(57)【要約】【課題】虚像の視認性が良好な虚像表示装置を提供する。【解決手段】ＨＵＤ装置は、投影部へ画像を投影することにより、画像を視認可能に虚像表示する。ＨＵＤ装置は、複数の波長を含む光源光を発する光源部と、複数の波長の光源光が入射することで画像が形成されると共に、光源光を投影部側へ導光するスクリーン部と、を備える。スクリーン部は、複数の波長のうち特定の波長に対して、他の波長よりも相互作用が大きな波長選択性を有し、光源光の拡がり角を拡大させる径方向の導光特性分布を有するホログラム層を、複数有する。複数のホログラム層にて、特定の波長を互いに異ならせており、かつ、導光特性分布において極値をとる中心位置Ｃｒ，Ｃｇ，Ｃｂを径方向にずらして配置されているホログラム層の組み合わせが、存在する。【選択図】図５
2019191263.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影部（３ａ）へ画像を投影することにより、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、
複数の波長を含む光源光を発する光源部（１０）と、
前記複数の波長の光源光が入射することで前記画像が形成されると共に、前記光源光を前記投影部側へ導光するスクリーン部（２０，２２０，３２０）と、を備え、
前記スクリーン部は、前記複数の波長のうち特定の波長に対して、他の波長よりも相互作用が大きな波長選択性を有し、前記光源光の拡がり角を拡大させる径方向の導光特性分布を有する波長選択部（２２ｒ，２２ｇ，２２ｂ，２２２）を、複数有し、
複数の前記波長選択部にて、前記特定の波長を互いに異ならせており、かつ、前記導光特性分布において極値をとる極値位置（Ｃｒ，Ｃｇ，Ｃｂ）を前記径方向にずらして配置されている前記波長選択部の組み合わせが、存在する虚像表示装置。
【請求項２】
投影部（３ａ）へ画像を投影することにより、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、
複数の波長を含む光源光を発する光源部（１０）と、
前記複数の波長の光源光が入射することで前記画像が形成されると共に、前記光源光を前記投影部側へ導光するスクリーン部（２０）と、を備え、
前記スクリーン部は、前記複数の波長のうち特定の波長に対して、他の波長よりも相互作用が大きな波長選択性を有し、前記光源光の拡がり角を拡大させる径方向の周期性構造を有する波長選択部（２２ｒ，２２ｇ，２２ｂ，２２２）を、複数有し、
複数の前記波長選択部にて、前記特定の波長を互いに異ならせており、かつ、前記周期性構造の周期を互いに合わせて設定されていると共に、前記周期性構造における位相をずらして配置されている前記波長選択部の組み合わせが、存在する虚像表示装置。
【請求項３】
前記組み合わせは、前記特定の波長を赤色波長とする赤色波長選択部と、前記特定の波長を緑色波長とする緑色波長選択部との前記波長選択部の組み合わせを、含んでいる請求項２に記載の虚像表示装置。
【請求項４】
複数の前記波長選択部を比較して、最も比視感度が高い波長を前記特定の波長とする前記波長選択部を、基準の波長選択部と定義し、前記基準の波長選択部以外の前記波長選択部を、他の波長選択部と定義し、前記周期性構造における１周期を表す２つの基本並進ベクトルを定義すると、
前記基準の波長選択部の前記周期性構造に対して、全ての前記他の波長選択部の位相のずれは、各前記基本並進ベクトルに沿った各方向において、１／２周期よりも小さく設定されている請求項２又は３に記載の虚像表示装置。
【請求項５】
複数の前記波長選択部を比較して、最も比視感度が高い波長を前記特定の波長とする前記波長選択部を、基準の波長選択部と定義し、前記基準の波長選択部以外の前記波長選択部を、他の波長選択部と定義し、前記周期性構造における１周期を表す２つの基本並進ベクトルを定義すると、
前記基準の波長選択部の前記周期性構造に対して、各前記基本並進ベクトルに沿ったいずれかの方向において、位相のずれを１／２周期以上に設定されている前記他の波長選択部が、存在する請求項２又は３に記載の虚像表示装置。
【請求項６】
前記周期性構造は、矩形格子状に形成されている請求項２から５のいずれか１項に記載の虚像表示装置。
【請求項７】
前記周期性構造は、六方格子状に形成されている請求項２から５のいずれか１項に記載の虚像表示装置。
【請求項８】
各前記波長選択部は、前記径方向及び厚み方向の屈折率分布をもつ体積ホログラムである請求項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】
前記画像が虚像（ＶＲＩ）として表示される発光表示位置（Ｂｒ，Ｂｇ，Ｂｂ）は、前記複数の波長間にて互いに前記径方向にずれている請求項１から８のいずれか１項に記載の虚像表示装置。
【請求項１０】
光が投影されることで画像を形成するスクリーン部材であって、
特定の波長に対して、他の波長よりも相互作用が大きな波長選択性を有し、前記光の拡がり角を拡大させる径方向の周期性構造を有する波長選択部（２２ｒ，２２ｇ，２２ｂ，２２２）を、複数有し、
複数の前記波長選択部のうち、前記特定の波長を互いに異ならせており、かつ、前記周期性構造の周期を互いに合わせて設定されていると共に、前記周期性構造における位相を前記径方向にずらして配置されている前記波長選択部の組み合わせが、存在するスクリーン部材。
【請求項１１】
光が投影されることで画像を形成するスクリーン部材（２２０ａ，３２０ａ）の製造方法であって、
互いに離散した複数の波長の光に対して露光感度を有する板状のホログラム材料（９０）を用意する材料用意工程（Ｓ２１）と、
前記複数の波長のうち１つの波長の光によって、前記ホログラム材料を露光する前段露光工程（Ｓ２２）と、
前記前段露光工程の後、前記ホログラム材料を径方向にずらすずらし工程（Ｓ２３，Ｓ２５）と、
前記ずらし工程の後、前記複数の波長のうち既に露光を実施した波長とは別の１つの波長の光によって、前記ホログラム材料を露光する後段露光工程（Ｓ２４，Ｓ２６）と、を含むスクリーン部材の製造方法。
【請求項１２】
光が投影されることで画像を形成するスクリーン部材（２０ａ，３２０ａ）の製造方法であって、
互いに離散した複数の波長のうち、特定の波長の光に対して露光感度を有し、かつ、前記特定の波長が互いに異なる板状の複数のホログラム材料（９０）を用意する材料用意工程（Ｓ１１）と、
各前記ホログラム材料に個別に対応する前記特定の波長の光によって、各前記ホログラム材料を順次入れ替えて同じ位置にて露光する露光工程（Ｓ１２）と、
前記露光工程の後、各前記ホログラム材料を互いに径方向にずらして積層するずらし積層工程（Ｓ１３）と、を含むスクリーン部材の製造方法。
【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、スクリーン部材及びスクリーン部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、投影部へ画像を投影することにより、画像を視認可能に虚像表示する虚像表示装置が知られている。特許文献１の虚像表示装置は、互いに離散した複数の波長の光源光を発する光源部と、複数の波長の光源光が入射することで画像が形成されると共に、光源光を投影部側へ導光するスクリーン部と、を備えている。スクリーン部は、アレイ状に配列された複数の凸構造を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−３８０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、光源光が凸構造に入射すると、当該光源光の拡がり角が拡大される。この結果、光源光が広い範囲に到達し、観察者が画像を虚像として視認可能となる視認領域を、拡大させることができる。しかしその一方で、虚像を視認する観察者の目は、視認領域のうち一部箇所に位置することとなるため、観察者の瞳孔に入射する光源光は、発散された光源光全体に対して僅かである。そのため、凸構造を有するスクリーン部は、非常に開口率の低いスクリーンとみなすことができ、観察者からは凸構造の一部分だけが発光しているように見える。したがって、アレイ状に配列された凸構造間において、発光していないように見える隙間部分が多くなり、虚像に粒状感が認識されるという問題があり、虚像の視認性に改善の余地があった。
