CN104321682B - 图像显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种防止产生因外光引起的杂散光而提高利用者的视觉辨认性、并且可以使光学系统小型化的图像显示装置。本发明的图像显示装置具备：发出光的光源(1)；接收来自光源的光并生成显示光的显示元件(3)；在内部传播显示光的导光板(5)；将来自显示元件的显示光射入导光板内的射入元件(4)；设置于导光板，用于将显示光向导光板的外部射出的射出用动态衍射元件(6)，其中，射出用动态衍射元件(6)包含通过施加电压使衍射光的衍射功能被无效化或有效化的多个分割动态衍射元件，图像显示装置还包括以一次仅使多个分割动态衍射元件中的一个分割动态衍射元件的衍射功能有效化的方式控制射出用动态衍射元件的控制部。

Description

图像显示装置
技术领域
本发明涉及一种通过组合导光板和衍射元件，尽管小型却能进行大画面显示的图像显示装置。
背景技术
驾驶汽车等车辆的驾驶员，在驾驶过程中，需要安全且迅速地进行车外状况的掌握、从车辆的显示设备读取信息及驾驶操作等。为此，希望在掌握驾驶中的车外状况所必要的范围内能读取车辆的显示设备的信息。因此，期待实现例如，通过对车辆的挡风玻璃等透明板的一部分照射光等来显示文字或图像的图像显示装置。
作为这样的透过型的图像显示装置，可举出在汽车的挡风玻璃上显示驾驶信息的平视显示器(Head Up Display，以下称为“HUD”)、在眼镜的镜片部分显示信息的头戴式显示器(Head Mounted Display，以下称为“HMD”)等。由于如果使用这样的透过型的图像显示装置，驾驶员可以一边视觉识别外界一边同时观看与驾驶有关的信息(例如地图或速度计)，因此期待驾驶员能够更安全地进行驾驶。
作为上述以往的HUD，有在挡风玻璃投影虚拟图像的图像显示装置(例如，专利文献1)。图25示出了在挡风玻璃投影图像的以往的HUD的例子。
在图25的例子中，汽车的仪表板内部收纳有HUD框体100。HUD框体100内配置有光源101、入射光学系统102、显示元件103及反射镜104。光源101为激光或LED(LightEmitting Diode)等的光源，通过入射光学系统102对显示元件103进行照明。
显示元件103为液晶面板或DMD(Digital Mirror Device)等的二维显示元件，接收来自光源101的光形成显示光，向反射镜104射出。来自显示元件103的显示光通过反射镜104被偏向，经由HUD框体100具备的开口部105射向挡风玻璃106。
在一般的HUD中，为了放大供驾驶员视觉辨认的图像，反射镜104使用凹面镜等具有光学放大作用的元件的情况较多。被挡风玻璃106反射的显示光109射入驾驶员108的眼球。此时，驾驶员108可以视觉辨认在比挡风玻璃106更远的位置的虚拟图像107。
在此，将显示光109到达的范围称为视认窗(eye box)110。当驾驶员108的眼球在视认窗110内时，驾驶员108可以视觉辨认虚拟图像107。通过用这样的结构，驾驶员108即使在驾驶中也不需要大范围移动视线便能视觉辨认驾驶所需的信息。
然而，图25所示结构的HUD，由于HUD框体100较大，存在压迫仪表板内部的容积的问题。在HUD框体100较大的情况下，搭载到小型车等会出现困难。此外，当开口部105较大时，也有损仪表板的外观，因此希望框体尺寸尽量小型、开口部较小的HUD。为了应对该问题，提出了将导光板和衍射元件组合的光学系统等(例如，专利文献2、专利文献3)。
图26示出将导光板和衍射元件组合的光学系统的HUD的以往的例子。在图26的例子中，HUD框体200容纳于仪表板内部。HUD框体200内容纳有光源201、入射光学系统202、显示元件203、入射用衍射元件204及导光板205的一部分。光源201、入射光学系统202及显示元件203因与图25相同，故省略其说明。
来自显示元件203的显示光207射入导光板205所具备的入射用衍射元件204。导光板205通过使显示光207在内部全反射进行导光。此外，为了不妨碍驾驶员210的视野，导光板205由使外界的光透过的材质构成，例如，用玻璃或丙烯树脂等透明材料构成。
入射用衍射元件204具有变更入射光的角度的作用，以使射入的显示光207被导光板205全反射。作为入射用衍射元件204可以使用体积全息或凹凸全息(relief hologram)等衍射元件。显示光207在导光板205内部一边被反复全反射一边射入导光板205所具备的射出用衍射元件206。
射出用衍射元件206对以指定的入射角射入的光发挥作用。在图26的例子中，显示光207在虚线211a、211b、211c所示的位置以使射出用衍射元件206衍射光的角度射入。因此，在虚线211a、211b、211c的位置，显示光207被衍射而产生衍射光208。
此外，射出用衍射元件206决定衍射光208的前进方向，使其能从导光板205射出。在该例子中，射出用衍射元件206被设计成使衍射光208在导光板205反射的角度成为导光板205的全反射角以下。通过该作用，在导光板205内部全反射的显示光207作为射出光从导光板205射出。
另外，在图26中，射出用衍射元件206被设计成衍射射入的光的一部分，让一部分透过。因此，在图26的虚线211a所示的位置，即使显示光207被衍射后，也有一部分的光又在导光板205内被全反射，再次在满足射出用衍射元件206的衍射条件的位置(在图26为虚线211b、211c所示的位置)被衍射。
这样，通过调整射出用衍射元件206的衍射效率，使从射出用衍射元件206的多个位置产生衍射光，可以增加驾驶员210能够视觉辨认衍射光208的区域。由此，能获得视认窗212(驾驶员210可以确认显示图像的范围)增加的效果。
如上所述，通过使衍射光208射入驾驶员210的眼球，驾驶员210可视觉辨认在比导光板205更远的位置的虚拟图像209。
图26所示的例子中，通过使用将导光板205和射出用衍射元件206进行组合的光学系统，能够削减在图25所示的例子中所需要的反射镜等的容积，使HUD框体200的容积减小。此外，仪表板上必要的开口部的尺寸也成为只是导光板205的厚度。因此，没有必要在仪表板设置大的开口，可以提供不损伤车辆的设计的HUD。
然而，在上述以往的HUD中，未对没有意识到的光(例如，外光)的衍射的影响进行探讨。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利公开公报特开昭58-181004号
专利文献2：日本专利公开公报特开平2-241841号
专利文献3：美国专利申请公开公报第2011/0176218号说明书
发明内容
本发明是为解决上述的问题，其目的在于提供一种能防止产生因外光引起的杂散光而提高利用者的视觉辨认性、并且可以使光学系统小型化的图像显示装置。
本发明的一个方面所涉及的图像显示装置，具备：发出光的光源；接收来自所述光源的光并生成显示光的显示元件；在内部传播所述显示光的导光板；将来自所述显示元件的所述显示光射入所述导光板内的入射元件；设置于所述导光板，用于将所述显示光向所述导光板的外部射出的射出用动态衍射元件，其中，所述射出用动态衍射元件包含通过施加电压使衍射光的衍射功能被无效化或有效化的多个分割动态衍射元件，所述图像显示装置还包括控制部，该控制部以一次仅使所述多个分割动态衍射元件中的一个分割动态衍射元件的衍射功能有效化的方式控制所述射出用动态衍射元件。
根据本发明的图像显示装置，能防止产生因外光引起的杂散光而提高利用者的视觉辨认性，并且可以使光学系统小型化。
附图说明
图1是表示本发明第1实施例的HUD的结构的概要图。
图2是图1所示的导光板的构成例的示意图。
图3是用于说明本发明第1实施例中防止杂散光产生的概略图。
图4是用于说明本发明第1实施例中显示光的衍射的概略图。
图5是本发明第1实施例中的分割动态衍射元件的长度及导光板的厚度的示意图。
图6是本发明第2实施例的HUD所使用的导光板及偏振板的构成例的示意图。
图7是用于说明在本发明第2实施例防止因外光引起的杂散光的产生的概略图。
图8是用于说明当使用具备ITO膜的动态衍射元件作为射出用衍射元件时因散射的影响的概略图。
图9是本发明第3实施例的HUD所使用的导光板的构成例的示意图。
图10是表示本发明第4实施例的HUD的结构的概要图。
图11是图10所示的水平方向用的导光板的构成例的示意图。
图12是图10所示的垂直方向用的导光板的构成例的示意图。
图13是本发明第4实施例的HUD所使用的其它导光板的构成例的示意图。
图14是用于说明通过图13所示的垂直方向用的导光板抑制散射的影响的概略图。
图15是朝向导光板的图像光的投影光学系统的例子的示意图。
图16是本发明第5实施例的HUD所使用的CGH显示元件的构成例的示意图。
图17是用于说明窜扰的产生的概略图。
图18是本发明第6实施例的HUD所使用的导光板的构成例的示意图。
图19是在水平方向放大光的水平方向用的导光板中光在垂直方向的扩散的示意图。
图20是在导光板的入射幅度、衍射角及导光板的厚度之间的关系的示意图。
图21是用于说明在导光板的入射幅度较小时存在的问题的概略图。
图22是用于说明在导光板的入射幅度较大时存在的问题的概略图。
图23是本发明第7实施例的HUD所使用的垂直方向的导光板的构成例的示意图。
