JP2023510680A - 方向操作可能なアイボックスを備えた拡張現実ヘッドアップディスプレイ - Google Patents

Abstract

本発明は、動的に調整可能な射出瞳平面を有するヘッドアップディスプレイ装置に関する。より詳細には、本発明及び教唆は、少なくとも１つの画像生成ユニットと、光学ステアリング装置とを備え、共に、フロントガラスのような物体の表面を用いて、２Ｄ及び／または３Ｄ仮想拡張画像を表示する手段を形成する。【選択図】図１Ａ

Description

本開示の発明は、動的に調整可能な射出瞳面を有するヘッドアップディスプレイ装置に関する。より詳細には、本発明及び様々な実施形態に沿って含まれる教えは、フロントガラスのような物体の表面を用いて２Ｄ及び／または３Ｄの仮想拡張画像を表示する手段を共に形成する、少なくとも１つの画像生成ユニットと光学ステアリング装置とを備えるヘッドアップディスプレイに関連する。

仮想ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）が、航空機、地上の車両、商店ウインドウで採用され、人や使用者に対して、身近な環境上に情報を被せて示すことができる。多くの自動車のＨＵＤ）では、流す関連情報の２Ｄまたは３Ｄの立体画像を提供する光学コンバイナとして、フロントガラスの内面を利用する。

従来のＨＵＤの重要事項は、ソフトウエアベースの収差の修正及びアイボックスの調整のような能力に欠けていることである。収差の修正は、より大きな視野（ＦＯＶ）がより大きなアイボックスにわたって広がることを許容する。それにも関わらず、ディスプレイから広がる情報が、自動車のフロントガラスから反射して錯乱する事実により、収差のない画像を有する大型ＦＯＶを形成するように設計された光学部材はない。動的に調整可能なアイボックスＨＵＤセットアップは、従来のＨＵＤ装置に対して有利な点を有する。

本発明の技術分野の先行技術公報の１つは特許文献１である。特許文献１は、広い視野（ＦＯＶ）を有する低解像度の周辺ディスプレイ、及び高解像度の方向操作可能な画像を形成する回転可能なホログラムモジュールを組み合わせた鮮明な中心視覚を教唆している。その他の文献として引用文献２がある。引用文献２では、ＳＬＭ、回転可能な反射光学要素、及び瞳孔追跡装置を含む目に近いディスプレイが開示されている。瞳孔追跡装置は、使用者の瞳孔の位置を追跡し、瞳孔追跡装置から提供されたデータに基づいて、空間光モジュレータで変調された光が使用者の瞳孔に向かうように、反射光学要素が回転する。

特許文献３は、光路を形成する光学要素に沿った光出射画像源を備えたヘッドアップディスプレイを開示している。光学要素は、光学画像機能及び反射体を備えたホログラフィック光学要素を備える。この反射体及びホログラフィック光学要素は、前者により光路の第３セクションに出射された光ビームが、少なくとも部分的にホログラフィック光学要素を透過するように配置されている。光路の第３セクションを透過する透過ビームの照射角度は、ホログラフィック光学要素の画像機能の一部が有効となる入射角度から実質的にずれている。

特許文献４及び特許文献５は、結果として歪みを生じるような空間的に異なる光学パワーを有するウインドスクリーンを開示している。ディスプレイは、ウインドスクリーンの歪みを補償する加工されたデフューザ、及び画像をウインドスクリーンに投射するホオログラフィックプロジェクタを有する。ホログラフィックプロジェクタは、画像を示すホログラムを表示し、入射光に位相遅延分布を適用するように配置されたＳＬＭを有する。位相遅延分布は、デフューザ上で平面でない焦点に画像をもたらすように配置されている。ＨＵＤは、光学パワーを有するミラー、またはパラボラ状の曲面を有し、デフューザ空の光をウインドスクリーン上に当たりように方向を変える。本出願の他の態様では、ウインドスクリーンの空間的に異なる光学パワーを補償する方法が、上記の装置を用いて提供され、仮想画像がウインドスクリーンを用いて形成される。

特許文献６は、２画面投影装置が、光源と、第１変調モジュール及び第２変調モジュールを含む空間光モジュレータとを含むことを開示している。更に、装置はフーリエレンズを含み、空間光モジュレータは、フーリエレンズの前側焦点平面に位置している。第１変調モジュールは、光源からフーリエレンズを通る光を変調して、第１の２Ｄホログラフィック画像を再生し、第２変調モジュールは、光源からフーリエレンズを通る光を変調して、第２の２Ｄホログラフィック画像を再生する。装置は、更に、第１の２Ｄホログラフィック画像を表示して、第１仮想画像を生成する第１光拡散フィルムを含み、それぞれ複数の第２のホログラフィック画像を順位に表示して、３Ｄ仮想画像を生成する複数の第２光拡散フィルムを含む。

特許文献７は、異なる焦点平面を伴うヘッドアップディスプレイが、少なくとも１つの仮想画像を示す光を生成する投影装置と、少なくとも１つの仮想画像を示す光を少なくとも１つの結像平面に投影する画像マトリックスと、少なくとも一部でディスプレイ装置及び少なくとも１つの結像平面の間の焦点距離を動的に変化させる所定の稼働パラメータ上に基づいて、ディスプレイに対して画像マトリックスの位置を動的に変化させる並進装置とを含むことを開示している。

ＷＯ２０１６１０５２８５号 ＵＳ２０１８０００３９８１Ａ１ ＤＥ１０２０１１０７５８８４ ＧＢ２５５４５７５ ＥＰ３１４６３７７ ＷＯ２０１８２２３６４６ ＵＳ２０１７３２９１４３

発明の目的

本発明の主たる目的は、射出瞳平面を横切る方向操作可能な射出瞳及び方向操作可能な射出瞳量を伴うＨＵＤを提供することにある。

本発明のその他の目的は、３軸における瞳孔間距離、頭の傾き、傾斜、回転及び頭の動きを調整するのに用いるため、個別の射出瞳が形成され、各々の目に対して個々に操作されるＨＵＤ装置を提供することにある。

本発明のその他の目的は、瞳孔追跡装置及び瞳孔追従システムを用いることにより、補正した視野及び斜視画像を提供できるＨＵＤを提供することにある。

本発明のその他の目的は、視認者の瞳孔の座標を検出し、ＨＵＤへの距離を検出する瞳孔追跡装置を含むＨＵＤを提供することにある。

本発明の更なる目的は、各々の目に対して補正した斜視画像をリアルタイムで与えることを含むＨＵＤ装置を提供することにある。

本発明のその他の目的は、異なる深さで焦点を合わせられる斜視画像を提供できる少なくとも１つの光モジュールを備えるＨＵＤ装置を提供することにある。

本発明の更なる目的は、少なくとも１つのＳＬＭを有するＨＵＤ装置であって、収差の補正及び瞳孔間距離が少なくとも１つの計算手段で計算され、ＳＬＭ上で実施されて、画像品質を増し、大きなＦＯＶを達成されるＨＵＤ装置を提供することにある。

本発明の更なる目的は、同時に操作して、使用者の両目に光を供給する光ビームを用いるＨＵＤ装置を提供することにある。

本発明の更なる目的は、光学操作が、調整可能な瞳孔間距離により分離された２つの射出瞳上で用いられるＨＵＤ装置を提供することにある。

本発明に係るホログラフィックＨＵＤ及び自動車のコンピュータ及びセンサに対するインタフーェスの一般的な斜視図を示す。 本発明に係るホログラフィックＨＵＤ及び自動車のコンピュータ及びセンサに対するインタフーェスの一般的な斜視図を示す。 フロントガラスの裏側に仮想画像を形成する様々なＰＧＵ及び投影システムを示す。 フロントガラスの裏側に仮想画像を形成する様々なＰＧＵ及び投影システムを示す。 フロントガラスの裏側に仮想画像を形成する様々なＰＧＵ及び投影システムを示す。 フロントガラスの裏側に仮想画像を形成する様々なＰＧＵ及び投影システムを示す。 １または２の画像生成ユニット及び１または２の射出瞳孔を有する異なるセットアップを示す。 ＨＵＤシステムの主要部材のブロック線図を示す。 初期校正のための例示的な手順を伴う水平方向、垂直方向及び軸方向の操作を示す。 初期校正のための例示的な手順を伴う水平方向、垂直方向及び軸方向の操作を示す。 初期校正のための例示的な手順を伴う水平方向、垂直方向及び軸方向の操作を示す。 初期校正のための例示的な手順を伴う水平方向、垂直方向及び軸方向の操作を示す。 異なる瞳孔間距離（ＩＰＤ）を伴う傾斜したアイボックスを示す。 異なる瞳孔間距離（ＩＰＤ）を伴う傾斜したアイボックスを示す。 頭部の断面における動画生成ユニットを通して生成される異なるアイボックス位置を示す。 （ａ）ステアリングステアリングミラーを有さない、（ｂ）平坦なステアリングミラー、（ｃ）平坦なステアリングミラー及び（ｄ）湾曲したステアリングミラーを有する異なるＨＵＤ開口を示す。 本発明に係る移動可能な照明装置を示す。 本発明に係るＳＬＭにより生成された望まない光ビームを消去する空間フィルタを用いたＨＵＤシステムの構造を示す。 本発明に係るステアリングミラーの傾斜動作に対応するアイボックスの動きを示す。 発明に係る光学構造であって、上面視において、ステアリングミラーが、結像レンズ及び射出瞳平面の間の平面に位置に配置される光学構造を示す。 発明に係る光学構造であって、側面視において、ステアリングミラーが、結像レンズ及び射出瞳平面の間で形成するＳＬＭ画像の位置に配置される光学構造を示す。 本発明に係る光学構造であって、側面視において、ステアリングミラーが、ＳＬＭ及び結像レンズの間の位置に配置される光学構造を示す。 １つの目に対して頭の傾きを補償するため、射出瞳が垂直方向に動くことを示す。 １つの目に対して頭の傾きを補償するため、射出瞳が垂直方向に動くことを示す。 １つの目に対して頭の傾きを補償するため、射出瞳が垂直方向に動くことを示す。 本発明に係る一体化されたステアリングミラーを有するＨＵＤ装置を示す。 本発明に係る外部ステアリングミラーを有するＨＵＤ装置を示す。 本発明に係る外部ステアリングミラーを有するＨＵＤ装置を示す。 常に見下ろす角度を達成するＨＵＤシステムの構造を示す。 常に見下ろす角度を達成するため、フロントガラス上のホログラフィック光学要素を用いたＨＵＤシステムの構造を示す。 異なる折り畳みミラーセット備えたより小型なＨＵＤ構造を示す。 異なるアイボックスサイズと比較した標準的なフロントガラス及びウエッジフロントガラスを示す。 仮想画像距離を変化させたときの異なるエッジフロントガラス及び標準フロントガラスの中の仮想画像及びゴースト画像の間の角度分離の比較を示す。 ウエッジ角度の機能として、仮想画像及びゴースト画像の間の角度分離の変化を示す。 ウエッジ角度の機能として、射出瞳の中心及び仮想画像の間の距離の変化を示す。 本発明に係るＨＵＤ上に表示されたダッシュボード画像レイアウトの例を示す。 本発明に係るステアリングミラーの上方からの斜視図を示す。 中央ディスプレイを囲む周辺ディスプレイの使用を示す。

