CN102193118A - 光学元件、显示装置、显示方法和移动体 - Google Patents

光学元件、显示装置、显示方法和移动体 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种光学元件、显示装置、显示方法和移动体，该光学元件的特征在于，具备第一光学板(10)，该第一光学板(10)具有设置有第一菲涅尔透镜(10f)的第一主面(10a)，第一主面上的第一菲涅尔透镜的光轴(130a)配置在与第一主面的外形的中心(外形中心(13s))不同的位置。

Description

光学元件、显示装置、显示方法和移动体
技术领域
本发明的实施方式涉及光学元件、显示装置、显示方法和移动体。
背景技术
已知有一种平视显示器(HUD：Head-Up Display)技术，其在车辆或飞机等移动体的挡风玻璃(Wind Shield)上显示各种影像信息，使驾驶人员能够观看外界背景的图像和影像信息。例如，日本公开专利公报的特开平11-271665号公报(以下称之为专利文献1)中公开了一种与使用了液晶显示器的平视显示器有关的技术。
对于这种HUD来说，既要求实现装置的小型化，又要求提高易视性。
发明内容
本发明提供一种能够提高平视显示器的易视性、实现装置的小型化的光学元件、显示装置、显示方法和移动体。
本发明的一个实施方式提供一种光学元件，其特征在于，具备第一光学板，该光学板所具有设置了第一菲涅尔透镜的第一主面，所述第一主面上的所述第一菲涅尔透镜的光轴配置在与所述第一主面的外形的中心不同的位置。
本发明的另一个实施方式提供的光学元件的特征在于，具备第一光学板，该第一光学板具有设置了第一菲涅尔透镜的第一主面，该第一菲涅尔透镜具有同心圆状的多个凸条部，所述多个凸条部之中彼此相邻的凸条部沿从所述同心圆的中心朝向外侧的放射方向的各自的宽度互不相同，所述多个凸条部的各凸条部沿所述放射方向的各个宽度为预定长度以下。
本发明的另一个实施方式提供的光学元件的特征在于，具备第一光学板，该第一光学板具有设置了第一菲涅尔透镜的第一主面，该第一菲涅尔透镜具有同心圆状的多个凸条部，所述多个凸条部之中相邻的2个凸条部沿从所述同心圆的中心朝向外侧的放射方向的宽度彼此相同，所述相邻的2个所述凸条部沿所述放射方向的宽度总和为预定长度以下。
本发明的另一个实施方式提供一种显示装置，其特征在于，具备影像投影部，该影像投影部使权利要求1至4中任意一项所述的光学元件反射包含影像的光束，从而向观看者进行投影。
本发明的另一个实施方式提供一种显示方法，对于包含设置有第一菲涅尔透镜的第一主面和处于所述第一主面相反侧的第二主面的第一光学板，使包含影像的光束从所述第二主面一侧入射该第一光学板，将所述光束被所述第二主面反射后所产生的第二主面反射光束的方向相对于所述光束被所述第一主面反射后所产生的第一主面反射光束的方向改变5度以上，将所述第一主面反射光束朝向观看者进行投影。
本发明的另一个实施方式提供一种移动体，其特征在于，具备：上述记载的某一个光学元件；和用于支承所述光学元件的透明板。
发明效果
根据本发明，可以提供一种能够提高平视显示器的易视性、实现装置的小型化的光学元件、显示装置、显示方法和移动体。
附图说明
图1是示例表示第一实施方式的光学元件的结构的示意图。
图2是示例表示使用了第一实施方式的光学元件的显示装置的使用状态的示意图。
图3是示例表示第一实施方式的光学元件的动作的示意图。
图4是示例表示比较例的光学元件的动作的示意图。
图5是示例表示光学元件的特性的示意图。
图6是示例表示第一实施方式的光学元件的动作的示意图。
图7是示例表示第一实施方式的光学元件的结构的示意性剖视图。
图8是示例表示第二实施方式的光学元件的结构的示意性剖视图。
图9是示例表示光学元件的特性的图表。
图10是示例表示光学元件的特性的图表。
图11是示例表示第二实施方式的另一个光学元件的结构的示意性剖视图。
图12是示例表示第三实施方式的显示装置的结构的示意图。
图13是示例表示第五实施方式的移动体的一部分结构的示意性剖视图。
附图标记说明
10……第一光学板
10a……第一主面
10b……第二主面
10f……第一菲涅尔透镜
11……凸部
12、12a～129……凸条部
130……中心
130a……光轴
13s……外形中心
15……透射反射光学层
16a……第一高折射率层
16b……第二高折射率层
18a……第一透光层
18b……第二透光层
20……第二光学板
20a……第三主面
20b……第四主面
20f……第二菲涅尔透镜
21……凹部
22、22a～22d……凹条部
230……中心
230a……光轴
θout1、θout2……第一和第二反射角
100……观看者
101……眼睛
101p……位置
105……头部
110……影像光形成部
111……光源
112……光束
114……投影区域
114a……投影位置
114c……观看区域
115……影像投影部
116……楔形光导管
117……影像形成部
120……光束投影部
123……光源侧透镜
124……光圈
125……出射侧透镜
126……出射侧反射镜
126a……驱动部
130……影像数据生成部
180……显示内容
181……像
181p……成像位置
250……控制部
251……控制信号部
310、330……显示装置
510、511、512、513、514、515、519、520、520a、520b、520c、529、530……光学元件
710……挡风玻璃部
710a、710a1、710a2……挡风玻璃
711……反射部
715a、715b……第一和第2透明板
715c……透明树脂层
720……仪表盘
730……车辆(移动体)
Ir……光强度
Li1、Li2……光
Lin1、Lin2……第一和第二入射光
Lout1、Lout2……第一和第二反射光
Lra1、Lra2、Lrb1、Lrb2……反射光
Lt1、Lt2……透射光Xv……位置
w1、w2、w3……第一、第二、第三宽度
xo1、xo2、xs1、xs2、yo1、yo2、ys1、ys2……距离
具体实施方式
下面，参照附图详细说明本发明的实施方式。
其中，附图是示意性或概念性的，各部分的厚度和宽度的关系、各部分之间的大小比例等并不一定与实际状况相同。另外，即使在表示相同部分的情况下，其尺寸或比例在不同的附图中有时候也会有所不同。
此外，在本申请的说明书和各附图中，对于已经出现的附图中与前面所述内容相同的要素标注同样的符号，并适当省略其详细说明。
(第一实施方式)
本发明的第一实施方式是应用于HUD等显示装置中的光学元件。该显示装置可以装配在车辆或船舶、飞机等移动体上而作为HUD。不过，本发明的实施方式并不限于此，该显示装置也适用于驾驶仿真器(driving sumulator)或飞行仿真器(flight simulator)等仿真装置以及游戏机等娱乐用途。下面以将本实施方式的光学元件应用于车辆用HUD的显示装置时的情形为例进行说明。
