JP2017009628A - 光走査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】新たに光源を設けることなく、観察者の位置を検出するための光を照射可能な光走査装置を提供すること。【解決手段】本実施形態の光走査装置は、光源と、前記光源から出射された光が入射する入射光学系と、前記入射光学系から出射された光を２次元的に偏向する光偏向器と、前記光偏向器により偏向された光を用いて画像が形成される画像形成領域を含むスクリーンと、前記光偏向器により偏向された光の一部を反射する反射光学系とを備え、前記反射光学系は、前記光偏向器により偏向された光のうち、前記画像形成領域に入射する光以外の光の光路上に配置される。【選択図】図１

Description

本発明は、光走査装置に関する。

従来、投影面に画像を投影することにより、観察者の視野に重ねて画像を表示するヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：Head-Up Display）装置が知られている。

また、ＨＵＤ装置と、運転者の目を撮影する視点検知用カメラと、運転者の手を撮影するジェスチャ検知用カメラとを備えた車載用の虚像表示装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この虚像表示装置では、運転者の目位置と指先位置を検出することにより運転者の視線を特定することができる。

しかしながら、上述した虚像表示装置では、画像を表示するために用いられる光源とは別に、運転者の目位置や指先位置等を検出するための新たな光源が必要となる。

そこで、上記課題に鑑み、新たに光源を設けることなく、観察者の位置を検出するための光を照射可能な光走査装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、一実施形態において、光走査装置は、
光源と、
前記光源から出射された光が入射する入射光学系と、
前記入射光学系から出射された光を２次元的に偏向する光偏向器と、
前記光偏向器により偏向された光を用いて画像が形成される画像形成領域を含むスクリーンと、
前記光偏向器により偏向された光の一部を反射する反射光学系と
を備え、
前記反射光学系は、前記光偏向器により偏向された光のうち、前記画像形成領域に入射する光以外の光の光路上に配置される。

本実施形態によれば、新たに光源を設けることなく、観察者の位置を検出するための光を照射可能な光走査装置を提供することができる。

第１実施形態に係るＨＵＤ装置の概略構成図である。 ２次元ＭＥＭＳミラーの概略構成図である。 スクリーンと反射ミラーとの間の位置関係の一例を説明する図である。 ＨＵＤ装置の動作の一例を説明するフローチャートである。 運転者の距離情報を取得する方法の一例を説明する図である。 第２実施形態に係るＨＵＤ装置の概略構成図である。 第３実施形態に係るＨＵＤ装置の概略構成図である。 第４実施形態に係るＨＵＤ装置の概略構成図である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

本発明の光走査装置は、特に車両に搭載されるヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置に関し、新たに光源を設けることなく、観察者（運転者）の位置を検出するための光を照射可能であることを特徴とするものである。

なお、以下の実施形態では、光走査装置を車両に搭載した場合について説明するが、本発明はこの点において限定されるものではない。

［第１実施形態］
第１実施形態に係るＨＵＤ装置の構成の一例について説明する。図１は、第１実施形態に係るＨＵＤ装置の概略構成図である。

図１に示すように、ＨＵＤ装置１は、車両に搭載され、ダッシュボードＤＢ内に収容されている。ＨＵＤ装置１は、車両のフロントガラス（ウインドシールド）ＦＧに画像を投影することで、車両の運転者Ｄの視野に重ねて画像（虚像Ｉ）を表示する。これにより、運転者Ｄは、車両前方側の視野（車両の前方風景）を確保し、かつ、車速、車両状態、道路情報等の運転者Ｄを支援するための情報を確認することができる。

ＨＵＤ装置１は、光源１０と、レンズアレイ２０と、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラー３０と、折り返しミラー４０と、スクリーン５０と、凹面ミラー６０と、第１の反射ミラー７０と、第２の反射ミラー８０と、受光器９０とを有する。ＨＵＤ装置１の各部は、例えば車両に搭載された電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）等の制御装置によってその動作が制御される。制御装置については後述する。

