(57)【要約】【課題】最適な位置及び最適な画像寸法にて観察可能なように設計の自由度を向上させる。【解決手段】車両用座席（Ｓ）は、座席本体（Ｓ１）の後方部に画像表示ユニット（１Ａ）が設けられており、画像表示ユニット（１Ａ）は、画像を表示領域に表示する画像表示装置（１１）と、画像表示装置（１１）からの画像光を伝搬させる導光板（１４）を有し、画像表示装置（１１）により表示された画像を導光板（１４）から投影して、スクリーンのない空間に結像させる結像部と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
座席本体の後方部に画像表示ユニットが設けられた車両用座席であって、
前記画像表示ユニットは、
画像を表示領域に表示する画像表示部と、
前記画像表示部からの画像光を伝搬させる導光板を有し、前記画像表示部により表示された画像を前記導光板から投影して、スクリーンのない空間に結像させる結像部と、を備えたことを特徴とする車両用座席。
【請求項２】
前記結像部は、当該結像部における観察者と反対側の空間に前記画像を結像させることを特徴とする請求項１に記載の車両用座席。
【請求項３】
前記結像部は、当該結像部における観察者側の空間に前記画像を結像させることを特徴とする請求項１に記載の車両用座席。
【請求項４】
前記結像部は、
前記画像表示部からの画像光を入射する入射面を有し、該入射面から入射した前記画像光を反射または屈折させ出射面へ出射させる複数の出射構造部が設けられ、前記入射面の長手方向に直交する方向において平行光化された前記画像光を入射する導光板を備え、
前記複数の出射構造部のそれぞれは、前記表示領域における、前記入射面の長手方向と直交する方向において互いに異なる位置から発した光を所定の視点へ向けて前記導光板の一方の面である光出射面から出射させることを特徴とする請求項１から３いずれか１項に記載の車両用座席。
【請求項５】
前記結像部は、
前記画像表示部と前記導光板の入射面との間に配置され、前記画像光を、前記入射面の長手方向と直交する方向において平行光化するコリメートレンズを備えていることを特徴とする請求項４に記載の車両用座席。
【請求項６】
前記画像表示部は、前記画像光が前記入射面の長手方向に出射するように配置されており、
前記結像部は、
平行光化された前記画像光を前記入射面の長手方向に伝搬させるとともに、該伝搬光を反射または屈折させることにより前記導光板の前記入射面へ向けて出射させる複数の光路変換部が設けられた導光部材を備えたことを特徴とする請求項４または５に記載の車両用座席。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか１項に記載の車両用座席の座席本体の後方部に設けられる画像表示ユニットであって、
画像を表示領域に表示する画像表示部と、
前記画像表示部からの画像光を伝搬させる導光板を有し、前記画像表示部により表示された画像を前記導光板から投影して、スクリーンのない空間に結像させる結像部と、を備えたことを特徴とする画像表示ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用座席及び画像表示ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両用の座席において、座席の後方部分（背もたれ部分）に娯楽動画等の画像を表示させ、座席後方の搭乗者に対して娯楽を提供するシステムが知られている。例えば、特許文献１には、ヘッドレスト部分の後方に、娯楽動画等の画像を表示させるディスプレイ装置が設けられた車両用座席が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００９−５２１２６８号公報（２００９年  ６月  ４日公表）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載された技術では、ヘッドレスト部分の後方に固定された表示スクリーン上に画像を表示する技術であるため、観察者と表示画像との距離は固定されている。それゆえ、前後方向での車両用座席間の距離が近い場合には、観察者は、表示画像を良好に観察することができる。しかし、前後方向での車両用座席間の距離が極めて遠い車両に搭乗する場合、観察者は、表示画像を観察しにくくなる。すなわち、車内の限定された空間内では、観察者と表示スクリーンとの位置関係によっては、表示画像を観察者が観察しにくくなる。
