(57)【要約】【課題】虚像の粒状感を低減可能なヘッドアップディスプレイ装置の提供。【解決手段】ＨＵＤ装置は、車に設けられたウィンドシールドへの光の投影により、運転者によって視認可能な虚像を表示する。ＨＵＤ装置は、光学的に離散的であり且つ周期的な構造を有するスクリーン部材３０と、スクリーン部材３０の移動により、スクリーン部材３０の状態を複数のうちで周期的に切り替える加振機構５０とを備えている。以上の構成にて、同期制御部は、プロジェクタがスクリーン部材３０に元画像ＩＭを描画する描画周期と、加振機構５０がスクリーン部材３０の状態を切り替える状態周期と、を同期させる。そして、同期制御部は、スクリーン部材３０における一つの状態下で、一つの元画像ＩＭが描画されるように制御する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体（Ａ）に設けられる投影部材（ＷＳ）への光の投影により、前記移動体の乗員（Ｄ）によって視認可能な虚像（Ｖｉ）を表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
光学的に離散的であり且つ周期的な構造を有するスクリーン部材（３０，６３０，１０３０，１１３０，１３０ａ〜１３０ｄ）と、
前記スクリーン部材の移動により、前記スクリーン部材の状態を複数のうちで周期的に切り替える移動機構（５０，４５０，５５０，１０５０，１１５０）と、
前記虚像として結像される元画像（ＩＭ）の光を前記スクリーン部材に投影するプロジェクタ（２０）と、
前記プロジェクタが前記スクリーン部材に前記元画像を描画する描画周期（ＤＣ）と、前記移動機構が前記スクリーン部材の状態を切り替える状態周期（ＳＣ）と、を同期させ、前記スクリーン部材における一つの状態下で一つの前記元画像が描画されるように制御する同期制御部（７３）と、を備えるヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項２】
前記プロジェクタは、前記スクリーン部材に前記元画像を描画する描画期間（ＰＤ）と、前記元画像の描画を中断する非描画期間（ＰＮ）とを、前記描画周期として繰り返し、
前記同期制御部は、前記スクリーン部材の状態を維持する維持期間（ＰＭ）と、前記スクリーン部材の状態を遷移させる遷移期間（ＰＴ）とを、前記状態周期として繰り返し、
前記遷移期間は、前記非描画期間に収まる請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項３】
前記スクリーン部材は、二次元配列された複数の光学要素（３１，６３１，１３０ａ〜１３０ｄ）を有し、
前記移動機構は、一つの状態における各前記光学要素の頂点（３３）を、複数の前記頂点の重心位置（３５）へ向けて移動させる請求項１又は２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項４】
前記スクリーン部材は、二次元配列された複数の光学要素（３１，６３１，１３０ａ〜１３０ｄ）を有し、
前記移動機構は、切り替え前の状態における各前記光学要素の頂点（３３）の重心位置（３５）に、切り替え後の状態における前記頂点を位置させる請求項１又は２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項５】
前記光学要素は、多角形状の開口（３２，６３２）を形成し、
一つの状態における前記開口の中心（３２ａ）の位置は、他の一つの状態における前記開口の角（３２ｂ）の位置と実質的に一致する請求項３又は４に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項６】
前記光学要素は、複数の辺（３４，６３４）によって囲まれた多角形状の開口（３２，６３２）を形成し、
一つの状態における前記開口の中心（３２ａ）の位置は、他の一つの状態における前記辺の中点（３４ａ）の位置と実質的に一致する請求項３又は４に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項７】
移動体（Ａ）に設けられる投影部材（ＷＳ）への光の投影により、前記移動体の乗員（Ｄ）によって視認可能な虚像（Ｖｉ）を表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
光学的に離散的であり且つ周期的な構造の表示スクリーン（１２３１，１３３１）を有し、前記虚像として結像される元画像（ＩＭ）の光を前記表示スクリーンから射出する表示ユニット（１２３０，１３３０）と、
前記表示ユニットの構成に生じさせる移動により、前記表示スクリーンの状態を複数のうちで周期的に切り替える移動機構（１２５０，１３５０）と、
前記表示ユニットが前記表示スクリーンに前記元画像を描画する描画周期（ＤＣ）と、前記移動機構が前記表示スクリーンの状態を切り替える状態周期（ＳＣ）と、を同期させ、前記表示スクリーンにおける一つの状態下で一つの前記元画像が描画されるように制御する同期制御部（７３）と、を備えるヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項８】
移動体（Ａ）に設けられる投影部材（ＷＳ）への光の投影により、前記移動体の乗員（Ｄ）によって視認可能な虚像（Ｖｉ）を表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
光学的に離散的であり且つ周期的な構造を有するスクリーン部材（３０）と、
前記虚像として結像される元画像（ＩＭ）の光を前記スクリーン部材に投影するプロジェクタ（２０）と、
前記スクリーン部材に描画された前記元画像の光が前記投影部材に到達するまでの光路（ＰＬ）に設けられた投影光学系（１４４０）と、
前記投影光学系の構成に生じさせる移動により、前記投影光学系の状態を複数のうちで周期的に切り替える移動機構（１４５０）と、
前記プロジェクタが前記スクリーン部材に前記元画像を描画する描画周期（ＤＣ）と、前記移動機構が前記投影光学系の状態を切り替える状態周期（ＳＣ）と、を同期させ、前記投影光学系における一つの状態下で一つの前記元画像が描画されるように制御する同期制御部（７３）と、を備えるヘッドアップディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この明細書による開示は、虚像を表示するヘッドアップディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、車両等の移動体に設けられたフロントガラス等への光の投影により、二次元のカラー画像を拡大虚像として表示するヘッドアップディスプレイ装置（以下、「ＨＵＤ装置」）が開示されている。このＨＵＤ装置は、微細凸レンズを配列してなるマイクロレンズアレイと、カラー画像の光である画素表示用ビームをマイクロレンズアレイに照射する光源部とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−１８１１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のマイクロレンズアレイは、光学的に離散的であり且つ周期的な構造を有している。その結果、画素表示用ビームの照射によってマイクロレンズアレイに描画されるカラー画像は、アレイに生じる微小な輝点であって、各アレイよりも小さい輝点の集合として形成される。このように、ＨＵＤ装置によって表示される虚像が輝点の集光として表示される構成では、輝点間に生じる空白域のために、虚像の粒状感が乗員に認識され易くなり得た。
【０００５】