光源１０は、赤色、緑色、青色のレーザ光源を含む。各色のレーザ光源には、ＭＥＭＳミラー３０の走査角度に合わせた映像信号が送信され、その信号に応じて光強度が変調されたレーザ光が出射される。そして、光強度変調された光がＭＥＭＳミラー３０により偏向されることにより、スクリーン５０に目的の画像が表示される。

レンズアレイ２０は、光源１０から出射された光が入射する入射光学系の一例である。具体的には、レンズアレイ２０は、３色のレーザ光源から出射された光をコリメートするコリメートレンズと、コリメートされた３色のレーザ光を合成する光合成手段と、合成されたレーザ光を集光する集光レンズとを有する。光合成手段としては、３色のレーザ光を合成可能であれば特に限定されないが、例えばダイクロイックミラー、ダイクロイックプリズムを用いることができる。

ＭＥＭＳミラー３０は、レンズアレイ２０から出射された光を２次元的に偏向する光偏向器の一例である。具体的には、ＭＥＭＳミラー３０は、後述するミラー部３１の角度を変えることで、例えば水平方向に高速で光を偏向し、かつ、垂直方向に水平方向よりも低速で光を偏向する２次元ＭＥＭＳミラーである。以下、高速で光を走査する方向を主走査方向、主走査方向に対して相対的に低速で光を走査する方向を副走査方向という。

ＭＥＭＳミラー３０の駆動方式としては、特に限定されないが、例えば圧電駆動方式、電磁駆動方式、静電駆動方式を用いることができる。以下、圧電駆動方式のＭＥＭＳミラー３０について、図２を参照しながら説明する。図２は、２次元ＭＥＭＳミラーの概略構成図である。

図２に示すように、ＭＥＭＳミラー３０は、光を反射するアルミニウム（Ａｌ）や白金（Ｐｔ）等の反射率の高い材料により形成された反射膜を含むミラー部３１と、ミラー部３１に連結されたトーションバー３２と、トーションバー３２を介してミラー部３１を駆動する２対の第１の圧電アクチュエータ３３と、第１の圧電アクチュエータ３３を支持する可動枠３４と、可動枠３４を駆動する蛇行状に形成された１対の第２の圧電アクチュエータ３５と、第２の圧電アクチュエータ３５を支持する支持部３６とを有する。

ＭＥＭＳミラー３０においては、第１の圧電アクチュエータ３３にミラー部３１の共振周波数と同等の周波数を有する正弦波電圧を印加し、トーションバー３２を撓ませることでＹ軸を回転軸とした周期的振動を発生させる。また、第２の圧電アクチュエータ３５における領域３５ａ、３５ｂに対して交互に逆向きののこぎり波状電圧を印加し、蛇行状の第２の圧電アクチュエータ３５の撓みによる小さな変位を重畳させることで、Ｘ軸を回転軸とした周期的振動を発生させる。これにより、主走査方向（Ｘ軸方向）に高速で光を走査すると共に、副走査方向（Ｙ軸方向）に主走査方向よりも低速で光を走査することができる。

折り返しミラー４０は、ＭＥＭＳミラー３０により偏向された光をスクリーン５０に導く走査光学系の一例である。折り返しミラー４０は、その角度を変えることによりスクリーン５０に形成される画像の位置を変更する。

スクリーン５０は、折り返しミラー４０から出射された光により画像が形成される画像形成領域を含む。

凹面ミラー６０は、折り返しミラー４０からスクリーン５０を介して出射された光の方向を変えて、フロントガラスＦＧに向けて光を反射するミラーである。凹面ミラー６０は、その角度を変えることによりフロントガラスＦＧに向けて反射する光の方向を変更する。

第１の反射ミラー７０は、ＭＥＭＳミラー３０により偏向された光の一部を反射する反射光学系の一例である。第１の反射ミラー７０は、ＭＥＭＳミラー３０により偏向された光のうち、画像形成領域に入射する光以外の光の光路上に配置される。

