(57)【要約】【課題】本開示の課題は、小型でありながら高品質の画像を表示することができる画像表示装置、虚像表示装置、及び移動体を提供することである。【解決手段】画像表示装置１１０は、光源装置２０と液晶パネル３０との間にあるフレネルレンズ４１を備える。フレネルレンズ４１は、液晶パネル３０の中央から端に向かうにつれて、液晶パネル３０への光の入射角が大きくなるように、光源装置２０からの光を発散させる。フレネルレンズ４１は、複数の溝４１１１を有し凹レンズとして作用するフレネルレンズを構成するフレネルレンズ面４１１と、フレネルレンズ面４１１とは反対側にある、フレネルレンズとして作用する条件を満たしてない面である非フレネルレンズ面４１２と、を有する。フレネルレンズ面４１１は、光源装置２０に向けられ、非フレネルレンズ面４１２は、液晶パネル３０に向けられる。【選択図】図４
2018163259.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を放射する光源装置と、
表示面を有し、前記光源装置からの光を透過させて前記表示面に画像を形成する液晶パネルと、
前記光源装置と前記液晶パネルとの間にあり、前記液晶パネルの中央から端に向かうにつれて、前記液晶パネルへの光の入射角が大きくなるように、前記光源装置からの光を発散させるフレネルレンズと、
を備え、
前記フレネルレンズは、
複数の溝を有し凹レンズとして作用するフレネルレンズを構成するフレネルレンズ面と、
前記フレネルレンズ面とは反対側にある、フレネルレンズとして作用する条件を満たしてない面である非フレネルレンズ面と、
を有し、
前記フレネルレンズ面は、前記光源装置に向けられ、
前記非フレネルレンズ面は、前記液晶パネルに向けられる、
画像表示装置。
【請求項２】
前記フレネルレンズと前記液晶パネルとの間にあり、前記フレネルレンズからの光を拡散させる拡散部材をさらに備える、
請求項１の画像表示装置。
【請求項３】
前記拡散部材のヘイズをＨ、前記フレネルレンズの厚みをｄ、前記フレネルレンズの複数の溝の間隔をｐとすると、
Ｈ・ｄ／ｐ＞０．１
を満たす、
請求項２の画像表示装置。
【請求項４】
前記光源装置は、導光板を有し、
前記導光板は、光源部からの光が入射する受光面と、前記受光面と交差し前記受光面からの光を前記液晶パネルに向けて出射させる発光面と、を有する、
請求項１〜３のいずれか一つの画像表示装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一つの画像表示装置と、
前記画像表示装置の前記液晶パネルを透過した光により対象空間に前記画像に対応する虚像を投影する投影部と、
を備える、
虚像表示装置。
【請求項６】
請求項５の虚像表示装置と、
前記虚像表示装置の前記投影部からの光を反射する反射部材と、
を備える、
移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に画像表示装置、虚像表示装置、及び移動体に関し、より詳細には、液晶パネル上に画像を表示する画像表示装置、当該画像表示装置を備える虚像表示装置、及び当該虚像表示装置を備える移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、光源ユニットを開示する。特許文献１の光源ユニットは、液晶パネルと、液晶パネルの背後に配置された照明装置とを備える。照明装置は、複数のＬＥＤを二次元状に配列してなる面光源（光源装置）と、面光源からの光を略平行光に変換する集光手段と、光拡散手段とを備える。集光手段は、それぞれのＬＥＤに対応する位置に設けられたフレネルレンズからなり、光拡散手段は、集光手段のフレネルレンズよりも口径の小さいフレネルレンズを、集光手段よりも高密度に配列してなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−８７７９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示の課題は、小型でありながら高品質の画像を表示することができる画像表示装置、当該画像表示装置を備える虚像表示装置、及び当該虚像表示装置を備える移動体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様に係る画像表示装置は、光を放射する光源装置と、液晶パネルと、フレネルレンズと、を備える。