【０００５】
本発明の一態様は、限定された車内空間において、最適な位置及び最適な画像寸法にて観察可能なように設計の自由度が向上した車両用座席及び画像表示ユニットを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る車両用座席は、座席本体の後方部に画像表示ユニットが設けられた車両用座席であって、前記画像表示ユニットは、画像を表示領域に表示する画像表示部と、前記画像表示部からの画像光を伝搬させる導光板を有し、前記画像表示部により表示された画像を前記導光板から投影して、スクリーンのない空間に結像させる結像部と、を備えたことを特徴としている。
【０００７】
上記の構成によれば、前記結像部は、前記画像表示部により表示された画像を導光板から投影して、スクリーンのない空間に結像させるように構成されている。このため、前後方向における車両用座席間の距離に依存することなく、最適な位置及び最適な画像寸法にて画像表示部の表示画像を観察できる。それゆえ、上記の構成によれば、限定された車内空間において、最適な位置及び最適な画像寸法にて観察可能なように設計の自由度を向上させることができる。
【０００８】
本発明の一態様に係る車両用座席では、前記結像部は、当該結像部における観察者と反対側の空間に前記画像を結像させる構成であってもよい。
【０００９】
上記の構成によれば、前後方向における車両用座席間の距離が極めて近い場合であっても、観察者は、前記画像表示部により表示される画像を、座席本体から遠ざかる方向の、最適位置に位置する平面にて最適寸法で観察できる。
【００１０】
本発明の一態様に係る車両用座席では、前記結像部は、当該結像部における観察者側の空間に前記画像を結像させる構成であってもよい。
【００１１】
上記の構成によれば、前後方向における車両用座席間の距離が極めて遠い場合であっても、観察者は、前記画像表示部により表示される画像を、座席本体から近づく方向の、最適位置に位置する平面にて最適寸法で観察できる。
【００１２】
本発明の一態様に係る車両用座席では、前記結像部は、前記画像表示部からの画像光を入射する入射面を有し、該入射面から入射した前記画像光を反射または屈折させ出射面へ出射させる複数の出射構造部が設けられ、前記入射面の長手方向に直交する方向において平行光化された前記画像光を入射する導光板を備え、前記複数の出射構造部のそれぞれは、前記表示領域における、前記入射面の長手方向と直交する方向において互いに異なる位置から発した光を所定の視点へ向けて前記導光板の一方の面である光出射面から出射させる構成であることが好ましい。
【００１３】
上記の構成によれば、所定の視点において、光出射面から出射された画像光が結像した画像を視認することができる。すなわち、画像表示ユニットは、画像表示部に表示された画像を、当該画像表示ユニットの外部のスクリーンのない空間で鮮明に表示することができる。
【００１４】
本発明の一態様に係る車両用座席では、前記結像部は、前記画像表示部と前記導光板の入射面との間に配置され、前記画像光を、前記入射面の長手方向と直交する方向において平行光化するコリメートレンズを備えている構成であってもよい。
【００１５】
これにより、画像表示ユニットは、画像表示部に表示された画像を、当該画像表示ユニットの外部のスクリーンのない空間で鮮明に表示することができる。
【００１６】
本発明の一態様に係る車両用座席では、前記画像表示部は、前記画像光が前記入射面の長手方向に出射するように配置されており、前記結像部は、平行光化された前記画像光を前記入射面の長手方向に伝搬させるとともに、該伝搬光を反射または屈折させることにより前記導光板の前記入射面へ向けて出射させる複数の光路変換部が設けられた導光部材を備えた構成であることが好ましい。
