WO2022264642A1 - 画像表示装置及びヘッドアップディスプレイシステム - Google Patents

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Definitions

  • the image display device of the present disclosure includes a display unit that emits a light flux that forms an image that is visually recognized by an observer as a virtual image, a light guide that guides the light flux to a light-transmitting member, and a control that controls the image displayed by the display unit. and a sensor that detects a physical quantity used to obtain the wavelength of the luminous flux.
  • the light guide has an incident surface on which the light flux from the display section is incident and an exit surface from which the light flux exits from the light guide.
  • the luminous flux incident on the incident surface of the light guide changes its traveling direction in the light guide, and is emitted from the exit surface so as to expand the viewing area by replicating the virtual image visually recognized by the observer in the horizontal and vertical directions. do.
  • the control unit controls the position and shape of the image displayed by the display unit based on the physical quantity detected by the sensor.
  • the light guide 13 in the HMD is substantially facing the visual recognition area Ac in which the virtual image can be visually recognized by the observer.
  • the image light vertically incident from the display unit 11 is split within the light guide 13, and the split image light is emitted from the emission surface 27 of the light guide 13 perpendicularly toward the visual recognition area Ac.
  • the wavelength of the light flux L1 emitted from the display section 11 changes.
  • the wavelength becomes longer as the temperature rises.
  • the light beam diffracted in the coupling region 21 is diffracted at a greater angle than the designed diffraction angle, travels outside the region of the first expansion region 23, and is not diffracted to the second expansion region 25. may increase.
  • the rectangular virtual image Iva shown in FIG. 4C becomes a distorted virtual image Ivb as shown in FIG. 5B after the temperature rise. will see. Therefore, the image display device 2 that reduces the distortion of the virtual image even when the temperature of the display section 11 rises will be described.
  • Embodiment 1 will be described below with reference to FIGS. 6 to 8B.
  • symbol is attached
  • the tilt angles of the windshields in the drawings are shown for easy understanding, and may vary depending on the drawing.
  • the Z-axis direction is the direction in which the observer visually recognizes the virtual image Iv from the visual recognition area Ac in which the observer can visually recognize the virtual image Iv.
  • the X-axis direction is a horizontal direction orthogonal to the Z-axis.
  • the Y-axis direction is a direction orthogonal to the XZ plane formed by the X-axis and the Z-axis. Therefore, the X-axis direction corresponds to the horizontal direction of the vehicle 3 , the Y-axis direction corresponds to the substantially vertical direction of the vehicle 3 , and the Z-axis direction corresponds to the substantially forward direction of the vehicle 3 .
