CN115397692B - 显示装置 - Google Patents

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Abstract

显示装置(1)具备图像光射出部(20)和导光体(10)，该图像光射出部(20)射出表示图像的图像光，显示装置(1)显示与从导光体(10)射出的图像光的图像对应的虚像。导光体(10)具有供图像光入射的第一入射面(31a)和供图像光射出的第二射出面(41b)。另外，在导光体(10)中内含有沿着第二射出面(41b)配置的第二射出光学元件(43)，每当图像光从规定的朝向入射到第二射出光学元件(43)时，该第二射出光学元件(43)通过使图像光发生衍射来将图像光中的一部分图像光以规定的射出角射出。另外，图像光通过以使第二射出光学元件(43)的规定的区域中的射出角各不相同的方式从第二射出光学元件(43)射出从而发散。而且，表示该发散的程度的发散度根据虚像的位置按每个规定的区域而不同。

Description

显示装置
技术领域
本公开涉及一种显示装置。
背景技术
在专利文献1中公开了一种光束直径放大光学元件，该光束直径放大光学元件具备：光源，其射出光；显示元件，其将从光源射出的光进行调制来显示影像；导光构件，其具有彼此相向的两个面分别相互平行的平面；以及多个体积相位型的全息衍射光学元件，所述多个体积相位型的全息衍射光学元件保持于导光构件的平面上的不同的部位。在该光束直径放大光学元件的全息衍射光学元件中，将向外部射出的光以大致相同的角度衍射。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-219106号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在使用上述专利文献1的全息衍射光学元件的显示装置中，光学元件将图像光以大致相同的角度衍射，因此在作为导光构件的导光体内引导的图像光因光学元件而发散角实质上成为0度(所射出的图像光实质上平行)。因此，显示距离为无限远，在经由显示介质观察的情况下，可视性降低。
因此，本公开的目的在于提供一种能够抑制可视性的降低的显示装置。
用于解决问题的方案
本公开的一个方式所涉及的显示装置，具备图像光射出部和导光体，所述图像光射出部射出表示图像的图像光，所述显示装置显示与由从所述导光体射出的所述图像光表示的图像对应的虚像，所述导光体具有入射面和射出面，所述入射面供所述图像光射出部所射出的所述图像光入射，所述射出面供从所述入射面入射且在所述导光体的内部引导的所述图像光射出，在所述导光体中内含有沿着所述射出面配置的光学元件，每当所述图像光从规定的方向入射到所述光学元件时，所述光学元件通过使所述图像光发生衍射来将所述图像光中的一部分图像光以规定的射出角射出，所述图像光通过以使所述光学元件的规定的区域中的所述射出角各不相同的方式从所述光学元件射出从而发散，表示该发散的程度的发散度根据所述虚像的位置按每个所述规定的区域而不同。
另外，它们中的一部分的具体的方式可以使用系统、方法、集成电路、计算机程序或计算机可读的CD-ROM等记录介质来实现，也可以使用系统、方法、集成电路、计算机程序及记录介质的任意的组合来实现。
发明的效果
根据本公开的显示装置，能够抑制可视性的降低。
附图说明
图1A是例示从横向观察实施方式所涉及的显示装置和车辆的情况的示意图。
图1B是例示从横向观察实施方式所涉及的显示装置和车辆的情况下的发散角的示意图。
图2是将实施方式所涉及的显示装置进行放大得到的放大截面图。
图3A是例示出实施方式所涉及的显示装置的图像光射出部的结构的示意图。
图3B是将实施方式所涉及的显示装置进行分解得到的分解立体图。
图4的a是从正面观察实施方式所涉及的显示装置的主视图，图4的b是从侧面观察该显示装置的侧视图，图4的c是从前面观察该显示装置的前视图。
图5是例示出使实施方式的实施例1～4所涉及的显示装置的第二射出光学元件的发散度按各个区域而不同的情况的图。
图6是将比较例所涉及的显示装置进行放大得到的放大截面图。
图7是将变形例1所涉及的显示装置进行放大得到的放大截面图。
图8是例示从横向观察变形例2所涉及的显示装置和车辆的情况的示意图。
图9是例示变形例2所涉及的显示装置的立体图。
图10是例示从横向观察变形例3所涉及的显示装置和车辆的情况的示意图。
图11是例示从横向观察变形例4所涉及的显示装置和车辆的情况以及位于车辆的后方的后方车辆的示意图。
具体实施方式
以下说明的实施方式等均示出总括性或具体的例子。在以下的实施方式中示出的数值、形状、材料、结构要素、结构要素的配置位置及连接方式、步骤、步骤的顺序等是一例，其主旨并非限定本公开。另外，以下的实施方式的结构要素中的未记载于独立权利要求的结构要素作为任意的结构要素来进行说明。另外，也能够组合在所有实施方式中的各自的内容。
另外，各图是示意图，未必严格地进行了图示。另外，在各图中，对相同的结构构件标注了相同的附图标记。另外，在以下的实施方式中，使用了大致一致等的表现。例如，大致一致不仅意味着完全一致，还意味着实质上一致，即例如包含几％左右的误差。另外，大致一致是指与在能够起到本公开的效果的范围内的情况一致。关于其它的使用了“大致”的表现也是同样的。
以下，参照附图来对本公开的显示系统具体地进行说明。
(实施方式)
图1A是例示从横向观察实施方式所涉及的显示装置1和车辆2的情况的示意图。