图24是图23所示的垂直方向的导光板的衍射功能的状况的示意图。
图25是利用在挡风玻璃的反射的以往的HUD的构成例的示意图。
图26是利用了导光板和衍射元件的以往的HUD的构成例的示意图。
图27是用于说明衍射元件的衍射条件的概略图。
图28是用于说明衍射元件的其它衍射条件的概略图。
图29是用于说明在使用了导光板和衍射元件的光学系统中杂散光的产生的概略图。
具体实施例
(本发明的基础的见识)
如上所述，在HUD的光学系统中中，当使用衍射元件时会出现因外光引起的杂散光产生的问题。在此，外光是指从太阳或街灯、前方车辆的尾灯等车外的光源射入车内的光。即使是这样的没有意识到的光(例如，外光)，在满足衍射条件的情况下衍射元件也会产生衍射作用。
一般而言，衍射元件衍射满足衍射条件(元件衍射的光的入射角和波长之间的条件)的光。利用图27示出该例。图27的衍射元件2601被设计成衍射以入射角θa射入的光，并以射出角θb进行衍射。然而，一般而言，体积全息等的衍射元件即使对入射角为θb的光也产生衍射作用。用图28示出该例。
在图28的例子中，衍射元件2601将以入射角θb射入的光以射出角θa射出。这样，衍射元件2601衍射满足指定的衍射条件(Bragg条件等)的光。因此，不仅对图26的例子所示的显示光207衍射，而且即使是没有意识到光(例如，外光)，衍射元件2601也在满足衍射条件的情况下产生衍射作用。利用图29示出对这样的没有意识到的光的衍射的影响。
图29示出外光301射入导光板205时的例子。在该例子中，外光301在导光板205内的射出用衍射元件206的入射角和图26的显示光207从射出用衍射元件206射出的角度(图27和图28中的θb)一致。因此，外光301被射出用衍射元件206衍射。此时，外光301衍射的角度与图26的显示光207射入射出用衍射元件206的角度(图27和图28中的θa)一致。
如图26所示，显示光207射入射出用衍射元件206的角度满足显示光207在导光板205内全反射的条件。因此，被射出用衍射元件206衍射的外光301在导光板205全反射，再次以入射角θa射入射出用衍射元件206。
此时，外光301以与显示光207相同的衍射角θb被衍射。以衍射角θb射出的光在导光板205不被全反射，而向导光板205外射出。因此，外光301被衍射的光302向导光板205外射出，因该光到达驾驶员的眼球而被驾驶员作为杂散光视觉辨认。一般而言，由于因太阳或街灯等强光引起的杂散光会给驾驶员带来不适感，因此期望能防止其产生。
以下，参照附图对本发明的实施例进行说明。
另外，以下说明的实施例都仅仅是表示本发明的一个具体例子而已。在以下的实施例中所示的数值、形状、构成要素等仅仅是一个例子，不用于对本发明进行限定。此外，在以下的实施例中的构成要素中，关于表示最上位概念的独立权利要求中没有记载的构成要素，是作为任意的构成要素来进行说明的。另外，在所有的实施例中也可以对各自的内容进行组合。
(第1实施例)
本实施例对抑制HUD的光学系统中杂散光产生的方法进行说明。图1是表示本发明第1实施例的HUD(平视显示器)的结构的概要图。图1所示的HUD例如，被搭载于汽车，是向驾驶员DR显示驾驶信息等的平视显示器，具备光源1、入射光学系统2、显示元件3、入射用衍射元件4、导光板5、射出用动态衍射元件6、控制电路7、输入部8、瞳孔检测部9、照相机10及HUD框体11。控制电路7控制光源1、显示元件3及射出用动态衍射元件6的动作。
HUD框体11被容纳在汽车的仪表板内部。HUD框体11中容纳有光源1、入射光学系统2、显示元件3、入射用衍射元件4、导光板5的一部分及控制电路7。另外，在图1中，将输入部8、瞳孔检测部9及照相机10图示成在HUD框体11的外部，但是，并不特别限定于该例子，也可以将瞳孔检测部9等配置在HUD框体11内部。
光源1例如，足LED光源，射出照明显示元件3的光。另外，LED光源可以是单色，也可以由发出RGB三色光的3个光源来构成。此外，配合显示元件3的驱动方法，可以使用一次射出BGB三色的方法，也可以采用依次输出RGB的结构。
此外，作为光源1也可以使用输出激光的激光光源。在使用激光光源时，由于可以使光的波长范围较小，医此能够将射出用动态衍射元件6衍射所需的波长范围抑制得较小。因此，可以提高外光的透过率，实现视觉辨认性好的HUD。
此外，激光光源可以使用半导体激光(激光二极管)，也可以使用半导体激光以外的激光。当使用半导体激光时，可以抑制光源的成本。此外，激光光源也可以是半导体激光与其它光源的组合，电可以是红外线的半导体激光与将红外线转换为绿色的SHG(第2谐波产生)元件的组合。在这种情况下，可以使光源的波长范围变得更小。
光源1通过入射光学系统2对显示元件103进行照明。入射光学系统2由各种光学部件构成，例如，通过在光源1之后配置包含准直透镜等的入射光学系统2，能使来自光源1的光高效地射入显示元件3。另外，入射光学系统2根据需要可以配置也可以省略。
显示元件3接收来自光源1的光而生成显示光DL，并形成对作为利用者的驾驶员DR的显示图像。显示元件3没有必要限定成指定的种类，但在本实施例中采用例如液晶元件。显示元件3作为使来自光源1的光透过的透过型元件来表现，但也可以使用反射型的元件。例如，可以使用反射型液晶(LCOS：Liquid Crystal On Silicon等)或镜型显示元件(DMD等)。当使用反射型的元件时，可以提高光的利用效率，能抑制光源1的耗电。此外，还可以进行高亮度的显示。
此外，显示元件3也可以进行依次显示RGB的像素的场序显示(field sequentialdisplay)。此时，因为显示元件3不需要彩色滤光器，所以能提高光的利用效率。此外，由于无需排列RGB的像素，因此能使显示元件3的尺寸小型化。
此外，显示元件3也可以由扫描型的MEMS(Micro electro Mechanical Systerns)镜构成。MEMS镜通过讣来自光源的光二维扫描形成显示图像。因此，能使显示元件3小型化。此外，也可以具备使通过MEMS镜形成的图像成像的中间屏幕。此时，通过让中间屏幕具备控制光的扩散角的特性，能够提高来自光源1的光的利用效率，可以进行亮度高的显示。
此外，显示元件3也可以具备透镜系统。例如，通过具备使来自显示元件的光准直的准直透镜，可以使光在导光板5内高效地反射。此外，也可以具备用于放大显示元件3的显示图像的透镜系统。此时，可以放大驾驶员DR视觉辨认的虚拟图像VI。
在本实施例中，显示元件3具备准直透镜，来自显示元件3的显示光DL作为准直光(平行光)射入导光板5所具备的入射用衍射元件4。
入射用衍射元件4变更射入的显示光DL的前进方向，使显示光DL进一步射入导光板5内。在使用了导光板5的HUD中，入射用衍射元件4的衍射性能被设定成使显示光DL在导光板5内进行全反射。在本实施例中，显示光DL相对于入射用衍射元件4垂直地(以入射角O)射入。此外，显示光DL以大于导光板5的拿反射角(临界角)的角度从入射用衍射元件4射出。另外，入射用衍射元件4只要是能讣显示光DL在导光板5内全反射，也可以使用其它的入射元件。
在本实施例中，入射用衍射元件4使用体积全息。体积全息因其衍射效率高而且能抑制高次衍射光的产生，所以能实现亮度高杂讯少的显示。此外，入射用衍射元件4被设定成衍射与光源1的波长相同波长的光。另外，在本实施例中，当光源1具有多个波长(例如RGB三种波长)时，使用对体积全息记录相对于多个波长的干涉条纹的方法(多重曝光)。
另外，当不对体积全息进行多重曝光时，也可以使用将分别与RGB的各波长对应的三层入射用衍射元件进行层叠三的方法。此时，通过使各入射用衍射元件衍射的波长减小，能抑制窜扰的产生等。在此，窜扰是指被设定成某一波长用的衍射元件衍射其它波长的光的现象。例如，如果被设定成衍射绿色的波长的衍射元件衍射红色的光，则导致在显示图像产生色斑或图像模糊等。
此外，作为入射用衍射元件4，也可以利用能电打开或关闭衍射功能的动态衍射元件来抑制上述窜扰的产生。动态衍射元件是在液晶中记录干涉条纹，通过向元件施加电压可使所记录的干涉条纹的功能有效化或无效化的元件。例如，可以使用DigiLens(注册商标，美国SBG Labs公司制造)等的元件。此时，光源1使RGB光依次点灯，通过使各波长所对应的动态衍射元件的衍射功能配合光源1的点灯时机而有效化，能不产生窜扰地将光射入导光板5内。
此外，作为入射用衍射元件4，也可以使用体积全息以外的元件。例如，可以使用凹凸型的全息元件等。此时，元件的制造变得容易。
此外，在本实施例中，作为入射用衍射元件4，使用的是透过型的衍射元件，但也可以使用反射型的衍射元件。此时，由于可以使衍射效率提高，能进行更高亮度的显示。另外，在本实施例中，是将入射用衍射元件4配置在导光板5的外部，但是，也可以将入射用衍射元件4配置在导光板5的内部。
导光板5在内部传播通过入射用衍射元件4而被射入的显示光DL。为了不妨碍驾驶员DR的视野，导光板5用能让来自外界的光透过的材料构成，例如，用玻璃或丙烯树脂等透明材料来构成。
射入导光板5的光，一边在导光板5内进行全反射，一边射入射出用动态衍射元件6。图2示出具备本实施例的射出用动态衍射元件6的导光板5。射出用动态衍射元件6被设置于导光板5，由多个分割动态衍射元件6a至6f构成。另外，在本实施例中，示出了分割动态衍射元件的数量为6个的例子，但这只是一个例子，也可以是其它的数目。