【０００５】
開示されるひとつの目的は、虚像の視認性が良好な虚像表示装置を提供することにある。
【０００６】
また、開示されるひとつの目的は、視認性良好に画像を表示可能なスクリーン部材及びスクリーン部材の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
ここに開示されたひとつの態様は、投影部（３ａ）へ画像を投影することにより、画像を視認可能に虚像表示する虚像表示装置であって、
複数の波長を含む光源光を発する光源部（１０）と、
複数の波長の光源光が入射することで画像が形成されると共に、光源光を投影部側へ導光するスクリーン部（２０，２２０，３２０）と、を備え、
スクリーン部は、複数の波長のうち特定の波長に対して、他の波長よりも相互作用が大きな波長選択性を有し、光源光の拡がり角を拡大させる径方向の導光特性分布を有する波長選択部（２２ｒ，２２ｇ，２２ｂ，２２２）を、複数有し、
複数の波長選択部にて、特定の波長を互いに異ならせており、かつ、導光特性分布において極値をとる極値位置（Ｃｒ，Ｃｇ，Ｃｂ）を径方向にずらして配置されている波長選択部の組み合わせが、存在する。
【０００８】
このような態様によると、相互作用が大きな特定の波長が互いに異なる波長選択部の組み合わせにおいて、当該波長選択部の導光特性分布の極値位置は、径方向にずれて配置されている。したがって、複数の波長を含む光源光が入射したスクリーン部において、この組み合わせにおける異なる波長同士の光源光の拡がり特性が、互いに径方向にずれたものとなる。このため、視認領域のうち一部箇所に目が位置する観察者が虚像を視認した場合、発光位置を、異なる波長同士で完全に重ならずに、径方向にずれたように視認させることができる。故に、発光位置が複数の波長間で分散し、発光していないように見えてしまう部分が意図から外れて生じてしまうことを抑制することができる。以上により、当該虚像の視認性が良好な虚像表示装置を提供することができる。
【０００９】
また、開示された他のひとつの態様は、投影部（３ａ）へ画像を投影することにより、画像を視認可能に虚像表示する虚像表示装置であって、
複数の波長を含む光源光を発する光源部（１０）と、
複数の波長の光源光が入射することで画像が形成されると共に、光源光を投影部側へ導光するスクリーン部（２０）と、を備え、
スクリーン部は、複数の波長のうち特定の波長に対して、他の波長よりも相互作用が大きな波長選択性を有し、光源光の拡がり角を拡大させる径方向の周期性構造を有する波長選択部（２２ｒ，２２ｇ，２２ｂ，２２２）を、複数有し、
複数の波長選択部にて、特定の波長を互いに異ならせており、かつ、周期性構造の周期を互いに合わせて設定されていると共に、周期性構造における位相をずらして配置されている波長選択部の組み合わせが、存在する。
【００１０】
このような態様によると、相互作用が大きな特定の波長が互いに異なる波長選択部の組み合わせにおいて、当該波長選択部の周期性構造における位相は、ずれて配置されている。したがって、複数の波長を含む光源光が入射したスクリーン部において、この組み合わせにおける異なる波長同士の光源光の拡がり特性が、互いに径方向にずれたものとなる。このため、視認領域のうち一部箇所に目が位置する観察者が虚像を視認した場合、周期的に並び得る発光位置が、上記組み合わせの異なる波長の光源光間において、径方向に若干ずれて視認される。故に、発光位置が複数の波長間で分散し、発光していないように見える隙間部分の存在が抑制される。以上により、虚像の粒状感を低減することができ、当該虚像の視認性が良好な虚像表示装置を提供することができる。
【００１１】
また、開示された他のひとつの態様は、光が投影されることで画像を形成するスクリーン部材であって、
特定の波長に対して、他の波長よりも相互作用が大きな波長選択性を有し、光の拡がり角を拡大させる径方向の周期性構造を有する波長選択部（２２ｒ，２２ｇ，２２ｂ，２２２）を、複数有し、
複数の波長選択部のうち、特定の波長を互いに異ならせており、かつ、周期性構造の周期を互いに合わせて設定されていると共に、周期性構造における位相を径方向にずらして配置されている波長選択部の組み合わせが、存在する。
【００１２】
このような態様によると、相互作用が大きな特定の波長が互いに異なる波長選択部の組み合わせにおいて、当該波長選択部の周期性構造における位相は、ずれて配置されている。したがって、複数の波長を含む光源光が入射したスクリーン部材において、この組み合わせにおける異なる波長同士の光源光の拡がり特性が、互いに径方向にずれたものとなる。このため、スクリーン部材を用いて表示された画像を観察者が視認した場合、周期的に並び得る発光位置が、上記組み合わせの異なる波長の光源光間において、径方向に若干ずれて視認され得る。故に、発光位置が複数の波長間で分散し、発光していないように見える隙間部分の存在が抑制される。以上により、画像表示における粒状感を低減することができ、視認性良好に画像を表示可能なスクリーン部材を提供することができる。
【００１３】
また、開示された他のひとつの態様は、光が投影されることで画像を形成するスクリーン部材（２２０ａ，３２０ａ）の製造方法であって、
互いに離散した複数の波長の光に対して露光感度を有する板状のホログラム材料（９０）を用意する材料用意工程（Ｓ２１）と、
複数の波長のうち１つの波長の光によって、ホログラム材料を露光する前段露光工程（Ｓ２２）と、
前段露光工程の後、ホログラム材料を径方向にずらすずらし工程（Ｓ２３，Ｓ２５）と、
ずらし工程の後、複数の波長のうち既に露光を実施した波長とは別の１つの波長の光によって、ホログラム材料を露光する後段露光工程（Ｓ２４，Ｓ２６）と、を含む。
【００１４】
このような態様によると、ホログラム材料を径方向にずらして、各波長の露光が行なわれる。こうした多重露光によって、ホログラム材料に記録された干渉縞による各波長の導光特性分布では、各波長間において、その極値位置を径方向にずらすことが可能となる。この結果、スクリーン部材を用いて表示された画像を観察者が視認した場合に、発光位置を、異なる波長同士で完全に重ならずに、径方向にずれたように視認させることができる。故に、発光位置が複数の波長間で分散し、発光していないように見えてしまう部分が意図から外れて生じてしまうことを抑制することができる。故に、視認性良好に画像を表示可能なスクリーン部材を、製造することができる。
【００１５】
また、開示された他のひとつの態様は、光が投影されることで画像を形成するスクリーン部材（２０ａ，３２０ａ）の製造方法であって、
互いに離散した複数の波長のうち、特定の波長の光に対して露光感度を有し、かつ、特定の波長が互いに異なる板状の複数のホログラム材料（９０）を用意する材料用意工程（Ｓ１１）と、
