(57)【要約】      （修正有）【課題】複数の奥行きを有する虚像を表示可能でありかつ、構成を小型化かつ簡素化することが可能な表示装置を提供する。【解決手段】本発明の表示装置は、１の面を有する１の透過型スクリーンＳと、前記透過型スクリーンの前記１の面の面上に設けられ、かつ前記１の透過型スクリーンの前記１の面の面内方向において屈折率の異なる複数の透光性媒体を含む透光性媒体部ＴＰと、を含むことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１の面を有する１の透過型スクリーンと、
前記１の透過型スクリーンの前記１の面の面上に設けられ、かつ前記１の透過型スクリーンの前記１の面の面内方向において屈折率の異なる複数の透光性媒体を含む透光性媒体部と、
を有することを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記透光性媒体部は、前記１の透過型スクリーンの前記１の面の面上に設けられた透光性部材を含むことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記透光性媒体部は、前記１の透過型スクリーンの前記１の面の面上に設けられかつ互いに異なる屈折率を有する複数の透光性部材を含むことを特徴とする請求項２記載の表示装置。
【請求項４】
前記透光性部材を前記１の透過型スクリーンと共に挟持する他の透過型スクリーンを有することを特徴とする請求項２または３に記載の表示装置。
【請求項５】
所定の照射方向に光を照射する光源と、
前記照射方向に配されかつ前記光が入射する光入射面及び透過した前記光を出射する光出射面を有する透過型スクリーンと、
前記透過型スクリーンの前記光出射面上に設けられ、かつ前記スクリーンの前記光出射面の面内方向において屈折率の異なる複数の透光性媒体を含む透光性媒体部と、
前記透過型スクリーンの前記光出射面側の領域に設けられた凹面上の反射面を有する光学部材と、
を有することを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば、車両の運転席付近にいわゆるヘッドアップディスプレイが搭載され始めている。ヘッドアップディスプレイは、例えば、イメージコンバイナ（以下、単にコンバイナとも称する）と呼ばれる透光性の表示部材に、自車情報や道路情報、ナビゲーション情報等の運転支援情報を画像表示する表示装置である。
【０００３】
ヘッドアップディスプレイは、例えば、上記したような運転支援情報を、フロントガラスの前方に虚像として表示する。当該運転支援情報は、運転者からは車両前方の景色に重なって視認される。従って、ヘッドアップディスプレイは、運転者の視線をほとんど移動させることなく、運転者に当該運転支援情報を提供することができる。
【０００４】
例えば、特許文献１には、第一スクリーン及び第二スクリーンに向けて投影光を出射する投影装置を有するヘッドアップディスプレイ装置が開示されている。また、第一スクリーンと第二スクリーンとを用いて奥行きの異なる２つの虚像を表示することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許５９３０２３１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のようなヘッドアップディスプレイ装置では、２つの異なった奥行きを有する虚像を表示するために２つの異なったスクリーンを設ける必要がある。すなわち、表示する虚像の奥行きの種類の数だけスクリーンを設ける必要がある。このため、複数の奥行きを有する虚像を表示するためには、スクリーン部分が複雑化かつ大型化してしまうことが課題の一例としてあげられる。
【０００７】
