JP7400605B2 - heads up display - Google Patents

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Description

本開示は、ヘッドアップディスプレイに関する。 The present disclosure relates to heads-up displays.

凹面鏡(拡大ミラー)を用いて表示像の拡大を図るヘッドアップディスプレイが知られている。 2. Description of the Related Art A head-up display that uses a concave mirror (magnifying mirror) to enlarge a displayed image is known.

特開2012-32721号公報JP2012-32721A

しかしながら、上記のような従来技術では、凹面鏡の大型化だけで表示像の拡大を図るものであるので、ヘッドアップディスプレイが大型化してしまうという課題がある。 However, in the conventional technology as described above, since the display image is enlarged only by increasing the size of the concave mirror, there is a problem that the head-up display becomes large.

そこで、本開示は、ヘッドアップディスプレイの大型化を抑制しつつ、表示像の拡大を図ることを目的とする。 Therefore, an object of the present disclosure is to suppress an increase in the size of a head-up display while enlarging a displayed image.

1つの側面では、移動体に搭載されるヘッドアップディスプレイであって、乗員の前方に位置する光透過部材に向けて第1画像に係る光と第2画像に係る光とを投射し、前記乗員に対応付けられる所定視点から視て、前記乗員の視野前方に、前記第1画像に係る光に基づく第1表示像と、前記第2画像に係る光に基づく第2表示像とを形成する画像光照射部と、前記光透過部材に設けられ、前記第1画像に係る光が入射するホログラムとを備え、前記画像光照射部は、レーザ光を出射する出射手段(10、51)と、直交する第1方向及び第2方向で規定される平面内で規則的に配列され、入射する前記レーザ光を拡散する複数の光学素子(41)と、一の前記光学素子のサイズよりも小さいスポット径で複数の前記光学素子のそれぞれに当たるように、前記平面を走査面として前記レーザ光を走査可能な走査手段(30、52)とを含み、前記出射手段は、前記第1画像に応じた第1レーザ光と、前記第2画像に応じた第2レーザ光とを出射し、前記走査手段は、前記第1レーザ光を前記一の前記光学素子の中心よりも上下方向又は左右方向側に所定量だけずれた位置に入射し、前記第2レーザ光を前記第1レーザ光の前記一の前記光学素子の前記中心を挟んで前記上下方向又は前記左右方向の逆側の位置に入射し、前記一の前記光学素子は、前記第1レーザ光と前記第2レーザ光とを前記上下方向又は前記左右方向にオフセットした前記光透過部材の領域に出射し、前記第1表示像は、前記所定視点から視て、前記第2表示像と前記上下方向又は前記左右方向に隣接した位置に形成される、ヘッドアップディスプレイが提供される。 One aspect of the present invention is a head-up display mounted on a moving object, which projects light related to a first image and light related to a second image toward a light-transmitting member located in front of an occupant, and An image that forms a first display image based on the light related to the first image and a second display image based on the light related to the second image in front of the visual field of the occupant when viewed from a predetermined viewpoint associated with the image. The image light irradiation unit includes a light irradiation unit and a hologram provided on the light transmission member and into which light related to the first image is incident, and the image light irradiation unit is orthogonal to an emission unit (10, 51) that emits a laser beam. a plurality of optical elements (41) that are regularly arranged within a plane defined by a first direction and a second direction and that diffuse the incident laser light; and a spot diameter smaller than the size of one of the optical elements. scanning means (30, 52) capable of scanning the laser beam using the plane as a scanning surface so as to hit each of the plurality of optical elements; The scanning means emits a laser beam and a second laser beam corresponding to the second image, and the scanning means moves the first laser beam a predetermined amount upwardly or downwardly or horizontally from the center of the one optical element. the second laser beam is incident on a position on the opposite side of the first laser beam in the vertical direction or the horizontal direction across the center of the one optical element; The optical element emits the first laser beam and the second laser beam to a region of the light transmitting member that is offset in the vertical direction or the horizontal direction, and the first display image is displayed from the predetermined viewpoint. A head-up display is provided, which is formed at a position adjacent to the second display image in the vertical direction or the horizontal direction .

本開示によれば、ヘッドアップディスプレイの大型化を抑制しつつ、表示像の拡大を図ることが可能となる。 According to the present disclosure, it is possible to expand the displayed image while suppressing the increase in size of the head-up display.

ヘッドアップディスプレイの車両搭載状態を車両側方視で概略的に示す図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing a state in which a head-up display is mounted on a vehicle, as viewed from the side of the vehicle. 一実施例(実施例1)によるヘッドアップディスプレイの構成を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a head-up display according to an example (Example 1). 画像光照射装置の構成を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of an image light irradiation device. スクリーンを形成するマイクロレンズの配列の一例を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of an arrangement of microlenses forming a screen. 一実施例による上側用走査パターン及び下側用走査パターンを示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing an upper scanning pattern and a lower scanning pattern according to an embodiment. 上側用走査パターン及び下側用走査パターンによって2種類の表示像が生成される原理の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of the principle by which two types of display images are generated by an upper scanning pattern and a lower scanning pattern. 比較例によるヘッドアップディスプレイの構成を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of a head-up display according to a comparative example. 他の一実施例(実施例2)によるヘッドアップディスプレイの構成を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of a head-up display according to another example (Example 2). 他の一実施例(実施例3)によるヘッドアップディスプレイの構成を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of a head-up display according to another example (Example 3). 他の一実施例(実施例4)によるヘッドアップディスプレイの構成を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of a head-up display according to another example (Example 4).

以下、添付図面を参照しながら実施例について詳細に説明する。なお、図4等では、見易さのために、複数存在する同一属性の部位や部分には、一部のみしか参照符号が付されていない場合がある。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Note that in FIG. 4 and the like, for ease of viewing, only some of the parts or portions having the same attribute may be labeled with reference numerals.

[ヘッドアップディスプレイの構成]
図1は、ヘッドアップディスプレイ1の車両(移動体の一例)への搭載状態を車両側方視で概略的に示す図である。図2は、一実施例(実施例1)によるヘッドアップディスプレイ1の構成を示す概略図である。図3は、画像光照射装置2の構成を示す概略図である。図4は、スクリーン40を形成するマイクロレンズ41の配列の一例を示す概略図である。図2には、ある一の視点(所定視点の一例)に係るアイボックス5に対応する位置の運転者(乗員の一例)の顔が模式的に示される。なお、アイボックス5は、表示像(虚像表示)VIを視認できる範囲を示し、視点が当該範囲内であれば表示像(虚像表示)VIを視認できる。また、図3において、点線の矢印R0からR4は、電気信号の流れを模式的に示す。
[Heads-up display configuration]
FIG. 1 is a diagram schematically showing a state in which a head-up display 1 is mounted on a vehicle (an example of a moving object) when viewed from the side of the vehicle. FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of a head-up display 1 according to an example (Example 1). FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the image light irradiation device 2. As shown in FIG. FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of the arrangement of microlenses 41 forming the screen 40. FIG. 2 schematically shows the face of a driver (an example of a passenger) at a position corresponding to the eye box 5 from a certain viewpoint (an example of a predetermined viewpoint). Note that the eyebox 5 indicates a range in which the display image (virtual image display) VI can be visually recognized, and if the viewpoint is within the range, the display image (virtual image display) VI can be visually recognized. Furthermore, in FIG. 3, dotted arrows R0 to R4 schematically indicate the flow of electrical signals.

ヘッドアップディスプレイ1では、図1に示すように、ウインドシールドWSに表示光が照射されると、車両VCを運転する運転者にとっては、ウインドシールドWSよりも前方に、当該照射によって得られた表示像(虚像表示)VIが見える。これにより、運転者は、前方風景と重畳させて表示像VIを視認できる。従って、運転者は、インストルメントパネル9内のメータを見る場合に比べて視線移動の少ない態様で車両情報等を把握でき、利便性及び安全性が向上する。 In the head-up display 1, as shown in FIG. 1, when the windshield WS is irradiated with display light, the driver driving the vehicle VC sees the display obtained by the irradiation in front of the windshield WS. Image (virtual image display) VI is visible. Thereby, the driver can visually recognize the display image VI superimposed on the scenery ahead. Therefore, the driver can grasp vehicle information and the like with less movement of his/her line of sight than when looking at the meter in the instrument panel 9, improving convenience and safety.

