(57)【要約】【課題】表示像の視認容易性と搭載スペースの確保容易性とを両立する車両用表示装置を、提供する。【解決手段】レーザ光を発する光源部２０と、光源部２０から第１投影面３２に表示像を投影することにより、表示像の虚像９ａを車両２の室内から視認可能に表示する第１光学系３０と、光源部２０から第２投影面４２に表示像を投影することにより、表示像の実像９ｂを車両２の室内から視認可能に表示する第２光学系４０と、第１光学系３０による表示と第２光学系４０による表示とを切替えるコントローラ１０及び切替機構５０とを、備え、光源部２０と第１投影面３２との間の距離Ｌ１は、光源部２０と第２投影面４２と間の距離Ｌ２よりも小さく、第１光学系３０による表示時において第１投影面３２は、フォーカスフリーの範囲内に配置され、第２光学系４０による表示時において第２投影面４２は、フォーカスフリーの範囲内に配置される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両（２）に設置されて表示像を提供する車両用表示装置であって、
レーザ光を発する光源部（２０）と、
前記光源部から第１投影面（３２、２０３２）に表示像を投影することにより、前記表示像の虚像（９ａ）を前記車両の室内から視認可能に表示する第１光学系（３０）と、
前記光源部から第２投影面（４２）に表示像を投影することにより、前記表示像の実像（９ｂ）を前記車両の室内から視認可能に表示する第２光学系（４０）と、
前記第１光学系による表示と前記第２光学系による表示とを切替える切替手段（１０、５０、２０５０）とを、備え、
前記光源部と前記第１投影面との間の距離（Ｌ１）は、前記光源部と前記第２投影面と間の距離（Ｌ２）よりも小さく、
前記第１光学系による表示時において前記第１投影面は、前記光源部から前記第１光学系へ入射されるレーザ光に関して、フォーカスフリーの範囲内に配置され、
前記第２光学系による表示時において前記第２投影面は、前記光源部から前記第２光学系へ入射されるレーザ光に関して、フォーカスフリーの範囲内に配置されることを特徴とする車両用表示装置。
【請求項２】
前記第２投影面のサイズは、前記第１投影面のサイズよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の車両用表示装置。
【請求項３】
前記第１光学系は、前記光源部から前記第１投影面に投影された前記表示像を拡大する拡大鏡（３６）を、有することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用表示装置。
【請求項４】
前記第１光学系におけるレーザ光のエネルギー効率は、前記第２光学系におけるレーザ光のエネルギー効率よりも、高いことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の車両用表示装置。
【請求項５】
前記切替手段は、前記車両の車速に基づいて、前記第１光学系による表示と前記第２光学系による表示とを切替えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の車両用表示装置。
【請求項６】
前記切替手段は、前記光源部を回転駆動することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の車両用表示装置。
【請求項７】
前記切替手段は、前記第１投影面を形成する部材を回転駆動することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の車両用表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に設置されて表示像を提供する車両用表示装置に、関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、表示像の虚像を車両の室内から視認可能に表示する虚像表示と、表示像の実像を車両の室内から視認可能に表示する実像表示とを切替える車両用表示装置が、提案されている。例えば特許文献１に開示されている車両用表示装置では、表示像を発する表示体自体の回動により、虚像表示と実像表示とを切替えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平５−１８９４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示されている車両用表示装置では、虚像表示と実像表示とを同一の表示体により行なっている。したがって、表示体のサイズを虚像表示のための光学系にとって好適なサイズに合わせると、実像表示が小さくなるため、車両乗員による視認が困難となる。一方、表示体のサイズを実像表示のための光学系にとって好適なサイズに合わせると、車両用表示装置が大型化するため、搭載スペースの確保が困難となる。
【０００５】