添付の図面は、目的を復元するシステムを例示する目的でのみ示されたものであり。先行技術に対して優位な点が、上記に概要が示され、以下に短く説明される。

図面は、請求項で規定された保護範囲を制限することを意味せず、本発明の記載における技術開示に頼ることなく、請求項で特定された範囲を解釈する努力のためにのみ参照される。図面は例示するものであり、実際の寸法や、任意のシステムまたはサブシステムのそれぞれの部材の相対的な比率を反映する必要はない。

本発明では、調整可能なアイボックスを備えた拡張仮想現実ヘッドアップディスプレイ装置の形の装置及びこの装置を備えたシステムが提案される。ここで、アイボックスとは、射出瞳（１６）と交換可能に用いられる用語である、より詳細には、装置及びシステムは、フロントガラス（１０１）のような物体の表面を用いて２Ｄ及び／または３Ｄ仮想拡張画像を表示する手段を共に形成する、少なくとも１つの画像生成ユニット（１０６）及び光学ステアリング装置（１８）を備える。

図１ａ及び１ｂを参照すると、ＨＵＤ（１０）ｈａ，ドライバの前に方向操作（ステアリング）可能なアイボックスを生成する目的の光学ステアリング装置（１８）と、ドライバの頭部の動きを追跡するための頭部追跡カメラ（１０２）またはマルチプルカメラと、使用者の瞳孔（２１ｂ）と、頭部追跡コントロール（１０４）システムとを備える。頭部追跡コントロール（１０４）からの入力とともに、外部センサ及び車両のセンサからの入力が、車両のコンピュータ（１０３）で解析され、適切な内容が計算されて、ＨＵＤ（１０）システムに示される。ドライバは、ＨＵＤ（１０）で定められた距離において仮想画像を見る。

図２ａを参照すると、ＨＵＤ（１０）装置の光学系は、射出瞳平面（１７）において射出瞳（１６）を形成する。ＰＧＵ（１０６）は、以下の部材の各々から少なくとも１つを備える：マイクロディスプレイまたはＳＬＭ（１３）、光源（１１）、光ビームを形成する照明レンズ（１１１）、及び折り畳みミラー（２１１）。なお、図面は断面を示す。１つのＰＧＵ（１０６）は、使用者の各々の目に十分である。本実施形態では、瞬時アイボックスまたは射出瞳（１６）のサイズを小さくできるので、ステアリングミラー（２３）は、結像レンズ（２２）の後に位置して、結果として、ステアリングミラー（２３）上で光ビームのより小さなフットプリントとなる。システムの視野（ＦＯＶ）は、射出瞳平面（１７）からフロントガラス（１０１）上のフットプリントまでにより測定できる。固定された視野（ＦＯＶ）では、ステアリングミラー（２３）が回転することにより、結像レンズ（２２）上の光学ビームのサイズを増やすことなく、射出瞳（１６）の位置を動かす。ＰＧＵ（１０６）の次に、結像レンズ（２２）及びフロントガラス（１０１）が位置する。全体システムは、中間結像平面が、光学的に仮想結像平面及び視認者の網膜と共役となるように位置し、中間結像平面が、使用者の目の瞳孔が存在する実際の射出瞳平面と共役となるように位置する。光学設計によっては、ＰＧＵのレンズは、中間結像平面の前、中間結像平面の位置、または中間結像平面の後に配置することができる。

図２ｂを参照すると、ＲＧＢベースの加法的色／光モデルが、開示された発明の少なくとも１つの実施形態に係る光源モジュールとして、左側に示される。Ｘキューブの形状のダイクロイックプリズムが、時計回りに配置され、赤色、緑色及び青色光を、それぞれ単焦点コリメートレンズを通して出射する３つの異なる光源の間において空間的に中央に用いられる。組み合わされた光ビームはダイクロイックプリズムを出て、延長された光源に向かう。光源は、ＬＥＤ、レーザベースの光源、またはそれらの組み合わせであることができる。光源の大きさは、光源の空間的なコヒーレンスを制限するように調整される。図２ｂの右側には、左側の光源モジュールが、空間フィルタ（１５１）の後ろ側の延長された光源に沿って示される。このような実施形態では、ＰＧＵは、画像源としてＤＭＤまたはＬＣＯＳを用いて実施される。光源モジュールで生成された光は、中間射出瞳平面（２４）上に結像し、ＤＭＤまたはＬＣＯＳ装置は、図示されたような態様で、集光する光路上に配置される。空間フィルタ（１５１）は、中間射出瞳平面（２４）上に配置され、中間射出瞳平面（２４）の後には、ＰＧＵ（１０６）のレンズまたはレンズの組み合わせが、開示された発明の少なくとも１つの実施形態に係る中間結像平面（３２）の前に存在する。

図２ｃを参照すると、光源（１１）、レンズ構成及びスキャナは、中間射出瞳平面（２４）と一致し、ＰＧＵ（１０６）が、スキャニングレーザプロジェクタを用いて実施される。スキャナは、ＭＥＭＳ技術を用いて製造された２つの１Ｄスキャナまたは１つの２Ｄスキャナであることができる。本実施形態では、スキャニングレーザプロジェクタの出側開口は、射出瞳平面（１７）に形成された射出瞳（１６）に示されるシステムの中間射出瞳平面（２４）であることができる。このようなスキャニングレーザプロジェクタは、中間結像平面（３２）で中間画像を生成でき、中間画像の各々の画素は、開示された発明の少なくとも１つの実施形態に係るスキャナの所定の角度により生成される。

図２ｄを参照すれば、ホログラフィックップロジェクタは、光源（１１）と、レンズ構成と、コンピュータで生成するホログラム表示を介して、中間射出瞳背面（２４）上に中間射出瞳を生成する、ほぼコリメートされた光路上にあるＳＬＭ（１３）とを備える。中間射出瞳平面（２４）は、射出瞳の高次オーダーのレプリカ及び変調されていない光ビームのような望まれない光ビームと共にある。中間射出瞳平面（２４）上に配置された空間フィルタ（１５１）は、望まない光ビーム（１４ｂ）を削除し、信号ビームまたは所望の変調された光ビームのみを透過させる。

図２ｄを参照すると、開示された発明の少なくとも１つの実施形態において、２つの背面照明光源を有するＬＤＣＤパネルが示される。このような実施形態では、ＰＧＵ（１０６）が、画像源として単一透光型ＬＣＤパネルを用いて実施される。光源モジュールにより生成された光は、中間射出瞳平面（２４）上に結像し、ＬＣＤが、集光する光路上に配置される。空間フィルタ（１５１）は、中間射出瞳平面（２４）上に配置されることができ、システムの射出瞳（１６）の大きさを制御する。より全般的な実施としてディスプレイシステム全体が、追加の結像レンズ（２２）を要することなく機能を果たせ、使用者の目（２１）は、直接、中間射出瞳平面（２４）上に配置されることができる。

従来の（追跡機能及びステアリング機能を有さない）ＨＵＤは、１３ｃｍ×１３ｃｍの射出瞳を有し、ＨＵＤが使われたときの、ドライバの瞳孔間距離、ドライバの高さの変化及び垂直、水平及び軸方向の動き、及び使用者の頭の傾きをカバーする。先行技術では、射出瞳（１６）を大きくするために、光学デフューザや数的開口拡張器が用いられる。光学デフューザや数的開口拡張器は、単一方向の光路のみを提供するので、光線を望むように方向付けることや、動かすことは困難である。更に、本発明は、小さい射出瞳（１６）を達成することを目標にしており、中間結像平面は、何れの光学デフューザや数的開口拡張器と関連しないものである。図３は、その他の実施形態を示し、より小さい射出瞳（１６）が形成され、ドライバの目の位置に沿って、射出瞳平面（１７）上でステアリングされる。このように、光学システムの要求される容積が、所与のＦＯＶに対して非常に小さくなる。なぜならば、ＨＵＤ（１０）が供給すべき光線のセットが、同時に大きく小さくなるからである。更に、フロントガラス（１０１）の後ろ側（外側を向く側）からの反射により生じるフロントガラス（１０１）関連ゴースト画像を、通常のフロントガラス（１０１ａ）の場合でも（ウエッジフロントガラスは必要でない）、完全に避けることができる。このことは、より小さい射出瞳（１６）を用いる場合、ゴースト射出瞳（２０５）及び実際の射出瞳（１６）を明確に分離できる事実によるものである。従来のＨＵＤでは、ウエッジ解決方により、仮想画像距離の近傍内（約０．１ジオプトリの間隔）でのみゴーストの回避を助けることができるが、目を追跡するＨＵＤ構成では、全ての仮想画像距離でゴーストを回避できる。目を追跡するＨＵＤシステムでは、動的な歪み補正を行い、原則として、ドライバの全ての可能な視点において画像歪みをゼロにすることができる。一方、目を追跡しない従来のやり方では、（概ね１または２のポイントによる）大きな射出瞳（１６）の部分でのみ歪みのない画像を提供でき、射出瞳（１６）の残りの領域で、歪みが許容範囲内であるように、特別な注意を払う必要があり、通常、光学設計を複雑化して、ＨＵＤの容積を増台させる。目を追跡するＨＵＤは、生成された光の大きな領域をドライバの目に提供し、明らかに光の効率が高い。