本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、複数の奥行きを有する虚像を表示可能でありかつ、構造を小型化かつ簡素化することが可能な表示装置を提供することを課題の１つとしている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、１の面を有する１の透過型スクリーンと、前記透過型スクリーンの前記１の面の面上に設けられ、かつ前記スクリーンの前記１の面の面内方向において屈折率の異なる複数の透光性媒体を含む透光性媒体部と、を含むことを特徴とする表示装置である。
【０００９】
また、請求項７に記載の発明は、所定の照射領域に光を照射する光源と、前記照射領域内に配されかつ前記光が入射する光入射面及び透過した前記光を出射する光出射面を有する透過型スクリーンと、前記透過型スクリーンの前記光出射面上に設けられ、かつ前記スクリーンの前記光出射面の面内方向において屈折率の異なる複数の透光性媒体を含む透光性媒体部と、前記透過型スクリーンの前記光出射面側の領域に設けられた凹面上の反射面を有する光学部材と、を有することを特徴とする表示装置である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１に係る表示装置の概要を示す側面図である。
【図２】実施例１に係る表示装置のスクリーン部の斜視図である。
【図３】実施例２に係る表示装置の概要を示す側面図である。
【図４】実施例２に係る表示装置のスクリーン部の斜視図である。
【図５】実施例３に係る表示装置の概要を示す側面図である。
【図６】実施例３に係る表示装置のスクリーン部の斜視図である。
【図７】変形例に係る表示装置のスクリーン部の斜視図である。
【図８】変形例に係る表示装置のスクリーン部の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に本発明の実施例について詳細に説明する。以下の説明においては、表示装置として、例えば表示部としてコンバイナまたは自動車等のフロントガラスを用いるヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：Head-Up Display）を例に説明する。
【実施例１】
【００１２】
以下、図１を参照して、本願の実施例１に係る表示装置１０の構成を説明する。図１は、実施例１に係る表示装置１０の概要を示す側面図である。表示装置１０は、例えば、凹面鏡反射部を有するイメージコンバイナまたは自動車等のフロントガラスに虚像Ｖを表示するヘッドアップディスプレイである。なお、図１には、表示装置１０が表示する虚像Ｖを破線で示している。また、図１には、虚像Ｖを観察する観察者、例えば車両の運転者の目の位置を視点ＥＹとして示している。
【００１３】
光源１１は、例えば、照射部１１Ａから照射光ＥＬとしてレーザ光を出射し、当該照射光ＥＬによる走査をして画像または映像（以下、単に画像と称する）を投影することが可能であるレーザ光源、すなわちレーザプロジェクタ装置である。光源１１は、光軸ＡＸに沿った方向に画像の色表現及び階調表現を行う光を照射光ＥＬとして照射する。言い換えれば、光源１１は、所定の照射方向に向かって照射光ＥＬを照射する光源である。
【００１４】
以下の説明において、光軸ＡＸに沿った方向を前後方向（Ｘ軸方向）として説明する。また、照射光ＥＬの照射方向を前方として説明する。また、図１の紙面に垂直な方向を幅方向（Ｙ軸方向）とし、前後方向及び幅方向と垂直な方向を高さ方向（Ｚ軸方向）とする。
【００１５】
スクリーン部１３は、光源１１からみて照射光ＥＬの出射方向に配されている。すなわち、スクリーン部１３は、光源１１の前方おいて、光軸ＡＸ上に配されている。スクリーン部１３は、光軸ＡＸ上に配された板状のスクリーンＳを有している。
