(57)【要約】【課題】  光学ユニットの小型化を図りつつ、視認性の高い表示装置を提供する。【解決手段】  プリズムシート８１の表裏面に複数の微小プリズム８２を設けたシート状光学素子８０を用意する。この微小プリズム８２は、少なくとも１つの全反射面を有している。そして、表示器から投射された光がシート状光学素子８０に入射されると、光の進行方向が微小プリズム８２によって折り曲げられて出射される。より具体的には、シート状光学素子８０に入射する光の入射角が、シート状光学素子８０内を通過して出射される出射角よりも大きくされている。【選択図】        図３
2006208583.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像の画像光を投射する光学ユニット（１０）を有し、前記光学ユニットから投射される画像を虚像または実像として視認させる表示装置であって、
前記光学ユニットは、
前記画像の画像光を投射する表示器（２０）と、
板状の透明部材であるプリズムシート（８１）と、少なくともその表面もしくは前記表面の反対側の面に複数設けられると共に、少なくとも１つの全反射面を含む微小プリズム（８２）と、を有するシート状光学素子（８０）と、を備え、
前記表示器から投射された光が前記シート状光学素子に入射されると、前記光の進行方向が前記微小プリズムによって折り曲げられて出射されるようになっていることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記シート状光学素子に入射する光の入射角が、前記シート状光学素子内を通過して出射される出射角よりも大きくされていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記虚像もしくは前記実像の結像位置が、前記シート状光学素子以外の場所とされていることを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記微小プリズムにおいて、入射面に対する光の入射角と出射面に対する光の出射角とが等しいこと、もしくは、前記プリズムシートにおいて、入射面に対する光の入射角と出射面に対する光の出射角が垂直であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の表示装置。
【請求項５】
前記シート状光学素子への入射面上にあり、前記シート状光学素子の表面に平行なベクトルの符号と、シート状光学素子への出射面上にあり、前記シート状光学素子の表面に平行なベクトルの符号と、が互いに逆符号になっていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の表示装置。
【請求項６】
前記微小プリズムは、前記シート状光学素子において前記プリズムシートの表面および裏面に設けられていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の表示装置。
【請求項７】
前記シート状光学素子の内部を通過する光の進行方向は、前記シート状光学素子の法線方向になっていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の表示装置。
【請求項８】
前記光学ユニットから投射される映像情報が虚像であって、前記プリズムシートの前記微小プリズムに偶数個の全反射面が含まれていること、もしくは、前記光学ユニットから投射される映像情報が実像であって、前記プリズムシートの前記微小プリズムに奇数個の全反射面が含まれること、を特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の表示装置。
【請求項９】
前記複数の微小プリズムのピッチをｐ、前記シート状光学素子から視認される場所までの光路長をＬ１とすると、ａｒｃｔａｎ（ｐ／Ｌ１）が眼の分解能以下であること、もしくは、前記複数の微小プリズムによる結像スポットのサイズをＳ、前記結像スポットから視認される場所までの光路長をＬ２とすると、ａｒｃｔａｎ（Ｓ／Ｌ２）が眼の分解能以下であること、を特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の表示装置。
【請求項１０】
前記ａｒｃｔａｎ（Ｓ／Ｌ２）が眼の分解能以下になるように、前記複数の微小プリズムのピッチが設定されていることを特徴とする請求項９に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記プリズムシート内に設けられた微小プリズムによる結像位置が、前記複数の微小プリズムによる結像位置に一致しており、さらに、少なくとも１つの微小プリズム面が曲面であることを特徴とする請求項９または１０に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記シート状光学素子は少なくとも２つのプリズムシートを含んでおり、これら２つのプリズムシートの間にレンチキュラーレンズ（８３）が設けられ、このレンチキュラーレンズは前記プリズムシートに設けられた微小プリズムと平行に形成されているか、もしくはこれら２つのプリズムシートの間にマイクロレンズアレイが形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の表示装置。
【請求項１３】
前記マイクロレンズアレイは、前記プリズムシートの断面方向においてはレンチキュラーレンズの形状を有し、前記断面方向に垂直な方向においてはリニアフレネルレンズの形状を有していることを特徴とする請求項１２に記載の表示装置。
【請求項１４】
前記シート状光学素子は少なくとも１つのフレネルレンズおよび２つのプリズムシートを含んでおり、これら２つのプリズムシートの間にフレネルレンズが設置されていることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の表示装置。
【請求項１５】
前記光学ユニットは、横倍率よりも縦倍率が小さい光学素子を備えていることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか１つに記載の表示装置。
【請求項１６】
前記光学素子は、ミラーもしくはレンズであることを特徴とする請求項１５に記載の表示装置。
【請求項１７】
前記プリズムシートは円弧状であること、もしくは、前記プリズムシートの頂角が場所により異なることを特徴とする請求項１ないし１６のいずれか１つに記載の表示装置。
【請求項１８】
車両のウインドシールド（６０）に画像の画像光を投射することで画像表示するための光学ユニット（１０）を有し、前記光学ユニットから投射される画像を虚像または実像として視認させる表示装置であって、
前記光学ユニットは、
前記画像の画像光を投射する表示器（２０）と、
