特許 7400605 ヘッドアップディスプレイ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-11

(45)【発行日】2023-12-19

(54)【発明の名称】ヘッドアップディスプレイ

(51)【国際特許分類】

   G02B 27/01 20060101AFI20231212BHJP

   B60K 35/00 20060101ALI20231212BHJP

   G02B 26/10 20060101ALI20231212BHJP

【ＦＩ】

G02B27/01

B60K35/00 A

G02B26/10 C

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020067873

(22)【出願日】2020-04-03

(65)【公開番号】P2021162823

(43)【公開日】2021-10-11

【審査請求日】2023-01-20

(73)【特許権者】

【識別番号】000231512

【氏名又は名称】日本精機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002871

【氏名又は名称】弁理士法人坂本国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 智子

(72)【発明者】

【氏名】野本 貴之

【審査官】鈴木 俊光

(56)【参考文献】

【文献】欧州特許出願公開第０２８９４５０９（ＥＰ，Ａ１）

【文献】特開２０２１－０３９２９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／２０６３１４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－２２５２１６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ２７／０１

Ｂ６０Ｋ ３５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

移動体（ＶＣ）に搭載されるヘッドアップディスプレイ（１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）であって、
乗員の前方に位置する光透過部材（ＷＳ）に向けて第１画像に係る光と第２画像に係る光とを投射し、前記乗員に対応付けられる所定視点から視て、前記乗員の視野前方に、前記第１画像に係る光に基づく第１表示像（ＶＩ１）と、前記第２画像に係る光に基づく第２表示像（ＶＩ２）とを形成する画像光照射部（２）と、
前記光透過部材に設けられ、前記第１画像に係る光が入射するホログラム（３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ）とを備え、
前記画像光照射部は、
レーザ光を出射する出射手段（１０、５１）と、
直交する第１方向及び第２方向で規定される平面内で規則的に配列され、入射する前記レーザ光を拡散する複数の光学素子（４１）と、
一の前記光学素子のサイズよりも小さいスポット径で複数の前記光学素子のそれぞれに当たるように、前記平面を走査面として前記レーザ光を走査可能な走査手段（３０、５２）とを含み、
前記出射手段は、前記第１画像に応じた第１レーザ光と、前記第２画像に応じた第２レーザ光とを出射し、前記走査手段は、前記第１レーザ光を前記一の前記光学素子の中心よりも上下方向又は左右方向側に所定量だけずれた位置に入射し、前記第２レーザ光を前記第１レーザ光の前記一の前記光学素子の前記中心を挟んで前記上下方向又は前記左右方向の逆側の位置に入射し、前記一の前記光学素子は、前記第１レーザ光と前記第２レーザ光とを前記上下方向又は前記左右方向にオフセットした前記光透過部材の領域に出射し、
前記第１表示像は、前記所定視点から視て、前記第２表示像と前記上下方向又は前記左右方向に隣接した位置に形成される、
ヘッドアップディスプレイ。

【請求項2】

前記第１画像及び前記第２画像は、前記第１表示像及び前記第２表示像の組み合わせにより視認可能な情報を生成する、請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ。

【請求項3】

前記第１表示像は、前記所定視点から視て、前記第２表示像よりも遠方又は近傍の位置に形成される、請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ヘッドアップディスプレイに関する。

【背景技術】

【0002】

凹面鏡（拡大ミラー）を用いて表示像の拡大を図るヘッドアップディスプレイが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１２－３２７２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記のような従来技術では、凹面鏡の大型化だけで表示像の拡大を図るものであるので、ヘッドアップディスプレイが大型化してしまうという課題がある。

【0005】

そこで、本開示は、ヘッドアップディスプレイの大型化を抑制しつつ、表示像の拡大を図ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

１つの側面では、移動体に搭載されるヘッドアップディスプレイであって、乗員の前方に位置する光透過部材に向けて第１画像に係る光と第２画像に係る光とを投射し、前記乗員に対応付けられる所定視点から視て、前記乗員の視野前方に、前記第１画像に係る光に基づく第１表示像と、前記第２画像に係る光に基づく第２表示像とを形成する画像光照射部と、前記光透過部材に設けられ、前記第１画像に係る光が入射するホログラムとを備え、前記画像光照射部は、レーザ光を出射する出射手段（１０、５１）と、直交する第１方向及び第２方向で規定される平面内で規則的に配列され、入射する前記レーザ光を拡散する複数の光学素子（４１）と、一の前記光学素子のサイズよりも小さいスポット径で複数の前記光学素子のそれぞれに当たるように、前記平面を走査面として前記レーザ光を走査可能な走査手段（３０、５２）とを含み、前記出射手段は、前記第１画像に応じた第１レーザ光と、前記第２画像に応じた第２レーザ光とを出射し、前記走査手段は、前記第１レーザ光を前記一の前記光学素子の中心よりも上下方向又は左右方向側に所定量だけずれた位置に入射し、前記第２レーザ光を前記第１レーザ光の前記一の前記光学素子の前記中心を挟んで前記上下方向又は前記左右方向の逆側の位置に入射し、前記一の前記光学素子は、前記第１レーザ光と前記第２レーザ光とを前記上下方向又は前記左右方向にオフセットした前記光透過部材の領域に出射し、前記第１表示像は、前記所定視点から視て、前記第２表示像と前記上下方向又は前記左右方向に隣接した位置に形成される、ヘッドアップディスプレイが提供される。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、ヘッドアップディスプレイの大型化を抑制しつつ、表示像の拡大を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】ヘッドアップディスプレイの車両搭載状態を車両側方視で概略的に示す図である。