【００１６】
スクリーンＳは、照射光ＥＬを散乱する拡散板等の板状の透過型スクリーンである。スクリーンＳは、光源１１と対向した面、すなわち照射光ＥＬが入射する面が光入射面としての入射面ＩＳとなっている。また、スクリーンＳは、入射面ＩＳと反対側の面、すなわちスクリーンＳを通過した照射光ＥＬが出射する面が光出射面としての出射面ＥＳとなっている。光源１１から照射された光は、スクリーンＳによって散乱され、画像を含む投影光が生成される。
【００１７】
なお、スクリーンＳは、光透過状態と光散乱状態との間で状態変化可能な板状の透過型スクリーンであってもよい。この場合、例えば、スクリーンＳとして、ガラス基板等の透明基板に、電圧の印加によって光透過状態と光散乱状態との間で状態を変化させることが可能ないわゆる機能性液晶フィルムを貼り付けたものを用いることが可能である。
【００１８】
具体的には、ガラス基板等の透明基板に配線を施し、当該ガラス基板に、当該配線に電気的に接続するように、機能性液晶フィルムを貼付したものをスクリーンＳとして用いることが可能である。機能性液晶フィルムとしては、例えば、株式会社正興電機製作所製の「ＳＩＬＦ（登録商標）」または九州ナノテック光学株式会社製のＭＩＹＯ−フィルムを用いることが可能である。
【００１９】
スクリーン部１３は、スクリーンＳの下部において、スクリーンＳの出射面ＥＳに固定されておりかつガラス又は透光性樹脂等の透光性を有する材料からなる透明部材ＴＭを有している。透明部材ＴＭは、光軸ＡＸに沿った方向から見てスクリーンＳの出射面ＥＳよりも小さい平面形状を有しており、光軸ＡＸに沿った厚さがＴとなっている直方体形状を有している。
【００２０】
透明部材ＴＭは、例えば、可視光に対して透光性を有する部材であるガラス基板またはアクリル基板等の透光性基板であってもよい。透明部材ＴＭの材料となる透光性樹脂としては、アクリル樹脂又はシリコーン樹脂等を用いることが可能である。
【００２１】
図２にスクリーン部１３の斜視図を示す。図２に示すように、透明部材ＴＭは、出射面ＥＳ上において光軸ＡＸに沿った方向、すなわちＸ軸に沿った方向からみてスクリーンＳの出射面ＥＳの１の辺の中央部に接して配されている。また、透明部材ＴＭは、スクリーンＳの出射面ＥＳの他の辺とは接していない。すなわち、Ｘ軸に沿った方向から見て、スクリーンＳの一部が透明部材ＴＭと重なっている。
【００２２】
スクリーンＳの出射面ＥＳ上の領域のうち透明部材ＴＭが存在しない領域には、透明部材ＴＭの屈折率より低い屈折率を有する空気が存在している。すなわち、出射面ＥＳ上の領域のうちの透明部材ＴＭが存在しない領域には、空気層ＡＬが存在している。すなわち、出射面ＥＳ上には、光を伝播する媒体として互いに屈折率の異なる２つの透光性媒体である透明部材ＴＭ及び空気層ＡＬを含む透光性媒体部ＴＰが形成されている。従って、スクリーンＳの出射面ＥＳから出射する投影光には、空気層ＡＬを伝播する投影光ＰＬ１及び透明部材ＴＭを伝播する投影光ＰＬ２が存在する。
【００２３】
コンバイナ１５は、スクリーン部１３からみて光源１１と反対側にかつ光軸ＡＸ上に配されている透光性を有する板状の部材である。コンバイナ１５は、その板面が一方の方向に凸に湾曲している。すなわち、コンバイナ１５は、スクリーン部１３に対向した反射面である凹面１５Ｓを有している。凹面１５Ｓに入射した投影光ＰＬ１及び投影光ＰＬ２は、反射して運転者の視点ＥＹに到達する。
【００２４】
この場合、視点ＥＹから見ると、コンバイナ１５を通してコンバイナ１５の反対側の空間領域に虚像Ｖが視認される。すなわち、コンバイナ１５は、凹面１５Ｓ側から投影光ＰＬ１及び投影光ＰＬ２が入射すると凸面側の空間領域に虚像を形成するように構成されている。
【００２５】
