(57)【要約】【課題】画像ムラ等の投影状態の不具合を緩和することが可能な画像表示装置の提供。【解決手段】投影面４０１に画像を投影する投影手段５４０と、投影手段５４０と投影面４０１との間の光路上に位置し、透過面５１０ａと非透過面５１０ｂとを有する光学部材５１０と、光学部材５１０の投影手段５４０側に配置され、非透過面５１０ｂに投影された投影手段５４０の投影像を撮像する撮像手段５２０と、撮像手段５２０が撮像した投影像に基づいて投影手段５４０を制御する制御手段１１と、を備えた画像表示装置５００。【選択図】図２
2018157562.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影面に画像を投影する投影手段と、
前記投影手段と前記投影面との間の光路上に位置し、透過面と非透過面とを有する光学部材と、
前記光学部材の前記投影手段側に配置され、前記非透過面に投影された前記投影手段の投影像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段が撮像した前記投影像に基づいて前記投影手段を制御する制御手段と、
を備えた画像表示装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像表示装置において、
前記非透過面は、前記光学部材の周縁に位置することを特徴とする画像表示装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の画像表示装置において、
前記非透過面は、前記光学部材の画像が投影される領域以外の領域に設けられることを特徴とする画像表示装置。
【請求項４】
請求項３記載の画像表示装置において、
前記非透過面は、前記光学部材上に複数設けられることを特徴とする画像表示装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１つに記載の画像表示装置において、
前記投影手段は、画像の投影状態を検出するための被検出画像を投影することを特徴とする画像表示装置。
【請求項６】
請求項５記載の画像表示装置において、
前記被検出画像は、所定のパターン画像であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１つに記載の画像表示装置において、
前記非透過面は、反射型拡散面であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１つに記載の画像表示装置において、
前記非透過面は、前記透過面に対して突出した位置にあることを特徴とする画像表示装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１つに記載の画像表示装置において、
前記投影手段は、当該画像表示装置の起動時に、前記透過面と前記非透過面との位置関係を確認するための確認画像を投影することを特徴とする画像表示装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか１つに記載の画像表示装置において、
前記光学部材は、前記非透過面に前記撮像手段の焦点調整の適否を確認するための確認マークを有し、
前記撮像手段が撮像した前記確認マークに基づいて、前記光学部材に対する前記撮像手段の位置の適否を判定することを特徴とする画像表示装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の画像表示装置において、
前記確認マークは、当該画像表示装置の組み立て時に、前記撮像手段の位置の適否および／または前記焦点調整の適否の確認に用いられることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の画像表示装置において、
前記非透過面に配置され、前記投影手段が前記非透過面に向けて投射した投射光を受光する受光手段を備え、
前記制御手段は、前記投影像と前記受光手段が受光した前記投射光とに基づいて前記投影手段の制御を行うことを特徴とする画像表示装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の画像表示装置であって、請求項１０または１１に記載の画像表示装置において、
前記確認マークと前記受光手段との相対位置情報を記憶した記憶手段を備え、
前記相対位置情報に基づいて前記投射光から求められる情報の補正を行うことを特徴とする画像表示装置。
【請求項１４】
