JP7651237B2 - 導光板 - Google Patents

Description

本発明は、導光板、および、表示装置に関する。

表示画像の広画角化を図り得る光学装置が開示されている（特許文献１参照）。上記光学装置は、導光板内に複数のホログラム素子を有する。

特開２０２０－１１２７４６号公報

しかしながら、導光板を用いて表示される画像の品質が低下することがある。

そこで、本発明は、表示される画像の品質の低下を抑制する導光板などを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る導光板は、第一導光体と、第二導光体と、入射光に含まれる第一波長成分の光を選択的に偏向することで前記第一導光体に入射させる第一偏向素子と、前記入射光に含まれる第二波長成分の光を選択的に偏向することで前記第二導光体に入射させる第二偏向素子とを備える導光板である。

本発明に係る導光板は、表示される画像の品質の低下を抑制することができる。

図１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２は、表示装置の構成を示す模式図である。 図３は、関連技術に係る導光板の構成を示す模式図である。 図４は、実施の形態に係る導光板の構成を示す模式図である。 図５は、実施の形態に係る入射部の構成の第一例を示す模式図である。 図６は、実施の形態に係る入射部の構成の第二例を示す模式図である。 図７は、実施の形態の変形例に係る導光板の構成の第一例を示す模式図である。 図８は、実施の形態の変形例に係る導光板の構成の第二例を示す模式図である。 図９は、実施の形態の変形例に係る導光板の構成の第三例を示す模式図である。

（本発明の基礎となった知見）
車両のウィンドシールド（一般にフロントガラスともよばれる）などの透明板に画像を投影し、透明板の向こう側の景色とともに当該画像を運転者などのユーザに視認させる表示装置がある。このような表示装置は、一般に、ヘッドアップディスプレイ装置ともよばれる。

図１は、表示装置１が設置される車両の一例である車両５を示す模式図である。図２は、表示装置１の構成を示す模式図である。

図１に示されるように、車両５は、表示装置１と、ウィンドシールド２０とを備える。表示装置１は、例えば、ウィンドシールド２０の下部に設置され、上方つまりウィンドシールド２０に向けて、画像の表示に係る光（表示光ともいう）を出射する。表示装置１は、例えばダッシュボードの内部に設置される。表示装置１が出射する表示光の光路は確保されており、言い換えれば、出射された表示光は、遮られずにウィンドシールド２０に到達する。表示装置１の構成について、より詳しく説明する。

図２に示されるように、表示装置１は、導光板１０と、画像生成装置１７とを備える。

画像生成装置１７は、表示光を生成して導光板１０に提供する装置である。画像生成装置１７は、例えば、画像生成装置１７が有する光源（不図示）から出射された光を、液晶などの画像形成素子に照射することで表示光を生成する。画像生成装置１７は、生成した表示光を導光板１０に向けて出射する。

導光板１０は、画像生成装置１７が生成した表示光のビーム幅を拡大しながら偏向する板体である。ここで、ビーム幅とは、光の進行方向に対して垂直な方向における光束の幅を意味する。

導光板１０には、画像生成装置１７が生成した表示光が入射される。入射された表示光は、導光板１０内で導光され、導光板１０の外部に光Ｌ３として出射される。光Ｌ３は、ウィンドシールド２０により反射されて光Ｌ５となり、ユーザＵの眼に入射する。導光板１０は、光Ｌ３がウィンドシールド２０に向けて出射される位置および姿勢で設置されている。

導光板１０による表示光のビーム幅の拡大と偏向とは、導光板１０が有する複数の回折素子を用いてなされる。そのため、導光板１０が有する複数の回折素子それぞれは、表示光を適切な方向に回折する回折特性を有し、また、適切な寸法を有している。

ユーザＵは、表示光である光Ｌ５が目に入射したことにより、画像生成装置１７が生成した画像を視認する。ユーザＵは、表示光である光Ｌ５によって視認する画像を、ウィンドシールド２０の向こう側に位置する虚像１４として認識する。

導光板１０が有する上記の機能は、凹面鏡などの光学部材によっても実現され得る。ただし、凹面鏡などの光学部材によって実現する場合よりも、導光板１０を用いるほうが、表示装置１の寸法を小さくすることができる利点がある。表示装置１は、車両５の例えばダッシュボード内部に設置されるので、寸法を小さくすることで、設置の自由度がより高くなる利点がある。

しかしながら、導光板１０を用いて表示される画像の品質が低下することがある。具体的には、導光板１０が複数の導光体を用いて複数の波長の光を導光する場合に、光の強度の低下、または、迷光の発生により、表示装置１によって表示される画像の品質が低下することがある。

以降において、光の強度の低下、または、迷光の発生による表示画像の品質の低下について詳しく説明する。このような表示画像の品質の低下を生じさせる導光板を導光板９０と称する。

図３は、関連技術に係る導光板９０の構成を示す模式図である。図３の（ａ）は、導光板９０を上面視した場合、つまり、Ｚ軸プラス方向から見た構成を示す図である。図３の（ｂ）は、導光板９０を側面視した場合、つまり、Ｙ軸マイナス方向から見た場合の構成を示す図である。図３の（ｃ）は、導光板９０を側面視した場合、つまり、Ｘ軸プラス方向から見た場合の構成を示す図である。