本発明は、以上説明した課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、表示像の視認容易性と搭載スペースの確保容易性とを両立する車両用表示装置を、提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、車両に設置されて表示像を提供する車両用表示装置であって、レーザ光を発する光源部と、光源部から第１投影面に表示像を投影することにより、表示像の虚像を車両の室内から視認可能に表示する第１光学系と、光源部から第２投影面に表示像を投影することにより、表示像の実像を車両の室内から視認可能に表示する第２光学系と、第１光学系による表示と第２光学系による表示とを切替える切替手段とを、備え、光源部と第１投影面との間の距離は、光源部と第２投影面と間の距離よりも小さく、第１光学系による表示時において第１投影面は、光源部から第１光学系へ入射されるレーザ光に関して、フォーカスフリーの範囲内に配置され、第２光学系による表示時において第２投影面は、光源部から第２光学系へ入射されるレーザ光に関して、フォーカスフリーの範囲内に配置されることを特徴とする。
【０００７】
このような本発明によると、第１光学系による表示と第２光学系による表示とを切替えるため、車両乗員による視認の容易な位置に表示像の虚像又は実像を表示することができる。また、光源部と第１投影面との間の距離を、光源部と第２投影面と間の距離よりも小さくすることで、搭載スペースの確保が容易となる小型化を達成することができる。さらに、第１投影面と第２投影面とは、それぞれ対応した光学系による表示時に光源部から当該対応光学系へと入射されるレーザ光に関して、フォーカスフリーの範囲内に配置されるから、視認容易となる鮮明な表示像を提供することができる。以上より、表示像の視認容易性と搭載スペースの確保容易性とを両立する車両用表示装置を、提供可能となる。
【０００８】
また、本発明のさらなる特徴では、第１光学系におけるレーザ光のエネルギー効率は、第２光学系におけるレーザ光のエネルギー効率よりも、高い。
【０００９】
一般に、第１光学系により表示される虚像の結像位置は、空間中となることに起因して、当該虚像表示の周囲は、第２光学系による実像表示の周囲よりも明るくなるので、仮に同じエネルギー効率であれば、虚像表示よりも実像表示が相対的に明るく視認され得る。しかし、この特徴のように、第１光学系におけるレーザ光のエネルギー効率を、第２光学系におけるレーザ光のエネルギー効率よりも、高くすることで、虚像表示の明るさと実像表示の明るさとを近けることができる。これによれば、表示の切替時に違和感を車両乗員に感じさせずに視認を容易にする表示像の提供が、可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態における車両用表示装置の車両への設置状態を示す模式図である。
【図２】第１実施形態における車両用表示装置の構成を示す模式図である。
【図３】第１実施形態における車両用表示装置におけるコントローラを説明するためのブロック図である。
【図４】第１実施形態における車両用表示装置における光源部の構成を示す模式図である。
【図５】第１実施形態における車両用表示装置における第１光学系のスクリーン部材を部分的に示す斜視図である。
【図６】第１実施形態における切替処理を示すフローチャートである。
【図７】第１実施形態における第１光学系による表示時の表示状態を示す正面図である。
【図８】第１実施形態における第２光学系による表示時の表示状態を示す正面図である。
【図９】第２実施形態における車両用表示装置の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明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せることができる。
【００１２】
（第１実施形態）
図１に示すように、本発明の第１実施形態による車両用表示装置１は、車両２に設置され、インストルメントパネル３内に収容されている。車両用表示装置１の第１光学系３０は、車両２のウインドシールド７を媒介して、表示像の虚像９ａを車両２の室内から視認可能に表示する。具体的には、ウインドシールド７により反射される光が、車両２の乗員（以下、「車両乗員」という）のアイポイント８に到達する。車両乗員は、アイポイント８へ到達する光を知覚することで、ウインドシールド７の前方に結像された表示像の虚像９ａを、視認可能となる。
【００１３】
車両２のウインドシールド７は、透光性のガラス基材等からなる板状に形成されており、車両２と一体に保持されている。ウインドシールド７の室内側の面は、表示像が投影される面を、湾曲する凹面状又は平坦な平面状等に形成している。また、ウインドシールド７は、室内側の面と室外側の面とで、光路差を抑制するための角度差を有するものであってもよいし、あるいは当該光路差抑制のために蒸着膜ないしはフィルム等を室内側の面に設けたものであってもよい。さらに、ウインドシールド７の代わりに、車両２と別体となっているコンバイナを車両２内に設置して、当該コンバイナに表示像が投影されるようにしてもよい。