如图1A所示，显示装置1例如配置于汽车等车辆2的仪表板(也称为仪表盘)。在车辆2的仪表板的上方配置有前挡风玻璃3(也称为前风挡玻璃)。显示装置1的导光体10配置在仪表板与前挡风玻璃3之间。前挡风玻璃3是显示介质的一例。将多个板进行层叠来构成导光体10，该导光体10在具有入射面的导光板与具有射出面的导光板之间内含有光学元件。关于导光体10的具体结构，在后文描述。
显示装置1通过使前挡风玻璃3反射从导光体10射出的表示图像的图像光，从而能够对作为驾驶员或同乘者等的用户显示与由图像光表示的图像对应的虚像。也就是说，显示装置1是通过使图像光射出部20所射出的构成图像的图像光投影到前挡风玻璃3的前方来向用户显示图像光所表示的图像的全息图(hologram)导光体。图像光是表示包含数字、文字和图形等的图像的信息的光，并作为虚像显示在前挡风玻璃3的前方。图像是静态图像或运动图像，是数字、文字和图形等图像。
图2是将实施方式所涉及的显示装置1进行放大得到的放大截面图。
如图1A和图2所示，显示装置1具备图像光射出部20、以及具有第一导光体30和第二导光体40的导光体10。
<图像光射出部20>
图像光射出部20通过射出表示图像的图像光，从而能够经由导光体10将规定的图像投影到前挡风玻璃3。由此，通过图像光被前挡风玻璃3反射，虚像能被识别。图像光射出部20从射出面部29射出图像光。从图像光射出部20的射出面部29射出的图像光在入射并透过第一导光体30之后，入射并透过第二导光体40后射出，由此投影到前挡风玻璃3。
图3A是例示出实施方式所涉及的显示装置1的图像光射出部20的结构的示意图。图3A的a例示在图像光射出部20中使用第二反射镜23b作为MEMS(Micro ElectroMechanical Systems：微机电系统)反射镜(mirror)的情况，图3A的b例示在图像光射出部20中使用第二反射镜23b作为DLP(Digital Light Processing：数字光处理)的情况。
如图3A所示，图像光射出部20具有射出第一光线的第一发射器21a、射出第二光线的第二发射器21b、射出第三光线的第三发射器21c、多个分色镜、聚光透镜22、第一反射镜23a、第二反射镜23b以及射出面部29。
第一光线的波长、第二光线的波长和第三光线的波长各不相同。例如，第一光线、第二光线和第三光线是第一激光、第二激光和第三激光。在本实施方式中，第一光线是蓝色的光线，第二光线是绿色的光线，第三光线是红色的光线。红色的光线是指能够识别为红色的波长范围的光。绿色的光线是指能够识别为绿色的波长范围的光。蓝色的光线是指能够识别为蓝色的波长范围的光。
第一发射器21a、第二发射器21b和第三发射器21c的各发射器以与多个分色镜一一对应的方式将光线照射到多个分色镜的各分色镜。
在本实施方式中，说明使用第一分色镜24a、第二分色镜24b和第三分色镜24c作为多个分色镜的情况。
第一分色镜24a配置在第一发射器21a所射出的第一光线上。第一光线经由透镜入射到第一分色镜24a。第一分色镜24a反射第一光线来将该第一光线引导至第二分色镜24b。在本实施方式中，第一分色镜24a具有使蓝色的波长范围的光线反射并使其它波长范围的光线(例如绿色的光线、红色的光线等)透过的功能。
第二分色镜24b配置在第二发射器21b所射出的第二光线上。第二光线经由透镜入射到第二分色镜24b，第一光线从第一分色镜24a侧入射到第二分色镜24b。第二分色镜24b使第一光线透过来将该第一光线引导至第三分色镜24c。另外，第二分色镜24b反射第二光线来将该第二光线引导至第三分色镜24c。在本实施方式中，第二分色镜24b具有使绿色的波长范围的光线反射并使其它波长范围的光线(例如蓝色的光线、红色的光线等)透过的功能。
第三分色镜24c配置在第三发射器21c所射出的第三光线上。第三光线经由透镜入射到第三分色镜24c，第一光线和第二光线从第二分色镜24b侧入射到第三分色镜24c。第三分色镜24c使第三光线透过来将该第三光线引导至聚光透镜22。另外，第三分色镜24c反射第二光线和第三光线来将该第二光线和该第三光线引导至聚光透镜22。在本实施方式中，第三分色镜24c具有使绿色和蓝色的波长范围的光线反射并使其它波长范围的光线(例如，红色的光线等)透过的功能。
此外，如图3A的b所示，也可以是，作为第二反射镜23b，使用DLP(Digital LightProcessing：数字光处理)。在该情况下，也可以在聚光透镜22与第三分色镜24c之间配置微透镜阵列25。另外，也可以在第二反射镜23b与射出面部29之间的光路上配置投影透镜26。
聚光透镜22是将经由第三分色镜24c射出的第一光线、第二光线和第三光线对第一反射镜23a进行聚光的透镜。聚光透镜22由玻璃和透明树脂等构成。在本实施方式中，聚光透镜22是凸状的透镜，但也可以是凹透镜。
聚光透镜22配置在从第三分色镜24c射出的第一光线、第二光线和第三光线的射出方向侧的位置。
第一反射镜23a通过使第一光线、第二光线和第三光线反射，从而将第一光线、第二光线和第三光线引导至第二反射镜23b。
第二反射镜23b通过使由第一反射镜23a反射后的第一光线、第二光线和第三光线反射，从而将第一光线、第二光线和第三光线照射到射出面部29。第二反射镜23b例如是MEMS反射镜，能够通过进行转动来变更第一光线、第二光线和第三光线的照射方向。
