WO2021125330A1 - ヘッドアップディスプレイ - Google Patents

Abstract

視点を上下方向に変えるだけで、視認可能な表示像が変化する構成において、当該表示像を適切な態様で生成する。 出射手段は、第１視点用の第１画像に応じた第１レーザ光と、第１視点に対して上下方向で離れた第２視点用の第２画像に応じた第２レーザ光とを連続的に出射し、走査手段は、第１視点から視たときは第１画像に係る表示像が視認可能となりかつ第２視点から視たときは第２画像に係る表示像が視認可能となるように、走査面上で、第１レーザ光を第１走査パターンで走査するとともに第２レーザ光を第２走査パターンで走査し、第１走査パターンは、第１方向に直線状に並ぶ１列以上の光学素子に対して列ごとに第１レーザ光が連続的に入射する第１直線パターンを含み、第２走査パターンは、第１直線パターンに対して第２方向で所定のオフセット量だけオフセットする第２直線パターンを含む、ヘッドアップディスプレイが開示される。

Description

ヘッドアップディスプレイ

　本開示は、ヘッドアップディスプレイに関する。

　走査面を形成する平面に沿って所定ピッチで規則的に配列された複数の光学素子に対して、レーザ光を入射させ、複数の光学素子から出射される光に基づいて、運転者により視認可能な表示像を表示する技術が知られている。

特開２０１５－２２５２１６号公報

　しかしながら、上記のような従来技術では、視点を上下方向に変えるだけで、視認可能な表示像が変化する構成において、当該表示像を適切な態様で生成することが難しい。

　そこで、本開示は、視点を上下方向に変えるだけで、視認可能な表示像が変化する構成において、当該表示像を適切な態様で生成することを目的とする。

　１つの側面では、乗員により視認可能な表示像を表示するヘッドアップディスプレイであって、
　レーザ光を出射する出射手段と、
　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前記複数の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とを含み、
　前記出射手段は、第１視点用の第１画像に応じた第１レーザ光と、前記第１視点に対して上下方向で離れた第２視点用の第２画像に応じた第２レーザ光とを連続的に出射し、
　前記走査手段は、前記第１視点から視たときは前記第１画像に係る前記表示像が視認可能となりかつ前記第２視点から視たときは前記第２画像に係る前記表示像が視認可能となるように、前記走査面上で、前記第１レーザ光を第１走査パターンで走査するとともに前記第２レーザ光を第２走査パターンで走査し、
　前記第１走査パターンは、前記第１方向に沿った第１直線パターンであって、前記複数の光学素子のうちの、前記第１方向に直線状に並ぶ１列以上の光学素子に対して列ごとに前記第１レーザ光が連続的に入射する第１直線パターンを含み、
　前記第２走査パターンは、前記第１方向に沿った第２直線パターンであって、前記第１直線パターンに対して前記第２方向で所定のオフセット量だけオフセットし、前記１列以上の光学素子に対して列ごとに前記第２レーザ光が連続的に入射する第２直線パターンを含む、ヘッドアップディスプレイが提供される。

　本開示によれば、視点を上下方向に変えるだけで、視認可能な表示像が変化する構成において、当該表示像を適切な態様で生成することが可能となる。

一実施例による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。 ヘッドアップディスプレイの構成を示す概略図である。 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。 一実施例（実施例１）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。 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。 他の一実施例（実施例２）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。 他の一実施例（実施例２）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。 他の一実施例（実施例３）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。 他の一実施例（実施例３）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。 他の一実施例（実施例４）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。 他の一実施例（実施例４）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。 他の一実施例（実施例４）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。 他の一実施例（実施例４）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。

　以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。なお、図３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。

　［ヘッドアップディスプレイの構成］
　図１は、一実施例によるヘッドアップディスプレイ１の車両搭載状態を車両側方視で概略的に示す図である。図２は、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、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、視点が相対的に上側のアイボックス内の位置にあるときの運転者の顔Ｐ１と、視点が相対的に下側のアイボックス内の位置にあるときの運転者の顔Ｐ２が模式的に示される。なお、上側と下側のアイボックスは、上下方向で連続するアイボックスであってもよいし、上下に分離された別のアイボックスであってもよい。また、図２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。

　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。したがって、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。なお、変形例では、ウインドシールドＷＳに代えて、コンバイナ等が利用されてもよい。

　ヘッドアップディスプレイ１は、図２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（光学素子の一例）と、制御装置５０とを含む。

