特開 2024-145312 表示装置

(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】P2024145312

(43)【公開日】2024-10-15

(54)【発明の名称】表示装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 27/01 20060101AFI20241004BHJP

   G02B 27/09 20060101ALI20241004BHJP

【ＦＩ】

G02B27/01

G02B27/09

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023057601

(22)【出願日】2023-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】322003857

【氏名又は名称】パナソニックオートモーティブシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109210

【弁理士】

【氏名又は名称】新居 広守

(74)【代理人】

【識別番号】100137235

【弁理士】

【氏名又は名称】寺谷 英作

(74)【代理人】

【識別番号】100131417

【弁理士】

【氏名又は名称】道坂 伸一

(72)【発明者】

【氏名】長久 幸広

(72)【発明者】

【氏名】原 広紀

(72)【発明者】

【氏名】黒塚 章

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 信彦

【テーマコード（参考）】

2H199

【Ｆターム（参考）】

2H199DA03

2H199DA12

2H199DA16

2H199DA22

2H199DA26

2H199DA43

(57)【要約】

【課題】光の利用効率の低下を抑制することができる表示装置を提供する。
【解決手段】表示装置１は、ホログラム素子を有する導光板３０と、導光板３０に光を出射する光出射部５０とを備える。また、光出射部５０は、光を出射する光源５１と、光源５１が発した光の輪郭を整えることが可能な複数の第１レンズ５４ａを有する第１光学体５４とを備える。そして、複数の第１レンズ５４ａのそれぞれの輪郭は、ホログラム素子の形状と同様である。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ホログラム素子を有する導光板と、
前記導光板に光を出射する光出射部とを備え、
前記光出射部は、
光を出射する光源と、
前記光源が発した光の輪郭を整えることが可能な複数の第１レンズを有する第１光学体とを備え、
複数の前記第１レンズのそれぞれの輪郭は、前記ホログラム素子の形状と同様である
表示装置。

【請求項2】

複数の前記第１レンズのそれぞれは、角柱状をなしており、
前記第１光学体は、複数の前記第１レンズが一体化して構成されている
請求項１に記載の表示装置。

【請求項3】

前記第１光学体は、マイクロレンズアレイ、又は、レンチキュラーレンズである
請求項１に記載の表示装置。

【請求項4】

前記光出射部は、前記第１光学体が出射した光の輪郭を整えることが可能な複数の第２レンズを有する第２光学体を備え、
複数の前記第２レンズが表す全体の輪郭は、前記ホログラム素子の形状と同様であり、
前記第２光学体で輪郭が整えられた光は、前記ホログラム素子に入射する
請求項１に記載の表示装置。

【請求項5】

複数の前記第２レンズは、前記第２光学体の中心軸と直交する方向に沿って延びる複数の溝部であり、
複数の前記溝部が表す全体の輪郭は、矩形状をなしている
請求項４に記載の表示装置。

【請求項6】

前記ホログラム素子は、矩形状であり、
複数の前記第１レンズのそれぞれが表す輪郭は、前記ホログラム素子の形状に応じた矩形状であり、
複数の前記第２レンズが表す全体の輪郭は、前記第１光学体の形状に応じた矩形状をなしている
請求項４に記載の表示装置。

【請求項7】

前記第２光学体は、マイクロレンズアレイ、又は、レンチキュラーレンズである
請求項４に記載の表示装置。

【請求項8】

前記光源は、前記第１光学体に向けて光を出射する第１光源と、前記第１光学体とは異なる方向に向けて光を出射する第２光源とを有し、
前記光出射部は、前記第２光源が出射した光を前記第１光学体に向けて反射する第１反射体をさらに有し、
前記第１光学体の入射面には、前記第１光源が出射した光と、前記第２光源が出射した光であって前記第１反射体が反射した光とが重なり合って入射する
請求項１～７のいずれか１項に記載の表示装置。

【請求項9】

前記光源は、さらに、前記第１光学体とは異なる方向に向けて光を出射する第３光源を有し、
前記光出射部は、
前記第３光源が出射した光を前記第１光学体に向けて反射する第２反射体と、
前記第１光学体が出射した光をコリメートさせるコリメートレンズと、
前記コリメートレンズが出射した光の輪郭を整えることが可能な複数の第２レンズを有する第２光学体と、
前記第２光学体が輪郭を整えた光が入射する偏光ビームスプリッタと、
前記偏光ビームスプリッタを介した光を前記ホログラム素子へ向けて反射する画像表示素子とをさらに備える
請求項１～７のいずれか１項に記載の表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、光を出射する光源と、当該光源から出射した光を所定の角度分布の光として出射するマイクロレンズアレイと、マイクロレンズアレイからの光を集光する結像レンズと、結像レンズで集光された光によって照明され映像を生成する表示部と、表示部で生成された映像を映像光として投射する投射部と、投射部から投射された映像光を導光する導光部とを備える虚像投射装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－１８９２９３号公報

【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の虚像投射装置では、例えば投射部が導光部に入射させるための映像光の形状が、導光部の瞳入射面の形状と異なる場合、光の利用効率が低下する恐れがあるという課題がある。

【0005】

そこで、本開示は、光の利用効率の低下を抑制することができる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】