各ホログラム材料に個別に対応する特定の波長の光によって、各ホログラム材料を順次入れ替えて同じ位置にて露光する露光工程（Ｓ１２）と、
露光工程の後、各ホログラム材料を互いに径方向にずらして積層するずらし積層工程（Ｓ１３）と、を含む。
【００１６】
このような態様によると、各波長に対応する複数のホログラム材料を、それぞれ露光した後、互いに径方向にずらして積層する。このようなずらし積層によって、ホログラム材料に記録された干渉縞による各波長の導光特性分布では、各波長間において、その極値位置を径方向にずらすことが可能となる。この結果、スクリーン部材を用いて表示された画像を観察者が視認した場合に、発光位置を、異なる波長同士で完全に重ならずに、径方向にずれたように視認させることができる。故に、発光位置が複数の波長間で分散し、発光していないように見えてしまう部分が意図から外れて生じてしまうことを抑制することができる。故に、視認性良好に画像を表示可能なスクリーン部材を、製造することができる。
【００１７】
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】
【００１８】
【図１】第１実施形態のＨＵＤ装置の構成を示す図である。
【図２】第１実施形態の光源部及びスクリーン部材を示す図である。
【図３】第１実施形態のスクリーン部材の断面図である。
【図４】第１実施形態の緑色波長を特定の波長とするホログラム層における回折効率の波長依存性を示すグラフである。
【図５】実施例１の位相のずれを説明するための図である。
【図６】実施例２の位相のずれを説明するための図である。
【図７】実施例３の位相のずれを説明するための図である。
【図８】実施例４の位相のずれを説明するための図である。
【図９】実施例５の位相のずれを説明するための図である。
【図１０】実施例６の位相のずれを説明するための図である。
【図１１】実施例７の位相のずれを説明するための図である。
【図１２】第１実施形態の虚像の発光点のずれを説明するための参考図である。
【図１３】第１実施形態のスクリーン部材の製造方法を示すフローチャートである。
【図１４】第１実施形態の露光工程を説明するための図である。
【図１５】第２実施形態のスクリーン部材の断面図である。
【図１６】第２実施形態のスクリーン部材の製造方法を示すフローチャートである。
【図１７】第３実施形態のＨＵＤ装置の構成を示す図である。
【図１８】第３実施形態のスクリーン部材の製造方法を示すフローチャートである。
【図１９】第３実施形態のマスターホログラム作成工程を説明するための図である。
【図２０】第３実施形態の透過型ホログラム作成工程を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
【００２０】
（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、車両に用いられ、当該車両のインストルメントパネル２内に収容されることにより、当該車両に搭載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。ＨＵＤ装置１００は、車両のウインドシールド３に設定された投影部３ａへ画像を投影することにより、画像を観察者として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にて反射される画像の表示光が、車両の室内に設けられた視認領域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、例えば車両の速度、燃料残量等の車両の状態を示す情報、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。
【００２１】
以下において、特に断り書きが無い限り、前方、後方、前後方向、上方、下方、上下方向、左方、右方、及び左右方向の表記は、水平面上の車両を基準として記載される。
【００２２】
車両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、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。例えば車両と別体となっているコンバイナを車両内に設置して、当該コンバイナに投影部３ａが設けられていてもよい。
【００２３】
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（例えば虚像ＶＲＩ全体を所定の輝度以上で視認できる）を満たす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。
【００２４】
このようなＨＵＤ装置１００の具体的構成を、図２，３も用いて、以下に説明する。ＨＵＤ装置１００は、図１に示すように、光源部１０、スクリーン部２０及び拡大導光部３０等により構成されている。これら構成要素は、例えば、中空形状に形成された遮光性を有するハウジング９の内部に、収容されている。
【００２５】
光源部１０は、互いに離散した（例えば２０ｎｍ以上離れた）複数の波長を含む光源光を発する。特に本実施形態の光源部１０には、レーザスキャナが採用されている。光源部１０は、図２に示すように、レーザ投射部１１及び走査部１５を有している。
【００２６】
レーザ投射部１１は、複数のレーザ発振器１２ａ，１２ｂ，１２ｃ、複数の集光レンズ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ、折り返しミラー１４ａ、及び複数のダイクロイックミラー１４ｂ，１４ｃを有している。本実施形態では、レーザ発振器１２ａ，１２ｂ，１２ｃ及び集光レンズ１３ａ，１３ｂ，１３ｃは３つずつ設けられており、ダイクロイックミラー１４ｂ，１４ｃは２つ設けられている。
【００２７】
３つのレーザ発振器１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、波長が互いに異なるレーザ光束を発振する。具体的に、レーザ発振器１２ａは、例えばピーク波長が５００〜５６０ｎｍの範囲、好ましくは５４０ｎｍである緑色波長のレーザ光束を発振するようになっている。レーザ発振器１２ｂは、例えばピーク波長が４３０〜４７０ｎｍの範囲、好ましくは４５０ｎｍである青色波長のレーザ光束を発振するようになっている。レーザ発振器１２ｃは、例えばピーク波長が６００〜６５０ｎｍの範囲、好ましくは６４０ｎｍである赤色波長のレーザ光束を発振するようになっている。各レーザ発振器１２ａ，１２ｂ，１２ｃから発振された各レーザ光束は、それぞれ対応する集光レンズ１３ａ，１３ｂ，１３ｃに入射する。
【００２８】
３つの集光レンズ１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、それぞれ対応するレーザ発振器１２ａ，１２ｂ，１２ｃに対して、各レーザ光束の進行方向に所定の間隔をあけて配置されている。各集光レンズ１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、例えば合成樹脂ないしはガラス等により、透光性を有して形成されており、正の光学パワーを有する。各集光レンズ１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、対応する色のレーザ光束を屈折により集光して、各レーザ光束のビームウエストが、スクリーン部２０近傍、より好ましくはスクリーン部２０上に、位置するように、調整する。
【００２９】