ヘッドアップディスプレイ1は、画像光照射装置2(画像光照射部の一例)と、ホログラム3とを含む。 The head-up display 1 includes an image light irradiation device 2 (an example of an image light irradiation unit) and a hologram 3.

画像光照射装置2は、運転者の前方に位置するウインドシールドWS(光透過部材の一例)の領域R510に向けて第1画像に係る光(図2のラインL1参照)を、ウインドシールドWSの領域R520(領域R520上のホログラム3)に向けて第2画像に係る光(図2のラインL2参照)を、それぞれ略同時に投射する。ウインドシールドWS及びホログラム3は、アイボックス5内にそれぞれの画像に係る光を反射する。この場合、アイボックス5に係る視点から視て、運転者の視野前方に、第1画像に係る光に基づく表示像VI1(第1表示像の一例)と、第2画像に係る光に基づく表示像VI2(第2表示像の一例)とを形成する。 The image light irradiation device 2 emits light related to the first image (see line L1 in FIG. 2) toward a region R510 of the windshield WS (an example of a light-transmitting member) located in front of the driver. Light related to the second image (see line L2 in FIG. 2) is projected toward the region R520 (the hologram 3 on the region R520) substantially simultaneously. The windshield WS and the hologram 3 reflect light related to their respective images into the eyebox 5. In this case, a display image VI1 (an example of a first display image) based on light related to the first image and a display based on light related to the second image are displayed in front of the driver's visual field when viewed from the viewpoint related to the eye box 5. image VI2 (an example of a second display image).

画像光照射装置2は、第1画像に係る光と第2画像に係る光とをウインドシールドWS上の領域R510と領域R520に投射できる構成であれば、任意である。例えば、画像光照射装置2は、液晶ディスプレイにおけるパララックスバリア方式やレンチキュラレンズ方式のような、立体視画像を生成する原理を利用して、第1画像に係る光と第2画像に係る光を生成してもよい。あるいは、DLP(Digital Light Processing)プロジェクタのようなプロジェクタを利用して、第1画像に係る光と第2画像に係る光を生成してもよい。また、画像光照射装置2は、2つ以上の画像投射装置の組み合わせにより実現されてもよい。 The image light irradiation device 2 may have any configuration as long as it can project the light related to the first image and the light related to the second image onto the region R510 and the region R520 on the windshield WS. For example, the image light irradiation device 2 uses the principle of generating stereoscopic images, such as the parallax barrier method or lenticular lens method in a liquid crystal display, to emit light related to the first image and light related to the second image. may be generated. Alternatively, a projector such as a DLP (Digital Light Processing) projector may be used to generate the light related to the first image and the light related to the second image. Further, the image light irradiation device 2 may be realized by a combination of two or more image projection devices.

以下では、画像光照射装置2によりウインドシールドWS及びホログラム3に投射される画像(光)を、「中間像」とも称する。本実施例では、上述したように、第1画像と第2画像に係る2つの中間像が画像光照射装置2によりウインドシールドWS及びホログラム3に投射される。 Below, the image (light) projected onto the windshield WS and the hologram 3 by the image light irradiation device 2 is also referred to as an "intermediate image." In this embodiment, as described above, two intermediate images of the first image and the second image are projected onto the windshield WS and the hologram 3 by the image light irradiation device 2.

本実施例では、一例として、画像光照射装置2は、図3に示すように、レーザユニット10と、ダイクロイックミラーユニット20と、集光レンズ28と、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)スキャナ30と、スクリーン40と、制御装置50とを含む。 In this embodiment, as an example, the image light irradiation device 2 includes a laser unit 10, a dichroic mirror unit 20, a condenser lens 28, a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) scanner 30, as shown in FIG. It includes a screen 40 and a control device 50.

レーザユニット10は、赤、青、緑の各色のレーザ照射装置11、12、13を含む。レーザ照射装置11は、赤色の波長域のレーザ光を出射する。レーザ照射装置12は、青色の波長域のレーザ光を出射する。レーザ照射装置13は、緑色の波長域のレーザ光を出射する。なお、本実施例では、かかる3色のレーザ光を出射可能であるので、フルカラーの表示像VIを生成可能である。ただし、変形例では、表示可能な色のバリエーションは少なくてもよい。 The laser unit 10 includes laser irradiation devices 11, 12, and 13 for each color of red, blue, and green. The laser irradiation device 11 emits laser light in the red wavelength range. The laser irradiation device 12 emits laser light in the blue wavelength range. The laser irradiation device 13 emits laser light in the green wavelength range. Note that in this embodiment, since laser beams of these three colors can be emitted, a full-color display image VI can be generated. However, in the modified example, the number of color variations that can be displayed may be small.

ダイクロイックミラーユニット20は、レーザ照射装置11、12、13のそれぞれに対応するダイクロイックミラー21、22、23を有する。ダイクロイックミラー21は、赤色の波長域のみを反射する。従って、ダイクロイックミラー21は、レーザ照射装置11から入射するレーザ光のみを、集光レンズ28に向けて反射できる。ダイクロイックミラー22は、赤色の波長域を透過し、青色の波長域を反射する。従って、ダイクロイックミラー22は、ダイクロイックミラー21から入射するレーザ光を透過しつつ、レーザ照射装置12から入射するレーザ光を、集光レンズ28に向けて反射できる。同様に、ダイクロイックミラー23は、赤色及び青色の波長域を透過し、緑色の波長域を反射する。従って、ダイクロイックミラー23は、ダイクロイックミラー22から入射するレーザ光を透過しつつ、レーザ照射装置13から入射するレーザ光を、集光レンズ28に向けて反射できる。 The dichroic mirror unit 20 has dichroic mirrors 21, 22, and 23 corresponding to the laser irradiation devices 11, 12, and 13, respectively. Dichroic mirror 21 reflects only the red wavelength range. Therefore, the dichroic mirror 21 can reflect only the laser light incident from the laser irradiation device 11 toward the condenser lens 28 . The dichroic mirror 22 transmits the red wavelength range and reflects the blue wavelength range. Therefore, the dichroic mirror 22 can reflect the laser beam incident from the laser irradiation device 12 toward the condenser lens 28 while transmitting the laser beam incident from the dichroic mirror 21 . Similarly, the dichroic mirror 23 transmits the red and blue wavelength ranges and reflects the green wavelength range. Therefore, the dichroic mirror 23 can reflect the laser beam incident from the laser irradiation device 13 toward the condenser lens 28 while transmitting the laser beam incident from the dichroic mirror 22 .

集光レンズ28は、上述したようにダイクロイックミラーユニット20から入射するレーザ光(赤、青、緑の各色のレーザ光)を集光して、MEMSスキャナ30に向けて出射する。 As described above, the condensing lens 28 condenses the laser light (laser light of each color of red, blue, and green) that enters from the dichroic mirror unit 20 and emits it toward the MEMS scanner 30.

集光レンズ28は、ダイクロイックミラーユニット20から入射するレーザ光が、スクリーン40を形成する複数のマイクロレンズ41(後述)のそれぞれのサイズよりも小さいスポット径(直径)で、スクリーン40上に投射されるように構成・配置される。例えば、スポット径は、以下の関係式が成り立つように適合される。
スポット径≦レンズピッチ/画像分離数ここで、レンズピッチは、後述する複数のマイクロレンズ41の配列のピッチ(図4のPT1、PT2参照)であり、画像分離数は、中間像の数に対応し、本実施例では、一例として、“2”である。
The condensing lens 28 projects the laser light incident from the dichroic mirror unit 20 onto the screen 40 with a spot diameter (diameter) smaller than the size of each of a plurality of microlenses 41 (described later) forming the screen 40. It is constructed and arranged so that For example, the spot diameter is adapted so that the following relational expression holds.
Spot diameter ≦ Lens pitch / Number of image separations Here, the lens pitch is the pitch of the array of multiple microlenses 41 (see PT1 and PT2 in FIG. 4), which will be described later, and the number of image separations corresponds to the number of intermediate images. However, in this embodiment, as an example, it is "2".