各分割动态衍射元件6a至6f是前述的动态衍射元件，控制电路7通过控制施加在元件的电压，可以使元件的衍射功能有效化或无效化。在本实施例中，各分割动态衍射元件6a至6f的衍射功能依次被有效化。
在图2所示的例子中，只有实线所示的分割动态衍射元件6e的衍射功能被有效化，虚线所示的其它分割动态衍射元件6a至6d、6f的衍射功能被无效化。一定时间后，分割动态衍射元件6e的衍射功能被无效化，其次，分割动态衍射元件6d，的衍射功能被有效化。即，控制电路7控制射出用动态衍射元件6，将多个分割动态衍射元件6a至6f中在某一瞬间具有衍射功能的元件限定为一个。
另外，切换衍射功能有效的分割动态衍射元件的时机虽然没有必要进行特别限定，但在例如假设用显示元件3显示1帧图像的时间为t秒、分割动态衍射元件的总数为N个的情况下，可以将一个分割动态衍射元件的衍射功能有效化的时间X设定在(t/N)秒以下。这种情况下，即使来自任何分割动态衍射元件的衍射光进入驾驶员的瞳孔，驾驶员也能不失图象帧地视觉辨认显示元件3所显示的图像。
以下利用图3说明通过进行分割动态衍射元件6a至6f的控制能抑制因外光引起的杂散光的产生。在图3中，多个分割动态衍射元件中只有分割动态衍射元件6e的衍射功能被有效化，其它的分割动态衍射元件6a至6d、6f的衍射功能被无效化。
因此，外光OL只在分割动态衍射元件6e被衍射，在导光板5内部被全反射。然而，以往，在再次被衍射的位置P1、P2，由于分割动态衍射元件6c、6a的衍射功能被无效化，因此不会产生朝向导光板5外部的衍射光(图中用虚线的箭头所示的光)。
另一方面，对显示光DL的衍射的例子如图4所示。在图4中，显示光DL通过衍射功能被有效化的分割动态衍射元件6e而被衍射，并从导光板5射出。驾驶员DR通过射出的衍射光L1能够视觉辨认虚拟图像。此外，通过使分割动态衍射元件6c、6a的衍射功能依次有效化，也可以从导光板5取出衍射光L2、L3这样的显示光(用图2的以往的射出用衍射元件206可以取出的光)，能够维持较宽的视认窗(eye box)IB。
此外，用图5说明本实施例所使用的各分割动态衍射元件6a至6f的尺寸。如上述的例子所示，即使在外光通过衍射功能被有效化的分割动态衍射元件而被衍射、在导光板5内部被全反射的情况下，只要不被衍射功能无效化的分割动态衍射元件再次衍射，就不会成为杂散光。因此，当设在导光板5内的显示光或外光OL的反射角为θ、导光板5的厚度为T时，分割动态衍射元件6e的长度L只要小于以下式(1)所示的用Lmax表示的值即可。
L＜Lmax＝2×T×tanθ……(1)
因此，如果各分割动态衍射元件6a至6f的长度L小于Lmax，则因为被某个分割动态衍射元件衍射的光不会在相同的分割动态衍射元件再次被衍射，所以能抑制杂散光的产生。另外，分割动态衍射元件的数目没有特别限制，但是，通过抑制分割动态衍射元件的数目，能抑制各分割动态衍射元件的控制所需要的处理成本，可以简化控制电路7的结构。
此外，分割动态衍射元件6a至6f可以通过对与RGB的各波长对应的于涉条纹进行多重曝光的方法来实现，也可以采用将分别与各波长对应的三层元件进行层叠的结构。后者的情况下，在某个分割动态衍射元件的衍射功能被有效化的时间内，还配合光源1的点灯时机进行使与RGB的各波长对应的分割动态衍射元件的衍射功能有效化的处理。
如上所述，通过由分割动态衍射元件6a至6f构成射出用动态衍射元件6，能一边抑制因外光引起的杂散光的产生，一边维持较宽的视认窗IB。
此外，瞳孔检测部9从车内的照相机10等取得有关驾驶员DR的眼球位置的信息，检测出驾驶员DR(利用者)的眼球位置。控制电路7根据瞳孔检测部9的检测结果，从多个分割动态衍射元件6a至6f中选择使衍射功能有效化的分割动态衍射元件6。例如，控制电路7根据驾驶员DR的眼球位置，选择将射入到驾驶员DR的眼球的衍射光射出的分割动态衍射元件，使被选择的分割动态衍射元件有效化。此外，控制电路7也可以进行控制，通过增加所选择的分割动态衍射元件被有效化的次数，优先使被选择的分割动态衍射元件的衍射功能有效化。在这种情况下，因为能使显示光集中于驾驶员DR的眼球，所以可以提高驾驶员DR视觉辨认的虚拟图像VI的亮度。另外，当不进行上述控制时，也可以省略瞳孔检测部9及照相机10。
此外，输入部8是受理来自驾驶员DR的各种输入的用户界面(UI)部。当驾驶员DR利用输入部8输入了自身的眼球的位置信息(驾驶员DR容易视觉辨认的位置的信息)时，控制电路7根据从输入部8输入的位置信息，从多个分割动态衍射元件6a至6f中选择使衍射功能有效化的分割动态衍射元件6。例如，控制电路7根据从输入部8输入的位置信息选择将射入到驾驶员DR的眼球的衍射光射出的分割动态衍射元件。此外，控制电路7也可以进行控制，通过增加所选择的分割动态衍射元件被有效化的次数等，优先使被选择的分割动态衍射元件的衍射功能有效化。在这种情况下，可以优先使用来自驾驶员DR自己容易视觉辨认的位置的分割动态衍射元件的光，能够进行提高显示亮度等的处理。另外，在不进行上述控制时，也可以省略输入部8。
如上所述，在本实施例中，由于以一次仅使多个分割动态衍射元件6a至6f中的一个分割动态衍射元件的衍射功能有效化的方式来控制射出用动态衍射元件6，所以可以防止通过衍射功能被有效化的分割动态衍射元件而被衍射的外光再次被其它的动态衍射元件衍射，从而能抑制杂散光的产生。其结果，可以防止因外光引起的杂散光的产生，能提高利用者的视觉辨认性并使光学系统小型化。
(第2实施例)
本实施例对在使用导光板的HUD光学系统中抑制杂散光产生的方法进行说明。图6是本发明第2实施例所使用的导光板及偏振板的构成例的示意图。另外，本实施例中的HUD的结构除了图1所示的入射用衍射元件4及导光板5被变更为入射用衍射元件4a及导光板5a，在设置有入射用衍射元件4a的导光板5a的被外光入射的一侧配置偏振板21，作为显示光DS使用S偏振光以外，其他都采用与图1几乎相同的结构，因此，对与第1实施例相同的构成要素省略图示及说明。
如图6所示，本实施例中，在导光板5a的前面(车外侧)配置有偏振板21。在此，偏振板21具有只让具有指定方向的偏振的光透过的作用。在本实施例中，将在与附图的纸面垂直的方向振动的光作为P偏振光，将与纸面平行地振动的光作为S偏振光。在本实施例中，配置在导光板5的前面的偏振板21例如被设定成只让P偏振光透过。
另外，在本实施例中，从显示元件3(参照图1)射出、并射入导光板5a的显示光DS被设定成S偏振光。这种设定可以让光源1(参照图1)射出S偏振光，也可以用波长板等进行设定，使来自显示元件3的光成为S偏振光。此外，还可以使用其它的方法进行偏振状态的调整。
被调整为S偏摄光的显示光DS射入入射用衍射元件4a。在此，入射用衍射元件4a被设定成具有衍射S偏振的光的偏振依赖性。
同样，在本实施例中，射出用动态衍射元件26与图1所示的射出用动态衍射元件6具有同样的结构，并且，还被设定成具有只衍射S偏振的光的偏振依赖性。即，各分割动态衍射元件26a至26f被设定成具有只衍射S偏振的光的偏振依赖性。因此，当P偏振的光射入射出用动态衍射元件26时，即使在满足有关角度及波长的衍射条件的情况下，也不进行衍射。
另外，对于只衍射指定的直线偏振光的射出用动态衍射元件26，虽然没有必要限定成指定的种类，但可以使用例如通过曝光光敏聚合物等而生成的体积全息等。此时，可以实现只衍射S偏振成分的光的衍射元件。此外，也可以使用以在液晶材料中记录干涉条纹的方法而制作的衍射元件等。
此外，在本实施例中，控制电路7(参照图1)与第1实施例相同，以一次仅使多个分割动态衍射元件26a至26f中的一个分割动态衍射元件的衍射功能有效化的方式来控制射出用动态衍射元件26，但是，并不特别限定于该例子，也可以使用其它的控制方法。此外，代替射出用动态衍射元件26，也可以使用被设定成具有只衍射S偏振的光的偏振依赖性的射出用衍射元件。
其次，在本实施例中，利用图7对防止因外光引起的杂散光的产生进行说明。一般情况下，外光作为混有各种偏振成分的随机偏振光来对待。因此，当外光OL通过偏振板21时，只有P偏振光成分透过，被转换成P偏振的光LP。如上所述，由于射出用动态衍射元件26只衍射S偏振光成分，因此，即使在外光OL以虚线部P21射入射出用动态衍射元件26的情况下，也不进行衍射。因此，不会产生因外光OL引起的杂散光，驾驶员能在舒适的感觉下视觉辨认虚拟图像。
另外，在本实施例中，使用了射出用动态衍射元件26衍射S偏振光的例子，但也可以用偏振板21遮挡P偏振光，射出用动态衍射元件26衍射P偏振光。此外，在驾驶员使用偏振光墨镜等时，也可以进行设定以便让射出用动态衍射元件26衍射不被偏振光墨镜遮挡的方向的直线偏振光。在这种情况下，也能防止戴着墨镜的驾驶员看不见虚拟图像。
(第3实施例)
在本实施例中，对应对衍射元件为动态衍射元件时产生的散射进行说明。如上所述，动态衍射元件是在液晶等的材料上记录干涉条纹，通过施加电压使基于干涉条纹的衍射功能有效化或无效化的元件。为了对该动态衍射元件进行电压施加，一般而言，在动态衍射元件中安装透明电极进行电压施加。通过使用透明电极，即使在如HUD那样视觉辨认外界的透视显示器用途中，也可以将动态衍射元件作为导光板内的射出用衍射元件来使用。此外，作为透明电极，使用可见光的透过率高、导电性高的ITO(Indium Tin Oxide)膜的情况比较多。