【図2】一実施例（実施例１）によるヘッドアップディスプレイの構成を示す概略図である。

【図3】画像光照射装置の構成を示す概略図である。

【図4】スクリーンを形成するマイクロレンズの配列の一例を示す概略図である。

【図5】一実施例による上側用走査パターン及び下側用走査パターンを示す説明図である。

【図6】上側用走査パターン及び下側用走査パターンによって２種類の表示像が生成される原理の説明図である。

【図7】比較例によるヘッドアップディスプレイの構成を示す概略図である。

【図8】他の一実施例（実施例２）によるヘッドアップディスプレイの構成を示す概略図である。

【図9】他の一実施例（実施例３）によるヘッドアップディスプレイの構成を示す概略図である。

【図10】他の一実施例（実施例４）によるヘッドアップディスプレイの構成を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、添付図面を参照しながら実施例について詳細に説明する。なお、図４等では、見易さのために、複数存在する同一属性の部位や部分には、一部のみしか参照符号が付されていない場合がある。

【0010】

［ヘッドアップディスプレイの構成］
図１は、ヘッドアップディスプレイ１の車両（移動体の一例）への搭載状態を車両側方視で概略的に示す図である。図２は、一実施例（実施例１）によるヘッドアップディスプレイ１の構成を示す概略図である。図３は、画像光照射装置２の構成を示す概略図である。図４は、スクリーン４０を形成するマイクロレンズ４１の配列の一例を示す概略図である。図２には、ある一の視点（所定視点の一例）に係るアイボックス５に対応する位置の運転者（乗員の一例）の顔が模式的に示される。なお、アイボックス５は、表示像（虚像表示）ＶＩを視認できる範囲を示し、視点が当該範囲内であれば表示像（虚像表示）ＶＩを視認できる。また、図３において、点線の矢印Ｒ０からＲ４は、電気信号の流れを模式的に示す。

【0011】

ヘッドアップディスプレイ１では、図１に示すように、ウインドシールドＷＳに表示光が照射されると、車両ＶＣを運転する運転者にとっては、ウインドシールドＷＳよりも前方に、当該照射によって得られた表示像（虚像表示）ＶＩが見える。これにより、運転者は、前方風景と重畳させて表示像ＶＩを視認できる。従って、運転者は、インストルメントパネル９内のメータを見る場合に比べて視線移動の少ない態様で車両情報等を把握でき、利便性及び安全性が向上する。

【0012】

ヘッドアップディスプレイ１は、画像光照射装置２（画像光照射部の一例）と、ホログラム３とを含む。

【0013】

画像光照射装置２は、運転者の前方に位置するウインドシールドＷＳ（光透過部材の一例）の領域Ｒ５１０に向けて第１画像に係る光（図２のラインＬ１参照）を、ウインドシールドＷＳの領域Ｒ５２０（領域Ｒ５２０上のホログラム３）に向けて第２画像に係る光（図２のラインＬ２参照）を、それぞれ略同時に投射する。ウインドシールドＷＳ及びホログラム３は、アイボックス５内にそれぞれの画像に係る光を反射する。この場合、アイボックス５に係る視点から視て、運転者の視野前方に、第１画像に係る光に基づく表示像ＶＩ１（第１表示像の一例）と、第２画像に係る光に基づく表示像ＶＩ２（第２表示像の一例）とを形成する。

【0014】

画像光照射装置２は、第１画像に係る光と第２画像に係る光とをウインドシールドＷＳ上の領域Ｒ５１０と領域Ｒ５２０に投射できる構成であれば、任意である。例えば、画像光照射装置２は、液晶ディスプレイにおけるパララックスバリア方式やレンチキュラレンズ方式のような、立体視画像を生成する原理を利用して、第１画像に係る光と第２画像に係る光を生成してもよい。あるいは、ＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）プロジェクタのようなプロジェクタを利用して、第１画像に係る光と第２画像に係る光を生成してもよい。また、画像光照射装置２は、２つ以上の画像投射装置の組み合わせにより実現されてもよい。

