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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024015591
(43)【公開日】2024-02-06
(54)【発明の名称】表示装置及びヘッドアップディスプレイ装置
(51)【国際特許分類】
G02B 27/01 20060101AFI20240130BHJP
B60K 35/23 20240101ALI20240130BHJP
G02B 3/00 20060101ALN20240130BHJP
G02B 3/06 20060101ALN20240130BHJP
【ＦＩ】
G02B27/01
B60K35/00 A
G02B3/00 A
G02B3/06
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022117742
(22)【出願日】2022-07-25
(71)【出願人】
【識別番号】000231512
【氏名又は名称】日本精機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100095407
【弁理士】
【氏名又は名称】木村 満
(74)【代理人】
【識別番号】100195648
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 悠太
(74)【代理人】
【識別番号】100175019
【弁理士】
【氏名又は名称】白井 健朗
(74)【代理人】
【識別番号】100104329
【弁理士】
【氏名又は名称】原田 卓治
(72)【発明者】
【氏名】吹野 陽平
【テーマコード（参考）】
2H199
3D344
【Ｆターム（参考）】
2H199DA03
2H199DA12
2H199DA13
2H199DA15
2H199DA30
2H199DA34
2H199DA43
3D344AB01
3D344AC25
(57)【要約】
【課題】表示像の表示品位を向上させることができる表示装置及びヘッドアップディスプレイ装置を提供する。
【解決手段】表示装置１０は、光を発する光源１９と、光源１９からの光に基づき表示像を表示する表示部１３と、光源１９からの光を平行光とするコリメートレンズ１７と、平行光を表示部１３に向けて配光する配光レンズ２０と、を備える。配光レンズ２０は、Ｙ方向に並べられ、Ｚ方向に位置が互いにずれるように階段状に配置される複数のレンズ分断部２１ａ～２１ｎを備える。複数のレンズ分断部２１ａ～２１ｎそれぞれの入射面２１Ｉは、入射する平行光に対する向きが互いに同一となるように形成されている。
【選択図】図２
【解決手段】表示装置１０は、光を発する光源１９と、光源１９からの光に基づき表示像を表示する表示部１３と、光源１９からの光を平行光とするコリメートレンズ１７と、平行光を表示部１３に向けて配光する配光レンズ２０と、を備える。配光レンズ２０は、Ｙ方向に並べられ、Ｚ方向に位置が互いにずれるように階段状に配置される複数のレンズ分断部２１ａ～２１ｎを備える。複数のレンズ分断部２１ａ～２１ｎそれぞれの入射面２１Ｉは、入射する平行光に対する向きが互いに同一となるように形成されている。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光を発する光源と、
前記光源からの光に基づき表示像を表示する表示部と、
前記光源からの光を平行光とするコリメートレンズと、
前記平行光を前記表示部に向けて配光する配光レンズと、を備え、
前記配光レンズは、前記配光レンズの厚さ方向に交わる並列方向に並べられ、前記厚さ方向に位置が互いにずれるように階段状に配置される複数のレンズ分断部を備え、
前記複数のレンズ分断部それぞれの入射面は、入射する前記平行光に対する向きが互いに同一となるように形成されている、
表示装置。
前記光源からの光に基づき表示像を表示する表示部と、
前記光源からの光を平行光とするコリメートレンズと、
前記平行光を前記表示部に向けて配光する配光レンズと、を備え、
前記配光レンズは、前記配光レンズの厚さ方向に交わる並列方向に並べられ、前記厚さ方向に位置が互いにずれるように階段状に配置される複数のレンズ分断部を備え、
前記複数のレンズ分断部それぞれの入射面は、入射する前記平行光に対する向きが互いに同一となるように形成されている、
表示装置。
【請求項2】
前記表示装置は、複数の前記光源が前記並列方向にｎ個並んで実装される実装面を有する光源基板を備え、
前記複数のレンズ分断部は、前記ｎ個と同数以上の数で前記並列方向に並べられる、
請求項１に記載の表示装置。
前記複数のレンズ分断部は、前記ｎ個と同数以上の数で前記並列方向に並べられる、
請求項１に記載の表示装置。
【請求項3】
請求項１又は２に記載の表示装置と、
前記表示装置の前記表示部により表示された前記表示像からの表示光を被投射部材に導くことにより虚像を表示する光学リレーと、を備える、
ヘッドアップディスプレイ装置。
前記表示装置の前記表示部により表示された前記表示像からの表示光を被投射部材に導くことにより虚像を表示する光学リレーと、を備える、
ヘッドアップディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、表示装置及びヘッドアップディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、特許文献１に記載の表示器は、光を発する複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）と、ＬＥＤからの光が透過するレンズと、レンズを透過した光を受けて像を表す表示光を出射する液晶パネルと、を備える。この液晶パネルは、ＬＥＤからの光の光軸方向に対して傾斜した向きで設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２１－１４７０１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記特許文献１に記載の構成では、複数のＬＥＤ毎の位置の違いにより、１つのＬＥＤを点灯させたときの液晶パネルへの照明範囲及び照度が複数のＬＥＤ毎に異なる。このため、液晶パネルの面方向の位置によって、照明範囲及び／又は照度にバラツキが生じ、表示像の表示品位に改善の余地があった。このような課題は、迷光対策又は虚像の傾斜を目的として、液晶パネルを傾斜させた構成で、特に顕著となる。
【0005】
本開示は、上記実状を鑑みてなされたものであり、表示像の表示品位を向上させることができる表示装置及びヘッドアップディスプレイ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】
【0006】
上記目的を達成するため、本開示の第１の観点に係る表示装置は、光を発する光源と、前記光源からの光に基づき表示像を表示する表示部と、前記光源からの光を平行光とするコリメートレンズと、前記平行光を前記表示部に向けて配光する配光レンズと、を備え、前記配光レンズは、前記配光レンズの厚さ方向に交わる並列方向に並べられ、前記厚さ方向に位置が互いにずれるように階段状に配置される複数のレンズ分断部を備え、前記複数のレンズ分断部それぞれの入射面は、入射する前記平行光に対する向きが互いに同一となるように形成されている。
【0007】
上記目的を達成するため、本開示の第２の観点に係るヘッドアップディスプレイ装置は、前記表示装置と、前記表示装置の前記表示部により表示された前記表示像からの表示光を被投射部材に導くことにより虚像を表示する光学リレーと、を備える。
【発明の効果】
【0008】
本開示によれば、表示像の表示品位を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本開示の一実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置が搭載された車両の模式図である。
【図2】本開示の一実施形態に係る表示装置の模式図である。
【図3】本開示の一実施形態に係る配光レンズの斜視図である。
【図4】本開示の一実施形態に係る配光レンズの斜視図である。
【図5】本開示の一実施形態に係る配光レンズと光源の間の距離を示す概略図である。
【図6】本開示の一実施形態に係る表示部の表示態様を示す画像図である。
【図7】本開示の一実施形態に係る光源基板の正面図である。
【図8】本開示の一実施形態に係る表示部の表示態様を示す画像図である。
【図9】比較例に係る表示装置の模式図である。
【図10】本開示の一実施形態に係る光源基板の正面図である。
【図11】本開示の一実施形態に係る表示部の表示態様を示す画像図である。
【図12】本開示の変形例に係る配光レンズの斜視図である。
【図13】本開示の変形例に係る配光レンズの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
本開示に係る表示装置及びヘッドアップディスプレイ装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置１００は、例えば、車両２００のダッシュボード内に設置される。ヘッドアップディスプレイ装置１００は、車両２００のウインドシールド２０１に向けて画像を表す表示光Ｌを放射し、ウインドシールド２０１で反射した表示光ＬをアイボックスＥｂへと導く。視認者１（主に運転者）の視点がアイボックスＥｂ内に位置すると、表示光Ｌに対応する虚像Ｖが視認者１により視認可能となる。
図１に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置１００は、例えば、車両２００のダッシュボード内に設置される。ヘッドアップディスプレイ装置１００は、車両２００のウインドシールド２０１に向けて画像を表す表示光Ｌを放射し、ウインドシールド２０１で反射した表示光ＬをアイボックスＥｂへと導く。視認者１（主に運転者）の視点がアイボックスＥｂ内に位置すると、表示光Ｌに対応する虚像Ｖが視認者１により視認可能となる。
【0011】
ヘッドアップディスプレイ装置１００は、表示装置１０と、折り返しミラー３１と、凹面ミラー３２と、ハウジング３３と、制御部５０と、を備える。
【0012】
ハウジング３３は、遮光性樹脂等で箱状に形成され、表示装置１０、折り返しミラー３１及び凹面ミラー３２を収容する。ハウジング３３には、ウインドシールド２０１（図１参照）に対して高さ方向に対向する位置に開口部が形成され、この開口部にアクリル等の透光性樹脂からなる窓部３３ａが嵌め込まれている。
【0013】
表示装置１０は、表示光Ｌを出射する。表示装置１０の具体的な構成については後述する。
折り返しミラー３１は、表示装置１０からの表示光Ｌを凹面ミラー３２に向けて反射する。折り返しミラー３１は、平面ミラー、自由曲面ミラー、凸面ミラー又は凹面ミラーである。