然而，在使用导光板的光学系统中，如果使用具有ITO膜的动态衍射元件作为射出用衍射元件，因ITO膜引起的光的散射会成为问题。利用图8对该例子进行说明。
在图8中，作为用于从导光板305取出显示光DL的射出用衍射元件，使用具备ITO膜的动态衍射元件306。在图8的例子中，通过入射用衍射元件304射入导光板305的显示光DL被动态衍射元件306衍射，导光板305射出衍射光La、Lb、Lc。此时，各衍射光La、Lb、Lc根据通过动态衍射元件306的次数，受到因ITO膜引起的散射的影响。
例如，衍射光La通过动态衍射元件306一次，衍射光Lb通过动态衍射元件306三次，衍射光Lc通过动态衍射元件306五次。因此，通过ITO膜(动态衍射元件306)的次数越多就越容易发生因ITO膜引起的光的散射，当驾驶员视觉辨认该光时，显示图像的画质恶化。
如上所述，在图8中，越是从导光板305的上方射出的衍射光其通过动态衍射元件306的次数就越多。因此，驾驶员的眼球的位置位于视认窗上方时驾驶员视觉辨认的虚拟图像与驾驶员的眼球的位置位于视认窗下方时视觉辨认的虚拟图像相比会变得模糊。其结果，产生显示画质因在视认窗内的驾驶员的眼球的位置而发生大的变化的现象。
图9示出用于应对该问题的本实施例中的导光板的结构。另外，本实施例的HUD的结构除了导光板以外，其它的构成要素与图1几乎相同，因此对于与第1实施例相同的构成要素省略图示及说明。
如图9所示，在本实施例中，导光板36由迂回用导光板31、下侧导光板32及上侧导光板33构成。下侧导光板32将显示光DL分割为第1显示光和第2显示光，在内部传播第1显示光。迂回用导光板31接收从下侧导光板32射出的第2显示光，在内部传播第2显示光。上侧导光板33被配置在相对于迂回用导光板31与下侧导光板32相同的一侧，接收从迂回用导光板31射出的第2显示光，在内部传播第2显示光。
下侧用动态衍射元件41被设置于下侧导光板32，将第1显示光向下侧导光板32的外部射出，上侧用动态衍射元件42被设置于上侧导光板33，将第2显示光向上侧导光板33的外部射出。
如上所述，来自显示元件3(参照图1)的显示光DL的一部分(第1显示光)通过下侧导光板32具备的入射用衍射元件37而被衍射，以便在下侧导光板32内被全反射。被下侧导光板32全反射的光被下侧用动态衍射元件41衍射，作为下侧衍射光LB从下侧导光板32射出。
具体而言，下侧用动态衍射元件41由通过施加电压衍射光的衍射功能被无效化或有效化的多个分割动态衍射元件，例如，两个分割动态衍射元件41a、41b构成。在图9所示的例子中，控制电路7(参照图1)通过进行将多个分割动态衍射元件41a、41b中在某一瞬间具有衍射功能的元件限定为一个的控制，仅使实线所示的分割动态衍射元件41b的衍射功能有效化，使虚线所示的其它分割动态衍射元件41a的衍射功能无效化。因此，在下侧导光板32全反射的光被分割动态衍射元件41b衍射而作为下侧衍射光LB从下侧导光板32射出。另外，分割动态衍射元件41a、41b的数目并不特别限定于上述的例子，可有各种各样的变更。
此外，在本实施例中，入射用衍射元件37的衍射效率被控制在50％以下，显示光DL中的一部分，例如，一半的显示光(第2显示光)不被入射用衍射元件37衍射而透过下侧导光板32。之后，透过下侧导光板32的光被迂回用导光板31具备的入射用衍射元件38衍射，而在迂回用导光板31内部全反射。在迂回用导光板31全反射的光被射出用衍射元件39衍射，从迂回用导光板31射出。
从迂回用导光板31射出的光被上侧导光板33具备的入射用衍射元件40衍射，在上侧导光板33内一边全反射一边前进。在上侧导光板33全反射的光被上侧用动态衍射元件42衍射，作为上侧衍射光LU射出。
具体而言，上侧用动态衍射元件42由通过施加电压衍射光的衍射功能被无效化或有效化的多个分割动态衍射元件，例如，两个分割动态衍射元件42a、42b构成。在图9所示的例子中，控制电路7(参照图1)通过进行将多个分割动态衍射元件42a、42b中在某一瞬间具有衍射功能的元件眼定为一个的控制，仅使实线所示的分割动态衍射元件42a的衍射功能有效化，使虚线所示的其它分割动态衍射元件42b的衍射功能无效化。因此，在上侧导光板33全反射的光被分割动态衍射元件42a衍射而作为上侧衍射光LU从上侧导光板33射出。
另外，分割动态衍射元件42a、42b的数目并不特别限定于上述的例子，可以进行各种各样的变更。此外，衍射功能被有效化的分割动态衍射元件的组合并不特别限定于上述例子，也可以进行各种各样的变更。
如上所述，在本实施例中，具有ITO膜的动态衍射元件只有下侧用动态衍射元件41和上侧用动态衍射元件42两个，因为将动态衍射元件上下分割，所以光通过下侧用动态衍射元件41的次数和光通过上侧用动态衍射元件42的次数不会产生大的差异，因此能使因ITO膜引起的光的散射达到最小且均匀。即，下侧衍射光LB通过下侧用动态衍射元件41一次，上侧衍射光LU也通过上侧用动态衍射元件42一次，由于下侧衍射光LB和上侧衍射光LU通过ITO膜的次数相同，因此可以防止虚拟图像的画质因在视认窗内的驾驶员的眼球的位置的不同而相差很大的问题。
(第4实施例)
在本实施例中对使用二张导光板的HUD的结构进行说明。在利用图1所示的第1实施例等示出的导光板的HUD的结构只使用一张导光板。根据该结构，可以使垂直方向的视认窗大幅放大。另一方面，当使视认窗在水平方向也放大时，使用组合二张导光板的结构。在本实施例中，利用图10至图12对该例子进行说明。另外，由于光源、入射光学系统、控制电路、HUD框体等与第1实施例相同，因此省略图示及说明。
在图10中，HUD的导光板由将水平方向(X轴)的视认窗放大的水平方向用的导光板1201和将垂直方向(Y轴)的视认窗放大的垂直方向用的导光板1204构成。此外，各部件以沿着纵深方向(Z轴)为显示元件3、水平方向用的导光板1201、垂直方向用的导光板1204、驾驶员DR的位置关系的方式而配置。
其次，图11示出水平方向用的导光板1201的结构。水平方向用的导光板1201具备入射用衍射元件1202及射出用衍射元件1203，接收显示光DL，在内部传播显示光DL并射出显示光DL在水平方向被放大的衍射光HL。
具体而言，来自显示元件3的显示光DL被入射用衍射元件1202衍射，在水平方向用的导光板1201内一边全反射一边前进。在水平方向用的导光板1201内全反射的光被射出用衍射元件1203衍射，作为衍射光HL从导光板1201射出。
其次，图12示出垂直方向用的导光板1204的结构。垂直方向用的导光板1204具备入射用衍射元件1205及射出用动态衍射元件1206，接收从水平方向用的导光板1201射出的衍射光HL，在内部传播衍射光HL并射出衍射光HL在垂直方向被放大的衍射光VL。射出用动态衍射元件1206被设置于垂直方向用的导光板1204，将衍射光VL向上述第2导光板的外部射出。
具体而言，射出用动态衍射元件1206与第1实施例相同，由沿垂直方向排列的多个分割动态衍射元件构成，通过控制电路7控制施加在多个分割动态衍射元件的电压，可以使各分割动态衍射元件的衍射功能有效化或无效化。例如，控制电路7控制射出用动态衍射元件1206，将多个分割动态衍射元件中在某一瞬间具有衍射功能的元件限定为一个，但是，并不特别限定于该例子，也可以使用其它的控制方法。
根据上述结构，从水平方向用的导光板1201射出的衍射光HL被入射用衍射元件1205在垂直方向衍射，并在垂直方向用的导光板1204内部一边全反射一边前进。在垂直方向用的导光板1204全反射的光被射出用动态衍射元件1206衍射，作为衍射光VL从垂直方向用的导光板1204射出。
其结果，因为衍射光VL能到达驾驶员DR的眼球，所以驾驶员DR能够视觉辨认虚拟图像。由于衍射光VL从垂直方向用的导光板1204射出的范围通过两个导光板1201、1204内的衍射元件(射出用衍射元件1203及射出用动态衍射元件1206)而在水平方向及垂直方向都被放大，因此能够向驾驶员DR提供宽广的视认窗。
然而，在衍射元件具备ITO膜的情况下，与第3实施例相同，会产生因通过衍射元件的次数的不同而导致所显示的虚拟图像的画质不均匀的问题。
为了解决该问题，在本实施例的HUD所使用的其它导光板的例子中，变更垂直方向用的射出用动态衍射元件的形状。图13示出该例子。在图13中，容纳在垂直方向用的导光板1204a中的射出用动态衍射元件1501的形状呈三角形状，射出用动态衍射元件1501在垂直方向(Y轴)的长度随着接近显示元件3而增长。
具体而言，射出用动态衍射元件1501的形状被设定成在水平方向(X轴)越接近显示元件3的区域射出用动态衍射元件1501的尺寸就越大(y轴方向的高度变高)。此外，射出用动态衍射元件1501也与第1实施例相同，由在垂直方向排列的多个分割动态衍射元件构成，通过控制电路7控制施加在元件的电压，可以使元件的衍射功能有效化或无效化。例如，控制电路7控制射出用动态衍射元件1501，将多个分割动态衍射元件中在某一瞬间具有衍射功能的元件限定为一个，但是，并不特别限定于该例子，也可以使用其它的控制方法。