MEMSスキャナ30は、集光レンズ28から入射するレーザ光を、スクリーン40上に投射する。MEMSスキャナ30は、直交する2軸まわりに回転可能なMEMSミラーを備える。スクリーン40上のレーザ光の投射位置は、MEMSミラーの向きに応じて変化する。従って、MEMSスキャナ30は、スクリーン40上のレーザ光の投射位置を任意に変化させることができる。 The MEMS scanner 30 projects laser light incident from the condensing lens 28 onto the screen 40 . The MEMS scanner 30 includes a MEMS mirror that is rotatable around two orthogonal axes. The projection position of the laser beam on the screen 40 changes depending on the orientation of the MEMS mirror. Therefore, the MEMS scanner 30 can arbitrarily change the projection position of the laser beam on the screen 40.

スクリーン40は、平面内に延在する。本実施例では、一例として、スクリーン40は、水平面内に延在するが、水平面に対して若干傾斜する向きで配置されてもよい。スクリーン40は、図4に示すように、平面内で規則的に配列される複数のマイクロレンズ41(光学素子の一例)を含む。すなわち、スクリーン40は、2次元のマイクロレンズアレイを含む。複数のマイクロレンズ41は、典型的には、それぞれ同じ形態であるが多少異なっていても良い。本実施例では、一例として、スクリーン40に対して垂直方向に視て、矩形(正方形)の外形であるが、六角形のような他の外形であってもよい。スクリーン40は、入射面が、複数のマイクロレンズ41に係る凸状の形態であり、出射面が平面であってよい(図6参照)。 Screen 40 extends in a plane. In this embodiment, as an example, the screen 40 extends within a horizontal plane, but may be arranged in a direction slightly inclined with respect to the horizontal plane. As shown in FIG. 4, the screen 40 includes a plurality of microlenses 41 (an example of an optical element) regularly arranged within a plane. That is, the screen 40 includes a two-dimensional microlens array. The plurality of microlenses 41 typically have the same shape, but may be slightly different. In this embodiment, as an example, the outer shape is rectangular (square) when viewed in the direction perpendicular to the screen 40, but it may have another outer shape such as a hexagon. The screen 40 may have an entrance surface in a convex shape related to the plurality of microlenses 41, and an exit surface may be a flat surface (see FIG. 6).

図4に示す例では、複数のマイクロレンズ41は、X方向(第1方向の一例)とY方向(第2方向の一例)を含む平面(配列面)内に配置され、複数のマイクロレンズ41は、好ましくは、図4に示すように、一定のピッチで規則的に配列される。なお、図4では、X方向とY方向での各ピッチPT1、PT2は、同じであるが、異なってもよい。本実施例では、一例として、複数のマイクロレンズ41は、X方向に9列かつY方向に8列で配列されるが、X方向及びY方向における列の数は任意である。なお、X方向及びY方向は、前出の図3においてもスクリーン40に対応付けて図示されている。 In the example shown in FIG. 4, the plurality of microlenses 41 are arranged in a plane (arrangement plane) including the X direction (an example of the first direction) and the Y direction (an example of the second direction), and the plurality of microlenses 41 are preferably arranged regularly at a constant pitch, as shown in FIG. Note that in FIG. 4, the pitches PT1 and PT2 in the X direction and the Y direction are the same, but may be different. In this embodiment, as an example, the plurality of microlenses 41 are arranged in nine rows in the X direction and eight rows in the Y direction, but the number of rows in the X direction and the Y direction is arbitrary. Note that the X direction and the Y direction are also illustrated in FIG. 3 described above in association with the screen 40.

制御装置50は、ECU(Electronic Control Unit)のようなコンピュータにより実現されてよい。制御装置50は、レーザ制御部51と、スキャナ制御部52とを含む。なお、本実施例では、レーザ制御部51は、上述したレーザユニット10と協動して、出射手段の一例を形成し、スキャナ制御部52は、上述したMEMSスキャナ30と協動して、走査手段の一例を形成する。 The control device 50 may be realized by a computer such as an ECU (Electronic Control Unit). The control device 50 includes a laser control section 51 and a scanner control section 52. In this embodiment, the laser control section 51 cooperates with the above-mentioned laser unit 10 to form an example of the emission means, and the scanner control section 52 cooperates with the above-mentioned MEMS scanner 30 to perform scanning. Forms an example of means.

レーザ制御部51は、表示像VIを生成するための画像信号に基づいて、レーザユニット10を制御する(図3の矢印R1からR3参照)。本実施例では、一例として、画像信号は、アイボックス5から視て上側に視認可能な表示像VIを生成するための第1画像信号と、同アイボックス5から視て下側に視認可能な表示像VIを生成するための第2画像信号と、を含む。なお、第1画像信号及び第2画像信号は、外部のECUにより生成されて、制御装置50に与えられてもよいし(図3の矢印R0参照)、制御装置50が自身で生成してもよい。図2には、第1画像信号に基づく光の経路がラインL1で示されるとともに、図2には、第2画像信号に基づく光の経路がラインL2で示されている。 The laser control section 51 controls the laser unit 10 based on the image signal for generating the display image VI (see arrows R1 to R3 in FIG. 3). In this embodiment, as an example, the image signals include a first image signal for generating a display image VI that is visible on the upper side when viewed from the eye box 5, and a first image signal that is visible on the lower side when viewed from the eye box 5. a second image signal for generating a display image VI. Note that the first image signal and the second image signal may be generated by an external ECU and provided to the control device 50 (see arrow R0 in FIG. 3), or may be generated by the control device 50 itself. good. In FIG. 2, the path of light based on the first image signal is shown by line L1, and in FIG. 2, the path of light based on the second image signal is shown by line L2.

以下では、説明上、区別のため、アイボックス5から視て上側に視認可能な表示像VIを「表示像VI1」とも表記し、アイボックス5から視て下側に視認可能な表示像VIを「表示像VI2」とも表記する。また、以下では、特に言及しない限り、「表示像VI1(表示像VI2も同様)」とは、表示像VI1の全体を指し、表示像VI1に係る出力範囲の全体を表す。例えば、表示像VI1が、速度を表す文字に関する場合、表示像VI1とは、当該文字部分だけを指すのではなく、当該文字部分を含む出力範囲の全体を指す。 In the following description, for the purpose of distinction, the display image VI that is visible on the upper side when viewed from the eye box 5 is also referred to as "display image VI1," and the display image VI that is visible on the lower side when viewed from the eye box 5 is also referred to as "display image VI1." It is also written as "display image VI2". Furthermore, hereinafter, unless otherwise specified, "display image VI1 (same as display image VI2)" refers to the entire display image VI1, and represents the entire output range related to display image VI1. For example, when the display image VI1 relates to a character representing speed, the display image VI1 does not refer only to the character portion, but refers to the entire output range including the character portion.

表示像VI1、VI2は、アイボックス5から視て可視であり、互いに対して対応付けられた位置関係となるように形成される。例えば、表示像VI1、VI2は、上下方向で連続し、組み合わせにより1つの表示像を形成してもよい。この場合、表示像VI1、VI2の一部が重なる場合に比べて、大きな表示像を形成できる。 The display images VI1 and VI2 are visible when viewed from the eyebox 5, and are formed in a positional relationship that corresponds to each other. For example, the display images VI1 and VI2 may be continuous in the vertical direction and may be combined to form one display image. In this case, a larger display image can be formed than when display images VI1 and VI2 partially overlap.