凹面ミラー３２は、折り返しミラー３１からの表示光Ｌをウインドシールド２０１に向けて反射させる。
折り返しミラー３１は、表示装置１０からの表示光Ｌを凹面ミラー３２に向けて反射する。折り返しミラー３１は、平面ミラー、自由曲面ミラー、凸面ミラー又は凹面ミラーである。
凹面ミラー３２は、折り返しミラー３１からの表示光Ｌをウインドシールド２０１に向けて反射させる。
【0014】
次に、表示装置１０の具体的な構成について説明する。
図２に示すように、表示装置１０は、バックライトユニット１１と、表示部１３と、を備える。
図２に示すように、表示装置１０は、バックライトユニット１１と、表示部１３と、を備える。
【0015】
バックライトユニット１１は、表示部１３を照明する装置である。バックライトユニット１１は、複数の光源１９と、光源基板１６と、レンズ群であるコリメートレンズ１７及び配光レンズ２０と、ケース体１４と、を備える。
光源基板１６、コリメートレンズ１７及び配光レンズ２０は、光源１９が発する光の進行方向（図２の左右方向）に沿って並べられる。以下では、この光の進行方向はＺ方向と規定し、光源基板１６、コリメートレンズ１７及び配光レンズ２０の長手方向をＸ方向と規定し、短手方向をＹ方向と規定する。本例では、Ｘ方向は車幅方向に沿い、Ｙ方向は車両前後方向に沿っている。
光源基板１６、コリメートレンズ１７及び配光レンズ２０は、光源１９が発する光の進行方向（図２の左右方向）に沿って並べられる。以下では、この光の進行方向はＺ方向と規定し、光源基板１６、コリメートレンズ１７及び配光レンズ２０の長手方向をＸ方向と規定し、短手方向をＹ方向と規定する。本例では、Ｘ方向は車幅方向に沿い、Ｙ方向は車両前後方向に沿っている。
【0016】
各光源１９は、例えば、ＬＥＤからなる。複数の光源１９は、光源基板１６のコリメートレンズ１７に対向する実装面１６ａに実装されている。複数の光源１９は、Ｘ方向及びＹ方向にマトリックス状に配置されている。
【0017】
ケース体１４は、遮光性樹脂等にてＺ方向に延びる矩形筒状に形成され、光源基板１６、コリメートレンズ１７及び配光レンズ２０を収容する。ケース体１４の開口側には、表示部１３が設けられている。
【0018】
図２に示すように、コリメートレンズ１７は、透明光学樹脂又は光学ガラスにより形成されるコリメート光生成レンズである。コリメートレンズ１７は、光源１９から放射された光を入射し、Ｚ方向に進むように平行化した平行光を放射する。コリメートレンズ１７は、複数の凸レンズ部１７ａを備える。複数の凸レンズ部１７ａは、上述した光源１９と同様にマトリックス状に配置されている。本例では、凸レンズ部１７ａと光源１９は１対１でＺ方向に対向する位置関係で設けられている。
【0019】
図３及び図４に示すように、配光レンズ２０は、例えば、階段形状のレンチキュラレンズであり、透明光学樹脂又は光学ガラスにより形成される。
詳しくは、配光レンズ２０は、複数のレンズ分断部２１ａ～２１ｎと、側壁部２２ａ，２２ｂと、リブ２３ａ，２３ｂと、を備える。
詳しくは、配光レンズ２０は、複数のレンズ分断部２１ａ～２１ｎと、側壁部２２ａ，２２ｂと、リブ２３ａ，２３ｂと、を備える。
【0020】
複数のレンズ分断部２１ａ～２１ｎは、Ｘ方向に沿って延びる直方体をなす。複数のレンズ分断部２１ａ～２１ｎは、Ｙ方向に並べられ、かつ、互いにＺ方向（配光レンズ２０の厚さ方向）に位置がずれるように階段状に配置されている。複数のレンズ分断部２１ａ～２１ｎは、互いに同じ形状をなす。
【0021】
図５においては、例えば、レンズ分断部２１ａ～２１ｎの個数は、Ｙ方向に並ぶ光源１９の個数と同数に設定されており、レンズ分断部２１ａ～２１ｎと光源１９は１対１で、Ｚ方向（光線方向）に対向した位置にある。図５の一例では、Ｙ方向に並ぶ光源１９の個数とレンズ分断部２１ａ～２１ｎの個数は、何れも、７個である。
なお、これに限らず、図２に示すように、レンズ分断部２１ａ～２１ｎの個数（３個）は、Ｙ方向に並ぶ光源１９の個数（２個）よりも多く設定されてもよい。以下では、図５の一例をメインとして説明する。
なお、これに限らず、図２に示すように、レンズ分断部２１ａ～２１ｎの個数（３個）は、Ｙ方向に並ぶ光源１９の個数（２個）よりも多く設定されてもよい。以下では、図５の一例をメインとして説明する。
【0022】
図５に示すように、各レンズ分断部２１ａ～２１ｎは、コリメートレンズ１７に対向する入射面２１Ｉと、表示装置１０に対向する出射面２１Ｏと、を備える。
図３に示すように、入射面２１Ｉには、複数のシリンドリカルレンズ部２４ａが形成されている。図４に示すように、出射面２１Ｏには、複数のシリンドリカルレンズ部２４ｂが形成されている。各シリンドリカルレンズ部２４ａ，２４ｂは、凸状、例えば半円柱状に形成され、Ｙ方向に沿って延び、Ｘ方向に配列されている。各シリンドリカルレンズ部２４ａ，２４ｂは、配光レンズ２０の表裏（Ｚ方向）対称で形成されている。シリンドリカルレンズ部２４ａ，２４ｂは、コリメートレンズ１７からの平行光を、表示部１３の大きさに合わせて、Ｘ方向に配光（収斂又は拡散）する。
