WO2011121949A1 - シースルーディスプレイ - Google Patents

Abstract

　光を発する光源と、前記光の強度を空間変調し、画像を表示するための映像光を生成する投射光学系と、前記投射光学系から出射された前記映像光を偏向するホログラムと、を備え、前記ホログラムは、前記映像光が入射される第１面と、該第１面と反対側の第２面と、を含み、前記映像光の透過を許容する透過層と、前記第１面と前記第２面との間において前記映像光を回折するレリーフ構造を有する格子面と、該格子面を少なくとも部分的に覆い、前記格子面に入射する特定の波長成分の入射光を反射するノッチフィルタと、を含み、前記透過層は、前記第１面から前記第２面に亘って、一様な屈折率を有することを特徴とするシースルーディスプレイ。

Description

シースルーディスプレイ

　本発明は、主に、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）やヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）といった映像表示装置に用いられるシースルーディスプレイに関する。

　ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）と称される映像表示装置は、主に、自動車や航空機のコックピットでの操縦操作に必要とされる情報を表示する。自動車の運転手や航空機のパイロットは、あたかも表示情報がフロントガラスの前方に存在するかのように、ＨＵＤが表示する情報を知覚することができる。

　ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）と称される映像表示装置は、視力矯正用の一般的な眼鏡と同様の方法で装着される。ＨＭＤを装着した使用者は、あたかも表示情報がレンズ部分の前方の空間に存在するかのように、ＨＭＤが表示する画像を知覚することができる。

　ＨＵＤ及びＨＭＤはともに、フロントガラスやレンズ部材といった略透明な部材を通じて、使用者に画像を視認させるので、これらの映像表示装置は、「シースルーディスプレイ」と称される。近年、これらの映像表示装置に対する開発は、活発化している。

　例えば、ＨＵＤを搭載した自動車の運転手は、運転中に前方を向いたまま、少ない視線の移動量で、運転に必要な情報を視認することができる。したがって、ＨＵＤは、高い安全性及び利便性を提供することができる。

　ＨＭＤは、非常に小さな電力消費量で、使用者に大サイズの画像を使用者に提供することができる。また、使用者は、場所を問わずに、画像を視聴することができ、いつでも及びどこでも必要な上方を入手することができる。

　シースルーディスプレイは、景色といった外界から入射する外光（自然光）と表示すべき画像とを混合する必要がある。例えば、自動車に用いられたＨＵＤは、表示すべき画像と外界から入射する外光とを、フロントガラスの近傍で、コンバイナを用いて混合する。表示すべき画像と外界から入射する外光との混合の間、外界から入射する外光と表示したい画像それぞれの光のロスが低減されることが好ましい。

　従来のシースルーディスプレイは、コンバイナとして、体積型ホログラムを利用する（例えば、特許文献１参照）。コンバイナとしてホログラムが用いられるならば、ホログラムのレンズ作用の結果、ＨＵＤが表示する画像は拡大される。この結果、使用者は、大サイズの画像を視認することができる。

　更に、体積型ホログラムは、所定の入射角において、所定の波長以外では回折が発生しないという特性を有する。したがって、体積型ホログラムは、体積型ホログラムによる回折に起因する外界からの外光のロスの割合を低減することができる。

　加えて、体積型ホログラムは、所定波長に対して高い回折効率を有する。例えば、光源としてレーザ光源が用いられるならば、レーザ光の狭い波長幅の結果、ＨＵＤは、高い光利用効率を有することとなる。

　従来のシースルーディスプレイで用いられる体積型ホログラムの作成工程において、ホログラム感材に対して干渉露光が施される。干渉露光の工程は、高精度の露光装置を必要とする。この結果、体積型ホログラムは高コストになる。加えて、露光装置のメンテナンスが要求されるという課題も存在する。

　ホログラム感材を露光するときと画像を表示するときとの間の入射角度差や波長差に起因する収差の緩和のために、薄いホログラム感材が用いられてもよい。しかしながら、薄いホログラム感材の回折効率は低いので、シースルーディスプレイの光利用効率が低くなる。したがって、薄いホログラム感材を用いたシースルーディスプレイは、厚いホログラム感材を用いたシースルーディスプレイと同等の輝度の画像を表示するために、より多くの電力を消費することとなる。

特許第２５８５７１７号公報

　本発明は、安価に製造が可能で、且つ、光利用効率が高く消費電力の低いシースルーディスプレイを提供することを目的とする。

　本発明の一の局面に係るシースルーディスプレイは、光を発する光源と、前記光の強度を空間変調し、画像を表示するための映像光を生成する投射光学系と、前記投射光学系から出射された前記映像光を偏向するホログラムと、を備え、前記ホログラムは、前記映像光が入射される第１面と、該第１面と反対側の第２面と、を含み、前記映像光の透過を許容する透過層と、前記第１面と前記第２面との間において前記映像光を回折するレリーフ構造を有する格子面と、該格子面を少なくとも部分的に覆い、前記格子面に入射する特定の波長成分の入射光を反射するノッチフィルタと、を含み、前記透過層は、前記第１面から前記第２面に亘って、一様な屈折率を有することを特徴とする。

　本発明の他の局面に係る室内の境界を規定する内面を含むフロントガラスを有する車両に搭載されたヘッドアップディスプレイは、上述のシースルーディスプレイを備え、前記ホログラムは、前記内面に取り付けられることを特徴とする。

　本発明の更に他の局面に係る室内の境界を規定する内面を含むフロントガラスを有する車両に搭載されたヘッドアップディスプレイは、上述のシースルーディスプレイを備え、前記光源は、第１波長の第１光を出射する第１光源と、前記第１波長と異なる第２波長の第２光を出射する第２光源と、を含み、前記ホログラムは、前記第１光を回折させる第１ホログラムと、前記第２光を回折させる第２ホログラムと、を含み、前記第１光は、前記第２光よりも短い波長を有し、前記第２ホログラムは、前記第１ホログラムと前記内面との間に配設されることを特徴とする。

　本発明の更に他の局面に係る使用者の眼前に配設されるレンズ部を備えるヘッドマウントディスプレイは、上述のシースルーディスプレイを備え、前記ホログラムは、前記レンズ部と前記眼との間に配設されることを特徴とする。

第１実施形態に従うシースルーディスプレイとして例示されるヘッドアップディスプレイの概略図である。 第１実施形態に従うシースルーディスプレイとして例示される他のヘッドアップディスプレイの概略図である。 図１Ａ及び図１Ｂに示されるヘッドアップディスプレイに用いられるレリーフ型のホログラムの概略的な断面図である。 図２に示されるレリーフ型のホログラムのノッチフィルタの特性を示す概略的なグラフである。 図２に示されるレリーフ型のホログラムの製造方法を示す概略図である。 Ｓ偏光に対する回折効率の波長依存性に対する計算結果を概略的に示すグラフである。 Ｐ偏光に対する回折効率の波長依存性に対する計算結果を概略的に示すグラフである。 迷光を除去するための他の方法を表す概略図である。 迷光を除去するための他の方法を表す概略図である。 第２実施形態に従うシースルーディスプレイとして例示されるヘッドアップディスプレイの概略図である。 第２実施形態に従うシースルーディスプレイとして例示される他のヘッドアップディスプレイの概略図である。 図７Ａ及び図７Ｂに示されるヘッドアップディスプレイに用いられるレリーフ型のホログラムの概略的な断面図である。 紫外線吸収層を含むフロントガラスに取り付けられたホログラムの概略的な断面図である。 ホログラムを挟むフロントガラスの概略的な断面図である。 第３実施形態に従うシースルーディスプレイとして例示されるヘッドアップディスプレイの概略図である。 図１０に示されるヘッドアップディスプレイに用いられるレリーフ型のホログラムの概略的な断面図である。 図１１に示されるレリーフ型のホログラムのノッチフィルタの特性を示す概略的なグラフである。 図１１に示されるレリーフ型のホログラムのノッチフィルタの他の特性を示す概略的なグラフである。 図１１に示されるレリーフ型のホログラムの製造方法を示す概略図である。 第４実施形態に従うシースルーディスプレイとして例示されるヘッドアップディスプレイの概略図である。 図１４に示されるヘッドアップディスプレイに用いられるレリーフ型のホログラムの概略的な断面図である。 図１５に示されるレリーフ型のホログラムのノッチフィルタの特性を示す概略的なグラフである。 図１５に示されるレリーフ型のホログラムの製造方法を示す概略図である。 第５実施形態に従うシースルーディスプレイとして例示されるヘッドマウントディスプレイの概略図である。 図１８に示されるヘッドマウントディスプレイに用いられるレリーフ型のホログラムの概略的な断面図である。

　以下、一実施形態に従うシースルーディスプレイが、図面を用いて説明される。図面中、同一、同様の作用或いは同様の動作をなす構成要素には、同様の符号が付されている。冗長な説明を避けるために、必要に応じて、重複する説明は省略される。一連の実施形態の原理の理解を助けるために、図面に示される構成要素は、模式的に示されている。したがって、図面に示される構成要素の形状も模式的であり、以下に説明される実施形態の原理を何ら限定するものではない。

　（第１実施形態）
　図１Ａは、シースルーディスプレイとして例示されるヘッドアップディスプレイ（以下、ＨＵＤと称される）の概略図である。図１Ａを用いて、ヘッドアップディスプレイが説明される。

　（ヘッドアップディスプレイの構成）
　図１Ａに概略的に示されるＨＵＤ１００は、例えば、自動車に搭載される。図１Ａには、自動車のフロントガラス２１０が示されている。フロントガラス２１０は、車室の内側境界を規定する内面２１１と、内面とは反対側の外面２１２と、を含む。

　ＨＵＤ１００は、レーザ光ＬＢを出射するレーザ光源１１０と、投射光学系１８０と、フロントガラス２１０の内面２１１に取り付けられたレリーフ型のホログラム２００と、を備える。投射光学系１８０は、レンズ１３０、折返ミラー１４０と、液晶パネル１５０と、投射レンズ１６０と、スクリーン１７０と、を備える。本実施形態において、レーザ光源１１０は、光を発する光源として例示される。

　ＨＵＤ１００は、制御部１９０を更に備える。レーザ光源１１０及び液晶パネル１５０は、制御部１９０に電気的に接続される。かくして、レーザ光源１１０及び液晶パネル１５０は、制御部１９０の制御下で動作する。

　本実施形態のＨＵＤ１００の動作が説明される。レーザ光源１１０は、制御部１９０からの制御信号に基づき、レーザ光ＬＢを出射する。レーザ光ＬＢは、液晶パネル１５０を二次元的に照明する。

　図１Ａに示されるレンズ１３０は、レーザ光ＬＢを拡大する。この結果、レーザ光ＬＢは、液晶パネル１５０を無駄なく照明することができる。折返ミラー１４０は、拡大されたレーザ光ＬＢを折り返す。かくして、小型のＨＵＤ１００が形成される。尚、ＨＵＤの仕様や光源の特性に応じて、拡大用のレンズや折返ミラーは省略されてもよい。

　液晶パネル１５０は、制御部１９０からの制御信号に基づき、表示すべき画像パターンを表示する。折返ミラー１４０によって折り返されたレーザ光ＬＢは、液晶パネル１５０を照明する。液晶パネル１５０は、レーザ光ＬＢを二次元的に強度変調し（空間変調）、画像を表示するための映像光ＩＬを生成する。投射レンズ１６０は、液晶パネル１５０から出射された映像光ＩＬをスクリーン１７０上に結像する。この結果、所望の画像がスクリーン１７０上に表示される。

　レリーフ型のホログラム２００は、スクリーン１７０を介して出射された映像光ＩＬを回折する。この結果、映像光ＩＬは、運転者ＤＲに向けて偏向される。この結果、運転者ＤＲは、レリーフ型のホログラム２００によって拡大された虚像ＶＩをフロントガラス２１０越しに視認することができる。

　図１Ｂは、シースルーディスプレイとして例示される他のヘッドアップディスプレイの概略図である。図１Ｂを用いて、ヘッドアップディスプレイの他の構成が説明される。

　図１Ｂに概略的に示されるＨＵＤ１００Ａは、図１Ａに関連して説明されたＨＵＤ１００と同様のレーザ光源１１０、制御部１９０及びホログラム２００に加えて、投射光学系１８０Ａを備える。投射光学系１８０Ａは、図１Ａに関連して説明された投射光学系１８０のスクリーン１７０に加えて、ＭＥＭＳミラー３００を備える。

　ＭＥＭＳミラー３００は、制御部１９０に電気的に接続される。ＭＥＭＳミラー３００は、制御部１９０の制御下で、レーザ光源１１０から出射されたレーザ光ＬＢを二次元的に走査し、スクリーン１７０上に画像を直接的に形成する。スクリーン１７０を介して、映像光ＩＬが出射される。図１Ｂに示されるＨＵＤ１００Ａのレーザ光ＬＢは、表示すべき画像のデータとＭＥＭＳミラー３００の向きに応じて、直接的に強度変調される。この結果、スクリーン１７０上に画像が形成される。

　投射光学系は、図１Ａ及び図１Ｂに関連して説明された投射光学系１８０，１８０Ａの構成に限定されるものではない。光の強度を空間変調し、画像を表示するための映像光を生成することができる他の投射光学系が用いられてもよい。

　（ホログラムの構成）
　図２は、レリーフ型のホログラム２００の概略的な断面図である。図１Ａ乃至図２を用いて、ホログラム２００の構造及び光学的原理が説明される。

　レリーフ型のホログラム２００は、映像光ＩＬが入射される第１面２２１と、第１面２２１とは反対側の第２面２３１と、を含む。第１面２２１は、自動車の車室の内側境界を規定する。第２面２３１は、フロントガラス２１０の内面２１１に固定される。

