備える第１の光学部材とを含む。プリズムアレイが、表示パネルの法線方向視で、法線方向に対して直交する第１の方向に並列する複数のプリズムを含む。法線方向と第１の方向に対して直交する第２の方向視で、表示パネルと導光パネルとがなす第１の角度がアイボックスに向かう光と表示パネルの法線方向とがなす第２の角度に比べて小さくなるような角度を、プリズムは備える。

Description

表示装置、ヘッドアップディスプレイ、および移動体

　本開示は、表示装置、表示装置を備えるヘッドアップディスプレイ、およびヘッドアップディスプレイを備える移動体に関する。

　特許文献１には、車両に搭載されて表示装置を備えるヘッドアップディスプレイが開示されている。ヘッドアップディスプレイから出力された光（映像）は、ウインドシールドを介して、乗員（観察者）のアイボックス内に導かれる。

　特許文献１に記載のヘッドアップディスプレイの表示装置は、照明装置（バックライト装置）と、映像を表示する透過型の表示パネル（液晶表示パネル）とを有する。表示パネルは、その法線方向が照明装置の光軸に対して所定の角度傾くように配置されている。すなわち、照明装置の光が、法線方向から所定の角度傾いた状態で表示パネルを透過する。その結果、例えば太陽光などの外光が表示パネルで反射し、その反射した外光が照明装置の光が進む光路上を進んで最終的にアイボックスに到達することを抑制している。

特開２０１９－１０１０５６号公報

　しかしながら、特許文献１に記載されたヘッドアップディスプレイの表示装置の場合、表示パネルが、その法線方向が照明装置の光の出射方向に対して傾くように配置されているために、これらの配置スペースが大きくなる。その結果、表示装置が大型化する。

　そこで、本開示は、照明装置の光を表示パネルの法線方向に対して傾いた方向に該表示パネルを透過させつつ、表示パネルと照明装置の配置スペースを小さくすることを課題とする。

　本開示の一態様によれば、
　アイボックスに向かって映像光を出射する表示装置であって、
　映像を表示する表示パネルと、
　前記表示パネルに向かって光を照射する照明装置と、を有し、
　前記照明装置が、
　　　光を出射する光源、
　　　前記光源からの光が入射され、前記表示パネルに向かって光を出射する出射面を備える導光パネル、および、
　　　前記表示パネルと前記導光パネルとの間に配置され、前記導光パネルの出射面に対向する表面にプリズムアレイが設けられた入射面と、前記表示パネルに対向する出射面を備える第１の光学部材を含み、
　前記プリズムアレイが、前記表示パネルの法線方向視で、前記法線方向に対して直交する第１の方向に並列する複数のプリズムを含み、
　前記プリズムにおいて、
　　　前記法線方向と前記第１の方向の両方に対して直交する第２の方向視で、前記出射面と２つのプリズム面それぞれとがなす２つのプリズムの角度は、前記表示パネルと前記導光パネルの出射面とがなす第１の角度が前記表示パネルの透過領域の中心から前記アイボックスの中心に向かう光と前記法線方向とがなす第２の角度に比べて小さくなるような角度である、表示装置が提供される。

　本開示の異なる態様によれば、
　上述の表示装置を有する、ヘッドアップディスプレイが提供される。

　本開示のさらに異なる態様によれば、
　上述のヘッドアップディスプレイと、
　前記ヘッドアップディスプレイから出力された映像が投影されるウインドシールドと、を有する、移動体が提供される。

　本開示によれば、照明装置の光を表示パネルの法線方向に対して傾いた方向に該表示パネルを透過させつつ、表示パネルと照明装置の配置スペースを小さくすることができる。

本開示の一実施の形態に係るヘッドアップディスプレイを搭載した車両の概略図 本開示の一実施の形態に係る表示装置の斜視図 図２のＡ－Ａ線に沿った表示装置の断面図 図２のＢ－Ｂ線に沿った表示装置の断面図 導光パネル側から見た第１の光学部材と第２の光学部材の斜視図 プリズムアレイを介する光の伝播を示す図 表示パネルが導光パネルの出射面に対して傾いている場合の表示パネルの短手方向視の光の伝播を示す図 表示パネルを透過する光の半値全幅が約３０度である場合の表示パネルの短手方向視の光の伝播を示す図 表示パネルが導光パネルの出射面に対して傾いている場合の表示パネルの長手方向視の光の伝播を示す図 表示パネルを透過する光の半値全幅が約３０度である場合の表示パネルの長手方向視の光の伝播を示す図 実施の形態に係る表示装置と比較例の表示装置との比較を示す図 別の実施の形態に係る表示装置の斜視図