図３に示すように、入射面２１Ｉには、複数のシリンドリカルレンズ部２４ａが形成されている。図４に示すように、出射面２１Ｏには、複数のシリンドリカルレンズ部２４ｂが形成されている。各シリンドリカルレンズ部２４ａ，２４ｂは、凸状、例えば半円柱状に形成され、Ｙ方向に沿って延び、Ｘ方向に配列されている。各シリンドリカルレンズ部２４ａ，２４ｂは、配光レンズ２０の表裏（Ｚ方向）対称で形成されている。シリンドリカルレンズ部２４ａ，２４ｂは、コリメートレンズ１７からの平行光を、表示部１３の大きさに合わせて、Ｘ方向に配光（収斂又は拡散）する。
【0023】
図５に示すように、複数のレンズ分断部２１ａ～２１ｎは、Ｙ方向の一端部（図５の上端部）から他端部（図５の下端部）に向かって、レンズ分断部２１ａ→レンズ分断部２１ｂ→レンズ分断部２１ｃ→レンズ分断部２１ｄ→レンズ分断部２１ｅ→レンズ分断部２１ｆ→レンズ分断部２１ｎの順番で並べられている。例えば、レンズ分断部２１ｂの上端面は、レンズ分断部２１ａの下端面に、レンズ分断部２１ａ，２１ｂのＺ方向の中心位置からずれた状態で、連結されている。各レンズ分断部２１ａ～２１ｎ間のズレ量は一定である。レンズ分断部２１ａ～２１ｎは、階段状に配置されるため、各入射面２１Ｉがコリメートレンズ１７に正対しつつ、傾斜方向Ｗに沿って延びる。
【0024】
図３に示すように、レンズ分断部２１ａ～２１ｎの各入射面２１Ｉ間を連結する端面２０Ｔは、各入射面２１Ｉに直交する方向に延びる平面状をなす。図４に示すように、レンズ分断部２１ａ～２１ｎの各出射面２１Ｏ間を連結する端面２０Ｇは、各出射面２１Ｏに直交する方向に延びる平面状をなす。
【0025】
図５に示すように、レンズ分断部２１ａ～２１ｎそれぞれの入射面２１Ｉと実装面１６ａの間は、互いに異なる距離Ｌａ～Ｌｎに設定されている。
距離Ｌａは、レンズ分断部２１ａの入射面２１Ｉと実装面１６ａの間の光路距離である。
距離Ｌｂは、レンズ分断部２１ｂの入射面２１Ｉと実装面１６ａの間の光路距離である。
距離Ｌｃは、レンズ分断部２１ｃの入射面２１Ｉと実装面１６ａの間の光路距離である。
距離Ｌｄは、レンズ分断部２１ｄの入射面２１Ｉと実装面１６ａの間の光路距離である。
距離Ｌｅは、レンズ分断部２１ｅの入射面２１Ｉと実装面１６ａの間の光路距離である。
距離Ｌｆは、レンズ分断部２１ｆの入射面２１Ｉと実装面１６ａの間の光路距離である。
距離Ｌｎは、レンズ分断部２１ｎの入射面２１Ｉと実装面１６ａの間の光路距離である。
距離Ｌａ～Ｌｎの大小関係は、距離Ｌａ＜距離Ｌｂ＜距離Ｌｃ＜距離Ｌｄ＜距離Ｌｅ＜距離Ｌｆ＜距離Ｌｎに設定されている。
各入射面２１Ｉは、コリメートレンズ１７から放射された平行光に略直交（直交を含む）することにより、平行光を正面で受けるように位置する。
距離Ｌａは、レンズ分断部２１ａの入射面２１Ｉと実装面１６ａの間の光路距離である。
距離Ｌｂは、レンズ分断部２１ｂの入射面２１Ｉと実装面１６ａの間の光路距離である。
距離Ｌｃは、レンズ分断部２１ｃの入射面２１Ｉと実装面１６ａの間の光路距離である。
距離Ｌｄは、レンズ分断部２１ｄの入射面２１Ｉと実装面１６ａの間の光路距離である。
距離Ｌｅは、レンズ分断部２１ｅの入射面２１Ｉと実装面１６ａの間の光路距離である。
距離Ｌｆは、レンズ分断部２１ｆの入射面２１Ｉと実装面１６ａの間の光路距離である。
距離Ｌｎは、レンズ分断部２１ｎの入射面２１Ｉと実装面１６ａの間の光路距離である。
距離Ｌａ～Ｌｎの大小関係は、距離Ｌａ＜距離Ｌｂ＜距離Ｌｃ＜距離Ｌｄ＜距離Ｌｅ＜距離Ｌｆ＜距離Ｌｎに設定されている。
各入射面２１Ｉは、コリメートレンズ１７から放射された平行光に略直交（直交を含む）することにより、平行光を正面で受けるように位置する。
【0026】
図３に示すように、側壁部２２ａ，２２ｂは、複数のレンズ分断部２１ａ～２１ｎのＸ方向の両側に位置し、傾斜方向Ｗに沿って延びる矩形板状をなす。リブ２３ａ，２３ｂは、側壁部２２ａ，２２ｂのＸ方向の外面に立設する。リブ２３ａ，２３ｂのＹ方向の両端部には、それぞれ厚さ方向に貫通する貫通孔２３ｃが形成されている。貫通孔２３ｃには、ケース体１４（図２参照）内の図示しない支持ピンが挿通可能である。
【0027】
図２に示すように、表示部１３は、配光レンズ２０から放射された照明光を受けて、中間像を生成し、この中間像に基づく表示光Ｌを放射する。表示部１３は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）型の液晶パネルであり、この液晶パネル上に中間像を生成する。表示部１３は、迷光対策又は虚像の傾斜を目的として、照明光の光軸に対して傾けられる。表示部１３は、複数のレンズ分断部２１ａ～２１ｎが並ぶ傾斜方向Ｗに沿う向きに設けられ、配光レンズ２０に対面する。よって、レンズ分断部２１ａ～２１ｎ毎で出射面２１Ｏと表示部１３の間の距離が同一となる。本例では、表示部１３のＹ方向の第１端部（実装面１６ａに近い図２の上端部）は、虚像Ｖ（図１参照）の下部に対応し、表示部１３のＹ方向の第２端部（実装面１６ａから遠い図２の下端部）は、虚像Ｖの上部に対応する。
【0028】
制御部５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＤＣ（Graphics Display Controller）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備える。制御部５０は、表示装置１０、例えば、複数の光源１９及び表示部１３を制御する。
【0029】
制御部５０は、表示部１３への表示画像に応じて、全ての光源１９のうち選択的に光源１９を点灯させ、残りの光源１９を消灯させるローカルディミング機能を有する。図７及び図８に示すように、１つの光源１９が点灯されると、表示部１３の表示可能領域１３Ｒ内の照明範囲１９ｃが照明される。
