特開 2024-27924 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】P2024027924

(43)【公開日】2024-03-01

(54)【発明の名称】表示装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 27/01 20060101AFI20240222BHJP

   G09G 5/00 20060101ALI20240222BHJP

   G09G 3/20 20060101ALI20240222BHJP

   G02B 5/32 20060101ALI20240222BHJP

   G02B 5/10 20060101ALI20240222BHJP

   B60K 35/23 20240101ALI20240222BHJP

【ＦＩ】

G02B27/01

G09G5/00 510A

G09G3/20 680B

G02B5/32

G02B5/10

B60K35/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022131124

(22)【出願日】2022-08-19

(71)【出願人】

【識別番号】502356528

【氏名又は名称】株式会社ジャパンディスプレイ

(74)【代理人】

【識別番号】110001737

【氏名又は名称】弁理士法人スズエ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】前出 優次

(72)【発明者】

【氏名】高橋 泰啓

【テーマコード（参考）】

2H042

2H199

2H249

3D344

5C080

5C182

【Ｆターム（参考）】

2H042DD05

2H042DE00

2H199DA03

2H199DA15

2H199DA26

2H199DA46

2H249CA01

2H249CA05

2H249CA09

2H249CA22

3D344AA19

3D344AB01

3D344AC25

5C080AA06

5C080AA07

5C080BB05

5C080DD03

5C080JJ01

5C080JJ06

5C080KK20

5C182AA02

5C182AA04

5C182AA05

5C182AB25

5C182AB31

5C182AC03

5C182CA01

(57)【要約】

【課題】 光の利用効率を向上することが可能な表示装置を提供する。
【解決手段】 表示装置は、照明光を出射する照明装置と、前記照明光を変調して映像光を出射する、表示パネルと、前記表示パネルから出射された前記映像光を反射する、ホログラフィック光学素子と、前記ホログラフィック光学素子により反射された前記映像光を反射する、凹面鏡と、を備え、前記凹面鏡で反射した前記映像光が、投影部材に入射することにより、虚像が投影され、前記ホログラフィック光学素子は、特定入射角で入射した光をブラッグ反射面で反射し、特定入射角とは異なる入射角で入射した光を透過する、表示装置。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

照明光を出射する照明装置と、
前記照明光を変調して映像光を出射する、表示パネルと、
前記表示パネルから出射された前記映像光を反射する、ホログラフィック光学素子と、
前記ホログラフィック光学素子により反射された前記映像光を反射する、凹面鏡と、
を備え、
前記凹面鏡で反射した前記映像光が、投影部材に入射することにより、虚像が投影され、
前記ホログラフィック光学素子は、特定入射角で入射した光をブラッグ反射面で反射し、特定入射角とは異なる入射角で入射した光を透過する、表示装置。

【請求項2】

前記表示パネルの第１の領域から出射する第１映像光と、前記ホログラフィック光学素子の平面と前記ブラッグ反射面とがなす角を第１角とし、
前記表示パネルの第２の領域から出射する第２映像光と、前記ホログラフィック光学素子の平面と前記ブラッグ反射面とがなす角を第２角とし、
前記表示パネルの第３の領域から出射する第３映像光と、前記ホログラフィック光学素子の平面と前記ブラッグ反射面とがなす角を第３角とし、
前記表示パネルの前記第１の領域、前記第２の領域、及び前記第３の領域は、それぞれ、前記虚像の上方の領域、中央の領域、下方の領域に対応する領域であり、
前記第１角、前記第２角、及び第３角は等しい、請求項１に記載の表示装置。

【請求項3】

前記表示パネルの第１の領域から出射する第１映像光と、前記ホログラフィック光学素子の平面と前記ブラッグ反射面とがなす角を第１角とし、
前記表示パネルの第２の領域から出射する第２映像光と、前記ホログラフィック光学素子の平面と前記ブラッグ反射面とがなす角を第２角とし、
前記表示パネルの第３の領域から出射する第３映像光と、前記ホログラフィック光学素子の平面と前記ブラッグ反射面とがなす角を第３角とし、
前記表示パネルの前記第１の領域、前記第２の領域、及び前記第３の領域は、それぞれ、前記虚像の上方の領域、中央の領域、下方の領域に対応する領域であり、
前記第１角、前記第２角、及び第３角は、この順に角度が大きい、請求項１に記載の表示装置。