　以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

　なお、発明者（ら）は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。

　以下に、本開示の複数の実施の形態に係る表示装置について図１～図７を参照して説明する。

　図１は、本開示の一実施の形態に係るヘッドアップディスプレイを搭載した車両の概略図である。

　図１に示すように、車両１０は、例えば自動車であって、透明のウインドシールド１２、すなわちフロントガラスに光（映像）を投影するヘッドアップディスプレイ１４を搭載している。

　ヘッドアップディスプレイ１４から出力された光（映像）は、ウインドシールド１２を介して、車両１０に搭乗する運転者などの観察者ＯｂのアイボックスＥＢ内に導かれる。これにより、観察者Ｏｂは虚像Ｉｖを視認する。すなわち、ウインドシールド１２を介して見える風景とそれに重なった虚像Ｉｖとを、観察者Ｏｂは視認する。なお、アイボックスＥＢは、観察者Ｏｂが虚像Ｉｖを欠けることなく視認できる空間領域である。

　ヘッドアップディスプレイ１４は、筐体１６を有する。その筐体１６内部に、表示装置２０と、表示装置２０から出力された光（映像）をウインドシールド１２に導くための複数のミラー２２、２４とを有する。例えば、表示装置２０から出力された光を反射する凸ミラー２２と、凸ミラー２２からの光をウインドシールド１２に向かって反射する凹ミラー２４とが筐体１６内に設けられている。ウインドシールド１２と、複数のミラー２２、２４が、表示装置２０から出力された光を観察者ＯｂのアイボックスＥＢに導く反射光学系ＲＳを構成している。なお、表示装置２０からアイボックスＥＢまでの反射光学系ＲＳについては、ヘッドアップディスプレイ１４の車両搭載条件によって異なる。

　図２は、本開示の一実施の形態に係る表示装置の斜視図である。図３は、図２のＡ－Ａ線に沿った表示装置の断面図である。図４は、図２のＢ－Ｂ線に沿った表示装置の断面図である。なお、図中において示すＸ－Ｙ－Ｚ座標系は、本開示の理解を容易にするためのものであって、本開示を限定するものではない。

　図２および図３に示すように、本実施の形態に係る表示装置２０は、映像を表示する表示パネル３０と、表示パネル３０に向かって光を照射する照明装置３２とを有する。

　表示パネル３０は、本実施の形態の場合、透過型の液晶パネルである。また、本実施の形態の場合、表示パネル３０は、長手方向Ｓ１（Ｙ軸方向）と短手方向Ｓ２（Ｘ軸方向）とを備える矩形状である。すなわち、表示パネル３０は、長手方向と短手方向とを備える映像を表示する。

　照明装置３２は、複数の光源３４と、複数の光源３４から出射された光を表示パネル３０に向かって導光する導光パネル３６とを有する。

　複数の光源３４は、本実施の形態の場合、ＬＥＤである。なお、光源の数は、５個に限らず、場合によっては１～４個または６個以上であってもよい。

　導光パネル３６は、透明な材料、例えば樹脂材料などから作製されたパネル状の部材である。具体的には、導光パネル３６は、複数の光源３４に対向する入射面３６ａと、表示パネル３０に対向する出射面３６ｂと、出射面３６ｂに対向する反射面３６ｃとを含んでいる。なお、本実施の形態の場合には、入射面３６ａは、出射面３６ｂに対して垂直（８５～９５度）に隣接している。

　本実施の形態の場合、図２および図３に示すように、導光パネル３６の入射面３６ａに対して、複数の光源３４それぞれは、表示パネル３０の長手方向Ｓ１（Ｙ軸方向）に対向している。また、入射面３６ａに沿うように、表示パネル３０の短手方向Ｓ２（Ｘ軸方向）に、複数の光源３４は並んでいる。複数の光源３４それぞれから出射された光は、入射面３６ａを介して導光パネル３６内に進入する。進入した光は、出射面３６ｂと反射面３６ｃで複数回反射され、最終的に出射面３６ｂから出射する。

