(57)【要約】【課題】投影部の形状に対するロバスト性が高い虚像表示装置を提供する。【解決手段】虚像表示装置としてのＨＵＤ装置は、車両に搭載されるように構成され、画像の表示光を投影部３ａに反射させることにより、画像を視認可能に虚像表示する。虚像表示装置は、表示光を発する表示器２０と、表示器２０から発せられた表示光を、投影部へと導光する光路を形成する導光部３０と、を備える。導光部３０は、光路上に配置され、光学パワーが負である負の光学素子３２と、光路上において負の光学素子３２よりも投影部側に配置され、回折構造によって表示光を回折する回折型光学素子であって、光学パワーが正である正の光学素子３４と、を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両（１）に搭載されるように構成され、画像の表示光を投影部（３ａ）に反射させることにより、前記画像を視認可能に虚像表示する虚像表示装置であって、
前記表示光を発する表示器（２０，３２０）と、
前記表示器から発せられた前記表示光を、前記投影部へと導光する光路を形成する導光部（３０，２３０，３３０，４３０）と、を備え、
前記導光部は、
前記光路上に配置され、光学パワーが負である負の光学素子（３２，２３２，３３２，４３２）と、
前記光路上において前記負の光学素子よりも前記投影部側に配置され、回折構造によって前記表示光を回折する回折型光学素子であって、光学パワーが正である正の光学素子（３４）と、を有する虚像表示装置。
【請求項２】
前記負の光学素子は、前記正の光学素子の倍率色収差における色ずれの向きに対して、逆向きの色ずれを生じさせる回折構造によって、前記表示光を回折する回折型光学素子である請求項１に記載の虚像表示装置。
【請求項３】
前記表示器及び前記正の光学素子を収容する筐体であって、前記正の光学素子及び前記投影部との間に開口する窓部（４１２）を有する筐体（４１０）を、さらに備え、
前記窓部を塞ぐ板状に形成される前記負の光学素子は、
前記表示器と対向する部位に配置され、前記表示器からの前記表示光を前記正の光学素子へ向けて回折反射する回折反射部（４３２ｅ）と、
前記正の光学素子と対向する部位に配置され、前記回折反射部から前記正の光学素子に入射した前記表示光であって、前記正の光学素子が前記投影部へ向けて回折反射する前記表示光を、透過させる透過部（４３２ｆ）とを、一体的に有する請求項２に記載の虚像表示装置。
【請求項４】
前記負の光学素子は、ホログラム素子である請求項１から３のいずれか１項に記載の虚像表示装置。
【請求項５】
前記負の光学素子は、前記表示光を屈折するレンズである請求項１に記載の虚像表示装置。
【請求項６】
前記正の光学素子及び前記負の光学素子のうち一方は、前記表示光を回折反射する請求項１から５のいずれか１項に記載の虚像表示装置。
【請求項７】
前記正の光学素子及び前記負の光学素子の両方は、前記表示光を回折反射する請求項１から４のいずれか１項に記載の虚像表示装置。
【請求項８】
前記表示光を吸収する吸収部（５１３）を、さらに備え、
前記正の光学素子は、前記正の光学素子に入射した前記表示光のうち１次光を前記投影部へ向けて導光すると共に、０次光を前記吸収部へ向けて射出する請求項１から７のいずれか１項に記載の虚像表示装置。
【請求項９】
前記正の光学素子は、前記正の光学素子に入射した前記表示光のうち１次光を前記投影部へ向けて導光すると共に、０次光を装置外部における前記投影部及び虚像を視認可能な視認領域（ＥＢ）以外の方向へ向けて射出する請求項１から７のいずれか１項に記載の虚像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この明細書による開示は、虚像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両に搭載されるように構成された虚像表示装置が知られている。特許文献１に開示の装置は、画像の表示光を発する表示器と、表示器から発せられた表示光を、ウインドシールドの投影部へと導光する光路を形成する導光部と、を備えている。導光部は、反射面により表示光を投影部へ向けて反射する凹面鏡を有している。この反射面は、ウインドシールドの曲率の変化に合わせて設計されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３１７７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