【0015】

以下では、画像光照射装置２によりウインドシールドＷＳ及びホログラム３に投射される画像（光）を、「中間像」とも称する。本実施例では、上述したように、第１画像と第２画像に係る２つの中間像が画像光照射装置２によりウインドシールドＷＳ及びホログラム３に投射される。

【0016】

本実施例では、一例として、画像光照射装置２は、図３に示すように、レーザユニット１０と、ダイクロイックミラーユニット２０と、集光レンズ２８と、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）スキャナ３０と、スクリーン４０と、制御装置５０とを含む。

【0017】

レーザユニット１０は、赤、青、緑の各色のレーザ照射装置１１、１２、１３を含む。レーザ照射装置１１は、赤色の波長域のレーザ光を出射する。レーザ照射装置１２は、青色の波長域のレーザ光を出射する。レーザ照射装置１３は、緑色の波長域のレーザ光を出射する。なお、本実施例では、かかる３色のレーザ光を出射可能であるので、フルカラーの表示像ＶＩを生成可能である。ただし、変形例では、表示可能な色のバリエーションは少なくてもよい。

【0018】

ダイクロイックミラーユニット２０は、レーザ照射装置１１、１２、１３のそれぞれに対応するダイクロイックミラー２１、２２、２３を有する。ダイクロイックミラー２１は、赤色の波長域のみを反射する。従って、ダイクロイックミラー２１は、レーザ照射装置１１から入射するレーザ光のみを、集光レンズ２８に向けて反射できる。ダイクロイックミラー２２は、赤色の波長域を透過し、青色の波長域を反射する。従って、ダイクロイックミラー２２は、ダイクロイックミラー２１から入射するレーザ光を透過しつつ、レーザ照射装置１２から入射するレーザ光を、集光レンズ２８に向けて反射できる。同様に、ダイクロイックミラー２３は、赤色及び青色の波長域を透過し、緑色の波長域を反射する。従って、ダイクロイックミラー２３は、ダイクロイックミラー２２から入射するレーザ光を透過しつつ、レーザ照射装置１３から入射するレーザ光を、集光レンズ２８に向けて反射できる。

【0019】

集光レンズ２８は、上述したようにダイクロイックミラーユニット２０から入射するレーザ光（赤、青、緑の各色のレーザ光）を集光して、ＭＥＭＳスキャナ３０に向けて出射する。

【0020】

集光レンズ２８は、ダイクロイックミラーユニット２０から入射するレーザ光が、スクリーン４０を形成する複数のマイクロレンズ４１（後述）のそれぞれのサイズよりも小さいスポット径（直径）で、スクリーン４０上に投射されるように構成・配置される。例えば、スポット径は、以下の関係式が成り立つように適合される。
スポット径≦レンズピッチ／画像分離数ここで、レンズピッチは、後述する複数のマイクロレンズ４１の配列のピッチ（図４のＰＴ１、ＰＴ２参照）であり、画像分離数は、中間像の数に対応し、本実施例では、一例として、“２”である。

【0021】

ＭＥＭＳスキャナ３０は、集光レンズ２８から入射するレーザ光を、スクリーン４０上に投射する。ＭＥＭＳスキャナ３０は、直交する２軸まわりに回転可能なＭＥＭＳミラーを備える。スクリーン４０上のレーザ光の投射位置は、ＭＥＭＳミラーの向きに応じて変化する。従って、ＭＥＭＳスキャナ３０は、スクリーン４０上のレーザ光の投射位置を任意に変化させることができる。

【0022】

スクリーン４０は、平面内に延在する。本実施例では、一例として、スクリーン４０は、水平面内に延在するが、水平面に対して若干傾斜する向きで配置されてもよい。スクリーン４０は、図４に示すように、平面内で規則的に配列される複数のマイクロレンズ４１（光学素子の一例）を含む。すなわち、スクリーン４０は、２次元のマイクロレンズアレイを含む。複数のマイクロレンズ４１は、典型的には、それぞれ同じ形態であるが多少異なっていても良い。本実施例では、一例として、スクリーン４０に対して垂直方向に視て、矩形（正方形）の外形であるが、六角形のような他の外形であってもよい。スクリーン４０は、入射面が、複数のマイクロレンズ４１に係る凸状の形態であり、出射面が平面であってよい（図６参照）。

【0023】

図４に示す例では、複数のマイクロレンズ４１は、Ｘ方向（第１方向の一例）とＹ方向（第２方向の一例）を含む平面（配列面）内に配置され、複数のマイクロレンズ４１は、好ましくは、図４に示すように、一定のピッチで規則的に配列される。なお、図４では、Ｘ方向とＹ方向での各ピッチＰＴ１、ＰＴ２は、同じであるが、異なってもよい。本実施例では、一例として、複数のマイクロレンズ４１は、Ｘ方向に９列かつＹ方向に８列で配列されるが、Ｘ方向及びＹ方向における列の数は任意である。なお、Ｘ方向及びＹ方向は、前出の図３においてもスクリーン４０に対応付けて図示されている。

