JP2021085991A - ヘッドアップディスプレイシステム及び移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】利用者の視野内で画像を表示することができる範囲を拡張する。【解決手段】ヘッドアップディスプレイシステムは、第１投影モジュールと、第２投影モジュールと、第１反射光学素子とを含む。第１投影モジュールは、第１画像を投影するように構成される。第２投影モジュールは、第２画像を投影するように構成される。第１反射光学素子は、第１画像及び第２画像を、少なくとも部分的に反射するように構成される。第１投影モジュールは、第１反射光学素子に向かって第１画像を表示する第１表示パネルを含む。第２投影モジュールは、第２画像を表示するようにされた第２表示パネルと、第１反射光学素子に向かって前記第２画像を伝播させるように構成された光学系とを含む。【選択図】図１

Description

本開示は、ヘッドアップディスプレイシステム及び移動体に関する。

従来、利用者の左右の眼に互いに視差を有する画像を伝播させ、利用者の視野内に奥行きを有する３次元画像として視認される虚像を投影するヘッドアップディスプレイシステムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−００８７２２号公報

利用者の視野内において、ヘッドアップディスプレイシステムの画像を表示することができる範囲は、利用者の両眼の位置およびヘッドアップディスプレイシステムの画像を射出する表示パネルの位置及び大きさ等の関係で、限られることがある。ヘッドアップディスプレイシステムは、広い範囲に画像を表示することができることが好ましい。

したがって、上記点に着目してなされた本発明の目的は、利用者の視野内で画像を表示することができる範囲を拡張したヘッドアップディスプレイシステム及び移動体を提供することにある。

本開示の一実施形態に係るヘッドアップディスプレイシステムは、第１投影モジュールと、第２投影モジュールと、第１反射光学素子とを含む。前記第１投影モジュールは、第１画像を投影するように構成される。前記第２投影モジュールは、第２画像を投影するように構成される。前記第１反射光学素子は、前記第１画像及び前記第２画像を、少なくとも部分的に反射するように構成される。前記第１投影モジュールは、前記第１反射光学素子に向かって前記第１画像を表示する第１表示パネルを含む。前記第２投影モジュールは、前記第２画像を表示するように構成された第２表示パネルと、前記第１反射光学素子に向かって前記第２画像を伝播させるように構成された光学系とを含む。

本開示の一実施形態に係る移動体は、ヘッドアップディスプレイシステムを備える。前記ヘッドアップディスプレイシステムは、第１投影モジュール、第２投影モジュール、及び、第１反射光学素子を含む。前記第１投影モジュールは、第１画像を投影するように構成される。前記第２投影モジュールは、第２画像を投影するように構成される。前記第１反射光学素子は、前記第１画像及び前記第２画像を、少なくとも部分的に反射するように構成される。前記第１投影モジュールは、前記第１反射光学素子に向かって前記第１画像を表示する第１表示パネルを有する。前記第２投影モジュールは、前記第２画像を表示するように構成された第２表示パネルと、前記第１反射光学素子に向かって前記第２画像を伝播させるように構成された光学系とを有する。

本開示の実施形態に係るヘッドアップディスプレイシステム及び移動体は、利用者の視野内で画像を表示することができる範囲を拡張することができる。

移動体に搭載されたヘッドアップディスプレイシステムの一例を示す概略構成図である。 移動体に搭載されたヘッドアップディスプレイシステムの他の一例を示す概略構成図である。 図１に示す表示パネルを奥行方向から見た例を示す図である。 図１に示す視差光学素子を奥行方向から見た例を示す図である。 図１に示す虚像と利用者の眼との関係を説明するための図である。 表示パネルの虚像における左眼から視認可能な領域を示す図である。 表示パネルの虚像における右眼から視認可能な領域を示す図である。 利用者の眼の位置の変化に伴う視差光学素子の切り替えを説明する図である。 ２つの表示装置を備える第２投影モジュールの構成の一例を示す図である。 図１のヘッドアップディスプレイによる表示の一例を示す図である。 第１投影モジュールと第２投影モジュールとの色再現域を示す図である。 図１のヘッドアップディスプレイによる表示の他の一例を示す図である。 画像表示においてエラーが発生した場合の処理の一例を示すフローチャートである。 移動体に搭載されたヘッドアップディスプレイシステムの更に他の一例を示す概略構成図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。以下の説明で用いられる図は模式的なものである。図面上の寸法比率等は現実のものとは必ずしも一致していない。

（ヘッドアップディスプレイシステム）
本開示の一実施形態にかかるヘッドアップディスプレイシステム１は、図１に示すように、第１投影モジュール２と、第２投影モジュール３と、第１反射光学素子４と、コントローラ５とを含む。ヘッドアップディスプレイシステム１は、以下にＨＵＤ（Head Up Display）システム１と表記される。ＨＵＤシステム１は、移動体２０に搭載されてよい。移動体２０に搭載されたＨＵＤシステム１は、移動体２０に搭乗する利用者３０に対して、画像を表示する。第１投影モジュール２が投影する画像は、第１画像と称される。第２投影モジュール３が投影する画像は、第２画像と称される。

移動体２０に搭載されたＨＵＤシステム１を示す図１において、利用者３０の左眼３１ｌ及び右眼３１ｒを通る直線の方向である眼間方向はｘ軸方向として表される。利用者３０の前後方向はｚ軸方向として表される。ｘ軸方向及びｚ軸方向に垂直な高さ方向はｙ軸方向として表される。

本開示における「移動体」には、車両、船舶、航空機を含む。本開示における「車両」には、自動車および産業車両を含むが、これに限られず、鉄道車両および生活車両、滑走路を走行する固定翼機を含めてよい。自動車は、乗用車、トラック、バス、二輪車、およびトロリーバス等を含むがこれに限られず、道路上を走行する他の車両を含んでよい。産業車両は、農業および建設向けの産業車両を含む。産業車両には、フォークリフト、およびゴルフカートを含むがこれに限られない。農業向けの産業車両には、トラクター、耕耘機、移植機、バインダー、コンバイン、および芝刈り機を含むが、これに限られない。建設向けの産業車両には、ブルドーザー、スクレーバー、ショベルカー、クレーン車、ダンプカー、およびロードローラを含むが、これに限られない。車両は、人力で走行するものを含む。なお、車両の分類は、上述に限られない。例えば、自動車には、道路を走行可能な産業車両を含んでよく、複数の分類に同じ車両が含まれてよい。本開示における船舶には、マリンジェット、ボート、タンカーを含む。本開示における航空機には、固定翼機、回転翼機を含む。

（第１投影モジュール）
第１投影モジュール２は、第１表示パネル６を備える。第１表示パネル６は、画像を表示する装置である。第１表示パネル６には、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ:Liquid Crystal Display）、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイ、無機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ：Plasma Display Panel）、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ：Field Emission Display）、電気泳動ディスプレイ、ツイストボールディスプレイ等の種々のフラットパネルディスプレイを採用しうる。

複数の実施形態の一つにおいて、第１表示パネル６は、図１に示すように画像光を直線的に第１反射光学素子４に投光するように構成される。第１反射光学素子４により反射された画像光は、利用者３０の左眼３１ｌ及び右眼３１ｒに入射する。これにより、利用者３０は、第１反射光学素子４により反射された第１表示パネル６の虚像Ｖ１を視認する。

第１投影モジュール２は、さらに、第１表示パネル６を搭載可能なステージ７を有してよい。ステージ７は、第１反射光学素子４に対して第１表示パネル６の位置又は向きを動かすことが可能に構成される。これにより、第１投影モジュール２は、第１反射光学素子４に第１画像を投光する位置を変更することができる。

図２に示すように、他の実施形態において、第１投影モジュール２Ａの第１表示パネル４１は、第２反射光学素子４２を介して、画像光を第１反射光学素子４に投光するように構成されてよい。第２反射光学素子４２は、第１反射光学素子４に向かって第１表示パネル４１から出射した第１画像を反射するように構成される。第２反射光学素子４２は、平坦な反射面を有するミラーとすることができる。第２反射光学素子４２は、平坦な反射面を有するミラーに代えて、凹面鏡又は凸面鏡とすることができる。このような第２反射光学素子４２を有する構成にすることによって、利用者３０から直接見えない位置に第１表示パネル４１を配置することが容易になる。