上述のように、スクリーンＳに到達した照射光ＥＬは、スクリーンＳによって散乱され、スクリーンＳの出射面ＥＳから投影光ＰＬ１及びＰＬ２が出射される。投影光ＰＬ１は、スクリーンＳから出射して、透明部材ＴＭを通過せずに空気層ＡＬを通過する投影光である。また、投影光ＰＬ２は、スクリーンＳから出射して、透明部材ＴＭを通過する投影光である。
【００２６】
上述のように、出射面ＥＳ上の領域においては、投影光ＰＬ１及び投影光ＰＬ２を伝播する媒体として、透明部材ＴＭ及び空気層ＡＬが存在している。また、投影光ＰＬ２が伝播する透明部材ＴＭは、投影光ＰＬ１が伝播する空気より屈折率が高い。
【００２７】
よって、スクリーンＳの出射面ＥＳからコンバイナ１５の凹面１５Ｓまでの距離は、出射面ＥＳのどの領域でもほぼ変わらないが、出射面ＥＳから凹面１５Ｓに到達するまでの光学的距離は投影光ＰＬ１と投影光ＰＬ２で異なる。具体的には、出射面ＥＳから凹面１５Ｓに到達するまでの投影光ＰＬ２の光学的距離の方が投影光ＰＬ１の光学的距離よりも長くなる。
【００２８】
より詳細説明すると、透明部材ＴＭの材料にガラスを用い、空気の屈折率を１．０として透明部材ＴＭに用いるガラスの屈折率を１．５とする。そうすると、スクリーンＳの出射面ＥＳからコンバイナ１５の凹面１５Ｓまでの光学的距離は、投影光ＰＬ１に比べて投影光ＰＬ２の方が、１．５Ｔ−１．０Ｔ＝０．５Ｔ長くなる。
【００２９】
見かけの距離の観点でいうと、コンバイナ１５からの見かけの距離は、スクリーンＳの出射面ＥＬの投影光ＰＬ１が出射する領域からよりも投影光ＰＬ２が出射する領域からの方が１．０Ｔ−１．０／１．５・Ｔ≒０．３３Ｔだけ短くなる。よって、この０．３３Ｔの見かけの距離の差分に基づいた距離だけ虚像Ｖ２の方が虚像Ｖ１よりコンバイナ１５の近くに形成される。
【００３０】
従って、投影光ＰＬ２によって形成される虚像Ｖ２は、投影光ＰＬ１によって形成される虚像Ｖ１より、視点ＥＹから見て近くに形成される。なお、虚像Ｖ１の形状は、光軸ＡＸに沿った方向から見たスクリーンＳの平面形状から透明部材ＴＭの部分を除いた形状に基づいた形状となる。また、虚像Ｖ２の形状は、光軸ＡＸに沿った方向から見た透明部材ＴＭの形状に基づいた形状になる。
【００３１】
実施例１の表示装置１０によれば、１のスクリーンによって２種類の奥行きを有する虚像を形成することが可能である。このことにより、スクリーンの枚数以上の種類の奥行きの虚像を形成することが可能となる。よって、所定数の奥行きの虚像を形成するために必要なスクリーンの数を減らすことが可能となり、装置の構造の小型化及び簡略化を達成することが可能となる。
【実施例２】
【００３２】
以下、本願の実施例２の表示装置２０について図３及び図４を用いて説明する。実施例２の表示装置２０においては、スクリーン部２３の構成が実施例１のスクリーン部１３と異なる以外は同一の構成を有している。従って、以下、主にスクリーン部２３の構成及び形成される虚像について説明する。
【００３３】
図３は、実施例２に係る表示装置２０の概要を示す側面図である。表示装置２０においては、実施例１の表示装置１０とは異なり、スクリーン部２３が第１のスクリーンＳ１及び第２のスクリーンＳ２の２つのスクリーンを含む。第１のスクリーンＳ１及び第２のスクリーンＳ２は、光透過状態と光散乱状態との間で状態変化可能な板状の透過型スクリーンである。
【００３４】
上述のように、例えば、第１のスクリーンＳ１及び第２のスクリーンＳ２として、ガラス基板等の透明基板に、電圧の印加によって光透過状態と光散乱状態との間で状態を変化させることが可能ないわゆる機能性液晶フィルムを貼り付けたものを用いることが可能である。
【００３５】