さて、車両には、その用途又はデザインに合わせて、様々なウインドシールドの形状が採用されている。表示光をウインドシールドの投影部に反射させて虚像を得る虚像表示装置を車両に搭載させるに際しては、様々なウインドシールドの形状又はウインドシールドとの位置関係に合わせて、像面湾曲を低減する等の視認性を高める工夫をしつつ、設計を共通化できるところは共通化して、ロバスト性を高めることが求められている。
【０００５】
この点、特許文献１の構成では、車種毎のウインドシールドの形状に対応して反射面ないし凹面鏡の形状が変わってくるため、この反射面ないし凹面鏡の形状の違いに合わせて、筐体の形状を変更する必要や、他の部品の形状又は配置を変更する必要が生じることがあり、ロバスト性が十分に高いとは言えなかった。
【０００６】
開示されるひとつの目的は、投影部の形状に対するロバスト性が高い虚像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】
【０００７】
ここに開示された態様は、車両（１）に搭載されるように構成され、画像の表示光を投影部（３ａ）に反射させることにより、画像を視認可能に虚像表示する虚像表示装置であって、
表示光を発する表示器（２０，３２０）と、
表示器から発せられた表示光を、投影部へと導光する光路を形成する導光部（３０，２３０，３３０，４３０）と、を備え、
導光部は、
光路上に配置され、光学パワーが負である負の光学素子（３２，２３２，３３２，４３２）と、
光路上において負の光学素子よりも投影部側に配置され、回折構造によって表示光を回折する回折型光学素子であって、光学パワーが正である正の光学素子（３４）と、を有する。
【０００８】
このような態様によると、導光部に設けられた光学パワーが正である正の光学素子は、回折構造によって表示光を回折する回折型光学素子とされている。回折によって正の光学パワーを実現する回折構造では、投影部の形状に合わせた曲面形状を形成する必要がなく、様々な投影部の形状に対しても、巨視的な形状を共通化できる。この結果、投影部の形状が異なる車両に搭載するにあたって装置を設計変更する場合にも、他の要素の変更を最小限に抑制できる。
【０００９】
そして、正の光学素子に、光学パワーが負である負の光学素子を組み合わせることにより、当該投影部の形状に起因する像面湾曲を、当該投影部の形状に関わらず高い精度で補正できる。この像面湾曲の補正の際に、回折型光学素子である正の光学素子の方で、巨視的な形状の変化を抑制しつつ光学特性を調整できるので、結局、他の要素の変更を最小限に抑制できる。
【００１０】
以上により、投影部の形状に対するロバスト性が高い虚像表示装置を提供することができる。
【００１１】
なお、括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態のＨＵＤ装置の車両への搭載状態を示す図である。
【図２】第１実施形態のＨＵＤ装置の概略構成を示す図である。
【図３】第１実施形態の正の光学素子又は負の光学素子の概略構成を示す図である。
【図４】第１実施形態の色ずれを説明するための図である。
【図５】第２実施形態のＨＵＤ装置の概略構成を示す図である。
【図６】第３実施形態のＨＵＤ装置の概略構成を示す図である。
【図７】第４実施形態のＨＵＤ装置の概略構成を示す図である。
【図８】第４実施形態の負の光学素子の概略構成を示す図である。