図３の第１の図は、１つの射出瞳（１６）及び１つの画像生成ユニット（ＰＧＵ）（１０６）を有する実施形態を示す。実現の観点からは、この場合が最も容易なオプションである。１つの射出瞳（１６）及び１つのＰＧＵ（１０６）がある、典型的なサイズとして、水平方向で７－８ｃｍ、垂直方向で０．３－１ｃｍである使用者の両方の瞳孔をカバーするのに十分である。標準的なフロントガラス（１０１）において、射出瞳（１６）の短いエッジが１ｃｍより小さい場合、射出瞳（１６）及びゴースト射出瞳（２０５）は実質的に重なり合わない。もし、この長さが５ｍｍより小さい場合い、更なるパフォーマンスが達成される。ドライバが所定の頭部容積（２１２）の頭を動かしたとき、使用者の瞳孔（２１ｂ）の位置に最も適するように、アイボックスが、水平方向、垂直方向及び軸方向にステアリングされる。頭部容積は断面において、１０ｃｍ×１０ｃｍより大きく、フロントガラスからの距離が、それぞれ典型的な車両の軸方向及び長手方向において、８０ｃｍから１２０ｃｍまで変化できる。このようなやり方により、従来の目を追跡しないＨＵＤに比べて、より高い光効率が得られるが、２つの目の間の光が失われるので、ある程度の光の非効率さは生じる。動的な歪みの補正は可能であるが、共通のディスプレイで両方の目を扱うので限界がある。アクチュエータにより、アイボックスのステアリングが行われ、３つの動作の自由度（水平方向、垂直方向及び軸方向の動き）が与えられる。

図３の第２の図は、２つの射出瞳（１６）及び１つのＰＧＵ（１０６）を備える実施形態を示す。このオプションは、１つの射出瞳（１６）及び１つのＰＧＵ（１０６）を備えた解決策のより高い光効率を有するバージョンであり、光は使用者の瞳孔（２１ｂ）にのみ供給され、使用者の瞳孔（２１ｂ）の間の顔の領域に浪費する光がない。このことは、それぞれが個々の目に対応する、ＰＧＵ（１０６）内の２つの個別の照明モジュールを用いて実現される。照明モジュールは、ＬＥＤやレーザといった赤色、緑色及び青色の光源を備える。更に、コリメート及び焦点レンズと、ダイクロイックミラー、ペリクルベームスプリッタ、ホログラフィックコンバイナ、またはＸキューブコンバイナといったようなカラービームコンバイナとを備える。各々のアイボックスは、垂直方向で役０．５－１ｃｍ、水平方向で役１－２ｃｍである。

図３の第３の図は、２つの射出瞳（１６）及び２つのＰＧＵ（１０６）を備える実施形態を示す。２つの個別のＰＧＵ（１０６）が、各々の目に対して２つの個別のアイボックスを提供する。２つの個別のＰＧＵ（１０６）を有するので、原則として、システムは、使用者の瞳孔（２１ｂ）が何れの可能な位置にあっても、両目に歪みの無い画像を供給できる。システムは、３つの動作の自由度（２０９）で制御するアクチエータを用いて、左目用の射出瞳（１６ａ）および右目用の射出瞳（１６ｂ）を個々に方向操作（ステアリング）することができる。

２つの射出瞳（１６）及び１つのＰＧＵ（１０６）を備える実施形態と、２つの射出瞳（１６）及び２つのＰＧＵ（１０６）を備える実施形態との間の中間のオプションとして、３つの動作の自由度（２０９）を用いて、左目用の射出瞳（１６ａ）及び右目用の射出瞳（１６ｂ）を一緒に方向操作（ステアリング）する左目及び右目の共通アクチエータを有することもできる。より実施し易い観点からは、このやり方は、可能性のある目の位置の範囲内に限定される。

瞬時射出瞳（１６）が、頭部の容積（２１２）の断面である延長された射出瞳領域上に規定される。射出瞳（１６）は、射出瞳領域上の動的目標として動く。

図示されたオプションでは、各々のアイボックスに個別のアクチュエータが用いられ、頭部の傾き、ＩＰＤ、動作等を含む、可能性のある目の位置の広いセットを制御する能力を提供する。各々のアイボックスは、垂直方向で役０．５－１ｃｍ、水平方向で役１－２ｃｍである。

図３の第４及び第５の図は、アイボックスが意図的に垂直方向で狭く（約３ｍｍ狭く）なっている事実を除き、第３の図と同様である。このようにして、使用者の瞳孔（２１ｂ）をフィルタとして用いることにより、フロントガラス（１０１）に関連するゴースト射出瞳（２０５）を消去することもできる。ゴースト射出瞳（左目２０５及び右目２０５）は、フロントガラスの厚み及びウエッジ角度、並びにドライバとの距離により定められる中間距離だけ、左目用の射出瞳（１６ａ）及び右目用の射出瞳（１６ｂ）よりも上側または下側に現れる。

図４は、方向操作可能な射出瞳を備えたＨＵＤシステムの全般的な構成を示す。各々が個々の目に対応する２つのＰＧＵは、（ＬＣＤ、ＬＣｏＳ、マイクロディスプレイ、空間光モジュレータ、マイクロＯＬＥＤディスプレイ、スキャニングピコプロジェクタ、ＤＭＤといった）光源及び画像情報源を備える。ＰＧＵは、中間射出瞳と称する射出瞳（１６）の第１のレプリカを形成する。中間射出瞳は、結像レンズ（２２）、ステアリングミラー（２３）及びフロントガラス（１０１）の組み合わせにより形成され、使用者の目が存在する射出瞳平面（１７）上に実際の射出瞳を形成する。使用者の目（２１）は水平方向、垂直方向及び軸方向の任意の組み合わせで動く。システム内のアクチュエータは、使用者の瞳孔（２１ｂ）に沿って射出瞳を方向操作（ステアリング）する。図示した実施形態では、全８個の自由度（２０９）を用いて作動することができる。２つの個別のＸ／Ｙ／Ｚステージが、ステアリングミラーで補助されて、各々のＰＧＵ（１０６）に取り付けられ、両方のＰＧＵからの光ビームを、同時に水平方向及び垂直方向に傾ける。

もし、使用者の頭部が、横方向（Ｘ－Ｙ）のみに動くように制限され、軸方向（Ｚ）に動かない場合、及び使用者の頭が大きく傾かない（左目及び右目の垂直方向の位置に大きな差が無い）ことが保証された場合、ステアリングミラー（２３）だけで十分である。使用者の頭部の軸方向の動きを考慮すると、ＰＧＵ（１０６）上のｚステージを用いることができる。開示された発明の実施形態において、もし、使用者がフロントガラスから離れるように動く場合、ＰＧＵ（１０６）は、結像レンズ（２２）に近づくことができ、これにより、実際の射出瞳がフロントガラスから離れて形成される。逆も同様である。しかし、注意すべきは、画像の軸方向の変化は、一般的に横方向の倍率を変化させるとともに、左及び右の射出瞳の間の距離も変化させる。倍率、延いてはＩＰＤ定数を保持するため、ＰＧＵ（１０６）内のｘステージを用いることができる。例えば、ＰＧＵが結像レンズに近づいたとき、ＰＧＵ及び結像レンズの距離が短くなり、実際の射出瞳の間の距離を、使用者側において保持することができる。ＰＧＵ（１０６上のｙステージは、頭部が傾いた姿勢や垂直軸において使用者の瞳孔（２１ｂ）の平面でない位置により生じる使用者の目の位置の垂直方向の差を考慮して用いられる。結像レンズ（２２）またはレンズシステムは、射出瞳（１６）のｚ方向の位置を調整するために、調整可能な焦点距離も有する。

各々のアクチュエータの主な責任は上記のようになるが、実際の光学設計で注意すべきは、システムの収差及び軸に近い挙動からの乖離を考慮すべきことである。例えば、使用者の動作及びアクチュエータのパラメータの間の単純な関係が、完全には実現できない。一般的に、アクチエータパラメータが同時に最適化されて、可能な限り、射出瞳を所与の左右の目の対及び瞳孔の距離に合わせるようにする。

図５ａ及び５ｂは、アクチュエータを駆動するために用いられる異なる実施を示す。１つの実施形態では、ドライバが座席に座ったとき、最初にＸ、Ｙ及びＺステージ（３軸）が調整される。そして、ドライバが位置を大きく変えない限り、それらは修正されない。使用中にこのような初期キャリブレーションが断続的に繰り返される。θ_ｘ、θ_ｙステージは、常にアイボックスを使用者の瞳孔（２１ｂ）に合うように動的に調整する。他の実施形態では、常に最適な態様で、射出瞳（１６）がドライバの瞳孔上に形成されるように、全てのステージが動的に調整される。各々のアクチュエータは、主に（リストしたような）１つのタイプの使用者のパラメータまたは動作に対して責任を有するが、ＨＵＤ光学系の特に詳細部分が、アクチュエータの効果の間を繋ぐようになっている。これにより、一般的に全く最適な追跡は、全てのアクチエータが動的にリアルタイムで調整されることを要求する。