图1是示例表示本发明的第一实施方式的光学元件的结构的示意图。
即，图1(a)是俯视图，图1(b)是沿图1(a)的A1-A2线的剖视图。
图2是示例表示使用了本发明的第一实施方式的光学元件的显示装置的使用状态的示意图。
首先，根据图2说明本实施方式的显示装置310的概要结构。
如图2所示，本实施方式的显示装置310装配在车辆730(移动体)上。显示装置310具备影像投影部115。显示装置310还可以具备影像数据生成部130。
影像数据生成部130生成影像数据。
影像投影部115使车辆730的挡风玻璃部710反射光束112，光束112包含以影像数据生成部130所生成的影像数据为基础的影像，由此向搭乘车辆730的观看者进行投影。
挡风玻璃部710包含车辆730的挡风玻璃710a。挡风玻璃部710包含例如车辆730的挡风玻璃710a上所设置的反射部711。
反射部711使用的是本实施方式的光学元件510。光学元件510粘贴在例如挡风玻璃710a的驾驶室内一侧。另外，如后文所述，光学元件510也可以内置于挡风玻璃710a。光学元件510还可以在挡风玻璃710a的驾驶室内一侧与挡风玻璃710a相离而设置在靠近挡风玻璃710a的位置。在光学元件510与挡风玻璃710a相离设置的情况下，挡风玻璃部710中也包含用于支承光学元件510的部件。
这样，车辆730(移动体)就具备本发明的实施方式的光学元件510和用于支承光学元件510的透明板(挡风玻璃710a/挡风玻璃部710)。
光束112中包含的影像例如含有与装配了显示装置310的车辆730的运行信息相关的、表示前进方向的“箭头”或速度等。
如图2所示例的那样，显示装置310的影像投影部115可以设置在例如车辆730之中，即，例如在作为驾驶员的观看者100看起来的车辆730的仪表盘720的内部。
影像投影部115射出的光束112经挡风玻璃部710反射后，入射到观看者100的头部105。具体而言，光束112到达观看者100的眼睛101。观看者100经由挡风玻璃部710察觉到在成像位置181p的位置上所形成的影像中包含的显示内容180的像181(虚像)。按照这种方式，显示装置310可以被用作HUD。
这样，显示装置310具备影像投影部115，该影像投影部115使本发明的实施方式的光学元件510反射包含影像的光束，向观看者100进行投影。另外，显示装置还可以含有光学元件510。
如图1(a)和图1(b)所示，本实施方式的光学元件510具备第一光学板10，该第一光学板10所具有的第一主面10a上设置有第一菲涅尔透镜10f。第一主面10a上的第一菲涅尔透镜10f的光轴13oa配置在与第一主面10a的外形的中心(外形中心13s)不同的位置。
在本具体实例中，第一菲涅尔透镜10f是菲涅尔凸透镜。不过，第一菲涅尔透镜10f也可以是菲涅尔凹透镜。下面说明第一菲涅尔透镜10f是菲涅尔凸透镜的情形。
第一光学板10可以使用例如PMMA(Poly Methyl Methacrylate)等丙烯酸类的树脂或玻璃等对可见光具有透射性(透過性)的材料。不过，第一光学板10所使用的材料也可以采用对可见光具有透射性的任意材料。
第一主面10a上设置有：具有凸曲面的凸部11；和在凸部11的周围呈同心圆状设置的具有曲面的多个凸条部12(例如从同心圆的中心13o向外侧设置的凸条部12a、凸条部12b、凸条部12c和凸条部12d等)。由此形成了第一菲涅尔透镜10f。
在各个凸条部12中，靠近中心13o一侧的部分的厚度大于远离中心13o一侧的部分的厚度。
此外，在本具体实例中，处于第一主面10a相反侧的第二主面10b实质上是平面。
这里，以垂直于第一主面10a的方向为Z轴方向。以垂直于Z轴方向的1个方向为X轴方向。以垂直于Z轴方向和X轴方向的方向为Y轴方向。
第一主面10a的外形(即从垂直于第一主面10a的方向观察时所见的光学元件510的外形)是例如矩形。此外，本实施方式并不限于此，第一主面10a的外形也可以是圆角矩形或椭圆形、圆形。
这里，第一主面10a的外形中心13s是例如外形沿X轴方向的中点，同时也是外形沿Y轴方向的中点。在本具体实例中，从第一主面10a的外形沿X轴方向的一端到外形中心13s的在X轴方向上的距离xs1等于从第一主面10a的外形沿X轴方向的另一端到外形中心13s的在X轴方向上的距离xs2。另外，从第一主面10a的外形沿Y轴方向的一端到外形中心13s的在Y轴方向上的距离ys1等于从第一主面10a的外形沿Y轴方向的另一端到外形中心13s的在Y轴方向上的距离ys2。
另一方面，第一主面10a上的第一菲涅尔透镜10f的光轴13oa是凸部11的中心，另外也是多个凸条部12的同心圆的中心13o。第一菲涅尔透镜10f的光轴13oa配置在与外形中心13s不同的位置。即，在本具体实例中，从第一主面10a的外形沿X轴方向的一端到光轴13oa的在X轴方向上的距离xo1不等于从第一主面10a的外形沿X轴方向的另一端到光轴13oa的在X轴方向上的距离xo2。即，光轴13oa配置在沿X轴方向与外形中心13s不同的位置。
此外，在本具体实例中，从第一主面10a的外形沿Y轴方向的一端到光轴13oa的在Y轴方向上的距离yo1等于从第一主面10a的外形沿Y轴方向的另一端到光轴13oa的在Y轴方向上的距离yo2，但距离yo1和距离yo2还可以彼此不同。即，光轴13oa不仅可以配置在沿X轴方向与外形中心13s不同的位置，还可以配置在沿Y轴方向与外形中心13s不同的位置。
光学元件510的第一主面10a对于可见光具有反射性和透射性。将光学元件510粘贴到例如车辆730的挡风玻璃710a的内侧，使第一主面10a一侧与挡风玻璃710a相对，这样就能够应用为HUD。即，光学元件510能够将显示装置310的影像投影部115射出的光束112向观看者100反射并且使车辆730外界的背景光透射过去，提供给观看者100。
这时，本实施方式的光学元件510使光轴13oa偏离外形中心13s，就能够提高HUD的易视性。
图3是示例表示本发明的第一实施方式的光学元件的动作的示意图。
即，这些图是示例表示光学元件510的两种使用状态的示意图。即，图3(a)示例表示出将光学元件510的光轴13oa配置于比外形中心13s更靠上的一侧、并将光学元件510粘贴在挡风玻璃710a上的情况下的状态。图3(b)示例表示出将光学元件510的光轴13oa配置于比外形中心13s更靠下的一侧、并将光学元件510粘贴在挡风玻璃710a上的情况下的状态。