具体的には、ガラス基板等の透明基板に配線を施し、当該ガラス基板に、当該配線に電気的に接続するように、機能性液晶フィルムを貼付したものを第１の及び第２のスクリーンＳ１及びＳ２として用いることが可能である。機能性液晶フィルムとしては、例えば、株式会社正興電機製作所製の「ＳＩＬＦ（登録商標）」または九州ナノテック光学株式会社製のＭＩＹＯ−フィルムを用いることが可能である。
【００３６】
表示装置２０においては、第１のスクリーンＳ１及び第２のスクリーンＳ２の一方を散乱状態にして他方を光透過状態とすることで、第１のスクリーンＳ１及び第２のスクリーンＳ２のいずれかにおいて選択的に照射光ＥＬを散乱させることが可能である。
【００３７】
図４に、スクリーン部２３の斜視図を示す。図４に示すように、具体的には、スクリーン部２３は、実施例１の表示装置１０のスクリーン部１３の透明部材ＴＭのコンバイナ１５と対向する面に第２のスクリーンＳ２を取り付けた構造となっている。言い換えれば、スクリーン部２３は、厚さＴの透明部材ＴＭを２つのスクリーンＳ１及びＳ２で挟持した構造を有している。
【００３８】
このように、第１のスクリーンＳ１及び第２のスクリーンＳ２で透明部材ＴＭを挟持しているので、自動車等への搭載時に発生する強い振動を受けた場合に、第１のスクリーンＳ１と第２のスクリーンＳ２の相対的位置が変化することを防止することが可能である。
【００３９】
なお、第１のスクリーンＳ１及び第２のスクリーンＳ２と透明部材ＴＭとは、光学接着又は光学貼り合わせされているのが好ましい。すなわち、第１のスクリーンＳ１及び第２のスクリーンＳ２と透明部材ＴＭとを接着または貼り合わせ（以下、接着等という）する際に、当該接着等に使用する接着剤または貼り合わせ材が、第１のスクリーンＳ１及び第２のスクリーンＳ２と透明部材ＴＭを通過する光に対して光学的に影響を与えない態様で接着等がなされるのが好ましい。
【００４０】
具体的には、例えば、第１のスクリーンＳ１及び第２のスクリーンＳ２と透明部材ＴＭとは、透明光学粘着（ＯＣＡ：Optical Clear Adhesive）フィルムを用いて接着するのが好ましい。この透明光学粘着フィルムによる第１のスクリーンＳ１及び第２のスクリーンＳ２と透明部材ＴＭとの接着においては、大気貼り合わせ装置または真空貼り合わせ装置を用いるのが好ましい。
【００４１】
また、第１のスクリーンＳ１及び第２のスクリーンＳ２と透明部材ＴＭとの接着においては、光学樹脂（ＯＣＲ：Optical Clear Resin）を用いて接着がなされてもよい。
【００４２】
第１のスクリーンＳ１の出射面ＥＳ１上の領域、すなわち第１のスクリーンＳ１と第２スクリーンＳ２に挟まれている領域のうち透明部材ＴＭが存在しない領域には、透明部材ＴＭの屈折率より低い屈折率を有する空気が存在している。すなわち、出射面ＥＳ１上の領域のうちの透明部材ＴＭが存在しない領域には、空気層ＡＬが存在している。
【００４３】
言い換えれば、出射面ＥＳ１上には、光を伝播する媒体として互いに屈折率の異なる２つの透光性媒体である透明部材ＴＭ及び空気層ＡＬを含む透光性媒体部ＴＰが形成されている。従って、スクリーン部２３から出射する投影光には、第１のスクリーンＳ１の出射面ＥＳ１から出射し、空気層ＡＬを伝播する投影光ＰＬ１及び透明部材ＴＭを伝播する投影光ＰＬ２が存在する。
【００４４】
またスクリーン部２３から出射する投影光には第２のスクリーンＳ２の出射面ＥＳ２から出射する投影光ＰＬ３が存在する。
【００４５】
実施例１の場合と同様に、第１のスクリーンＳ１の出射面ＥＬ１上には、投影光ＰＬ１及び投影光ＰＬ２を伝播する媒体として、透明部材ＴＭ及び空気層ＡＬが存在している。また、投影光ＰＬ２が伝播する透明部材ＴＭは、投影光ＰＬ１が伝播する空気より屈折率が高い。
【００４６】
よって、第１のスクリーンＳ１の出射面ＥＳ１からコンバイナ１５の凹面１５Ｓまでの距離は、出射面ＥＳ１のどの領域でもほぼ変わらないが、出射面ＥＳ１から凹面１５Ｓに到達するまでの光学的距離は投影光ＰＬ１と投影光ＰＬ２で異なる。具体的には、出射面ＥＳ１から凹面１５Ｓに到達するまでの投影光ＰＬ２の光学的距離の方が投影光ＰＬ１の光学的距離よりも長くなる。