　導光パネル３６の出射面３６ｂは、表示パネル３０に対向する面である。本実施の形態の場合、表示パネル３０が、導光パネル３６の出射面３６ｂに対して平行に配置されている。この出射面３６ｂから出射された光は、表示パネル３０を透過して最終的に観察者ＯｂのアイボックスＥＢに到達する。

　さらに、本実施の形態の場合、表示装置２０は、表示パネル３０と導光パネル３６との間に、第１の光学部材３８と、第２の光学部材４０とを有する。

　図５は、導光パネル側から見た第１の光学部材と第２の光学部材の斜視図である。

　本実施の形態の場合、図２に示すように、表示パネル３０は、その法線方向Ｎ（Ｚ軸方向）ではなく、法線方向Ｎに対して傾いた方向に光Ｌ（映像光）を出射する。具体的には、図３に示すように、表示パネル３０の短手方向Ｓ２（Ｘ軸方向）視で、法線方向Ｎに対して角度θ２（第２の角度）傾いた方向に、表示パネル３０は光Ｌｃを出射する。それとともに、図４に示すように、表示パネル３０の長手方向Ｓ１（Ｙ軸方向）視で、法線方向Ｎに対して角度φ５（第５の角度）傾いた方向に、表示パネル３０は光Ｌｃを出射する。この光Ｌｃは、表示パネル３０からアイボックスＥＢに向かう光Ｌの全体において、表示パネル３０の透過領域の中心から、アイボックスＥＢの中心（例えば、運転席に着座する運転者の両目の中央）に向かう光である。ここで言う「透過領域」は、光が透過可能な領域であって、映像（画像）が形成される領域である。すなわち、このように法線方向Ｎに対する傾き角度で光Ｌを照明装置３２が表示パネル３０に向かって出射する。この傾き角度により、例えば太陽光などの外光が、表示パネル３０で反射し、照明装置３２の光Ｌが進む光路上を進んで最終的にアイボックスＥＢに到達することを抑制することができる。

　そのために、照明装置３２は、表示パネル３０の短手方向Ｓ２（Ｘ軸方向）視で表示パネル３０の法線方向Ｎに対して第２の角度θ２で光Ｌｃを出射する第１の光学部材３８を有する。また、照明装置３２は、表示パネル３０の長手方向Ｓ１（Ｙ軸方向）視で表示パネル３０の法線方向Ｎに対して第５の角度φ５で光Ｌｃを出射する第２の光学部材４０とを有する。

　第１の光学部材３８は、透明な材料、例えば樹脂材料などから作製されたパネル状の部材である。また、第１の光学部材３８は、表示パネル３０と導光パネル３６との間に配置され、導光パネル３６の出射面３６ｂから出射された光Ｌが入射される。

　さらに、第１の光学部材３８は、図３および図５に示すように、導光パネル３６の出射面３６ｂに対向する入射面の表面に、プリズムアレイ３８ａが設けられている。プリズムアレイ３８ａは、表示パネル３０の法線方向Ｎ（Ｚ軸方向）視で、表示パネル３０の長手方向Ｓ１（Ｙ軸方向）に並列する複数のプリズム３８ｂを含んでいる。複数のプリズム３８ｂは、光Ｌの波長に対して十分に大きく且つ等しいピッチで並んでいる。

　第１の光学部材３８は、プリズムアレイ３８ａにより、導光パネル３６の出射面３６ｂからの光Ｌを入射し、その光を表示パネル３０に対向する出射面３８ｃから出射する。第１の光学部材３８から出射した光Ｌは、第２の角度θ２で表示パネル３０から出射する。この第２の角度θ２で出射できるように、プリズムアレイ３８ａのプリズム３８ｂが光学設計されている。なお、表示パネル３０の透過領域の中心ＣｄからアイボックスＥＢの中心に向かう光Ｌｃに必要な第２の角度θ２の絶対値は、０°＜｜θ２｜≦４５°である。

