(57)【要約】  表示装置は、光を出射する光源（２１）を含み、光源から出射された光を用いて画像を形成し、形成した画像に応じた表示光（２０４）を出射する表示光出射部（２０）と、表示光出射部から出射された表示光を偏向する偏向部（３０）と、可視光の波長範囲のうち一部の反射波長範囲の光のみを反射し、反射波長範囲以外の波長の光を透過する特性を有し、偏向部から入射される表示光を観察者の視点に向けて反射する狭帯域反射部（５０）と、光源から出射される光の波長の変化に応じて、偏向部からの表示光が狭帯域反射部に入射するときの入射角を変更する制御部（１０）と、を備え、狭帯域反射部（５０）は、当該狭帯域反射部に入射する光の入射角が変化すると、反射波長範囲が変化するように構成され、制御部は、光源から出射される光の波長が狭帯域反射部の反射波長範囲に含まれるように、入射角を変更する。
2012042744.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を出射する光源を含み、前記光源から出射された光を用いて画像を形成し、形成した画像に応じた表示光を出射する表示光出射部と、
前記表示光出射部から出射された前記表示光を偏向する偏向部と、
可視光の波長範囲のうち一部の反射波長範囲の光のみを反射し、前記反射波長範囲以外の波長の光を透過する特性を有し、前記偏向部から入射される前記表示光を観察者の視点に向けて反射する狭帯域反射部と、
前記光源から出射される前記光の波長の変化に応じて、前記偏向部からの前記表示光が前記狭帯域反射部に入射するときの入射角を変更する制御部と、
を備え、
前記狭帯域反射部は、当該狭帯域反射部に入射する光の入射角が変化すると、前記反射波長範囲が変化するように構成され、
前記制御部は、前記光源から出射される前記光の波長が前記狭帯域反射部の前記反射波長範囲に含まれるように、前記入射角を変更することを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記狭帯域反射部は、低屈折率材料と高屈折率材料からなる多層膜フィルタもしくはルゲートフィルタを含むことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記狭帯域反射部は、前記入射角が大きくなると前記反射波長範囲が短波長方向に変化し、前記入射角が小さくなると前記反射波長範囲が長波長方向に変化するように構成され、
前記制御部は、前記光源から出射される光の波長が、前記反射波長範囲の最大波長よりも長い場合には、前記光源から出射される光の波長が前記狭帯域反射部の前記反射波長範囲に含まれるように、前記狭帯域反射部への前記表示光の入射角を小さくし、前記光源から出射される光の波長が前記狭帯域反射部の前記反射波長範囲の最小波長よりも短い場合には、前記光源から出射される光の波長が、前記狭帯域反射部の前記反射波長範囲に含まれるように、前記狭帯域反射部への前記表示光の入射角を大きくすることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記光源の温度を検出する温度検出部をさらに備え、
前記光源は、レーザ光を出射し、当該光源の温度が高くなるほど前記レーザ光の波長が長くなり、当該光源の温度が低くなるほど前記レーザ光の波長が短くなる特性を有するレーザ光源を含み、
前記制御部は、前記温度検出部により検出された前記レーザ光源の温度に基づき、前記入射角を変更することを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記レーザ光源は、互いに異なる波長のレーザ光を出射する第１レーザ光源及び第２レーザ光源を含み、
前記狭帯域反射部は、前記第１レーザ光源から出射されるレーザ光の波長を前記反射波長範囲に含む第１多層膜フィルタと、前記第２レーザ光源から出射されるレーザ光の波長を前記反射波長範囲に含む第２多層膜フィルタと、を含み、
前記第１及び第２多層膜フィルタは、前記第１及び第２多層膜フィルタにおける前記入射角の変化に対する前記反射波長範囲の変化量が互いにほぼ同一になるような平均屈折率を有するように、それぞれ構成されていることを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
前記レーザ光源は、互いに異なる波長のレーザ光を出射する第１レーザ光源及び第２レーザ光源を含み、
前記狭帯域反射部は、前記反射波長範囲として、前記第１レーザ光源から出射される光の波長を反射する第１反射波長範囲と、前記第２レーザ光源から出射される光の波長を反射する第２反射波長範囲と、を有し、
前記第１レーザ光源の温度変化に対する前記レーザ光の波長の変化量より、前記第２レーザ光源の温度変化に対する前記レーザ光の波長の変化量の方が小さいとき、前記狭帯域反射部は、前記第１反射波長範囲の波長幅より前記第２反射波長範囲の波長幅の方が小さくなるように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
【請求項７】
前記第１レーザ光源は、半導体レーザ光源で構成され、前記第２レーザ光源は、基本波レーザ光を出射する基本波レーザ光源及び前記基本波レーザ光を第二高調波レーザ光に変換する第二高調波発生素子を含むことを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
【請求項８】
前記偏向部は、前記表示光出射部からの前記表示光を入射位置ごとに異なる拡散方向に拡散するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項９】
前記偏向部による前記表示光の拡散方向は、前記表示光の入射位置が所定方向において前記偏向部の一方端側の領域と前記偏向部の前記一方端側と前記所定方向において反対の他方端側の領域とで異なることを特徴とする請求項８に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記偏向部は、複数の凹面ミラーが配列されて構成されるフライアイミラーを含み、
前記各凹面ミラーは、前記フライアイミラーの配列面に対して傾斜して配列され、前記フライアイミラー上の位置によって異なる傾斜角を有するように配列されていることを特徴とする請求項８または９に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記偏向部により拡散された前記表示光の拡散角の値分だけ前記狭帯域反射部への前記表示光の入射角が変化した場合の前記反射波長の変化幅が、前記反射波長範囲の波長幅より小さくなる前記拡散角となるように、前記偏向部が構成されていることを特徴とする請求項８ないし１０のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記制御部は、前記偏向部に入射する前記表示光出射部からの前記表示光の入射位置を変更することで、前記狭帯域反射部に対する前記表示光の入射角を変更することを特徴とする請求項８ないし１１のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１３】
前記表示光出射部は、前記光源から出射された光を用いて前記画像を形成して所定の表示領域に表示する表示素子を含み、前記表示領域に表示された前記画像に応じた前記表示光を出射し、
前記制御部は、前記表示素子を制御して前記表示領域内において前記画像を表示する位置を変更することで、前記偏向部への前記表示光の入射位置を変更することを特徴とする請求項１２に記載の表示装置。
【請求項１４】
前記表示光出射部は、前記表示光の出射方向を変更する方向変更部を有し、
前記制御部は、前記方向変更部によって前記表示光出射部から前記偏向部に入射する前記表示光の入射角を変更することで、前記偏向部への前記表示光の入射位置を変更することを特徴とする請求項１２に記載の表示装置。
【請求項１５】
前記方向変更部は、前記表示光出射部の前記偏向部に対する向きを変更することで、前記表示光の出射方向を変更することを特徴とする請求項１４に記載の表示装置。
【請求項１６】
前記方向変更部は、前記表示光出射部の開口部に配置され、前記表示光の出射方向を変更する機能の有無を切り替え可能に構成された動的ホログラムを含むことを特徴とする請求項１４に記載の表示装置。
【請求項１７】
請求項１ないし１６のいずれか１項に記載の表示装置と、
前記観察者により操作される操作部と、
移動のための駆動力を発生する駆動源と、
前記観察者による前記操作部の操作に応じて前記駆動源を制御する駆動制御部と、
を備えることを特徴とする移動体。
【請求項１８】
光を出射する光源を含む表示光出射部により、前記光源から出射された光を用いて画像を形成し、形成した画像に応じた表示光を出射し、出射された前記表示光を偏向部により偏向し、可視光の波長範囲のうち一部の反射波長範囲の光のみを反射し、前記反射波長範囲以外の波長の光を透過する特性を有する狭帯域反射部により、偏向された前記表示光を観察者の視点に向けて反射する画像表示部であって、前記狭帯域反射部は、当該狭帯域反射部に入射する光の入射角が変化すると、前記反射波長範囲が変化するように構成されている画像表示部を制御する制御装置であって、
前記表示光出射部を制御して、前記画像を形成し、形成した前記画像に応じた前記表示光を前記表示光出射部から出射させる第１制御部と、
前記光源から出射される前記光の波長の変化に応じて、前記偏向部からの前記表示光が前記狭帯域反射部に入射するときの入射角を変更する第２制御部と、
を備え、
前記第２制御部は、前記光源から出射される前記光の波長が前記狭帯域反射部の前記反射波長範囲に含まれるように、前記入射角を変更することを特徴とする制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透過性を有する表示領域から見える外界の景色に映像を重ねて表示し、映像と外界の景色を一緒に視認する装置に適用可能な表示装置、当該表示装置を備えた移動体及び画像表示部を制御する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車などの車両を運転するドライバーは、運転中に車外の状況の把握、車両の表示装置の情報の読み取りおよび運転操作等を、安全かつ迅速に行うことが要求されるので、ドライバーの視点移動の範囲が運転中の車外の状況の把握に必要な範囲内で車両の表示装置の情報が読み取れることが望ましい。したがって、例えば車両のフロントガラスなどの透明板の一部に光を照射することなどにより文字または画像を表示する画像表示装置の実現などが期待されている。【０００３】
このような透過型の表示装置として、自動車のフロントガラスに運転情報を表示するヘッドアップディスプレイ（Ｈｅａｄ−ＵＰ  Ｄｉｓｐｌａｙ。以下、ＨＵＤ）、眼鏡のレンズ部分に情報を表示するヘッドマウントディスプレイ（Ｈｅａｄ−Ｍｏｕｎｔｅｄ  Ｄｉｓｐｌａｙ。以下、ＨＭＤ）などが上げられる。このような透過型の装置を用いると、ドライバーは外界を視認しながら同時に、運転に関する情報（例えば地図やスピードメータ）を見ることができるため、ドライバーがより安全に運転を行うことができると期待されている。【０００４】