請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の画像表示装置において、
前記非透過面が前記光学部材に設けられる箇所は、前記撮像手段へのホットスポットの写り込みが生じる箇所以外の箇所であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１５】
請求項１ないし１４のいずれか１つに記載の画像表示装置において、
前記撮像手段が撮像した像と前記投影像とに基づいて前記透過面の不具合を監視する監視手段を備えたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項１６】
請求項１ないし１５のいずれか１つに記載の画像表示装置において、
前記非透過面の配置態様が互いに異なる前記光学部材を複数備え、
前記投影像に応じて複数の前記光学部材を切り替える切替手段を備えたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項１７】
請求項１ないし１６のいずれか１つに記載の画像表示装置において、
前記透過面に配置され、透過状態と非透過状態とを切り替える調光手段を備えたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項１８】
請求項１ないし１７のいずれか１つに記載の画像表示装置において、
前記非透過面は、少なくとも一部が意匠的形状であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１９】
請求項１ないし１８のいずれか１つに記載の画像表示装置において、
前記非透過面と前記投影像とを組み合わせて前記投影面上に画像を形成することを特徴とする画像表示装置。
【請求項２０】
請求項１ないし１９のいずれか１つに記載の画像表示装置において、
前記投影手段は、光源と、前記光源が投射した光を偏向する光偏向器とを有し、
前記非透過面は、前記光偏向器の静止時に、前記光偏向器により反射された光が入射する位置に設けられることを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
投影面に投影された画像を虚像としてユーザーに視認させる画像表示装置、例えばヘッドアップディスプレイが知られている。
近年、ヘッドアップディスプレイを搭載した自動車であって、従来の自動車のインストゥルメントパネルの、速度計、回転数計、燃料計、水温計等の情報をフロントガラス越しに運転者に視認させる自動車が販売され始めている。ヘッドアップディスプレイは、車載カメラやナビゲーションシステムと連動して、運転者に情報を表示し、注意喚起を行っている。
【０００３】
ところで、画像をスクリーンに投影するプロジェクタでは、投影状態をカメラで撮影し、投影状態に不具合がある場合は、カメラからの情報を基に不具合を解消する構成がすでに知られている。
しかし、ヘッドアップディスプレイのような虚像を表示する装置の場合、投影した画像をカメラで撮影してモニタリングするのは難しいという問題があった。
【０００４】
かかる問題を解決するために、画像投影範囲外に光センサを配置し、投影手段がモニター用に投影した光が光センサを通過したタイミングをモニタリングする技術（例えば特許文献１等参照）が提案されている。
しかし、上述の技術においては、投影範囲内の画像ムラ等の投影状態の不具合を確実に把握し、緩和することはできなかった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、画像ムラ等の投影状態の不具合を緩和することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明は、投影面に画像を投影する投影手段と、前記投影手段と前記投影面との間の光路上に位置し、透過面と非透過面とを有する光学部材と、前記光学部材の前記投影手段側に配置され、前記非透過面に投影された前記投影手段の投影像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段が撮像した前記投影像に基づいて前記投影手段を制御する制御手段と、を備えた画像表示装置にある。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、画像ムラ等の投影状態の不具合を緩和することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る画像表示装置の一例であるヘッドアップディスプレイ装置を搭載した自動車の一例の概略図である。