【００４７】
より詳細説明すると、透明部材ＴＭの材料にガラスを用い、空気の屈折率を１．０として透明部材ＴＭに用いるガラスの屈折率を１．５とする。そうすると、第１のスクリーンＳ１の出射面ＥＳ１からコンバイナ１５の凹面１５Ｓまでの光学的距離は、投影光ＰＬ１に比べて投影光ＰＬ２の方が、１．５Ｔ−１．０Ｔ＝０．５Ｔ長くなる。
【００４８】
言い換えれば、見かけの距離の観点でいうと、コンバイナ１５からの見かけの距離が、第１のスクリーンＳ１の出射面ＥＬ１の投影光ＰＬ１が出射する領域までよりも投影光ＰＬ２が出射する領域までの方が１．０Ｔ−１．０／１．５・Ｔ≒０．３３Ｔだけ短くなる。よって、この０．３３Ｔの見かけの距離の差分に基づいた距離だけ虚像Ｖ２の方が虚像Ｖ１よりコンバイナ１５の近くに形成される。
【００４９】
従って、投影光ＰＬ２によって形成される虚像Ｖ２は、投影光ＰＬ１によって形成される虚像Ｖ１より、視点ＥＹから見て近くに形成される。なお、虚像Ｖ１の形状は、光軸ＡＸに沿った方向から見た第１のスクリーンＳ１の平面形状から透明部材ＴＭの部分を除いた形状に基づいた形状となる。また、虚像Ｖ２の形状は、光軸ＡＸに沿った方向から見た透明部材ＴＭの形状に基づいた形状になる。
【００５０】
さらに、上述のように、実施例２の表示装置２０においては、第２スクリーンＳ２の出射面ＥＳ２から出射する投影光ＰＬ３が存在する。第２のスクリーンＳ２の出射面ＥＳ２からコンバイナ１５までの距離は、第１のスクリーンＳ１の出射面ＥＳ１からコンバイナまでの距離よりも近い。
【００５１】
よって、表示装置２０によれば、投影光ＰＬ３によって、虚像Ｖ２よりもコンバイナ１５に近い位置に虚像Ｖ３が形成される。
【００５２】
実施例２の表示装置２０によれば、実施例１と同様に、１のスクリーンによって２種類の奥行きを有する虚像を形成することが可能である。このことにより、スクリーンの枚数以上の種類の奥行きの虚像を形成することが可能となる。よって、所定数の奥行きの虚像を形成するために必要なスクリーンの数を減らすことが可能となり、装置の構造の小型化及び簡略化を達成することが可能となる。
【００５３】
また、実施例２０の表示装置２０によれば、振動等の外部からの力によって、第１のスクリーンＳ１と第２のスクリーンＳ２の相対的位置関係が変化しにくくなっている。よって、振動等が発生しても形成される虚像Ｖの各々同士の相対的位置関係を保つことができ、高品質な虚像表示をもたらすことが可能である。
【実施例３】
【００５４】
以下、本願の実施例３の表示装置３０について図５及び６を用いて説明する。実施例３の表示装置３０においては、スクリーン部３３の構成が実施例１のスクリーン部１３と異なる以外は同一の構成を有している。従って、以下、主にスクリーン部３３構成及び形成される虚像について説明する。
【００５５】
図５は、実施例３に係る表示装置３０の概要を示す側面図である。表示装置３０においては、実施例１の表示装置１０とは異なり、スクリーン部３３が第１のスクリーンＳ１及び第２のスクリーンＳ２の２つのスクリーンを含む。第１のスクリーンＳ１及び第２のスクリーンＳ２は、光透過状態と光散乱状態との間で状態変化可能な板状の透過型スクリーンである。
【００５６】
上述のように、例えば、第１のスクリーンＳ１及び第２のスクリーンＳ２として、ガラス基板等の透明基板に、電圧の印加によって光透過状態と光散乱状態との間で状態を変化させることが可能ないわゆる機能性液晶フィルムを貼り付けたものを用いることが可能である。具体例については、実施例１及び２において説明したので省略する。
【００５７】