　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。

　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。

　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。

　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／視点数ここで、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３のＰＴ１、ＰＴ２参照）であり、視点数は、視点を変えることで表示像ＶＩの見え方が変化する場合の、表示像ＶＩの見え方の数に対応し、本実施例では、“２”である。

　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。

　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３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り、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５参照）。

　図３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）を含む平面内に配置され、複数のマイクロレンズ４１は、好ましくは、図３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３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２においてもスクリーン４０に対応付けて図示されている。

　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。

　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２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、上側視点（図２のＰ１参照）から視認可能な表示像ＶＩを生成するための上側画像信号と、下側視点（図２のＰ２参照）から視認可能な表示像ＶＩを生成するための下側画像信号と、を含む。なお、上側画像信号及び下側画像信号は、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２の矢印Ｒ０参照）、制御装置５０が自身で生成してもよい。

　以下では、説明上、区別のため、上側視点（図２のＰ１参照）から視認可能な表示像ＶＩを「表示像ＶＩ１」とも表記し、下側視点（図２のＰ２参照）から視認可能な表示像ＶＩを「表示像ＶＩ２」とも表記する。

　上側画像信号と下側画像信号とは、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、上側画像信号と下側画像信号とは、異なる信号である。この場合、互いに異なる表示像ＶＩ１及び表示像ＶＩ２を形成できる。

　例えば、表示像ＶＩ１は、ナビゲーション関連の情報を含み、表示像ＶＩ２は、メータ関連の情報を含んでもよい。この場合、運転者は、一般的なメータ位置（インストルメントパネル９内のメータ位置）とヘッドアップディスプレイ１の表示像ＶＩの表示位置との関係に即した自然な視線の動きで、２種類の表示像ＶＩ１、ＶＩ２を選択的に見ることができる（図２の上側参照）。

　上側画像信号は、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、下側画像信号は、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、上側画像信号と下側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。

　レーザ制御部５１は、上側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、上側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。下側画像信号の場合も同様である。

　スキャナ制御部５２は、ＭＥＭＳスキャナ３０を制御する（図２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。

　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、上側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（第１走査パターンの一例）で走査し、下側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（第２走査パターンの一例）で走査する。すなわち、上側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、上側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。下側画像信号の場合も同様である。

　次に、図４以降を参照して、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実施例について、いくつか説明する。

　［実施例１］
　図４は、一実施例（実施例１）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５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４（後出の図６Ａ等も同様）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５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５では、紙面に直角な方向がＸ方向である。

　図４に示す例では、スキャナ制御部５２及びＭＥＭＳスキャナ３０による１回の走査は、走査面の開始位置Ｓ４から開始し、Ｙ方向に所定ピッチＰＴ４１、ＰＴ４２だけ交互にずらしながらＸ方向に沿って往復する直線状の走査を、それぞれの列（Ｙ方向の列）に対して実行し、走査面の終了位置Ｅ４で終了する。なお、スキャナ制御部５２及びＭＥＭＳスキャナ３０は、このような１回の走査を、時間的に連続して繰り返し実行することで、表示像ＶＩ１、ＶＩ２の出力状態を維持できる。

　図４では、Ｘ方向に沿って往復する直線状の走査は、往路側走査Ｌ４０１と、復路側走査Ｌ４０２とからなる。往路側走査Ｌ４０１と、復路側走査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、往路側走査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、復路側走査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。

　所定ピッチＰＴ４１は、往路側走査Ｌ４０１から復路側走査Ｌ４０２に移行するときのピッチであり、所定のオフセット量（＝α＋β）に一致する。所定ピッチＰＴ４２は、復路側走査Ｌ４０２から往路側走査Ｌ４０１に移行するときのピッチであり、マイクロレンズ４１のＹ方向のサイズ（＝Ｙ方向のピッチＰＴ２）から、所定のオフセット量（＝α＋β）を引いた長さ（以下、「差分オフセット量」とも称する）である。なお、開始位置Ｓ４のＹ方向の位置は、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だけずれた位置である。

　この場合、上側用走査パターンは、往路側走査Ｌ４０１によるＸ方向に沿った直線パターン（第１直線パターンの一例）からなり、下側用走査パターンは、復路側走査Ｌ４０２によるＸ方向に沿った直線パターン（第２直線パターンの一例）からなる。

　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（上側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（下側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。