【0024】

制御装置５０は、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）のようなコンピュータにより実現されてよい。制御装置５０は、レーザ制御部５１と、スキャナ制御部５２とを含む。なお、本実施例では、レーザ制御部５１は、上述したレーザユニット１０と協動して、出射手段の一例を形成し、スキャナ制御部５２は、上述したＭＥＭＳスキャナ３０と協動して、走査手段の一例を形成する。

【0025】

レーザ制御部５１は、表示像ＶＩを生成するための画像信号に基づいて、レーザユニット１０を制御する（図３の矢印Ｒ１からＲ３参照）。本実施例では、一例として、画像信号は、アイボックス５から視て上側に視認可能な表示像ＶＩを生成するための第１画像信号と、同アイボックス５から視て下側に視認可能な表示像ＶＩを生成するための第２画像信号と、を含む。なお、第１画像信号及び第２画像信号は、外部のＥＣＵにより生成されて、制御装置５０に与えられてもよいし（図３の矢印Ｒ０参照）、制御装置５０が自身で生成してもよい。図２には、第１画像信号に基づく光の経路がラインＬ１で示されるとともに、図２には、第２画像信号に基づく光の経路がラインＬ２で示されている。

【0026】

以下では、説明上、区別のため、アイボックス５から視て上側に視認可能な表示像ＶＩを「表示像ＶＩ１」とも表記し、アイボックス５から視て下側に視認可能な表示像ＶＩを「表示像ＶＩ２」とも表記する。また、以下では、特に言及しない限り、「表示像ＶＩ１（表示像ＶＩ２も同様）」とは、表示像ＶＩ１の全体を指し、表示像ＶＩ１に係る出力範囲の全体を表す。例えば、表示像ＶＩ１が、速度を表す文字に関する場合、表示像ＶＩ１とは、当該文字部分だけを指すのではなく、当該文字部分を含む出力範囲の全体を指す。

【0027】

表示像ＶＩ１、ＶＩ２は、アイボックス５から視て可視であり、互いに対して対応付けられた位置関係となるように形成される。例えば、表示像ＶＩ１、ＶＩ２は、上下方向で連続し、組み合わせにより１つの表示像を形成してもよい。この場合、表示像ＶＩ１、ＶＩ２の一部が重なる場合に比べて、大きな表示像を形成できる。

【0028】

第１画像信号と第２画像信号とは、同じ信号であってもよいし、異なる信号であってもよい。本実施例では、一例として、第１画像信号と第２画像信号とは、表示像ＶＩ１、ＶＩ２の組み合わせにより視認可能な情報を生成するように形成される。すなわち、表示像ＶＩ１、ＶＩ２は、単独では実質的に意味をなさない情報を生成し、２つが組み合わせられることで実質的に意味のある情報を生成する。あるいは、表示像ＶＩ１、ＶＩ２は、２つが組み合わせられることで表すことができる情報量が、単独でそれぞれ表すことができる情報量よりも多い。

【0029】

例えば、表示像ＶＩ１は、ナビゲーション関連情報（例えば地図情報）の一部を表し、表示像ＶＩ２は、同ナビゲーション関連情報の残りの部分を表す。この場合、２つの表示像ＶＩ１、ＶＩ２の組み合わせを同時に見ることで、一のナビゲーション関連情報を視認できる。

【0030】

あるいは、表示像ＶＩ１は、警報メッセージの一部を表し、表示像ＶＩ２は、同警報メッセージの残りの部分を表す。この場合、２つ表示像ＶＩ１、ＶＩ２の組み合わせを同時に見ることで、一の警報メッセージを視認できる。

【0031】

第１画像信号は、例えば、所定のサイズ及び所定の分解能の画像の各画素の画素値（輝度や色）を表す信号である。また、第２画像信号は、例えば、所定のサイズ及び所定の分解能の画像の各画素の画素値（輝度や色）を表す信号である。この場合、所定のサイズ及び所定の分解能は、第１画像信号と第２画像信号とで同じであってよい。なお、画像の各画素は、スクリーン４０の各位置（走査面上の各位置）と対応付けられる。例えば、画像の各画素は、スクリーン４０の各位置（走査面上の各位置）と一対一の関係で対応付けられてよい。なお、スクリーン４０の各位置は、ＭＥＭＳスキャナ３０のＭＥＭＳミラーの各向きと対応付けられる。

【0032】

レーザ制御部５１は、第１画像信号に基づいて、レーザユニット１０を制御するときは、第１画像信号に含まれる各画素の画素値に基づいて、レーザユニット１０から各画素に応じたタイミングで各画素値に応じた色のレーザ光が出射されるように、レーザユニット１０を制御する。第２画像信号の場合も同様である。