  • the control unit 15 can be realized by a circuit made up of a semiconductor element or the like.
  • the control unit 15 can be configured by, for example, a microcomputer, CPU, MPU, GPU, DSP, FPGA, or ASIC.
  • the control unit 15 reads data and programs stored in the built-in storage device 17 and performs various arithmetic processing, thereby realizing predetermined functions.
  • the control unit 15 includes a storage device 17 .
  • the control unit 15 corrects by changing the position and shape of the image displayed from the display unit 11 according to the detection value of the sensor 19 .
  • the emission surface 27 faces the second extended area 25 .
  • the first principal surface 13 a faces the windshield 5 .
  • the incident surface 20 is included in the coupling region 21 in the present embodiment, the incident surface 20 may be included in the first major surface 13a on the surface facing the coupling region 21 .
  • the output surface 27 may be included in the second extended region 25 .
  • the sensor 19A includes an entrance slit 31, a collimator lens 33, a transmissive grating 35, a focus lens 37, and an image sensor 39.
  • the incident light is split by the transmission grating 35, and the image sensor 39 detects the amount of light for each wavelength of the split light.
  • the sensor 19 detects the physical quantity used to obtain the wavelength of the light beam L1, and the control unit 15 controls the display unit 11 based on the detected physical quantity. controls the position and shape of the displayed image.
  • the control unit 15 controls the display unit 11 based on the detected physical quantity. controls the position and shape of the displayed image.

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Abstract

画像表示装置は、虚像として観察者に視認される画像を形成する光束を出射する表示部と、光束を透光部材へ導く導光体と、表示部が表示する画像を制御する制御部と、光束の波長を得るために用いられる物理量を検出するセンサと、を備える。導光体の入射面に入射した光束は、導光体内で進行方向が変更され、観察者の視認する虚像の水平方向及び垂直方向に複製することで視野領域を拡張するように出射面から出射する。制御部は、センサが検出する物理量を基に、表示部が表示する画像の位置と形状とを制御する。

Description

画像表示装置及びヘッドアップディスプレイシステム
　本開示は、画像表示装置及びそれを備えて虚像を表示するヘッドアップディスプレイシステムに関する。
　従来、ヘッドアップディスプレイシステムは、画像を表示する画像表示装置を備える。ヘッドアップディスプレイシステムは、画像表示装置を用いて、拡張現実（ＡＲ）表示を行う車両情報投影システムである。ヘッドアップディスプレイ装置は、例えば、車両のウインドシールドに虚像を表す光を投影することで、運転者に、車両の外界の実景とともに虚像を視認させている。
　虚像を表示させる装置として、特許文献１には、出射瞳を２方向で拡張するための導波路（導光体）を備える光学要素が記載されている。光学要素は、回折光学素子を利用して、出射瞳を拡張することができる。また、文献２には、体積ホログラム回折格子を用いて拡張現実（ＡＲ）表示を行うヘッドマウントディスプレイが記載されている。
米国特許第１０４２９６４５号明細書 国際公開第２０１８／１９８５８７号
　しかしながら、画像表示装置から出射される光の波長が変化すると、表示される虚像に歪みが発生する。
　本開示は、虚像の歪みを低減する画像表示装置及びヘッドアップディスプレイシステムを提供することを目的とする。
　本開示の画像表示装置は、虚像として観察者に視認される画像を形成する光束を出射する表示部と、光束を透光部材へ導く導光体と、表示部が表示する画像を制御する制御部と、光束の波長を得るために用いられる物理量を検出するセンサと、を備える。導光体は、表示部からの光束が入射する入射面と、導光体から光束が出射する出射面と、を有する。導光体の入射面に入射した光束は、導光体内で進行方向が変更され、観察者の視認する虚像の水平方向及び垂直方向に複製することで視野領域を拡張するように出射面から出射する。制御部は、センサが検出する物理量を基に、表示部が表示する画像の位置と形状とを制御する。
　また、本開示のヘッドアップディスプレイシステムは、上述の画像表示装置と、導光体から出射した光束が反射する透光部材と、を備え、透光部材を介して視認可能な実景に虚像を重ねて表示する。
　本開示の画像表示装置及びヘッドアップディスプレイシステムによれば、虚像の歪みを低減することができる。