本開示は、虚像の粒状感を低減可能なＨＵＤ装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、開示された一つの態様は、移動体（Ａ）に設けられる投影部材（ＷＳ）への光の投影により、移動体の乗員（Ｄ）によって視認可能な虚像（Ｖｉ）を表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、光学的に離散的であり且つ周期的な構造を有するスクリーン部材（３０，６３０，１０３０，１１３０，１３０ａ〜１３０ｄ）と、スクリーン部材の移動により、スクリーン部材の状態を複数のうちで周期的に切り替える移動機構（５０，４５０，５５０，１０５０，１１５０）と、虚像として結像される元画像（ＩＭ）の光をスクリーン部材に投影するプロジェクタ（２０）と、プロジェクタがスクリーン部材に元画像を描画する描画周期（ＤＣ）と、移動機構がスクリーン部材の状態を切り替える状態周期（ＳＣ）と、を同期させ、スクリーン部材における一つの状態下で一つの元画像が描画されるように制御する同期制御部（７３）と、を備えるＨＵＤ装置とされる。
【０００７】
この態様では、スクリーン部材に元画像を描画する描画周期と、移動機構がスクリーン部材の状態を切り替える状態周期とが同期されるため、一つの元画像は、スクリーン部材における一つの状態下で、当該スクリーン部材に描画される。そして、各元画像の描画に合わせて、スクリーン部材の状態が周期的に切り替えられると、元画像の輝点は、周期的な移動を繰り返す。こうした短時間での輝点の移動は、乗員には知覚困難である。故に乗員には、複数の状態での輝点の重ね合わせにより、元画像における輝点間の空白域が埋められたような表示が認識され得る。その結果、虚像の粒状感の低減が可能になる。
【０００８】
また開示された一つの態様は、移動体（Ａ）に設けられる投影部材（ＷＳ）への光の投影により、移動体の乗員（Ｄ）によって視認可能な虚像（Ｖｉ）を表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、光学的に離散的であり且つ周期的な構造の表示スクリーン（１２３１，１３３１）を有し、虚像として結像される元画像（ＩＭ）の光を表示スクリーンから射出する表示ユニット（１２３０，１３３０）と、表示ユニットの構成に生じさせる移動により、表示スクリーンの状態を複数のうちで周期的に切り替える移動機構（１２５０，１３５０）と、表示ユニットが表示スクリーンに元画像を描画する描画周期（ＤＣ）と、移動機構が表示スクリーンの状態を切り替える状態周期（ＳＣ）と、を同期させ、表示スクリーンにおける一つの状態下で一つの元画像が描画されるように制御する同期制御部（７３）と、を備えるＨＵＤ装置とされる。
【０００９】
この態様でも、一つの元画像は、表示スクリーンにおける一つの状態下で、当該表示スクリーンに描画される。そして、各元画像の描画に合わせて、表示スクリーンの状態が周期的に切り替えられる。故に乗員には、複数の状態での輝点の重ね合わせにより、元画像における輝点間の空白域が埋められたような表示が認識され得る。その結果、虚像の粒状感の低減が可能になる。
【００１０】
さらに開示された一つの態様は、移動体（Ａ）に設けられる投影部材（ＷＳ）への光の投影により、移動体の乗員（Ｄ）によって視認可能な虚像（Ｖｉ）を表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、光学的に離散的であり且つ周期的な構造を有するスクリーン部材（３０）と、虚像として結像される元画像（ＩＭ）の光をスクリーン部材に投影するプロジェクタ（２０）と、スクリーン部材に描画された元画像の光が投影部材に到達するまでの光路（ＰＬ）に設けられた投影光学系（１４４０）と、投影光学系の構成に生じさせる移動により、投影光学系の状態を複数のうちで周期的に切り替える移動機構（１４５０）と、プロジェクタがスクリーン部材に元画像を描画する描画周期（ＤＣ）と、移動機構が投影光学系の状態を切り替える状態周期（ＳＣ）と、を同期させ、投影光学系における一つの状態下で一つの元画像が描画されるように制御する同期制御部（７３）と、を備えるＨＵＤ装置とされる。
【００１１】
この態様でも、一つの元画像は、投影光学系における一つの状態下で、スクリーン部材に描画される。そして、各元画像の描画に合わせて、投影光学系の状態が周期的に切り替えられる。故に乗員には、複数の状態での輝点の重ね合わせにより、元画像における輝点間の空白域が埋められたような表示が認識され得る。その結果、虚像の粒状感の低減が可能になる。
【００１２】
尚、上記括弧内の参照番号は、後述する実施形態における具体的な構成との対応関係の一例を示すものにすぎず、技術的範囲を何ら制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第一実施形態によるＨＵＤ装置の構成を示す図であって、ＨＵＤ装置の車載状態を示す図である。
【図２】ＨＵＤ装置の電気的な構成をスクリーン部材の光学的な構成と共に示す図である。
【図３】加振機構によって切り替えられるスクリーン部材の二つの状態を示す図である。
【図４】描画周期及び状態周期を同期させる制御の詳細を示す図である。
【図５】二つの状態の重ね合せによって虚像の粒状感を低減させる効果の詳細を、模式的に示す図である。
【図６】第二実施形態の加振機構によって切り替えられるスクリーン部材の二つの状態を示す図である。
【図７】第三実施形態の加振機構によって切り替えられるスクリーン部材の二つの状態を示す図である。
【図８】第四実施形態の加振機構によって切り替えられるスクリーン部材の二つの状態を示す図である。
【図９】第五実施形態の加振ユニットによって切り替えられるスクリーン部材の四つの状態を示す図である。
【図１０】第六実施形態及び第七実施形態のスクリーン部材の光学的な構成と、加振機構によって切り替えられるスクリーン部材の二つの状態を示す図である。
【図１１】第八実施形態成の加振ユニットによって切り替えられるスクリーン部材の三つの状態を示す図である。
【図１２】第九実施形態成の加振ユニットによって切り替えられるスクリーン部材の四つの状態を示す図である。
【図１３】第十実施形態成のスクリーン部材及びローラ機構を模式的に示す斜視図である。
【図１４】図１３に示すスクリーン部材を、矢印ＸＩＶの方向に見た図である。
【図１５】第十一実施形態成の円柱状スクリーンを模式的に示す斜視図である。
【図１６】第十二実施形態成によるＨＵＤ装置の構成を示す図である。
【図１７】第十三実施形態成によるＨＵＤ装置の構成を示す図である。
【図１８】第十四実施形態成によるＨＵＤ装置の構成を示す図である。
【図１９】変形例１の加振機構によるスクリーン部材の加振の様子を示す図である。
【図２０】変形例２の加振機構によるスクリーン部材の加振の様子を示す図である。
【図２１】変形例３のスクリーン部材の光学要素を示す図である。
【図２２】変形例４のスクリーン部材の光学要素を示す図である。
【図２３】変形例５のスクリーン部材の光学要素を示す図である。
【図２４】変形例６のスクリーン部材の光学要素を示す図である。
【図２５】変形例７のスクリーン部材の光学要素を示す図である。
【図２６】変形例８のスクリーン部材の光学要素を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本開示の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合わせることができる。そして、複数の実施形態及び変形例に記述された構成同士の明示されていない組み合わせも、以下の説明によって開示されているものとする。
【００１５】
（第一実施形態）
図１に示す本開示の第一実施形態によるＨＵＤ装置１００は、車両Ａに搭載され、車両Ａに関連する各種の情報を、車両Ａの乗員（例えば運転者Ｄ）に提供する。ＨＵＤ装置１００は、運転者Ｄの着座する運転席の前方に配置されており、車両ＡのインスツルメントパネルＩＳＰに収容されている。
【００１６】
ＨＵＤ装置１００は、表示像の光をウィンドシールドＷＳの投影領域ＰＡに投影する。ウィンドシールドＷＳに投影された光は、投影領域ＰＡによって運転者Ｄ側へ向けて反射され、運転者Ｄの頭部周辺に予め規定されたアイリプスに到達する。アイリプスは、運転席に着座した運転者ＤのアイポイントＥＰが存在可能な空間領域である。アイリプスにアイポイントＥＰを位置させた運転者Ｄは、表示像の光を、前景に重畳された虚像Ｖｉとして視認可能となる。
【００１７】