【００１４】
車両用表示装置１の第２光学系４０は、車両２のステアリングポスト４上部に位置する第２投影面４２を形成するスクリーン部材４４を媒介して、表示像の実像９ｂを車両２の室内から視認可能に表示する。具体的には、スクリーン部材４４を透過する光が、車両乗員のアイポイント８に到達する。車両乗員は、アイポイント８へ到達する光を知覚することで、スクリーン部材４４上に結像された表示像の実像９ｂを、視認可能となる。
【００１５】
（具体的構成）
このような虚像９ａ又は実像９ｂの表示機能を実現する車両用表示装置１の具体的構成を、以下に詳細に説明する。車両用表示装置１は、図２に示すように、コントローラ１０、光源部２０、第１光学系３０、第２光学系４０、及び切替機構５０を備えている。
【００１６】
本実施形態のコントローラ１０は、演算処理装置及びメモリ等から構成される制御回路である。図３に示すように、コントローラ１０は、車両２の車速センサ５及び切替スイッチ６と電気的に接続されている。コントローラ１０は、車速センサ５又は切替スイッチ６からの入力信号に従って、後に詳述する切替処理６０を行なう。
【００１７】
ここで車速センサ５は、自車両２の速度を検出する車速検出装置であり、例えば自動車における車軸の回転数に比例してパルス信号を発生させ、当該パルス信号の数量に比例した車両移動が生じたとして、その情報をコントローラ１０に送る。また、切替スイッチ６は、車両乗員が手動操作するスイッチである。車両乗員は、切替スイッチ６を操作することにより、車速に応じて表示を自動切替するモード又は手動操作に応じて表示を手動切替するモードのいずれかを選択する。また、後者を選択した場合に車両乗員は、切替スイッチ６をさらに手動操作することにより、第１光学系３０による表示と第２光学系４０による表示とを切替える。これらの手動操作を行なう毎に、切替スイッチ６は信号によりその情報をコントローラ１０に送る。
【００１８】
本実施形態の光源部２０は、レーザスキャナ２２から構成されている。レーザスキャナ２２は、図４に示すように、発振部２４、導光部２６、及び微小電気機械システム（Micro Electro Mechanical Systems：ＭＥＭＳ）２８を有している。
【００１９】
発振部２４は、三つのレーザ発振部２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ等から構成されている。各レーザ発振部２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃは、コントローラ１０と電気的に接続されている。各レーザ発振部２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃは、コントローラ１０からの制御信号に従って、互いに異なる色相の単一波長レーザ光を光束状にそれぞれ発振する。具体的に、レーザ発振部２４０ａは、例えばピーク波長が６００〜６５０ｎｍの範囲、好ましくは６３５ｎｍである赤色のレーザ光を、発振する。レーザ発振部２４０ｂは、例えばピーク波長が４３０〜４７０ｎｍの範囲、好ましくは４５０ｎｍである青色のレーザ光を、発振する。レーザ発振部２４０ｃは、例えばピーク波長が４９０〜５３０ｎｍの範囲、好ましくは５１０ｎｍである緑色のレーザ光を、発振する。各レーザ発振部２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃから発振される三色のレーザ光を加色混合することで、種々の色の再現が可能となる。
【００２０】
導光部２６は、三つのコリメートレンズ２６０、三つのダイクロイックフィルタ２６２ａ、２６２ｂ、２６２ｃ、及び集光レンズ２６４等から構成されている。各コリメートレンズ２６０は、それぞれ対応するレーザ発振部２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃに対して、レーザ光の進行方向に例えば０．５ｍｍの間隔をあけて配置されている。各コリメートレンズ２６０は、対応するレーザ発振部２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃからのレーザ光を屈折させることにより、当該レーザ光の光束を整形する。
【００２１】
各ダイクロイックフィルタ２６２ａ、２６２ｂ、２６２ｃは、それぞれ対応するコリメートレンズ２６０に対して、各レーザ光の進行方向に例えば４ｍｍの間隔をあけて配置されている。各ダイクロイックフィルタ２６２ａ、２６２ｂ、２６２ｃは、対応するコリメートレンズ２６０を透過したレーザ光のうち、特定波長のレーザ光を反射しかつそれ以外の波長のレーザ光を透過する。具体的には、レーザ発振部２４０ａの進行方向に配置されるダイクロイックフィルタ２６２ａは、赤色のレーザ光を反射し、それ以外の光のレーザ光を透過する。レーザ発振部２４０ｂの進行方向に配置されるダイクロイックフィルタ２６２ｂは、青色のレーザ光を反射し、それ以外の光のレーザ光を透過する。レーザ発振部２４０ｃの進行方向側に配置されるダイクロイックフィルタ２６２ｃは、緑色のレーザ光を反射し、それ以外の光のレーザ光を透過する。