【請求項4】

前記投影部材は、車両に設けられたフロントガラスであり、
前記凹面鏡により反射された前記映像光は、前記フロントガラスに入射し、
前記映像光が投影されることにより、前記フロントガラスを介してユーザが前記虚像を視認する、請求項１に記載の表示装置。

【請求項5】

前記フロントガラス及び前記ユーザとの間に設けられる、請求項４に記載の表示装置。

【請求項6】

前記表示装置及び前記ユーザとの間に、前記フロントガラスが設けられる、請求項４に記載の表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ホログラムを用いた虚像観察光学系が開発されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１１－３２６８２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本実施形態の目的は、ホログラフィック光学素子を用いた投影系の表示装置であって、光の利用効率を向上することが可能な表示装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

一実施形態に係る表示装置は、
照明光を出射する照明装置と、
前記照明光を変調して映像光を出射する、表示パネルと、
前記表示パネルから出射された前記映像光を反射する、ホログラフィック光学素子と、
前記ホログラフィック光学素子により反射された前記映像光を反射する、凹面鏡と、
を備え、
前記凹面鏡で反射した前記映像光が、投影部材に入射することにより、虚像が投影され、
前記ホログラフィック光学素子は、特定入射角で入射した光をブラッグ反射面で反射し、特定入射角とは異なる入射角で入射した光を透過する。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】図１は、実施形態の表示装置の基本構成を示す図である。

【図2】図２は、車両内に設置されたヘッドアップディスプレイを示す図である。

【図3】図３は、虚像とフロントガラスとの位置関係を示す図である。

【図4】図４は、実施形態の表示装置の一部を示す図である。

【図5】図５は、実施形態の表示装置の概略的な構成の一例を示す図である。

【図6】図６は、図５の一部を拡大した図である。

【図7】図７は、実施形態のホログラフィック光学素子を用いて形成した虚像とフロントガラスとの位置関係を示す図である。

【図8】図８は、実施形態における表示装置の構成例を示す図である。

【図9】図９は、実施形態における表示装置の構成例を示す図である。

【図10】図１０は、図９の一部を拡大した図である。

【図11】図１１は、車両内に設置された本構成例のヘッドアップディスプレイを示す図である。

【図12】図１２は、実施形態における表示装置の構成例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下に、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
以下、図面を参照しながら一実施形態に係る表示装置について詳細に説明する。

【0008】

本実施形態においては、第１方向Ｘ、第２方向Ｙ、及び、第３方向Ｚは、互いに直交しているが、９０度以外の角度で交差していてもよい。第３方向Ｚの矢印の先端に向かう方向を上又は上方と定義し、第３方向Ｚの矢印の先端に向かう方向とは反対側の方向を下又は下方と定義する。なお第１方向Ｘ、第２方向Ｙ、及び、第３方向Ｚを、それぞれ、Ｘ方向、Ｙ方向、及び、Ｚ方向と呼ぶこともある。

【0009】

また、「第１部材の上方の第２部材」及び「第１部材の下方の第２部材」とした場合、第２部材は、第１部材に接していてもよく、又は第１部材から離れて位置していてもよい。後者の場合、第１部材と第２部材との間に、第３の部材が介在していてもよい。一方、「第１部材の上の第２部材」及び「第１部材の下の第２部材」とした場合、第２部材は第１部材に接している。

【0010】

また、第３方向Ｚの矢印の先端側に表示装置を観察する観察位置があるものとし、この観察位置から、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙで規定されるＸ－Ｙ平面に向かって見ることを平面視という。第１方向Ｘ及び第３方向Ｚによって規定されるＸ－Ｚ平面、あるいは第２方向Ｙ及び第３方向Ｚによって規定されるＹ－Ｚ平面における表示装置の断面を見ることを断面視という。