　レリーフ型のホログラム２００は、第１面２２１を形成する第１樹脂材２２０と、第２面２３１を形成する第２樹脂材２３０と、を備える。第１樹脂材２２０及び第２樹脂材２３０は、可視域において略透明である。したがって、第１面２２１に入射した映像光ＩＬは、第１樹脂材２２０を透過する。また、車外からの外光ＥＬは、フロントガラス２１０を通じ、第２面２３１に入射し、第２樹脂材２３０を透過する。本実施形態において、第１樹脂材２２０及び／又は第２樹脂材２３０は、透過層として例示される。また、第１樹脂材２２０は、第１透過層として例示される。第２樹脂材２３０は、第２透過層として例示される。

　第１樹脂材２２０は、第２樹脂材２３０と略等しい屈折率を有する。好ましくは、第１樹脂材２２０は、第２樹脂材２３０と同じ材料から形成される。したがって、ホログラム２００は、第１面２２１と第２面２３１との間で、略一様な屈折率を有する。

　ホログラム２００は、第１面２２１と第２面２３１との間に形成されたレリーフ構造２４１を有する格子面２４０を備える。格子面２４０は、映像光ＩＬを運転者ＤＲに向けて回折する。

　第１面２２１とは反対側の第１樹脂材２２０の面に、レリーフ構造２４１が形成される。また、第２面２３１とは反対側の第２樹脂材２３０の面にも相補的なレリーフ構造２４１が形成される。第１樹脂材２２０のレリーフ構造２４１及び第２樹脂材２３０のレリーフ構造２４１が噛み合わせられる。この結果、第１樹脂材２２０及び第２樹脂材２３０は、略隙間無く密着した格子面２４０を形成する。尚、本実施形態において、「レリーフ構造」との用語は、非連続的な凹凸表面構造を意味する。

　ホログラム２００は、第２樹脂材２３０の格子面２４０にコートされたノッチフィルタ２４５を更に備える。ノッチフィルタ２４５は、第１樹脂材２２０が第２樹脂材２３０に貼り合わせられる前に、格子面２４０を少なくとも部分的に覆うようにコートされる。ノッチフィルタ２４５は、好ましくは、格子面２４０に入射する映像光ＩＬの近傍波長のみを所定の反射率で反射させる。尚、以下の説明において、「ノッチフィルタ」との用語は、単一波長（通常、数ｎｍ～１０数ｎｍ）の光のみを所定の反射率で反射させ、他の波長の光を透過させることができる光学フィルタを意味する。

　図３は、ノッチフィルタ２４５の理想的な反射特性を概略的に示すグラフである。図１Ａ乃至図３を用いて、ノッチフィルタ２４５の反射特性が説明される。

　図１Ａ及び図１Ｂに関連して説明されたレーザ光源１１０は、例えば、５３２ｎｍ近傍の波長のレーザ光ＬＢを出射する。本実施形態において、ノッチフィルタ２４５は、図３に示される如く、レーザ光ＬＢの波長５３２ｎｍ近傍の光を所定の反射率（図３は、５０％の反射率を例示する）で反射する。また、ノッチフィルタ２４５は、その他の波長の光に対して、「０」の反射率を有する。

　図３に示される反射特性を有するノッチフィルタ２４５は、例えば、ルゲートフィルタであってもよい。ルゲートフィルタ膜内の屈折率を連続的に変化させることによって、図３に示される反射特性が得られる。代替的に、ノッチフィルタ２４５は、誘電体多層膜や干渉フィルタであってもよい。これらのフィルタ素子を用いても、図３に示される反射特性が得られる。

　（ホログラムの製造方法）
　図４は、レリーフ型のホログラム２００の製造工程を概略的に示す。図４を用いて、ホログラム２００の製造方法が説明される。

　まず、第２樹脂材２３０が、例えば、射出成型といった手法によって作成される。射出成型された第２樹脂材２３０の一方の面（第２面２３１）は、略平坦に形成される一方で、第２面２３１とは反対側の面には、レリーフ構造２４１が形成される。

　その後、第２樹脂材２３０のレリーフ構造２４１上にノッチフィルタ２４５の層が形成される。ノッチフィルタ２４５の層の形成は、蒸着技術、塗布技術やレリーフ構造２４１を少なくとも部分的に被覆することができる他の技術によってもよい。

　次に、第１樹脂材２２０が第２樹脂材２３０上に配置される。第１樹脂材２２０として、例えば、紫外線硬化樹脂が用いられるならば、第２樹脂材２３０のレリーフ構造２４１上に、第１樹脂材２２０に形成される液状の紫外線硬化樹脂が塗布される。この結果、第１樹脂材２２０の上面（第１面２２１）は、略平坦になる一方で、第１樹脂材２２０の下面は、第２樹脂材２３０のレリーフ構造２４１に対して相補的になる。その後、第１樹脂材２２０に紫外線が照射される。この結果、液状の紫外線硬化樹脂（第１樹脂材２２０）は、第２樹脂材２３０上で硬化する。かくして、第１樹脂材２２０及び第２樹脂材２３０が隙間無く密着した格子面２４０が形成される。尚、第１樹脂材２２０及び第２樹脂材２３０は、好ましくは、同一の屈折率を有する。図４に関連して説明された一連の工程を通じて、レリーフ型のホログラム２００が形成される。

　（ヘッドアップディスプレイの光学的な作用）
　図１Ａ乃至図４を用いて、ＨＵＤ１００，１００Ａの光学的な作用が説明される。

　一般的に、レリーフ型のホログラムは、入射光の回折に伴って、高次の回折光を生じさせる。したがって、ＨＵＤにレリーフ型のホログラムが用いられるならば、高次の回折光に起因する迷光が発生する。

　本実施形態にしたがうＨＵＤ１００，１００Ａは、しかしながら、外光ＥＬ（自然光）に起因する迷光が十分に低減し、高画質の画像を運転者ＤＲに表示する。以下に、本実施形態の迷光の低減原理が説明される。

　図４に関連して説明された如く、第１樹脂材２２０及び第２樹脂材２３０は、略隙間無く密着される。したがって、レリーフ型のホログラム２００は、車室外からホログラム２００に入射する外光ＥＬに対して、ノッチフィルタ２４５が反射する光（本実施形態において、５３２ｎｍ近傍の波長の光）を除いて、回折機能を有さない１枚の樹脂板として機能する。したがって、レリーフ型のホログラム２００は、外光ＥＬが含む可視域の光成分の大部分が回折されることなく室内に入射することを許容する。

　本実施形態において、図２に示される如く、レリーフ構造２４１は、鋸歯状の輪郭面を形成するブレーズ構造である。ブレーズ構造の格子面２４０は、ノッチフィルタ２４５の反射帯域の光成分に対しても、高次の回折光をほとんど生じさせない。車室内に高次の回折光に起因する迷光はほとんど生じないので、運転者ＤＲが、レリーフ型のホログラム２００を通じて車室外を見ても、運転者ＤＲの眼には迷光はほとんど入射しない。したがって、運転者ＤＲは、迷光によって影響を受けることなく、安全な運転を継続することができる。かくして、迷光をほとんど生じない視認性に優れたＨＵＤ１００，１００Ａが提供される。

　図５Ａは、Ｓ偏光に対する回折効率の波長依存性に対する計算結果を概略的に示すグラフである。図２及び図５Ａを用いて、回折効率の波長依存性が説明される。

　上述の如く、図２に示されるレリーフ構造２４１は、ブレーズ構造である。ブレーズ構造の格子面２４０は、高い光利用効率を達成することができる。

　図５Ａに示されるグラフは、波長５３２ｎｍのレーザ光ＬＢに対して最適化されたブレーズ構造を有する格子面２４０に基づき得られている。尚、ノッチフィルタ２４５の反射率は、全反射域で「５０％」に設定されている。

　図５Ａに示されるグラフから、波長５３２ｎｍ近傍の光に対して、４０％以上の回折効率が得られることが分かる。また、高次の回折光が抑制され、非常に高い回折効率が達成されていることが分かる。したがって、コンバイナとして、レリーフ型のホログラム２００が用いられるならば、光利用効率が高く、且つ、消費電力の少ないＨＵＤ１００，１００Ａが形成される。尚、レリーフ（凹凸領域）のピッチＰやブレーズ角φは、レリーフ毎に最適化されてもよい。

　図５Ｂは、Ｐ偏光に対する回折効率の波長依存性に対する計算結果を概略的に示すグラフである。図２、図５Ａ及び図５Ｂを用いて、回折効率の波長依存性が説明される。

　レリーフ型のホログラム２００は、Ｐ偏光に対しても、高い回折効率を達成する。図５Ｂに示される計算結果は、ホログラム２００に入射される映像光ＩＬがＰ偏光であることを除いて、図５Ａに関連して説明された条件と同一の条件に基づき得られている。したがって、ノッチフィルタ２４５の反射率も全帯域で５０％に設定されている。

　図５Ｂのグラフから、レリーフ型のホログラム２００は、Ｐ偏光の条件の下でも、波長５３２ｎｍ近傍の光成分に対して、２５％以上の高い回折効率を達成することが分かる。

　一般的に、ＨＵＤに体積型ホログラムが用いられるならば、ホログラム感材の露光時と画像を表示するための照明時との間の光の入射角度差や画像の表示するための光の波長変動に起因する収差の緩和のため、ホログラム感材は、できる限り薄く形成される。この結果、体積型ホログラムの回折効率は、Ｓ偏光の場合であっても、一般的には１０％程度に留まる。Ｐ偏光の場合には、体積型ホログラムの回折効率は、数％程度である。体積型ホログラムを利用したＨＵＤでは、光利用効率や消費電力の観点から、一般的には、Ｐ偏光は用いられない。

　しかしながら、本実施形態では、コンバイナとして、レリーフ型のホログラム２００が用いられるので、ホログラム２００は、Ｐ偏光であっても、十分に高い回折効率を達成する。したがって、Ｐ偏光を利用するＨＵＤ１００，１００Ａであっても、従来と比べて、十分に低減された消費電力を達成することができる。

　レリーフ型のホログラム２００は、更に、以下の効果を奏する。

　図２に示される映像光ＩＬは、レリーフ型のホログラム２００の第１面２２１に入射角θで入射している。尚、投射光学系１８０，１８０Ａからの映像光ＩＬは、Ｐ偏光である。また、入射角θは、ブリュースター角である。このとき、第１樹脂材２２０の第１面２２１やフロントガラス２１０の外面２１２における表面反射はほとんど生じない。したがって、第１樹脂材２２０の第１面２２１やフロントガラス２１０の外面２１２に対する無反射コートなしに、表面反射の発生が低減される。例えば、第２樹脂材２３０及びフロントガラス２１０の屈折率が「１．５」であり、且つ、映像光ＩＬの入射角θが約５６°であるならば、ホログラム２００の第１面２２１及びフロントガラス２１０の外面２１２における表面反射はほとんど生じない。したがって、本実施形態にしたがうレリーフ型のホログラム２００は、Ｐ偏光の光の利用を可能にする。加えて、レリーフ型のホログラム２００は、無反射コートといったフロントガラス２１０への表面処理なしに、表面反射を抑制することができる。かくして、ＨＵＤ１００，１００Ａは、表面反射に起因する二重像を生じさせず、高画質の画像を表示することができる。また、ＨＵＤ１００，１００Ａは、比較的低廉に製造されることとなる。

　図６Ａ及び図６Ｂは、迷光を除去するための他の方法を表す概略図である。図１Ａ、図１Ｂ、図４、図６Ａ及び図６Ｂを用いて、迷光を除去するための他の方法が説明される。

　図６Ａに示される映像光ＩＬは、入射角θ１でレリーフ型のホログラム２００の第１面２２１に入射する。その後、映像光ＩＬは、第１面２２１で角度θ２の方向に屈折し、レリーフ型のホログラム２００内を伝搬する。この結果、映像光ＩＬは、ノッチフィルタ２４５の層が形成された格子面２４０に入射角θａで入射する。その後、格子面２４０によって回折された映像光ＩＬは、レリーフ型のホログラム２００の第１面２２１に角度θ３で入射する。最後に、映像光ＩＬは、レリーフ型のホログラム２００から角度θ４の方向に出射する。この結果、図１Ａ及び図１Ｂに関連して説明された如く、運転者ＤＲは、虚像ＶＩを視認することができる。

　図６Ａは、映像光ＩＬと同じ入射角θ１でフロントガラス２１０に車室外から入射する外光ＥＬを示す。図６Ａにおいて、外光ＥＬは、格子面２４０に入射角θａ’で入射している。このとき、格子面２４０に対する映像光ＩＬの入射角θａが、格子面２４０に対する外光ＥＬの入射角θａ’と略等しいならば、外光ＥＬに含まれる映像光ＩＬと同じ波長の成分の光が格子面２４０より車室内側に伝播する割合は最小化される。この結果、迷光の発生が抑制される。

　以下の数式は、入射角θａ及び入射角θａ’が等しくなる条件を示す。

（数式１）
　φ＋θ２＝φ―θ２

（数式２）
　φ＋θ２＝θ２－φ

　上述の数式１又は数式２の条件が満たされるならば、入射角θａ及び入射角θａ’が等しくなる。「φ＝０」又は「θ２＝０」であるならば、上記数式１又は数式２の条件が満たされる。