【００２２】
ここで、ダイクロイックフィルタ２６２ｃによる反射後の緑色のレーザ光の進行方向には、ダイクロイックフィルタ２６２ｂが例えば６ｍｍの間隔をあけて配置されている。また、ダイクロイックフィルタ２６２ｂによる反射後の青色のレーザ光の進行方向には、ダイクロイックフィルタ２６２ａが例えば６ｍｍの間隔をあけて配置されている。これら配置形態により、ダイクロイックフィルタ２６２ｃによる反射後の緑色のレーザ光が、ダイクロイックフィルタ２６２ｂを透過し、ダイクロイックフィルタ２６２ｂによる反射後の青色のレーザ光と混合される。また、緑色のレーザ光と青色のレーザ光とが、ダイクロイックフィルタ２６２ａを透過し、ダイクロイックフィルタ２６２ａによる反射後の赤色のレーザ光と混合される。このようにして、三色のレーザ光を加色混合することができる。
【００２３】
ダイクロイックフィルタ２６２ａによる透過後の緑色のレーザ光と青色のレーザ光、及び反射後の赤色のレーザ光の進行方向には、集光レンズ２６４が例えば４ｍｍの間隔をあけて配置されている。集光レンズ２６４は、平面状の入射面及び凸面状の射出面を有する平凸レンズである。集光レンズ２６４は、表面形状による屈折作用により、入射したレーザ光の光束を集光させる。集光レンズ２６４を通過したレーザ光は、ＭＥＭＳ２８に向かって射出される。
【００２４】
ＭＥＭＳ２８は、水平スキャナ２８０、鉛直スキャナ２８２、及び駆動部（図示しない）等から構成されている。水平スキャナ２８０において、中心部が集光レンズ２６４に対して例えば５ｍｍの間隔をあけて対向する面には、アルミニウムの金属蒸着等により、薄膜状の反射面が形成されている。水平スキャナ２８０は、車両２における鉛直方向の回転軸まわりに回転可能となっている。一方、鉛直スキャナ２８２において、中心部が水平スキャナ２８０に対して例えば１ｍｍの間隔をあけて対向する面には、アルミニウムの金属蒸着等により、薄膜状の反射面が形成されている。鉛直スキャナ２８２は、車両２における水平方向の回転軸まわりに回転可能となっている。ＭＥＭＳ２８の駆動部は、電気的に接続されたコントローラ１０からの駆動信号に従って、水平スキャナ２８０及び鉛直スキャナ２８２をそれぞれ個別に回転駆動する。
【００２５】
集光レンズ２６４からＭＥＭＳ２８に向かって射出されたレーザ光は、水平スキャナ２８０の反射面及び鉛直スキャナ２８２の反射面に順次反射され、第１光学系３０のスクリーン部材３４又は第２光学系４０のスクリーン部材４４に投射される。
【００２６】
レーザスキャナ２２は、電気的に接続されたコントローラ１０からの制御信号に従って、各レーザ発振部２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃからレーザ光を断続的にパルス発振する。それと共に、ＭＥＭＳ２８の駆動部は、コントローラ１０からの制御信号に従って、水平スキャナ２８０及び鉛直スキャナ２８２を回転駆動させ、投影面３２、４２に対するレーザ光の投射方向を、複数の走査線ＳＬに沿った図４の矢印方向へ順次変化させる。以上の制御の結果、レーザ光により走査される投影面３２、４２にて光束状に投射される領域が移動していくことで、表示像が描画されることになる。こうして投影面３２、４２に描画される表示像は、例えば、水平方向ｘに４８０画素かつ垂直方向ｙに２４０画素を有する画像として、投影面３２、４２に毎秒６０フレーム描画される。
【００２７】
本実施形態の第１光学系３０は、図２に示すように、第１投影面３２を形成するスクリーン部材３４、及び凹面鏡３６等から構成されている。
【００２８】
スクリーン部材３４は、樹脂基材ないしはガラス基材の表面にアルミニウムを蒸着させること等により形成された、反射型のスクリーンである。スクリーン部材３４は、車両２においてレーザスキャナ２２よりも上方に配置されている（図１、図２参照）。スクリーン部材３４においてレーザ光により投影される第１投影面３２は、湾曲する凸面状、湾曲する凹面状、又は平坦な平面状等に形成され、アルミニウムの金属蒸着等により、薄膜状の表面が形成されている。第１投影面３２には、レーザスキャナ２２からレーザ光が投射されることで、表示像が描画される。そして、スクリーン部材３４は、第１投影面３２に投射されるレーザ光を、所定の角度で反射する。
【００２９】
ここで、スクリーン部材３４には、図５に示すように、格子状に配置されるマイクロミラーとして、複数の光学素子部３４０が形成されていてもよい。各光学素子部３４０は、スクリーン部材３４において一体物として形成されているが、別体に形成されてスクリーン部材３４の本体に保持されていてもよい。こうした各光学素子部３４０は、第１投影面３２に投射されるレーザ光を、回折作用により、所定の角度で反射する。