導光体の構成を示す概略斜視図 ヘッドマウントディスプレイの導光体への入射光と出射光の方向を示す説明図 ヘッドアップディスプレイの導光体への入射光と出射光の方向を示す説明図 表示部から出射される光束の光路を示す説明図 表示部に表示される画像の一例を示す説明図 観察者が見る虚像の一例を示す説明図 表示部から出射される光束の波長が変化した場合の光束の光路を示す説明図 光束の波長が変化により歪んだ虚像の一例を示す説明図 実施形態のヘッドアップディスプレイシステムを搭載した車両のＹＺ面断面図 表示部から出射される光束の光路を示す説明図 導光体の構成を示す透視斜視図 表示部から出射される光束がセンサに入射する光路を示す導光体の透視斜視図 センサの特性の一例を示すグラフ センサの特性の一例を示すグラフ センサの位置によって入射する光量の変化を示す説明図 センサの特性の一例を示すグラフ 画像補正処理の流れを示すフローチャート 画像補正により表示部から出射される光束の光路の変化を説明する説明図 画像補正により表示部から出射される光束の光路の変化を説明する説明図 画像補正により表示部に表示される画像の変化を説明する説明図 虚像としてドットが表示される例を示す説明図 ある波長の光束により虚像として各ドットの見える角度を示す表 光束の波長が長く変化した際の虚像として各ドッドの見える角度を示す表 光束の波長の変化により虚像として各ドッドの変化した角度差を示す表 実施形態１の変形例１の光検出器の構成を示す構成図 実施形態１の変形例１の光検出器の構成を示す構成図 実施形態１の変形例１の光検出器の構成を示す構成図 実施形態１の変形例２の光検出器の構成を示す構成図 実施形態１の変形例２の光検出器の構成を示す構成図 実施形態１の変形例２の光検出器の構成を示す構成図 実施形態１の変形例３の光検出器の構成を示す構成図 実施形態１の変形例３の光検出器の構成を示す構成図 実施形態１の変形例４の光検出器の構成を示す構成図 実施形態２における画像表示装置の構成を示す構成図 半導体レーザーの温度と波長との関係を示すグラフ 実施形態３における画像補正処理の流れを示すフローチャート
（本開示の概要）
　図１を参照して、本開示の概要をまず説明する。図１は、導光体１３の構成を示す概略図である。ヘッドマウントディスプレイ（以下、ＨＭＤと称する）などに用いられる画像表示装置２で、いわゆる瞳拡張型の導光体１３が用いられる。瞳拡張型の導光体１３は、表示部１１からの画像光を入射して進行方向を変更する結合領域２１と、第１の方向に拡張する第１拡張領域２３と、第２の方向に拡張する第２拡張領域２５とを備える。第１の方向と第２の方向とは互いに交差し、例えば、直交してもよい。
　結合領域２１、第１拡張領域２３及び第２拡張領域２５は、それぞれ、画像光を回折する回折パワーを有し、エンボス型ホログラム、または、体積型ホログラムが形成されている。エンボス型ホログラムは、例えば、回折格子である。体積型ホログラムは、例えば、誘電体膜による干渉縞である。結合領域２１は、外部から入射した画像光の進行方向を、回折パワーにより第１拡張領域２３へ向かうように変更する。
　第１拡張領域２３は、例えば、回折格子素子が配置されており、入射した画像光を、回折パワーにより第１の方向に進行する画像光と第２拡張領域２５へ進行する画像光とに分割することで画像光を複製する。例えば、図１では、第１拡張領域２３において、画像光が全反射を繰り返して進行する方向に並んだ４個のポイント２３ｐに回折格子素子が配置されている。それぞれのポイント２３ｐで回折格子素子が画像光を分割し、分割した画像光を第２拡張領域２５へ進行させている。これにより、入射した画像光の光束が、第１の方向に４つの画像光の光束に複製されることで拡張される。
　第２拡張領域２５は、例えば、回折格子素子が配置されており、入射した画像光を、回折パワーにより第２の方向に進行する画像光と第２拡張領域２５から外部へ出射する画像光とに分割することで画像光を複製する。例えば、図１では、第２拡張領域２５において画像光が全反射を繰り返して進行する方向に並んだポイント２５ｐが１列につき３つ配置され、４列で合計１２個のポイント２５ｐにそれぞれ回折格子素子が配置されている。それぞれのポイント２５ｐで画像光を分割し、分割した画像光を外部へ出射させている。これにより、４列で入射した画像光の光束がそれぞれ、第２の方向に３つの画像光の光束に複製されることで拡張される。このようにして、導光体１３は、入射した１つの画像光の光束から、１２個の画像光の光束を複製することができ、第１の方向及び第２の方向にそれぞれ光束を複製して視野領域を拡張することができる。観察者はこの１２個の画像光の光束からそれぞれの画像光の光束を虚像として視認することができ、観察者が画像光を視認可能な視認領域を広くすることができる。
　次に、図２及び図３を参照して瞳拡張型のＨＭＤとヘッドアップディスプレイ（以下、ＨＵＤと称する）の違いについて説明する。図２は、ＨＭＤの入射光と出射光を示す説明図である。図３は、ＨＵＤの入射光と出射光を示す説明図である。
　図２に示す様に、ＨＭＤにおける導光体１３は、観察者が虚像を視認可能な視認領域Ａｃに対してほぼ正対している。表示部１１から垂直に入射した画像光は導光体１３内で分割され、分割された画像光が導光体１３の出射面２７から垂直に視認領域Ａｃに向けて出射する。
　これに対して、図３に示す様に、ＨＵＤの場合、導光体１３から出射した画像光を例えば、ウインドシールド５に反射させて視認領域Ａｃに入射させるので、分割された映像光を導光体１３の出射面２７から斜め方向に出射させる。平面でないウインドシールド５に反射させて画像光を観察者Ｄに見せる場合、表示部１１から出射される画像光の波長が変化すると、虚像に歪みが発生することを新たに知見した。
　表示部１１の光源１１ｂの温度が変化すると、表示部１１から出射される画像光の波長がドリフトする。画像光を構成する光束が回折する回折ピッチｄと、入射角αと、回折角βと、光束の波長λは、以下の関係式を満たす。
　ｄ（ｓｉｎα－ｓｉｎβ）＝ｍλ
　そこで、光源１１ｂから出射される画像光の波長を監視し、表示部１１における画像の表示位置について補正する。
　このように、ＨＵＤは、導光体１３から出射する画像光をウインドシールド５に反射させて視認領域Ａｃに入射させるために回折ピッチが一定ではない点がＨＭＤと異なるので、ＨＵＤでは画像光の波長の変化により虚像の歪みがより目立つ。
　図４Ａに示すように、設計通りの波長の光束Ｌ１が導光体１３に入射されると、結合領域２１で第１拡張領域２３の方へ光束の進行方向が曲げられる。第１拡張領域２３で光束は複製を繰り返し、複製された光束は第２拡張領域２５の方へ進行方向が曲げられる。第２拡張領域２５において光束は複製を繰り返し、虚像を表示する光束Ｌ２として導光体１３から出射する。
　導光体１３から出射した光束Ｌ２は、ウインドシールド５によって反射する際に、歪みが発生するので、表示部１１から表示される画像は、その歪みの逆方向に予め変形しておくことで、観察者は、歪みの無い画像を視認することができる。例えば、図４Ｂのように表示部１１の表示領域１１ａにおいて、変形された四角形の画像１２が表示されると、導光体１３で複製されて、ウインドシールド５で画像１２が歪まされて、観察者は、図４Ｃに示すような設計通りの矩形の虚像Ｉｖａを視認することができる。
　ところが、表示部１１の光源１１ｂの温度が上昇することによって、表示部１１から出射される光束Ｌ１の波長が変化する。光源１１ｂとして、例えば、レーザー素子のような狭帯域の光源を用いる場合、温度が上昇すると波長が長くなる。これによって、図５Ａに示すように、結合領域２１で回折した光束が、設計した回折角よりも大きく回折し、第１拡張領域２３の領域外へ進行し、第２拡張領域２５へ回折しない光が増加する場合がある。また、結合領域２１で設計した回折角よりも大きく回折した光束が、第１拡張領域２３で回折する際にも回折角が大きくなり、さらに、第２拡張領域２５で回折する際にも回折角が大きくなるので、画像の歪みが大きくなる。