従来のＨＵＤとしては、フロントガラスに虚像を投影するものがあった。図２８に従来のＨＵＤの例を示す。この例ではフロントガラス部分で、表示光をドライバーに向けて反射することで外界の視認と表示光の視認を同時に行うことを可能にしている。【０００５】
図２８において、１０１はＨＵＤが搭載されている車体である。１０２はダッシュボード内部に格納されたＨＵＤ光学ユニットであり、内部に表示部１０３、偏向部１０４を含む。表示部１０３は、例えば液晶素子および光源からなり、ドライバー１０７に表示すべき情報を表示する。表示部１０３で表示される表示光は、偏向部１０４に向かって投影される。偏向部１０４はミラーなどで構成され、表示部１０３からの表示光を、フロントガラス１０６に向けて偏向する。偏向部１０４によって偏向された表示光は、ＨＵＤ光学ユニット１０２の光学系開口部１０５を通過して、フロントガラス１０６に投影される。フロントガラス１０６は、ＨＵＤ光学ユニット１０２からの表示光をドライバー１０７に向けて反射する。ドライバー１０７は、フロントガラス１０６によって反射された表示光をみることで、運転に関する情報を視認することが可能になる。アイボックス１０８はドライバー１０７が頭を動かしたときに映像が見える範囲を示し、ドライバー１０７の眼がアイボックス１０８内にある場合に、表示光はドライバー１０７の網膜に届き、ドライバー１０７は映像を視認することができる。また、フロントガラス１０６は、ＨＵＤ光学ユニット１０２からの表示光を反射すると同時に、フロントガラス１０６の外部（外界）からの光を透過する。このフロントガラス１０６の性能によって、ドライバー１０７は、表示部１０３が表示する情報と一緒に、フロントガラス１０６の外界の光景を見ることができる。このようにＨＵＤでは、ドライバー１０７が外界から視線を逸らさずに表示部１０３からの情報を見ることができるため、ドライバー１０７は視線を動かす必要が少なくなり、運転時の安全性が向上するとされている。【０００６】
なお本明細書では、フロントガラス１０６の外部からの光がフロントガラス１０６を経由して車内に届く割合を外界透過率と呼ぶ。外界透過率が高いほど、ドライバー１０７はより鮮明に車外の光景を視認することが可能になる。【０００７】
しかしながら、このようなフロントガラス１０６で表示光を反射する従来のＨＵＤにおいては二重像が発生するという課題がある。この例を図２９を用いて示す。図２９はフロントガラス１０６の構成を示す図であり、フロントガラス１０６を構成する二枚の内側ガラス２０２と外側ガラス２０３の間に、中間膜２０１が設置されている。このフロントガラス１０６に対して入射する入射光２０４は、図２９において図示されるように、内側ガラス２０２の表面および外側ガラス２０３の裏面の両方によって反射され、表面反射光２０５、及び裏面反射光２０６を発生させる。この際、ガラスの厚みによって表面反射光２０５の光路と、裏面反射光２０６の光路が異なってしまうため、ドライバー１０７が表面反射光２０５および裏面反射光２０６を同時に視認すると、二重に見えてしまう。この現象を二重像と呼ぶ。図３０に二重像の例を示す。図３０において３０１は表面反射光２０５によってドライバー１０７が視認する像を示す。同様に３０２は裏面反射光２０６によってドライバー１０７が視認する像を示す。図３０に示すように、表示像３０１と、反射像３０２の表示位置は異なるため、ドライバー１０７が視認する像は図３０に示すように二重に見えることになる。なお本明細書においては、内側ガラス２０２の表面による反射光２０５と、外側ガラス２０３の裏面による反射光２０６が同時にドライバー１０７に視認されてしまう問題を二重像問題と呼ぶ。【０００８】
この二重像問題に対する方法として、フロントガラスの表面に狭帯域フィルタを設ける方法が挙げられる（例えば特許文献１）。ここで狭帯域フィルタとは、特定範囲の波長の光だけを高い反射率で反射し、それ以外の波長の光を高い透過率で透過するフィルタを指す。図３１に狭帯域フィルタの反射特性の例を示す。図３１は、狭帯域フィルタに対して設計入射角θａで入射した場合の、各波長の光の反射率を示しており、反射波長範囲５０１に含まれる波長の光は反射率Ｒで反射され、それ以外の波長の光は、反射されずに透過する。狭帯域フィルタとして具体的には、低屈折率の材料と高屈折率の材料を積層することによって構成する多層膜フィルタやルゲートフィルタを用いることができ、これらのフィルタを用いることで反射率Ｒを高めることができる。なお、本明細書において、「反射波長範囲」とは、例えば、ピークの反射率Ｒに対して８０％以上の反射率を示す波長の範囲とする。【０００９】
このような狭帯域フィルタを利用して二重像の発生を防止する例を図３２に示す。図３２では、フロントガラス１０６の車内側表面に、狭帯域フィルタ４０１を設置している。この時、狭帯域フィルタ４０１が反射する反射波長領域は、入射光２０４に含まれる波長範囲と一致するように設計されており、入射光２０４は狭帯域フィルタ４０１を透過することなく反射される。この時、入射光２０４は外側ガラス２０３に到達しないため、外側ガラス２０３と空気の界面（裏面）での反射が発生せず、ドライバーは表面反射光２０５のみを視認することになる。このように狭帯域フィルタ４０１を用いることによって二重像問題を解決することが可能になる。【００１０】
しかしながら、二重像問題に対策するために狭帯域フィルタ４０１を用いる場合には、光源の波長範囲への対応と外界透過率の低下が問題となる。【００１１】
狭帯域フィルタ４０１は、車外から車内に向けて入射する光（以後、外光と呼ぶ）に対しても作用する。このため狭帯域フィルタ４０１が広い範囲の波長を反射する場合、外光に対する透過率が低下する。狭帯域フィルタ４０１が図３１に示すような反射特性を持つ場合、外光の透過率（外界透過率）のパーセンテージは、可視光の波長範囲をＷ０、狭帯域フィルタ４０１の反射波長範囲をＷとしたとき、式（１）で示される値になる。【００１２】
｛（Ｗ０−Ｗ）／Ｗ０｝×１００    ・・・（１）【００１３】
ドライバーの運転時の視認性を確保する上では、外界透過率は高いほど望ましい。そのため、狭帯域フィルタ４０１の反射波長範囲Ｗは、小さい値に設定することが望まれる。【００１４】
しかしながら、反射波長範囲Ｗが、表示部１０３で用いられる光源から出射される光の波長範囲より小さい場合には、狭帯域フィルタ４０１を用いる場合においても二重像が発生する。図３３に光源の波長範囲６０１が、狭帯域フィルタ４０１の反射波長範囲５０１より大きい場合の図を示す。図３３のように光源の波長範囲６０１が大きい場合、狭帯域フィルタ４０１の反射波長範囲５０１に含まれない波長域の光（図３３の波長範囲６０２、６０３の光）は、狭帯域フィルタ４０１で反射されずに透過してしまう。そのため、図３２に示すようにフロントガラス１０６上に狭帯域フィルタ４０１を備えていても、外側ガラス２０３に入射光２０４の一部（図３３の波長範囲６０２、６０３の光）が到達することになり、二重像を発生させる反射光が生じてしまう。この問題に対処するためには、光源の波長範囲６０１よりも狭帯域フィルタ４０１の反射波長範囲５０１を広く設定する必要があるが、前述のように反射波長範囲５０１が大きい場合には、外界透過率の低下を招く。つまり、光源の波長範囲６０１への対応と、外界透過率の低下の防止はトレードオフの関係にあり、両立させることが困難となる。なお、本明細書において、「光源の波長範囲」とは、例えば、光源から出射される光の波長プロファイルの半値全幅とする。【００１５】
なお、光源にレーザ光源のような波長範囲の狭い光源を使用する場合においても、上記の問題は発生する。一般に、レーザ光源から出射されるレーザ光の波長は温度によって変化する。温度によるレーザ光の波長の変化を図３４に示す。図３４に示すように、レーザ光源から出射されるレーザ光の波長は、高温になるほど長波長側に変化することを示している。温度をＴ、係数をＣとおいた場合、温度Ｔにおける光源から出射されるレーザ光の波長λは、式（２）のように示される。【００１６】
λ＝λmin＋（Ｔ−Ｔmin）×Ｃ    ・・・（２）【００１７】
ここで、図３４に示すように、λmin≦λ≦λmax、Ｔmin≦Ｔ≦Ｔmaxである。【００１８】
そのため、ある温度におけるレーザ光源の波長範囲は狭くても、周辺温度の変化にともなってレーザ光源が出射するレーザ光の波長の範囲は、λminからλmaxまでの範囲（図３４の温度変化範囲Ｗｔ）で変化する。狭帯域フィルタ４０１の反射波長範囲５０１が、光源の温度変化範囲よりも小さい場合には、光源の出力波長が反射波長範囲５０１に収まる温度では二重像は発生しないが、光源が高温もしくは低温になり、光源の出力波長が狭帯域フィルタ４０１の反射波長範囲５０１から外れた時点で二重像が発生してしまうことになる。この例を図３５、図３６に示す。図３５ではある温度におけるレーザ光源の波長範囲１９０１が、狭帯域フィルタ４０１の反射波長範囲５０１の範囲に収まっている場合を示している。この時、光源から出力された光は全て狭帯域フィルタ４０１によって反射されるため二重像問題は発生しない。図３６は、レーザ光源の温度が上昇した場合を示しており、この時、レーザ光源が出力する光の波長範囲１９０１は、狭帯域フィルタ４０１の反射波長範囲５０１から外れている。そのため、光源からの光は狭帯域フィルタ４０１で反射されることなく透過されてしまうため、二重像問題が発生する。【００１９】
このような光源温度による出力波長の変動に対応するためには、狭帯域フィルタ４０１の反射波長範囲５０１は、光源の温度変化範囲Ｗtよりも大きく設定する必要があるが、この場合も、反射波長範囲５０１を広くすることで外界透過率の低下を招いてしまうことになる。【００２０】
特許文献１では、このような光源の波長範囲や光源波長の温度変化と、外界透過率の関係について考慮されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】特開昭５８−１８１００４号公報
【発明の概要】
【００２２】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、狭帯域フィルタの反射波長範囲が狭い場合においても二重像の発生を防止することが可能な表示装置、移動体及び制御装置を提供することを目的とする。
【００２３】
本発明の一局面に係る表示装置は、光を出射する光源を含み、前記光源から出射された光を用いて画像を形成し、形成した画像に応じた表示光を出射する表示光出射部と、前記表示光出射部から出射された前記表示光を偏向する偏向部と、可視光の波長範囲のうち一部の反射波長範囲の光のみを反射し、前記反射波長範囲以外の波長の光を透過する特性を有し、前記偏向部から入射される前記表示光を観察者の視点に向けて反射する狭帯域反射部と、前記光源から出射される前記光の波長の変化に応じて、前記偏向部からの前記表示光が前記狭帯域反射部に入射するときの入射角を変更する制御部と、を備え、前記狭帯域反射部は、当該狭帯域反射部に入射する光の入射角が変化すると、前記反射波長範囲が変化するように構成され、前記制御部は、前記光源から出射される前記光の波長が前記狭帯域反射部の前記反射波長範囲に含まれるように、前記入射角を変更する。
【００２４】