第２反射光学素子４２は、第１反射光学素子４に第１画像を投光する位置を変更可能に構成されてよい。このため、第１投影モジュール２Ａは、さらに、第２反射光学素子４２の向き又は位置を変えるためのミラー駆動機構４３を含んでよい。ミラー駆動機構４３は、コントローラ５により制御されてよい。ミラー駆動機構４３は、例えば、ステッピングモータ等を含んでよい。

（第２投影モジュール）
第２投影モジュール３は、表示装置８と光学系９とを備える。

表示装置８は、照射器１０と第２表示パネル１１とを含む。表示装置８は、第２表示パネル１１に表示される第２画像の画像光を射出する。表示装置８は、第２投影モジュール３が、利用者３０に対して３次元の画像と視認される視差画像を投影可能に構成される場合、さらに、視差光学素子１２を含んでよい。第２投影モジュール３が、利用者３０に対して２次元の画像と視認される画像のみを投影する場合、視差光学素子１２は含まれなくてよい。第２投影モジュール３が視差画像を表示可能な場合の構成については、後で詳細に説明する。

光学系９は、表示装置８を出射した第２画像の画像光を、第１反射光学素子４に向けて伝播させる。光学系９は、所定の正の屈折率を有してよい。光学系９が正の屈折率を有することにより、第２表示パネル１１の第２画像は、利用者３０の視野内に第１反射光学素子４より遠くに位置する拡大虚像として投影される。光学系９はミラーを含んでよい。光学系９に含まれるミラーは、凹面鏡であってよい。

次に、視差画像を表示可能な第２投影モジュール３の構成について説明する。

照射器１０は、第２表示パネル１１を面的に照射するように構成される。照射器１０は、光源、導光板、拡散板、拡散シート等を含んでよい。照射器１０は、光源により照射される照射光を第２表示パネル１１の面方向に均一化するように構成される。照射器１０は、導光板、拡散板、拡散シート等により照射光を概ね均一化しうる。照射器１０は均一化された光を第２表示パネル１１の方に出射するように構成されうる。

第２表示パネル１１は、例えば透過型の液晶表示パネルなどの表示パネルを採用しうる。第２表示パネル１１としては、透過型の液晶パネルに限られず、自発光型の表示パネルを使用しうる。自発光型の表示パネルは、有機ＥＬ，無機ＥＬ等を使用しうる。第２表示パネル１１として、自発光型の表示パネルを使用した場合、表示装置８は照射器１０を備えなくてよい。

図３に示すように、第２表示パネル１１は、面状に広がるアクティブエリアＡ上に複数の区画領域を有する。アクティブエリアＡは、視差画像を表示するように構成される。視差画像は、後述する左眼画像と、右眼画像とを含む。右眼画像は、左眼画像に対して視差を有する。図３において複数の区画領域の各々は、ｕ軸方向及びｕ軸方向に直交するｖ軸方向に区画された領域である。ｕ軸方向及びｖ軸方向に直交する方向はｗ軸方向と称される。ｕ軸方向は水平方向と称されてよい。ｖ軸方向は鉛直方向と称されてよい。ｗ軸方向は奥行方向と称されてよい。ｕ軸方向は、利用者３０の視差方向に対応する方向である。

複数の区画領域の各々には、１つのサブピクセルが対応する。アクティブエリアＡは、ｕ軸方向及びｖ軸方向に沿って格子状に配列された複数のサブピクセルを備える。各サブピクセルは、Ｒ（Red），Ｇ（Green），Ｂ（Blue）のいずれかの色に対応し、Ｒ，Ｇ，Ｂの３つのサブピクセルを一組として１ピクセルを構成することができる。１ピクセルとなる複数のサブピクセルは、３つに限られず、４つを含む他の数であってよい。１ピクセルとなる複数のサブピクセルは、Ｒ，Ｇ，Ｂの組み合わせに限られない。１ピクセルは、１画素と称されうる。１ピクセルを構成する複数のサブピクセルは、例えば、水平方向に並びうる。同じ色の複数のサブピクセルは、例えば、鉛直方向に並びうる。

アクティブエリアＡに配列された複数のサブピクセルは、コントローラ５の制御により、複数のサブピクセル群Ｐｇを構成する。複数のサブピクセル群Ｐｇは、ｕ軸方向に繰り返して配列される。複数のサブピクセル群Ｐｇは、ｖ軸方向に同じ列に配列すること、及び、ｖ軸方向にずらして配列することができる。例えば、複数のサブピクセル群Ｐｇは、ｖ軸方向においては、ｕ軸方向に１サブピクセル分ずれた位置に隣接して繰り返して配列することができる。複数のサブピクセル群Ｐｇは、所定の行数及び列数の複数のサブピクセルを含む。具体的には、複数のサブピクセル群Ｐｇは、ｖ軸方向にｂ個（ｂ行）、ｕ軸方向に２×ｎ個（２×ｎ列）、連続して配列された（２×ｎ×ｂ）個のサブピクセルＰ１〜ＰＮ（Ｎ＝２×ｎ×ｂ）を含む。図３に示す例では、ｎ＝６、ｂ＝１である。図３のアクティブエリアＡには、ｖ軸方向に１個、ｕ軸方向に１２個、連続して配列された１２個のサブピクセルＰ１〜Ｐ１２を含む複数のサブピクセル群Ｐｇが配置される。図３に示す例では、一部のサブピクセル群Ｐｇにのみ符号を付している。

複数のサブピクセル群Ｐｇは、コントローラ５が画像を表示するための制御を行う最小単位である。複数のサブピクセル群Ｐｇに含まれる各サブピクセルは、識別符号Ｐ１〜ＰＮ（Ｎ＝２×ｎ×ｂ）で識別される。全てのサブピクセル群Ｐｇの同じ識別符号を有する複数のサブピクセルＰ１〜ＰＮ（Ｎ＝２×ｎ×ｂ）は、コントローラ５によって同時期に制御される。同時期は、同時及び実質的同時を含む。同時期の制御は、同一の１のクロックの発生に基づく制御、および同じフレームでの制御を含む。例えば、コントローラ５は、複数のサブピクセルＰ１に表示させる画像を左眼画像から右眼画像に切り替える場合、全てのサブピクセル群Ｐｇにおける複数のサブピクセルＰ１に表示させる画像を左眼画像から右眼画像に同時期に切り替えるように制御しうる。

視差光学素子１２は、図１に示すように、第２表示パネル１１に沿って配置される。視差光学素子１２は、第２表示パネル１１のアクティブエリアＡからギャップｇの距離だけ離れている。視差光学素子１２は、第２表示パネル１１に対して照射器１０の反対側に位置してよい。視差光学素子１２は、第２表示パネル１１の照射器１０側に位置してよい。

視差光学素子１２は、複数のサブピクセルから射出される画像光の伝播方向を規定しうるように構成される光学素子である。視差光学素子１２は、視差画像の視域３２を実質的に規定することが可能に構成される。視域３２は、利用者３０の左眼３１ｌ及び右眼３１ｒが、視差画像を３次元画像として見ることができる、空間的な範囲である。一例として、視差光学素子１２は、図４に示すように、液晶シャッタとして構成することができる。液晶シャッタは、第２表示パネル１１と類似に複数の画素Ｐで構成される。液晶シャッタである視差光学素子１２は、各画素Ｐにおける光の透過率を制御可能に構成される。視差光学素子１２の各画素Ｐは、光の透過率の高い状態と光の透過率の低い状態との間で、状態を切り替えることができる。以下において、光の透過率が高い複数の画素Ｐを、開口した画素とよぶことがある。視差光学素子１２の複数の画素Ｐは、第２表示パネル１１の複数のサブピクセルに対応してよい。視差光学素子１２の複数の画素Ｐは、色成分を有していない点で第２表示パネル１１とは異なる。

