[发明专利]光学元件和图像显示装置

说明书

本发明提供光学元件和图像显示装置，实现小型且轻量化，并且能够向多个方向投影图像。光学元件包括：导光部，具有光入射面、与光入射面垂直的多个侧面和与光入射面相对的背面；以及多个衍射光栅部，形成在从侧面和背面选择出的至少两个以上的面的表面。

技术领域

本发明涉及光学元件和图像显示装置，尤其是涉及采用了衍射光栅的光学元件和图像显示装置。

背景技术

以往，作为在车辆内显示各种信息的装置，采用了将图标点亮显示的仪表盘。另外，伴随着显示的信息量的增加，提出了在仪表盘中嵌入图像显示装置，或由图像显示装置构成整个仪表盘的方案。

但是，由于仪表盘比车辆的前挡风玻璃位于下方，所以驾驶员为了视认仪表盘上显示的信息，需要在车辆运转中向下方移动视线，所以从安全方面考虑并不优选。因此，提出了平视显示器(以下称为HUD：Head Up Display)，其构成为向前挡风玻璃投影图像，驾驶员视认车辆的前方时读取信息(例如参照专利文献1)。

图6是表示现有技术的HUD所采用的光学元件的结构的示意图。在HUD内收容有具备导波路部1、衍射光栅部2和反射膜3a、3b的光学元件。在导波路部1形成有倾斜端面1a、背面1b和表面1c，在内部设置有衍射光栅部2。另外，在背面1b和表面1c形成有反射膜3a、3b。衍射光栅部2由折射率与导波路部1的折射率不同的材料构成，是以预定间隔形成有凹凸的闪耀光栅。

如图6所示，从光源部(省略图示)照射的入射光L_in射入导波路部1后被倾斜端面1a反射。被倾斜端面1a反射的入射光L_in在导波路部1内前进，被背面1b和表面1c的反射膜3a、3b反复反射而到达衍射光栅部2。到达衍射光栅部2的光作为出射光L_out向由衍射光栅部2的衍射条件决定的方向照射。在此，衍射光栅部2的衍射条件由光的波长、衍射光栅部2的节距、导波路部1与衍射光栅部2的折射率差、光到达衍射光栅部2的角度等决定。

专利文献1：日本特开2018-118669号公报

但是，在以往的车载用HUD中，需要用于向前挡风玻璃的大范围投影图像的光学装置，难以实现光学装置的小型化和轻量化。另外，在采用了以往的衍射光栅的HUD中，图像的投影目的地限定于一个方向。因此，在采用了以往的衍射光栅的图像显示装置中，无法应对车辆运转时的驾驶员的各种状况，例如在车辆后退时向后方回头等情况下无法视认信息。

发明内容

因此，本发明是鉴于上述以往的问题点而完成的，其目的在于提供一种光学元件和图像显示装置，能够实现小型且轻量化，并且能够向多个方向投影图像。

为了解决上述课题，本发明的光学元件的特征在于，包括：导光部，具有光入射面、与所述光入射面垂直的多个侧面、以及与所述光入射面相对的背面；以及多个衍射光栅部，形成在从所述侧面和所述背面选择出的至少两个以上的面的表面。

在这样的本发明的光学元件中，从光入射面射入导光部的光被多个衍射光栅部向预定方向照射，因此，能够实现小型且轻量化，并且能够向多个方向投影图像。

另外，在本发明的一个方式中，在所述侧面和所述背面中的未形成有所述衍射光栅部的面形成有反射膜。

另外，在本发明的一个方式中，所述光入射部具有第一光入射部和第二光入射部，从所述第一光入射部射入的第一光最先到达的第一衍射光栅部与从所述第二光入射部射入的第二光最先到达的第二衍射光栅部不同。

另外，在本发明的一个方式中，所述第一衍射光栅部和所述第二衍射光栅部形成于所述侧面。

另外，在本发明的一个方式中，在所述光入射面配置有棱镜，在所述棱镜与所述光入射面之间设置有间隙。

另外，在本发明的一个方式中，所述衍射光栅部由折射率与所述导光部的折射率不同的电介质构成。