　図６Ｂは、「θ２＝０」となるときのレリーフ型のホログラム２００の光学的な作用を示す概略図である。

　図６Ｂに示される如く、「θ２＝０」となるとき、投射光学系１８０，１８０Ａからの映像光ＩＬは、レリーフ型のホログラム２００の第１面２２１に対して、略垂直に入射する。格子面２４０に入射する映像光ＩＬの回折効率が「η％」で表されるならば、レリーフ型のホログラム２００に対して、略垂直に入射する外光ＥＬのうち映像光ＩＬと等しい波長の光成分は、格子面２４０に入射する映像光ＩＬの入射角度と等しい角度で、格子面２４０に入射する。この結果、映像光ＩＬと同じ波長を有する外光ＥＬの光成分の「η％」が格子面２４０によって回折される。残りの「（１００－η）％」の光成分は、レリーフ型のホログラム２００の第１面２２１に到達する。

　レリーフ型のホログラム２００の第１面２２１に到達した外光ＥＬのうち、ある割合（通常、約５％程度）の光は、表面反射され、格子面２４０に再度入射する。格子面２４０に再度到達した外光ＥＬのうち映像光ＩＬの波長以外の光は、ノッチフィルタ２４５の特性にしたがい回折されないので、格子面２４０を透過する。この結果、映像光ＩＬの波長以外の外光ＥＬの光成分は、フロントガラス２１０を介して、車室外へ出射される。運転者ＤＲは、映像光ＩＬの波長以外の外光ＥＬの光成分をほとんど視認しないので、映像光ＩＬの波長以外の外光ＥＬの光成分は運転者ＤＲの運転にほとんど影響を与えない。

　格子面２４０に再度到達した外光ＥＬのうち映像光ＩＬと同じ波長の光成分は、所定の回折効率（本実施形態において、「η％」）で回折される。表面反射率が「５％」であるならば、運転者ＤＲに視認される全光量は、「（１００－η）％×５％×η％」となる。

　第１面２２１に対する映像光ＩＬの入射角θ１が垂直でないならば、室外から入射した外光ＥＬの回折効率は、必然的にη以下となる。したがって、透過率は、「（１００－η）％」以上となり、運転者ＤＲに視認される全光量も必然的に「（１００－η）×５％×η％」以上になる。

　図６Ｂに示される如く、レリーフ型のホログラム２００の第１面２２１に対する映像光ＩＬの入射角θ１が略垂直に設定されるならば、外光ＥＬのうち運転者ＤＲが視認する光量は、「（１００－η）％×５％×η％」に低減される。かくして、ＨＵＤ１００，１００Ａは、迷光が低減された高画質の画像を表示することができる。

　上記の説明において、映像光ＩＬに対する格子面２４０の回折効率は、「η％」である。「η」の値は、好ましくは、「１００％」若しくは「０％」に近似した値に設定される。この結果、運転者ＤＲが視認する迷光の光量が低減される。

　回折効率ηは、例えば、ノッチフィルタ２４５の反射率の設定により決定される。例えば、「η＝９９％」であるならば、運転者ＤＲが視認する光量の割合は、入射した外光ＥＬのうち映像光ＩＬと同じ波長成分の「（１００－９９）％×５％×９９％＝０．０５％」となり、十分に低減された迷光が達成される。

　回折効率ηの値が高く設定されるならば、所定の光量の画像を運転者ＤＲが視認するときに必要となるレーザ光ＬＢの光量は、低く設定される。したがって、ＨＵＤ１００，１００Ａの消費電力も有利に低くなる。

　図６Ｂに示される如く、投射光学系１８０，１８０Ａが映像光ＩＬをレリーフ型のホログラム２００の第１面２２１に対して略垂直に投射するならば（少なくとも１点において）、迷光の発生が好適に抑制され、ＨＵＤ１００，１００Ａは高画質の画像を表示することができる。

　ＨＵＤ１００，１００Ａに用いられるレリーフ型のホログラム２００は、第１樹脂材２２０及び第２樹脂材２３０を用いて作成される。図４に関連して説明される如く、ホログラム２００は、成型技術を用いて、好適に作成される。したがって、レリーフ型のホログラム２００は、短期間で大量に作成される。第１樹脂材２２０及び第２樹脂材２３０は、汎用の樹脂材料であってもよい。したがって、ＨＵＤ１００，１００Ａは、比較的低廉に作成される。

　（第２実施形態）
　図７Ａ及び図７Ｂは、第２実施形態のＨＵＤの概略図である。図１Ａ、図１Ｂ、図７Ａ及び図７Ｂを用いて、第２実施形態のＨＵＤが説明される。

　図７Ａに示されるＨＵＤ１００Ｂは、図１Ａに関連して説明されたＨＵＤ１００と同様のレーザ光源１１０、投射光学系１８０及び制御部１９０に加えて、レリーフ型のホログラム２００Ｂを備える。図７Ｂに示されるＨＵＤ１００Ｃは、図１Ｂに関連して説明されたＨＵＤ１００Ａと同様のレーザ光源１１０、投射光学系１８０Ａ及び制御部１９０に加えて、レリーフ型のホログラム２００Ｂを備える。図７Ａ及び図７Ｂに示されるレリーフ型のホログラム２００Ｂは、フロントガラス２１０の内面２１１にそれぞれ取り付けられる。

　図８は、フロントガラス２１０の内面２１１に取り付けられたレリーフ型のホログラム２００Ｂの概略的な断面図である。図２、図７Ａ乃至図８を用いて、ホログラム２００Ｂが説明される。

　ホログラム２００Ｂは、図２に関連して説明されたホログラム２００と同様に、第１樹脂材２２０と、第１樹脂材２２０に接合された第２樹脂材２３０と、を備える。ホログラム２００Ｂは、第１樹脂材２２０と第２樹脂材２３０との間の境界に、レリーフ構造２４１（ブレーズ構造）の格子面２４０を備える。格子面２４０は、投射光学系１８０，１８０Ａからの映像光ＩＬを回折させる回折面２４２と、回折面２４２に対して屈曲する副面２４３と、を含む。

　ホログラム２００Ｂは、ノッチフィルタ２４５Ｂとして用いられる誘電体多層膜２６０を更に備える。誘電体多層膜２６０は、回折面２４２それぞれに形成される。図２に関連して説明されたホログラム２００のノッチフィルタ２４５とは異なり、本実施形態において、誘電体多層膜２６０は、回折面２４２の一部（即ち、所定のデューティで）のみを覆うように形成される。

　ノッチフィルタ２４５Ｂの反射率は、１００％未満（例えば、５０％程度）に設定されてもよい。この結果、車室外から入射する外光ＥＬのロスが低減される。必要に応じて、格子面２４０全体を覆うように、５０％程度の反射率を有するノッチフィルタが形成されてもよい。しかしながら、誘電体多層膜を用いて、５０％程度の反射率を有するノッチフィルタを作成することは、使用可能な薄膜材料が限定されているので、高い製造コストに潜在的に帰結する。

　図８に示される如く、本実施形態において、映像光ＩＬに対して１００％の反射率を有する誘電体多層膜２６０は、約５０％のデューティで回折面２４２を覆い、例えば、約１００％の反射率を有するノッチフィルタ２４５Ｂが形成される。約１００％の反射率を有するノッチフィルタを形成するために適切な材料として、ＳｉＯ_２やＴｉＯ_２といった汎用の薄膜材料が例示される。したがって、安価な成膜が達成される。

　図８に示されるレリーフ型のホログラム２００Ｂの格子面２４０に入射した映像光ＩＬのうち半分は、誘電体多層膜２６０によって、略１００％の反射率で反射される。残りの半分の映像光ＩＬは、格子面２４０を透過する。かくして映像光ＩＬは、巨視的に略５０％の反射率で、格子面２４０で反射される。

　本実施形態において、可視域における回折面２４２のピッチは、数ミクロン程度である。したがって、運転者ＤＲは、誘電体多層膜２６０の蒸着位置を視覚的にほとんど知覚しない。したがって、運転者ＤＲは、レリーフ型のホログラム２００Ｂを通じて、車室外を見ても、アーチファクト（例えば、格子面２４０のブレーズ構造に起因する周期的な縞模様）をほとんど知覚しない。

　上述の如く、安価な誘電体多層膜材料が蒸着される蒸着領域のデューティの設定により、比較的容易に１００％未満の反射率を有する反射層を格子面２４０に形成することが可能である。かくして、安価なＨＵＤ１００Ｂ，１００Ｃが提供される。

　誘電体多層膜２６０は、好ましくは、副面２４３と回折面２４２との間に形成された屈曲部２４６，２４７との間の平面部分に設けられる。誘電体多層膜の波長特性は、一般的に、入射角に対する依存性を有する。例えば、ブレーズ構造の頂点部分は、所定の曲率で湾曲又は屈曲しているので、ブレーズ構造の頂点部分に配設された誘電体多層膜に入射した映像光に対する反射特性は、所望のものでない可能性がある。一方、図８に示される如く、副面２４３と回折面２４２との間に形成された屈曲部２４６，２４７との間の平面部分に設けられた誘電体多層膜２６０は、映像光ＩＬに対して、一定の角度で傾斜している。したがって、所望の反射特性が簡便に得られることとなる。かくして、ＨＵＤ１００Ｂ，１００Ｃは、高い光利用効率を達成し、高画質の画像を表示することができる。また、ＨＵＤ１００Ｂ，１００Ｃは、比較的簡便に製造されることとなる。

　第１実施形態及び第２実施形態において、透過層として、第１樹脂材２２０及び第２樹脂材２３０が例示される。代替的に、透過層として、ガラスが用いられてもよい。更に代替的に、屈折率が同等であって、可視域において略透明な任意の素材が透過層として利用されてもよい。

　図１Ａ，図１Ｂ，図７Ａ及び図７Ｂを用いて、レリーフ型のホログラム２００，２００Ｂの取付位置に伴う効果が説明される。

　第１実施形態及び第２実施形態に関連して説明されたレリーフ型のホログラム２００，２００Ｂは、フロントガラス２１０の内面２１１に取り付けられる。第１実施形態及び第２実施形態に関連して説明された如く、透過層が樹脂材料（第１樹脂材２２０及び第２樹脂材２３０）で形成されるならば、フロントガラス２１０の内面２１１へのホログラム２００，２００Ｂの取付は有利である。

　樹脂材へ入射した光による樹脂材料の内部の分子の励起が、樹脂材料の劣化を進行させることは一般的に知られている。特に、高いエネルギの光（紫外線或いは紫外線より短波長の光）が紫外線硬化樹脂といった樹脂材料に入射すると、樹脂材料は紫外線を吸収し、樹脂材料の劣化が進行しやすくなる。

　図９Ａは、紫外線吸収層を含むフロントガラス２１０に取り付けられたホログラム２００を示す概略的な断面図である。図１Ａ、図１Ｂ及び図９Ａを用いて、フロントガラス２１０の内面２１１へのホログラム２００の取付の効果が説明される。尚、以下に説明される効果は、第２実施形態に関連して説明されたホログラム２００Ｂにも共通する。

　フロントガラス２１０は、内面２１１を形成する内ガラス２１３と、外面２１２を形成する外ガラス２１４と、内ガラス２１３と外ガラス２１４とに挟まれる紫外線吸収層２７０といった中間層と、を備える。図９Ａに概略的に示されるフロントガラス２１０は、比較的広く普及している。

　図９Ａに示される如く、レリーフ型のホログラム２００がフロントガラス２１０の内面２１１に取り付けられるならば、紫外線吸収層２７０は、フロントガラス２１０に入射した外光ＥＬから紫外線を吸収するので、紫外線は、レリーフ型のホログラム２００に入射しにくくなる。したがって、レリーフ型のホログラム２００がフロントガラス２１０の内面２１１に取り付けられるならば、紫外線に起因する第１樹脂材２２０及び第２樹脂材２３０の劣化はほとんど生じない。特に、第２樹脂材２３０が紫外線によって劣化しやすい紫外線硬化樹脂といった樹脂材料を用いて形成されていても、第２樹脂材２３０は劣化しにくいので、ＨＵＤ１００，１００Ａの信頼性が高まることとなる。

　図９Ｂは、ホログラム２００を挟むフロントガラスの概略的な断面図である。図１Ａ、図１Ｂ及び図９Ｂを用いて、フロントガラス中へのホログラム２００の内挿による劣化抑制効果が説明される。尚、以下に説明される効果は、第２実施形態に関連して説明されたホログラム２００Ｂにも共通する。

　図９Ｂに概略的に示されるフロントガラス２１０Ａは、内面２１１を形成する内ガラス２１３Ａと、外面２１２を形成する外ガラス２１４と、内ガラス２１３Ａと外ガラス２１４との間の紫外線吸収層２７０Ａといった中間層と、を備える。紫外線吸収層２７０Ａは、内ガラス２１３Ａと外ガラス２１４との間で、紫外線を吸収する。本実施形態において、内ガラス２１３Ａは、第１ガラスとして例示される。また、外ガラス２１４は、第２ガラスとして例示される。紫外線吸収層２７０Ａは、吸収層として例示される。

　ホログラム２００は、紫外線吸収層２７０Ａと内ガラス２１３Ａとの間に配設される。図９Ａに関連して説明された紫外線に起因する劣化抑制の効果は、図９Ｂに示されるホログラム２００の配置によっても達成される。第２樹脂材２３０及び／又は第１樹脂材２２０を劣化させる紫外線は、紫外線吸収層２７０Ａによって吸収されるので、レリーフ型のホログラム２００へはほとんど入射しない。特に、第２樹脂材２３０が紫外線によって劣化しやすい紫外線硬化樹脂といった樹脂材料を用いて形成されていても、第２樹脂材２３０は劣化しにくいので、ＨＵＤ１００，１００Ａの信頼性が高まることとなる。

