JP2021060564A - 虚像表示装置及び表示制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】視認性が高い立体映像を表示する。【解決手段】虚像表示装置としてのＨＵＤ１０は、アイボックスＥＢ内に右眼及び左眼を位置させたドライバに対して、虚像による立体映像を提供する。ＨＵＤ１０は、複数の光源を有し、アイボックスＥＢのうち各光源に個別対応した部分的領域を各光源が照明する照明部と、各光源から発光された表示光が重複可能な空間に配置され、表示光の少なくとも一部を遮光することによって画像を形成するＬＣＤパネル３１と、を備える。照明部は、右眼の配置が想定される部分的領域を照明する右眼照明光源と、左眼の配置が想定される部分的領域を照明する左眼照明光源とが、時間的に交互に発光可能な構成である。ＬＣＤパネル３１は、右眼照明光源の発光に同期させて、右眼に対応した右眼用視差画像を表示すると共に、左眼照明光源の発光に同期させて、左眼に対応した左眼用視差画像を表示する。【選択図】図１０

Description

この明細書による開示は、虚像表示装置及び表示制御装置に関する。

特許文献１に開示された虚像表示装置では、複数の光源がレンズにより集光され、アイボックスのうち個別対応した部分的領域を照明する。複数の光源のうち、視認者の右眼の配置が想定される部分的領域を照明する右眼照明光源と、左眼の配置が想定される部分的領域を照明する左眼照明光源とが同時点灯し、他は消灯する。画像形成パネルは、各光源から発光された表示光が重複する空間に配置され、表示光の少なくとも一部を遮光することによって、虚像として結像される画像を形成する。

国際公開第２０１７／００２３４４号

しかしながら、特許文献１のような同時点灯では、視認性が高い立体映像を表示することが困難であった。また同時点灯では、制御的に発熱量を低減させる余地があった。

また近年、画像形成デバイスの大画面化が進んでおり、レンズ集光でバックライトを構成する特許文献１では、画像形成デバイスを照明するために光源数が増加してしまうことが懸念されている。光源数が増加すると、やはり発熱量が増加する問題が発生し、また、装置が大型化する問題、光源を制御するための回路が複雑化する問題、部品点数増加によるコスト増大の問題等が発生し得る。

この明細書の開示による目的のひとつは、視認性が高い立体映像を表示する虚像表示装置及び表示制御装置を提供することにある。

また、この明細書の開示による目的の他のひとつは、少ない光源数で大画面を実現する虚像表示装置を提供することにある。

また、この明細書の開示による目的の他のひとつは、発熱量を低減させる虚像表示装置を提供することにある。

ここに開示された態様のひとつは、表示光を投影部（３ａ）に反射させてアイボックス（ＥＢ）に到達させるように、投影部に表示光を投影し、アイボックス内に右眼及び左眼を位置させた視認者に対して、虚像（ＶｉＲ，ＶｉＬ）による立体映像を提供する虚像表示装置であって、
アイボックスを照明する照明部であって、表示光を発光する複数の光源（１３ａ〜ｄ）を有し、アイボックスのうち各光源に個別対応した部分的領域（ＰＡａ〜ｄ）を各光源が照明する照明部（１１）と、
表示光が照明部から投影部へ至るまでの光路上において、各光源から発光された表示光が重複可能な空間に配置され、表示光の少なくとも一部を遮光することによって画像を形成する画像形成デバイス（３１，２３１）と、を備え、
照明部は、複数の光源において、右眼の配置が想定される部分的領域（ＰＡＲ）を照明する右眼照明光源（１３Ｒ）と、左眼の配置が想定される部分的領域（ＰＡＬ）を照明する左眼照明光源（１３Ｌ）とが、時間的に交互に発光可能な構成であり、
画像形成デバイスは、右眼照明光源の発光に同期させて、右眼に対応した右眼用視差画像を表示すると共に、左眼照明光源の発光に同期させて、左眼に対応した左眼用視差画像を表示する。

このような態様の虚像表示装置によると、画像形成デバイスに表示される右眼用視差画像は、右眼照明光源の発光に同期して表示される。右眼照明光源は、アイボックスのうち右眼の配置が想定される部分的領域を照明する光源である。すなわち、右眼照明光源の発光時に、右眼用視差画像が表示されるので、アイボックス内に眼を位置させた視認者は、右眼にて右眼用視差画像を視認することができる。

同様に、画像形成デバイスに表示される左眼用視差画像は、左眼照明光源の発光に同期して表示される。左眼照明光源は、アイボックスのうち左眼の配置が想定される部分的領域を照明する光源である。すなわち、左眼照明光源の発光時に、左眼用視差画像が表示されるので、アイボックス内に眼を位置させた視認者は、左眼にて左眼用視差画像を視認することができる。

そして、照明部は、右眼照明光源と左眼照明光源とが時間的に交互に発光する構成である。こうした交互発光に同期して、右眼用視差画像と左眼用視差画像とが交互表示されるので、視認者は、右眼用視差画像と左眼用視差画像とが融像されることにより、視認性が高い立体映像を認識することができる。

また、開示された態様の他のひとつは、複数の光源（１３ａ〜ｄ）を有する照明部（１１）が発光した表示光を、画像形成デバイス（３１，２３１）が画像を形成するように少なくとも一部遮光した上で投影部（３ａ）へ投影し、投影された表示光を投影部に反射させてアイボックス（ＥＢ）に到達するようにし、アイボックス内に眼を位置させた視認者に対して、虚像（ＶｉＲ，ＶｉＬ）を表示する虚像表示装置（１０）を制御する表示制御装置であって、
アイボックスのうち視認者の右眼の配置が想定される部分的領域（ＰＡＲ）を照明する光源としての右眼照明光源（１３Ｒ）と、アイボックスのうち視認者の左眼の配置が想定される部分的領域（ＰＡＬ）を照明する光源としての左眼照明光源（１３Ｌ）とを複数の光源の中から選定し、右眼照明光源と左眼照明光源とを時間的に交互に発光させる照明制御部（６２）と、
画像形成デバイスに形成させる画像であって、右眼照明光源の発光に同期させて表示させる右眼に対応した右眼用視差画像のデータと、左眼照明光源の発光に同期させて表示させる左眼に対応した左眼用視差画像のデータとを、生成する視差画像生成部（６６）と、を備える。

このような態様の表示制御装置によると、生成される右眼用視差画像のデータは、右眼照明光源の発光に同期させて画像形成デバイスに表示されるデータである。右眼照明光源は、アイボックスのうち右眼の配置が想定される部分的領域を照明する光源として、選定される。すなわち、虚像表示装置において右眼照明光源の発光時に、右眼用視差画像が表示されるので、アイボックス内に眼を位置させた視認者は、右眼にて右眼用視差画像を視認することができる。

同様に、生成される左眼用視差画像のデータは、左眼照明光源の発光に同期させて画像形成デバイスに表示されるデータである。左眼照明光源は、アイボックスのうち左眼の配置が想定される部分的領域を照明する光源として、選定される。すなわち、虚像表示装置において左眼照明光源の発光時に、左眼用視差画像が表示されるので、アイボックス内に眼を位置させた視認者は、左眼にて左眼用視差画像を視認することができる。

そして、虚像表示装置における照明部に対する制御は、右眼照明光源と左眼照明光源とを時間的に交互に発光させる制御である。こうした交互発光に同期して、右眼用視差画像と左眼用視差画像とが交互表示されるので、視認者は、右眼用視差画像と左眼用視差画像とが融像されることにより、視認性が高い立体映像を認識することができる。

また、開示された態様の他のひとつは、表示光を投影部（３ａ）に反射させてアイボックス（ＥＢ）に到達させるように、投影部に表示光を投影し、アイボックス内に眼を位置させた視認者に対して、虚像（Ｖｉ）を表示する虚像表示装置であって、
光源（１３ａ〜ｄ）が表示光を発光し、アイボックスを照明する照明部（１１）と、
表示光が照明部から投影部へ至るまでの光路上において、照明部にて発光された表示光が通過する空間に配置され、表示光の少なくとも一部を遮光することによって画像を形成するパネル状の画像形成デバイス（３１，２３１）と、
照明部と画像形成デバイスとの間の光路上において、表示光を画像形成デバイス側へ導く導波路であって、照明部からの表示光の幅を拡大した上で表示光を画像形成デバイスに入射させる導波路（２１）と、を備える。

このような態様の虚像表示装置によると、アイボックスを照明する照明部と画像形成デバイスとの間の光路上には、表示光を画像形成デバイス側へ導く導波路が設けられる。この導波路を経た表示光は、照明部からの入射時よりも幅が拡大された上で、画像形成デバイスへ入射される。したがって、パネル状の画像形成デバイスにて大画面を形成するために、通過対象である表示光に広い照明面積を要求している場合であっても、導波路の表示光幅の拡大作用によって、照明部にて予め広い照明面積を用意する必要性を低減させることができる。すなわち、光源数を抑制した照明部の構成であっても、画像形成デバイスの通過時には表示光の幅を十分に拡大できているので、大画面を容易に実現することができる。

また、開示された態様の他のひとつは、表示光を投影部（３ａ）に反射させてアイボックス（ＥＢ）に到達させるように、投影部に表示光を投影し、アイボックス内に右眼及び左眼を位置させた視認者に対して、虚像（Ｖｉ）を表示する虚像表示装置であって、
表示光を発光する複数の光源（１３ａ〜ｄ）を有し、アイボックスのうち各光源に個別対応した部分的領域（ＰＡａ〜ｄ）を各光源が照明する照明部であって、複数の光源のうち点灯対象光源を点灯させ、それ以外を消灯させる照明部（１１）と、
表示光が照明部から投影部へ至るまでの光路上において、各光源から発光された表示光が重複可能な空間に配置され、表示光の少なくとも一部を遮光することによって画像を形成する画像形成デバイス（３１，２３１）と、を備え、
照明部は、複数の光源において、右眼の配置が想定される部分的領域（ＰＡＲ）を照明する右眼照明光源（１３Ｒ）と、左眼の配置が想定される部分的領域（ＰＡＬ）を照明する左眼照明光源（１３Ｌ）との間にて、時間的に交互に点灯対象光源を切り替える。