【0011】

［実施形態］
図１は、実施形態の表示装置の基本構成を示す図である。当該表示装置は、主に車両のフロントガラスＷＳＤに画像を投影させるための表示装置、すなわち車載用表示装置である。さらに具体的には、実施形態の表示装置は、例えば、車載用ヘッドアップディスプレイ（Ｈｅａｄ Ｕｐ Ｄｉｓｐｌａｙ：ＨＵＤ）である。

【0012】

図１に示すヘッドアップディスプレイＨＵＤは、照明装置ＩＬＤと、表示パネルＰＮＬと、凹面鏡ＣＭＲと、を備えている。照明装置ＩＬＤは、複数の光源素子を備え、表示パネルＰＮＬを照明する。照明装置ＩＬＤから出射される光を照明光ＩＬＬとする。照明光ＩＬＬは表示パネルＰＮＬに出射される。表示パネルＰＮＬは、第３方向Ｚに対して、角度α１で傾いているものとする。照明装置ＩＬＤも同様に傾いている。よって、照明装置ＩＬＤ及び表示パネルＰＮＬは、平行に配置されている。

【0013】

本実施形態の表示パネルＰＮＬは、透過型の液晶表示パネルである。表示パネルＰＮＬから出射される光を映像光ＩＭＬとする。表示パネルＰＮＬは、照明装置ＩＬＤからの照明光ＩＬＬを変調して映像光ＩＭＬを出射する光学変調素子である。ただし、表示パネルＰＮＬは透過型に限定されず、反射型の液晶表示パネルであってもよい。

【0014】

あるいは、表示パネルＰＮＬは、有機エレクトロルミネセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ：ＥＬ）を用いた表示装置、いわゆるＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ）表示装置であってもよい。さらにあるいは、マイクロＬＥＤ、ミニＬＥＤなどの自発光型の発光素子を備えた表示パネルであってもよい。

【0015】

なお上述のように、ヘッドアップディスプレイＨＵＤにより車両用フロントガラスＷＳＤに画像を投影させる場合には、図２に示すように、車両ＶＣＬ内にヘッドアップディスプレイＨＵＤを設置する必要がある。

【0016】

図２は、車両内に設置されたヘッドアップディスプレイを示す図である。ヘッドアップディスプレイＨＵＤは、車両ＶＣＬのインストルメントパネルＩＮＰに搭載されている。詳細は後述するが、ヘッドアップディスプレイＨＵＤは、車両ＶＣＬのフロントガラスＷＳＤ（ウィンドスクリーンともいう）に虚像ＶＴＩを投影する。なお、図２において、ヘッドアップディスプレイＨＵＤはハンドルＷＨＬのある運転席の前方に設置されている。ただし、ヘッドアップディスプレイＨＵＤの設置位置はこれに限定されない。

【0017】

表示パネルＰＮＬが透過型の表示パネルの場合は、照明装置ＩＬＤは、表示パネルＰＮＬの背面側に配置される。詳細は後述するが、照明装置ＩＬＤは、レーザバックライトが好適である。一方、表示パネルＰＮＬが反射型の表示パネルの場合は、表示パネルＰＮＬは、照明装置ＩＬＤからの照明光ＩＬＬを選択的に反射して画像を表示する。この場合は、照明装置ＩＬＤは、表示パネルＰＮＬの前面側に配置される。すなわち、照明装置ＩＬＤは、バックライトではなく、フロントライトとなる。

【0018】

図１に戻り、凹面鏡ＣＭＲは、表示パネルＰＮＬから出射された映像光ＩＭＬ（後述する映像光ＩＭＬ１、ＩＭＬ２、及びＩＭＬ３を含む）を、フロントガラスＷＳＤに向けて反射させる部材である。