図５ｃは、図５ｂと類似した例示的な手順を示し、２つの追跡スポット（２７）がドライバの顔の上に形成される。追跡スポット（２７）は、頭部追跡制御部（１０４）システムクローズドループフィードバック機構を提供し、アクチュエータは、確実に射出瞳（１６）を使用者の目に適合させるように調整される。スポットは、使用者の顔に当たった赤外線レーザにより形成され、使用者の顔に向いた赤外線頭部追跡カメラを用いて識別される。

図６は、射出瞳（１６）が、広い水平方向のサイズを有し傾いているように形成されている実施形態を示す。このように、様々なＩＰＤサイズや頭部の傾きに対して、光学ステアリング装置（１８）が対応できるが、ＰＧＵの更なるＸ軸またはＹ軸の動きには対応できない（Ｚ軸の動くのみである）。頭部の傾きが存在しないとき、小さなＩＰＤを有する頭が傾かないドライバの目は、射出瞳（１６）の内部の底部コーナーに位置する。一方、大きなＩＰＤを有する頭が傾かないドライバの目は、射出瞳（１６）の外部の上部コーナーに位置する。頭部の傾きがある場合、射出瞳の異なる位置が目の瞳孔に適合し、例えば、小さなＩＰＤのドライバにおいて、傾いた頭部（２０３）の射出瞳の使用者の瞳孔（２１ｂ）に対する配置が、図示されている。図２ｂに図示するＤＭＤ及びＬＣＯＳプロジェクタ用の光源の照明領域を調整すること、または図２ｄに図示するＰＧＵ（１０６）ベースのホログラフィックプロジェクタのケースにおいてＳＬＭ（１３）を傾斜させること、または図２ｃに図示するスキャニングレーザプロジェクタの中間結像平面（３２）の水晶体レンズアレイまたは１Ｄデフューザのような射出瞳エクスパンダを用いることにより、このような射出瞳（１６）が形成される。

図７は、使用者の許容される頭部容積の範囲内におけるドライバの頭部のその他の軸方向の位置を示し、ドライバの目の瞳孔に適合させるように、ＨＵＤ（１０）の範囲内でアクチエータを、射出瞳を軸方向に前後に動かすように構成することを示す。

図８ａは、（常に提供される）大きな射出瞳（１６）を有する従来のＨＵＤが、大きなＨＵＤ開口（２０７）を要することを示す。図８ｂは、ＨＵＤ開口（２０７）に配置されたステアリングミラー（２３）により方向操作（ステアリング）される目追跡ＨＵＤ（１０）が小さな射出瞳を提供することを示す。このように、要求されるＨＵＤ開口（２０７）のサイズが減じられ、ステアリングミラー（２３）のそばに配置されたＨＵＤの要求される容積も減じられる。平坦なステアリングミラー（２３ａ）は、アイボックスを動かし、要求されるＨＵＤ容積を減じる点で効果的である。湾曲したステアリングミラー（２３ｂ）を用いることにより、結像レンズ（２２）の寸法、及び要求されるＨＵＤの容積を更に減じることができる。ＨＵＤ開口のサイズは、下式で表される。

ｗＨ＝ｗＥ＋ｄＨ／ｄＶ＊（ｗＶ－ｗＥ）
ここで、ｗＶ：仮想画像のサイズ
ｄＶ：仮想画像の射出瞳に対する距離
ｗＥ：アイボックスのサイズ
ｄＨ：ＨＵＤ開口のサイズ
である。

注記：ディスプレイのＦＯＶは、
ＦＯＶ＝２＊ａｔａｎ（ｗＶ／（２＊ｄＶ））
で与えられる。

図８ｃを参照すると、開示された発明の１つの実施形態に係る光学ステアリング装置（１８）として用いられる平坦なミラー（２３ａ）が示されている。平坦なミラー（２３ａ）の使用は、光の収束の発散の程度に影響を与えない。

図８ｄを参照すると、開示された発明の１つの実施形態に係る光学ステアリング装置（１８）として用いられる湾曲したミラー（２３ｂ）が示されている。湾曲したミラー（２３ｂ）の使用は、入射した光ビームをより収束させることができ、ミラーに先立つ光学システムをより小型にする機会を与えることができる。

図９を参照すると、システムは、移動可能な瞳孔の位置に関連可能な移動可能な照明源を有するＨＵＤ（１０）を提供する。更に、システムは、移動可能な瞳孔の位置に関連可能な対応可能なアレイを有するＨＵＤ（１０）を提供する。

図１０は、光源（１１）、ＰＧＵ（１０６）と類似するが、ホログラフィックプロジェクタの光モジュールと関連する光モジュール（１２）と、結像レンズ（２２）と、空間フィルタ（１５１）とを備えるＨＵＤ（１０）の一般的な模式図を示す。光源（１１）は、赤色、緑色及び青色のＬＥＤまたはレーザ光源からなり、照明レンズ（１１１）が続いて配置される。照明レンズ（１１１）は、ＳＬＭ（１３）の前または後ろに位置し、光線を空間フィルタ（１５１）の平面に供給する。

図１０を参照すると、ホログラフィックＨＵＤ基本光学システム構造体、特にホロフラフィックプロジェクションベースシステム用の構造体は、望まない光ビーム（１４ｂ）をブロックする空間フィルタ（１５１）を用いている。望まない光ビーム（１４ｂ）は、一般的にＳＬＭ（１３）で生成され、空間フィルタ（１５１）は、望ましい変調された光ビーム（１４）（射出瞳（１６）内の視認者に視覚的な情報を提供する光ビーム）が射出瞳平面（１７）に到達するようにする。各々の目に１つずつの２つの光モジュール（１２）が、射出瞳（１６）の初期コピーを形成するように用いられる。視覚的な情報は、ＰＧＵ（１０６）により生成される。コンピュータにより生成されたホログラムは、空間アルゴリズムを用いて計算された位相のみパターンとして、ＳＬＭに表示され、異なる深さで仮想画像（１０５）を示すことができる。

光効率が高く、小型な射出瞳ＨＵＤ（１０）システムを達成するため、各々の光モジュール（１２）が、すくなくとも１ポイント光源（１１）を空間フィルタ（１５１）平面上に示す。他の実施形態では、ＨＵＤは、（１つの目にそれぞれ１つの）２ポイント光源を用いて、両目に対して単光モジュールを有することができる。望まない光ビーム（変調されていない光ビーム、ノイズ光ビーム、及び高次レプリカ）が、空間フィルタ（１５１）平面において、開口により空間的に分離されて除去され、望まれる光のみを影響を与えることなく通過させる。図１０において、光学モジュールが、単純な４－ｆテレスコ－プとして実施される。実際の設計では、モジュールは、光源を空間フィルタ平面（１５１）を形成する任意の結像システムであることができ、反射、屈折、マルチパート、従来式、回自由形状部材を含み、何れかは、軸から外れ及び／または折り畳みが導入されることに注意すべきである。このように、ＳＬＭ（１３）は、透光性を有する部材として図示されるが、反射部材であることもできる。異なる実施形態では、ＳＬＭ（１３）を照らすため、直接光源からの軸から外れた照明や導波プレートを用いることもできる。導波プレートは、全反射を用いて、導波プレートに入る光及び出る光を繋げるように用いることができる。

左及び右目のための信号光ビームのみを透過させる開口を備える空間フィルタ（１５１）平面は、視認者の目が存在する実際の射出瞳平面（１７）に像を形成する。この結像は、結像レンズ（２２）による画像で実施される。結像は、一般的に単一でない倍率を実施する。最もあり得るのは、システムの背面側に配置された光学モジュールが、可能な限り最小な容積を占め、空間フィルタ平面（１５１）上の射出瞳のコピーが、典型的な人の瞳孔間距離よりも、互いにより近く位置する。このような場合、結像システムの倍率は、単一の場合よりも大きく、結像システムは、光学的歪み及び収差を生じさせる可能性がある。この図では、空間フィルタ（１５１）及び射出瞳平面（１７）の間の結像が、１つの結像レンズで成し遂げられている。実際の設計では、モジュールは、光源を空間フィルタ（１５１）平面を形成する任意の結像システムであることができ、反射、屈折、マルチパート、従来式、回自由形状部材を含み、何れかは、軸から外れ及び／または折り畳みが導入されることに注意すべきである。図面では、視認者により視認される仮想画像が、中間結像平面（３２）上の実または仮想画像（１０５）として、最初に形成される。この画像は、結像レンズ（２２）で最終の仮想画像として描かれる。中間結像平面（３２）の位置は、使用者からの仮想物体平面の距離による。

ある実施形態では、ＳＬＭ（１３）が、強度変調を実施するマイクロディスプレイとして用いられ、使用者に示される仮想コンテンツの（歪んだ版となり得る）斜視画像を表示するために用いられる。

他の実施形態では、ＳＬＭ（１３）が、位相及び／または振幅モジュレータとして用いられ、使用者に示される仮想コンテンツに対応したホログラムを表示するのに用いられる。

ある実施形態では、光源（１１）が分離して存在せず、バックライトＬＣＤモジュールのような空間フィルタモジュールに取り付けられた場合もあり得る。

ある実施形態では、光源（１１）が全く用いられておらず、自己放出マイクロＯＬＥＤディスプレイの様な画像源の本質部分の場合いもあり得る。

ある実施形態では、ＰＧＵ（１０６）が、スキャニングレーザピコプロジェクタとして実現し、射出瞳の最初のコピーが、ピコプロジェクタのスキャニングミラーに一致する場合もあり得る。

