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WO2017068737A1 - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

ヘッドアップディスプレイ装置 Download PDF

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Publication number
WO2017068737A1
WO2017068737A1 PCT/JP2016/002774 JP2016002774W WO2017068737A1 WO 2017068737 A1 WO2017068737 A1 WO 2017068737A1 JP 2016002774 W JP2016002774 W JP 2016002774W WO 2017068737 A1 WO2017068737 A1 WO 2017068737A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pitch
head
display device
diameter
screen
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2016/002774
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
一寿 恩田
安藤　浩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to US15/769,466 priority Critical patent/US20180315361A1/en
Publication of WO2017068737A1 publication Critical patent/WO2017068737A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G—PHYSICS
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    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
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    • G09G3/002—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes using specific devices not provided for in groups G09G3/02 - G09G3/36, e.g. using an intermediate record carrier such as a film slide; Projection systems; Display of non-alphanumerical information, solely or in combination with alphanumerical information, e.g. digital display on projected diapositive as background to project the image of a two-dimensional display, such as an array of light emitting or modulating elements or a CRT
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    • G09G2380/00—Specific applications
    • G09G2380/10—Automotive applications

Definitions

  • This disclosure relates to a head-up display device.
  • a head-up display device in which a display image is projected on a windshield of a vehicle so that a virtual image of the display image can be visually recognized from a driver's viewpoint.
  • This head-up display device includes a screen on which a beam is incident to form a display image, and a concave mirror that enlarges the display image and projects it onto a windshield.
  • a micro mirror array or a micro lens array is used as the screen.
  • the micro mirror array and the micro lens array can enlarge the eye box by diverging the beam incident on the screen.
  • micromirror array or microlens array When using a micromirror array or microlens array as a screen, multiple slit interference and uneven brightness in the eye box may occur.
  • This disclosure is intended to provide a head-up display device capable of suppressing multi-slit interference and luminance unevenness in an eye box.
  • the head-up display device projects a display image onto a display member, thereby enabling a virtual image of the display image to be viewed from a preset viewing area.
  • the head-up display device includes: a laser light emitting unit that emits laser light; a scanning unit that scans the laser light emitted by the laser light emitting unit; and the laser light that is scanned by the scanning unit.
  • a condensing unit that forms a beam, a screen on which the beam formed by the condensing unit is incident, and the display image is formed, and the display image formed on the screen is projected onto the display member A projection unit.
  • the screen includes a micromirror array or a microlens array that satisfies the following conditions J1 and J2.
  • J1 When the beam is incident at an arbitrary position in the micromirror array or the microlens array, two or more components constituting the micromirror array or the microlens array are included in the beam range. included.
  • the head-up display device 1 includes a laser light emission unit 3, a scanning unit 5, a condensing unit 7, a screen 9, a magnifying mirror 11, and a shield 13.
  • the laser beam emitting unit 3 emits a laser beam L.
  • the scanning unit 5 is a MEMS scanner. MEMS stands for Micro-Electro-Mechanical-System.
  • the scanning unit 5 is disposed on the optical path of the laser light L emitted from the laser light emitting unit 3.
  • the scanning unit 5 scans the laser light L by inclining the mirror surface of the MEMS scanner. By this scanning, a display image is formed on the screen 9.
  • the scanning unit 5 is conjugate with a driver's pupil 29 described later.
  • the condensing unit 7 is an optical element having a convex lens effect.
  • the condensing unit 7 is configured by a combination of optical elements such as a convex lens, a concave lens, a convex mirror, and a concave mirror.
  • the condensing unit 7 is disposed on the optical path of the laser light L scanned by the scanning unit 5.
  • the condensing unit 7 condenses the laser light L to form a beam B.
  • the condensing unit 7 has a function of forming an image of the beam B on the screen 9.
  • the beam B formed by the light collecting unit 7 is incident on the screen 9.
  • a display image is formed on the screen 9.
  • the screen 9 includes a micromirror array 10 as shown in FIG.
  • the micromirror array 10 has a plurality of micromirrors 15 arranged periodically.
  • the micromirror 15 corresponds to a component.
  • the screen 9 reflects the beam B while diverging by the micromirror 15.
  • each micromirror 15 is a rectangle.
  • the rectangle corresponds to a polygon having two parallel sides facing each other, and corresponds to a quadrangle.
  • the scanning direction of the beam B on the screen 9 is assumed to be the x direction.
  • the direction orthogonal to the x direction on the screen 9 is defined as the y direction.
  • Each micromirror 15 is parallel to the x direction and includes two sides 17 and 19 facing each other.
  • Each micromirror 15 is parallel to the y direction and includes two opposite sides 21 and 23.
  • the range of the beam B includes two or more micromirrors 15.
  • the range of the beam B is a range where the intensity of the beam is 1 / e 2 or more of the peak intensity.
  • the center of the beam B is the center in the range of the beam B.
  • the adjacent micromirror 15 is a micromirror 15 adjacent to the micromirror 15 whose center coincides with the beam B.
  • the beam diameter D1 defined below is 1 time or more and less than 2 times the pitch P1 defined below.
  • the beam diameter D2 defined below is 1 time or more and less than 2 times the pitch P2 defined below.
  • the beam diameter D1 is preferably 1 to 1.8 times the pitch P1.
  • the beam diameter D2 is preferably 1 to 1.8 times the pitch P2.
  • Beam diameter D1 Diameter of the beam B in a direction perpendicular to the side 21 and the side 23.
  • Pitch P1 The pitch of the center of the micromirror 15 in the direction orthogonal to the sides 21 and 23.
  • Beam diameter D2 Diameter of the beam B in a direction perpendicular to the side 17 and the side 19.