【0019】

ヘッドアップディスプレイＨＵＤから出射した映像光ＩＭＬは、車両のフロントガラスＷＳＤに投影される。ヘッドアップディスプレイＨＵＤを使用するユーザＤＲＶは、フロントガラスＷＳＤの前方に虚像ＶＴＩを視認することができる。なお図１に示す例においては、映像光ＩＭＬが投影される投影部材としてフロントガラスＷＳＤを挙げたが、これに限定されない。フロントガラスＷＳＤに代えて、コンバイナ等の他の部材を用いてもよい。

【0020】

図１に示す表示パネルＰＮＬは、第３方向Ｚに対して、角度α１で傾いているものとする。角度α１が小さいと、虚像ＶＴＩは、概略第３方向Ｚに沿って固定される。このような虚像ＶＴＩは、フロントガラスＷＳＤを通して視認される背景と比べて、奥行感が小さいという問題がある。

【0021】

例えば、虚像ＶＴＩが車両のための経路誘導サービス等の画像である場合、ユーザＤＲＶは、水平方向（Ｘ－Ｙ平面が広がる方向）に広がる背景に対して、概略第３方向Ｚに固定された虚像ＶＴＩを基に、奥行の情報を認識する必要がある。そのため、背景に対して虚像ＶＴＩは自然な奥行感が得られない。虚像ＶＴＩがより自然な奥行感を得るには、虚像ＶＴＩを実際の背景に適合した位置に表示することが必要である。

【0022】

図３は、角度α１が小さい場合の、虚像ＶＴＩとフロントガラスとの位置関係を示す図である。図３に示される虚像ＶＴＩは、左折の指示を示す矢印である。しかしながら、虚像ＶＴＩと背景の奥行感が合っていないため、虚像ＶＴＩは自然な奥行感が得られていない。上述のように、虚像ＶＴＩがより自然な奥行感を得るには、虚像ＶＴＩを実際の背景に適合した位置に表示することが必要である。

【0023】

上記の問題を解消するには、例えば、表示パネルＰＮＬを第３方向Ｚに対して傾ければよい。すなわち、角度α１より大きな角度となるように、表示パネルＰＮＬを配置すればよい。

【0024】

図４は、実施形態の表示装置の一部を示す図である。図４に示すヘッドアップディスプレイＨＵＤでは、照明装置ＩＬＤを省略している。図４に示すヘッドアップディスプレイＨＵＤの表示パネルＰＮＬは、図１と比較して、第３方向Ｚに対して、角度α１より大きい角度α２だけ傾いている（α２＞α１）。

【0025】

映像光ＩＭＬ１、ＩＭＬ２、及びＩＭＬ３は、それぞれ、虚像ＶＴＩの上方の領域、中央の領域、及び下方の領域に対応する、表示パネルＰＮＬの領域から出射される映像光である。図４において、表示パネルＰＮＬの下方の領域、中央の領域、及び上方の領域から出射した映像光は、虚像ＶＴＩの上方の領域、中央の領域、及び下方の領域の映像光となる。虚像ＶＴＩの上方の領域、中央の領域、及び下方の領域に対応する、表示パネルＰＮＬの領域を、本実施形態では、第１の領域、第２の領域、及び第３の領域とも呼ぶ。図４において、第１の領域、第２の領域、及び第３の領域は、表示パネルＰＮＬの下方の領域、中央の領域、及び上方の領域となる。

【0026】

表示パネルＰＮＬの下方の領域から出射し、凹面鏡ＣＭＲに達する映像光をＩＭＬ１ｂ、凹面鏡ＣＭＲで反射し、フロントガラスＷＳＤに達する映像光ＩＭＬ１ａとする。表示パネルＰＮＬの中央の領域から出射し、凹面鏡ＣＭＲに達する映像光をＩＭＬ２ｂ、凹面鏡ＣＭＲで反射し、フロントガラスＷＳＤに達する映像光ＩＭＬ２ａとする。表示パネルＰＮＬの上方の領域から出射し、凹面鏡ＣＭＲに達する映像光をＩＭＬ３ｂ、凹面鏡ＣＭＲで反射し、フロントガラスＷＳＤに達する映像光ＩＭＬ３ａとする。なお映像光ＩＭＬ１、ＩＭＬ２、及びＩＭＬ３を、それぞれ、第１映像光、第２映像光、及び第３映像光ともいう。