ウィンドシールドＷＳは、ガラス等の透光性を有する材料により、湾曲した板状に形成されている。ウィンドシールドＷＳは、車両Ａの水平方向及び鉛直方向に対して傾斜した姿勢で配置されている。ウィンドシールドＷＳは、虚像Ｖｉを結像させるための光学系の一つとして機能する。ウィンドシールドＷＳの車室内側の面に規定された投影領域ＰＡは、車両Ａのデザインに関連して、横方向及び縦方向のいずれにも連続的に変化する曲率で、凹面状に湾曲している。尚、投影領域ＰＡは、ウィンドシールドＷＳに貼り付けられた構成、例えば光の反射率を高めるための蒸着膜又はフィルム等によって形成されていてもよい。
【００１８】
ＨＵＤ装置１００によって表示される虚像Ｖｉは、アイポイントＥＰよりも前方の区間中に結像される。虚像Ｖｉを表示可能な範囲は、横長の矩形状となっている。虚像Ｖｉとして表示されるコンテンツには、ＡＲ（Augmented Reality）コンテンツ及び非ＡＲコンテンツが含まれていてもよい。
【００１９】
ＨＵＤ装置１００は、図１及び図２に示すように、プロジェクタ２０、スクリーン部材３０、凹面鏡４０、加振機構５０及び制御回路７０等によって構成されている。これらの構成は、ＨＵＤ装置１００のハウジング６０に収容されている。
【００２０】
プロジェクタ２０は、虚像Ｖｉとして結像される元画像ＩＭの光をスクリーン部材３０に投影し、スクリーン部材３０に元画像ＩＭを描画する。プロジェクタ２０による元画像ＩＭの描画は、制御回路７０によって制御される。プロジェクタ２０は、レーザ光を二次元方向に走査させるレーザ方式のプロジェクタであり、レーザ発振部２１及びＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）スキャナ２２を有している。
【００２１】
レーザ発振部２１は、互いに色相の異なる複数のレーザ光、具体的には、赤色、緑色及び青色の各色のレーザ光を発振する。レーザ発振部２１は、三色のレーザ光の加色混合により、種々の発光色を再現可能である。各色のレーザ光は、集光レンズによって集光され、ＭＥＭＳスキャナ２２へ向けて伝播する。
【００２２】
ＭＥＭＳスキャナ２２は、レーザ発振部２１から伝播したレーザ光の走査により、スクリーン部材３０に元画像ＩＭを描画する。ＭＥＭＳスキャナ２２には、ミラー部２２ａがアルミニウムの蒸着等によって形成されている。ミラー部２２ａは、円形状且つ平面状の鏡面であり、レーザ発振部２１から伝播するレーザ光を、スクリーン部材３０へ向けて反射する。加えてミラー部２２ａは、互いに実質直交する二つの回動軸Ａｘ，Ａｙまわりに、所定の振動数で振動可能である。ＭＥＭＳスキャナ２２は、ミラー部２２ａの振動によってレーザ光の投射方向を連続的に変化させ、二次元方向の走査を実現する。尚、ＭＥＭＳスキャナ２２の走査方式は、ラスタースキャン方式であってもよく、リサージュスキャン方式であってもよい。また、回転軸の姿勢及び振動周波数が互いに異なる二つのＭＥＭＳスキャナを組み合わせて、レーザ光の二次元方向の走査が実現されてもよい。
【００２３】
スクリーン部材３０は、合成樹脂及びガラス等からなる基材の表面に、アルミニウムを蒸着させてなる反射型のスクリーンである。スクリーン部材３０は、多数のマイクロミラー３１を有するマイクロミラーアレイである。スクリーン部材３０は、光学要素としての多数のマイクロミラー３１により、光学的に離散的であり、且つ、光学的に周期的な構造を有している。スクリーン部材３０は、多数のマイクロミラー３１によって形成される投射領域３０ａを、ＭＥＭＳスキャナ２２に向けた姿勢にて、加振機構５０を介してハウジング６０に保持されている。
【００２４】
マイクロミラー３１は、ｓｘ方向及びｓｙ方向のそれぞれに沿って二次元配列されている。ｓｘ方向及びｓｙ方向は、スクリーン部材３０の板面方向に沿う方向である。隣り合うマイクロミラー３１間の間隔であるピッチｐは、ｓｘ方向及びｓｙ方向において、互いに同一である。加えて、マイクロミラー３１のｓｘ方向（行方向）におけるピッチｐの位相は、ｓｙ方向（列方向）おいて互いに揃えられている。マイクロミラー３１のピッチｐは、レーザ光の回折干渉を防ぐため、プロジェクタ２０から出力されるレーザ光のビーム径よりも大きな値に設定されている。
【００２５】
マイクロミラー３１は、複数（四つ）の辺３４によって囲まれた多角形状（正方形状）の開口３２を形成している。各辺３４は、互いに隣接する開口３２を区分けする境界線である。開口３２は、レーザ光を反射させるミラー面であり、周囲の各辺３４に対して中心３２ａを突出させた凸湾曲面状に形成されている。故に、開口３２の中心３２ａは、マイクロミラー３１の頂点３３となる。各辺３４が交差する開口３２の角３２ｂは、複数（四つ）の頂点３３の中心位置であり、且つ、重心位置３５である。
【００２６】
開口３２は、レーザ光により描画される元画像ＩＭの光を、凹面鏡４０へ向けて反射する。開口３２によってレーザ光を拡散させる光拡散方式のマイクロミラー３１では、開口３２よりも小さな輝点ＬＰが頂点３３に発生する。輝点ＬＰは、ミラー部２２ａの像（反射像）である。尚、各図面に示されたマイクロミラー３１等の光学素子は、スクリーン部材３０に設けられた一部を拡大したものである。
【００２７】
凹面鏡４０は、合成樹脂又はガラス等からなる基材の表面に、アルミニウム等を蒸着させた反射鏡である。凹面鏡４０の蒸着面は、凹面状に湾曲した拡大反射面４１を形成している。凹面鏡４０は、投射領域３０ａ及び投影領域ＰＡの両方に拡大反射面４１を向けた姿勢にて、ハウジング６０に支持されている。凹面鏡４０は、投射領域３０ａから入射するレーザ光を拡大反射面４１によって拡大しつつ、投影領域ＰＡへ向けて反射する。凹面鏡４０は、投射領域３０ａに描画された元画像ＩＭの光を、投影領域ＰＡに拡大投影する拡大光学系として機能する。
【００２８】
加振機構５０は、図１〜図３に示すように、スクリーン部材３０と一体的に設けられており、ハウジング６０に対してスクリーン部材３０を相対的に保持している。加振機構５０は、二値を高速に切り替え可能な駆動部として、例えばピエゾ素子又は電磁石を用いたアクチュエータを有している。駆動部は、制御回路７０から入力される駆動信号に基づき、スクリーン部材３０をハウジング６０に対して直線状に往復移動させる。スクリーン部材３０の移動方向を規定する可動軸Ａｍは、個々のマイクロミラー３１が正方形状である場合、スクリーン部材３０の板面方向に沿っており、且つ、ｓｘ方向及びｓｙ方向のそれぞれに対して４５°傾斜した姿勢である。
【００２９】
加振機構５０は、可動軸Ａｍに沿った往復移動により、スクリーン部材３０の状態を複数（二つ）のうちで周期的に切り替える。便宜的に、スクリーン部材３０の二つの状態を、それぞれ第一状態（図３  実線参照）及び第二状態（図３  破線参照）とする。加振機構５０は、例えば０．２μ秒程度の時間で、第一状態及び第二状態を相互に高速切り替え可能である。加振機構５０によるスクリーン部材３０の可動量ＭＬは、少なくともマイクロミラー３１のピッチｐの２０％以上とされ、第一実施形態では、ピッチｐの（√２）／２倍（≒約０．７倍）に設定される。
【００３０】
以上によれば、開口３２の中心３２ａは、状態の切り替えに伴い、開口３２の角３２ｂへ向けて斜め方向に移動し、切り替え開始前に角３２ｂがあった位置に到達する。故に、第一状態における開口３２の中心３２ａの位置は、第二状態における開口３２の角３２ｂの位置と実質的に一致し、第一状態における開口３２の角３２ｂの位置は、第二状態における開口３２の中心３２ａの位置と実質的に一致する。換言すれば、切り替え前の第一状態におけるマイクロミラー３１の頂点３３の重心位置３５に、切り替え後の第二状態におけるマイクロミラー３１の頂点３３が位置する。
【００３１】
制御回路７０は、図１，図２及び図４に示すように、ＨＵＤ装置１００による虚像Ｖｉの表示を制御する回路である。制御回路７０は、プロセッサ、ＲＡＭ及び記憶媒体等を有するマイクロコントローラを主体に構成されている。制御回路７０には、信号入力部７１、描画制御部７２及び同期制御部７３等の機能ブロックが設けられている。制御回路７０は、ソフトウェア及びそれを実行するハードウェア、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの複合的な組合せにより、各機能ブロックの機能を提供可能である。