前記液晶パネルは、表示面を有し、前記光源装置からの光を透過させて前記表示面に画像を形成するように構成される。前記フレネルレンズは、前記光源装置と前記液晶パネルとの間にあり、前記液晶パネルの中央から端に向かうにつれて、前記液晶パネルへの光の入射角が大きくなるように、前記光源装置からの光を発散させる。前記フレネルレンズは、フレネルレンズ面と、前記フレネルレンズ面とは反対側にある非フレネルレンズ面と、を有する。前記フレネルレンズ面は、複数の溝を有し凹レンズとして作用するフレネルレンズを構成する。前記非フレネルレンズ面は、フレネルレンズとして作用する条件を満たしてない面である。前記フレネルレンズ面は、前記光源装置に向けられ、前記非フレネルレンズ面は、前記液晶パネルに向けられる。
【０００６】
本開示の一態様に係る虚像表示装置は、上記画像表示装置と、前記画像表示装置の前記液晶パネルを透過した光により対象空間に前記画像に対応する虚像を投影する投影部と、を備える。
【０００７】
本開示の一態様に係る移動体は、上記虚像表示装置と、前記虚像表示装置の前記投影部からの光を反射する反射部材と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、小型でありながら高品質の画像を表示することができる画像表示装置、当該画像表示装置を備える虚像表示装置、及び当該虚像表示装置を備える移動体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、一実施形態に係る画像表示装置を備える虚像表示装置を備える自動車の概念図である。
【図２】図２は、同上の虚像表示装置を用いた場合のユーザの視野を示す概念図である。
【図３】図３は、同上の虚像表示装置の動作を説明するための概念図である。
【図４】図４は、同上の画像表示装置の分解斜視図である。
【図５】図５は、同上の虚像表示装置の光路を幾何学的に示す模式図である。
【図６】図６は、同上の変形例の画像表示装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
１．実施形態
１．１  概要
本実施形態に係る画像表示装置１１０を備える虚像表示装置１０は、図１に示すように、例えば、移動体としての自動車１００に用いられるヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：Head-Up Display）である。
【００１１】
この虚像表示装置１０は、自動車１００のウインドシールド１０１に下方から画像を投影するように、自動車１００の車室内に設置されている。図１の例では、ウインドシールド１０１の下方のダッシュボード１０２内に、虚像表示装置１０が配置されている。虚像表示装置１０からウインドシールド１０１に画像が投影されると、反射部材としてのウインドシールド１０１で反射された画像がユーザ２００（運転者）に視認される。
【００１２】
虚像表示装置１０によれば、ユーザ２００は、自動車１００の前方（車外）に設定された対象空間４００に投影された虚像３００を、ウインドシールド１０１越しに視認する。ここでいう「虚像」は、虚像表示装置１０から出射される光がウインドシールド１０１等の反射物にて発散するとき、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、自動車１００を運転しているユーザ２００は、図２に示すように、自動車１００の前方に広がる実空間に重ねて、虚像表示装置１０にて投影される虚像３００を見ることができる。したがって、虚像表示装置１０によれば、例えば、車速情報、ナビゲーション情報、歩行者情報、前方車両情報、車線逸脱情報、及び車両コンディション情報等の、種々の運転支援情報を、虚像３００として表示し、ユーザ２００に視認させることができる。図２では、虚像３００は、車速情報であり、一例として「５３ｋｍ／ｈ」という情報を表示している。これにより、ユーザ２００は、ウインドシールド１０１の前方に視線を向けた状態から僅かな視線移動だけで、運転支援情報を視覚的に取得することができる。