本発明の他の局面に係る移動体は、上記の表示装置と、前記観察者により操作される操作部と、移動のための駆動力を発生する駆動源と、前記観察者による前記操作部の操作に応じて前記駆動源を制御する駆動制御部と、を備える。
【００２５】
本発明のさらに他の局面に係る制御装置は、光を出射する光源を含む表示光出射部により、前記光源から出射された光を用いて画像を形成し、形成した画像に応じた表示光を出射し、出射された前記表示光を偏向部により偏向し、可視光の波長範囲のうち一部の反射波長範囲の光のみを反射し、前記反射波長範囲以外の波長の光を透過する特性を有する狭帯域反射部により、偏向された前記表示光を観察者の視点に向けて反射する画像表示部であって、前記狭帯域反射部は、当該狭帯域反射部に入射する光の入射角が変化すると、前記反射波長範囲が変化するように構成されている画像表示部を制御する制御装置であって、前記表示光出射部を制御して、前記画像を形成し、形成した前記画像に応じた前記表示光を前記表示光出射部から出射させる第１制御部と、前記光源から出射される前記光の波長の変化に応じて、前記偏向部からの前記表示光が前記狭帯域反射部に入射するときの入射角を変更する第２制御部と、を備え、前記第２制御部は、前記光源から出射される前記光の波長が前記狭帯域反射部の前記反射波長範囲に含まれるように、前記入射角を変更する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態１におけるヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）が搭載された車両の構成を示す機能ブロック図である。
【図２】車両を模式的に示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１におけるＨＵＤの構成を模式的に示す図である。
【図４】狭帯域フィルタの構成例を示す図である。
【図５】狭帯域フィルタの反射特性の例を示す図である。
【図６】狭帯域フィルタの反射特性の変化（波長シフト）を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１における表示光出射部の構成例を示す図である。
【図８】スクリーンの拡散性能の例を示す図である。
【図９】本実施の形態１におけるスクリーンの形状を示す図である。
【図１０】本実施の形態１における動作手順を示すフローチャートである。
【図１１】液晶素子における画像の表示位置の例を示す図である。
【図１２】スクリーン上の画像表示位置を変えることで狭帯域フィルタへの入射角が変わる例を示す図である。
【図１３】スクリーン上の画像表示位置を変えることで狭帯域フィルタへの入射角が変わる例を示す図である。
【図１４】実施の形態１におけるスクリーン上の点からの拡散方向、スクリーンの傾斜、狭帯域フィルタの傾きと、フロントガラス上の狭帯域フィルタへの表示光の入射角の関係を説明する図である。
【図１５】入射角判定部が保持する拡散方向に関するデータの例を表形式で示す図である。
【図１６】入射角と設計入射角との角度差と、波長シフト量との関係の一例を表形式で示す図である。
【図１７】入射角の変更による反射波長範囲の変更を説明する図である。
【図１８】入射角の変更による反射波長範囲の変更を説明する図である。
【図１９】走査部を用いた場合の表示部の構成例を示す図である。
【図２０】スクリーンの上側の領域に対して表示部が表示光を投影する例を示す図である。
【図２１】表示部の向きを変更することで、表示光をスクリーンの下側の領域に対して投射する例を示す図である。
【図２２】動的ホログラム素子を備えた表示部の構成例を示す図である。
【図２３】３個の狭帯域フィルタを積層した例を模式的に示す図である。
【図２４】レーザ光源から出射されるレーザ光の波長の温度特性の例を示す図である。
【図２５】３個の狭帯域の反射特性の例を示す図である。
【図２６】ＲＧＢの波長に同時に対応する狭帯域フィルタを用いた例を模式的に示す図である。
【図２７】本発明の実施の形態２におけるＨＭＤの構成を示す図である。
【図２８】従来のＨＵＤの例を示す図である。
【図２９】フロントガラスの構成を示す図である。
【図３０】二重像の例を示す図である。
【図３１】狭帯域フィルタの反射特性の例を示す図である。
【図３２】狭帯域フィルタを利用して二重像の発生を防止する例を示す図である。
【図３３】光源の波長範囲が、狭帯域フィルタの反射波長範囲より大きい場合を示す図である。
【図３４】温度によるレーザ光の波長の変化を示す図である。
【図３５】ある温度におけるレーザ光源の波長範囲が、狭帯域フィルタの反射波長範囲に収まっている場合を示す図である。
【図３６】レーザ光源が出力する光の波長範囲が、狭帯域フィルタの反射波長範囲から外れている場合を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）が搭載された車両の構成を示す機能ブロック図である。図２は、上記車両を模式的に示す図である。図３は、本発明の実施の形態１におけるＨＵＤの構成を模式的に示す図である。
【００２９】
車両１は、操作部２、エンジン３、電子制御ユニット（ＥＣＵ）４、ＨＵＤ制御部１０、温度検知部１５、表示光出射部２０を備える。操作部２は、ハンドル５、ブレーキペダル６、アクセルペダル７等を含む。操作部２は、ドライバー８の操作に応じて操作信号をＥＣＵ４に出力する。エンジン３は、ＥＣＵ４からの制御信号に応じて車両１を移動させる駆動力を発生する。ＥＣＵ４は、操作部２からの操作信号に応じてエンジン３を動作させるなど、車両１全体を制御する。ＥＣＵ４は、ドライバー８の視点に表示すべき情報（例えば車両１の速度）をＨＵＤ制御部１０に出力する。アイボックス１０８は、上述のように、ドライバー８が頭を動かしたときに映像が見える範囲を示す。ドライバー８の眼がアイボックス１０８内にある場合に、表示光（表面反射光２０５）は、ドライバー８の網膜に届き、ドライバー８は映像を視認することができる。
【００３０】
図３において、ＨＵＤが搭載される車両１のダッシュボード９の内部にＨＵＤ光学ユニット１００を備える。ＨＵＤ光学ユニット１００は、ＨＵＤ制御部１０、表示光出射部２０、偏向部３０、光学系開口部４０より構成される。表示光出射部２０は、ドライバー８に対して運転情報（スピードメータや地図情報）などの画像に応じた表示光を出射する。
【００３１】
ＨＵＤ制御部１０は、表示光出射部２０から出射される表示光２０４を制御することで、狭帯域フィルタ５０に対する表示光２０４の入射角を制御する機能を持つ。表示光出射部２０は、光源を含み、光源から出射された光を用いて画像を形成し、形成した画像に応じた表示光２０４を出射する。偏向部３０は、表示光出射部２０から出射された表示光２０４を偏向する。狭帯域フィルタ５０は、可視光の波長範囲のうち一部の反射波長範囲の光のみを反射し、当該反射波長範囲以外の波長の光を透過する特性を有する。狭帯域フィルタ５０は、偏向部３０から入射される表示光２０４をドライバー８のアイボックス１０８に向けて反射する。狭帯域フィルタ５０は、当該狭帯域フィルタ５０に入射する光の入射角が変化すると、反射波長範囲が変化するように構成されている。ＨＵＤ制御部１０は、光源から出射される光の波長が狭帯域フィルタ５０の反射波長範囲に含まれるように、狭帯域フィルタ５０に対する表示光２０４の入射角を変更する。表示光出射部２０、偏向部３０及び狭帯域フィルタ５０は、表示部８０を構成する。ＨＵＤ制御部１０は、波長推定部１１、入射角制御部１２、表示位置制御部１３、入射角判定部１４を含み、二重像問題への対処のための処理を行う。ＨＵＤ制御部１０の各部、温度検知部１５、表示光出射部２０、偏向部３０、狭帯域フィルタ５０は、後に詳述される。
【００３２】
本実施形態において、ドライバー８のアイボックス１０８が観察者の視点の一例に対応し、狭帯域フィルタ５０が狭帯域反射部の一例に対応し、ＨＵＤ制御部１０が制御部の一例に対応する。また、車両１が移動体の一例に対応し、エンジン３が駆動源の一例に対応し、ＥＣＵ４が駆動制御部の一例に対応し、ドライバー８が観察者の一例に対応する。また、ＨＵＤ光学ユニット１００及び狭帯域フィルタ５０が表示装置の一例に対応する。また、表示部８０を構成する表示光出射部２０、偏向部３０及び狭帯域フィルタ５０が画像表示部の一例に対応する。また、ＨＵＤ制御部１０が第２制御部の一例に対応する。
【００３３】
図４は、狭帯域フィルタの構成例を示す図である。図５は、狭帯域フィルタの反射特性の一例を示す図である。図６は、狭帯域フィルタの反射特性の変化（波長シフト）を示す図である。フロントガラス１０６は、図４に示されるように、内側ガラス２０２と、外側ガラス２０３と、内側ガラス２０２及び外側ガラス２０３の間に設けられ、内側ガラス２０２及び外側ガラス２０３を接合する中間膜２０１とを含む。
【００３４】
前述の二重像問題を解決するために、図４に示される構成を有する狭帯域フィルタ５０が、フロントガラス１０６の内側ガラス２０２の車内側の表面に設けられる。フロントガラス１０６に設けられた狭帯域フィルタ５０は、偏向部３０からの光をドライバー８に向けて反射する。狭帯域フィルタ５０は設計入射角θａで入射する光に対して、図５に示すように、可視光の波長範囲Ｗ０のうち、特定の反射波長範囲Ｗに含まれる光を高反射率で反射するように設計されている。また、上記反射波長範囲Ｗは、レーザ光源２１〜２３（図７）の線幅（特定温度Ｔａにおける波長幅）を含むように設計される。例えば光源波長の線幅が２ｎｍである場合、上記反射波長範囲Ｗは２ｎｍ以上の幅を有し、温度Ｔａにおける光源の出力波長範囲１９０１（上記図３５）を包含する。また、本実施の形態において、狭帯域フィルタ５０は、反射波長範囲Ｗの反射率のみを高くすることが可能な多層膜フィルタで構成されている。なお、後述するように、狭帯域フィルタは、ルゲートフィルタで構成してもよい。
【００３５】
なお、本実施の形態において、特定温度Ｔａは、図２４（後述）に示される光源動作最低温度Ｔｍｉｎと光源動作最高温度Ｔｍａｘの平均値である。また、図３に示されるように、設計入射角θａは、フロントガラス１０６が水平線となす角をθｆとしたときに、９０度からθｆを引いた値（θａ＝９０−θｆ）として扱うが、それぞれ別の値を設定しても良い。例えば、特定温度Ｔａは光源動作平均温度としてもよい。この場合、狭帯域フィルタ５０に対する入射角を変更する頻度を削減することが可能になる。
【００３６】
本実施の形態では、反射波長範囲Ｗの幅が狭い狭帯域フィルタ５０を使用した場合でも、狭帯域フィルタ５０の角度依存性を利用することで二重像の発生を防止することができるＨＵＤについて述べる。
【００３７】