　この結果、表示部１１の温度が上昇する前は、図４Ｃに示す矩形の虚像Ｉｖａは、温度上昇後には、図５Ｂに示すように歪んだ虚像Ｉｖｂとなり、観察者はこの歪んだ虚像Ｉｖｂを見ることになる。そこで、表示部１１の温度が上昇しても虚像の歪みを低減する画像表示装置２について説明する。
（実施形態１）
　以下、図６～図８Ｂを参照して、実施形態１を説明する。なお、上述した構成要素と共通の機能を有する構成要素に対して同じ符号を付している。また、図中におけるウインドシールドの傾斜角度は、それぞれ理解しやすいように示しているので、図によって異なる場合がある。
[１－１．構成]
[１－１－１．画像表示装置及びヘッドアップディスプレイシステムの全体構成]
　本開示のヘッドアップディスプレイシステム１（以下、ＨＵＤシステム１と称する）の具体的な実施形態を説明する。図６は、本開示に係るＨＵＤシステム１を搭載した車両３の断面を示す図である。図７は、表示部から出射される光束の光路を示す説明図である。実施形態において、車両３に搭載されたＨＵＤシステム１を例として説明する。
　以下では、図６に示す、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に基づいてＨＵＤシステム１に関する方向を説明する。Ｚ軸方向は、観察者が虚像Ｉｖを視認可能な視認領域Ａｃから観察者が虚像Ｉｖを視認する方向である。Ｘ軸方向は、Ｚ軸と直交した水平方向である。Ｙ軸方向は、Ｘ軸及びＺ軸で形成されるＸＺ面と直交する方向である。したがって、Ｘ軸方向は車両３の水平方向に対応し、Ｙ軸方向は車両３の略鉛直方向に対応し、Ｚ軸方向は車両３の略前進方向に対応する。
　図６に示すように、車両３のウインドシールド５の下方のダッシュボード（図示省略）の内部に、画像表示装置２が配置されている。車両３の運転席に座った観察者Ｄは、ＨＵＤシステム１から投射される画像を虚像Ｉｖとして認識する。このようにして、ＨＵＤシステム１は、ウインドシールド５を介して視認可能な実景に虚像Ｉｖを重ねて表示する。複製された複数の画像が視認領域Ａｃに投射されるので、視認領域Ａｃの中であれば、観察者Ｄの眼の位置がＹ軸方向及びＸ軸方向にずれても虚像Ｉｖを視認することができる。なお、観察者Ｄは、車両３のように移動体内に搭乗する搭乗者であり、例えば、運転者または助手席に座る搭乗者である。
　画像表示装置２は、表示部１１、導光体１３、制御部１５、記憶装置１７、及び、センサ１９を備える。表示部１１は、虚像Ｉｖとして観察者に視認される画像を形成する光束を出射する。導光体１３は、表示部１１から出射された光束Ｌ１を分割複製し、複製した光束Ｌ２をウインドシールド５へ導く。ウインドシールド５で反射した光束Ｌ２は虚像Ｉｖとして、ウインドシールド５を介して視認可能な実景に重ねて表示される。
　表示部１１は、外部の制御部１５による制御に基づき、画像を表示する。光源１１ｂを有する表示部１１として、例えば、バックライト付きの液晶表示装置（Liquid Crystal Display）や有機発光ダイオード（Organic Light-Emitting Diode）ディスプレイ、プラズマディスプレイなどを用いることができる。また、光源１１ｂとしてレーザー素子を用いてもよい。また、表示部１１として、光を拡散または反射するスクリーンと、プロジェクタや走査型レーザーを用いて画像を生成してもよい。表示部１１は、道路進行案内表示や、前方車両までの距離、車のバッテリー残量、現在の車速など、各種の情報を含む画像コンテンツを表示することができる。このように、表示部１１は虚像Ｉｖとして観察者Ｄに視認される画像コンテンツを含む光束Ｌ１を出射する。
　制御部１５は、半導体素子などで構成される回路で実現可能である。制御部１５は、例えば、マイコン、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＧＰＵ、ＤＳＰ、ＦＰＧＡ、またはＡＳＩＣで構成することができる。制御部１５は、内蔵する記憶装置１７に格納されたデータやプログラムを読み出して種々の演算処理を行うことで、予め定められた機能を実現する。また、制御部１５は記憶装置１７を備える。制御部１５は、センサ１９の検出値に応じて表示部１１から表示する画像の位置及び形を変えることで補正する。
　記憶装置１７は、制御部１５の機能を実現するために必要なプログラム及びデータを記憶する記憶媒体である。記憶装置１７は、例えば、ハードディスク（ＨＤＤ）、ＳＳＤ、ＲＡＭ、ＤＲＡＭ、強誘電体メモリ、フラッシュメモリ、磁気ディスク、またはこれらの組み合わせによって実現できる。記憶装置１７には、虚像Ｉｖを表す画像と、その画像を表示部１１に表示する際の形状データが格納されている。また、波長と、表示位置、及び、画像の形状とが関連づけられた第１のルックアップテーブルが記憶されている。また、センサ１９が検出した光量と光の波長とが関連づけられた第２のルックアップテーブルも記憶されている。制御部１５は、センサ１９の検出値に基づいて、表示部１１に表示する画像の形状を決定する。制御部１５は、決定した表示画像と形状データを記憶装置１７から読み出して、表示部１１に出力する。
　センサ１９は、導光体１３から出射される観察者Ｄに視認されない光束を受光する。例えば、表示部１１から出射され観察者Ｄの視認領域ＡＤまでの光路から分岐した光路を伝播する光束を受光する。センサ１９は、光束Ｌ１の波長を得るために用いられる物理量を検出する。センサ１９は、例えば、光検出器であり、受光した光の波長や光量を検出し、検出した値を制御部１５へ送信する。センサ１９は、例えば、表示部１１と結合領域２１とを結ぶ直線上に配置されている。
[１－１－２．導光体]
　図４Ａ及び図８Ａを参照して、導光体１３の構成を説明する。図８Ａは導光体１３の構成を示す透視斜視図である。導光体１３は、第１主面１３ａ、第２主面１３ｂ及び側面１３ｃと、を有する。第１主面１３ａと第２主面１３ｂとは対向する。導光体１３は、入射面２０、結合領域２１、第１拡張領域２３、第２拡張領域２５、及び出射面２７を有する。入射面２０は第２主面１３ｂに含まれ、出射面２７は第１主面１３ａに含まれる。結合領域２１、第１拡張領域２３、及び第２拡張領域２５が回折格子の場合、これらは第２主面１３ｂに含まれる。結合領域２１、第１拡張領域２３、及び第２拡張領域２５が体積型ホログラムの場合、これらは、第１主面１３ａと第２主面１３ｂとの間に配置されている。
　出射面２７は、第２拡張領域２５と対向する。第１主面１３ａは、ウインドシールド５と対向する。本実施形態では、入射面２０は結合領域２１に含まれるが、結合領域２１と対向する面であって第１主面１３ａに含まれてもよい。また、出射面２７は第２拡張領域２５に含まれてもよい。
　結合領域２１、第１拡張領域２３、及び第２拡張領域２５は、それぞれ異なる回折パワーを有し、それぞれ、回折格子または体積型ホログラムが形成されている。結合領域２１、第１拡張領域２３及び第２拡張領域２５は、それぞれ、画像光の回折角度が異なる。また、導光体１３は、入射した光束が内部で全反射する構成である。導光体１３は、例えば、表面が鏡面加工されたガラスや樹脂製の板で構成されている。導光体１３は、平面形状に限らず曲面形状であってもよい。このように、導光体１３は、一部に光を回折する回折格子または体積型ホログラムを含む。結合領域２１、第１拡張領域２３、及び第２拡張領域２５は、体積型ホログラムを含む場合、立体領域となる。