如图3(a)所示，来自影像投影部115(未图示)的光Li1射入光学元件510。光Li1中的一部分光射入光学元件510内，经第一主面10a反射后，其反射光Lra1射向观看者100(未图示)。另一方面，光Li1中的另一部分光经光学元件510的第二主面10b反射后，其反射光Lrb1沿着与反射光Lra1不同的角度前进。即，经第一主面10a反射形成的反射光Lra1的出射角与经第二主面10b反射形成的反射光Lrb1的出射角互不相同。同样地，射入光学元件510的光Li2之中经第一主面10a反射形成的反射光Lra2的出射角与经第二主面10b反射形成的反射光Lrb2的出射角互不相同。
由此，经第一主面10a反射形成的反射光Lra1和反射光Lra2就被投影到观看者100。此外，经第二主面10b反射形成的反射光Lrb1和反射光Lrb2不会被投影到观看者100。由此，从影像投影部115射出的光束112中包含的影像不会形成重影。
另外，如图3(b)所示，在将光轴13oa配置在比外形中心13s更靠下的一侧的情况下，射入光学元件510的光Li1之中经第一主面10a反射形成的反射光Lra1的出射角与经第二主面10b反射形成的反射光Lrb1的出射角也互不相同。同样地，射入光学元件510的光Li2之中经第一主面10a反射形成的反射光Lra2的出射角与经第二主面10b反射形成的反射光Lrb2的出射角互不相同。
在这种情况下，经第一主面10a反射形成的反射光Lra1和反射光Lra2也被投影到观看者100，经第二主面10b反射形成的反射光Lrb1和反射光Lrb2不会被投影到观看者100，光束112中包含的影像不会形成重影。
此外，如图3(a)和图3(b)所示，透射光Lt1和透射光Lt2穿过第一主面10a，到达观看者100。由此，观看者就能够同时观看影像投影部115形成的影像和穿过光学元件510的透射光中包含的例如外界背景。
(比较例)
图4是示例表示比较例的光学元件的动作的示意图。
如图4所示，在比较例的光学元件519中，第一主面10a上的第一菲涅尔透镜10f的光轴13oa的位置与第一主面10a的外形中心13s的位置一致。
在这种情况下，射入光学元件519的光Li1之中经第一主面10a反射形成反射光Lra1的出射角与经第二主面10b反射形成的反射光Lrb1的出射角之差变小，例如成为大致相同角度。同样地，射入光学元件510的光Li2之中经第一主面10a反射形成的反射光Lra2的出射角与经第二主面10b反射形成的反射光Lrb2的出射角也变得彼此相等。
由此，除了经第一主面10a反射形成的反射光Lra1和反射光Lra2之外，经第二主面10b反射形成的反射光Lrb1和反射光Lrb2也被投影到观看者100。由此，从影像投影部115射出的光束112中包含的影像形成重影。
图5是示例表示光学元件的特性的示意图。
即，图5(a)示例表示出本实施方式的光学元件510的特性，图5(b)示例表示出比较例的光学元件519的特性。图5(a)与图3(a)或图3(b)中示例表示的使用状态时的特性相对应。此外，图5(a)和图5(b)示例表示出观看者100透过光学元件510或光学元件519观看影像投影部115中包含的影像的显示内容180时所察觉到的像。
如图5(a)所示，在使用了本实施方式的光学元件510的情况下，显示内容180不会形成重影，显示内容180被明确地察觉到。
另一方面，如图5(b)所示，在使用了比较例的光学元件519的情况下，显示内容180形成重影，产生不明确的察觉。
这样，本实施方式的光学元件510将第一菲涅尔透镜10f的光轴13oa配置在与第一主面10a的外形中心13s不同的位置，从而使经第一主面10a反射形成的反射光的反射角与经第二主面10b反射形成的反射光的出射角互不相同，由此能够抑制呈现给观看者100的影像形成重影。这样，根据本实施方式，能够提高HUD的易视性。
此外，具有第一菲涅尔透镜10f的第一主面10a具备透射性和反射性，从而使第一主面10a发挥对反射像进行放大的凹面镜功能。由此，能够省略具有用于对影像投影部115中包含的像进行放大的功能的光学部件，或者能够减少该光学部件的结构(仕様)。由此能够实现影像投影部115的小型化。此外，通过使用菲涅尔透镜而不是通常的透镜作为光学元件510，从而能够减小光学元件510的厚度。
这样，利用光学元件510能够提供抑制提高了HUD的易视性、实现了显示装置310的小型化的光学元件。另外，对于显示装置310而言，既可以提高易视性，又可以实现小型化。
这里，针对本实施方式的光学元件510中的第一菲涅尔透镜10f的光轴13oa和外形中心13s的距离实例进行说明。
图6是示例表示本发明的第一实施方式的光学元件的动作的示意图。
其中，在图中将第一光学板10描绘成单纯的平凸透镜。
如图6所示，射入第一光学板10的第二主面10b的第一入射光Lin1穿过第一光学板10，经第一主面10a反射后，作为具有第一反射角θout1的第一反射光Lout1而射出。另一方面，射入第一光学板10的第二主面10b的第二入射光Lin2经第二主面10b反射后，成为具有第二反射角θout2的第二反射光Lout2。
这里，假定第一光学板10的折射率为1.492(例如PMMA的折射率的值)，第一光学板10的外界的折射率为1.0(空气的折射率的值)。此外，假定第一光学板10的光轴13oa与水平轴的夹角为45度。另外，假定第一光学板10的第一菲涅尔透镜10f的曲率半径为750mm(毫米)。此外，假定观看者100的眼睛101的位置101p与第一光学板10的中心之间的距离Zo为800mm。此外，假定观看者100的位置处的观看区域114c的宽度为60mm。
在此条件下，实际上不会产生重影的条件就是经第一光学板10的第一主面10a反射形成的第一反射光Lout1和经第二主面10b反射形成的第二反射光Lout2不会同时入射到观看区域114c的条件。即，在本具体实例中，当第一反射光Lout1的第一反射角θout1与第二反射光Lout2的第二反射角θout2的差值在5度以上的情况下，实际上不会产生重影。
这样，就本实施方式的光学元件510而言，射入第二主面10b后经第一主面10a反射形成的反射光的第一反射角θout1与经第二主面10b反射形成的反射光的第二反射光Lout2的第二反射角θout2的差值优选是在5度以上。
此外，使第一反射角θout1与第二反射角θout2的差值达到5度以上的条件就是使光轴13oa与外形中心13s的距离在15mm以上的条件。
这样，对于本实施方式的光学元件510而言，第一主面10a上的第一菲涅尔透镜10f的光轴13oa的位置与第一主面10a的外形中心13s的位置之间的距离优选是在15mm以上。