　図６は、プリズムアレイを介する光の伝播を示す図である。

　図６に示すように、第１の光学部材３８のプリズムアレイ３８ａのプリズム３８ｂは、いわゆる三角プリズムである。プリズム３８ｂは、導光パネル３６の出射面３６ｂから出射される光Ｌの出射角γと、表示パネル３０の透過領域の中心ＣｄからアイボックスＥＢの中心に向かう光Ｌｃに必要な第２の角度θ２とに基づいて、その形状が設計されている。

　図６に示すように、まず、出射面３８ｃとプリズム３８ｂの２つのプリズム面とがなす２つの角度をα、βとする。一方の角度αは、光Ｌが入射するプリズム３８ｂのプリズム面の傾きを定義する角度である。プリズム３８ｂの屈折率をｎ、出射面３８ｃに対する入射角をθａ、角度αと頂角との間のプリズム面に対する入射角をθｂとする。出射面３８ｃに対してスネルの法則を適用すると、下記の数式１を得ることができる。

　また、図６により、下記の角度関係式（数式２）を得ることができる。

　さらに、角度αと頂角との間のプリズム面に対してスネルの法則を適用すると、下記の数式３を得ることができる。

　これらの３つの数式１～数式３を用いることにより、プリズム３８ｂの形状を決定することができる。

　導光パネル３６の出射角γが６７度であって、第２の角度θ２が２０度であって、プリズム３８ｂの屈折率ｎが１．５の場合、プリズム３８ｂは、例えば、６７度の角度αと、４９．９度の角度βとを備えるように設計される。また、第２の角度θ２が－３０度である場合、プリズム３８ｂは、例えば、５５度の角度αと、６８．２度の角度βとを備えるように設計される。

　なお、別の実施の形態において、図７Ａのように、表示パネル３０の短手方向Ｓ２視（Ｘ軸方向視）で、表示パネル３０は、照明装置３２における導光パネル３６の出射面３６ｂに対して傾いて配置されてもよい。

　図３に示す実施の形態の場合、表示パネル３０は、照明装置３２における導光パネル３６の出射面３６ｂに対して平行である。すなわち、表示パネル３０の短手方向Ｓ２視（Ｘ軸方向視）で、表示パネル３０と導光パネル３６の出射面３６ｂとがなす第１の角度θ１がゼロである。

　図７Ａに示す別の実施の形態のように、表示パネル３０の短手方向Ｓ２視（Ｘ軸方向視）で、表示パネル３０と導光パネル３６の出射面３６ｂとがなす角度θ１（第１の角度）がゼロでない場合、下記の数式１Ａ～数式３Ａを満足するプリズム３８ｂの角度α、βが決定される。

　なお、数式１～数式３は、θ１＝０の場合の数式１Ａ～数式３Ａに対応する。

　導光パネル３６の出射角γが６７度、第２の角度θ２が２０度、表示パネルと出射面３６ｂのなす第１の角度θ１が５度、そしてプリズム３８ｂの屈折率ｎが１．５の場合、プリズム３８ｂは、例えば、６７度の角度αと、５１．５度の角度βとを備えるように設計される。

　また、図７Ａに示すように、表示パネル３０と導光パネル３６の出射面３６ｂとがなす第１の角度θ１が、表示パネル３０の透過領域の中心ＣｄからアイボックスＥＢの中心に向かう光Ｌｃと表示パネル３０の法線方向Ｎとがなす第２の角度θ２に比べて小さくなるように、プリズム３８ｂの２つの角度α、βが決定されている。その理由については後述する。

　また、ヘッドアップディスプレイの照明の特徴として表示パネル３０を透過する光の半値全幅は約３０度である。そのため、図７Ｂに示すように、表示パネル３０の短手方向（Ｓ２（Ｘ軸方向）視で、表示パネル３０の透過領域の中心ＣｄからアイボックスＥＢの中心に向かうために必要な光Ｌｃの第２の角度θ２に対して、実際に中心Ｃｄから出射する光Ｌ’の角度θ３（第３の角度）が３度以上ずれると、アイボックスＥＢの中心での輝度が変化する。そのため、第３の角度θ３は、第２の角度θ２の±３度の範囲であることが好ましい。なお、第３の角度θ３は、第２の角度θ２と同様に、法線方向Ｎに対する角度である。