【００１３】
虚像表示装置１０では、対象空間４００に形成される虚像３００は、虚像表示装置１０の光軸５００に交差する仮想面５０１上に形成される。本実施形態では、光軸５００は、自動車１００の前方の対象空間４００において、自動車１００の前方の路面６００に沿っている。そして、虚像３００が形成される仮想面５０１は、路面６００に対して略垂直である。例えば、路面６００が水平面である場合には、虚像３００は鉛直面に沿って表示されることになる。
【００１４】
１．２  構成
虚像表示装置１０は、図３に示すように、画像表示装置１１０と、投影部１２０と、制御部１３０と、を備える。
【００１５】
画像表示装置１１０は、対象空間４００に虚像３００として投影される画像を表示するために用いられる。画像表示装置１１０は、図４に示すように、光源装置２０と、液晶パネル３０と、光学系４０と、拡散部材５０と、を備える。画像表示装置１１０において、各部材の方向は、必要に応じて、図４に示すｘ、ｙ、ｚ方向に関連付けて説明する。
【００１６】
図５は、液晶パネル３０から投影部１２０及びウインドシールド１０１を介してユーザ２００が虚像３００を欠けることなく視認可能な領域であるアイボックス７００までの光路を幾何学的に示す模式図である。ヘッドアップディスプレイである虚像表示装置１０により虚像３００を表示するには、幾何学上、液晶パネル３０が出射する光は、中央に比べて端部の出射角が大きいことが好ましい。換言すれば、液晶パネル３０の表示面に対する光の進行方向の角度が端部に比べて中央で大きくなることが好ましい（β１＞β２）。このような出射光の配向とするために、本実施形態では、フレネルレンズ４１（図４参照）を用いているが、一般にフレネルレンズは周期的な構造を有していることから、液晶パネル３０の画像にモアレが発生する可能性がある。また、フレネルレンズ４１の溝４１１１（図４参照）の影が画像に写ってしまう可能性がある。これらは、画質の悪化の原因になり得る。本実施形態の虚像表示装置１０によれば、フレネルレンズ４１の溝４１１１の影の影響を低減しつつ、小型な虚像表示装置１０を実現できる。
【００１７】
光源装置２０は、液晶パネル３０のバックライトとして用いられる面光源である。光源装置２０は、サイドライト方式の光源装置である。光源装置２０は、図４に示すように、光源部２１と、導光板２２と、反射板２３と、を備える。光源部２１は、所定方向に並ぶ複数の光源を有する。光源としては、発光ダイオードやレーザダイオード等の固体発光素子が用いられる。導光板２２は、光源部２１からの光を液晶パネル３０に導くために用いられる。導光板２２は、長方形の板状であり、光透過性を有する材料（例えば、ガラスや樹脂）で形成されている。導光板２２の長さ方向（ｘ方向）の一面（側面）は、平坦であり、光源部２１からの光が入射する受光面２２１となる。導光板２２の厚み方向（ｚ方向）の一面（前面）は、平坦であり、受光面２２１と交差し受光面２２１からの光を液晶パネル３０に向けて出射させる発光面２２２となる。本実施形態において、受光面２２１と発光面２２２とは互いに直交している。導光板２２の厚み方向（ｚ方向）の他面（後面）は、導光板２２が長さ方向の一面（受光面２２１）から他面に向かって薄くなるように傾斜した傾斜面２２３となっている。反射板２３は、導光板２２の傾斜面２２３上に形成される。反射板２３は、導光板２２内を進行する光を発光面２２２側へ反射するために設けられる。なお、反射板２３は、少なくとも、傾斜面２２３において、光源部２１からの光を反射させる必要がある領域を覆っていればよい。反射板２３は、光源部２１からの光の利用効率を高めるために設けられる。光源装置２０において、受光面２２１から導光板２２内に入射した光は、発光面２２２での全反射と反射板２３での反射とを繰り返し、発光面２２２での全反射の条件が成立しなくなった際に、導光板２２の発光面２２２から外方へ出射される。このようにして、光源装置２０は、導光板２２の発光面２２２から光を放射する。