【図９】第５実施形態のＨＵＤ装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合せることができる。
【００１４】
（第１実施形態）
図１に示すように、本開示の第１実施形態による虚像表示装置は、車両１としての自動車に搭載されるように構成され、当該車両１のインストルメントパネル２内に収容されているヘッドアップディスプレイ装置（以下、ＨＵＤ装置）１００となっている。ここで車両とは、自動車、鉄道車両の他、航空機、船舶、移動しないゲーム用筐体等の各種乗り物を含むように広義に解される。
【００１５】
ＨＵＤ装置１００は、車両１のウインドシールド３に設定された投影部３ａへ向けて画像の表示光を投射する。これにより、ＨＵＤ装置１００は、画像を、視認者としての車両１の乗員により視認可能に虚像表示する。すなわち、投影部３ａにて反射される表示光が、車両１の室内に設定された視認領域ＥＢに到達することにより、視認領域ＥＢにアイポイントＥＰが位置する乗員が当該表示光を虚像ＶＲＩとして知覚する。そして、乗員は、虚像ＶＲＩとして表示される各種情報を認識することができる。虚像表示される各種情報としては、例えば車速、燃料残量等の車両１の状態を表す情報、又は視界補助情報、道路情報等のナビゲーション情報等が挙げられる。
【００１６】
以下において、特に断り書きが無い限り、前、後、上、下、左及び右が示す各方向は、水平面上の車両１を基準として表記される。
【００１７】
車両１のウインドシールド３は、例えばガラスないしは合成樹脂により透光性の板状に形成され、インストルメントパネル２よりも上方に配置されている。ウインドシールド３は、前方から後方へ向かう程、インストルメントパネル２に対して離間するように傾斜している。ウインドシールド３は、表示光が投影される投影部３ａを、滑らかな凹面状又は平面状に形成している。なお、投影部３ａはウインドシールド３に設けられていなくてもよい。例えば車両１と別体となっているコンバイナをインストルメントパネル２の上面に設置して、投影部３ａが当該コンバイナに設けられていてもよい。
【００１８】
視認領域ＥＢは、ＨＵＤ装置１００により表示される虚像ＶＲＩが所定の規格を満たすように（例えば虚像ＶＲＩ全体が所定の輝度以上となるように）視認可能となる空間領域であって、アイボックスとも称される。視認領域ＥＢは、典型的には、車両１に設定されたアイリプスと重なるように設定される。アイリプスは、乗員のアイポイントＥＰの空間分布を統計的に表したアイレンジに基づいて、楕円体状に設定されている。
【００１９】
このようなＨＵＤ装置１００の具体的構成を、図２も用いて、以下に説明する。ＨＵＤ装置１００は、筐体１０、表示器２０、及び導光部３０等により構成されている。
【００２０】
筐体１０は、例えば合成樹脂により遮光性に形成された筐体壁１１によって、中空箱状を呈しており、表示器２０、表示器２０を制御する制御基板、及び導光部３０等を、収容すると共に保持している。本実施形態の筐体１０は、互いに投影部３ａの形状が異なる複数車種間において、共通化されている。
【００２１】
筐体１０において投影部３ａと上下方向に対向する上部のうち、前方側には、表示光を透過させるために光学的に開口している窓部１２が設けられている。窓部１２は、物理的に開口していてもよく、透光性の薄板状に形成された防塵シートによって覆われていてもよい。上部のうち後方側は、筐体１０の筐体壁１１により塞がれている。
【００２２】
表示器２０は、虚像ＶＲＩとして結像されることとなる画像を表示する。表示器２０としては、透過型又は反射型の液晶パネルを用いて画像を表示する液晶表示器、エレクトロルミネッセンスを用いて自発光するＥＬ表示器、レーザスキャナ方式の表示器、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）を用いたＤＬＰ（Digital Light Processing；登録商標）方式の表示器等を採用することができる。ここで特に本実施形態の表示器２０は、複数色からなるカラー画像を表示し、例えば赤色光、緑色光、及び青色光等が組み合わされた表示光を導光部３０へと射出する。なお、表示器２０は、可視域の各波長を含む白色光の表示光を射出し、白色光による単色画像を表示するようにしてもよい。