【0033】

スキャナ制御部５２は、ＭＥＭＳスキャナ３０を制御する（図３の矢印Ｒ４参照）。すなわち、スキャナ制御部５２は、ＭＥＭＳスキャナ３０のＭＥＭＳミラーの向きを制御することで、レーザ光をスクリーン４０上で走査する。ここで、「レーザ光をスクリーン４０上で走査する」とは、スクリーン４０に係る平面上のレーザ光の投射位置（スクリーン４０に係る平面に垂直に視たときの、投射位置）を変化させることを指す。また、以下で「走査パターン」とは、投射位置の軌跡（スクリーン４０に係る平面上での、レーザ光の投射位置の軌跡）を指す。また、スクリーン４０に係る平面（すなわち、複数のマイクロレンズ４１が配列される平面）を、「走査面」とも称する。

【0034】

具体的には、スキャナ制御部５２は、レーザ制御部５１と協動して、第１画像信号に応じたレーザ光（第１レーザ光の一例）を、上側用走査パターンで走査し、第２画像信号に応じたレーザ光（第２レーザ光の一例）を、下側用走査パターンで走査する。すなわち、第１画像信号に基づいて動作するときは、スキャナ制御部５２は、第１画像信号に含まれる各画素の画素値に基づいて、各画素に対応した走査面上の各位置に、レーザユニット１０からのレーザ光が投射されるように、ＭＥＭＳスキャナ３０を制御する。第２画像信号の場合も同様である。

【0035】

［上側用走査パターン及び下側用走査パターン］
次に、図５から図６を参照して、上側用走査パターン及び下側用走査パターンの好ましい例について説明する。

【0036】

図５は、一実施例による上側用走査パターン及び下側用走査パターンを示す説明図であり、スクリーン４０を平面視で示す図である。図６は、上側用走査パターン及び下側用走査パターンによって表示像ＶＩ１、ＶＩ２が生成される原理の説明図である。図５には、Ｘ方向のＸ１側とＸ２側が定義されるとともに、Ｙ方向のＹ１側とＹ２側が定義される。図６では、スクリーン４０については、Ｙ方向に並んだ３つのマイクロレンズ４１だけを取り出して断面視で示される。Ｙ方向は、スクリーン４０が水平面内に位置するとき車両前後方向に対応する。このとき、Ｘ方向は、車両横方向（車幅方向）に対応する。なお、図６では、紙面に直角な方向がＸ方向である。

【0037】

図５に示す例では、上側用走査パターンは、複数の上側用走査部分Ｌ４０１を含み、下側用走査パターンは、複数の下側用走査部分Ｌ４０２を含む。上側用走査部分Ｌ４０１と、下側用走査部分Ｌ４０２とは、各マイクロレンズ４１を通り、互いに対してＹ方向で所定のオフセット量（＝α＋β）だけオフセットされる。換言すると、上側用走査部分Ｌ４０１は、各マイクロレンズ４１の中心Ｏに対してＹ方向Ｙ１側に所定量αだけオフセットし、下側用走査部分Ｌ４０２は、各マイクロレンズ４１の中心Ｏに対してＹ方向Ｙ２側に所定量βだけオフセットする。

【0038】

このような上側用走査パターン及び下側用走査パターンによれば、上側用走査パターンで走査されるレーザ光（第１画像信号に応じたレーザ光）により表示像ＶＩ１を生成でき、下側用走査パターンで走査されるレーザ光（第２画像信号に応じたレーザ光）により表示像ＶＩ２を生成できる。