【００３０】
凹面鏡３６は、樹脂基材ないしはガラス基材の表面にアルミニウムを蒸着させること等により、成形されている。凹面鏡３６は、各光学素子部３４０により反射されたレーザ光をウインドシールド７へと向かって反射するように、反射面を形成している。本実施形態の反射面は、スクリーン部材３４及びウインドシールド７から遠ざかる方向に中心部が凹む凹面として、滑らかな曲面上に形成されている。かかる形状により反射面は、第１投影面３２からのレーザ光を拡大して反射可能となっている。凹面鏡３６の駆動部（図示しない）は、電気的に接続されたコントローラ１０からの駆動信号に従って、凹面鏡３６を揺動駆動する。こうして凹面鏡３６が揺動することで、虚像９ａの結像位置が上下する。
【００３１】
本実施形態の第２光学系４０は、図２に示すように、第２投影面４２を形成するスクリーン部材４４等から構成されている。スクリーン部材４４は、樹脂基材ないしはガラス基材等により成形される、半透明又は乳白色の透過型スクリーンである。スクリーン部材４４は、基材に光拡散剤等が練込まれること等により、入射光を拡散するようになっている。また、スクリーン部材４４は、基材に光拡散剤等が練込まれることに代えて、スクリーン部材４４の内部に気泡等の構造を有するものであってもよい。あるいは、スクリーン部材４４は、内部に気泡等の構造を有さず、表面に当該構造を設けること、又は表面にフィルム等を設けること等により入射光を拡散するものであってもよい。
【００３２】
また、スクリーン部材４４は、その周囲を取り囲むようにインストルメントパネル３の形成するスクリーン保持部４６により、保持されている。
【００３３】
第１光学系３０では、凹面鏡３６により反射されたレーザ光が、ウインドシールド７の室内側の面に対して投射されると、さらにウインドシールド７により反射されて、車両乗員のアイポイント８に到達する。一方、第２光学系４０では、スクリーン部材４４に対してレーザ光が投射されると、スクリーン部材４４は投射されたレーザ光を透過しつつ、拡散させる。こうして光が、車両乗員のアイポイント８に到達する。
【００３４】
このような各光学系３０、４０により実現される表示では、第１光学系３０におけるレーザ光のエネルギー効率が第２光学系４０におけるレーザ光のエネルギー効率よりも高く設定される。第１光学系３０におけるエネルギー効率とは、第１光学系３０に入射するレーザ光のエネルギーに対する、第１光学系３０から射出されてアイポイント８へと到達するレーザ光のエネルギーの割合である。また、第２光学系４０におけるエネルギー効率とは、第２光学系４０に入射するレーザ光のエネルギーに対する、第２光学系４０から射出されてアイポイント８へと到達するレーザ光のエネルギーの割合である。なお、例えば、第１光学系３０におけるレーザ光のエネルギー効率は３０％である一方、第２光学系４０におけるレーザ光のエネルギー効率は１５％である。
【００３５】
ここで、第１投影面３２を形成するスクリーン部材３４と、第２投影面４２を形成するスクリーン部材４４との関係について、詳細に説明する。スクリーン部材３４とスクリーン部材４４とは、光源部２０を構成するレーザスキャナ２２に対して、異なる方向に配置される。具体的には、スクリーン部材３４上の第１投影面３２の中心点と、スクリーン部材４４上の第２投影面４２の中心点とが、レーザスキャナ２２の射出窓２２０に対して所定角度、例えば６０度をなすように配置される。
【００３６】
また、レーザスキャナ２２と第１投影面３２との間の距離Ｌ１は、レーザスキャナ２２と第２投影面４２との間の距離Ｌ２よりも小さくなるように配置され、例えば、距離差Ｌ２−Ｌ１が３０ｍｍとなるように配置される。このようにすることで、スクリーン部材３４がスクリーン部材４４及びスクリーン保持部４６等の配置を邪魔すること等によるデッドスペースの発生を抑制しつつ、各スクリーン部材３４、４４が配置される。
【００３７】
さらに第１投影面３２は、レーザスキャナ２２からスクリーン部材３４へ入射されるレーザ光に関して、フォーカスフリーの範囲内に配置される。また同様に、第２投影面４２についても、レーザスキャナ２２からスクリーン部材４４へ入射されるレーザ光に関して、フォーカスフリーの範囲内に配置される。
【００３８】
一般にレーザ光の光束は、光源から光路上の距離が進むにつれて、回折作用により光束が拡散する。これに対し、本実施形態においてレーザスキャナ２２から射出されるレーザ光の光束は、レーザスキャナ２２の各コリメートレンズ２６０及び集光レンズ２６４により拡散現象をキャンセルさせるように集光され、光束径が極小値となるビームウエストが出現する。そして光路上において、このビームウエスト位置の前後にフォーカスフリーの範囲が出現する。そこで、本実施形態におけるフォーカスフリーの範囲とは、光源から射出された光束が投影面３２、４２に投影されるとき、光束径が所定値以下となる光路上の範囲をいう。フォーカスフリーの範囲に投影面３２、４２を設置することにより、車両乗員は表示像の焦点が合っていると認識することができる。