【００２３】
なお、本実施形態の表示器２０は、筐体１０内部において最も後方に配置され、前方へ向けて表示光を射出する。
【００２４】
導光部３０は、表示器２０から発せられた表示光を、装置外部の投影部３ａへと導光する光路を形成している。本実施形態の導光部３０は、光学パワーが負である負の光学素子３２、及び、光路上において負の光学素子３２よりも投影部３ａ側に配置され、光学パワーが正である正の光学素子３４を有している。
【００２５】
本実施形態では、負の光学素子３２及び正の光学素子３４は、両方共、回折構造によって表示光を回折する回折型光学素子となっている。より詳細には、負の光学素子３２及び正の光学素子３４は、その媒質中に周期的な屈折率分布をもつ光学素子である。負の光学素子３２及び正の光学素子３４は、図３に示すように、ホログラム層３２ａ，３４ａを、一対の透光基板層３２ｂ，３４ｂによって挟むことにより、薄板状に、特に平板状に形成された体積型のホログラム素子となっている。ホログラム層３２ａ，３４ａでの周期的な屈折率分布が、回折構造として機能する。
【００２６】
一対の透光基板層３２ｂ，３４ｂは、例えば合成樹脂ないしはガラス等により透光性を有する薄板状に形成され、ホログラム層３２ａ，３４ａを保護し、補強している。
【００２７】
ホログラム層３２ａ，３４ａは、予め、ホログラム材料に、物体光の振幅及び位相の情報を、参照光との干渉縞として記録した状態で形成されている。ここでいう干渉縞とは、上述の周期的な屈折率分布により具現された干渉縞である。ホログラム材料には、合成樹脂を主体とした材料、ゼラチン感光材料、又は銀塩感光材料等、屈折率の空間的な変調によって物体光の振幅及び位相の情報を記録可能な材料が選択的に採用され得る。
【００２８】
負の光学素子３２は、透過型のホログラム素子となっている。負の光学素子３２のホログラム層３２ａには、表示光を透過させると共に、当該表示光を回折によって発散させるような干渉縞が形成されている。この回折には、最も回折効率が高い１次回折光（以下、１次光という）が主体として用いられる。
【００２９】
図４に示すように、１次光を用いて負の光学パワーを実現する負の光学素子３２は、可視光に対して正常分散を示す凹の屈折レンズとは逆方向の色分散を実現する。すなわち、負の光学素子３２による回折による偏角の大きさは、短波長側の光線よりも長波長側の光線の方が大きくなるように働く。ここで、負の光学素子３２の光学パワーを１／ｆ１、色分散係数をｖ１とする。
【００３０】
なお、本実施形態にて負の光学素子３２は、表示器２０よりも前方かつ正の光学素子３４よりも後方に配置され、後方を向く表面３２ｃから表示光を入射させ、前方を向く表面３２ｄから表示光を正の光学素子３４へ向けて射出する。
【００３１】
正の光学素子３４は、反射型のホログラム素子となっている。正の光学素子３４のホログラム層３４ａには、表示光を集光しつつ回折反射させるような干渉縞が形成されている。この回折には、最も回折効率が高い１次光が主体として用いられる。
【００３２】
１次光を用いて正の光学パワーを実現する正の光学素子３４は、可視光に対して正常分散を示す凸の屈折レンズとは逆方向の色分散を実現する。すなわち、正の光学素子３４による回折による偏角の大きさは、短波長側の光線よりも長波長側の光線の方が大きくなるように働く。ここで、正の光学素子３４の光学パワーを１／ｆ２、色分散係数をｖ２とする。
【００３３】