板状の透明部材であるプリズムシート（８１）と、少なくともその表面もしくは前記表面の反対側の面に複数設けられると共に、少なくとも１つの全反射面を含む微小プリズム（８２）と、を有するシート状光学素子（８０）と、を備え、
前記表示器から投射された光が前記シート状光学素子に入射されると、前記光の進行方向が前記微小プリズムによって折り曲げられて出射され、前記ウインドシールドに導かれるようになっていることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学ユニットから投射される映像情報を虚像または実像として視認可能にした表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、光学ユニットから投射される映像情報を虚像または実像として視認可能にした表示装置が知られている。このような表示装置は、ゲームなどのエンターテイメントや車両用の情報提供装置として有用である。表示装置を例えば車両用として利用する際、インストルメントパネル内に表示装置を設置してメータや経路案内などの情報を、虚像または実像として表示することができる。また、光学ユニットから投射される映像情報を半透明な反射手段によって反射させて、映像情報を視点から反射手段による虚像として前景に重畳させれば、いわゆるヘッドアップディスプレイとしても利用できる。
【０００３】
図２１は、従来の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。車室内のインストルメントパネル５０内に配置される光学ユニット１０は、液晶ディスプレイやＣＲＴ等を備えた表示器２０と、表示器２０から出射される光を反射させる凹面鏡３０と、光学ユニット１０内に塵やほこりを入り込ませないようにした防塵カバー４０とを備えて構成されている。
【０００４】
このようなヘッドアップディスプレイにおいて、表示器２０から出射された光は、凹面鏡３０で反射され、光学ユニット１０の上部に設けられた開口部に設置された防塵カバー４０を通過してウインドシールド６０の内表面に入射する。そして、この入射した光がウインドシールド６０の内表面で反射することにより、表示情報がウインドシールド６０よりも車両前方に形成される虚像６１として提示される。なお、上記凹面鏡３０は鉛直方向に対して角度θ傾斜した状態で光学ユニット１０内部に設置されている。
【０００５】
図２２は、図２１に示される表示器２０から出射される光の光路を示した図である。図２２に示されるように、表示器２０の中心Ｂ１点から出射される光は、凹面鏡３０のＢ２点で反射し、防塵カバー４０のＢ４点を透過し、ウインドシールド６０のＢ５点で反射して視点７０に進む。ここで、図２２に示されるＢ３点は、凹面鏡３０による虚像に対応する点であり、Ｂ６点はウインドシールド６０による虚像、すなわち視点７０から視認される虚像に対応する点である。なお、表示器２０の端部Ａ１、Ｃ１から出射される光の経路も同様に図示している。
【０００６】
上記のような配置状態において、車両前方に表示される虚像６１を幅ｄ６（Ａ６とＣ６の距離）とすると、凹面鏡３０での光路幅はｄ２（Ａ２とＣ２の距離）、表示器２０での光路幅はｄ１（Ａ１とＣ１の距離）だけそれぞれ必要となる。したがって、車両前方に表示される虚像６１のサイズを大画面化しようとすると、凹面鏡３０での光路幅ｄ２や表示器２０での光路幅ｄ１が大きくなり、結果として光学ユニット１０のサイズが大きくなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、光学ユニット１０のインストルメントパネル５０への搭載を容易にするためには、光学ユニット１０が小型であることが必要である。
【０００８】
そこで、特開平６−５５９５７号公報では、光学ユニットが表示器とＮ個（例えば３個）の偏向手段とを備えて構成され、表示器と１番目の偏向手段との間の光路と２番目と３番目の偏向手段との間の光路とが水平面内で交差するように配置されたヘッドアップディスプレイが開示されている。
【０００９】
このヘッドアップディスプレイでは、光学ユニットの平面内に多数の偏向手段を設けているため、光路長を稼いでいる。しかしながら、光学ユニットから光が出射する直前の偏向手段における光路幅は、結局のところ図２２に示されるｄ２と等しい光路幅が必要となるため、光路長を稼ぐことができても、光学ユニットの鉛直方向のサイズを小型化できるものではない。さらに、複数の偏向手段を用いているため、これらの配置場所を考慮すると必ずしも小型化の要請に十分に応えるものではない。
【００１０】
また、特開平９−３１８９０６号公報では、樹脂製またはガラス製の透明部材をブロック状に成型し、ブロック内を光が往復するようにして小型化を図るヘッドアップディスプレイが開示されている。しかしながら、このヘッドアップディスプレイにおいても、光学ユニットから光が出射する直前の偏向手段における光路幅は、結局のところ図２２に示されるｄ２と等しい光路幅が必要となる。さらに、このブロックを光学的に淀みなく均一に成型することは非常に困難である。
【００１１】
そして、特開２００４−２０６０５号公報では、表示器とウインドシールドなどの反射手段との間にプリズムシートを設けて光学ユニット内の光路幅を小さくしたヘッドアップディスプレイが開示されている。しかしながら、プリズムシートにより発生する色収差により表示像が色づいて見えてしまい、表示品位を著しく低下させる。この現象は、プリズムシートによる屈折角を大きくするほど顕著になるため、光学ユニットの小型化とトレードオフの関係になる。
【００１２】
さらに、特開２０００−１８０９６７号公報では、プロジェクションディスプレイ装置に利用する全反射プリズムシートもある。この装置はプロジェクターから投影される映像を、全反射プリズムシートからなるプロジェクションスクリーン上に実像として結像させるものである。しかしながら、この全反射プリズムシートを虚像ディスプレイや、実像をスクリーン上ではなく空間上に結像させて用いる場合、見かけ上の結像スポットが大きくなり画像がぼけて視認性が悪化する場合がある。
【００１３】
そこで、本発明は上記点に鑑み、光学ユニットの小型化を図りつつ、視認性の高い表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、表示器（２０）から投射された光がシート状光学素子（８０）に入射されると、光の進行方向が微小プリズム（８２）によって折り曲げられて出射されるようになっていることを特徴としている。
【００１５】
このように、微小プリズムを設けたシート状光学素子を光学ユニットに備える。これにより、表示器から投射された光の光路を折り曲げることができるため、光学系配置の取り回しの自由度を上げることができる。また、シート状光学素子は薄く、光路幅を狭くできるので、表示装置を小型化することができる。さらに、微小プリズムには全反射面が含まれているため、微小プリズム内で反射する光のエネルギーのロスを小さくさせて高輝度化でき、ひいては画像の視認性を高めることができる。