第１の反射ミラー７０を設ける位置の一例について、図３を参照しながら説明する。図３は、スクリーン５０と第１の反射ミラー７０との間の位置関係の一例を説明する図である。図３において、矢印ＬＢは、ＭＥＭＳミラー３０によって走査される光を表す。また、実線で示す領域は、スクリーン５０が配置された平面上におけるＭＥＭＳミラー３０により光を走査することができる領域（以下、「走査可能領域Ａ」という。）を表す。また、スクリーン５０と走査可能領域Ａとが重なった領域は、折り返しミラー４０から出射された光により画像が形成される領域（以下、「画像形成領域Ｂ」という。）を表す。また、走査可能領域Ａのうちスクリーン５０と重なっていない領域は、画像形成に用いられない領域（以下、「非画像形成領域Ｃ」）を表す。

図３に示すように、第１の反射ミラー７０は、例えばスクリーン５０が配置される平面上に設けられる。具体的には、第１の反射ミラー７０は、非画像形成領域Ｃに入射する光を反射する位置、例えば走査可能領域Ａ内の右上方の位置等、走査可能領域Ａ内であって画像形成領域Ｂの外側を通る光を受光できる位置に設けられる。

ところで、レーザ走査式の描画方式においては、一般的にＭＥＭＳミラー３０を正弦波駆動させることで光を走査するが、正弦波の山や谷の部分（図３中、「Ｐ」で示す。）では速度変化が大きいため、画像形成領域Ｂとして用いないことが多い。また、スクリーン５０の端部には、レーザ走査制御のために光検出器等を配置している領域がある。第１実施形態では、これらの画像形成領域Ｂとして用いない領域や光検出器等を配置している領域に第１の反射ミラー７０を配置することで、２次元走査したレーザ光を有効に活用することができる。

また、第１の反射ミラー７０を設ける位置としては、前述したスクリーン５０が配置される平面上に限定されるものではない。第１の反射ミラー７０を設ける位置としては、ＨＵＤ装置１の内部における非画像形成領域Ｃに入射する光の光路上であればよく、例えば折り返しミラー４０が配置される平面上、折り返しミラー４０とスクリーン５０との間とすることもできる。折り返しミラー４０が配置される平面上に第１の反射ミラー７０を設ける場合、画像形成領域Ｂに入射する光と異なる方向に、非画像形成領域Ｃに入射する光を反射するように第１の反射ミラー７０を配置する。

第１の反射ミラー７０としては、ＭＥＭＳミラー３０により偏向された光の一部を反射可能であれば特に限定されず、単純な反射鏡であってもよく、１次元ＭＥＭＳミラー、２次元ＭＥＭＳミラー等の光偏向素子、ガルバノミラー、ポリゴンミラーであってもよい。なお、第１の反射ミラー７０として１次元ＭＥＭＳミラー、２次元ＭＥＭＳミラー等の光偏向素子、ガルバノミラー、ポリゴンミラーを用いた場合、第１の反射ミラー７０に入射した光を走査することが可能となるため、運転者Ｄに対して照射する光の走査範囲を拡大させることができる。

第２の反射ミラー８０は、第１の反射ミラー７０で反射した光の向きを変え、運転者Ｄに光を照射するミラーである。第２の反射ミラー８０としては、第１の反射ミラー７０で反射した光の向きを変えることが可能であれば特に限定されず、単純な反射鏡であってもよく、１次元ＭＥＭＳミラー、２次元ＭＥＭＳミラー等の光偏向素子、ガルバノミラー、ポリゴンミラーであってもよい。なお、第２の反射ミラー８０として１次元ＭＥＭＳミラー、２次元ＭＥＭＳミラー等の光偏向素子、ガルバノミラー、ポリゴンミラーを用いた場合、第２の反射ミラー８０に入射した光を走査することが可能となるため、運転者Ｄに対して照射する光の走査範囲が拡大させることができる。