図１に示すように、本実施形態にて正の光学素子３４は、筐体１０内部において最も前側に配置され、表示光を入射させる表面３４ｃは、後方かつ上方を向いている。負の光学素子３２から正の光学素子３４へ入射した表示光のうち、１次光は、投影部３ａへ向けて回折反射される。負の光学素子３２から正の光学素子３４へ入射した表示光のうち、回折の影響を受けずに、正の光学素子３４の表面３４ｃで反射された表示光（以下、０次光という）は、窓部１２を通して、装置外部における投影部３ａ及び視認領域ＥＢ以外の方向へ向かうようになっている。なお，３４ｂのうち，表示光を入射させる表面３４ｃ以外は遮光処理を施しても良い。
【００３４】
導光部３０の合成パワー（すなわち導光部３０全体の光学パワー）１／ｆは、以下の数式１で与えられる。
１／ｆ＝１／ｆ１＋１／ｆ２                      （数式１）
【００３５】
そして、当該合成パワー１／ｆは、正であるとなること（すなわち１／ｆ＞０）が好ましい。導光部３０の合成パワーが正であると、表示器２０に表示された実像のサイズに対して、虚像ＶＲＩのサイズを拡大することができる。
【００３６】
また、図４のように、回折による偏角の違いで発生する色ずれの向きは、負の光学素子３２と正の光学素子３４との間で逆向きであるので、色ずれの一部が相殺される。すなわち、以下の数式２で示される値を０に近づけることにより、色収差を低減することができる。
１／（ｖ１・ｆ１）＋１／（ｖ２・ｆ２）            （数式２）
【００３７】
虚像ＶＲＩにおける像面湾曲は、投影部３ａの形状、並びに負の光学素子３２及び正の光学素子３４の干渉縞の態様に基づいて発生し得る。
【００３８】
仮に、投影部３ａの形状が凹面状の場合に、導光部３０に正の光学素子３４だけが設けられ、負の光学素子３２が設けられていなかったとする。そうすると、正の光学素子３４の干渉縞は、その機能に基づき、正の光学素子３４の周辺部（外周側の部分）で回折反射される光線の光路長に対して、正の光学素子３４の中央部（近軸側の部分）で回折される光線に長い光路長を与える（但し、この光路差は、波長よりも十分に大きい長さである）。投影部３ａの凹面状の形状による像面湾曲は、中央部が凹むような湾曲であるので、正の光学素子３４は、この像面湾曲を補正する方向ではなく、助長する方向に働き得る。
【００３９】
この点、導光部３０に負の光学素子３２が設けられた本実施形態では、負の光学素子３２の干渉縞は、上記正の光学素子３４での光路差を低減するような作用をもたらすことができる。故に、像面湾曲の補正は、容易なものとなり、像面湾曲が抑制された虚像ＶＲＩを実現することができる。
【００４０】
また、本実施形態の構成では、導光部３０に正の光学素子３４だけが設けられて同じ合成パワー１／ｆが実現される場合と比較して、正の光学素子３４よりも表示器２０側の光路長を短縮することができるので、ＨＵＤ装置１００の体格も縮小可能である。こうして、装置１００の小型化が図られている。
【００４１】
なお、図２，４において、表示器２０は、画面に沿った直線の両端に四角形が付加された記号で模式的に示されている。負の光学素子３２は、表面３２ｃ，３２ｄに沿った直線の両端をＹ字とした記号で模式的に示されている。正の光学素子３４は、表面３４ｃに沿った直線の両端に矢印が付加された記号で模式的に示されている。
【００４２】
（作用効果）
以上説明した第１実施形態の作用効果を以下に改めて説明する。
【００４３】
第１実施形態によると、導光部３０に設けられた光学パワーが正である正の光学素子３４は、回折構造によって表示光を回折する回折型光学素子とされている。回折によって正の光学パワーを実現する回折構造では、投影部３ａの形状に合わせた曲面形状を形成する必要がなく、様々な投影部３ａの形状に対しても、巨視的な形状を共通化できる。この結果、投影部３ａの形状が異なる車両に搭載するにあたって装置１００を設計変更する場合にも、他の要素の変更を最小限に抑制できる。
【００４４】