　内ガラス２１３Ａ及び外ガラス２１４は、紫外線吸収層２７０Ａといった中間層を介して密着される。したがって、外気は、フロントガラス２１０Ａの内部にまで、ほとんど進入しない。図９Ｂに示される如く、内ガラス２１３Ａ及び外ガラス２１４がレリーフ型のホログラム２００を挟むならば、レリーフ型のホログラム２００と外気との直接的な接触が抑制される。レリーフ型のホログラム２００は、空気中の水分をほとんど吸収しないので、レリーフ型のホログラム２００の膨潤が好適に抑制される。

　レリーフ型のホログラムの吸湿は、主に、レリーフ型のホログラムの厚さ方向の膨張を生じさせる。したがって、吸湿に起因するレリーフ型のホログラムの膨張は、回折角度の変動や所定波長の光に対する回折効率の低下を潜在的に引き起こす。回折角度の変動や所定波長の光に対する回折効率の低下は、最終的に、ＨＵＤが表示する画像の画質低下を招く。

　図９Ｂに示される如く、レリーフ型のホログラム２００を挟むフロントガラス２１０Ａは、ホログラム２００の吸湿を好適に抑制するので、ホログラム２００の膨潤に起因する画質の低下はほとんど生じない。したがって、ＨＵＤ１００，１００Ａの信頼性が高まることとなる。

　フロントガラス２１０Ａに用いられる内ガラス２１３Ａ及び外ガラス２１４の線膨張係数は、典型的には、９×１０＾（－６）／℃程度である。一方、レリーフ型のホログラム２００に用いられる樹脂材（第１樹脂材２２０及び第２樹脂材２３０）の線膨張係数は、典型的には、７×１０＾（－５）／℃程度である。したがって、レリーフ型のホログラム２００の線膨張係数は、フロントガラス２１０Ａと比べて、一桁大きい。即ち、レリーフ型のホログラム２００は、フロントガラス２１０Ａと比べて、温度変動の影響を受けやすい（即ち、ホログラム２００は、温度変動に伴い膨張又は収縮しやすい）。

　温度変動に起因するホログラムの膨張又は収縮は、回折角度の変動や回折効率の低下を引き起こすので、ホログラムの温度変動は、ＨＵＤが表示する画像の画質低下を潜在的に招く。

　図９Ｂに示される如く、レリーフ型のホログラム２００を挟むフロントガラス２１０Ａは、温度変動に起因するレリーフ型のホログラム２００の膨張及び／又は収縮を緩和する。即ち、ホログラム２００は、線膨張係数の小さな内ガラス２１３Ａ及び外ガラス２１４によって挟まれるので、樹脂材（第１樹脂材２２０及び第２樹脂材２３０）の膨張及び／又は収縮は好適に抑制される。したがって、内ガラス２１３Ａ及び外ガラス２１４によって挟持されるホログラム２００の配置は、温度変動に起因する画質の低下を好適に抑制する。かくして、高い信頼性を有するＨＵＤ１００，１００Ａが提供される。

　第１実施形態及び第２実施形態において、光源として、レーザ光源１１０が例示される。代替的に、光源として、例えば、ＬＥＤといった他の光源要素が用いられてもよい。尚、レーザ光源１１０が出射するレーザ光ＬＢの波長範囲は、ＬＥＤといった他の光源よりも狭いので、光源としてのレーザ光源１１０の利用は、ホログラム２００，２００Ｂでの高い回折効率を達成することができる。したがって、光源としてレーザ光源１１０が用いられるならば、波長の広がりに起因する画像のボケが好適に抑制される。かくして、ＨＵＤ１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃは、低い電力消費で、高画質の画像を表示することができる。

　第１実施形態及び第２実施形態において、空間変調素子として液晶パネル１５０が用いられる。代替的に、光源及び投射光学系として、二次元的に配列されたＬＥＤを含むＬＥＤアレイ光源といった光源要素が用いられてもよい。更に代替的に、第１実施形態及び第２実施形態に関連して説明された原理を適用可能な他の空間変調素子がＨＵＤに組み込まれてもよい。

　第１実施形態及び第２実施形態に関連して、ＨＵＤ１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃがシースルーディスプレイとして例示される。代替的に、第１実施形態及び第２実施形態に関連して説明された原理は、ＨＭＤといった他のシースルーディスプレイに対しても同様に適用可能である。

　（第３実施形態）
　図１０は、第３実施形態に従うシースルーディスプレイとして例示されるＨＵＤの概略図である。図１０を用いて、第３実施形態のＨＵＤが説明される。

　ＨＵＤ５００は、第１実施形態に関連して説明されたＨＵＤ１００と同様の投射光学系１８０及び制御部１９０に加えて、赤色レーザ光源５１０ｒ、緑色レーザ光源５１０ｇ及び青色レーザ光源５１０ｂを備える。赤色レーザ光源５１０ｒ、緑色レーザ光源５１０ｇ及び青色レーザ光源５１０ｂは、制御部１９０にそれぞれ電気的に接続される。本実施形態において、赤色レーザ光源５１０ｒは、赤色光源として例示される。緑色レーザ光源５１０ｇは、緑色光源として例示される。青色レーザ光源５１０ｂは、青色光源として例示される。

　赤色レーザ光源５１０ｒは、制御部１９０の制御下で、中心波長５７０ｎｍ～６８０ｎｍの赤色レーザ光Ｌ（ｒ）を出射する。緑色レーザ光源５１０ｇは、制御部１９０の制御下で、中心波長４９０ｎｍ～５７０ｎｍの緑色レーザ光Ｌ（ｇ）を出射する。青色レーザ光源５１０ｂは、制御部１９０の制御下で、中心波長４００ｎｍ～４９０ｎｍの青色レーザ光Ｌ（ｂ）を出射する。

　本実施形態において、青色レーザ光源５１０ｂは、第１光源として例示されてもよい。このとき、青色レーザ光Ｌ（ｂ）は、第１光として例示される。また、緑色レーザ光源５１０ｇ又は赤色レーザ光源５１０ｒは、第２光源として例示される。更に、緑色レーザ光源５１０ｇから出射される緑色レーザ光Ｌ（ｇ）又は赤色レーザ光源５１０ｒから出射される赤色レーザ光Ｌ（ｒ）は、第２光として例示される。

　代替的に、緑色レーザ光源５１０ｇは、第１光源として例示されてもよい。このとき、緑色レーザ光Ｌ（ｇ）は、第１光として例示される。また、赤色レーザ光源５１０ｒは、第２光源として例示される。更に、赤色レーザ光源５１０ｒから出射される赤色レーザ光Ｌ（ｒ）は、第２光として例示される。

　ＨＵＤ５００は、第１ダイクロイックミラー５３１を更に備える。青色レーザ光源５１０ｂが出射した青色レーザ光Ｌ（ｂ）及び赤色レーザ光源５１０ｒが出射した赤色レーザ光Ｌ（ｒ）は、第１ダイクロイックミラー５３１で合波される。その後、合波されたレーザ光は、投射光学系１８０に向かう。

　ＨＵＤ５００は、第１ダイクロイックミラー５３１と投射光学系１８０との間に配設された第２ダイクロイックミラー５３２を更に備える。第１ダイクロイックミラー５３１で合波されたレーザ光及び緑色レーザ光源５１０ｇから出射された緑色レーザ光Ｌ（ｇ）は、第２ダイクロイックミラー５３２で合波される。第２ダイクロイックミラーで合波されたレーザ光は、投射光学系１８０のレンズ１３０に入射する。

　レンズ１３０からスクリーン１７０までのレーザ光に対する処理（例えば、映像光ＩＬの生成処理）は、第１実施形態に関連して説明されたＨＵＤ１００と同様である。尚、本実施形態において、３色のレーザ光が映像光ＩＬの生成に用いられるので、運転者ＤＲは、映像光ＩＬに基づき描かれたフルカラーの虚像ＶＩを視認することができる。

　ＨＵＤ５００は、フロントガラス２１０に取り付けられたレリーフ型のホログラム５４０を更に備える。レリーフ型のホログラム５４０は、映像光ＩＬを、運転者ＤＲに向けて、回折並びに偏向する。かくして、運転者ＤＲは、レリーフ型のホログラム５４０によって拡大された虚像ＶＩをフロントガラス２１０越しに見ることができる。

　図１１は、レリーフ型のホログラム５４０の概略的な断面図である。図１０及び図１１を用いて、レリーフ型のホログラム５４０が説明される。

　レリーフ型のホログラム５４０は、第１実施形態及び第２実施形態に関連して説明されたホログラム２００，２００Ｂと同様に、フロントガラス２１０の内面２１１に取り付けられた第２樹脂材２３０を備える。レリーフ型のホログラム５４０は、第２樹脂材２３０に積層された第１樹脂材２２０Ａを更に備える。第１実施形態に関連して説明された第１樹脂材２２０とは異なり、第１樹脂材２２０Ａは、第２樹脂材２３０とレリーフ構造の格子面５４１ｂを形成する第１層５４２ｂと、第１層５４２ｂとレリーフ構造の格子面５４１ｇを形成する第２層５４２ｇと、第２層５４２ｇとレリーフ構造の格子面５４１ｒを形成する第３層５４２ｒと、を含む。第１層５４２ｂ、第２層５４２ｇ及び第３層５４２ｒは、第２樹脂材２３０と略同一の屈折率をそれぞれ有する。したがって、第３層５４２ｒによって形成される第１面２２１と第２樹脂材２３０が形成する第２面２３１との間で屈折率は一様となる。図１１に示される格子面５４１ｂ、５４１ｇ、５４１ｒのレリーフ構造は、鋸歯状の輪郭面をなすブレーズ構造である。

　レリーフ型のホログラム５４０は、格子面５４１ｂを少なくとも部分的に覆う第１ノッチフィルタ５５０ｂと、格子面５４１ｇを少なくとも部分的に覆う第２ノッチフィルタ５５０ｇと、格子面５４１ｒを少なくとも部分的に覆う第３ノッチフィルタ５５０ｒと、を含む。第１面２２１に入射する映像光ＩＬは、図１０に関連して説明されたように、赤色レーザ光Ｌ（ｒ）、緑色レーザ光Ｌ（ｇ）及び青色レーザ光Ｌ（ｂ）を含む。

　格子面５４１ｒのレリーフ構造に設けられた第３ノッチフィルタ５５０ｒは、所望の入射角で第１面２２１に入射した映像光ＩＬのうち赤色レーザ光Ｌ（ｒ）のみを所望の方向に反射する。格子面５４１ｒに到達した映像光ＩＬは、第２層５４２ｇ中を更に伝搬し、その後、格子面５４１ｇに到達する。

　格子面５４１ｇのレリーフ構造に設けられた第２ノッチフィルタ５５０ｇは、格子面５４１ｇに到達した映像光ＩＬのうち、緑色レーザ光Ｌ（ｇ）のみを所望の方向に反射する。格子面５４１ｇに到達した映像光ＩＬは、第１層５４２ｂ中を更に伝搬し、その後、格子面５４１ｂに到達する。

　格子面５４１ｂのレリーフ構造に設けられた第１ノッチフィルタ５５０ｂは、格子面５４１ｂに到達した映像光ＩＬのうち、青色レーザ光Ｌ（ｂ）のみを所望の方向に反射する。本実施形態において、第１層５４２ｂは、第１ホログラム要素として例示される。第２層５４２ｇは、第２ホログラム要素として例示される。第３層５４２ｒは、第３ホログラム要素として例示される。また、青色レーザ光Ｌ（ｂ）は、青色光として例示される。緑色レーザ光Ｌ（ｇ）は、緑色光として例示される。赤色レーザ光Ｌ（ｒ）は、赤色光として例示される。

　図１２Ａは、第１ノッチフィルタ５５０ｂ、第２ノッチフィルタ５５０ｇ及び第３ノッチフィルタ５５０ｒの特性を示す概略的なグラフである。図１０乃至図１２Ａを用いて、第１ノッチフィルタ５５０ｂ、第２ノッチフィルタ５５０ｇ及び第３ノッチフィルタ５５０ｒの特性が説明される。

　図１２Ａに示される如く、例えば、赤色レーザ光Ｌ（ｒ）の中心波長は、６３５ｎｍに設定され、緑色レーザ光Ｌ（ｇ）の中心波長は、５３２ｎｍに設定され、青色レーザ光Ｌ（ｂ）の中心波長は、４４５ｎｍに設定されてもよい。レリーフ型のホログラム５４０の各波長に対する最大の反射率が「５０％」に設定されるならば、第１ノッチフィルタ５５０ｂ、第２ノッチフィルタ５５０ｇ及び第３ノッチフィルタ５５０ｒは、図１２Ａに示される如く、それぞれの中心波長の近傍のみの波長成分の光を反射するように設計される。尚、図１２Ａに示される第１ノッチフィルタ５５０ｂ、第２ノッチフィルタ５５０ｇ及び第３ノッチフィルタ５５０ｒの反射率は、それぞれ最大で５０％に設定されている。代替的に、第１ノッチフィルタ５５０ｂ、第２ノッチフィルタ５５０ｇ及び第３ノッチフィルタ５５０ｒの反射率は、５０％を超える最大値を有してもよいし、或いは、５０％を下回る最大値を有してもよい。第１ノッチフィルタ５５０ｂ、第２ノッチフィルタ５５０ｇ及び第３ノッチフィルタ５５０ｒの反射率が高い値に設定されると、ＨＵＤ５００の光利用効率は高くなる。第１ノッチフィルタ５５０ｂ、第２ノッチフィルタ５５０ｇ及び第３ノッチフィルタ５５０ｒの反射率が低い値に設定されると、車室外から車室内に入射する外光ＥＬの光量は相対的に増大するので、車室内が明るくなる。第１ノッチフィルタ５５０ｂ、第２ノッチフィルタ５５０ｇ及び第３ノッチフィルタ５５０ｒの反射率は、上述の特性に従い、搭載される車両の仕様に応じて、適宜設定されてもよい。