  • Pitch P2 The pitch of the center of the micromirror 15 in the direction orthogonal to the sides 17 and 19.
  • the pitch of the centers of the micromirrors 15 means the distance between the centers of the adjacent micromirrors 15.
  • the pitch P1 and the pitch P2 are different. Note that the pitch P1 and the pitch P2 may be equal.
  • Magnifying mirror 11 is a concave mirror.
  • the magnifying mirror 11 is disposed on the optical path of the light reflected by the screen 9 from the beam B.
  • the light reflected by the screen 9 is display light I representing a display image formed on the screen 9.
  • the magnifying mirror 11 projects the display image on the windshield 25 by reflecting the display light I in the direction of the windshield 25.
  • the windshield 25 corresponds to a display member. Since the magnifying mirror 11 is a concave mirror, the display image projected on the windshield 25 is an image that is magnified more than on the screen 9.
  • the shield 13 is made of a transparent member and transmits the display light I.
  • the magnifying mirror 11 corresponds to a projection unit.
  • the virtual image 31 of the display image can be viewed in front of the vehicle.
  • the eye box 27 corresponds to the viewing area.
  • the viewing area means an area where the virtual image 31 can be viewed.
  • the beam B is simultaneously incident on the centers 15A of the two or more micromirrors 15, and the two or more micromirrors 15 respectively emit the display light I. Therefore, multiple slit interference occurs in the display light I.
  • the beam B is incident on a sufficiently wide range in the micromirror 15 as shown in FIG.
  • the luminance uniformity of the display light I can be improved over a wide range in the eye box 27. That is, uneven brightness in the eye box 27 can be suppressed.
  • the beam B is incident only on a limited range in the micromirror 15 as shown in FIG. As a result, it becomes difficult to improve the uniformity of the luminance of the display light I over a wide range in the eye box 27.
  • the beam diameter D1 is less than twice the pitch P1. Further, the beam diameter D2 is less than twice the pitch P2. Therefore, it is more difficult for the beam B to enter the center 15A of the two or more micromirrors 15 at the same time. As a result, the multiple slit interference in the display light I reflected by the screen 9 can be further suppressed.
  • the beam diameter D1 is one or more times the pitch P1. Further, the beam diameter D2 is not less than 1 times the pitch P2. Therefore, the beam B is incident on a wider range in the micromirror 15. As a result, the luminance uniformity of the display light I can be enhanced over a wider range in the eye box 27. That is, uneven brightness in the eye box 27 can be further suppressed.
  • the configuration of the head-up display device 101 will be described with reference to FIGS.
  • the head-up display device 101 is installed in the dashboard of the vehicle.
  • the head-up display device 101 includes a laser light emission unit 3, a scanning unit 5, a condensing unit 7, a screen 109, a magnifying mirror 11, and a shield 13.
  • the laser beam emitting unit 3, the scanning unit 5, and the light collecting unit 7 are the same as those in the first embodiment.
  • the beam B formed by the light collecting unit 7 is incident on the screen 109.
  • a display image is formed on the screen 109.
  • the screen 109 includes a microlens array 110.
  • the microlens array 110 has a plurality of microlenses 115 arranged periodically.
  • the microlens 115 corresponds to a component.
  • the screen 109 transmits the beam B while diverging by the microlens 115.
  • each microlens 115 is a rectangle.
  • the rectangle corresponds to a polygon having two parallel sides facing each other, and corresponds to a quadrangle.
  • the scanning direction of the beam B on the screen 109 is assumed to be the x direction.
  • the direction orthogonal to the x direction on the screen 109 is defined as the y direction.
  • Each microlens 115 is parallel to the x direction and includes two sides 17 and 19 facing each other.
  • Each microlens 115 is parallel to the y direction and includes two opposite sides 21 and 23.
  • the range of the beam B includes two or more microlenses 115.
  • the beam diameter D1 defined below is 1 time or more and less than 2 times the pitch P1 defined below.
  • the beam diameter D2 defined below is 1 time or more and less than 2 times the pitch P2 defined below.
  • the beam diameter D1 is preferably 1 to 1.8 times the pitch P1.
  • the beam diameter D2 is preferably 1 to 1.8 times the pitch P2.
  • Beam diameter D1 Diameter of the beam B in a direction perpendicular to the side 21 and the side 23.
  • Pitch P1 The pitch of the center of the microlens 115 in the direction orthogonal to the sides 21 and 23.
  • Beam diameter D2 Diameter of the beam B in a direction perpendicular to the side 17 and the side 19.
  • Pitch P2 The pitch of the center of the microlens 115 in the direction orthogonal to the sides 17 and 19.
  • the pitch of the centers of the micro lenses 115 means the distance between the centers of the adjacent micro lenses 115.
  • the pitch P1 and the pitch P2 are different. Note that the pitch P1 and the pitch P2 may be equal.
  • Magnifying mirror 11 is a concave mirror.
  • the magnifying mirror 11 is disposed on the optical path of the light transmitted through the beam B by the screen 109.
  • the light transmitted through the screen 109 is display light I representing a display image formed on the screen 109.
  • the magnifying mirror 11 projects the display image on the windshield 25 by reflecting the display light I in the direction of the windshield 25. Since the magnifying mirror 11 is a concave mirror, the display image projected on the windshield 25 is an image that is magnified more than on the screen 109.
  • the magnifying mirror 11 corresponds to a projection unit.
  • the shield 13 is made of a transparent member and transmits the display light I.
  • the virtual image 31 of the display image can be viewed in front of the vehicle.
  • the eye box 27 corresponds to the viewing area.