折り返しミラー１４ａは、集光レンズ１３ａに対して、レーザ光束の進行方向に所定の間隔をあけて配置され、集光レンズ１３ａを透過した緑色のレーザ光束を反射する。
【００３０】
２つのダイクロイックミラー１４ｂ，１４ｃは、それぞれ対応する集光レンズ１３ｂ，１３ｃに対して、各レーザ光束の進行方向に所定の間隔をあけて配置されている。各ダイクロイックミラー１４ｂ，１４ｃは、対応する集光レンズ１３ｂ，１３ｃを透過した各レーザ光束のうち、特定波長のレーザ光束を反射し、その他のレーザ光束を透過させる。具体的には、集光レンズ１３ｂに対応するダイクロイックミラー１４ｂは、青色のレーザ光束を反射し、緑色のレーザ光束を透過させる。集光レンズ１３ｃに対応するダイクロイックミラー１４ｃは、赤色のレーザ光束を反射し、緑色及び青色のレーザ光束を透過させる。
【００３１】
ここで、折り返しミラー１４ａによる反射後の緑色のレーザ光束の進行方向には、ダイクロイックミラー１４ｂが所定の間隔をあけて配置されている。また、ダイクロイックミラー１４ｂによる反射後の青色のレーザ光束の進行方向には、ダイクロイックミラー１４ｃが所定の間隔をあけて配置されている。これら配置形態により、折り返しミラー１４ａによる反射後の緑色のレーザ光束が、ダイクロイックミラー１４ｂを透過し、ダイクロイックミラー１４ｂによる反射後の青色のレーザ光束と重ね合される。また、緑色のレーザ光束と青色のレーザ光束とが、ダイクロイックミラー１４ｃを透過し、ダイクロイックミラー１４ｃによる反射後の赤色のレーザ光束と重ね合される。
【００３２】
また、各レーザ発振器１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、コントローラ１７と電気的に接続されている。各レーザ発振器１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、コントローラ１７からの電気信号に従って、レーザ光束を発振する。そして、各レーザ発振器１２ａ，１２ｂ，１２ｃから発振される３色のレーザ光束を加色混合することで、種々の色の再現が可能となる。こうしてレーザ投射部１１は、互いに波長が異なるレーザ光束を、重ね合わせた状態で、走査部１５へ向けて発する。
【００３３】
走査部１５は、走査ミラー１６を有している。走査ミラー１６は、電気微小機械システム（Micro Electro Mechanical Systems；ＭＥＭＳ）を用い、レーザ光束を時間的に走査可能に構成されたＭＥＭＳミラーである。走査ミラー１６において、ダイクロイックミラー１４ｃと所定の間隔を空けて対向する面には、アルミニウムの金属蒸着等により、反射面１６ａが形成されている。反射面１６ａは、当該反射面１６ａに沿って、互いに実質直交する２つの回転軸Ａｘ，Ａｙまわりに回動可能となっている。
【００３４】
このような走査ミラー１６は、コントローラ１７と電気的に接続されており、その走査信号によって回動することで、反射面１６ａの向きを変えることができる。こうして走査部１５は、走査ミラー１６がコントローラ１７により制御されることで、レーザ投射部１１と連動して、例えばレーザ光束の反射面１６ａへの入射箇所である偏向点ＴＰを起点として、時間的にレーザ光束の投射方向を偏向することが可能となっている。偏向点ＴＰでの偏向によって走査部１５に走査されたレーザ光束は、スクリーン部２０に入射するようになっている。
【００３５】
スクリーン部２０は、各レーザ光束が入射することで画像が形成されると共に、当該レーザ光束を反射することにより、当該レーザ光束を画像の表示光として、光路上の投影部３ａ側へ導光する反射型のスクリーン部材２０ａである。
【００３６】
スクリーン部２０は、例えば矩形状の外輪郭を有する板状に形成されていることで、径方向に沿って延設されている。ここでいう径方向とは、光学系において、光軸方向ＯＡＤとは交差する方向（すなわち光軸方向ＯＡＤと直交する方向に限定されない）を意味し、光軸方向ＯＡＤに対して交差する仮想面上の任意の方向を意味するように、広義に解釈される。本実施形態における光軸方向ＯＡＤは、レーザ光束の投射方向の平均値が示す方向、換言すると画像及び虚像ＶＲＩの中心位置を通る光線の進行方向によって定義され得る。
【００３７】
スクリーン部２０において径方向に拡がる投射領域ＰＡＲには、走査部１５に走査されたレーザ光束の入射により、画像が描画される。具体的に、走査部１５は、コントローラ１７による制御により、複数の走査線ＳＬに沿って順次走査される。その結果、投射領域ＰＡＲにおいてレーザ光束が入射する位置が移動されつつ、レーザ光束が断続的にパルス照射されることで、画像が描画されることとなる。投射領域ＰＡＲにおいて描画される画像は、例えば走査線ＳＬに沿ったｘｓ方向に７２０画素かつ走査線ＳＬとは実質垂直なｙｓ方向に２４０画素を有する画像として、毎秒６０フレーム描画される。このｘｓ方向は、虚像ＶＲＩにおける左右方向に対応し、ｙｓ方向は、虚像ＶＲＩにおける上下方向に対応する。
【００３８】
また、ｘｓ方向及びｙｓ方向を含む面は、光軸方向ＯＡＤに対して交差しているので、このｘｓ方向及びｙｓ方向、並びにｘｓ方向及びｙｓ方向を含む面上の任意の方向は、上述の径方向に該当する。
【００３９】
ここで、スクリーン部２０に入射するレーザ光束は、後に詳述するスクリーン部２０の導光特性分布によって、反射されると共に拡がり角を拡大させつつ、光路上の投影部３ａ側、より詳細には拡大導光部３０へ向けて、導光される。
【００４０】
拡大導光部３０は、図１に示すように、スクリーン部２０からの表示光をウインドシールド３の投影部３ａへと導光する。拡大導光部３０は、拡大ミラー３１を有している。拡大ミラー３１は、例えば合成樹脂ないしはガラス等からなる基材の表面へのアルミニウムの金属蒸着等により、反射面３１ａを形成している。反射面３１ａは、中心が凹むことで、凹状に湾曲する凹面状に形成されている。そして、拡大ミラー３１は、スクリーン部２０からの表示光を投影部３ａへと反射することで、虚像ＶＲＩを投射領域ＰＡＲでの画像のサイズに対して拡大する機能を有する。
【００４１】
また、拡大ミラー３１は、左右方向に延びる回転軸まわりに回動可能となっており、虚像ＶＲＩの上下方向の位置を調整することができるようになっている。
【００４２】
こうして拡大ミラー３１の反射面３１ａに反射された表示光は、ハウジング９の開口部に配置された透光性の防塵シート９ａを通過することでＨＵＤ装置１００の外部へ射出され、投影部３ａに入射する。投影部３ａに反射された表示光が乗員のアイポイントＥＰに到達すると、当該乗員は虚像ＶＲＩを視認可能となるのである。
【００４３】
以下では、本実施形態のスクリーン部２０について詳細に説明する。スクリーン部２０は、図３に示すように、複数の波長選択ユニット２１ｒ，２１ｇ，２１ｂが互いに厚み方向に積層された状態で形成されている。特に本実施形態では、複数の波長選択ユニット２１ｒ，２１ｇ，２１ｂは、各レーザ光束の波長に個別に対応して、レーザ発振器１２ａ，１２ｂ，１２ｃの設置個数と同数である３つ設けられている。本実施形態のスクリーン部２０における厚み方向は、径方向がなす仮想面に実質直交するように、定義される。
【００４４】
各波長選択ユニット２１ｒ，２１ｇ，２１ｂは、それぞれ体積ホログラムとなっている。各波長選択ユニット２１ｒ，２１ｇ，２１ｂは、それぞれのホログラム層２２ｒ，２２ｇ，２２ｂを、例えば合成樹脂ないしはガラス等からなり、透光性を有する一対の透光基板層２３によって挟むことにより、薄板状に形成されている。各ホログラム層２２ｒ，２２ｇ，２２ｂは、ホログラム材料９０に物体光の振幅及び位相の情報が参照光との干渉縞として記録された状態で形成されている（図１４も参照）。ホログラム材料９０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。