なお、照明範囲１９ｃのサイズは、表示可能領域１３Ｒ上のサイズを光源１９の行列数で割ったサイズとする。照明範囲１９ｃの形状は、本例では、矩形状をなす。なお、照明範囲１９ｃの形状は、矩形状に限らず、円形状（楕円を含む）であってもよい。なお、照明範囲１９ｃのサイズは、表示可能領域１３Ｒ内に設定された実使用領域上のサイズを光源１９の行列数で割ったサイズとしてもよい。実使用領域は、虚像Ｖの歪みを打ち消すために表示部１３での表示を歪ませる制御（ワーピング）や、種々の表示範囲の変更によって使用上不要となる領域を表示可能領域１３Ｒから除いた範囲である。照明範囲１９ｃのサイズは実使用領域に基づいて決定されることが望ましい。これは、不要な領域を照らすことで効率が低下することが無いためである。
なお、照明範囲１９ｃのサイズは、表示可能領域１３Ｒ上のサイズを光源１９の行列数で割ったサイズとする。照明範囲１９ｃの形状は、本例では、矩形状をなす。なお、照明範囲１９ｃの形状は、矩形状に限らず、円形状（楕円を含む）であってもよい。なお、照明範囲１９ｃのサイズは、表示可能領域１３Ｒ内に設定された実使用領域上のサイズを光源１９の行列数で割ったサイズとしてもよい。実使用領域は、虚像Ｖの歪みを打ち消すために表示部１３での表示を歪ませる制御（ワーピング）や、種々の表示範囲の変更によって使用上不要となる領域を表示可能領域１３Ｒから除いた範囲である。照明範囲１９ｃのサイズは実使用領域に基づいて決定されることが望ましい。これは、不要な領域を照らすことで効率が低下することが無いためである。
【0030】
図６～図８を参照しつつ、ローカルディミング機能の一例について説明する。
制御部５０は、図６に示すように、表示可能領域１３Ｒ内で２つの表示画像１３ａ，１３ｂを表示する。２つの表示画像１３ａ，１３ｂは、互いに離れた位置で異なる形状をなす。表示画像１３ａ，１３ｂは、それぞれ、文字、図形又は記号等の情報を含む。表示可能領域１３Ｒ内の表示画像１３ａ，１３ｂ以外の領域では光を通さない非透過状態にある。
制御部５０は、図６に示すように、表示可能領域１３Ｒ内で２つの表示画像１３ａ，１３ｂを表示する。２つの表示画像１３ａ，１３ｂは、互いに離れた位置で異なる形状をなす。表示画像１３ａ，１３ｂは、それぞれ、文字、図形又は記号等の情報を含む。表示可能領域１３Ｒ内の表示画像１３ａ，１３ｂ以外の領域では光を通さない非透過状態にある。
【0031】
制御部５０は、表示可能領域１３Ｒに表示画像１３ａ，１３ｂを表示しつつ、図７及び図８に示すように、複数の光源１９のうち表示画像１３ａに対応する複数の選択光源１９ａを点灯させ、複数の光源１９のうち表示画像１３ｂに対応する複数の選択光源１９ｂを点灯させる。選択光源１９ａ，１９ｂ以外の各光源１９は消灯された状態にある。複数の選択光源１９ａが点灯されると、表示可能領域１３Ｒ内の表示画像１３ａを含むように複数の照明範囲１９ｃが形成されている。また、複数の選択光源１９ｂが点灯されると、表示可能領域１３Ｒ内の表示画像１３ｂを含むように複数の照明範囲１９ｃが形成されている。
【0032】
表示装置１０がローカルディミング機能を有する構成では、光源１９の位置に関わらず、各光源１９に対応する照明範囲１９ｃの大きさ、サイズ及び照度が互いに同一であることが望ましい。この点、配光レンズ２０は、後述するように、各光源１９に対応する照明範囲１９ｃの大きさ、面積及び照度を均一化するように作用する。
【0033】
次に、本実施形態の作用効果について、比較例と比較しつつ説明する。
比較例では、図９に示すように、表示装置１１０は、複数の光源１１９と、コリメートレンズ１１７と、配光レンズ１２０と、表示部１１３と、を備える。配光レンズ１２０以外の光源１１９、コリメートレンズ１１７及び表示部１１３は、それぞれ、本実施形態の光源１９、コリメートレンズ１７及び表示部１３と同様の構成である。この比較例に係る配光レンズ１２０は、レンチキュラレンズなど（配光制御機能レンズ、シリンドリカルレンズの集合レンズ体）からなり、本実施形態の配光レンズ２０と異なり階段状となっておらず、Ｘ方向及びＹ方向に沿う平板状をなす。
比較例では、図９に示すように、表示装置１１０は、複数の光源１１９と、コリメートレンズ１１７と、配光レンズ１２０と、表示部１１３と、を備える。配光レンズ１２０以外の光源１１９、コリメートレンズ１１７及び表示部１１３は、それぞれ、本実施形態の光源１９、コリメートレンズ１７及び表示部１３と同様の構成である。この比較例に係る配光レンズ１２０は、レンチキュラレンズなど（配光制御機能レンズ、シリンドリカルレンズの集合レンズ体）からなり、本実施形態の配光レンズ２０と異なり階段状となっておらず、Ｘ方向及びＹ方向に沿う平板状をなす。
【0034】