【0006】

本開示の一態様に係る表示装置は、ホログラム素子を有する導光板と、前記導光板に光を出射する光出射部とを備え、前記光出射部は、光を出射する光源と、前記光源が発した光の輪郭を整えることが可能な複数の第１レンズを有する第１光学体とを備え、複数の前記第１レンズのそれぞれの輪郭は、前記ホログラム素子の形状と同様である。

【発明の効果】

【0007】

本開示の表示装置等によれば、光の利用効率の低下を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1A】図１Ａは、実施の形態に係る表示装置が設置される車両の一例を示す模式図である。

【図1B】図１Ｂは、実施の形態に係る表示装置及び車両を右方向に沿って見た場合を示す模式図である。

【図2】図２は、実施の形態に係る表示装置を示す斜視図である。

【図3】図３は、実施の形態に係る表示装置を示す図である。

【図4】図４は、光出射部の内部構成を示す図である。

【図5】図５は、第１光学体を示す斜視図である。

【図6】図６は、第１光学体の第１レンズを示す側面図である。

【図7】図７は、第２光学体を示す斜視図である。

【図8】図８は、第２光学体を示す断面図である。

【図9】図９は、第１光源と第２光源とが並んだ配置の場合において、第１光学体から出射される光の様子を示す図である。

【図10】図１０は、第１光源が出射する光の方向と第２光源が出射する光の方向とを異ならせた配置の場合において、第１光学体から出射される光の様子を示す別の図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。

【0010】

なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

【0011】

また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。

【0012】

また、以下の実施の形態において、矩形状、略平行及び右方向等の表現を用いている。例えば、矩形状、略平行及び右方向は、完全に矩形、平行及び右方向であることを意味するだけでなく、実質的に矩形、平行及び右方向である、すなわち数％程度の誤差を含むことも意味する。また、矩形状、略平行及び右方向は、本開示による効果を奏し得る範囲において矩形、平行及び右方向という意味である。他の「状」、「略」を用いた表現がある場合についても同様である。

【0013】

（実施の形態）
＜構成＞
まず、表示装置１の構成について図１Ａ～図１０を用いて説明する。

【0014】

図１Ａは、実施の形態に係る表示装置１が設置される車両２の一例を示す模式図である。図１Ｂは、実施の形態に係る表示装置１及び車両２を右方向に沿って見た場合を示す模式図である。図２は、実施の形態に係る表示装置１を示す斜視図である。図３は、実施の形態に係る表示装置１を示す図である。図３の（ａ）は表示装置１の正面図、図３の（ｂ）は図３の（ａ）のＢ－Ｂ線における表示装置１の断面図、図３の（ｃ）は図３の（ａ）のＣ－Ｃ線における表示装置１の断面図である。図４は、光出射部５０の内部構成を示す図である。図４では、光の様子を示すため、出射する光を実線、破線、一点鎖線で示している。図５は、第１光学体５４を示す斜視図である。図６は、第１光学体５４の第１レンズ５４ａを示す側面図である。図７は、第２光学体５６を示す斜視図である。図８は、第２光学体５６を示す断面図である。図９は、第１光源１５１ａと第２光源１５１ｂとが並んだ配置の場合において、第１光学体１５４から出射される光の様子を示す図である。図１０は、第１光源５１ａが出射する光の方向と第２光源５１ｂが出射する光の方向とを異ならせた配置の場合において、第１光学体５４から出射される光の様子を示す別の図である。

【0015】

図１Ａ及び図１Ｂに示すように、表示装置１は、例えば、自動車等の車両２のダッシュボード（インストルメントパネルともいう）に配置されている。車両２のダッシュボードの上方には、フロントウインド３（フロントシールドともいう）が配置されている。表示装置１の導光板３０は、ダッシュボードとフロントウインド３との間に配置されている。導光板３０は、フロントウインド３に向けて画像光を出射することができる。導光板３０の具体的な構成については後述する。

【0016】

表示装置１は、運転者又は同乗者等であるユーザに対して、導光板３０から出射された画像光をフロントウインド３に反射させることで、運転者の目に画像光を入射させることができる。つまり、表示装置１は、光出射部５０が出射する画像光に示される画像をフロントウインド３の前方に投影させることで、画像に対応する虚像をフロントウインド３に表示させることができる。画像光は、画像を示す光であり、フロントウインド３の前方に虚像を表示させる光である。画像は、静止画像又は動画像であり、数字、文字及び図形等を示した画像である。

【0017】

図２及び図３の（ａ）に示すように、表示装置１は、導光板３０と、光出射部５０とを備える。

【0018】

導光板３０は、画像光が示す画像をユーザに表示するホログラム導光体である。導光板３０は、光透過性を有し、光出射部５０が出射した画像光に示される画像をＸ軸方向及びＹ軸方向に引き延ばして出射することができる。

【0019】

導光板３０は、矩形状をなしている。導光板３０は、図１の車両２内において、光出射部５０及びフロントウインド３と対向するように配置されている。

【0020】

図３の（ａ）、（ｂ）に示すように、導光板３０には、入射面３１ａと、出射面３１ｂとが形成されている。

【0021】

入射面３１ａは、光出射部５０の出射面と対向するように配置されている。入射面３１ａは、光出射部５０の出射面から出射された画像光が入射する。入射面３１ａは、矩形状をなした導光板３０の裏面の一部である。裏面は、導光板３０の出射面３１ｂと反対側の面である。