受光器９０は、運転者Ｄで反射した光を検出する。そして、後述する制御装置により、受光器９０により検出された光に基づいて、運転者Ｄの位置情報が算出される。なお、運転者Ｄの位置情報を算出する方法については後述する。受光器９０としては、例えばフォトダイオード、撮像素子を用いることができる。

制御装置は、ＨＵＤ装置１の各部の動作を制御する。また、制御装置は、運転者Ｄと受光器９０との間の距離情報と予めメモリ等に記憶された距離情報とに基づいて、運転者Ｄの位置情報を取得する。さらに、制御装置は、運転者Ｄの位置情報に基づいて、例えばスクリーン５０に形成される画像の表示位置や表示内容、アイボックスの位置を制御する。なお、アイボックスとは、運転者Ｄが画像（虚像Ｉ）を見ることができる範囲を意味する。

以下、ＨＵＤ装置１の動作の一例について説明する。図４は、ＨＵＤ装置の動作の一例を説明するフローチャートである。図５は、運転者の距離情報を取得する方法の一例を説明する図である。

まず、制御装置は、図５に示すように、ＭＥＭＳミラー３０により２次元的に偏向された光のうち第１の反射ミラー７０及び第２の反射ミラー８０で反射した光ＬＢを運転者Ｄに照射することにより、運転者Ｄの距離情報を取得する（ステップＳ１）。

具体的には、制御装置は、例えば飛行時間計測（ＴＯＦ：Time Of Flight）法により運転者Ｄと受光器９０との間の距離情報を取得する。ＴＯＦ法とは、運転者Ｄへ光を照射し、その光が受光器９０により検出されるまでの時間から距離を計測する方法である。このとき、光の速度が光の走査速度と比較して非常に大きいことから、どの位置に照射した光であるかが分かっていれば、どの場所から反射した光なのかを判定することができる。

なお、第１の反射ミラー７０及び第２の反射ミラー８０で反射した光の照射範囲については、運転者Ｄのみに限定されず、運転者Ｄ及び運転者Ｄが着座している座席シートを含む範囲であることが好ましい。

次いで、制御装置は、ステップＳ１において取得した運転者Ｄの距離情報と予めメモリ等に記憶された距離情報とに基づいて、運転者Ｄの着座位置、着座姿勢等の位置情報を算出する（ステップＳ２）。

具体的には、制御装置は、ステップＳ１において取得した運転者Ｄと受光器９０との間の距離情報と、予めメモリ等に記憶された運転者Ｄの顎と首との間の距離差に関する情報とに基づいて、運転者Ｄの顎と首との境界を推定し、運転者Ｄの位置情報を取得する。

また、制御装置は、例えばステップＳ１において取得した運転者Ｄ及び座席シートと受光器９０との間の距離情報と、予めメモリ等に記憶された運転者Ｄと座席シートとの間の距離差に関する情報とに基づいて、運転者Ｄの姿勢を推定し、運転者Ｄが右又は左に寄っている等の運転者Ｄの位置情報を取得する。

なお、運転者Ｄの位置情報の算出方法については、これらに限定されず、例えば座席シートの位置を基準位置（距離ゼロ）とし、座席シートからの距離により運転者Ｄの姿勢や頭の位置を推定してもよい。

次いで、制御装置は、ステップＳ２で算出した運転者Ｄの位置情報に基づいて、スクリーン５０に形成される画像の位置や内容を制御する（ステップＳ３）。

具体的には、制御装置は、例えば車両を右折させるとき等、運転者Ｄの顔の位置が所定の距離だけ右に傾いたことを検出した場合、スクリーン５０に形成される画像を右に移動させるように、例えば折り返しミラー４０の角度、凹面ミラー６０の角度、ＨＵＤ装置１の向きを制御する。