【００１７】
上記の構成によれば、記画像表示部は、前記画像光が前記入射面の長手方向に出射するように配置されている構成であるので、結像部の小型化を実現できる。
【００１８】
上記の課題を解決するために、本発明の他の態様に係る画像表示ユニットは、上述の車両用座席の座席本体の後方部に設けられる画像表示ユニットであって、画像を表示領域に表示する画像表示部と、前記画像表示部からの画像光を伝搬させる導光板を有し、前記画像表示部により表示された画像を前記導光板から投影して、スクリーンのない空間に結像させる結像部と、を備えたことを特徴としている。
【００１９】
上記の構成によれば、限定された車内空間において、最適な位置及び最適な画像寸法にて観察可能なように設計の自由度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の一態様によれば、最適な位置及び最適な画像寸法にて観察可能なように設計の自由度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る車両用座席の概略構成を示し、（ａ）は、側面図であり、（ｂ）は、車両内に配置された状態を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る車両用座席に備えられた画像表示ユニットの概要を示す模式図である。
【図３】本発明の実施形態に係る車両用座席に備えられた画像表示ユニット概要を示す側面図である。
【図４】図２及び図３に示す画像表示ユニットの変形例の概略構成を示す図である。
【図５】図２及び図３に示す画像表示ユニットのさらに他の変形例の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（本実施形態に係る車両用座席の構成）
以下、本発明の実施の形態に係る車両用座席について、詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る車両用座席の概略構成を示し、図１の（ａ）は、側面図であり、図１の（ｂ）は、車両内に配置された状態を示す斜視図である。
【００２３】
図１の（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態に係る車両用座席Ｓは、座席本体Ｓ１の後方部に画像表示ユニット１Ａが設けられた構成となっている。画像表示ユニット１Ａは、画像を表示領域に表示する画像表示装置１１（画像表示部）と、結像部と、を備えている。前記結像部は、画像表示装置１１からの画像光を伝搬させる導光板１４を有する。この導光板１４は、図１の（ａ）及び（ｂ）に示すように、座席本体Ｓ１の後方部に取り付けられている。そして、結像部は、画像表示装置１１により表示された画像を導光板１４から投影して、スクリーンのない空間に結像させるように構成されている。画像表示ユニット１Ａの構成については、後述する。
【００２４】
図１の（ａ）及び（ｂ）に示す構成では、前記結像部は、導光板１４における観察者と反対側の空間の平面１１２に画像を結像させている。観察者から見ると、結像部により結像された画像は、座席本体Ｓ１に近い平面ではなく、座席本体Ｓ１から遠ざかる方向の平面１１２に結像され、奥行き画像となる。このように、本実施形態に係る車両用座席Ｓでは、画像表示装置１１の表示画像は、座席本体Ｓ１の後方に取り付けられた導光板１４から投影され、スクリーンのない空間に奥行き画像として結像される。
【００２５】
このため、前後方向における車両用座席Ｓ間の距離が極めて近い場合であっても、観察者は、画像表示装置１１により表示される画像を、座席本体Ｓ１から遠ざかる方向の、最適位置に位置する平面１１２にて最適寸法で観察することになる。
【００２６】
一方、従来技術では、座席後方の固定された表示スクリーン上に画像を表示する技術であるため、観察者と表示画像との距離は固定されている。このため、観察者と表示スクリーンとの位置関係によっては、表示画像を観察者が観察しにくくなる。例えば、前後方向における座席間の距離が極めて大きい場合、表示画像を観察者が確認することが困難になる。