図１０では、空間フィルタ（１５１）及び射出瞳平面（１７）の間の結像が、１つの結像レンズ（２２）で実現している。他の実施形態では、結像レンズ（２２）が、反射、屈折、マルチパート、従来式、回自由形状部材を含み、何れかは、軸から外れ及び／または折り畳みが導入されるものに置き換えられる。使用者に視認される仮想画像は、中間結像平面（３２）上の実際の画像として最初に形成される。この実際の画像は、結像レンズ（２２）で最終仮想画像に描かれる。中間結像平面（３２）の位置は、使用者から仮想画像平面（２０４）の距離によることに注意すべきである。３Ｄ仮想コンテンツの場合、各々の仮想画像平面（２０４）の中間結像平面（３２）が連続体を形成する。

図１１を参照すると、ＰＧＵ（１０６）は、実施形態ではスキャニングミラーまたはステアリングミラーとして示される光学ステアリング手段に照明を提供する。使用者の目が図２１－Ａ、２１－Ｂ，２１－Ｃに示すような異なる位置に動くとき、頭部追跡カメラ（２３）が、使用者の瞳孔（２１ｂ）の新たな位置を検出し、それに応じて、ステアリングミラー（２３）が位置２３－Ａ、２３－Ｂ及び２３－Ｃに反射する。

図１２ａを参照すると、ステアリングミラー（２３）が、背後の仮想空間を回転軸の回りに効果的に回転させる。ステアリングミラー（２３）の回転は、仮想物体の回転も生じさせる。正しい斜視画像は、使用者の左及び右目（２１、左）、（２１、右）の位置によって表現される必要がある。特別なケースでは、ステアリングミラー（２３）は、物体平面と共役となり、仮想画像（１０５）上に位置する仮想物体は、ステアリングミラー（２３）の回転に関わらず、静止した状態を保つ。ステアリングミラー（２３）は、結像レンズ（２３）及び射出瞳（１７）の間の位置に配置される。このような場合、ミラーの有効開口サイズは大きくなるが、必要となる傾斜角度は小さくなる。結像レンズ（２２）は小さくなる。射出瞳のステアリングは、スキャニングミラーを介して実現できる。スキャニングミラーは、ＨＵＤシステムの様々な位置に配置できる。

図１２ａにおいて、スキャニングミラーが、結像レンズ（２２）及び射出平面（１７）の間の平面に配置される。そのような場合、要求されるミラーの有効開口サイズは大きくなるが、異なる射出瞳（１６）の位置に対応して要求される傾斜角度は小さくなる。

図１２ａの構成では、結像レンズの要求される開口サイズが、同じ視野において、図１２ｃに比べて小さいことに注意を払うべきである。これにより、結像レンズにより生じる公差における更なる優位さを提供し、光学系全体をより小型に維持することもできるであろう。

スキャニングミラーは、背後に位置する仮想空間を軸回りに効率的に回転させることに注意すべきである。一般的に、もし、画像源のコンテンツがアップデートされない場合、スキャニングミラーは仮想物体の回転も生じさせる。よって、一般的に、画像源のコンテンツは、射出瞳（１６）の位置に応じて示される正しい斜視像に基づいて、それぞれ新たなスキャン位置を計算する必要がある。

回転ミラーが（図１２ｃのような）物体平面と共役である特定の場合には、物体平面に位置する仮想物体は、スキャニングミラーの動きに関係なく静止している。

図１２ｂにおいて、空間フィルタ（１５１）平面は、光源（１１）及び射出瞳（１６）と光学的共役である。図１２ｂに示す距離であって、結像レンズ（２２）が有効な焦点距離ｆを有する場合、本実施形態では、下記の関係を満足する。

図１２ｃにおいて、ステアリングミラー（２３）が、空間フィルタ（１５１）及び結像レンズ（２２）の間に平面に配置されている。そのような場合、要求されるミラーの開口のサイズは小さくなるが、異なる射出瞳（１６）の位置に対応して要求される傾斜角度は大きくなる。同じ視野において、図１２ａの結像レンズの要求される有効開口サイズが、図１２ｃに比べて小さいことに注意すべきである。これより、小さな有効開口により、結像レンズにより生じる収差を減少させて、ＨＵＤ（１０）光学系の全体的な容積を減少させることができる。

図１３ａを参照すると、１つのアイライトモジュール（１２）を他のアイライトモジュール（１２）に対して動かすことにより、頭部の傾きを補償することができる。図１３ｂには、２つの折り畳みミラーを用いて、射出瞳（１６）を１つの目に体して垂直方向に動かすことが示されており、ミラーの１つが図示されたように動く。折り畳みミラーの垂直方向上側の動きにより、結果として、対応する射出瞳（１６）の垂直方向下側の動きとなる。ある実施形態では、ＰＧＵ（１０６）自体が、上／下方向及び左／右方向に動いて、射出瞳（１６）の横方向の位置を変更できる。他の実施形態では、ＰＧＵ（１０６）の後に配置された部材が、図５（ａ）に図示するように、ＰＧＵ（１０６）を効率的に動かすように作動する。

図１４ａでは、大きなアイボックスが常に存在する従来のＨＵＤシステムのインライン相当製品が示されている。視野は、仮想画像平面（２０４）のサイズによって定められ、ＨＵＤ（１０）サイズは、視野及び射出瞳（１６）サイズにともに増加する。図１４ｂでは、小さなアイボックスが一時に存在し、使用者の目（２１）に沿って方向操作（ステアリング）されるＨＵＤシステムに基づく瞳孔追跡装置及びステアリングミラーのインライン相当製品が示されている。仮想物体ポイントから小さなアイボックスへ供給される光線のコーンの減少により、ＨＵＤの全体サイズ及び容積は、従来の追跡しない大きなアイボックス設計に比べて、著しく小さくなる。図１４ｃでは、ステアリングミラー（２３）により射出瞳平面（１７）上で方向操作（ステアリング）される射出瞳（１６）を示す。仮想画像は、ステアリングミラー（２３）の回転により、仮想画像が回転する。仮想物体を静止させておくため、ＰＧＵ（１０６）のコンテンツは、適切な並進移動及び回転を伴ってアップデートされる必要がある。

図１５を参照すると、ＨＵＤ（１０）システムは、ドライバの高さに関わらず、常時見下し角度ＬＤＡ（２１０）（垂直ＦＯＶの中心線として規定されるＬＤＡ）を提供する。ゼロＬＤＡは、使用者の凝視の中心線が水平と一直線になるケースとなる。標準的なフロントガラス（１０１ａ）では、一般的に、フロントガラス（１０１）の下で並進移動するＨＵＤ（１０）モジュールを要し、垂直ＦＯＶがＬＤＡ（２１０）の回りに集まる。このように、ＨＵＤ（１０）の垂直方向の並進移動により、射出瞳平面（１７）が、軸方向において、フロントガラス（１０１）へ近づく及び離れるように動く。他の実施形態では、結像レンズまたはレンズシステムは、射出瞳（１６）の軸方向の位置を調整するため、調整可能な焦点距離を有する。

図１６を参照すると、その他の実施形態において、ＨＵＤ（１０）の並進移動を伴わない固定ＬＤＡ（２１）は、中心位置の回りを回転するだけであり、ＨＵＤ（１０）の出側開口に配置されたステアリングミラーも伴わない。ホログラフィック光学部材（ＨＯＥ）（２０６）は、レーザ干渉分光法及び３波長ホログラフィにより記録可能であり、透明基板上に配置され、そしてフロントガラス（１０１）の内側に配置される。ＨＯＥ（２０６）は、基本的に、ＨＵＤ（１０）開口の中心から出た光線を無限大に反射する放射面ミラーとして働く。同様な態様で、ＨＵＤ（１０）を、ハンドルの背後、車両の天井のそば、バックミラー位置の軸から外れた位置、またはドライバの背後に配置することができ、ＨＯＥ（２０６）は、異なるＲＧＢ波長光源で最適な追加傾斜項目及びフロントガラスの傾斜角度を用いて、ＬＤＡを調整できる。

図１７では、ＰＧＵ（１０６）で生成された光がビーム折り畳みミラー（２１１）で３回方向が変えられ、ビームスプリッタ（３３）、好ましくは偏光ビームスプリッタにより、自由ミラーの形で、結像レンズ（２２）へ向けて反射され、そして、再びビームスプリッタ（３３）に向けられて、ステアリングミラーの形の光学ステアリング装置（１８）に到達する、ＨＵＤ（１０）の小型番が実現している。フロントガラス（１０１）の地面に対する角度を調整することにより、及びＨＵＤの内側またはフロントガラス表面に偏光回転フィルムを追加することにより、ｓ極及びｐ極のフロントガラスの反射率を制御できる。偏光サングラスをつけた使用者がＨＵＤディスプレイを見ることでも実現できる。

図１８では、（均一な厚み及び平行な表面を有する）標準的なフロントガラスが用いられ、大きな追跡しない射出瞳が形成されるとき、ディスプレイは、一般的に仮想コンテンツのゴースト画像（２０８）コピーを生成する（上左側の図）。解決策の１つは、無限遠に仮想ディスプレイを配置することにより、ゴースト画像（２０８）及び実際の画像（１０５）を互いに融合して、ゴースト問題をなくすことである（左下の図）。しかしこの解決策では、”画像源（ＬＣＤ）”及び結像レンズの間で大きな分離を要し、よって、ＨＵＤの容量が大きくなる。その他の解決策は、ウエッジフロントガラスを用いることであり、ゴースト画像（２０８）及び実際の画像を、ウエッジ角度による無限遠より近い仮想画像距離で、ゴースト画像２０８及び実際の画像を互いに融合させる。しかし、ゴースト問題を、単一の仮想画像距離のみで解決することができる。頭部の容量（２１２）内においてドライバの高さが変わるとき、ウエッジフロントガラス（１０１ｂ）の解決方法は良く機能せず、光路及びフロントガラス（１０１）の曲率の変化によって、ゴースト画像問題が継続する。本発明では、目追跡小型射出瞳ＨＵＤ、実及びゴースト射出瞳（２０５）は、空間的に互いに分離されている（右下図）。結果として、全ての可能な仮想画像距離において、ゴースト問題を同時に解決することができ、小型な追跡する射出瞳ＨＵＤ解決策によって得られる有効点がある。