また、制御装置は、運転者Ｄの手の位置が受光器９０から所定の距離（例えば２０ｃｍ）以内の位置になったことを検出した場合、スクリーン５０に形成される画像の内容を速度表示からナビゲーション表示に切り替えるように、例えば映像信号を制御する。

また、制御装置は、運転者Ｄの手の位置が受光器９０から所定の距離（例えば１０ｃｍ）以内の位置になったことを検出した場合、スクリーン５０に形成される画像をオフにするように、例えば光源１０の動作を制御する。

また、制御装置は、運転者Ｄの顔の位置が上下に移動したことを検出した場合、アイボックスの位置が顔の位置の上下に対応して移動するように、例えばＭＥＭＳミラー３０の角度、凹面ミラー６０の角度、ＨＵＤ装置１の向きを制御する。

ＭＥＭＳミラー３０の角度を制御する方法としては、例えばＭＥＭＳミラー３０に角度調整用の可動部を取り付けることにより、ＭＥＭＳミラー３０の角度を調整する方法が挙げられる。凹面ミラー６０の角度を制御する方法としては、例えば凹面ミラー６０に角度調整用の可動部を取り付けることにより、凹面ミラー６０の角度を調整する方法が挙げられる。ＨＵＤ装置１の向きを制御する方法としては、例えばＨＵＤ装置１に角度調整用の可動部を取り付けることにより、ＨＵＤ装置１の向きを調整する方法が挙げられる。

以上に説明したように、第１実施形態に係るＨＵＤ装置１は、光源１０と、光源１０から出射された光が入射するレンズアレイ２０と、レンズアレイ２０から出射された光を２次元的に偏向するＭＥＭＳミラー３０と、ＭＥＭＳミラー３０により偏向された光をスクリーン５０に導く折り返しミラー４０と、折り返しミラー４０から出射された光により画像が形成される画像形成領域Ｂを含むスクリーン５０と、ＭＥＭＳミラー３０により偏向された光の一部を反射する第１の反射ミラー７０とを備える。また、第１の反射ミラー７０は、ＭＥＭＳミラー３０により偏向された光のうち、画像形成領域Ｂに入射する光以外の光の光路上に配置される。このため、フロントガラスＦＧに投影する画像を形成するために用いられる光源１０を利用して、投影される画像に影響を与えることなく、運転者Ｄに光を照射することができる。結果として、新たに光源を設けることなく、観察者の位置を検出するための光を照射することができる。

また、ＨＵＤ装置１は、受光器９０により運転者Ｄで反射した光を検出することで、新たな光源を設けることなく、観察者の位置を検出することができる。

なお、第１実施形態では、第１の反射ミラー７０及び第２の反射ミラー８０で反射した光が運転者Ｄに照射される形態について説明したが、第２の反射ミラー８０を用いることなく第１の反射ミラー７０で反射した光が運転者Ｄに直接照射される形態であってもよい。

また、第１実施形態では、受光器９０がＨＵＤ装置１に含まれる形態について説明したが、受光器９０はＨＵＤ装置１の外部に設けられていてもよい。しかしながら、光源１０から出射され運転者Ｄに照射される光以外の光（以下、「外光」という。）が受光器９０内に入り込むことを抑制することができるという観点から、ＨＵＤ装置１の内部であることが好ましい。

また、第１実施形態では、制御装置が車両に搭載されたＥＣＵである形態について説明したが、これに限定されず、制御装置がＨＵＤ装置１の内部に組み込まれている形態であってもよい。

また、運転者Ｄの眼の位置が予め設定された位置よりも低いと検出された場合、第１の反射ミラー７０及び／又は第２の反射ミラー８０の反射面の向きをずらす、又は塞ぐ等の方法により、運転者Ｄに光を照射しないようにする機構を設けてもよい。これにより、第１の反射ミラー７０で反射した光が運転者Ｄの眼に入射することを抑制することができる。