視差光学素子１２は、コントローラ５の制御により、複数の透光領域１２ａと複数の減光領域１２ｂとを有する。視差光学素子１２が液晶シャッタの場合、透光領域１２ａは、光の透過率の高い画素Ｐにより構成される。減光領域１２ｂは、光の透過率の低い画素Ｐにより構成される。複数の減光領域１２ｂは、視差光学素子１２の面内の所定方向に伸びる複数の帯状領域である。複数の減光領域１２ｂは互いに隣接する２つの減光領域１２ｂの間に、透光領域１２ａを画定する。複数の透光領域１２ａと複数の減光領域１２ｂとは、アクティブエリアＡに沿う所定方向に延び、所定方向と直交する方向に繰り返し交互に配列される。複数の透光領域１２ａは、複数の減光領域１２ｂに比べて光透過率が高い。複数の透光領域１２ａの光透過率は、複数の減光領域１２ｂの光透過率の１０倍以上、好適には１００倍以上、より好適には１０００倍以上としうる。複数の減光領域１１ｂは、複数の透光領域１２ａに比べて光透過率が低い。複数の減光領域１２ｂは、画像光を遮光してよい。

複数の透光領域１２ａ及び複数の減光領域１２ｂの延びる方向は、第２表示パネル１１の複数のサブピクセル群Ｐｇの並ぶ方向とすることができる。視差光学素子１２は、利用者３０の左眼３１ｌ及び右眼３１ｒから見たとき、異なる複数のサブピクセル群Ｐｇの同じ識別符号Ｐ１〜Ｐ１２で識別される複数のサブピクセルが、同時に透光及び減光されるように制御される。

第２表示パネル１１のアクティブエリアＡから射出された第２画像の画像光の一部は、複数の透光領域１２ａを透過し、光学系９を介して第１反射光学素子４に到達する。第１反射光学素子４に到達した画像光は第１反射光学素子４に反射されて利用者３０の左眼３１ｌ及び右眼３１ｒに到達する。これにより、利用者３０の左眼３１ｌ及び右眼３１ｒは、第１反射光学素子４の前方にアクティブエリアＡに表示された画像の虚像である第２虚像Ｖ２を認識することができる。本願において前方はｚ方向である。図５に示したように、利用者３０は、見かけ上、視差光学素子１２の虚像である第３虚像Ｖ３が、第２虚像Ｖ２からの画像光の方向を規定しているかのごとく、画像を認識する。

このように、利用者３０は、見かけ上、第３虚像Ｖ３を介して第２虚像Ｖ２を視認するかのごとく画像を認識している。実際には視差光学素子１２の虚像である第３虚像Ｖ３は、視認されない。しかし、以降においては、第３虚像Ｖ３は、見かけ上、視差光学素子１２の虚像が形成される位置にあり、第２虚像Ｖ２からの画像光の伝播方向を規定するとみなされるものとして説明される。以降において、利用者３０の左眼３１ｌの位置に伝播する画像光によって利用者３０が視認しうる第２虚像Ｖ２内の領域は左可視領域ＶａＬと称される。利用者３０の右眼３１ｒの位置に伝播する画像光によって利用者３０が視認しうる第２虚像Ｖ２内の領域は右可視領域ＶａＲと称される。

図５に示される虚像バリアピッチＶＢｐ及び虚像ギャップＶｇは、適視距離Ｖｄを用いた次の式（１）及び式（２）が成り立つように規定される。
Ｅ：Ｖｄ＝（ｎ×ＶＨｐ）：Ｖｇ 式（１）
Ｖｄ：ＶＢｐ＝（Ｖｄｖ＋Ｖｇ）：（２×ｎ×ＶＨｐ） 式（２）
虚像バリアピッチＶＢｐは、第３虚像Ｖ３として投影された複数の減光領域１２ｂのｕ軸方向に対応するｘ軸方向の配置間隔である。虚像ギャップＶｇは、第３虚像Ｖ３と第２虚像Ｖ２との間の距離である。適視距離Ｖｄは、利用者３０の左眼３１ｌ及び右眼３１ｒそれぞれの位置と視差光学素子１２の虚像である第３虚像Ｖ３との間の距離である。眼間距離Ｅは、左眼３１ｌと右眼３１ｒとの間の距離である。眼間距離Ｅは、例えば、産業技術総合研究所の研究によって算出された値である６１．１ｍｍ〜６４．４ｍｍであってよい。ＶＨｐは、複数のサブピクセルの虚像の水平方向の長さである。ＶＨｐは、第２虚像Ｖ２における１つのサブピクセルの虚像の、ｘ軸方向に対応する方向の長さである。

図５に示す左可視領域ＶａＬは、上述のように、視差光学素子１２の複数の透光領域１２ａを透過した画像光が利用者３０の左眼３１ｌに到達することによって、利用者３０の左眼３１ｌが視認する第２虚像Ｖ２の領域である。右可視領域ＶａＲは、上述のように、視差光学素子１２の複数の透光領域１２ａを透過した画像光が利用者３０の右眼３１ｒに到達することによって、利用者３０の右眼３１ｒが視認する第２虚像Ｖ２の領域である。

一例として、視差光学素子１２の開口率が５０％の場合、利用者３０の左眼３１ｌから見た第２虚像Ｖ２の複数のサブピクセルの虚像の配置を図６に示す。第２虚像Ｖ２上の複数のサブピクセルの虚像には、図３で示した複数のサブピクセルと同じ識別符号Ｐ１からＰ１２を付している。開口率が５０％のとき、視差光学素子１２の複数の透光領域１２ａと複数の減光領域１２ｂとは、等しい眼間方向（ｘ軸方向）の幅を有する。第２虚像Ｖ２の一部は第３虚像Ｖ３により減光され複数の左減光領域ＶｂＬとなっている。複数の左減光領域ＶｂＬは、視差光学素子１２の複数の減光領域１２ｂによって画像光が減光されることによって、利用者３０の左眼３１ｌが視認し難い領域である。

利用者３０の左眼３１ｌからみて左可視領域ＶａＬ及び左減光領域ＶｂＬが図６のように位置する場合、利用者３０の右眼３１ｒから見た第２虚像Ｖ２の複数のサブピクセルの配置を図７に示す。第２虚像Ｖ２の一部は第３虚像Ｖ３により減光された複数の右減光領域ＶｂＲとなっている。複数の右減光領域ＶｂＲは、視差光学素子１２の複数の減光領域１２ｂによって画像光が減光されることによって、利用者３０の右眼３１ｒが視認し難い領域である。

視差光学素子１２の開口率が５０％の場合、複数の左可視領域ＶａＬは複数の右減光領域ＶｂＲに一致しうる。複数の右可視領域ＶａＲは複数の左減光領域ＶｂＬに一致しうる。視差光学素子１２の開口率が５０％未満の場合、複数の左可視領域ＶａＬは複数の右減光領域ＶｂＲに含まれうる。複数の右可視領域ＶａＲは複数の左減光領域ＶｂＬに含まれうる。このため、複数の右可視領域ＶａＲは、左眼３１ｌからは見えづらい。複数の左可視領域ＶａＬは、右眼３１ｒからは見えづらい。

図６および図７の例では、左可視領域ＶａＬには、アクティブエリアＡに配列された複数のサブピクセルＰ１からＰ６の虚像が含まれる。利用者３０の左眼３１ｌは、アクティブエリアＡに配列された複数のサブピクセルＰ７からＰ１２の虚像を視認し難い。右可視領域ＶａＲには、アクティブエリアＡに配列された複数のサブピクセルＰ７からＰ１２の虚像が含まれる。利用者３０の右眼３１ｒは、アクティブエリアＡに配列された複数のサブピクセルＰ１からＰ６の虚像を視認し難い。コントローラ５は、複数のサブピクセルＰ１からＰ６に左眼画像を表示させることができる。コントローラ５は、複数のサブピクセルＰ７からＰ１２に右眼画像を表示させることができる。このようにすることによって、利用者３０の左眼３１ｌは、複数の左可視領域ＶａＬの左眼画像の虚像を視認する。利用者３０の右眼３１ｒは、複数の右可視領域ＶａＲの右眼画像の虚像を視認する。上述したように、右眼画像及び左眼画像は互いに視差を有する視差画像である。そのため、利用者３０は、右眼画像及び左眼画像を３次元画像として視認することができる。