この比較例では、表示部１１３がＹ方向に傾斜しているため、表示部１１３のＹ方向の一端側（図９の上端部）の照射範囲Ｅ１は、表示部１１３のＹ方向の他端側（図９の下端部）の照射範囲Ｅ２に比べて、配光レンズ１２０に近い位置となる。このため、照射範囲Ｅ１，Ｅ２は、配光レンズ１２０を構成するそれぞれ異なる１つの単レンズごとに対応して設けられるものの、照射範囲Ｅ１，Ｅ２間で、照射範囲Ｅ１，Ｅ２のサイズ、形状及び照度が異なる。この比較例では、照射範囲Ｅ１は、照射範囲Ｅ２よりも面積が大きく、照射範囲Ｅ２よりも照度が低くなる。例えば、この比較例では、図１０に示すように、３つのエリアＦ１，Ｆ２，Ｆ３で、それぞれ４つの光源１１９を点灯させた場合でも、図１１に示すように、配光レンズ１２０との距離に応じて、各エリアＦ１，Ｆ２，Ｆ３に対応する照明範囲Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３及びそれらの照度が異なる。照射範囲の面積が大きくなると、隣り合う光源の照射範囲同士が重なり、中間像の均斉度が低下するおそれがある。また、照射範囲が伸びてしまうことによる像品位の低下と、表示像がくっきりしなくなるコントラストの低下を招くおそれがある。また、照明範囲の形状が矩形や円形に近い左右もしくは上下対称の照明形状から、台形などの非対称に近づいてしまう。これにより、中間像面に表示するコンテンツに対しての部分点灯における照明が扱いづらくなり、点灯数の効率が悪くなるなどにより消費電力やコントラスト、均斉度の悪化等につながる。
なお、図９に示されるそれぞれの照射範囲は、照射範囲の一部である。図示される照射範囲以外にも、照射範囲は存在する。加えて、配光レンズ１２０から出射される光の一部は、表示部１１３に到達しない場合があってもよい。また、図９では、配光レンズ１２０から出射される光が、表示部１１３の手前側で結像する構成が示されている。しかし、この光は表示部１１３の奥側で結像してもよい。
なお、図９に示されるそれぞれの照射範囲は、照射範囲の一部である。図示される照射範囲以外にも、照射範囲は存在する。加えて、配光レンズ１２０から出射される光の一部は、表示部１１３に到達しない場合があってもよい。また、図９では、配光レンズ１２０から出射される光が、表示部１１３の手前側で結像する構成が示されている。しかし、この光は表示部１１３の奥側で結像してもよい。
【0035】
この比較例では、表示部１１３がＹ方向に傾斜している場合について説明したが、この比較例に限らず、表示部１１３がＹ方向に傾斜せずにＹ方向に沿う向きで設けられる場合でも、従来、中間像上の照明範囲のサイズや形状を考慮した部品間距離やレンズ形状にしていないため、ＬＥＤなどの光源１つ１つを点灯させたときの照明範囲の形状が伸びていたり縮んでいたりなどの症状が発生する。それにより、ローカルディミング機能で部分点灯した際のコントラストが高くできない、均斉度が低下する、像の見栄えが悪いなどの問題が生じる。
【0036】
上記のような比較例に対して、本実施形態では、配光レンズ２０の複数のレンズ分断部２１ａ～２１ｎが表示部１３に沿うように階段状をなしているため、図７及び図８に示すように、複数の光源１９の何れの光源を点灯させても、照明範囲及びその照度が均等となる。これにより、本実施形態では、上述した比較例の課題、すなわち、中間像の均斉度の低下、コントラストの悪化、像品位の低下等を抑制することができる。
【0037】
（効果）
以上、説明した一実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）表示装置１０は、光を発する光源１９と、光源１９からの光に基づき表示像を表示する表示部１３と、光源１９からの光を平行光とするコリメートレンズ１７と、平行光を表示部１３に向けて配光する配光レンズ２０と、を備える。配光レンズ２０は、配光レンズ２０の厚さ方向の一例であるＺ方向に交わる並列方向の一例であるＹ方向に並べられ、Ｚ方向に位置が互いにずれるように階段状に配置される複数のレンズ分断部２１ａ～２１ｎを備える。複数のレンズ分断部２１ａ～２１ｎそれぞれの入射面２１Ｉは、入射する平行光に対する向きが互いに同一となるように形成されている。
この構成によれば、複数のレンズ分断部２１ａ～２１ｎを階段状に配置することにより、光源１９の位置に関わらず、表示像（例えば、中間像）への照明範囲及び／又は照度にバラツキが生じることが抑制される。これにより、表示像の表示品位を向上させることができる。また、無駄な光が少なくなり、光の効率を高めることができ、ひいては消費電力を抑制することができる。
また、各レンズ分断部２１ａ～２１ｎは、互いに同一形状で形成可能であるため、配光レンズ２０の入射面２１Ｉ及び出射面２１Ｏそれぞれの曲率の徐変の設計等が不要となり、配光レンズ２０の設計及び製造が容易である。
以上、説明した一実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）表示装置１０は、光を発する光源１９と、光源１９からの光に基づき表示像を表示する表示部１３と、光源１９からの光を平行光とするコリメートレンズ１７と、平行光を表示部１３に向けて配光する配光レンズ２０と、を備える。配光レンズ２０は、配光レンズ２０の厚さ方向の一例であるＺ方向に交わる並列方向の一例であるＹ方向に並べられ、Ｚ方向に位置が互いにずれるように階段状に配置される複数のレンズ分断部２１ａ～２１ｎを備える。複数のレンズ分断部２１ａ～２１ｎそれぞれの入射面２１Ｉは、入射する平行光に対する向きが互いに同一となるように形成されている。
この構成によれば、複数のレンズ分断部２１ａ～２１ｎを階段状に配置することにより、光源１９の位置に関わらず、表示像（例えば、中間像）への照明範囲及び／又は照度にバラツキが生じることが抑制される。これにより、表示像の表示品位を向上させることができる。また、無駄な光が少なくなり、光の効率を高めることができ、ひいては消費電力を抑制することができる。
また、各レンズ分断部２１ａ～２１ｎは、互いに同一形状で形成可能であるため、配光レンズ２０の入射面２１Ｉ及び出射面２１Ｏそれぞれの曲率の徐変の設計等が不要となり、配光レンズ２０の設計及び製造が容易である。