【００１８】
液晶パネル３０は、全体として矩形の板状である。特に、液晶パネル３０は、前面に、表示面３１を有する。表示面３１は、互いに直交する第１方向（ｙ方向）と第２方向（ｘ方向）とを含む。表示面３１は、第１方向（ｙ方向）の寸法が第２方向（ｘ方向）の寸法より小さい長方形である。つまり、第１方向は、表示面３１の横方向であり、第２方向は、表示面３１の縦方向である。液晶パネル３０は、液晶パネル３０の後側に配置される光源装置２０からの光を選択的に透過させることで、表示面３１に画像を形成する。本実施形態において、液晶パネル３０は、光源装置２０からの光のうち第１方向（ｙ方向）の成分を透過させて表示面３１に画像を形成するように構成される。光源装置２０からの光のうちの第１方向（ｙ方向）の成分は、表示面３１に直交し第２方向（ｘ方向）に平行する入射面（図４のｘｚ平面、以下、必要に応じて「基準入射面」という）においてｓ成分である。つまり、液晶パネル３０は、基準入射面においては、ｓ成分の光のみを透過させる。このような液晶パネル３０は、一般に、液晶層、液晶層を挟む一対の配向膜、液晶層に電圧を印加するための一対の透明電極、各画素の色を規定するカラーフィルタ、及び、基準入射面におけるｓ成分のみを透過させる偏光板などを備える。このような液晶パネル３０の構造は周知のものでよいから、詳細な説明は省略する。
【００１９】
光学系４０と、拡散部材５０とは、図４に示すように、光源装置２０と液晶パネル３０との間に配置される。ここで、光学系４０は、光源装置２０と液晶パネル３０との間に配置される。拡散部材５０は、光学系４０と液晶パネル３０との間に配置される。つまり、光学系４０は、光学系４０と拡散部材５０とのうち、光源装置２０に最も近く、拡散部材５０は、光学系４０と拡散部材５０とのうち、液晶パネル３０に最も近い。
【００２０】
光学系４０は、液晶パネル３０の表示面３１に平行し第１方向（ｙ方向）と交差する第３方向において光源装置２０からの光を発散させるために用いられる。本実施形態において、第３方向は、光源装置２０の導光板２２の長さ方向と平行な方向（ｘ方向）である。したがって、第３方向は、第２方向と平行し、第１方向とは直交する。そのため、光の第１方向（ｙ方向）の成分は、表示面３１に直交し、第３方向に平行する入射面（ｘｚ平面）においてｓ成分である。
【００２１】
光学系４０は、フレネルレンズ４１と、プリズムシート４２と、を備える。
【００２２】
フレネルレンズ４１は、長方形の板状であり、光透過性を有する材料（例えば、ガラスや樹脂）で形成されている。フレネルレンズ４１は、光源装置２０の発光面２２２に対向するように配置される。フレネルレンズ４１は、第３方向（ｘ方向）において光源装置２０からの光を発散させるための発散レンズとして機能する。フレネルレンズ４１の厚み方向（ｚ方向）の第１面は、フレネルレンズ面４１１である。フレネルレンズ面４１１は、複数の溝４１１１を有し、凹レンズとして作用するフレネルレンズ（凹フレネルレンズ）を構成する。フレネルレンズ面４１１は、少なくとも、フレネルレンズ４１の幅方向（ｙ方向）に直交する断面において、凹レンズとして作用すればよい。なお、フレネルレンズとしては、中心を共有する複数の円形状の溝を有するフレネルレンズ（サーキュラーフレネルレンズ）と、平行に並ぶ複数の直線状の溝を有するフレネルレンズ（リニアフレネルレンズ）とが挙げられる。フレネルレンズ４１の厚み方向（ｚ方向）の第２面は、フレネルレンズ面４１１とは反対側にある、非フレネルレンズ面４１２である。非フレネルレンズ面４１２は、フレネルレンズとして作用する条件を満たしてない面である。例えば、非フレネルレンズ面４１２は、平面及び曲面（凸面及び凹面）等の溝のない面（周期的な構造を有していない面）である。本実施形態では、非フレネルレンズ面４１２は、平面である。このように、フレネルレンズ４１は、片面だけが、鋸刃形状となっている。