図１９ａでは、仮想画像（１０５）及びゴースト画像（２０８）の間の角度分離における変化が、仮想画像平面（２０４）距離または（ジオプトリにおける）仮想画像（１０５）距離の関数として示される。仮想画像（１０５）距離が、無限遠にセットされた場合、ゴースト画像は、標準的なフロントガラス（１０１ａ）で問題にならない。角度分離が人の目の解像度（１ａｒｃｍｉｎ）を越えたとき、ゴースト画像が問題となる。この場合は、仮想画像（１０５）が１２メートル未満の場合である。ある一定のウエッジ角度を有するウエッジフロントガラス（１０１ｂ）が、特定の仮想画像（１０５）距離でのみ、ゴースト画像（２０８）を消すことができる。７．５及び２．５メートルに最適化されたウエッジ角度を有する２つの異なるウエッジフロントガラス（１０１ｂ）が、グラフに示されている。この場合、フロントガラス１０１）が平坦で、地面または水平に対して３５度の角度を有するとき有効である。このシミュレーションでは、フロントガラスの屈折率が１．５で、フロントガラスの厚みが中心において５ｍｍで、フロントガラス及びドライバの距離が１メートルであると仮定している。

図１９ｂは、仮想画像（１０５）及びゴースト画像（２０８）の間の角度分離における変化が、ウエッジ角度の関数として示されている。仮想画像距離を５０ｍ以上にセットしたとき、ウエッジ角度は、ゴーストを避けるため０度となるべきである。最適なウエッジ角度は、グラフに示すように、異なる仮想画像（１０５）距離に対して異なる。仮想画像距離が減少するにつれて、最適なウエッジ角度は増加し、全ての仮想画像距離に対して正の値となる。この場合、フロントガラス（１０１）が平坦で、地面または水平に対して３５度の角度を有するとき有効である。このシミュレーションでは、フロントガラスの屈折率が１．５で、フロントガラスの厚みが中心において５ｍｍである。フロントガラス及びドライバの距離が１メートルであると仮定している。フロントガラスの外面に対応する正のウエッジ角度は、地面に対してより傾斜した角度となる。

図１９ｃでは、アイボックス（射出瞳（１６））の中心及びゴースト射出瞳（２０５）またはゴーストアイボックスの間の距離における変化を、ウエッジ角度の関数として示している。（破線で示す）３ｍｍ未満のゴーストアイボックスの分離は、アイボックスとゴーストアイボックスが重なる結果を示す。それでも、分離は、ウエッジ角度の全ての正の値で３ｍｍより高くなっている。フロントガラスが平坦で地面に対して３５度の角度を有するとき、これが有効となる。フロントガラスの屈折率が１．５であり、中心で５ｍｍの厚みを有する。フロントガラス及びドライバの距離が１メートルであると仮定している。フロントガラスの外面に対応する正のウエッジ角度は、地面に対してより傾斜した角度となる。射出瞳（１６）サイズまたはアイボックスサイズは、３ｍｍと仮定される。

図２０では、ＨＵＤ（１０）に表示される典型的なダッシュボード画像を示す。ダッシュボードデータの一部は、スピードメータ、エンジンＲＰＭ、温度、時間表示及びロゴを含む。

図２１では、ミラーの後ろ側に取り付けられた２つの電磁作動モータを用いた２軸に回転可能なステアリングミラー（２３）構造が示される。構成は、ステアリングミラー（２３）構造のイナーシャが最小になるように設計されている。その他の実施形態では、２ジンバル構造を用いる。作動モータコントローラは、振動防止機能を備えるべきである。ステアリングミラーに取り付けられたミラーは、平坦なステアリングミラー（２３ａ）または湾曲したステアリングミラー（２３ｂ）であることができ、光学パワーを有する、またはビームスプリッタのような準透光性光学部材を有する。光学ステアリング装置（１８）は、ステアリングミラー（２３）、これを動かすアクチュエータ、及びこれを制御するドライバを備える。

図２２を参照すると、フォビーティッドディスプレイ（３１）は、小さなＦＯＶを有する中央ディスプレイ（３０）及び大きなＦＯＶを有する周辺ディスプレイ（２９）を組み合わる。周辺ディスプレイ（２９）を、フロントガラス（１０１）に取り付けられた透明なホログラフィックスクリーンを示すプロジェクタを用いて形成することができる。周辺ディスプレイ（２９）は、フロントガラス（１０１）上に現れるので、周辺ディスプレイ（２９）コンテンツのシャープな画像を見るため、使用者の目（２１）はフロントガラスに焦点を合わせる必要がある。使用者の目が、中央ディスプレイ（３０）（ホログラフィックプロジェクションモジュール、ＬＣｏＳ、ＤＭＤまたはスキャニングレーザプロジェクタ）により提供される仮想画像（１０５）に焦点を合わせるとき、周辺ディスプレイ（２９）画像は、図示されたようにぼやけて見える。

本発明の１つの実施形態では、前記ステアリングミラー（２３）が、結像レンズ（２２）及びフロントガラス（１０１）の間に配置されるので、ステアリングミラー（２３）の有効開口を、結像レンズの有効開口より小さくすることができる。

本発明の１つの実施形態では、空間光モジュレータの画像が、フロントガラス（１０１）に向かって、射出瞳平面（１７）から２５ｃｍ及び１００ｃｍの間の距離だけ離れた位置に現れる。

本発明の１つの実施形態では、空間光モジュレータの画像が、フロントガラス（１０１）に向かって、射出瞳平面（１７）から１００ｃｍ及び５００ｃｍの間の距離だけ離れた位置に現れる。

本発明の１つの実施形態では、空間光モジュレータの画像が、フロントガラス（１０１）から離れた、射出瞳（１７）の後ろに現れる。

本発明の１つの実施形態では、前記空間光モジュレータが位相限定装置である。

本発明の１つの実施形態では、前記空間光モジュレータが、光学的に組み合わされた空間光モジュールのタイルドアレイである。

本発明の１つの実施形態では、空間光モジュレータが、位相、強度または光源（１１）から入射光の組み合わせを、空間的に変調する。

本発明の１つの実施形態では、前記空間光モジュレータが、更に少なくとも２つのセクションコンテイニングカラーフィルタを備える。

本発明の１つの実施形態では、前記光源（１１）が、ＬＥＤ、超発光ＬＥＤ、レーザダイオード、光学ファイバに接続されたレーザ光源である。

本発明の１つの実施形態では、前記光源（１１）が、軸を外れた照明またはウエーブガイドプレートを用いた空間光モジュレータに入射する。

本発明の１つの実施態様では、少なくとも１つの画像生成ユニット（１０６）を備えたヘッドアップディスプレイ装置（１０）が示され、少なくとも１つの画像生成ユニット（１０６）の各々が、視覚的な情報を運び、仮想画像を形成するように構成される。

本発明のその他の実施態様では、少なくとも１つの画像生成ユニット（１０６）の各々が、ヘッドアップディスプレイユニットのコンテンツを見るための射出瞳平面（１７）上に射出瞳を形成するように構成される。

本発明の更なる実施態様では、ヘッドアップディスプレイ（１０）が、少なくとも１つの画像生成ユニット（１０６）、及び射出瞳平面（１７）の間に配置された光学ステアリング装置（１８）を備え、少なくとも１つの画像生成ユニット（１０６）で形成された射出瞳（１６）が、頭部容積（２１２）の領域内に延長瞳孔領域上の射出瞳平面（１７）を横切るように方向操作可能であり、これにより、光効率が高く、より小さな容積のヘッドアップディスプレイ装置（１０）が得られる。

本発明の更なる実施態様では、前記射出瞳（１６）が、光学ステアリング装置（１８）を用いて、動的に方向が操作され、使用者の瞳孔（２１ｂ）の位置に合わされる。

本発明の更なる実施態様では、少なくとも１つの画像生成装置（１０６）が中間射出瞳平面（２４）を形成するように構成される。

本発明の更なる実施態様では、中間画像平面（３２）が、仮想画像の（１０５）の光学的共役位置に形成される。

本発明の更なる実施態様では、少なくとも１つの画像生成ユニット（１０６）の各々からの視覚的情報が、使用者の瞳孔（２１ｂ）の位置に応じてアップデートされる。

本発明の更なる実施態様では、ヘッドアップディスプレイ装置（１０）が、画像をフロントガラスまたは光学的コンバイナを通して見る拡張現実ヘッドアップディスプレイである。

本発明の更なる実施態様では、射出瞳（１６）が、１つまたは両方の軸に沿って、１５ｍｍ未満に拡がるような寸法を有する。

本発明の更なる実施態様では、２つの個別の画像生成ユニット（１０６）が、視覚的情報を運ぶ２つの光ビームを生成し、各々の視覚的情報について、２つの識別された射出瞳（１６）を形成するように構成される。

本発明の更なる実施態様では、１つの画生成ユニット（１０６）が、視覚的情報を運ぶ光ビームを生成し、１つの仮想画像に対して１つまたは２つの使用者の目（２１）をカバーする１つの射出瞳（１６）を形成するように構成される。

本発明の更なる実施態様では、１つの画像生成ユニット（１０６）が、１つの中間画像平面（３２）へ視覚的情報を運ぶ光ビームを生成し、２つの中間射出瞳（２４）を形成するように構成される。