第1画像信号と第2画像信号とは、同じ信号であってもよいし、異なる信号であってもよい。本実施例では、一例として、第1画像信号と第2画像信号とは、表示像VI1、VI2の組み合わせにより視認可能な情報を生成するように形成される。すなわち、表示像VI1、VI2は、単独では実質的に意味をなさない情報を生成し、2つが組み合わせられることで実質的に意味のある情報を生成する。あるいは、表示像VI1、VI2は、2つが組み合わせられることで表すことができる情報量が、単独でそれぞれ表すことができる情報量よりも多い。 The first image signal and the second image signal may be the same signal or may be different signals. In this embodiment, as an example, the first image signal and the second image signal are formed so as to generate visually recognizable information by a combination of display images VI1 and VI2. That is, the display images VI1 and VI2 generate information that is substantially meaningless when used alone, and when the two are combined, they generate information that is substantially meaningful. Alternatively, the amount of information that can be expressed by combining the display images VI1 and VI2 is greater than the amount of information that can be expressed individually.

例えば、表示像VI1は、ナビゲーション関連情報(例えば地図情報)の一部を表し、表示像VI2は、同ナビゲーション関連情報の残りの部分を表す。この場合、2つの表示像VI1、VI2の組み合わせを同時に見ることで、一のナビゲーション関連情報を視認できる。 For example, the display image VI1 represents a part of the navigation-related information (eg, map information), and the display image VI2 represents the remaining part of the navigation-related information. In this case, one piece of navigation-related information can be visually recognized by viewing the combination of the two display images VI1 and VI2 at the same time.

あるいは、表示像VI1は、警報メッセージの一部を表し、表示像VI2は、同警報メッセージの残りの部分を表す。この場合、2つ表示像VI1、VI2の組み合わせを同時に見ることで、一の警報メッセージを視認できる。 Alternatively, display image VI1 represents a portion of the warning message, and display image VI2 represents the remaining portion of the same warning message. In this case, one alarm message can be visually recognized by viewing the combination of the two display images VI1 and VI2 at the same time.

第1画像信号は、例えば、所定のサイズ及び所定の分解能の画像の各画素の画素値(輝度や色)を表す信号である。また、第2画像信号は、例えば、所定のサイズ及び所定の分解能の画像の各画素の画素値(輝度や色)を表す信号である。この場合、所定のサイズ及び所定の分解能は、第1画像信号と第2画像信号とで同じであってよい。なお、画像の各画素は、スクリーン40の各位置(走査面上の各位置)と対応付けられる。例えば、画像の各画素は、スクリーン40の各位置(走査面上の各位置)と一対一の関係で対応付けられてよい。なお、スクリーン40の各位置は、MEMSスキャナ30のMEMSミラーの各向きと対応付けられる。 The first image signal is, for example, a signal representing a pixel value (brightness or color) of each pixel of an image of a predetermined size and a predetermined resolution. Further, the second image signal is, for example, a signal representing a pixel value (brightness or color) of each pixel of an image of a predetermined size and a predetermined resolution. In this case, the predetermined size and predetermined resolution may be the same for the first image signal and the second image signal. Note that each pixel of the image is associated with each position on the screen 40 (each position on the scanning plane). For example, each pixel of the image may be associated with each position of the screen 40 (each position on the scanning plane) in a one-to-one relationship. Note that each position of the screen 40 is associated with each direction of the MEMS mirror of the MEMS scanner 30.

レーザ制御部51は、第1画像信号に基づいて、レーザユニット10を制御するときは、第1画像信号に含まれる各画素の画素値に基づいて、レーザユニット10から各画素に応じたタイミングで各画素値に応じた色のレーザ光が出射されるように、レーザユニット10を制御する。第2画像信号の場合も同様である。 When controlling the laser unit 10 based on the first image signal, the laser control unit 51 transmits signals from the laser unit 10 at timings corresponding to each pixel based on the pixel value of each pixel included in the first image signal. The laser unit 10 is controlled so that laser light of a color corresponding to each pixel value is emitted. The same applies to the second image signal.

スキャナ制御部52は、MEMSスキャナ30を制御する(図3の矢印R4参照)。すなわち、スキャナ制御部52は、MEMSスキャナ30のMEMSミラーの向きを制御することで、レーザ光をスクリーン40上で走査する。ここで、「レーザ光をスクリーン40上で走査する」とは、スクリーン40に係る平面上のレーザ光の投射位置(スクリーン40に係る平面に垂直に視たときの、投射位置)を変化させることを指す。また、以下で「走査パターン」とは、投射位置の軌跡(スクリーン40に係る平面上での、レーザ光の投射位置の軌跡)を指す。また、スクリーン40に係る平面(すなわち、複数のマイクロレンズ41が配列される平面)を、「走査面」とも称する。 The scanner control unit 52 controls the MEMS scanner 30 (see arrow R4 in FIG. 3). That is, the scanner control unit 52 scans the screen 40 with laser light by controlling the orientation of the MEMS mirror of the MEMS scanner 30. Here, "scanning the laser beam on the screen 40" means changing the projection position of the laser beam on the plane of the screen 40 (the projection position when viewed perpendicular to the plane of the screen 40). refers to Furthermore, in the following, the term "scanning pattern" refers to the locus of the projection position (the locus of the projection position of the laser beam on the plane of the screen 40). Further, the plane related to the screen 40 (that is, the plane on which the plurality of microlenses 41 are arranged) is also referred to as a "scanning plane."

具体的には、スキャナ制御部52は、レーザ制御部51と協動して、第1画像信号に応じたレーザ光(第1レーザ光の一例)を、上側用走査パターンで走査し、第2画像信号に応じたレーザ光(第2レーザ光の一例)を、下側用走査パターンで走査する。すなわち、第1画像信号に基づいて動作するときは、スキャナ制御部52は、第1画像信号に含まれる各画素の画素値に基づいて、各画素に対応した走査面上の各位置に、レーザユニット10からのレーザ光が投射されるように、MEMSスキャナ30を制御する。第2画像信号の場合も同様である。 Specifically, the scanner control unit 52 cooperates with the laser control unit 51 to scan the laser beam (an example of the first laser beam) according to the first image signal in an upper scanning pattern, and scans the upper side scanning pattern. A laser beam (an example of a second laser beam) corresponding to the image signal is scanned in a lower scanning pattern. That is, when operating based on the first image signal, the scanner control unit 52 applies a laser beam to each position on the scanning plane corresponding to each pixel based on the pixel value of each pixel included in the first image signal. The MEMS scanner 30 is controlled so that the laser beam from the unit 10 is projected. The same applies to the second image signal.

[上側用走査パターン及び下側用走査パターン]
次に、図5から図6を参照して、上側用走査パターン及び下側用走査パターンの好ましい例について説明する。
[Upper side scanning pattern and lower side scanning pattern]
Next, preferred examples of the upper scanning pattern and the lower scanning pattern will be described with reference to FIGS. 5 to 6.

図5は、一実施例による上側用走査パターン及び下側用走査パターンを示す説明図であり、スクリーン40を平面視で示す図である。図6は、上側用走査パターン及び下側用走査パターンによって表示像VI1、VI2が生成される原理の説明図である。図5には、X方向のX1側とX2側が定義されるとともに、Y方向のY1側とY2側が定義される。図6では、スクリーン40については、Y方向に並んだ3つのマイクロレンズ41だけを取り出して断面視で示される。Y方向は、スクリーン40が水平面内に位置するとき車両前後方向に対応する。このとき、X方向は、車両横方向(車幅方向)に対応する。なお、図6では、紙面に直角な方向がX方向である。 FIG. 5 is an explanatory diagram showing an upper scanning pattern and a lower scanning pattern according to one embodiment, and is a diagram showing the screen 40 in a plan view. FIG. 6 is an explanatory diagram of the principle by which display images VI1 and VI2 are generated by the upper scanning pattern and the lower scanning pattern. In FIG. 5, the X1 side and the X2 side in the X direction are defined, and the Y1 side and the Y2 side in the Y direction are defined. In FIG. 6, the screen 40 is shown in a cross-sectional view with only three microlenses 41 arranged in the Y direction taken out. The Y direction corresponds to the vehicle longitudinal direction when the screen 40 is located in a horizontal plane. At this time, the X direction corresponds to the vehicle lateral direction (vehicle width direction). Note that in FIG. 6, the direction perpendicular to the paper surface is the X direction.