実施例２の表示装置２０と同様に、表示装置３０においては、第１のスクリーンＳ１及び第２のスクリーンＳ２の一方を散乱状態にして他方を光透過状態とすることで、第１のスクリーンＳ１及び第２のスクリーンＳ２のいずれかにおいて選択的に照射光ＥＬを散乱させることが可能である。
【００５８】
図６に、スクリーン部３３の斜視図を示す。図６に示すように、スクリーン部３３は、実施例１の表示装置１０のスクリーン部１３のスクリーンＳの入射面ＩＳ（図１参照）側の領域に、第２のスクリーンＳ２を配置した構造となっている。
【００５９】
第１のスクリーンＳ１の出射面ＥＳ１上の領域のうち透明部材ＴＭが存在しない領域には、透明部材ＴＭの屈折率より低い屈折率を有する空気が存在している。すなわち、出射面ＥＳ１上の領域のうちの透明部材ＴＭが存在しない領域には、空気層ＡＬが存在している。
【００６０】
言い換えれば、出射面ＥＳ１上には、光を伝播する媒体として互いに屈折率の異なる２つの透光性媒体である透明部材ＴＭ及び空気層ＡＬを含む透光性媒体部ＴＰが設けられている。従って、スクリーン部３３から出射する投影光には、第１のスクリーンＳ１の出射面ＥＳ１から出射し、空気層ＡＬを伝播する投影光ＰＬ１及び透明部材ＴＭを伝播する投影光ＰＬ２が存在する。
【００６１】
またスクリーン部３３から出射する投影光には第２のスクリーンＳ２の出射面ＥＳ２から出射して、空気層ＡＬを伝播する投影光ＰＬ３及び透明部材ＴＭを伝播する投影光ＰＬ４が存在する。
【００６２】
実施例１の場合と同様に、第１のスクリーンＳ１の出射面ＥＬ１上には、投影光ＰＬ１及び投影光ＰＬ２を伝播する媒体として、透明部材ＴＭ及び空気層ＡＬが存在している。また、投影光ＰＬ２が伝播する透明部材ＴＭは、投影光ＰＬ１が伝播する空気より屈折率が高い。
【００６３】
よって、第１のスクリーンＳ１の出射面ＥＳ１からコンバイナ１５の凹面１５Ｓまでの距離は、出射面ＥＳ１のどの領域でもほぼ変わらないが、凹面１５Ｓまでの見た目の距離は、出射面ＥＳ１の投影光ＰＬ１を出射する領域と投影光ＰＬ２を出射する領域で異なる。具体的には、凹面１５Ｓまでの見た目の距離は、出射面ＥＳ１の投影光ＰＬ２を出射する領域からの方が、出射面ＥＳ１の投影光ＰＬ１を出射する領域からよりも短くなる。
【００６４】
より詳細説明すると、コンバイナ１５の凹面１５Ｓまでの見かけの距離が、出射面ＥＳ１の投影光ＰＬ１が出射する領域からよりも出射面ＥＳ１の投影光ＰＬ２が出射する領域からの方が１．０Ｔ−１．０／１．５・Ｔ≒０．３３Ｔだけ短くなる。よって、この０．３３Ｔの見かけの距離の差分に基づいた距離だけ虚像Ｖ２の方が虚像Ｖ１よりコンバイナ１５の近くに形成される。
【００６５】
従って、投影光ＰＬ２によって形成される虚像Ｖ２は、投影光ＰＬ１によって形成される虚像Ｖ１より、視点ＥＹから見て近くに形成される。なお、虚像Ｖ１の形状は、光軸ＡＸに沿った方向から見た第１のスクリーンＳ１の平面形状から透明部材ＴＭの部分を除いた形状に基づいた形状となる。また、虚像Ｖ２の形状は、光軸ＡＸに沿った方向から見た透明部材ＴＭの形状に基づいた形状になる。
【００６６】
さらに、上述のように、実施例３の表示装置３０においては、第２スクリーンＳ２の出射面ＥＳ２から出射して空気層ＡＬを通過する投影光ＰＬ３及び透明部材ＴＭを通過する投影光ＰＬ４が存在する。第２のスクリーンＳ２の出射面ＥＳ２からコンバイナ１５までの距離は、第１のスクリーンＳ１の出射面ＥＳ１からコンバイナ１５までの距離よりも近い。
【００６７】
よって、表示装置３０によっては、虚像Ｖ２よりもコンバイナ１５に近い位置に虚像Ｖ３及びＶ４が形成される。
【００６８】
第１のスクリーンＳ１の出射面ＥＳ１とコンバイナ１５の凹面１５Ｓとの見た目の距離と同様に、第２のスクリーンＳ２の出射面ＥＳ２の領域によってコンバイナ１５の凹面１５Ｓとの見た目の距離が異なる。そのため、虚像Ｖ３よりもコンバイナ１５に近い位置に虚像Ｖ４が形成される。