　結合領域２１は、表示部１１を出射した光束Ｌ１を入射面２０から入射し、光束Ｌ１の進行方向を変更する領域である。結合領域２１は回折パワーを有し、入射した光束Ｌ１の伝播する方向を第１拡張領域２３の方向へ変更する。本実施形態において、結合とは、全反射条件で導光体１３内を伝播する状態である。図８Ｂに示すように、結合領域２１で回折されずに透過した光束Ｌ１ａは直進し、表示部１１から結合領域２１への延長上に配置されたセンサ１９に入射する。
　図４Ａ及び図８Ａに示すように、第１拡張領域２３は、第１の方向に光束Ｌ１を拡張して、第１の方向と交差する第２の方向にある第２拡張領域に向けて出射する。第１の方向に光束Ｌ１を拡張する第１拡張領域２３において、第１の方向の長さは第２の方向の長さよりも大きい。なお、導光体１３は、第１の方向が水平方向（Ｘ軸の方向）となるように配置されている。結合領域２１で回折して伝播した光束Ｌ１は、第１主面１３ａ及び第２主面１３ｂで全反射を繰り返しながら第１の方向に光束Ｌ１を伝播しつつ、第２主面１３ｂに形成された第１拡張領域２３の回折格子により光束Ｌ１を複写して第２拡張領域２５に出射する。
　第２拡張領域２５は、例えば、第１の方向と垂直な第２の方向に光束Ｌ１を拡張して、出射面２７から拡張された光束Ｌ２を出射する。なお、導光体１３は、第２の方向がＺ軸の負の方向に配置されている。第１拡張領域２３から伝播した光束Ｌ１は、第１主面１３ａ及び第２主面１３ｂで全反射を繰り返しながら第２の方向に光束Ｌ１を伝播しつつ、第２主面１３ｂに形成された第２拡張領域２５の回折格子により光束Ｌ１を複写して出射面２７を介して導光体１３の外部へ出射する。
　したがって、観察者Ｄの視点からすると、導光体１３は、入射面２０に入射して進行方向が変更された光束Ｌ１を、観察者Ｄの視認する虚像Ｉｖの水平方向（Ｘ軸の方向）に拡張した後に、さらに、虚像Ｉｖの垂直方向（Ｙ軸の方向）に拡張して出射面２７から光束Ｌ２を出射する。
[１－１－３．瞳拡張の順番]
　上述した配置の導光体１３において、実施形態１の瞳拡張の順番について図４Ａ及び図８Ａを参照して説明する。
　導光体１３に入射した画像光の光束Ｌ１は、結合領域２１に形成された回折素子により、第１の方向として水平方向（Ｘ軸の負の方向）に瞳拡張する第１拡張領域２３へ伝播方向を変更する。したがって、光束Ｌ１は、結合領域２１に斜めに入射した後、図４Ａに示す波数ベクトルｋ１の作用を受けて第１拡張領域２３の方向へ伝播する。
　第１の方向に延びる第１拡張領域２３へ伝播する光束Ｌ１は、全反射を繰り返しながら第１拡張領域２３に形成された回折素子により、第１の方向へ伝播する光束Ｌ１と、複製されて第２拡張領域２５へ伝播方向を変更する光束Ｌ１とに分割される。このとき、複製され光束Ｌ１は、図９Ｂに示す波数ベクトルｋ２の作用を受けて第２拡張領域２５の方向へ伝播する。
　第２の方向としてＺ軸の負の方向に沿って延びる第２拡張領域２５へ伝播方向を変更された光束Ｌ１は、第２拡張領域２５に形成された回折素子により、第２の方向へ伝播する光束Ｌ１と、複製されて第２拡張領域２５から出射面２７を介して導光体１３の外部へ出射する光束Ｌ２とに分割される。このとき、複製された光束Ｌ２は、図４Ａに示す波数ベクトルｋ３の作用を受けて出射面２７の方向へ伝播する。
[１－１－４．光の波長変化の検出]
　センサ１９は、光束Ｌ１の波長の変化を直接的に、または、間接的に検出する。センサ１９は、例えば、図９Ａに示すような波長によって異なる透過率を有するフィルタを備える。このフィルタの特性は予め知られており、光源１１ｂの波長変化範囲ＡＬにおいて透過率が変化する特性を有する。したがって、表示部１１から同じ画像が表示されている間に、センサ１９が検出する光量が変化することで、光束Ｌ１の波長が変化したことを検出することができる。例えば、図９Ａの示すフィルタにおいて、波長が長くなるほどフィルタを透過する光量が多くなり、センサ１９が検出する光量が大きくなる。
　また、図９Ｂに示すように、光束Ｌ１の波長変化と回折効率との関係を予め測定しておくことで、回折しなかった光量から光束Ｌ１の波長を推測することができる。例えば、結合領域２１で回折しなかった光量は、センサ１９に入射するのでセンサ１９が検出する光量の大きさによって光束Ｌ１の波長を検出することができる。
　また、図９Ｃに示すように、例えば、センサ１９が結合領域２１から第１拡張領域２３への延長上に配置されている場合、結合領域２１及び第１拡張領域２３による回折角度が光束Ｌ１の波長に応じて変化する。したがって、表示部１１から同じ画像が表示されている場合、光束Ｌ１の波長に応じてセンサ１９に入射する光量が変化する。例えば、図９Ｃのセンサ１９の位置では、波長の長い光束Ｌ１ｂは、回折角が大きいので、センサ１９へ入射する光量が大きい。また、波長の短い光束Ｌ１ｃは、回折角が小さいので、センサ１９へ入射する光量が小さい。図９Ｄに示すように、光束Ｌ１の波長変化とセンサ１９に入射する光量との関係を測定しておくことで、センサ１９が検出した光量から光束Ｌ１の波長を検出することができる。
　これらの波長検出方法により、センサ１９が検出する光量から光束Ｌ１の波長を検出することができる。これらの波長検出方法を１つだけ用いてもよいし、組み合わせて用いてもよい。
　次に、図１０から図１３を参照して、画像表示装置２の画像補正処理の流れを説明する。図１０は、画像補正処理の流れを示すフローチャートである。図１１及び図１２は、画像補正により表示部から出射される光束の光路の変化を説明する説明図である。図１３は、画像補正により表示部に表示される画像の変化を説明する説明図である。
　ステップＳ１において、制御部１５は、表示部１１から画像を表示させると、センサ１９が検出した光量を取得して、記憶装置１７に記憶されている光量と波長とが関連づけられた第２のルックアップテーブルを参照して表示部１１から出射されている光束Ｌ１の波長を取得する。
　次に、ステップＳ２において、制御部１５は、記憶装置１７に記憶されている、光束Ｌ１の波長と表示部１１から表示される画像の表示位置及び形状とが対応付けされた第１のルックアップテーブルを参照する。次に、ステップＳ３において、制御部１５は、第１のルックアップテーブルの参照結果に基づいて、表示部１１から表示する画像を制御する。例えば、制御部１５は、図１３に示すように、第１のルックアップテーブルに基づいて、導光体１３から出射される光束による画像の歪みを低減するように、表示部１１が表示する画像１２の形状と位置とを補正して表示部１１から位置と形状を補正した画像１２ａを表示する。
　例えば、表示部１１の温度上昇により、表示部１１から出射される光束Ｌ１の波長が長くなると、図１１及び図１２に示すように、温度上昇する前と比べて画像の表示位置を下方へ補正する。表示部１１が例えば、液晶表示装置の場合、温度が上昇して光束Ｌ１の波長が長くなるのに対応して、制御部１５は表示部１１の表示領域１１ａから出射される光束Ｌ１の位置を下方へシフトさせ、表示領域１１ａに対向して配置された凸レンズ１１ｄにより、補正前と補正後とで同じ入射瞳で光束Ｌ１は結合領域２１に入射される。凸レンズ１１ｄは、表示部１１の内部に配置されてもよいし、外部に配置されてもよい。
　これにより、導光体１３に入射した光束Ｌ１は、結合領域２１，第１拡張領域２３、及び第２拡張領域２５でそれぞれ回折して温度上昇前の出射角度で導光体１３から出射することができ、観察者Ｄは歪みの低減した虚像Ｉｖを見ることができる。