【0022】

出射面３１ｂは、入射面３１ａから入射した画像光であり、導光板３０の内部を伝搬した画像光をフロントウインド３に向けて出射する。出射面３１ｂは、フロントウインド３と対向し、フロントウインド３と所定距離、離れている。出射面３１ｂは、導光板３０の表面の一部である。

【0023】

図２及び図３の（ａ）に示すように、導光板３０は、光透過性を有する導光部３１と、光学素子４０とを有している。

【0024】

導光部３１には、光出射部５０と対向する入射面３１ａが形成されている。入射面３１ａは、導光部３１の裏面における一部の面である。また、導光部３１には、フロントウインド３と対向するように出射面３１ｂが形成されている。出射面３１ｂは導光部３１の表面における一部の面である。

【0025】

導光部３１は、例えば、ガラス及び樹脂材料等の光透過性を有する材料で構成されている。

【0026】

導光部３１は、光学素子４０を内包している。光学素子４０は、導光部３１の中を伝搬する光を回折して出射する光透過型のホログラム素子である。光学素子４０は、導光部３１の入射面及び出射面と略平行な姿勢で、導光部３１に内包される。光学素子４０は、光透過性を有する材料で構成されている。

【0027】

このような光学素子４０は、入射光学素子４１と、折返光学素子４２と、出射光学素子４３とを有している。入射光学素子４１は、ホログラム素子の一例である。折返光学素子４２及び出射光学素子４３もホログラム素子の一例であってもよい。

【0028】

入射光学素子４１及び折返光学素子４２は、Ｘ軸方向に沿って並んで配置されている。折返光学素子４２及び出射光学素子４３は、Ｙ軸方向に沿って並んで配置されている。また、入射光学素子４１は、Ｚ軸方向に沿って見た場合に導光板３０の入射面３１ａと重なり、かつ、導光板３０のＺ軸マイナス方向側に配置された光出射部５０の出射面と重なるように配置されている。

【0029】

入射光学素子４１は、矩形板状をなしている。入射光学素子４１には、光出射部５０の出射面から出射されたＺ軸プラス方向に沿って進む、輪郭が矩形状の画像光が入射する。入射光学素子４１は、入射した画像光を折返光学素子４２に向けて出射する。具体的には、入射光学素子４１は、光出射部５０の画像光であって、入射面３１ａから入射した画像光を偏向させた第１画像光を、折返光学素子４２に向けて出射することができる。より具体的には、入射光学素子４１は、導光板３０に入射した画像光が導光板３０内を伝搬する際に、入射光学素子４１の回折効率に応じて画像光を回折によって偏向することで、Ｘ軸プラス方向に沿って伝搬する第１画像光として出射する。入射光学素子４１で回折によって偏向された第１画像光は、折返光学素子４２に入射する。

【0030】

折返光学素子４２は、入射光学素子４１のＸ軸プラス方向側であり、入射光学素子４１の光出射側に配置され、かつ、出射光学素子４３のＹ軸プラス方向側であり、出射光学素子４３の光入射側に配置されている。

【0031】

折返光学素子４２は、Ｘ軸方向に沿って長尺な矩形板状をなしている。折返光学素子４２には、入射光学素子４１から出射された矩形状の第１画像光が入射する。折返光学素子４２は、入射光学素子４１が回折によって偏向した第１画像光をさらに回折によって偏向することで、偏向させた第２画像光を出射する。具体的には、折返光学素子４２は、入射光学素子４１を透過した第１画像光が入射（透過）するたびに、入射した第１画像光をさらに回折によって偏向させた第２画像光を出射光学素子４３に向けて出射する。より具体的には、折返光学素子４２は、折返光学素子４２に入射した第１画像光がＸ軸プラス方向に沿って導光板３０内を伝搬する際に、折返光学素子４２の回折効率に応じて第１画像光をさらに回折によって偏向する。このとき、第１画像光の画像は、折返光学素子４２によってＸ軸方向に沿って引き延ばされる。これにより、折返光学素子４２は、Ｘ軸方向に沿って引き延ばされた第２画像光をＹ軸マイナス方向に沿って出射する。折返光学素子４２で回折によって偏向された第２画像光は、出射光学素子４３に入射する。

【0032】

出射光学素子４３は、折返光学素子４２よりも、Ｙ軸マイナス方向側であり、折返光学素子４２の光入射側と対向するように配置されている。また、出射光学素子４３は、導光板３０の出射面３１ｂと重なりかつ対向するように配置されている。

【0033】

出射光学素子４３は、Ｚ軸方向に沿って見た場合に矩形状をなしている。出射光学素子４３には、折返光学素子４２から出射された矩形状の第２画像光が入射する。出射光学素子４３は、折返光学素子４２が回折によって偏向した第２画像光をさらに回折によって偏向することで、偏向させた第３画像光を導光板３０の外部へ出射する。具体的には、出射光学素子４３は、折返光学素子４２を透過した第２画像光が入射（透過）するたびに、入射した第２画像光をさらに回折によって偏向させた第３画像光を所定の出射角をもって出射する。より具体的には、出射光学素子４３は、折返光学素子４２が回折によって偏向した第２画像光がＹ軸マイナス方向に沿って導光板３０内を伝搬する際に、出射光学素子４３の回折効率に応じて第２画像光をさらに回折によって偏向する。このとき、Ｘ軸方向に沿って引き延ばされた第２画像光の画像は、出射光学素子４３によってさらに略Ｙ軸方向に沿って引き延ばされる。これにより、出射光学素子４３は、Ｘ軸方向及び略Ｙ軸方向に沿って引き延ばされた第３画像光を、所定の出射角をもって導光板３０の外部へ出射する。つまり、出射光学素子４３は、折返光学素子４２が出射した第２画像光をさらに略Ｙ軸方向に引き延ばすことで、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に拡大した第３画像光を所定の出射角をもって出射する。本実施の形態では、出射光学素子４３は、第３画像光をフロントウインド３に向けたＺ軸プラス方向に出射する。