【００６９】
実施例３の表示装置３０によれば、実施例１と同様に、１のスクリーンによって２種類の奥行きを有する虚像を形成することが可能である。このことにより、スクリーンの枚数以上の種類の奥行きの虚像を形成することが可能となる。よって、所定数の奥行きの虚像を形成するために必要なスクリーンの数を減らすことが可能となり、装置の小型化及び簡略化を達成することが可能となる。
【００７０】
［変形例］
上記実施例においては、透光性媒体部ＴＰを透明部材ＴＭ及び空気層ＡＬによって形成する例について説明した。透光性媒体部ＴＰを複数の透光性部材によって形成してもよい。
【００７１】
図７に透光性媒体部ＴＰを複数の透光性部材によって形成する場合のスクリーン部４３の斜視図を示す。図７に示すように、実施例１のスクリーン部１３の空気層ＡＬに代えて、例えば、アクリル樹脂またはガラス等の透光性固体材からなる第２の透明部材ＴＭ２を用いてもよい。すなわち、透光性媒体部ＴＰを、第１の透明部材ＴＭ１及び第１の透明部材ＴＭ１と屈折率の異なる第２の透明部材ＴＭ２によって形成してもよい。
【００７２】
この場合、第１の透明部材ＴＭ１と第２の透明部材ＴＭ２との屈折率の大小によって，虚像Ｖ１とＶ２のどちらがコンバイナ１５により近い位置に形成されるかが決まることとなる。
【００７３】
この図７に示す変形例の態様に従って、実施例２及び３の空気層ＡＬに代えて透光性固体材を用いることも可能である。
【００７４】
また、図８に示すように、実施例１の表示装置１０において、スクリーン部１３の透明部材ＴＭをスクリーンＳの入射面側に設けてもよい。このようにすることで、出射光ＥＬが透明部材ＴＭを通過する際に僅かに屈折し、スクリーンＳへの入射角度が変化する。そのため、スクリーンＳから出射した投影光ＰＬ２によって表示される虚像を縮小することが可能である。
【００７５】
上記実施例においては、スクリーンＳ、Ｓ１及びＳ２が拡散板または機能性液晶フィルムであるとした。しかし、スクリーンＳ、Ｓ１及びＳ２は、マイクロレンズ等を有する透過型のスクリーンまたはホログラフィックディフューザであってもよい。例えば、スクリーンＳ、Ｓ１及びＳ２は、液晶マイクロレンズ等を有する透過型の拡散スクリーンであってもよい。
【００７６】
また、上記実施例においては、光源１１がレーザプロジェクタである場合を例に説明したが、光源１１は、ＤＭＤ（Digital Mirror Device）を用いたＤＬＰ（Digital Light Processing）プロジェクタからなる光源であってもよい。また、光源１１は、液晶プロジェクタからなる光源であってもよい。
【００７７】
また、スクリーンＳまたはＳ１の出射面ＳまたはＳ１における透明部材ＴＭを設ける位置または透明部材ＴＭの形状は、上記説明において例示した位置に限られない。例えば、透明部材ＴＭの位置を変更することで、虚像の位置及び形状を自在に変更することが可能である。また、透明部材ＴＭの屈折率及び厚さを変更することで、虚像の奥行き位置を変更することも可能である。
【００７８】
上述した実施例における種々の構成等は、例示に過ぎず、用途等に応じて、適宜選択することができる。
【符号の説明】
【００７９】
１０、２０、３０  表示装置
１１  光源
１３、２３、３３、４３  スクリーン部
１５  コンバイナ
１５Ｓ  凹面
Ｓ    スクリーン
Ｓ１  第１のスクリーン
Ｓ２  第２のスクリーン
ＴＰ  透光性媒体部
ＴＭ  透明部材
ＡＬ  空気層
ＩＳ  入射面
ＥＳ  出射面
【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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