【0039】

より具体的には、上側用走査パターンで走査されるレーザ光（第１画像信号に応じたレーザ光）は、図６に示すように、マイクロレンズ４１の中心ＯよりもＹ方向Ｙ１側に所定量αだけずれた位置に入射する（矢印Ｒ５１参照）。この場合、マイクロレンズ４１からは、マイクロレンズ４１の入射面の形態（球形の形態）に応じた方向に出射する（矢印Ｒ５１１参照）。他方、下側用走査パターンで走査されるレーザ光（第２画像信号に応じたレーザ光）は、図６に示すように、マイクロレンズ４１の中心ＯよりもＹ方向Ｙ２側に所定量βだけずれた位置に入射する（矢印Ｒ５２参照）。この場合、マイクロレンズ４１からは、マイクロレンズ４１の入射面の形態（球形の形態）に応じた方向に出射する（矢印Ｒ５２１参照）。このとき、一のマイクロレンズ４１における入射位置（スポット位置）であって、上側用走査パターンで走査されるレーザ光（第１画像信号に応じたレーザ光）に係る入射位置と、下側用走査パターンで走査されるレーザ光（第２画像信号に応じたレーザ光）に係る入射位置とは、同マイクロレンズ４１の中心Ｏを挟んでＹ方向の逆側に位置する。このため、マイクロレンズ４１からのレーザ光の出射方向であって、上側用走査パターンで走査されるレーザ光（第１画像信号に応じたレーザ光）に係る出射方向（矢印Ｒ５１１参照）と、下側用走査パターンで走査されるレーザ光（第２画像信号に応じたレーザ光）に係る出射方向（矢印Ｒ５２１参照）とは、図６に模式的に示すように、互いに対して傾斜する（非平行となる）。従って、ウインドシールドＷＳにおけるマイクロレンズ４１からのレーザ光が入射する領域であって、上側用走査パターンで走査されるレーザ光（第１画像信号に応じたレーザ光）に係る領域Ｒ５１０と、下側用走査パターンで走査されるレーザ光（第２画像信号に応じたレーザ光）に係る領域Ｒ５２０とは、互いに離間する。具体的には、領域Ｒ５１０、Ｒ５２０は、ウインドシールドＷＳにおける上下方向にオフセットする。この結果、図２に模式的に示すように、上下方向にオフセットした領域Ｒ５１０、Ｒ５２０から運転者側の同一のアイボックス５内へとレーザ光を投射できるので、アイボックス５から視認可能な表示像ＶＩ１、ＶＩ２を生成できる。なお、所定のオフセット量は、表示像ＶＩ１と表示像ＶＩ２との位置関係に相関する。所定量α、βは、領域Ｒ５１０、Ｒ５２０の所望の位置（ひいては表示像ＶＩ１、ＶＩ２の所望の位置）に応じて適合されてよい。

【0040】

なお、１回の走査が、上側用走査パターンと下側用走査パターンを組み合わせた走査パターンで実現される場合や、上側用走査パターンによる第１画像信号の発生と下側用走査パターンによる第２画像信号の発生とが時間的に近接して実現される場合は、表示像ＶＩ１、ＶＩ２を実質的に同時に生成できる。表示像ＶＩ１、ＶＩ２は、上述したアイボックス５から視て可視であり、互いに対して対応付けられた位置関係となるように形成される。従って、運転者は、アイボックス５に対応付けられた視点から視点を移動させることなく、表示像ＶＩ１、ＶＩ２を同時に視認できる。

【0041】

なお、本実施例では、上述のように、表示像ＶＩ１、ＶＩ２が生成される構成であるが、表示像ＶＩ１、ＶＩ２に加えて、表示像ＶＩ１、ＶＩ２とは異なる更なる他の１つ以上の表示像が生成される構成であってもよい。

【0042】

また、本実施例では、上述したように、スクリーン４０からの光は、直接的にウインドシールドＷＳ及びホログラム３に投射されるが、光学部材を介して投射されてもよい。例えば、スクリーン４０からの光は、凹面鏡で反射されてからウインドシールドＷＳ及びホログラム３に投射されてもよい。これは、画像光照射装置２が、液晶ディスプレイにおけるパララックスバリア方式や、レンチキュラレンズ方式、ＤＬＰプロジェクタ方式のような他の方式の装置である場合も同様である。

【0043】

［ホログラム３及びその関連の構成］
次に、図２及び図７以降を参照して、ホログラム３及びその関連の構成について説明する。

【0044】

ホログラム３は、図２に示すように、ウインドシールドＷＳに設けられる。ホログラム３は、ウインドシールドＷＳの室内側の表面に貼り付けられてもよいし、ウインドシールドＷＳの内層（例えば中間膜内）に設けられてもよい。

【0045】

ホログラム３は、例えば、フォトポリマーにより形成されてよい。ホログラム３のタイプは、反射型、位相型、かつ体積型である。ホログラム３は、厚さ数ミクロンのホログラムフィルムであってもよい。ホログラム３には、干渉縞が例えば屈折率の変化の形で記録される。なお、ホログラム３にはＲＧＢの波長各々に係る干渉縞が記憶される。この場合、ＲＧＢの波長各々に係る干渉縞ごとホログラム層を作成し、その３つのホログラム層を積層することで積層型のホログラム３を形成してもよい。あるいは、ＲＧＢの干渉縞を重ねて記録する多重型のホログラム３が実現されてもよい。

【0046】

ホログラム３は、ウインドシールドＷＳにおける表示像ＶＩ１に係る光が入射する領域Ｒ５１０に延在する。すなわち、ウインドシールドＷＳは、画像光照射装置２からの光が入射される領域として、表示像ＶＩ１に係る光が入射する領域Ｒ５１０と、表示像ＶＩ２に係る光が入射する領域Ｒ５２０とを有し、ホログラム３は、当該２つの領域Ｒ５１０、Ｒ５２０のうちの、表示像ＶＩ１に係る光が入射する領域Ｒ５１０に設けられる。なお、ホログラム３の一部は、表示像ＶＩ２に係る光が入射する領域Ｒ５２０に延在してもよい。すなわち、領域Ｒ５１０及び領域Ｒ５２０とは一部が重複してもよい。