在此，越接近显示元件3的区域，射入射出用动态衍射元件1501的衍射光通过设置在水平方向的导光板1201的射出用衍射元件1203的次数就越少。因此，越接近显示元件3的区域，射出用动态衍射元件1501的面积就越大，衍射光通过射出用动态衍射元件1501内部的次数就越多。
图14示出该例子。在图14所示的例子中，将射出用动态衍射元件1501在水平方向分割，如果从接近显示元件3的一方起为第1区域A1、第2区域A2、第3区域A3，则最接近显示元件3的第1区域A1的面积最大，第2区域A2、第3区域A3的面积按此顺序变小。此时，产生多次通过射出用动态衍射元件1501的衍射光，衍射光的通过次数以第1区域A1、第2区域A2、第3区域A3的顺序变少。
根据上述结构，在本例中，即使使用具有ITO膜的衍射元件作为射出用衍射元件1203及射出用动态衍射元件1501，也使从导光板1204a射出的各衍射光通过设置于水平方向的导光板1201的射出用衍射元件1203和设置于垂直方向的导光板1204a的射出用动态衍射元件1501的次数均一化，从而能抑制虚拟图像的画质因在视认窗内的位置的不同而产生差异。
另外，在本例中，示出的是射出用动态衍射元件1501的形状呈三角形状的例子，但是并不限定于该例子，只要能使从导光板1204a射出的各衍射光通过射出用衍射元件1203和射出用动态衍射元件1501的次数均一化，也可以使用其它的形状。此外，也可以使导光板1204a的形状配合射出用动态衍射元件1501而呈三角形状等。此时，由于可以减小导光板的尺寸，因此能削减搭载HUD所需要的车内的容积。
(第5实施例)
在本实施例中，对将向导光板投影显示光的投影光学系统小型化的结构进行说明。
图15是表示使用了通常的导光板的HUD中的投影光学系统的例子的示意图。另外，在图15中，用实线表示画面中央像素的光，用虚线表示画面下侧像素的光，用点划线表示画面上侧像素的光。
在图15的例子中，来自光源201的光通过准直透镜1701作为大致平行光射入显示元件203。显示元件203是透过型液晶面板，接收来自光源201的光并将显示光向投影透镜系统1702射出。为了将来自显示元件203的光有效地射入导光板205内，最好在入射用衍射元件204上形成投影透镜系统1702的瞳孔。
为了实现该结构，如图15所示，使用具有比显示元件203及入射用衍射元件204大的直径的投影透镜系统1702。通过采用这种结构，如图15例示，可以使显示元件203的端部(在图15中为画面的上侧及下侧)的光也汇集在入射用衍射元件204上。然而，该结构会导致投影光学系统的大型化。
另一方面，作为能将来自显示元件的光有效地射入导光板内并且抑制投影透镜系统的尺寸的方法，可以采用计算机合成全息(Computer Generated Hologram，以下，称为“CGH”)。在本实施例中，作为显示元件采用CGH显示元件，图16示出这种情况下的构成例。
另外，由于控制电路、HUD框体等与第1实施例相同，省略图示及说明。此外，在本实施例中，射出用动态衍射元件6也与第1实施例的射出用动态衍射元件相同，控制电路7(参照图1)与第1实施例相同，以一次仅使构成射出用动态衍射元件6的多个分割动态衍射元件中的一个分割动态衍射元件的衍射功能有效化的的方式来控制射出用动态衍射元件6，但是，并不特别限定于该例子，也可以使用其它的控制方法。
图16所示的HUD具备：光源1、作为入射光学系统一例的准直透镜1701、CGH显示元件1801、入射用衍射元件4、导光板5b、射出用动态衍射元件6。入射用衍射元件4及射出用动态衍射元件6被设置于导光板5b，CGH显示元件1801被配置在导光板5b的外光射入的一侧(与光源1及准直透镜1701相反的一侧)与入射用衍射元件4相对而置。
在图16中，来自光源1的光通过准直透镜1701而成大致平行光之后，透过导光板5b射入CGH显示元件1801。在本实施例中，CGH显示元件1801是可相位调制的显示元件，例如，可以使用液晶面板等。此外，作为CGH显示元件1801，还可以采用使用了可相位控制的MEMS镜的显示元件。
在此，CGH显示元件1801将来自显示在任意位置的显示图像的干涉条纹作为相位全息来显示。来自光源1的光通过被CGH显示元件1801衍射，转换成来自显示在任何位置的显示图像的显示光。来自CGH显示元件1801的显示光射入入射用衍射元件4。
通过采用本结构，可以省略投影透镜系统，能使HUD小型化。
另外，在本结构中，作为CGH显示元件1801，使用了反射型显示元件(LCOS或DMD)，但也可以使用透过型的元件。由于反射型显示元件一般情况下驱动速度快，所以光利用效率高，能提高显示画质。
另外，关于计算由CGH显示元件1801显示的相位全息的方法，由于不是本发明的发明点故省略其详细的说明，但可以使用任意的方法。
例如，可以进行将距CGH显示元件1801一定距离的图像的各像素作为点光源捕捉的点光源法的计算。该方法中，将各像素作为点光源，计算来自点光源的光在CGH显示元件1801上重叠的状态，作为全息来表示。因此，能够在CGH显示元件1801再生任意距离的图像。
此外，也可以采用将想要显示的图像进行二维傅立叶变换的方法等来计算全息的方法。此时，可以抑制全息的计算成本。此外，由于一般情况下CGH显示元件具有波长依赖性，因此可以采用对想要显示的图像的RGB的每个像素计算全息，配合RGB光源的点灯时机，显示各波长所对应的全息的方法。
(第6实施例)
本实施例对在使用了导光板和衍射元件的光学系统中抑制窜扰的产生的方法进行说明。如上所述，窜扰是指为某一波长设定的衍射元件衍射别的波长的光的现象。
图17示出产生窜扰时的HUD的导光板的例子。图17的例子是进行全彩色显示时的导光板的构成例，导光板205作为射出用衍射元件，具备与RGB的各波长相对应的射出用衍射元件1901、1902、1903。此外，同样，入射用衍射元件204也由与RGB的各波长相对应的入射用衍射元件1904、1905、1906构成。
在此，利用显示光DL所包含的红色波长的光(以下，称为“R成分”)对窜扰的产生进行说明。显示光DL所包含的R成分被与红色波长相对应的入射用衍射元件1904衍射，射入导光板205内。射入导光板205的R成分在导光板205内全反射之后，被与红色波长相对应的射出用衍射元件1901衍射，作为衍射光LR向导光板205外射出。
然而，在各衍射元件的波长选择性(衍射元件衍射的波长的范围)较广的情况下，衍射元件有可能衍射与对应的波长接近的波长的光。一般而言，图像显示装置所使用的光源的波长大多是红色波长为630nm左右、绿色波长为530nm左右、蓝色波长为440nm左右的波长。因此，红色波长和绿色波长及绿色波长和蓝色波长之间波长比较接近。因此，有时会发生绿色波长的显示光被红色波长用的衍射元件衍射，红色波长的显示光被绿色波长用的衍射元件衍射，或者，蓝色波长的显示光被绿色波长用的衍射元件衍射，绿色波长的显示光被蓝色波长用的衍射元件衍射的窜扰。
在图17中，显示光DL的R成分被绿色波长所对应的射出用衍射元件1902衍射，产生无用的光GR。如果这种无用的光进入驾驶员的眼球，会作为显示图像的色斑或图像模糊等而被认知。
图18示出用于防止该窜扰的光学系统的构成例。另外，由于显示光射入导光板为止的部分(光源或显示元件等)及控制电路等与其它的实施例相同，故省略图示及说明。此外，本实施例中，各射出用动态衍射元件2001、2002、2003也与第1实施例的射出用动态衍射元件相同，控制电路7(参照图1)也与第1实施例相同，以一次仅使构成各射出用动态衍射元件2001、2002、2003的多个分割动态衍射元件中的一个分割动态衍射元件的衍射功能有效化的方式来控制各射出用动态衍射元件2001、2002、2003，但是，并不特别限定于该例子，也可以使用其它的控制方法。
在图18中，与RGB的各波长相对应的射出用动态衍射元件2001、2002、2003被配置在导光板5c内。在本实施例中，各射出用动态衍射元件2001、2002、2003具有偏振依赖性。此外，红色波长用的射出用动态衍射元件2001和蓝色波长用的射出用动态衍射元件2003具有同样的偏振依赖性。另一方面，绿色波长用的射出用动态衍射元件2002被设定成具有与其它的射出用动态衍射元件2001、2003不同的偏振依赖性。
在此，将在与附图的纸面垂直的方向振动的直线偏振光称为P偏振光，将在与纸面平行的方向振动的直线偏振光称为S偏振光。例如，当绿色波长用的射出用动态衍射元件2002保持衍射P偏振光的偏振依赖性时，其它的射出用动态衍射元件2001、2003保持衍射S偏振光的偏振依赖性。相反，当绿色波长用的射出用动态衍射元件2002衍射S偏振光时，其它的射出用动态衍射元件2001、2003具有衍射P偏振光的偏振依赖性。
同样，入射用衍射元件4b也由与RGB的各波长相对应的衍射元件2004、2005、2006构成，各衍射元件2004、2005、2006具有偏振依赖性。此外，红色波长用的衍射元件2004和蓝色波长用的衍射元件2006具有同样的偏振依赖性。另一方面，绿色波长用的衍射元件2005具有与其它的衍射元件2004、2006不同的偏振依赖性。
此外，各衍射元件2004、2005、2006和对应于相同波长的射出用动态衍射元件2001、2002、2003具有相同的偏振依赖性。例如，当绿色波长用的射出用动态衍射元件2002保持衍射P偏振光的偏振依赖性时，绿色波长所对应的衍射元件2005也被设定成保持衍射P偏振光的偏振依赖性。