フレネルレンズ４１では、フレネルレンズ面４１１は、光源装置２０に向けられ、非フレネルレンズ面４１２は、液晶パネル３０に向けられる。したがって、フレネルレンズ４１は、フレネルレンズ４１の長さ方向（ｘ方向）において、光源装置２０からの光を発散させる。つまり、フレネルレンズ４１では、フレネルレンズ４１の光軸Ｐ４１から離れるにつれて、フレネルレンズ４１を透過する光の方向とフレネルレンズ４１の光軸Ｐ４１との角度が大きくなるように、光源装置２０からの光を発散させる。これによって、フレネルレンズ４１は、液晶パネル３０の中央から端に向かうにつれて、液晶パネル３０への光の入射角が大きくなるように、光源装置２０からの光を発散させる。本実施形態のフレネルレンズ４１は、光源装置２０の複数の光源それぞれに対応する複数のフレネルレンズを備えるレンズアレイではなく、複数の光源を備える光源装置２０を一つの光源として、この光源装置２０からの光を発散させる単一のレンズである。
【００２３】
プリズムシート４２は、長方形の板状であり、光透過性を有する材料（例えば、ガラスや樹脂）で形成されている。プリズムシート４２は、フレネルレンズ４１と光源装置２０の発光面２２２との間に配置される。プリズムシート４２は、光源装置２０の発光面２２２からの光をフレネルレンズ４１に向けるための偏向機能を有する光学素子として機能する。プリズムシート４２の厚み方向（ｚ方向）の第１面４２１は、プリズム面であり、第２面４２２は、平坦な面である。第１面４２１は、光源装置２０に向けられ、第２面４２２は、フレネルレンズ４１に向けられる。第１面４２１では、プリズムシート４２の幅方向（ｙ方向）に延びる複数のプリズムがプリズムシート４２の長さ方向（ｘ方向）に並んでいる。複数のプリズムそれぞれは、三角柱状であり、その先端角度は例えば５０°〜７０°である。なお、本実施形態では、先端角度は６０°としている。
【００２４】
拡散部材５０は、光学系４０からの光を拡散させる。拡散部材５０は、長方形の板状（シート状）である。拡散部材５０は、液晶パネル３０の画像にモアレが発生することを抑制するために設けられる。拡散部材５０は、表示面３１の明るさを均一にする効果も発揮する。つまり、拡散部材５０によれば、液晶パネル３０の表示面３１での光の均斉度を改善できるという効果も期待できる。
【００２５】
投影部１２０は、画像表示装置１１０の液晶パネル３０を透過した光により、対象空間４００（図１参照）に画像（液晶パネル３０の表示面３１に形成される画像）に対応する虚像３００（図１参照）を投影する。投影部１２０は、図３に示すように、第１ミラー１２１と、第２ミラー１２２と、を備える。第１ミラー１２１は、画像表示装置１１０の液晶パネル３０を透過した光を第２ミラー１２２に向けて反射する。第２ミラー１２２は、第１ミラー１２１からの光を、ウインドシールド１０１（図１参照）に向けて反射する。すなわち、投影部１２０は、画像表示装置１１０の液晶パネル３０の表示面３１に形成される画像を、ウインドシールド１０１に投影することで、対象空間４００に虚像３００を投影する。
【００２６】
制御部１３０は、画像表示装置１１０の光源装置２０及び液晶パネル３０を制御するように構成される。制御部１３０は、与えられた画像信号に基づいて、液晶パネル３０及び光源装置２０を制御することで、液晶パネル３０の表示面３１に画像を形成する。制御部１３０は、従来周知の液晶ディスプレイの制御回路により構成され得る。
【００２７】
１．３  効果
以上述べた本実施形態の画像表示装置１１０は、光源装置２０と液晶パネル３０との間にフレネルレンズ４１を備えている。このフレネルレンズ４１は、液晶パネル３０の中央から端に向かうにつれて、液晶パネル３０への光の入射角が大きくなるように、光源装置２０からの光を発散させる。そのため、球面レンズやシリンドリカルレンズを用いる場合に比べれば、薄型化を図りながらも光源装置２０からの光を発散させることができる。さらに、フレネルレンズ４１は、フレネルレンズ面４１１が光源装置２０を向き、非フレネルレンズ面４１２が液晶パネル３０を向くように、光源装置２０と液晶パネル３０との間に配置されている。これによって、フレネルレンズ面４１１を液晶パネル３０の表示面３１から遠ざけることができる。そのため、モアレの発生を抑制でき、また、フレネルレンズ面４１１の溝４１１１の写り込みも抑制できる。このように、画像表示装置１１０によれば、薄型化を図りながらも光源装置２０からの光を発散させることができ、しかも、画質を向上できる。つまり、画像表示装置１１０によれば、小型でありながら高品質の画像を表示することができる。