另外，光学元件510的第一光学板10上所设置的第一菲涅尔透镜10f的各个凸条部12优选是实质上不会被观看者100察觉到。例如，当观看者100的视力为1.0的情况下，配置在距离观看者100为1m的位置、彼此相距0.3mm的两个点能够被识别到。在这种情况下，第一菲涅尔透镜10f的凸条部12的宽度优选是在0.3mm以下。另外，例如当观看者100的视力为0.7的情况下，配置在距离观看者100为1m的位置、彼此相距0.43mm的两个点能够被识别到。在这种情况下，第一菲涅尔透镜10f的凸条部12的宽度优选是在0.43mm以下。
在将光学元件510用作车辆730的HUD时，如果假定观看者100的视力为0.7以上，则凸条部12的宽度优选是在0.43mm以下。
即，第一菲涅尔透镜10f具有多个以光轴13oa为中心的同心圆状凸条部12，在从光轴13oa朝向同心圆的外侧的放射方向上多个凸条部12各自的宽度可以设定在0.43mm以下。由此，凸条部12实质上就不会被察觉到，HUD的易视性进一步提高。
此外，如果凸条部12产生了衍射，就会看到衍射形成的干涉条纹(
Figure BDA0000048438250000121
模様)，难以看清图像。因此，凸条部12的宽度设定在不会产生衍射的范围内。即，第一菲涅尔透镜10f具有多个以光轴13oa为中心的同心圆状凸条部12，在从光轴13oa朝向同心圆的外侧的放射方向上多个凸条部12各自的宽度优选是设定在0.01mm以上。
如已经说明的那样，光学元件510的第一主面10a对于可见光具有反射性和透射性。这时，如果假定吸收率为0，则第一主面10a对于可见光的透射率能够达到70％以上。在这种情况下，第一主面10a对于可见光的反射率不足30％。
如果第一主面10a对可见光的透射率过低，穿过光学元件510的外界的背景像就变得难以看清，而如果透射率过高，则经光学元件510反射的影像投影部115形成的影像就变得难以看清。
这样，光学元件510的第一主面10a具有反射性和透射性。
例如，菲涅尔透镜有时候被用于使透射光折射从而放大或缩小成像，但在这种情况下，该菲涅尔透镜具有透射性但实质上不具有反射性。另外，菲涅尔透镜有时候被用作对反射成像进行放大或缩小的透镜，但在这种情况下，该菲涅尔透镜具有反射性但实质上不具有透射性。
与此不同的是，本实施方式的光学元件510被用作例如HUD中的对光束112进行反射的反射部711，因此要求其在高效地反射光束112的同时使外界的背景像的光线透射过去。
因而，光学元件510对于可见光具有反射性和透射性。通过使这种具有反射性和透射性的第一菲涅尔透镜的光轴13oa的位置偏离外形中心13s的位置，就能够抑制光束112中包含的影像形成重影，提高HUD的易视性。
下面说明为第一主面10a赋予反射性和透射性的结构实例。
图7是示例表示本发明的第一实施方式的光学元件的结构的示意性剖视图。
即，这些图相当于沿图1(a)的A1-A2线的剖面的示意性剖视图。
如图7(a)所示，本实施方式的光学元件511除了第一光学板10之外，还具备设置在第一光学板10的第一主面10a上、对可见光具有反射性和透射性的透射反射光学层15。除此之外，其与光学元件510相同，因此省略说明。
在透射反射光学层15中可以使用例如铝等金属类的薄膜、金属氧化物等的薄膜或有机物薄膜等。当透射反射光学层15中使用金属的情况下，透射反射光学层15的厚度控制在使透射反射光学层15能够具备反射性和透射性的厚度。透射反射光学层15既可以是单层膜，也可以是层叠多层膜。透射反射光学层15中可以使用防反射层所使用的AR涂层(Anti-Reflection coat/Anti-Reflection treatment coat layer)。可以使用电介质多层膜作为AR涂层。在使用了电介质多层膜的情况下，能够通过入射角来控制反射率，能够使期望入射角条件下的反射率上升，能够提高效率。
透射反射光学层15的形成方法可以采用蒸镀或溅射法、CVD(Chemical Vapor Deposition)法等干式成膜法或涂敷法等湿式成膜法等任意方法。
透射反射光学层15对可见光的透射率可以达到70％以上。
如图7(b)所示，本实施方式的光学元件512除了具备第一光学板10和透射反射光学层15之外，还具备第一透光层18a。第一透光层18a设置在第一光学板10的第一主面10a一侧，对可见光具有透光性。在本具体实例中，第一透光层18a设置在透射反射光学层15的与第一光学板10一侧相反的一侧。除此之外，其与光学元件511相同，因此省略说明。
第一透光层18a中可以使用例如丙烯酸类的透明树脂。第一透光层18a发挥例如粘着层功能。利用第一透光层18a将光学元件512粘贴到例如挡风玻璃710a上。这时，第一透光层18a的折射率可以做成与挡风玻璃710a的折射率实质上相同，由此能够抑制第一透光层18a和挡风玻璃710a的反射，获得明亮的显示效果。
如图7(c)所示，本实施方式的光学元件513还具备第一光学板10和设置在第一光学板10的第一主面10a上并具有比第一光学板10更高的折射率的第一高折射率层16a。除此之外，其与光学元件510相同，因此省略说明。
第一高折射率层16a具有比第一光学板10更高的折射率，因此，第一主面10a能够具有反射性和透射性。第一高折射率层16a中可以使用例如具有比第一光学板10更高的折射率的树脂层或金属氧化物等化合物层。通过设置第一高折射率层16a，能够将光学元件513的第一主面10a对可见光的透射率提高到70％以上。
如图7(d)所示，本实施方式的光学元件514除了具备第一光学板10和第一高折射率层16a之外，还具备第二透光层18b。第二透光层18b设置在第一光学板10的第一主面10a上，对可见光具有透光性。在本具体实例中，第二透光层18b设置在第一高折射率层16a的与第一光学板10一侧相反的一侧。除此之外，其与光学元件513相同，因此省略说明。
第二透光层18b中可以使用例如PET等透明树脂片。由此能够例如保护第一高折射率层16a，能够提高光学元件514的可靠性。
此外，在第二透光层18b上与第一光学板10相反的一侧还可以设置上述第一透光层18a。在这种情况下，第一透光层18a也发挥例如粘着层功能。
此外，第一透光层18a和第二透光层18b的折射率能够设定为实质上与挡风玻璃710a的折射率相同，由此能够抑制第一透光层18a和第二透光层18b以及挡风玻璃710a的反射，获得明亮的显示效果。另外，第一透光层18a的折射率可以设定为第二透光层18b的折射率和挡风玻璃710a的折射率之间的数值，由此能够抑制第一透光层18a和第二透光层18b以及挡风玻璃710a的反射，获得明亮的显示效果。
如图7(e)所示，本实施方式的光学元件515除了具备第一光学板10之外，还具备第二光学板20和第二高折射率层16b。除此之外，其与光学元件510相同，因此省略说明。