另外，在本实施例中，来自显示元件3(参照图1)的显示光中红色波长的光(R成分)和蓝色波长的光(B成分)保持同一直线偏振成分。此外，显示光中的绿色波长的光(G成分)保持与R成分及B成分不同的直线偏振成分。例如，当G成分为P偏振光时，R成分及B成分被设定成为S偏振光。此外，显示光的各波长保持与对应的射出用动态衍射元件2001、2002、2003的偏振依赖性一致的偏振光。例如，当绿色波长用的射出用动态衍射元作2002保持衍射P偏振光的偏振依赖性时，显示光的G成分被设定成P偏振光。
其次，利用显示光的R成分IR及G成分IG对抑制窜扰的产生进行说明。在此，R成分IR为S偏振光，G成分IG为P偏振光。R成分IR被具有衍射S偏振光的偏振依赖性的红色波长用的衍射元件2004衍射，射入导光板5a内。
另一方面，波长范围与红色波长用的衍射元件2004接近的绿色波长用的衍射元件2005，由于保持衍射P偏振光的偏振依赖性，因此不衍射S偏振光的R成分IR，不会产生窜扰。同样，射出用动态衍射元件也是，R成分IR被衍射S偏振光的红色波长用的射出用动态衍射元件2001衍射，作为衍射光LR向导光板5c外射出。然而，绿色波长用的射出用动态衍射元件2002，由于衍射P偏振光，所以不衍射S偏振光的R成分IR。因此，不会产生窜扰，也不会产生无用的光。
与R成分IR相同，G成分IG也只被具有同一偏振光依赖性的绿色波长用的衍射元件2005及绿色波长用的射出用动态衍射元件2002衍射。因此，可以抑制因波长范围接近的红色波长及绿色波长所对应的衍射元件引起的窜扰的产生。同样，B成分也只被具有同一偏振光依赖性的蓝色波长用的衍射元件2006及蓝色波长用的射出用动态衍射元件2003衍射，所以，可以抑制波长范围接近的绿色波长及蓝色波长所对应的衍射元件引起的窜扰的产生。
另外，在本实施例中，设R成分及B成分为S偏振光，G成分为P偏振光，但也可以是相反的设定。此外，关于设定显示光的各波长的偏振的方法，没有必要限定成指定的方法，可以采用任意的方法。例如，在光源1(参照图1)输出RGB的波长的光时，可以将红色波长和蓝色波长设定成为同一直线偏振光，将绿色波长设定成与其它波长相反的直线偏振光。此外，也可以使用射出直线偏振光的激光光源作为光源1。此时，能提高光源的光利用效率。此外，也可以使用LED作为光源1，采用通过使LED光通过偏振板来调整偏振状态的方法。此时，能抑制光源的成本。
此外，也可以使用动态变更来自显示元件3的显示光的偏振状态的动态波长板。此时，光源1依次输出RGB的光，显示元件3配合光源1的点灯时机，进行将RGB的各像素作为显示图像显示的场序显示(field sequential display)。动态波长板例如，对于显示光的R成分及B成分不改变其偏振而使其透过。此外，在G成分被显示期间，进行动作使偏振变化。通过进行这样的动作，可以可变R成分、B成分以及G成分的偏振状态。另外，动态波长板没有必要限定成指定的方法，可以采用任意的方法。例如，可以使用液晶元件等。此外，也可以采用对于R成分及B成分使其偏振变化的结构。
此外，设定衍射元件的偏振依赖性的方法没有必要限定成指定的方法，可以使用任意的方法。也可以用利用了光敏聚合物等的体积全息来实现衍射元件，通过曝光方式来调节偏振依赖性。此外，也可以通过变更光敏聚合物或液晶材料等体积全息所使用的材料来调整偏振依赖性。
(第7实施例)
在本实施例中，对使用二张导光板放大视认窗的结构中的光量损失的对策进行说明。关于使用二张导光板的结构，因为已经利用图10至图14进行了说明，在此省略详细的说明。
首先，利用图19至图22对光从图10所示的水平方向用的导光板1201射入垂直方向用的导光板1204时的光的损失进行说明。
图19是在水平方向放大光的水平方向用的导光板1201中光在垂直方向的扩散的示意图。另外，在图19中，用实线表示画面中央像素的光，用虚线表示画面上侧像素的光，用点划线表示画面下侧像素的光。
如图19所示，来自显示元件3(参照图10)的显示光通过入射用衍射元件1202在水平方向用的导光板1201内传播。此时，显示光在水平方向传播的期间向垂直方向扩散。这成为相当于显示光在垂直方向的视角的扩散。因此，射入射出用衍射元件1203的显示光的垂直方向幅度越接近入射用衍射元件1202越小，越远离则越大。即，从射出用衍射元件1203射出的光在垂直方向的幅度根据在水平方向位置而不同。这成为在垂直方向用的导光板1204的光的损失的原因。
利用图20，对从垂直方向用的导光板1204高效地射出衍射光VL的条件进行说明。当设设置于垂直方向用的导光板1204的入射用衍射元件1205的衍射角为θ，垂直方向用的导光板1204的厚度为T，射入入射用衍射元件1205的衍射光HL的入射幅度为W时，θ、T、W满足下述的式(2)的关系。
T＝W/(2×tanθ) ……(2)
此时，衍射光HL的左端的光LL被入射用衍射元件1205衍射，在垂直方向用的导光板1204内被反射之后，与衍射光HL的右端的光RL重叠从入射用衍射元件1205射出。此时，衍射光HL不产生损失，全部从入射用衍射元件被1205射出。此外，因为光不间断地射入射出用动态衍射元件1206，所以成为来自垂直方向用的导光板1204的射出光的衍射光VL也不产生间断地射出。
因此，射入入射用衍射元件1205的衍射光HL的入射幅度W是可从射出用动态衍射元件1206最优取出的衍射光HL的入射幅度，是准直透镜的直径。即，图20所示的入射幅度W(＝2×T×tanθ)是可从射出用动态衍射元件1206取出的衍射光HL的最大入射幅度。
然而，如上所述，由于来自水平方向用的导光板1201的衍射光HL会在纵向(垂直方向)扩散，因此射入入射用衍射元件1205时的入射幅度因衍射光HL的水平位置而不同。
图21示出在入射用衍射元件1205的衍射角θ由上述式(2)定义的关系式而被决定的情况下，衍射光HL以比最大入射幅度小的入射幅度W1射入时的例子。在该例子中，衍射光HL的左端的光LL和右端的光RL以互不重叠的状态在垂直方向用的导光板1204内传播。因此在射出用动态衍射元件1206，因出现光未射入的区域而产生从导光板1204没有射出衍射光的区域NA。当驾驶员的眼球位于该区域NA时，驾驶员不能视觉辨认显示图像。
此外，图22示出衍射光HL以比最大入射幅度W大的入射幅度W2射入时的例子。在该例子中，入射用衍射元件1205的幅度配合入射幅度W2也增大。此时，衍射光HL的左端的光LL被入射用衍射元件1205一次衍射之后，再次，以满足衍射条件的形式射入入射用衍射元件1205。因此，衍射光HL的左端的光LL作为衍射光OT射出到导光板1204的外部，无法到达驾驶员的视认窗。
在此，射入射出用动态衍射元件1206的衍射光是从衍射光HL的右端的光RL到处在最大入射幅度W范围的光ML为止的光，从左端的光LL到光ML为止的光因被入射用衍射元件1205射出到垂直方向用导光板1204之外，所以成为光的损失。其结果，由于越靠衍射光HL的左端的光LL损失越大，因此存在对驾驶员显示的图像中产生亮度不均匀的问题。
另外，在入射用衍射元件1205的幅度比入射幅度W2小的情况下，由于在衍射光HL内会产生没有被入射用衍射元件1205衍射的区域，因此产生光的损失。
作为解决上述问题的方法，在本实施例中，将垂直方向用的导光板的入射用衍射元件分割为两个区域，并且采用动态衍射元件。利用图23及图24说明该例子。
另外，垂直方向用的导光板1204a以外的结构因与第4实施例相同，故省略图示及说明。此外，在本实施例中，射出用动态衍射元件1206与第4实施例的射出用动态衍射元件相同，控制电路7(参照图1)与第4实施例相同，以一次仅使构成射出用动态衍射元件1206的多个分割动态衍射元件中的一个分割动态衍射元件的衍射功能有效化的方式控制射出用动态衍射元件1206，但并不特别限定于该例子，也可以采用其它的控制方法。
在图23中，入射用动态衍射元件2500被设置于垂直方向用的导光板1204a，将从衍射光L1到衍射光L3为止的入射幅度W2的光引导至射出用动态衍射元件1206。此外，入射用动态衍射元件2500被分割为下侧区域的下侧动态衍射元件2501和上侧区域的上侧动态衍射元件2502。此外，下侧动态衍射元件2501及上侧动态衍射元件2502都是通过施加电压衍射光的衍射功能被无效化或有效化的动态衍射元件，以衍射角θ衍射射入的光。
图23所示的状态是通过控制电路7(参照图1)使下侧动态衍射元件2501的衍射功能有效化，使上侧动态衍射元件2502的衍射功能无效化。此时，射入垂直方向用的导光板1204a的衍射光中只有下侧区域的光(从衍射光L1到衍射光L2为止的入射幅度W3的光)被衍射。
在此，从衍射光L1到衍射光L2为止的入射幅度W3被设定成比最大入射幅度W小，下侧动态衍射元件2501的长度W3比可从射出用动态衍射元件1206取出的衍射光HL的最大入射幅度W短。因此，从衍射光L1到衍射光L2为止的范围的光不会通过入射用动态衍射元件2500而被射出到垂直方向用的导光板1204a之外。但是，由于光未射入射出用动态衍射元件1206的全面，因此存在从垂直方向用的导光板1204a未产生光的区域NA。
其次，图24所示的状态是通过控制电路7(参照图1)使上侧动态衍射元件2502的衍射功能有效化，使下侧动态衍射元件2501的衍射功能无效化。此时，射入垂直方向用的导光板1204a的衍射光中只有上侧区域的光(从衍射光L2到衍射光L3为止的入射幅度W4的光)被衍射。