ここで、狭帯域フィルタ５０の角度依存性とは、狭帯域フィルタ５０に入射する光の角度（入射角）によって、狭帯域フィルタ５０が反射する光の波長範囲が変化する性質を指す。一般に、狭帯域フィルタ５０として利用される多層膜フィルタやルゲートフィルタは、図４に示されるように、低屈折率材料５１と高屈折率材料５２とを積層して構成される。この時、狭帯域フィルタ５０に対する入射角が大きくなるほど、狭帯域フィルタ５０が反射する波長は短くなる。すなわち、狭帯域反射フィルタ５０は、入射角が大きくなると反射波長範囲が短波長方向に変化し、入射角が小さくなると反射波長範囲が長波長方向に変化するように構成されている。この例を図６に示す。図６の反射波長範囲Ｗａは、入射角θａで入射する光に対して、狭帯域フィルタ５０が反射する光の波長範囲を示す。また、図６の反射波長範囲Ｗｂは、入射角θｂで入射する光に対して狭帯域フィルタ５０が反射する光の波長範囲を示す。図６において、波長λａは、反射波長範囲Ｗａの中心波長であり、波長λｂは、反射波長範囲Ｗｂの中心波長である。この時、入射角θｂは入射角θａよりも大きい（θｂ＞θａ）。このように狭帯域フィルタ５０に入射する光の入射角によって狭帯域フィルタ５０が反射する波長が変化する現象を、本明細書では波長シフトと呼ぶ。
【００３８】
本発明の実施の形態１では、この波長シフトを利用し、光源温度の変化によって光源から出射される光の波長が変動した場合に、狭帯域フィルタ５０の反射波長範囲が光源波長（光源から出射される光の波長）を含むように、狭帯域フィルタ５０に対する表示光の入射角を変化させ、反射波長範囲を波長シフトさせる。このことで、温度によって光の波長が変化する光源を用いる場合でも、二重像問題を解決することが可能になる。
【００３９】
以下、狭帯域フィルタ５０の波長シフトを利用した二重像問題への対策方法について詳述する。
【００４０】
図７は、表示光出射部の構成例を示す図である。本実施の形態における表示光出射部２０は、液晶素子２７およびバックライト光源を備える。ＨＵＤ制御部１０は、表示光出射部２０の各部を制御する。
【００４１】
本実施の形態においては、表示光出射部２０は、光源として、赤色レーザ光源２１、青色レーザ光源２２及び緑色レーザ光源２３を含む。赤色レーザ光源２１と青色レーザ光源２２と緑色レーザ光源２３とから出射される各レーザ光は、コリメータ２４を通過し、ダイクロイックミラー２５で合波されている。各色のレーザ光源２１〜２３からの出力を適切に変調することで、任意の色のレーザ光を出力できる。なお、図７では、赤色レーザ光源２１は赤色（Ｒ）の半導体レーザ光源とし、青色レーザ光源２２は青色（Ｂ）の半導体レーザ光源とし、緑色レーザ光源２３は赤外線の半導体レーザ光源２３ａと、赤外線を緑色に変換するＳＨＧ（Ｓｅｃｏｎｄ−Ｈａｒｍｏｎｉｃ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ：第２次高調波発生）素子２３ｂの組合せとしている。代替的に、緑色レーザ光源２３は緑色（Ｇ）の半導体レーザ光源としてもよい。さらに代替的に、各光源２１〜２３は、固体レーザ、液体レーザ、ガスレーザ、発光ダイオードでもよい。
【００４２】
なお、図７では各レーザ光源２１〜２３でレーザ光の変調を行っているが、レーザ光源から出射された光を変調する手段を、レーザ光源と組み合わせて用いることで、レーザ光を変調してもよい。
【００４３】
レーザ光源２１〜２３からの光は、照明光学素子２６によって拡散された後に、液晶素子２７を照射し、表示光Ｌを形成する。液晶素子２７からの表示光Ｌは、更に投射レンズ２８を通過することで、表示光出射部２０から出射される。本実施の形態において、半導体レーザ光源２３ａが基本波レーザ光源の一例に対応し、ＳＨＧ素子２３ｂが第二高調波発生素子の一例に対応し、液晶素子２７が表示素子の一例に対応する。また、ＨＵＤ制御部１０が第１制御部の一例に対応する。
【００４４】
温度検知部１５は、レーザ光源２１〜２３の温度を検知する。光源の温度を検知することで、温度によって変化する光源から出射されるレーザ光の波長を推定することが可能になる。なお、温度検知部１５は、全ての光源の温度を検知するものでもよいし、ＲＧＢの光源毎に、異なる温度検知部を設けても良い。後者の場合、各光源の温度をより正確に検知することが可能になる。
【００４５】
なお、本実施の形態では、背面から光源を照射する透過型液晶素子２７を使用する構成をとったが、反射型液晶素子を用いてもよい。この場合、光源の光利用効率を向上させることができ、表示光出射部２０からの表示光Ｌをより明るくすることが可能になる。
【００４６】
図３に示されるように、偏向部３０は、表示光出射部２０からの表示光２０４が入射されると、フロントガラス１０６に向けて拡散する。本実施の形態におけるＨＵＤにおいて、ドライバー８は、フロントガラス１０６（狭帯域フィルタ５０）を経由して偏向部３０上に結像された像を視認する形となる。なお、偏向部３０は、フロントガラス１０６（狭帯域フィルタ５０）への表示光２０４の入射角を制御するために、以下に説明するように、偏向部３０上の位置ごとに異なる拡散特性を有するように設計されている。
【００４７】
図８は、偏向部３０の拡散性能の例を示す図である。図９は、本実施の形態１における偏向部３０の形状を示す図である。図９（ａ）は、偏向部３０の垂直方向の断面図である。図９（ｂ）は、偏向部３０の水平方向の断面図である。図９（ｃ）は、偏向部３０の正面図である。
【００４８】
図８に示されるように、表示光出射部２０から投射された表示光２０４は、偏向部３０上で結像し、その光がフロントガラス１０６に向かって一定の拡散角θｄで拡散し、拡散光３１〜３３として狭帯域フィルタ５０に入射する。この時、偏向部３０上の投影位置によって、表示光２０４の拡散方向Ｄ１〜Ｄ３が異なるように、偏向部３０は設計されている。なお、拡散光３１〜３３における実線矢印Ｄ１〜Ｄ３は、偏向部３０上の各点から拡散する拡散光３１〜３３のうち、アイボックス１０８の中心に向かう光を示しており、本実施の形態においては、この光の向きを偏向部３０上の点（位置）からの拡散方向として扱う。
【００４９】
この例では、偏向部３０の中心点３０Ｃに入射した光は、図８に示されるように、偏向部３０の法線３０Ｎと同じ方向Ｄ１を中心とする拡散光３１として拡散する。しかしながら、偏向部３０の一方端部３０Ｕ及び他方端部３０Ｄに入射した光は、それぞれ、法線３０Ｎに対して傾きを持って拡散される（図８に示される拡散光３２，３３）。このため、偏向部３０の中心点３０Ｃに入射した光と、偏向部３０の一方端部３０Ｕ及び他方端部３０Ｄに入射した光とでは、狭帯域フィルタ５０への入射角が異なる。このような偏向部３０を使用することにより、表示光出射部２０からの表示光２０４を投影する領域を変更することで、偏向部３０からの光がフロントガラス１０６（狭帯域フィルタ５０）に入射する角度を変更することが可能になる。本実施の形態においては、偏向部３０上の画像表示位置を変更することによって、フロントガラス１０６（狭帯域フィルタ５０）への入射角を変更する。
【００５０】
図９（ａ）、図９（ｂ）、図９（ｃ）に示されるように、本実施の形態において、偏向部３０は、微小な凹面ミラー３０Ｍからなるフライアイミラーとして構成されている。すなわち、図９（ｃ）に示されるように、フライアイミラーは、複数の凹面ミラー３０Ｍが二次元的に配列されて構成されている。各凹面ミラー３０Ｍは、フライアイミラーの配列面３０Ｐに対して傾斜して配列されている。偏向部３０としてフライアイミラーを用いることで、微小な凹面ミラー３０Ｍの曲率によって、偏向部３０から拡散する光の拡散角θｄを制御することが可能になる。また、図９（ａ）に示されるように、偏向部３０上の位置によって微小な凹面ミラー３０Ｍの傾斜角を変えている。すなわち、各凹面ミラー３０Ｍは、フライアイミラー上の位置によって異なる傾斜角を有するように配列されている。これによって、偏向部３０上の各点で拡散する光の拡散方向を変更することが可能になる。
【００５１】
ここで、凹面ミラー３０Ｍの曲率は、拡散角θｄだけ狭帯域フィルタ５０への表示光２０４の入射角が変化した場合の反射波長の変化幅が、反射波長範囲Ｗの波長幅より小さくなる拡散角θｄとなるように、構成してもよい。この構成によれば、狭帯域反射フィルタ５０を表示光２０４が透過することを防止することが可能になり、二重像の発生を防止することが可能になる。
【００５２】
なお、偏向部３０としてフライアイミラーではなく、同様の光学特性を有する反射型のホログラムミラーを利用しても良い。この場合、微小凹面ミラーを成形するための微細加工を行う必要がなくなるため、製造が容易になる効果がある。
【００５３】
なお、偏向部３０としてフライアイミラーではなく、凹面形状を有する拡散板を用いても良い。拡散板を凹面形状にすることで、拡散板の位置に応じて拡散光の拡散方向を変更することが可能になる。この場合、微小凹面ミラーを成形する必要がないため、製造が容易になる効果がある。
【００５４】
なお、偏向部３０としてフライアイミラーの代わりにマイクロレンズアレイとミラーを組み合わせることで偏向部３０の拡散特性を実現する方法を用いても良い。
【００５５】
なお、本実施の形態では簡単のため、狭帯域フィルタ５０はＲＧＢのレーザ光源２１〜２３の内の単色の波長範囲（例：赤色レーザ光源２１）に関する反射特性についてのみ例示するが、狭帯域フィルタ５０は、ＲＧＢの各レーザ光源２１〜２３について反射特性・角度依存性を有する。
【００５６】
なお、本実施の形態において、狭帯域フィルタ５０は多層膜フィルタによって実現されるが、角度依存性をもつホログラムなどを用いても良い。この場合、フィルタからの出射角を入射角と異なる値に設定することなどが可能になり、ＨＵＤの光学レイアウトの自由度を向上させることが可能になる。
【００５７】
図１０は、本実施の形態１における動作手順を示すフローチャートである。以下、具体的な二重像問題対策の手順について説明する。本実施の形態における表示装置は、ＨＵＤ制御部１０が図１０に示すステップＳ１〜Ｓ５の処理を行うことにより、二重像の発生を防止する。なお、以下では、簡単のため、レーザ光源２１〜２３から出射されるＲＧＢ波長のレーザ光のうち、一色（Ｒ波長）のレーザ光について、光源の波長変化に対応するための狭帯域フィルタ５０への入射角制御の例について述べる。
【００５８】
［ステップＳ１］（光源波長の推定）
本ステップＳ１では、波長推定部１１は、表示光出射部２０に含まれる光源（例えばレーザ光源２１）から出射される光の波長を推定する。波長推定部１１は、例えば後述の図２４に示されるような光源の温度と波長の関係を示すデータをメモリに保持している。波長推定部１１は、現在の光源温度を温度検知部１５から取得することにより、図２４に示される関係に基づき、現在の光源波長（光源から出射される光の波長）を推定する。
【００５９】
なお、本実施の形態では、光源温度から光源波長（光源から出射される光の波長）を求める方法を用いたが、これに限られない。代替的に、スペクトルアナライザーなどの光の波長を検出する波長検出部を設け、光源から出射される光の波長を直接測定する方法を用いても良い。この場合、光源から出射される光の波長をより正確に測定することが可能になる。また、温度検出部１５を備える必要がなくなる。
【００６０】
波長推定部１１は、推定した光源から出射される光の波長の情報を入射角制御部１２に通知する。
【００６１】
［ステップＳ２］（入射角判定）
本ステップＳ２では、入射角判定部１４は、表示位置制御部１３からの情報を用いて、偏向部３０から狭帯域フィルタ５０に入射する表示光２０４の入射角を判定する。ここで、表示位置制御部１３は、表示光出射部２０から投影された表示光２０４の偏向部３０上の位置を制御する。
【００６２】