【００２７】
以上より、本実施形態に係る車両用座席Ｓでは、限定された車内空間において、最適な位置及び最適な画像寸法にて観察可能なように設計の自由度を向上させることができる。
【００２８】
なお、図１の（ａ）及び（ｂ）に示す構成では、前記結像部は、導光板１４における観察者と反対側の空間の平面１１２に画像を結像させていた。しかし、本実施形態に係る車両用座席Ｓでは、結像部により画像を結像させる平面の位置は、観察者と車両用座席Ｓとの距離、前後方向における車両用座席Ｓ間の距離、車両の規模等に応じて適宜設定可能である。それゆえ、前記結像部は、導光板１４における観察者側の空間に前記画像を結像させる構成であってもよい。この構成では、前後方向における車両用座席間の距離が極めて遠い場合であっても、観察者は、画像表示装置１１により表示される画像を、座席本体Ｓ１から近づく方向の、最適位置に位置する平面にて最適寸法で観察できる。
【００２９】
（本実施形態に係る車両用座席に備えられた画像表示ユニットの構成）
本実施形態に使用される画像表示ユニット１Ａの要部構成の一例について、図２及び図３を参照しながら説明する。図２は、画像表示ユニット１Ａの概要を示す模式図である。図３は、画像表示ユニット１Ａの概要を示す側面図である。
【００３０】
画像表示ユニット１Ａは、図２及び図３に示すように、画像表示装置１１（画像表示部）と、結像レンズ１２と、コリメートレンズ１３と、導光板１４と、マスク１５とを備えている。画像表示ユニット１Ａにおける、画像表示装置１１により表示される画像を空間に結像する結像部は、結像レンズ１２と、コリメートレンズ１３と、導光板１４と、マスク１５とを備えている。
【００３１】
なお、Ｙ軸方向に沿って、画像表示装置１１、結像レンズ１２、コリメートレンズ１３、および導光板１４が順番に配置されている。また、Ｚ軸方向に沿って、導光板１４およびマスク１５が、この順番で配置されている。なお、ここでは、導光板１４の底面１４ｂと平行な面において、入射面１４ａの長手方向をＸ方向とし、入射面１４ａの法線方向をＹ方向とする。そして、導光板１４の底面１４ｂと反対側の表面側に位置する光出射面１４ｃの法線方向をＺ方向とする。
【００３２】
画像表示装置１１は、制御装置（不図示）から受信した映像信号に応じて２次元画像または３次元画像を表示領域に表示する。画像表示装置１１は、表示領域に画像を表示することによって、画像光を出力することができる、例えば一般的な液晶ディスプレイである。なお、図示の例において、画像表示装置１１の表示領域、および当該表示領域に対向する、導光板１４の入射面１４ａは、ともにＸＺ平面と平行となるように配置されている。また、導光板１４の、後述するプリズム１４１が配置されている底面１４ｂ、および当該底面１４ｂに対向する、マスク１５に対して光を出射する光出射面１４ｃは、ともにＸＹ平面と平行となるように配置されている。さらに、マスク１５の、後述するスリット１５１が設けられている面も、ＸＹ平面と平行になるように配置されている。なお、画像表示装置１１の表示領域と導光板１４の入射面１４ａとは、対向して配置されてもよいし、画像表示装置１１の表示領域が入射面１４ａに対して傾けて配置されてもよい。
【００３３】
結像レンズ１２は、画像表示装置１１と入射面１４ａとの間に配置されている。結像レンズ１２は、画像表示装置１１の表示領域から出力された画像光を、入射面１４ａの長手方向と平行なＸＹ平面において収束光化した後、コリメートレンズ１３へ出射する。結像レンズ１２は、画像光を収束光化できるのであれば、どのようなものであってもよい。例えば、結像レンズ１２は、バルクレンズ、フレネルレンズ、または回折レンズなどであってもよい。また、結像レンズ１２は、Ｙ軸方向に沿って配置された複数のレンズの組み合わせであってもよい。
【００３４】