第二光学板20上设置有第二菲涅尔透镜20f，具有与第一主面10a相对的第三主面20a。当第一菲涅尔透镜10f是菲涅尔凸透镜的情况下，第二菲涅尔透镜20f是菲涅尔凹透镜；当第一菲涅尔透镜10f是菲涅尔凹透镜的情况下，第二菲涅尔透镜20f是菲涅尔凸透镜。下面说明的是第一菲涅尔透镜10f是菲涅尔凸透镜、第二菲涅尔透镜20f是菲涅尔凹透镜的情形。
第二高折射率层16b设置在第一光学板10和第二光学板20之间。第二高折射率层16b具有比第一光学板10的折射率更高的折射率。此外，第二高折射率层16b的折射率可以设定为比第二光学板20的折射率更高。
在这种情况下，在第一光学板10上，第一菲涅尔透镜10f的光轴13oa配置在与第一主面10a的外形的中心(外形中心13s)不同的位置。
此外，第二菲涅尔透镜20f的光轴230a的位置实质上与第一菲涅尔透镜10f的光轴13oa的位置一致。
即，例如，第二菲涅尔透镜20f的第三主面20a的外形与第一菲涅尔透镜10f的外形相同。此外，对于第二菲涅尔透镜20f而言，第三主面20a上的第二菲涅尔透镜20f的光轴230a也配置在与第三主面20a的外形中心不同的位置。
第二菲涅尔透镜20f的第三主面20a上设置有：具有凹曲面的凹部21；和在凹部21的周围呈同心圆状设置的具有曲面的多个凹条部22(例如从同心圆的中心23o向外侧设置的凹条部22a、凹条部22b、凹条部22c和凹条部22d等)。由此形成了第二菲涅尔透镜20f。在各个凹条部22中，靠近中心23o一侧的部分的厚度小于远离中心23o一侧的部分的厚度。此外，在本具体实例中，处于第二主面20a相反侧的第四主面20b实质上是平面。
第一菲涅尔透镜10f的多个凸条部12的每一个与第二菲涅尔透镜20f的多个凹条部22的每一个分别相对。
例如，如已经说明的那样，第一菲涅尔透镜10f具有多个以第一菲涅尔透镜10f的光轴13oa为中心的同心圆状的凸条部12，第二菲涅尔透镜20f具有多个以第二菲涅尔透镜20f的光轴230a为中心的同心圆状的凹条部22。此外，在从第一菲涅尔透镜10f的光轴13oa朝向同心圆的外侧的放射方向上位于某个距离(第一距离)处的凸条部12的宽度与从从第二菲涅尔透镜20f的光轴230a朝向同心圆的外侧的放射方向上位于上述第一距离处的凹条部22的宽度实质上相同。
另外，凹条部22的曲率可以设定为与凸条部12的曲率实质上相等。
在具有这种结构的光学元件515中，通过在第一光学板10的第一主面10a上设置第二高折射率层16b，能够使第一主面10a具有反射性和透射性。此外，除了第一光学板10之外再设置第二光学板20，就能够使光线穿过凸条部12时的光路偏移通过第二光学板20加以校正。由此能够抑制外界的背景图像的失真。此外，在这种情况下也能够通过将第一光学板10的光轴13oa和第二光学板20的光轴230a配置于与第一主面10a(即第三主面20a)的外形中心13s不同位置而提高HUD的易视性。
这样，在本实施方式的光学元件中，互相改变通过光学元件的第一主面10a和第二主面10b生成的多个像的位置，抑制这些像的重合。例如，在图7所示例表示的光学元件514中使用了能够发挥前后被平面所包夹的具有凹面镜功能的菲涅尔镜面。此外，使该菲涅尔镜面的光轴偏离菲涅尔镜面的外形中心，来避免使观看者察觉到多个像。将这种光学元件用作HUD的反射部711，就可以提高HUD的易视性，同时实现显示装置的小型化。
(第二实施方式)
图8是示例表示本发明的第二实施方式的光学元件的结构的示意性剖视图。
如图8所示，本实施方式的光学元件520具备第一光学板10，该第一光学板10所具有的第一主面10a上设置着具有多个同心圆状凸条部12的第一菲涅尔透镜10f。光学元件520也粘贴在例如车辆730的挡风玻璃710a上，作为HUD的反射部711。此外，在这种情况下，第一主面10a也对可见光具有反射性和透射性。
如图8所示，在光学元件520中，多个凸条部12之中彼此相邻的凸条部12在从同心圆的中心13o朝向外侧的放射方向上各自的宽度互不相同。此外，多个凸条部12的各凸条部12在放射方向上的各自的宽度小于等于预定长度。
在本具体实例中，多个凸条部12之中彼此相邻的2个凸条部12的各个组合中，2个凸条部12在从同心圆的中心朝向外侧的放射方向上各自的宽度互不相同，多个凸条部12的各凸条部12在放射方向上的各自的宽度小于等于预定长度。即，在所有相邻凸条部的组合中，凸条部12的宽度互不相同。
例如，如图8所示，在从同心圆的内侧开始设置凸条部12a、凸条部12b、凸条部12c、凸条部12d、凸条部12e、凸条部12f和凸条部12g等的情况下，凸条部12a的宽度为第一宽度w1，凸条部12b的宽度为第二宽度w2，凸条部12c的宽度为第三宽度w3，凸条部12d的宽度为第一宽度w1，凸条部12e的宽度为第二宽度w2，凸条部12f的宽度为第三宽度w3，凸条部12g的宽度为第一宽度w1。此外，第二宽度w2与第一宽度w1不同，第三宽度w3与第一宽度w1不同，与第二宽度w2也不同。
按照这种方式，彼此相邻的凸条部12的宽度互不相同。由此能够抑制凸条部12的衍射效应引起的干涉条纹。
此外，凸条部12的宽度设定为预定长度以下。作为预定的宽度，可以基于观看者100的视力和观看者100与光学元件520的距离，采用使观看者100实质上无法识别到2个凸条部12的长度。由此，多个凸条部12都不会被看到，多个凸条部12所产生的干涉条纹不会被察觉到。
具体而言，在将光学元件520应用于车辆HUD的情况下，如果观看者100的视力为0.7、观看者100与光学元件520的距离为1m，则可以采用0.43mm作为上述预定宽度。即，凸条部12的宽度优选是设定为0.43mm以下。
另外，如果观看者100的视力为1.0、观看者100与光学元件520的距离为1m，则可以采用0.3mm作为上述预定宽度。即，凸条部12的宽度可以设定在0.3mm以下。
一般来说，在凸条部12的宽度固定后的状态下，如果减小凸条部12的宽度，衍射效应会导致干涉条纹容易被察觉到。另一方面，如果增大凸条部12的宽度，凸条部12本身就会被察觉到。在本实施方式的光学元件520中，将凸条部12的宽度设定为使凸条部12本身不会被察觉到的宽度值，同时针对多个凸条部12使彼此相邻的凸条部12的宽度互不相同，以此来抑制衍射效应。由此，既抑制了衍射效应导致的干涉条纹，又使凸条部12本身实质上不会被察觉到。由此能够提高HUD的易视性。
下面说明在改变凸条部12的宽度时光学元件特性的变化的模拟结果。
图9和图10是示例表示光学元件的特性的图表。
即，图9(a)示例表示出当凸条部12的宽度在0.28mm±0.10mm范围内变化的情况下(例如第一宽度w1为0.28mm、第二宽度w2为0.28mm+0.10mm、第三宽度w3为0.28mm-0.10mm的情况下)光学元件520a的特性。
