本发明专利技术的目的在于提供一种防止产生因外光引起的杂散光而提高利用者的视觉辨认性、并且可以使光学系统小型化的图像显示装置。本发明专利技术的图像显示装置具备：发出光的光源(1)；接收来自光源的光并生成显示光的显示元件(3)；在内部传播显示光的导光板(5)；将来自显示元件的显示光射入导光板内的射入元件(4)；设置于导光板，用于将显示光向导光板的外部射出的射出用动态衍射元件(6)，其中，射出用动态衍射元件(6)包含通过施加电压使衍射光的衍射功能被无效化或有效化的多个分割动态衍射元件，图像显示装置还包括以一次仅使多个分割动态衍射元件中的一个分割动态衍射元件的衍射功能有效化的方式控制射出用动态衍射元件的控制部。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】图像显示装置
本专利技术涉及一种通过组合导光板和衍射元件，尽管小型却能进行大画面显示的图像显示装置。
技术介绍
驾驶汽车等车辆的驾驶员，在驾驶过程中，需要安全且迅速地进行车外状况的掌握、从车辆的显示设备读取信息及驾驶操作等。为此，希望在掌握驾驶中的车外状况所必要的范围内能读取车辆的显示设备的信息。因此，期待实现例如，通过对车辆的挡风玻璃等透明板的一部分照射光等来显示文字或图像的图像显示装置。作为这样的透过型的图像显示装置，可举出在汽车的挡风玻璃上显示驾驶信息的平视显示器(HeadUpDisplay，以下称为“HUD”)、在眼镜的镜片部分显示信息的头戴式显示器(HeadMountedDisplay，以下称为“HMD”)等。由于如果使用这样的透过型的图像显示装置，驾驶员可以一边视觉识别外界一边同时观看与驾驶有关的信息(例如地图或速度计)，因此期待驾驶员能够更安全地进行驾驶。作为上述以往的HUD，有在挡风玻璃投影虚拟图像的图像显示装置(例如，专利文献1)。图25示出了在挡风玻璃投影图像的以往的HUD的例子。在图25的例子中，汽车的仪表板内部收纳有HUD框体100。HUD框体100内配置有光源101、入射光学系统102、显示元件103及反射镜104。光源101为激光或LED(LightEmittingDiode)等的光源，通过入射光学系统102对显示元件103进行照明。显示元件103为液晶面板或DMD(DigitalMirrorDevice)等的二维显示元件，接收来自光源101的光形成显示光，向反射镜104射出。来自显示元件103的显示光通过反射镜104被偏向，经由HUD框体100具备的开口部105射向挡风玻璃106。在一般的HUD中，为了放大供驾驶员视觉辨认的图像，反射镜104使用凹面镜等具有光学放大作用的元件的情况较多。被挡风玻璃106反射的显示光109射入驾驶员108的眼球。此时，驾驶员108可以视觉辨认在比挡风玻璃106更远的位置的虚拟图像107。在此，将显示光109到达的范围称为视认窗(eyebox)110。当驾驶员108的眼球在视认窗110内时，驾驶员108可以视觉辨认虚拟图像107。通过用这样的结构，驾驶员108即使在驾驶中也不需要大范围移动视线便能视觉辨认驾驶所需的信息。然而，图25所示结构的HUD，由于HUD框体100较大，存在压迫仪表板内部的容积的问题。在HUD框体100较大的情况下，搭载到小型车等会出现困难。此外，当开口部105较大时，也有损仪表板的外观，因此希望框体尺寸尽量小型、开口部较小的HUD。为了应对该问题，提出了将导光板和衍射元件组合的光学系统等(例如，专利文献2、专利文献3)。图26示出将导光板和衍射元件组合的光学系统的HUD的以往的例子。在图26的例子中，HUD框体200容纳于仪表板内部。HUD框体200内容纳有光源201、入射光学系统202、显示元件203、入射用衍射元件204及导光板205的一部分。光源201、入射光学系统202及显示元件203因与图25相同，故省略其说明。