コリメートレンズ１３は、画像表示装置１１と入射面１４ａとの間に配置されている。コリメートレンズ１３は、結像レンズ１２にて収束光化された画像光を、入射面１４ａの長手方向と直交するＹＺ平面において平行光化する。コリメートレンズ１３は、平行光化した画像光について、導光板１４の入射面１４ａに対して出射する。コリメートレンズ１３は、結像レンズ１２と同様に、バルクレンズおよびフレネルレンズであってもよい。なお、結像レンズ１２とコリメートレンズ１３とは、その配置順が逆であってもよい。また、結像レンズ１２とコリメートレンズ１３の機能について、１つのレンズによって実現してもよいし、多数のレンズの組み合わせによって実現してもよい。すなわち、画像表示装置１１が表示領域から出力した画像光を、ＸＹ平面においては収束光化し、ＹＺ平面においては平行光化することができるのであれば、結像レンズ１２およびコリメートレンズ１３の組み合わせは、どのようなものであってもよい。
【００３５】
導光板１４は、透明な部材によって構成されており、コリメートレンズ１３によって平行光化された画像光を入射面１４ａにて受光し、光出射面１４ｃから出射する。図示の例において、導光板１４は平板状に形成された直方体の外形を備えており、コリメートレンズ１３に対向する、ＸＺ平面と平行な面を入射面１４ａとする。また、ＸＹ平面と平行かつＺ軸の負方向側に存在する面を底面１４ｂとし、ＸＹ平面と平行かつ底面１４ｂに対向する面を光出射面１４ｃとする。導光板１４は、複数のプリズム（出射構造部）１４１を備えている。
【００３６】
複数のプリズム１４１は、導光板１４の入射面１４ａから入射した画像光を反射する。プリズム１４１は、導光板１４の底面１４ｂに、底面１４ｂから光出射面１４ｃへ向けて突出して設けられている。複数のプリズム１４１は、例えば、画像光の伝搬方向がＹ軸方向であるときに、当該Ｙ軸方向に所定の間隔（例えば、１ｍｍ）で配置された、Ｙ軸方向に所定の幅（例えば、１０μｍ）を有する略三角形状の溝である。プリズム１４１は、プリズム１４１が有する光学面のうち、画像光の導光方向（＋Ｙ軸方向）に対して入射面１４ａから近い側の面である反射面（光学面）１４１ａを備えている。図示の例において、複数のプリズム１４１は、底面１４ｂ上に、Ｘ軸と平行に設けられている。これにより、Ｙ軸方向に伝搬する入射面１４ａから入射した画像光が、Ｙ軸に直交するＸ軸と平行に設けられた複数のプリズム１４１の反射面１４１ａによって反射させられる。複数のプリズム１４１のそれぞれは、画像表示装置１１の表示領域で入射面１４ａの長手方向と直交するＺ軸方向において互いに異なる位置から発した画像光を、所定の視点１００へ向けて導光板１４の一方の面である光出射面１４ｃから出射させる。反射面１４１ａの詳細については後述する。
【００３７】
マスク１５は、可視光に対して不透明な材料にて構成され、複数のスリット１５１を備えている。マスク１５は、導光板１４の光出射面１４ｃから出射された光のうち、平面１０２上の結像点１０１へ向かう光のみを、複数のスリット１５１を用いて透過させることができる。
【００３８】
複数のスリット１５１は、導光板１４の光出射面１４ｃから出射された光のうち、平面１０２上の結像点１０１へ向かう光のみを透過させる。図示の例において、複数のスリット１５１は、Ｘ軸と平行となるように設けられている。また、個々のスリット１５１は、複数のプリズム１４１のうち、いずれかのプリズム１４１と対応している。
【００３９】
以上の構成を有することにより、画像表示ユニット１Ａは、画像表示装置１１に表示された画像を、当該画像表示ユニット１Ａの外部の仮想の平面１０２上に結像させ、投影する。具体的には、まず、画像表示装置１１の表示領域から出射された画像光は、結像レンズ１２およびコリメートレンズ１３を通した後、導光板１４の端面である、入射面１４ａへ入射する。次に、導光板１４へ入射した画像光は、当該導光板１４の内部を伝搬し、導光板１４の底面１４ｂに設けられたプリズム１４１に到達する。プリズム１４１に到達した画像光は、当該プリズム１４１の反射面１４１ａによってＺ軸の正方向へ反射させられ、ＸＹ平面と平行となるように配置された、導光板１４の光出射面１４ｃから出射される。