图9(b)示例表示出当凸条部12的宽度在0.28mm±0.05mm范围内变化的情况下(例如第一宽度w1为0.28mm、第二宽度w2为0.28mm+0.05mm、第三宽度w3为0.28mm-0.05mm的情况下)光学元件520b的特性。
图10(a)示例表示出当凸条部12的宽度在0.28mm±0.02mm范围内变化的情况下(例如第一宽度w1为0.28mm、第二宽度w2为0.28mm+0.02mm、第三宽度w3为0.28mm-0.02mm的情况下)光学元件520c的特性。
图10(b)示例表示出当凸条部12的宽度固定为0.28mm的情况下作为比较例的光学元件529的特性。
在这些图中，横轴表示位置Xv(例如沿X轴方向的相对位置)，纵轴表示相对光强度Ir。
如图10(b)所示，在凸条部12的宽度固定为0.28mm的情况下作为比较例的光学元件529中可以看到局部光强度Ir很高的光的峰值，各个光的峰值之间的间隔(沿位置Xv的间隔)宽。即，在作为比较例的光学元件529中，容易看到与光的峰值相对应的干涉条纹。
如图10(a)所示，在使凸条部12的宽度在0.28mm±0.02mm范围内变化的本实施方式的光学元件520c中，各个光的峰值之间的间隔窄，可以看到很多细小的峰值。即，在光学元件520c中，不容易看到与光的峰值相对应的干涉条纹。
进而，如图9(b)所示，在使凸条部12的宽度在0.28mm±0.05mm范围内变化的本实施方式的光学元件520b中，各个光的峰值之间的间隔窄，可以看到很多细小的峰值。另外，如图9(a)所示，在使凸条部12的宽度在0.28mm±0.10mm范围内变化的本实施方式的光学元件520a中，各个光的峰值之间的间隔窄，可以看到很多细小的峰值。此外，在光学元件520b中比光学元件520c更难以看到干涉条纹，另外，在光学元件520a中比光学元件520b更难以看到干涉条纹。
这样，通过加大凸条部12的宽度变化量，就能够进一步减少衍射效应，能够使干涉条纹更难以被察觉到。
在本实施方式的光学元件中，多个凸条部中彼此相邻的凸条部12的宽度之差可以设定在例如0.05mm以上。由此，能够进一步减少衍射效应，能够使干涉条纹更难以被察觉到。不过，本发明的实施方式并不限于此，彼此相邻的凸条部12只要宽度彼此不同从而能够抑制衍射所导致的干涉条纹即可，多个凸条部12的宽度差可以是任意值。
此外，上述说明的是所有相邻凸条部中凸条部12的宽度互不相同的情形，但本实施方式并不限于此，也可以是多个凸条部12之中彼此相邻的任意2个凸条部12的宽度互不相同。例如，对于设置在光学元件520周边部位的凸条部12而言，即使产生了干涉条纹也不太引人注意，因此在实践中有时候并不成为问题。在这种情况下，对于在实用中容易引人注意的光学元件520的中央部位，可以设定为彼此相邻的任意2个凸条部12的宽度互不相同。
图11是示例表示本发明的第二实施方式的另一个光学元件的结构的示意性剖视图。
如图11所示，本实施方式的光学元件530也具备第一光学板10，该第一光学板10所具有的第一主面10a上设置着具有多个同心圆状凸条部12的第一菲涅尔透镜10f。此外，多个凸条部12之中相邻的2个凸条部12在从同心圆的中心朝向外侧的放射方向上的宽度彼此相同，相邻的2个凸条部12在放射方向上的宽度总和小于等于预定长度。
例如，如图11所示，凸条部12a的宽度为第一宽度w1，凸条部12b的宽度为第二宽度w2，凸条部12c的宽度为第一宽度w1，凸条部12d的宽度为第一宽度w1，凸条部12e的宽度为第二宽度w2，凸条部12f的宽度为第三宽度w3，凸条部12g的宽度为第一宽度w1。此外，第二宽度w2与第一宽度w1不同，第三宽度w3与第一宽度w1不同，与第二宽度w2也不同。
在本具体实例中，彼此相邻的凸条部12c和凸条部12d具有相同的第一宽度w1。此外，这时，相邻的2个凸条部12沿放射方向的宽度总和即第一宽度w1的2倍大小的数值被设定为小于等于预定长度。
在这种情况下，作为预定的宽度，可以基于观看者100的视力和观看者100与光学元件520的距离，采用使观看者100实质上无法识别到2个凸条部12的长度。由此，多个凸条部12都不会被看到，多个凸条部12所产生的干涉条纹不会被察觉到。具体而言，上述预定宽度可以采用0.43mm。
这样，就多个凸条部12而言，即使在彼此相邻的凸条部12的宽度彼此相同的情况下，将这2个相邻凸条部12的宽度总和设定在预定长度(例如0.43mm)以下，就能够抑制衍射效应。由此，既抑制了衍射效应导致的干涉条纹，又使凸条部12本身实质上不会被察觉到。由此能够提高HUD的易视性。
此外，在本具体实例中，在多个凸条部12之中的1个凸条部12的两侧相邻的2个凸条部12中的一个沿从同心圆的中心朝向外侧的放射方向的宽度不同于上述1个凸条部的宽度，上述2个凸条部中的另一个沿放射方向的宽度实质上与上述1个凸条部的宽度相同。
即，3个连续排列的凸条部12的宽度并不都相同。不过，如果3个连续排列的凸条部12的宽度彼此相同的情况下，将这3个连续排列的凸条部12的宽度总和设定在预定长度(例如0.43mm)以下，就能够抑制衍射效应，提高HUD的易视性。
按照这种方式，在本实施方式的光学元件中，将菲涅尔透镜的槽间隔(即凸条部12的宽度)设定为多周期间隔或随机周期间隔的槽，而不是等间隔槽或等高度槽。由此破坏了周期性，从而能够抑制菲涅尔透镜产生的衍射。
作为多周期间隔的实例，可以按照例如上述方式采用3周期间隔的菲涅尔透镜。在3周期间隔的菲涅尔透镜中，使凸条部12的宽度按照第一宽度w1→第二宽度w2→第三宽度w3的方式变化，还可以按照这一顺序重复变化。另外，凸条部12的宽度顺序是任意的，也可以是第三宽度w3→第二宽度w2→第一宽度w1。另外，也可以将凸条部12的宽度设定为第一宽度w1、第二宽度w2和第三宽度w3之中的任意宽度。另外，也可以采用例如使凸条部12的宽度随机变化的方式。
下面针对本实施方式的光学元件进一步说明光学元件520。其中，以下说明也适用于上述光学元件520a～520c和光学元件530。
光学元件520还可以具备设置在第一光学板10的第一主面10a上、对可见光具有反射性和透射性的透射反射光学层15。此外，透射反射光学层15对可见光的透射率可以达到70％以上。由此，光学元件520在应用为HUD时，能够将影像投影部115所呈现的影像和外界的背景影像双方以良好的状态供人观看。
另外，光学元件520还能够具备设置在第一光学板10的第一主面10a一侧、对可见光具有透光性的第一透光层18a。例如，发挥粘着层功能的第一透光层18a可以设置在透射反射光学层15的与第一光学板10一侧相反的一侧。
另外，光学元件520还能够具备设置在第一光学板10的第一主面10a上、具有比第一光学板10更高的折射率的第一高折射率层16a。由此能够使第一主面10a具有反射性和透射性。