射出面部29是微透镜阵列等屏幕、液晶显示器(LCD：Liquid Crystal Display)等液晶显示元件。例如，射出面部29是光透过型或光半透过型的TFT液晶(Thin FilmTransistor Liquid Crystal Display：薄膜晶体管液晶显示器)等。
在射出面部29中，被从第二反射镜23b侧照射第一光线、第二光线和第三光线，由此利用透过的光来射出图像光。射出面部29通过从车辆2侧获得的电力与第一发射器21a、第二发射器21b及第三发射器21c等一起进行驱动。射出面部29使与来自搭载于图1A的车辆2的控制部的控制指示相应的表示数字、文字和图形等的图像的图像光从射出面射出。射出面是射出面部29的表面，是与第一导光体30相向的面。
射出面部29以使射出面与第一导光体30相向且背面与第二反射镜23b相向的姿势支承于壳体。具体而言，射出面部29以使从射出面部29射出的图像光的光轴与被第二反射镜23b反射的图像光的光轴实质上相同的方式支承于壳体。壳体是用于收容第一发射器21a、第二发射器21b、第三发射器21c、多个分色镜、聚光透镜22、第一反射镜23a、第二反射镜23b以及射出面部29等的收容体，该壳体收容于车辆2的仪表板。另外，在本实施方式中，在射出面部29的图像光的射出侧配置有远心透镜28。射出面部29经由远心透镜28使图像光入射到第一入射面31a。
图3B是将实施方式所涉及的显示装置1进行分解得到的分解立体图。关于图4，图4的a是从正面观察实施方式所涉及的显示装置1的主视图，图4的b是从侧面观察该显示装置1的侧视图，图4的c是从前面观察该显示装置1的前视图。
<第一导光体30>
如图2～图4所示，第一导光体30是用于使图像光射出部20所射出的图像光所表示的像沿第一方向拉长的导光体10。第一方向是与图像光射出部20所射出的图像光的光轴大致正交的方向。
第一导光体30是在第一方向上呈长条的导光体10，以与第二导光体40重叠的方式固定于第二导光体40。第一导光体30配置为长度方向的一端侧与图像光射出部20的射出面部29相向。
第一导光体30具有第一导光板31、第一入射光学元件32以及第一射出光学元件33。
第一导光板31是具有透光性且与图像光射出部20的射出面部29相向地从第一入射面31a起沿第一方向延伸的长条的导光板。第一导光板31具有第一入射面31a以及第一射出面31b。
第一入射面31a供从射出面部29射出的图像光入射。第一入射面31a与射出面部29相向，且配置在与射出面部29分离规定距离的位置。第一入射面31a是第一导光板31的背面31c的一部分，是第一导光板31的一端侧的面。背面31c是第一导光体30的在射出面部29侧的面。第一入射面31a是入射面的一例。
第一射出面31b使从第一入射面31a入射且在内部引导的图像光朝向第二导光体40射出。第一射出面31b以与第二导光体40相向且与第二导光体40紧密接合的方式配置。第一射出面31b是第一导光板31的表面的一部分。表面是第一导光体30的在第二导光体40侧的面。第一射出面31b也可以是射出面的一例。
第一入射光学元件32和第一射出光学元件33分别是内含于第一导光板31的内部的呈板状的光透过型的衍射全息图。第一入射光学元件32和第一射出光学元件33配置为沿第一方向排列。
第一入射光学元件32是以与第一导光体30的第一入射面31a重叠且相向的方式内含于第一导光板31的入射衍射全息图。在以使第一入射光学元件32与射出面部29重叠的方式观察的情况下，该第一入射光学元件32的面积比射出面部29的射出面的面积大，从而该第一入射光学元件32覆盖该射出面。第一入射光学元件32使从射出面部29射出且从第一入射面31a入射的图像光作为衍射光衍射，从而根据衍射效率使该图像光在第一导光体30内引导后入射到第一射出光学元件33。
第一射出光学元件33是以与第一导光体30的第一射出面31b重叠且相向的方式内含于第一导光板31的射出衍射全息图。在以使第一射出光学元件33与第一射出面31b重叠的方式观察的情况下，该第一射出光学元件33的面积比第一射出面31b的面积小，从而该第一射出光学元件33被该第一射出面31b覆盖。第一射出光学元件33在第一方向上呈长条。第一射出光学元件33配置在比第一入射光学元件32靠在导光体10内引导的图像光的光射出侧的位置。另外，第一射出光学元件33沿着第一射出面31b配置。
入射到第一入射面31a且利用第一入射光学元件32发生衍射后的衍射光(图像光)入射到第一射出光学元件33。每当图像光从规定的朝向入射(透过)到第一射出光学元件33时，第一射出光学元件33通过使图像光发生衍射，来使图像光中的一部分图像光经由第一导光板31以规定的射出角从第一射出面31b射出。具体而言，第一射出光学元件33使利用第一入射光学元件32发生衍射后的衍射光进一步衍射。利用第一射出光学元件33发生衍射后的图像光的一部分从第一射出面31b射出，并且剩余的图像光一边在第一导光体30内进行引导一边利用第一射出光学元件33发生衍射后从第一射出面31b射出。此外，关于第一射出光学元件33的衍射效率，也可以设定为越接近第一入射光学元件32则该衍射效率越低，越远离第一入射光学元件32则该衍射效率越高。第一射出光学元件33起到使图像光的图像沿第一方向拉长的作用。
<第二导光体40>
第二导光体40是在与第一方向及光轴大致正交的第二方向上呈长条的导光体10，以与第一导光体30重叠的方式固定有第一导光体30。第二导光体40配置为长度方向的一端侧与第一导光体30相向。
第二导光体40具有第二导光板41、第二入射光学元件42以及第二射出光学元件43。