本実施の形態においては、表示位置制御部１３は、偏向部３０上で画像が表示される位置を管理する機能を有する。表示位置制御部１３は、図７に示される表示光出射部２０の液晶素子２７が画像を表示する位置を制御する。
【００６３】
図１１は、液晶素子２７における画像の表示位置の例を示す図である。図１１（ａ）、図１１（ｂ）において、点線で示される枠線２７ａは、液晶素子２７において画像が表示可能な領域（液晶表示画面）を示し、実線で示される枠線２７ｂは、実際に画像が表示されている領域を示している。図１１（ａ）に示される例では液晶素子２７の液晶表示画面の上部に画像が表示されている。同様に、図１１（ｂ）に示される例では液晶素子２７の液晶表示画面の下部に画像が表示されている。本実施の形態においては、表示光出射部２０からの表示光２０４は偏向部３０の全体に照射されるように光学レイアウトが設計されている。そのため、前述のように液晶素子２７における画像の表示位置を変更することによって、偏向部３０上で実際に画像が表示される領域を変更することが可能になる。このとき、偏向部３０上での画像の表示位置を変更するための光学部品を移動させる必要がないため、より高速な制御を行うことが可能になる。
【００６４】
図１２、図１３は、偏向部３０上の画像表示位置を変えることで狭帯域フィルタ５０への入射角が変わる例を示す図である。図１２は、偏向部３０から狭帯域フィルタ５０への表示光２０４の入射角が大きい、偏向部３０の上部領域３４に画像を表示している例を示している。図１３は、偏向部３０から狭帯域フィルタ５０への表示光２０４の入射角が小さい、偏向部３０の下部領域３５に画像を表示している例を示している。
【００６５】
入射角判定部１４は、表示位置制御部１３が保持している偏向部３０上の画像表示位置に関する情報から、表示光２０４が狭帯域フィルタ５０に入射する入射角を判定する。図８に示されるように、偏向部３０は、偏向部３０上の表示光２０４の入射位置によって異なる拡散性能を有する。そのため、入射角判定部１４は、偏向部３０の拡散性能（偏向部３０の座標と、その位置での拡散角θｄ、拡散方向Ｄ１〜Ｄ３などの拡散性能）に関するデータを保持する。そして、入射角判定部１４は、表示位置制御部１３から取得した現在の画像表示位置、および光学系レイアウトに関する情報（偏向部３０の傾斜、フロントガラス１０６の傾き）から、現在の偏向部３０に表示されている画像を表す表示光２０４の狭帯域フィルタ５０に対する入射角を判定する。
【００６６】
図１４は、本実施の形態における偏向部３０上の点からの拡散方向θout、偏向部３０の傾斜θｓ、フロントガラス（狭帯域フィルタ５０）の傾きθｆと、フロントガラス１０６上の狭帯域フィルタ５０への表示光２０４の入射角θinの関係を説明する図である。入射角判定部１４は、表示位置制御部１３から取得した偏向部３０上の画像表示位置３６に関して、拡散方向θoutの判定を行う。ここで、拡散方向θoutは、偏向部３０の法線３０Ｎと、拡散光（表示光２０４）の成す角度である。入射角判定部１４は、偏向部３０上の各点に対して、この拡散方向θoutに関するデータを有する。
【００６７】
図１５は、入射角判定部１４が保持する拡散方向に関するデータの例を表形式で示す図である。この例では、偏向部３０の垂直方向の位置ごとに垂直方向の拡散方向が記載されている。入射角判定部１４は、水平方向に関しても同様のデータを保持しており、これらを用いて拡散光の拡散方向θoutを判定する。
【００６８】
なお、本実施の形態では、入射角判定部１４は、図１５に示すように、表の形式でデータを保持しているが、これに限られない。代替的に、入射角判定部１４は、偏向部３０上の座標位置から、関数を用いて逐次拡散方向を計算する方法を用いても良い。この場合、より詳細に拡散方向を計算することが可能になる。
【００６９】
偏向部３０からの拡散光（表示光２０４）がフロントガラス１０６上の狭帯域フィルタ５０に入射する入射角θinは、図１４に示される偏向部３０の傾斜角θｓと、フロントガラス（狭帯域フィルタ５０）の傾斜角θｆを拡散光の拡散方向θoutに加えることで計算される。すなわち、
θin＝θｓ＋θｆ＋θout
となる。
【００７０】
なお、本実施の形態では、偏向部３０から拡散する光の拡散角θｄ（図８に示す拡散光３１〜３３の点線矢印がなす角）が大きい場合には、偏向部３０上の点からアイボックス１０８の中心に向かう光（拡散光３１〜３３の実線矢印Ｄ１〜Ｄ３）を用いて、偏向部３０から狭帯域フィルタ５０に入射する光の入射角の判定に用いる。
【００７１】
なお、入射角θinの判定においては、入射角判定部１４は、アイボックス１０８の中心に向かう光以外を入射角の判定に使用しても良い。例えば、車内にドライバー８の眼球位置を撮影するアイカメラを設置し、入射角判定部１４は、ドライバー８の眼球が位置するアイボックス１０８上の位置に向かう光を、入射角の判定に使用しても良い。この場合、実際にドライバー８が視認している表示光の入射角をより正確に判定することが可能になる。また、入射角判定部１４は、偏向部３０上の各点から拡散する光のうち、中心となる光の向きを拡散方向θoutとして決定しても良い。
【００７２】
また、画像が表示されている領域内において拡散性能が異なる場合（例：図８の領域３４全体に画像が表示されている場合において、画像上部の拡散光３２の拡散方向Ｄ２と画像下部の拡散光３１の拡散方向Ｄ１が異なるような場合など）には、入射角判定部１４は、表示画像の中心画素が表示されている偏向部３０の位置の拡散性能に基づいて入射角の判定を行う。この場合、重要な情報が表示されやすい画面中心において二重像の発生をより正確に防止することが可能になる。
【００７３】
なお、画像が表示されている領域内において拡散性能が異なる場合、入射角判定部１４は、表示画像の中心画素が表示されている偏向部３０の位置以外の位置に基づいて入射角の判定を行っても良い。例えば、入射角判定部１４は、画像が表示されている領域全体の拡散方向の平均値を用いてもよい。あるいは、アイカメラを設置してドライバー８の注視点を測定し、入射角判定部１４は、ドライバー８が見ている画素に対応する偏向部３０の位置の拡散性能に基づき入射角の判定を行っても良い。
【００７４】
入射角判定部１４は、判定した狭帯域フィルタ５０への表示光２０４の入射角θinに関する情報を入射角制御部１２に通知する。
【００７５】
［ステップＳ３］（反射波長範囲判定）
本ステップＳ３では、入射角制御部１２は、入射角判定部１４から前ステップＳ２で通知された狭帯域フィルタ５０に対する表示光２０４の入射角θinの値に基づき、波長シフトの影響を計算し、狭帯域フィルタ５０が反射する光の波長範囲（反射波長範囲）を計算する。
【００７６】
入射角制御部１２は、設計入射角θａに対する狭帯域フィルタ５０の反射波長範囲の情報（図５に示される反射波長範囲Ｗと反射率Ｒ）、および狭帯域フィルタ５０の波長シフトに関する情報を有し、前ステップＳ２において入射角判定部１４から通知された入射角θinに基づいて、現在の狭帯域フィルタ５０の反射波長範囲の判定を行う。
【００７７】
図１６は、入射角θinと設計入射角θａとの角度差と、波長シフト量との関係の一例を表形式で示す図である。本実施の形態においては、入射角制御部１２は、図１６に示される入射角θinと設計入射角θａの角度差と、波長シフト量との関係を有する。例えば、現在の入射角θinと設計入射角θａとの角度差が５度の場合、入射角制御部１２は、図１６の関係に基づき、狭帯域フィルタ５０の反射波長範囲は、図５に示される反射波長範囲Ｗを全体に８ｎｍだけ短波長側にシフトさせた位置にあると判定する。
【００７８】
なお、波長シフト量の算出は、図１６に示されるような関係表を用いるのではなく、狭帯域フィルタ５０の波長シフト量を求める計算式を用いても良い。式（３）は、狭帯域フィルタ５０の波長シフト量を求める計算式の例である。入射角制御部１２は、この式（３）を用いて、設計入射角θａにおける反射波長λａと、現在の入射角θinにおける反射波長との差を計算することで、波長シフトの量を求めることができる。この方法を用いることで、より詳細に波長シフトの量を計算することが可能になる。
【００７９】
λ＝λ０×ＳＱＲＴ（１−ｓｉｎ２θ／Ｎb２）      ・・・（３）
【００８０】
ここで、θは、狭帯域フィルタ５０への表示光の入射角、λ０は、入射角θ＝０の場合の反射波長範囲Ｗの中心波長、Ｎbは、狭帯域フィルタ５０の平均屈折率、λは、入射角θの場合の反射波長範囲Ｗの中心波長である。
【００８１】
入射角制御部１２は、算出した現在の反射波長範囲の数値を用いて、二重像の発生の有無を判定する。
【００８２】
［ステップＳ４］（二重像判定）
本ステップＳ４では、入射角制御部１２は、前ステップＳ１で判定された光源の出力波長（つまり例えばレーザ光源２１から出射される光の波長）と、前ステップＳ３で判定された狭帯域フィルタ５０の反射波長範囲Ｗを比較することで、二重像の発生の有無を判定する。
【００８３】
光源の出力波長（つまり光源から出射される光の波長）が現在の狭帯域フィルタ５０の反射波長範囲Ｗにある場合（すなわち上記図３５の状態にある場合）、光源からの光は全て狭帯域フィルタ５０で反射されており二重像は発生しない。そのため、入射角制御部１２は処理を終了し、ステップＳ１の処理に戻る。
【００８４】
光源の出力波長（つまり光源から出射される光の波長）が現在の狭帯域フィルタ５０の反射波長範囲Ｗにない場合、光源からの表示光の内、一部もしくは全ての波長範囲の光が狭帯域フィルタ５０で反射されないため、二重像が発生する。この場合、入射角制御部１２は入射角の変更処理を行うためステップＳ５の処理を実施する。
【００８５】
［ステップＳ５］（入射角の変更）
本ステップＳ５では、入射角制御部１２は、光源の出力波長（つまり光源から出射される光の波長）を狭帯域フィルタ５０の反射波長範囲Ｗに収めるために、狭帯域フィルタ５０への表示光の入射角θinの変更を行う。
【００８６】
入射角制御部１２は、光源の出力波長（つまり光源から出射される光の波長）の最大値と狭帯域フィルタ５０の反射波長範囲Ｗの最大値との差を計算し、波長誤差の量を計算する。このステップＳ５では、光源の出力波長が狭帯域フィルタ５０の反射波長範囲Ｗよりも大きい（長い）場合には、狭帯域フィルタ５０への入射角θinを小さくし、光源の出力波長が狭帯域フィルタ５０の反射波長範囲Ｗよりも小さい（短い）場合には、狭帯域フィルタ５０への入射角θinを大きくする処理を行う。
【００８７】
なお、光源から出射される光の波長の幅は、上述のように、光源から出射される光の波長プロファイルの半値全幅としている。したがって、光源の出力波長の最大値とは、上記半値全幅の長波長側端部の波長になる。また、狭帯域フィルタ５０の反射波長範囲Ｗは、上述のように、ピークの反射率Ｒに対して８０％以上の反射率を示す波長の範囲としている。したがって、反射波長範囲Ｗの最大値とは、ピークの反射率Ｒに対して８０％以上の反射率を示す長波長側端部の波長になる。
【００８８】
入射角制御部１２は、図１６に示されるデータを用いて、波長誤差の量と波長シフトの量が等しくなる入射角の値を決定する。例えば、波長誤差の値が−８nmの場合（つまり光源の出力波長の最大値が、狭帯域フィルタ５０の反射波長範囲Ｗの最大値よりも８nm小さい場合）には、入射角制御部１２は、入射角を設計入射角θａより５度大きい値に設定する。こうして求められた入射角の値を、入射角制御部１２は、修正入射角θｂとして、表示位置制御部１３に通知する。