【００３２】
信号入力部７１は、車両Ａに搭載された映像生成装置と電気的に接続されている。映像生成装置は、車両Ａに搭載された他のＨＭＩデバイスを統合的に制御する制御装置であって、ＨＵＤ装置１００によって虚像表示させる映像の映像信号を、制御回路７０へ向けて出力する。信号入力部７１は、映像生成装置にて生成された毎秒６０フレームの映像信号を取得する。
【００３３】
描画制御部７２は、信号入力部７１に入力された映像信号に基づき、レーザ発振部２１及びＭＥＭＳスキャナ２２を制御し、スクリーン部材３０への元画像ＩＭの描画をプロジェクタ２０に実施させる。プロジェクタ２０は、描画制御部７２の制御に基づき、毎秒６０フレームの描画周期ＤＣにて、元画像ＩＭの描画を実施する。
【００３４】
描画周期ＤＣには、描画期間ＰＤ及び非描画期間ＰＮが含まれている。プロジェクタ２０は、描画期間ＰＤと非描画期間ＰＮとを毎秒６０回のサイクルで交互に繰り返す。描画期間ＰＤでは、ＭＥＭＳスキャナ２２によるレーザ光の走査により、１フレームに相当する一つの元画像ＩＭが投射領域３０ａに描画される。非描画期間ＰＮは、二つの描画期間ＰＤの間に設定される。非描画期間ＰＮでは、元画像ＩＭの描画が中断される。非描画期間ＰＮでは、走査終了位置から走査開始位置まで、ＭＥＭＳスキャナ２２の状態を戻す制御が描画制御部７２によって実施される。描画期間ＰＤ及び非描画期間ＰＮの長さの比は、例えば１５：１程度とされる。
【００３５】
同期制御部７３は、加振機構５０の駆動部へ向けた駆動信号の出力により、加振機構５０の作動、ひいてはスクリーン部材３０の状態を制御する。同期制御部７３は、加振機構５０がスクリーン部材３０の状態を第一状態及び第二状態の間で切り替える状態周期ＳＣを、元画像ＩＭの描画周期ＤＣに同期させる。
【００３６】
状態周期ＳＣには、維持期間ＰＭ及び遷移期間ＰＴが含まれている。加振機構５０は、第一状態の維持期間ＰＭ及び遷移期間ＰＴと、第二状態の維持期間ＰＭ及び遷移期間ＰＴとを、それぞれ毎秒３０回のサイクルで交互に繰り返す。維持期間ＰＭにて、同期制御部７３及び加振機構５０は、スクリーン部材３０の状態を、第一状態又は第二状態に維持する。維持期間ＰＭは、描画期間ＰＤと一致するように設定される。その結果、毎秒６０回のサイクルにて、スクリーン部材３０における一つの状態下で、一つの元画像ＩＭが投射領域３０ａに描画される。
【００３７】
一方、遷移期間ＰＴは、非描画期間ＰＮと一致するように、二つの維持期間ＰＭの間に設定されている。遷移期間ＰＴにて、同期制御部７３及び加振機構５０は、スクリーン部材３０の状態を、第一状態及び第二状態の一方から他方へと遷移させる。同期制御部７３は、遷移期間ＰＴが非描画期間ＰＮに収まるように、加振機構５０を制御する。詳記すると、遷移期間ＰＴの開始タイミングは、非描画期間ＰＮの開始タイミング以後に設定される。さらに、遷移期間ＰＴの終了タイミングは、描画期間ＰＤの開始タイミング以前に設定される。
【００３８】
ここで、スクリーン部材３０は、慣性等の要因により、状態遷移後に直ちに完全な静止状態とはなり難い。そのため、同期制御部７３及び加振機構５０による制御上では静止状態ではあるものの、僅かな振動状態を継続する残響期間ＰＲが不可避的に生じ得る。各維持期間ＰＭの冒頭には、こうした残響期間ＰＲが発生してもよい。尚、残響期間ＰＲが描画期間ＰＤの開始タイミング以前に収束するように、同期制御部７３は、遷移期間ＰＴの終了タイミングを、描画期間ＰＤの開始タイミングに対して十分に早期に設定してもよい。
【００３９】
ここまで説明した第一実施形態では、スクリーン部材３０に元画像ＩＭを描画する描画周期ＤＣと、加振機構５０がスクリーン部材３０の状態を切り替える状態周期ＳＣとが同期される。そのため、一つの元画像ＩＭは、スクリーン部材３０における一つの状態下で、当該スクリーン部材３０に描画される。そして、各元画像ＩＭの描画に合わせて、スクリーン部材３０の状態が周期的に切り替えられると、元画像ＩＭの輝点ＬＰも、周期的な移動を繰り返す。
【００４０】
こうした短時間での輝点ＬＰの移動は、虚像Ｖｉを視認する運転者Ｄには知覚困難である。そのため、複数の状態が描画に同期して交互に切り替わることで、輝点ＬＰの位置をシフトさせた複数の元画像ＩＭの重ね合わせにより、輝点ＬＰの密度、換言すれば、輝点ＬＰの空間への充填率を高めた表示が実現される。こうした複数状態での輝点ＬＰの重ね合わせにより、運転者Ｄには、一つの元画像ＩＭの輝点ＬＰ間の空白域が、他の元画像ＩＭの輝点ＬＰによって埋められたように認識され得る。その結果、虚像Ｖｉの粒状感の低減が可能になる。
【００４１】
具体的に第一実施形態では、図５に示すように、スクリーン部材３０を斜め方向に（√２ｐ）／２分ずらした二つの状態の重ね合わせにより、輝点ＬＰの密度が実質的に二倍化されている。故に、例えば斜め方向に延伸する線は、単一の状態で表示されるものよりも、外縁の凹凸の低減によって滑らかな形状となり得る。こうして、高精細な虚像Ｖｉの表示が実現可能となる。
【００４２】
また第一実施形態のように、レーザ光によって元画像ＩＭを描画する構成では、レーザ光のビーム径よりもマイクロミラー３１のピッチｐを狭めると、レーザ光の干渉に起因する色むらが発生し得る。そのため、マイクロミラー３１のピッチｐを小さくして、輝点ＬＰの間隔を狭めることには制約がある。故に、時間的なぼかしによって見かけ上で輝点ＬＰの密度を上昇させることは、レーザ方式のプロジェクタ２０を採用したＨＵＤ装置１００における虚像Ｖｉの高精細化に、特に有効となる。
【００４３】
加えて第一実施形態では、状態周期ＳＣの遷移期間ＰＴが描画周期ＤＣの非描画期間ＰＮに収まるように、同期制御部７３は、スクリーン部材３０の状態の切り替えを制御する。故に、一つの元画像ＩＭが描画されているときに、個々の輝点ＬＰがぶれてしまう事態は、生じ難くなる。以上のように、輝点ＬＰの滲み発生の回避によれば、時間的なぼかしによって見かけ上での輝点ＬＰの密度を増加させたとしても、虚像Ｖｉの鮮明さが維持され得る。
【００４４】
また第一実施形態での可動軸Ａｍは、各マイクロミラー３１が並ぶｓｘ方向及びｓｙ方向に対して斜め方向に規定されている。故に、マイクロミラー３１の頂点３３は、状態遷移に伴い、状態遷移前にて各頂点３３の重心位置３５であった角３２ｂへ向けて移動する。こうした頂点３３の重心位置３５は、輝点ＬＰの間に生じる空白域の中心と実質一致する。故に、上述のような可動軸Ａｍの設定によれば、状態遷移の前後における各輝点ＬＰは、相互の空白域を埋めるように位置し易くなる。その結果、加振機構５０によるスクリーン部材３０の移動量に対して、虚像Ｖｉの粒状感を低減する効果が、効率的に獲得される。
【００４５】
さらに第一実施形態では、状態を切り替える前（第一状態）における頂点３３の重心位置３５に、状態を切り替えた後（第二状態）における頂点３３が位置する（図３参照）。換言すれば、第一状態における各開口３２の中心３２ａの位置は、第二状態における開口３２の角３２ｂの位置と実質的に一致する。以上によれば、第一状態のおける各輝点ＬＰは、第二状態における各空白域の中心に位置し、第二状態における各輝点ＬＰは、第一状態における空白域の各中心に位置する。故に、二つの状態における各輝点ＬＰは、相互に実質均等且つ最も離れた位置関係で重ね合わされる。その結果、虚像Ｖｉの粒状感の低減と共に、虚像Ｖｉの輝度の均一化が可能になる。
【００４６】
尚、第一実施形態では、マイクロミラー３１が「光学要素」に相当し、加振機構５０が「移動機構」に相当し、車両Ａが「移動体」に相当し、ウィンドシールドＷＳが「投影部材」に相当する。
【００４７】
（第二実施形態）
図６に示す本開示の第二実施形態は、第一実施形態の変形例である。第二実施形態のＨＵＤ装置では、加振機構５０に規定された可動軸Ａｍの方向が、第一実施形態とは異なっている。第二実施形態の可動軸Ａｍは、マイクロミラー３１の配列方向の一つであるｓｘ方向に沿って規定されている。加振機構５０は、同期制御部７３の制御に基づき、スクリーン部材３０をｓｘ方向に沿って振動させる。加振機構５０によるスクリーン部材３０の可動量ＭＬは、ピッチｐの半分（ｐ／２）に設定されている。以上により、第一状態における開口３２の中心３２ａの位置は、第二状態における辺３４の中点３４ａと実質的に一致する。同様に、第二状態における開口３２の中心３２ａの位置は、第一状態における辺３４の中点３４ａと実質的に一致する。