【0027】

映像光ＩＭＬ１は、凹面鏡ＣＭＲで反射されることにより、虚像ＶＴＩの上方の領域の映像光となる。映像光ＩＭＬ２は、凹面鏡ＣＭＲで反射されることにより、虚像ＶＴＩの中央付近の領域の映像光となる。映像光ＩＭＬ３は、凹面鏡ＣＭＲで反射されることにより、虚像ＶＴＩの下方の領域の映像光となる。

【0028】

映像光ＩＭＬ１において、虚像ＶＴＩ及びフロントガラスＷＳＤまでの距離ＡＤ１は、凹面鏡ＣＭＲからフロントガラスＷＳＤまでの距離ＬＰ１に、表示パネルＰＮＬから凹面鏡ＣＭＲの距離ＦＰ１に凹面鏡ＣＭＲの拡大率ｍｇを乗じたものを、加えたものとなる。すなわち、ＡＤ１＝ＬＰ１＋（ＦＰ１×ｍｇ）（式１）が成り立つ。同様に、ＡＤ２＝ＬＰ２＋（ＦＰ２×ｍｇ）（式２）、及び、ＡＤ３＝ＬＰ３＋（ＦＰ３×ｍｇ）（式３）が成り立つ。

【0029】

距離ＡＤ１を長く、及び、距離ＡＤ３を短くすることで、虚像ＶＴＩの奥行感が増大する。角度α２を大きくすればするほど、距離ＡＤ１を長く、及び、距離ＡＤ３を短くすることが可能である。距離ＡＤ１を長くするには、距離ＦＰ１を長くすればよい。距離ＡＤ３を短くするには、距離ＦＰ３を短くすればよい。

【0030】

表示パネルＰＮＬの映像光の主光線は、表示面に対して法線方向に出射される。そのため、表示パネルＰＮＬを傾ければ傾けるほど、すなわち角度α２を大きくすればするほど、映像光ＩＭＬ１、ＩＭＬ２、及びＩＭＬ３それぞれの中で主光線の割合が小さくなってしまう。これにより、輝度低下、コントラスト低下、視野角特性悪化等の光学特性の悪化を生じる恐れがある。

【0031】

本実施形態のヘッドアップディスプレイＨＵＤでは、表示パネルＰＮＬから出射された映像光を、ホログラフィック光学素子を介して、凹面鏡ＣＭＲに出射させる。ホログラフィック光学素子は、ブラッグ反射面に対して特定入射角で入射した光を反射し、特定入射角とは異なる入射角で入射した光を透過する光学素子である。本実施形態のホログラフィック光学素子は、平面だけでなく奥行方向にも形成された体積ホログラムでもある。これを利用することにより、それぞれの映像光の主光線を反射することができる。これにより、輝度を保ったまま、距離ＡＤ１を長く、及び、距離ＡＤ３を短くすることができる。よって、虚像ＶＴＩに奥行感を持たせることが可能となる。

【0032】

図５は、実施形態の表示装置の概略的な構成の一例を示す図である。図５に示すヘッドアップディスプレイＨＵＤは、表示パネルＰＮＬと、ホログラフィック光学素子ＨＯＥと、凹面鏡ＣＭＲと、を備えている。表示パネルＰＮＬ及びホログラフィック光学素子ＨＯＥは、平行に配置されている。

【0033】

表示パネルＰＮＬから出射された映像光ＩＭＬ１ｂ、ＩＭＬ２ｂ、及びＩＭＬ３ｂは、ホログラフィック光学素子ＨＯＥで反射して、凹面鏡ＣＭＲに達する。映像光ＩＭＬ１ｂ、ＩＭＬ２ｂ、及びＩＭＬ３ｂは、それぞれ、虚像ＶＴＩの上方の領域、中央付近の領域、及び下方の領域に対応する、表示パネルＰＮＬの表示面から出射されている。