そして、正の光学素子３４に、光学パワーが負である負の光学素子３２を組み合わせることにより、当該投影部３ａの形状に起因する像面湾曲を、当該投影部３ａの形状に関わらず高い精度で補正できる。この像面湾曲の補正の際に、回折型光学素子である正の光学素子３４の方で、巨視的な形状の変化を抑制しつつ光学特性を調整できるので、結局、他の要素の変更を最小限に抑制できる。
【００４５】
以上により、投影部３ａの形状に対するロバスト性が高い虚像表示装置としてのＨＵＤ装置１００を提供することができる。
【００４６】
また、第１実施形態によると、負の光学素子３２は、正の光学素子３４の色ずれの向きに対して、逆向きの色ずれを生じさせる回折構造によって、表示光を回折する回折型光学素子である。正の光学素子３４が回折型光学素子であっても、負の光学素子３２も回折光学素子にすることによって色ずれを相殺することができるので、投影部３ａの形状に対するロバスト性を高めつつ、視認性の高い虚像ＶＲＩを実現することができる。
【００４７】
また、第１実施形態によると、正の光学素子３４及び負の光学素子３２のうち一方は、表示光を回折反射する。このような回折反射を含む導光部３０では、表示器２０から投影部３ａまでを一直線上に構成する必要がないので、筐体１０を車両１に搭載し易い形状にすることができる。故に、ロバスト性を高めることができる。
【００４８】
また、第１実施形態によると、正の光学素子３４は、表示光のうち１次光を投影部３ａへ向けて導光すると共に、０次光を装置外部における投影部３ａ及び視認領域ＥＢ以外の方向へ向けて射出する。０次光が投影部３ａ及び視認領域ＥＢ以外の方向へ向けて射出されることにより、虚像ＶＲＩを視認する視認者の眼に０次光が入射することが抑制される。すなわち、１次光が投影部３ａに反射されて形成される虚像ＶＲＩが０次光の影響を受け難いので、視認性の高い虚像ＶＲＩを実現することができる。
【００４９】
（第２実施形態）
図５に示すように、第２実施形態は第１実施形態の変形例である。第２実施形態について、第１実施形態とは異なる点を中心に説明する。
【００５０】
第２実施形態の導光部２３０において負の光学素子２３２は、回折型光学素子ではなく、例えば可視光に対して正常分散を示す合成樹脂ないしガラスにより透光性に形成され、表示光をその表面２３２ｃ，２３２ｄで屈折させつつ透過させるレンズとなっている。
【００５１】
より詳細に、負の光学素子２３２は、光学パワーが負であり、表示光を屈折によって発散させる凹レンズとなっている。凹レンズである負の光学素子２３２には、両凹レンズ、平凹レンズ、又は凹メニスカスレンズを採用することができる。
【００５２】
以上説明した第２実施形態によると、負の光学素子２３２は、表示光を屈折するレンズである。このような屈折レンズは、回折型光学素子よりも簡単に用意することができるので、投影部３ａの形状に対するロバスト性を高めるにあたって優位である。
【００５３】
（第３実施形態）
図６に示すように、第３実施形態は第１実施形態の変形例である。第３実施形態について、第１実施形態とは異なる点を中心に説明する。
【００５４】
第３実施形態の表示器３２０は、筐体１０内部において後方に配置され、上方へ向けて表示光を射出する。このような表示器３２０に対して、導光部３３０の負の光学素子３３２は、反射型のホログラム素子となっている。
【００５５】
負の光学素子３３２のホログラム層３３２ａには、表示光を発散させつつ回折反射するような干渉縞が形成されている。この回折には、最も回折効率が高い１次光が主体として用いられる。第３実施形態の負の光学素子３３２も、第１実施形態の負の光学素子３２と同様の色分散を実現している。
【００５６】
また、負の光学素子３３２は、表示器３２０に対して上方に配置され、表示光を入射させる表面３３２ｃは、前方かつ下方を向いている。負の光学素子３３２は、表示器３２０から入射した表示光を、正の光学素子３４へ向けて射出する。
【００５７】