【0038】
（２）表示装置１０は、複数の光源１９がＹ方向にｎ個（ｎは任意の自然数である）並んで実装される実装面１６ａを有する光源基板１６を備える。複数のレンズ分断部２１ａ～２１ｎは、ｎ個と同数以上の数でＹ方向に並べられる。
この構成によれば、複数のレンズ分断部２１ａ～２１ｎの階段数が多くなり、表示像の表示品位を向上させることができる。
特に、レンズ分断部２１ａ～２１ｎの数と光源１９の数が同数であれば、レンズ面形状を光源単位で各段共通で設計できる。
この構成によれば、複数のレンズ分断部２１ａ～２１ｎの階段数が多くなり、表示像の表示品位を向上させることができる。
特に、レンズ分断部２１ａ～２１ｎの数と光源１９の数が同数であれば、レンズ面形状を光源単位で各段共通で設計できる。
【0039】
（３）ヘッドアップディスプレイ装置１００は、表示装置１０と、表示装置１０の表示部１３により表示された表示像からの表示光Ｌを被投射部材の一例であるウインドシールド２０１に導くことにより虚像Ｖを表示する光学リレーの一例である折り返しミラー３１及び凹面ミラー３２と、を備える。
この構成によれば、虚像Ｖの表示品位を向上させることができる。
この構成によれば、虚像Ｖの表示品位を向上させることができる。
【0040】
なお、本開示は以上の実施形態及び図面によって限定されるものではない。本開示の要旨を変更しない範囲で、適宜、変更（構成要素の削除も含む）を加えることが可能である。以下に、変形の一例を説明する。
【0041】
（変形例）
上記実施形態においては、レンズ分断部２１ａ～２１ｎの個数は、Ｙ方向に並ぶ光源１９の個数と同数に設定されていたが、これに限らず、Ｙ方向に並ぶ光源１９の個数よりも多い数に設定されてもよい。例えば、図１２に示すように、レンズ分断部２１ａ～２１ｎの個数は、Ｙ方向に並ぶ光源１９の個数（例えば、７個）よりも多い数、本例では、１３個である。さらに、レンズ分断部２１ａ～２１ｎの個数は、Ｙ方向に並ぶ光源１９の個数よりも少ない数に設定されてもよい。
上記実施形態においては、レンズ分断部２１ａ～２１ｎの個数は、Ｙ方向に並ぶ光源１９の個数と同数に設定されていたが、これに限らず、Ｙ方向に並ぶ光源１９の個数よりも多い数に設定されてもよい。例えば、図１２に示すように、レンズ分断部２１ａ～２１ｎの個数は、Ｙ方向に並ぶ光源１９の個数（例えば、７個）よりも多い数、本例では、１３個である。さらに、レンズ分断部２１ａ～２１ｎの個数は、Ｙ方向に並ぶ光源１９の個数よりも少ない数に設定されてもよい。
【0042】
上記実施形態においては、各レンズ分断部２１ａ～２１ｎは、Ｙ方向に傾斜する傾斜方向Ｗに沿って並ぶ階段状をなし、かつＸ方向に沿って延びる直方体をなしていた。これに加えて、例えば、図１３に示すように、Ｘ方向に対して傾斜した傾斜方向Ｈに沿って並ぶ階段状をなしていてもよい。この場合、各レンズ分断部２１ａ～２１ｎは、傾斜方向Ｈに並ぶ階段状をなす再分断部２５ａ～２５ｎを備える。この構成は、表示部１３が傾斜方向Ｗ及び傾斜方向Ｈの２方向に傾いている場合に好適である。再分断部２５ａ～２５ｎの数は、Ｘ方向に並ぶ光源１９の個数と同数以上に設定されてもよいし、Ｘ方向に並ぶ光源１９の個数と同数未満に設定されてもよい。各レンズ分断部２１ａ～２１ｎの出射面及び出射面には、それぞれ、複数、例えば、３つのシリンドリカルレンズ部を有する。
この変形例では、配光レンズ２０は、Ｘ方向及びＹ方向の両方向に階段状をなしていたが、Ｙ方向に階段状でなく、Ｙ方向に沿って延びる直方体をなしていてもよい。
この変形例では、配光レンズ２０は、Ｘ方向及びＹ方向の両方向に階段状をなしていたが、Ｙ方向に階段状でなく、Ｙ方向に沿って延びる直方体をなしていてもよい。
【0043】
上記実施形態においては、表示装置１０は、ローカルディミング機能を有していたが、ローカルディミング機能は省略されてもよい。この場合、制御部５０は、中間像を表示する際に、複数の光源１９の全てを点灯する。
【0044】
上記実施形態においては、表示部１３は、中間像を生成する液晶パネルであったが、これに限らず、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）を用いたレーザー光走査方式であってもよいし、ＤＭＤ（Digital Micro mirror Device）を用いた方式であってもよい。この場合でも、上記実施形態と同様に、光源１９と表示部１３の間に、コリメートレンズ１７及び配光レンズ２０が設けられることにより、中間像の表示品位を向上させることができる。
【0045】
上記実施形態においては、レンズ分断部２１ａ～２１ｎの入射面２１Ｉ及び出射面２１Ｏは、両凸状のシリンドリカルレンズ部が形成されていたが、これに限らず、入射面２１Ｉ及び出射面２１Ｏの少なくとも何れかは、凹状又は平面状に形成されていてもよい。
上記実施形態においては、複数のレンズ分断部２１ａ～２１ｎは、互いに同じ形状をなしていたが、これに限らず、互いに異なる形状をなしていてもよい。
上記実施形態においては、表示装置１０は、１枚の階段状の配光レンズ２０を備えていたが、階段状の配光レンズ２０は複数枚設けられていてもよい。
上記実施形態においては、階段状に並ぶレンズ分断部２１ａ～２１ｎの端面２０Ｔ，２０Ｇ（図３及び図４参照）は、Ｘ方向及びＺ方向に延びる平面状をなしていたが、これに限らず、端面２０Ｔ，２０Ｇの角部は、迷光緩和のためにＲ面又はＣ面であってもよく、テーパー形状を有してもよい。