【００２８】
また、画像表示装置１１０は、さらに、フレネルレンズ４１と液晶パネル３０との間に拡散部材５０を備えており、この拡散部材５０がフレネルレンズ４１からの光を拡散させる。そのため、画像でのモアレの発生を抑制でき、また、フレネルレンズ面４１１の溝４１１１の影の画像への写り込みも抑制できる。よって、表示面３１に形成される画像の画質を向上できる。
【００２９】
ここで、拡散部材５０のヘイズが大きいほど、画像でのモアレの発生を抑制でき、また、フレネルレンズ面４１１の溝４１１１の影の画像への写り込みも抑制できる。一方で、拡散部材５０のヘイズが大きすぎると、画像表示装置１１０の液晶パネル３０と透過する光の指向性が悪化し、虚像の表示に影響がでる場合がある。したがって、拡散部材５０のヘイズは、可能な限り小さいほうが好ましい。
【００３０】
また、フレネルレンズ４１の厚みが大きいほど、フレネルレンズ面４１１が液晶パネル３０から遠ざかる。そのため、画像へのモアレの発生を抑制でき、また、フレネルレンズ面４１１の溝４１１１の影の画像への写り込みも抑制できる。一方で、フレネルレンズ４１の厚みが大きくなりすぎると、フレネルレンズ４１と透過する光の量が減るため、光の利用効率が低下する場合があり、画像表示装置１１０の大型化にもつながる。
【００３１】
また、フレネルレンズ４１の溝４１１１の間隔（ピッチ）が小さいほど、画像へのモアレの発生を抑制でき、また、フレネルレンズ面４１１の溝４１１１の影の画像への写り込みも抑制できる。一方で、フレネルレンズ４１の溝４１１１間の間隔（ピッチ）が小さくなると、フレネルレンズ４１の作製の難易度が上がるため、フレネルレンズ４１の溝４１１１間の間隔（ピッチ）を小さくするにも、限界がある。
【００３２】
これらの点を考慮すれば、拡散部材５０のヘイズをＨ、フレネルレンズ４１の厚みをｄ（図４参照）、フレネルレンズ４１の溝４１１１のピッチをｐ（図４参照）とすると、画像表示装置１１０は、Ｈ・ｄ／ｐ＞０．１という関係式を満たすことが好ましい。以下に、Ｈ、ｄ、ｐの組み合わせの一例を表１に示す。下記表１の判定において、「good」は画像へのモアレの発生を確認できず、フレネルレンズ面４１１の溝４１１１の影の画像への写り込みも確認できなかったことを示す。「average」は、画像へのモアレの発生や、フレネルレンズ面４１１の溝４１１１の影の画像への写り込みがあるものの、画質に影響がない程度であることを示す。
【００３３】
【表１】
2018163259.tif 000003
【００３４】
さらに、Ｈｄ／ｐ＞０．１という関係式を満たした上で、Ｈは、０．７以下であることが好ましい。Ｈの値が０．７を上回ると、透過光量が減少し、画像表示装置１１０の輝度が低下する。ｐは０．１〜１．０の範囲内であることが好ましい。ｐの値が０．１未満の場合、フレネルレンズの溝による回折の影響が大きくなり、画質が低下する。他方、ｐの値が１．０を上回るとフレネルレンズの溝の影が表示画像により視認されてしまう。ｄは０．１〜１０．０の範囲内であることが好ましい。ｄの値が０．１未満の場合、十分なレンズ効果を奏することができなくる。他方、ｄの値が１０．０を上回ると、画像表示装置１１０が大型化してしまう。
【００３５】
また、画像表示装置１１０では、光源装置２０は、導光板２２を有する。導光板２２は、光源部２１からの光が入射する受光面２２１と、受光面２２１と交差し受光面２２１からの光を液晶パネル３０に向けて出射させる発光面２２２と、を有する。この場合には、光源装置２０を薄型化でき、画像表示装置１１０全体として、薄型化を図ることができる。
【００３６】