在此，从衍射光L2到衍射光L3为止的入射幅度W4被设定成比最大入射幅度W小，上侧动态衍射元件2502的长度W4比可从射出用动态衍射元件1206取出的衍射光HL的最大入射幅度W短。因此，从衍射光L2到衍射光L3为止的范围的光不会通过入射用动态衍射元件2500而被射出到垂直方向用的导光板1204a之外。但是，由于光未射入射出用动态衍射元件1206的全面，因此存在从垂直方向用的导光板1204a未产生光的区域NA。
在本实施例中，下侧动态衍射元件2501及上侧动态衍射元件2502的长度被设定成使入射幅度W3和入射幅度W4之和超过最大入射幅度W，下侧动态衍射元件2501的长度W3和上侧动态衍射元件2502的长度W4之和(入射用动态衍射元件2500的全长)比可从射出用动态衍射元件1206取出的衍射光HL的最大入射幅度W长。因此，控制电路7通过使下则动态衍射元件2501和上侧动态衍射元件2502的衍射功能依次有效化，即，通过切换图23所示的状态和图24所示的状态，在使两种状态相互重合时，不射出光的区域NA消除。
如上所述，在本实施例中，由于不存在通过入射用动态衍射元件2500而被射出到垂直方向用的导光板1204a的外部的光，因此能防止显示图像产生亮度不均匀等。此外，在本实施例中，因为将最大入射幅度W设定为衍射光在垂直方向的幅度为最小的幅度(图19所示的幅度Wmin)，所以可以防止因垂直方向用的导光板1204a的入射用动态衍射元件2500光被没有必要地衍射，从而能抑制产生亮度不均匀。
另外，到此为止说明的实施例只是一个例子，在不脱离本发明的宗旨的范围内可以采用各种方式。例如，可以组合第1实施例、第2实施例及第3实施例进行实施。
此外，到此为止说明的实施例例举了用于汽车的HUD，但也可以适用于其它的方式。例如，可以将导光板部分作为搭载于眼镜的HMD来实现。此外，也可以作为卡片型的透过型显示装置来实现。
从上述的各实施例对本发明的各种实施方式概括如下。即，本发明的一个方面所涉及的图像显示装置，具备：发出光的光源；接收来自所述光源的光并生成显示光的显示元件；在内部传播所述显示光的导光板；将来自所述显示元件的所述显示光射入所述导光板内的射入元件；设置于所述导光板，用于将所述显示光向所述导光板的外部射出的射出用动态衍射元件，其中，所述射出用动态衍射元件包含通过施加电压使衍射光的衍射功能被无效化或有效化的多个分割动态衍射元件，所述图像显示装置还包括以一次仅使所述多个分割动态衍射元件中的一个分割动态衍射元件的衍射功能有效化的方式控制所述射出用动态衍射元件的控制部。
根据上述的图像显示装置，由于以一次仅使多个分割动态衍射元件中的一个分割动态衍射元件的衍射功能有效化的方式控制射出用动态衍射元件，因此能防止由衍射功能被有效化的分割动态衍射元件衍射的外光被其它的动态衍射元件再次衍射，可以抑制杂散光的产生。其结果，能防止产生因外光引起的杂散光提高利用者的视觉辨认性，并且可以使光学系统小型化。
优选，当设所述导光板的厚度为T、所述显示光在所述导光板内的反射角为θ时，所述分割动态衍射元件的长度L是小于2×T×tanθ的值。
此时，能防止由衍射功能被有效化的分割动态衍射元件衍射的外光被相同的分割动态衍射元件再次衍射，从而可以抑制杂散光的产生。
优选，上述的图像显示装置还包括检测利用者的眼球位置的瞳孔检测部，其中，所述控制部根据所述瞳孔检测部的检测结果，从所述多个分割动态衍射元件中选择使衍射功能有效化的分割动态衍射元件。
此时，由于可以使显示光集中到利用者的眼球，因此能进行亮度高的显示。
优选，还包括输入利用者的眼球的位置信息的输入部，其中，所述控制部根据从所述输入部输入的位置信息，从所述多个分割动态衍射元件中选择使衍射功能有效化的分割动态衍射元件。
此时，由于可使显示光集中到适合利用者自己的眼球的位置的地方，因此能进行亮度高的显示。
优选，还包括配置在所述射出用动态衍射元件的外光射入的一侧，只让具有指定方向的偏振的光透过的偏振板，其中，所述射出用动态衍射元件不衍射所述在特定方向具有偏振的光。
此时，由于射出用动态衍射元件不使通过了偏振板的光偏振，因此能防止产生因外光引起的杂散光。
优选，所述显示元件包含利用了计算机合成全息的显示元件。
此时，可以省略投影透镜系统，从而能使图像显示装置小型化。
优选，所述射出用动态衍射元件包含：衍射第1偏振光的红色波长用的射出用动态衍射元件；衍射与所述第1偏振光不同的第2偏振光的绿色波长用的射出用动态衍射元件；衍射所述第1偏振光的蓝色波长用的射出用动态衍射元件。
此时，能抑制因波长区域接近的红色波长用的射出用动态衍射元件和绿色波长用的射出用动态衍射元件引起的窜扰的产生，并且能抑制因波长区域接近的绿色波长用的射出用动态衍射元件和蓝色波长用的射出用动态衍射元件引起的窜扰的产生。
优选，所述导光板包含：将所述显示光分割为第1显示光和第2显示光，在内部传播所述第1显示光的第1导光板；接收从所述第1导光板射出的所述第2显示光，在内部传播所述第2显示光的第2导光板；配置在相对于所述第2寻光板与第1导光板相同的一侧，接收从所述第2导光板射出的所述第2显示光，在内部传播所述第2显示光的第3导光板，所述射出用动态衍射元件包含：设置于所述第1导光板，用于将所述第1显示光向所述第1寻光板的外部射出的第1射出用动态衍射元件；设置于所述第3导光板，用于将所述第2显示光向所述第3导光板的外部射出的第2射出用动态衍射元件，其中，所述第1射出用动态衍射元件包含通过施加电压使衍射光的衍射功能被无效化或有效化的多个第1分割动态衍射元件，所述第2射出用动态衍射元件包含通过施加电压使衍射光的衍射功能被无效化或有效化的多个第2分割动态衍射元件，所述控制部以一次仅使所述多个第1分割动态衍射元件中的一个第1分割动态衍射元件的衍射功能有效化的方式控制所述第1射出用动态衍射元件，并且，以一次仅使所述多个第2分割动态衍射元件中的一个第2分割动态衍射元件的衍射功能有效化的方式控制所述第2射出用动态衍射元件。
此时，即使第1、第2射出用衍射元件使用具有ITO膜的动态衍射元件，也因动态衍射元件被分割成第1、第2射出用动态衍射元件，所以可以使光通过第1射出用动态衍射元件的次数与光通过第2射出用动态衍射元件的次数均等，因此能使因ITO膜引起的光的散射达到最小并均一。
优选，所述导光板包含：接收所述显示光，在内部传播所述显示光并射出将所述显示光在第1方向放大的第1放大显示光的第1导光板；接收从所述第1导光板射出的所述第1放大显示光，在内部传播所述第1放大显示光并射出将所述第1放大显示光在与所述第1方向交叉的第2方向放大的第2放大显示光的第2导光板，其中，所述射出用动态衍射元件，设置于所述第2导光板，将所述第2放大显示光向所述第2导光板的外部射出。
此时，因为从第2导光板射出的光的范围被第1以及第2导光板在第1方向以及第2方向放大，所以可以向利用者提供大的视认窗。
优选，所述射出用动态衍射元件在所述第2方向的长度随着接近所述显示元件而增长。
此时，即使第1、第2导光板使用具有ITO膜的衍射元件，也由于可以使光通过第1、第2导光板的次数均等，所以能抑制虚拟像的画质产生差异。
优选，上述的图像显示装置还包括设置于所述第2导光板，将所述第1放大显示光向所述射出用动态衍射元件引导的入射用动态衍射元件，其中，所述入射用动态衍射元件包含通过施加电压使衍射光的衍射功能被无效化或有效化的多个入射用分割动态衍射元件，所述控制部以一次仅使所述多个分割动态衍射元件中的一个分割动态衍射元件的衍射功能有效化的方式控制所述射出用动态衍射元件，所述多个入射用分割动态衍射元件的各自的长度比从所述射出用动态衍射元件取出的所述第1放大显示光的最大入射幅度短，并且，所述入射用动态衍射元件的全长比所述最大入射幅度长。
此时，由于不存在被入射用动态衍射元件射出到第2导光板的外部的光，因此能防止在显示图像产生亮度不均匀等。
本发明的另一方面所涉及的图像显示装置，具备：发出光的光源；接收来自所述光源的光并生成显示光的显示元件；在内部传播所述显示光的导光板；将来自所述显示元件的所述显示光射入所述导光板内的射入元件；设置于所述导光板，用于将所述显示光向所述导光板的外部射出的射出用动态衍射元件，其中，所述射出用动态衍射元件包含通过施加电压使衍射光的衍射功能被无效化或有效化的多个分割动态衍射元件，所述图像显示装置还包括配置在所述射出用动态衍射元件的外光射入的一侧，只让具有指定方向的偏振的光透过的偏振板，其中，所述射出用动态衍射元件不衍射所述具有指定方向的偏振的光。
根据该图像显示装置，由于射出用动态衍射元件不使通过了偏振板的光偏振，因此能防止外光引起的杂散光的产生。
本发明的又一方面所涉及的图像显示装置，具备：发出光的光源；接收来自所述光源的光并生成显示光的显示元件；在内部传播所述显示光的导光板；将来自所述显示元件的所述显示光射入所述导光板内的射入元件；设置于所述导光板，用于将所述显示光向所述导光板的外部射出的射出用动态衍射元件，其中，所述射出用动态衍射元件包含通过施加电压使衍射光的衍射功能被无效化或有效化的多个分割动态衍射元件，所述显示元件包含利用了计算机合成全息的显示元件。
根据该图像显示装置，可以省略投影透镜系统，从而能使图像显示装置小型化。