【００３９】
こうしたフォーカスフリーの範囲は、レーザスキャナ２２の各コリメートレンズ２６０・集光レンズ２６４の面形状を変更すること等により、調整可能である。このようにして、コヒーレントなガウス光束であるレーザ光の光束を用いることにより、広いフォーカスフリーの範囲を設定できるのである。そこで例えば、光束径の所定値は用途又は視認環境等を考慮して直径として４００μｍに設定され、フォーカスフリーの範囲はレーザスキャナ２２の射出窓２２０を基点として９０ｍｍから１２０ｍｍに設定される。この場合、例えば、レーザスキャナ２２の射出窓２２０と第１投影面３２との間の距離Ｌ１は、フォーカスフリーの範囲内である９０ｍｍに設定され、レーザスキャナ２２の射出窓２２０と第２投影面４２との間の距離Ｌ２は、フォーカスフリーの範囲内である１２０ｍｍに設定される。
【００４０】
なお、スクリーン部材３４に格子状に光学素子部３４０が形成されている場合、スクリーン部材３４は、フォーカスフリーの範囲に配置されると共に、当該光学素子部３４０のピッチＰ１、Ｐ２を考慮して、スクリーン部材３４上における光束径が当該光学素子部３４０のピッチＰ１、Ｐ２よりも大きくなるように配置されることが、より好ましい。
【００４１】
さて、フォーカスフリーの範囲から上述の如く定められるＬ２＞Ｌ１の関係を考慮して、本実施形態では、より遠くに位置する第２投影面４２のサイズが第１投影面３２のサイズよりも大きくなるように、設定されている。投影面３２、４２のサイズとは、図４に示すような、レーザ光により走査される投影面３２、４２の面積である。ただし、スクリーン部材３４に格子状に光学素子部３４０が形成されている場合、光学素子部３４０の凹凸によりスクリーン部材３４の表面積が増加するが、投影面３２、４２のサイズは当該凹凸がなかったものとして定義される。なお、例えば、第１投影面３２のサイズは５６ｍｍ×９０ｍｍ（４．２インチ）であり、第２投影面４２のサイズは１００ｍｍ×２７０ｍｍ（１１．３インチ）である。こうしたサイズ設定により、水平スキャナ２８０及び鉛直スキャナ２８２のふれ角が大きくなることによる搭載スペースの大型化を抑制しつつ、大きな第２投影面４２が得られる。
【００４２】
図２に示すように、本実施形態の切替機構５０は、電気的に接続されたコントローラ１０からの駆動信号に従って、レーザスキャナ２２の全体を所定方向に所定角度回転駆動する。レーザスキャナ２２の全体は、例えば、車両２の左右方向の回転軸まわりに回転可能となっており、上下方向に６０度回転駆動する。こうしたレーザスキャナ２２の全体の回転に応じて、レーザスキャナ２２から投射されるレーザ光の方向が第１光学系３０のスクリーン部材３４の方向又は第２光学系４０のスクリーン部材４４の方向に変化することによって、第１光学系３０による表示と第２光学系４０による表示とが切替えられる。このときコントローラ１０は、ＭＥＭＳ２８の駆動部に駆動信号を出力し、切替後の光学系３０又は４０のスクリーン部材３４又は４４のサイズに合わせて水平スキャナ２８０及び鉛直スキャナ２８２のふれ角又はスキャン速度を設定する。このようにして、切替後のスクリーン部材３４又は４４のサイズに合わせた投影面３２又は４２が形成され、画像が表示される。
【００４３】
コントローラ１０は、切替機構５０に駆動信号を送ることにより、表示の切替を行なう。具体的に表示の切替は、コントローラ１０による切替処理６０によって実現される。
【００４４】
ここで、コントローラ１０による切替処理６０について、図６のフローチャートを用いて、詳細に説明する。ステップＳ１０では、車両２の切替スイッチ６において、車速に応じて表示を自動切替するモードが選択されているか否かを判定する。ステップＳ１０において肯定判定をすると、ステップＳ２０以降の自動切替処理６２に移る。一方、ステップＳ１０において否定判定をすると、ステップＳ３０の手動切替処理６４に移る。
【００４５】
まず、自動切替処理６２について詳細に説明する。ステップＳ２０では、車両２の車速センサ５からの入力信号より、車速が所定値より大きいか否かを判定する。ここで車速の所定値は、例えば０ｋｍ／ｈに設定され、車両２が走行中又は停車中であるかが、当該所定値を基準に判定される。また、車速の所定値は、例えば１０ｋｍ／ｈであってもよく、この場合、渋滞時において低速走行と停車とを繰り返す際に、頻繁に表示が切替わることがない。
【００４６】
ステップＳ２０において肯定判定をすると、次に、ステップＳ２１において表示を第１光学系３０による表示とすることを決定する。一方、ステップＳ２０において否定判定をすると、次に、ステップＳ２２において表示を第２光学系４０による表示とすることを決定する。
【００４７】