【００１６】
請求項２に記載の発明では、シート状光学素子に入射する光の入射角Θｉｎが、シート状光学素子内を通過して出射される出射角Θｏｕｔよりも大きくされていることを特徴としている。このように、Θｉｎ＞Θｏｕｔとする。これにより、表示器から出射される画像の高さ成分の長さ、すなわち光路幅をｃｏｓ（Θｉｎ）／ｃｏｓ（Θｏｕｔ）だけ縮小することができ、光学ユニットを小型化することができる。一方、ユーザの前方に表示される虚像の高さ方向の長さをｃｏｓ（Θｏｕｔ）／ｃｏｓ（Θｉｎ）だけ拡大することができる。これにより、光学ユニットのサイズを保ちつつ、より大画面表示が可能となる。
【００１７】
請求項３に記載の発明では、虚像もしくは実像の結像位置が、シート状光学素子以外の場所とされていることを特徴としている。このように、虚像もしくは実像の結像位置を、シート状光学素子以外の場所とする。これにより、ユーザに表示画像が空間に浮いているように見せることができる。このため、前景の対象物に重ね合わせることや、何もない場所に表示だけが浮かんで見える効果的な表示を実現できる。
【００１８】
請求項４に記載の発明では、微小プリズムにおいて、入射面に対する光の入射角と出射面に対する光の出射角とが等しいこと、もしくは、プリズムシートにおいて、入射面に対する光の入射角と出射面に対する光の出射角が垂直であることを特徴としている。
【００１９】
このように、光の入射角および出射角を設定する。これにより、微小プリズムの色収差による色づきといった画質を上げることができる。また、微小プリズム界面での反射を抑制できるため、高輝度化できる。
【００２０】
請求項５に記載の発明では、シート状光学素子への入射面上にあり、シート状光学素子の表面に平行なベクトルの符号と、シート状光学素子への出射面上にあり、シート状光学素子の表面に平行なベクトルの符号とが、互いに逆符号になっていることを特徴としている。
【００２１】
このように、シート状光学素子に入射する光のベクトルの符号と、出射される光のベクトルの符号と、が互いに逆符号になっている。これにより、光学ユニットにおいて、光学系配置の取り回しの自由度を向上させることができる。
【００２２】
請求項６に記載の発明では、微小プリズムは、シート状光学素子においてプリズムシートの表面および裏面に設けられていることを特徴としている。このように、プリズムシートの表裏面の両面に微小プリズムを設ける。これにより、シート状光学素子に対する光の入射角と出射角の設定の自由度を向上させることができる。
【００２３】
請求項７に記載の発明では、シート状光学素子の内部を通過する光の進行方向は、シート状光学素子の法線方向になっていることを特徴としている。このように、シート状光学素子内部を通過させる光を、シート状光学素子の法線方向に設定する。これにより、例えばプリズムシートを複数枚用いる場合、上下のプリズムシートの位置合わせを容易に行うことができる。また、上下のプリズムシートの間に、レンチキュラーレンズやフレネルレンズ等のレンズを挟んだときの画質の劣化を低減できる。
【００２４】
請求項８に記載の発明では、光学ユニットから投射される映像情報が虚像であって、プリズムシートの微小プリズムに偶数個の全反射面が含まれていること、もしくは、光学ユニットから投射される映像情報が実像であって、プリズムシートの微小プリズムに奇数個の全反射面が含まれること、を特徴としている。
【００２５】
このように、虚像もしくは実像を表示する場合、微小プリズムに含まれる全反射面の数を設定する。これにより、隣り合う各微小プリズムによるマクロ的な見かけの像、すなわちマクロの結像を虚像もしくは実像として形成することができる。
【００２６】
請求項９に記載の発明では、複数の微小プリズムのピッチをｐ、シート状光学素子から視認される場所までの光路長をＬ１とすると、ａｒｃｔａｎ（ｐ／Ｌ１）が眼の分解能以下であること、もしくは、複数の微小プリズムによる結像スポットのサイズをＳ、結像スポットから視認される場所までの光路長をＬ２とすると、ａｒｃｔａｎ（Ｓ／Ｌ２）が眼の分解能以下であること、を特徴としている。
【００２７】
このように、各値が人の眼の分解能以下となるように設定する。これにより、微小プリズムの縞が視認されないため、画質を上げることができる。また、表示画像の鮮明度が上がるため、視認性を向上させることができる。
【００２８】
請求項１０に記載の発明では、ａｒｃｔａｎ（Ｓ／Ｌ２）が眼の分解能以下になるように、複数の微小プリズムのピッチが設定されていることを特徴としている。このように、微小プリズムのピッチを設定する。これにより、表示画像の鮮明度が上がるため、視認性を向上できる。また、各微小プリズムのピッチを小さく設定するだけなので、コストアップを抑制できる。
【００２９】
請求項１１に記載の発明では、プリズムシート内に設けられた微小プリズムによる結像位置が、複数の微小プリズムによる結像位置に一致しており、さらに、少なくとも１つの微小プリズム面が曲面であることを特徴としている。
【００３０】
これにより、マクロの結像と隣り合う各微小プリズムによるミクロ的な見かけの像、すなわちミクロの結像との位置が一致し、表示画像の鮮明度が上がるため、視認性を向上できる。さらに、微小プリズム面が曲面であることによっても、マクロの結像とミクロの結像の位置とが一致し、表示画像の鮮明度が上がるため、視認性を向上できる。
【００３１】
請求項１２に記載の発明では、シート状光学素子は少なくとも２つのプリズムシートを含んでおり、これら２つのプリズムシートの間にレンチキュラーレンズ（８３）が設けられ、このレンチキュラーレンズはプリズムシートに設けられた微小プリズムと平行に形成されているか、もしくはこれら２つのプリズムシートの間にマイクロレンズアレイが形成されていることを特徴としている。
【００３２】
このように、２枚のプリズムシートの間に、レンチキュラーレンズもしくはマイクロアレイレンズを設ける。２枚のプリズムシートの間にレンチキュラーレンズを設けることで、マクロの結像とミクロの結像との位置が一致し、表示画像の鮮明度が上がるため、視認性を向上できる。また、２枚のプリズムシートの間にマイクロレンズアレイを設けることで、マクロの結像とミクロの結像との位置が一致するとともに、非点収差を抑制できるため、画質を向上できる。
【００３３】
請求項１３に記載の発明では、マイクロレンズアレイは、プリズムシートの断面方向においてはレンチキュラーレンズの形状を有し、断面方向に垂直な方向においてはリニアフレネルレンズの形状を有していることを特徴としている。このように、マイクロレンズアレイの形状を設定する。これにより、マクロの結像とミクロの結像との位置が一致するとともに、非点収差を抑制できるため、画質を向上できる。
【００３４】
請求項１４に記載の発明では、シート状光学素子は少なくとも１つのフレネルレンズおよび２つのプリズムシートを含んでおり、これら２つのプリズムシートの間にフレネルレンズが設置されていることを特徴としている。