図３の（ｂ）および（ｃ）に示されるように導光板９０は、導光体９０Ａ、９０Ｂおよび９０Ｃ（導光体９０Ａ等ともいう）を備える。導光体９０Ａ等は、互いに平行する姿勢で配置されており、上面視において重なる位置に配置されている。また、導光体９０Ａ等は、上面視において同じ形状、例えば矩形形状を有するが、これに限定されない。

図３の（ａ）は、上記導光体９０Ａ等のうち導光体９０Ａのみを示すものである。導光体９０Ｂおよび９０Ｃについても図３の（ａ）と同様の説明が成立する。

図３に示されるように、導光体９０Ａは、透明部材１５を有し、透明部材１５の内部または表面にホログラム素子９１Ａ、１２Ａおよび１３Ａ（ホログラム素子９１Ａ等ともいう）を有する板体である。導光体９０Ａは、入射された光Ｌ１を導光体９０Ａ内部で全反射によって導光し、また、ホログラム素子９１Ａ等による回折によって偏向された光を、導光体９０Ａの外部に光Ｌ３Ａとして出射する。透明部材１５は、ガラスまたはアクリル樹脂などで構成されている。

導光体９０Ａに入射される光Ｌ１は、Ｙ軸プラス方向およびＺ軸プラス方向に進行する光である。光Ｌ１は、画像生成装置１７が生成した表示光であることが想定され、この場合、複数の波長成分の光（例えば、赤色、緑色および青色の波長成分の光）を含む。導光体９０Ａは、表示装置１の使用状態（つまり、表示装置１が図２に示されるように設置された状態）において、図３に示されるような適切な角度で光Ｌ１が入射される位置および姿勢で設置されている。

ホログラム素子９１Ａは、導光体９０Ａの内部または表面に配置されている回折素子である。ホログラム素子９１Ａは、導光体９０Ａの外部から内部へ入射した光Ｌ１を回折によって偏向することで、導光体９０Ａの内部で伝搬させる。ホログラム素子９１Ａは、上面視において直線状の干渉縞が形成されており、干渉縞による回折によって光Ｌ１を偏向し、光Ｌ１２ＡおよびＬＡとする。光Ｌ１２Ａは、Ｘ軸マイナス方向へ進行する光であって、特定の周波数成分の光（例えば、赤色に相当する周波数成分の光）である。光Ｌ１２Ａは、透明部材１５と空気との界面で全反射を繰り返すことで導光体９０Ａ内部をＸ軸マイナス方向へ伝搬する。

ホログラム素子９１Ａに形成されている干渉縞は、光Ｌ１２Ａが透明部材１５と空気との界面で全反射をするように光Ｌ１を偏向させる干渉縞である。上記干渉縞は、具体的には、界面への光Ｌ１２Ａの入射角が臨界角より大きい状態を保つように、光Ｌ１を偏向させる。

また、光ＬＡは、Ｘ軸マイナス方向へ進行する光であって、上記特定の周波数成分以外の周波数成分の光（例えば、青色および緑色に相当する周波数成分の光）である。光ＬＡは、光Ｌ１がホログラム素子９１Ａにより回折された際に、周波数ごとに回折角がばらつくことに起因して生ずる光である。光ＬＡは、上記干渉縞によって回折された場合、透明部材１５と空気との界面で全反射をする場合もあればしない場合もあり、迷光となる。

ホログラム素子１２Ａは、導光体９０Ａの内部または表面に配置されている回折素子である。ホログラム素子１２Ａは、ホログラム素子９１Ａによって偏向された光Ｌ１２Ａを、回折によって偏向することで、導光体９０Ａの内部で伝搬させる。ホログラム素子１２Ａは、上面視において直線状の干渉縞が形成されており、干渉縞による回折によって光Ｌ１２Ａを偏向し、光Ｌ２３Ａとする。光Ｌ２３Ａは、Ｙ軸プラス方向へ進行する光である。光Ｌ２３Ａは、透明部材１５と空気との界面で全反射を繰り返すことで導光体９０Ａ内部をＹ軸プラス方向へ伝搬する。

ホログラム素子１２Ａに形成されている干渉縞は、光Ｌ２３Ａが透明部材１５と空気との界面で全反射をするように光Ｌ１２Ａを偏向させる干渉縞である。上記干渉縞は、具体的には、界面への光Ｌ２３Ａの入射角が臨界角より大きい状態を保つように、光Ｌ１２Ａを偏向させる。

ホログラム素子１３Ａは、導光体９０Ａの内部または表面に配置されている回折素子である。ホログラム素子１３Ａは、ホログラム素子１２Ａによって偏向された光Ｌ２３Ａを、回折によって偏向することで、導光体９０Ａの外部へ出射させる。ホログラム素子１３Ａは、上面視において直線状の干渉縞が形成されており、干渉縞による回折によって光Ｌ２３Ａを偏向し、光Ｌ３Ａとする。光Ｌ３Ａは、Ｙ軸プラス方向およびＺ軸プラス方向へ進行する光である。

ホログラム素子１３Ａに形成されている干渉縞は、光Ｌ３Ａが透明部材１５と空気との界面で、全反射せずに、光Ｌ３Ａが導光体９０Ａから出射するように光Ｌ２３Ａを偏向させる干渉縞である。上記干渉縞は、具体的には、界面への光Ｌ３Ａの入射角が臨界角より小さい状態を保つように、光Ｌ２３Ａを偏向させる。