【００４５】
各波長選択ユニット２１ｒ，２１ｇ，２１ｂのホログラム層２２ｒ，２２ｇ，２２ｂは、各レーザ光束の波長のうち個別に対応している特定の波長に対して、他の波長よりも実質的な相互作用が大きな波長選択性を有することにより、波長選択部として機能している。すなわち、各ホログラム層２２ｒ，２２ｇ，２２ｂは、実質的な相互作用が大きな特定の波長を互いに異ならせている。特定の波長を赤色波長としたホログラム層２２ｒは、赤色波長選択部として機能し、特定の波長を緑色波長としたホログラム層２２ｇは、緑色波長選択部として機能し、特定の波長を青色波長としたホログラム層２２ｂは、青色波長選択部として機能している。
【００４６】
具体的に、各ホログラム層２２ｒ，２２ｇ，２２ｂは、対応している特定の波長のレーザ光束の拡がり角を拡大させるために、特定の波長に対して高い回折効率を有しており、径方向に拡がる導光特性分布を有している。特に体積ホログラムを用いている本実施形態の導光特性分布とは、ホログラム層２２ｒ，２２ｇ，２２ｂが特定の波長のレーザ光束に対し、実質的な相互作用として、干渉による回折作用を及ぼすための、当該特定の波長に対する各ホログラム層２２ｒ，２２ｇ，２２ｂの厚み方向、及び径方向の屈折率分布を意味する。
【００４７】
すなわち、各ホログラム層２２ｒ，２２ｇ，２２ｂは、反射型の体積ホログラムとして構成されており、ブラッグ反射に起因する回折効率の高い波長依存性を有している。例えば、各ホログラム層２２ｒ，２２ｇ，２２ｂの回折効率は、対応する特定の波長に対して８０％以上となり、当該特定の波長の近傍波長（例えば特定の波長±５ｎｍ）に対して２０％以上となり、他の波長にて２０％より小さい又は略０％となっている（図４のホログラム層２２ｇの例を参照）。
【００４８】
各ホログラム層２２ｒ，２２ｇ，２２ｂは、同一のマスターマイクロミラーアレイ９１からの物体光が記録されていることにより、径方向に周期性を有する周期性構造を、周期を互いに合わせた状態で、屈折率分布によって有している。より詳細に、各ホログラム層２２ｒ，２２ｇ，２２ｂの周期及び周期性は、互いに合わせられており、実質同一に設定されている。
【００４９】
この周期性構造の周期性は、マスター光学素子としてのマスターマイクロミラーアレイ９１の周期性が実質的に転写されたものとなる。したがって、マスターマイクロミラーアレイ９１が矩形状の曲面ミラー素子を互いに実質直交する２軸に沿って配列した構造であれば、各ホログラム層２２ｒ，２２ｇ，２２ｂの周期性構造は、矩形格子状に形成される。マスターマイクロミラーアレイ９１が六角形状の曲面ミラー素子を敷き詰めた構造であれば、各ホログラム層２２ｒ，２２ｇ，２２ｂの周期性構造は、六方格子状に形成される。
【００５０】
この周期性構造における１周期は、各レーザ光束のビームウエストにおけるスポット直径程度に設定されることが好ましく、例えば５０〜２００μｍの範囲、好ましくは１００μｍに設定される。
【００５１】
このような周期性構造における１周期を定義付けるセル２４（図５〜１１も参照）の外輪郭形状は、視認領域ＥＢに対して絞りの如く機能する。したがって、周期性構造が矩形格子状である場合、矩形状のセル２４によってレーザ光束の拡がり角が拡大されて構成される視認領域ＥＢの形状は、矩形状となり、周期性構造が六方格子状である場合、六角形状のセル２４によってレーザ光束の拡がり角が拡大されて構成される視認領域ＥＢの形状は、六角形状となる。
【００５２】
各セル２４における特定の波長に対する屈折率分布は、それぞれのセル２４の中心位置Ｃｒ，Ｃｂ，Ｃｂから放射状に遠ざかるに従って、屈折率の変調間隔が漸次増大又は漸次減少するように、形成されている。
【００５３】
複数のホログラム層２２ｒ，２２ｇ，２２ｂには、導光特性分布において極値をとる極値位置（例えばセル２４の中心位置Ｃｒ，Ｃｇ，Ｃｂ）を互いに径方向にずらして配置されたホログラム層の組み合わせが存在する。より詳細には、複数のホログラム層２２ｒ，２２ｇ，２２ｂには、周期性構造における位相を互いにずらして配置されているホログラム層の組み合わせが存在する。特に本実施形態では、ホログラム層２２ｒ，２２ｇ，２２ｂの全ての組み合わせにおいて、周期性構造における位相は、互いにずれて配置されている。つまり、赤色波長に対応するホログラム層２２ｒと緑色波長に対応するホログラム層２２ｇとの組み合わせにおいても、周期性構造における位相は、互いにずれている。
【００５４】
この結果、画像が虚像ＶＲＩして結像して表示される発光表示位置は、複数のレーザ光束の波長間において周期性構造の１周期分よりも小さな範囲で、位相のずれに応じて互いに径方向にずれたものとなる。図１２に参考として示すように、虚像ＶＲＩの発光表示位置としての発光点Ｂｒ，Ｂｇ，Ｂｂがレーザ光束の波長毎にずれるため、発光点Ｂｒ，Ｂｇ，Ｂｂ間の隙間の発生が抑制される。
【００５５】
以下、第１実施形態のバリエーションとして認められる周期性構造及び位相のずれについての詳細を、各実施例１〜７に例示する。なお、各実施例では、各レーザ光のうち、比視感度が最も高い緑色波長を特定の波長とするホログラム層２２ｇを、基準の波長選択部とし、ホログラム層２２ｒ，２２ｂを他の波長選択部として説明する。
【００５６】
＜実施例１＞
図５に示す実施例１の周期性構造は、矩形格子状に形成されている。図５には、基準の波長選択部としてのホログラム層２２ｇの周期性構造におけるセル２４が、破線で示されている。ホログラム層２２ｇの各セル２４の中心位置Ｃｇが円形のマーカによって示されている。ホログラム層２２ｇの任意のセル２４の中心位置Ｃｇから、ｘｓ方向に隣接するセル２４の中心位置Ｃｇへ向かうベクトルをＰｘ＝（ｘ，０）と定義する。ホログラム層２２ｇの任意のセル２４の中心位置Ｃｇから、ｙｓ方向に隣接するセル２４の中心位置Ｃｇへ向かうベクトルをＰｙ＝（０，ｙ）と定義する。これらベクトルＰｘ，Ｐｙは、径方向がなす実空間のこの周期性構造における基本並進ベクトルと呼んで差支えない。
【００５７】
図５には、ホログラム層２２ｒ，２２ｂの周期性構造におけるセル２４の図示は、省略されている。その一方で、ホログラム層２２ｒの各セル２４の中心位置Ｃｒが四角形のマーカによって示され、ホログラム層２２ｂの各セルの中心位置Ｃｂが三角形のマーカによって示される。誰でも、この中心位置Ｃｒ，Ｃｂのマーカ図示から各セル２４の配置を量り知ることができる。
【００５８】
実施例１にて、ホログラム層２２ｇに対するホログラム層２２ｒの周期性構造の位相差を示すベクトルの成分は、（−ｘ／３，＋ｙ／３）となる。ホログラム層２２ｇに対するホログラム層２２ｂの周期性構造の位相差を示すベクトルの成分は、（＋ｘ／３，＋ｙ／３）となる。したがって、各ホログラム層２２ｒ，２２ｇ，２２ｂは、ｘｓ方向及びｙｓ方向にそれぞれ１／３周期ずれていることで、ｘｓ方向及びｙｓ方向に対して斜め４５度方向にずれている。基準のホログラム層２２ｇの周期性構造に対して、各ホログラム層２２ｒ，２２ｂの周期性構造の位相のずれが基本並進ベクトルの各方向において１／２周期よりも小さなずれとなっている。
【００５９】
＜実施例２＞
図６に示す実施例２の周期性構造も、実施例１と同様に矩形格子状に形成されている。このため、ベクトルＰｘ，Ｐｙも実施例１と同様に定義される。
【００６０】