［第２実施形態］
第２実施形態に係るＨＵＤ装置の構成の一例について説明する。図６は、第２実施形態に係るＨＵＤ装置の概略構成図である。

図６に示すように、第２実施形態に係るＨＵＤ装置１Ａは、第２の反射ミラー８０と運転者Ｄとの間に光の波長を変換する波長変換素子１１０が設けられている点で、第１実施形態に係るＨＵＤ装置１と異なる。なお、その他の構成については、第１実施形態に係るＨＵＤ装置１と同様であるため、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。

図６に示すように、ＨＵＤ装置１Ａは、車両に搭載され、ダッシュボードＤＢ内に収容されている。ＨＵＤ装置１Ａは、車両のフロントガラスＦＧに画像を投影することで、車両の運転者Ｄの視野に重ねて画像を表示する。これにより、運転者Ｄは、車両前方側の視野を確保し、かつ、車速、車両状態、道路情報等の運転者Ｄを支援するための情報を確認することができる。

ＨＵＤ装置１Ａは、光源１０と、レンズアレイ２０と、ＭＥＭＳミラー３０と、折り返しミラー４０と、スクリーン５０と、凹面ミラー６０と、第１の反射ミラー７０と、第２の反射ミラー８０と、受光器９０と、波長変換素子１１０とを有する。ＨＵＤ装置１Ａの各部は、例えば車両に搭載されたＥＣＵ等の制御装置によってその動作が制御される。

波長変換素子１１０は、第２の反射ミラー８０と運転者Ｄとの間に設けられている。波長変換素子１１０は、第２の反射ミラー８０で反射した光を可視光以外の光（例えば赤外光）に変換する。これにより、外光が受光器９０に入り込んだ場合であっても、光源１０から出射され運転者Ｄに照射される光と外光とを区別することができる。結果として、受光器９０による誤検出を抑制することができる。

また、波長変換素子１１０を設けた場合、波長変換素子１１０と運転者Ｄとの間、運転者Ｄと受光器９０との間、又は受光器９０の受光面に、可視光を透過しない、又は可視光をほとんど透過しないバンドパスフィルタ等の光学フィルタを設けることが好ましい。これにより、外光がＨＵＤ装置１Ａの光学系に入り込んだ場合であっても、外光が受光器９０に入り込むことを抑制することができる。結果として、受光器９０による誤検出を特に抑制することができる。さらに、受光器９０に一定以上の輝度の光のみを検出できる機能を設けてもよい。なお、図６では、波長変換素子１１０と運転者Ｄとの間にバンドパスフィルタ１２０が設けられた場合を示している。

以上に説明したように、第２実施形態では、前述した第１実施形態による効果に加えて、以下の効果が得られる。

第２実施形態では、ＨＵＤ装置１Ａは、第２の反射ミラー８０と運転者Ｄとの間に設けられた波長変換素子１１０を有する。このため、受光器９０による誤検出を抑制することができる。

なお、第２実施形態では、第２の反射ミラー８０と運転者Ｄとの間に波長変換素子１１０が設けられている形態について説明したが、波長変換素子１１０が設けられる位置についてはこれに限定されない。波長変換素子１１０は、第１の反射ミラー７０と受光器９０との間に設けられていればよく、例えば第１の反射ミラー７０と第２の反射ミラー８０との間、運転者Ｄと受光器９０との間に設けられていてもよい。

［第３実施形態］
第３実施形態に係るＨＵＤ装置の構成の一例について説明する。図７は、第３実施形態に係るＨＵＤ装置の概略構成図である。

図７に示すように、第３実施形態に係るＨＵＤ装置１Ｂは、第２の反射ミラー８０と運転者Ｄとの間にビームスプリッタ２１０が設けられている点で、第１実施形態に係るＨＵＤ装置１と異なる。なお、その他の構成については、第１実施形態に係るＨＵＤ装置１と同様であるため、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。