このような態様によると、複数の光源のうち点灯対象光源は、右眼照明光源と左眼照明光源との間にて切り替わる。右眼照明光源は、アイボックスのうち右眼の配置が想定される部分的領域を照明する光源であるから、右眼照明光源の点灯時には、右眼に表示光を到達させることができる。同様に、左眼照明光源は、アイボックスのうち左眼の配置が想定される部分的領域を照明する光源であるから、左眼照明光源の点灯時には、左眼に表示光を到達させることができる。

こうした点灯対象光源の切替状態下、画像形成デバイスは、表示光が照明部から投影部へ至るまでの光路上において、各光源から発光された表示光が重複可能な空間に配置されている。故に、複数の光源のうち点灯対象光源以外が消灯され、点灯対象光源が点灯していても、画像形成デバイスを透過した表示光が右眼又は左眼のいずれかに到達するので、画像による虚像の表示状態は維持される。時間的に交互に点灯対象光源が切り替わるので、片眼への表示の偏りを抑制し、違和感の少ない虚像表示を実現できる。そして、点灯対象光源以外を消灯する分、照明部における発熱量を低減することができる。

なお、括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。

第１実施形態の表示システムの全体像を示す図である。 第１実施形態のＨＵＤ装置の車両への搭載状態を示す図であって、車両左方から右方へ向かってみた図である。 第１実施形態のＨＵＤ装置の車両への搭載状態を示す図であって、車両上方から下方へ向かってみた図である。 第１実施形態の照明部及び導波路を概略的に示す斜視図である。 第１実施形態の照明部及び導波路を示す断面図である。 第１実施形態の導波路を示す平面図である。 第１実施形態の入力ポート及び拡張ポートにおける回折格子構造を説明するための図である。 第１実施形態の出力ポートにおける回折格子構造を説明するための図である。 第１実施形態のＨＵＤによる光学系を概略的に示す図である。 第１実施形態のＨＣＵ及びＨＵＤ等を示すブロック図である。 図９において、右眼用視差画像と同期して右眼照明光源が発光した状態を示す図である。 図９において、左眼用視差画像と同期して左眼照明光源が発光した状態を示す図である。 第１実施形態のＨＣＵによる処理を説明するためのフローチャートである。 第２実施形態における図２に対応する図である。 第２実施形態における図１０に対応する図である。 第２実施形態におけるカラーＬＣＤパネルとモノクロＬＣＤパネルとの関係を説明するための図である。 変形例６の導波路の詳細を説明するための図である。 変形例８の導波路の詳細を説明するための図である。

以下、複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合せることができる。

（第１実施形態）
図１，２に示すように、本開示の第１実施形態による虚像表示装置は、車両１に搭載されるように構成され、当該車両１のインストルメントパネル２内に収容されるヘッドアップディスプレイ（以下、ＨＵＤ）１０となっている。ＨＵＤ１０は、車両１のウインドシールド３に設けられた投影部３ａへ向けて表示光を投影する。ＨＵＤ１０は、表示光を投影部３ａにて反射させることで、表示光をアイボックスＥＢに到達させる。これにより、アイボックスＥＢ内に眼を位置させた視認者としての乗員（例えばドライバ）は、当該表示光を虚像Ｖｉとして知覚する。

ＨＵＤ１０は、表示システム９を、ドライバステータスモニタ（Driver Status monitor、ＤＳＭ）４０及びＨＣＵ（Human Interface Control Unit）５０等と共に構成している。ＨＵＤ１０は、ＨＣＵ５０により、虚像Ｖｉの表示を制御される。本実施形態では、図３に示すように、ドライバは、右眼により視認される虚像ＶｉＲと、当該虚像ＶｉＲとは異なる、左眼により視認される虚像ＶｉＬとが融像されて確認可能となる立体映像を認識することとなる。そして、ドライバは、立体映像によって各種情報を得ることができる。

以下において、特に断り書きがない限り、前、後、上、下、右、左の方向は、水平面上の車両１を基準として記載される。

図２に示す車両１のウインドシールド３は、例えばガラスないし合成樹脂により透光性の板状に形成された透過部材である。ウインドシールド３は、インストルメントパネル２よりも上方に配置されている。ウインドシールド３は、前方から後方へ向かう程、インストルメントパネル２とは離間するように傾斜して配置されている。ウインドシールド３は、表示光が投影される投影部３ａを、滑らかな凹面状又は平面状に形成している。こうした投影部３ａは、表示光を表面反射するように構成されている。

なお、投影部３ａは、ウインドシールド３に反射型のホログラフィック光学素子が設けられることによって、表面反射に代えて、干渉縞による回折反射で表示光を視認領域へ向けて反射するように構成されていてもよい。また、投影部３ａは、ウインドシールド３に設けられていなくてもよい。例えば車両１と別体になっているコンバイナを車両１内に設置して、当該コンバイナに投影部３ａが設けられていてもよい。

アイボックスＥＢは、ＨＵＤ１０により表示される虚像Ｖｉが所定の規格を満たすように（例えば虚像Ｖｉ全体が所定の輝度以上となるように）視認可能となる空間領域である。アイボックスＥＢは、典型的には、車両１に設定されたアイリプスと重なるように設定される。アイリプスは、両眼それぞれに対して設定され、ドライバの眼の位置の空間分布を統計的に表したアイレンジに基づいて、楕円体状の仮想的な空間として設定されている。

以下、表示システム９において、ＨＵＤ１０、ＤＳＭ４０、ＨＣＵ５０の具体的構成を順に説明する。ＨＵＤ１０は、ハウジング（図示は省略）及び表示器１０ａを含む構成である。ハウジングは、例えば合成樹脂ないし金属により、表示器１０ａ等を収容する中空形状を呈しており、インストルメントパネル２内に設置されている。ハウジングは、投影部３ａと上下に対向する上面部に、光学的に開口する窓部を有している。窓部は、例えば表示光を透過可能な防塵シートで覆われている。

表示器１０ａは、照明部１１、導波路２１、ＬＣＤ（Liquied Crystal Display）パネル３１、ＬＣＤ制御回路３８を含む構成である。照明部１１は、導波路２１及びＬＣＤパネル３１を通じて、アイボックスＥＢを照明する。照明部１１は、ＬＥＤアレイ１２、ＬＥＤ発光回路１４及びコンデンサレンズ１５を有する。ＬＥＤアレイ１２及びＬＥＤ発光回路１４は、例えばガラスエポキシ樹脂等の合成樹脂を基材とした平板状のリジッド基板に実装されている。

ＬＥＤアレイ１２は、図４，５に示すように、複数（例えば４つ）のＬＥＤ素子１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄを配列して形成されている。ＬＥＤ素子１３ａ〜ｄは、点状光源であり、例えばチップ状の青色発光ダイオードを、透光性を有する合成樹脂に黄色蛍光剤を混合した黄色蛍光体により封止することにより形成されている。青色発光ダイオードから電流量に応じて発せられる青色光により、黄色蛍光体が励起されて黄色光が発光される。青色光と黄色光との混合により、結果的に、ＬＥＤ素子１３ａ〜ｄから白色（より詳細には疑似白色）の表示光が発光される。

ＬＥＤアレイ１２は、２次元配列の光源配列構成でもよいが、特に本実施形態では、複数のＬＥＤ素子１３ａ〜ｄは、１方向のアレイ化方向Ｄａ（図２，５参照）に直線状に配列された光源配列構成である。アレイ化方向Ｄａは、車両１の左右方向に沿うように設定されている。

図５に示すＬＥＤ発光回路１４は、各ＬＥＤ素子１３ａ〜ｄの点灯及び消灯を個別に切り替え、ＬＥＤ素子１３ａ〜ｄのいずれかが点灯する場合には、点灯対象に印加する電流量を制御する回路である。ＬＥＤ発光回路１４によるＬＥＤアレイ１２の制御機能は、古典的なアナログ回路、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等によってハードウエア的に実現されてもよい。また、ＬＥＤ発光回路１４は、プロセッサ、ＲＡＭ（Random Access Memory）、記憶部等を備えてもよく、この場合にＬＥＤアレイ１２の制御機能は、プロセッサが記憶部に記憶されたコンピュータプログラムを実行することにより、ソフトウェア的に実現されてもよい。

ＬＥＤ発光回路１４は、ＨＣＵ５０からの入力信号に応じて、各ＬＥＤ素子１３ａ〜ｄの点灯及び消灯を切り替える。すなわち、各ＬＥＤ素子１３ａ〜ｄの点灯及び消灯は、実質的にＨＣＵ５０によって制御される。

コンデンサレンズ１５は、ＬＥＤアレイ１２から発光される表示光を集光して導波路２１へ入射させる正の光学パワーを有する光学素子である。コンデンサレンズ１５は、例えば平凸レンズであり、入射側光学面１５ａを平面状に形成し、射出側光学面１５ｂを凸湾曲面状に形成した単レンズである。さらに、コンデンサレンズ１５は、射出側光学面１５ｂを非球面形状とした非球面レンズとなっている。

コンデンサレンズ１５の光軸１５ｃは、入射側光学面１５ａをその法線方向に貫き、かつ射出側光学面１５ｂの頂点を通る。さらにコンデンサレンズ１５の光軸１５ｃは、ＬＥＤアレイ１２の配列の中心を通り、各ＬＥＤ素子１３ａ〜ｄの発光強度がピークとなる発光ピーク方向に沿うように配置される。

各ＬＥＤ素子１３ａ〜ｄから発せられる表示光は、コンデンサレンズ１５の射出側光学面１５ｂにて屈折により集光される。照明部１１は、仮に各ＬＥＤ素子１３ａ〜ｄを同時点灯させたとすれば、コンデンサレンズ１５と導波路２１の入力ポート２３（後に詳述する）との間の空間において、各ＬＥＤ素子１３ａ〜ｄから発光された表示光の主光線がコンデンサレンズ１５の光軸１５ｃ又はその延長線上の１点にて交わる構成である。さらに光軸１５ｃの延長線は、入力ポート２３と垂直に交わる。

各ＬＥＤ素子１３ａ〜ｄ間で入力ポート２３への主光線の入射角は、互いに異なるように構成されている。さらに各ＬＥＤ素子１３ａ〜ｄ間で入力ポート２３への主光線の入射位置は、互いに異なるように構成されている。この入射角及び入射位置のずれは、例えばアレイ化方向Ｄａと、光軸１５ｃの延伸方向を含む仮想平面上で生ずる。