利用者３０の眼３１の位置が変化すると、利用者３０の左眼３１ｌ及び右眼３１ｒから虚像を視認することができる複数のサブピクセルＰ１からＰ１２の範囲は変化する。利用者３０の左眼３１ｌ及び右眼３１ｒの位置を検出するために、ＨＵＤシステム１は、検出装置１３をさらに備えてよい。検出装置１３は、検出した利用者３０の左眼３１ｌ及び右眼３１ｒの位置をコントローラ５に対して出力する。検出装置１３は、撮像装置又はセンサを含んでよい。ＨＵＤシステム１が車両である移動体２０に搭載される場合、検出装置１３は、ルームミラー、インスツルメントパネル、ステアリングホイール、ダッシュボード等種々の場所に取付けられてよい。

検出装置１３が撮像装置を含む場合、撮像装置は、被写体の像を取得して被写体の画像を生成するように構成される。撮像装置は、撮像素子を含む。撮像素子は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）撮像素子又はＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）撮像素子を含んでよい。撮像装置は、被写体側に利用者３０の顔が位置するように配置される。例えば、検出装置１３は、所定の位置を原点とし、原点からの眼３１の位置の変位方向及び変位量を検出するように構成されてよい。検出装置１３は、２台以上の撮像装置を用いて、左眼３１ｌ及び右眼３１ｒの少なくとも一方の位置を３次元空間の座標として検出するように構成してよい。

検出装置１３は、撮像装置を備えず、装置外の撮像装置に接続されていてよい。検出装置１３は、装置外の撮像装置からの信号を入力するように構成される入力端子を備えてよい。装置外の撮像装置は、入力端子に直接的に接続されてよい。装置外の撮像装置は、共有のネットワークを介して入力端子に間接的に接続されてよい。

検出装置１３がセンサを備える場合、センサは、超音波センサ又は光センサ等であってよい。

コントローラ５は、取得部１４を介して検出装置１３から利用者３０の左眼３１ｌ及び右眼３１ｒの位置情報を取得してよい。取得部１４は、検出装置１３によって検出される利用者３０の左眼３１ｌ及び右眼３１ｒの位置情報を取得可能に構成される。検出装置１３と取得部１４との間は、有線及び／又は無線通信により接続される。移動体２０が車両の場合、検出装置１３と取得部１４との間は、ＣＡＮ（Control Area Network）等の車両のネットワークを介して接続されてよい。取得部１４は、有線通信に対応した、電気コネクタ及び光コネクタ等のコネクタを含みうる。取得部１４は、無線通信に対応したアンテナを含みうる。

コントローラ５は、利用者３０の左眼３１ｌの位置に応じて、左眼画像を表示する複数のサブピクセルＰ１からＰ６が、左眼３１ｌから視認されるように、視差光学素子１２を制御する。コントローラ５は、利用者３０の右眼３１ｒの位置に応じて、右眼画像を表示する複数のサブピクセルＰ７からＰ１２が、右眼３１ｒから視認されるように、視差光学素子１２を制御する。

例えば、図６及び図７に示すように第２虚像Ｖ２を観察している状態において、利用者３０の左眼３１ｌ及び右眼３１ｒが相対的に左に移動した場合、視差光学素子１２の虚像である第３虚像Ｖ３は、見かけ上右へ移動する。図８は、図６の状態から利用者３０の左眼３１ｌが左に移動した場合の、第２虚像を示している。利用者３０の左眼３０ｌの位置が左に移動することにより、複数の左可視領域ＶａＬ及び複数の左減光領域ＶｂＬは、右に移動する。

図８の場合、複数のサブピクセルＰ２からＰ６の全体と、複数のサブピクセルＰ１及びＰ７の一部が、複数の左可視領域ＶａＬに含まれる。複数のサブピクセルＰ８からＰ１２の全部と複数のサブピクセルＰ７及びＰ１の一部が右可視領域ＶａＲに含まれる。コントローラ５は、左眼画像を表示する複数のサブピクセルＰ１〜Ｐ６の最も多くの部分が、複数の左可視領域ＶａＬに位置するように、視差光学素子１２を制御する。例えば、図８の状態から、利用者３０の左眼３０ｌが更に左に移動し、複数のサブピクセルＰ１より複数のサブピクセルＰ７の部分がより多く複数の左可視領域ＶａＬに含まれると、コントローラ５は視差光学素子１２の開口している画素Ｐを切り替えてよい。この場合、コントローラ５は、左可視領域ＶａＬの左側に隣接して虚像が位置している視差光学素子１２の光の透過率が低い画素を、開口した画素に切り替える。コントローラ５は、左不可視領域ＶａＬの左側に隣接して虚像が位置している視差光学素子１２の開口した画素を、光の透過率が低い画素に切り替える。コントローラ５は、開口している画素Ｐを切り替えることにより、左眼画像を表示するサブピクセルＰ１〜Ｐ６が、利用者３０の左眼３０ｌに最もよく視認される状態を維持する。コントローラ５は、右眼３１ｒに関しても、視差光学素子１２に対して同様な制御を行う。

他の実施形態において、視差光学素子１２の開口率は５０％より低くてもよい。例えば、図３のように、アクティブエリアＡの１つのサブピクセル群Ｐｇが１２のサブピクセルＰ１〜Ｐ１２より構成される場合、コントローラ５は、１つのサブピクセル群Ｐｇ中の光の透過率が高いサブピクセルの数が常に５つになるように制御してよい。その場合、コントローラ５は、利用者３０から見た第２虚像Ｖ２の複数のサブピクセルと左可視領域ＶａＬ及び左減光領域ＶｂＬとの位置関係が図８のような状態から、サブピクセルＰ７からの画像光を減光するように、光の透過率の低い画素Ｐを各左減光領域ＶｂＬの左側にさらに１つ配置しうる。

複数の実施形態の一つにおいて、第２投影モジュール３は、利用者に対して上述の如く３次元画像を表示する第１状態と、２次元画像を表示する第２状態とを切り替え可能に構成されてよい。第１状態において、コントローラ５は、第２表示パネル１１に視差画像を表示させるとともに、視差光学素子１２に画像光の伝播方向を規定する透光領域１２ａ及び減光領域１２ｂを表示させる。第２状態において、コントローラ５は、第２表示パネル１１に２次元の画像を表現する２次元画像を表示させるとともに、視差光学素子１２を全体に透光状態として画像光を均一に透過させる。コントローラ５は、第２表示パネル１１と視差光学素子１２との状態の切り替えを同期させて制御する。これにより、第２投影モジュール３は、利用者３０に対して、適宜２次元画像と３次元画像との何れかを選択して表示することが可能になる。

第２投影モジュール３は、さらに、外部から情報を取得する入力部１５を有することができる。ＨＵＤシステム１が移動体２０に搭載される場合、入力部１５は、移動体２０のＥＣＵ（Electronic Control Unit）２１から情報を取得することができる。ＥＣＵ２１は、移動体２０に搭載される種々の装置を電子制御するコンピュータである。ＥＣＵ２１には、例えば、ナビゲーション・システム、または、車間距離を制御するシステム等を含みうる。

第２投影モジュール３は、さらに、光学系９の少なくとも一部の構成要素の位置及び向きの少なくとも何れかを変更可能に構成されてよい。第２投影モジュール３は、光学系９の少なくとも一部の構成要素の位置及び向きを変更させるため、駆動部１７を有することができる。駆動部１７は、例えば、ステッピングモータ等を含んで構成されてよい。例えば、駆動部１７は、光学系９に含まれるミラーの傾きを変更可能に構成される。駆動部１７は、コントローラ５により制御されてよい。駆動部１７は、第２投影モジュール３が第１反射光学素子４に第２画像を投光する位置を変更することができるように構成される。