図７に示すように、ＨＵＤ装置１Ｂは、車両に搭載され、ダッシュボードＤＢ内に収容されている。ＨＵＤ装置１Ｂは、車両のフロントガラスＦＧに画像を投影することで、車両の運転者Ｄの視野に重ねて画像を表示する。これにより、運転者Ｄは、車両前方側の視野を確保し、かつ、車速、車両状態、道路情報等の運転者Ｄを支援するための情報を確認することができる。

ＨＵＤ装置１Ｂは、光源１０と、レンズアレイ２０と、ＭＥＭＳミラー３０と、折り返しミラー４０と、スクリーン５０と、凹面ミラー６０と、第１の反射ミラー７０と、第２の反射ミラー８０と、受光器９０と、ビームスプリッタ２１０とを有する。ＨＵＤ装置１Ｂの各部は、例えば車両に搭載されたＥＣＵ等の制御装置によってその動作が制御される。

ビームスプリッタ２１０は、第２の反射ミラー８０で反射した光を２つの光路（運転者Ｄに向かう光路、及び、受光器９０に向かう光路）に分離する。

受光器９０は、２つの光路に分離された光（運転者Ｄで反射した後に入射する光、及び、ビームスプリッタ２１０から直接入射する光）を受光する。

制御装置は、２つの光路に分離された光による干渉光を用いて光路長の差を検出することで、運転者Ｄの動きの速度を算出する。そして、制御装置は、運転者Ｄの動きの速度に応じて、スクリーン５０に形成される画像の表示位置や表示内容を制御することができる。具体的には、制御装置は、運転者Ｄの手を払いのける動作に基づいて、スクリーン５０に形成される画像を手の動きに対応させて移動させる。また、制御装置は、運転者Ｄの指の動きに基づいて、スクリーン５０に形成されるナビゲーションマップを拡大縮小させる。

以上に説明したように、第３実施形態では、前述した第１実施形態による効果に加えて、以下の効果が得られる。

第３実施形態では、ＨＵＤ装置１Ｂは、第２の反射ミラー８０で反射した光を、運転者Ｄに向かう光路と、受光器９０に向かう光路とに分離するビームスプリッタ２１０を有する。このため、運転者Ｄの動きに対応させてスクリーン５０に形成される画像を制御することができる。

［第４実施形態］
第４実施形態に係るＨＵＤ装置の構成の一例について説明する。図８は、第４実施形態に係るＨＵＤ装置の概略構成図である。

図８に示すように、第４実施形態に係るＨＵＤ装置１Ｃは、光源１０と受光器９０とが同軸となるように配置された同軸光学系である点で、第１実施形態に係るＨＵＤ装置１と異なる。なお、その他の構成については、第１実施形態に係るＨＵＤ装置１と同様であるため、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。

図８に示すように、ＨＵＤ装置１Ｃは、車両に搭載され、ダッシュボードＤＢ内に収容されている。ＨＵＤ装置１Ｃは、車両のフロントガラスＦＧに画像を投影することで、車両の運転者Ｄの視野に重ねて画像を表示する。これにより、運転者Ｄは、車両前方側の視野を確保し、かつ、車速、車両状態、道路情報等の運転者Ｄを支援するための情報を確認することができる。

ＨＵＤ装置１Ｃは、光源１０と、レンズアレイ２０と、ＭＥＭＳミラー３０と、折り返しミラー４０と、スクリーン５０と、凹面ミラー６０と、第１の反射ミラー７０と、第２の反射ミラー８０と、受光器９０と、ハーフミラー３１０とを有する。ＨＵＤ装置１Ｃの各部は、例えば車両に搭載されたＥＣＵ等の制御装置によってその動作が制御される。

ハーフミラー３１０は、第１の反射ミラー７０と第２の反射ミラー８０との間に設けられている。ハーフミラー３１０は、第１の反射ミラー７０で反射し、第２の反射ミラー８０に向かう光を透過し、かつ、運転者Ｄで反射した後、第２の反射ミラー８０で反射した光の方向を受光器９０に向かう方向に変えるミラーである。