  • the beam B is incident on a sufficiently wide range in the microlens 115.
  • the luminance uniformity of the display light I can be improved over a wide range in the eye box 27. That is, uneven brightness in the eye box 27 can be suppressed.
  • the beam diameter D1 is less than twice the pitch P1. Further, the beam diameter D2 is less than twice the pitch P2. Therefore, it is more difficult for the beam B to enter the center of two or more microlenses 115 at the same time. As a result, multiple slit interference in the display light I transmitted through the screen 109 can be further suppressed.
  • the beam diameter D1 is one or more times the pitch P1. Further, the beam diameter D2 is not less than 1 times the pitch P2. Therefore, the beam B is incident on a wider range in the microlens 115. As a result, the luminance uniformity of the display light I can be enhanced over a wider range in the eye box 27. That is, uneven brightness in the eye box 27 can be further suppressed.
  • the form of the screen 9 may be as shown in any of FIGS.
  • each micromirror 15 is a rectangle.
  • the micromirrors 15 are arranged without gaps.
  • the micromirrors 15 are arranged in a straight line along the y direction. When attention is paid to any two micromirrors 15 adjacent in the x direction, their positions in the y direction do not coincide.
  • the pitches P1 and P2 and the beam diameters D1 and D2 can be defined as in the first embodiment.
  • the beam diameter D1 is 1 to 1.8 times the pitch P1
  • the beam diameter D2 is 1 to 1.8 times the pitch P2.
  • the pitch P1 is larger than the pitch P2.
  • each micromirror 15 is a square.
  • the micromirrors 15 are arranged without gaps.
  • the micromirror 15 has two sets of two parallel sides facing each other. In any of the two sets, the two parallel sides facing each other are inclined with respect to the x direction and the y direction.
  • the pitches P1 and P2 and the beam diameters D1 and D2 can be defined as in the first embodiment.
  • the beam diameter D1 is 1 to 1.8 times the pitch P1
  • the beam diameter D2 is 1 to 1.8 times the pitch P2.
  • the pitch P1 is equal to the pitch P2.
  • each micromirror 15 is a hexagon. This hexagon is a shape in which the upper side and the lower two sides in FIG. 11 are longer than the other four sides.
  • the micromirrors 15 are arranged without gaps.
  • the micromirror 15 has three sets of two opposite parallel sides.
  • the pitch of the centers of the micromirrors 15 in the direction orthogonal to the two opposite parallel sides is obtained, and these are set as P1 to P3.
  • the diameter of the beam B in the direction corresponding to the pitch P1 is defined as the beam diameter D1
  • the diameter of the beam B in the direction corresponding to the pitch P2 is defined as the beam diameter D2
  • the diameter of the beam B in the direction corresponding to the pitch P3. Is a beam diameter D3.
  • the beam diameter D1 is 1 to 1.8 times the pitch P1
  • the beam diameter D2 is 1 to 1.8 times the pitch P2
  • the beam diameter D3 is 1 to 1 times the pitch P3. .8 or less.
  • the pitch P1 is equal to the pitch P2.
  • the pitch P1 and the pitch P2 are larger than the pitch P3.
  • each micromirror 15 is a regular hexagon.
  • the pitches P1, P2, and P3 are all equal.
  • each micromirror 15 is a circle.
  • the micromirrors 15 are densely arranged so that the number of micromirrors 15 per unit area is the largest.
  • the center pitch between the two micromirrors 15 is defined as a pitch P1.
  • the diameter of the beam B in the measurement direction of the pitch P1 is defined as a beam diameter D1.
  • the beam diameter D1 is 1 to 1.8 times the pitch P1.
  • each micromirror 15 is an ellipse.
  • the micromirrors 15 are densely arranged so that the number of micromirrors 15 per unit area is the largest.
  • the major axis of each micromirror 15 is parallel to the x direction, and the minor axis is parallel to the y direction.
  • the micromirrors 15 are arranged so that the major axes are aligned in the x direction.
  • the center pitch of the two micromirrors 15 in the major axis direction is P1.
  • the center pitch in the minor axis direction is P2.
  • the diameter of the beam B in the long axis direction is D1
  • the diameter in the short axis direction is D2.
  • the beam diameter D1 is 1 to 1.8 times the pitch P1.
  • the beam diameter D2 is not less than 1 and not more than 1.8 times the pitch P2.
  • the pitch P1 is larger than the pitch P2.
  • the form of the screen 109 may be the same as that shown in any of FIGS. That is, the micro lenses 115 constituting the screen 109 have the same shape as the micro mirrors 15 in FIGS. 9 to 14 and may be arranged in the same manner. Even when the form of the screen 109 is the same as that shown in any of FIGS. 9 to 14, the same effects as those of the second embodiment can be obtained.
  • the windshield 25 is used as the display member, but the present invention is not limited to this.
  • a glass plate different from the windshield 25 may be used.
  • a system including the head-up display device as a constituent element, a program for causing a computer to function as the head-up display device, and a non-transitive semiconductor memory or the like that records the program can also be realized in various forms such as an actual recording medium and an image display method.