本開示の複数の実施形態の一つにおいて、第２投影モジュール３に代えて、図９に示すように、２つの表示装置８および８Ａを有する第２投影モジュール３Ａを用いることができる。図９は、第２投影モジュール３Ａの構成要素の一部のみを表示したものである。表示装置８Ａは、図１に示した第２投影モジュール３の表示装置８に、画像光の光路を重ねて第１反射光学素子４に投光するように構成される。このため、光学系９は光を合波可能な光学素子、例えば、ハーフミラーを含んで構成されうる。表示装置８Ａは表示装置８と類似に構成される。表示装置８Ａは、照射器１０Ａと、第３画像を表示するように構成された第３表示パネル１１Ａと、視差光学素子１２Ａとを備える。第２投影モジュール３Ａは、第１反射光学素子４に向かって第３画像を伝播させる光学系９Ａを備える。光学系９及び９Ａにより、第２表示パネル１１及び第３表示パネル１１Ａから射出された画像光は、光路が重成る態様で第１反射光学素子４上に投光される。

表示装置８に表示される画像に関して既に説明したのと同様に、利用者３０の左眼３１ｌ及び右眼３１ｒは、第１反射光学素子４の前方に、第３表示パネル１１Ａに表示される第３画像の虚像である第４虚像Ｖ４を視認することができる。また、利用者３０は、見かけ上、視差光学素子１２Ａの虚像である第５虚像Ｖ５が、第４虚像Ｖ４からの画像光の方向を規定しているかのごとく、第３画像を認識する。これにより、利用者３０は、第３画像を立体画像として視認することが可能である。光学系９及び光学系９Ａを調整することにより、ＨＵＤシステム１は、利用者３０に対して、第３画像を表示する第４虚像Ｖ４を、第２画像を表示する第２虚像Ｖ２より、遠くに視認させるように構成されうる。

このようにすることによって、図９に示す第２投影モジュール３Ａを含むＨＵＤシステム１は、第２画像と同じ方向に距離の異なる第３画像を表示することができる。例えば、ＨＵＤシステム１は、第１画像を表示する第１虚像Ｖ１、第２画像を表示する第２虚像Ｖ２、及び第３画像を表示する第４虚像Ｖ４を、それぞれ異なる距離に配置し、近距離、中距離及び遠距離の３段階の画像をそれぞれ表示させることができる。

ＨＵＤシステム１は、第１投影モジュール２及び第２投影モジュール３と、第１反射光学素子４との間に、第１投影モジュール２及び第２投影モジュール３を保護するためのカバーガラス１８を備えてよい。カバーガラス１８は平板状のガラス、または、湾曲した板状のガラスを採用しうる。第１投影モジュール２と第２投影モジュール３とは、カバーガラス１８の部分で、少なくとも部分的に第１画像と第２画像のそれぞれの画像光の光路が重なるように構成されてよい。このようにすることによって、カバーガラス１８を小型にすることができる。また、このようにすることによって、ＨＵＤシステム１全体を小型に構成することができる。

（第１反射光学素子）
第１反射光学素子４は、第１画像及び前記第２画像を、少なくとも部分的に反射するように構成された光学部材である。第１反射光学素子４は、第１投影モジュール２から射出された第１画像の画像光、及び、第２投影モジュール３から射出された第２画像の画像光を、利用者３０の視域３２に向けて反射させるように構成される。車両である移動体２０に搭載されたＨＵＤシステム１は、車両のウインドシールドを第１反射光学素子４として兼用してよい。

第１投影モジュール２及び第２投影モジュール３の稼働状態において、第１反射光学素子４は、図１０に示すように、利用者３０の視界内に第１画像５１及び第２画像５２を表示することができるように構成される。第１画像５１は、第１画像表示領域５３上に表示される。第１画像表示領域５３は、第１表示パネル６に表示される画像が投光可能な第１反射光学素子４上の領域である。第２画像５２は、第２画像表示領域５４上に表示される。第２画像表示領域５４は、第２表示パネル１１に表示された画像が投光可能な第１反射光学素子４上の領域である。第１画像表示領域５３と第２画像表示領域５４とは、境界５５を介して隣接してよい。第１画像表示領域５３と第２画像表示領域５４とは、一部重複することも可能である。第１画像表示領域５３と第２画像表示領域５４とは、互いに離れて位置してよい。

第１投影モジュール２及び第２投影モジュール３は、それぞれ、第１表示パネル６上の第１画像及び第２表示パネル１１上の第２画像を表示する位置を変更可能に構成されてよい。第１表示パネル６上の第１画像及び第２表示パネル１１上の第２画像を表示する位置が変更されることにより、それぞれ第１画像表示領域５３内の第１画像５１及び第２画像表示領域５４内の第２画像５２の表示位置が変化する。

図１０に示すように、第１反射光学素子４は、入射した光の一部を反射し、他の一部を透過するように構成された第１反射領域４ａを含んでよい。第１投影モジュール２は、第１反射領域４ａに第１画像５１の少なくとも一部を投光するように構成されてよい。第２投影モジュール３は、第１反射領域４ａに第２画像の全部を投光するように構成されてよい。これにより、第１画像５１の第１反射領域４ａに重なる部分及び第２画像は、第１反射光学素子４の利用者３０と反対側の背景と重ね合わされて、利用者３０の視界内に表示される。

第１反射光学素子４は、入射した光の一部を反射し、他の一部を実質的に遮光するように構成された第２反射領域４ｂを含んでよい。これによって、第２反射領域４ｂに投光された第１画像及び第２画像は、第１反射光学素子４の利用者３０と反対側の背景と重なること無く、利用者３０の視野内に鮮明な画像として表示されることができる。例えば、第１投影モジュール２は、第２反射領域４ｂに第１画像５１の一部を投影するように構成されてよい。これにより、第１画像５１には、背景の情報と関連しない情報を独立して表示させることができる。

車両である移動体２０に搭載されるＨＵＤシステム１において、第２反射領域４ｂはウインドシールド下部の黒い部分としうる。ウインドシールド下部の黒い部分は、黒セラミックとよばれることがある。移動体２０の第２反射領域４ｂは、従来移動体のメーターパネル内に配置されてきたスピードメータ、タコメータ及び方向指示器等の計器類の情報を表示するために使用することができる。

ステージ７を備える第１投影モジュール２は、第１反射領域４ａに第１画像５１を投影する第１投影姿勢と、第２反射領域４ｂに第１画像５１の少なくとも一部を投影する第２投影姿勢との間で、第１画像５１を投影する位置を変更可能に構成される。第１投影姿勢と第２投影姿勢とでは、第１表示パネル６の位置又は傾きが異なっている。

（コントローラ）
コントローラ５は、ＨＵＤシステム１の各構成要素に接続され、各構成要素を制御するように構成される。コントローラ５は、例えばプロセッサとして構成される。コントローラ５は、１以上のプロセッサを含んでよい。プロセッサは、特定のプログラムを読み込ませて特定の機能を実行するように構成された汎用のプロセッサ、及び特定の処理に特化した専用のプロセッサを含んでよい。専用のプロセッサは、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ：Application Specific Integrated Circuit）を含んでよい。プロセッサは、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ：Programmable Logic Device）を含んでよい。ＰＬＤは、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）を含んでよい。コントローラ５は、１つ又は複数のプロセッサが協働するＳｏＣ（System-on-a-Chip）、及びＳｉＰ（System In a Package）のいずれかであってよい。

コントローラ５は、メモリを含む。メモリは、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）など、任意の記憶デバイスにより構成される。メモリは、種々の処理のためのプログラム及び情報等を記憶するように構成されうる。例えば、メモリは、第１画像及び第２画像として表示する表示コンテンツを含んでよい。表示コンテンツは、文字、図形及びそれらを組み合わせたアニメーション等を含んでよい。

図１に示したＨＵＤシステム１では、コントローラ５は、第１投影モジュール２と、第２投影モジュール３とは別個に設けられている。このような構成に代えて、コントローラ５の機能は、第１投影モジュール２と第２投影モジュール３とに分散して設けられてよい。第１投影モジュール２及び第２投影モジュール３のそれぞれのコントローラ５は、連携して動作するように構成されてよい。その場合、コントローラ５の機能は、第１投影モジュール２及び第２投影モジュール３に含まれてよい。その場合、ＨＵＤシステム１は、第１投影モジュール２、第２投影モジュール３、及び、第１反射光学素子４により構成されるといえる。