受光器９０は、運転者Ｄで反射した後、第２の反射ミラー８０及びハーフミラー３１０で反射した光を受光する。

以上に説明したように、第４実施形態では、前述した第１実施形態による効果に加えて、以下の効果が得られる。

第４実施形態では、ＨＵＤ装置１Ｃは、光源１０と受光器９０とが同軸となるように配置された同軸光学系であることから、外光が受光器９０内に入り込むことを抑制することができる。その結果、外光が多い環境下であっても高い精度で運転者Ｄの位置を検出することができる。

なお、第４実施形態では、第１の反射ミラー７０と第２の反射ミラー８０との間にハーフミラー３１０が設けられている形態について説明したが、ハーフミラー３１０が設けられる位置についてはこれに限定されない。ハーフミラー３１０が設けられる位置は、光源１０及び受光器９０が同軸光学系を形成可能となる位置であれば特に限定されず、例えば第２の反射ミラー８０と運転者Ｄとの間であってもよい。

以上、光走査装置を実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。

なお、前述の実施形態では、ＭＥＭＳミラー３０により偏向された光を折り返しミラー４０によりスクリーン５０に導く形態について説明したが、本発明はこの点において限定されない。例えば、ＭＥＭＳミラー３０により偏向された光を、折り返しミラー４０を用いることなく、直接スクリーン５０に導いてもよい。

１ ＨＵＤ装置
１０ 光源
２０ レンズアレイ
３０ ＭＥＭＳミラー
４０ 折り返しミラー
５０ スクリーン
６０ 凹面ミラー
７０ 第１の反射ミラー
８０ 第２の反射ミラー
９０ 受光器
１１０ 波長変換素子
１２０ バンドパスフィルタ
２１０ ビームスプリッタ
３１０ ハーフミラー
Ａ 走査可能領域
Ｂ 画像形成領域
Ｃ 非画像形成領域

特開２０１２−１６３６１３号公報

Claims (10)

1. 光源と、
   前記光源から出射された光が入射する入射光学系と、
   前記入射光学系から出射された光を２次元的に偏向する光偏向器と、
   前記光偏向器により偏向された光を用いて画像が形成される画像形成領域を含むスクリーンと、
   前記光偏向器により偏向された光の一部を反射する反射光学系と
   を備え、
   前記反射光学系は、前記光偏向器により偏向された光のうち、前記画像形成領域に入射する光以外の光の光路上に配置される、
   光走査装置。
2. 前記反射光学系は、前記スクリーンが配置される平面上に設けられる、
   請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記光偏向器により偏向された光を前記スクリーンに導く走査光学系を更に備え、
   前記反射光学系は、前記走査光学系が配置される平面上に設けられ、前記画像形成領域に入射する光と異なる方向に光を反射する、
   請求項１に記載の光走査装置。
4. 前記光偏向器は、前記入射光学系から出射された光を正弦波駆動させるものであり、
   前記反射光学系は、前記画像形成領域に入射する光以外の光のうち前記正弦波の山の部分及び／又は谷の部分の光を反射する、
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光走査装置。
5. 前記反射光学系は、光偏向素子を含む、
   請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光走査装置。
6. 前記反射光学系で反射した光を受光する受光器を更に備える、
   請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光走査装置。
7. 前記光源及び前記受光器は、同軸光学系を形成する、
   請求項６に記載の光走査装置。
8. 前記反射光学系で反射した光を可視光以外の光に変換する波長変換素子を更に備える、
   請求項１乃至７のいずれか一項に記載の光走査装置。
9. 前記波長変換素子により波長が変換された光を透過し、かつ、可視光を透過しない光学フィルタを更に有する、
   請求項８に記載の光走査装置。
10. 前記反射光学系で反射した光を２つの光路に分離するビームスプリッタを更に備える、
    請求項１乃至９のいずれか一項に記載の光走査装置。

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