第二导光板41是具有透光性且与图像光射出部20的射出面部29相向地从第二入射面41a起沿第二方向延伸的长条的导光板。第二导光板41具有第二入射面41a以及第二射出面41b。
第二入射面41a供从第一导光板31的第一射出面31b射出的图像光入射。第二入射面41a与第一射出面31b相向，且与第一射出面31b紧密接合。第二入射面41a是第二导光板41的背面41c的一部分，是第二导光板41的一端侧的面。背面41c是第二导光体40的在第一导光体30侧的面。第二入射面41a是入射面的一例。
第二射出面41b使从第二入射面41a入射且在内部引导的图像光朝向前挡风玻璃3射出。第二射出面41b与前挡风玻璃3相向，且与前挡风玻璃3分离规定距离。第二射出面41b是第二导光板41的表面的一部分。表面是第二导光体40的在前挡风玻璃3侧的面。第二射出面41b是射出面的一例。
第二入射光学元件42和第二射出光学元件43分别是内含于第二导光板41的内部的呈板状的光透过型的衍射全息图。第二入射光学元件42和第二射出光学元件43配置为沿第二方向排列。
第二入射光学元件42是以与第二导光体40的第二入射面41a重叠且相向的方式内含于第二导光板41的入射衍射全息图。
第二入射光学元件42在第一方向上呈长条。在以使第二入射光学元件42与第一射出光学元件33重叠的方式观察的情况下，该第二入射光学元件42的面积比第一导光体30的第一射出光学元件33的面积大，从而该第二入射光学元件42覆盖该第一射出光学元件33。第二入射光学元件42使从第一导光体30的第一射出面31b射出且从第二入射面41a入射的图像光作为衍射光衍射，从而根据衍射效率使该图像光在第二导光体40内引导后入射到第二射出光学元件43。
第二射出光学元件43是以与第二导光体40的第二射出面41b重叠且相向的方式内含于第二导光板41的射出衍射全息图。在以使第二射出光学元件43与第二射出面41b重叠的方式观察的情况下，该第二射出光学元件43的面积比第二射出面41b的面积小，从而该第二射出光学元件43被该第二射出面41b覆盖。第二射出光学元件43在第二方向上呈长条。第二射出光学元件43配置在比第二入射光学元件42靠在导光体10内引导的图像光的光射出侧的位置。另外，第二射出光学元件43沿着第二射出面41b配置。
入射到第二入射面41a的图像光且是利用第二入射光学元件42发生衍射后的衍射光(在第一方向上延伸的图像光)从背面侧(与第二射出面41b侧相反的一侧)入射到第二射出光学元件43。每当图像光从规定的朝向入射(透过)到第二射出光学元件43时，第二射出光学元件43通过使图像光发生衍射，从而使图像光中的一部分图像光经由第二导光板41以规定的射出角从第二射出面41b射出。具体而言，第二射出光学元件43使利用第二入射光学元件42发生衍射后的衍射光进一步衍射。利用第二射出光学元件43发生衍射后的图像光的一部分经由第二导光板41从第二射出面41b射出，并且剩余的图像光一边在第二导光体40内进行引导一边利用第二射出光学元件43发生衍射后从第二射出面41b射出。
射出角是光相对于第二射出光学元件43的表面的法线(在图2中用双点划线表示)射出的角度。
另外，第二射出光学元件43以使第二射出光学元件43的规定的区域中的图像光的射出角各不相同的方式使射出的图像光发散。第二射出光学元件43在使入射的图像光衍射时，使射出角根据用于衍射的第二射出光学元件43上的位置(部分)而不同。由此，第二射出光学元件43使利用第二射出光学元件43发生衍射后的图像光中的一部分图像光的射出角各不相同。在图1A中示出表示发散度的发散角θ。该发散角θ根据射出角的变化的程度来决定。也就是说，能够通过使发散角θ进行变化，从而使虚像的发散角θ’进行变化，来实现并非无限远的有限的显示距离(可视距离)，从而提高可视性。另外，在第二射出光学元件43上对发散角的区域进行区域分割，从而在图1B和图2所示的例如两个区域中变化为各区域的发散角θ1(例如第二区域)和发散角θ2(例如第一区域)。也就是说，发散角按每个区域而不同。发散角不同是因为射出角的变化的程度按每个区域而不同。在此所说的变化的程度例如是表示各区域中从最小射出角到最大射出角为止变化了何种程度的指标。由此，通过使虚像的发散角θ1’、发散角θ2’进行变化，并且使显示距离根据不同的两个区域分别进行变化(使显示距离不同)，从而能够提高可视性。具体的详情在后述的显示方式中进行说明。图1B是例示从横向观察实施方式所涉及的显示装置1和车辆2的情况下的发散角的示意图。
第二射出光学元件43起到使沿第一方向拉长的图像光沿第二方向拉长的作用。也就是说，第二射出光学元件43射出通过使图像光射出部20所射出的图像光所表示的图像沿第二方向拉长而进行放大后的图像的图像光。
<动作>
在这样的显示装置1中，从图像光射出部20的射出面射出的图像光入射到第一导光板31的第一入射面31a并在第一导光板31内引导而入射到第一入射光学元件32。入射到第一入射光学元件32的图像光利用第一入射光学元件32发生衍射，并在第一导光板31内引导而入射到第一射出光学元件33。入射到第一射出光学元件33的图像光的一部分利用第一射出光学元件33发生衍射后从第一射出面31b射出，剩余部分在第一导光板31内引导之后(被表面和背面反射)，再次入射到第一射出光学元件33。这样，通过利用第一射出光学元件33来将衍射和一部分图像光的射出反复进行，从而使图像光射出部20所射出的图像光沿第一方向拉长。