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Abstract

走査ユニット（５）は、レーザ光射出ユニット（３）が射出したレーザ光を走査する。集光ユニット（７）は、走査ユニットにより走査されたレーザ光を集光してビームを形成する。スクリーン（９、１０９）には、集光ユニットにより形成されたビームが入射し、表示画像が結像される。投影ユニット（１１）は、スクリーン（９、１０９）に結像された表示画像を表示部材に投影する。マイクロミラーアレイ（１０）又はマイクロレンズアレイ（１１０）における任意の位置にビームが入射しているとき、ビームの範囲には、マイクロミラーアレイ又はマイクロレンズアレイを構成する２以上の構成要素（１５、１１５）が含まれる。ビームの中心と任意の構成要素の中心とを一致させたとき、任意の構成要素に隣接する構成要素の中心はビームの範囲外にある。

Description

ヘッドアップディスプレイ装置 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１５年１０月２２日に出願された日本出願番号２０１５－２０７８７８号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、ヘッドアップディスプレイ装置に関する。
　車両のウインドシールドに表示画像を投影することにより、ドライバの視点からその表示画像の虚像を視認可能とするヘッドアップディスプレイ装置が知られている。このヘッドアップディスプレイ装置は、ビームが入射されて表示画像を結像するスクリーン、及びその表示画像を拡大してウインドシールドに投影する凹面鏡等を備える。
　特許文献１に記載されているように、上記のスクリーンとしてマイクロミラーアレイやマイクロレンズアレイが用いられる。マイクロミラーアレイやマイクロレンズアレイは、スクリーンに入射されるビームを発散させることにより、アイボックスを拡大することができる。　
特開２０１４－２３５２６８号公報
　スクリーンとしてマイクロミラーアレイやマイクロレンズアレイを用いた場合、多重スリット干渉や、アイボックス内での輝度ムラが生じることがあった。
　本開示は、多重スリット干渉やアイボックス内での輝度ムラを抑制できるヘッドアップディスプレイ装置を提供することを目的とする。
　本開示の第一の態様において、ヘッドアップディスプレイ装置は、表示部材に表示画像を投影することにより、予め設定された視認領域から前記表示画像の虚像を視認可能とする。ヘッドアップディスプレイ装置は、レーザ光を射出するレーザ光射出ユニットと、前記レーザ光射出ユニットが射出した前記レーザ光を走査する走査ユニットと、前記走査ユニットにより走査された前記レーザ光を集光してビームを形成する集光ユニットと、前記集光ユニットにより形成された前記ビームが入射し、前記表示画像が結像されるスクリーンと、前記スクリーンに結像された前記表示画像を前記表示部材に投影する投影ユニットと、を備える。前記スクリーンは、以下の条件Ｊ１、及びＪ２を充足するマイクロミラーアレイ又はマイクロレンズアレイを備える。
　Ｊ１：前記マイクロミラーアレイ又は前記マイクロレンズアレイにおける任意の位置に前記ビームが入射しているとき、前記ビームの範囲には、前記マイクロミラーアレイ又は前記マイクロレンズアレイを構成する２以上の構成要素が含まれる。
　Ｊ２：前記ビームの中心と任意の前記構成要素の中心とを一致させたとき、前記任意の構成要素に隣接する前記構成要素の中心は前記ビームの範囲外にある。
　このような構成によれば、多重スリット干渉や、アイボックス内での輝度ムラを抑制できるであろう。
　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
ヘッドアップディスプレイ装置１の構成を表す説明図であり、 スクリーン９の構成を表す説明図であり、 条件Ｊ２が充足される場合における、ビームＢの直径と、マイクロミラー１５の大きさとの関係を表す説明図であり、 条件Ｊ２が充足されない場合における、ビームＢの直径と、マイクロミラー１５の大きさとの関係を表す説明図であり、 条件Ｊ１が充足される場合における、アイボックス２７での輝度分布を表す説明図であり、 条件Ｊ１が充足されない場合における、アイボックス２７での輝度分布を表す説明図であり、 ヘッドアップディスプレイ装置１０１の構成を表す説明図であり、 スクリーン１０９の構成を表す説明図であり、 マイクロミラー１５の形状及び配列の別形態を表す説明図であり、 マイクロミラー１５の形状及び配列の別形態を表す説明図であり、 マイクロミラー１５の形状及び配列の別形態を表す説明図であり、 マイクロミラー１５の形状及び配列の別形態を表す説明図であり、 マイクロミラー１５の形状及び配列の別形態を表す説明図であり、また マイクロミラー１５の形状及び配列の別形態を表す説明図である。
　本開示の実施形態を図面に基づき説明する。
＜第１実施形態＞
　１．ヘッドアップディスプレイ装置１の構成
　ヘッドアップディスプレイ装置１の構成を図１、図２に基づき説明する。ヘッドアップディスプレイ装置１は、車両のダッシュボード内に設置される。
　ヘッドアップディスプレイ装置１は、レーザ光射出ユニット３と、走査ユニット５と、集光ユニット７と、スクリーン９と、拡大ミラー１１と、シールド１３とを備える。
　レーザ光射出ユニット３は、レーザ光Ｌを射出する。走査ユニット５は、ＭＥＭＳスキャナである。ＭＥＭＳは、Micro Electro Mechanical Systemを意味する。走査ユニット５は、レーザ光射出ユニット３が射出したレーザ光Ｌの光路上に配置される。走査ユニット５は、ＭＥＭＳスキャナのミラー面を傾斜させることにより、レーザ光Ｌを走査する。この走査により、スクリーン９上に表示画像が形成される。走査ユニット５は、後述するドライバの瞳２９と共役である。