【図２】ヘッドアップディスプレイ装置の一例の概略図である。
【図３】光学部材の構成の一例を示す図である。
【図４】投影画像と被検出画像とを重ね合わせた画像の一例を表した図である。
【図５】運転者が視認する画像の一例を表した図である。
【図６】撮像手段が取り込む画像の一例を表した図である。
【図７】光偏向器によって走査される副走査方向の光の軌跡の一例を表したグラフである。
【図８】副走査方向に速度ムラが生じている状態で、均一な画像を投影した場合に運転者が視認する画像の一例を表した図である。
【図９】光学部材の構成の他の一例を示す図である。
【図１０】投影画像と被検出画像とを重ね合わせた画像の他の一例を表した図である。
【図１１】副走査方向に速度ムラがない場合に撮像手段が取り込む画像の一例を表した図である。
【図１２】副走査方向に速度ムラがある場合に撮像手段が取り込む画像の一例を表した図である。
【図１３】光学部材の構成のさらに他の一例を示す図である。
【図１４】投影画像と被検出画像とを重ね合わせた画像のさらに他の一例を表した図である。
【図１５】非透過面の配置の一例を示す図である。
【図１６】非透過面の配置の他の一例を示す図である。
【図１７】レーザ走査型の投影手段による光走査の軌跡の一例を表したグラフである。
【図１８】主走査方向の往復ずれを検出するための被検出画像の一例を表した図である。
【図１９】主走査方向の往復ずれが生じている場合に撮像手段が取り込む画像の一例を表した図である。
【図２０】副走査方向の輝度ムラの補正手順の一例を示すフローチャートである。
【図２１】光学部材の断面の一例を示す図である。
【図２２】確認画像を投影したときに撮像手段が取り込む画像の一例を表した図である。
【図２３】確認マークを有する光学部材の一例を示す図である。
【図２４】撮像手段が撮像した確認マークの一例を示す図である。
【図２５】確認マークを有する光学部材の他の一例を示す図である。
【図２６】受光手段が配置された光学部材の一例を示す図である。
【図２７】受光手段が配置された光学部材の他の一例を示す図である。
【図２８】駆動装置の一例を示す機能ブロック図である。
【図２９】測定装置によって撮影された光学部材の一例を示す図である。
【図３０】投影手段と撮像手段と光学部材との位置関係の一例を示す図である。
【図３１】図３０に示す位置関係におけるホットスポット発生位置を示す図である。
【図３２】投影手段と撮像手段と光学部材との位置関係の他の一例を示す図である。
【図３３】投影手段と撮像手段と光学部材との位置関係のさらに他の一例を示す図である。
【図３４】図３１に示すホットスポット発生位置を左右方向にずらした状態を示す図である。
【図３５】外からの光が撮像手段に取り込まれる様子を表した図である。
【図３６】撮像手段が撮像した像の一例を示す図である。
【図３７】運転者が視認する画像の他の一例を表した図である。
【図３８】図３７に表した画像を表示する際に使用される光学部材の構成の一例を示す図である。
【図３９】切替手段が複数の光学部材を切り替える様子を表した図である。
【図４０】調光手段が配置された光学部材の一例を示す図である。
【図４１】調光手段による透過面の透過状態と非透過状態との設定の一例を示す図である。
【図４２】調光手段による透過面の透過状態と非透過状態との設定の他の一例を示す図である。
【図４３】非透過面の一部が意匠的形状である光学部材の一例を示す図である。
【図４４】光学部材の投影画像が投影されない領域を確認する様子を表した図である。
【図４５】図４３に示す光学部材を使用した際に運転者が視認する画像の一例を表した図である。
【図４６】図４３に示す光学部材を使用した際に運転者が視認する画像の他の一例を表した図である。
【図４７】非透過面の配置のさらに他の一例を示す図である。
【図４８】投影手段が投影する投影像の一例を示す図である。
【図４９】図４７に示す非透過面と図４８に示す投影像とにより投影面上に形成される画像を表した図である。
【図５０】光偏向器によって反射された光の光学部材への入射位置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１に本発明に係る画像表示装置の一例であるヘッドアップディスプレイ装置５００を搭載した自動車４００の一例を、図２にヘッドアップディスプレイ装置５００の一例を示す。
【００１０】
画像表示装置は、光走査により画像を投影する装置であり、本実施形態ではヘッドアップディスプレイ装置として説明する。