図5に示す例では、上側用走査パターンは、複数の上側用走査部分L401を含み、下側用走査パターンは、複数の下側用走査部分L402を含む。上側用走査部分L401と、下側用走査部分L402とは、各マイクロレンズ41を通り、互いに対してY方向で所定のオフセット量(=α+β)だけオフセットされる。換言すると、上側用走査部分L401は、各マイクロレンズ41の中心Oに対してY方向Y1側に所定量αだけオフセットし、下側用走査部分L402は、各マイクロレンズ41の中心Oに対してY方向Y2側に所定量βだけオフセットする。 In the example shown in FIG. 5, the upper scanning pattern includes a plurality of upper scanning portions L401, and the lower scanning pattern includes a plurality of lower scanning portions L402. The upper scanning portion L401 and the lower scanning portion L402 pass through each microlens 41 and are offset from each other by a predetermined offset amount (=α+β) in the Y direction. In other words, the upper scanning portion L401 is offset by a predetermined amount α in the Y direction Y1 side with respect to the center O of each microlens 41, and the lower scanning portion L402 is offset with respect to the center O of each microlens 41. It is offset by a predetermined amount β in the Y direction Y2 side.

このような上側用走査パターン及び下側用走査パターンによれば、上側用走査パターンで走査されるレーザ光(第1画像信号に応じたレーザ光)により表示像VI1を生成でき、下側用走査パターンで走査されるレーザ光(第2画像信号に応じたレーザ光)により表示像VI2を生成できる。 According to such an upper scanning pattern and a lower scanning pattern, the display image VI1 can be generated by the laser light (laser light according to the first image signal) scanned by the upper scanning pattern, and the lower scanning pattern The display image VI2 can be generated by a laser beam scanned in a pattern (laser beam according to the second image signal).

より具体的には、上側用走査パターンで走査されるレーザ光(第1画像信号に応じたレーザ光)は、図6に示すように、マイクロレンズ41の中心OよりもY方向Y1側に所定量αだけずれた位置に入射する(矢印R51参照)。この場合、マイクロレンズ41からは、マイクロレンズ41の入射面の形態(球形の形態)に応じた方向に出射する(矢印R511参照)。他方、下側用走査パターンで走査されるレーザ光(第2画像信号に応じたレーザ光)は、図6に示すように、マイクロレンズ41の中心OよりもY方向Y2側に所定量βだけずれた位置に入射する(矢印R52参照)。この場合、マイクロレンズ41からは、マイクロレンズ41の入射面の形態(球形の形態)に応じた方向に出射する(矢印R521参照)。このとき、一のマイクロレンズ41における入射位置(スポット位置)であって、上側用走査パターンで走査されるレーザ光(第1画像信号に応じたレーザ光)に係る入射位置と、下側用走査パターンで走査されるレーザ光(第2画像信号に応じたレーザ光)に係る入射位置とは、同マイクロレンズ41の中心Oを挟んでY方向の逆側に位置する。このため、マイクロレンズ41からのレーザ光の出射方向であって、上側用走査パターンで走査されるレーザ光(第1画像信号に応じたレーザ光)に係る出射方向(矢印R511参照)と、下側用走査パターンで走査されるレーザ光(第2画像信号に応じたレーザ光)に係る出射方向(矢印R521参照)とは、図6に模式的に示すように、互いに対して傾斜する(非平行となる)。従って、ウインドシールドWSにおけるマイクロレンズ41からのレーザ光が入射する領域であって、上側用走査パターンで走査されるレーザ光(第1画像信号に応じたレーザ光)に係る領域R510と、下側用走査パターンで走査されるレーザ光(第2画像信号に応じたレーザ光)に係る領域R520とは、互いに離間する。具体的には、領域R510、R520は、ウインドシールドWSにおける上下方向にオフセットする。この結果、図2に模式的に示すように、上下方向にオフセットした領域R510、R520から運転者側の同一のアイボックス5内へとレーザ光を投射できるので、アイボックス5から視認可能な表示像VI1、VI2を生成できる。なお、所定のオフセット量は、表示像VI1と表示像VI2との位置関係に相関する。所定量α、βは、領域R510、R520の所望の位置(ひいては表示像VI1、VI2の所望の位置)に応じて適合されてよい。 More specifically, as shown in FIG. 6, the laser light scanned by the upper scanning pattern (laser light according to the first image signal) is located on the Y1 side in the Y direction with respect to the center O of the microlens 41. The light is incident at a position shifted by a fixed amount α (see arrow R51). In this case, light is emitted from the microlens 41 in a direction corresponding to the shape (spherical shape) of the entrance surface of the microlens 41 (see arrow R511). On the other hand, as shown in FIG. 6, the laser light scanned by the lower scanning pattern (laser light according to the second image signal) is moved by a predetermined amount β toward the Y2 side in the Y direction from the center O of the microlens 41. The light enters at a shifted position (see arrow R52). In this case, light is emitted from the microlens 41 in a direction corresponding to the shape (spherical shape) of the entrance surface of the microlens 41 (see arrow R521). At this time, the incident position (spot position) on the first microlens 41, which is the incident position of the laser beam scanned by the upper scanning pattern (laser beam according to the first image signal), and the lower scanning pattern The incident position of the laser beam scanned in a pattern (laser beam according to the second image signal) is located on the opposite side in the Y direction with the center O of the microlens 41 interposed therebetween. Therefore, the emission direction of the laser beam from the microlens 41, which is the emission direction of the laser beam scanned by the upper scanning pattern (laser beam according to the first image signal) (see arrow R511), and the lower emission direction The emission directions (see arrow R521) of the laser beams scanned by the side scanning pattern (laser beams according to the second image signal) are inclined (non-directional) with respect to each other, as schematically shown in FIG. parallel). Therefore, there is a region R510 on the windshield WS where the laser light from the microlens 41 is incident and which is related to the laser light scanned by the upper scanning pattern (laser light according to the first image signal), and a lower region R510. The region R520 related to the laser light (laser light according to the second image signal) scanned with the normal scanning pattern is spaced apart from each other. Specifically, regions R510 and R520 are offset in the vertical direction in the windshield WS. As a result, as schematically shown in FIG. 2, laser light can be projected from the vertically offset regions R510 and R520 into the same eyebox 5 on the driver's side, so that a display visible from the eyebox 5 can be projected. Images VI1 and VI2 can be generated. Note that the predetermined offset amount correlates with the positional relationship between the display image VI1 and the display image VI2. The predetermined amounts α and β may be adapted depending on the desired positions of the regions R510 and R520 (and thus the desired positions of the displayed images VI1 and VI2).

なお、1回の走査が、上側用走査パターンと下側用走査パターンを組み合わせた走査パターンで実現される場合や、上側用走査パターンによる第1画像信号の発生と下側用走査パターンによる第2画像信号の発生とが時間的に近接して実現される場合は、表示像VI1、VI2を実質的に同時に生成できる。表示像VI1、VI2は、上述したアイボックス5から視て可視であり、互いに対して対応付けられた位置関係となるように形成される。従って、運転者は、アイボックス5に対応付けられた視点から視点を移動させることなく、表示像VI1、VI2を同時に視認できる。 Note that one scan may be realized by a scanning pattern that combines an upper scanning pattern and a lower scanning pattern, or the generation of the first image signal by the upper scanning pattern and the second image signal by the lower scanning pattern. If the image signals are generated close to each other in time, display images VI1 and VI2 can be generated substantially simultaneously. The display images VI1 and VI2 are visible when viewed from the eye box 5 described above, and are formed in a positional relationship that corresponds to each other. Therefore, the driver can view the displayed images VI1 and VI2 simultaneously without moving his/her viewpoint from the viewpoint associated with the eye box 5.