導光体９０Ａは、表示装置１の使用状態で、出射する光Ｌ３Ａがウィンドシールド２０に向かう位置および姿勢で設置されている。

導光体９０Ｂについても導光体９０Ａと同様である。導光体９０Ｂには、ホログラム素子９１Ａを透過した光Ｌ１Ｂが入射する。導光体９０Ｂは、入射した光Ｌ１Ｂを偏向し、その特定の周波数成分の光（例えば、緑色に相当する周波数成分の光）をホログラム素子９１Ｂ、１２Ｂおよび１３Ｂによって順次に回折して光Ｌ３Ｂを出射する。その際、導光体９０Ｂは、迷光となる光ＬＢを発生させる。

導光体９０Ｃについても導光体９０Ａと同様である。導光体９０Ｃには、ホログラム素子９１Ｂを透過した光Ｌ１Ｃが入射する。導光体９０Ｃは、入射した光Ｌ１Ｃを偏向し、その特定の周波数成分の光（例えば、青色に相当する周波数成分の光）をホログラム素子９１Ｃ、１２Ｃおよび１３Ｃによって順次に回折して光Ｌ３Ｃを出射する。その際、導光体９０Ｃは、迷光となる光ＬＣを発生させる。

光Ｌ３Ａ、Ｌ３ＢおよびＬ３Ｃは、光Ｌ３となり導光板９０から出射される。導光板９０から出射された後にウィンドシールド２０による反射を経てユーザＵの眼に入射する。

ここで、光Ｌ１Ｂは、ホログラム素子９１Ａにより回折された光であるので、光Ｌ１Ｂの強度は、光Ｌ１の強度より低い。また、光Ｌ１Ｃは、ホログラム素子９１Ａおよび９１Ｂにより回折された光であるので、光Ｌ１の強度より低い。そのため、光Ｌ３の強度は光Ｌ１の強度より低下している。さらに、光Ｌ１がホログラム素子９１Ａおよび９１Ｂにより回折される際に、迷光である光ＬＡ、ＬＢおよびＬＣが発生する。

このようにして、導光板９０が、入射した光Ｌ１を回折する際に、光の強度の低下、または、迷光の発生による表示画像の品質の低下が発生する。

そこで、本発明は、表示される画像の品質の低下を抑制する導光板などを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る導光板は、第一導光体と、第二導光体と、入射光に含まれる第一波長成分の光を選択的に偏向することで前記第一導光体に入射させる第一偏向素子と、前記入射光に含まれる第二波長成分の光を選択的に偏向することで前記第二導光体に入射させる第二偏向素子とを備える導光板である。

上記態様によれば、導光板は、入射光に含まれる２つの波長成分の光それぞれを、偏向素子によって選択的に偏向することで２つの導光体それぞれに入射させるので、光の強度の低下、および、迷光の発生を抑制することができる。このように、導光板は、表示される画像の品質の低下を抑制することができる。

また、前記第一偏向素子は、前記入射光に含まれる前記第一波長成分の光を選択的に反射することで前記第一導光体に入射させ、前記入射光に含まれる前記第一波長成分以外の光を透過し、前記第二偏向素子は、前記入射光に含まれる前記第二波長成分の光を選択的に反射することで前記第二導光体に入射させ、前記入射光に含まれる前記第二波長成分以外の光を透過してもよい。

上記態様によれば、導光板は、入射光に含まれる２つの波長成分の光それぞれを偏向素子による反射を用いて２つの導光体それぞれに入射させるので、光の強度の低下、および、迷光の発生を抑制することができる。このように、導光板は、表示される画像の品質の低下を抑制することができる。

また、前記第一波長成分は、赤色に相当する波長成分であり、前記第二波長成分は、緑色に相当する波長成分と青色に相当する波長成分とであってもよい。

上記態様によれば、導光板は、赤色に相当する波長成分を第一導光体に入射させるとともに、緑色および青色に相当する波長成分を第二導光体に入射させることで、赤色、緑色および青色の３つの波長成分を含む光を導光し、上記３つの波長成分を含むフルカラーの表示画像を表示することに寄与する。よって、導光板は、フルカラーの表示画像の品質の低下をより一層抑制することができる。

また、前記導光板は、さらに、前記第一偏向素子と前記第二偏向素子とを内部に有する透明部材を備えてもよい。

上記態様によれば、導光板は、透明部材が光を透過させながら偏向素子を支持するので、偏向素子の位置をより高い精度で適切な位置に維持することができ、その結果、偏向素子が偏向した光の光路をより適切に維持することができる。この効果は、振動がある環境に導光板が配置される場合には、特に顕著である。これにより、偏向素子の位置が変化することによる光の光路のずれを抑制し、表示される画像の品質の低下を抑制することができる。よって、導光板は、表示される画像の品質の低下をより一層抑制することができる。

また、前記導光板は、さらに、第三導光体と、前記入射光に含まれる第三波長成分の光を前記第三導光体に入射させる第三偏向素子とを備えてもよい。

上記態様によれば、導光板は、入射光に含まれる３つの波長成分の光それぞれを、偏向素子によって選択的に偏向することで３つの導光体それぞれに入射させるので、光の強度の低下、および、迷光の発生を抑制することができる。このように、導光板は、表示される画像の品質の低下を抑制することができる。