本開示に係るＨＵＤシステム１は、上述のように構成されることにより、単一の投影モジュールを使用した場合に比べ、利用者３０の視野内で画像を表示することができる範囲を拡張することができる。ＨＵＤシステム１は、利用者３０からみて異なる距離に、複数の画像を表示することができる。ＨＵＤシステム１は、下側に位置する第１画像表示領域５３に、近距離の画像を表示することができるので、重要度の高い計器類等の画像を表示することができる。ＨＵＤシステム１は、上側に位置する第２画像領域に、遠距離の画像を表示することができるので、遠距離に位置する背景と重なって見易い表示を提供できる。ＨＵＤシステム１は、第２画像として利用者３０の左眼３０ｌ及び右眼３０ｒに視差画像を投影することにより、利用者３０に対して立体と知覚される３次元画像を表示することができる。第２投影モジュール３は、第２表示パネル１１に２次元画像を表示するとともに、視差光学素子１２の全面を透光状態にすることにより、２次元画像を利用者３０の視野内に投影することができる。すなわち、第２投影モジュール３は、表示する画像を３次元画像と２次元画像との間で切り替えることができる。これによって、ＨＵＤシステム１は、状況に応じて３次元画像と２次元画像とを使い分けて表示することが可能になる。

（第１画像と第２画像の表示特性）
ＨＵＤシステム１において、第１画像５１は、少なくとも部分的に第２反射領域４ｂに表示される。第２反射領域４ｂは、反射率が高く輝度の高い画像が表示される。このため、第１画像５１としては情報量が多い精細な画像が表示されうる。第２画像５２は、遠方の背景と重ねて表示されるため、より明るい画像として表示される。このため、一実施形態におけるＨＵＤシステム１は、第１投影モジュール２により投影される第１画像５１の色再現域が、第２投影モジュール３により投影される第２画像５２の色再現域より広くなるように構成されうる。

図１１の色度図に示すように、色空間６０において、第１投影モジュール２により表示される第１画像５１の色再現域である第１色再現域６１は、第２投影モジュール３により表示される第２画像５２の色再現域である第２色再現域６２より広い。第１画像５１は、第２画像５２より多くの色を表現しうる。第１画像５１と第２画像５２との表示可能な色の範囲は、第１表示パネル６及び第２表示パネル１１の特性に起因する。例えば、第１表示パネル６の緑色サブピクセルが表示可能な緑色ｇ１は、第２表示パネル１１の緑色サブピクセルが表示可能な緑色ｇ２に比べ、赤色及び青色成分の混合の少ない色として表示可能としうる。赤色及び青色サブピクセルについても同様である。

上記色再現性と同様に、ＨＵＤシステム１は、第１投影モジュール２により投影される第１画像５１の解像度が、第２投影モジュール３により投影される第２画像５２の解像度より高くなるように構成され得る。これにより、利用者３０の近くに視認される第１画像５１に、より精細度の高い画像を表示することが可能になる。

（第１画像と第２画像との連携表示）
コントローラ５は、第１投影モジュール２及び第２投影モジュール３を連携させて、第１反射光学素子４に画像を投光するように構成されうる。

例えば、図１２に示すように、コントローラ５は、第１画像５１が投影される第１画像表示領域５３と、第２画像５２が投影される第２画像表示領域５４との間の境界５５に跨って表示コンテンツ５６を表示させることが可能に構成される。表示コンテンツ５６は、第１画像５１の部分と、第２画像５２の部分を含む。表示コンテンツ５６は、コントローラ５がＨＵＤシステム１に表示させる個々の表示対象である。表示コンテンツ５６には、例えば、スピードメータの画像、進行方向を指示する矢印の画像、及び、利用者３０の注意を喚起するメッセージ及びアニメーションの画像等が含まれる。

例えば、コントローラ５は、第１画像５１が投影される第１画像表示領域５３と、第２画像５２が投影される第２画像表示領域５４との間の境界５５を通り移動する表示コンテンツ５６を表示させることが可能に構成されてよい。例えば、コントローラ５は、境界５５を跨って動くアニメーション画像を、第１画像５１および第２画像５２を連動させて表示するように構成されてよい。例えば、図１２に示すようなストライプ状の画像が、境界５５に跨って手前から奥側へ移動していく画像が表示可能である。

コントローラ５は、第１投影モジュール２と第２投影モジュール３とを連携させる場合、境界５５において第１画像５１と第２画像５２とが、自然に見える態様で繋がって表示されるように、第１投影モジュール２と第２投影モジュール３とを制御する。

第１画像５１の色再現域が第２画像５２の色再現域より広い場合、コントローラ５は、第１画像５１の色再現域を第２画像５２の色再現域に合わせて調整するように構成されてよい。すなわち、図１１に示した色度図で表されるように、第１投影モジュール２の第１色再現域６１が、第２投影モジュール３の第２色再現域６２より広い場合、第１投影モジュール２は、第２色再現域６２の範囲で第１画像５１の色を表現する。これにより、ＨＵＤシステム１は、境界５５を挟んで第１画像５１と第２画像５２との色表示に違いが無く、表示コンテンツ５６を利用者３０に対して自然な画像として表示することが可能になる。

コントローラ５は、第１画像５１の解像度が第２画像５２の解像度より高い場合、第１画像５１の解像度を第２画像５２の解像度に合わせて調整するように構成されてよい。これにより、ＨＵＤシステム１は、境界５５を挟んで第１画像５１と第２画像５２との解像度に違いが無く、表示コンテンツ５６を利用者３０に対して自然な画像として表示することが可能になる。

コントローラ５は、第１表示パネル６と第２表示パネル１１との位置及び傾き、並びに、光学系９の配置を考慮して、表示コンテンツ５６を表示させるように構成されうる。コントローラ５は、利用者３０から見たとき、第１表示パネル６により表示される第１画像５１及び第２表示パネル１１により表示される第２画像５２が、歪みを含まないように、第１表示パネル６及び第２表示パネル１１上に表示される画像を調整してよい。

（エラー発生時の処理）
コントローラ５は、第１表示パネル６又は第２表示パネル１１が画像を表示できないエラー状態を検出した場合、エラーモードの処理を実行するように構成されうる。一例として、表示コンテンツの合成から第１表示パネル６にエラーが発生した場合の処理までが、図１３のフローチャートを参照して以下に説明される。

コントローラ５は、ＨＵＤシステム１を用いて表示すべき複数の表示コンテンツ５６を合成して、第１画像５１及び第２画像５２を生成する（ステップＳ０１）。例えば、移動体２０に搭載されるＨＵＤシステム１のコントローラ５は、表示コンテンツ５６としてスピードメータの画像及びシフト位置を示す画像を第１表示パネル６に表示する第１画像として合成し得る。コントローラ５は、表示コンテンツ５６として進路を示す矢印の画像及び前方の車両との距離を示す画像を、第２表示パネル１１に表示する第２画像として合成しうる。

コントローラ５は、ステップＳ０１で生成した第１画像及び第２画像の画像信号にエラーを検出するためのエラー検出信号を付加する（ステップＳ０２）。エラーを検出するための信号は、例えば、ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）エラーを検出するためのＣＲＣ符号である。

コントローラ５は、エラーを検出信号を付加された第１画像及び第２画像の情報を、それぞれ、第１表示パネル６及び第２表示パネル１１に送信する（ステップＳ０３）。第１表示パネル６は、第１画像をコントローラ５から受信する（ステップＳ０４）。第２表示パネル１１は、第２画像をコントローラ５から受信する。

第１表示パネル６は、受信した第１画像に基づいて画像を表示するとともに、エラー検出信号を確認して、表示した画像のエラー発生の有無を検出する（ステップＳ０５）。図１３のフローチャートでは、第１表示パネル６においてエラーが検出されたものとする。