ステップＳ２１、Ｓ２２において表示を行なう光学系３０又は４０が決定されると、次にステップＳ２３において、新たに決定された表示を行なう光学系３０又は４０と、現在表示を行なっている光学系３０又は４０とが異なるか否かを判定する。
【００４８】
ステップＳ２３において肯定判定をすると、ステップＳ４０に移る。一方、ステップＳ２３において否定判定をすると、そのまま切替処理６０を終了する。
【００４９】
次に、手動切替処理６４について詳細に説明する。ステップＳ３０では、車両２の切替スイッチにおいて、第１光学系３０による表示と第２光学系４０による表示とを切替える信号が入力されたか否かを判定する。ステップＳ３０において肯定判定をすると、ステップＳ４０に移る。一方、ステップＳ３０において否定判定をすると、そのまま切替処理６０を終了する。
【００５０】
以上のステップＳ２３及びＳ３０から移るステップＳ４０では、コントローラ１０により切替機構５０に駆動信号が送られる。その結果、切替機構５０は、第１光学系３０による表示と第２光学系４０による表示とを切替える。
【００５１】
さらに、ステップＳ４０から続くステップＳ５０では、表示が切替わるのと同時に、表示を行なう光学系３０又は４０に応じて表示内容を変更する。切替後の表示が第１光学系３０による表示である場合、図７に示すように、虚像９ａによる表示内容として、走行中に必要な情報を表示する。例えば、速度表示、道路情報表示、標識表示、前車接近注意又はレーン逸脱警告等の安全情報表示、又は視界補助情報表示等を行なう。一方、切替後の表示が第２光学系４０による表示である場合、図８に示すように、実像９ｂによる表示内容として、主に停車中に必要な情報を表示する。例えば、速度表示、テレビ又はビデオ等の映像表示、電子メールの表示等を行なう。以上、ステップＳ５０を以って切替処理６０を終了する。
【００５２】
（作用効果）
以上説明した第１実施形態の作用効果を以下に説明する。
【００５３】
第１実施形態によると、第１光学系３０による表示と第２光学系４０による表示とを切替えるため、車両乗員による視認の容易な位置に表示像の虚像９ａ又は実像９ｂを表示することができる。また、光源部２０と第１投影面３２との間の距離Ｌ１を、光源部２０と第２投影面４２と間の距離Ｌ２よりも小さくすることで、搭載スペースの確保が容易となる小型化を達成することができる。さらに、第１投影面３２と第２投影面４２とは、それぞれ対応した光学系３０、４０による表示時に光源部２０から当該対応光学系３０、４０へと入射されるレーザ光に関して、フォーカスフリーの範囲内に配置されるから、視認容易となる鮮明な表示像を提供することができる。以上より、表示像の視認容易性と搭載スペースの確保容易性とを両立する車両用表示装置１を、提供可能となる。
【００５４】
また、第１実施形態によると、実像９ｂを表示する第２投影面４２が大きいから、第２光学系４０による表示では、視認容易となる大きな表示像を提供することができる。
【００５５】
また、第１実施形態によると、虚像９ａを表示する第１光学系３０において第１投影面３２に投影された表示像は、拡大鏡３６により拡大される。これによれば、搭載スペースの確保のため第１投影面３２のサイズを小さくした場合であっても、第１光学系３０による表示では、拡大により視認の容易な表示像を提供することができる。
【００５６】
一般に、第１光学系３０により表示される虚像９ａの結像位置は、空間中となることに起因して、当該虚像９ａ表示の周囲は、第２光学系４０による実像９ｂ表示の周囲よりも明るくなるので、仮に同じエネルギー効率であれば、虚像９ａ表示よりも実像９ｂ表示が相対的に明るく視認され得る。しかし、第１実施形態のように、第１光学系３０に入射するレーザ光のエネルギー効率を、第２光学系４０に入射するレーザ光のエネルギー効率よりも、高くすることで、虚像９ａ表示の明るさと実像９ｂ表示の明るさとを近けることができる。これによれば、表示の切替時に違和感を車両乗員に感じさせずに視認を容易にする表示像の提供が、可能となる。
【００５７】
また、第１実施形態によると、車両２の車速に基づいて表示が切替わるから、車速に応じて視認の容易となる位置に必要な情報を表示することができる。
【００５８】
また、第１実施形態によると、光学系３０、４０の起点であるレーザスキャナ２２の全体の回転駆動により、第１光学系３０による表示と第２光学系４０による表示とが切替えられる。これによれば、切替機構５０を備える車両用表示装置１を簡単に設計することができる。
【００５９】
（第二実施形態）
図９に示すように、本発明の第２実施形態は第１実施形態の変形例である。
【００６０】
（具体的構成）
第２実施形態の具体的構成について、第１実施形態とは異なる点を中心に説明する。
【００６１】