　集光ユニット７は、凸レンズの効果を有する光学素子である。集光ユニット７は、凸レンズや凹レンズ、凸面鏡、凹面鏡等の光学素子の組合せにより構成される。集光ユニット７は、走査ユニット５が走査したレーザ光Ｌの光路上に配置される。集光ユニット７は、レーザ光Ｌを集光してビームＢを形成する。集光ユニット７は、ビームＢをスクリーン９上に結像させる機能を有する。
　スクリーン９には、集光ユニット７により形成されたビームＢが入射する。そのビームＢが走査されることにより、スクリーン９上に表示画像が結像される。スクリーン９は、図２に示すように、マイクロミラーアレイ１０を備える。マイクロミラーアレイ１０は、複数のマイクロミラー１５が周期的に配列されたものである。マイクロミラー１５は構成要素に対応する。スクリーン９は、マイクロミラー１５により、ビームＢを発散しながら反射する。
　各マイクロミラー１５の形状は長方形である。長方形は、対向する平行な２辺を有する多角形に対応し、四角形に対応する。スクリーン９上でのビームＢの走査方向をｘ方向とする。スクリーン９上でｘ方向と直交する方向をｙ方向とする。各マイクロミラー１５は、ｘ方向に平行であり、対向する２辺１７、１９を備える。また、各マイクロミラー１５は、ｙ方向に平行であり、対向する２辺２１、２３を備える。
　スクリーン９について、以下の条件Ｊ１、及びＪ２が充足される。
　Ｊ１：スクリーン９における任意の位置にビームＢが入射しているとき、ビームＢの範囲には、２以上のマイクロミラー１５が含まれる。
　Ｊ２：ビームＢの中心と任意のマイクロミラー１５の中心とを一致させたとき、前記任意のマイクロミラー１５に隣接するマイクロミラー１５の中心はビームＢの範囲外にある。
　ここで、ビームＢの範囲とは、ビームの強度が、ピーク強度の１／ｅ２以上である範囲である。また、ビームＢの中心とは、ビームＢの範囲における中心である。また、隣接するマイクロミラー１５とは、ビームＢと中心が一致するマイクロミラー１５に隣接するマイクロミラー１５である。
　また、スクリーン９とビームＢについて、以下の関係が成立する。すなわち、以下で定義されるビーム径Ｄ１が、以下で定義されるピッチＰ１の１倍以上、２倍未満である。また、以下で定義されるビーム径Ｄ２が、以下で定義されるピッチＰ２の１倍以上、２倍未満である。ビーム径Ｄ１は、ピッチＰ１の１～１．８倍であることが好ましい。また、ビーム径Ｄ２は、ピッチＰ２の１～１．８倍であることが好ましい。
　ビーム径Ｄ1：辺２１と辺２３に直交する方向におけるビームＢの直径。
　ピッチＰ１：辺２１と辺２３に直交する方向におけるマイクロミラー１５の中心のピッチ。
　ビーム径Ｄ２：辺１７と辺１９に直交する方向におけるビームＢの直径。
　ピッチＰ２：辺１７と辺１９に直交する方向におけるマイクロミラー１５の中心のピッチ。
　ここで、マイクロミラー１５の中心のピッチとは、隣接するマイクロミラー１５の中心間の距離を意味する。本実施形態では、ピッチＰ１とピッチＰ２とは異なる。なお、ピッチＰ１とピッチＰ２とは等しくてもよい。
　拡大ミラー１１は凹面鏡である。拡大ミラー１１は、スクリーン９がビームＢを反射した光の光路上に配置される。スクリーン９が反射した光は、スクリーン９に結像された表示画像を表す表示光Ｉである。拡大ミラー１１は、その表示光Ｉをウインドシールド２５の方向に反射することで、ウインドシールド２５に表示画像を投影する。ウインドシールド２５は表示部材に対応する。拡大ミラー１１は凹面鏡であるので、ウインドシールド２５に投影された表示画像は、スクリーン９上よりも拡大された画像となる。シールド１３は透明な部材から成り、表示光Ｉを透過させる。拡大ミラー１１は投影ユニットに対応する。
　予め設定されたアイボックス２７内にあるドライバの瞳２９からウインドシールド２５を見ると、車両前方に表示画像の虚像３１を視認することができる。アイボックス２７は視認領域に対応する。視認領域とは、虚像３１を視認可能な領域を意味する。
　２．ヘッドアップディスプレイ装置１が奏する効果
　（１Ａ）ヘッドアップディスプレイ装置１では、前記条件Ｊ２が充足されるため、図３に示すように、ビームＢは２以上のマイクロミラー１５の中心１５Ａに同時に入射しにくい。その結果、スクリーン９で反射した表示光Ｉにおける多重スリット干渉を抑制することができる。
　それに対し、前記条件Ｊ２が充足されない場合は、図４に示すように、ビームＢが２以上のマイクロミラー１５の中心１５Ａに同時に入射し、２以上のマイクロミラー１５がそれぞれ表示光Ｉを射出するので、表示光Ｉに多重スリット干渉が生じる。
　（１Ｂ）ヘッドアップディスプレイ装置１では、前記条件Ｊ１が充足されるため、図５に示すように、マイクロミラー１５における十分広い範囲にビームＢが入射する。その結果、アイボックス２７における広い範囲にわたって、表示光Ｉの輝度の均一性を高めることができる。すなわち、アイボックス２７内での輝度ムラを抑制できる。
　それに対し、前記条件Ｊ１が充足されない場合は、図６に示すように、マイクロミラー１５における限られた範囲にしかビームＢが入射しない。その結果、アイボックス２７における広い範囲にわたって表示光Ｉの輝度の均一性を高めることが困難となる。
　（１Ｃ）ヘッドアップディスプレイ装置１では、ビーム径Ｄ１がピッチＰ１の２倍未満である。また、ビーム径Ｄ２がピッチＰ２の２倍未満である。そのため、ビームＢが２以上のマイクロミラー１５の中心１５Ａに同時に入射することが一層生じにくい。その結果、スクリーン９で反射した表示光Ｉにおける多重スリット干渉を一層抑制することができる。