第１表示パネル６は、コントローラ５に対してエラーの発生を通知する（ステップＳ０６）。コントローラ５は、このエラーの発生の通知を受信する（ステップＳ０７）。

第１表示パネル６におけるエラー状態が通知されると、コントローラ５は、エラーモードの処理を実行する（ステップＳ０８）。エラーモードの処理において、コントローラ５は、複数の表示コンテンツ５６の優先順位に従いエラーを発生していない表示可能な第２表示パネル１１に表示コンテンツ５６を表示させる。全ての表示コンテンツ５６が第２表示パネル１１に表示できない場合、コントローラ５は優先順位の高い表示コンテンツ５６を第２表示パネル１１に表示させてよい。

第１表示パネル６は、コントローラ５にエラー状態を通知した後、再起動処理を行う（ステップＳ０９）。再起動が完了すると、第１表示パネル６は、再起動の完了をコントローラ５に通知する（ステップＳ１０）。

コントローラ５は、第１表示パネル６から再起動処理が完了した旨の通知を受けると（ステップＳ１１）、エラー処理モードを終了する（ステップＳ１２）。これにより、コントローラ５は、第１投影モジュール２および第２投影モジュール３を用いた画像表示を再開する。

このように、ＨＵＤシステム１は、第１表示パネル６又は第２表示パネル１１にエラーが発生した場合にも、優先度の高い表示コンテンツ５６を継続して表示することが可能である。

上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本発明の趣旨および範囲内で、多くの変更および置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形および変更が可能である。例えば、実施形態および実施例に記載の複数の構成ブロックを１つに組合せたり、あるいは１つの構成ブロックを分割したりすることが可能である。本開示に係る実施形態は装置が備えるプロセッサにより実行される方法、プログラム、又はプログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものである。本開示の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。

例えば、複数の実施形態の一つに係るＨＵＤシステム１Ｂは、図１４に示すように、第１投影モジュール２及び前記第２投影モジュール３と第１反射光学素子４との間に、カバーガラス１８に代えて、遮光機能を有する光学部材７１を有してよい。光学部材７１は、例えば、高分子液晶分散型（ＰＤＬＣ：Polymer Dispersed Liquid Crystal）ブラインドを採用しうる。光学部材７１はコントローラ５により光の透過率を制御可能に構成される。光学部材７１は、遮光状態と透明状態との間で状態を切り替えうる。コントローラ５は、例えば、ＨＵＤシステム１に電源が供給されていない場合、光学部材７１を遮光状態に制御しうる。コントローラ５は、ＨＵＤシステム１に電源が供給されると、光学部材７１を透明状態に制御しうる。このようにすることによって、ＨＵＤシステム１は、不使用状態のときに、第１投影モジュール２及び第２投影モジュール３に外光が入射して、第１表示パネル６及び第２表示パネル１１等の光学素子を損傷する虞を低減することができる。

また、ＨＵＤシステム１Ｂは、図１４に示すように、第１投影モジュール２及び第２投影モジュール３の双方又は何れか一方を冷却する冷却部７２をさらに備えてよい。冷却部７２は、特に、第１表示パネル６及び第２表示パネル１１を冷却するために設けられうる。冷却部７２は、水冷方式又は空冷方式の冷却装置を含んでよい。冷却部７２は、移動体２０に搭載されるエアコンの風力を利用して、第１表示パネル６及び第２表示パネル１１を冷却するように構成されてよい。冷却部７２はコントローラ５によりオン／オフが制御されてよい。コントローラ５は、例えば、ＨＵＤシステム１に電源が供給された場合、冷却部７２を稼働させる。さらに、ＨＵＤシステム１は、ＨＵＤシステム１の内部の温度を計測する温度センサを備えてよい。コントローラ５は、温度センサの計測した温度に基づいて、冷却部７２の動作状態を制御してよい。

ＨＵＤシステム１Ｂのその他の構成は、図１のＨＵＤシステム１と同じとしうる。したがって、ＨＵＤシステム１ＢはＨＵＤシステム１の有する効果を有する。

本開示の実施形態では、第２投影モジュールの視差光学素子として液晶シャッタを用いた。視差光学素子は、液晶シャッタに限られず、視差画像の視域を実質的に規定することが可能な他の光学素子を使用することができる。例えば、視差光学素子として、複数のスリット状の開口部が平行に配列された板状のパララックスバリアを用いることができる。複数のスリット状の開口部は、視差画像の右眼画像を右眼に向かう光路の方向に透過させ、左眼画像を左眼に向けて透過させる。視差光学素子として、上述のような開口部が固定されたパララックスバリアを使用する場合、コントローラは、利用者の頭の動きに応じて、第２表示パネルの左眼画像を表示する複数のサブピクセルと右眼画像を表示する複数のサブピクセルを切り替えることができる。そのようにすることにより、コントローラは、利用者の眼の位置の動きに関わらず、利用者に対して３次元画像を表示し続けることができる。

視差光学素子としては、複数のレンチキュラレンズが平行に平面状に配列された光学部材を用いることができる。複数のレンチキュラレンズは、第２表示パネル上に交互に表示される視差画像の左眼画像と右眼画像とを、それぞれ右眼と左眼とに向かう光路に向けて偏向することができる。

１、１Ａ、１Ｂ ヘッドアップディスプレイシステム（ＨＵＤシステム）
２、２Ａ 第１投影モジュール
３、３Ａ 第２投影モジュール
４ 第１反射光学素子
４ａ 第１反射領域
４ｂ 第２反射領域
５ コントローラ
６ 第１表示パネル
７ ステージ
８、８Ａ 表示装置
９、９Ａ 光学系
１０、１０Ａ 照射器
１１ 第２表示パネル
１１Ａ 第３表示パネル
１２、１２Ａ 視差光学素子
１３ 検出装置
１４ 取得部
１５ 入力部
１７ 駆動部
１８ カバーガラス
２０ 移動体
２１ ＥＣＵ
３０ 利用者
３１Ｌ 左眼
３１Ｒ 右眼
３２ 視域
４１ 第１表示パネル
４２ 第２反射光学素子
４３ ミラー駆動機構
５１ 第１画像
５２ 第２画像
５３ 第１画像表示領域
５４ 第２画像表示領域
５５ 境界
５６ 表示コンテンツ
６０ 色空間
６１ 第１色再現域
６２ 第２色再現域
７１ 光学部材
７２ 冷却部
Ａ アクティブエリア
Ｐ 画素
Ｐｇ サブピクセル群
Ｖ１ 第１虚像
Ｖ２ 第２虚像
Ｖ３ 第３虚像
Ｖ４ 第４虚像
Ｖ５ 第５虚像
ＶａＬ 左可視領域
ＶｂＬ 左減光領域
ＶａＲ 右可視領域
ＶｂＲ 右減光領域

Claims (26)