実施例２にて、ホログラム層２２ｇに対するホログラム層２２ｒの周期性構造の位相差を示すベクトルの成分は、（−ｘ／３，０）となる。ホログラム層２２ｇに対するホログラム層２２ｂの周期性構造の位相差を示すベクトルの成分は、（＋ｘ／３，０）となる。したがって、各ホログラム層２２ｒ，２２ｇ，２２ｂは、ｘｓ方向だけに１／３周期ずれている。基準のホログラム層２２ｇの周期性構造に対して、各ホログラム層２２ｒ，２２ｂの周期性構造の位相のずれが基本並進ベクトルの各方向において１／２周期よりも小さなずれとなっている。
【００６１】
＜実施例３＞
図７に示す実施例３の周期性構造も、実施例１と同様に矩形格子状に形成されている。このため、ベクトルＰｘ，Ｐｙも実施例１と同様に定義される。
【００６２】
実施例３にて、ホログラム層２２ｇに対するホログラム層２２ｒの周期性構造の位相差を示すベクトルの成分は、（０，＋ｙ／３）となる。ホログラム層２２ｇに対するホログラム層２２ｂの周期性構造の位相差を示すベクトルの成分は、（０，−ｙ／３）となる。したがって、各ホログラム層２２ｒ，２２ｇ，２２ｂは、ｙｓ方向だけに１／３周期ずれている。基準のホログラム層２２ｇの周期性構造に対して、各ホログラム層２２ｒ，２２ｂの周期性構造の位相のずれが基本並進ベクトルの各方向において１／２周期よりも小さなずれとなっている。
【００６３】
＜実施例４＞
図８に示す実施例４の周期性構造も、実施例１と同様に矩形格子状に形成されている。このため、ベクトルＰｘ，Ｐｙも実施例１と同様に定義される。
【００６４】
実施例４にて、ホログラム層２２ｇに対するホログラム層２２ｒの周期性構造の位相差を示すベクトルの成分は、（０，＋ｙ／２）となる。ホログラム層２２ｇに対するホログラム層２２ｂの周期性構造の位相差を示すベクトルの成分は、（＋ｘ／２，−ｙ／４）となる。したがって、ホログラム層２２ｒとホログラム層２２ｇとは、ｙｓ方向に１／２周期ずれている。これと共に、ホログラム層２２ｇとホログラム層２２ｂとは、ｘｓ方向に対して３０度の角度をなす斜め方向にずれている。
【００６５】
実施例４では、基準のホログラム層２２ｇの周期性構造に対して、基本並進ベクトルのいずれかの方向において１／２周期以上の位相のずれが生じるホログラム層２２ｒ，２２ｂが、存在している。
【００６６】
＜実施例５＞
図９に示す実施例５の周期性構造も、実施例１と同様に矩形格子状に形成されている。このため、ベクトルＰｘ，Ｐｙも実施例１と同様に定義される。
【００６７】
実施例５にて、ホログラム層２２ｇに対するホログラム層２２ｒの周期性構造の位相差を示すベクトルの成分は、（＋ｘ／２，０）となる。ホログラム層２２ｇに対するホログラム層２２ｂの周期性構造の位相差を示すベクトルの成分は、（＋ｘ／４，＋ｙ／２）となる。したがって、ホログラム層２２ｒとホログラム層２２ｇとは、ｘｓ方向に１／２周期ずれている。これと共に、ホログラム層２２ｇとホログラム層２２ｂとは、ｙｓ方向に対して３０度の角度をなす斜め方向にずれている。
【００６８】
実施例５では、基準のホログラム層２２ｇの周期性構造に対して、基本並進ベクトルのいずれかの方向において１／２周期以上の位相のずれが生じるホログラム層２２ｒ，２２ｂが、存在している。
【００６９】
＜実施例６＞
図１０に示す実施例６の周期性構造も、実施例１と同様に矩形格子状に形成されている。図１０では、各ホログラム層２２ｒ，２２ｇ，２２ｂの周期性構造は、径方向に正三角形を描くように、位相をずらして配置されている。
【００７０】
＜実施例７＞
図１１に示す実施例７の周期性構造は、六方格子状に形成されている。この構造において、ホログラム層２２ｇの任意のセル２４の中心位置Ｃｇから、ｘｓ方向に隣接する各セル２４の中心位置Ｃｇへ向かう２つの基本並進ベクトルＰａ，Ｐｂが互いに６０度の角度をなすように定義できる。
【００７１】
このとき、ホログラム層２２ｇに対するホログラム層２２ｒの周期性構造の位相差を示すベクトルは、＋１／３（Ｐａ−Ｐｂ）と表記できる。ホログラム層２２ｇに対するホログラム層２２ｂの周期性構造の位相差を示すベクトルは、−１／３（Ｐａ−Ｐｂ）と表記できる。このように位相のずれを設定すると、３つのホログラム層２２ｒ，２２ｇ，２２ｂを実質均一にばらつかせることができる。
【００７２】
なお、図５〜１１に示されるセル２４、中心位置Ｃｒ，Ｃｇ，Ｃｂは、その一部にのみ符号が付されている。
【００７３】
以下、図１３のフローチャートを用いて、第１実施形態のスクリーン部材２０ａの製造方法を説明する。
【００７４】
まず、材料用意工程Ｓ１１では、互いに離散した複数の波長のうち、特定の波長の光に対して露光感度を有し、かつ、特定の波長が互いに異なる薄板状の複数のホログラム材料９０を用意する。特に本実施形態では、各レーザ光束の波長に対応した３つのホログラム材料９０を用意する。各ホログラム材料９０は、透光基板層２３に挟まれた単一の波長選択ユニットに対応した形態で用意される。
【００７５】
次に、露光工程Ｓ１２では、各ホログラム材料９０に個別に対応する特定の波長の光によって、各ホログラム材料９０を順次入れ替えて同じ位置にて露光する。具体的に、図１４に示すように、実際の設置角度でマスターマイクロミラーアレイ９１を設置し、実際の走査ミラー１６の偏向点ＴＰに対応する位置から、レーザ光束を照射できるように、レーザ光源９２を設置する。そして、３つのホログラム材料９０のうち１つを、マスターマイクロミラーアレイ９１の近傍に配置する。そして、例えば赤色波長のレーザ光束をレーザ光源９２から照射する。
【００７６】
このようにすると、レーザ光束からホログラム材料９０を透過する光を参照光とすることができる。さらに、マスターマイクロミラーアレイ９１により反射されて参照光とは反対側からホログラム材料９０を透過する光を物体光とすることができる。そして、上述のように、ホログラム材料９０に物体光の振幅及び位相の情報が参照光との干渉縞として記録することができる。これにより１つ目のホログラム材料９０の露光が完了する。
【００７７】
露光が完了した１つ目のホログラム材料９０を取り除き、２つ目のホログラム材料９０を同様の位置に配置して、緑色波長のレーザ光束を照射して、２つ目のホログラム材料９０の露光が完了する。さらに、３つ目のホログラム材料９０についても同様の露光を実施する。
【００７８】
次に、ずらし積層工程Ｓ１３では、露光した位置を基準として、各ホログラム材料９０を互いに径方向にずらして積層する。実際には、各波長選択ユニット２１ｒ，２１ｇ，２１ｂを、各実施例１〜７において選択的に実施されるような所望の位相のずれに対応したずらし方向及びずらし量を以って積層する。周期性構造間の位相がずれていればよいので、ずらし量は、周期性構造の１周期よりも小さな量でなくてもよく、位相差にｎ周期分を加算した値であってもよい。ここで、ｎは自然数である。以上により、スクリーン部材２０ａが完成する。
【００７９】
（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。
【００８０】
第１実施形態のＨＵＤ装置１００によると、相互作用が大きな特定の波長が互いに異なる波長選択部の組み合わせにおいて、当該波長選択部の導光特性分布の極値位置は、径方向にずれて配置されている。したがって、複数の波長を含む光源光が入射したスクリーン部２０において、この組み合わせにおける異なる波長同士の光源光の拡がり特性が、互いに径方向にずれたものとなる。このため、視認領域ＥＢのうち一部箇所に目が位置する観察者が虚像ＶＲＩを視認した場合、発光位置を、異なる波長同士で完全に重ならずに、径方向にずれたように視認させることができる。故に、発光位置が複数の波長間で分散し、発光していないように見えてしまう部分が意図から外れて生じてしまうことを抑制することができる。以上により、当該虚像ＶＲＩの視認性が良好なＨＵＤ装置１００を提供することができる。