【0034】

ここで、所定の出射角は、出射光学素子４３の出射面から出射される第３画像光の出射角であり、出射光学素子４３の出射面の法線に対して出射する光の角度である。

【0035】

また、出射光学素子４３は、第３画像光の出射角が異なるように、出射する画像光を発散させてもよい。出射光学素子４３は、入射する画像光を回折によって偏向させる際に、出射光学素子４３上の位置（部分）によって出射角を異ならせてもよい。これにより、出射光学素子４３は、出射光学素子４３が回折によって偏向した画像光のうちの一部の画像光の出射角をそれぞれ異ならせることができる。

【0036】

図１Ｂ及び図４に示すように、光出射部５０は、導光板３０に画像光（光の一例）を出射する画像生成装置である。光出射部５０は、矩形状の出射面から画像光を出射することができる。光出射部５０が矩形状の画像を示す画像光を出射することで、所定の画像が、導光板３０を介してフロントウインド３に投影される。これにより、ユーザに虚像が認識される。

【0037】

具体的には、図４に示すように、光出射部５０は、複数の光源５１と、複数の反射体５３と、複数のレンズ５２と、第１光学体５４と、コリメートレンズ５５と、第２光学体５６と、画像表示素子５９と、偏光ビームスプリッタ５８とを有する。

【0038】

複数の光源５１のそれぞれは、互いに異なる所定の波長帯域の光である光線を出射するレーザ光源である。本実施の形態では、複数の光源５１の一例として、第１光源５１ａ、第２光源５１ｂ及び第３光源５１ｃが設けられている。例えば、第１光源５１ａは、青色の光を出射することができる。第２光源５１ｂは、緑色の光を出射することができる。第３光源５１ｃは、赤色の光を出射することができる。

【0039】

本実施の形態の第３光源５１ｃは、赤色の光が第１光学体５４に短距離で入射されるように、第１光学体５４の近くに配置されている。これは、赤色の光が、緑色の光及び青色の光に比べて光の出力が小さいため、赤色の光の出力を確保するために、第３光源５１ｃが第１光学体５４の近くに配置されている。

【0040】

第１光源５１ａは、第１光学体５４に向けて光を出射する。第２光源５１ｂは、第１光学体５４とは異なる方向に向けて光を出射する。第３光源５１ｃは、第１光学体５４とは異なる方向に向けて光を出射する。つまり、第１光源５１ａが出射する光の方向と、第２光源５１ｂ及び第３光源５１ｃが出射する光の方向は異なっている。本実施の形態では、第２光源５１ｂ及び第３光源５１ｃが出射する光の方向は、同様の方向である。

【0041】

複数の光源５１のそれぞれが出射した光は、複数の光源５１のそれぞれと一対一で対応する複数のレンズ５２によって集光される。つまり、複数のレンズ５２は、複数の光源５１のそれぞれと一対一で対応するように、複数の光源５１のそれぞれが出射する光の出射方向に配置されている。複数のレンズ５２のそれぞれが集光した光は、複数の反射体５３のそれぞれに入射される。

【0042】

複数の反射体５３のそれぞれは、複数の光源５１が出射する光線上に配置され、所定の波長帯域の光線を反射させ、他の波長帯域の光線を透過させることができる。反射体５３は、例えば、波長選択性を有するダイクロイックミラーである。複数の反射体５３のそれぞれは、異なる波長選択性を有していてもよい。

【0043】

本実施の形態では、複数の反射体５３の一例として、第１反射体５３ａ、第２反射体５３ｂ及び第３反射体５３ｃが設けられている。本実施の形態では、第１光学体５４側から第３反射体５３ｃ、第２反射体５３ｂ、第１反射体５３ａ、及び、第１光源５１ａのこの順で並ぶように配置されている。

【0044】

第２反射体５３ｂは、第３光源５１ｃと対向するように配置されている。第２反射体５３ｂは、赤色の光（赤色の波長成分の光）を反射し、赤色の光以外の光を透過させる性質を有する。このため、第２反射体５３ｂは、第３光源５１ｃが発した赤色の光を第１光学体５４に向けて反射する。

【0045】

第１反射体５３ａは、第２光源５１ｂ及び第１光源５１ａと対向するように配置されている。具体的には、第１反射体５３ａは、第１反射体５３ａの一方面が第２光源５１ｂと対向し、第１反射体５３ａの他方面が第１光源５１ａと対向するように配置されている。

【0046】

第１反射体５３ａは、緑色の光（緑色の波長成分の光）を反射する性質を有する。このため、第１反射体５３ａは、第２光源５１ｂが発した緑色の光を第２反射体５３ｂへ向けて、つまり第１光学体５４に向かうように反射する。