また、前記第三偏向素子は、前記入射光に含まれる前記第三波長成分の光を選択的に偏向することで、前記第三導光体に入射させてもよい。

上記態様によれば、導光板は、入射光に含まれる３つの波長成分の光それぞれを偏向素子による反射を用いて３つの導光体それぞれに入射させるので、光の強度の低下、および、迷光の発生を抑制することができる。このように、導光板は、表示される画像の品質の低下を抑制することができる。

また、前記第一導光体は、前記第一導光体により導光された光を前記入射光が入射された面と反対側の面から出射し、前記第二導光体は、前記第二導光体により導光された光を前記入射光が入射された面と反対側の面から出射してもよい。

上記態様によれば、導光板は、入射光が入射する面と反対側の面に光を出射するので、入射光を出射する機材（例えば画像生成装置に相当）と、出射した光を受ける機材（例えばウィンドシールドに相当）とが、当該導光板に対して反対側に存在する場合に、両機材の間で適切に光を導光することができる。よって、導光板は、光を適切に導光しながら、表示される画像の品質の低下を抑制することができる。

また、前記第一導光体は、前記第一導光体により導光された光を前記入射光が入射された面と同じ側の面から出射し、前記第二導光体は、前記第二導光体により導光された光を前記入射光が入射された面と同じ側の面から出射してもよい。

上記態様によれば、導光板は、入射光が入射する面と同じ側の面に光を出射するので、入射光を出射する機材（例えば画像生成装置に相当）と、出射した光を受ける機材（例えばウィンドシールドに相当）とが、当該導光板に対して同じ側に存在する場合に、両機材の間で適切に光を導光することができる。よって、導光板は、光を適切に導光しながら、表示される画像の品質の低下を抑制することができる。

また、本発明の一態様に係る表示装置は、上記の導光板と、画像を示す光を生成して前記導光板に入射させる画像生成装置とを備える表示装置である。

上記態様によれば、表示装置は、導光板を用いて、表示される画像の品質の低下を抑制することができる。

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。

なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的また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、本発明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、最上位概念を示す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。

（実施の形態）
本実施の形態において、表示される画像の品質の低下を抑制する導光板および表示装置について説明する。本実施の形態の導光板および表示装置は、車両のウィンドシールドに、画像を投影することで表示する表示装置である。以降の説明において、図に示されるＸＹＺ軸を用いて説明することがある。

図４は、本実施の形態に係る導光板１０の構成を示す模式図である。図４の（ａ）は、導光板１０を上面視した場合、つまり、Ｚ軸プラス方向から見た構成を示す図である。図４の（ｂ）は、導光板１０を側面視した場合、つまり、Ｙ軸マイナス方向から見た場合の構成を示す図である。図４の（ｃ）は、導光板１０を側面視した場合、つまり、Ｘ軸プラス方向から見た場合の構成を示す図である。

図４に示されるように、導光板１０は、入射部１０Ｅと、導光体１０Ａ、１０Ｂおよび１０Ｃ（導光体１０Ａ等ともいう）とを備える。導光体１０Ａ等は、互いに平行する姿勢で配置されており、上面視において重なる位置に配置されている。また、導光体１０Ａ等は、上面視において同じ形状、例えば矩形形状を有するが、これに限定されない。

図４の（ａ）は、上記導光体１０Ａ等のうち導光体１０Ａのみを示すものである。導光体１０Ｂおよび１０Ｃについても図４の（ａ）と同様の説明が成立する。

図４に示されるように、導光体１０Ａは、透明部材１５を有し、透明部材１５の内部または表面にホログラム素子１２Ａおよび１３Ａ（ホログラム素子１２Ａ等ともいう）を有する板体である。導光体１０Ａは、入射された光Ｌ１を導光体１０Ａ内部で全反射によって導光し、また、ホログラム素子１２Ａ等による回折によって偏向された光を、導光体１０Ａの外部に光Ｌ３Ａとして出射する。透明部材１５は、ガラスまたは樹脂などで構成されている。

入射部１０Ｅに入射される光Ｌ１は、Ｙ軸プラス方向およびＺ軸プラス方向に進行する光である。光Ｌ１は、画像生成装置１７が生成した表示光であることが想定される。導光板１０は、表示装置１の使用状態（つまり、表示装置１が図２に示されるように設置された状態）において、図４に示されるような適切な角度で光Ｌ１が入射部１０Ｅに入射される位置および姿勢で設置されている。

入射部１０Ｅは、偏向素子３０Ａ、３０Ｂおよび３０Ｃ（偏向素子３０Ａ等ともいう）を有する。入射部１０Ｅは、光Ｌ１を偏向素子３０Ａ等によって偏向して導光体１０Ａ等に入射させる。入射部１０Ｅは、光Ｌ１の進行方向において導光体１０Ａ等が存在している範囲を包含する幅を有する柱状体（例えば直方体）である。

偏向素子３０Ａは、入射光に含まれる所定の波長成分（第一波長成分ともいう）の光を導光体１０Ａに入射させる偏向素子である。偏向素子３０Ａは、入射光に含まれる第一波長成分の光を選択的に偏向することで導光体１０Ａに入射させる。より具体的には、偏向素子３０Ａは、入射光に含まれる第一波長成分の光を選択的に反射することで導光体１０Ａに入射させ、また、入射光に含まれる第一波長成分以外の光を透過する偏向素子である。偏向素子３０Ａは、波長選択式ミラー（ダイクロイックミラー）により実現され得る。