【0034】

ホログラフィック光学素子ＨＯＥは、ブラッグ反射面ＢＲに対して特定入射角で入射した光を反射し、特定入射角とは異なる入射角で入射した光を透過する。映像光ＩＭＬ１ｂ、ＩＭＬ２ｂ、及びＩＭＬｂのブラッグ反射面を、それぞれ、ブラッグ反射面ＢＲ１、ＢＲ２、及びＢＲ３とする。

【0035】

図６は、図５の一部を拡大した図である。図６では、表示パネルＰＮＬと、ホログラフィック光学素子ＨＯＥと、凹面鏡ＣＭＲのみを示している。表示パネルＰＮＬから出射し、ホログラフィック光学素子ＨＯＥに達する映像光を、映像光ＩＭＬ１ｂ１、ＩＭＬ２ｂ１、及びＩＭＬ３ｂ１とする。ホログラフィック光学素子ＨＯＥで反射され、凹面鏡ＣＭＲに達する映像光を、映像光ＩＭＬ１ｂ２、ＩＭＬ２ｂ２、及びＩＭＬ３ｂ２とする。

【0036】

映像光ＩＭＬ１ｂ１及びＩＭＬ１ｂ２が、映像光ＩＭＬ１ｂに相当する。映像光ＩＭＬ２ｂ１及びＩＭＬ２ｂ２が、映像光ＩＭＬ２ｂに相当する。映像光ＩＭＬ３ｂ１及びＩＭＬ３ｂ２が、映像光ＩＭＬ３ｂに相当する。

【0037】

映像光ＩＭＬ１ｂ１及びＩＭＬ１ｂ２の距離の和が、距離ＦＰ１に相当する。映像光ＩＭＬ２ｂ１及びＩＭＬ２ｂ２の距離の和が、距離ＦＰ２に相当する。映像光ＩＭＬ３ｂ１及びＩＭＬ３ｂ２の距離の和が、距離ＦＰ３に相当する。

【0038】

ホログラフィック光学素子ＨＯＥの平面ＨＭとブラッグ反射面ＢＲ（ＢＲ１、ＢＲ２、及びＢＲ３）とがなす角を、それぞれ、角θ１、θ２、及びθ３とする。

【0039】

表示パネルＰＮＬ及びホログラフィック光学素子ＨＯＥは、平行に配置されている。またホログラフィック光学素子ＨＯＥとして、面内均一の角度で反射するホログラフィック光学素子を用いる。これにより、角θ１、θ２、及びθ３は、等しくなる（θ１＝θ２＝θ３）。なお角θ１、θ２、及びθ３を、それぞれ、第１角、第２角、及び第３角ともいう。

【0040】

図６のように、表示パネルＰＮＬ及びホログラフィック光学素子ＨＯＥを配置することにより、距離ＦＰ１が長く、距離ＦＰ３が短くすることができる。また、映像光ＩＭＬ１ｂ１、ＩＭＬ２ｂ１、及びＩＭＬ３ｂ１は、それぞれのブラッグ反射面ＢＲ１、ＢＲ２、及びＢＲ３で反射し、映像光ＩＭＬ１ｂ２、ＩＭＬ２ｂ２、及びＩＭＬ３ｂ２として出射される。ブラッグ反射面で反射することにより、それぞれの映像光の輝度を保ったまま、凹面鏡ＣＭＲに到達することができる。

【0041】

本実施形態の照明装置ＩＬＤは、複数のレーザ光源素子を有する、レーザバックライトが好適である。レーザ光源素子は、所定の波長を主波長とする光を出射する。ホログラフィック光学素子ＨＯＥは波長選択性を有する。ホログラフィック光学素子ＨＯＥで選択的に反射する波長を、レーザ光源素子の主波長とすれば、ホログラフィック光学素子ＨＯＥに入射した光を、効率よく利用することができる。レーザ光源素子を有する照明装置ＩＬＤを用いることにより、輝度が高い虚像ＶＴＩを得ることが可能である。

【0042】

またホログラフィック光学素子ＨＯＥのホログラム面上に、ＡＲフィルムを貼ることが好ましい。ＡＲフィルムを貼ることにより、ホログラフィック光学素子ＨＯＥの表面反射を防ぐことができ、良好な光学特性を実現することが可能である。