　図１４～図１７を参照して実施形態１における虚像Ｉｖを説明する。
　図１４における５つのドットＤｔ１～Ｄｔ５において、角度で示される、それぞれのドットの座標が図１５に示されている。それぞれのドットＤｔ１～Ｄｔ５は、表示部１１から出射される波長５２０ｎｍの光束Ｌ１によって表示されている。それぞれ画面中央に位置するドットＤ１の角度座標はＤｔ１（0.00, 0.00）であり、画面左下に位置するドットＤ２の角度座標は、Ｄｔ２（-5.00, -2.00）であり、画面左上に位置するドットＤ３の角度座標は、Ｄｔ３（-5.00, +2.00）である。画面右下に位置するドットＤ４の角度座標は、Ｄｔ４（+5.00, -2.00）であり、画面右上に位置するドットＤ５の角度座標は、Ｄｔ５（+5.00, +2.00）である。
　表示部１１から出射される光束Ｌ１の波長が５３０ｎｍに長くなると、観察者Ｄが見る虚像ＩｖとしてのドットＤｔ１～Ｄｔ５の座標が図１６に示されている。また、図１７は、波長５２０ｎｍから波長５３０ｎｍへ長くなった際の角度の差分を示している。
　図１６によれば、表示部１１から出射される光束Ｌ１の波長が変わると観察者Ｄが見る虚像Ｉｖの位置が変化することを示している。波長が長くなる方へ変化した場合、虚像が全体的に下方へシフトし、四隅のドットＤｔ２～Ｄｔ５のそれぞれ位置の移動量が一様でないので、虚像に歪みが発生することが理解される。
　また、図１７によれば、画面中心において水平方向に約０．０９度、垂直方向に約０．０４度の角度差があり、画面周辺部で最大約０．１度の角度差が生じる。これらの角度差は、観察者の通常の視力で十分見ることができる。
　そこで、実施形態１の画像表示装置２により、表示部１１から出射される光束Ｌ１の波長の変化に応じて、表示部１１に表示する画像の位置と形状を制御することで、波長が５２０ｎｍから５３０ｎｍに変化したとしても図１４に示すドットＤｔ１～Ｄｔ５を表示することができる。このように、実施形態１の画像表示装置２により虚像の移動及び歪みを低減することができる。
　次に、図１８Ａ及び図１８Ｂを参照して実施形態１の変形例１を説明する。実施形態１において、センサ１９は表示部１１から結合領域２１への延長上に配置されていたが、これに限らない。変形例１において、センサ１９は、第１拡張領域２３の第１の方向の延長上に配置されている。
　導光体１３の側面１３ｃは、第１拡張領域２３の第１の方向の延長上にある。側面１３ｃに入射する光束Ｌ１は側面１３ｃを粗面にすると散乱して導光体１３の外部へ出射する。変形例１のセンサ１９は、第１拡張領域２３で回折されず全反射をくり返して導光体１３の側面１３ｃから出射した光束Ｌ１を受光する。これにより、変形例１の画像表示装置２も実施形態１と同様の機能を有することができる。また、図１８Ｃに示すように、センサ１９を、導光体１３において第１拡張領域２３の第１の方向の延長上にある側面１３ｃに密着させてもよい。この場合、側面１３ｃを粗面にしなくても光束Ｌ１をセンサ１９に入射可能である。
　次に、図１９Ａ及び図１９Ｂを参照して実施形態１の変形例２を説明する。実施形態１において、センサ１９は表示部１１から結合領域２１への延長上に配置されていたが、これに限らない。変形例２において、センサ１９は、第２拡張領域２５の第２の方向の延長上に配置されている。
　導光体１３の側面１３ｄは、第２拡張領域２５の第２の方向の延長上にある。側面１３ｄに入射する光束Ｌ１は側面１３ｄを粗面にすると散乱して導光体１３の外部へ出射する。変形例２のセンサ１９は、第２拡張領域２５で回折されず全反射を繰り返して導光体１３の側面１３ｄから出射した光束Ｌ１を受光する。これにより、変形例２の画像表示装置２も実施形態１と同様の機能を有することができる。また、図１９Ｃに示すように、センサ１９を、導光体１３において第２拡張領域２５の第２の方向の延長上にある側面１３ｄに密着させてもよい。
　次に、図２０Ａ及び図２０Ｂを参照して実施形態１の変形例３を説明する。変形例３において、第１拡張領域２３から回折して第２拡張領域２５外へ伝播する光束Ｌ１をセンサ１９が検出する。
　第２拡張領域２５の第１の方向における両側には、第２拡張領域２５に入射しない軸外光の光束Ｌ１が第２の方向に伝播している。導光体１３は回折部２６を有し、例えば、図２０Ａでは、導光体１３内において第２拡張領域２５の結合領域２１側を伝播する光束Ｌ１を回折部２６により、導光体１３の下方へ回折する。図２０Ｂに示すように、導光体１３の下方には、センサ１９が配置されているので、回折部２６により回折された光束Ｌ１がセンサ１９に入射する。これにより、光束Ｌ１の波長を検出することができる。
　次に、図２１を参照して実施形態１の変形例４を説明する。変形例４において、画像表示装置２は、光量を検出するセンサ１９の代わりに波長を直接的に検出するセンサ１９Ａを備えてもよい。
　センサ１９Ａは、入射スリット３１と、コリメートレンズ３３と、透過型グレーティング３５と、フォーカスレンズ３７と、イメージセンサ３９とを備える。透過型グレーティング３５により、入射した光が分光され、イメージセンサ３９が分光された光の波長ごとの光量を検出する。
　センサ１９Ａが、表示部１１から出射される光束Ｌ１の波長を直接的に検出するので、波長に応じた画像補正を精度良く実施することができる。
[１－２．効果等]
　本開示の画像表示装置２は、虚像Ｉｖとして観察者Ｄに視認される画像を形成する光束Ｌ１を出射する表示部１１と、光束Ｌ１をウインドシールド５へ導く導光体１３と、を備える。画像表示装置２は、さらに、表示部１１が表示する画像を制御する制御部１５と、光束Ｌ１の波長を得るために用いられる物理量を検出するセンサ１９と、を備える。導光体１３は、表示部１１からの光束Ｌ１が入射する入射面２０と、導光体１３から光束Ｌ１が出射する出射面２７と、を有する。導光体１３の入射面２０に入射した光束Ｌ１は、導光体１３内で進行方向が変更され、観察者Ｄの視認する虚像Ｉｖの水平方向及び垂直方向に複製することで視野領域を拡張するように出射面２７から出射する。制御部１５は、センサ１９が検出する物理量を基に、表示部１１が表示する画像の位置と形状とを制御する。
　表示部１１から出射される光束Ｌ１の波長が変化したとしても、センサ１９は光束Ｌ１の波長を得るために用いられる物理量を検出し、検出された物理量を基に制御部１５は、表示部１１が表示する画像の位置と形状とを制御する。これにより、光束Ｌ１の波長の変化により導光体１３内での進行方向が変化したとしても、表示部１１に表示する画像の位置と形状とを制御することで、歪みを低減した虚像を表示することができる。
　センサ１９は、光センサであり、観察者に視認されない光束Ｌ１の一部を受光して光の物理量を検出する。これにより、虚像の明るさを維持しつつ光束の波長を得るための物理量を得ることができる。
　センサ１９は、受光した光の波長を検出してもよい。センサ１９は、光の波長を直接的に検出するので、波長の検出精度を向上させることができる。
　センサ１９は、受光した光の光量を検出してもよく、制御部１５は、センサ１９が検出した光量を基に光束Ｌ１の光の波長を決定する。センサ１９として光量センサを用いるので、センサ１９を配置するスペースを小さくすることができ、コストダウンを図ることができる。