なお、本実施例では、上述のように、表示像VI1、VI2が生成される構成であるが、表示像VI1、VI2に加えて、表示像VI1、VI2とは異なる更なる他の1つ以上の表示像が生成される構成であってもよい。 In this embodiment, as described above, the display images VI1 and VI2 are generated, but in addition to the display images VI1 and VI2, one or more other images different from the display images VI1 and VI2 are generated. The display image may be generated.

また、本実施例では、上述したように、スクリーン40からの光は、直接的にウインドシールドWS及びホログラム3に投射されるが、光学部材を介して投射されてもよい。例えば、スクリーン40からの光は、凹面鏡で反射されてからウインドシールドWS及びホログラム3に投射されてもよい。これは、画像光照射装置2が、液晶ディスプレイにおけるパララックスバリア方式や、レンチキュラレンズ方式、DLPプロジェクタ方式のような他の方式の装置である場合も同様である。 Further, in this embodiment, as described above, the light from the screen 40 is directly projected onto the windshield WS and the hologram 3, but it may be projected through an optical member. For example, the light from the screen 40 may be reflected by a concave mirror and then projected onto the windshield WS and the hologram 3. This also applies when the image light irradiation device 2 is a device of other types such as a parallax barrier type in a liquid crystal display, a lenticular lens type, or a DLP projector type.

[ホログラム3及びその関連の構成]
次に、図2及び図7以降を参照して、ホログラム3及びその関連の構成について説明する。
[Hologram 3 and its related configuration]
Next, the hologram 3 and its related configuration will be described with reference to FIGS. 2 and 7 and subsequent figures.

ホログラム3は、図2に示すように、ウインドシールドWSに設けられる。ホログラム3は、ウインドシールドWSの室内側の表面に貼り付けられてもよいし、ウインドシールドWSの内層(例えば中間膜内)に設けられてもよい。 The hologram 3 is provided on the windshield WS, as shown in FIG. The hologram 3 may be attached to the indoor surface of the windshield WS, or may be provided in an inner layer (for example, in an intermediate film) of the windshield WS.

ホログラム3は、例えば、フォトポリマーにより形成されてよい。ホログラム3のタイプは、反射型、位相型、かつ体積型である。ホログラム3は、厚さ数ミクロンのホログラムフィルムであってもよい。ホログラム3には、干渉縞が例えば屈折率の変化の形で記録される。なお、ホログラム3にはRGBの波長各々に係る干渉縞が記憶される。この場合、RGBの波長各々に係る干渉縞ごとホログラム層を作成し、その3つのホログラム層を積層することで積層型のホログラム3を形成してもよい。あるいは、RGBの干渉縞を重ねて記録する多重型のホログラム3が実現されてもよい。 The hologram 3 may be formed of a photopolymer, for example. The types of hologram 3 are reflection type, phase type, and volume type. The hologram 3 may be a hologram film several microns thick. Interference fringes are recorded in the hologram 3 in the form of changes in refractive index, for example. Note that the hologram 3 stores interference fringes for each of RGB wavelengths. In this case, a stacked hologram 3 may be formed by creating a hologram layer for each interference fringe for each of the RGB wavelengths and stacking the three hologram layers. Alternatively, a multiplexed hologram 3 may be realized in which RGB interference fringes are recorded in an overlapping manner.

ホログラム3は、ウインドシールドWSにおける表示像VI1に係る光が入射する領域R510に延在する。すなわち、ウインドシールドWSは、画像光照射装置2からの光が入射される領域として、表示像VI1に係る光が入射する領域R510と、表示像VI2に係る光が入射する領域R520とを有し、ホログラム3は、当該2つの領域R510、R520のうちの、表示像VI1に係る光が入射する領域R510に設けられる。なお、ホログラム3の一部は、表示像VI2に係る光が入射する領域R520に延在してもよい。すなわち、領域R510及び領域R520とは一部が重複してもよい。 The hologram 3 extends in a region R510 on the windshield WS where light related to the display image VI1 enters. That is, the windshield WS has a region R510 into which the light related to the display image VI1 enters, and a region R520 into which the light related to the display image VI2 enters, as a region into which the light from the image light irradiation device 2 enters. , the hologram 3 is provided in a region R510 of the two regions R510 and R520, into which light related to the display image VI1 enters. Note that a part of the hologram 3 may extend into the region R520 where the light related to the display image VI2 enters. That is, region R510 and region R520 may partially overlap.

ホログラム3は、アイボックス5から視て、表示像VI1を表示像VI2に対応付けられた位置に形成する。すなわち、表示像VI1及び表示像VI2は、ホログラム3を利用して、アイボックス5から視て、互いに対して対応付けられた位置関係となるように形成される。 The hologram 3 forms a display image VI1 at a position corresponding to the display image VI2 when viewed from the eyebox 5. That is, the display image VI1 and the display image VI2 are formed using the hologram 3 so as to have a corresponding positional relationship with respect to each other when viewed from the eyebox 5.

なお、ホログラム3の特性は、アイボックス5や、ウインドシールドWSにおける表示像VI1に係る光が入射する領域R510、画像光照射装置2、表示像VI2等の位置関係に基づいて、表示像VI1が表示像VI2に対応付けられた位置に視認されるように適合されてよい。 Note that the characteristics of the hologram 3 are such that the display image VI1 is determined based on the positional relationship of the eye box 5, the region R510 where the light related to the display image VI1 enters in the windshield WS, the image light irradiation device 2, the display image VI2, etc. It may be adapted to be visually recognized at a position associated with display image VI2.

ここで、図7を対比して、本実施例の効果について説明する。 Here, the effects of this embodiment will be explained in comparison with FIG. 7.

図7は、比較例によるヘッドアップディスプレイ1’の構成を示す概略図である。比較例によるヘッドアップディスプレイ1’は、本実施例によるヘッドアップディスプレイ1に対して、ホログラム3を備えていない点が異なる。従って、比較例では、表示像VI1’に係る光(ラインL1’参照)が領域R510に入射し、かつ、表示像VI2に係る光(ラインL2参照)が領域R520に入射すると、それぞれの光は、同じ態様で、領域R510及び領域R520から運転者に向かって反射する。このため、図7に模式的に示すように、領域R510に入射した光の一部は、アイボックス5外へと反射する。この場合、表示像VI1の全体を視認するためには、運転者は、視点を上側に移動する必要がある。 FIG. 7 is a schematic diagram showing the configuration of a head-up display 1' according to a comparative example. The head-up display 1' according to the comparative example differs from the head-up display 1 according to the present example in that it does not include the hologram 3. Therefore, in the comparative example, when the light related to display image VI1' (see line L1') enters region R510 and the light related to display image VI2 (see line L2) enters region R520, the respective lights are , is reflected toward the driver from region R510 and region R520 in the same manner. Therefore, as schematically shown in FIG. 7, a portion of the light incident on the region R510 is reflected outside the eyebox 5. In this case, in order to visually recognize the entire display image VI1, the driver needs to move his/her viewpoint upward.

また、比較例によるヘッドアップディスプレイ1’では、図7に模式的に示すように、表示像VI1と表示像VI2との間の上下方向の重複領域が大きくなる。従って、比較例によるヘッドアップディスプレイ1’では、表示像VI1と表示像VI2との組み合わせによる表示像は、当該上下方向の重複領域の分だけ全体としてのサイズが小さくなる。 Further, in the head-up display 1' according to the comparative example, as schematically shown in FIG. 7, the overlapping region in the vertical direction between the display image VI1 and the display image VI2 becomes large. Therefore, in the head-up display 1' according to the comparative example, the overall size of the display image formed by the combination of the display image VI1 and the display image VI2 is reduced by the overlap area in the vertical direction.