　図１２Ｂは、第１ノッチフィルタ５５０ｂ、第２ノッチフィルタ５５０ｇ及び第３ノッチフィルタ５５０ｒの他の特性を示す概略的なグラフである。図１１及び図１２Ｂを用いて、第１ノッチフィルタ５５０ｂ、第２ノッチフィルタ５５０ｇ及び第３ノッチフィルタ５５０ｒの他の特性が説明される。

　図１２Ｂに示される第２ノッチフィルタ５５０ｇ及び第３ノッチフィルタ５５０ｒの特性は、図１２Ａに示される特性と同様である。図１１に関連して説明された如く、格子面５４１ｂに到達する前に赤色レーザ光Ｌ（ｒ）及び緑色レーザ光Ｌ（ｇ）は、第３ノッチフィルタ５５０ｒ及び第２ノッチフィルタ５５０ｇによってそれぞれ反射されるので、第１ノッチフィルタ５５０ｂは、青色レーザ光Ｌ（ｂ）の中心波長の近傍の光だけでなく、青色レーザ光Ｌ（ｂ）の中心波長以下の波長の光を反射してもよい（例えば、約５０％の反射率で）。

　図１３は、レリーフ型のホログラム５４０の製造方法を示す概略図である。図１３を用いて、レリーフ型のホログラム５４０の製造方法が説明される。

　（ステップＳ１００）
　第１実施形態と同様に、第２樹脂材２３０は、射出成型といった成型技術によって製造される。成型工程を通じて、第２樹脂材２３０の上面には、レリーフ構造の格子面５４１ｂが形成される。格子面５４１ｂ上には、第１ノッチフィルタ５５０ｂが塗布或いは蒸着される。その後、ステップＳ１１０が実行される。

　（ステップＳ１１０）
　ステップＳ１１０において、第２樹脂材２３０上に第１層５４２ｂに形成される液状の樹脂材料（本実施形態において、樹脂材料として、第１実施形態と同様に、紫外線硬化樹脂が例示される）が塗布される。その後、第１層５４２ｂに形成される液状の樹脂材料の層上に透明なスタンパ５６０が配設される。更に、透明なスタンパ５６０の上から紫外線が照射される。この結果、第１層５４２ｂは、第２樹脂材２３０上に積層される。また、第１層５４２ｂと第２樹脂材２３０との間には、隙間はほとんど生じない。透明なスタンパ５６０が除去されると、第１層５４２ｂの上面にレリーフ構造の格子面５４１ｇが形成される。その後、ステップＳ１２０が実行される。

　（ステップＳ１２０）
　ステップＳ１２０において、格子面５４１ｇ上に第２ノッチフィルタ５５０ｇが塗布或いは蒸着される。その後、第１層５４２ｂ上に、第２層５４２ｇに形成される液状の樹脂材料（本実施形態において、樹脂材料として、第１層５４２ｂと同様に、紫外線硬化樹脂が例示される）が塗布される。更にその後、第２層５４２ｇに形成される液状の樹脂材料の層上に透明なスタンパ５６１が配設される。更に、透明なスタンパ５６１の上から紫外線が照射される。この結果、第２層５４２ｇは、第１層５４２ｂ上に積層される。また、第１層５４２ｂと第２層５４２ｇとの間には、隙間はほとんど生じない。透明なスタンパ５６１が除去されると、第２層５４２ｇの上面にレリーフ構造の格子面５４１ｒが形成される。その後、ステップＳ１３０が実行される。

　（ステップＳ１３０）
　ステップＳ１３０において、格子面５４１ｒ上に第３ノッチフィルタ５５０ｒが塗布或いは蒸着される。その後、第２層５４２ｇ上に、第３層５４２ｒに形成される液状の樹脂材料（本実施形態において、樹脂材料として、第１層５４２ｂと同様に、紫外線硬化樹脂が例示される）が塗布される。尚、第３層５４２ｒに形成される液状の樹脂材料の層の上面は、平坦化される。更にその後、第２層５４２ｇ上の液状の樹脂材料の層に紫外線が照射され、第３層５４２ｒが形成される。かくして、レリーフ型のホログラム５４０が完成する。尚、上述の如く、第１層５４２ｂ、第２層５４２ｇ及び第３層５４２ｒは、第２樹脂材２３０と等しい屈折率を有する。

　図１１乃至図１２Ｂを用いて、レリーフ型のホログラム５４０の光学的な作用が説明される。

　上述の如く、第３ノッチフィルタ５５０ｒは、格子面５４１ｒに入射した赤色レーザ光Ｌ（ｒ）のうち所定の割合を、所定方向に反射する。この結果、赤色レーザ光Ｌ（ｒ）は、レリーフ型のホログラム５４０から運転者ＤＲに向けて出射され、画像として視認される。第３ノッチフィルタ５５０ｒによって反射されずに残った赤色レーザ光Ｌ（ｒ）は、格子面５４１ｒを通過する。その後、赤色レーザ光Ｌ（ｒ）は、格子面５４１ｇ、５４１ｂ及びフロントガラス２１０によって反射されることなしに車室外に出射される。したがって、残りの赤色レーザ光Ｌ（ｒ）は、運転者ＤＲに視認される画像の形成には寄与しない。

　レリーフ型のホログラム５４０の第１面２２１に入射した緑色レーザ光Ｌ（ｇ）は、第３ノッチフィルタ５５０ｒ設けられた格子面５４１ｒでは反射されない。したがって、緑色レーザ光Ｌ（ｇ）は、格子面５４１ｒを透過した後、格子面５４１ｇに入射する。

　格子面５４１ｇに設けられた第２ノッチフィルタ５５０ｇは、格子面５４１ｇに入射した緑色レーザ光Ｌ（ｇ）のうち所定の割合を、所定の方向に反射する。この結果、緑色レーザ光Ｌ（ｇ）は、レリーフ型のホログラム５４０から運転者ＤＲに向けて出射される。したがって、格子面５４１ｇで反射された緑色レーザ光Ｌ（ｇ）は、格子面５４１ｒで反射された赤色レーザ光Ｌ（ｒ）とともに画像を形成する。

　第２ノッチフィルタ５５０ｇによって反射されずに残った緑色レーザ光Ｌ（ｇ）は、格子面５４１ｇを通過する。その後、緑色レーザ光Ｌ（ｇ）は、格子面５４１ｂ及びフロントガラス２１０によって反射されることなしに車室外に出射される。したがって、残りの緑色レーザ光Ｌ（ｇ）は、運転者ＤＲに視認される画像の形成には寄与しない。

　レリーフ型のホログラム５４０の第１面２２１に入射した青色レーザ光Ｌ（ｂ）は、第３ノッチフィルタ５５０ｒが設けられた格子面５４１ｒ及び第２ノッチフィルタ５５０ｇが設けられた格子面５４１ｇでは反射されない。したがって、青色レーザ光Ｌ（ｂ）は、格子面５４１ｒ及び格子面５４１ｇを透過した後、格子面５４１ｂに入射する。

　格子面５４１ｂに設けられた第１ノッチフィルタ５５０ｂは、格子面５４１ｂに入射した青色レーザ光Ｌ（ｂ）のうち所定の割合を、所定の方向に反射する。この結果、青色レーザ光Ｌ（ｂ）は、レリーフ型のホログラム５４０から運転者ＤＲに向けて出射される。したがって、格子面５４１ｂで反射された青色レーザ光Ｌ（ｂ）は、格子面５４１ｒで反射された赤色レーザ光Ｌ（ｒ）及び格子面５４１ｇで反射された緑色レーザ光Ｌ（ｇ）とともに画像を形成する。

　第１ノッチフィルタ５５０ｂによって反射されずに残った青色レーザ光Ｌ（ｂ）は、格子面５４１ｂを通過する。その後、青色レーザ光Ｌ（ｂ）は、フロントガラス２１０によって反射されることなしに車室外に出射される。したがって、残りの青色レーザ光Ｌ（ｂ）は、運転者ＤＲに視認される画像の形成には寄与しない。

　上述の如く、虚像ＶＩは、赤色レーザ光Ｌ（ｒ）、緑色レーザ光Ｌ（ｇ）及び青色レーザ光Ｌ（ｂ）によって描かれるので、運転者ＤＲはフルカラーの画像を視認することとなる。したがって、レリーフ型のホログラム５４０を備えるＨＵＤ５００は、表示すべきコンテンツ（画像）に着色することができる。表示されるコンテンツが、例えば、黄色や赤色の色相で表現されるならば、運転者ＤＲへの注意喚起が促される。したがって、ＨＵＤ５００は、運転の安全性の向上に貢献することができる。

　第１実施形態と同様に、各樹脂材（第２樹脂材２３０、第１層５４２ｂ、第２層５４２ｇ、第３層５４２ｒ）は、格子面５４１ｂ、５４１ｇ、５４１ｒにおいて、隙間無く密着している。車室外からの外光ＥＬのうち図１２Ａ及び図１２Ｂに関連して説明されたノッチフィルタ（第１ノッチフィルタ５５０ｂ、第２ノッチフィルタ５５０ｇ及び第３ノッチフィルタ５５０ｒ）それぞれの反射帯域に含まれない光成分は、回折されることなく、レリーフ型のホログラム５４０を透過する。したがって、フロントガラス２１０に入射する外光ＥＬの大部分は、回折されることなく、車室内に入射する結果、一般的なレリーフ型のホログラムで生ずるような高次の回折光に起因する迷光はほとんど生じない。運転者ＤＲの眼には、迷光はほとんど入射しないので、運転者は迷光に妨げられることなく、安全な運転を行うことができる。したがって、ＨＵＤ５００は、迷光をほとんど発生させることがないので、視認性に優れた画像を表示することができる。第１実施形態と同様に、投射光学系１８０は、好ましくは、レリーフ型のホログラム５４０の第１面２２１の少なくとも１箇所において、映像光ＩＬの入射角が略垂直となるように設計される。この結果、ＨＵＤ５００は、迷光をほとんど発生させることなく、高画質の画像を表示することができる。

　図１１、図１２Ｂ及び図１３を用いて、第１層５４２ｂ、第２層５４２ｇ及び第３層５４２ｒの積層順序に関連する効果が説明される。

　図１３に示されるレリーフ型のホログラム５４０の製造工程において、最も下方に、映像光ＩＬの光成分のうち最も波長の短い青色レーザ光Ｌ（ｂ）を回折させるための格子面５４１ｂが形成される。格子面５４１ｂの上方に２番目に波長の長い緑色レーザ光Ｌ（ｇ）を回折させるための格子面５４１ｇが形成される。格子面５４１ｇ上に映像光ＩＬの光成分のうち最も波長の長い赤色レーザ光Ｌ（ｒ）を回折させるための格子面５４１ｒが形成される。したがって、図１１に示される如く、第１面２２１から第２面２３１に向けて、第３層５４２ｒ、第２層５４２ｇ及び第１層５４２ｂが順に積層される。

　一般的に、回折角が同じであるならば、長波長の光の方が、長いピッチ（ｐ）の格子面形状を要求する。この結果、回折角が同じであるならば、長波長の光の方が、レリーフの凹凸寸法（Ｄ）は大きくなる。

　図１３に示される製造方法に従ってレリーフ型のホログラムが作成されるならば、塗布された液状の樹脂材料に設置されたスタンパ５６０，５６１上から紫外線を照射し、液状の樹脂材料が硬化する。この結果、格子面５４１ｂ，５４１ｇ，５４１ｒがそれぞれ形成される。このような格子面５４１ｂ，５４１ｇ，５４１ｒにおいては、凹凸寸法（Ｄ）が小さな層から形成されることが好ましい。

　凹凸寸法（Ｄ）が小さい場合、スタンパ５６０，５６１による加圧時の加圧面内の圧力差が生じにくいので、高い精度でスタンパ５６０，５６１の格子面形状が転写される。凹凸寸法（Ｄ）が比較的大きい格子面の形成前に、凹凸寸法（Ｄ）が小さな格子面が形成されるならば、凹凸寸法（Ｄ）が比較的大きい格子面の形状に影響する形状誤差が小さくなる。したがって、レリーフ型のホログラム５４０全体として、格子面の正確な転写が達成される。レリーフ型のホログラム５４０は、高い精度で製造されるので、ＨＵＤ５００は、高い画質の画像を表示することができる。

　図１１に示される如く、青色レーザ光Ｌ（ｂ）を回折させる格子面５４１ｂは、最も外側（フロントガラス２１０の最も近く）に配設される。図１２Ｂに関連して説明された如く、格子面５４１ｂ上に形成される第１ノッチフィルタ５５０ｂが、青色レーザ光Ｌ（ｂ）だけでなく、青色レーザ光Ｌ（ｂ）よりも短い波長の紫外線（波長４００ｎｍ以下）を所定の反射率（図１２Ｂは、約５０％の反射率を示す）で反射するならば、第１ノッチフィルタ５５０ｂは、外光ＥＬが含む紫外線を反射させる（即ち、除去する）ことができる。特に、図１３で関連して説明された如く、第１層５４２ｂ、第２層５４２ｇ及び第３層５４２ｒが、紫外線を多く吸収する紫外線硬化樹脂で形成されているならば、第１ノッチフィルタ５５０ｂは、紫外線吸収に起因する第１層５４２ｂ、第２層５４２ｇ及び第３層５４２ｒの劣化を好適に抑制する。したがって、ＨＵＤ５００の信頼性が向上する。