また、虚像表示装置１０は、図３に示すように、画像表示装置１１０と、画像表示装置１１０の液晶パネル３０を透過した光により対象空間４００に画像に対応する虚像３００を投影する投影部１２０と、を備える。ここで、画像表示装置１１０によれば、小型でありながら高品質の画像を表示することができる。よって、虚像表示装置１０全体としても小型化を図ることができる。
【００３７】
また、自動車（移動体）１００は、図１に示すように、虚像表示装置１０と、虚像表示装置１０の投影部１２０からの光を反射する反射部材１０１と、を備える。ここで、画像表示装置１１０によれば、小型でありながら高品質の画像を表示することができる。これによって、虚像表示装置１０全体としても小型化を図ることができるから、虚像表示装置１０を配置するためのスペースを確保しやすくなる。
【００３８】
２．変形例
本開示の実施形態は、上記実施形態に限定されない。上記実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。以下に、上記実施形態の変形例を列挙する。
【００３９】
図６は、変形例の画像表示装置１１０Ａを示す。画像表示装置１１０Ａは、光源装置２０Ａと、液晶パネル３０と、光学系４０と、拡散部材５０と、を備える。光源装置２０Ａは、光源部２１Ａと、レンズ２４と、を備える。光源部２１Ａは、マトリクス状に並ぶ複数の光源２１０を有する面光源である。光源２１０としては、発光ダイオードやレーザダイオード等の固体発光素子が用いられる。レンズ２４は、光源部２１Ａの光軸上に配置され、光源部２１Ａからの光を液晶パネル３０に集光するために用いられる。このような画像表示装置１１０Ａにおいても、画像表示装置１１０と同様に、小型でありながら高品質の画像を表示することができる。
【００４０】
また、液晶パネル３０において、必ずしも、第１方向の成分は、表示面３１に直交し第３方向に平行する入射面においてｓ成分でなくてもよい。また、液晶パネル３０は、第１方向の寸法が第２方向の寸法よりも大きい長方形であってよく、正方形であってもよい。
【００４１】
また、光学系４０は、光源装置２０からフレネルレンズ４１への光の入射量が許容範囲であれば、プリズムシート４２を備えている必要はない。また、光学系４０は、フレネルレンズ４１と光源装置２０との間に別の１以上のフレネルレンズを備えていてもよい。
【００４２】
上記実施形態において、フレネルレンズ４１の非フレネルレンズ面４１２は、平面である。非フレネルレンズ面４１２は、凸面又は凹面であってもよい。非フレネルレンズ面４１２の形状により、フレネルレンズ４１全体として光の発散の度合いを調整できる。
【００４３】
また、投影部１２０及び制御部１３０の構成は、特に限定されず、従来周知の構成を採用できる。
【００４４】
また、虚像表示装置１０は、自動車１００の進行方向の前方に設定された対象空間４００に虚像３００を投影する構成に限らず、例えば、自動車１００の進行方向の側方、後方、又は上方等に虚像３００を投影してもよい。また、投影部１２０は、中間像を形成するためのリレー光学系を含んでいてもよいし、リレー光学系を含んでいなくてもよい。
【００４５】
また、虚像表示装置１０は、自動車１００に用いられるヘッドアップディスプレイに限らず、例えば、二輪車、電車、航空機、建設機械、及び船舶等、自動車１００以外の移動体にも適用可能である。さらに、虚像表示装置１０は、移動体に限らず、例えば、アミューズメント施設で用いられてもよい。また、虚像表示装置１０は、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ：Head Mounted Display）等のウェアラブル端末、医療設備、据置型の装置、又は、カメラの電子ファインダとして用いられてもよい。
【００４６】
３．態様