本发明的又一方面所涉及的图像显示装置，具备：发出光的光源；接收来自所述光源的光并生成显示光的显示元件；在内部传播所述显示光的导光板；将来自所述显示元件的所述显示光射入所述导光板内的射入元件；设置于所述导光板，用于将所述显示光向所述导光板的外部射出的射出用动态衍射元件，其中，所述射出用动态衍射元件包含通过施加电压使衍射光的衍射功能被无效化或有效化的多个分割动态衍射元件，所述射出用动态衍射元件包含：衍射第1偏振光的红色波长用的射出用动态衍射元件；衍射与所述第1偏振光不同的第2偏振光的绿色波长用的射出用动态衍射元件；衍射所述第1偏振光的蓝色波长用的射出用动态衍射元件。
根据该图像显示装置，能抑制因波长区域接近的红色波长用的射出用动态衍射元件和绿色波长用的射出用动态衍射元件引起的窜扰的产生，并且能抑制因波长区域接近的绿色波长用的射出用动态衍射元件和蓝色波长用的射出用动态衍射元件引起的窜扰的产生。
本发明的另一方面所涉及的图像显示装置，具备：发出光的光源；接收来自所述光源的光并生成显示光的显示元件；在内部传播所述显示光的导光板；将来自所述显示元件的所述显示光射入所述导光板内的射入元件；设置于所述导光板，用于将所述显示光向所述导光板的外部射出的射出用动态衍射元件，其中，所述射出用动态衍射元件包含通过施加电压使衍射光的衍射功能被无效化或有效化的多个分割动态衍射元件，所述导光板包含：将所述显示光分割为第1显示光和第2显示光，在内部传播所述第1显示光的第1导光板；接收从所述第1导光板射出的所述第2显示光，在内部传播所述第2显示光的第2导光板；配置在相对于所述第2导光板与第1导光板相同的一侧，接收从所述第2导光板射出的所述第2显示光，在内部传播所述第2显示光的第3导光板，所述射出用动态衍射元件包含：设置于所述第1导光板，用于将所述第1显示光向所述第1导光板的外部射出的第1射出用动态衍射元件；设置于所述第3导光板，用于将所述第2显示光向所述第3导光板的外部射出的第2射出用动态衍射元件，其中，所述第1射出用动态衍射元件包含通过施加电压使衍射光的衍射功能被无效化或有效化的多个第1分割动态衍射元件，所述第2射出用动态衍射元件包含通过施加电压使衍射光的衍射功能被无效化或有效化的多个第2分割动态衍射元件，所述控制部以一次仅使所述多个第1分割动态衍射元件中的一个第1分割动态衍射元件的衍射功能有效化的方式控制所述第1射出用动态衍射元件，并且，以一次仅使所述多个第2分割动态衍射元件中的一个第2分割动态衍射元件的衍射功能有效化的方式控制所述第2射出用动态衍射元件。
根据该图像显示装置，即使第1、第2射出用衍射元件使用具有ITO膜的动态衍射元件，也因动态衍射元件被分割成第1、第2射出用动态衍射元件，所以可以使光通过第1射出用动态衍射元件的次数与光通过第2射出用动态衍射元件的次数均等，因此能使因ITO膜引起的光的散射达到最小并均一。
本发明的另一方面所涉及的图像显示装置，具备：发出光的光源；接收来自所述光源的光并生成显示光的显示元件；在内部传播所述显示光的导光板；将来自所述显示元件的所述显示光射入所述导光板内的射入元件；设置于所述导光板，用于将所述显示光向所述导光板的外部射出的射出用动态衍射元件，其中，所述射出用动态衍射元件包含通过施加电压使衍射光的衍射功能被无效化或有效化的多个分割动态衍射元件，所述导光板包含：接收所述显示光，在内部传播所述显示光并射出将所述显示光在第1方向放大的第1放大显示光的第1导光板；接收从所述第1导光板射出的所述第1放大显示光，在内部传播所述第1放大显示光并射出将所述第1放大显示光在与所述第1方向交叉的第2方向放大的第2放大显示光的第2导光板，其中，所述射出用动态衍射元件，设置于所述第2导光板，将所述第2放大显示光向所述第2导光板的外部射出。
根据该图像显示装置，因为从第2导光板射出的光的范围被第1以及第2导光板在第1方向以及第2方向放大，所以可以向利用者提供大的视认窗。
产业上的可利用性
本发明所涉及的图像显示装置，通过组合导光板和衍射元件实现小型的光学系统，作为HUD、HMD等的图像显示装置很适用。此外，也可以应用于显示系统、显示方法、显示装置设计方法等的用途。

Claims (11)

1.一种图像显示装置，其特征在于包括：
发出光的光源；
接收来自所述光源的光并生成显示光的显示元件；
在内部传播所述显示光的导光板；和
将来自所述显示元件的所述显示光射入所述导光板内的射入元件；
设置于所述导光板，用于将所述显示光向所述导光板的外部射出的射出用动态衍射元件，其中，
所述射出用动态衍射元件包含通过施加电压使衍射光的衍射功能被无效化或有效化的多个分割动态衍射元件，
所述图像显示装置还包括控制部，所述控制部以一次仅使所述多个分割动态衍射元件中的一个分割动态衍射元件的衍射功能有效化的方式控制所述射出用动态衍射元件，
在所述多个分割动态衍射元件中的一个分割动态衍射元件的衍射功能被有效化时，所述多个分割动态衍射元件中的其它分割动态衍射元件的衍射功能被无效化，
外光仅在所述衍射功能被有效化的分割动态衍射元件被衍射，在所述导光板内部被全反射，防止通过所述衍射功能被有效化的分割动态衍射元件而被衍射的外光再次在所述其它动态衍射元件被衍射。
2.根据权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于：
所述分割动态衍射元件的长度L，当设所述导光板的厚度为T、所述显示光在所述导光板内的反射角为θ时，是小于2×T×tanθ的值。
3.根据权利要求1或2所述的图像显示装置，其特征在于还包括：
检测利用者的眼球位置的瞳孔检测部，其中，
所述控制部，根据所述瞳孔检测部的检测结果，从所述多个分割动态衍射元件中选择使衍射功能有效化的分割动态衍射元件。
4.根据权利要求1或2所述的图像显示装置，其特征在于还包括：
输入利用者的眼球的位置信息的输入部，其中，
所述控制部，根据从所述输入部输入的位置信息，从所述多个分割动态衍射元件中选择使衍射功能有效化的分割动态衍射元件。
5.根据权利要求1或2所述的图像显示装置，其特征在于还包括：
配置在所述射出用动态衍射元件的外光射入的一侧，只让具有指定方向的偏振的光透过的偏振板，其中，
所述射出用动态衍射元件不衍射所述具有指定方向的偏振的光。
6.根据权利要求1或2所述的图像显示装置，其特征在于：
所述显示元件包含利用了计算机合成全息的显示元件。
7.根据权利要求1或2所述的图像显示装置，其特征在于，
所述射出用动态衍射元件包含：
衍射第1偏振光的红色波长用的射出用动态衍射元件；
衍射与所述第1偏振光不同的第2偏振光的绿色波长用的射出用动态衍射元件；和
衍射所述第1偏振光的蓝色波长用的射出用动态衍射元件。
8.根据权利要求1或2所述的图像显示装置，其特征在于，
所述导光板包含：
将所述显示光分割为第1显示光和第2显示光，在内部传播所述第1显示光的第1导光板；
接收从所述第1导光板射出的所述第2显示光，在内部传播所述第2显示光的第2导光板；和
配置在相对于所述第2导光板与第1导光板相同的一侧，接收从所述第2导光板射出的所述第2显示光，在内部传播所述第2显示光的第3导光板，
所述射出用动态衍射元件包含：
设置于所述第1导光板，用于将所述第1显示光向所述第1导光板的外部射出的第1射出用动态衍射元件；和
设置于所述第3导光板，用于将所述第2显示光向所述第3导光板的外部射出的第2射出用动态衍射元件，其中，
所述第1射出用动态衍射元件，包含通过施加电压使衍射光的衍射功能被无效化或有效化的多个第1分割动态衍射元件，
所述第2射出用动态衍射元件，包含通过施加电压使衍射光的衍射功能被无效化或有效化的多个第2分割动态衍射元件，
所述控制部，以一次仅使所述多个第1分割动态衍射元件中的一个第1分割动态衍射元件的衍射功能有效化的方式控制所述第1射出用动态衍射元件，并且，以一次仅使所述多个第2分割动态衍射元件中的一个第2分割动态衍射元件的衍射功能有效化的方式控制所述第2射出用动态衍射元件。
9.根据权利要求1或2所述的图像显示装置，其特征在于，
所述导光板包含：
接收所述显示光，在内部传播所述显示光并射出将所述显示光在第1方向放大的第1放大显示光的第1导光板；和
接收从所述第1导光板射出的所述第1放大显示光，在内部传播所述第1放大显示光并射出将所述第1放大显示光在与所述第1方向交叉的第2方向放大的第2放大显示光的第2导光板，其中，
所述射出用动态衍射元件，设置于所述第2导光板，将所述第2放大显示光向所述第2导光板的外部射出。
10.根据权利要求9所述的图像显示装置，其特征在于：
所述射出用动态衍射元件在所述第2方向的长度随着接近所述显示元件而增长。
11.根据权利要求9所述的图像显示装置，其特征在于还包括：
设置于所述第2导光板，将所述第1放大显示光向所述射出用动态衍射元件引导的入射用动态衍射元件，其中，
所述入射用动态衍射元件，包含通过施加电压使衍射光的衍射功能被无效化或有效化的多个入射用分割动态衍射元件，
所述控制部，以一次仅使所述多个入射用分割动态衍射元件中的一个入射用分割动态衍射元件的衍射功能有效化的方式控制所述入射用动态衍射元件，
所述多个入射用分割动态衍射元件的各自的长度比从所述射出用动态衍射元件取出的所述第1放大显示光的最大入射幅度短，并且，所述入射用动态衍射元件的全长比所述最大入射幅度长。
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