【0047】

ホログラム３は、アイボックス５から視て、表示像ＶＩ１を表示像ＶＩ２に対応付けられた位置に形成する。すなわち、表示像ＶＩ１及び表示像ＶＩ２は、ホログラム３を利用して、アイボックス５から視て、互いに対して対応付けられた位置関係となるように形成される。

【0048】

なお、ホログラム３の特性は、アイボックス５や、ウインドシールドＷＳにおける表示像ＶＩ１に係る光が入射する領域Ｒ５１０、画像光照射装置２、表示像ＶＩ２等の位置関係に基づいて、表示像ＶＩ１が表示像ＶＩ２に対応付けられた位置に視認されるように適合されてよい。

【0049】

ここで、図７を対比して、本実施例の効果について説明する。

【0050】

図７は、比較例によるヘッドアップディスプレイ１’の構成を示す概略図である。比較例によるヘッドアップディスプレイ１’は、本実施例によるヘッドアップディスプレイ１に対して、ホログラム３を備えていない点が異なる。従って、比較例では、表示像ＶＩ１’に係る光（ラインＬ１’参照）が領域Ｒ５１０に入射し、かつ、表示像ＶＩ２に係る光（ラインＬ２参照）が領域Ｒ５２０に入射すると、それぞれの光は、同じ態様で、領域Ｒ５１０及び領域Ｒ５２０から運転者に向かって反射する。このため、図７に模式的に示すように、領域Ｒ５１０に入射した光の一部は、アイボックス５外へと反射する。この場合、表示像ＶＩ１の全体を視認するためには、運転者は、視点を上側に移動する必要がある。

【0051】

また、比較例によるヘッドアップディスプレイ１’では、図７に模式的に示すように、表示像ＶＩ１と表示像ＶＩ２との間の上下方向の重複領域が大きくなる。従って、比較例によるヘッドアップディスプレイ１’では、表示像ＶＩ１と表示像ＶＩ２との組み合わせによる表示像は、当該上下方向の重複領域の分だけ全体としてのサイズが小さくなる。

【0052】

これに対して、本実施例によれば、上述したようにホログラム３を備えることで、領域Ｒ５１０に入射した光の実質的に全部は、アイボックス５内へと反射することができる。換言すると、ホログラム３は、領域Ｒ５１０に入射した光の実質的に全部をアイボックス５内へと反射するように形成される。また、本実施例によれば、上述したようにホログラム３を備えることで、表示像ＶＩ１と表示像ＶＩ２との間の上下方向の重複領域を小さくでき又は無くすことができる。この結果、表示像ＶＩ１と表示像ＶＩ２との組み合わせによる表示像ＶＩのサイズを効率的大きくすることができる。

【0053】

このようにして本実施例によれば、凹面鏡の大型化を伴わずに、ホログラム３を利用して、表示像ＶＩ１と表示像ＶＩ２との組み合わせによる比較的大きい表示像ＶＩを形成できる。すなわち、ヘッドアップディスプレイ１の大型化を抑制しつつ、表示像ＶＩの拡大を図ることができる。

【0054】

また、本実施例によれば、凹面鏡のみを用いて同様のサイズの表示像ＶＩを実現した場合に比べて、表示像ＶＩの品質（見易さ）を高めることができる。すなわち、凹面鏡のみを用いて比較的大きいサイズの表示像ＶＩを実現した場合、この凹面鏡は高倍率にしなければならず、表示像ＶＩに歪が生じやすくなる。これに対して、本実施例によれば、２つの表示像ＶＩ１、ＶＩ２の組み合わせにより表示像ＶＩを生成するので、かかる歪を低減又は無くすことができる。

【0055】

次に、図８から図１０を参照して、他の実施例について説明する。以下、区別のため、上述した実施例を、「実施例１」とも称する。

【0056】

図８は、他の一実施例（実施例２）によるヘッドアップディスプレイ１Ｂの構成を示す概略図である。

【0057】

本実施例のヘッドアップディスプレイ１Ｂは、上述した実施例１のヘッドアップディスプレイ１に対して、ホログラム３がホログラム３Ｂで置換された点が異なる。ホログラム３Ｂは、領域Ｒ５２０に設けられる。ホログラム３Ｂは、領域Ｒ５２０に入射した光の実質的に全部をアイボックス５内へと反射するように形成される。また、ホログラム３Ｂは、表示像ＶＩ２が表示像ＶＩ１（上述した実施例１の表示像ＶＩ１と同じ位置）よりも近傍の位置に視認されるように適合される。

【0058】

本実施例によっても、上述した実施例１と同様の効果が奏される。また、本実施例によれば、表示像ＶＩ１よりも運転者にとって手前側に表示像ＶＩ２が視認されるので、表示像ＶＩ１と表示像ＶＩ２との組み合わせによる表示像ＶＩを斬新な態様（例えば立体的な態様）で運転者に見せることができる。なお、このような表示像ＶＩは、例えば拡張現実（ＡＲ：ＲＡｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）に応用できる。