【００３５】
このように、シート状光学素子をフレネルレンズを含む構成とする。これにより、フレネルレンズは拡大作用があるため、大画面の画像を形成することができる。また、一体化構造により、コストダウンを図ることができる。
【００３６】
請求項１５に記載の発明では、光学ユニットは、横倍率よりも縦倍率が小さい光学素子を備えていることを特徴としている。これにより、非点収差を抑制できるため、画質を向上できる。
【００３７】
請求項１６に記載の発明では、光学素子は、ミラーもしくはレンズであることを特徴としている。これにより、非点収差を抑制できるため、画質を向上できる。
【００３８】
請求項１７に記載の発明では、プリズムシートは円弧状であること、もしくは、プリズムシートの頂角が場所により異なることを特徴としている。これにより、プリズムシートの場所により最適な光学条件になるため、画質を向上できる。
【００３９】
請求項１８に記載の発明では、表示器から投射された光がシート状光学素子に入射されると、光の進行方向が微小プリズムによって折り曲げられて出射され、ウインドシールドに導かれるようになっていることを特徴としている。このように、表示装置を車両用として用いた場合であっても、請求項１と同様の効果を得ることができる。
【００４０】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。なお、本発明の実施形態は、下記に何ら限定されることなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうることは言うまでもない。また、以下で示される図面において、上記図２１、図２２に示す構成要素と同一のものには、同一符号を記してある。
【００４２】
図１は、本発明の第１実施形態に係る表示装置をヘッドアップディスプレイとして車両に搭載した状態を示した図である。図１に示されるように、ヘッドアップディスプレイは、光学ユニット１０を有している。この光学ユニット１０は、表示器２０と、凹面鏡３０と、シート状光学素子８０と、を備えて構成されている。また、光学ユニット１０上部の開口部には、例えば透明樹脂からなる防塵カバー４０が装着されている。このような光学ユニット１０は、インストルメントパネル５０の内部に収納された状態になっている。
【００４３】
表示器２０は、画像を表示するものである。表示器２０から出力された各画像は、凹面鏡３０に照射される。このような表示器２０に、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）が採用される。
【００４４】
凹面鏡３０は、表示器２０から直接入射される画像を拡大し、拡大した画像の画像光を後述するシート状光学素子８０、防塵カバー４０を介してウインドシールド６０に導くものである。ここで、凹面鏡３０の高さ方向の長さ（光路幅）はｄであり、凹面鏡３０は鉛直方向に対しθ傾斜されて設置されている。
【００４５】
シート状光学素子８０は、入射した光の進行方向を折り曲げて出射するものである。このような機能を有するシート状光学素子８０の具体的な構成を図２に示す。図２は、図１に示されるシート状光学素子８０の斜視図である。図２に示されるように、本実施形態では、シート状光学素子８０は、例えば１枚のプリズムシート８１と、そのプリズムシート８１の表面に設けられた多数の微小プリズム８２と、を有して構成されている。
【００４６】
プリズムシート８１は、プラスチックあるいはガラスのような透明な基板である。プラスチックの材質としては、例えばアクリルやポリカーボネートが挙げられる。微小プリズム８２は、内部に入射する光を端面で反射するものであり、プリズムシート８１の表面及び裏面に複数設けられる。このような微小プリズム８２は、プリズムシートの表面および裏面が鋸歯状に削られて突起として形成されたものであり、この突起が各々微小プリズム８２として作用する。
【００４７】
次に、シート状光学素子８０の光学作用について図３を用いて説明する。図３は、図２に示されるシート状光学素子８０の断面図である。図３に示されるように、プリズムシートは透明基板の上下両面に複数の微小プリズム８２が多数組み合わされて構成されている。凹面鏡３０で反射した光は、入射角Θｉｎでプリズムシートの微小プリズム８０ａに入射する。このとき、光は、微小プリズム８２において凹面鏡３０側の面Ａ−１から入射し、面Ａ−１とは反対側の面Ａ−２で全反射した後、プリズムシート８１内を通って防塵カバー４０側の微小プリズム８２において凹面鏡３０側の面Ｂ−２で全反射し、面Ｂ−２とは反対側の面Ｂ−１から出射する。この光は、プリズムシート８１の鉛直方向に対して出射角Θｏｕｔで出射する。
【００４８】
プリズムシート８１において鉛直方向に対する微小プリズム８２の面Ａ−１の角度をαＡ１、面Ａ−２の角度をαＡ２、面Ｂ−１の角度をαＢ１、面Ｂ−２の角度をαＢ２とし、面Ａ−１に対する光の入射角をφｉｎ、面Ｂ−１に対する光の出射角をφｏｕｔとする。また、プリズムシート８１内部において、鉛直方向に対する光の角度をγ、プリズムシート８１の屈折率をｎとすると、以下の関係が成り立つ。
【００４９】
αＡ１＝９０−Θｉｎ−φｉｎ
αＡ２＝（１／２）・［９０−αＡ１−ａｒｃｓｉｎ（ｓｉｎφｉｎ／ｎ）＋γ］
αＢ１＝９０−Θｏｕｔ−φｏｕｔ
αＢ２＝（１／２）・［９０−αＢ１−ａｒｃｓｉｎ（ｓｉｎφｏｕｔ／ｎ）＋γ］
なお、これら面Ａ−１への入射角αＡ１および面Ｂ−１からの出射角αＢ１は、必ずしも等しくなくてもよい。
【００５０】
また、面Ａ−２と面Ｂ−２とは全反射面で、以下の関係が成り立つ。
【００５１】
βＡ＞ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ）
βＢ＞ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ）
以上のような関係になるようにαＡ１、αＡ２、αＢ１、αＢ２を設定すれば、光はプリズムシート８１に対して入射角Θｉｎで入射し、出射角Θｏｕｔで出射するように光路を折り曲げることが可能となる。ただし、各面Ａ−１、Ａ−２、Ｂ−１、Ｂ−２の角度は、シート状光学素子８０内で変化させてもよい。
【００５２】
以上、述べたことを踏まえ、シート状光学素子８０を使用することにより光学ユニット１０を小型化できることを、図４を参照して説明する。図４は、表示器２０から出射される光の光路を示した図である。表示器２０の中心Ｂ１点からの光は凹面鏡３０のＢ２点で反射し、シート状光学素子８０のＢ８点で屈折し、防塵カバー４０のＢ４点を透過し、ウインドシールド６０のＢ５点で反射して視点７０方向に進む。ここで、Ｂ３点は凹面鏡３０による虚像に対応する点であり、Ｂ５点はウインドシールド６０による虚像、すなわち視点７０から視認される虚像に対応する点である。なお、表示器２０の端部Ａ１、Ｃ１からの光の経路も同様に、図４に示してある。また、Ａ１とＣ１との距離を光路幅ｄ１としている。