　ビーム径Ｄ１がピッチＰ１の１．８倍以下であり、また、ビーム径Ｄ２がピッチＰ２の１．８倍以下である場合は、上記の効果が一層顕著である。
　（１Ｄ）ヘッドアップディスプレイ装置１では、ビーム径Ｄ１がピッチＰ１の１倍以上である。また、ビーム径Ｄ２がピッチＰ２の１倍以上である。そのため、マイクロミラー１５における一層広い範囲にビームＢが入射する。その結果、アイボックス２７における一層広い範囲にわたって、表示光Ｉの輝度の均一性を高めることができる。すなわち、アイボックス２７内での輝度ムラを一層抑制できる。
　（１Ｅ）マイクロミラー１５の形状は長方形である。そのため、スクリーン９の構造を単純化することができる。
＜第２実施形態＞
　第２実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。なお、第１実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
　１．ヘッドアップディスプレイ装置１０１の構成
　ヘッドアップディスプレイ装置１０１の構成を図７、図８に基づき説明する。ヘッドアップディスプレイ装置１０１は、車両のダッシュボード内に設置される。
　ヘッドアップディスプレイ装置１０１は、レーザ光射出ユニット３と、走査ユニット５と、集光ユニット７と、スクリーン１０９と、拡大ミラー１１と、シールド１３とを備える。
　レーザ光射出ユニット３、走査ユニット５、及び集光ユニット７は前記第１実施形態と同様である。
　スクリーン１０９には、集光ユニット７により形成されたビームＢが入射する。そのビームＢが走査されることにより、スクリーン１０９上に表示画像が結像される。スクリーン１０９は、図８に示すように、マイクロレンズアレイ１１０を備える。マイクロレンズアレイ１１０は、複数のマイクロレンズ１１５が周期的に配列されたものである。マイクロレンズ１１５は構成要素に対応する。スクリーン１０９は、マイクロレンズ１１５により、ビームＢを発散しながら透過させる。
　各マイクロレンズ１１５の形状は長方形である。長方形は、対向する平行な２辺を有する多角形に対応し、四角形に対応する。スクリーン１０９上でのビームＢの走査方向をｘ方向とする。スクリーン１０９上でｘ方向と直交する方向をｙ方向とする。各マイクロレンズ１１５は、ｘ方向に平行であり、対向する２辺１７、１９を備える。また、各マイクロレンズ１１５は、ｙ方向に平行であり、対向する２辺２１、２３を備える。
　スクリーン１０９について、以下の条件Ｊ１、及びＪ２が充足される。
　Ｊ１：スクリーン１０９における任意の位置にビームＢが入射しているとき、ビームＢの範囲には、２以上のマイクロレンズ１１５が含まれる。
　Ｊ２：ビームＢの中心と任意のマイクロレンズ１１５の中心とを一致させたとき、前記任意のマイクロレンズ１１５に隣接するマイクロレンズ１１５の中心はビームＢの範囲外にある。
　また、スクリーン１０９とビームＢについて、以下の関係が成立する。すなわち、以下で定義されるビーム径Ｄ１が、以下で定義されるピッチＰ１の１倍以上、２倍未満である。また、以下で定義されるビーム径Ｄ２が、以下で定義されるピッチＰ２の１倍以上、２倍未満である。ビーム径Ｄ１は、ピッチＰ１の１～１．８倍であることが好ましい。また、ビーム径Ｄ２は、ピッチＰ２の１～１．８倍であることが好ましい。
　ビーム径Ｄ１：辺２１と辺２３に直交する方向におけるビームＢの直径。
　ピッチＰ１：辺２１と辺２３に直交する方向におけるマイクロレンズ１１５の中心のピッチ。
　ビーム径Ｄ２：辺１７と辺１９に直交する方向におけるビームＢの直径。
　ピッチＰ２：辺１７と辺１９に直交する方向におけるマイクロレンズ１１５の中心のピッチ。
　ここで、マイクロレンズ１１５の中心のピッチとは、隣接するマイクロレンズ１１５の中心間の距離を意味する。本実施形態では、ピッチＰ１とピッチＰ２とは異なる。なお、ピッチＰ１とピッチＰ２とは等しくてもよい。
　拡大ミラー１１は凹面鏡である。拡大ミラー１１は、スクリーン１０９がビームＢを透過させた光の光路上に配置される。スクリーン１０９が透過させた光は、スクリーン１０９に結像された表示画像を表す表示光Ｉである。拡大ミラー１１は、その表示光Ｉをウインドシールド２５の方向に反射することで、ウインドシールド２５に表示画像を投影する。拡大ミラー１１は凹面鏡であるので、ウインドシールド２５に投影された表示画像は、スクリーン１０９上よりも拡大された画像となる。拡大ミラー１１は投影ユニットに対応する。シールド１３は透明な部材から成り、表示光Ｉを透過させる。
　予め設定されたアイボックス２７内にあるドライバの瞳２９からウインドシールド２５を見ると、車両前方に表示画像の虚像３１を視認することができる。アイボックス２７は視認領域に対応する。
　２．ヘッドアップディスプレイ装置１０１が奏する効果
　（２Ａ）ヘッドアップディスプレイ装置１０１では、前記条件Ｊ２が充足されるため、ビームＢは２以上のマイクロレンズ１１５の中心に同時に入射しにくい。その結果、スクリーン１０９を透過した表示光Ｉにおける多重スリット干渉を抑制することができる。
　（２Ｂ）ヘッドアップディスプレイ装置１０１では、前記条件Ｊ１が充足されるため、マイクロレンズ１１５における十分広い範囲にビームＢが入射する。その結果、アイボックス２７における広い範囲にわたって、表示光Ｉの輝度の均一性を高めることができる。すなわち、アイボックス２７内での輝度ムラを抑制できる。
　（２Ｃ）ヘッドアップディスプレイ装置１０１では、ビーム径Ｄ１がピッチＰ１の２倍未満である。また、ビーム径Ｄ２がピッチＰ２の２倍未満である。そのため、ビームＢが２以上のマイクロレンズ１１５の中心に同時に入射することが一層生じにくい。その結果、スクリーン１０９を透過した表示光Ｉにおける多重スリット干渉を一層抑制することができる。