　これは、プリズム３８ｂの２つの角度それぞれが、１つの値ではなく、すなわち適当な範囲内の値でもよいことを意味する。すなわち、プリズム３８ｂの２つの角度は、第２の角度θ２と第３の角度θ３とが等しい場合の角度α、βを中心値とする適当な範囲内の値であればよい。

　例えば、必要とされる第２の角度θ２が２０度である場合、プリズム３８ｂの屈折率ｎが１．５のとき、プリズム３８ｂが例えば６７度の角度αと５０．９度の角度βを有し、表示パネル３０が１７度の第３の角度θ３で光Ｌ’を出射してもよい。あるいは、プリズム３８ｂが６７度の角度αと４８．９の角度βを有し、表示パネル３０が２３度の第３の角度θ３で光Ｌ’を出射してもよい。

　このことを考慮した場合、下記の数式１Ｂ～数式３Ｂ、数式４を満足するプリズム３８ｂの２つの角度α、βが決定される。

　図４に戻って、第２の光学部材４０は、透明な材料、例えば樹脂材料などから作製されたパネル状の部材である。また、第２の光学部材４０は、表示パネル３０と第１の光学部材３８との間に配置され、第１の光学部材３８から出射された光Ｌが入射される。

　さらに、第２の光学部材４０は、図４および図５に示すように、第１の光学部材３８を介して、導光パネル３６の出射面３６ｂに対向する表面に、フレネルレンズ４０ａが設けられている。

　本実施の形態の場合、表示パネル３０の法線方向Ｎ視（Ｚ軸方向視）で、フレネルレンズ４０ａの中心Ｃｆは、表示パネル３０の透過領域の中心Ｃｄに対してずれている。具体的には、表示パネル３０の短手方向Ｓ２（Ｘ軸方向）に、フレネルレンズ４０ａの中心Ｃｆは、表示パネル３０の中心Ｃｄに対してずれ量Ｄでずれている。このような中心のずれにより、第２の光学部材４０は、表示パネル３０の長手方向Ｓ１（Ｙ軸方向）視で、その出射面４０ｂから法線方向Ｎに対して第５の角度φ５傾いた方向に光Ｌを出射する。厳密には、第２の光学部材４０は、表示パネル３０の透過領域の中心ＣｄからアイボックスＥＢの中央に向かう光Ｌｃを、法線方向Ｎに対する第５の角度φ５で出射する。

　なお、本実施の形態の場合、表示パネル３０の法線方向Ｎ視（Ｚ軸方向視）で、第２の光学部材４０の形状中心に対して、フレネルレンズ４０ａの円の中心Ｃｆはずれている。なお、図５に示すように、フレネルレンズ４０ａの中心Ｃｆは、第２の光学部材４０上に位置してもよく、また代わりとして第２の光学部材４０の外側に位置してもよい。

　表示パネル３０の透過領域の中心ＣｄからアイボックスＥＢの中央に向かうために必要な第５の角度φ５とフレネルレンズの焦点距離Ｆに基づいて、フレネルレンズ４０ａが光学設計される。具体的には、フレネルレンズ４０ａの中心Ｃｆと表示パネル３０の中心Ｃｄとの間のずれ量Ｄ（中心ずれ量）が決定される。

　第５の角度φ５、中心ずれ量Ｄ、および焦点距離Ｆの関係は、下記の数式５によって表すことができる。

　表示パネル３０の透過領域の中心ＣｄからアイボックスＥＢの中央に向かうために必要な第５の角度φ５が５度であって、焦点距離Fが２００ｍｍである場合、例えば、中心ずれ量Ｄは１７．５ｍｍである。

　なお、別の実施の形態において、図８Ａに示すように、表示パネル３０の長手方向Ｓ１視（Ｙ軸方向視）で、表示パネル３０は、照明装置３２における導光パネル３６の出射面３６ｂに対して傾いて配置されてもよい。

　図４に示す実施の形態の場合、表示パネル３０は、照明装置３２における導光パネル３６の出射面３６ｂに対して平行である。すなわち、表示パネル３０の長手方向Ｓ１視（Ｙ軸方向視）で、表示パネル３０と導光パネル３６の出射面３６ｂとがなす角度φ４（第４の角度）がゼロである。