【００５３】
運転者の前方に表示される虚像６１の幅をｄ６（Ａ６とＣ６との距離）とすると、ウインドシールド６０および防塵カバー４０における光路幅は等しい。しかしながら、Θｉｎ＞Θｏｕｔとすると、凹面鏡３０における必要な光路幅ｄ２（Ａ２とＣ２との距離）は、ｃｏｓ（Θｉｎ）／ｃｏｓ（Θｏｕｔ）だけ縮小される。この効果により光学ユニット１０を小型化できる。逆に、運転者の前方に表示される虚像６１の幅ｄ６は、ｃｏｓ（Θｏｕｔ）／ｃｏｓ（Θｉｎ）だけ拡大される。これにより、光学ユニット１０のサイズを保ちつつ、より大画面表示が可能となる。
【００５４】
ここで、上記に微小プリズム８２によって形成されるストライプ状の微小構造を備えたシート状光学素子８０を用いると、このストライプ形状が縞状に観察されてしまい視認性を悪化させてしまう場合がある。したがって、微小プリズム８２においてストライプのピッチは小さいほうが望ましい。具体的に、各微小プリズム８２のピッチをｐ、観察者（運転者）の眼の位置からシート状光学素子８０までの光路長をＬとすると、そのなす角ａｒｃｔａｎ（ｐ／Ｌ）が眼の分解能より小さければよい。一般に、目の分解能はａｒｃｔａｎ（１／７．４／２５４）＝０．０３０°であるので、ａｒｃｔａｎ（ｐ／Ｌ）＜０．０３０°となればよい。
【００５５】
さらに、シート状光学素子８０を用いる場合、見かけ上の結像スポットが大きくなり画像がぼやけて視認性が悪化する場合がある。この点について、図５を用いて説明する。
【００５６】
図５は、上記光学ユニット１０において、表示器２０およびシート状光学素子８０を示した概略図である。図５に示されるように、表示器２０上のある光点（例えば１つの画素）から出射された光は、各微小プリズム８２に入射し、シート状光学素子８０内において図３に示される光路を辿って各微小プリズム８２から出射される。
【００５７】
ここで、表示器２０上の光点から微小プリズム８２までの距離ａが各微小プリズム８２のピッチｐに比べて非常に大きいとする。また、各微小プリズム８２に入射する光の広がり角をΔψ、隣り合う微小プリズム８２に入射する光のなす角をΔξとする。各微小プリズム８２に入射した光は、各微小プリズム８２の内部でそれぞれ全反射されるだけなので、画像のサイズは拡大も縮小もされない。したがって、各微小プリズム８２による表示器２０上の光点の虚像は、微小プリズム８２から距離ａの場所に形成される。この各微小プリズム８２による結像をミクロの結像と呼ぶ。
【００５８】
このとき、各微小プリズム８２によるミクロ結像の光の広がり各はΔψのままである。さらに、隣り合う微小プリズム８２に入射する光のなす角Δξも変化せず維持されるので、隣り合う各微小プリズム８２によるマクロ的な見かけの像は、Ｍ＝ｃｏｓ（Θｏｕｔ）／ｃｏｓ（Θｉｎ）だけ遠方に形成される。こうして形成される像をマクロの結像と呼ぶ。
【００５９】
観察者が表示器２０上の光点のシート状光学素子８０による虚像を観察する場合、ミクロの結像ではなく、マクロの結像を観察することになる。しかし、各微小プリズム８２によるミクロ結像の光の広がり角はΔψであるので、マクロの結像の位置でのスポットサイズＳは、Ｓ＝（Ｍ−１）×ａ×Δψとなる。このスポットサイズＳは、表示器２０の光点のサイズよりも大きく、さらに表示器２０上の光点は多数あるため、光の広がり角Δψによって大きくなってしまったスポットサイズＳが多数重なることになり、像がぼやけて見えてしまう。
【００６０】
このスポットサイズＳを小さくするには、シート状光学素子８０の各微小プリズム８２のピッチｐを小さくすればよい。図６は、上記光学ユニット１０において、表示器２０およびシート状光学素子８０を示した概略図であり、図５に示される各微小プリズム８２のピッチをより小さくした場合に相当する。図６に示されるように、ピッチｐを狭めると、必然的に各微小プリズム８２に入射する光の広がり角、すなわち、各微小プリズム８２によるミクロ結像の光の広がり角Δψが小さくなる。このため、形成されるマクロの結像のスポットサイズＳは縮小される。望ましくは、このスポットサイズＳ、もしくは光がシート状光学素子８０を通過した以降の光学系で形成されるスポットサイズＳの拡大（縮小）像が、観察者（運転者）の目となす角が０．０３０以下であればよい。
【００６１】
次に、上記図１に示されるヘッドアップディスプレイの作動について説明する。まず、表示器２０から出射した光は、凹面鏡３０で反射し、虚像３１を形成する。続いて、シート状光学素子８０に入射すると共に、その進行方向が折り曲げられて、虚像９０を形成する。したがって、虚像９０はシート状光学素子８０上には存在しない。そして、シート状光学素子８０および防塵カバー４０を通過した光は、ウインドシールド６０で反射されることにより表示情報（映像情報）がウインドシールド６０により、前方に形成される虚像６１として提示される。
【００６２】
以上、説明したように、本実施形態では、微小プリズム８２を設けたシート状光学素子８０を光学ユニット１０に備えることを特徴としている。これにより、表示器２０から投射された光の光路を折り曲げることができるため、光学系配置の取り回しの自由度を上げることができる。また、シート状光学素子８０を薄くでき、光路幅を狭くできるので、表示装置のサイズを小型化することができる。さらに、微小プリズム８２には全反射面が含まれているため、微小プリズム８２内で反射する光のエネルギーのロスを小さくさせて高輝度化でき、ひいては画像の視認性を高めることができる。
【００６３】
（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図７は、本実施形態で用いられるシート状光学素子８０の概略断面図である。なお、図７において、図３に示されるシート状光学素子８０に同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図７中、同一符号を付してある。
【００６４】
図７に示されるように、凹面鏡３０からシート状光学素子８０に導かれる光において、微小プリズム８２の面Ａ−１への入射角φｉｎと面Ｂ−１からの出射角φｏｕｔとが等しい。本実施形態では、入射角φｉｎおよび出射角φｏｕｔは入射面Ａ−１、出射面Ｂ−１に対してそれぞれ垂直になっている。また、シート状光学素子８０の内部を通過する光は、シート状光学素子８０に垂直、すなわち図示しないプリズムシートの表面もしくは裏面に垂直である。したがって、以下の関係が成り立つ。
【００６５】
φｉｎ＝０
φｏｕｔ＝０
γ＝０
これにより、以下の関係が成り立つ。
【００６６】
αＡ１＝９０−Θｉｎ
αＡ２＝（１／２）・［９０−αＡ１］
αＢ１＝９０−Θｏｕｔ
αＢ２＝（１／２）・［９０−αＢ１］
また、微小プリズム８２において面Ａ−２および面Ｂ−２は全反射面であるので、以下の関係が成り立つ。
【００６７】
βＡ＞ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ）