【0059】

なお、本実施例では、表示像ＶＩ１よりも運転者にとって手前側に表示像ＶＩ２が視認されるように構成されるが、逆であってよい。例えば、領域Ｒ５１０にホログラム３Ｂと同様のホログラム（図示せず）を設けることで、表示像ＶＩ２よりも運転者にとって手前側に表示像ＶＩ１が視認される関係を実現してもよい。

【0060】

図９は、他の一実施例（実施例３）によるヘッドアップディスプレイ１Ｃの構成を示す概略図である。

【0061】

本実施例のヘッドアップディスプレイ１Ｃは、上述した実施例１のヘッドアップディスプレイ１に対して、ホログラム３がホログラム３Ｃで置換された点が異なる。ホログラム３Ｃは、領域Ｒ５１０に設けられる。ホログラム３Ｃは、領域Ｒ５１０に入射した光の実質的に全部をアイボックス５内へと反射するように形成される。また、ホログラム３Ｃは、表示像ＶＩ１が表示像ＶＩ２（上述した実施例１の表示像ＶＩ２と同じ位置）よりも遠方の位置に視認されるように適合される。

【0062】

本実施例によっても、上述した実施例１と同様の効果が奏される。また、本実施例によれば、表示像ＶＩ２よりも運転者にとって奥側（前方側）に表示像ＶＩ１が視認されるので、表示像ＶＩ１と表示像ＶＩ２との組み合わせによる表示像ＶＩを斬新な態様（例えば立体的な態様）で運転者に見せることができる。なお、このような表示像ＶＩは、例えば拡張現実に応用できる。

【0063】

なお、本実施例では、表示像ＶＩ１よりも運転者にとって奥側に表示像ＶＩ２が視認されるように構成されるが、逆であってよい。例えば、領域Ｒ５２０にホログラム３Ｃと同様のホログラム（図示せず）を設けることで、表示像ＶＩ１よりも運転者にとって奥側に表示像ＶＩ２が視認される関係を実現してもよい。

【0064】

図１０は、他の一実施例（実施例４）によるヘッドアップディスプレイ１Ａの構成を示す概略図である。

【0065】

本実施例のヘッドアップディスプレイ１Ａは、上述した実施例１のヘッドアップディスプレイ１に対して、ホログラム３Ａが追加された点が異なる。ホログラム３Ａは、領域Ｒ５２０に設けられる。ホログラム３Ａは、領域Ｒ５２０に入射した光の実質的に全部をアイボックス５内へと反射するように形成される。

【0066】

本実施例によっても、上述した実施例１と同様の効果が奏される。また実施例２，３においても同様にホログラムを２つ用いることにより、実施例２，３と同様の効果を得ることができる。
そして、この２つのホログラムに反射率を高めたホログラムを用いることにより、光利用効率を高めることができる。これにより、光源（レーザユニット１０）が出力する光量が少なく済み、省電力化、発熱量の低減、光源を冷却するヒートシンクの小型化に寄与する。

【0067】

以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。

【0068】

例えば、上述した実施例１（実施例２から実施例４も同様）では、領域Ｒ５１０、Ｒ５２０はウインドシールドＷＳ上に上下に設定され、ホログラム３は、表示像ＶＩ１、ＶＩ２が上下方向に隣接する態様で視認されるように適合されているが、これに限られない。領域Ｒ５１０、Ｒ５２０はウインドシールドＷＳ上に左右に設定され、ホログラム３は、表示像ＶＩ１、ＶＩ２が設定方向に隣接する態様で視認されるように適合されてもよい。

【符号の説明】

【0069】

１ ヘッドアップディスプレイ
１Ａ ヘッドアップディスプレイ
１Ｂ ヘッドアップディスプレイ
１Ｃ ヘッドアップディスプレイ
２ 画像光照射装置
３ ホログラム
３Ａ ホログラム
３Ｂ ホログラム
３Ｃ ホログラム
５ アイボックス
９ インストルメントパネル
１０ レーザユニット
１１ レーザ照射装置
１２ レーザ照射装置
１３ レーザ照射装置
２０ ダイクロイックミラーユニット
２１ ダイクロイックミラー
２２ ダイクロイックミラー
２３ ダイクロイックミラー
２８ 集光レンズ
３０ ＭＥＭＳスキャナ
４０ スクリーン
４１ マイクロレンズ
５０ 制御装置
５１ レーザ制御部
５２ スキャナ制御部
Ｌ１ ライン
Ｌ２ ライン
ＶＣ 車両
ＶＩ 表示像（虚像表示）
ＶＩ１ 表示像
ＶＩ２ 表示像
ＷＳ ウインドシールド

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】