図２〜６に示す導波路２１は、表示光が照明部１１から投影部３ａへ至るまでの光路上のうち、照明部１１とＬＣＤパネル３１との間に配置されている。導波路２１は、例えばガラスないし合成樹脂により形成された透光性の板状基材２２の板表面２２ａ，２２ｂに、入力ポート２３、拡張ポート２５、及び出力ポート２７が設けられて平板状に形成されている。図５に示すように、導波路２１は、入力ポート２３を照明部１１におけるコンデンサレンズ１５の射出側光学面１５ｂと対向させている。換言すると、入力ポート２３は、板状基材２２のうち、ＬＣＤパネル３１とは反対側を向く板表面２２ａに設けられている。

一方、拡張ポート２５及び出力ポート２７は、板状基材２２のうち、ＬＣＤパネル３１側を向く板表面２２ｂに設けられている。拡張ポート２５は、図５，６に示すように、入力ポート２３に対して例えば右方又は左方にずれた位置に、入力ポート２３とは板厚方向の重なりを避けるように、配置されている。出力ポート２７は、拡張ポート２５に対して、前方又は後方にずれた位置に、入力ポート２３及び拡張ポート２５とは板厚方向の重なりを避けるように、配置されている。

このような導波路２１の板表面２２ａ，２２ｂに沿う仮想平面上にて、入力ポート２３と拡張ポート２５とを結ぶ第１拡張方向Ｄｅ１が、車両１の左右方向に沿うように定義される。同様の仮想平面状にて、拡張ポート２５と出力ポート２７とを結ぶ第２拡張方向Ｄｅ２が、第１拡張方向Ｄｅ１直交するように定義される。

板状基材２２における入力ポート２３側の板表面２２ａと、拡張ポート２５及び出力ポート２７側の板表面２２ｂとは、互いに実質平行に配置されると共に、各々平面状かつ表示光を反射によって導光可能な鏡面状に形成されている。

入力ポート２３は、拡張ポート２５及び出力ポート２７よりも、表面積が小さくなるように、矩形状に形成されている、入力ポート２３は、板状基材２２よりも薄く形成され、板表面２２ａに対して接合されている。入力ポート２３には、ＬＥＤアレイ１２により発光された表示光がコンデンサレンズ１５を介して入射される、入力ポート２３は、当該表示光を導波路２１の内部へと導入する。本実施形態の入力ポート２３には、回折光学素子（Diffractive Optical Element、ＤＯＥ）の一種である回折格子構造２４が採用されている。

回折格子構造２４は、例えば、図７に拡大して示すように、第２拡張方向Ｄｅ２に直線状に延伸したプリズム状の延伸構造２４ｂが第１拡張方向Ｄ１に沿って周期的に配列されることで、格子状に形成されている。回折格子構造２４は、延伸構造２４ｂの配列ピッチ及び構造の高さを、表示光の各波長を考慮して適切に設定させていると共に、例えばブレーズ化されている。こうして回折次数が１次である１次回折光の回折効率が他の次数の回折光の回折効率よりも高くなるように形成されている。そして、表示光が回折格子構造２４に入射した際に、１次回折光は、後に板表面２２ａ，２２ｂに対して全反射され得る角度で、板状基材２２の内部かつ拡張ポート２５側へ向けて回折される。そして、１次回折光は、板表面２２ａ，２２ｂの間を全反射されながら往復し、拡張ポート２５へと順次到達する。

拡張ポート２５は、入力ポート２３から遠ざかるように、第１拡張方向Ｄｅ１に沿って延伸する矩形状又は台形状に形成される。この第１拡張方向Ｄｅ１は、ＬＥＤアレイ１２のアレイ化方向Ｄａに合わせられている。すなわち、第１拡張方向Ｄｅ１がアレイ化方向Ｄａと一致するか、アレイ化方向Ｄａに対して１０度以下の角度を成すように角度ずれが規制されている。さらに第１拡張方向Ｄｅ１及びアレイ化方向Ｄａは、車両１の左右方向に沿っている。拡張ポート２５は、板状基材２２よりも薄く形成され、板表面２２ｂに対して接合されている。本実施形態の拡張ポート２５には、回折光学素子の一種である回折格子構造２６が採用されている。

回折格子構造２６は、例えば、図７に拡大して示すように、第１拡張方向Ｄｅ１に対する斜め方向Ｄｄに直線状に延伸したプリズム状の延伸構造２４ｂが当該方向Ｄｄとは直交する直交方向に周期的に配列されることで、格子状に形成されている。例えば第１拡張方向Ｄｅ１と第２拡張方向Ｄｅ２とが９０度の角度をなす本実施形態では、方向Ｄｄは、９０度の半角である４５度の方向を、方向Ｄｅ１に対してなしている。回折格子構造２６は、入力ポート２３の回折格子構造２４と同様に、特定次数の回折光（例えば１次回折光）の回折効率が他の次数の回折効率よりも高くなるように形成されている。

そして、表示光が入力ポート２３から拡張ポート２５の回折格子構造２６に入射した際に、１次回折光は、後に板表面２２ａ，２２ｂにて全反射され得る角度で、板状基材２２の内部へ向けて回折される。このとき、方向Ｄｄが入力ポート２３からの表示光が進む第１拡張方向Ｄｅ１に対して傾斜していることで、表示光は、板状基材２２の内部において、実質的に、第２拡張方向Ｄｅ２に向かって出力ポート２７へ向かう成分と、第１拡張方向Ｄ１に沿って拡張ポート２５のうち入力ポート２３からより遠ざかる成分とに実質的に分かれる。この結果、表示光が、その幅を拡張ポート２５にて第１拡張方向Ｄｅ１に拡張されると共に、第２拡張方向Ｄｅ２に偏向されていく。

第２拡張方向Ｄｅ２に偏向された光は、入力ポート２３での回折と同様に、板表面２２ａ，２２ｂにて全反射される角度に進むことで、板表面２２ａ，２２ｂの間を全反射されながら往復し、出力ポート２７へと逐次到達する。

出力ポート２７は、拡張ポート２５から遠ざかるように、第２拡張方向Ｄｅ２に沿って延伸することによって、矩形状に形成されている。この出力ポート２７の形状が、ＬＣＤパネル３１の形状及びサイズに概ね対応している。出力ポート２７は、板状基材２２よりも薄く形成され、板表面２２ｂに対して接合されている。本実施形態の出力ポート２７には、回折光学素子の一種である回折格子構造２８が採用されている。

回折格子構造２８は、図８に拡大して示すように、第２拡張方向Ｄｅ２と直交する第１拡張方向Ｄｅ１に沿って延伸するプリズム状の突起構造２８ａが互いに間隔を空けて周期的に配列されている。各突起構造２８ａの間には、突起構造２８ａの先端とは段差をなす平面状の平面構造２８ｂが形成されていることにより、突起構造２８ａと平面構造２８ｂとがストライプ状に交互配置されている。回折格子構造２８にて、突起構造２８ａの配列ピッチ及び構造の高さは、表示光の各波長を考慮して適切に設定される。これにより、回折次数が０次である０次回折光と、回折次数が１次である１次回折光とが、異なる方向に所定の比率で分岐されるように、各々の回折効率が設定されている。０次回折光は、実質的に平面構造２８ｂに対する表面反射光に一致する。

回折格子構造２８は、拡張ポート２５により導光された表示光が入射した際に、０次回折光を、板状基材２２の内部かつ拡張ポート２５からより遠ざかる方向へ回折させる。この０次回折光は、板表面２２ａに全反射されて、出力ポート２７において拡張ポート２５に対してより遠い位置に到達する。その一方で、回折格子構造２８は、１次回折光を、板状基材２２の外部、すなわち導波路２１の外部へ向けて回折させる。この結果、表示光は、出力ポート２７にてその幅を０次回折光によって第２拡張方向Ｄｅ２に拡張されると共に、出力ポート２７の各箇所から１次回折光によって導波路２１の外部であるＬＣＤパネル３１へ向けて射出される。

このようにして、光（電磁波）の伝送路としての導波路２１は、表示光の幅を第１拡張方向Ｄｅ１及び第２拡張方向Ｄｅ２に拡張すると共に、当該表示光を光路上のＬＣＤパネル３１側へ導く。換言すると、導波路２１は、ＬＥＤ素子１３ａ〜ｄから発光されたそれぞれの表示光がＬＣＤパネル３１における光学的開口部３４の略全域を通過可能なように、表示光のビーム幅を拡張するビームエキスパンダとして機能している。本実施形態におけるビーム幅は、ビームのうち、最大強度の１／ｅ^２倍となる位置を外縁として規定される幅である。

図２に示すＬＣＤパネル３１は、表示光が照明部１１から投影部３ａへ至るまでの光路上のうち、導波路２１と投影部３ａとの間に配置されている。ＬＣＤパネル３１は、表示光の少なくとも一部を遮光し、他部を透過することによって画像を形成するパネル状の画像形成デバイスである。本実施形態のＬＣＤパネル３１は、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor、ＴＦＴ）を用いたＬＣＤパネルであって、２次元方向に配列された複数の画素により表示画面３３を形成するアクティブマトリクス型の透過型ＬＣＤパネルとなっている。ＬＣＤパネル３１は、矩形状の表示画面３３に画像を実像表示する。

ＬＣＤパネル３１には、一対の偏光板及び当該一対の偏光板に挿まれた液晶層等が積層されている。一対の偏光板はその偏光軸を互いに実質直交するように配置されている。液晶層では、画素毎の電圧印加により、印加電圧に応じて液晶層を透過する光の偏光方向を回転させることが可能となっている。こうして、画素毎に、表示画面側の偏光板を透過する光の透過率が制御される。

したがって、ＬＣＤパネル３１は、導波路２１側の表面である照明対象面３２を当該導波路２１からの表示光により照明され、画素毎の透過率が制御されることで、表示画面３３に画像を表示することが可能である。すなわち、表示光の少なくとも一部が遮光されることによって、画像が形成される。透過率が高い、すなわち遮光量が少ない画素は、高い輝度にて表示される。透過率が低い、すなわち遮光量が多い画素は、低い輝度にて表示される。

画素は、互いに異なる色のカラーフィルタ（例えば赤、緑及び青）が順に配置された複数のサブ画素を含んで構成されている。これらサブ画素の組み合わせにより、様々な色が表現される。すなわち本実施形態のＬＣＤパネル３１は、カラー画像を表示可能である。

表示画面３３は、その長手方向を車両１の左右方向に沿わせるように配置され、上方のウインドシールド側を向いていることにより、表示光は、各画素から上方へと射出されるように発光する。