【0047】

また、第１反射体５３ａは、緑色の光以外の光を透過させる性質も有する。このため、第１反射体５３ａは、第１光源５１ａが発した青色の光を透過させて、第２反射体５３ｂへ向けて出射する。

【0048】

第３反射体５３ｃは、例えば、赤色の光、緑色の光及び青色の光を透過させ、赤色の光、緑色の光及び青色の光以外の光を反射する性質を有していてもよい。このため、第３反射体５３ｃは、第３光源５１ｃ、第２光源５１ｂ及び第１光源５１ａが発した赤色の光、緑色の光、及び、青色の光等のような複数の波長帯域の光を第１光学体５４へ向けて透過させてもよい。なお、第３反射体５３ｃは、光出射部５０に設けられていなくてもよい。

【0049】

図４及び図５に示すように、第１光学体５４は、第３反射体５３ｃとコリメートレンズ５５との間に配置されている。第１光学体５４には、第３反射体５３ｃを透過した光が入射する。第１光学体５４は、入射した光の輪郭を整えて出射することが可能である。光の輪郭とは、光を仮想平面に照射した場合の光の形状を示す。本実施の形態では、第１光学体５４は、第３反射体５３ｃを透過した光の輪郭を整え、輪郭が矩形状となる光をコリメートレンズ５５へ向けて出射することができる。

【0050】

第１光学体５４は、例えば、マイクロレンズアレイ、又は、レンチキュラーレンズである。第１光学体５４は、光源５１が発した光の輪郭を整えることが可能な複数の第１レンズ５４ａを有する。具体的には、複数の第１レンズ５４ａのそれぞれは、角柱状をなしており、第１光学体５４に入射する光の方向、言い換えれば第３反射体５３ｃを透過する主たる光の方向に沿って長尺である。第１光学体５４では、マトリクス状に並べられた複数の第１レンズ５４ａが一体化して構成されている。なお、本実施の形態では、複数の第１レンズ５４ａのそれぞれは、四角柱状をなした場合を例示しているが、隙間なくマトリクス状に並べることが可能であれば、第１光学体５４に他の多角柱を用いてもよい。

【0051】

複数の第１レンズ５４ａのそれぞれの輪郭は、入射光学素子４１（ホログラム素子）の形状と同様である。本実施の形態の同様とは、第１レンズ５４ａの輪郭と入射光学素子４１の形状とが同一又は、相似していることを意味している。複数の第１レンズ５４ａのそれぞれの輪郭は、第１入射面５４ａ１又は第１出射面５４ａ２と対向して見た場合の形状である。例えば、入射光学素子４１の形状が多角形状であれば、第１レンズ５４ａが表す形状も多角形状となる。本実施の形態では、複数の第１レンズ５４ａのそれぞれの輪郭は、入射光学素子４１の形状に応じた矩形状である。

【0052】

複数の第１レンズ５４ａのそれぞれは、第１入射面５４ａ１と、第１入射面５４ａ１の反対側の面である第１出射面５４ａ２とを有する。

【0053】

第１入射面５４ａ１及び第１出射面５４ａ２の少なくとも一方は、凹状又は凸状に湾曲している。本実施の形態の図６では、第１入射面５４ａ１が凸状に湾曲し、第１出射面５４ａ２が平面である場合を例示している。なお、第１入射面５４ａ１及び第１出射面５４ａ２の一方が凹状又は凸状に湾曲し、他方が平面であってもよい。

【0054】

図４及び図５に示すように、第１入射面５４ａ１は、第３反射体５３ｃと対向している。このため、第１入射面５４ａ１には、第３反射体５３ｃを透過した光が入射する。第１出射面５４ａ２は、コリメートレンズ５５と対向している。このため、第１出射面５４ａ２は、第１入射面５４ａ１から入射した光をコリメートレンズ５５へ向けて出射する。

【0055】

複数の第１レンズ５４ａのそれぞれは、このような構成のため、第３反射体５３ｃを透過した光の輪郭を整え、輪郭が矩形状となる光を出射することができる。また、複数の第１レンズ５４ａのそれぞれは、角柱状をなしているため、出射する光を均一化したトップハット型の光（輝度ムラが抑制された光）を出射することができる。上述したように、第１光学体５４は、均一化し、かつ、輪郭が矩形状となる光を出射することができる。

【0056】

コリメートレンズ５５は、第１光学体５４と第２光学体５６との間に配置される。コリメートレンズ５５には、第１光学体５４から出射された光が入射し、入射した光をコリメートさせて、第２光学体５６へ向けて出射することができる。

【0057】

図４及び図７に示すように、第２光学体５６は、コリメートレンズ５５と偏光ビームスプリッタ５８との間に配置されている。第２光学体５６には、コリメートレンズ５５から出射された光が入射し、入射した光の輪郭を整えて出射することが可能である。本実施の形態では、第２光学体５６は、コリメートレンズ５５を透過した光の輪郭を整え、輪郭が矩形状となる光を偏光ビームスプリッタ５８へ向けて出射することができる。