βＢ＞ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ）
上記のような関係になるようにαＡ１、αＡ２、αＢ１、αＢ２を決めれば、光はプリズムシート８１の表面に対して入射角Θｉｎで入射し、裏面に対して出射角Θｏｕｔで出射するように光路を折り曲げることが可能となる。
【００６８】
以上、説明したように、シート状光学素子８０を図７に示した構造とした場合、第１実施形態で示した効果の他に、以下に述べる効果が期待できる。すなわち、微小プリズム８２の面Ａ−１への入射角αＡ１および面Ｂ−１からの出射角αＢ１は、共に等しく０であるので、色収差が発生せず、表面反射による光のロスも少ない。特に、色収差は単一の波長のみを光源として用いる場合には問題にならないが、例えばフルカラーディスプレイのように複数の波長を含む光源の場合には、色収差により表示像が色づいて見え、表示品位を著しく劣化させる場合がある。したがって、シート状光学素子８０を図７に示す構造とすることで、色収差が発生せず、良好な表示品位を維持することができる。
【００６９】
（第３実施形態）
本実施形態では、上記実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図８は、本実施形態に係る表示装置をヘッドアップディスプレイとして自動車に適用させた例を示した図である。なお、本実施形態で用いられる図において、上記実施形態で用いられた図に示される構成要素に同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、同一符号を付してある。
【００７０】
本実施形態では、図８に示されるように、光学ユニット１０において、表示器２０から出射された光がシート状光学素子８０に直接導かれるようになっている。ここで、図８に併記したように、光学ユニット１０の断面をＹＺ面と定義し、シート状光学素子８０への入射面、出射面がＹＺ面上にあるとすると、シート状光学素子８０への入射面上にあり、シート状光学素子８０に平行なベクトル（Ｙベクトル）の符号と、シート状光学素子８０への出射面上にあり、シート状光学素子８０に平行なベクトル（Ｙベクトル）の符号とが、互いに逆符号である。つまり、図８では、表示器２０から車両前方側に出射された光は、表示器２０よりも車両前方側に配置されたシート状光学素子８０で運転者側に折り曲げられる。
【００７１】
図９は、本実施形態で用いられるシート状光学素子８０の概略断面図である。なお、図９は、図８において光の進行方向が逆に描かれている。図９に示されるように、表示器２０から出射された光は、シート状光学素子８０の微小プリズム８２に対して入射角Θｉｎで入射する。このとき、光は、シート状光学素子８０において、路面側の微小プリズム８２の面Ａ−１から入射し、面Ａ−２で全反射した後、プリズムシート８１内を通って、天井側の微小プリズム８２の面Ｂ−２で全反射し、面Ｂ−１から出射する。そして、微小プリズム８２の面Ｂ−１から出射した光は、プリズムシート８１に対して出射角Θｏｕｔで出射する。このように、本実施形態では、プリズムシート８１に対する光の入射ベクトルのＹ成分と出射ベクトルのＹ成分との符号は互いに逆向きである。
【００７２】
上記のようなシート状光学素子８０を用いれば、光学ユニット１０と干渉する他の装置（エンジンなど）が光学ユニット１０の車両前方方向にあった場合でも、光路の取り回しの自由度が増すため、車両への搭載が容易になる。
【００７３】
（第４実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図１０は、本実施形態に係るシート状光学素子の概略断面図である。なお、本実施形態で用いられる図において、上記実施形態で用いられた図に示される構成要素に同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、同一符号を付してある。
【００７４】
図１０に示されるように、本実施形態では、光はプリズムシート８１に対して入射角Θｉｎで入射する。このとき、光はシート状光学素子８０の地面側の微小プリズム８２の面Ａ−１から入射し、面Ａ−２で全反射した後、プリズムシート８１内を通って、天井側の微小プリズム８２の面Ｂ−１からプリズムシート８１に対して出射角Θｏｕｔで出射される。
【００７５】
プリズムシート８１の垂線に対する面Ａ−１の角度をαＡ１、面Ａ−２の角度をαＡ２、面Ｂ−１の角度をαＢ１とし、面Ａ−１に対する入射角をφｉｎ、面Ｂ−１に対する出射角をφｏｕｔとする。また、プリズムシート８１内部の光方向の角度をγ、プリズムシート８１の屈折率をｎとすると、以下の関係が成り立つ。
【００７６】
αＡ１＝９０−Θｉｎ−φｉｎ
αＡ２＝（１／２）・［９０−αＡ１−ａｒｃｓｉｎ（ｓｉｎφｉｎ／ｎ）＋γ］
αＢ１＝９０−Θｏｕｔ−φｏｕｔ
なお、これら面Ａ−１への入射角αＡ１および面Ｂ−１からの出射角αＢ１は、必ずしも等しくなくてもよい。
【００７７】
また、地面側の微小プリズム８２の面Ａ−２は全反射面であるので、以下の関係が成り立つ。
【００７８】
βＡ＞ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ）
このような関係になるようにαＡ１、αＡ２、αＢ１を決めれば、光はプリズムシート８１に対して入射角Θｉｎで入射し、出射角Θｏｕｔで出射するように光路を折り曲げることが可能となる。
【００７９】
（第５実施形態）
本実施形態では、第２実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図１１は、本実施形態に係るシート状光学素子の概略断面図である。なお、本実施形態で用いられる図において、上記実施形態で用いられた図に示される構成要素に同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、同一符号を付してある。
【００８０】
本実施形態では、シート状光学素子８０において、地面側の微小プリズム８２の面Ａ−１への光の入射角と面Ｂ−１からの光の出射角とが等しくなっている。特に、図１１に示される構造では、光の進行方向は入射面Ａ−１、出射面Ｂ−１に対して垂直である。これにより、以下の関係が成り立つ。
【００８１】
φｉｎ＝０
φｏｕｔ＝０
また、以下の関係が成り立つ。
【００８２】
αＡ１＝９０−Θｉｎ
αＡ２＝（１／２）・［９０−αＡ１+γ］
αＢ１＝９０−Θｏｕｔ
さらに、面Ａ−２は全反射面になっているので、以下の関係が成り立つ。
【００８３】
βＡ＞ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ）
以上のような関係になるようにαＡ１、αＡ２、αＢ１を決めれば、光はプリズムシート８１に対して入射角Θｉｎで入射し、出射角Θｏｕｔで出射するように光路を折り曲げることが可能となる。
【００８４】