以上説明した第３実施形態によると、正の光学素子３４及び負の光学素子３３２の両方は、表示光を回折反射する。回折反射を用いる光学素子３４，３３２では、表示光の反射方向を自在に設定することができるので、表示器３２０、負の光学素子３３２、及び正の光学素子３４の配置の自由度が極めて高いものとなる。この結果、筐体１０を車両１に搭載し易い形状にすることができるため、ロバスト性を高めることができる。
【００５８】
（第４実施形態）
図７，８に示すように、第４実施形態は第１実施形態の変形例である。第４実施形態について、第１実施形態とは異なる点を中心に説明する。
【００５９】
第４実施形態の筐体４１０は、図７に示すように、上部のうち略全体に、開口する窓部４１２を形成している。筐体４１０は、表示器３２０及び正の光学素子３４を収容している。第４実施形態の表示器３２０は、第３実施形態と同様に、筐体内部において後方に配置され、上方へ向けて表示光を射出する。
【００６０】
第４実施形態の導光部４３０において負の光学素子４３２は、当該窓部４１２を全面的に塞ぐような板状、特に平板状に形成されている。負の光学素子４３２は、下方を向く表面４３２ｃと、上方を向く表面４３２ｄを有している。このような負の光学素子４３２は、第１実施形態のように、ホログラム層４３２ａを、一対の透光基板層４３２ｂによって挟んだ構造を有するホログラム素子となっており、回折反射部４３２ｅと、透過部４３２ｆとを一体的に有している（図８参照）。
【００６１】
回折反射部４３２ｅは、窓部４１２のうち後方、すなわち表示器３２０と上下に対向する部位に配置されている。回折反射部４３２ｅは、ホログラム層４３２ａに、表示光を発散しつつ回折反射させるような干渉縞が形成されていることで設けられている。こうした干渉縞によって、回折反射部４３２ｅは、第３実施形態の負の光学素子３３２と同様の回折反射機能を発揮する。
【００６２】
ここで、回折反射部４３２ｅにおける表面４３２ｃは、下方を向くことで、表示器３２０と正対している。しかしながら、回折反射部４３２ｅは、表示器３２０から表面４３２ｃに略垂直に入射する表示光に対しても、１次光によって所定の反射角で斜め方向に回折反射することができる。こうして回折反射された表示光は、正の光学素子３４へ向けて表面４３２ｃから射出される。
【００６３】
透過部４３２ｆは、窓部４１２のうち前方、すなわち正の光学素子３４と上下に対向する部位に配置されている。透過部４３２ｆは、ホログラム層４３２ａに、干渉縞が形成されずに、実質的に均一な屈折率が実現されることにより設けられている。
【００６４】
したがって、回折反射部４３２ｅから正の光学素子３４に入射し、当該正の光学素子３４が投影部３ａへ向けて回折反射した表示光は、透過部４３２ｆを透過して装置外部へ射出されるようになっている。このようにして、負の光学素子４３２は、表示光を投影部３ａへと導光する機能の一部を担うと共に、ＨＵＤ装置１００を装置外部の異物等から保護している。
【００６５】
また、本実施形態では回折反射部４３２ｅと透過部４３２ｆとを、１つのホログラム素子によって一体的に形成している。これは、当該ホログラム素子において、回折反射部４３２ｅに対応する一部分のみに物体光及び参照光を露光して干渉縞を形成することにより、実現可能となる。
【００６６】
以上説明した第４実施形態によると、負の光学素子４３２は、回折反射部４３２ｅと、透過部４３２ｆとを、一体的に有する。回折反射部４３２ｅは、表示器３２０と対向する部位に配置され、表示器３２０からの表示光を正の光学素子３４へ向けて回折反射する。この回折反射部４３２ｅを用いて、負の光学素子４３２は、表示光を投影部３ａへ導光する機能の一部を担う。透過部４３２ｆは、正の光学素子３４と対向する部位に配置され、回折反射部４３２ｅから正の光学素子３４に入射した表示光であって、正の光学素子３４が投影部３ａへ向けて回折反射する表示光を、透過させる。この透過部４３２ｆを用いて、負の光学素子４３２は、表示光を投影部３ａへ透過させつつ、筐体４１０の窓部４１２を塞ぐことで、ＨＵＤ装置１００を装置外部の異物等から保護することができる。