从第一导光体30的第一射出面31b射出的图像光入射到第二导光板41的第二入射面41a并在第二导光板41内引导而入射到第二入射光学元件42。入射到第二入射光学元件42的图像光利用第二入射光学元件42发生衍射，并在第二导光板41内引导而入射到第二射出光学元件43。入射到第二射出光学元件43的图像光的一部分利用第二射出光学元件43发生衍射后从第二射出面41b射出，剩余部分在第二导光板41内引导之后(被表面和背面反射)，再次入射到第二射出光学元件43。这样，通过利用第二射出光学元件43来将衍射和一部分图像光的射出反复进行，从而使第一导光体30所射出的图像光沿第二方向拉长。也就是说，第二射出光学元件43射出通过使图像光射出部20所射出的图像光所表示的图像沿第二方向进一步拉长而进行放大后的图像的图像光。
第二射出光学元件43所射出的图像光在第二导光板41内引导后从第二导光板41的第二射出面41b射出。从第二导光板41的第二射出面41b射出的图像光入射到前挡风玻璃3并被反射后照射到车辆2的用户。因此，用户能够以将显示装置1所显示的虚像叠加到车辆2的行进方向上的能经由前挡风玻璃3看到的前方的景色上的方式进行观察。
<显示方式>
接着，说明本实施方式中的显示装置1通过将图像光投影到前挡风玻璃3来显示图像时的显示方式。
图5是例示出使实施方式的实施例1～4所涉及的显示装置1的第二射出光学元件43的发散度按各个区域而不同的情况的图。在图5中，示出发散度根据虚像的位置按每个规定的区域而不同。
在图5的a中，示出以使第二射出光学元件43的发散度不同的方式分割为两个区域的情况。如图5的a所示，第二射出光学元件43具有第一区域E1和第二区域E2，该第一区域E1作为规定的区域且具有规定的发散度，该第二区域E2作为规定的区域且具有比规定的发散度小的发散度。也就是说，第二射出光学元件43被分割为发散度各不相同的前方侧的第一区域E1和后方侧的第二区域E2。第二射出光学元件43通过使发散度在第一区域E1增大来缩短显示距离。另外，第二射出光学元件43通过使发散度在第二区域E2减小来延长显示距离。在本实施方式中，从第一区域E1射出的图像光照射前挡风玻璃3中的视野的下侧(对于用户而言为景色的近距离侧)，从第二区域E2射出的图像光照射前挡风玻璃3中的视野的上侧(对于用户而言为景色的远距离侧)。
在此，发散度表示发散的程度，意味着发散角。发散角大是指例如图2所示那样从第一区域E1的前端缘射出的光的方向与从第一区域E1的后端缘射出的光的方向之间的锐角的角度(发散角)大于从第二区域E2的前端缘射出的光的方向与从第一区域E1的后端缘射出的光的方向之间的锐角的角度(发散角)。
此外，第一区域E1和第二区域E2的各区域中，发散度是一样的。此外，也可以根据显示装置1的使用方式而在前后方向上调换发散度，也可以在左右方向上增大左侧的发散度并减小右侧的发散度、或者减小左侧的发散度并增大右侧的发散度。
图5的b示出使第二射出光学元件43的发散度阶段性地不同的情况。如图5的b所示，第二射出光学元件43具有分割成带状的多个区域。也就是说，各个区域的形状呈带状。在本实施方式中，第二射出光学元件43被分割为发散度各不相同的三个以上的区域。在本实施方式中，八个区域为相对于车辆2的行进方向沿着左右方向的长条的带状。
第二射出光学元件43通过使发散度越处于前方侧的区域则越大，从而阶段性地缩短显示距离。换言之，通过使发散度越处于后方侧的区域则越小，从而阶段性地延长显示距离。在本实施方式中，从最前方侧的区域射出的图像光照射前挡风玻璃3中的视野的下端缘侧(对于用户而言为景色的近距离侧)，从最后方侧的区域射出的图像光照射前挡风玻璃3中的视野的上端缘侧(对于用户而言为景色的远距离侧)。
此外，在各个区域中，发散度是一样的。此外，也可以根据显示装置1的使用方式而在前后方向上调换发散度，也可以在左右方向上使发散度越靠左端缘则越大并使发散度越靠右端缘则越小、或者使发散度越靠左端缘则越小并使发散度越靠右端缘则越大。
图5的c示出使第二射出光学元件43的发散度连续地(渐变状)不同的情况。如图5的c所示，第二射出光学元件43使图像光的发散度在多个规定的区域中的相邻的区域之间连续地进行变化。换言之，第二射出光学元件43的发散度在如图5的b的带状的多个区域那样相邻的两个区域之间连续地进行变化。例如，第二射出光学元件43通过使发散度越接近前方侧的端缘则越连续地增大，从而缩短显示距离。换言之，通过使发散度越接近后方侧的端缘则越连续地减小，从而延长显示距离。也就是说，第二射出光学元件43的后方侧的端缘侧处的图像光的发散度最小。在本实施方式中，从最前方侧的区域射出的图像光照射前挡风玻璃3中的视野的下端缘侧(对于用户而言为景色的近距离侧)，从最后方侧的区域射出的图像光照射前挡风玻璃3中的视野的上端缘侧(对于用户而言为景色的远距离侧)。
此外，也可以根据显示装置1的使用方式而在前后方向上调换发散度，也可以在左右方向上使发散度越靠左端缘则越大并使发散度越靠右端缘则越小、或者使发散度越靠左端缘则越小并使发散度越靠右端缘则越大。此外，在本实施方式中，使图像光的发散度在后方侧(一侧的一例)的端缘侧处最小，但可以使图像光的发散度在前方侧的端缘侧处最小，也可以使图像光的发散度在左方侧或右方侧的端缘侧处最小。
图5的d示出使发散度在第二射出光学元件43的第二区域中连续地不同的情况。如图5的d所示，第二射出光学元件43与图5的a同样地具有第一区域E1以及第二区域E2。图5的d的第二区域E2还具有多个区域，使发散度在多个区域之间连续地进行变化。换言之，第二射出光学元件43的发散度在如图5的b的带状的多个区域那样相邻的两个区域之间连续地进行变化。