　図８Ａに示す別の実施の形態のように、表示パネル３０の長手方向Ｓ１視（Ｙ軸方向視）で、表示パネル３０と導光パネル３６の出射面３６ｂとがなす第４の角度φ４がゼロでない場合、上述の数式５が、下記の数式５Ａに置き換わる。

　なお、数式５は、φ４＝０の場合の数式５Ａに対応する。

　必要な第５の角度φ５が５度であって、表示パネルと出射面３６ｂのなす第４の角度φ４が１度であって、焦点距離Fが２００ｍｍの場合、中心ずれ量Ｄは１３．４ｍｍである。

　また、図８Ａに示すように、表示パネル３０と導光パネル３６の出射面３６ｂとがなす第４の角度φ４が表示パネル３０の透過領域の中心ＣｄからアイボックスＥＢの中心に向かう光Ｌｃと表示パネル３０の垂直方向Ｎとがなす第５の角度φ５に比べて小さくなるように、表示パネル３０の透過領域の中心Ｃｄとフレネルレンズ４０ａの中心Ｃｆとがずれている。その理由については後述する。

　なお、ヘッドアップディスプレイの照明の特徴として表示パネル３０を透過する光の半値全幅は約３０度である。そのため、図８Ｂに示すように、表示パネル３０の長手方向Ｓ１（Ｙ軸方向）視で、表示パネル３０の透過領域の中心ＣｄからアイボックスＥＢの中央に向かうために必要な第５の角度φ５に対して、実際に中心Ｃｄから出射する光Ｌ’の角度φ６（第６の角度）が３度以上ずれると、アイボックスＥＢの中心での輝度が変化する。そのため、第６の角度φ６は、第５の角度φ５の±３度の範囲であることが好ましい。なお、第６の角度φ６は、第５の角度φ５と同様に、法線方向Ｎに対する角度である。

　これは、中心ずれ量が、１つの値ではなく、すなわち適当な範囲内の値でもよいことを意味する。すなわち、中心ずれ量は、第５の角度φ５と第６の角度φ６とが等しい場合の中心ずれ量Ｄを中心とする適当な範囲内の値であればよい。

　例えば、必要とされる第５の角度φ５が５度であって、焦点距離Fが２００ｍｍの場合、中心ずれ量が６．７ｍｍで、表示パネル３０が２度の第６の角度φ６で光Ｌを出射してもよい。あるいは、中心ずれ量が２８．１ｍｍで、表示パネル３０が８度の第６の角度φ６で光Ｌを出射してもよい。

　このことを考慮した場合、下記の数式５Ｂおよび数式６を満足する中心ずれ量Ｄが決定される。

　以上のような実施の形態によれば、照明装置３２の光Ｌｃを表示パネル３０の法線方向Ｎに対して傾いた方向に該表示パネル３０を透過させつつ、表示パネル３０と照明装置３２の配置スペースを小さくすることができる。

　このことについて具体的に説明する。

　図９は、実施の形態に係る表示装置と比較例の表示装置との比較を示す図である。

　図９に示すように、比較例の表示装置における照明装置１３２は、その第１の光学部材１３８の出射面１３８ｃの法線方向に光Ｌを出射するように構成されている。この場合、表示パネル３０から第２の角度θ２で光Ｌｃを出射させるためには、表示パネル３０の法線方向に対して照明装置１３２の出射方向が傾く必要がある。すなわち、実施の形態における第１の角度θ１（第２の角度θ２に比べて小さい）に対応する比較例の表示パネル３０と導光パネル１３６の出射面のなす角度が第２の角度θ２に対して等しくなる。その結果、第２の角度θ２が大きくなればなるほど、図９に示す比較例の表示装置のように、表示パネル３０と照明装置１３２の配置スペースとして、大きなスペースが必要になる（二点鎖線で示す本実施の形態の照明装置３２と表示パネル３０の配置スペースに比べて）。

　また、図９に示すように、表示パネル３０の各位置から出射される光Ｌは、拡散する必要がある。その結果、比較例の照明装置１３２は、本実施の形態の照明装置３２に比べてΔＶだけ大型化する。それにより、さらに、比較例の表示装置においては、表示パネル３０と照明装置１３２の配置スペースとして、さらに大きなスペースが必要になる。