【0058】

第２光学体５６は、例えば、マイクロレンズアレイ、又は、レンチキュラーレンズである。第２光学体５６は、第１光学体５４が出射した光の輪郭をさらに整えることが可能な複数の第２レンズ５６ａを有する。具体的には、複数の第２レンズ５６ａは、第２光学体５６の中心軸Ｏと直交する方向に沿って延びる複数の溝部である。なお、複数の溝部のそれぞれが延びる方向は、例えば縦方向又は横方向のいずれであってもよい。

【0059】

複数の第２レンズ５６ａが表す全体の輪郭は、入射光学素子４１の形状と同様である。本実施の形態の同様とは、第２レンズ５６ａが表す全体の輪郭と入射光学素子４１の形状とが同一又は、相似していることを意味している。第２光学体５６が表す輪郭（形）は、中心軸Ｏに沿って見た形状であり、入射光学素子４１の形状と同様となっている。例えば、入射光学素子４１の形状が多角形状であれば、複数の第２レンズ５６ａが表す全体の輪郭も多角形状となる。本実施の形態では、複数の第２レンズ５６ａが表す全体の輪郭は、入射光学素子４１の形状に応じた矩形状である。

【0060】

第２光学体５６は、第２入射面５６ａ１と、第２入射面５６ａ１の反対側の面である第２出射面５６ａ２とを有する。

【0061】

第２入射面５６ａ１及び第２出射面５６ａ２の少なくとも一方には、複数の第２レンズ５６ａが形成されている。本実施の形態の図８では、第２入射面５６ａ１及び第２出射面５６ａ２の一部に複数の第２レンズ５６ａが形成されている。また、第２入射面５６ａ１に形成された複数の第２レンズ５６ａのそれぞれが延びる方向と、第２出射面５６ａ２に形成された複数の第２レンズ５６ａのそれぞれが延びる方向とは直交していてもよい。

【0062】

図４及び図７に示すように、第２入射面５６ａ１は、コリメートレンズ５５と対向している。このため、第２入射面５６ａ１には、コリメートレンズ５５から出射された光が入射する。第２出射面５６ａ２は、偏光ビームスプリッタ５８と対向している。このため、第２出射面５６ａ２は、第２入射面５６ａ１から入射した光を、フィールドレンズ５７ａを介して偏光ビームスプリッタ５８へ向けて出射する。フィールドレンズ５７ａは、第２光学体５６が出射した光を集光して偏光ビームスプリッタ５８へ出射する。

【0063】

第２光学体５６は、このような構成のため、図４に示すように、コリメートレンズ５５を透過した光の輪郭を整え、輪郭が矩形状となる光を偏光ビームスプリッタ５８側へ向けて出射することができる。

【0064】

偏光ビームスプリッタ５８には、第２光学体５６が輪郭を整えた光が入射する。偏光ビームスプリッタ５８は、第２光学体５６が出射した光を画像表示素子５９へ向けて反射させ、画像表示素子５９へ入射させる。具体的には、画像表示素子５９は、例えば、ＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ）等の液晶表示素子であり、偏光ビームスプリッタ５８から複数の波長帯域の光が照射される。そして、画像表示素子５９は、照射された光を画像光として、偏光ビームスプリッタ５８及び投射レンズ５７ｂを介して入射光学素子４１へ向けて出射する。

【0065】

投射レンズ５７ｂは、画像表示素子５９が出射した画像光であって偏光ビームスプリッタ５８を介した画像光を集光して、導光板３０の入射面に出射させる。導光板３０の入射面に入射した画像光は、瞳面となる入射光学素子４１に入射される。こうして、入射光学素子４１の形状と同様の形状となるように、第１光学体５４及び第２光学体５６で輪郭が整えられた光は、入射光学素子４１に画像光として入射することとなる。

【0066】

＜作用効果＞
このような、本実施の形態における表示装置１の作用効果について説明する。

【0067】

上述したように、本実施の形態の表示装置１は、ホログラム素子（入射光学素子４１）を有する導光板３０と、導光板３０に光を出射する光出射部５０とを備える。また、光出射部５０は、光を出射する光源５１と、光源５１が発した光の輪郭を整えることが可能な複数の第１レンズ５４ａを有する第１光学体５４とを備える。そして、複数の第１レンズ５４ａのそれぞれの輪郭は、ホログラム素子の形状と同様である。

【0068】

これによれば、複数の第１レンズ５４ａのそれぞれは、光源５１が発した光の輪郭を、入射光学素子４１の形状と同様に整えることができる。このため、光源５１が発した光を可能な限り利用することができる。

【0069】

したがって、表示装置１では、光の利用効率の低下を抑制することができる。

【0070】

また、本実施の形態の表示装置１において、複数の第１レンズ５４ａのそれぞれは、角柱状をなしている。そして、第１光学体５４は、複数の第１レンズ５４ａが一体化して構成されている。

【0071】

これによれば、角柱状をなした複数の第１レンズ５４ａのそれぞれは、さらに輝度を均一化させた光を出射することができる。このため、複数の第１レンズ５４ａのそれぞれが輪郭を整えかつ輝度を均一化した光を出射することができるようになる。その結果、光の利用効率の低下を抑制し、表示装置１が出射した光のムラを抑制することができる。

【0072】

また、本実施の形態の表示装置１において、第１光学体５４は、マイクロレンズアレイ、又は、レンチキュラーレンズである。

【0073】

これによれば、表示装置１における光の利用効率の低下を抑制することと、輝度ムラを抑制した光を出射することと、スペックルの発生を抑制した光を出射することとを実現することができる。