図１に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置５００は、例えば、自動車４００のウインドシールド、すなわちフロントガラス４０１等の付近に設置される。ヘッドアップディスプレイ装置５００から発せられる投射光Ｌが投影面であるフロントガラス４０１で反射され、ユーザーである観察者、すなわち運転者４０２に向かう。
これにより、運転者４０２は、ヘッドアップディスプレイ装置５００によって投影された画像等を虚像として視認することが可能である。なお、ウインドシールドの内壁面にコンバイナを設置し、コンバイナによって反射する投射光によってユーザーに虚像を視認させる構成にしてもよい。
【００１１】
図２に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置５００は、フロントガラス４０１に画像を投影する投影手段５４０を有している。
ヘッドアップディスプレイ装置５００はまた、投影手段５４０とフロントガラス４０１との間の光路上に位置する光学部材としての中間スクリーン５１０と、中間スクリーン５１０を経たレーザ光が入射する投射ミラー５１１とを有している。
ヘッドアップディスプレイ装置５００はまた、中間スクリーン５１０の投影手段５４０側に配置された撮像手段としてのカメラ５２０と、投影手段５４０の駆動を制御する制御手段としての駆動装置１１とを有している。
【００１２】
投影手段５４０は、赤色、緑色、青色のレーザ光を出射するレーザ光源５０１Ｒ、５０１Ｇ、５０１Ｂと、各レーザ光源５０１Ｒ、５０１Ｇ、５０１Ｂに対して設けられるコリメータレンズ５０２、５０３、５０４とを有している。
投影手段５４０はまた、コリメータレンズ５０２、５０３を経たレーザ光が入射するダイクロイックミラー５０５と、コリメータレンズ５０４、ダイクロイックミラー５０５を経たレーザ光が入射するダイクロイックミラー５０６とを有している。
投影手段５４０はまた、ダイクロイックミラー５０６を経たレーザ光が入射する光量調整部５０７と、光量調整部５０７を経たレーザ光が入射する反射面１４を有し反射面１４に入射したレーザ光を偏向する光偏向器１３とを有している。
投影手段５４０はまた、光偏向器１３によって偏向されたレーザ光が入射する自由曲面ミラー５０９を有している。
【００１３】
投影手段５４０はまた、レーザ光源５０１Ｒ、５０１Ｇ、５０１Ｂ、コリメータレンズ５０２、５０３、５０４、ダイクロイックミラー５０５、５０６を光学ハウジングによってユニット化した光源ユニット５３０を有している。
コリメータレンズ５０２、５０３、５０４と、２つのダイクロイックミラー５０５、５０６と、光量調整部５０７とは、入射光学系を構成している。
自由曲面ミラー５０９と、中間スクリーン５１０と、投射ミラー５１１とは、投射光学系を構成している。
レーザ光源５０１Ｒ、５０１Ｇ、５０１Ｂから出射され、入射光学系を経て、光偏向器１３によって偏向され、投射光学系を経たレーザ光は、フロントガラス４０１に投射される。
ヘッドアップディスプレイ装置５００は、中間スクリーン５１０に表示される中間像を自動車４００のフロントガラス４０１に投射することで、その中間像を運転者４０２に虚像として視認させる。
【００１４】
レーザ光源５０１Ｒ、５０１Ｇ、５０１Ｂから発せられた各色レーザ光は、それぞれ、コリメータレンズ５０２、５０３、５０４で略平行光とされ、２つのダイクロイックミラー５０５、５０６により合成される。合成されたレーザ光は、光量調整部５０７で光量が調整された後、光偏向器１３によって二次元走査される。光偏向器１３で二次元走査された投射光Ｌは、自由曲面ミラー５０９で反射されて歪みを補正された後、中間スクリーン５１０に集光され、中間スクリーン５１０上に中間像を表示する。
【００１５】
駆動装置１１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）およびＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等を備えた電子回路ユニットである。駆動装置１１は、取得した光走査情報に基づいて光源ユニット５３０および光偏向器１３の制御命令を生成し、制御命令に基づいて光源ユニット５３０および光偏向器１３に駆動信号を出力する。
【００１６】
光偏向器１３は、反射面１４を駆動可能なＭＥＭＳ（Micro Electromechanical Systems）デバイスである。光偏向器１３は、駆動装置１１から入力された駆動信号に基づいて、圧電駆動方式により反射面１４を２軸方向に駆動する。本実施形態では、光偏向器１３は、反射面１４を主走査方向および副走査方向の２軸方向に往復駆動させ、反射面１４に入射する投射光Ｌを二次元走査する。この光偏向器１３の駆動制御は、駆動装置１１によりレーザ光源５０１Ｒ、５０１Ｇ、５０１Ｂの発光タイミングに同期して行われる。