【００４８】
ここまで説明した第二実施形態のように、スクリーン部材３０をｓｘ方向に往復移動させる構成であっても、第一実施形態と同様の効果を奏し、見かけ上での輝点ＬＰの密度が増加する。故に、虚像の粒状感の低減が可能になる。
【００４９】
加えて第二実施形態では、一つの状態における開口３２の中心３２ａの位置が、他の状態における辺３４の中点３４ａと重なるように、スクリーン部材３０が移動される。以上によれば、一つの状態における各輝点ＬＰは、他の状態における二つの輝点ＬＰの中間に位置する。その結果、見かけ上での輝点ＬＰの密度を、特にｓｘ方向において、効果的に高めることが可能になる。
【００５０】
（第三実施形態）
図７に示す本開示の第三実施形態は、第二実施形態の変形例である。第三実施形態の加振機構５０の可動軸Ａｍは、マイクロミラー３１の配列方向の一つであるｓｙ方向に沿って規定されている。加振機構５０は、同期制御部７３の制御に基づき、スクリーン部材３０をｓｙ方向に沿って振動させる。加振機構５０によるスクリーン部材３０の可動量ＭＬは、ピッチｐの半分未満とされている。その結果、第一状態での輝点ＬＰと第二状態での輝点ＬＰとは、互いに重ならない程度にずれて位置する。
【００５１】
ここまで説明した第三実施形態のように、二つの状態における輝点ＬＰのずれが僅かであっても、第二実施形態と同様の効果を奏し、第一状態での輝点ＬＰと第二状態での輝点ＬＰとが重ね合わされた表示が実現される。このように、見かけ上での輝点ＬＰの密度の増加によれば、虚像の粒状感が低減される。
【００５２】
（第四実施形態）
図８に示す本開示の第四実施形態は、第一実施形態の別の変形例である。第四実施形態における加振機構４５０は、回転軸Ｒｍを中心として、回転軸Ｒｍまわりにスクリーン部材３０を回転させる。回転軸Ｒｍの軸方向は、スクリーン部材３０の厚さ方向に沿っている。回転軸Ｒｍは、例えばスクリーン部材３０の四隅のうちの一つ又は投射領域３０ａを通過する位置に規定されている。
【００５３】
加振機構４５０は、同期制御部７３の制御に基づき、スクリーン部材３０をｓｙ方向に沿って往復回動させる。加振機構４５０によるスクリーン部材３０の可動角度ＭＡは、第一状態及び第二状態の各輝点ＬＰがスクリーン部材３０の全体で極力重ならないように設定される。加振機構４５０は、回転軸Ｒｍまわりの往復変位により、スクリーン部材３０の状態を、第一状態及び第二状態の間で交互に切り替える。
【００５４】
以上の第四実施形態のように、回転移動によってスクリーン部材３０の状態を切り替える加振機構４５０が採用された形態であっても、第一実施形態と同様の効果を奏し、第一状態での輝点ＬＰと第二状態での輝点ＬＰとが重ね合わされた表示が実現される。このように、見かけ上での輝点ＬＰの密度の増加によれば、虚像の粒状感の低減が可能になる。尚、第四実施形態では、加振機構４５０が「移動機構」に相当する。
【００５５】
（第五実施形態）
図９に示す本開示の第五実施形態は、第二実施形態の別の変形例である。第五実施形態の信号入力部７１は、映像生成装置から毎秒１２０フレームの映像信号を取得する。描画制御部７２は、プロジェクタ２０の制御により、描画期間ＰＤと非描画期間ＰＮ（図４参照）とを毎秒１２０回のサイクルで交互に繰り返させる。
【００５６】
同期制御部７３は、加振ユニット５５０と接続されている。加振ユニット５５０は、二つの加振機構５５０ｘ，５５０ｙを有している。加振機構５５０ｘの可動軸Ａｍｘは、ｓｘ方向に沿って規定されている。加振機構５５０ｘは、同期制御部７３の制御に基づき、スクリーン部材３０をｓｘ方向に沿って振動させる。一方、加振機構５５０ｙの可動軸Ａｍｙは、ｓｙ方向に沿って規定されている。加振機構５５０ｙは、同期制御部７３の制御に基づき、スクリーン部材３０をｓｙ方向に沿って振動させる。
【００５７】
同期制御部７３は、各加振機構５５０ｘ，５５０ｙの各駆動部へ向けた駆動信号の出力により、加振ユニット５５０の作動、ひいてはスクリーン部材３０の状態を制御する。同期制御部７３は、各加振機構５５０ｘ，５５０ｙを交互に作動させる制御により、スクリーン部材３０の状態を、第一状態、第二状態、第三状態及び第四状態へと、順に切り替える。
【００５８】
一例として、第二状態では、加振機構５５０ｘの作動により、スクリーン部材３０は、第一状態（図９  実線参照）に対して、可動量ＭＬｘ分、ｓｘ方向に移動する。次の第三状態では、加振機構５５０ｙの作動により、スクリーン部材３０は、第二状態に対して、可動量ＭＬｙ分、ｓｙ方向に移動する。次の第四状態では、加振機構５５０ｘの作動により、スクリーン部材３０は、第三状態に対して、可動量ＭＬｘ分、ｓｘ方向に移動する。そして、加振機構５５０ｙの作動によってｓｙ方向に可動量ＭＬｙだけ移動することにより、スクリーン部材３０の状態は、第一状態に戻される。以上の各可動量ＭＬｘ，ＭＬｙは、互いに同一であり、それぞれピッチｐの半分の値に設定される。
【００５９】
同期制御部７３は、第一〜第四状態の各維持期間ＰＭ及び各遷移期間ＰＴ（図４参照）を、それぞれ毎秒３０回のサイクルで、加振ユニット５５０に順に実施させる。その結果、毎秒１２０回のサイクルにて、スクリーン部材３０における一つの状態下で、一つの元画像ＩＭが描画される。
【００６０】
ここまで説明した第五実施形態のように、スクリーン部材３０の四つの状態における各輝点ＬＰを重ね合わせた表示を行う構成であっても、第一実施形態と同様の効果を奏し、見かけ上での輝点ＬＰの密度が増加する。したがって、虚像の粒状感の低減が可能になる。
【００６１】
加えて第五実施形態では、各加振機構５５０ｘ，５５０ｙの移動のストロークが一定であるため、同期制御部７３による状態切替の制御は、容易となる。加えて、四つの状態を重ね合わせたとき、各輝点ＬＰの間の間隔は、互いに実質一定となる。故に、虚像の輝度の均一化が可能になる。尚、第五実施形態では、加振ユニット５５０が「移動機構」に相当する。
【００６２】
（第六実施形態）
図１０に示す本開示の第六実施形態は、第一実施形態のさらに別の変形例である。第六実施形態のスクリーン部材６３０は、多数のマイクロレンズ６３１を有するマイクロレンズアレイである。スクリーン部材６３０は、光学要素としての多数のマイクロレンズ６３１により、光学的に離散的であり、且つ、光学的に周期的な構造を有している。スクリーン部材６３０は、透過型のスクリーンとして機能する。
【００６３】
マイクロレンズ６３１は、ｓｘ方向及びｓｙ方向のそれぞれに沿って二次元配列されている。マイクロレンズ６３１のｓｙ方向（列方向）におけるピッチｐｙの位相は、ｓｘ方向（行方向）において互いに半ピッチ分ずつずらされている。マイクロレンズ６３１は、複数（六つ）の辺６３４によって囲まれた多角形状（六角形状）の開口６３２を形成している。開口６３２は、スクリーン部材６３０に照射されたレーザ光を射出させる射出面である。開口６３２は、周囲の各辺６３４に対して中心３２ａを突出させた凸湾曲面状に形成されている。開口６３２の中心３２ａは、マイクロレンズ６３１の頂点３３となる。マイクロレンズ６３１においても、開口６３２よりも小さな輝点ＬＰが頂点３３に生じる。
【００６４】
加振機構５０は、一軸方向への稼動のみで、スクリーン部材６３０の状態を切り替える構成である。加振機構５０の可動軸Ａｍは、ｓｘ方向に沿って規定されている。加振機構５０は、同期制御部７３の制御に基づき、スクリーン部材６３０をｓｘ方向に沿って振動させ、スクリーン部材６３０の状態を、三つの状態のうちで順に切り替えていく。
【００６５】