　また、車両３のウインドシールド５にＨＵＤシステム１の出射光を投射することで、車両３に搭乗する観察者Ｄに適した虚像Ｉｖを表示することができる。
（実施形態２）
　以下、図２２及び図２３を参照して、実施形態２を説明する。実施形態１では光を検出するセンサ１９を用いて光に関する物理量から光束Ｌ１の波長を検出していたが、実施形態２では温度を検出するセンサ１９Ｂを用いて、表示部１１Ｂの温度から光束Ｌ１の波長を検出する。この点及び以下に説明する点以外の構成については、実施形態２と実施形態１とは同じである。
　実施形態２の表示装置２Ｂで用いるセンサ１９Ｂは、光を検出するセンサの代わりに温度センサであり、表示部１１Ｂの温度または光源１１ｂの温度を検出する。センサ１９Ｂは表示部１１Ｂの内部に配置されてもよいし、表示部１１Ｂの外面に配置されてもよい。また、センサ１９Ｂが検出する温度と表示部１１Ｂから出射される光束Ｌ１の波長との関係が予め対応づけられた第３のルックアップテーブルが記憶装置１７に保管されている。
　制御部１５は、センサ１９Ｂが検出する温度を基に、記憶装置１７に保管されている第３のルックアップテーブルを参照して表示部１１Ｂから出射される光束Ｌ１の波長を決定する。センサ１９Ｂは、光源１１ｂの発光点にできるだけ近い位置の温度を測定することで、光束Ｌ１の波長をより精度高く検出することができる。
　制御部１５は、決定した波長を基に、実施形態１と同様に表示部１１Ｂから表示する画像の位置と形状を制御する。これにより、光束Ｌ１の波長の変化により導光体１３内での進行方向が変化したとしても、歪みを低減した虚像Ｉｖを表示することができる。
　次に、上述した実施形態２の変形例を説明する。実施形態２の変形例は、実施形態２と実施形態１の変形例２とを組み合わせることで、光束Ｌ１の波長の変化と結合領域２１、第１拡張領域２３、第２拡張領域２５の温度変化による回折角の変化の両方を補正することもできる。
　結合領域２１、第１拡張領域２３、及び第２拡張領域２５は、それぞれ温度が上昇すると、回折格子のピッチが拡がり、光束の回折角が小さくなる。この影響による回折角の変化をセンサ１９で検出し、光束Ｌ１の波長の変化をセンサ１９Ｂから検出する。センサ１９Ｂの検出値を基に、光束Ｌ１の波長の変化の補正パラメータを用意しておき、センサ１９の検出値を基に、回折角の変化の補正パラメータを用意しておく。この２つのパラメータと対応する画像の表示位置および形状との第４のルックアップテーブルを記憶装置１７に予め保管しておく。制御部１５が、センサ１９及び１９Ｂそれぞれの検出値と第３及び第４のルックアップテーブルを基に表示部１１Ｂから表示される画像の位置及び形状を制御することで、虚像の歪みをより高精度に補正することができる。
（実施形態３）
　以下、図２４を参照して、実施形態３を説明する。実施形態３において、制御部１５は表示部１１の表示モードに応じて表示画像を制御する構成である。この点及び以下に説明する点以外の構成については、実施形態３と実施形態１とは同じである。
　表示モードは、表示部１１から表示する画像の種類に応じて設定されている。表示モードは、例えば、赤色、青色、緑色のそれぞれの発光量の比率に応じて、例えば、５パターン程度に設定されている。また、各表示モードに応じて、センサ１９の検出値と光束Ｌ１の波長との関係が対応づけられた第５のルックアップテーブルが予め記憶装置１７に保管されている。
　ステップＳ１１において、制御部１５は、表示部１１から表示されている画像の表示モードの情報を取得する。ステップＳ１２において、制御部１５は、センサ１９から検出値を取得する。ステップＳ１３において、制御部１５は、取得した表示モードに対応した第５のルックアップテーブルを参照して、取得したセンサ１９の検出値から光束Ｌ１の波長を決定する。
　次に、実施形態１と同様にステップＳ２及びステップＳ３を実施して、表示部１１から表示する画像の位置と形状を制御することで、虚像の歪みを低減することができる。
（他の実施形態）
　以上のように、本出願において開示する技術の例示として、上記実施形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施形態にも適用可能である。そこで、以下、他の実施形態を例示する。
　上記実施形態では、センサ１９、センサ１９Ａまたはセンサ１９Ｂを用いる構成であったが、センサ１９、センサ１９Ａまたはセンサ１９Ｂを複数組み合わせて、それぞれの検出値を基に制御部１５が光束Ｌ１の波長を決定してもよい。
　上記実施形態では、分割複製した光束Ｌ２をウインドシールド５に反射させて観察者Ｄに虚像Ｉｖを視認させていたがこれに限らない。ウインドシールド５の代わりにコンバイナーを用いて、コンバイナーに分割複製した光束Ｌ２を反射させて観察者Ｄに虚像Ｉｖを視認させてもよい。
　上記実施形態では、第１拡張領域２３で光束Ｌ１を拡張する第１の方向と、第２拡張領域２５で光束Ｌ１を拡張する第２の方向とは互いに直交していたがこれに限らない。第１拡張領域２３で第１の方向に光束Ｌ１を拡張するのは、Ｚ軸に沿う方向よりも水平方向に拡張する成分が大きければよく、また、第２拡張領域２５で第２の方向に光束Ｌ１を拡張するのは、水平方向に拡張するよりもＺ軸に沿う方向に拡張する成分が大きければよい。
　上記実施形態では、導光体１３によって、入射面２０に入射した光束Ｌ１を虚像Ｉｖの水平方向に拡張した後で垂直方向に拡張していたがこれに限らない。導光体１３は、観察者Ｄの視点からして、入射面２０に入射して進行方向が変更された光束Ｌ１を、観察者Ｄの視認する虚像Ｉｖの垂直方向（Ｙ軸の方向）に拡張した後に、さらに、虚像Ｉｖの水平方向（Ｘ軸の方向）に拡張して出射面２７から光束Ｌ２を出射してもよい。
　上記実施形態では、ＨＵＤシステム１を自動車などの車両３に適用した場合について説明した。しかしながら、ＨＵＤシステム１を適用する対象物は車両３に限らない。ＨＵＤシステム１を適用する対象物は、例えば、列車、オートバイ、船舶、または航空機であってもよいし、移動を伴わないアミューズメント機でもよい。アミューズメント機の場合、ウインドシールド５の代わりに表示部１１から出射された光束を反射する透光部材としての透明曲板に表示部１１からの光束が反射される。また、ユーザが透明曲板を介して視認可能な実景は、別の映像表示装置から表示される映像であってもよい。すなわち、別の映像表示装置から表示される映像にＨＵＤシステム１による虚像を重ねて表示してもよい。このように、本開示における透光部材として、ウインドシールド５、コンバイナー、及び透明曲板のいずれかを採用してもよい。
（実施形態の概要）
　（１）本開示の画像表示装置は、虚像として観察者に視認される画像を形成する光束を出射する表示部と、光束を透光部材へ導く導光体と、表示部が表示する画像を制御する制御部と、光束の波長を得るために用いられる物理量を検出するセンサと、を備える。導光体は、表示部からの光束が入射する入射面と、導光体から光束が出射する出射面と、を有する。導光体の入射面に入射した光束は、導光体内で進行方向が変更され、観察者の視認する虚像の水平方向及び垂直方向に複製することで視野領域を拡張するように出射面から出射する。制御部は、センサが検出する物理量を基に、表示部が表示する画像の位置と形状とを制御する。