なお、本実施形態では、光偏向器１３は圧電駆動方式であるが、静電駆動方式、電磁駆動方式等であってもよい。また、本実施形態では、光偏向器１３は反射面１４を２軸方向に往復駆動させるものであるが、１軸方向に往復駆動させるものを２つ組み合わせるなど少なくとも２軸駆動させるものであればよい。
本実施形態では、投影手段５４０はレーザ走査型であるが、液晶方式等の投影方式であってもよい。
【００１７】
中間スクリーン５１０は、マイクロレンズが二次元配置されたマイクロレンズアレイで構成されており、中間スクリーン５１０に入射してくる投射光Ｌの射出瞳をマイクロレンズ単位で拡大する。
図３に示すように、中間スクリーン５１０は、透過面５１０ａと非透過面５１０ｂとを有している。
非透過面５１０ｂは、投影手段５４０から入射してくる投射光Ｌを反射する。非透過面５１０ｂにより反射された反射光は、図２に示すように、カメラ５２０の撮影レンズ５２１を経て、撮像素子５２２で電気信号に変換される。
【００１８】
図３に示す構成例では、非透過面５１０ｂは、中間スクリーン５１０の四隅に設けられている。図４に示すように、投影手段５４０は、投影像Ａとして、運転者４０２へ示す情報である、文字および図形によって形成される投影画像Ｘと、投影状態をモニターするための被検出画像Ｙとを重ね合わせた画像を中間スクリーン５１０上に投影する。
そうすると、図５のような画像が運転者４０２に視認される。カメラ５２０には、図６で示されるような画像が取り込まれる。
【００１９】
図６で示される画像から、光偏向器１３によって偏向される投射光Ｌの２軸方向における振幅、言い換えると上下左右の振幅が適正であるかが確認される。例えば、所定の位置すなわち４つの非透過面５１０ｂのうちのいずれかの位置に被検出画像Ｙのパターンが映らない場合は位置ずれが、同様に、一部のパターンがボケて映る場合は片ボケの可能性が検知される。投影手段５４０はレーザ走査型であるから、光偏向器１３の振幅角度が所望の値であるかも検知される。
自動で中間スクリーン５１０上の画像の位置を調整する機能が付いていれば、所望の位置に被検出画像Ｙが来るように、駆動装置１１が画像の位置、反射面１４の向きを調整する。振幅角度や投影位置がずれている場合は、駆動装置１１が駆動信号を調整したり、レーザの発光タイミングを調整したりして、所定の位置に画像を投影させるようにする。それでも改善されない場合は、運転者４０２に修理を促す画像が投影画像Ｘとして表示される。
【００２０】
送り速度すなわち中間スクリーン５１０上の投射光Ｌの走査速度が一定でない場合は、遅い箇所の輝度が大きくなり、速い箇所の輝度が小さくなる。その結果、投影画像Ｘに不自然な輝度ムラや画像の歪みが発生し、投影画像Ｘの品位が損なわれる。
例えば、図７（ａ）に示すように、副走査方向すなわち上下方向である垂直方向の送り速度が一定であれば、投影画像Ｘに輝度ムラは生じない。しかし、図７（ｂ）に示すように、等速で走査されない場合は、投影画面上すなわち中間スクリーン５１０上に単に均一な画像を投影しようとすると、運転者４０２によって実際に観察される投影画像Ｘには図８のように輝度ムラが生じてしまう。
【００２１】
投影画像Ｘの輝度ムラを検出するには、図９に示すように、中間スクリーン５１０の周縁全体に非透過面５１０ｂを設け、ここに被検出画像Ｙを投影するようにしてもよい。中間スクリーン５１０の周縁に非透過面５１０ｂを設けることで、主走査方向、副走査方向のいずれにおいても輝度ムラが検出可能となり、両方向において連続して、すなわち空間的に連続して不具合が検出可能となる。同図に示す中間スクリーン５１０を使用する場合、投影手段５４０は、中間スクリーン５１０上に図１０のような投影画像Ｘと被検出画像Ｙとを重ね合わせた画像を投影する。
【００２２】
非透過面５１０ｂを図９に示すように設けた場合、速度変動が生じていないとき、すなわち中間スクリーン５１０上の走査速度に変動が生じていないときは、図１１に示すように、カメラ５２０に取り込まれる画像の輝度は略均一となる。
副走査方向に走査速度ムラが生じている場合は、図１２に示すように、上下方向に輝度ムラが生じる。水平方向すなわち主走査方向に走査速度ムラが生じている場合は、左右方向に輝度ムラが生じる。
輝度ムラが検出された場合は、駆動装置１１により反射面１４の駆動条件を調整したり、レーザの発光強度のバランスや発光タイミングを調整したりして、輝度ムラを低減させる。