上記実施形態においては、複数のレンズ分断部２１ａ～２１ｎは、互いに同じ形状をなしていたが、これに限らず、互いに異なる形状をなしていてもよい。
上記実施形態においては、表示装置１０は、１枚の階段状の配光レンズ２０を備えていたが、階段状の配光レンズ２０は複数枚設けられていてもよい。
上記実施形態においては、階段状に並ぶレンズ分断部２１ａ～２１ｎの端面２０Ｔ，２０Ｇ（図３及び図４参照）は、Ｘ方向及びＺ方向に延びる平面状をなしていたが、これに限らず、端面２０Ｔ，２０Ｇの角部は、迷光緩和のためにＲ面又はＣ面であってもよく、テーパー形状を有してもよい。
【0046】
上記実施形態では、ヘッドアップディスプレイ装置１００は車両２００に搭載されていたが、車両２００に限らず、飛行機、船等のその他の乗り物に搭載されてもよい。表示光Ｌが投射される被投射部材はウインドシールド２０１に限らず、専用のコンバイナであってもよい。
【0047】
上記実施形態においては、折り返しミラー３１及び凹面ミラー３２の少なくとも何れかが省略されてもよい。
上記実施形態においては、表示装置１０は、ヘッドアップディスプレイ装置１００に適用されていたが、これに限らず、直視型の表示装置であってもよい。
上記実施形態においては、各レンズ分断部２１ａ～２１ｎ間のＺ方向のズレ量は一定であったが、ズレ量は一定でなくてもよい。
上記実施形態においては、表示部１３はＹ方向に対して傾斜していたが、これに限らず、Ｙ方向に沿って設けられていてもよい。
上記実施形態においては、表示装置１０は、ヘッドアップディスプレイ装置１００に適用されていたが、これに限らず、直視型の表示装置であってもよい。
上記実施形態においては、各レンズ分断部２１ａ～２１ｎ間のＺ方向のズレ量は一定であったが、ズレ量は一定でなくてもよい。
上記実施形態においては、表示部１３はＹ方向に対して傾斜していたが、これに限らず、Ｙ方向に沿って設けられていてもよい。
【0048】
上記実施形態には、例えば、以下の付記１に記載の技術的思想が開示されている。なお、付記１は、本発明を何ら限定的に解釈するものではない。
（付記１）
平行光を表示部に向けて配光する配光レンズであって、
前記配光レンズは、前記配光レンズの厚さ方向に交わる並列方向に並べられ、前記厚さ方向に位置が互いにずれるように階段状に配置される複数のレンズ分断部を備え、
前記複数のレンズ分断部それぞれの入射面は、入射する前記平行光に対する向きが互いに同一となるように形成されている、
配光レンズ。
（付記１）
平行光を表示部に向けて配光する配光レンズであって、
前記配光レンズは、前記配光レンズの厚さ方向に交わる並列方向に並べられ、前記厚さ方向に位置が互いにずれるように階段状に配置される複数のレンズ分断部を備え、
前記複数のレンズ分断部それぞれの入射面は、入射する前記平行光に対する向きが互いに同一となるように形成されている、
配光レンズ。
【符号の説明】
【0049】
１ 視認者
１０，１１０ 表示装置
１１ バックライトユニット
１３，１１３ 表示部
１３Ｒ 表示可能領域
１３ａ，１３ｂ 表示画像
１４ ケース体
１６ 光源基板
１６ａ 実装面
１７，１１７ コリメートレンズ
１７ａ 凸レンズ部
１９，１１９ 光源
１９ａ，１９ｂ 選択光源
２０，１２０ 配光レンズ
２０Ｇ，２０Ｔ 端面
２１Ｉ 入射面
２１Ｏ 出射面
２１ａ～２１ｎ レンズ分断部
２２ａ，２２ｂ 側壁部
２３ａ，２３ｂ リブ
２３ｃ 貫通孔
２４ａ，２４ｂ シリンドリカルレンズ部
２５ａ～２５ｎ 再分断部
３１ 折り返しミラー
３２ 凹面ミラー
３３ ハウジング
３３ａ 窓部
５０ 制御部
１００ ヘッドアップディスプレイ装置
２００ 車両
２０１ ウインドシールド
Ｅ１，Ｅ２ 照射範囲
Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３ エリア
Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，１９ｃ 照明範囲
Ｈ，Ｗ 傾斜方向
Ｌ 表示光
Ｖ 虚像
Ｅｂ アイボックス
Ｌａ～Ｌｎ 距離
１０，１１０ 表示装置
１１ バックライトユニット
１３，１１３ 表示部
１３Ｒ 表示可能領域
１３ａ，１３ｂ 表示画像
１４ ケース体
１６ 光源基板
１６ａ 実装面
１７，１１７ コリメートレンズ
１７ａ 凸レンズ部
１９，１１９ 光源
１９ａ，１９ｂ 選択光源
２０，１２０ 配光レンズ
２０Ｇ，２０Ｔ 端面
２１Ｉ 入射面
２１Ｏ 出射面
２１ａ～２１ｎ レンズ分断部
２２ａ，２２ｂ 側壁部
２３ａ，２３ｂ リブ
２３ｃ 貫通孔
２４ａ，２４ｂ シリンドリカルレンズ部
２５ａ～２５ｎ 再分断部
３１ 折り返しミラー
３２ 凹面ミラー
３３ ハウジング
３３ａ 窓部
５０ 制御部
１００ ヘッドアップディスプレイ装置
２００ 車両
２０１ ウインドシールド
Ｅ１，Ｅ２ 照射範囲
Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３ エリア
Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，１９ｃ 照明範囲
Ｈ，Ｗ 傾斜方向
Ｌ 表示光
Ｖ 虚像
Ｅｂ アイボックス
Ｌａ～Ｌｎ 距離
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