一例として、第一状態（図１０  破線参照）から第二状態（図１０  実線参照）への切り替えでは、スクリーン部材６３０は、所定の可動量ＭＬだけｓｘ方向に移動する。このとき、第二状態における輝点ＬＰは、第一状態での角３２ｂの位置に到達する。同様に、第二状態から第三状態（図１０  一点鎖線参照）への切り替えでも、スクリーン部材６３０は、所定の可動量ＭＬだけｓｘ方向に移動する。第三状態における輝点ＬＰは、第二状態での角３２ｂの位置に到達する。そして、スクリーン部材６３０は、これまでとは逆方向に可動量ＭＬの二倍分移動することにより、第三状態から第一状態となる。尚、可動量ＭＬは、行方向のピッチｐｘの三分の二の値である。
【００６６】
ここまで説明した第六実施形態のように、六角形状のマイクロレンズ６３１を配列してなるスクリーン部材６３０を採用した構成であっても、加振機構５０による状態遷移の実施により、見かけ上での輝点ＬＰの密度が増加し得る。このようにして第一実施形態と同様の効果を奏することで、虚像の粒状感の低減が可能になる。
【００６７】
加えて第六実施形態のように、六角形状のマイクロレンズ６３１が配列された構成では、三つの状態の重ね合わせによってなる表示にて、各輝点ＬＰの間の間隔が互いに実質一定となり得る。その結果、虚像の粒状感の低減に加えて、輝度の均一化が達成可能となる。尚、第六実施形態では、マイクロレンズ６３１が「光学要素」に相当する。
【００６８】
（第七実施形態）
本開示の第七実施形態は、第六実施形態の変形例である。第七実施形態では、スクリーン部材６３０の状態を切り替える順序が、第六実施形態とは異なっている。第七実施形態の同期制御部７３は、加振機構５０と協動し、スクリーン部材６３０の状態を、第二状態、第一状態、第二状態、第三状態・・・の順で切り替えていく。スクリーン部材６３０は、第二状態での位置を基準として、ｓｘ方向に沿った両側への移動を順に繰り返す。その結果、一回の遷移期間ＰＴ（図４参照）におけるスクリーン部材６３０の移動量が、実質一定とされる。
【００６９】
一方、スクリーン部材６３０が第二状態に維持される維持期間ＰＭ（図４参照）の長さは、スクリーン部材６３０が第一状態及び第三状態に維持される維持期間ＰＭの長さに対して二倍となる。故に、描画制御部７２（図２参照）は、第二状態にて描画される元画像ＩＭの輝度を、第一，第三状態にて描画される元画像ＩＭの輝度の半分に設定する。以上によれば、三つの状態の重ね合わせによってなる表示にて、各輝点ＬＰの輝度が概ね均一化され得る。その結果、粒状感の低減と相俟って、虚像の表示品質向上が可能となる。
【００７０】
（第八実施形態）
図１１に示す本開示の第八実施形態は、第六実施形態の別の変形例である。第八実施形態の同期制御部７３は、第五実施形態と実質同一の加振ユニット５５０と接続されている。同期制御部７３は、各加振機構５５０ｘ，５５０ｙの各駆動部へ向けた駆動信号の出力により、スクリーン部材６３０の状態を、第一状態、第二状態、第三状態・・・へと、順に切り替える。
【００７１】
一例として、第一状態（図１１  実線参照）から第二状態（図１１  破線参照）への切り替えでは、加振機構５５０ｘの作動により、スクリーン部材６３０は、所定の可動量ＭＬ（＝ｐｘ／２）だけｓｘ方向に移動する。第二状態における輝点ＬＰは、第一状態での角３２ｂの位置に到達する。そして、第二状態から第三状態（図１１  一点鎖線参照）への切り替えでは、二つの加振機構５５０ｘ，５５０ｙの作動により、スクリーン部材６３０は、ｓｘ方向に対して６０°傾斜した方向に、所定の可動量ＭＬ（＝ｐｘ／２）だけ移動する。第三状態における輝点ＬＰも、第二状態での角３２ｂの位置に到達する。さらに、第三状態から第一状態への切り替えでも、二つの加振機構５５０ｘ，５５０ｙの作動により、スクリーン部材６３０は、所定の可動量ＭＬ（＝ｐｘ／２）だけ斜め方向に移動する。その結果、第一状態における輝点ＬＰも、第三状態における角３２ｂに到達する。
【００７２】
ここまで説明した第八実施形態でも、加振ユニット５５０による状態遷移の実施により、見かけ上での輝点ＬＰの密度が増加し得る。その結果、第一実施形態と同様の効果を奏し、虚像の粒状感の低減が可能になる。さらに、第八実施形態のように、正三角形を描くようにスクリーン部材６３０を移動させれば、各遷移期間ＰＴにおける可動量ＭＬが実質一定となるため、制御が容易となる。加えて、三つの状態の重ね合わせたとき、各輝点ＬＰの間の間隔は、互いに実質一定となる。故に、虚像の輝度の均一化が実現される。
【００７３】
（第九実施形態）
図１２に示す本開示の第九実施形態は、第八実施形態の変形例である。第九実施形態の同期制御部７３は、スクリーン部材６３０の状態を、四つの状態のうちで順に切り替える。同期制御部７３は、三つの辺６３４の各中点３４ａを輝点ＬＰが巡るように、第一状態、第二状態、第三状態、第四状態・・・の順に、ひし形状にスクリーン部材６３０を移動させる。同期制御部７３は、それぞれの遷移期間ＰＴ（図４参照）にて、二つの加振機構５５０ｘ，５５０ｙを共に作動させ、スクリーン部材６３０を斜め方向に、所定の可動量ＭＬずつ移動させていく。このような加振ユニット５５０による状態遷移によれば、四つの状態が重ね合わせられた表示が形成される。その結果、見かけ上での輝点ＬＰの密度がいっそう増加するので、虚像の粒状感が低減可能になる。
【００７４】
（第十実施形態）
図１３及び図１４に示す本開示の第十実施形態は、第一実施形態のさらに別の変形例である。第十実施形態のＨＵＤ装置は、スクリーン部材１０３０及びローラ機構１０５０を備えている。
【００７５】
スクリーン部材１０３０は、可撓性を有するシート状の部材によって形成されている。スクリーン部材１０３０は、筒状に形成されている。スクリーン部材１０３０の外表面には、マイクロミラー等の微小な光学素子が二次元配列されている。スクリーン部材１０３０は、外表面を反射型スクリーンとして機能させる。
【００７６】
ローラ機構１０５０は、一対のスクリーンローラ１０５０ａ，１０５０ｂを有している。スクリーンローラ１０５０ａ，１０５０ｂは、それぞれ円柱状に形成されており、スクリーン部材１０３０の内周側に配置されている。各スクリーンローラ１０５０ａ，１０５０ｂは、互いに離間する方向の張力をスクリーン部材１０３０に作用させている。こうした張力により、スクリーン部材１０３０の一部は、投射領域３０ａとして機能可能な平面状を維持する。
【００７７】
二つのスクリーンローラ１０５０ａ，１０５０ｂのうち少なくとも一方（スクリーンローラ１０５０ａ）は、同期制御部７３の制御に基づき、周方向に回転可能である。ローラ機構１０５０は、スクリーンローラ１０５０ａの回転により、シート状のスクリーン部材１０３０を稼動させる。ローラ機構１０５０は、スクリーンローラ１０５０ａを停止させる維持期間ＰＭ（図４参照）と、スクリーンローラ１０５０ａを回転させる遷移期間ＰＴ（図４参照）とを、同期制御部７３の制御に基づき、交互に設定する。
【００７８】
ここまで説明したように、スクリーン部材１０３０の状態を遷移させる機構は、加振機構に限定されず、第十実施形態のようなローラ機構１０５０であってもよい。ローラ機構１０５０を採用しても、状態周期ＳＣを描画周期ＤＣと同期させ（図４参照）、スクリーン部材１０３０における一つの状態下で一つの元画像ＩＭが描画されるように制御されれば、第一実施形態と同様の効果を奏し、見かけ上での輝点の密度が増加する。その結果、虚像の粒状感の低減が可能になる。尚、第十実施形態では、ローラ機構１０５０が「移動機構」に相当する。
【００７９】
（第十一実施形態）
図１５に示す本開示の第十一実施形態は、第十実施形態の変形例である。第十一実施形態では、スクリーン部材と移動機構とが一体的に構成されている。具体的に、第十一実施形態のＨＵＤ装置には、円柱状スクリーン１１３０が設けられている。円柱状スクリーン１１３０の外周の円筒面１１３０ｃには、第一実施形態のマイクロミラーに相当する光学素子が配列されている。円柱状スクリーン１１３０は、円筒面１１３０ｃの一部を投射領域３０ａとする反射型スクリーンとして機能する。
【００８０】
円柱状スクリーン１１３０には、回転機構１１５０が設けられている。回転機構１１５０は、同期制御部の制御に基づき、円柱状スクリーン１１３０を停止させる維持期間ＰＭ（図４参照）と、円柱状スクリーン１１３０を回転させる遷移期間ＰＴ（図４参照）とを交互に設定する。
【００８１】