本発明の更なる実施態様では、中間画像平面（３２）が、光学デフューザまたは開口数（ＮＡ）エクスパンダに拘束されないように形成される。

本発明の更なる実施態様では、前記射出瞳（１６）の短いエッジが１ｃｍより小さく、射出瞳（１６）及びゴースト射出瞳（２０５）が実質的に重ならない。

本発明の更なる実施態様では、前記射出瞳（１６）の短いエッジが３ｍｍより小さく、射出瞳（１６）及びゴースト射出瞳（２０５）が実質的に重ならない。

本発明の更なる実施態様では、装置が、使用者に向いた頭部追跡カメラ（１０２）を備え、使用者の瞳孔（２１ｂ）位置が検出される。

本発明の更なる実施態様では、頭部追跡カメラ（１０２）及び前記光学ステアリング装置（１８）が同調して稼働する。

本発明の更なる実施態様では、画像生成ユニット（１０６）が、中間画像平面を形成する、プロジェクタ、スキャニングレーザ、マイクロディスプレイ、ＬＣＯＳ、ＤＬＰ、ＯＬＥＤまたはホログラフィックプロジェクタを備える。

本発明の更なる実施態様では、画像生成ユニット（１０６）が中間射出瞳平面（２４）を形成し、射出瞳（１６）のサイズを制御するため、空間フィルタ（１５１）が用いられる。

本発明の更なる実施態様では、前記光学ステアリング装置が、回転可能なステアリングミラー（２３）を備える。

本発明の更なる実施態様では、前記光学ステアリング装置（１８）が、電磁作動モータ、ジンバルモータ、ステップモータまたは３軸アクチュエータも形の作動手段を備える。

本発明の更なる実施態様では、前記ヘッドアップディスプレイ装置（１０）が、左及び右アイボックスで共通のアクチュエータを有する２つの画像生成ユニット（１０６）を備える。

本発明の更なる実施態様では、前記射出瞳（１６）が、中間射出瞳平面（２４）を射出瞳（１６）に形成する結像レンズ（２２）を用いて形成される。

本発明の更なる実施態様では、前記結像レンズが、反射レンズ、回折レンズ、屈折レンズ、自由形状光学要素、ホログラフィック光学要素またはそれらの組み合わせを備える光学パワーを有する少なくとも１つの表面を備える。

本発明の更なる実施態様では、前記画像生成ユニット（１０６）自体が垂直方向に動いて、射出瞳（１６）の横方向の位置を変更する。

本発明の更なる実施態様では、前記画像生成ユニット（１０６）が自体水平方向に動いて、射出瞳（１６）の横方向の位置を変更する。

本発明の更なる実施態様では、前記画像生成ユニット（１０６）自体が、射出瞳（１６）の３軸上に動くことができる。

本発明の更なる実施態様では、前記ヘッドアップディスプレイ（１０）が、収差及び歪み修正アルゴリズムを実施するように構成される。

本発明の更なる実施態様では、前記ステアリングミラー（２３）が、射出瞳平面（１７）を横切って、左目射出瞳（１６）及び右目射出瞳（１６）の両方のステアリングを一緒に行う。

本発明の更なる実施態様では、使用者の２つの目にアラインされた２つの射出瞳（１６）の各々により提供される視野が、結像レンズ（２２）、ステアリングミラー（２３）または仮想ステアリングミラー（２１３）位置における全双眼オーバーラップを提供する。

本発明の更なる実施態様では、前記フロントガラスが、表示のためホログラフィック光学要素で覆われている。

本発明の更なる実施態様では、ドライバの高さに関わらず、ヘッドアップディスプレイ装置（１０）システムは、一定の見下げる角度（２１０）を有する。

本発明の更なる実施態様では、前記ステアリングミラー（２３）が、光モジュール（１２）及び結像レンズ（２２）の間に配置される。

本発明の更なる実施態様では、前記射出瞳平面（１７）が、ＨＵＤ（１０）全体の動きによって、頭部の容積（２１２）の範囲内で動く。

本発明の更なる実施態様では、前記ヘッドアップディスプレイ（１０）が、使用者の頭部及び使用者の目（２１）の瞳孔の中心位置の移動を追跡するように構成された頭部追跡システムと、前記光学ステアリング装置（１８）の制御を達成するプロセス手段とを備える。

本発明の更なる実施態様では、前記フロントガラス（１０１）が、偏光サングラスでＨＵＤディスプレイを見るように適応された偏光フィルムを備える。

本発明の更なる実施態様では、光モジュール（１２）のポイント光源が、使用者の顔に追跡スポットを形成し、追跡スポットの座標が頭部追跡システムで検出される。

本発明の更なる実施態様では、画像生成ユニット（１０６）が、スキャニングレーザピコプロジェクタで実現される。

本発明の更なる実施態様では、検出された使用者の目（２１）の瞳孔位置により、プロセス手段（２０）が、１つの光源（１１）が一時に選択的に稼働するように構成された光源（１１）のアレイに信号を供給する。

本発明の更なる実施態様では、開口窓が頭部追跡システムからの入力を用いて選択される２値液晶シャッタを備える。

本発明の更なる実施態様では、前記空間フィルタ（１５１）が、使用者の目（２１）及び空間光モジュレータ（１３）の間に形成された中間画像平面（３２）上に配置される。

本発明の１つの実施態様では、ヘッドアップディスプレイ装置（１０）が、車両に埋め込まれるように製造される。

本発明の１つの実施態様では、収差補償が、ウエッジフロントガラス（１０１ｂ）形状を含む、フロントガラスの構造形状に関連する収差を含む。

本発明の更なる実施態様では、使用者の頭部の傾きが、対応する射出瞳（１６）の位置を変更するため、少なくとも１つの光モジュール（１２）を垂直方向に機械的に動かすことにより補償される。

本発明の更なる実施態様では、使用者の頭部の傾きが、他のアイライトモジュール（１２）に対して１つのアイライトモジュール（１２）を動かすことにより補償される。

本発明の更なる実施態様では、前記光モジュール（１２）が、以下の部材の各々うちの少なくとも１つを備える：空間光モジュレータ（１３）、光源（１１）、照明レンズ（１１１）及び少なくとも１つの折り畳みミラー（２１１）。

本発明の更なる実施態様では、前記画像生成ユニット（１０６）がホログラフィックプロジェクタを備え、空間光モジュレータ（１３）が平行にされた光ビーム路上に配置される。

本発明の更なる実施態様では、前記画像生成ユニット（１０６）が、中間射出瞳平面（２４）上に配置された空間フィルタ（１５１）を備え、これにより望まない光ビーム（１４ｂ）が削除される。

本発明の更なる実施態様では、前記画像生成ユニット（１０６）が、透光性ＬＣＤパネル及び少なくとも２つの背面照明光源を備える。

１０ ヘッドアップディスプレイ装置
１０１ フロントガラス
１０１ａ 標準フロントガラス
１０１ｂ ウエッジフロントガラス
１０２ 頭部追跡カメラ
１０３ 車両コンピュータ
１０４ 頭部追跡コントロール
１０５ 仮想画像
１０６ 画像生成ユニット（ＰＧＵ）
１１ 光源
１１１ 照明レンズ
１２ 光モジュール
１３ 空間光モジュレータ（ＳＬＭ）
１４ 所望の変調された光ビーム
１４ｂ 望まない光ビーム
１５１ 空間フィルタ
１６ 射出瞳
１６ａ 左目の射出瞳
１６ｂ 右目の射出瞳
１７ 射出瞳平面
１８ 光学ステアリング装置
２０ 処理手段
２１ 使用者の目
２１ｂ 使用者の瞳孔
２２ 結像レンズ
２３ ステアリングミラー
２３ａ 平坦なステアリングミラー
２３ｂ 湾曲したステアリングミラー
２４ 中間射出瞳平面
２７ 追跡スポット
２９ 周辺ディスプレイ
３０ 中央ディスプレイ
３１ 窩ディスプレイ
３２ 中間結像平面
３３ ビームスプリッタ
２０１ 小さなＩＰＤ、頭が傾かない
２０２ 大きなＩＰＤ、頭が傾かない
２０３ 小さなＩＰＤ、頭が傾く
２０４ 仮想結像平面
２０５ ゴースト射出瞳
２０６ ホログラフィック光学要素（ＨＯＥ）
２０７ ＨＵＤ開口
２０８ ゴースト画像
２０９ 動作自由度
２１０ 見下げる角度
２１１ 折り曲げミラー
２１２ 頭部容積
２１３ 仮想ステアリングミラー位置

Claims (46)