導波路２１とＬＣＤパネル３１とは、ＨＵＤ１０の体格拡大抑制のために、互いに平行に配置される。ところが、出力ポート２７にて１次回折光の回折方向がＬＣＤパネル３１の法線方向に対して斜め方向となることで、表示光はＬＣＤパネル３１の光学的開口部３４を斜めに通過可能となる。斜め透過が実現されることにより、表示光と、ＬＣＤパネル３１の表示画面３３に上方から降り注いで当該表示画面３３にて上方へ反射される太陽光等の外光とは、光学的に分離される。したがって、表示画面３３にて反射される外光がアイボックスＥＢに到達してしまい、当該アイボックスから立体映像を視認するドライバが眩しさや立体映像のコントラスト低下を実感する事態は、抑制される。

図２に示すＬＣＤ制御回路３８は、ＬＣＤパネル３１の各画素の透過率を制御することで、表示画面３３上に表示される画像を構成する回路である。ＬＣＤ制御回路３８による画像制御機能は、古典的なアナログ回路、ＦＰＧＡ等によってハードウエア的に実現されてもよい。また、ＬＣＤ制御回路３８は、プロセッサ、ＲＡＭ（Random Access Memory）、記憶部等を備えてもよく、この場合に画像制御機能は、プロセッサが記憶部に記憶されたコンピュータプログラムを実行することにより、ソフトウェア的に実現されてもよい。

ＬＣＤ制御回路３８は、ＨＣＵ５０からの制御信号に応じて、各画素の透過率を設定する。すなわち、表示画面３３上の画像は、実質的にＨＣＵ５０によって制御される。

図９に示すように、ＬＥＤアレイ１２の構成要素であるＬＥＤ素子１３ａ〜ｄのそれぞれは、導波路２１のビーム幅拡張機能によって、ＬＣＤパネル３１の照明対象面３２のうち実質全面を照明する。なお、図９は、導波路２１が模式的に台形にて表現され、集光要素等も省略された模式的な図であって、表示光の幅を示す線も厳密なものではない。

換言すると、ＬＣＤパネル３１にて照明対象面３２と表示画面３３との間を貫通し、表示光の通過を可能とするように形成された光学的開口部３４は、各ＬＥＤ素子１３ａ〜ｄから発光された表示光が、互いに重複可能な空間に配置されている。表示光が互いに重複可能な空間とは、仮に全てのＬＥＤ素子１３ａ〜ｄが同時点灯した場合に、全てのＬＥＤ素子１３ａ〜ｄから発光された表示光が、互いに重複する空間である。表示光が重複しているか否かは、光路に垂直な断面において、各表示光のビーム幅で規定される領域が、重複しているかどうかで判断可能である。

光学的開口部３４の透過後、各ＬＥＤ素子１３ａ〜ｄからの表示光のそれぞれは、導波路２１への入射角及び入射位置が互いに異なっていたこと等により、次第に重複の度合を低下させる。各表示光が投影部３ａにて反射され、アイボックスＥＢに到達する際には、表示光の多くが重複せず、互いにずれた領域に到達する。換言すると、ＬＥＤ素子１３ａ〜ｄのそれぞれは、アイボックスＥＢのうち各ＬＥＤ素子１３ａ〜ｄに個別対応した部分的領域ＰＡａ〜ｄを照明する。換言すると、本実施形態の照明部１１は、複数のＬＥＤ素子１３ａ〜ｄによって、アイボックスＥＢを分割照明する構成である。

具体的に、ＬＥＤ素子１３ａは部分的領域ＰＡａを照明する。ＬＥＤ素子１３ｂは部分的領域ＰＡｂを照明する。ＬＥＤ素子１３ｃは部分的領域ＰＡｃを照明する。ＬＥＤ素子１３ｂは部分的領域ＰＡｄを照明する。ここでいう部分的領域ＰＡａ〜ｄは、仮にＬＣＤパネル３１が表示画面３３全体に矩形状の白色画像を表示する（すなわち各画素の透過率が最大となる）場合に、対象のＬＥＤ素子１３ａ〜ｄの光が到達するアイボックスＥＢ中の領域である。

ＬＥＤ素子１３ａ〜ｄに個別対応する複数の部分的領域ＰＡａ〜ｄは、アイボックスＥＢにおいて互いに車両１の左右方向にずれた領域である。換言すると、部分的領域ＰＡａ〜ｄは、ドライバの両眼が並ぶ方向にずれている。複数の部分的領域ＰＡａ〜ｄ間にて照明の連続性を担保するため、部分的領域は、隣接する別の部分的領域に対して、重複領域を有していてもよい。通常、互いに隣接する部分的領域に対応するＬＥＤ素子同士は、ＬＥＤアレイ１２において隣接して配置されている。各部分的領域ＰＡａ〜ｄの左右の幅は、１つの部分的領域がドライバの両眼を同時に包含することを避けるため、ヒトの成人の標準的な瞳孔間距離よりも小さくされ、例えば６０ｍｍ未満とされる。

図２，３に示すＤＳＭ４０は、表示システム９において、アイボックスＥＢを撮影し、その画像を解析することで、ドライバの右眼の位置ＰＥＲ及び左眼の位置ＰＥＬを検出し、さらには、ドライバの居眠りやわき見を監視する。ＤＳＭ４０は、近赤外光源及び近赤外カメラと、これらを制御する制御ユニット等を含む構成である。ＤＳＭ４０は、運転席のヘッドレスト部に近赤外カメラを向けた姿勢にて、例えばステアリングコラム部の上面又はインストルメントパネル２の上面等に設置されている。ＤＳＭ４０は、近赤外光源によって近赤外光を照射されたドライバの頭部を、近赤外カメラによって撮影する。近赤外カメラによる撮像画像は、制御ユニットによって画像解析される。制御ユニットは、右眼の位置ＰＥＲ、左眼の位置ＰＥＬ等の情報を撮像画像から抽出し、抽出した眼球位置の情報をＨＣＵ５０へ逐次提供可能である。

ＨＣＵ５０は、表示システム９において、ＨＵＤ１０を含む車載表示デバイスによる表示を統合的に制御する電子制御装置である。図１に示すようにＨＣＵ５０は、処理部５１、ＲＡＭ（Random Access Memory）５２、記憶部５３、入出力インターフェース５４、及びこれらを接続するバス等を備えたコンピュータを主体として含む構成である。処理部５１は、ＲＡＭ５２と結合された演算処理のためのハードウェアである。処理部５１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphical Processing Unit）及びＲＩＳＣ（Reduced Instruction Set Computer）等の演算コアを少なくとも１つ含む構成である。処理部５１は、ＦＰＧＡ及び他の専用機能を備えたＩＰコア等をさらに含む構成であってもよい。ＲＡＭ５２は、映像生成のためのビデオＲＡＭを含む構成であってもよい。

処理部５１は、ＲＡＭ５２へのアクセスにより、後述する各機能部の機能を実現するための種々の処理を実行する。記憶部５３は、不揮発性の記憶媒体を含む構成である。記憶部５３には、処理部５１によって実行される種々のプログラム（表示制御プログラム等）が格納されている。また、ＨＣＵ５０は、入出力インターフェース５４を介して、車両システム４、ＤＳＭ４０、ＨＵＤ１０等と通信可能に接続されている。

ＨＣＵ５０は、記憶部５３に記憶された表示制御プログラムを処理部５１によって実行することで、ＨＵＤ１０による表示を制御するための複数の機能部を有する。具体的に図１０に示すように、眼球位置特定部６１、照明制御部６２、コンテンツ情報取得部６３、コンテンツ決定部６４、仮想レイアウト部６５、及び視差画像生成部６６等の機能部が構築される。

眼球位置特定部６１は、ＤＳＭ４０から取得する眼球位置の情報に基づき、立体映像を視認するドライバの右眼の位置ＰＥＲ及び左眼の位置ＰＥＬを特定する。眼球位置特定部６１は、アイボックスＥＢを基準とした座標系にて、右眼の位置ＰＥＲ及び左眼の位置ＰＥＬを規定し、こうした規定により生成された座標情報を、照明制御部６２に提供する。さらに眼球位置特定部６１は、仮想レイアウト部６５における３次元空間の座標系にて、右眼の位置ＰＥＲ及び左眼の位置ＰＥＬを規定し、こうした規定により生成された座標情報を、仮想レイアウト部６５に逐次提供する。

照明制御部６２は、ＬＥＤ発光回路１４を通じて、ＨＵＤ１０の照明部１１を制御する。照明制御部６２は、ＬＥＤアレイ１２における複数のＬＥＤ素子１３ａ〜ｄとアイボックスＥＢにおける複数の部分的領域ＰＡａ〜ｄとの個別対応関係（図９参照）を、例えば記憶部５３が備える対応関係データベースへのアクセスにより、把握可能である。

照明制御部６２は、眼球位置特定部６１から提供された右眼の位置ＰＥＲの座標情報から、アイボックスＥＢのうち右眼の配置が想定される部分的領域ＰＡＲを特定する。さらに照明制御部６２は、この部分的領域ＰＡＲを照明するＬＥＤ素子を、ＬＥＤアレイ１２の複数のＬＥＤ素子１３ａ〜ｄの中から例えば１つ選定する。以下、選定されたＬＥＤ素子を、便宜的に右眼照明光源１３Ｒと称する。

同様に、照明制御部６２は、眼球位置特定部６１から提供された左眼の位置ＰＥＬの座標情報から、アイボックスＥＢのうち左眼の配置が想定される部分的領域ＰＡＬを特定する。さらに照明制御部６２は、この部分的領域ＰＡＬを照明するＬＥＤ素子を、ＬＥＤアレイ１２の複数のＬＥＤ素子１３ａ〜ｄの中から例えば１つ選定する。以下、選定されたＬＥＤ素子を、便宜的に左眼照明光源１３Ｌと称する。右眼照明光源１３Ｒと左眼照明光源１３Ｌとは、互いに別のＬＥＤ素子である。