　なお、照明装置１３２を備える比較例の表示装置が、表示パネル３０の長手方向Ｓ１（Ｙ軸方向）と短手方向Ｓ２（Ｘ軸方向）の両方に表示パネル３０の法線方向に対して傾いた方向に光Ｌを出射する場合（第２の角度θ２および第５の角度φ５で光が出射される場合）、その表示パネル３０と照明装置１３２の配置スペースとして、よりさらに大きなスペースが必要になる。

　したがって、表示パネルがその法線方向に対して傾いた方向に光を出射するために、照明装置全体を表示パネルに対して傾ける比較例と異なり、本実施の形態では、照明装置全体が表示パネルに対して実質的に平行に配置される。すなわち、図７Ａに示す第１の角度θ１が第２の角度θ２に比べて小さく、同様に、図８Ａに示す第４の角度φ４が第５の角度φ５に比べて小さい。その結果、本実施の形態の場合、表示パネルと照明装置の配置スペースが、比較例に比べて小さくなる。

　以上、上述の実施の形態を挙げて本開示を説明したが、本開示の実施の形態はこれに限定されない。

　図１０は、別の実施の形態に係る表示装置の斜視図である。

　図１０に示すように、別の実施の形態に係る表示装置２２０は、図２に示す上述の実施の形態と異なり、表示パネル３０の長手方向Ｓ１（Ｙ軸方向）のみにその法線方向Ｎに対して傾いた方向に光Ｌを出力するように構成されている。そのために、照明装置２３２は、複数の光源３４、導光パネル３６、および第１の光学部材３８を備え、第２の光学部材４０を備えていない。

　なお、さらに別の実施の形態に係る表示装置として、表示パネル３０の短手方向Ｓ２（Ｘ軸方向）のみにその法線方向Ｎから傾いた方向に光Ｌを出力するように表示装置が構成されてもよい。

　また、上述したように、表示パネル３０は、導光パネル３６の出射面３６ｂに対して平行または傾いて配置される。傾く場合、照明装置３２全体が表示パネル３０に対して傾くことにより、それに加えて照明装置３２内の第１の光学部材３８および／または第２の光学部材４０が光を傾けることにより、法線方向Ｎに対して必要な第２および／または第５の角度だけ傾いた方向に表示パネル３０から光が出射される。この場合も、照明装置全体が表示パネルに対して傾くのみで必要な第２および／または第５の角度を実現する場合に比べて、表示パネルと照明装置の配置スペースが小さくなる。すなわち、図７Ａに示すように第１の角度θ１を第２の角度θ２に比べて小さくし、および／または、図８Ａに示すように第４の角度φ４を第５の角度φ５に比べて小さくすれば、表示パネルと照明装置の配置スペースが小さくなる。

　さらに、上述の実施の形態の場合、図３に示すように第２の角度θ２は、第１の光学部材３８によって実現され、図４に示すように第５の角度φ５は、第２の光学部材４０によって実現されている。しかしながら、本開示の実施の形態はこれに限らない。第２の角度θ２は、第１の光学部材３８と第２の光学部材４０の両方によって実現してもよい。この場合、表示パネル３０の透過領域の中心Ｃｄとフレネルレンズ４０ａの円の中心Ｃｆとが、表示パネル３０の長手方向Ｓ１（Ｙ軸方向）と短手方向Ｓ２（Ｘ軸方向）の両方にずれている。なお、表示パネル３０の透過領域の中心Ｃｄとフレネルレンズ４０ａの中心Ｃｆは表示パネル３０の長手方向のみにずれてもよい（この場合、第５の角度φ５はゼロになる）。

　さらにまた、上述の実施の形態の場合、複数の光源３４は、表示パネル３４の短手方向Ｓ２（Ｘ軸方向）に並んでいる。しかしながら、本開示の実施の形態はこれに限らない。複数の光源３４が表示パネル３０の長手方向Ｓ１（Ｙ軸方向）に並んでもよい。この場合、プリズムアレイの複数のプリズムは、表示パネル３０の短手方向Ｓ２（Ｘ軸方向）に並列する。

　さらにまた、上述の実施の形態の場合、図１に示すように、ヘッドアップディスプレイ１４は、自動車などの車両１０に搭載されている。しかしながら、ヘッドアップディスプレイが搭載される移動体は車両に限らない。移動体は、人が乗る乗り物であってもよく、例えば、飛行機又は船であってもよい。移動体は、無人機であってもよい。移動体は、走行するようなものではなく、その場で可動するもの（例えば振動するもの）であってもよい。