来自显示元件203的显示光207射入导光板205所具备的入射用衍射元件204。导光板205通过使显示光207在内部全反射进行导光。此外，为了不妨碍驾驶员210的视野，导光板205由使外界的光透过的材质构成，例如，用玻璃或丙烯树脂等透明材料构成。入射用衍射元件204具有变更入射光的角度的作用，以使射入的显示光207被导光板205全反射。作为入射用衍射元件204可以使用体积全息或凹凸全息(reliefhologram)等衍射元件。显示光207在导光板205内部一边被反复全反射一边射入导光板205所具备的射出用衍射元件206。射出用衍射元件206对以指定的入射角射入的光发挥作用。在图26的例子中，显示光207在虚线211a、211b、211c所示的位置以使射出用衍射元件206衍射光的角度射入。因此，在虚线211a、211b、211c的位置，显示光207被衍射而产生衍射光208。此外，射出用衍射元件206决定衍射光208的前进方向，使其能从导光板205射出。在该例子中，射出用衍射元件206被设计成使衍射光208在导光板205反射的角度成为导光板205的全反射角以下。通过该作用，在导光板205内部全反射的显示光207作为射出光从导光板205射出。另外，在图26中，射出用衍射元件206被设计成衍射射入的光的一部分，让一部分透过。因此，在图26的虚线211a所示的位置，即使显示光207被衍射后，也有一部分的光又在导光板205内被全反射，再次在满足射出用衍射元件206的衍射条件的位置(在图26为虚线211b、211c所示的位置)被衍射。这样，通过调整射出用衍射元件206的衍射效率，使从射出用衍射元件206的多个位置产生衍射光，可以增加驾驶员210能够视觉辨认衍射光208的区域。由此，能获得视认窗212(驾驶员210可以确认显示图像的范围)增加的效果。如上所述，通过使衍射光208射入驾驶员210的眼球，驾驶员210可视觉辨认在比导光板205更远的位置的虚拟图像209。图26所示的例子中，通过使用将导光板205和射出用衍射元件206进行组合的光学系统，能够削减在图25所示的例子中所需要的反射镜等的容积，使HUD框体200的容积减小。此外，仪表板上必要的开口部的尺寸也成为只是导光板205的厚度。因此，没有必要在仪表板设置大的开口，可以提供不损伤车辆的设计的HUD。然而，在上述以往的HUD中，未对没有意识到的光(例如，外光)的衍射的影响进行探讨。以往技术文献专利文献专利文献1：日本专利公开公报特开昭58-181004号专利文献2：日本专利公开公报特开平2-241841号专利文献3：美国专利申请公开公报第2011/0176218号说明书
技术实现思路
本专利技术是为解决上述的问题，其目的在于提供一种能防止产生因外光引起的杂散光而提高利用者的视觉辨认性、并且可以使光学系统小型化的图像显示装置。本专利技术的一个方面所涉及的图像显示装置，具备：发出光的光源；接收来自所述光源的光并生成显示光的显示元件；在内部传播所述显示光的导光板；将来自所述显示元件的所述显示光射入所述导光板内的入射元件；设置于所述导光板，用于将所述显示光向所述导光板的外部射出的射出用动态衍射元件，其中，所述射出用动态衍射元件包含通过施加电压使衍射光的衍射功能被无效化或有效化的多个分割动态衍射元件，所述图像显示装置还包括控制部，该控制部以一次仅使所述多个分割动态衍射元件中的一个分割动态衍射元件的衍射功能有效化的方式控制所述射出用动态衍射元件。根据本专利技术的图像显示装置，能防止产生因外光引起的杂散光而提高利用者的视觉辨认性，并且可以使光学系统小型化。附图说明图1是表示本专利技术第1实施例的HUD的结构的概要图。图2是图1所示的导光板的构成例的示意图。图3是用于说明本专利技术第1实施例中防止杂散光产生的概略图。图4是用于说明本专利技术第1实施例中显示光的衍射的概略图。图5是本专利技术第1实施例中的分割动态衍射元件的长度及导光板的厚度的示意图。