【００８１】
また、第１実施形態のＨＵＤ装置１００によると、相互作用が大きな特定の波長が互いに異なる波長選択部の組み合わせにおいて、当該波長選択部の周期性構造における位相は、ずれて配置されている。したがって、複数の波長を含む光源光が入射したスクリーン部２０において、この組み合わせにおける異なる波長同士の光源光の拡がり特性が、互いに径方向にずれたものとなる。このため、視認領域ＥＢのうち一部箇所に目が位置する観察者が虚像ＶＲＩを視認した場合、周期的に並び得る発光位置が、上記組み合わせの異なる波長の光源光間において、径方向に若干ずれて視認される。故に、発光位置が複数の波長間で分散し、発光していないように見える隙間部分の存在が抑制される。以上により、虚像ＶＲＩの粒状感を低減することができ、当該虚像ＶＲＩの視認性が良好なＨＵＤ装置１００を提供することができる。
【００８２】
また、第１実施形態によると、赤色波長選択部と緑色波長選択部との組み合わせにおいて、当該波長選択部の周期性構造における位相は、ずれて配置されている。比視感度が比較的高い赤色波長と緑色波長との間で、発光位置を径方向にずらして虚像表示することができるので、発光していないように見える部分を効果的に抑制することができ、虚像ＶＲＩの粒状感の低減効果を高めることができる。
【００８３】
また、第１実施形態によると、基準の波長選択部の周期性構造に対して、全ての他の波長選択部の位相のずれは、各基本並進ベクトルに沿った各方向において、１／２周期よりも小さく設定されていることが開示されている。このような設定により、１つのセル２４の内部で発光位置がずれているように虚像表示されるので、画像の画素間を発光位置が跨いで表示される事態を抑制することができ、色滲みを感じさせにくくすることがきる。故に、虚像ＶＲＩの視認性を高めることができる。
【００８４】
また、第１実施形態によると、基準の波長選択部の周期性構造に対して、各基本並進ベクトルに沿ったいずれかの方向において、位相のずれを１／２周期以上に設定されていることが開示されている。このような設定により、発光位置が１つのセル２４からはみ出すようにずれて虚像表示されるので、セル２４間での隙間部分の発生を抑制することができる。したがって、発光位置がより均一的に分散されたようになり、虚像ＶＲＩの粒状感の低減効果を高めることができる。
【００８５】
また、第１実施形態によると、波長選択部の周期性構造を矩形格子状にすることにより、視認領域ＥＢを矩形状に構成できるので、観察者の両目を視認領域ＥＢ内に容易に納めることができ、虚像ＶＲＩの視認性を高めることができる。
【００８６】
また、第１実施形態によると、波長選択部の周期性構造を六方格子状にすることにより、複数の波長に光の三原色を採用した場合に、３つの波長選択部の周期性構造において、発光位置を均一に分散するための位相のずれの実現が容易となるため、虚像ＶＲＩの粒状感を一層低減することができる。
【００８７】
また、第１実施形態によると、各波長選択部は、厚み方向、及び径方向の屈折率分布をもつ体積ホログラムとなっている。体積ホログラムを採用することで、厚み方向にも屈折率分布を与えることができ、特定の波長に対してピーキーな回折効率の波長選択性を、容易に実現することができる。
【００８８】
また、第１実施形態のスクリーン部材２０ａによると、相互作用が大きな特定の波長が互いに異なる波長選択部の組み合わせにおいて、当該波長選択部の周期性構造における位相は、ずれて配置されている。したがって、複数の波長を含む光源光が入射したスクリーン部材２０ａにおいて、この組み合わせにおける異なる波長同士の光源光の拡がり特性が、互いに径方向にずれたものとなる。このため、スクリーン部材２０ａを用いて表示された画像を観察者が視認した場合、周期的に並び得る発光位置が、上記組み合わせの異なる波長の光源光間において、径方向に若干ずれて視認され得る。故に、発光位置が複数の波長間で分散し、発光していないように見える隙間部分の存在が抑制される。以上により、画像表示における粒状感を低減することができ、視認性良好に画像を表示可能なスクリーン部材２０ａを提供することができる。
【００８９】
また、第１実施形態のスクリーン部材２０ａの製造方法によると、各波長に対応する複数のホログラム材料９０を、それぞれ露光した後、互いに径方向にずらして積層する。このようなずらし積層によって、ホログラム材料９０に記録された干渉縞による各波長の導光特性分布では、各波長間において、その極値位置を径方向にずらすことが可能となる。この結果、スクリーン部材２０ａを用いて表示された画像を観察者が視認した場合に、発光位置を、異なる波長同士で完全に重ならずに、径方向にずれたように視認させることができる。故に、発光位置が複数の波長間で分散し、発光していないように見えてしまう部分が意図から外れて生じてしまうことを抑制することができる。故に、視認性良好に画像を表示可能なスクリーン部材２０ａを、製造することができる。
【００９０】
（第２実施形態）
図１５，１６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。
【００９１】
第２実施形態のスクリーン部２２０は、第１実施形態と同様に、反射型のスクリーン部材２２０ａである。ただし図１５に示すように、第２実施形態のスクリーン部２２０は、複数の波長選択ユニット２１ｒ，２１ｇ，２１ｂが積層されたものではなく、１層のホログラム層２２２を、透光性を有する一対の透光基板層２３によって挟むことにより、薄板状に形成されている。
【００９２】
ホログラム層２２２は、各レーザ光束の波長による多重露光にて、ホログラム材料９０に物体光の振幅及び位相の情報が参照光との干渉縞として記録された状態で形成されている。したがって、ホログラム層２２２は、全てのレーザ光束の波長に対応していることで、赤色波長選択部として機能し、緑色波長選択部として機能し、さらに青色波長選択部としても機能する。すなわち、各波長選択部の機能が、１層のホログラム層２２２に共有されている。
【００９３】
以下、図１６のフローチャートを用いて、第２実施形態のスクリーン部材２２０ａの製造方法を説明する。
【００９４】
まず、材料用意工程Ｓ２１では、互いに離散した複数の波長の光に対して露光感度を有する薄板状のホログラム材料９０を用意する。特に本実施形態では、各レーザ光束の波長に対応した１つのホログラム材料９０を用意する。ホログラム材料９０は、透光基板層２３に挟まれた形態で用意される。
【００９５】
次に、前段露光工程Ｓ２２では、複数の波長のうち１つの波長の光によって、ホログラム材料９０を露光する。具体的に、第１実施形態の露光工程Ｓ１２と同様に、実際の設置角度でマスターマイクロミラーアレイ９１を設置し、実際の走査ミラー１６の偏向点ＴＰに対応する位置から、レーザ光束を照射できるように、レーザ光源９２を設置する。そして、ホログラム材料９０を、マスターマイクロミラーアレイ９１の近傍に配置する。そして、例えば赤色波長のレーザ光束をレーザ光源９２から照射する。
【００９６】
そして、赤色波長について、ホログラム材料９０に物体光の振幅及び位相の情報が参照光との干渉縞として記録することができる。これにより１つ目の波長によるホログラム材料９０の露光が完了する。
【００９７】
次に、第１ずらし工程Ｓ２３では、ホログラム材料９０を径方向にずらす。実際には、ホログラム材料９０を、第１実施形態の各実施例１〜７において選択的に実施されるような所望の位相のずれに対応したずらし方向及びずらし量を以って移動させる。ずらし量は、周期性構造の１周期よりも小さな量でなくてもよく、位相差にｎ周期分を加算した値であってもよい。ここで、ｎは自然数である。