そして、光出射面１４ｃから出射した画像光のうち、マスク１５のスリット１５１を通過した画像光は、平面１０２上の結像点１０１にて結像する。すなわち、画像表示装置１１の表示領域の個々の点から発した画像光について、ＸＹ平面においては収束光化し、ＹＺ平面においては平行光化した後、平面１０２上の結像点１０１に投影することができる。表示領域の全ての点に対して前記の処理を行うことにより、画像表示ユニット１Ａは、画像表示装置１１の表示領域に出力された画像を、平面１０２上に投影することができる。これにより、ユーザは、視点１００から仮想の平面１０２を見たときに、空中に投影された画像を視認することができる。なお、平面１０２は、投影された画像が結像する仮想的な平面であるが、視認性を向上させるためにスクリーンなどを配置してもよい。
【００４０】
なお、Ｚ軸方向について、入射面１４ａの中心と、コリメートレンズ１３の光軸とが一致するようにコリメートレンズ１３が配置されている場合は、平面１０２上に投影された画像について、以下の問題が生じるおそれがある。すなわち、コリメートレンズ１３の光軸と直交するＸＺ平面内で、Ｚ軸方向に対して光軸を挟んだ等距離である２点のそれぞれから発して、入射面１４ａを介して導光板１４内に入射した光は、底面１４ｂに対して同じ角度をなすことになる。そのため、それら２点からの光は、同じプリズム１４１により反射されて平面１０２へ向かう。そのため、視点１００からは、それら２点が重なって見えるという問題がある。
【００４１】
したがって、画像表示装置１１は、Ｚ軸方向について、導光板１４よりも正方向側、または、負方向側に表示領域全体が位置するように配置されることが好ましい。本実施形態では、画像表示装置１１の表示領域全体が、導光板１４よりも負方向側に配置される。この場合、画像表示装置１１からコリメートレンズ１３を経由して導光板１４内に入射する光の量を増やすために、図２において点線で示される位置にミラー２０を配置してもよい。ミラー２０は、Ｚ軸方向について、コリメートレンズ１３の光軸を挟んで画像表示装置１１とは反対側に配置され、かつ、光出射面１４ｃと平行かつ画像表示装置１１へ向けられた反射面を持つことが好ましい。
【００４２】
また、図３に示すように、画像表示装置１１の表示領域のうち、Ｚ軸の正方向側にある点から発した画像光よりも、負方向側にある点から発した画像光の方が、より画像表示装置１１に近い位置にあるプリズム１４１に入射する。そして、プリズム１４１にて反射し、当該プリズム１４１に対応するスリット１５１を透過することがわかる。
【００４３】
図４は、図２及び図３に示す画像表示ユニット１Ａの変形例の概略構成を示す図である。なお、図４では、概略構成を示し、画像表示装置１１、コリメートレンズ１３、導光板１４のみの構成を示している。
【００４４】
図４に示すように、画像表示ユニット１Ｂは、プリズム１４１によって反射された光によって、導光板１４の光出射面１４ｃに関して観察者とは反対側にある平面１１２に虚像を結像する点で、画像表示ユニット１Ａと異なる。
【００４５】
図４に示すように、画像表示ユニット１Ｃは、図２及び図３に示す結像レンズ１２を備えていない構成である。それゆえ、画像表示装置１１の表示領域から出力された画像光は、入射面１４ａの長手方向と平行なＸＹ平面において収束光化することなく、発散されて、導光板１４の入射面１４ａに入射する。このようにＸＹ平面おいて発散された画像光は、導光板１４を伝搬し、プリズム１４１にて反射し、光出射面１３ｃから出射する。このとき、複数のプリズム１４１それぞれは、画像表示装置１１の表示領域で入射面１４ａの長手方向と直交するＺ軸方向において互いに異なる位置から発した画像光を、所定の視点１００へ向けて導光板１４の一方の面である光出射面１４ｃから出射させる。
【００４６】