【００６７】
（第５実施形態）
図９に示すように、第５実施形態は第１実施形態の変形例である。第５実施形態について、第１実施形態とは異なる点を中心に説明する。
【００６８】
第５実施形態の筐体５１０において、筐体壁５１１の内側には、表示光を吸収する吸収部５１３が設けられている。この吸収部５１３は、例えば、筐体壁５１１の内側表面をシボ加工等により粗面状に形成すること、当該内側表面にフェルトを貼り付けること、又は当該内側表面に表示光を吸収する塗料を塗布すること等により形成されている。
【００６９】
第５実施形態では、負の光学素子３２を透過して、正の光学素子３４へ入射した表示光のうち、正の光学素子３４の表面３４ｃで反射された表示光（すなわち０次光）は、吸収部５１３へ向けて反射されるようになっている。
【００７０】
以上説明した第５実施形態によると、正の光学素子３４は、当該正の光学素子３４に入射した表示光のうち１次光を投影部３ａへ向けて導光すると共に、０次光を吸収部５１３へ向けて射出する。０次光が吸収部５１３に吸収されることにより、虚像ＶＲＩを視認する視認者の眼に０次光が入射することが抑制される。すなわち、１次光が投影部３ａに反射されて形成される虚像ＶＲＩが０次光の影響を受け難いので、視認性の高い虚像ＶＲＩを実現することができる。
【００７１】
（他の実施形態）
以上、複数の実施形態について説明したが、本開示は、それらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。
【００７２】
具体的に変形例１としては、正の光学素子３４は、透過型のホログラム素子であってもよい。
【００７３】
変形例２としては、正の光学素子３４等に用いられる回折型光学素子は、露光によって作製されたホログラム素子でなくてもよい。例えば、露光以外の方法で、媒質中に屈折率分布をもたせた素子であってもよい。また例えば、凹凸等の機械的構造を用いた格子構造によって、回折型光学素子が実現されていてもよい。
【００７４】
変形例３としては、正の光学素子３４は、平板状以外の例えば滑らかな曲面状の表面３４ｃを有する湾曲板状に形成されていてもよい。
【００７５】
変形例４としては、正の光学素子３４において、１次光の射出方向が０次光の射出方向と一致していてもよい。
【００７６】
第２実施形態に関する変形例５としては、倍率色収差を補正するために、負の光学素子２３２は、蛍石又は異常分散ガラスにより形成された屈折レンズとしてもよい。
【００７７】
第４実施形態に関する変形例６としては、負の光学素子４３２は、滑らかな曲面状の表面４３２ｃを有する湾曲板状に形成されていてもよい。
【００７８】
第４実施形態に関する変形例７としては、透過部４３２ｆを構成するホログラム層４３２ａに、干渉縞を形成してもよい。一例として、透過に伴って表示光を集光するような干渉縞が、透過部４３２ｆに形成されることにより、筐体１０に対する虚像ＶＲＩのサイズをより大きくすることができ、視認領域ＥＢからより遠い距離に虚像ＶＲＩを結像させることができる。他の一例として、透過に伴って表示光を偏向させるような干渉縞が、透過部４３２ｆに形成されることにより、投影部３ａにおける入反射角が例えばブリュースター角等の高反射率の角度となるように調整してもよい。
【００７９】
変形例８としては、導光部３０に、レンズ、ミラー、プリズム、偏光板、位相差板、光学フィルタ等が追加されていてもよい。
【符号の説明】
【００８０】
１００  ＨＵＤ装置（虚像表示装置）、１  車両、３ａ  投影部、２０，３２０  表示器、３０，２３０，３３０，４３０  導光部、３２，２３２，３３２，４３２  負の光学素子、３４  正の光学素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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