照明制御部６２は、右眼照明光源１３Ｒ及び左眼照明光源１３Ｌの選定結果に基づき、右眼照明光源１３Ｒと左眼照明光源１３Ｌとを時間的に交互に発光させるような、ＬＥＤ発光回路１４へ出力する制御信号を生成する。具体的に、右眼照明光源１３Ｒが点灯している間、複数のＬＥＤ素子１３ａ〜ｄのうち左眼照明光源１３Ｌを含む右眼照明光源１３Ｒ以外のＬＥＤ素子は、消灯される。左眼照明光源１３Ｌが点灯している間、複数のＬＥＤ素子１３ａ〜ｄのうち右眼照明光源１３Ｒを含む左眼照明光源１３Ｌ以外のＬＥＤ素子は、消灯される。右眼照明光源１３Ｒと左眼照明光源１３Ｌとの交互発光周期は、例えば毎秒１２０周期に固定される。生成された制御信号がＬＥＤ発光回路１４へ向けて出力されると、ＬＥＤアレイ１２では、右眼照明光源１３Ｒと左眼照明光源１３Ｌとが時間的に交互に発光される。

照明制御部６２は、右眼照明光源１３Ｒ及び左眼照明光源１３Ｌの少なくとも一方を、他のＬＥＤ素子１３ａ〜ｄへ変更するような新規の座標情報が提供されると、制御信号の内容を変更することで、交互発光の対象となる光源１３Ｒ，１３Ｌを切り替える。

コンテンツ情報取得部６３は、車両システム４等から、コンテンツ情報を取得する。コンテンツ情報には、所定の表示コンテンツを表示させるべき命令の情報、当該表示コンテンツが表示する表示内容の情報、表示コンテンツを重畳表示する上で必要な車両１の外界の情報等が含まれる。コンテンツ情報の提供元である車両システム４には、例えば車両１の自動運転又は高度運転支援を統括する車載の運転支援ＥＣＵ、車両１の外界（周辺）を監視する周辺監視センサ、路上に固定されて車両１の運転に必要な情報を提供する又は車両１を遠隔制御する交通情報センタ、及びこれらの組み合わせ等が採用可能である。コンテンツ情報取得部６３は、取得したコンテンツ情報を、コンテンツ決定部６４へ提供する。

コンテンツ決定部６４は、コンテンツ情報取得部６３から提供されたコンテンツ情報に基づき、表示対象となる表示コンテンツを選定する。選定される表示コンテンツは、１つでもよく、２つ以上でもよく、場合によってはなくてもよい。コンテンツ決定部６４は、表示対象に選定された表示コンテンツを、追従コンテンツとして表示するか、非追従コンテンツとして表示するか、すなわち表示コンテンツの追従態様を決定すると共に、立体映像として表示コンテンツが表示される際の奥行きを決定する。

追従コンテンツは、拡張現実（Augment Reality、ＡＲ）表示に用いられるＡＲ表示物である。追従コンテンツの表示位置は、例えば路面、他車両、歩行者及び道路標識等、車両１の外界に存在する特定の重畳対象に関連付けられている。重畳対象は、ドライバから視認可能であっても、死角に隠れて視認不能であってもよい。追従コンテンツは、特定の重畳対象に重畳表示され、当該重畳対象に相対的に固定されているように、重畳対象を追従して、ドライバの両眼からの見た目上の表示位置を移動可能である。すなわち、車両１の移動又は重畳対象の移動に伴って、追従コンテンツの重畳対象との重畳状態が、継続的に維持される。追従コンテンツの表示位置のうち奥行きは、表示コンテンツが立体映像であることにより、車両１から重畳対象までの距離に関連付けられて、変位させることが可能である。

非追従コンテンツは、車両１の外界に重畳される表示物のうちで、追従コンテンツを除いた非ＡＲ表示物である。非追従コンテンツは、追従コンテンツとは異なり、特定の重畳対象に非重畳の状態で、車両１の外界に重畳表示される。非追従コンテンツは、特定の重畳対象を追従することなく、ウインドシールド３等の車両構成に相対的に固定されているように表示される。なお、車両１と重畳対象との位置関係により、非追従コンテンツであっても、偶発的ないし一時的に、歩行者等の重畳されることがある。非追従コンテンツの表示位置のうち奥行きは、虚像Ｖｉの奥行きと異なる奥行きとなっていてもよく、非追従コンテンツが立体化されないことによって虚像Ｖｉの奥行きと一致していてもよい。

仮想レイアウト部６５は、立体映像による表示レイアウトを決定するために、眼球位置特定部６１、車両システム４等により提供された情報に基づき、仮想の３次元空間（以下、仮想空間）をシミュレーションする。仮想レイアウト部６５は、現在の車両１の周辺環境を仮想空間中に再現する。

より詳細に、仮想レイアウト部６５は、仮想空間の基準位置に自車オブジェクトを設定する。仮想レイアウト部６５は、車両１の周辺の道路モデルを、自車オブジェクトに関連付けて、仮想空間にマッピングする。仮想レイアウト部６５は、他車両、歩行者等が存在している場合、他車オブジェクト、歩行者オブジェクト等を、車両１との相対位置に基づいて配置する。

加えて仮想レイアウト部６５は、自車オブジェクトに関連付けて、仮想カメラ位置を設定する。仮想カメラ位置は、ドライバの眼の位置に対応する仮想位置であり、例えば両眼に対応して２つ設定される。仮想レイアウト部６５は、眼球位置特定部６１にて取得された最新の右眼の位置ＰＥＲ及び左眼の位置ＰＥＬに基づき、仮想カメラ位置を逐次補正する。

さらに仮想レイアウト部６５は、立体映像として表示する表示コンテンツに対応するコンテンツオブジェクトを、コンテンツ決定部６４による奥行きの決定結果等に基づき、仮想空間上に配置する。

視差画像生成部６６は、ＨＵＤ１０のＬＣＤパネル３１に逐次表示させる視差画像データを生成することで、ＨＵＤ１０によりドライバに認識させる立体映像を制御する。視差画像生成部６６は、立体映像として表示される表示コンテンツを融像させるための元画像である視差画像を、立体映像を構成する個々のフレーム画像に描画する。視差画像生成部６６は、右眼照明光源１３Ｒの発光に同期させて表示させる右眼用視差画像のデータと、左眼照明光源１３Ｌの発光に同期させて表示させる左眼用視差画像のデータとを、生成する。

右眼用視差画像は、仮想空間において、右眼に対応する仮想カメラ位置を基準とした描画により、生成される。すなわち、右眼に対応する仮想カメラ位置を基準としたオブジェクトの相対位置に基づき、表示コンテンツの描画位置が決定される。左眼用視差画像は、仮想空間において、左眼に対応する仮想カメラ位置を基準とした描画により、生成される。すなわち、左眼に対応する仮想カメラ位置を基準としたオブジェクトの相対位置に基づき、表示コンテンツの描画位置が設定される。

右眼用視差画像と左眼用視差画像とは、ＬＣＤパネル３１に時間的に連続して表示されるフレーム画像に、交互に描画される。フレーム画像のフレームレートは、上述の交互発光周期に同調させた毎秒１２０フレームに設定される。そうすることで、右眼用視差画像及び左眼用視差画像は、それぞれ毎秒６０フレームにて表示可能となる。すなわち、ドライバに表示のちらつきを感知させ難い短時間での切り替えにて、交互発光及び交互表示が実施される。

視差画像生成部６６は、生成したフレーム画像のデータを、逐次ＬＣＤ制御回路３８に出力する。このとき、視差画像生成部６６は、照明制御部６２がＬＥＤ発光回路１４へ出力する制御信号の出力タイミングに合わせて、フレーム画像のＬＣＤ制御回路３８への出力タイミングを設定してもよい。こうしたタイミング調整により、右眼用視差画像が右眼照明光源１３Ｒの発光タイミングと同期して表示され、左眼用視差画像が左眼照明光源１３Ｌの発光タイミングと同期して表示されるようになる。一方、視差画像生成部６６がタイミング調整をしなくてもよく、例えばＨＵＤ１０側にてＬＥＤ発光回路１４とＬＣＤ制御回路３８とを連携させることで、タイミング調整が図られてもよい。

右眼用視差画像と左眼用視差画像とは、時間分割されて交互に表示される。図１１に示すように、右眼照明光源１３Ｒが点灯し、左眼照明光源１３Ｌが消灯したタイミングで右眼用視差画像が表示される。換言すると、アイボックスＥＢのうち右眼が配置される部分的領域ＰＡＲが照明され、左眼が配置される部分的領域ＰＡＬが照明されない状態で右眼用視差画像が表示される。故にドライバは、右眼のみで右眼用視差画像による虚像ＶｉＲを視認する。

図１２に示すように、左眼照明光源１３Ｌが点灯し、右眼照明光源１３Ｒが消灯したタイミングで左眼用視差画像が表示される。すなわちアイボックスＥＢのうち左眼が配置される部分的領域ＰＡＬが照明され、右眼が配置される部分的領域ＰＡＲが照明されない状態で左眼用視差画像が表示される。故にドライバは、左眼のみで左眼用視差画像による虚像ＶｉＬを視認する。なお、図１１，１２において、ドットハッチングにて示された部分は、表示光が通る範囲、又は表示光が到達する範囲を示す。

こうした虚像ＶｉＲ，ＶｉＬによる立体映像表示方式では、表示画面３３を、右眼用視差画像の表示領域と左眼用視差画像の表示領域とに領域分割する必要性が低減されている。特に本実施形態では、表示画面３３の全画素を使用して各視差画像を表示することが可能となっているので、立体映像の解像度を可及的に高めることができる。

次に、ＨＣＵ１００の記憶部５３に記憶された表示制御プログラムに基づき、虚像ＶｉＲ，ＶｉＬによる立体映像の表示を制御する表示制御方法を、図１３のフローチャートを用いて説明する。このフローチャートに基づく一連の処理は、例えば車両１の電源がオン状態であり、ＨＣＵ１００及びＨＵＤ１０等への給電が実施されている状態において、繰り返し実施される。

Ｓ１１では、眼球位置特定部６１は、ＤＳＭ４０にて検出された眼球位置の情報に基づき、ドライバの右眼の位置ＰＥＲを特定する。Ｓ１１の処理後、Ｓ１２へ移る。なお、Ｓ１１と並行して又は前後して、コンテンツ情報取得部６３はコンテンツ情報を取得し、コンテンツ決定部６４が表示コンテンツを決定してもよい。前回決定した表示コンテンツからの表示コンテンツの更新の必要性が認められない場合には、コンテンツ情報取得部６３及びコンテンツ決定部６４による処理は省略可能である。

Ｓ１２では、Ｓ１１にて特定された右眼の位置ＰＥＲに応じて、仮想レイアウト部６５及び視差画像生成部６６の処理によってＬＣＤパネル３１に表示させる右眼用視差画像が生成される。これと共に、照明制御部６２の処理によってＬＥＤアレイ１２のうち右眼照明光源１３Ｒを点灯し、左眼照明光源１３Ｌを含む他のＬＥＤ素子を消灯する制御信号が生成される。Ｓ１２の処理後、Ｓ１３へ移る。