【0074】

また、本実施の形態の表示装置１において、光出射部５０は、複数の第１レンズ５４ａのそれぞれが出射した光の輪郭を整えることが可能な複数の第２レンズ５６ａを有する第２光学体５６を備える。また、複数の第２レンズ５６ａが表す全体の輪郭は、ホログラム素子の形状と同様である。そして、第２光学体５６で輪郭が整えられた光は、ホログラム素子に入射する。

【0075】

これによれば、第２光学体５６は、光源５１が発した光の輪郭を、入射光学素子４１の形状と同様に整えることができる。このため、光源５１が発した光をより可能な限り利用することができる。

【0076】

したがって、表示装置１では、光の利用効率の低下をより抑制することができる。

【0077】

また、本実施の形態の表示装置１において、複数の第２レンズ５６ａは、第２光学体５６の中心軸Ｏと直交する方向に沿って延びる複数の溝部である。そして、複数の溝部が表す全体の輪郭は、矩形状をなしている。

【0078】

これによれば、第２光学体５６から出射された光において、さらにスペックル（輝度ムラ）の発生を抑制することができる。このため、第２光学体５６全体が輪郭を整えかつスペックルの発生を抑制した光を出射することができる。その結果、光の利用効率の低下を抑制し、表示装置１が出射した光のムラを抑制することができる。

【0079】

また、本実施の形態の表示装置１において、ホログラム素子は、矩形状である。また、複数の第１レンズ５４ａのそれぞれの輪郭は、ホログラム素子の形状に応じた矩形状である。そして、複数の第２レンズ５６ａが表す全体の輪郭は、第１光学体５４の形状に応じた矩形状をなしている。

【0080】

これによれば、複数の第１レンズ５４ａのそれぞれの輪郭、及び複数の第２レンズ５６ａが表す全体の輪郭がホログラム素子と同様の形状であるため、入射光学素子４１の大きさ及び形状に応じた光を入射させることができる。このため、表示装置１では、光の利用効率の低下をより抑制することができる。

【0081】

また、本実施の形態の表示装置１において、第２光学体５６は、マイクロレンズアレイ、又は、レンチキュラーレンズである。

【0082】

これによれば、表示装置１における光の利用効率の低下を抑制することと、輝度ムラを抑制した光を出射することと、スペックルの発生を抑制した光を出射することとを実現することができる。

【0083】

また、本実施の形態の表示装置１において、光源５１は、第１光学体５４に向けて光を出射する第１光源５１ａと、第１光学体５４とは異なる方向に向けて光を出射する第２光源５１ｂとを有する。また、光出射部５０は、第２光源５１ｂが出射した光を第１光学体５４に向けて反射する第１反射体５３ａをさらに有する。そして、第１光学体５４の入射面には、第１光源５１ａが出射した光と、第２光源５１ｂが出射した光であって第１反射体５３ａが反射した光とが重なり合って入射する。

【0084】

例えば、図９に示すように、第１光源１５１ａと第２光源１５１ｂとを、第１光学体１５４に向けて光を出射させる構成の場合、第１光学体１５４で合波されて出射した光にムラが生じないように、第１光源１５１ａが出射した光の方向と第２光源１５１ｂが出射した光の方向との角度をできるだけ小さくする必要がある。このため、第１光源１５１ａと第２光源１５１ｂとを近接させて配置することが好ましい。しかし、高出力の光源を要する場合、光源（例えばLEDパッケージ）が大型化するため、上記角度が大きくなり、第１光学体１５４で合波されて出射してコリメートレンズ１５５に入射した光にムラが生じやすくなってしまう。このため、第１光学体１５４から出射された光には、第１光源１５１ａが出射した光と第２光源１５１ｂが出射した光とで重なったハッチングの濃い部分と、２つの光が重なっていないハッチングの薄い部分とが生じてしまう。また、第１光源５１ａと第２光源５１ｂとが近接しているため、表示装置の放熱性という観点で課題が生じてしまう。

【0085】

しかしながら、本実施の形態では、図１０に示すように、第１光源５１ａが出射する光の方向と第２光源５１ｂが出射する光の方向とを異なるように配置し、第２光源５１ｂが出射した光を第１光学体５４に向けて反射する第１反射体５３ａとを用いている。このため、第１光学体５４に入射する第１光源５１ａが出射した光の方向と、第２光学体５６に入射する第２光源５１ｂが出射した光の方向との角度を可能な限り小さくすることができる。これにより、第１光源５１ａが出射した光と第２光源５１ｂが出射した光との大部分が重ね合わさって第１光学体５４に入射することができる。その結果、光を効率的に合波させることができるため、第１光学体５４からは、より輝度ムラが抑制された光を出射してコリメートレンズ５５に入射させることができる。