另外，光学元件520除了第一光学板10和第一高折射率层16a之外，还能够具备设置在第一光学板10的第一主面10a上、对可见光具有透光性的第二透光层18b(例如光学薄膜)。利用第二透光层18b能够例如保护第一高折射率层16a，能够提高光学元件514的可靠性。
另外，光学元件520还能够具备设置有第二菲涅尔透镜20f、具有与第一主面10a相对的第三主面20a的第二光学板20，以及设置在第一光学板10和第二光学板20之间、具有比第一光学板10的折射率更高的折射率的第二高折射率层16b。
第一菲涅尔透镜10f的多个凸条部12的每一个与第二菲涅尔透镜20f的多个凹条部22的每一个分别相对。
例如，如已经说明的那样，第一菲涅尔透镜10f具有多个以第一菲涅尔透镜10f的光轴13oa为中心的同心圆状的凸条部12，第二菲涅尔透镜20f具有多个以第二菲涅尔透镜20f的光轴230a为中心的同心圆状的凹条部22。此外，在从第一菲涅尔透镜10f的光轴13oa朝向同心圆的外侧的放射方向上位于某个距离(第一距离)处的凸条部12的宽度与从从第二菲涅尔透镜20f的光轴230a朝向同心圆的外侧的放射方向上位于上述第一距离处的凹条部22的宽度实质上相同。
另外，凹条部22的曲率可以设定为与凸条部12的曲率实质上相等。
由此，光线穿过凸条部12时的光路偏移能够通过第二光学板20得到校正，外界背景图像的失真受到抑制，能够进一步提高HUD的易视性。
另外，在光学元件520中，也可以将第一主面10a上的第一菲涅尔透镜10f的光轴13oa配置在与第一主面10a的外形的中心(外形中心13s)不同的位置。由此能够进一步享受到第一实施方式的效果。
(第三实施方式)
下面说明本发明的第三实施方式的显示装置的实例。
图12是示例表示本发明的第三实施方式的显示装置的结构的示意图。
如图12所示，显示装置330具备影像投影部115，该影像投影部115使本发明的实施方式的光学元件510反射包含影像的光束，向观看者100进行投影。此外，显示装置330还可以包含光学元件510。
如图12所示，显示装置330还具备影像数据生成部130，但影像数据生成部130在某些情况下也可以省略。另外，影像数据生成部130并不一定要与影像投影部115设置为一体，例如可以不设置在仪表盘720内部，而是设置在车辆730的任意部位。影像数据生成部130输出的影像数据通过电信号或光信号等的有线或无线形式供给到影像投影部115。
在本具体实例中，影像投影部115具有影像光形成部110和光束投影部120。
影像光形成部110具有例如光源111和影像形成部117。
光源111发出的光成为光束112的基础。光源111可以使用LED(Light Emitting Diode：发光二极管)或高压水银灯、卤素灯、激光等各种光源。
影像形成部117中可以使用例如液晶显示装置(LCD)等光开关。此外，影像数据生成部130输出的影像数据被供给到影像形成部117，影像形成部117基于该影像数据生成包含影像的光束112。
在本具体实例中，影像光形成部110还具有设置在光源111和影像形成部117之间的楔形光导管116。光源111发出的光通过楔形光导管116将发散角度控制在一定程度范围内。此外，该光经由影像形成部117而变成包含影像的光束112，该光束112的发散角度被控制在一定程度范围内。
光束投影部120使从影像光形成部110射出的光束112在包含在车辆730的挡风玻璃710中的本实施方式的光学元件反射，向观看者100进行投影。在本具体实例中使用了光学元件510，也可以使用本发明的实施方式中的任意光学元件及其变形例的光学元件。光束投影部120中可以使用例如各种透镜、反射镜、以及能够控制发散角度(漫射角)的各种光学元件。
在本具体实例中，光束投影部120包含光源侧透镜123、光圈(aperture)124、出射侧透镜125和出射侧反射镜126。
沿光束112的前进方向，在影像光形成部110和出射侧反射镜126之间配置着光源侧透镜123，在光源侧透镜123和出射侧反射镜126之间配置着光圈124，在光圈124和出射侧反射镜126之间配置着出射侧透镜125。
在本具体实例中，可以使用平面镜作为出射侧反射镜126。即，本实施方式的光学元件510具有成像放大效果，这样就能够使用平面镜作为出射侧反射镜126，能够实现光束投影部120(即影像投影部115)的小型化。
此外，光束112的发散角度受到控制，能够实现使光束112射入观看者100的眼睛101的设计。由此，例如观看者100能够以单侧眼睛101观看光束112中包含的影像。由此，能够消除在以双眼观察经挡风玻璃部710反射的显示内容180的像181时因双眼视差而导致的难以观察。
此外，挡风玻璃部710配置在距离观看者100的距离为21.7cm以上的位置。由此，观看者100察觉到的纵深感增强，而且任意使显示内容180被察觉在预期的纵深位置。
不过，本发明的实施方式并不限于此，在某些情况下，也可以使影像投影部112射出的光束112射入观看者100的双眼。
此外，出射侧反射镜126可以做成可动式，随着例如观看者100的头部105的位置或动态而手动或自动地调节出射侧反射镜126的位置或角度，使光束112适当地投影到观看者100的眼睛101。
利用这种结构，光束112的发散角度受到控制，根据观看者100的位置，光束112的投影区域114被控制在一定的范围内。
观看者100的双眼(瞳孔)的间隔为例如60毫米(mm)～75mm，因此，在以单侧眼睛101观看的情况下，在观看者100的位置上的光束112的投影区域114的大小(左右方向的宽度)设定在例如60mm～75mm左右以下。该投影区域114的大小主要由光束投影部120中包含的光学元件进行控制。
此外，观看者100的位置上的光束112的投影位置114a可以通过例如改变影像投影部115的设置位置或角度来加以控制。例如，改变影像光形成部110的设置位置、影像光形成部110的角度、光束投影部120的设置位置、以及光束投影部120的角度之中的至少某一个，就能够投影位置114a。
例如，显示装置330还能够具备控制部250，用于控制影像投影部115，控制观看者100的位置上光束112的投影位置114a。利用控制部250控制例如出射侧反射镜126的角度，从而控制投影位置114a。
例如，控制部250具有控制信号部251和驱动部126a。控制信号部251向驱动部126a输出控制信号，使驱动部126a动作。驱动部126a具有马达，用于改变例如出射侧反射镜126的角度和位置等。驱动部126a根据控制信号部251输出的控制信号而动作，改变出射侧反射镜126的角度和位置等，使观看者100位置上的光束112的投影位置114a发生变化。驱动部126a也可以包含在影像投影部115内。