ここまで説明した第十一実施形態のように、円柱状スクリーン１１３０の回転及び停止を描画周期と同期させる構成であっても、第一実施形態と同様の効果を奏し、見かけ上での輝点の密度が増加する。その結果、虚像の粒状感の低減が可能になる。尚、第十一実施形態では、円柱状スクリーン１１３０が「スクリーン部材」に相当し、回転機構１１５０が「移動機構」に相当する。
【００８２】
（第十二実施形態）
図１６に示す本開示の第十二実施形態によるＨＵＤ装置１２００は、表示ユニット１２３０及び加振機構１２５０を備えている。表示ユニット１２３０は、プロジェクタ１２２０及び表示スクリーン１２３１を含む構成であり、虚像Ｖｉとして結像される元画像ＩＭの光を、表示スクリーン１２３１から射出する。表示スクリーン１２３１は、第一実施形態のスクリーン部材３０（図３参照）と実質同一のマイクロミラーアレイであり、光学的に離散的且つ周期的な構造を有している。
【００８３】
プロジェクタ１２２０には、ＤＬＰ（Digital Light Processing，登録商標）プロジェクタ又は液晶プロジェクタ等が採用されている。プロジェクタ１２２０は、レーザ方式のプロジェクタとは異なり、投射領域３０ａの全体に同時に光を照射する作動により、表示スクリーン１２３１に元画像ＩＭを描画する。
【００８４】
加振機構１２５０は、第一実施形態と実質同一の構成であり、表示ユニット１２３０の構成のうちで、表示スクリーン１２３１と一体的に設けられている。加振機構１２５０は、ヒトの認知速度に基づき規定された映像のフレーム更新速度以上で、表示スクリーン１２３１を振動させ、表示スクリーン１２３１の状態を複数（例えば二つ）のうちで周期的に切り替える。加振機構１２５０は、表示スクリーン１２３１の状態を切り替える作動により、複数フレーム分の元画像ＩＭを重ね合わせてなる虚像Ｖｉを、乗員に視認させる。
【００８５】
尚、加振機構１２５０による表示スクリーン１２３１の振幅は、表示スクリーン１２３１に設けられた光学要素（マイクロミラー）のピッチの１０％以上であることが望ましい。また、ＤＬＰプロジェクタを用いる場合、一連のＲＧＢの発光が終了するまで、表示スクリーン１２３１の一つの状態が維持される。
【００８６】
ここまで説明した第十二実施形態でも、同期制御部７３は、表示スクリーン１２３１に元画像ＩＭが描画される描画周期ＤＣに、表示スクリーン１２３１の状態を切り替える状態周期ＳＣを同期させる（図４参照）。その結果、表示スクリーン１２３１における一つの状態下で、一つの元画像ＩＭが描画されるようになる。以上によれば、第一実施形態と同様の効果を奏し、見かけ上での輝点の密度が増加する。その結果、虚像Ｖｉにおける粒状感の低減が可能になる。尚、第十二実施形態では、加振機構１２５０が「移動機構」に相当する。
【００８７】
（第十三実施形態）
図１７に示す本開示の第十三実施形態によるＨＵＤ装置１３００は、表示ユニット１３３０及び加振機構１３５０を備えている。表示ユニット１３３０は、表示スクリーン１３３１を有する液晶表示装置である。表示ユニット１３３０は、虚像Ｖｉとして結像される元画像ＩＭの光を、表示スクリーン１３３１の表示面から射出する。
【００８８】
表示スクリーン１３３１は、液晶パネル及びバックライトを含む構成である。バックライトは、拡散板及び多数の発光ダイオード等によって構成されている。液晶パネル及びバックライトの拡散板の少なくとも一方は、光学的に離散的且つ周期的な構造を有している。表示ユニット１３３０は、映像信号に基づく液晶パネルの各画素の駆動制御により、表示スクリーン１３３１に元画像ＩＭを描画する。
【００８９】
加振機構１３５０は、表示ユニット１３３０の構成のうちで、バックライトの拡散板と一体的に設けられている。加振機構１３５０は、表示ユニット１３３０における映像のフレーム更新速度以上で拡散板を振動させ、表示スクリーン１３３１の状態を複数（例えば二つ）のうちで周期的に切り替える。加振機構１３５０は、表示スクリーン１３３１の状態を切り替える作動により、複数フレーム分の元画像ＩＭを重ね合わせてなる虚像Ｖｉを、乗員に視認させる。
【００９０】
ここまで説明した第十三実施形態でも、同期制御部７３は、表示スクリーン１３３１に表示される元画像ＩＭが更新される描画周期ＤＣに、表示スクリーン１３３１の状態を切り替える状態周期ＳＣを同期させる（図４参照）。その結果、表示スクリーン１３３１における一つの状態下で、一つの元画像ＩＭが描画されるようになる。以上によれば、見かけ上での輝点の密度増加により、虚像Ｖｉにおける粒状感の低減が可能になる。尚、第十三実施形態では、加振機構１３５０が「移動機構」に相当する。
【００９１】
（第十四実施形態）
図１８に示す本開示の第十四実施形態は、第一実施形態のさらに別の実施形態である。第十四実施形態によるＨＵＤ装置１４００は、第一実施形態と実質同一のプロジェクタ２０、スクリーン部材３０及び制御回路の同期制御部７３に加えて、投影光学系１４４０及び加振機構１４５０を備えている。
【００９２】
投影光学系１４４０は、透過型光学素子１４４１、凸面鏡１４４２、凹面鏡１４４３及び防塵シート１４４４を有している。投影光学系１４４０の各構成は、スクリーン部材３０以降の光路ＰＬであって、スクリーン部材３０に描画された元画像ＩＭの光がウィンドシールドＷＳの投影領域ＰＡに到達するまでの光路ＰＬに設けられている。
【００９３】
透過型光学素子１４４１は、スクリーン部材３０と凸面鏡１４４２との間に位置し、虚像Ｖｉに生じる光学的な影響のうちで、凸面鏡１４４２及び凹面鏡１４４３での反射では補正できない影響を補正する。凸面鏡１４４２は、透過型光学素子１４４１を透過した光を凹面鏡１４４３へ向けて反射する。凹面鏡１４４３は、第一実施形態の凹面鏡４０（図１参照）と実質同一の構成であり、凸面鏡１４４２から入射する光を投影領域ＰＡへ向けて反射する。防塵シート１４４４は、ハウジングに設けられた開口を塞ぐ蓋部材である。防塵シート１４４４は、透光性材料によって形成されており、凹面鏡１４４３にて反射された光を、投影領域ＰＡへ向けて透過させる。
【００９４】
加振機構１４５０は、投影光学系１４４０の構成のうちの少なくとも一つと一体的に設けられている。第十四実施形態の加振機構１４５０は、一例として透過型光学素子１４４１と連結されている。加振機構１４５０は、同期制御部７３の制御に基づき、光路ＰＬを規定する軸線の直交方向に透過型光学素子１４４１を振動させる。加振機構１４５０は、透過型光学素子１４４１に生じさせる移動により、投影光学系１４４０の状態を複数のうちで周期的に切り替える。
【００９５】
ここまで説明した第十四実施形態でも、同期制御部７３は、スクリーン部材３０に元画像ＩＭが描画される描画周期ＤＣに、投影光学系１４４０の状態を切り替える状態周期ＳＣを同期させる（図４参照）。その結果、投影光学系１４４０における一つの状態下で、一つの元画像ＩＭが描画されるようになる。以上によれば、第一実施形態と同様の効果を奏し、見かけ上での輝点の密度が増加する。その結果、虚像Ｖｉにおける粒状感の低減が可能になる。
【００９６】
尚、第十四実施形態では、加振機構１４５０が「移動機構」に相当する。加えて、加振機構１４５０によって振動される投影光学系１４４０の構成は、透過型光学素子１４４１以外であってもよい。例えば、凸面鏡１４４２、凹面鏡１４４３及び防塵シート１４４４のうちの少なくとも一つが、加振機構１４５０によって加振されてよい。
【００９７】
（他の実施形態）
以上、本開示の複数の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定して解釈されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。
【００９８】
上記第六実施形態では、三つの状態が重ね合わされていた。しかし、変形例１，２のように、開口形状が六角形状のスクリーン部材６３０を採用していても、重ね合わされる状態は、二つであってもよい。二つの状態の重ね合わせで細密な充填を行うため、図１９に示す変形例１では、加振機構５０の可動軸Ａｍがｓｘ方向に設定されている。加振機構５０は、スクリーン部材６３０をｓｘ方向に沿って振動させる。加振機構５０の可動量ＭＬは、ｓｘ方向のピッチｐｘと実質同一である。そのため、第二状態における輝点ＬＰは、第一状態にて辺６３４の中点３４ａであった位置まで移動する。