これに対して、本実施例によれば、上述したようにホログラム3を備えることで、領域R510に入射した光の実質的に全部は、アイボックス5内へと反射することができる。換言すると、ホログラム3は、領域R510に入射した光の実質的に全部をアイボックス5内へと反射するように形成される。また、本実施例によれば、上述したようにホログラム3を備えることで、表示像VI1と表示像VI2との間の上下方向の重複領域を小さくでき又は無くすことができる。この結果、表示像VI1と表示像VI2との組み合わせによる表示像VIのサイズを効率的大きくすることができる。 On the other hand, according to this embodiment, by providing the hologram 3 as described above, substantially all of the light incident on the region R510 can be reflected into the eye box 5. In other words, the hologram 3 is formed so as to reflect substantially all of the light incident on the region R510 into the eyebox 5. Furthermore, according to the present embodiment, by providing the hologram 3 as described above, it is possible to reduce or eliminate the vertical overlapping region between the display image VI1 and the display image VI2. As a result, the size of the display image VI formed by the combination of display images VI1 and VI2 can be efficiently increased.

このようにして本実施例によれば、凹面鏡の大型化を伴わずに、ホログラム3を利用して、表示像VI1と表示像VI2との組み合わせによる比較的大きい表示像VIを形成できる。すなわち、ヘッドアップディスプレイ1の大型化を抑制しつつ、表示像VIの拡大を図ることができる。 In this manner, according to this embodiment, a relatively large display image VI can be formed by combining the display images VI1 and VI2 by using the hologram 3 without increasing the size of the concave mirror. That is, the display image VI can be enlarged while suppressing the increase in the size of the head-up display 1.

また、本実施例によれば、凹面鏡のみを用いて同様のサイズの表示像VIを実現した場合に比べて、表示像VIの品質(見易さ)を高めることができる。すなわち、凹面鏡のみを用いて比較的大きいサイズの表示像VIを実現した場合、この凹面鏡は高倍率にしなければならず、表示像VIに歪が生じやすくなる。これに対して、本実施例によれば、2つの表示像VI1、VI2の組み合わせにより表示像VIを生成するので、かかる歪を低減又は無くすことができる。 Further, according to the present embodiment, the quality (easiness of viewing) of the displayed image VI can be improved compared to the case where the displayed image VI of the same size is realized using only a concave mirror. That is, when a relatively large display image VI is realized using only a concave mirror, the concave mirror must have a high magnification, and the display image VI is likely to be distorted. On the other hand, according to this embodiment, since the display image VI is generated by a combination of the two display images VI1 and VI2, such distortion can be reduced or eliminated.

次に、図8から図10を参照して、他の実施例について説明する。以下、区別のため、上述した実施例を、「実施例1」とも称する。 Next, other embodiments will be described with reference to FIGS. 8 to 10. Hereinafter, for distinction, the above-mentioned example will also be referred to as "Example 1."

図8は、他の一実施例(実施例2)によるヘッドアップディスプレイ1Bの構成を示す概略図である。 FIG. 8 is a schematic diagram showing the configuration of a head-up display 1B according to another example (Example 2).

本実施例のヘッドアップディスプレイ1Bは、上述した実施例1のヘッドアップディスプレイ1に対して、ホログラム3がホログラム3Bで置換された点が異なる。ホログラム3Bは、領域R520に設けられる。ホログラム3Bは、領域R520に入射した光の実質的に全部をアイボックス5内へと反射するように形成される。また、ホログラム3Bは、表示像VI2が表示像VI1(上述した実施例1の表示像VI1と同じ位置)よりも近傍の位置に視認されるように適合される。 The head-up display 1B of this embodiment differs from the head-up display 1 of the first embodiment described above in that the hologram 3 is replaced with a hologram 3B. Hologram 3B is provided in region R520. The hologram 3B is formed so as to reflect substantially all of the light incident on the region R520 into the eyebox 5. Further, the hologram 3B is adapted so that the display image VI2 is visually recognized at a position closer to the display image VI1 (the same position as the display image VI1 of Example 1 described above).

本実施例によっても、上述した実施例1と同様の効果が奏される。また、本実施例によれば、表示像VI1よりも運転者にとって手前側に表示像VI2が視認されるので、表示像VI1と表示像VI2との組み合わせによる表示像VIを斬新な態様(例えば立体的な態様)で運転者に見せることができる。なお、このような表示像VIは、例えば拡張現実(AR:RAugmented Reality)に応用できる。 This embodiment also provides the same effects as the first embodiment described above. Further, according to the present embodiment, the display image VI2 is visually recognized closer to the driver than the display image VI1, so the display image VI by the combination of the display image VI1 and the display image VI2 is displayed in a novel manner (for example, a three-dimensional It can be shown to the driver in a similar manner. Note that such a display image VI can be applied to, for example, augmented reality (AR).

なお、本実施例では、表示像VI1よりも運転者にとって手前側に表示像VI2が視認されるように構成されるが、逆であってよい。例えば、領域R510にホログラム3Bと同様のホログラム(図示せず)を設けることで、表示像VI2よりも運転者にとって手前側に表示像VI1が視認される関係を実現してもよい。 In this embodiment, the display image VI2 is configured to be viewed closer to the driver than the display image VI1, but it may be the opposite. For example, by providing a hologram (not shown) similar to the hologram 3B in the region R510, a relationship may be realized in which the display image VI1 is viewed closer to the driver than the display image VI2.

図9は、他の一実施例(実施例3)によるヘッドアップディスプレイ1Cの構成を示す概略図である。 FIG. 9 is a schematic diagram showing the configuration of a head-up display 1C according to another embodiment (Embodiment 3).

本実施例のヘッドアップディスプレイ1Cは、上述した実施例1のヘッドアップディスプレイ1に対して、ホログラム3がホログラム3Cで置換された点が異なる。ホログラム3Cは、領域R510に設けられる。ホログラム3Cは、領域R510に入射した光の実質的に全部をアイボックス5内へと反射するように形成される。また、ホログラム3Cは、表示像VI1が表示像VI2(上述した実施例1の表示像VI2と同じ位置)よりも遠方の位置に視認されるように適合される。 The head-up display 1C of this embodiment differs from the head-up display 1 of the first embodiment described above in that the hologram 3 is replaced with a hologram 3C. Hologram 3C is provided in region R510. The hologram 3C is formed so as to reflect substantially all of the light incident on the region R510 into the eyebox 5. Further, the hologram 3C is adapted so that the display image VI1 is visually recognized at a position further away than the display image VI2 (the same position as the display image VI2 of Example 1 described above).

本実施例によっても、上述した実施例1と同様の効果が奏される。また、本実施例によれば、表示像VI2よりも運転者にとって奥側(前方側)に表示像VI1が視認されるので、表示像VI1と表示像VI2との組み合わせによる表示像VIを斬新な態様(例えば立体的な態様)で運転者に見せることができる。なお、このような表示像VIは、例えば拡張現実に応用できる。 This embodiment also provides the same effects as the first embodiment described above. Further, according to this embodiment, the display image VI1 is visible to the driver on the back side (front side) of the display image VI2, so the display image VI by the combination of the display image VI1 and the display image VI2 is It can be shown to the driver in a form (for example, a three-dimensional form). Note that such a display image VI can be applied to, for example, augmented reality.

なお、本実施例では、表示像VI1よりも運転者にとって奥側に表示像VI2が視認されるように構成されるが、逆であってよい。例えば、領域R520にホログラム3Cと同様のホログラム(図示せず)を設けることで、表示像VI1よりも運転者にとって奥側に表示像VI2が視認される関係を実現してもよい。 Note that in this embodiment, the display image VI2 is configured to be visible to the driver further back than the display image VI1, but the reverse may be possible. For example, by providing a hologram (not shown) similar to the hologram 3C in the region R520, a relationship may be realized in which the display image VI2 is visible to the driver further back than the display image VI1.

図10は、他の一実施例(実施例4)によるヘッドアップディスプレイ1Aの構成を示す概略図である。 FIG. 10 is a schematic diagram showing the configuration of a head-up display 1A according to another embodiment (Embodiment 4).