　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（上側画像信号に応じたレーザ光）は、図５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（下側画像信号に応じたレーザ光）は、図５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（上側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（下側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（上側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（下側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５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）。すなわち、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（上側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（下側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から運転者側へとレーザ光を投射できるので、表示像ＶＩ１、ＶＩ２を生成できる。なお、なお、所定のオフセット量は、上下方向で上側の視点（表示像ＶＩ１が見える視点）と下側の視点（表示像ＶＩ２が見える視点）との間の距離に相関する。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。

　ここで、本実施例では、上述したように、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ので、表示像ＶＩ１、ＶＩ２を実質的に同時に生成できる。従って、運転者は、表示像ＶＩ１を見たいときは相対的に上側に視点を移し、表示像ＶＩ２を見たいときは相対的に下側に視点を移すといった具合に、視点を上下方向に移動させるだけで、表示像ＶＩ１、ＶＩ２を連続的に視認できる。このようにして、本実施例によれば、視点を上下方向に変えるだけで視認可能な表示像ＶＩ１、ＶＩ２が変化する構成において、当該表示像ＶＩ１、ＶＩ２を適切な態様で生成することが可能となる。

　また、本実施例では、運転者の視点をカメラ等で検出することなく、運転者の現在の視点の如何にかかわらず、表示像ＶＩ１、ＶＩ２を実質的に同時に生成する。従って、運転者の視点が変化した場合でも遅れなく、表示像ＶＩ１又はＶＩ２を運転者が視認できる。

　［実施例２］
　図６Ａ及び図６Ｂは、他の一実施例（実施例２）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。

　図６Ａ及び図６Ｂに示す例では、スキャナ制御部５２及びＭＥＭＳスキャナ３０による１回の走査は、走査面の開始位置Ｓ６Ａ又はＳ６Ｂから開始し、Ｙ方向に一定ピッチＰＴ２（＝マイクロレンズ４１の配列のＹ方向のピッチ）だけずらしながらＸ方向に沿って往復する直線状の走査を、それぞれの列（Ｙ方向の列）に対して実行し、走査面の終了位置Ｅ６Ａ又はＥ６Ｂで終了する。なお、スキャナ制御部５２及びＭＥＭＳスキャナ３０は、このような、図６Ａに示す１回の走査と、図６Ｂに示す１回の走査とを、時間的に連続して繰り返し実行することで、表示像ＶＩ１、ＶＩ２の出力状態を維持できる。

　図６Ａ及び図６Ｂに示す例では、開始位置Ｓ６Ａ及び開始位置Ｓ６Ｂは、互いに対してＹ方向で所定のオフセット量（＝α＋β）だけオフセットする。具体的には、開始位置Ｓ６ＡのＹ方向の位置は、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だけずれた位置であり、開始位置Ｓ６ＢのＹ方向の位置は、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だけずれた位置である。

　この場合、上側用走査パターンは、図６Ａに示す走査Ｌ６０１によるＸ方向に沿った直線パターン（第１直線パターンの一例）からなり、下側用走査パターンは、図６Ａに示す走査Ｌ６０２によるＸ方向に沿った直線パターン（第２直線パターンの一例）からなる。この場合も、上側用走査パターンで走査されるレーザ光（上側画像信号に応じたレーザ光）は、図５に示したように、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（下側画像信号に応じたレーザ光）は、図５に示したように、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）。

　従って、図６Ａ及び図６Ｂに示す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（上側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（下側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。

　ここで、本実施例では、上述したように、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とは異なり、上側用走査パターン又は下側用走査パターンのみからなるので、１回の走査におけるＹ方向のピッチを、比較的大きい一定ピッチＰＴ２とすることができる。これにより、かかる走査を実現するために必要なＭＥＭＳスキャナ３０の向きの変化の分解能（Ｙ方向のピッチに関する向きの変化の分解能）を比較的小さくできるので、ＭＥＭＳスキャナ３０の制御が比較的容易となる。

　なお、本実施例においても、図６Ａに示す１回の走査と、図６Ｂに示す１回の走査とを、時間的に近接させて実行することで、表示像ＶＩ１、ＶＩ２を略同時に生成できる。従って、運転者は、表示像ＶＩ１を見たいときは相対的に上側に視点を移し、表示像ＶＩ２を見たいときは相対的に下側に視点を移すといった具合に、視点を上下方向に移動させるだけで、表示像ＶＩ１、ＶＩ２を連続的に視認できる。このようにして、本実施例によれば、視点を上下方向に変えるだけで視認可能な表示像ＶＩ１、ＶＩ２が変化する構成において、当該表示像ＶＩ１、ＶＩ２を適切な態様で生成することが可能となる。