　ビーム径Ｄ１がピッチＰ１の１．８倍以下であり、また、ビーム径Ｄ２がピッチＰ２の１．８倍以下である場合は、上記の効果が一層顕著である。
　（２Ｄ）ヘッドアップディスプレイ装置１０１では、ビーム径Ｄ１がピッチＰ１の１倍以上である。また、ビーム径Ｄ２がピッチＰ２の１倍以上である。そのため、マイクロレンズ１１５における一層広い範囲にビームＢが入射する。その結果、アイボックス２７における一層広い範囲にわたって、表示光Ｉの輝度の均一性を高めることができる。すなわち、アイボックス２７内での輝度ムラを一層抑制できる。
　（２Ｅ）マイクロレンズ１１５の形状は長方形である。そのため、スクリーン１０９の構造を単純化することができる。
＜その他の実施形態＞
　以上、本開示を実施するための形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
　（１）前記第１実施形態において、スクリーン９の形態は、図９～図１４のいずれかに示すものであってもよい。
　図９に示す形態では、各マイクロミラー１５の形状は長方形である。マイクロミラー１５は隙間無く並んでいる。マイクロミラー１５は、ｙ方向に沿って真っ直ぐ並んでいる。ｘ方向において隣接する任意の２つのマイクロミラー１５に注目したとき、それらの中心のｙ方向における位置は一致しない。
　図９に示す形態では、前記第１実施形態と同様に、ピッチＰ１、Ｐ２、ビーム径Ｄ１、Ｄ２を定義することができる。ビーム径Ｄ１はピッチＰ１の１倍以上、１．８倍以下であり、ビーム径Ｄ２はピッチＰ２の１倍以上、１．８倍以下である。ピッチＰ１はピッチＰ２より大きい。
　スクリーン９の形態が図９に示すものである場合でも、前記（１Ａ）～（１Ｅ）の効果を奏することができる。
　図１０に示す形態では、各マイクロミラー１５の形状は正方形である。マイクロミラー１５は隙間無く並んでいる。マイクロミラー１５は、対向する平行な２辺を２組有するが、それら２組のいずれにおいても、対向する平行な２辺は、ｘ方向及びｙ方向に対し傾斜している。
　図１０に示す形態では、前記第１実施形態と同様に、ピッチＰ１、Ｐ２、ビーム径Ｄ１、Ｄ２を定義することができる。ビーム径Ｄ１はピッチＰ１の１倍以上、１．８倍以下であり、ビーム径Ｄ２はピッチＰ２の１倍以上、１．８倍以下である。ピッチＰ１はピッチＰ２と等しい。
　スクリーン９の形態が図１０に示すものである場合でも、前記（１Ａ）～（１Ｅ）の効果を奏することができる。
　図１１に示す形態では、各マイクロミラー１５の形状は六角形である。この六角形は、図１１における上方の辺及び下方の２辺が他の４辺よりも長い形状である。マイクロミラー１５は隙間無く並んでいる。マイクロミラー１５は、対向する平行な２辺を３組有する。
　その３組のそれぞれについて、対向する平行な２辺に直交する方向でのマイクロミラー１５の中心のピッチを求め、それらをＰ１～Ｐ３とする。また、ピッチＰ１に対応する方向でのビームＢの直径をビーム径Ｄ１とし、ピッチＰ２に対応する方向でのビームＢの直径をビーム径Ｄ２とし、ピッチＰ３に対応する方向でのビームＢの直径をビーム径Ｄ３とする。ビーム径Ｄ１はピッチＰ１の１倍以上、１．８倍以下であり、ビーム径Ｄ２はピッチＰ２の１倍以上、１．８倍以下であり、ビーム径Ｄ３はピッチＰ３の１倍以上、１．８倍以下である。ピッチＰ１とピッチＰ２は等しい。ピッチＰ１及びピッチＰ２はピッチＰ３より大きい。
　スクリーン９の形態が図１１に示すものである場合でも、前記（１Ａ）～（１Ｄ）の効果を奏することができる。
　図１２に示す形態は、基本的には図１１に示す形態と同様である。ただし、図１２に示す形態では、各マイクロミラー１５の形状は正六角形である。ピッチＰ１、Ｐ２、Ｐ３は全て等しい。
　スクリーン９の形態が図１２に示すものである場合でも、前記（１Ａ）～（１Ｄ）の効果を奏することができる。
　図１３に示す形態では、各マイクロミラー１５の形状は円である。マイクロミラー１５は、単位面積当りのマイクロミラー１５の数が最も多くなるように、密に配列されている。
　任意の隣接する２つのマイクロミラー１５に注目する。この２つのマイクロミラー１５における中心のピッチをピッチＰ１とする。また、ピッチＰ１の測定方向におけるビームＢの直径をビーム径Ｄ１とする。ビーム径Ｄ１は、ピッチＰ１の１倍以上、１．８倍以下である。
　スクリーン９の形態が図１３に示すものである場合でも、前記（１Ａ）～（１Ｄ）の効果を奏することができる。
　図１４に示す形態では、各マイクロミラー１５の形状は楕円である。マイクロミラー１５は、単位面積当りのマイクロミラー１５の数が最も多くなるように、密に配列されている。各マイクロミラー１５の長軸はｘ方向に平行であり、短軸はｙ方向に平行である。マイクロミラー１５は、ｘ方向において、長軸が一直線上に並ぶように配列されている。
　任意の、中心間の距離が最も小さい２つのマイクロミラー１５に注目する。この２つのマイクロミラー１５の、長軸方向における中心のピッチをＰ１とする。また、短軸方向における中心のピッチをＰ２とする。また、ビームＢの長軸方向における直径をＤ１とし、短軸方向における直径をＤ２とする。ビーム径Ｄ１は、ピッチＰ１の１倍以上、１．８倍以下である。また、ビーム径Ｄ２は、ピッチＰ２の１倍以上、１．８倍以下である。ピッチＰ１はピッチＰ２より大きい。
　スクリーン９の形態が図１４に示すものである場合でも、前記（１Ａ）～（１Ｄ）の効果を奏することができる。
　（２）前記第２実施形態において、スクリーン１０９の形態は、図９～図１４のいずれかに示すものと同様であってもよい。すなわち、スクリーン１０９を構成するマイクロレンズ１１５は、図９～図１４におけるマイクロミラー１５と同様の形状を有し、同様に配列されていてもよい。スクリーン１０９の形態が図９～図１４のいずれかに示すものと同様である場合でも、前記第２実施形態と同様の効果を奏することができる。