影像光形成部110和光束投影部120各自的结构可以有各种变形。影像光形成部110中包含的要素和光束投影部120中包含的要素的配置是任意的，例如也可以在光束投影部120所包含的要素之间插入影像光形成部110(及其所包含的要素)。
影像投影部115除了上述的具体实例之外，也可以有各种变形。
(第四实施方式)
本发明的第四实施方式的显示方法是使用了第一实施方式中所说明的光学元件的显示方法。
该显示方法针对包含设置有第一菲涅尔透镜10f的第一主面10a和处于第一主面10a相反侧的第二主面10b的第一光学板10，使包含影像的光束112从第二主面10b一侧入射，并使光束112经第二主面10b反射后产生的第二主面反射光束(第二反射光Lout2)的方向相对于光束112经第一主面10a反射后产生的第一主面反射光束(第一反射光Lout1)的方向发生5度以上的变化，将第一主面光束向观看者进行投影。
即，将第二反射光Lout2的第二反射角θout2相对于第一反射光Lout1的第一反射角θout1改变5度以上，将第一反射光Lout1向观看者100进行投影。由此能够抑制重影，实现容易观察的的显示。
(第五实施方式)
本发明的第五实施方式的移动体(例如车辆730)如图1所示例，具备本发明的实施方式的光学元件中的任意一个和用于支承该光学元件的透明板(挡风玻璃710a、挡风玻璃部710)。另外，移动体还可以包含显示装置，该显示装置所包含的影像投影部115使包含影像的光束112经本实施方式的光学元件反射后投影到观看者100。此外，影像投影部115能够控制包含影像的光束的发散角度，向光学元件进行投影。
本实施方式的移动体可以是车辆、船舶或飞机等任意的交通工具。
在移动体的挡风玻璃部710上也可以粘贴本实施方式的任意光学元件，但挡风玻璃部710中也可以内置光学元件。下面说明其实例。
图13是示例表示本发明的第五实施方式的移动体的一部分结构的示意性剖视图。
如图13(a)所示，本实施方式的移动体的挡风玻璃710a1具有第一透明板715a、第二透明板715b、和设置在第一透明板715a与第二透明板715b之间的光学元件。在该实例中，光学元件使用的是先前说明的光学元件512。另外，在第一透明板715a与第二透明板715b之间未设置光学元件512的部分设置着透明树脂层715c。透明树脂层715c也可以使用例如与第一透光层18a所使用的材料相同的材料。
如图13(b)所示，在本实施方式的移动体的挡风玻璃710a2中的第一透明板715a与第二透明板715b之间设置着先前说明的光学元件512。另外，在第一透明板715a与第二透明板715b之间未设置光学元件512的部分设置着透明树脂层715c。
此外，第一透明板715a和第二透明板715b中可以使用例如玻璃基板或树脂制造的透明基板。
利用具有这种结构的挡风玻璃710a1和710a2，在挡风玻璃中内置光学元件，这样使用者就会更方便，而且，光学元件周围被第一透明板715a、第二透明板715b以及透明树脂层715c密封，因而提高了光学元件的可靠性。
此外，在第一透明板715a与第二透明板715b之间可以设置本发明的实施方式中的任意一项光学元件。
以上参照具体实例说明了本发明的实施方式。但是，本发明并不限于这些具体实例。例如，即使由本领域技术人员对光学元件中所包含的菲涅尔透镜、光学板、透射反射光学层、高折射率层和透光层、显示装置中所包含的影像投影部以及影像投影部中所包含的光学部件等的各要素的具体结构的形状、尺寸、材质、配置关系等施加了各种变更，只要本领域技术人员是从公知的范围内进行适当的选择从而同样地实施了本发明、获得了同样的效果，则也视为包含在本发明的范围内。
另外，将各具体实例中的任意2个以上的要素在技术上可行的范围内进行组合后，只要仍然包含本发明的主旨，则也视为包含在本发明的范围内。
除此之外，本领域技术人员基于上述光学元件、显示装置、显示方法和移动体等本发明的实施方式进行了适当的设计变更后加以实施而可以得到的光学元件、显示装置、显示方法和移动体只要包含本发明的主旨，则也视为属于本发明的范围。
除此之外，在本发明的思想范畴内，只要是本领域技术人员就能够想到的各种变更实例和修正实例也属于本发明的范围。

Claims (10)

1.一种光学元件，其特征在于，
具备第一光学板，该光学板具有设置了第一菲涅尔透镜的第一主面，
所述第一主面上的所述第一菲涅尔透镜的光轴配置在与所述第一主面的外形的中心不同的位置。
2.如权利要求1所述的光学元件，其特征在于，
所述第一主面上的所述第一菲涅尔透镜的所述光轴的位置与所述第一主面的所述外形的所述中心的位置之间的距离在15毫米以上。
3.一种光学元件，其特征在于，
具备第一光学板，该第一光学板具有设置了第一菲涅尔透镜的第一主面，该第一菲涅尔透镜具有同心圆状的多个凸条部，
所述多个凸条部之中彼此相邻的凸条部的沿从所述同心圆的中心朝向外侧的放射方向上的各自的宽度互不相同，
所述多个凸条部的各凸条部的沿所述放射方向的各个宽度为预定长度以下。
4.一种光学元件，其特征在于，
具备第一光学板，该第一光学板具有设置了第一菲涅尔透镜的第一主面，该第一菲涅尔透镜具有同心圆状的多个凸条部，
所述多个凸条部之中相邻的2个凸条部的沿从所述同心圆的中心朝向外侧的放射方向的宽度彼此相同，所述相邻的2个所述凸条部的沿所述放射方向的宽度总和为预定长度以下。
5.如权利要求3或4所述的光学元件，其特征在于，
所述多个凸条部包括：
第一凸条部，具有沿所述放射方向的第一宽度；
第二凸条部，具有沿所述放射方向的第二宽度，该第二宽度与所述第一宽度不同；
第三凸条部，具有沿所述放射方向的第三宽度，该第三宽度与所述第一宽度不同且与所述第二宽度也不同。
6.如权利要求1至4中任意一项所述的光学元件，其特征在于，
还具备透射反射光学层，该透射反射光学层设置在所述第一光学板的所述第一主面上，对可见光具有反射性和透射性。
7.如权利要求1至4中任意一项所述的光学元件，其特征在于，
还具备第一透光层，该第一透光层设置在所述第一光学板的所述第一主面一侧，对可见光具有透光性。
8.一种显示装置，其特征在于，
具备影像投影部，该影像投影部使权利要求1至4中任意一项所述的光学元件反射包含影像的光束，从而向观看者进行投影。
9.一种显示方法，其特征在于，
对于包含设置有第一菲涅尔透镜的第一主面和处于所述第一主面相反侧的第二主面的第一光学板，使包含影像的光束从所述第二主面一侧入射该第一光学板，将所述光束被所述第二主面反射后所产生的第二主面反射光束的方向相对于所述光束被所述第一主面反射后所产生的第一主面反射光束的方向改变5度以上，将所述第一主面反射光束朝向观看者进行投影。
10.一种移动体，其特征在于，具备：
权利要求1至7中任意一项所述的光学元件；和
用于支承所述光学元件的透明板。
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