　なお、本実施例では、図６Ａに示す１回の走査と、図６Ｂに示す１回の走査とは、１回ごとに交互に実行されるが、１回の走査時間が十分短い場合は、複数回ごとに交互に実行されてもよい。

　［実施例３］
　図７Ａ及び図７Ｂは、更なる他の一実施例（実施例３）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。

　図７Ａに示す例では、スキャナ制御部５２及びＭＥＭＳスキャナ３０による１回の走査は、走査面の開始位置Ｓ７Ａから開始し、Ｙ方向に所定ピッチＰＴ２だけずらしながらＸ方向に沿って一端側（Ｘ１側）から他端側（Ｘ２側）への直線状の走査を、それぞれの列（Ｙ方向の列）に対して実行し、走査面の終了位置Ｅ７Ａで終了する。また、図７Ｂに示す例では、スキャナ制御部５２及びＭＥＭＳスキャナ３０による１回の走査は、走査面の開始位置Ｓ７Ｂから開始し、Ｙ方向に所定ピッチＰＴ２だけずらしながらＸ方向に沿って他端側（Ｘ２側）から一端側（Ｘ１側）への直線状の走査を、それぞれの列（Ｙ方向の列）に対して実行し、走査面の終了位置Ｅ７Ｂで終了する。なお、スキャナ制御部５２及びＭＥＭＳスキャナ３０は、このような、図７Ａに示す１回の走査と、図７Ｂに示す１回の走査とを、時間的に連続して繰り返し実行することで、表示像ＶＩ１、ＶＩ２の出力状態を維持できる。

　図７Ａ及び図７Ｂに示す例では、開始位置Ｓ７Ａ及び開始位置Ｓ７Ｂは、互いに対してＹ方向で所定のオフセット量（＝α＋β）だけオフセットし、かつ、Ｘ方向で逆側である。具体的には、開始位置Ｓ７Ａは、Ｘ方向Ｘ１側に位置し、そのＹ方向の位置は、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だけずれた位置である。他方、開始位置Ｓ７Ｂは、Ｘ方向Ｘ２側に位置し、そのＹ方向の位置は、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だけずれた位置である。

　この場合、上側用走査パターンは、図７Ａに示す１回の走査により実現され、走査Ｌ７０１によるＸ方向に沿った直線パターン（第１直線パターンの一例）からなる。また、下側用走査パターンは、図７Ｂに示す１回の走査により実現され、走査Ｌ７０２によるＸ方向に沿った直線パターン（第２直線パターンの一例）からなる。この場合も、上側用走査パターンで走査されるレーザ光（上側画像信号に応じたレーザ光）は、図５に示したように、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（下側画像信号に応じたレーザ光）は、図５に示したように、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）。

　従って、図７Ａ及び図７Ｂに示す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（上側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（下側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。

　なお、本実施例では、図７Ａ及び図７Ｂに示す走査を実現するためのＭＥＭＳスキャナ３０の制御内容自体は、図４に示した例と同じとすることができる。この場合、レーザユニット１０に対する制御が異なるだけである。なお、図４に示した走査が“プログレッシブ方式”であれば、図７Ａ及び図７Ｂに示す走査は、“インターレース方式”ということができる。

　ここで、本実施例では、上述したように、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とは異なり、上側用走査パターン又は下側用走査パターンのみからなるので、１回の走査におけるＹ方向のピッチを、比較的大きい一定ピッチＰＴ２とすることができる。また、図７Ａに示す１回の走査と、図７Ｂに示す１回の走査とは、ＭＥＭＳスキャナ３０の制御内容自体は同じであるので（レーザユニット１０に対する制御が異なるだけであるので）、走査ごとにＭＥＭＳスキャナ３０の制御内容（すなわち、ＭＥＭＳスキャナ３０の動きのパターン）を切り換える必要がなく、処理負荷を低減できる。