図１１に示されるシート状光学素子８０の構造が採用される場合、上記第２実施形態で述べた効果の他に、以下に述べる効果が期待できる。すなわち、シート状光学素子８０において、面Ａ−１への光の入射角αＡ１および面Ｂ−１からの光の出射角αＢ１は、共に等しく０であるので、色収差が発生せず、表面反射による光のロスも少ない。特に、色収差は単一の波長のみを光源として用いる場合には問題にならないが、例えばフルカラーディスプレイのように複数の波長を含む光源の場合には、色収差により表示像が色づいて見え、表示品位を著しく劣化させる場合がある。このようなことからも、本実施形態で用いられるシート状光学素子８０を採用すれば、ヘッドアップディスプレイにおいて色収差が発生せず、良好な表示品位を維持することができる。
【００８５】
（第６実施形態）
本実施形態では、上記実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図１２は、本実施形態に係る表示装置を自動車に適用させた例を示した図である。なお、本実施形態で用いられる図において、上記実施形態で用いられた図に示される構成要素に同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、同一符号を付してある。
【００８６】
図１３は、本実施形態に係るシート状光学素子の概略断面図である。図１３に示されるように、光は、プリズムシート８１に対して入射角Θｉｎで入射する。このとき、光はプリズムシート８１の地面側に設けられた微小プリズム８２の面Ａ−１から入射し、面Ａ−２で全反射した後、プリズムシート８１内を通って、プリズムシート８１の天井側に設けられた微小プリズム８２の面Ｂ−２および面Ｂ−３で全反射し、プリズムシート８１に対して出射角Θｏｕｔで面Ｂ−１から出射する。
【００８７】
ここで、プリズムシート８１の垂線に対する面Ａ−１の角度をαＡ１、面Ａ−２の角度をαＡ２、面Ｂ−１の角度をαＢ１、面Ｂ−２の角度をαＢ２、面Ｂ−３の角度をαＢ３とし、面Ａ−１に対する入射角をφｉｎ、面Ｂ−１に対する出射角をφｏｕｔとする。また、プリズムシート８１内部の光の方向の角度をγ、プリズムシート８１の屈折率をｎとする。図１３の構造では、プリズムシート８１の入射面、出射面に対する光の角度は垂直である。また、シート状光学素子８０の内を通過する光は、プリズムシート８１に垂直である。したがって、以下の関係が成り立つ。
【００８８】
φｉｎ＝０
φｏｕｔ＝０
γ＝０
これにより、以下の関係が成り立つ。
【００８９】
αＡ１＝９０−Θｉｎ
αＡ２＝（１／２）・［９０−αＡ１］
αＢ１＝９０−Θｏｕｔ
αＢ２＝αＢ３−Θｏｕｔ／２
また、面Ａ−２、面Ｂ−２、面Ｂ−３は全反射面であるので、以下の関係が成り立つ。
【００９０】
βＡ＞ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ）
βＢ１＞ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ）
βＢ２＞ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ）
以上のような関係になるようにαＡ１、αＡ２、αＢ１、αＢ２、αＢ３を決めれば、光はプリズムシート８１に対して入射角Θｉｎで入射し、出射角Θｏｕｔで出射するように光路を折り曲げることが可能となる。
【００９１】
次に、ミクロの結像とマクロの結像について述べる。上記実施形態において、図７に示されるプリズムシート８１の構造の場合、微小プリズム８２の全反射面は２面（偶数）である。ここで、図１４および図１５は、上記光学ユニット１０において、表示器２０およびシート状光学素子８０を示した概略図である。微小プリズム８１の全反射面が２面の場合、図１４に示すように、ミクロの結像もマクロの結像も共に虚像となる。
【００９２】
一方、図１３に示されるプリズムシート８１の構造の場合、微小プリズム８２の全反射面は３面（奇数）である。このような場合、図１５に示されるように、ミクロの結像は虚像であるが、マクロの結像は実像であり、プリズムシート８１に対して表示器２０の反対側に形成される。
【００９３】
観察者（運転者）が像を視認する際、マクロ結像を観察することになるので、図１２および図１３に示されるヘッドアップディスプレイの構成では、実像として表示を視認することになる。このように、微小プリズム８２の全反射面の数によってプリズムシート８１によるマクロ結像が実像になるか虚像になるかが変化するので、用途に応じて使い分けることが望ましい。
【００９４】
（第７実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図１６は、本実施形態に係るシート状光学素子の概略断面図である。なお、本実施形態で用いられる図において、上記実施形態で用いられた図に示される構成要素に同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、同一符号を付してある。
【００９５】
まず、上記実施形態において、図５を用いて説明したように、各微小プリズム８２により形成されるミクロの結像と隣り合う微小プリズム８２によるマクロの結像との結像距離のずれが像のぼけとなる。したがって、ミクロの結像とマクロの結像との位置を一致させれば、マクロの結像位置でのスポットサイズＳが最小となる。つまり、ミクロの結像を遠方に拡大すればよい。
【００９６】
図１６に示されるように、本実施形態では、シート状光学素子８０は、地面側の第１シート状光学素子８０ａと、天井側の第２シート状光学素子８０ｂと、を備えて構成されている。そして、第２シート状光学素子８０ｂが第１シート状光学素子８０ａに接触する面に、ストライプ状の微小レンズ、すなわち複数のレンチキュラーレンズ８３が形成されている。このレンチキュラーレンズ８３により、ミクロ結像の結像位置をマクロ結像に一致するようにＭ倍だけ拡大すればよい。このために、レンチキュラーレンズ８３の各微小レンズの焦点距離をｆとすると、ｆ＝［Ｍ／（Ｍ−１）］・ａとすればよい。
【００９７】
図１７は、本実施形態において、表示器２０およびシート状光学素子８０を示した概略図である。上記のような設定を行えば、図１７に示すようにミクロの結像とマクロの結像との位置が一致して、ぼけのない像を得ることができる。
【００９８】
（第８実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図１８は、本実施形態に係るシート状光学素子の概略断面図である。なお、本実施形態で用いられる図において、上記実施形態で用いられた図に示される構成要素に同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、同一符号を付してある。
【００９９】