本実施例のヘッドアップディスプレイ1Aは、上述した実施例1のヘッドアップディスプレイ1に対して、ホログラム3Aが追加された点が異なる。ホログラム3Aは、領域R520に設けられる。ホログラム3Aは、領域R520に入射した光の実質的に全部をアイボックス5内へと反射するように形成される。 The head-up display 1A of this embodiment differs from the head-up display 1 of the first embodiment described above in that a hologram 3A is added. Hologram 3A is provided in region R520. The hologram 3A is formed so as to reflect substantially all of the light incident on the region R520 into the eyebox 5.

本実施例によっても、上述した実施例1と同様の効果が奏される。また実施例2,3においても同様にホログラムを2つ用いることにより、実施例2,3と同様の効果を得ることができる。
そして、この2つのホログラムに反射率を高めたホログラムを用いることにより、光利用効率を高めることができる。これにより、光源(レーザユニット10)が出力する光量が少なく済み、省電力化、発熱量の低減、光源を冷却するヒートシンクの小型化に寄与する。
This embodiment also provides the same effects as the first embodiment described above. Further, in Examples 2 and 3, the same effects as in Examples 2 and 3 can be obtained by similarly using two holograms.
By using holograms with increased reflectance as these two holograms, it is possible to increase the light utilization efficiency. As a result, the amount of light outputted by the light source (laser unit 10) can be reduced, contributing to power saving, reduction in heat generation, and miniaturization of the heat sink that cools the light source.

以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。 Although each embodiment has been described in detail above, it is not limited to a specific embodiment, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims. It is also possible to combine all or a plurality of the components of the embodiments described above.

例えば、上述した実施例1(実施例2から実施例4も同様)では、領域R510、R520はウインドシールドWS上に上下に設定され、ホログラム3は、表示像VI1、VI2が上下方向に隣接する態様で視認されるように適合されているが、これに限られない。領域R510、R520はウインドシールドWS上に左右に設定され、ホログラム3は、表示像VI1、VI2が設定方向に隣接する態様で視認されるように適合されてもよい。 For example, in the above-mentioned Example 1 (the same applies to Examples 2 to 4), the regions R510 and R520 are set vertically on the windshield WS, and the hologram 3 has display images VI1 and VI2 adjacent to each other in the vertical direction. The display is adapted to be viewed in a non-limiting manner. Regions R510 and R520 may be set on the left and right sides on the windshield WS, and the hologram 3 may be adapted so that the display images VI1 and VI2 are viewed in a manner adjacent to each other in the set direction.

1 ヘッドアップディスプレイ
1A ヘッドアップディスプレイ
1B ヘッドアップディスプレイ
1C ヘッドアップディスプレイ
2 画像光照射装置
3 ホログラム
3A ホログラム
3B ホログラム
3C ホログラム
5 アイボックス
9 インストルメントパネル
10 レーザユニット
11 レーザ照射装置
12 レーザ照射装置
13 レーザ照射装置
20 ダイクロイックミラーユニット
21 ダイクロイックミラー
22 ダイクロイックミラー
23 ダイクロイックミラー
28 集光レンズ
30 MEMSスキャナ
40 スクリーン
41 マイクロレンズ
50 制御装置
51 レーザ制御部
52 スキャナ制御部
L1 ライン
L2 ライン
VC 車両
VI 表示像(虚像表示)
VI1 表示像
VI2 表示像
WS ウインドシールド
1 Head-up display 1A Head-up display 1B Head-up display 1C Head-up display 2 Image light irradiation device 3 Hologram 3A Hologram 3B Hologram 3C Hologram 5 Eye box 9 Instrument panel 10 Laser unit 11 Laser irradiation device 12 Laser irradiation device 13 Laser irradiation Device 20 Dichroic mirror unit 21 Dichroic mirror 22 Dichroic mirror 23 Dichroic mirror 28 Condenser lens 30 MEMS scanner 40 Screen 41 Microlens 50 Control device 51 Laser control section 52 Scanner control section L1 Line L2 Line VC Vehicle VI Display image (virtual image display)
VI1 Display image VI2 Display image WS Windshield

Claims (3)

移動体(VC)に搭載されるヘッドアップディスプレイ(1、1A、1B、1C)であって、
乗員の前方に位置する光透過部材(WS)に向けて第1画像に係る光と第2画像に係る光とを投射し、前記乗員に対応付けられる所定視点から視て、前記乗員の視野前方に、前記第1画像に係る光に基づく第1表示像(VI1)と、前記第2画像に係る光に基づく第2表示像(VI2)とを形成する画像光照射部(2)と、
前記光透過部材に設けられ、前記第1画像に係る光が入射するホログラム(3、3A、3B、3C)とを備え、
前記画像光照射部は、
レーザ光を出射する出射手段(10、51)と、
直交する第1方向及び第2方向で規定される平面内で規則的に配列され、入射する前記レーザ光を拡散する複数の光学素子(41)と、
一の前記光学素子のサイズよりも小さいスポット径で複数の前記光学素子のそれぞれに当たるように、前記平面を走査面として前記レーザ光を走査可能な走査手段(30、52)とを含み、
前記出射手段は、前記第1画像に応じた第1レーザ光と、前記第2画像に応じた第2レーザ光とを出射し、前記走査手段は、前記第1レーザ光を前記一の前記光学素子の中心よりも上下方向又は左右方向側に所定量だけずれた位置に入射し、前記第2レーザ光を前記第1レーザ光の前記一の前記光学素子の前記中心を挟んで前記上下方向又は前記左右方向の逆側の位置に入射し、前記一の前記光学素子は、前記第1レーザ光と前記第2レーザ光とを前記上下方向又は前記左右方向にオフセットした前記光透過部材の領域に出射し、
前記第1表示像は、前記所定視点から視て、前記第2表示像と前記上下方向又は前記左右方向に隣接した位置に形成される、
ヘッドアップディスプレイ。
A head-up display (1, 1A, 1B, 1C) mounted on a mobile object (VC),
The light related to the first image and the light related to the second image are projected toward a light transmitting member (WS) located in front of the occupant, and when viewed from a predetermined viewpoint associated with the occupant, the front of the visual field of the occupant is an image light irradiation unit (2) that forms a first display image (VI1) based on the light related to the first image and a second display image (VI2) based on the light related to the second image;
a hologram (3, 3A, 3B, 3C) provided on the light transmitting member and into which light related to the first image is incident;
The image light irradiation section is
Emitting means (10, 51) for emitting laser light;
a plurality of optical elements (41) that are regularly arranged within a plane defined by orthogonal first and second directions and that diffuse the incident laser light;
scanning means (30, 52) capable of scanning the laser beam using the plane as a scanning surface so as to hit each of the plurality of optical elements with a spot diameter smaller than the size of one of the optical elements;
The emitting means emits a first laser beam according to the first image and a second laser beam according to the second image, and the scanning means transmits the first laser beam to one of the optical systems. The second laser beam is incident at a position shifted by a predetermined amount in the vertical direction or the horizontal direction from the center of the element, and the second laser beam is directed in the vertical or horizontal direction across the center of the one optical element of the first laser beam. the first laser beam and the second laser beam are incident on opposite positions in the left-right direction, and the first laser beam and the second laser beam are directed to a region of the light-transmitting member offset in the vertical direction or the horizontal direction. Emits,
The first display image is formed at a position adjacent to the second display image in the vertical direction or the horizontal direction when viewed from the predetermined viewpoint.
Head-up display.
前記第1画像及び前記第2画像は、前記第1表示像及び前記第2表示像の組み合わせにより視認可能な情報を生成する、請求項1に記載のヘッドアップディスプレイ。 The head-up display according to claim 1 , wherein the first image and the second image generate visually recognizable information by a combination of the first display image and the second display image. 前記第1表示像は、前記所定視点から視て、前記第2表示像よりも遠方又は近傍の位置に形成される、請求項1に記載のヘッドアップディスプレイ。
The head-up display according to claim 1, wherein the first display image is formed at a position farther or closer than the second display image when viewed from the predetermined viewpoint.
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