【0086】

また、第１光源５１ａと第２光源５１ｂとを離れた位置に配置することもできるため、表示装置１における放熱性の低下を抑制することができる。

【0087】

また、本実施の形態の表示装置１において、光源５１は、さらに、第１光学体５４とは異なる方向に向けて光を出射する第３光源５１ｃを有する。そして、光出射部５０は、第３光源５１ｃが出射した光を第１光学体５４に向けて反射する第２反射体５３ｂと、第１光学体５４が出射した光をコリメートさせるコリメートレンズ５５と、コリメートレンズ５５が出射した光の輪郭を整えることが可能な複数の第２レンズ５６ａを有する第２光学体５６と、第２光学体５６が輪郭を整えた光が入射する偏光ビームスプリッタ５８と、偏光ビームスプリッタ５８を介した光をホログラム素子へ向けて反射する画像表示素子５９とをさらに備える。

【0088】

これによれば、第１光学体５４は、光源５１が発した光の輪郭を、入射光学素子４１の形状と同様に整えることができる。このため、光源５１が発した光を可能な限り利用することができる。

【0089】

したがって、表示装置１では、光の利用効率の低下を抑制することができる。

【0090】

（その他変形例等）
以上、本開示について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、これら実施の形態等に限定されるものではない。

【0091】

例えば、実施の形態の表示装置において、第１光源が青色の光を出射し、第２光源が緑色の光を出射し、第３光源が赤色の光を出射する構成としてもよい。この場合、第３光源が第１光学体から遠く離れてしまうため、表示装置は、第３光源を２つ有していてもよい。このとき、２つの第３光源については、図１０のような配置にしてもよい。

【0092】

その他、実施の形態に対して当業者が思いつくそれぞれの種変形を施して得られる形態、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。

【0093】

（付記）
以下に、上記実施の形態に基づいて説明した表示装置の特徴を示す。

【0094】

＜技術１＞
ホログラム素子を有する導光板と、
前記導光板に光を出射する光出射部とを備え、
前記光出射部は、
光を出射する光源と、
前記光源が発した光の輪郭を整えることが可能な複数の第１レンズを有する第１光学体とを備え、
複数の前記第１レンズのそれぞれの輪郭は、前記ホログラム素子の形状と同様である
表示装置。

【0095】

＜技術２＞
複数の前記第１レンズのそれぞれは、角柱状をなしており、
前記第１光学体は、複数の前記第１レンズが一体化して構成されている
技術１に記載の表示装置。

【0096】

＜技術３＞
前記第１光学体は、マイクロレンズアレイ、又は、レンチキュラーレンズである
技術１に記載の表示装置。

【0097】

＜技術４＞
前記光出射部は、前記第１光学体が出射した光の輪郭を整えることが可能な複数の第２レンズを有する第２光学体を備え、
複数の前記第２レンズが表す全体の輪郭は、前記ホログラム素子の形状と同様であり、
前記第２光学体で輪郭が整えられた光は、前記ホログラム素子に入射する
技術１又は２に記載の表示装置。

【0098】

＜技術５＞
複数の前記第２レンズは、前記第２光学体の中心軸と直交する方向に沿って延びる複数の溝部であり、
複数の前記溝部が表す全体の輪郭は、矩形状をなしている
技術４に記載の表示装置。

【0099】

＜技術６＞
前記ホログラム素子は、矩形状であり、
複数の前記第１レンズのそれぞれの輪郭は、前記ホログラム素子の形状に応じた矩形状であり、
複数の前記第２レンズが表す全体の輪郭は、前記第１光学体の形状に応じた矩形状をなしている
技術４又は５に記載の表示装置。

【0100】

＜技術７＞
前記第２光学体は、マイクロレンズアレイ、又は、レンチキュラーレンズである
技術４～６のいずれか１項に記載の表示装置。

【0101】

＜技術８＞
前記光源は、前記第１光学体に向けて光を出射する第１光源と、前記第１光学体とは異なる方向に向けて光を出射する第２光源とを有し、
前記光出射部は、前記第２光源が出射した光を前記第１光学体に向けて反射する第１反射体をさらに有し、
前記第１光学体の入射面には、前記第１光源が出射した光と、前記第２光源が出射した光であって前記第１反射体が反射した光とが重なり合って入射する
技術１～７のいずれか１項に記載の表示装置。

【0102】

＜技術９＞
前記光源は、さらに、前記第１光学体とは異なる方向に向けて光を出射する第３光源を有し、
前記光出射部は、
前記第３光源が出射した光を前記第１光学体に向けて反射する第２反射体と、
前記第１光学体が出射した光をコリメートさせるコリメートレンズと、
前記コリメートレンズが出射した光の輪郭を整えることが可能な複数の第２レンズを有する第２光学体と、
前記第２光学体が輪郭を整えた光が入射する偏光ビームスプリッタと、
前記偏光ビームスプリッタを介した光を前記ホログラム素子へ向けて反射する画像表示素子とをさらに備える
技術１～８のいずれか１項に記載の表示装置。

【産業上の利用可能性】

【0103】

本開示は、車両のヘッドアップディスプレイ装置等の表示装置に利用可能である。

【符号の説明】

【0104】

１ 表示装置
３０ 導光板
４０ 光学素子（ホログラム素子）
４１ 入射光学素子（ホログラム素子）
５０ 光出射部
５１ 光源
５１ａ 第１光源
５１ｂ 第２光源
５１ｃ 第３光源
５３ａ 第１反射体
５３ｂ 第２反射体
５４ 第１光学体
５４ａ 第１レンズ
５５ コリメートレンズ
５６ 第２光学体
５６ａ 第２レンズ
５８ 偏光ビームスプリッタ
５９ 画像表示素子

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】