　青色レーザ光Ｌ（ｂ）を回折される格子面５４１ｂが最も外方に形成される結果、第１ノッチフィルタ５５０ｂの形成も容易となる。図１２Ｂに示される如く、第１ノッチフィルタ５５０ｂの反射特性は、紫外線の波長域と青色レーザ光Ｌ（ｂ）との間での反射率の低減を要求されない。したがって、紫外線を反射させるためのコート層及び青色レーザ光Ｌ（ｂ）を反射させるためのコート層は、単なるローパスフィルタとして形成されればよい。かくして、第１ノッチフィルタ５５０ｂのコーティングが容易となる。

　一方で、緑色レーザ光Ｌ（ｇ）を反射させる第２ノッチフィルタ５５０ｇや赤色レーザ光Ｌ（ｒ）を反射させる第３ノッチフィルタ５５０ｒへの紫外線を反射させる特性の追加は容易ではない。第１層５４２ｂと第１面２２１との間に配設される第２層５４２ｇや第３層５４２ｒの第２ノッチフィルタ５５０ｇや第３ノッチフィルタ５５０ｒに紫外線を反射させる特性が追加されるならば、青色レーザ光Ｌ（ｂ）の中心波長４４５ｎｍ付近の帯域において、必ず反射率は、「０％」に設定される必要がある。しかしながら、このような特性を有するノッチフィルタの成膜は、非常に困難であり、或いは、高コストとなる。したがって、映像光ＩＬのうち最も波長の短い青色レーザ光Ｌ（ｂ）を回折させる格子面５４１ｂが最外に形成されることが好ましい。また、格子面５４１ｂ上に形成される第１ノッチフィルタ５５０ｂは、紫外線を反射する特性を有するコート層を含むことが好ましい。かくして、信頼性の高いＨＵＤ５００が、安価に製造される。

　尚、図１２Ｂに示される第１ノッチフィルタ５５０ｂの紫外線の反射率は、約５０％である。代替的に或いは好ましくは、第１ノッチフィルタ５５０ｂの紫外線の反射率は、５０％を超える値に設定されてもよい。

　本実施形態において、光源として、赤色レーザ光源５１０ｒ、緑色レーザ光源５１０ｇ及び青色レーザ光源５１０ｂが例示される。代替的に、赤色、緑色及び青色の光をそれぞれ発するＬＥＤや白色ＬＥＤといった他の光源要素が光源として用いられてもよい。尚、赤色レーザ光源５１０ｒ、緑色レーザ光源５１０ｇ及び青色レーザ光源５１０ｂが出射する赤色レーザ光Ｌ（ｒ）、緑色レーザ光Ｌ（ｇ）及び青色レーザ光Ｌ（ｂ）それぞれの波長範囲は、ＬＥＤといった他の光源よりも狭いので、光源としての赤色レーザ光源５１０ｒ、緑色レーザ光源５１０ｇ及び青色レーザ光源５１０ｂの利用は、ホログラム５４０での高い回折効率を達成することができる。したがって、光源として赤色レーザ光Ｌ（ｒ）、緑色レーザ光Ｌ（ｇ）及び青色レーザ光Ｌ（ｂ）が用いられるならば、波長の広がりに起因する画像のボケが好適に抑制される。かくして、ＨＵＤ５００は、低い電力消費で、高画質の画像を表示することができる。

　本実施形態において、空間変調素子として液晶パネル１５０が用いられる。代替的に、光源及び投射光学系として、二次元的に配列されたＬＥＤを含むＬＥＤアレイ光源といった光源要素が用いられてもよい。更に代替的に、本実施形態に関連して説明された原理を適用可能な他の空間変調素子がＨＵＤに組み込まれてもよい。

　（第４実施形態）
　図１４は、第４実施形態に従うシースルーディスプレイとして例示されるＨＵＤの概略図である。図１４を用いて、第４実施形態のＨＵＤが説明される。

　ＨＵＤ５００Ａは、第３実施形態に関連して説明されたＨＵＤ５００と同様の赤色レーザ光源５１０ｒ、投射光学系１８０及び制御部１９０に加えて、青緑色レーザ光源５１０ｂｇを備える。赤色レーザ光源５１０ｒは、第３実施形態と同様に、制御部１９０に電気的に接続される。また、青緑色レーザ光源５１０ｂｇも、同様に、制御部１９０に電気的に接続される。赤色レーザ光源５１０ｒは、制御部１９０の制御下で、赤色レーザ光Ｌ（ｒ）を出射する。青緑色レーザ光源５１０ｂｇは、制御部１９０の制御下で、青緑色レーザ光Ｌ（ｂｇ）を出射する。本実施形態において、青緑色レーザ光源５１０ｂｇは、第１光源として例示される。赤色レーザ光源５１０ｒは、第２光源として例示される。また、青緑色レーザ光源５１０ｂｇから出射される青緑色レーザ光Ｌ（ｂｇ）は、第１光として例示される。赤色レーザ光源５１０ｒから出射される赤色レーザ光Ｌ（ｒ）は、第２光として例示される。

　ＨＵＤ５００Ａは、ダイクロイックミラー５３３を更に備える。青緑色レーザ光源５１０ｂｇが出射した青緑色レーザ光Ｌ（ｂｇ）及び赤色レーザ光源５１０ｒが出射した赤色レーザ光Ｌ（ｒ）は、ダイクロイックミラー５３３で合波される。その後、合波されたレーザ光は、投射光学系１８０のレンズ１３０に向かう。

　ＨＵＤ５００Ａは、フロントガラス２１０に取り付けられたレリーフ型のホログラム５４０Ａを更に備える。投射光学系１８０は、第１実施形態乃至第３実施形態と同様に、レーザ光を用いて、映像光ＩＬを生成する。ホログラム５４０Ａは、映像光ＩＬを運転者ＤＲに向けて回折する。この結果、運転者ＤＲは、フロントガラス２１０越しに、虚像ＶＩを視認する。

　図１５は、レリーフ型のホログラム５４０Ａの概略的な断面図である。図１４及び図１５を用いて、レリーフ型のホログラム５４０Ａが説明される。

　レリーフ型のホログラム５４０Ａは、フロントガラス２１０の内面２１１に取り付けられた第２樹脂材２３０と、第２樹脂材２３０に積層された第１樹脂材２２０Ｂと、を備える。第１樹脂材２２０Ｂは、第２樹脂材２３０に積層される第１層７４０ｂｇと第１層７４０ｂｇに積層される第２層７４０ｒと、を備える。したがって、第３実施形態に関連して説明されたレリーフ型のホログラム５４０と異なり、レリーフ型のホログラム５４０Ａは、３層構造を有する。

　図１４に示される如く、投射光学系１８０は、フロントガラス２１０に取り付けられたレリーフ型のホログラム５４０Ａに映像光ＩＬを投射する。映像光ＩＬは、第２層７４０ｒが形成する第１面２２１に入射する。レリーフ型のホログラム５４０Ａは、映像光ＩＬが含む青緑色レーザ光Ｌ（ｂｇ）及び赤色レーザ光Ｌ（ｒ）をそれぞれ運転者ＤＲに向けて回折並びに偏向する。かくして、運転者ＤＲは、レリーフ型のホログラム５４０Ａによって拡大された虚像ＶＩをフロントガラス２１０越しに視認することができる。

　図１５に示される如く、レリーフ型のホログラム５４０Ａは、第１層７４０ｂｇと第２層７４０ｒとの間に形成された格子面７４１ｒと、第１層７４０ｂｇと第２樹脂材２３０との間に形成された格子面７４１ｂｇと、を備える。レリーフ型のホログラム５４０Ａは、格子面７４１ｂｇ上に形成された第１ノッチフィルタ７５０ｂｇと、格子面７４１ｒ上に形成された第２ノッチフィルタ７５０ｒと、を更に備える。

　図１６は、第１ノッチフィルタ７５０ｂｇ及び第２ノッチフィルタ７５０ｒの理想的な特性を示す概略的なグラフである。図１４乃至図１６を用いて、第１ノッチフィルタ７５０ｂｇ及び第２ノッチフィルタ７５０ｒの特性が説明される。

　図１６に示される如く、例えば、赤色レーザ光Ｌ（ｒ）の中心波長は、６３５ｎｍに設定され、青緑色レーザ光Ｌ（ｂｇ）の中心波長は、４８８ｎｍに設定されてもよい。レリーフ型のホログラム５４０Ａの各波長に対する最大の反射率が「５０％」に設定されるならば、第１ノッチフィルタ７５０ｂｇ及び第２ノッチフィルタ７５０ｒは、図１６に示される如く、それぞれの中心波長の近傍のみの波長成分の光を反射するように設計される。尚、図１６に示される第１ノッチフィルタ７５０ｂｇ及び第２ノッチフィルタ７５０ｒの反射率は、それぞれ最大で５０％に設定されている。代替的に、第１ノッチフィルタ５５０ｂｇ及び第２ノッチフィルタ５５０ｒの反射率は、５０％を超える最大値を有してもよいし、或いは、５０％を下回る最大値を有してもよい。第１ノッチフィルタ７５０ｂｇ及び第２ノッチフィルタ７５０ｒの反射率が高い値に設定されると、ＨＵＤ５００Ａの光利用効率は高くなる。第１ノッチフィルタ７５０ｂｇ及び第２ノッチフィルタ７５０ｒの反射率が低い値に設定されると、車室外から車室内に入射する外光ＥＬの光量は相対的に増大するので、車室内が明るくなる。第１ノッチフィルタ７５０ｂｇ及び第２ノッチフィルタ７５０ｒの反射率は、上述の特性に従い、搭載される車両の仕様に応じて、適宜設定されてもよい。

　第１ノッチフィルタ７５０ｂｇ及び第２ノッチフィルタ７５０ｒが、図１６に示される反射特性をそれぞれ有するならば、第１実施形態乃至第３実施形態と同様に、ＨＵＤ５００Ａは、画像を形成するための映像光ＩＬを高効率に回折することができる。加えて、ＨＵＤ５００Ａは、車室外から入射する外光ＥＬの大部分の車室内への入射を許容する。したがって、ＨＵＤ５００Ａは、低い消費電力で、迷光の少ない視認性に優れた画像を運転者ＤＲに提供することができる。

　図１７は、レリーフ型のホログラム５４０Ａの製造方法の概略図である。図１７に示されるレリーフ型のホログラム５４０Ａの製造方法は、比較的簡便である。

　（ステップＳ２００）
　第２樹脂材２３０及び第２層７４０ｒは、射出成型といった成型技術を用いて、個別に作成される。第２樹脂材２３０の射出成型の結果、第２樹脂材２３０の上面には、レリーフ構造を有する格子面７４１ｂｇが形成される。また、第２層７４０ｒの射出成型の結果、第２層７４０ｒの下面には、レリーフ構造を有する格子面７４１ｒが形成される。

　その後、格子面７４１ｂｇ上に第１ノッチフィルタ７５０ｂｇが塗布又は蒸着される。また、格子面７４１ｒ上に第２ノッチフィルタ７５０ｒが塗布又は蒸着される。

　更にその後、格子面７４１ｂｇ上に第１層７４０ｂｇに形成される液状の樹脂材料（本実施形態において、上述の一連の実施形態と同様に、樹脂材料は、紫外線硬化樹脂である）が塗布される。その後、ステップＳ２１０が実行される。

　（ステップＳ２１０）
　ステップＳ２１０において、第２層７４０ｒは、第１層７４０ｂｇに形成される液状の樹脂材料の層上に設置される。その後、紫外線が照射されると、第２層７４０ｒと第２樹脂材２３０との間の液状の樹脂材料が硬化し、第１層７４０ｂｇとなる。かくして、非常に簡便な製造方法を用いて、レリーフ型のホログラム５４０Ａは作成される。

　本実施形態において、ＨＵＤ５００Ａは、赤色レーザ光Ｌ（ｒ）を出射する赤色レーザ光源５１０ｒと、赤色レーザ光Ｌ（ｒ）の色相（赤）に対して補色の色相を有する青緑色レーザ光Ｌ（ｂｇ）を出射する青緑色レーザ光源５１０ｂｇと、を備える。したがって、ＨＵＤ５００Ａは、白色、赤色及び青緑色の３色を用いて表現される画像を表示することができる。

　一般的に、ＨＵＤといったシースルーディスプレイでは、表示されるコンテンツの種類は多くない。したがって、フルカラーでの画像の表現は、あまり必要とされない。多くの場合、３つの色相を用いて、表示すべきコンテンツは表現される。したがって、ＨＵＤ５００Ａは、２種類の光源のみを有するけれども、実用上十分な色彩表現をすることができる。ＨＵＤ５００Ａの光源の数が２つとなる結果、実用上の利便性を維持しつつ、安価なＨＵＤ５００Ａが提供されることとなる。