　なお、本実施例においても、図７Ａに示す１回の走査と、図７Ｂに示す１回の走査とを、時間的に近接させて実行することで、表示像ＶＩ１、ＶＩ２を略同時に生成できる。従って、運転者は、表示像ＶＩ１を見たいときは相対的に上側に視点を移し、表示像ＶＩ２を見たいときは相対的に下側に視点を移すといった具合に、視点を上下方向に移動させるだけで、表示像ＶＩ１、ＶＩ２を連続的に視認できる。このようにして、本実施例によれば、視点を上下方向に変えるだけで視認可能な表示像ＶＩ１、ＶＩ２が変化する構成において、当該表示像ＶＩ１、ＶＩ２を適切な態様で生成することが可能となる。

　なお、本実施例では、図７Ａに示す１回の走査と、図７Ｂに示す１回の走査とは、１回ごとに交互に実行されるが、１回の走査時間が十分短い場合は、複数回ごとに交互に実行されてもよい。

　また、本実施例では、図７Ａに示す１回の走査と、図７Ｂに示す１回の走査とは、ＭＥＭＳスキャナ３０の制御内容自体は同じとされるが、これに限られない。例えば、図７Ｂに示す１回の走査の開始位置は、図６Ｂに示す開始位置Ｓ６Ｂとされてもよい。この場合、１回の走査は、走査面の開始位置Ｓ６Ｂから開始し、Ｙ方向に所定ピッチＰＴ２だけずらしながらＸ方向に沿って一端側（Ｘ１側）から他端側（Ｘ２側）への直線状の走査を、それぞれの列（Ｙ方向の列）に対して実行し、走査面の終了位置Ｅ７Ｂ’（図７Ｂ参照）で終了する。

　［実施例４］
　図８Ａから図８Ｃ及び図９は、更なる他の一実施例（実施例４）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。

　図８Ａから図８Ｃに示す例では、スキャナ制御部５２及びＭＥＭＳスキャナ３０による１回の走査は、走査面の開始位置Ｓ８Ａ、Ｓ８Ｂ又はＳ８Ｃから開始し、Ｙ方向に所定ピッチＰＴ８Ａ又はＰＴ８ＢだけずらしながらＸ方向に沿って往復する直線状の走査を、一部の列（Ｙ方向の列）に対して実行し、走査面の終了位置Ｅ８Ａ、Ｅ８Ｂ又はＥ８Ｃで終了する。なお、スキャナ制御部５２及びＭＥＭＳスキャナ３０は、このような、図８Ａに示す１回の走査と、図８Ｂに示す１回の走査と、図８Ｃに示す１回の走査とを、時間的に連続して繰り返し実行することで、表示像ＶＩ１、ＶＩ２の出力状態を維持できる（図９参照）。

　所定ピッチＰＴ８Ａは、ピッチＰＴ２（＝マイクロレンズ４１の配列のＹ方向のピッチ）よりも大きく、ピッチＰＴ２に、所定のオフセット量（＝α＋β）を足した長さに一致する。所定ピッチＰＴ８Ｂは、ピッチＰＴ２（＝マイクロレンズ４１の配列のＹ方向のピッチ）よりも大きく、ピッチＰＴ２に、差分オフセット量を足した長さに一致する。なお、差分オフセット量は、上述したように、マイクロレンズ４１のＹ方向のサイズ（＝Ｙ方向のピッチＰＴ２）から、所定のオフセット量（＝α＋β）を引いた長さである。従って、所定ピッチＰＴ８Ｂは、マイクロレンズ４１のＹ方向のサイズ（＝Ｙ方向のピッチＰＴ２）の２倍から、所定のオフセット量（＝α＋β）を引いた長さである。

　図８Ａから図８Ｃに示す例では、開始位置Ｓ８Ａ、Ｓ８Ｂ及びＳ８ＣはすべてＸ方向Ｘ１側に位置し、開始位置Ｓ８ＡのＹ方向の位置は、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だけずれた位置である。開始位置Ｓ８Ｂは、開始位置Ｓ８Ａに対してＹ方向Ｙ２側に所定のオフセット量（＝α＋β）だけオフセットされる。また、開始位置Ｓ８Ｃは、開始位置Ｓ８Ｂに対してＹ方向Ｙ２側に、差分オフセット量だけオフセットされる。