　これにより、表示部から出射される光束の波長が変化したとしても、センサは光束の波長を得るために用いられる物理量を検出し、検出された物理量を基に制御部は、表示部が表示する画像の位置と形状とを制御する。これにより、光束の波長の変化により導光体内での進行方向が変化したとしても、表示部に表示する画像の位置と形状とを制御することで、歪みを低減した虚像を表示することができる。
　（２）（１）の画像表示装置において、センサは、光検出器であり、光の物理量を検出する。
　（３）（２）の画像表示装置において、センサは、受光した光の波長を検出する。
　（４）（３）の画像表示装置において、センサは、回折格子を有する画像センサである。
　（５）（２）の画像表示装置において、センサは、受光した光の光量を検出し、制御部は、センサが検出した光量を基に光束の光の波長を決定する。
　（６）（５）の画像表示装置において、センサは、波長に応じて透過率が変化するフィルタを有する。
　（７）（１）から（６）のいずれか１つの画像表示装置において、導光体は、光束の一部を出射面に導く領域と、光束の一部をセンサに導く領域とを有する。
　（８）（１）の画像表示装置において、センサは、温度検出器であり、物理量として表示部の温度を検出し、制御部は、表示部の温度を基に光束の光の波長を決定する。
　（９）（１）から（８）のいずれか１つの画像表示装置において、導光体は、入射面に入射した光束の進行方向を変更する結合領域と、結合領域で進行方向が変更された光束を導光体内で第１の方向に複製する第１拡張領域と、第１拡張領域で複製された光束を導光体内で第１の方向と交差する第２の方向に複製する第２拡張領域と、を有し、結合領域、第１拡張領域、及び第２拡張領域は、それぞれ、回折パワー及び回折角度が異なり、第２拡張領域で複製された光束は出射面から出射する。
　（１０）（９）の画像表示装置において、結合領域、第１拡張領域、及び、第２拡張領域の少なくとも１つは、体積型ホログラムを含む。
　（１１）（９）の画像表示装置において、結合領域、第１拡張領域、及び、第２拡張領域は、回折構造を持つ領域であり、それぞれの回折構造の波数ベクトルの大きさが異なっている。
　（１２）（１）から（１１）の画像表示装置において、制御部は、導光体から出射される光束による画像の歪みを低減するように、画像の位置と形状とを制御する。
　（１３）本開示のヘッドアップディスプレイシステムは、（１）から（１２）のいずれか１つの画像表示装置と、導光体から出射した光束が反射する透光部材と、を備え、透光部材を介して視認可能な実景に前記虚像を重ねて表示する。
　（１４）（１３）のヘッドアップディスプレイにおいて、透光部材は、移動体のウインドシールドである。
　本開示は、ヘッドアップディスプレイシステムに利用される画像表示装置に適用可能である。
　　　１　　　ヘッドアップディスプレイシステム
　　　２　　　画像表示装置
　　　３　　　車両
　　　３ａ　　中心線
　　　５　　　ウインドシールド
　　１１　　　表示部
　　１１ａ　　表示領域
　　１１ｂ　　光源
　　１３　導光体
　　１３ａ　　第１主面
　　１３ｂ　　第２主面
　　１３ｃ　　側面
　　１５　　　制御部
　　１７　　　記憶装置
　　１８　　　温度センサ
　　１９　　　センサ
　　２０　　　入射面
　　２１　結合領域
　　２３　第１拡張領域
　　２３ａ　　ポイント
　　２５　第２拡張領域
　　２５ａ　　ポイント
　　２６　　　回折部
　　２７　　　出射面
　　３１　　　入射スリット
　　３３　　　コリメートレンズ
　　３５　　　透過型グレーティング
　　３７　　　フォーカスレンズ
　　３９　　　イメージセンサ
　　　Ａｃ　　視認領域
　　　Ｄ　　　観察者
　　　Ｉｖ　　虚像
　　　ｋ１、ｋ２、ｋ３　波数ベクトル
　　　Ｌ１、Ｌ２　光束

Claims (14)

  1. 　虚像として観察者に視認される画像を形成する光束を出射する表示部と、
    　前記光束を透光部材へ導く導光体と、
    　前記表示部が表示する前記画像を制御する制御部と、
    　前記光束の波長を得るために用いられる物理量を検出するセンサと、を備え、
    　前記導光体は、前記表示部からの光束が入射する入射面と、前記導光体から光束が出射する出射面と、を有し、
    　前記導光体の前記入射面に入射した光束は、前記導光体内で進行方向が変更され、前記観察者の視認する前記虚像の水平方向及び垂直方向に複製することで視野領域を拡張するように前記出射面から出射し、
    　前記制御部は、前記センサが検出する前記物理量を基に、前記表示部が表示する前記画像の位置と形状とを制御する、
    　画像表示装置。
  2. 　前記センサは、光検出器であり、光の物理量を検出する、
    　請求項１に記載の画像表示装置。
  3. 　前記センサは、受光した光の波長を検出する、
    　請求項２に記載の画像表示装置。
  4. 　前記センサは、回折格子を有する画像センサである、
    　請求項３記載の画像表示装置。
  5. 　前記センサは、受光した光の光量を検出し、
    　前記制御部は、前記センサが検出した前記光量を基に前記光束の光の波長を決定する、
    　請求項２に記載の画像表示装置。
  6. 　前記センサは、波長に応じて透過率が変化するフィルタを有する、
    　請求項５に記載の画像表示装置。
  7. 　前記導光体は、前記光束の一部を前記出射面に導く領域と、前記光束の一部を前記センサに導く領域とを有する、
    　請求項１から６のいずれか１つに記載の画像表示装置。
  8. 　前記センサは、温度検出器であり、前記物理量として前記表示部の温度を検出し、
    　前記制御部は、前記表示部の温度を基に前記光束の光の波長を決定する、
    　請求項１に記載の画像表示装置。
  9. 　前記導光体は、前記入射面に入射した光束の進行方向を変更する結合領域と、前記結合領域で進行方向が変更された光束を前記導光体内で第１の方向に複製する第１拡張領域と、前記第１拡張領域で複製された光束を前記導光体内で前記第１の方向と交差する第２の方向に複製する第２拡張領域と、を有し、
    　前記結合領域、前記第１拡張領域、及び前記第２拡張領域は、それぞれ、回折パワー及び回折角度が異なり、
    　前記第２拡張領域で複製された光束は前記出射面から出射する、
    　請求項１から８のいずれか１つに記載の画像表示装置。
  10. 　前記結合領域、前記第１拡張領域、及び、前記第２拡張領域の少なくとも１つは、体積型ホログラムを含む、
    　請求項９に記載の画像表示装置。
  11. 　前記結合領域、前記第１拡張領域、及び、前記第２拡張領域は、回折構造を持つ領域であり、それぞれの回折構造の波数ベクトルの大きさが異なっている、
    　請求項９に記載の画像表示装置。
  12. 　前記制御部は、前記導光体から出射される光束による画像の歪みを低減するように、前記画像の位置と形状とを制御する、
    　請求項１から１１のいずれか１つに記載の画像表示装置。
  13. 　請求項１から１２のいずれか１つの画像表示装置と、
    　前記導光体から出射した光束が反射する前記透光部材と、を備え、
    　前記透光部材を介して視認可能な実景に前記虚像を重ねて表示する、
    　ヘッドアップディスプレイシステム。
  14. 　前記透光部材は、移動体のウインドシールドである、
    　請求項１３に記載のヘッドアップディスプレイシステム。
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