例如，第二射出光学元件43通过使发散度在第一区域E1增大，从而射出发散角比从第二区域E2的任何区域射出的图像光的发散角大的图像光(缩短显示距离)。另外，第二射出光学元件43通过使发散度在第二区域E2中越接近前方侧的端缘则越连续地增大，从而缩短显示距离。换言之，在第二区域E2中，通过使发散度越接近后方侧的端缘则越连续地减小，从而延长显示距离。
在本实施方式中，从第一区域E1射出的图像光照射前挡风玻璃3中的视野的下侧(对于用户而言为景色的近距离侧)。另外，从第二区域E2的最前方侧的区域射出的图像光照射前挡风玻璃3中的视野的中间(对于用户而言为景色的中距离侧)，从第二区域E2的最后方侧的区域射出的图像光照射前挡风玻璃3中的视野的上端缘侧(对于用户而言为景色的远距离侧)。
此外，在第一区域E1中，发散度是一样的。此外，也可以根据显示装置1的使用方式而在前后方向上调换发散度，也可以在左右方向上增大左侧的发散度并减小右侧的发散度、或者减小左侧的发散度并增大右侧的发散度。
此外，图5的a～d只不过是一例，并不限定于这些。
<比较例>
接着，说明本比较例中的显示装置9。
对与本实施方式相同的结构标注相同的附图标记并适当省略说明。
图6是将比较例所涉及的显示装置9进行放大得到的放大截面图。
比较例所涉及的显示装置9具备图像光射出部20、以及具有第一导光体30和第二导光体90的导光体。
第二导光体90具有第二导光板91和第二射出光学元件93等。图像光射出部20所射出的图像光经由第一导光体30等入射到第二导光板91并在内部引导该图像光。第二射出光学元件93等通过使引导的光发生衍射而将光从第二射出面91b射出。此时，每当图像光从规定的朝向入射(透过)到第二射出光学元件93时，第二射出光学元件93在任何区域都使图像光以大致相同的角度衍射，并使衍射后的一部分图像光从第二射出面91b射出，因此，图1A的发散角θ实质上为0度。由此，从第二导光体90的第二射出面91b射出实质上平行的图像光。该比较例的显示装置9所射出的图像光通过被投影到前挡风玻璃而显示为虚像。但是，实质上平行的图像光的显示距离为无限远，在经由显示介质观察的情况下，可视性降低。
<作用效果>
接着，说明本实施方式中的显示装置1的作用效果。
如上所述，本实施方式所涉及的显示装置1具备图像光射出部20以及导光体10，该图像光射出部20射出表示图像的图像光，显示与由从导光体10射出的图像光表示的图像对应的虚像，导光体10具有第一入射面31a和第二射出面41b，该第一入射面31a供图像光射出部20所射出的图像光入射，该第二射出面41b供从第一入射面31a入射且在导光体10的内部引导的图像光射出。另外，在导光体10中内含有沿着第二射出面41b配置的第二射出光学元件43，每当图像光从规定的朝向入射到第二射出光学元件43时，该第二射出光学元件43通过使图像光发生衍射来将图像光中的一部分图像光以规定的射出角射出。另外，图像光通过以使第二射出光学元件43的规定的区域中的射出角各不相同的方式从第二射出光学元件43射出从而发散。而且，表示该发散的程度的发散度根据虚像的位置按每个规定的区域而不同。
据此，第二射出光学元件43每当图像光入射时使图像光发生衍射，并在衍射的图像光的图像的规定的区域中将该图像光以使射出角根据各个位置而不同的方式发散。也就是说，第二射出光学元件43通过使图像光的射出角度根据第二射出光学元件43上的位置而不同(变化)，从而能够使从导光体10的第二射出面41b射出的图像光的射出角度根据第二射出面41b的位置而各不相同。因此，能够实现有限的显示距离。另外，通过使虚像的发散角根据多个规定的区域各自的位置而不同(变化)，从而能够使表示发散的程度的发散度也不同。因此，能够实现根据各个规定的区域使显示距离分别变化。
因而，在该显示装置1中，能够抑制可视性的降低。
另外，在本实施方式所涉及的显示装置1中，第二射出光学元件43具有第一区域E1和第二区域E2，该第一区域E1作为规定的区域且具有规定的发散度，该第二区域E2作为规定的区域且具有比规定的发散度小的发散度。而且，第二区域E2还具有多个区域，使发散度在多个区域之间连续地进行变化。
例如，能够将发散度大的第一区域E1配置在车辆2的行进方向上的前侧，将发散度小的第二区域E2配置在车辆2的行进方向上的后侧。据此，在前挡风玻璃3的下端侧，用户看见近距离，因此能够照射发散度大的图像光。另外，在前挡风玻璃3的上端侧(或者中间)，看见比下端侧的距离远的远距离，因此能够照射发散度小的图像光。也就是说，在该显示装置1中，能够在经由前挡风玻璃3观察的前方的景色上，在远方显示发散度小的图像，在附近显示发散度大的图像，因此能够可靠地抑制可视性的降低。
另外，在本实施方式所涉及的显示装置1中，使发散度在多个规定的区域中的相邻的区域之间连续地进行变化。
据此，能够使投影到前挡风玻璃3的图像光的发散度连续地进行变化。因此，在该显示装置1中，能够更可靠地抑制可视性的降低。
另外，在本实施方式所涉及的显示装置1中，多个规定的区域各自的形状为带状。
据此，能够使投影到前挡风玻璃3的图像光的发散度阶段性地进行变化。因此，在该显示装置1中，能够更可靠地抑制可视性的降低。
另外，在本实施方式所涉及的显示装置1中，第二射出光学元件43的一侧的端缘侧处的图像光的发散度最小。
据此，能够在投影到前挡风玻璃3的一部分中使图像光的发散度连续地进行变化。因此，在该显示装置1中，能够更可靠地抑制可视性的降低。