偏向素子３０Ａは、導光板１０の外部から内部へ入射した光Ｌ１を偏向することで光Ｌ１２Ａとし、導光体１０Ａの内部で伝搬させる。光Ｌ１２Ａは、Ｘ軸マイナス方向へ進行する光である。光Ｌ１２Ａは、透明部材１５と空気との界面で全反射を繰り返すことで導光体１０Ａ内部をＸ軸マイナス方向へ伝搬する。偏向素子３０Ａは、界面への光Ｌ１２Ａの入射角が臨界角より大きくなるように、光Ｌ１を偏向させる。

偏向素子３０Ｂは、入射光に含まれる所定の波長成分（第二波長成分ともいう）の光を導光体１０Ｂに入射させる偏向素子である。偏向素子３０Ｂは、入射光に含まれる第二波長成分の光を選択的に偏向することで導光体１０Ｂに入射させる。より具体的には、偏向素子３０Ｂは、入射光に含まれる第二波長成分の光を選択的に反射することで導光体１０Ｂに入射させ、また、入射光に含まれる第二波長成分以外の光を透過する偏向素子である。偏向素子３０Ｂは、波長選択式ミラー（ダイクロイックミラー）により実現され得る。第二波長成分は、第一波長成分とは異なる。

偏向素子３０Ｂは、偏向素子３０Ａを透過した光Ｌ１Ｂを偏向することで光Ｌ１２Ｂとし、導光体１０Ｂの内部で伝搬させる。光Ｌ１２Ｂは、Ｘ軸マイナス方向へ進行する光である。光Ｌ１２Ｂは、透明部材１５と空気との界面で全反射を繰り返すことで導光体１０Ｂ内部をＸ軸マイナス方向へ伝搬する。偏向素子３０Ｂは、界面への光Ｌ１２Ｂの入射角が臨界角より大きくなるように、光Ｌ１Ｂを偏向させる。

偏向素子３０Ｃは、入射光に含まれる所定の波長成分（第三波長成分ともいう）の光を導光体１０Ｃに入射させる偏向素子である。偏向素子３０Ｃは、入射光に含まれる第三波長成分の光を選択的に偏向することで導光体１０Ｃに入射させる。より具体的には、偏向素子３０Ｃは、入射光に含まれる第三波長成分の光を反射することで導光体１０Ｃに入射させ、また、入射光に含まれる第三波長成分以外の光を透過する偏向素子である。偏向素子３０Ｃは、波長選択式ミラー（ダイクロイックミラー）により実現され得る。第三波長成分は、第一波長成分および第二波長成分のいずれとも異なる。

偏向素子３０Ｃは、偏向素子３０Ｂを透過した光Ｌ１Ｃを偏向することで光Ｌ１２Ｃとし、導光体１０Ｃの内部で伝搬させる。光Ｌ１２Ｃは、Ｘ軸マイナス方向へ進行する光である。光Ｌ１２Ｃは、透明部材１５と空気との界面で全反射を繰り返すことで導光体１０Ｃ内部をＸ軸マイナス方向へ伝搬する。偏向素子３０Ｃは、界面への光Ｌ１２Ｃの入射角が臨界角より大きくなるように、光Ｌ１Ｃを偏向させる。

偏向素子３０Ａ等は、反射または透過によって、言い換えれば回折を用いないで、光Ｌ１、Ｌ１ＢおよびＬ１Ｃを偏向するので、周波数ごとの回折角のばらつきが生ずることがない。そのため、図３における迷光である光ＬＡ、ＬＢおよびＬＣに相当する光が発生しない。

導光体１０Ａは、ホログラム素子１２Ａおよび１３Ａを備える。導光体１０Ｂは、ホログラム素子１２Ｂおよび１３Ｂを備える。導光体１０Ｃは、ホログラム素子１２Ｃおよび１３Ｃを備える。

ホログラム素子１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１３Ａ、１３Ｂ、および、１３Ｃは、それぞれ、導光板９０が備える同名のホログラム素子と同じであり、導光板９０における場合と同様に、光Ｌ３の出射に寄与する。

導光板１０は、表示装置１の使用状態で、出射する光Ｌ３がウィンドシールド２０に向かう位置および姿勢で設置されている。光Ｌ３は、導光板１０から出射された後にウィンドシールド２０による反射を経てユーザＵの眼に入射する。

なお、導光板１０に入射する光Ｌ１が複数の波長成分を含んでいるとして説明したが、複数の波長成分それぞれを個別に含む複数の入射光が導光板１０に入射する場合にも、本構成が適用され得る。その場合、偏向素子３０Ａ、３０Ｂおよび３０Ｃが、それぞれ、図４に示される角度で導光体１０Ａ、１０Ｂ、および、１０Ｃに光Ｌ１２Ａ、Ｌ１２ＢおよびＬ１２Ｃを入射させる位置および姿勢で配置されていることを要する。