　この場合、上側用走査パターンは、図８Ａから図８Ｃに示す走査Ｌ８０１によるＸ方向に沿った直線パターン（第１直線パターンの一例）からなり、下側用走査パターンは、図８Ａから図８Ｃに示す走査Ｌ８０２によるＸ方向に沿った直線パターン（第２直線パターンの一例）からなる。すなわち、上側用走査パターン及び下側用走査パターンは、ともに、図８Ａから図８Ｃに示す３回の走査により協動して実現される。この場合も、上側用走査パターンで走査されるレーザ光（上側画像信号に応じたレーザ光）は、図５に示したように、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（下側画像信号に応じたレーザ光）は、図５に示したように、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）。

　従って、図８Ａから図８Ｃに示す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（上側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（下側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。

　ここで、本実施例では、上述したように、１フレーム分に相当する表示像ＶＩ１、ＶＩ２を生成するために、３回の走査が実行されるので、１回の走査におけるＹ方向のピッチを、比較的大きい所定ピッチＰＴ８Ａ、ＰＴ８Ｂとすることができる。これにより、かかる走査を実現するために必要なＭＥＭＳスキャナ３０の向きの変化の分解能を比較的小さくできるので、ＭＥＭＳスキャナ３０の制御が比較的容易となる。

　なお、本実施例では、上述したように、１フレーム分に相当する表示像ＶＩ１、ＶＩ２を生成するために、３回の走査が実行されるが、１フレーム分に相当する表示像ＶＩ１、ＶＩ２を生成するために、４回以上の走査により実行されてもよい。

　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。

　例えば、上述した各実施例では、表示像ＶＩ１、ＶＩ２は、それぞれ、スクリーン４０を形成するすべてのマイクロレンズ４１を利用して生成される。従って、本実施例は、スクリーン４０を形成するマイクロレンズ４１のうちの、一部を利用して生成される場合に比べて、比較的サイズの大きい表示像ＶＩ１、ＶＩ２を生成できる点（あるいは、表示像ＶＩ１、ＶＩ２のサイズが同じであれば、表示像ＶＩ１、ＶＩ２の分解能を高めることができる点）で有利である。ただし、変形例では、表示像ＶＩ１及び／又は表示像ＶＩ２は、スクリーン４０を形成するマイクロレンズ４１のうちの、一部を利用して生成されてもよい。例えば、上側用走査パターン及び下側用走査パターンは、ともに、マイクロレンズ４１のＹ方向の一部の列だけを走査するパターンであってもよい。また、同様に、上側用走査パターン及び／又は下側用走査パターンは、ともに、マイクロレンズ４１のＸ方向の列の一部だけを走査するパターンであってもよい。

　また、上述した各実施例では、上下方向にオフセットした２つの視点でそれぞれ異なる表示像ＶＩ１、ＶＩ２が視認可能な構成であるが、これに限られない。例えば、上下方向に沿った異なる３つ以上の視点でそれぞれ異なる表示像が視認可能な構成が実現されてもよい。

　また、上述した各実施例では、スクリーン４０上のレーザ光の投射位置についてフィードバック制御を実行しない簡易な構成であるが、これに限られない。例えば、特許文献１に開示されるように、受光素子が配列された走査位置検出板を設け、スクリーン４０上のレーザ光の投射位置についてフィードバック制御を実行してもよい。

　また、上述した各実施例では、表示像の視認者は、車両の運転者であるが、他の乗員（例えば助手席や後部座席の乗員）が視認者となるように表示像を形成する構成であってもよい。

１　ヘッドアップディスプレイ
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

Claims (8)