另外，在本实施方式所涉及的显示装置1中，通过图像光被前挡风玻璃3反射，虚像能被识别。
据此，用户能够以将显示装置1的虚像叠加到车辆2的行进方向上的经由前挡风玻璃3观察的前方的景色上的方式观察。
(变形例1)
说明本变形例中的显示装置1的结构。
图7是将变形例1所涉及的显示装置1a进行放大得到的放大截面图。
在本变形例中，在第一入射光学元件32a、第一射出光学元件33a、第二入射光学元件42a及第二射出光学元件43a为反射型的方面与实施方式的第一入射光学元件、第一射出光学元件、第二入射光学元件及第二射出光学元件不同。本变形例中的其它结构在没有特别明确记载的情况下与实施方式相同，对相同的结构标注相同的附图标记并省略与结构相关的详细的说明。
关于本变形例的第二射出光学元件43a，当利用第二入射光学元件42a发生衍射后的图像光从第二射出光学元件43a的背面侧入射时，使衍射后的衍射光全部在第二导光板41内引导后使图像光从第二射出光学元件43a的表面侧入射。从第二射出光学元件43a的表面侧入射的图像光的一部分反射后经由第二导光体40a而从第二射出面41b射出，剩余部分衍射。也就是说，第二射出光学元件43a是内含于第二导光板41的内部的光反射型的衍射全息图。
此外，图像光射出部20也可以是设置于第二导光体40a的第二射出面41b侧(前挡风玻璃3侧)的结构。
在本变形例中也起到与上述同样的作用效果。
(变形例2)
说明本变形例中的显示装置100的结构。
图8是例示从横向观察变形例2所涉及的显示装置100和车辆2的情况的示意图。图9是例示变形例2所涉及的显示装置100的立体图。
在本变形例中，与实施方式的显示装置100的不同之处在于，显示装置100是具有合成器(combiner)140的平视显示器。本变形例中的其它结构在没有特别明确记载的情况下与实施方式相同，对相同的结构标注相同的附图标记并省略与结构相关的详细的说明。
如图8和图9所示，本变形例的显示装置100具备：装置主体110；图像光射出部20，其配置在装置主体110内；以及透光性的合成器140，其射出从图像光射出部20射出的图像光。
装置主体110配置并固定于车辆2的仪表板。图像光射出部20配置于合成器140的端缘，通过使图像光从合成器140的端面(入射面的一例)入射，从而在合成器140中显示图像。对于合成器140而言，为与实施方式的导光体10相同的结构，但在图像光从作为侧面的端面入射的方面与实施方式的导光体10的结构不同。
合成器140的射出面141b是与用户相向的面，用于显示图像。另外，合成器140的与射出面141b相反的一侧的面141c是与前挡风玻璃3相向的面，供包含景色的光经由前挡风玻璃3从前方入射。合成器140是与导光体相同的结构，是导光体的一例。
用户能够以将合成器140的虚像叠加到车辆2的行进方向上的能经由前挡风玻璃3看到的前方的景色上的方式观察。
在本变形例中，并非如实施方式那样通过使前挡风玻璃3反射图像光来显示虚像的结构，因此，如果如实施方式那样直接显示图像光，则图像会反转。因此，在本变形例的显示装置1中，图像光射出部20射出使图像相对于实施方式反转的图像光，以使得相对于实施方式而言图像不反转。
在该情况下的显示方式中，增大合成器140中的视野的下侧(为铅垂下方侧，对于用户而言为景色的近距离侧)的图像光的发散度，减小合成器140中的视野的上侧(为铅垂上方侧，对于用户而言为景色的远距离侧)的图像光的发散度。
在本变形例中也起到与上述同样的作用效果。
(变形例3)
说明本变形例中的显示装置200的结构。
图10是例示从横向观察变形例3所涉及的显示装置200和车辆2的情况的示意图。
在本变形例中，与实施方式的显示装置200不同之处在于，显示装置200的导光体240兼作前挡风玻璃203。本变形例中的其它结构在没有特别明确记载的情况下与实施方式相同，对相同的结构标注相同的附图标记并省略与结构相关的详细的说明。
如图10所示，本变形例的显示装置200具备图像光射出部20以及导光体240。
导光体240设置于前挡风玻璃203。也就是说，导光体240可以利用前挡风玻璃203的一部分，也可以作为其它构件埋入前挡风玻璃203。前挡风玻璃203也可以是导光体的一例。
图像光射出部20设置并固定于前挡风玻璃203(导光体240)的在车厢侧的内表面。另外，图像光射出部20配置于车辆2的仪表板。图像光射出部20通过使图像光入射到导光体240(前挡风玻璃203的内表面)来将图像显示于导光体240。
导光体240的射出面241b是与用户相向的面，用于显示图像。另外，导光体240的在与射出面241b相反的一侧的面241c是前挡风玻璃3的外侧的面，供包含景色的光经由导光体240从前方入射。
用户能够以将导光体240的虚像叠加到车辆2的行进方向上的能经由导光体240看到的前方的景色上的方式观察。
在本变形例中，如变形例2那样也并非通过使前挡风玻璃3反射图像光来显示虚像的结构，因此，采用与变形例2相同的结构。
(变形例4)
说明本变形例中的显示装置300的结构。
图11是例示从横向观察变形例4所涉及的显示装置300和车辆的情况以及位于车辆的后方的后方车辆的示意图。
在本变形例中，与实施方式的显示装置300不同之处在于显示装置300为电子反射镜。本变形例中的其它结构在没有特别明确记载的情况下与实施方式相同，对相同的结构标注相同的附图标记并省略与结构相关的详细的说明。
关于本变形例的显示装置300，如图10所示，显示装置300和摄像部350搭载于显示系统。另外，显示装置300具备图像光射出部20、导光体340以及遮蔽体320。