Ｓ１３では、Ｓ１２にて生成された右眼用視差画像及び制御信号がＨＵＤ１０に出力され、ＬＣＤパネル３１は、右眼照明光源１３Ｒの発光に同期させて、右眼用視差画像を表示する。Ｓ１３の処理後、Ｓ１４へ移る。

Ｓ１４では、眼球位置特定部６１は、ＤＳＭ４０にて検出された眼球位置の情報に基づき、ドライバの左眼の位置ＰＥＬを特定する。Ｓ１４の処理後、Ｓ１５へ移る。

Ｓ１５では、Ｓ１４にて特定された左眼の位置ＰＥＬに応じて、仮想レイアウト部６５及び視差画像生成部６６の処理によってＬＣＤパネル３１に表示させる左眼用視差画像が生成される。これと共に、照明制御部６２の処理によってＬＥＤアレイ１２の左眼照明光源１３Ｌを点灯し、右眼照明光源１３Ｒを含む他のＬＥＤ素子を消灯する制御信号が生成される。Ｓ１５の処理後、Ｓ１６へ移る。

Ｓ１６では、Ｓ１５にて生成された左眼用視差画像及び制御信号がＨＵＤ１０に出力される。Ｓ１６を以って一連の処理を終了する。通常の場合、Ｓ１６の処理後、Ｓ１１の処理が即時開始される。

こうした表示制御の結果、ＨＵＤ１０にて右眼照明光源１３Ｒと左眼照明光源１３Ｌとの交互発光と同期した右眼用視差画像及び左眼用視差画像の交互表示が実施される。ドライバは、右眼用視差画像による虚像ＶｉＲを右眼で視認し、左眼用視差画像による虚像ＶｉＬを左眼で視認することで、立体映像を認識することができる。

（作用効果）
以上説明した第１実施形態の作用効果を以下に改めて説明する。

第１実施形態のＨＵＤ１０によると、画像形成デバイスとしてのＬＣＤパネル３１に表示される右眼用視差画像は、右眼照明光源１３Ｒの発光に同期して表示される。右眼照明光源１３Ｒは、アイボックスＥＢのうち右眼の配置が想定される部分的領域ＰＡＲを照明する光源である。すなわち、右眼照明光源１３Ｒの発光時に、右眼用視差画像が表示されるので、アイボックスＥＢ内に眼を位置させた視認者としてのドライバは、右眼にて右眼用視差画像を視認することができる。

同様に、ＬＣＤパネル３１に表示される左眼用視差画像は、左眼照明光源１３Ｌの発光に同期して表示される。左眼照明光源１３Ｌは、アイボックスＥＢのうち左眼の配置が想定される部分的領域ＰＡＬを照明する光源である。すなわち、左眼照明光源１３Ｌの発光時に、左眼用視差画像が表示されるので、アイボックスＥＢ内に眼を位置させたドライバは、左眼にて左眼用視差画像を視認することができる。

そして、照明部１１は、右眼照明光源１３Ｒと左眼照明光源１３Ｌとが時間的に交互に発光する構成である。こうした交互発光に同期して、右眼用視差画像と左眼用視差画像とが交互表示されるので、視認者は、右眼用視差画像と左眼用視差画像とが融像されることにより、視認性が高い立体映像を認識することができる。

また、第１実施形態のＨＣＵ５０によると、生成される右眼用視差画像のデータは、右眼照明光源１３Ｒの発光に同期させてＬＣＤパネル３１に表示されるデータである。右眼照明光源１３Ｒは、アイボックスＥＢのうち右眼の配置が想定される部分的領域ＰＡＲを照明する光源として、選定される。すなわち、ＨＵＤ１０において右眼照明光源１３Ｒの発光時に、右眼用視差画像が表示されるので、アイボックスＥＢ内に眼を位置させたドライバは、右眼にて右眼用視差画像を視認することができる。

同様に、生成される左眼用視差画像のデータは、左眼照明光源１３Ｌの発光に同期させてＬＣＤパネル３１に表示されるデータである。左眼照明光源１３Ｌは、アイボックスＥＢのうち左眼の配置が想定される部分的領域ＰＡＬを照明する光源として、選定される。すなわち、ＨＵＤ１０において左眼照明光源１３Ｌの発光時に、左眼用視差画像が表示されるので、アイボックスＥＢ内に眼を位置させたドライバは、左眼にて左眼用視差画像を視認することができる。

そして、ＨＵＤ１０における照明部１１に対する制御は、右眼照明光源１３Ｒと左眼照明光源１３Ｌとを時間的に交互に発光させる制御である。こうした交互発光に同期して、右眼用視差画像と左眼用視差画像とが交互表示されるので、ドライバは、右眼用視差画像と左眼用視差画像とが融像されることにより、視認性が高い立体映像を認識することができる。

また、第１実施形態によると、ＤＳＭ４０のカメラにより撮影されたアイボックスＥＢの撮像画像に基づく眼球位置の座標情報から、アイボックスＥＢのうち右眼の配置が想定される部分的領域ＰＡＲ及びアイボックスＥＢのうち左眼の配置が想定される部分的領域ＰＡＬが特定される。実際のドライバの右眼の位置ＰＥＲ及び左眼の位置ＰＥＬの撮影結果に基づき、部分的領域ＰＡＲ，ＰＡＬが特定され、これらに対応する右眼照明光源１３Ｒ及び左眼照明光源１３Ｌが選定されるので、ドライバに対してより適切に立体映像を提供可能となる。

また、第１実施形態のＨＵＤ１０によると、アイボックスＥＢを照明する照明部１１とＬＣＤパネル３１との間の光路上には、表示光をＬＣＤパネル３１側へ導く導波路２１が設けられる。この導波路２１を経た表示光は、照明部１１からの入射時よりも幅が拡大された上で、ＬＣＤパネル３１へ入射される。したがって、パネル状のＬＣＤパネル３１にて大画面を形成するために、通過対象である表示光に広い照明面積を要求している場合であっても、導波路２１の表示光幅の拡大作用によって、照明部１１にて予め広い照明面積を用意する必要性を低減させることができる。すなわち、光源数を抑制した照明部１１の構成であっても、ＬＣＤパネル３１の通過時には表示光の幅を十分に拡大できているので、大画面を容易に実現することができる。

また、第１実施形態によると、導波路２１は、照明部１１からの表示光を当該導波路２１の内部へ入射させる入力ポート２３と、入力ポート２３から遠ざかる第１拡張方向Ｄｅ１へ延伸し、入力ポート２３により導光された表示光の幅を第１拡張方向Ｄｅ１に拡張する拡張ポート２５と、を有する。こうした導波路２１に対して、照明部１１は、複数の光源として設けられたＬＥＤ素子１３ａ〜ｄを、第１拡張方向Ｄｅ１に沿ったアレイ化方向Ｄａに１方向に配列させた光源配列構成である。照明部１１におけるＬＥＤ素子１３ａ〜ｄの発光位置がアレイ化方向Ｄａに線状化されても、拡張ポート２５内において、拡張ポート２５が延伸する方向Ｄｅ１に表示光の導光経路が多様化するのであって、拡張ポート２５の幅方向における表示光の導光経路の多様化は抑制される。このため、導光経路の多様化に合わせて拡張ポート２５の幅を広く形成する必要が抑制される。故に、小型の拡張ポート２５による小型化された導波路２１にて、複数のＬＥＤ素子１３ａ〜ｄを搭載した照明態様を実現することができる。

また、第１実施形態によると、アイボックスＥＢにおいてドライバに想定される両眼の並び方向（例えば車両１の左右方向）に対応する方向に沿って拡張ポート２５が延伸するように、導波路２１は配置されている。故に、アイボックスＥＢを分割照明する照明部１１の照明態様においては、部分的領域ＰＡａ〜ｄの並び方向と、両眼の並び方向とを、合わせることができる。すなわち、二眼をもつヒトに適したＨＵＤ１０を、提供することができる。

また、第１実施形態によると、複数のＬＥＤ素子１３ａ〜ｄのうち点灯対象光源は、右眼照明光源１３Ｒと左眼照明光源１３Ｌとの間にて切り替わる。右眼照明光源１３Ｒは、アイボックスＥＢのうち右眼の配置が想定される部分的領域ＰＡＲを照明する光源であるから、右眼照明光源１３Ｒの点灯時には、右眼に表示光を到達させることができる。同様に、左眼照明光源１３Ｌは、アイボックスＥＢのうち左眼の配置が想定される部分的領域ＰＡＬを照明する光源であるから、左眼照明光源１３Ｌの点灯時には、左眼に表示光を到達させることができる。

こうした点灯対象光源の切替状態下、ＬＣＤパネル３１は、表示光が照明部１１から投影部３ａへ至るまでの光路上において、各ＬＥＤ素子１３ａ〜ｄから発光された表示光が重複可能な空間に配置されている。故に、複数のＬＥＤ素子１３ａ〜ｄのうち点灯対象光源以外が消灯され、点灯対象光源が点灯していても、ＬＣＤパネル３１を透過した表示光が右眼又は左眼のいずれかに到達するので、画像による虚像Ｖｉの表示状態は維持される。時間的に交互に点灯対象光源が切り替わるので、片眼への表示の偏りを抑制し、違和感の少ない虚像表示を実現できる。そして、点灯対象光源以外を消灯する分、照明部１１における発熱量を低減することができる。

（第２実施形態）
図１４〜１６に示すように、第２実施形態は第１実施形態の変形例である。第２実施形態について、第１実施形態とは異なる点を中心に説明する。

第２実施形態の表示器１０ａは、照明部１１、導波路２１、第１実施形態のＬＣＤパネル３１に対応するカラーＬＣＤパネル２３１、ＬＣＤ制御回路２３８に加えて、モノクロＬＣＤパネル２３６を含む構成である。図１４に示すように、モノクロＬＣＤパネル２３６は、導波路２１と画像形成デバイスとしてのカラーＬＣＤパネル２３１との間に介挿された状態にて配置されている。モノクロＬＣＤパネル２３６は、カラーＬＣＤパネル２３１と積層されるように重なって配置されている。モノクロＬＣＤパネル２３６は、表示光の少なくとも一部を遮光し、他部を遮光することによって、カラーＬＣＤパネル２３１への表示光の照射量を、局所的に減光する局所減光デバイスである。