【００９９】
また図２０に示す変形例２では、加振機構５０の可動軸Ａｍがｓｙ方向に設定されている。加振機構５０は、スクリーン部材６３０をｓｙ方向に沿って振動させる。加振機構５０の可動量ＭＬは、ｓｙ方向のピッチｐｙの半分である。そのため、第二状態における輝点ＬＰは、第一状態にて辺６３４の中点３４ａであった位置まで移動する。以上の変形例２では、変形例１よりも、可動量ＭＬを小さくできる。故に、高速な状態遷移が実現され易くなる。
【０１００】
上記実施形態における光学素子の開口は、四角形又は六角形であった。こうした光学素子の開口形状及び配列は、適宜変更可能である。例えば、図２１〜図２３に示す変形例３〜５のスクリーン部材１３０ａ〜１３０ｃでは、上記第一実施形態と同様に、各光学素子のピッチの位相が、ｓｘ方向及びｓｙ方向にて共に揃えられている。
【０１０１】
具体的に、図２１に示す変形例３のスクリーン部材１３０ａにおいて、光学素子１３１ａの開口３２は、円形状に形成されている。また図２２に示す変形例４のスクリーン部材１３０ｂにて、光学素子１３１ｂの開口３２は、六角形状に形成されている。さらに図２３に示す変形例５のスクリーン部材１３０ｃにて、光学素子１３１ｃの開口３２は、三角形状に形成されている。
【０１０２】
一方、図２４〜図２６に示す変形例６〜８のスクリーン部材１３０ｄ〜１３０ｆでは、上記第六実施形態と同様に、各光学素子のピッチの位相が、一列毎に半ピッチずつずらされている。図２４に示す変形例６のスクリーン部材１３０ｄでは、変形例３と同様に、円形状の開口３２を有する光学素子１３１ｄが、二次元配列されている。また図２５に示す変形例７のスクリーン部材１３０ｅでは、第一実施形態と同様に、正方形状の開口３２を有する光学素子１３１ｅが、二次元配列されている。さらに図２６に示す変形例８のスクリーン部材１３０ｆでは、変形例５と同様に、三角形状の開口３２を有する光学素子１３１ｆが、二次元配列されている。
【０１０３】
さらに、光学素子のｓｘ方向のピッチｐｘとｓｙ方向のピッチｐｙとは、異なっていてもよい。二方向のピッチが異なる場合、個々の光学要素は、長方形状や楕円形状となる。以上のように、個々の光学要素は、正多角形や真円状である必要はない。例えば、元画像に対する虚像の倍率は、縦方向及び横方向において相互に異なる場合がある。こうした形態では、縦横の倍率差を吸収し、同一のｐｉｔｃｈ／ｄｅｇｒｅｅとなるように、二方向のピッチｐｘ，ｐｙが設定されてよい。尚、二方向のピッチｐｘ，ｐｙが異なる場合でも、加振機構は、スクリーン部材を対角方向に振動させるとよい。
【０１０４】
上記各実施形態及び各変形例のスクリーン部材を構成する個々の光学要素は、マイクロミラーであってもよく、マイクロレンズであってもよい。そのためスクリーン部材は、マイクロミラーアレイであってもよく、マイクロレンズアレイであってもよい。さらに、スクリーン部材は、ＧＲＩＮ（Gradient Index）レンズを光学素子として有する構成であってもよい。尚、光学的に離散的とは、個々に光学的な機能を有する光学要素が並ぶ構成により、光学的な特性の変化が非連続的であることを示している。また、光学的に周期的とは、光学的な特性が特定のパターンで変化していることを示している。
【０１０５】
描画周期と状態周期とを同期させる制御の詳細は、適宜変更可能である。また、映像の更新速度は、３０ヘルツ以上であることが望ましく、６０ヘルツ以上であるとより望ましい。スクリーン部材は、映像が６０ヘルツであれば二つのパターンを繰り返し、映像が１２０ヘルツであれば四つのパターンを繰り返す。即ち、各パターンが３０ヘルツで実施される。以上のように、重ね合わされる状態の数、及び状態遷移に伴うスクリーン部材の可動量は、充填後の輝点の配列が最良状態となり、見かけ上の解像度の増加が達成できるように、適宜変更されてよい。さらに、プロジェクタ及び表示ユニットは、プログレッシブ方式で元画像を描画（走査）してもよく、インターレース方式で元画像を描画してもよい。
【０１０６】
加振機構による振動方向は、ｓｘ方向及びｓｙ方向より規定される仮想面に沿っていれば、適宜変更されてよい。また加振機構は、スクリーン部材を円運動又は楕円運動させる作動を行ってもよい。加えて、スクリーン部材の可動量も、光学素子のピッチの２０％程度が確保されており、且つ、状態切替の前後で輝点の位置が実質重複しなければ、適宜変更されてよい。こうした可動量は、例えばピッチの０．４倍〜０．８倍程度が好ましい。
【０１０７】
但し、加振機構による高速運動が可能であれば、基準となる可動量に、特定数のピッチ分の値を加算した値が、スクリーン部材の実際の可動量として用いられてもよい。一例として、光学要素が正方形であり、可動軸が斜め方向の場合、基準となるピッチの約０．７０７倍の可動量に、１．４１４Ｎ（Ｎは任意の整数）倍の値を加算した値が、スクリーン部材の実際の可動量であってもよい。
【０１０８】
上記各実施形態及び変形例から明らかなように、矩形状の光学要素を採用し、二つの状態のパターンを持つ場合、複数の光学要素の交点に輝点を移動させるのがベストであり、二つの光学要素の境界となる辺の中点に輝点を移動させるのが次善となる。また、四つの状態のパターンを持つ場合、交点と二辺の中点を輝点が巡るように移動する形態が、ベストとなる。
【０１０９】
さらに、六角形を細密充填させたスクリーン部材を採用した場合、二つの状態のパターンしか持たなくても、辺の中点へ輝点を移動させる加振により、表示を成立させることは可能である。一方で、六角形の二つの頂点に輝点を移動させるような三つの状態のパターンを持つ場合が、ベストとなる。
【０１１０】
上記実施形態では、スクリーン部材及び投影光学系の一方のみが、描画周期と同期するかたちで、状態を切り替えられていた。しかし、スクリーン部材及び投影光学系の両方の状態が切り替え可能であってもよい。
【０１１１】
上記実施形態のＨＵＤ装置は、車両から比較的遠方に虚像を結像させる構成であった。しかし、ＨＵＤ装置は、例えば車両のボンネットの先端近傍に虚像を結像させてもよい。さらに、ＨＵＤ装置は、焦点位置の異なる複数の虚像を表示する二焦点方式の構成であってもよい。
【０１１２】
上記実施形態のＨＵＤ装置は、虚像をカラー表示可能であった。しかし、ＨＵＤ装置は、単色の虚像を表示する構成であってもよい。さらに、虚像のサイズ、投影領域のサイズ等は、適宜変更されてよい。また、ウィンドシールドに替えて、透光部材によって板状に形成されたコンバイナ等が、投影部材として用いられてもよい。さらに、ＨＵＤ装置を搭載する移動体は、車両以外の船舶、航空機、及び輸送機器等であってもよい。
【符号の説明】
【０１１３】
Ａ  車両（移動体）、Ｄ  運転者（乗員）、ＤＣ  描画周期、ＰＤ  描画期間、ＰＮ  非描画期間、ＳＣ  状態周期、ＰＭ  維持期間、ＰＴ  遷移期間、ＰＲ  残響期間、ＩＭ  元画像、ＬＰ  輝点、ＰＬ  光路、Ｖｉ  虚像、ＷＳ  ウィンドシールド（投影部材）、２０，１２２０  プロジェクタ、３０，６３０，１０３０，１３０ａ〜１３０ｄ  スクリーン部材、１１３０  円柱状スクリーン（スクリーン部材）、１２３０，１３３０  表示ユニット、３１  マイクロミラー（光学要素）、６３１  マイクロレンズ（光学要素）、１２３１，１３３１  表示スクリーン、３２，６３２  開口、３２ａ  中心、３２ｂ  角、３３  頂点、３４，６３４  辺、３４ａ  中点、３５  重心位置、１４４０  投影光学系、５０，４５０，１２５０，１３５０，１４５０  加振機構（移動機構）、５５０  加振ユニット（移動機構）、１０５０  ローラ機構（移動機構）、１１５０  回転機構（移動機構）、１４５０  加振機構（移動機構）、７３  同期制御部、１００，１２００，１３００，１４００  ＨＵＤ装置（ヘッドアップディスプレイ装置）
【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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