1. 第１画像を投影するように構成された第１投影モジュールと、
   第２画像を投影するように構成された第２投影モジュールと、
   前記第１画像及び前記第２画像を、少なくとも部分的に反射するように構成された第１反射光学素子と
   を備え、
   前記第１投影モジュールは、前記第１反射光学素子に向かって前記第１画像を表示する第１表示パネルを含み、
   前記第２投影モジュールは、
   前記第２画像を表示するように構成された第２表示パネルと、
   前記第１反射光学素子に向かって前記第２画像を伝播させるように構成された光学系と
   を含む、ヘッドアップディスプレイシステム。
2. 請求項１に記載のヘッドアップディスプレイシステムであって、
   前記第２表示パネルは、前記第２画像として視差画像を表示可能に構成され、前記第２投影モジュールは、前記視差画像の視域を実質的に規定することが可能な視差光学素子をさらに含む、ヘッドアップディスプレイシステム。
3. 請求項２に記載のヘッドアップディスプレイシステムであって、
   前記視差光学素子は、前記第２画像の画像光の伝播方向を規定する第１状態と、前記第２画像を均一に透過させる第２状態との間で切り替え可能に構成され、且つ、前記第２表示パネルは、前記視差光学素子の切り替えと同期して、前記第２表示パネルが表示する画像を、前記視差画像と２次元の画像を表現する２次元画像との間で切り替え可能に構成される、ヘッドアップディスプレイシステム。
4. 請求項１から３の何れか一項に記載のヘッドアップディスプレイシステムであって、
   前記第１投影モジュールは、前記第１反射光学素子に前記第１画像を投光する位置を変更可能に構成される、ヘッドアップディスプレイシステム。
5. 請求項４に記載のヘッドアップディスプレイシステムであって、
   前記第１投影モジュールは、前記第１反射光学素子に対して前記第１表示パネルの位置又は向きを動かすように構成されたステージを備える、ヘッドアップディスプレイシステム。
6. 請求項４に記載のヘッドアップディスプレイシステムであって、
   前記第１投影モジュールは、前記第１反射光学素子に向かって前記第１画像を反射するように構成され、前記第１反射光学素子に前記第１画像を投光する位置を変更可能に構成された第２反射光学素子を備える、ヘッドアップディスプレイシステム。
7. 請求項４に記載のヘッドアップディスプレイシステムであって、
   前記第１投影モジュールは、前記第１表示パネル上の前記第１画像を表示する位置を変更可能に構成される、ヘッドアップディスプレイシステム。
8. 請求項１から７の何れか一項に記載のヘッドアップディスプレイシステムであって、
   前記第１反射光学素子は、入射した光の一部を反射し、他の一部を透過するように構成された第１反射領域を含み、前記第１投影モジュールは、前記第１反射領域に前記第１画像の少なくとも一部を投光するように構成され、前記第２投影モジュールは、前記第１反射領域に前記第２画像の全部を投光するように構成される、ヘッドアップディスプレイシステム。
9. 請求項８に記載のヘッドアップディスプレイシステムであって、
   前記第１反射光学素子は、入射した光の一部を反射し、他の一部を実質的に遮光するように構成された第２反射領域を含む、ヘッドアップディスプレイシステム。
10. 請求項９に記載のヘッドアップディスプレイシステムであって、
    前記第１投影モジュールは、前記第２反射領域に前記第１画像の一部を投影するように構成された、ヘッドアップディスプレイシステム。
11. 請求項１０に記載のヘッドアップディスプレイシステムであって、
    前記第１投影モジュールは、前記第１反射領域に前記第１画像を投影する第１投影姿勢と、前記第２反射領域に前記第１画像の少なくとも一部を投影する第２投影姿勢との間で、前記第１画像を投影する位置を変更可能に構成される、ヘッドアップディスプレイシステム。
12. 請求項１から１１の何れか一項に記載のヘッドアップディスプレイシステムであって、
    前記第２投影モジュールは、第３画像を表示するように構成された第３表示パネルをさらに備え、前記光学系は、前記第１反射光学素子に向かって前記第３画像を伝播させるように構成される、ヘッドアップディスプレイシステム。
13. 請求項１から１２の何れか一項に記載のヘッドアップディスプレイシステムであって、
    前記第１投影モジュールにより投影される前記第１画像の色再現域は、前記第２投影モジュールにより投影される前記第２画像の色再現域より広い、ヘッドアップディスプレイシステム。
14. 請求項１から１３の何れか一項に記載のヘッドアップディスプレイシステムであって、
    前記第１投影モジュールにより投影される前記第１画像の解像度は、前記第２投影モジュールにより投影される前記第２画像の解像度より高い、
    ヘッドアップディスプレイシステム。
15. 請求項１から１２の何れか一項に記載のヘッドアップディスプレイシステムであって、
    前記第１投影モジュール及び前記第２投影モジュールを制御するコントローラを備え、前記コントローラは、前記第１投影モジュールにより前記第１画像が投影される領域を第１画像表示領域とし、前記第２投影モジュールにより前記第２画像が投影される領域を第２画像表示領域とするとき、前記第１画像表示領域と前記第２画像表示領域との間の境界に跨って表示される表示コンテンツを表示させることが可能に構成されるヘッドアップディスプレイシステム。
16. 請求項１から１２の何れか一項に記載のヘッドアップディスプレイシステムであって、
    前記第１投影モジュール及び前記第２投影モジュールを制御するコントローラを備え、前記コントローラは、前記第１投影モジュールにより前記第１画像が投影される領域を第１画像表示領域とし、前記第２投影モジュールにより前記第２画像が投影される領域を第２画像表示領域とするとき、前記第１画像表示領域と前記第２画像表示領域との間の境界を通り移動する表示コンテンツを表示させることが可能に構成されるヘッドアップディスプレイシステム。
17. 請求項１５又は１６に記載のヘッドアップディスプレイシステムであって、
    前記第１投影モジュールにより投影される前記第１画像の色再現域は、前記第２投影モジュールにより投影される前記第２画像の色再現域より広く、前記コントローラは、前記第１画像の色再現域を前記第２画像の色再現域に合わせて調整するように構成される、ヘッドアップディスプレイシステム。
18. 請求項１５又は１６に記載のヘッドアップディスプレイシステムであって、
    前記第１投影モジュールにより投影される前記第１画像の解像度は、前記第２投影モジュールにより投影される前記第２画像の解像度より高く、前記コントローラは、前記第１画像の解像度を前記第２画像の解像度に合わせて調整するように構成される、ヘッドアップディスプレイシステム。
19. 請求項１５又は１６に記載のヘッドアップディスプレイシステムであって、
    前記コントローラは、前記第１画像の輝度を前記第２画像の輝度に合わせて調整するように構成される、ヘッドアップディスプレイシステム。
20. 請求項１５又は１６に記載のヘッドアップディスプレイシステムであって、
    前記コントローラは、前記第１表示パネルと前記第２表示パネルとの位置及び傾きを考慮して、前記表示コンテンツを表示させるヘッドアップディスプレイシステム。
21. 請求項１から１２の何れか一項に記載のヘッドアップディスプレイシステムであって、
    前記第１投影モジュール及び前記第２投影モジュールを制御するコントローラを備え、前記コントローラは、前記第１表示パネル又は前記第２表示パネルが画像を表示できないエラー状態の場合、前記第１表示パネル及び前記第２表示パネルに表示されるべき複数の表示コンテンツの優先順位に従い表示可能な前記第１表示パネル又は前記第２表示パネルに前記表示コンテンツを表示させるエラーモードの処理を実行する、ヘッドアップディスプレイシステム。
22. 請求項２１に記載のヘッドアップディスプレイシステムであって、
    前記コントローラは、前記第１画像及び前記第２画像の画像信号にエラー検出信号を付加して、それぞれ前記第１表示パネル及び前記第２表示パネルに送信し、前記第１表示パネル及び前記第２表示パネルは、前記エラー検出信号に基づいて前記エラー状態を検出したとき、該エラー状態を前記コントローラに通知する、ヘッドアップディスプレイシステム。
23. 請求項２２に記載のヘッドアップディスプレイシステムであって、
    前記エラー状態を検出した前記第１表示パネル又は前記第２表示パネルは、再起動処理を行い該再起動処理が完了したとき該再起動処理の完了を前記コントローラに通知し、前記コントローラは前記再起動処理の完了の通知を受けたとき、前記第１表示パネル又は前記第２表示パネルのエラーモードの処理を終了する、ヘッドアップディスプレイシステム。
24. 請求項１から２３の何れか一項に記載のヘッドアップディスプレイシステムにおいて、
    前記第１投影モジュール及び前記第２投影モジュールと前記第１反射光学素子との間に、遮光機能を有する光学部材を備えるヘッドアップディスプレイシステム。
25. 請求項１から２４の何れか一項に記載のヘッドアップディスプレイシステムにおいて、
    前記第１投影モジュールと前記第２投影モジュールとを冷却する冷却部をさらに備える、ヘッドアップディスプレイシステム。
26. 第１画像を投影するように構成された第１投影モジュール、第２画像を投影するように構成された第２投影モジュール、及び、前記第１画像及び前記第２画像を、少なくとも部分的に反射するように構成された第１反射光学素子を含み、前記第１投影モジュールは、前記第１反射光学素子に向かって前記第１画像を表示する第１表示パネルを有し、前記第２投影モジュールは、前記第２画像を表示するように構成された第２表示パネル、及び、前記第１反射光学素子に向かって前記第２画像を伝播させるように構成された光学系を有する、ヘッドアップディスプレイシステムを備えた移動体。

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