【0043】

図７は、実施形態のホログラフィック光学素子を用いて形成した虚像とフロントガラスとの位置関係を示す図である。図５及び図６で説明した通り、距離ＦＰ１が長く、距離ＦＰ３が短くなったことにより、距離ＡＤ１が長くなり、距離ＡＤ３は短くなる。よって、虚像ＶＴＩは、背景に沿った奥行感を得ることができる。図７においては、虚像ＶＴＩで左折の指示を示す矢印は、道の奥行感に沿った矢印となっている。このように、本実施形態により、虚像ＶＴＩの奥行感を増加させることが可能である。

【0044】

＜構成例１＞
図８は、実施形態における表示装置の他の構成例を示す図である。図８に示した構成例では、図６に示した構成例と比較して、表示パネル及びホログラフィック光学素子を平行に配置せず、ホログラフィック光学素子の平面とブラッグ反射面とがなす角をそれぞれ異ならせるという点で異なっている。

【0045】

図８に示すヘッドアップディスプレイＨＵＤでは、実施形態と同様に、表示パネルＰＮＬの下方の領域、中央の領域、及び下方の領域から出射した映像光は、虚像ＶＴＩに上方の領域、中央付近の領域、及び下方の領域に対応している。虚像ＶＴＩの上方の領域、中央付近の領域、及び下方の領域に相当する映像光ＩＭＬ１ｂ（ＩＭＬ１ｂ１及びＩＭＬ１ｂ２）、ＩＭＬ２ｂ（ＩＭＬ２ｂ１及びＩＭＬ２ｂ２）、及びＩＭＬ３ｂ（ＩＭＬ３ｂ１及びＩＭＬ３ｂ２）と、ホログラフィック光学素子ＨＯＥの平面ＨＭとブラッグ反射面ＢＲ（ＢＲ１、ＢＲ２、及びＢＲ３）とがなす角θ１、θ２、及びθ３は、この順に角度が大きい（θ１＜θ２＜θ３）。つまり、角θ３は、角θ１及びθ２より大きく、角θ２は、角θ１より大きい。

【0046】

ブラッグ反射面ＢＲでの当該角を異ならせるには、ホログラフィック光学素子ＨＯＥに、凹面鏡の効果を持たせればよい。

【0047】

角θ１、θ２、及びθ３を変えることにより、映像光ＩＭＬ１ｂ、ＩＭＬ２ｂ、及びＩＭＬ３ｂの光路の距離である、距離ＦＰ１、ＦＰ２、及びＦＰ３を変えることができる。距離ＦＰ１を長く、距離ＦＰ３を短くすることにより、フロントガラスＷＳＤ及び虚像ＶＴＩ間の距離であって、映像光ＩＭＬ１に対応する距離ＡＤ１を長くし、映像光ＩＭＬ３に対応する距離ＡＤ３を短くすることができる。これにより、虚像ＶＴＩの奥行感を増やすことが可能である。
本構成例においても、実施形態と同様の効果を奏する。

【0048】

＜構成例２＞
図９は、実施形態における表示装置の他の構成例を示す図である。図９に示した構成例では、図５に示した構成例と比較して、表示パネルとホログラフィック光学素子の位置関係が異なっている。

【0049】

図５では、フロントガラスＷＳＤ及びユーザＤＲＶの間に、ヘッドアップディスプレイＨＵＤが配置されている。一方、図９では、ヘッドアップディスプレイＨＵＤは、フロントガラスＷＳＤ及びユーザＤＲＶの間に配置されていない。図９では、ヘッドアップディスプレイＨＵＤ及びユーザＤＲＶの間に、フロントガラスＷＳＤが配置されている。

【0050】

図９に示すホログラフィック光学素子ＨＯＥは、表示パネルＰＮＬと平行に配置されている。図９では、虚像ＶＴＩの上方の領域、中央の領域、及び下方の領域に該当する映像光ＩＭＬ１、ＩＭＬ２、及びＩＭＬ３は、それぞれ、表示パネルＰＮＬの上方の領域、中央の領域、及び下方の領域から出射される。