　以上のように、本開示における技術の例示として、複数の実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。

　したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、前記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

　また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。

　本開示は、表示装置に適用可能である。また、ヘッドアップディスプレイに本開示は適用可能である。

Claims (10)

1. 　観察者のアイボックスに向かって映像光を出射する表示装置であって、
   　映像を表示する表示パネルと、
   　前記表示パネルに向かって光を照射する照明装置と、を有し、
   　前記照明装置が、
   　　　光を出射する光源、
   　　　前記光源からの光が入射され、前記表示パネルに向かって光を出射する出射面を備える導光パネル、および、
   　　　前記表示パネルと前記導光パネルとの間に配置され、前記導光パネルの出射面に対向する表面にプリズムアレイが設けられた入射面と、前記表示パネルに対向する出射面とを備える第１の光学部材を含み、
   　前記プリズムアレイが、前記表示パネルの法線方向視で、前記法線方向に対して直交する第１の方向に並列する複数のプリズムを含み、
   　前記プリズムにおいて、
   　　　前記法線方向と前記第１の方向の両方に対して直交する第２の方向視で、前記出射面と２つのプリズム面それぞれとがなす２つのプリズムの角度は、前記表示パネルと前記導光パネルの出射面とがなす第１の角度が前記表示パネルの透過領域の中心から前記アイボックスの中心に向かう光と前記法線方向とがなす第２の角度に比べて小さくなるような角度である、表示装置。
   
2. 　前記第２の方向視で、前記導光パネルの出射角をγ、前記第１の角度をθ１、前記第２の角度をθ２、前記２つのプリズムの角度において前記導光パネルからの光が入射する前記プリズムのプリズム面の傾きを定義する一方のプリズムの角度をα、他方のプリズムの角度をβ、前記表示パネルの透過領域の中心から出射する光の前記法線方向に対する第３の角度をθ３、前記プリズムの屈折率をｎとした場合、数式１～数式４を満たす、請求項１に記載の表示装置。
   

   

   

   

   
3. 　前記第２の角度θ２と前記第３の角度θ３とが等しい、請求項２に記載の表示装置。
   
4. 　前記照明装置が、
   　　　前記表示パネルと前記第１の光学部材との間に配置され、前記第１の光学部材の出射面に対向する表面にフレネルレンズが設けられ、前記表示パネルに対向する出射面を備える第２の光学部材を、さらに含み、
   　　　前記法線方向視で、前記表示パネルの透過領域の中心と前記フレネルレンズの中心とが、前記第１の方向および前記第２の方向の少なくとも一方にずれている、請求項１から３のいずれか一項に記載の表示装置。
   
5. 　前記第１の方向視で、前記表示パネルと前記導光パネルの出射面とがなす第４の角度が前記表示パネルの透過領域の中心から前記アイボックスの中心に向かう光と前記法線方向とがなす第５の角度に比べて小さくなるように、前記表示パネルの透過領域の中心と前記フレネルレンズの中心とが前記第２の方向にずれている、請求項４に記載の表示装置。
   
6. 　前記第１の方向視で、前記第４の角度をφ４、前記第５の角度をφ５、前記表示パネルの透過領域の中心から出射する光の前記法線方向に対する第６の傾き角度をφ６、前記フレネルレンズの焦点距離をＦ、前記表示パネルの透過領域の中心と前記フレネルレンズの中心と間のずれ量をＤとした場合、数式５および６を満たす、請求項５に記載の表示装置。
   

   

   
7. 　前記第５の角度φ５と前記第６の角度φ６とが等しい、請求項６に記載の表示装置。
   
8. 　前記表示パネルが、前記導光パネルの出射面に対して平行に配置されている、請求項１から７のいずれか一項に記載の表示装置。
   
9. 　請求項１から８のいずれか一項に記載の表示装置を有するヘッドアップディスプレイ。
   
10. 　請求項９に記載のヘッドアップディスプレイと、
    　前記ヘッドアップディスプレイから出力された映像が投影されるウインドシールドと、を有する移動体。

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