本実施形態のモノクロＬＣＤパネル２３６は、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor、ＴＦＴ）を用いたＬＣＤパネルである。詳細に、モノクロＬＣＤパネル２３６は、２次元方向に配列された複数の画素により表示画面２３６ｂを形成するアクティブマトリクス型の透過型ＬＣＤパネルとなっている。モノクロＬＣＤパネル２３６は、カラーＬＣＤパネル２３１と実質同形状及び同サイズの矩形状の表示画面２３６ｂ及び照明対象面２３６ａを有する。モノクロＬＣＤパネル２３６にて照明対象面２３６ａと表示画面２３６ｂとの間を貫通し、表示光の通過を可能とするように形成された光学的開口部２３７も、カラーＬＣＤパネル２３１の光学的開口部３４と実質同形状及び同サイズである。モノクロＬＣＤパネル２３６は、カラーＬＣＤパネル２３１に近接して配置されている。これにより、モノクロＬＣＤパネル２３６の光学的開口部は、カラーＬＣＤパネル２３１の光学的開口部３４と同様に、各ＬＥＤ素子１３ａ〜ｄから発光された表示光が、互いに重複する空間に配置されている。

モノクロＬＣＤパネル２３６も、カラーＬＣＤパネル２３１と同様に、画素毎の透過率を制御される。ただし、モノクロＬＣＤパネル２３６は、カラーフィルタを備えないため、単純に対応する画素を通過する表示光を減光する機能を実現する。第２実施形態のＬＣＤ制御回路２３８は、ＨＣＵ５０からの制御信号に応じて、カラーＬＣＤパネル２３１の各画素の透過率と、モノクロＬＣＤパネル２３６の各画素の透過率とを、設定する。表示画面２３６ｂ上の画像は、実質的にＨＣＵ５０によって制御される。

図１５に示すように、第２実施形態のＨＣＵ５０では、機能部として、局所減光制御部２６７がさらに構築されている。局所減光制御部２６７は、図１６に示すように、モノクロＬＣＤパネル２３６において局所的な減光が実施される局所減光領域ＬＤＡを設定する。具体的に、局所減光制御部２６７は、視差画像生成部６６が生成した右眼用視差画像及び左眼用視差画像において、表示コンテンツが描画されなかった背景領域ＢＧＡを抽出する。背景領域ＢＧＡは、右眼用視差画像及び左眼用視差画像において、表示コンテンツが描画される描画領域ＤＲＡを除く領域である。背景領域ＢＧＡは、抽出対象の視差画像をカラーＬＣＤパネル２３１に表示する場合に、カラーＬＣＤパネル２３１の透過率が何もコンテンツを表示していないと認識される所定透過率以下となる領域である。この所定透過率は、カラーＬＣＤパネル２３１に設定可能な最低透過率と実質的に一致していてもよい。

局所減光制御部２６７は、モノクロＬＣＤパネル２３６の表示画面２３６ｂにおいて、背景領域ＢＧＡに重畳する範囲に位置する各画素を、減光を実施する局所減光領域ＬＤＡに設定する。局所減光制御部２６７は、局所減光領域ＬＤＡの画素を、減光機能が発揮される低い透過率に設定する。より好ましくは、局所減光制御部２６７は、局所減光領域ＬＤＡの画素を、表示光を略遮光するモノクロＬＣＤパネル２３６の最低透過率に設定する。これと共に、局所減光制御部２６７は、局所減光領域ＬＤＡ以外の透光領域ＴＬＡの画素を、減光機能の発揮が規制される高い透過率に設定する。より好ましくは、局所減光制御部２６７は、局所減光領域ＬＤＡ以外の透光領域ＴＬＡの画素を、表示光を略透過させるモノクロＬＣＤパネル２３６の最高透過率に設定する。

局所減光制御部２６７の設定による制御信号（制御信号に代替可能なモノクロ画像データでもよい）は、減光対象の視差画像と共に、逐次ＬＣＤ制御回路２３８に出力される。

以上説明した第２実施形態のＨＵＤ１０では、パネル状の画像形成デバイスとしてのカラーＬＣＤパネル２３１よりも照明部１１側において、カラーＬＣＤパネル２３１と積層されるように重なったパネル状に形成され、表示光を局所的に減光する局所減光デバイスとしてのモノクロＬＣＤパネル２３６が設けられる。カラーＬＣＤパネル２３１への表示光の局所的な減光によって、カラーＬＣＤパネル２３１にて形成される右眼用視差画像及び左眼用視差画像の輝度コントラストを向上させることが可能となる。故に、右眼用視差画像及び左眼用視差画像が交互表示されて融像される立体映像の視認性を、より高いものとすることができる。

また、第２実施形態のＨＣＵ５０は、右眼用視差画像及び左眼用視差画像における背景領域ＢＧＡを抽出し、モノクロＬＣＤパネル２３６において当該背景領域ＢＧＡに重畳する局所減光領域ＬＤＡにおいて、表示光の減光機能を発揮させる。したがって、右眼用視差画像及び左眼用視差画像の背景領域ＢＧＡにおける輝度を低く抑えることができる。このため、立体映像の融像を背景の発光が阻害することが抑制され、立体映像の視認性を、より高いものとすることができる。

（他の実施形態）
以上、複数の実施形態について説明したが、本開示は、それらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。

具体的に変形例１としては、右眼が、複数の部分的領域ＰＡａ〜ｄのうち互いに隣接する部分的領域に跨って配置されている場合には、ＬＥＤアレイ１２において、当該互いに隣接する部分的領域を照明する複数のＬＥＤ素子が、同時に右眼照明光源１３Ｒに設定されてもよい。左眼についても同様である。

変形例２としては、右眼照明光源１３Ｒの発光に同期させて、右眼用視差画像を表示する際に、右眼照明光源１３Ｒ以外のＬＥＤ素子が全て消灯されなくてもよい。同様に、左眼照明光源１３Ｌの発光に同期させて、左眼用視差画像を表示する際に、左眼照明光源１３Ｌ以外のＬＥＤ素子が全て消灯されなくてもよい。例えば、複数のＬＥＤ素子１３ａ〜ｄのうち、右眼照明光源１３Ｒ及び左眼照明光源１３Ｌに該当していないＬＥＤ素子が点灯していようが消灯していようが、立体映像の表示品位の観点では、影響は軽微である。

変形例３としては、右眼照明光源１３Ｒの発光に同期させて、右眼用視差画像を表示する際に、左眼照明光源１３Ｌを、右眼照明光源１３Ｒの出力に対して十分に小さな出力にて、微発光させてもよい。同様に、左眼照明光源１３Ｌの発光に同期させて、左眼用視差画像を表示する際に、右眼照明光源１３Ｒを、左眼照明光源１３Ｌの出力に対して十分に小さな出力にて、微発光させてもよい。この場合においても、視認者が右眼用視差画像を左眼で視認している自覚、又は左眼用視差画像を右眼で視認している自覚が殆どなければ、立体映像は十分に融像可能である。

変形例４としては、ＤＳＭ４０から眼球位置の情報が取得されることにより、右眼照明光源１３Ｒ及び左眼照明光源１３Ｌが都度設定される構成でなくてもよい。例えば、ＬＥＤアレイ１２においてＬＥＤ素子を２つ設け、一方のＬＥＤ素子がアイボックスＥＢの右側半分を照明することで、常に右眼照明光源１３Ｒとして機能し、他方のＬＥＤ素子がアイボックスＥＢの左側半分を照明することで、常に左眼照明光源１３Ｌとして機能する構成であってもよい。

変形例５としては、１つの制御対象単位として機能する、微小なＬＥＤ素子の集合体からなるＬＥＤ素子群が、右眼照明光源１３Ｒ又は左眼照明光源１３Ｌとして選択され得る複数の光源のうち１つの光源に相当していてもよい。また、ＬＥＤ素子以外の、レーザー光源、白熱電球等の各種発光素子が、１つの光源に相当していてもよい。

変形例６としては、図１７に示すように、導波路２１の入力ポート２３、拡張ポート２５及び出力ポート２７のうち少なくとも１つにおいて、回折格子構造２４，２６，２８の代わりに、回折光学素子の一種であるホログラフィック光学素子８２４，８２６，８２８が採用されていてもよい。ホログラフィック光学素子８２４，８２６，８２８は、例えば合成樹脂ないしガラス等の一対の透光基板層８２９ａに、ホログラム層８２９ｂが挟まれることによって、薄板状に形成されている。ホログラム層８２９ｂは、例えば合成樹脂からなる組成物により透光性に形成されて、縞状の周期的な屈折率分布を有する。こうした屈折率分布によって、回折格子構造２４，２６，２８と同様の回折機能を発揮することができる。さらにこの構成であれば、太陽光の熱ないし照明部１１により発生する熱による熱膨張の影響では、導波路２１の性能が変化し難い。

変形例７としては、導波路２１において入力ポート２３、拡張ポート２５及び出力ポート２７が導光に用いる回折光は、他の次数の回折光であってもよく、例えば１次回折光よりも高次の回折光であってもよい。

変形例８としては、図１８に示すように、導波路２１として、板状基材９２２の内部にハーフミラー９２２ａを配列し、当該ハーフミラーによる表示光の透過光及び反射光への分岐機能によって、表示光の光束を拡張するハーフミラー型導波路が採用されてもよい。

変形例９としては、導波路２１は、照明部１１からの表示光のうち、例えば赤色光を導く第１導波路、緑色光を導く第２導波路、青色光を導く第３導波路等の、互いに対応波長が異なる複数の導波路が積層された構成であってもよい。

変形例１０としては、立体映像を表示する観点においては、導波路２１の代わりに、レンズ群を含んで構成されるインテグレータ照明系が採用されてもよい。

変形例１１としては、コンテンツ決定部６４によるコンテンツ決定と、仮想レイアウト部６５による仮想空間のシミュレーションは、並行して又は順序を入れ替えて処理されてもよい。例えば、仮想空間にて、重畳対象のオブジェクトが仮想カメラ位置に対する死角になるかどうか判定し、その反転結果に基づき、表示コンテンツを表示するか、あるいは表示コンテンツの奥行きをどうするかを決定してもよい。

変形例１２としては、右眼用視差画像及び左眼用視差画像の生成は、仮想レイアウト部６５がシミュレーションする仮想空間を用いることなく、より簡易的な計算によって、又はニューラルネットワークを用いた人工知能を用いて、実現されてもよい。