【0051】

図１０は、図９の一部を拡大した図である。図１０に示すヘッドアップディスプレイＨＵＤでは、図６と同様に、表示パネルＰＮＬから出射した映像光ＩＭＬ１ｂ、ＩＭＬ２ｂ、及びＩＭＬ３ｂと、ホログラフィック光学素子ＨＯＥの平面ＨＭとブラッグ反射面ＢＲ１、ＢＲ２、及びＢＲ３とのなす角θ１、θ２、及びθ３は、等しい（θ１＝θ２＝θ３）。

【0052】

図１１は、車両内に設置された本構成例のヘッドアップディスプレイを示す図である。図９で説明した通り、ヘッドアップディスプレイＨＵＤ及びユーザＤＲＶの間に、フロントガラスＷＳＤが配置されている。すなわち、図１１に示すヘッドアップディスプレイＨＵＤは、車両ＶＣＬにおいて、フロントガラスＷＳＤよりも前の領域に格納されている。ヘッドアップディスプレイＨＵＤが占める空間を、車両ＶＣＬの内部でなく、外側に格納することにより、車両ＶＣＬのインテリアの配置の自由度を高めることが可能である。
本構成例においても、実施形態と同様の効果を奏する。

【0053】

＜構成例３＞
図１２は、実施形態における表示装置の他の構成例を示す図である。図１２に示した構成例では、図１０に示した構成例と比較して、ホログラフィック光学素子の平面とブラッグ反射面とがなす角がそれぞれ異なるという点で異なっている。
図１２に示すホログラフィック光学素子ＨＯＥは、図８と同様に、表示パネルＰＮＬと平行に配置されていない。

【0054】

図１２に示すヘッドアップディスプレイＨＵＤでは、表示パネルＰＮＬの上方の領域、中央付近の領域、及び下方の領域から出射した映像光ＩＭＬ１ｂ（ＩＭＬ１ｂ１及びＩＭＬ１ｂ２）、ＩＭＬ２ｂ（ＩＭＬ２ｂ１及びＩＭＬ２ｂ２）、及びＩＭＬ３ｂ（ＩＭＬ３ｂ１及びＩＭＬ３ｂ２）と、ホログラフィック光学素子ＨＯＥの平面ＨＭとブラッグ反射面ＢＲとがなす角θ１、θ２、及びθ３は、この順に角度が大きい（θ１＜θ２＜θ３）。

【0055】

角θ１、θ２、及びθ３を変えることにより、映像光ＩＭＬ１ｂ、ＩＭＬ２ｂ、及びＩＭＬ３ｂの光路の距離である、距離ＦＰ１、ＦＰ２、及びＦＰ３を変えることができる。距離ＦＰ１を長く、距離ＦＰ３を短くすることにより、フロントガラスＷＳＤ及び虚像ＶＴＩ間の距離であって、映像光ＩＭＬ１に対応する距離ＡＤ１を長くし、映像光ＩＭＬ３に対応する距離ＡＤ３を短くすることができる。これにより、虚像ＶＴＩの奥行感を増やすことが可能である。
本構成例においても、実施形態と同様の効果を奏する。

【0056】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0057】

ＡＤ１…距離、ＡＤ２…距離、ＡＤ３…距離、ＢＲ…ブラッグ反射面、ＤＲＶ…ユーザ、ＦＰ１…距離、ＦＰ２…距離、ＦＰ３…距離、ＨＯＥ…ホログラフィック光学素子、ＨＵＤ…ヘッドアップディスプレイ、ＩＬＤ…照明装置、ＩＭＬ…映像光、ＩＭＬ１…映像光、ＩＭＬ２…映像光、ＩＭＬ３…映像光、ＰＮＬ…表示パネル、ＢＲ…ブラッグ反射面、ＶＣＬ…車両、ＶＴＩ…虚像、ＷＳＤ…フロントガラス。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】