上記実施形態で説明したように、各微小プリズム８２により形成されるミクロの結像と隣り合う微小プリズム８２によるマクロの結像との結像距離のずれが像のぼけとなる。したがって、ミクロの結像とマクロの結像との位置を一致させれば、マクロの結像位置でのスポットサイズＳが最小となる。つまり、ミクロの結像を遠方に拡大すればよい。
【０１００】
本実施形態では、図２０に示されるように、微小プリズム８２において、面Ａ−１を曲面とすることでレンズ効果を持たせた構造になっている。このレンズ効果により、ミクロ結像の結像位置をマクロ結像に一致するようにＭ倍だけ拡大すればよい。このために、レンチキュラーレンズ８３の微小レンズの焦点距離をｆとすると、ｆ＝［Ｍ／（Ｍ−１）］・ａとすればよい。
【０１０１】
このようにすれば、図１７に示されるように、ミクロの結像とマクロの結像との位置が一致して、ぼけのない像が得られる。なお、微小プリズム８２において、レンズ効果を持たせる面は、面Ａ−１に限定されるものではないことは言うまでもない。
【０１０２】
（第９実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図１９は、本実施形態に係るシート状光学素子の概略断面図である。なお、本実施形態で用いられる図において、上記実施形態で用いられた図に示される構成要素に同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、同一符号を付してある。
【０１０３】
図１９に示されるように、本実施形態では、シート状光学素子８０は、地面側の第１シート状光学素子８０ａと、天井側の第２シート状光学素子８０ｂと、第１、第２シート状光学素子８０ａ、８０ｂに挟まれたフレネルレンズ８４と、を備えて構成されている。このように、フレネルレンズ８４を用いることで、表示器２０上の映像を拡大して表示することができる。特に、シート状光学素子８０内部を通過する光が、シート状光学素子８０に対して垂直方向に進むと、フレネルレンズ８４にも垂直に光が入射するため、収差が抑えられ、良好な画像を得ることができる。
【０１０４】
（第１０実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。上述したように、シート状光学素子８０にて光の進行方向を折り曲げると、入出射面方向の光はマクロの結像の位置に拡大される。しかし、シート状光学素子８０は、入出射面に垂直な方向に拡大作用を持たないため、非点収差が発生し画質が劣化する。
【０１０５】
そこで、本実施形態では、反射鏡３０の縦倍率と横倍率とを異なる値とする。反射鏡３０において、入出射面方向の倍率を縦倍率とすると、縦倍率を横倍率より小さい値にし、反射鏡３０とシート状光学素子８０とによる全倍率を縦方向と横方向とに等しくすればよい。なお、このような作用を持たせるために、反射鏡３０ではなく、レンズを用いてもよい。
【０１０６】
（第１１実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図２０は、本実施形態に係るシート状光学素子の概略断面図である。図２０は、特に車両進行方向に平行な軸、すなわちＹ軸方向を見たときの図に相当する。なお、本実施形態で用いられる図において、上記実施形態で用いられた図に示される構成要素に同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、同一符号を付してある。
【０１０７】
本実施形態では、図２０に示されるシート状光学素子８０において、ＹＺ断面は図１６に示されるような構造となっている。なお、図１６に示すＹＺ断面の形状、いわゆるレンチキュラーレンズ構造の効果は、第７実施形態に示した通りである。
【０１０８】
図２０に示されるＸＺ断面の形状は、リニアフレネルレンズ構造になっている。この形状により、ＸＺ断面方向は遠方に結像される。この結像倍率をＹＺ断面のマクロ結像の倍率に等しくすれば、非点収差を抑制でき、画質劣化を抑制できる。
【０１０９】
（他の実施形態）
上記実施形態では、表示装置を車両に搭載してヘッドアップディスプレイとして用いているが、車両以外の場所で表示装置を用いるようにしても良い。
【０１１０】
上記実施形態において、シート状光学素子８０を防塵カバー４０としてもよい。また、微小プリズム８２の形状は直線状ではなく曲線状にしてもよい。このようにすれば、シート状光学素子８０内で最適な光学条件になるため、画質が向上する場合がある。
【０１１１】
上記実施形態において、２枚のプリズムシート８１の間にマイクロレンズアレイを設置しても構わない。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る表示装置をヘッドアップディスプレイとして車両に搭載した状態を示した図である。
【図２】図１に示されるシート状光学素子の斜視図である。
【図３】図２に示されるシート状光学素子の断面図である。
【図４】表示器から出射される光の光路を示した図である。
【図５】光学ユニットにおいて、表示器およびシート状光学素子を示した概略図である。
【図６】図５に示される各微小プリズムのピッチをより小さくした状態を示した図である。
【図７】第２実施形態で用いられるシート状光学素子の概略断面図である。
【図８】第３実施形態に係る表示装置をヘッドアップディスプレイとして自動車に適用させた例を示した図である。
【図９】図８に示されるシート状光学素子の概略断面図である。
【図１０】第４実施形態に係るシート状光学素子の概略断面図である。
【図１１】第５実施形態に係るシート状光学素子の概略断面図である。
【図１２】第６実施形態に係る表示装置を自動車に適用させた例を示した図である。
【図１３】図１２に示されるシート状光学素子の概略断面図である。
【図１４】光学ユニットにおいて、表示器およびシート状光学素子を示した概略図である。
【図１５】光学ユニットにおいて、表示器およびシート状光学素子を示した概略図である。
【図１６】第７実施形態に係るシート状光学素子の概略断面図である。
【図１７】第７実施形態において、表示器およびシート状光学素子を示した概略図である。
【図１８】第８実施形態に係るシート状光学素子の概略断面図である。
【図１９】第９実施形態に係るシート状光学素子の概略断面図である。
【図２０】第１１実施形態に係るシート状光学素子の概略断面図である。
【図２１】従来の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２２】図２１に示される表示器から出射される光の光路を示した図である。
【符号の説明】
【０１１３】
１０…光学ユニット、２０…表示器、６０…ウインドシールド、
８０…シート状光学素子、８１…プリズムシート、８２…微小プリズム、
８３…レンチキュラーレンズ。
【図１】
2006208583.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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