【００８９】
表示位置制御部１３は、保持している偏向部３０に関する情報から画像を表示する偏向部３０上の位置を決定する。入射角制御部１２から通知された修正入射角θｂが現在の入射角よりも５度大きく、かつ現在の画像表示位置が偏向部３０の中心であった場合には、表示位置制御部１３は、入射角を５度大きくするために、図１５に示すデータに基づいて、偏向部３０上の画像表示位置を５ｍｍ上方に移動させる。
【００９０】
図１７、図１８は、入射角の変更による反射波長範囲の変更を説明する図である。図１７は、光源温度が高温の場合を示し、図１８は、光源温度が低温の場合を示している。高温時に光源波長が長波長方向に変動した場合には、狭帯域フィルタ５０への表示光の入射角を小さくすることで、図１７に示されるように、光源波長範囲Ｗhiが反射波長範囲Ｗに収まるように制御を行うことができる。同様に低温時に光源波長が短波長方向に変動した場合には、狭帯域フィルタ５０への表示光の入射角を大きくすることで、図１８に示されるように、光源波長範囲Ｗloが反射波長範囲Ｗに収まるように制御を行うことができる。
【００９１】
なお、波長誤差を計算する際には、光源の出力波長の最小値と狭帯域フィルタ５０の反射波長範囲Ｗの最小値の差を計算してもよい。また、光源の出力波長が狭帯域フィルタ５０の反射波長範囲Ｗに対して短波長側にずれている際には、光源の出力波長の最小値と狭帯域フィルタ５０の反射波長範囲Ｗの最小値の差を波長誤差とし、光源の出力波長が狭帯域フィルタ５０の反射波長範囲Ｗに対して長波長側にずれている際には、光源の出力波長の最大値と狭帯域フィルタ５０の反射波長範囲の最大値の差を波長誤差とする方法を用いても良い。この場合、波長誤差の値を小さく抑えることができ、必要な入射角の変更を低減することが可能になる。
【００９２】
なお、本実施の形態においては偏向部３０からの表示光２０４が直接、フロントガラス１０６（狭帯域フィルタ５０）に対して入射する形態をとったが、偏向部３０とフロントガラス１０６（狭帯域フィルタ５０）の間に折り返しミラーを配置する形態をとっても良い。この場合、光学系の光路を折り曲げることが可能になり、小型化が容易になる。
【００９３】
なお、本実施の形態においては、簡単のため、ＲＧＢ光源２１〜２３のうちの１つについての狭帯域フィルタ５０の反射波長範囲Ｗの変更を例に説明を行ったが、他の波長に対しても同様の処理を実施しても良い。
【００９４】
なお、上記実施の形態１では、表示光出射部２０は、液晶素子２７を備えているが、表示光出射部２０を実現する方法として、液晶素子に代えて、走査部によってレーザ光源からの出力光を二次元走査することで表示像を形成する方法を用いても良い。この場合、表示光出射部２０をより小型化できる効果がある。
【００９５】
図１９は、走査部を用いた場合の表示光出射部２０の構成例を示す図である。走査部７１は、レーザ光源２１〜２３からのビームを、開口部７２に向けて２次元走査する。走査部７１は角度を２次元的に偏向できる単板小型ミラーで、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ−Ｓｙｓｔｅｍ）マイクロミラーであり、単板小型ミラーを直交する二軸方向に振動させることにより、ミラーに入射するレーザ光を二次元方向に走査する。
【００９６】
なお、走査部７１は一枚のミラーを二次元方向に振動させる方法だけでなく、それぞれが異なる一次元方向に振動する二枚のミラーを組み合わせてレーザ光Ｌを二次元方向に走査する方法をとっても良い。この場合、それぞれのミラーは一次元方向にのみ振動するため各ミラーの角度の制御が簡単になる効果がある。走査部７１からの光は開口部７２を通過して表示光出射部２０から出力される。
【００９７】
なお、上記実施の形態１では、表示位置制御部１３は、液晶素子２７上の画像表示位置を変更することによって、偏向部３０上の画像表示位置の変更を行っているが、別の方法によって偏向部３０上の画像表示位置の変更を行っても良い。例えば、表示光出射部２０に出射光の方向を変更する機構を設け、表示位置制御部１３からの指示に応じて、表示光出射部２０からの光の出射方向を変更する方法を用いても良い。この例を図２０、図２１に示す。
【００９８】
図２０は、偏向部３０の上側の領域３４に対して表示光出射部２０が表示光を投影する例を示す図である。図２１は、表示光出射部２０の向きを変更することで、表示光を偏向部３０の下側の領域３５に対して投射する例を示す図である。このように、表示光出射部２０の向きを変更する機構を備えることによって、液晶素子２７の全面に画像を表示する場合においても、偏向部３０上の表示位置を偏向することが可能になり、より高画質な表示を行うことが可能になる。
【００９９】
図２２は、動的ホログラム素子を備えた表示光出射部２０の構成例を示す図である。図２２に示されるように、表示光出射部２０全体の向きを変えるのではなく、表示光出射部２０が表示光を出射する部分に、光の向きを変える偏向素子を配置する方法を用いても良い。図２２に示される例では、表示光出射部２０の開口部７３に、偏向素子の一例として、動的ホログラム素子７４が配置されている。動的ホログラム素子７４は、液晶素子に回折格子を記録して形成されたもので、電圧印加の有無によって回折機能を制御することが可能な素子である。駆動部７５は、表示位置制御部１３からの制御信号に基づき、動的ホログラム素子７４に電圧を印加する。図２２に示される構成では、表示光出射部２０の向きを変更する可動部品を用いることなく偏向部３０上での画像の表示位置を変更することが可能になる。なお、偏向素子としては、動的ホログラム素子７４に代えて、電気光学素子・音響光学素子などを使用することができる。
【０１００】
なお、上記実施の形態１において、狭帯域フィルタ５０は、ＲＧＢのレーザ光源２１〜２３の各波長のみを反射する狭帯域フィルタを三つ積層することで実現してもよいし、ＲＧＢの波長に同時に対応するものを用いても良い。前者の場合、各光源２１〜２３の温度特性に応じた狭帯域フィルタの設計が容易になる効果がある。以下、これらの構成例について説明する。
【０１０１】
図２３は、３個の狭帯域フィルタ５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂを積層した例を模式的に示す図である。図２４は、レーザ光源から出射されるレーザ光の波長の温度特性の例を示す図である。図２４（ａ）は、赤色、青色レーザ光源２１，２２の温度特性を示す。図２４（ｂ）は、赤外半導体レーザ２３ａ及びＳＨＧ素子２３ｂを備えた緑色レーザ光源２３（図７）の温度特性を示す。図２５は、３個の狭帯域フィルタ５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂの反射特性の例を示す図である。
【０１０２】
図２３において、狭帯域フィルタ５０Ｂは、青色レーザ光源２２からの青色光Ｂを反射し、それ以外の波長の光を透過する多層膜フィルタで構成される。狭帯域フィルタ５０Ｇは、緑色レーザ光源２３からの緑色光Ｇを反射し、それ以外の波長の光を透過する多層膜フィルタで構成される。狭帯域フィルタ５０Ｒは、赤色レーザ光源２１からの赤色光Ｒを反射し、それ以外の波長の光を透過する多層膜フィルタで構成される。
【０１０３】
図２４に示されるように、各レーザ光源２１〜２３の温度特性が異なっている。すなわち、Ｔmin≦Ｔ≦Ｔmaxの温度変化に対して、赤色、青色レーザ光源２１，２２では、図２４（ａ）に示されるように、波長は、λ1min≦λ≦λ1maxに変化し、波長の温度変化範囲Ｗt1になっている。一方、Ｔmin≦Ｔ≦Ｔmaxの温度変化に対して、赤外半導体レーザ２３ａ及びＳＨＧ素子２３ｂを備えた緑色レーザ光源２３では、図２４（ｂ）に示されるように、波長は、λ2min≦λ≦λ2maxに変化し、波長の温度変化範囲Ｗt2になっている。ここで、図２４（ａ）、図２４（ｂ）に示されるように、Ｗt1＞Ｗt2になっている。つまり、同様に温度が変化したとき、赤色、青色レーザ光源２１，２２の光源波長の変化量に比べて、緑色レーザ光源２３の光源波長の変化量の方が小さい。
【０１０４】
そこで、狭帯域フィルタ５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂは、図２５に示されるように、反射波長範囲ＷR，ＷG，ＷBを、ＷR＞ＷG、ＷB＞ＷGとなるように構成している。すなわち、緑色レーザ光源２３の温度変化に対する光源波長の変化量は、赤色、青色レーザ光源２１，２２の温度変化に対する光源波長の変化量に比べて小さいため、反射波長範囲ＷGの波長幅が小さくても、この範囲から外れにくいため、支障はない。この構成によれば、反射波長範囲ＷGの波長幅を小さくしているため、積層された狭帯域フィルタ５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂの全体の透過率の低下を抑制することができる。その結果、ドライバー８は、フロントガラス１０６の外界をより好適に視認することが可能になる。なお、波長推定部１１は、図２４（ａ）及び２４（ｂ）に示される光源の温度と波長の関係を示すデータをそれぞれメモリに保持しておけばよい。この実施形態において、赤色、青色レーザ光源２１，２２が第１レーザ光源の一例に対応し、緑色レーザ光源２３が第２レーザ光源の一例に対応し、反射波長範囲ＷR，ＷBが第１反射波長範囲の一例に対応し、反射波長範囲ＷGが第２反射波長範囲の一例に対応する。
【０１０５】
さらに、狭帯域フィルタ５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂは、狭帯域フィルタ５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂにおける入射角の変化に対する反射波長範囲ＷR，ＷG，ＷBの変化量が互いにほぼ同一になるような平均屈折率を有するように、それぞれ構成してもよい。この構成によれば、赤色レーザ光源２１からのレーザ光を用いた表示光の狭帯域反射フィルタ５０Ｒへの入射角と、青色レーザ光源２２からのレーザ光を用いた表示光の狭帯域反射フィルタ５０Ｂと、緑色レーザ光源２３からのレーザ光を用いた表示光の狭帯域反射フィルタ５０Ｇへの入射角とを、入射角制御部１２により同様に変化させることにより、狭帯域フィルタ５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂにおける反射波長範囲ＷR，ＷG，ＷBの変化量をほぼ同一にすることができる。その結果、各レーザ光源２１〜２３を用いる場合においても、狭帯域反射フィルタ５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂへの入射角を変化させることで、二重像の発生を防止することが可能になる。この実施形態において、赤色レーザ光源２１が第１レーザ光源の一例に対応し、青色レーザ光源２２が第２レーザ光源の一例に対応し、狭帯域反射フィルタ５０Ｒが第１多層膜フィルタの一例に対応し、狭帯域反射フィルタ５０Ｂが第２多層膜フィルタの一例に対応する。
【０１０６】