このとき、導光板１４を伝搬する画像光がＸＹ平面おいて発散された光であるため、複数のプリズム１４１によって反射させられた光は、視点１００に向けて収束するのではなく発散した光となる。このため、複数のプリズム１４１によって反射させられた光は、導光板１４の光出射面１４ｃに関して観察者とは反対側にある平面１１２の結像点１１１から出射されたように光出射面１４ｃから出射される。すなわち、複数のプリズム１４１によって反射された光によって、平面１１２に虚像が結像される。これにより、観察者は、導光板１４に関して観察者とは反対側の空間に立体画像を視認することができる。
【００４７】
なお、図３に示す構成は、結像レンズ１２を設けることなく、ＸＹ平面おいて発散された画像光を導光板１４に入射させた構成であった。しかし、画像表示ユニット１Ｂは、ＸＹ平面おいて発散された画像光を導光板１４に入射させることが可能な構成であれば、図４に示す構成に限定されない。例えば、画像表示装置１１と導光板１４との間に、画像光をＸＹ平面おいて発散させて出射する凹レンズが設けられた構成であってもよい。
【００４８】
また、図２及び図３に示された画像表示ユニット１Ａでは、結像レンズ１２の焦点距離に応じて、結像される平面１０２が調節可能である。それゆえ、結像レンズ１２を備えた図２及び図３に示す構成であっても、焦点距離を適宜設定することにより、観察者とは反対側にある平面１１２に虚像が結像することが可能である。
【００４９】
図５は、図２及び図３に示す画像表示ユニット１Ａのさらに他の変形例の概略構成を示す図である。この変形例としての画像表示ユニット１Ｃは、図２及び図３に示す画像表示ユニット１Ａにおいて、コリメートレンズ１３の代わりに、画像表示装置１１からの画像光を導光板１４へ向けて導光させる導光部材が用いられている。
【００５０】
画像表示ユニット１Ｃでは、画像表示装置１１から発した画像光が、コリメートレンズ１３１及び導光部材１３２を介して導光板１４の入射面１４ａへ達し、かつ、その光は、ＹＺ平面では画像表示装置１１上の位置に応じた角度を持つ平行光となり、ＸＹ平面でも平行光となるように、コリメートレンズ１３１及び導光部材１３２が配置される。なお、コリメートレンズ１３１及び導光部材１３２は、コリメート部材の他の一例である。また、コリメートレンズ１３１及び導光部材１３２は、導光板１４とともに結像部を構成する。
【００５１】
具体的には、導光部材１３２は、直方体状に形成された透明な部材であり、短手方向の一方の面が入射面１３２ａとして形成される。また、導光部材１３２の長手方向に沿った一面が、入射面１３２ａから入射した光を出射させる出射面１３２ｃとして形成され、出射面１３２ｃと対向する面が拡散面１３２ｂとして形成される。そして導光部材１３２の長手方向の長さは、入射面１４ａの長手方向の長さと略等しくなり、かつ、ＹＺ平面における導光部材１３２の厚さは、導光板１４のＹＺ平面における厚さよりも厚くなるように、導光部材１３２は形成されることが好ましい。これにより、導光部材１３２は、画像表示装置１１の表示面上のＺ方向の位置による光の角度を維持しつつ、画像表示装置１１からの光を導光板１４へ導光できる。
【００５２】
また、導光部材１３２の出射面１３２ｃが導光板１４の入射面１４ａと対向するように、導光部材１３２は配置される。また、画像表示装置１１は、コリメートレンズ１３１を介して導光部材１３２の入射面１３２ａと対向し、かつ、コリメートレンズ１３１の前側焦点に位置するように配置される。すなわち、この例では、画像表示装置１１の表示面が、導光板１４の入射面１４ａと直交する方向と平行となるように、画像表示装置１１は配置される。そのため、この変形例では、画像表示装置を小型化することができるとともに、表示装置全体も小型化される。なお、この変形例においても、導光部材の入射面と出射面とがなす角が直交する角度以外となるように、例えば、テーパ状となるように、入射面が形成されてもよい。また、導光部材１３２と導光板１４とは、一体的に形成されてもよい。
【００５３】
画像表示装置１１から発した光は、コリメートレンズ１３１により、方向によらず平行化されて導光部材１３２の入射面１３２ａから導光部材１３２へ入射する。すなわち、画像表示装置１１から発した光は、画像表示装置１１上の表示位置に応じた方向を向く平行光となる。そしてその平行化された光は、導光部材１３２内を全反射しながら伝搬し、導光部材１３２の拡散面１３２ｂに設けられた複数のプリズム１３３（光路変換部）により、出射面１３２ｃへ向けて反射される。