図５は、本実施の形態に係る入射部１０Ｅの構成の第一例を示す模式図である。

図５に示される入射部１０Ｅは、偏向素子３０Ａ、３０Ｂおよび３０Ｃと、透明部材１５とを備える。

透明部材１５は、その内部に偏向素子３０Ａ、３０Ｂおよび３０Ｃを有する。透明部材１５は、偏向素子３０Ａ等が、光Ｌ１、Ｌ１ＢおよびＬ１Ｃを適切な角度で反射する位置及び姿勢をとるように偏向素子３０Ａ等を支持している。

偏向素子３０Ａ、３０Ｂおよび３０Ｃは、透明部材１５の内部に埋設されているともいえる。また、入射部１０Ｅの内部のうち、偏向素子３０Ａ、３０Ｂおよび３０Ｃを除く空間は、透明部材１５で満たされているともいえる。

このような構成をとることで、入射部１０Ｅは、透明部材１５によって、より高い精度で適切な位置および姿勢に支持された偏向素子３０Ａ等を用いて、光Ｌ１、Ｌ１ＢおよびＬ１Ｃを導光することができ、導光する光の光路をより適切に維持することができる。この効果は、振動がある環境に導光板１０が配置される場合には、特に顕著である。

図６は、本実施の形態に係る入射部１０Ｅの構成の第二例を示す模式図である。図６に示される入射部１０Ｅは、入射部１０Ｅの、図５とは異なる構成を示している。

図６に示される入射部１０Ｅは、偏向素子３０Ａ、３０Ｂおよび３０Ｃと、支持部材（不図示）を備える。

入射部１０Ｅは中空である。偏向素子３０Ａ、３０Ｂおよび３０Ｃは、入射部１０Ｅの内部の空間４０に、光Ｌ１、Ｌ１ＢおよびＬ１Ｃを適切な角度で反射する位置及び姿勢をとるように適切な支持部材によって支持されている。

このような構成をとることで、入射部１０Ｅは、適切な位置および姿勢に支持された偏向素子３０Ａ等を用いて、光Ｌ１、Ｌ１ＢおよびＬ１Ｃを導光することができる。また、重量の増加を抑制できる利点がある。

（実施の形態の変形例）
図７は、本変形例に係る導光板の構成の第一例として、導光板５０の構成を示す模式図である。

図７に示される導光板５０は、入射部５０Ｅと、導光体１０Ａおよび１０Ｂとを備える。

入射部５０Ｅは、偏向素子３０Ａおよび３０Ｂを有する。

導光板５０つまり入射部５０Ｅに入射される光Ｌ１は、Ｙ軸プラス方向およびＺ軸プラス方向に進行する光であり、導光板５０のＺ軸マイナス方向側の面から導光板５０に入射する。

偏向素子３０Ａは、入射光である光Ｌ１に含まれる所定の波長成分（第一波長成分ともいう）の光を選択的に偏向することで導光体１０Ａに入射させる偏向素子である。偏向素子３０Ａは、第一偏向素子に相当する。偏向素子３０Ａは、上記実施の形態における偏向素子３０Ａと同様である。

偏向素子３０Ｂは、入射光である光Ｌ１に含まれる所定の波長成分（第二波長成分ともいう）の光を選択的に偏向することで導光体１０Ｂに入射させる偏向素子である。偏向素子３０Ｂは、第二偏向素子に相当する。偏向素子３０Ｂは、上記実施の形態における偏向素子３０Ｂと同様である。

このように、導光体１０Ａは、導光体１０Ａにより導光された光を、光Ｌ１が入射された面（つまりＺ軸マイナス方向側の面）と反対側の面（つまりＺ軸プラス方向側の面）から出射する。また、導光体１０Ｂは、導光体１０Ｂにより導光された光を、光Ｌ１が入射された面と反対側の面から出射する。

入射する光Ｌ１は、例えば、２つの色（例えば、赤色と緑色）に相当する波長成分を有する光である。この場合、偏向素子３０Ａは、例えば、赤色に相当する波長成分の光を偏向することで導光体１０Ａに入射させるとともに、緑色に相当する波長成分の光を透過させる。偏向素子３０Ｂは、例えば、緑色に相当する波長成分の光を偏向することで導光体１０Ｂに入射させる。このようにすることで、導光板５０は、赤色および緑色の光による表示画像を表示させることができる。なお、上記の赤色と緑色とを入れ替えても同様の説明が成立する。また、上記の２つの色は、赤色と青色としてもよいし、緑色と青色としてもよい。

また、入射する光Ｌ１は、例えば、３つの色（例えば、赤色と緑色と青色）に相当する波長成分を有する光であってもよい。

この場合、偏向素子３０Ａは、例えば、赤色に相当する波長成分の光を偏向することで導光体１０Ａに入射させるとともに、緑色と青色とに相当する波長成分の光を透過させる。偏向素子３０Ｂは、例えば、緑色と青色とに相当する波長成分の光を偏向することで導光体１０Ｂに入射させる。このようにすることで、赤色、緑色および青色の光による表示画像を表示させることができる。

また、偏向素子３０Ａは、例えば、青色に相当する波長成分の光を偏向することで導光体１０Ａに入射させるとともに、緑色と赤色とに相当する波長成分の光を透過させてもよい。この場合、偏向素子３０Ｂは、例えば、緑色と赤色とに相当する波長成分の光を偏向することで導光体１０Ｂに入射させる。このようにすることで、赤色、緑色および青色の光による表示画像を表示させることができる。