図２６は、ＲＧＢの波長に同時に対応する狭帯域フィルタ５５を用いた例を模式的に示す図である。この狭帯域フィルタ５５は、ルゲートフィルタにより構成されている。ルゲートフィルタは、屈折率の変動が高い値と低い値の間において連続的に振動するように構成された公知のフィルタである。ルゲートフィルタを用いることにより、赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂのみを反射し、その他の波長範囲の光を透過する狭帯域フィルタ５５を実現することができる。
【０１０７】
なお、上記実施の形態１では、車両１のダッシュボード９にＨＵＤ光学ユニット１００が収納されている。しかし、本発明は、これに限られない。代替的に、ＨＵＤ光学ユニット１００を車両１の完成後にオプションで取り付けられるように構成されていてもよい。この場合には、例えば、ダッシュボード９の上にＨＵＤ光学ユニット１００を配置し、狭帯域フィルタ５０をフロントガラス１０６とは別体で設け、ＨＵＤ光学ユニット１００からの表示光を狭帯域フィルタ５０で反射してドライバー８の視点に向けるように構成すればよい。また、ＥＣＵ４は、オプションで取り付けられるＨＵＤ制御部１０と通信可能なように予め構成しておけばよい。また、ＨＵＤ制御部１０は、ＥＣＵ４と通信可能なように構成すればよい。
【０１０８】
なお、上記実施の形態１では、波長推定部１１は、例えば、図２４（ａ）及び２４（ｂ）に示される光源の温度と波長の関係を示すデータをそれぞれメモリに保持している。ところで、一般に、レーザ光源は、出射するレーザ光の波長に個体バラツキを有する。そこで、工場出荷時に、波長推定部１１のメモリに補正値を記憶させておき、この補正値に基づき、図２４（ａ）及び２４（ｂ）に示される光源の温度と波長の関係を示すデータを補正するようにしてもよい。
【０１０９】
（実施の形態２）
本実施の形態では、反射波長範囲の狭い狭帯域フィルタを使用した場合でも、狭帯域フィルタの角度依存性を利用することで、二重像の発生を防止することができるＨＭＤについて述べる。
【０１１０】
図２７は、本実施の形態における表示装置の構成を示す図で、図２７（ａ）は平面図であり、図２７（ｂ）は側面図である。なお、実施の形態１と同一の構成要素については、同一の符号を用い、説明を省略する。
【０１１１】
６１は、本実施の形態において表示装置の本体となる眼鏡フレームを示す。表示光出射部２０、偏向部３０、ＨＵＤ制御部１０、温度検知部１５は、眼鏡フレーム６１のつる部分に設置される。この形状により、従来のＨＭＤの様にユーザの眼前に大きな光学系・機構を備える必要がなくなり、表示装置の外観を向上させることが可能になる。
【０１１２】
６２は、眼鏡レンズであり、ユーザの視力に合わせた度数調節が行われている。狭帯域フィルタ５０は、眼鏡レンズ６２の表面に設置され、ユーザの視力を損なうことなく、偏向部３０からの表示光をユーザの眼球（左眼６３Ｌ及び右眼６３Ｒ）に向けて反射する。
【０１１３】
本実施の形態においても、光源の波長変化に対して狭帯域フィルタ５０に対する入射角の制御が行われるが、その処理の内容は実施の形態１と同一であるため説明を省略する。
【０１１４】
なお、これまでに説明した実施の形態は一例であって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲でさまざまな形態を採りうる。
【０１１５】
なお、上述した具体的実施形態には以下の構成を有する発明が主に含まれている。
【０１１６】
本発明の一局面に係る表示装置は、光を出射する光源を含み、前記光源から出射された光を用いて画像を形成し、形成した画像に応じた表示光を出射する表示光出射部と、前記表示光出射部から出射された前記表示光を偏向する偏向部と、可視光の波長範囲のうち一部の反射波長範囲の光のみを反射し、前記反射波長範囲以外の波長の光を透過する特性を有し、前記偏向部から入射される前記表示光を観察者の視点に向けて反射する狭帯域反射部と、前記光源から出射される前記光の波長の変化に応じて、前記偏向部からの前記表示光が前記狭帯域反射部に入射するときの入射角を変更する制御部と、を備え、前記狭帯域反射部は、当該狭帯域反射部に入射する光の入射角が変化すると、前記反射波長範囲が変化するように構成され、前記制御部は、前記光源から出射される前記光の波長が前記狭帯域反射部の前記反射波長範囲に含まれるように、前記入射角を変更する。
【０１１７】
この構成によれば、表示光出射部は、光を出射する光源を含み、光源から出射された光を用いて画像を形成し、形成した画像に応じた表示光を出射する。偏向部は、表示光出射部から出射された表示光を偏向する。狭帯域反射部は、可視光の波長範囲のうち一部の反射波長範囲の光のみを反射し、反射波長範囲以外の波長の光を透過する特性を有する。狭帯域反射部は、偏向部から入射される表示光を観察者の視点に向けて反射する。制御部は、光源から出射される光の波長の変化に応じて、偏向部からの表示光が狭帯域反射部に入射するときの入射角を変更する。狭帯域反射部は、当該狭帯域反射部に入射する光の入射角が変化すると、反射波長範囲が変化するように構成されている。制御部は、光源から出射される光の波長が狭帯域反射部の反射波長範囲に含まれるように、入射角を変更する。したがって、光源から出射される光の波長が変化した場合においても、その光の波長が狭帯域反射部の反射波長範囲に含まれるように、狭帯域反射部に入射する光の入射角を変更することによって、二重像の発生を防止することが可能になる。
【０１１８】
上記の表示装置において、前記狭帯域反射部は、低屈折率材料と高屈折率材料からなる多層膜フィルタもしくはルゲートフィルタを含むことが好ましい。
【０１１９】
この構成によれば、狭帯域反射部は、低屈折率材料と高屈折率材料からなる多層膜フィルタもしくはルゲートフィルタを含む。したがって、光源から出射される光のみを高い反射率で反射することが可能になる。
【０１２０】
また、上記の表示装置において、前記狭帯域反射部は、前記入射角が大きくなると前記反射波長範囲が短波長方向に変化し、前記入射角が小さくなると前記反射波長範囲が長波長方向に変化するように構成され、前記制御部は、前記光源から出射される光の波長が、前記反射波長範囲の最大波長よりも長い場合には、前記光源から出射される光の波長が前記狭帯域反射部の前記反射波長範囲に含まれるように、前記狭帯域反射部への前記表示光の入射角を小さくし、前記光源から出射される光の波長が前記狭帯域反射部の前記反射波長範囲の最小波長よりも短い場合には、前記光源から出射される光の波長が、前記狭帯域反射部の前記反射波長範囲に含まれるように、前記狭帯域反射部への前記表示光の入射角を大きくすることが好ましい。
【０１２１】
この構成によれば、狭帯域反射部は、入射角が大きくなると反射波長範囲が短波長方向に変化し、入射角が小さくなると反射波長範囲が長波長方向に変化するように構成されている。制御部は、光源から出射される光の波長が、反射波長範囲の最大波長よりも長い場合には、光源から出射される光の波長が狭帯域反射部の反射波長範囲に含まれるように、狭帯域反射部への表示光の入射角を小さくし、光源から出射される光の波長が狭帯域反射部の反射波長範囲の最小波長よりも短い場合には、光源から出射される光の波長が、狭帯域反射部の反射波長範囲に含まれるように、狭帯域反射部への表示光の入射角を大きくする。
【０１２２】
狭帯域反射部は、入射角が小さくなると反射波長範囲が長波長方向に変化するように構成されているため、光源から出射される光の波長が、反射波長範囲の最大波長よりも長い場合に狭帯域反射部への表示光の入射角を小さくすると、反射波長範囲が長波長方向に変化する。したがって、光源から出射される光の波長が反射波長範囲に含まれるようにすることができる。また、狭帯域反射部は、入射角が大きくなると反射波長範囲が短波長方向に変化するように構成されているため、光源から出射される光の波長が、反射波長範囲の最小波長よりも短い場合に狭帯域反射部への表示光の入射角を大きくすると、反射波長範囲が短波長方向に変化する。したがって、光源から出射される光の波長が反射波長範囲に含まれるようにすることができる。その結果、光源波長の変化に応じて狭帯域反射部への表示光の入射角を適切に変更することが可能になる。
【０１２３】
また、上記の表示装置において、前記光源の温度を検出する温度検出部をさらに備え、前記光源は、レーザ光を出射し、当該光源の温度が高くなるほど前記レーザ光の波長が長くなり、当該光源の温度が低くなるほど前記レーザ光の波長が短くなる特性を有するレーザ光源を含み、前記制御部は、前記温度検出部により検出された前記レーザ光源の温度に基づき、前記入射角を変更することが好ましい。
【０１２４】
この構成によれば、温度検出部は、光源の温度を検出する。光源は、レーザ光を出射し、当該光源の温度が高くなるほどレーザ光の波長が長くなり、当該光源の温度が低くなるほどレーザ光の波長が短くなる特性を有するレーザ光源を含む。制御部は、温度検出部により検出されたレーザ光源の温度に基づき、入射角を変更する。したがって、レーザ光源の温度に基づき、入射角を好適に変更することができる。また、出射される光の波長範囲が小さいレーザ光源を用いているため、狭帯域反射部の反射波長範囲を小さく抑えることが可能になる。その結果、狭帯域反射部の透過率の低下を抑制できる。
【０１２５】
また、上記の表示装置において、前記レーザ光源は、互いに異なる波長のレーザ光を出射する第１レーザ光源及び第２レーザ光源を含み、前記狭帯域反射部は、前記第１レーザ光源から出射されるレーザ光の波長を前記反射波長範囲に含む第１多層膜フィルタと、前記第２レーザ光源から出射されるレーザ光の波長を前記反射波長範囲に含む第２多層膜フィルタと、を含み、前記第１及び第２多層膜フィルタは、前記第１及び第２多層膜フィルタにおける前記入射角の変化に対する前記反射波長範囲の変化量が互いにほぼ同一になるような平均屈折率を有するように、それぞれ構成されていることが好ましい。
【０１２６】
この構成によれば、レーザ光源は、互いに異なる波長のレーザ光を出射する第１レーザ光源及び第２レーザ光源を含む。狭帯域反射部は、第１レーザ光源から出射されるレーザ光の波長を反射波長範囲に含む第１多層膜フィルタと、第２レーザ光源から出射されるレーザ光の波長を反射波長範囲に含む第２多層膜フィルタと、を含む。第１及び第２多層膜フィルタは、第１及び第２多層膜フィルタにおける入射角の変化に対する反射波長範囲の変化量が互いにほぼ同一になるような平均屈折率を有するように、それぞれ構成されている。したがって、第１レーザ光源からのレーザ光を用いた表示光の狭帯域反射部への入射角と、第２レーザ光源からのレーザ光を用いた表示光の狭帯域反射部への入射角とを、制御部により同様に変化させることにより、第１及び第２多層膜フィルタにおける反射波長範囲の変化量をほぼ同一にすることができる。その結果、第１及び第２レーザ光源を用いる場合においても、狭帯域反射部への入射角を変化させることで、二重像の発生を防止することが可能になる。
【０１２７】