変形例１３としては、ＨＣＵ５０によって提供されていた各機能は、ソフトウェア及びそれを実行するハードウェア、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの複合的な組み合わせによっても提供可能である。さらに、こうした機能がハードウェアとしての電子回路によって提供される場合、各機能は、多数の論理回路を含むデジタル回路、又はアナログ回路によっても提供可能である。

変形例１４としては、上記の表示制御方法を実現可能なプログラム等を記憶する記憶媒体の形態も、適宜変更されてもよい。例えば記憶媒体は、回路基板上に設けられた構成に限定されず、メモリカード等の形態で提供され、スロット部に挿入されて、ＨＣＵ５０の制御回路に電気的に接続される構成であってもよい。さらに、記憶媒体は、ＨＣＵ５０へのプログラムのコピー基となる光学ディスク及びハードディスク等であってもよい。

変形例１５としては、ＨＣＵ５０及び車両システム４が統合され、１つの電子制御装置を構成していてもよい。また、ＨＣＵ５０及びＨＵＤ１０が一体化された構成であってもよい。

変形例１６としては、ＨＣＵ５０は、車両１に搭載されていなくてもよい。ＨＣＵ５０が車両１に搭載されず、車両１の外に固定配置されている場合又は他車両に搭載されている場合には、インターネット、路車間通信、車車間通信等の通信によって、ＨＵＤ１０による表示が遠隔制御されてもよい。

変形例１７としては、少ない光源数で大画面を実現する観点又は発熱量を低減する観点においては、ＨＣＵ５０及びＨＵＤ１０は、立体映像を認識させるように、右眼用視差画像及び左眼用視差画像を表示するための構成でなくてもよい。ＨＣＵ５０及びＨＵＤ１０は、単に、２次元の虚像Ｖｉを表示することに特化された構成であってもよい。

変形例１８としては、ＨＵＤ１０を搭載する車両１は、一般的な自家用の乗用車に限定されず、レンタカー用の車両、有人タクシー用の車両、ライドシェア用の車両、貨物車両及びバス等であってもよい。さらに、モビリティサービスに用いられる無人運転用の車両に、ＨＵＤ１０が搭載されてもよい。

変形例１９としては、虚像表示装置は、航空機、船舶等の移動体、あるいは移動しない筐体（例えばゲーム筐体）等の各種の乗り物に適用することができる。

本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサを構成する専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の装置及びその手法は、専用ハードウエア論理回路により、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の装置及びその手法は、コンピュータプログラムを実行するプロセッサと一つ以上のハードウエア論理回路との組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

３ａ：投影部、１０：ＨＵＤ（虚像表示装置）、１１：照明部、１３ａ〜ｄ：ＬＥＤ素子（光源）、１３Ｒ：右眼対応光源、１３Ｌ：左眼対応光源、２１：導波路、３１：ＬＣＤパネル（画像形成デバイス）、２３１：カラーＬＣＤパネル（画像形成デバイス）、５０：ＨＣＵ（表示制御装置）、６２：照明制御部、６６：視差画像生成部、ＥＢ：アイボックス、ＰＡａ〜ｄ：部分的領域、ＰＡＲ：右眼の配置が想定される部分的領域、ＰＡＬ：左眼の配置が想定される部分的領域、Ｖｉ，ＶｉＲ，ＶｉＬ：虚像

Claims (9)

1. 表示光を投影部（３ａ）に反射させてアイボックス（ＥＢ）に到達させるように、前記投影部に前記表示光を投影し、前記アイボックス内に右眼及び左眼を位置させた視認者に対して、虚像（ＶｉＲ，ＶｉＬ）による立体映像を提供する虚像表示装置であって、
   前記アイボックスを照明する照明部であって、前記表示光を発光する複数の光源（１３ａ〜ｄ）を有し、前記アイボックスのうち各前記光源に個別対応した部分的領域（ＰＡａ〜ｄ）を各前記光源が照明する照明部（１１）と、
   前記表示光が前記照明部から前記投影部へ至るまでの光路上において、各前記光源から発光された前記表示光が重複可能な空間に配置され、前記表示光の少なくとも一部を遮光することによって画像を形成する画像形成デバイス（３１，２３１）と、を備え、
   前記照明部は、前記複数の光源において、前記右眼の配置が想定される前記部分的領域（ＰＡＲ）を照明する右眼照明光源（１３Ｒ）と、前記左眼の配置が想定される前記部分的領域（ＰＡＬ）を照明する左眼照明光源（１３Ｌ）とが、時間的に交互に発光可能な構成であり、
   前記画像形成デバイスは、前記右眼照明光源の発光に同期させて、前記右眼に対応した右眼用視差画像を表示すると共に、前記左眼照明光源の発光に同期させて、前記左眼に対応した左眼用視差画像を表示する虚像表示装置。
2. パネル状の前記画像形成デバイスよりも前記照明部側において、前記画像形成デバイスと積層されるように重なったパネル状に形成され、前記表示光を局所的に減光する局所減光デバイス（２３６）を、さらに備える請求項１に記載の虚像表示装置。
3. 複数の光源（１３ａ〜ｄ）を有する照明部（１１）が発光した表示光を、画像形成デバイス（３１，２３１）が画像を形成するように少なくとも一部遮光した上で投影部（３ａ）へ投影し、投影された前記表示光を前記投影部に反射させてアイボックス（ＥＢ）に到達するようにし、前記アイボックス内に眼を位置させた視認者に対して、虚像（ＶｉＲ，ＶｉＬ）を表示する虚像表示装置（１０）を制御する表示制御装置であって、
   前記アイボックスのうち前記視認者の右眼の配置が想定される部分的領域（ＰＡＲ）を照明する前記光源としての右眼照明光源（１３Ｒ）と、前記アイボックスのうち前記視認者の左眼の配置が想定される部分的領域（ＰＡＬ）を照明する前記光源としての左眼照明光源（１３Ｌ）とを前記複数の光源の中から選定し、前記右眼照明光源と前記左眼照明光源とを時間的に交互に発光させる照明制御部（６２）と、
   前記画像形成デバイスに形成させる前記画像であって、前記右眼照明光源の発光に同期させて表示させる前記右眼に対応した右眼用視差画像のデータと、前記左眼照明光源の発光に同期させて表示させる前記左眼に対応した左眼用視差画像のデータとを、生成する視差画像生成部（６６）と、を備える表示制御装置。
4. 前記虚像表示装置は、パネル状の前記画像形成デバイスよりも前記照明部側において、前記画像形成デバイスと積層されるように重なったパネル状に形成され、前記表示光を局所的に減光する局所減光デバイス（２３６）を備え、
   前記右眼用視差画像及び前記左眼用視差画像における背景領域（ＢＧＡ）を抽出し、前記局所減光デバイスにおいて前記背景領域に重畳する局所減光領域（ＬＤＡ）において、前記表示光の減光機能を発揮させる局所減光制御部を、さらに備える請求項３に記載の表示制御装置。
5. 前記照明制御部は、カメラにより撮影された前記アイボックスの撮像画像に基づく眼球位置の座標情報から、前記アイボックスのうち前記右眼の配置が想定される部分的領域及び前記アイボックスのうち前記左眼の配置が想定される部分的領域を特定する請求項３又は４に記載の表示制御装置。
6. 表示光を投影部（３ａ）に反射させてアイボックス（ＥＢ）に到達させるように、前記投影部に前記表示光を投影し、前記アイボックス内に眼を位置させた視認者に対して、虚像（Ｖｉ）を表示する虚像表示装置であって、
   光源（１３ａ〜ｄ）が前記表示光を発光し、前記アイボックスを照明する照明部（１１）と、
   前記表示光が前記照明部から前記投影部へ至るまでの光路上において、前記照明部にて発光された前記表示光が通過する空間に配置され、前記表示光の少なくとも一部を遮光することによって画像を形成するパネル状の画像形成デバイス（３１，２３１）と、
   前記照明部と前記画像形成デバイスとの間の光路上において、前記表示光を前記画像形成デバイス側へ導く導波路であって、前記照明部からの前記表示光の幅を拡大した上で前記表示光を前記画像形成デバイスに入射させる導波路（２１）と、を備える虚像表示装置。
7. 前記導波路は、
   前記照明部からの前記表示光を前記導波路の内部へ入射させる入力ポート（２３）と、
   前記入力ポートから遠ざかる拡張方向へ延伸し、前記入力ポートにより導光された前記表示光の幅を前記拡張方向（Ｄｅ１）に拡張する拡張ポート（２５）と、を有し、
   前記照明部は、前記光源を複数設け、前記複数の光源を、前記拡張方向に沿ったアレイ化方向（Ｄａ）に１方向に配列させた光源配列構成である請求項６に記載の虚像表示装置。
8. 前記複数の光源は、前記アイボックスのうち各前記光源に個別対応した部分的領域（ＰＡａ〜ｄ）を照明し、
   前記導波路は、前記アイボックスにおいて視認者に想定される両眼の並び方向に対応する方向に沿って前記拡張ポートが延伸するように、配置されている請求項７に記載の虚像表示装置。
9. 表示光を投影部（３ａ）に反射させてアイボックス（ＥＢ）に到達させるように、前記投影部に前記表示光を投影し、前記アイボックス内に右眼及び左眼を位置させた視認者に対して、虚像（Ｖｉ）を表示する虚像表示装置であって、
   前記表示光を発光する複数の光源（１３ａ〜ｄ）を有し、前記アイボックスのうち各前記光源に個別対応した部分的領域（ＰＡａ〜ｄ）を各前記光源が照明する照明部であって、前記複数の光源のうち点灯対象光源を点灯させ、それ以外を消灯させる照明部（１１）と、
   前記表示光が前記照明部から前記投影部へ至るまでの光路上において、各前記光源から発光された前記表示光が重複可能な空間に配置され、前記表示光の少なくとも一部を遮光することによって画像を形成する画像形成デバイス（３１，２３１）と、を備え、
   前記照明部は、前記複数の光源において、前記右眼の配置が想定される前記部分的領域（ＰＡＲ）を照明する右眼照明光源（１３Ｒ）と、前記左眼の配置が想定される前記部分的領域（ＰＡＬ）を照明する左眼照明光源（１３Ｌ）との間にて、時間的に交互に前記点灯対象光源を切り替える虚像表示装置。

Images