本実施形態の切替機構２０５０は、図９に示すように、電気的に接続されたコントローラ１０からの駆動信号に従って、スクリーン部材２０３４を回転駆動する。スクリーン部材２０３４は、例えば、当該部材２０３４の上部にある車両２の左右方向の回転軸まわりに回転可能となっている。そして、第１光学系３０による表示時にスクリーン部材２０３４は、回転によりレーザスキャナ２０２２から投射されるレーザ光の光路上に配置され、第１投影面２０３２に投射される全てのレーザ光を、所定の角度で反射することにより、凹面鏡３６へと導く。一方、第２光学系４０による表示時にスクリーン部材２０３４は、回転によりレーザスキャナ２０２２から投射されるレーザ光の光路外に収容され、スクリーン部材３４へのレーザ光の投射を可能にする。このようにして切替機構２０５０は、第１光学系３０による表示と第２光学系４０による表示とを切替える。なお、レーザスキャナ２０２２は、可動しないように固定されている。
【００６２】
第１投影面２０３２を形成するスクリーン部材２０３４と、第２投影面４２を形成するスクリーン部材４４とについて、詳細に説明する。図９に示すようにスクリーン部材２０３４とスクリーン部材４４とは、第１光学系３０による表示時において、光源部２０を構成するレーザスキャナ２０２２に対して、同方向に配置される。具体的には、第１光学系３０による表示時において、スクリーン部材２０３４上の第１投影面２０３２の中心点と、スクリーン部材４４上の第２投影面４２の中心点とが、レーザスキャナ２２の射出窓２２０に対して、例えば０度をなすように配置される。
【００６３】
また、第１光学系３０による表示時において、レーザスキャナ２２と第１投影面２０３２との間の距離Ｌ１は、レーザスキャナ２２とスクリーン部材４２との間の距離Ｌ２よりも小さくなるように配置され、例えば、距離差Ｌ２−Ｌ１が３０ｍｍとなるように配置される。このようにすることで、スクリーン部材２０３４がスクリーン部材４４及びスクリーン保持部４６等の配置を邪魔すること等によるデッドスペースの発生を抑制しつつ、第１光学系３０と第２光学系４０の光路に必要なスペースの一部が共通化される。
【００６４】
コントローラ１０による切替処理６０については、第１実施形態と同様である。したがって、以上説明した構成から第２実施形態によっても、第１実施形態に準じた作用効果の発揮が可能となる。
【００６５】
また、第２実施形態においては、第１投影面２０３２を形成するスクリーン部材２０３４に回転駆動により、第１光学系３０による表示と第２光学系４０による表示とが切替えられる。これによれば、第１光学系３０と第２光学系４０の光路に必要なスペースの一部が共通化されるので、搭載スペースの確保がより容易となる小型化を達成することができる。
【００６６】
（他の実施形態）
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明は、それらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、本発明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。
【００６７】
具体的に変形例１では、第２投影面４２のサイズは、第１投影面３２、２０３２のサイズに対して、同一又は小さくてもよい。
【００６８】
変形例２では、第１光学系３０は、光源部２０から第１投影面３２、２０３２に投影された表示像を拡大する拡大鏡３６を、有していなくてもよい。
【００６９】
変形例３では、第１光学系３０におけるレーザ光のエネルギー効率は、第２光学系４０におけるレーザ光のエネルギー効率に対して、同一又は小さくてもよい。
【００７０】
変形例４では、切替処理６０は、車両２の車速以外の他のトリガ、例えば車両乗員からの入力等に応じて、第１光学系３０による表示と第２光学系４０による表示とを切替えるものであってもよい。
【００７１】
変形例５では、光源部２０を構成するレーザスキャナ２２のＭＥＭＳ２８として、水平スキャナ２８０及び鉛直スキャナ２８２に代えて、導光部からのレーザ光を反射する反射面を備えた二軸スキャナを一つ設けて、鉛直方向の回転軸及び垂直方向の回転軸まわりに、当該二軸スキャナを回転駆動するものを、採用してもよい。
【００７２】
変形例６では、車両２以外の船舶ないしは飛行機等の各種移動体（輸送機器）に、本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１  車両用表示装置、２  車両、７  ウインドシールド、８  アイポイント、９ａ  虚像、９ｂ  実像、１０  コントローラ、２０  光源部、２２、２０２２  レーザスキャナ、３０  第１光学系、３２、２０３２  第１投影面、３４、２０３４  スクリーン部材、３６  凹面鏡、４０  第２光学系、４２  第２投影面、４４  スクリーン部材、５０、２０５０  切替機構、６０  切替処理、６２  自動切替処理、６４  手動切替処理
【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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