图6是本专利技术第2实施例的HUD所使用的导光板及偏振板的构成例的示意图。图7是用于说明在本专利技术第2实施例防止因外光引起的杂散光的产生的概略图。图8是用于说本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种图像显示装置，其特征在于包括：发出光的光源；接收来自所述光源的光并生成显示光的显示元件；在内部传播所述显示光的导光板；将来自所述显示元件的所述显示光射入所述导光板内的射入元件；设置于所述导光板，用于将所述显示光向所述导光板的外部射出的射出用动态衍射元件，其中，所述射出用动态衍射元件包含通过施加电压使衍射光的衍射功能被无效化或有效化的多个分割动态衍射元件，所述图像显示装置还包括控制部，所述控制部以一次仅使所述多个分割动态衍射元件中的一个分割动态衍射元件的衍射功能有效化的方式控制所述射出用动态衍射元件。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.03.28 JP 2013-0700241.一种图像显示装置，其特征在于包括：发出光的光源；接收来自所述光源的光并生成显示光的显示元件；在内部传播所述显示光的导光板；和将来自所述显示元件的所述显示光射入所述导光板内的射入元件；设置于所述导光板，用于将所述显示光向所述导光板的外部射出的射出用动态衍射元件，其中，所述射出用动态衍射元件包含通过施加电压使衍射光的衍射功能被无效化或有效化的多个分割动态衍射元件，所述图像显示装置还包括控制部，所述控制部以一次仅使所述多个分割动态衍射元件中的一个分割动态衍射元件的衍射功能有效化的方式控制所述射出用动态衍射元件，在所述多个分割动态衍射元件中的一个分割动态衍射元件的衍射功能被有效化时，所述多个分割动态衍射元件中的其它分割动态衍射元件的衍射功能被无效化，外光仅在所述衍射功能被有效化的分割动态衍射元件被衍射，在所述导光板内部被全反射，防止通过所述衍射功能被有效化的分割动态衍射元件而被衍射的外光再次在所述其它动态衍射元件被衍射。2.根据权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于：所述分割动态衍射元件的长度L，当设所述导光板的厚度为T、所述显示光在所述导光板内的反射角为θ时，是小于2×T×tanθ的值。3.根据权利要求1或2所述的图像显示装置，其特征在于还包括：检测利用者的眼球位置的瞳孔检测部，其中，所述控制部，根据所述瞳孔检测部的检测结果，从所述多个分割动态衍射元件中选择使衍射功能有效化的分割动态衍射元件。4.根据权利要求1或2所述的图像显示装置，其特征在于还包括：输入利用者的眼球的位置信息的输入部，其中，所述控制部，根据从所述输入部输入的位置信息，从所述多个分割动态衍射元件中选择使衍射功能有效化的分割动态衍射元件。5.根据权利要求1或2所述的图像显示装置，其特征在于还包括：配置在所述射出用动态衍射元件的外光射入的一侧，只让具有指定方向的偏振的光透过的偏振板，其中，所述射出用动态衍射元件不衍射所述具有指定方向的偏振的光。6.根据权利要求1或2所述的图像显示装置，其特征在于：所述显示元件包含利用了计算机合成全息的显示元件。7.根据权利要求1或2所述的图像显示装置，其特征在于，所述射出用动态衍射元件包含：衍射第1偏振光的红色波长用的射出用动态衍射元件；衍射与所述第1偏振光不同的第2偏振光的绿色波长用的射出用动态衍射元件；和衍射所述第1偏振光的蓝色波长用的射出用动态衍射元件。8.根据权利要求1或2所述的图像显示装置...
【专利技术属性】
技术研发人员：杉山圭司，笠澄研一，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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