摄像部350以能够拍摄车辆的周围、特别是车辆的后方的方式搭载于车辆。摄像部350将对移动体后方进行拍摄得到的摄像图像的图像数据输出到图像光射出部20。摄像部350例如是CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor：互补金属氧化物半导体)图像传感器，用于拍摄车辆后方。另外，摄像部350不限于CMOS图像传感器，也可以是CCD(Charge Coupled Device：电荷耦合器件)图像传感器等图像传感器。
图像光射出部20获取由摄像部350拍摄到的摄像图像的图像数据。图像光射出部20生成将包含数字、文字、图形等的像叠加到获取到的图像数据所表示的摄像图像而得到的图像光。图像光射出部20使所生成的图像光显示于导光体340。
遮蔽体320设置于导光体340的与射出面341b相反的背面341c。在本实施方式中，在导光体340的背面341c贴合遮蔽体320。此外，遮蔽体320也可以是对导光体340的背面341c侧进行镜面加工来反射图像光射出部20所射出的图像光的反射镜。由此，从导光体340的射出面341b有效地射出图像光，因此在导光体340中显示图像光所表示的图像。
(其它变形例等)
以上，基于实施方式和变形例1～4对本公开进行了说明，但本公开并不限定于这些实施方式和变形例1～4等。
例如，上述各实施方式和变形例1～4所涉及的显示装置中包括的各处理部典型地实现为作为集成电路的LSI。它们可以单独地进行单片化，也可以以包括一部分或全部的方式进行单片化。
另外，集成电路化不限于LSI，也可以通过专用电路或通用处理器来实现。也可以利用能够在制造LSI后进行编程的FPGA(Field Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)、或者能够重构LSI内部的电路单元的连接或设定的可重构处理器。
此外，在上述各实施方式和变形例1～4中，各结构要素也可以由专用的硬件构成，或者通过执行适于各结构要素的软件程序来实现。各结构要素也可以通过CPU或处理器等程序执行部读出并执行硬盘或半导体存储器等记录介质中记录的软件程序来实现。
另外，上述中使用的数字全部是为了具体地说明本公开而例示的，本公开的实施方式和变形例1～4并不限制于例示出的数字。
另外，框图中的功能块的分割是一例，也可以将多个功能块实现为一个功能块，将一个功能块分割为多个，或者将一部分功能转移到其它功能块。另外，也可以由单个硬件或软件并行或分时地处理具有类似的功能的多个功能块的功能。
另外，执行流程图中的各步骤的顺序是为了具体地说明本公开而例示的，因此也可以是上述以外的顺序。另外，上述步骤的一部分也可以与其它步骤同时(并行)执行。
此外，对实施方式和变形例1～4实施本领域技术人员想到的各种变形而获得的方式、通过在不脱离本公开的主旨的范围内将实施方式和变形例1～4中的结构要素及功能任意组合而实现的方式也包含于本公开。
产业上的可利用性
本公开例如能够利用于车辆等移动体。
附图标记说明
1、1a、100、200、300：显示装置；3、203：前挡风玻璃(显示介质)；10、240、340：导光体；20：图像光射出部；30：第一导光体(导光体)；31a：第一入射面(入射面)；31b：第一射出面(射出面)；40、40a：第二导光体(导光体)；41a：第二入射面(入射面)；41b、141b、241b、341b：第二射出面(射出面)；43、43a：第二射出光学元件(光学元件)；140：合成器(导光体)。

Claims (6)

1.一种显示装置，具备图像光射出部和导光体，所述图像光射出部射出表示图像的图像光，所述显示装置显示与由从所述导光体射出的所述图像光表示的图像对应的虚像，
所述导光体具有入射面和射出面，所述入射面供所述图像光射出部所射出的所述图像光入射，所述射出面供从所述入射面入射且在所述导光体的内部引导的所述图像光射出，
在所述导光体中内含有沿着所述射出面配置的光学元件，每当所述图像光从规定的方向入射到所述光学元件时，所述光学元件通过使所述图像光发生衍射来将所述图像光中的一部分图像光以规定的射出角射出，
所述图像光通过以使所述光学元件的规定的区域中的所述射出角各不相同的方式从所述光学元件射出从而发散，
表示该发散的程度的发散度根据所述虚像的位置按每个所述规定的区域而不同。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其中，
所述光学元件具有第一区域和第二区域，所述第一区域作为所述规定的区域且具有规定的发散度，所述第二区域作为所述规定的区域且具有比所述规定的发散度小的发散度，
所述第二区域还具有多个区域，使所述发散度在所述多个区域之间连续地进行变化。
3.根据权利要求1所述的显示装置，其中，
使所述发散度在多个所述规定的区域中的相邻的区域之间连续地进行变化。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的显示装置，其中，
多个所述规定的区域各自的形状呈带状。
5.根据权利要求1～3中的任一项所述的显示装置，其中，
所述光学元件的一侧的端缘侧处的所述图像光的所述发散度最小。
6.根据权利要求1～3中的任一项所述的显示装置，其中，
通过所述图像光被显示介质反射，所述虚像能被识别。
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