　本実施形態において、ＨＵＤ５００Ａは、赤色レーザ光Ｌ（ｒ）を出射する赤色レーザ光源５１０ｒと、赤色レーザ光Ｌ（ｒ）の色相（赤）に対して補色の色相を有する青緑色レーザ光Ｌ（ｂｇ）を出射する青緑色レーザ光源５１０ｂｇと、を備える。代替的に、ＨＵＤは、他の色相の組み合わせを達成するレーザ光源の組を備えてもよい。例えば、ＨＵＤは、青色レーザ光を出射する青色レーザ光源と、青色レーザ光の色相（青）に対して補色の色相を有する黄色レーザ光を出射する黄色レーザ光源と、を備えてもよい。更に代替的に、ＨＵＤは、紫色レーザ光を出射する紫色レーザ光源と、紫色レーザ光の色相（紫）に対して補色の色相を有する黄緑色レーザ光を出射する黄緑色レーザ光源と、を備えてもよい。補色関係にある２色のレーザ光を出射する光源の組が用いられることによって、白色を用いて、画像が表現される。しかしながら、画像の表現に白色が必要とされないならば、補色関係にない２色のレーザ光を出射する光源の組がＨＵＤに用いられてもよい。

　（第５実施形態）
　図１８は、第５実施形態に従うシースルーディスプレイとして例示されるヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）の概略図である。図１８を用いて、第５実施形態のＨＭＤが説明される。

　ＨＭＤ７００は、第３実施形態のＨＵＤ５００と同様に、制御部１９０、赤色レーザ光源５１０ｒ、緑色レーザ光源５１０ｇ、青色レーザ光源５１０ｂ、第１ダイクロイックミラー５３１及び第２ダイクロイックミラー５３２を備える。赤色レーザ光源５１０ｒ、緑色レーザ光源５１０ｇ及び青色レーザ光源５１０ｂは、制御部１９０にそれぞれ電気的に接続される。

　赤色レーザ光源５１０ｒは、制御部１９０の制御下で、中心波長５７０ｎｍ～６８０ｎｍの赤色レーザ光Ｌ（ｒ）を出射する。緑色レーザ光源５１０ｇは、制御部１９０の制御下で、中心波長４９０ｎｍ～５７０ｎｍの緑色レーザ光Ｌ（ｇ）を出射する。青色レーザ光源５１０ｂは、制御部１９０の制御下で、中心波長４００ｎｍ～４９０ｎｍの青色レーザ光Ｌ（ｂ）を出射する。

　ＨＭＤ７００は、投射光学系１８０Ｂを更に備える。投射光学系１８０Ｂは、折返ミラー１４０Ｂと、ＭＥＭＳミラー３００Ｂと、を備える。ＭＥＭＳミラー３００Ｂは、制御部１９０に電気的に接続される。

　青色レーザ光源５１０ｂが出射した青色レーザ光Ｌ（ｂ）及び赤色レーザ光源５１０ｒが出射した赤色レーザ光Ｌ（ｒ）は、第１ダイクロイックミラー５３１で合波される。その後、合波されたレーザ光は、第２ダイクロイックミラー５３２に向かう。第１ダイクロイックミラー５３１で合波されたレーザ光及び緑色レーザ光源５１０ｇから出射された緑色レーザ光Ｌ（ｇ）は、第２ダイクロイックミラー５３２で合波される。第２ダイクロイックミラーで合波されたレーザ光は、投射光学系１８０Ｂの折返ミラー１４０Ｂに入射する。折返ミラー１４０Ｂにて反射された赤色レーザ光Ｌ（ｒ）、緑色レーザ光Ｌ（ｇ）及び青色レーザ光Ｌ（ｂ）は、ＭＥＭＳミラー３００Ｂにて二次元的に偏向走査される。この結果、投射光学系１８０Ｂから映像光ＩＬが出射される。

　赤色レーザ光源５１０ｒ、緑色レーザ光源５１０ｇ、青色レーザ光源５１０ｂ及びＭＥＭＳミラー３００Ｂは、制御部１９０の制御下で動作する。制御部１９０は、例えば、ＭＥＭＳミラー３００Ｂの振り角を制御する。また、制御部１９０は、赤色レーザ光Ｌ（ｒ）、緑色レーザ光Ｌ（ｇ）及び青色レーザ光Ｌ（ｂ）の走査位置と表示すべき画像とに応じて、赤色レーザ光源５１０ｒ、緑色レーザ光源５１０ｇ及び青色レーザ光源５１０ｂを制御し、赤色レーザ光Ｌ（ｒ）、緑色レーザ光Ｌ（ｇ）及び青色レーザ光Ｌ（ｂ）の強度も変調する。

　ＨＭＤ７００は、使用者の眼前に配設されるレンズ部７１０と、レンズ部７１０に取り付けられたレリーフ型のホログラム９４０と、を更に備える。レリーフ型のホログラム９４０は、レンズ部７１０と使用者の眼との間に配設される。投射光学系１８０Ｂから出射された映像光ＩＬは、使用者の眼に対向するレンズ部７１０の内面７１１に取り付けられたレリーフ型のホログラム９４０に入射する。

　図１９は、レリーフ型のホログラム９４０の概略的な断面図である。図１１、図１８及び図１９を用いて、レリーフ型のホログラム９４０が説明される。

　レリーフ型のホログラム９４０は、第３実施形態に関連して説明されたレリーフ型のホログラム５４０と略同様の構造を有する。レリーフ型のホログラム９４０は、レンズ部７１０の内面７１１に取り付けられた第２樹脂材９３０を備える。レリーフ型のホログラム９４０は、第２樹脂材９３０に積層された第１樹脂材９２０を更に備える。第１樹脂材９２０は、第２樹脂材９３０とレリーフ構造の格子面９４１ｂを形成する第１層９４２ｂと、第１層９４２ｂとレリーフ構造の格子面９４１ｇを形成する第２層９４２ｇと、第２層９４２ｇとレリーフ構造の格子面９４１ｒを形成する第３層９４２ｒと、を含む。第１層９４２ｂ、第２層９４２ｇ及び第３層９４２ｒは、第２樹脂材９３０と略同一の屈折率を有する。したがって、第３層９４２ｒによって形成される第１面９２１と第２樹脂材９３０が形成する第２面９３１との間で屈折率は一様となる。また、第２樹脂材９３０、第１層９４２ｂ、第２層９４２ｇ及び第３層９４２ｒは、好ましくは、隙間無く密着している。

　レリーフ型のホログラム９４０は、格子面９４１ｂを少なくとも部分的に覆う第１ノッチフィルタ９５０ｂと、格子面９４１ｇを少なくとも部分的に覆う第２ノッチフィルタ９５０ｇと、格子面９４１ｒを少なくとも部分的に覆う第３ノッチフィルタ９５０ｒと、を含む。第１面９２１に入射する映像光ＩＬは、図１８に関連して説明されたように、赤色レーザ光Ｌ（ｒ）、緑色レーザ光Ｌ（ｇ）及び青色レーザ光Ｌ（ｂ）を含む。

　格子面９４１ｒのレリーフ構造に設けられた第３ノッチフィルタ９５０ｒは、所望の入射角で第１面９２１に入射した映像光ＩＬのうち赤色レーザ光Ｌ（ｒ）のみを所望の方向に反射する。格子面９４１ｒに到達した映像光ＩＬは、第２層９４２ｇ中を更に伝搬し、その後、格子面９４１ｇに到達する。

　格子面９４１ｇのレリーフ構造に設けられた第２ノッチフィルタ９５０ｇは、格子面９４１ｇに到達した映像光ＩＬのうち、緑色レーザ光Ｌ（ｇ）のみを所望の方向に反射する。格子面９４１ｇに到達した映像光ＩＬは、第１層９４２ｂ中を更に伝搬し、その後、格子面９４１ｂに到達する。

　格子面９４１ｂのレリーフ構造に設けられた第１ノッチフィルタ９５０ｂは、格子面９４１ｂに到達した映像光ＩＬのうち、青色レーザ光Ｌ（ｂ）のみを所望の方向に反射する。

　図１９に示される格子面９４１ｂ、９４１ｇ、９４１ｒのレリーフ構造は、鋸歯状の輪郭面をなすブレーズ構造である。格子面９４１ｂ、９４１ｇ、９４１ｒのレリーフ構造は、図１９に示される如く、ホログラム９４０に入射した赤色レーザ光Ｌ（ｒ）、緑色レーザ光Ｌ（ｇ）及び青色レーザ光Ｌ（ｂ）それぞれが、使用者の眼球に向けて回折されるように最適化されている。

　レリーフ型のホログラム９４０に入射した映像光ＩＬに含まれる赤色レーザ光Ｌ（ｒ）は、赤色レーザ光Ｌ（ｒ）のみを反射する第３ノッチフィルタ９５０ｒが配設された格子面９４１ｒで回折される結果、使用者の眼球に向けて偏向される。レリーフ型のホログラム９４０に入射した映像光ＩＬに含まれる緑色レーザ光Ｌ（ｇ）は、緑色レーザ光Ｌ（ｇ）のみを反射する第２ノッチフィルタ９５０ｇが配設された格子面９４１ｇで回折される結果、使用者の眼球に向けて偏向される。レリーフ型のホログラム９４０に入射した映像光ＩＬに含まれる青色レーザ光Ｌ（ｂ）は、青色レーザ光Ｌ（ｂ）のみを反射する第１ノッチフィルタ９５０ｂが配設された格子面９４１ｂで回折される結果、使用者の眼球に向けて偏向される。尚、格子面９４１ｒ、９４１ｇ、９４１ｂで回折されない赤色レーザ光Ｌ（ｒ）、緑色レーザ光Ｌ（ｇ）及び青色レーザ光Ｌ（ｂ）それぞれは、そのまま、レリーフ型のホログラム９４０を透過する。

　使用者の眼球に向けて偏向された赤色レーザ光Ｌ（ｒ）、緑色レーザ光Ｌ（ｇ）及び青色レーザ光Ｌ（ｂ）は、眼球を透過して、網膜上に結像される。この結果、使用者は、映像光ＩＬを画像として認識することができる。

　第３実施形態に関連して説明されたＨＵＤ５００のレリーフ型のホログラム５４０と同様に、映像光ＩＬが入射する第１面９２１（映像光ＩＬの入射面）は、好ましくは、レンズ部７１０に取り付けられる第２面９３１（映像光ＩＬの出射面）に対して略平行である。この結果、レンズ部７１０と透過し、レリーフ型のホログラム９４０に入射する外光ＥＬは、レリーフ型のホログラム９４０によってほとんど回折されることなく、且つ、屈折の影響をほとんど受けることなく、使用者の眼球に到達する。したがって、使用者は、歪みの少ない外界の景色を視認することができる。

　図１９に示されるレリーフ型のホログラム９４０の第１面９２１は、第２面９３１に対して略平行の関係を保ったまま湾曲している。代替的に、第１面９２１及び第２面９３１はともに、平坦な面を形成してもよい。

　上述の如く、レリーフ型のホログラム９４０が組み込まれたＨＭＤ７００であっても、外光ＥＬの大部分は、回折されることなく、レリーフ型のホログラム９４０を通過することができる。したがって、迷光の発生並びに迷光の眼への入射はほとんど生じない。したがって、ＨＭＤ７００は、視認性に優れた画像を表示することができる。

　本実施形態において、レリーフ型のホログラム９４０の格子面９４１ｒ、９４１ｇ、９４１ｂは、ブレーズ構造を有する。この結果、レリーフ型のホログラム９４０は、高い回折効率を達成する。ＨＭＤ７００の光利用効率が向上するので、ＨＭＤ７００の消費電力は低減する。加えて、レリーフ型のホログラム９４０は、成型技術を用いて、作成される。したがって、量産性が高く、廉価なＨＭＤ７００が提供される。

　使用者は、視力矯正用の眼鏡とともにＨＭＤを装着することもある。眼鏡のレンズは、外界の景色を適切に視認させるためにピント調整を行う。その一方で、ＨＭＤが形成する画像は、視力に関係なく、網膜に結蔵される。

　一般的な体積型ホログラムを用いたＨＭＤの製造において、体積型ホログラムは、視力矯正用の眼鏡のレンズに貼り付けられた後、直接露光される。この結果、眼鏡のレンズの位置に拘わらず、使用者に最適なホログラムが作成される。

　本実施形態の有利な特徴の１つとして、上述の如く、レリーフ型のホログラム９４０が量産可能（例えば、成型技術を用いて）な点が挙げられる。しかしながら、上述のＨＭＤの製造手法（即ち、眼鏡のレンズに貼り付けられた体積型ホログラムに直接露光する手法）は、量産に不向きである。

　本実施形態において、レリーフ型のホログラム９４０は、レンズ部７１０と使用者の眼球との間に配設される。したがって、量産製造された同一構造のレリーフ型のホログラム９４０が所望のレンズ部７１０に取り付けられ、使用者に対して最適化されたＨＭＤ７００が形成される。使用者の眼球の位置に対して、所定の位置にレリーフ型のホログラム９４０及びＭＥＭＳ３００Ｂが配設される結果、ＨＭＤ７００が形成する画像は、網膜上に適切に結像される。レリーフ型のホログラム９４０よりも外方（即ち、外界側）のレンズ部７１０は、使用者の視力に応じて、ピント調整を行い、外界からの景色を適切に網膜上に結蔵させる。レンズ部７１０がレリーフ型のホログラム９４０よりも外界側に配設される結果、視力矯正用の眼鏡を装着する使用者に対しても、同一形状のレリーフ型のホログラム９４０を用いて、ＨＭＤ７００が形成する画像を視認させることができる。かくして、本実施形態のＨＭＤ７００は、高い量産性を有するとともに、安価に作成される。

　上述の一連の実施形態は、シースルーディスプレイの一例にすぎない。したがって、上述の説明は、本実施形態の原理の適用範囲を限定するものではない。上述の原理の真意及び範囲を逸脱することなしに、当業者は、様々な変形や組み合わせを行うことが可能であることは容易に理解されるべきである。