1. 　乗員により視認可能な表示像を表示するヘッドアップディスプレイであって、
   　レーザ光を出射する出射手段と、
   　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前記複数の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とを含み、
   　前記出射手段は、第１視点用の第１画像に応じた第１レーザ光と、前記第１視点に対して上下方向で離れた第２視点用の第２画像に応じた第２レーザ光とを連続的に出射し、
   　前記走査手段は、前記第１視点から視たときは前記第１画像に係る前記表示像が視認可能となりかつ前記第２視点から視たときは前記第２画像に係る前記表示像が視認可能となるように、前記走査面上で、前記第１レーザ光を第１走査パターンで走査するとともに前記第２レーザ光を第２走査パターンで走査し、
   　前記第１走査パターンは、前記第１方向に沿った第１直線パターンであって、前記複数の光学素子のうちの、前記第１方向に直線状に並ぶ１列以上の光学素子に対して列ごとに前記第１レーザ光が連続的に入射する第１直線パターンを含み、
   　前記第２走査パターンは、前記第１方向に沿った第２直線パターンであって、前記第１直線パターンに対して前記第２方向で所定のオフセット量だけオフセットし、前記１列以上の光学素子に対して列ごとに前記第２レーザ光が連続的に入射する第２直線パターンを含む、ヘッドアップディスプレイ。
2. 　前記複数の光学素子は、前記第１方向にＭ列かつ前記第２方向にＮ列で配列され、
   　前記１列以上の光学素子は、前記Ｎ列の光学素子であり、
   　前記第１直線パターン及び前記第２直線パターンは、前記Ｍ列の端から端まで走査するパターンである、請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ。
3. 　前記走査手段は、前記走査面の開始位置から一の走査を開始し、前記第２方向に所定ピッチだけずらしながら前記第１方向に沿って往復する直線状の走査を、前記Ｎ列のそれぞれの列に対して実行し、前記走査面の終了位置で前記一の走査を終了し、
   　前記所定ピッチは、前記所定のオフセット量と、前記第２方向の前記Ｎ列間のピッチから前記所定のオフセット量を引いた長さとの間で変化し、
   　前記一の走査に係る走査パターンは、前記Ｎ列のそれぞれに対する前記第１直線パターンと、前記Ｎ列のそれぞれに対する前記第２直線パターンとからなる、請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ。
4. 　前記走査手段は、前記走査面の開始位置から一の走査を開始し、前記第２方向に一定ピッチだけずらしながら前記第１方向に沿って往復する直線状の走査を、前記Ｎ列のそれぞれの列に対して実行し、前記走査面の終了位置で前記一の走査を終了し、
   　前記一定ピッチは、前記第２方向の前記Ｎ列間のピッチに対応し、
   　ある一の走査に係る走査パターンは、前記Ｎ列のそれぞれに対する前記第１直線パターンからなり、該一の走査に係る走査パターンに後続する一の走査であって、前記開始位置が前記第２方向で前記所定のオフセット量だけ変化する走査に係る走査パターンは、前記Ｎ列のそれぞれに対する前記第２直線パターンからなる、請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ。
5. 　前記走査手段は、前記走査面の開始位置から一の走査を開始し、前記第２方向に一定ピッチだけずらしながら前記第１方向に沿って前記第１方向一端側から前記第１方向他端側への直線状の走査、又は、前記第２方向に一定ピッチだけずらしながら前記第１方向に沿って前記第１方向他端側から前記第１方向一端側への直線状の走査を、前記Ｎ列に対して実行し、前記走査面の終了位置で前記一の走査を終了し、
   　前記一定ピッチは、前記第２方向の前記Ｎ列間のピッチに対応し、
   　前記第１方向他端側から前記第１方向一端側への直線状の走査による、ある一の走査に係る走査パターンは、前記Ｎ列のそれぞれに対する前記第１直線パターンからなり、該一の走査に係る走査パターンに後続する一の走査であって、前記第１方向一端側から前記第１方向他端側への直線状の走査による、走査に係る走査パターンは、前記Ｎ列のそれぞれに対する前記第２直線パターンからなる、請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ。
6. 　前記走査手段は、向きを電子制御可能なスキャナを含み、
   　前記スキャナの動きは、前記ある一の走査と、該一の走査に係る走査パターンに後続する前記一の走査とで同じである、請求項５に記載のヘッドアップディスプレイ。
7. 　前記走査手段は、前記走査面の開始位置から一の走査を開始し、前記第２方向に所定ピッチだけずらしながら前記第１方向に沿って往復する直線状の走査を、前記Ｎ列の一部の列に対して実行し、前記走査面の終了位置で前記一の走査を終了し、
   　前記所定ピッチは、前記第２方向の前記Ｎ列間のピッチに前記所定のオフセット量を足した長さと、前記第２方向の前記Ｎ列間のピッチの２倍から前記所定のオフセット量を引いた長さとの間で変化し、
   　前記開始位置は、一の走査ごとに、前記所定のオフセット量、又は、前記第２方向の前記Ｎ列間のピッチから前記所定のオフセット量を引いた長さだけ、前記第２方向に変化し、
   　連続する３回の走査に係る走査パターンは、前記Ｎ列のそれぞれに対する前記第１直線パターンと、前記Ｎ列のそれぞれに対する前記第２直線パターンとからなる、請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ。
8. 　前記所定のオフセット量は、上下方向で前記第１視点と前記第２視点との間の距離に相関する、請求項１から７のうちのいずれか１項に記載のヘッドアップディスプレイ。

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