1. 少なくとも１つの画像生成ユニット（１０６）を備え、少なくとも１つの画像生成ユニット（１０６）の各々が視覚的情報を運ぶ光ビームを生成して仮想画像を形成するヘッドアップディスプレイ（１０）であって、
   少なくとも１つの画像生成ユニット（１０６）の各々が、ヘッドアップディスプレイコンテンツを見るため、射出瞳平面（１７）上の射出瞳（１６）を形成するように構成され、
   ヘッドアップディスプレイ（１０９が、少なくとも１つの画像生成ユニット（１０６）及び射出瞳平面（１７）の間に配置された光学ステアリング装置（１８）を更に備え、少なくとも１つの画像生成ユニット（１０６）により形成された射出瞳（１６）が頭部容積（２１２）の延長された瞳孔領域の射出瞳平面（１７）を横切る方向操作可能であり、これにより、光効率が高く小さな容量のヘッドアップディスプレイ（１０）を得ることができ、
   初出瞳（１６）が使用者の瞳孔（２１ｂ）の位置に合った光学ステアリング装置（１８）を用いて動的に方向操作され、
   少なくとも１つの画像生成ユニット（１０６）の各々が、中間射出瞳平面（２４）を形成するように構成され、
   中間画像平面（３２）が仮想画像（１０５）と共役な位置に形成され、
   少なくとも１つの画像生成ユニット（１０６）の各々からの視覚的情報が、使用者の瞳孔（２１ｂ）の位置に応じてアップデートされることを特徴とするヘッドアップディスプレイ（１０）。
2. ヘッドアップディスプレイ（１０）が、
   本発明の更なる実施態様では、ヘッドアップディスプレイ装置（１０）が、画像をフロントガラスまたは光学的コンバイナを通して見る拡張現実ヘッドアップディスプレイであることを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ（１０）。
3. 射出瞳（１６）が、１つまたは両方の軸に沿って１５ｍｍ未満拡がるような寸法を有することを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ（１０）。
4. ２つの個別の画像生成ユニット（１０６）が、視覚的情報を運ぶ２つの光ビームを生成し、各々の視覚的画像について、２つの識別された射出瞳（１６）を形成するように構成されることを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ（１０）。
5. １つの画像生成ユニット（１０６）が、視覚的情報を運ぶ光ビームを生成し、１つの仮想画像に対して１つまたは２つの使用者の目（２１）をカバーする１つの射出瞳（１６）を形成するように構成されることを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ（１０）。
6. １つの画像生成ユニット（１０６）が、１つの中間画像平面（３２）へ視覚的情報を運ぶ光ビームを生成し、２つの中間射出瞳（２４）を形成するように構成されることを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ（１０）。
7. 中間画像平面（３２）が、光学デフューザまたは開口数（ＮＡ）エクスパンダに拘束されないように形成されることを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ（１０）。
8. 射出瞳（１６）の短いエッジが１ｃｍより小さく、射出瞳（１６）及びゴースト射出瞳（２０５）が実質的に重ならないことを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ（１０）。
9. 前記射出瞳（１６）の短いエッジが３ｍｍより小さく、射出瞳（１６）及びゴースト射出瞳（２０５）が実質的に重ならないことを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ（１０）。
10. 本発明の更なる実施態様では、前記射出瞳（１６）の短いエッジが３ｍｍより小さく、射出瞳（１６）及びゴースト射出瞳（２０５）が実質的に重ならないことを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ（１０）。
11. 使用者に向いた頭部追跡カメラ（１０２）を備え、使用者の瞳孔（２１ｂ）位置が検出されることを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ（１０）。
12. 頭部追跡カメラ（１０２）及び光学ステアリング装置（１８）が同調して稼働することを特徴とする請求項１または１１に記載のヘッドアップディスプレイ（１０）。
13. 画像生成ユニット（１０６）が、中間画像平面を形成する、プロジェクタ、スキャニングレーザ、マイクロディスプレイ、ＬＣＯＳ、ＤＬＰ、ＯＬＥＤまたはホログラフィックプロジェクタを備えることを特徴とする請求項１から１２の何れか１項に記載のヘッドアップディスプレイ（１０）。
14. 画像生成ユニット（１０６）が中間射出瞳平面（２４）を形成し、射出瞳（１６）のサイズを制御するため、空間フィルタ（１５１）が用いられることを特徴とする請求項１から１３の何れか１項に記載のヘッドアップディスプレイ（１０）。
15. 光学ステアリング装置が、回転可能なステアリングミラー（２３）を備えることを特徴とする請求項１または１２に記載のヘッドアップディスプレイ（１０）。
16. 光学ステアリング装置（１８）が、電磁作動モータ、ジンバルモータ、ステップモータまたは３軸アクチュエータも形の作動手段を備えることを特徴とする請求項１または１５に記載のヘッドアップディスプレイ（１０）。
17. 左及び右アイボックスで共通のアクチュエータを有する２つの画像生成ユニット（１０６）を備えることを特徴とする請求項１または４に記載のヘッドアップディスプレイ（１０）。
18. 射出瞳（１６）が、中間射出瞳平面（２４）を射出瞳（１６）に形成する結像レンズ（２２）を用いて形成されることを特徴とする請求項１または１４に記載のヘッドアップディスプレイ（１０）。
19. 結像レンズが、反射レンズ、回折レンズ、屈折レンズ、自由形状光学要素、ホログラフィック光学要素またはそれらの組み合わせを備える光学パワーを有する少なくとも１つの表面を備えることを特徴とする請求項１８に記載のヘッドアップディスプレイ（１０）。
20. 画像生成ユニット（１０６）自体が垂直方向に動いて、射出瞳（１６）の横方向の位置を変更することを特徴とする請求項１から１９の何れか１項に記載のヘッドアップディスプレイ（１０）。
21. 画像生成ユニット（１０６）が自体水平方向に動いて、射出瞳（１６）の横方向の位置を変更することを特徴とする請求項１から１９の何れか１項に記載のヘッドアップディスプレイ（１０）。
22. 画像生成ユニット（１０６）自体が、射出瞳（１６）の３軸上に動くことができることを特徴とする請求項１から１９の何れか１項に記載のヘッドアップディスプレイ（１０）。
23. 収差及び歪み修正アルゴリズムを実施するように構成されることを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ（１０）。
24. ステアリングミラー（２３）が、射出瞳平面（１７）を横切って、左目射出瞳（１６）及び右目射出瞳（１６）の両方のステアリングを一緒に行うことを特徴とする請求項１または５に記載のヘッドアップディスプレイ（１０）。
25. 使用者の２つの目にアラインされた２つの射出瞳（１６）の各々により提供される視野が、結像レンズ（２２）、ステアリングミラー（２３）または仮想ステアリングミラー（２１３）位置における全双眼オーバーラップを提供することを特徴とする請求項１または４に記載のヘッドアップディスプレイ（１０）。
26. フロントガラスが、表示のためホログラフィック光学要素で覆われていることを特徴とする請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ（１０）。
27. ドライバの高さに関わらず、ヘッドアップディスプレイ装置（１０）システムは、一定の見下げる角度（２１０）を有することを特徴とする請求項１から２６の何れか１項に記載のヘッドアップディスプレイ（１０）。
28. ステアリングミラー（２３）が、光モジュール（１２）及び結像レンズ（２２）の間に配置されることを特徴とする請求項１５または１８に記載のヘッドアップディスプレイ（１０）。
29. 射出瞳平面（１７）が、ＨＵＤ（１０）全体の動きによって、頭部の容積（２１２）の範囲内で動くことを特徴とする請求項１から２７の何れか１項に記載のヘッドアップディスプレイ（１０）。
30. 見下げる角度（２１０）の変動が、ヘッドアップディスプレイ（１）全体を動かすことにより抑制されることを特徴とする請求項２７に記載のヘッドアップディスプレイ（１０）。
31. 使用者の頭部及び使用者の目（２１）の瞳孔の中心位置の移動を追跡するように構成された頭部追跡システムと、光学ステアリング装置（１８）の制御を達成するプロセス手段とを備えることを特徴とする請求項１から２９の何れか１項に記載のヘッドアップディスプレイ（１０）。
32. フロントガラス（１０１）が、偏光サングラスでＨＵＤディスプレイを見るように適応された偏光フィルムを備えることを特徴とする請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ（１０）。
33. 光モジュール（１２）のポイント光源が使用者の顔に追跡スポットを形成し、追跡スポットの座標が頭部追跡システムで検出されることを特徴とする請求項１から３２の何れか１項に記載のヘッドアップディスプレイ（１０）。
34. 画像生成ユニット（１０６）が、スキャニングレーザピコプロジェクタで実現されることを特徴とする請求項１から３３の何れか１項に記載のヘッドアップディスプレイ（１０）。
35. 検出された使用者の目（２１）の瞳孔位置により、プロセス手段（２０）が、１つの光源（１１）は一時に選択的に稼働するように構成された光源（１１）のアレイに信号を供給することを特徴とする請求項１から３４の何れか１項に記載のヘッドアップディスプレイ（１０）。
36. ２値液晶シャッタが、頭部追跡システムからの入力を用いて開口窓が選択される中間射出瞳（２４）に配置されることを特徴とする請求項１から３５の何れか１項に記載のヘッドアップディスプレイ（１０）。
37. 空間フィルタ（１５１）が、使用者の目（２１）及び空間光モジュレータ（１３）の間に形成された中間画像平面（３２）上に配置される前記空間フィルタ（１５１）が、使用者の目（２１）及び空間光モジュレータ（１３）の間に形成された中間画像平面（３２）上に配置される。頭部追跡システムからの入力を用いて選択されることを特徴とする請求項１４に記載のヘッドアップディスプレイ（１０）。
38. 車両に埋め込まれるように製造されることを特徴とする請求項１から３７の何れか１項に記載のヘッドアップディスプレイ（１０）。
39. 収差補償が、ウエッジフロントガラス（１０１ｂ）形状を含むフロントガラスの構造形状に関連する収差を含むことを特徴とする請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ（１０）。
40. 使用者の頭部の傾きが、対応する射出瞳（１６）の位置を変更するため、少なくとも１つの光モジュール（１２）を垂直方向に機械的に動かすことにより補償されることを特徴とする請求項１から３９の何れか１項に記載のヘッドアップディスプレイ（１０）。
41. 使用者の頭部の傾きが、他のアイライトモジュール（１２）に対して１つのアイライトモジュール（１２）を動かすことにより補償されることを特徴とする請求項１から４０の何れか１項に記載のヘッドアップディスプレイ（１０）。
42. 光モジュール（１２）が、空間光モジュレータ（１３）、光源（１１）、照明レンズ（１１１）及び少なくとも１つの折り畳みミラー（２１１）の少なくとも１つを備えることを特徴とする請求項１から４１の何れか１項に記載のヘッドアップディスプレイ（１０）。
43. 画像生成ユニット（１０６～が、画像源としてＤＭＤまたは及びＬＣＯＳを備えることを特徴とする請求項１から４２の何れか１項に記載のヘッドアップディスプレイ（１０）プロジェクタ
44. 画像生成ユニット（１０６）がホログラフィックプロジェクタを備え、空間光モジュレータ（１３）が平行にされた光ビーム路上に配置されることを特徴とする請求項１から４３の何れか１項に記載のヘッドアップディスプレイ（１０）
45. 画像生成ユニット（１０６）が、中間射出瞳平面（２４）上に配置された空間フィルタ（１５１）を備え、これにより望まない光ビーム（１４ｂ）が削除されることを特徴とする請求項１から４４の何れか１項に記載のヘッドアップディスプレイ（１０）。
46. 画像生成ユニット（１０６）が、透光性ＬＣＤパネル及び少なくとも２つの背面照明光源を備える。

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