図８は、本変形例に係る導光板の構成の第二例として、導光板５１の構成を示す模式図である。

図８に示される導光板５１は、入射部５０Ｆと、導光体１０Ａおよび１０Ｂとを備える。

入射部５０Ｆは、偏向素子３０Ｄおよび３０Ｅを有する。

導光板５１つまり入射部５０Ｆに入射される光Ｌ１は、Ｙ軸プラス方向およびＺ軸マイナス方向に進行する光であり、導光板５１のＺ軸プラス方向側の面から導光板５１に入射する。

偏向素子３０Ｄは、入射光である光Ｌ１に含まれる所定の波長成分（第一波長成分ともいう）の光を導光体１０Ａに入射させる偏向素子である。偏向素子３０Ｄは、第一偏向素子に相当する。偏向素子３０Ｄは、上記の導光板５０が有する偏向素子３０Ａと同じ構成を有するが、その位置および姿勢が異なり得る。

偏向素子３０Ｅは、入射光である光Ｌ１に含まれる所定の波長成分（第二波長成分ともいう）の光を導光体１０Ｂに入射させる偏向素子である。偏向素子３０Ｅは、第二偏向素子に相当する。偏向素子３０Ｅは、上記の導光板５０が有する偏向素子３０Ｂと同じ構成を有するが、その位置および姿勢が異なり得る。

この構成では、導光体１０Ａは、導光体１０Ａにより導光された光を、光Ｌ１が入射された面（つまりＺ軸プラス方向側の面）と同じ側の面（つまりＺ軸プラス方向側の面）から出射する。また、導光体１０Ｂは、導光体１０Ｂにより導光された光を、光Ｌ１が入射された面と同じ側の面から出射する。

図９は、本変形例に係る導光板の構成の第三例として、導光板５２の構成を示す模式図である。

図９に示される導光板５２は、入射部５０Ｇと、導光体１０Ａおよび１０Ｂとを備える。

入射部５０Ｇは、偏向素子３０Ｆおよび３０Ｇを有する。

導光板５２つまり入射部５０Ｇに入射される光Ｌ１は、Ｘ軸マイナス方向およびＺ軸プラス方向に進行する光であり、導光板５２のＸ軸プラス方向側の面から導光板５２に入射する。

偏向素子３０Ｆは、入射光である光Ｌ１に含まれる所定の波長成分（第一波長成分ともいう）の光を導光体１０Ａに入射させる偏向素子である。偏向素子３０Ｆは、上記所定の波長成分の光を透過することで導光体１０Ａに入射させ、上記所定の波長成分以外の光を偏向することで、偏向素子３０Ｇに向けて進行させる。偏向素子３０Ｆは、第一偏向素子に相当する。偏向素子３０Ｆは、上記の導光板５０が有する偏向素子３０Ａと同じ構成を有するが、その位置および姿勢が異なり得る。

偏向素子３０Ｇは、入射光である光Ｌ１に含まれる所定の波長成分（第二波長成分ともいう）の光を導光体１０Ｂに入射させる偏向素子である。偏向素子３０Ｇは、第二偏向素子に相当する。偏向素子３０Ｇは、上記の導光板５０が有する偏向素子３０Ｂと同じ構成を有するが、その位置および姿勢が異なり得る。

この構成では、導光体１０Ａは、導光体１０Ａにより導光された光を、光Ｌ１が入射された面（つまりＸ軸プラス方向側の面）と同じ側でも反対側でもない面（つまりＺ軸プラス方向側の面）から出射する。また、導光体１０Ｂは、導光体１０Ｂにより導光された光を、光Ｌ１が入射された面と同じ側でも反対側でもない面から出射する。

以上のように、上記実施の形態または変形例における導光板は、入射光に含まれる２つの波長成分の光それぞれを、偏向素子によって選択的に偏向することで２つの導光体それぞれに入射させるので、光の強度の低下、および、迷光の発生を抑制することができる。このように、導光板は、表示される画像の品質の低下を抑制することができる。

また、導光板は、入射光に含まれる２つの波長成分の光それぞれを偏向素子による反射を用いて２つの導光体それぞれに入射させるので、光の強度の低下、および、迷光の発生を抑制することができる。このように、導光板は、表示される画像の品質の低下を抑制することができる。

また、導光板は、赤色に相当する波長成分を第一導光体に入射させるとともに、緑色および青色に相当する波長成分を第二導光体に入射させることで、赤色、緑色および青色の３つの波長成分を含む光を導光し、上記３つの波長成分を含むフルカラーの表示画像を表示することに寄与する。よって、導光板は、フルカラーの表示画像の品質の低下をより一層抑制することができる。

また、導光板は、透明部材が光を透過させながら偏向素子を支持するので、偏向素子の位置をより高い精度で適切な位置に維持することができ、その結果、偏向素子が偏向した光の光路をより適切に維持することができる。この効果は、振動がある環境に導光板が配置される場合には、特に顕著である。これにより、偏向素子の位置が変化することによる光の光路のずれを抑制し、表示される画像の品質の低下を抑制することができる。よって、導光板は、表示される画像の品質の低下をより一層抑制することができる。

また、導光板は、入射光に含まれる３つの波長成分の光それぞれを、偏向素子によって選択的に偏向することで３つの導光体それぞれに入射させるので、光の強度の低下、および、迷光の発生を抑制することができる。このように、導光板は、表示される画像の品質の低下を抑制することができる。