【００９８】
次に、第１後段露光工程Ｓ２４では、複数の波長のうち既に露光を実施した波長とは別の１つの波長の光によって、ホログラム材料９０を露光する。例えば緑色波長のレーザ光束をレーザ光源９２から照射する。これにより２つ目の波長によるホログラム材料９０の露光が完了する。
【００９９】
次に、第２ずらし工程Ｓ２５では、第１ずらし工程Ｓ２３と同様に、ホログラム材料９０を径方向にずらす。このとき、ホログラム材料９０の位置を、前段露光工程Ｓ２２での位置に戻すのではなく、別の位置にずらすことが好ましい。
【０１００】
次に、第２後段露光工程Ｓ２６では、第１後段露光工程Ｓ２４と同様に、複数の波長のうち既に露光を実施した波長とは別の１つの波長の光によって、ホログラム材料９０を露光する。例えば青色波長のレーザ光束をレーザ光源９２から照射する。これにより３つ目の波長によるホログラム材料９０の露光が完了する。以上により、多重露光が完了し、スクリーン部材２２０ａが完成する。
【０１０１】
以上説明した第２実施形態によると、ホログラム材料９０を径方向にずらして、各波長の露光が行なわれる。こうした多重露光によって、ホログラム材料９０に記録された干渉縞による各波長の導光特性分布では、各波長間において、その極値位置を径方向にずらすことが可能となる。この結果、スクリーン部材２２０ａを用いて表示された画像を観察者が視認した場合に、発光位置を、異なる波長同士で完全に重ならずに、径方向にずれたように視認させることができる。故に、発光位置が複数の波長間で分散し、発光していないように見えてしまう部分が意図から外れて生じてしまうことを抑制することができる。故に、視認性良好に画像を表示可能なスクリーン部材２２０ａを、製造することができる。
【０１０２】
（第３実施形態）
図１７〜２０に示すように、第３実施形態は第１実施形態又は第２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。
【０１０３】
図１７に示すように、第３実施形態のスクリーン部３２０は、第１実施形態とは異なり、透過型のスクリーン部材３２０ａである。すなわちスクリーン部３２０は、入射するレーザ光束を、透過させると共に拡がり角を拡大させつつ、光路上の投影部側、より詳細には拡大導光部３０へ向けて、導光する。
【０１０４】
以下、図１８のフローチャートを用いて、第１実施形態のスクリーン部材３２０ａの製造方法を説明する。
【０１０５】
まず、マスターホログラム作成工程Ｓ３１では、図１９に示すように、第１実施形態又は第２実施形態のスクリーン部２０，２２０の製造方法を用いて、スクリーン部２０，２２０と同様の構成である反射型のマスターホログラム９３を作成する。ただし、マスターホログラム９３は、第１実施形態又は第２実施形態のスクリーン部２０，２２０の製造方法における「ホログラム材料」に対応するものである。
【０１０６】
次に、透過型ホログラム作成工程Ｓ３２では、反射型のマスターホログラム９３を用いて、透過型ホログラムを作成する。具体的に図２０に示すように、マスターホログラム９３に、当該マスターホログラム９３作成時に照射したレーザ光束の共役波を、レーザ光源９２を用いて照射光として入射させることにより、マスターホログラム９３の実像を再生する。ここで共役波とは、マスターホログラム９３作成時の参照光の逆進行波を意味する。
【０１０７】
そして、マスターホログラム９３の実像の再生位置に、ホログラム材料９０を配置する。すなわち、ホログラム材料９０には、マスターホログラム９３が反射した光（以下、再生光）が入射する。これと共に、レーザ光源９２からの照射光の一部を、参照光用ミラー９４を用いて再生光の入射と同じ側からマスターホログラム９３に入射させる。
【０１０８】
この結果、再生光を物体光とし、参照光用ミラー９４で反射した照射光を参照光とすることができる。ホログラム材料９０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することができる。これによりホログラム材料９０の露光が完了し、透過型のスクリーン部材３２０ａが完成する。
【０１０９】
（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。
【０１１０】
具体的に変形例１としては、走査部１５とスクリーン部２０との間に、レンズ等の光学素子を追加してもよい。
【０１１１】
第１実施形態に関する変形例２として、各波長選択ユニット２１ｒ，２１ｇ，２１ｂは、一体的なスクリーン部材２０ａを形成していなくてもよく、互いに離間して配置されていてもよい。
【０１１２】
第１実施形態に関する変形例３としては、波長選択ユニット２１ｇと波長選択ユニット２１ｂは、第２実施形態のように、共通の波長選択ユニットに纏められていてもよい。すなわち、緑色波長選択部の機能と青色波長選択部の機能が、１層のホログラム層に共有されていてもよい。
【０１１３】
変形例４としては、矩形格子状又は六方格子状の周期性構造において、例えばｙｓ方向の寸法がｘｓ方向の寸法よりも長くなるように、偏平したセル２４が形成されていてもよい。
【０１１４】
変形例５としては、周期性構造の周期は、少し変調していてもよい。
【０１１５】
変形例６としては、ホログラム層２２ｒ，２２ｇ，２２ｂ，２２２は、ランダムに曲面ミラー素子が配置された光学素子を物体光とした干渉縞が記録されることにより、非周期性構造を有していてもよい。
【０１１６】
変形例７としては、波長選択部として、体積ホログラムに代えて、径方向にのみ屈折率分布をもつホログラムが採用されてもよく、ホログラム以外の例として回折格子が採用されてもよい。
【０１１７】
変形例８としては、波長選択部の全ての組み合わせにおいて、周期性構造における位相は、互いにずれて配置されていなくてもよい。すなわち、周期性構造における位相が互いに一致する波長選択部の組み合わせが一部に存在していてもよい。
【０１１８】
変形例９として、光源部１０が発する光源光において、互いに離散した複数の波長は、２つの波長でもよく、４つ以上の波長であってもよい。
【０１１９】
第３実施形態に関する変形例１０としては、マスターホログラム作成工程Ｓ３１においてマスターホログラム９３をずらさずに、透過型ホログラム作成工程Ｓ３２においてホログラム材料９０をずらしてもよい。
【０１２０】
変形例１１としては、虚像表示装置は、航空機、船舶、あるいは移動しない筐体（例えばゲーム筐体）等の各種の乗り物に適用することができる。
【符号の説明】
【０１２１】
１００  ＨＵＤ装置（虚像表示装置）、３ａ  投影部、１０  光源部、２０，２２０，３２０  スクリーン部、２０ａ，２２０ａ，３２０ａ  スクリーン部材、２２ｒ，２２ｇ，２２ｂ，２２２  ホログラム層（波長選択部）、９０  ホログラム材料、Ｓ１１  材料用意工程、Ｓ１２  露光工程、Ｓ１３  ずらし積層工程、Ｓ２１  材料用意工程、Ｓ２２  前段露光工程、Ｓ２３  第１ずらし工程（ずらし工程）、Ｓ２４  第１後段露光工程（後段露光工程）、Ｓ２５  第２ずらし工程（ずらし工程）、Ｓ２６  第２後段露光工程（後段露光工程）、Ｃｒ，Ｃｇ，Ｃｂ  中心位置（極値位置）
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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