　上述された実施形態は、以下の構成を主に備える。

　上述の実施形態の一局面に係るシースルーディスプレイは、光を発する光源と、前記光の強度を空間変調し、画像を表示するための映像光を生成する投射光学系と、前記投射光学系から出射された前記映像光を偏向するホログラムと、を備え、前記ホログラムは、前記映像光が入射される第１面と、該第１面と反対側の第２面と、を含み、前記映像光の透過を許容する透過層と、前記第１面と前記第２面との間において前記映像光を回折するレリーフ構造を有する格子面と、該格子面を少なくとも部分的に覆い、前記格子面に入射する特定の波長成分の入射光を反射するノッチフィルタと、を含み、前記透過層は、前記第１面から前記第２面に亘って、一様な屈折率を有することを特徴とする。

　上記構成によれば、投射光学系は、光源から発せられた光の強度を空間変調し、画像を表示するための映像光を生成する。ホログラムは、投射光学系から出射された映像光を偏向する。ホログラムの透過層は、映像光が入射される第１面と、第１面と反対側の第２面と、を含み、映像光の透過を許容する。ホログラムの格子面は、第１面と第２面との間において映像光を回折するレリーフ構造を有する。格子面を少なくとも部分的に覆うノッチフィルタは、格子面に入射する特定の波長成分の入射光を反射する。透過層は、第１面から第２面に亘って、一様な屈折率を有するので、高次回折光が発生しにくくなる。したがって、視聴者は、迷光の影響をほとんど受けることなく、画像を好適に視認することができる。

　上記構成において、前記ホログラムは、前記第１面を形成する第１透過層と、前記第２面を形成する第２透過層と、を含み、前記第２透過層と等しい屈折率を有する前記第１透過層は、前記第２透過層に隙間無く密着されることが好ましい。

　上記構成によれば、ホログラムは、第１面を形成する第１透過層と、第２面を形成する第２透過層と、を含む。第２透過層と等しい屈折率を有する第１透過層は、第２透過層に隙間無く密着されるので、高次回折光が発生しにくくなる。したがって、視聴者は、迷光の影響をほとんど受けることなく、画像を好適に視認することができる。

　上記構成において、前記投射光学系は、前記第１面に対して、前記映像光を略垂直に入射させることが好ましい。

　上記構成によれば、投射光学系は、第１面に対して、映像光を略垂直に入射させるので、迷光が適切に低減される。したがって、ホログラムの製造に高精度な露光が要求されないので、ホログラムは安価に製造される。加えて、ホログラムは、成型技術によって製造可能となるので、量産性に優れる。

　上記構成において、レリーフ構造は、ブレーズ構造を含むことが好ましい。

　上記構成によれば、レリーフ構造は、ブレーズ構造を含むので、光利用効率が高くなる。かくして、シースルーディスプレイの消費電力量が低減される。

　上記構成において、前記映像光は、Ｐ偏光であり、前記投射光学系は、前記映像光を少なくとも部分的に前記第１面に対してブリュースター角で入射させることが好ましい。

　上記構成によれば、映像光は、Ｐ偏光である。投射光学系は、映像光を少なくとも部分的に第１面に対してブリュースター角で入射させるので、視聴者は、表面反射に起因する二重像を視認しにくくなる。

　上記構成において、前記ノッチフィルタは、誘電体多層膜を含むことが好ましい。

　上記構成によれば、ノッチフィルタは、誘電体多層膜を含むので、回折効率は簡便に設定される。

　上記構成において、前記格子面は、前記映像光を回折させる回折面を含み、前記誘電体多層膜は、前記回折面のみに配設されることが好ましい。

　上記構成によれば、誘電体多層膜は、映像光を回折させる回折面のみに配設されるので、所望の反射特性を得るための回折効率が、簡便に設定される。かくして、外界から入射する外光と画像の混合割合が、安価且つ簡便に設定される。

　上記構成において、前記ノッチフィルタは、ルゲートフィルタを含むことが好ましい。

　上記構成によれば、ノッチフィルタは、ルゲートフィルタを含むので、格子面に入射する特定の波長成分の入射光は、適切に反射される。

　上記構成において、前記光源は、レーザ光を出射するレーザ光源を含むことが好ましい。

　上記構成によれば、光源は、レーザ光を出射するレーザ光源を含むので、高い光利用効率が達成される。また、波長の広がりに起因する画像のボケは、適切に低減される。かくして、低消費電力且つ高画質のシースルーディスプレイが提供される。

　上記構成において、前記光源は、第１波長の第１光を出射する第１光源と、前記第１波長と異なる第２波長の第２光を出射する第２光源と、を含み、前記第１透過層は、前記第１光を回折させる第１ホログラム要素と、前記第２光を回折させる第２ホログラム要素と、を含むことが好ましい。

　上記構成によれば、光源は、第１波長の第１光を出射する第１光源と、第１波長と異なる第２波長の第２光を出射する第２光源と、を含む。第１透過層は、第１光を回折させる第１ホログラム要素と、第２光を回折させる第２ホログラム要素と、を含むので、視聴者は、様々な色相で描かれた画像を適切に視認することができる。

　上記構成において、前記光源は、青色光を出射する青色光源と、緑色光を出射する緑色光源と、赤色光を出射する赤色光源と、を含み、前記第１透過層は、前記青色光を回折させる第１ホログラム要素と、前記緑色光を回折させる第２ホログラム要素と、前記赤色光を回折させる第３ホログラム要素と、を含むことが好ましい。

　上記構成によれば、光源は、青色光を出射する青色光源と、緑色光を出射する緑色光源と、赤色光を出射する赤色光源と、を含む。第１透過層は、青色光を回折させる第１ホログラム要素と、緑色光を回折させる第２ホログラム要素と、赤色光を回折させる第３ホログラム要素と、を含むので、視聴者は、フルカラーの画像を視認することができる。

　上記構成において、前記第１面から前記第２面に向けて、前記第３ホログラム要素、前記第２ホログラム要素及び前記第１ホログラム要素が順に積層されることが好ましい。

　上記構成によれば、第１面から第２面に向けて、第３ホログラム要素、第２ホログラム要素及び第１ホログラム要素が順に積層されるので、ホログラムは、正確に形成される。かくして、視聴者は、高画質の画像を視聴することができる。

　上述の実施形態の他の局面に係る室内の境界を規定する内面を含むフロントガラスを有する車両に搭載されたヘッドアップディスプレイは、上述のシースルーディスプレイを備え、前記ホログラムは、前記内面に取り付けられることを特徴とする。

　上記構成によれば、室内の境界を規定する内面を含むフロントガラスを有する車両に搭載されたヘッドアップディスプレイは、上述のシースルーディスプレイを備える。ホログラムは、内面に取り付けられるので、高い信頼性のヘッドアップディスプレイが提供される。

　上記構成において、前記フロントガラスは、前記内面を形成する第１ガラスと、前記内面と反対側の外面を形成する第２ガラスと、前記第１ガラスと前記第２ガラスとの間において紫外線を吸収する吸収層と、を含み、前記ホログラムは、前記第１ガラスと前記吸収層との間に配設されることが好ましい。

　上記構成によれば、フロントガラスは、内面を形成する第１ガラスと、内面と反対側の外面を形成する第２ガラスと、第１ガラスと第２ガラスとの間において紫外線を吸収する吸収層と、を含む。ホログラムは、第１ガラスと吸収層との間に配設されるので、紫外線の影響を受けにくくなる。また、空気中の水分の吸湿に起因するホログラムの膨張を生じにくくなる。したがって、高い信頼性のヘッドアップディスプレイが提供される。

　上述の実施形態の他の局面に係る室内の境界を規定する内面を含むフロントガラスを有する車両に搭載されたヘッドアップディスプレイは、上述のシースルーディスプレイを備え、前記第１光は、前記第２光よりも短い波長を有し、前記第１光は、前記第２光よりも短い波長を有し、前記第２ホログラム要素は、前記第１ホログラム要素と前記第１面との間に配設されることを特徴とする。

　上記構成よれば、室内の境界を規定する内面を含むフロントガラスを有する車両に搭載されたヘッドアップディスプレイは、上述のシースルーディスプレイを備える。第１光は、第２光よりも短い波長を有する。第２ホログラムは、第１ホログラムと内面との間に配設されるので、紫外線を反射させるための特性の追加が容易となる。

　上述の実施形態の他の局面に係る使用者の眼前に配設されるレンズ部を備えるヘッドマウントディスプレイは、上述のシースルーディスプレイを備え、前記ホログラムは、前記レンズ部と前記眼との間に配設されることを特徴とする。

　上記構成によれば、使用者の眼前に配設されるレンズ部を備えるヘッドマウントディスプレイは、上述のシースルーディスプレイを備える。ホログラムは、レンズ部と眼との間に配設されるので、同一形状のホログラムを用いて、画像が、眼鏡を着用する視聴者にも提供される。したがって、量産性に優れ、且つ、安価なヘッドマウントディスプレイが提供される。

　本実施形態の原理は、光利用効率が高いシースルーディスプレイを提供する。本実施形態の原理にしたがうシースルーディスプレイは、低い消費電力を有し、且つ、視認性に優れる。加えて、本実施形態の原理にしたがうシースルーディスプレイは、高い量産性を有するので、安価に製造される。本実施形態の原理にしたがうシースルーディスプレイは、ＨＵＤやＨＭＤといった様々なシースルーディスプレイ装置に適用することが可能である。

Claims (16)

1. 　光を発する光源と、
   　前記光の強度を空間変調し、画像を表示するための映像光を生成する投射光学系と、
   　前記投射光学系から出射された前記映像光を偏向するホログラムと、を備え、
   　前記ホログラムは、
   　前記映像光が入射される第１面と、該第１面と反対側の第２面と、を含み、前記映像光の透過を許容する透過層と、
   　前記第１面と前記第２面との間において前記映像光を回折するレリーフ構造を有する格子面と、
   　該格子面を少なくとも部分的に覆い、前記格子面に入射する特定の波長成分の入射光を反射するノッチフィルタと、を含み、
   　前記透過層は、前記第１面から前記第２面に亘って、一様な屈折率を有することを特徴とするシースルーディスプレイ。
2. 　前記ホログラムは、前記第１面を形成する第１透過層と、前記第２面を形成する第２透過層と、を含み、
   　前記第２透過層と等しい屈折率を有する前記第１透過層は、前記第２透過層に隙間無く密着されることを特徴とする請求項１に記載のシースルーディスプレイ。
3. 　前記投射光学系は、前記第１面に対して、前記映像光を略垂直に入射させることを特徴とする請求項１又は２に記載のシースルーディスプレイ。
4. 　前記レリーフ構造は、ブレーズ構造を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のシースルーディスプレイ。
5. 　前記映像光は、Ｐ偏光であり、
   　前記投射光学系は、前記映像光を少なくとも部分的に前記第１面に対してブリュースター角で入射させることを特徴とする請求項４に記載のシースルーディスプレイ。
6. 　前記ノッチフィルタは、誘電体多層膜を含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のシースルーディスプレイ。
7. 　前記格子面は、前記映像光を回折させる回折面を含み、
   　前記誘電体多層膜は、前記回折面のみに配設されることを特徴とする請求項６に記載のシースルーディスプレイ。
8. 　前記ノッチフィルタは、ルゲートフィルタを含むことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のシースルーディスプレイ。
9. 　前記光源は、レーザ光を出射するレーザ光源を含むことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のシースルーディスプレイ。
10. 　前記光源は、第１波長の第１光を出射する第１光源と、前記第１波長と異なる第２波長の第２光を出射する第２光源と、を含み、
    　前記第１透過層は、前記第１光を回折させる第１ホログラム要素と、前記第２光を回折させる第２ホログラム要素と、を含むことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のシースルーディスプレイ。
11. 　前記光源は、青色光を出射する青色光源と、緑色光を出射する緑色光源と、赤色光を出射する赤色光源と、を含み、
    　前記第１透過層は、前記青色光を回折させる第１ホログラム要素と、前記緑色光を回折させる第２ホログラム要素と、前記赤色光を回折させる第３ホログラム要素と、を含むことを特徴とする請求項２に記載のシースルーディスプレイ。
12. 　前記第１面から前記第２面に向けて、前記第３ホログラム要素、前記第２ホログラム要素及び前記第１ホログラム要素が順に積層されることを特徴とする請求項１１に記載のシースルーディスプレイ。
13. 　室内の境界を規定する内面を含むフロントガラスを有する車両に搭載されたヘッドアップディスプレイであって、
    　請求項１に記載のシースルーディスプレイを備え、
    　前記ホログラムは、前記内面に取り付けられることを特徴とするヘッドアップディスプレイ。
14. 　前記フロントガラスは、前記内面を形成する第１ガラスと、前記内面と反対側の外面を形成する第２ガラスと、前記第１ガラスと前記第２ガラスとの間において紫外線を吸収する吸収層と、を含み、
    　前記ホログラムは、前記第１ガラスと前記吸収層との間に配設されることを特徴とする請求項１３に記載のヘッドアップディスプレイ。
15. 　室内の境界を規定する内面を含むフロントガラスを有する車両に搭載されたヘッドアップディスプレイであって、
    　請求項１０に記載のシースルーディスプレイを備え、
    　前記第１光は、前記第２光よりも短い波長を有し、
    　前記第２ホログラム要素は、前記第１ホログラム要素と前記第１面との間に配設されることを特徴とするヘッドアップディスプレイ。
16. 　使用者の眼前に配設されるレンズ部を備えるヘッドマウントディスプレイであって、
    　請求項１に記載のシースルーディスプレイを備え、
    　前記ホログラムは、前記レンズ部と前記眼との間に配設されることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。

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