また、導光板は、入射光に含まれる３つの波長成分の光それぞれを偏向素子による反射を用いて３つの導光体それぞれに入射させるので、光の強度の低下、および、迷光の発生を抑制することができる。このように、導光板は、表示される画像の品質の低下を抑制することができる。

また、導光板は、入射光が入射する面と反対側の面に光を出射するので、入射光を出射する機材（例えば画像生成装置に相当）と、出射した光を受ける機材（例えばウィンドシールドに相当）とが、当該導光板に対して反対側に存在する場合に、両機材の間で適切に光を導光することができる。よって、導光板は、光を適切に導光しながら、表示される画像の品質の低下を抑制することができる。

また、導光板は、入射光が入射する面と同じ側の面に光を出射するので、入射光を出射する機材（例えば画像生成装置に相当）と、出射した光を受ける機材（例えばウィンドシールドに相当）とが、当該導光板に対して同じ側に存在する場合に、両機材の間で適切に光を導光することができる。よって、導光板は、光を適切に導光しながら、表示される画像の品質の低下を抑制することができる。

また、表示装置は、導光板を用いて、表示される画像の品質の低下を抑制することができる。

以上、一つまたは複数の態様に係る導光板などについて、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。

本発明は、車両のヘッドアップディスプレイ装置等に利用可能である。

１ 表示装置
５ 車両
１０、５０、５１、５２、９０ 導光板
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、９０Ａ、９０Ｂ、９０Ｃ 導光体
１０Ｅ、５０Ｅ、５０Ｆ、５０Ｇ 入射部
１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃ ホログラム素子
１４ 虚像
１５ 透明部材
１７ 画像生成装置
２０ ウィンドシールド
３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ、３０Ｅ、３０Ｆ、３０Ｇ 偏向素子
４０ 空間
Ｌ１、Ｌ１Ｂ、Ｌ１Ｃ、Ｌ１２Ａ、Ｌ１２Ｂ、Ｌ１２Ｃ、Ｌ２３Ａ、Ｌ２３Ｂ、Ｌ２３Ｃ、Ｌ３、Ｌ３Ａ、Ｌ３Ｂ、Ｌ３Ｃ、Ｌ５、ＬＡ、ＬＢ、ＬＣ 光
Ｕ ユーザ

Claims (8)

1. 導光板であって、
   前記導光板は、画像を示す光を生成して前記導光板に入射させる画像生成装置を備えるヘッドアップディスプレイに設けられ、
   第一導光体と、
   第二導光体と、
   入射光に含まれる第一波長成分の光を選択的に偏向することで前記第一導光体に入射させる第一偏向素子と、
   前記入射光に含まれる第二波長成分の光を選択的に偏向することで前記第二導光体に入射させる第二偏向素子と、
   前記第一偏向素子と前記第二偏向素子とを一つの透明部材内に有する入射部とを備え、
   前記入射部は、前記第一導光体及び前記第二導光体とは別体として設けられ、
   前記第一偏向素子と前記第二偏向素子とは、前記入射光の光を偏向することで入射させるそれぞれの導光体に対して、傾斜角を有するように設けられており、
   前記第一導光体と前記第二導光体とは、平行に配置されており、前記第一導光体または前記第二導光体の法線方向から見て重なっており、
   前記入射部内において前記光が進行する方向は、前記第一導光体が配置された平面、および、前記第二導光体が配置された平面のそれぞれに交差する方向である
   導光板。
2. 前記第一偏向素子は、前記入射光に含まれる前記第一波長成分の光を選択的に反射することで前記第一導光体に入射させ、前記入射光に含まれる前記第一波長成分以外の光を透過し、
   前記第二偏向素子は、前記入射光に含まれる前記第二波長成分の光を選択的に反射することで前記第二導光体に入射させ、前記入射光に含まれる前記第二波長成分以外の光を透過する
   請求項１に記載の導光板。
3. 前記第一波長成分は、赤色に相当する波長成分であり、
   前記第二波長成分は、緑色に相当する波長成分と青色に相当する波長成分とである
   請求項１または２に記載の導光板。
4. 前記導光板は、さらに、
   前記第一偏向素子と前記第二偏向素子との、位置及び姿勢を支持する支持部材を備える
   請求項１～３のいずれか１項に記載の導光板。
5. 前記導光板は、さらに、
   第三導光体と、
   前記入射光に含まれる第三波長成分の光を前記第三導光体に入射させる第三偏向素子とを備える
   請求項１～４のいずれか１項に記載の導光板。
6. 前記第三偏向素子は、前記入射光に含まれる前記第三波長成分の光を選択的に偏向することで、前記第三導光体に入射させる
   請求項５に記載の導光板。
7. 前記第一導光体は、前記第一導光体により導光された光を前記入射光が入射された面と反対側の面から出射し、
   前記第二導光体は、前記第二導光体により導光された光を前記入射光が入射された面と反対側の面から出射する
   請求項１～６のいずれか１項に記載の導光板。
8. 前記第一導光体は、前記第一導光体により導光された光を前記入射光が入射された面と同じ側の面から出射し、
   前記第二導光体は、前記第二導光体により導光された光を前記入射光が入射された面と同じ側の面から出射する
   請求項１～６のいずれか１項に記載の導光板。

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