　（３）上記実施形態では、表示部材としてウインドシールド２５を用いたが、これに限定されるものではない。例えば、ウインドシールド２５とは別のガラス板を用いてもよい。
　（４）上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合させたりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。
　（５）上述したヘッドアップディスプレイ装置の他、当該ヘッドアップディスプレイ装置を構成要素とするシステム、当該ヘッドアップディスプレイ装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の非遷移的実態的記録媒体、画像表示方法等、種々の形態で本開示を実現することもできる。
　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入る。

Claims (9)

  1. 　表示部材（２５）に表示画像を投影することにより、予め設定された視認領域（２７）から前記表示画像の虚像を視認可能とするヘッドアップディスプレイ装置（１、１０１）であって、
    　レーザ光を射出するレーザ光射出ユニット（３）と、
    　前記レーザ光射出ユニット（３）が射出した前記レーザ光を走査する走査ユニット（５）と、
    　前記走査ユニット（５）により走査された前記レーザ光を集光してビームを形成する集光ユニット（７）と、
    　前記集光ユニット（７）により形成された前記ビームが入射し、前記表示画像が結像されるスクリーン（９、１０９）と、
    　前記スクリーン（９、１０９）に結像された前記表示画像を前記表示部材に投影する投影ユニット（１１）と、
    　を備え、
    　前記スクリーン（９、１０９）は、マイクロミラーアレイ（１０）又はマイクロレンズアレイ（１１０）を備え、
    　前記マイクロミラーアレイ（１０）又は前記マイクロレンズアレイ（１１０）における任意の位置に前記ビームが入射しているとき、前記ビームの範囲には、前記マイクロミラーアレイ（１０）又は前記マイクロレンズアレイ（１１０）を構成する２以上の構成要素（１５、１１５）が含まれ、また
    　前記ビームの中心と任意の前記構成要素（１５、１１５）の中心とを一致させたとき、前記任意の構成要素（１５、１１５）に隣接する前記構成要素（１５、１１５）の中心は前記ビームの範囲外にある。
  2. 　請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
    　前記構成要素（１５、１１５）の形状は、対向する平行な２辺を有する多角形であり、
    　ビーム径Ｄは、ピッチＰの１倍以上、２倍未満であり、
    　ビーム径Ｄとは、前記対向する平行な２辺に直交する方向における前記ビームの直径であり、
    　ピッチＰとは前記対向する平行な２辺に直交する方向における前記構成要素（１５、１１５）の中心のピッチである。
  3. 　請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
    　前記ビーム径Ｄが、前記ピッチＰの１～１．８倍である。
  4. 　請求項２又は３に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
    　前記多角形は、四角形又は六角形である。
  5. 　請求項２～４のいずれか１項に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
    　前記ピッチＰは、前記対向する平行な２辺としていずれを選択しても同一である。
  6. 　請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
    　前記構成要素（１５、１１５）の形状は円であり、
    　ビーム径Ｄは、ピッチＰの１倍以上、２倍未満であり、
    　ビーム径Ｄとは、前記ピッチＰの測定方向における前記ビームの直径であり、
    　ピッチＰとは、前記構成要素（１５、１１５）の中心のピッチである。
  7. 　請求項６に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
    　前記ビーム径Ｄが、前記ピッチＰの１～１．８倍である。
  8. 　請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
    　前記構成要素（１５、１１５）の形状は楕円であり、
    　ビーム径Ｄ１は、ピッチＰ１の１倍以上、２倍未満であるとともに、ビーム径Ｄ２は、ピッチＰ２の１倍以上、２倍未満であり、
    　ビーム径Ｄ１は、前記楕円の長軸方向における前記ビームの直径であり、
    　ピッチＰ１は、前記長軸方向における前記構成要素（１５、１１５）の中心のピッチであり、
    　ビーム径Ｄ２は、前記楕円の短軸方向における前記ビームの直径であり、また
    　ピッチＰ２は、前記短軸方向における前記構成要素（１５、１１５）の中心のピッチである。
  9. 　請求項８に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
    　前記ビーム径Ｄ１が、前記ピッチＰ１の１～１．８倍であるとともに、前記ビーム径Ｄ２が、前記ピッチＰ２の１～１．８倍である。
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