【００５４】
各プリズム１３３は、Ｘ方向、すなわち、導光板１４の入射面１４ａの長手方向に沿って所定のピッチ（例えば、１ｍｍ）で格子状に配置されている。各プリズム１３３は、例えば、Ｚ方向に沿って延伸され、Ｘ方向において所定の幅（例えば、１０μｍ）を持つ略三角形状の溝として形成される。そして各プリズム１３３は、拡散面１３２ｂに対して所定の角度βをなし、かつ、入射面１３２ａと対向するように向けられた反射面を有する。なお、所定の角度βは、導光部材１３２へ入射した画像表示装置１１からの光を全反射させて、出射面１３２ｃへ向ける角度、例えば、拡散面１３２ｂに対して３７〜４５°をなすように設定される。また、ＸＹ平面において同じ方向を向く光が、所定の結像面にて一点に集光するように、入射面１３２ａから離れたプリズム１３３ほど角度βは大きくなるように各プリズム１３３は形成される。これにより、画像表示ユニット１Ａと同様に、導光部材１３２を出射した光は、導光板１４の入射面１４ａの短手方向（すなわち、厚さ方向）に関して平行化され、一方、入射面１４ａの長手方向について収束光化される。したがって、画像表示ユニット１Ａと同様に、画像表示ユニット１Ｂは、画像表示装置１１に表示された画像を空間投影できる。
【００５５】
なお、コリメートレンズ１３１及び導光部材１３２は、それぞれ、例えば、可視光に対して透明な材料、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマーといった樹脂を成型することで形成される。
【００５６】
なお、導光部材１３２の出射面１３２ｃと導光板１４の入射面１４ａとの間に、入射面１４ａの長手方向について正のパワーを持つシリンドリカルレンズが配置されてもよい。この場合には、入射面１４ａの長手方向に関して、シリンドリカルレンズにより画像表示装置１１からの光は収束光化されるので、導光部材１３２の各プリズム１３３の反射面の角度は互いに同一であってもよい。
【００５７】
上述した画像表示ユニット１Ａ〜１Ｃは、画像表示装置１１と、画像表示装置１１からの画像光を平行光化するコリメート部と、導光板１４とを備えた構成であるといえる。例えば、画像表示ユニット１Ａでは、前記コリメート部は、結像レンズ１２及びコリメートレンズ１３に相当する。そして、画像表示ユニット１Ａ〜１Ｃは、画像表示装置１１と前記コリメート部とは別体であった。しかし、本実施形態に係る画像表示ユニットは、このような構成に限定されず、導光板１４の入射面１２ａに画像表示装置１１からの画像光が平行光として入射する構成であれよい。例えば、画像表示装置１１と前記コリメート部とが一体となった構成、すなわち画像表示装置１１そのものが平行光化された画像光を出射する構成であってもよい。
【００５８】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５９】
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ  画像表示ユニット
１１  画像表示装置（画像表示部）
１２  結像レンズ（結像部）
１３、１３１  コリメートレンズ（結像部）
１３ｃ、１４ｃ  光出射面
１４  導光板
１４ａ、１３２ａ  入射面
１４ｂ  底面
１３２  導光部材
１３２ｂ  拡散面
１３２ｃ  出射面
１３３  プリズム（光路変換部）
１４１  プリズム（出射構造部）
Ｓ  車両用座席
Ｓ１  座席本体
【図１】
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【図２】
2018176991.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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