また、上記の表示装置において、前記レーザ光源は、互いに異なる波長のレーザ光を出射する第１レーザ光源及び第２レーザ光源を含み、前記狭帯域反射部は、前記反射波長範囲として、前記第１レーザ光源から出射される光の波長を反射する第１反射波長範囲と、前記第２レーザ光源から出射される光の波長を反射する第２反射波長範囲と、を有し、前記第１レーザ光源の温度変化に対する前記レーザ光の波長の変化量より、前記第２レーザ光源の温度変化に対する前記レーザ光の波長の変化量の方が小さいとき、前記狭帯域反射部は、前記第１反射波長範囲の波長幅より前記第２反射波長範囲の波長幅の方が小さくなるように構成されていることが好ましい。
【０１２８】
この構成によれば、レーザ光源は、互いに異なる波長のレーザ光を出射する第１レーザ光源及び第２レーザ光源を含む。狭帯域反射部は、反射波長範囲として、第１レーザ光源から出射される光の波長を反射する第１反射波長範囲と、第２レーザ光源から出射される光の波長を反射する第２反射波長範囲と、を有する。第１レーザ光源の温度変化に対するレーザ光の波長の変化量より、第２レーザ光源の温度変化に対するレーザ光の波長の変化量の方が小さいとき、狭帯域反射部は、第１反射波長範囲の波長幅より第２反射波長範囲の波長幅の方が小さくなるように構成されている。したがって、第２反射波長範囲の波長幅が第１反射波長範囲の波長幅より小さい分だけ、狭帯域反射部の透過率の低下を抑制することができる。その結果、光源の温度特性に応じて狭帯域反射部に必要な反射波長範囲を最適化することが可能になる。
【０１２９】
また、上記の表示装置において、前記第１レーザ光源は、半導体レーザ光源で構成され、前記第２レーザ光源は、基本波レーザ光を出射する基本波レーザ光源及び前記基本波レーザ光を第二高調波レーザ光に変換する第二高調波発生素子を含むことが好ましい。
【０１３０】
この構成によれば、第１レーザ光源は、半導体レーザ光源で構成される。第２レーザ光源は、基本波レーザ光を出射する基本波レーザ光源及び基本波レーザ光を第二高調波レーザ光に変換する第二高調波発生素子を含む。したがって、レーザ光源の種類に応じて、狭帯域反射部に必要な反射波長範囲を最適化することができる。その結果、異なる種類のレーザ光源を好適に利用することが可能になる。
【０１３１】
また、上記の表示装置において、前記偏向部は、前記表示光出射部からの前記表示光を入射位置ごとに異なる拡散方向に拡散するように構成されていることが好ましい。
【０１３２】
この構成によれば、偏向部は、表示光出射部からの表示光を入射位置ごとに異なる拡散方向に拡散するように構成されている。したがって、偏向部に対する表示光の入射位置を変えることで、狭帯域反射部への入射角を変更することが可能になる。
【０１３３】
また、上記の表示装置において、前記偏向部による前記表示光の拡散方向は、前記表示光の入射位置が所定方向において前記偏向部の一方端側の領域と前記偏向部の前記一方端側と前記所定方向において反対の他方端側の領域とで異なることが好ましい。
【０１３４】
この構成によれば、偏向部による表示光の拡散方向は、表示光の入射位置が所定方向において偏向部の一方端側の領域と偏向部の一方端側と所定方向において反対の他方端側の領域とで異なる。したがって、偏向部に対する表示光の入射位置を所定方向に移動させることで、狭帯域反射部への入射角を変更することが可能になる。
【０１３５】
また、上記の表示装置において、前記偏向部は、複数の凹面ミラーが配列されて構成されるフライアイミラーを含み、前記各凹面ミラーは、前記フライアイミラーの配列面に対して傾斜して配列され、前記フライアイミラー上の位置によって異なる傾斜角を有するように配列されていることが好ましい。
【０１３６】
この構成によれば、偏向部は、複数の凹面ミラーが配列されて構成されるフライアイミラーを含む。各凹面ミラーは、フライアイミラーの配列面に対して傾斜して配列され、フライアイミラー上の位置によって異なる傾斜角を有するように配列されている。したがって、表示光出射部からの表示光は、入射位置ごとに、各凹面ミラーによって、異なる拡散方向に拡散されることとなる。
【０１３７】
また、上記の表示装置において、前記偏向部により拡散された前記表示光の拡散角の値分だけ前記狭帯域反射部への前記表示光の入射角が変化した場合の前記反射波長の変化幅が、前記反射波長範囲の波長幅より小さくなる前記拡散角となるように、前記偏向部が構成されていることが好ましい。
【０１３８】
この構成によれば、偏向部により拡散された表示光の拡散角の値分だけ狭帯域反射部への表示光の入射角が変化した場合の反射波長の変化幅が、反射波長範囲の波長幅より小さくなる拡散角となるように、偏向部が構成されている。したがって、狭帯域反射部を表示光が透過することを防止することが可能になり、二重像の発生を防止することが可能になる。
【０１３９】
また、上記の表示装置において、前記制御部は、前記偏向部に入射する前記表示光出射部からの前記表示光の入射位置を変更することで、前記狭帯域反射部に対する前記表示光の入射角を変更することが好ましい。
【０１４０】
この構成によれば、制御部は、偏向部に入射する表示光出射部からの表示光の入射位置を変更することで、狭帯域反射部に対する表示光の入射角を変更する。偏向部に入射する表示光出射部からの表示光の入射位置を変更すると、表示光は、偏向部によって異なる拡散方向に拡散される。その結果、狭帯域反射部に対する表示光の入射角が変更されることとなる。したがって、偏向部の位置を変更することなく、狭帯域反射部への表示光の入射角を変更することが可能になる。
【０１４１】
また、上記の表示装置において、前記表示光出射部は、前記光源から出射された光を用いて前記画像を形成して所定の表示領域に表示する表示素子を含み、前記表示領域に表示された前記画像に応じた前記表示光を出射し、前記制御部は、前記表示素子を制御して前記表示領域内において前記画像を表示する位置を変更することで、前記偏向部への前記表示光の入射位置を変更することが好ましい。
【０１４２】
この構成によれば、表示光出射部は、光源から出射された光を用いて画像を形成して所定の表示領域に表示する表示素子を含み、表示領域に表示された画像に応じた表示光を出射する。制御部は、表示素子を制御して表示領域内において画像を表示する位置を変更することで、偏向部への表示光の入射位置を変更する。したがって、表示光出射部に可動部分を設けることなく、偏向部への表示光の入射位置を変えることが可能になる。
【０１４３】
また、上記の表示装置において、前記表示光出射部は、前記表示光の出射方向を変更する方向変更部を有し、前記制御部は、前記方向変更部によって前記表示光出射部から前記偏向部に入射する前記表示光の入射角を変更することで、前記偏向部への前記表示光の入射位置を変更することが好ましい。
【０１４４】
この構成によれば、表示光出射部は、表示光の出射方向を変更する方向変更部を有する。制御部は、方向変更部によって表示光出射部から偏向部に入射する表示光の入射角を変更することで、偏向部への表示光の入射位置を変更する。したがって、表示光の出射方向を変更するだけで、偏向部への表示光の入射位置を容易に変更することが可能になる。
【０１４５】
また、上記の表示装置において、前記方向変更部は、前記表示光出射部の前記偏向部に対する向きを変更することで、前記表示光の出射方向を変更することが好ましい。
【０１４６】
この構成によれば、方向変更部は、表示光出射部の偏向部に対する向きを変更することで、表示光の出射方向を変更する。したがって、偏向部への表示光の入射位置を容易に変更することが可能になる。
【０１４７】
また、上記の表示装置において、前記方向変更部は、前記表示光出射部の開口部に配置され、前記表示光の出射方向を変更する機能の有無を切り替え可能に構成された動的ホログラムを含むことが好ましい。
【０１４８】
この構成によれば、方向変更部は、表示光出射部の開口部に配置され、表示光の出射方向を変更する機能の有無を切り替え可能に構成された動的ホログラムを含む。したがって、表示光出射部に可動部分を設けることなく、偏向部への表示光の入射位置を容易に変えることが可能になる。
【０１４９】
本発明の他の局面に係る移動体は、上記の表示装置と、前記観察者により操作される操作部と、移動のための駆動力を発生する駆動源と、前記観察者による前記操作部の操作に応じて前記駆動源を制御する駆動制御部と、を備える。
【０１５０】
この構成によれば、操作部は、観察者により操作される。駆動源は、移動のための駆動力を発生する。駆動制御部は、観察者による操作部の操作に応じて駆動源を制御する。上記の表示装置を備えることにより、光源から出射される光の波長が変化した場合においても、その光の波長が狭帯域反射部の反射波長範囲に含まれるように、狭帯域反射部に入射する光の入射角を変更することによって、二重像の発生を防止することが可能になる。したがって、観察者は、操作部を好適に操作することができる。
【０１５１】
本発明のさらに他の局面に係る制御装置は、光を出射する光源を含む表示光出射部により、前記光源から出射された光を用いて画像を形成し、形成した画像に応じた表示光を出射し、出射された前記表示光を偏向部により偏向し、可視光の波長範囲のうち一部の反射波長範囲の光のみを反射し、前記反射波長範囲以外の波長の光を透過する特性を有する狭帯域反射部により、偏向された前記表示光を観察者の視点に向けて反射する画像表示部であって、前記狭帯域反射部は、当該狭帯域反射部に入射する光の入射角が変化すると、前記反射波長範囲が変化するように構成された画像表示部を制御する制御装置であって、前記表示光出射部を制御して、前記画像を形成し、形成した前記画像に応じた前記表示光を前記表示光出射部から出射させる第１制御部と、前記光源から出射される前記光の波長の変化に応じて、前記偏向部からの前記表示光が前記狭帯域反射部に入射するときの入射角を変更する第２制御部と、を備え、前記第２制御部は、前記光源から出射される前記光の波長が前記狭帯域反射部の前記反射波長範囲に含まれるように、前記入射角を変更する。
【０１５２】
この構成によれば、第１制御部は、表示光出射部を制御して、画像を形成し、形成した画像に応じた表示光を表示光出射部から出射させる。第２制御部は、光源から出射される光の波長の変化に応じて、偏向部からの表示光が狭帯域反射部に入射するときの入射角を変更する。第２制御部は、光源から出射される光の波長が狭帯域反射部の反射波長範囲に含まれるように、入射角を変更する。したがって、光源から出射される光の波長が変化した場合においても、狭帯域反射部に入射する光の入射角を変更して狭帯域反射部の反射波長範囲を変化させることによって、二重像の発生を防止することが可能になる。その結果、画像表示部を好適に制御することができる。
【０１５３】
本発明によれば、光源の波長変動に応じて、狭帯域反射部への表示光の入射角を変更することで二重像の発生を防止することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【０１５４】
本発明にかかる表示装置、移動体及び制御装置は、反射波長範囲の光を反射する狭帯域反射部を有し、表示装置、表示システム、表示方法、表示プログラム、などの用途にも応用できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【国際調査報告】
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