上記実施形態及び変形例から明らかなように、第１の態様の画像表示装置（１１０；１１０Ａ）は、光を放射する光源装置（２０；２０Ａ）と、液晶パネル（３０）と、フレネルレンズ（４１）と、を備える。前記液晶パネル（３０）は、表示面（３１）を有し、前記光源装置（２０；２０Ａ）からの光を透過させて前記表示面（３１）に画像を形成するように構成される。前記フレネルレンズ（４１）は、前記光源装置（２０；２０Ａ）と前記液晶パネル（３０）との間にあり、前記液晶パネル（３０）の中央から端に向かうにつれて、前記液晶パネル（３０）への光の入射角が大きくなるように、前記光源装置（２０；２０Ａ）からの光を発散させる。前記フレネルレンズ（４１）は、フレネルレンズ面（４１１）と、前記フレネルレンズ面（４１１）とは反対側にある非フレネルレンズ面（４１２）と、を有する。前記フレネルレンズ面（４１１）は、複数の溝（４１１１）を有し凹レンズとして作用するフレネルレンズを構成する。前記非フレネルレンズ面（４１２）は、フレネルレンズとして作用する条件を満たしてない面である。前記フレネルレンズ面（４１１）は、前記光源装置（２０；２０Ａ）に向けられ、前記非フレネルレンズ面（４１２）は、前記液晶パネル（３０）に向けられる。第１の態様によれば、小型でありながら高品質の画像を表示することができる。
【００４７】
第２の態様の画像表示装置（１１０；１１０Ａ）は、第１の態様との組み合わせにより実現され得る。第２の態様では、前記画像表示装置（１１０；１１０Ａ）は、前記フレネルレンズ（４１）と前記液晶パネル（３０）との間にあり、前記フレネルレンズ（４１）からの光を拡散させる拡散部材（５０）をさらに備える。第２の態様によれば、小型でありながら高品質の画像を表示することができる。
【００４８】
第３の態様の画像表示装置（１１０；１１０Ａ）は、第２の態様との組み合わせにより実現され得る。第３の態様では、前記拡散部材（５０）のヘイズをＨ、前記フレネルレンズ（４１）の厚みをｄ、前記フレネルレンズ（４１）の複数の溝（４１１１）の間隔をｐとすると、Ｈｄ／ｐ＞０．１を満たす。第３の態様によれば、小型でありながら高品質の画像を表示することができる。
【００４９】
第４の態様の画像表示装置（１１０）は、第１〜第３の態様のいずれか一つとの組み合わせにより実現され得る。第４の態様では、前記光源装置（２０）は、導光板（２２）を有する。前記導光板（２２）は、光源部（２１）からの光が入射する受光面（２２１）と、前記受光面（２２１）と交差し前記受光面（２２１）からの光を前記液晶パネル（３０）に向けて出射させる発光面（２２２）と、を有する。第４の態様によれば、画像表示装置（１１０）全体の薄型化を図ることができる。
【００５０】
第５の態様の虚像表示装置（１０）は、第１〜第４の態様のいずれか一つの画像表示装置（１１０；１１０Ａ）と、投影部（１２０）と、を備える。前記投影部（１２０）は、前記画像表示装置（１１０；１１０Ａ）の前記液晶パネル（３０）を透過した光により対象空間（４００）に前記画像に対応する虚像（３００）を投影するように構成される。第５の態様によれば、小型でありながら高品質の画像を表示することができる。
【００５１】
第６の態様の移動体（１００）は、第５の態様の虚像表示装置（１０）と、前記虚像表示装置（１０）の前記投影部（１２０）からの光を反射する反射部材（１０１）と、を備える。第６の態様によれば、小型でありながら高品質の画像を表示することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１００  移動体
１０１  ウインドシールド（反射部材）
１０  虚像表示装置
１１０，１１０Ａ  画像表示装置
１２０  投影部
２０，２０Ａ  光源装置
２１，２１Ａ  光源部
２２  導光板
２２１  受光面
２２２  発光面
３０  液晶パネル
３１  表示面
４１  フレネルレンズ
４１１  フレネルレンズ面
４１１１  溝
４１２  非フレネルレンズ面
５０  拡散部材
３００  虚像
４００  対象空間
【図１】
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【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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