中間スクリーン５１０の四隅に非透過面５１０ｂを設ける場合と同様に、振幅角度や投影位置ずれを検出することも併せて行われる。
【００２３】
中間スクリーン５１０の周縁をモニターするだけでは、投影画像Ｘの周辺部で不具合がないことの確認や不具合緩和のための調整はできても、投影画像Ｘの内側の部分についてはそれができない。
ここで、車載用のヘッドアップディスプレイ装置５００は、従来の自動車４００のインストゥルメントパネルの、速度計、回転数計、燃料計、水温計等の情報をフロントガラス４０１越しに運転者４０２に視認させるものである。したがって、車載用のヘッドアップディスプレイ装置５００の場合、投影画像Ｘのコンテンツの表示位置があらかじめ定位置に特定され、中間スクリーン５１０上の投影画像Ｘが投影されない領域をあらかじめ把握することが可能である。
【００２４】
そこで、図１３に示すように、中間スクリーン５１０の、投影画像Ｘが投影される領域以外の領域に非透過面５１０ｂを配置し、投影手段５４０は、中間スクリーン５１０上に図１４のような投影画像Ｘと被検出画像Ｙとを重ね合わせた画像を投影する。カメラ５２０は、中間スクリーン５１０の周縁および周縁の内側に位置する十字型の非透過面５１０ｂに投影された被検出画像Ｙを取り込む。中間スクリーン５１０の周縁だけでなく、十字型の非透過面５１０ｂに投影された被検出画像Ｙとカメラ５２０が取り込んだ画像とを解析することで、中間スクリーン５１０の略中央部の画像品質が確保される。
なお、図１３に示す中間スクリーン５１０の構成は一例であって、非透過面５１０ｂの形はこれとは異なるものであってもよい。
【００２５】
投影画像Ｘでは、運転者４０２が一番見ることの多いスピード表示の部分が、速度の数値が７セグメントフォントで示され、「ｋｍ／ｈ」の表示が常に一定である画面デザインで示されるようになっている。図１５に示すように、中間スクリーン５１０上のそれぞれの表示位置から一定の隙間をあけるようにして設定したグレーで示される領域は投影画像Ｘが投影されないので、被検出画像Ｙを投影するための非透過面５１０ｂとすることが可能である。それぞれの表示位置から隙間を設けるのは、透過面５１０ａすなわち運転者４０２が視認する範囲に被検出画像Ｙが映り込まないようにするためである。
同図に示されているように、非透過面５１０ｂは、中間スクリーン５１０上に非連続に、複数設けることが可能である。中間スクリーン５１０上の特に重要な情報を投影する箇所は、投影する画像のできるだけ近くで、被検出画像Ｙを投影するとよい。
【００２６】
想定されるすべての投影画像Ｘから、中間スクリーン５１０の投影画像Ｘが投影されない領域を確認し、そこから少し余裕を持たせることで、非透過面５１０ｂを決定することも可能である。例えば、図１６のように非透過面５１０ｂが決定される。非透過面５１０ｂの形成が中間スクリーン５１０上の特定の位置に限定される場合は、被検出画像Ｙを投影する領域を確保するために、投影画像Ｘのコンテンツのデザイン、言い換えると投影位置を修正するようにしてもよい。
【００２７】
レーザ走査型の投影手段５４０は、図１７に示すように、主走査を正弦波の共振駆動としている。そのため、光偏向器１３には駆動装置１１により駆動信号として正弦波が入力されるが、駆動信号に対する実駆動の遅れや、光偏向器１３のバネ部の不均一性、自動車４００の振動の影響などのために、正確に正弦波駆動しない場合が想定される。光偏向器１３が正確に正弦波駆動している前提で駆動装置１１によりレーザ点灯制御をしていると、主走査の往復でレーザの発光タイミングがずれてしまい、投影画像Ｘに位置ずれが起きて、投影画像Ｘが歪んでしまう。
【００２８】
そこで、投影手段５４０は、図１８のような色を変えた被検出画像Ｙであるパターン画像を非透過面５１０ｂに投影する。主走査の往復でレーザの発光タイミングのずれがない場合は、投影したパターン画像のように色の縞が維持された画像がカメラ５２０によって取り込まれる。往復ずれが生じている場合は、図１９に示すように、色の縞がずれた画像がカメラ５２０によって取り込まれる。
往復ずれが検出された場合は、パターン画像の色ずれがなくなるように駆動装置１１がレーザの発光タイミングを調整する。パターン画像の色ずれがなくなれば、運転者４０２が視認する画像の歪みもなくなる。
【００２９】
投影状態の不具合の検出および補正は、基本的には、カメラ５２０で不具合項目を検出するための被検出画像Ｙを取り込み、不具合が検出された場合に、駆動装置１１により不具合に関連する信号を少しずつ変化させることによって行う。そして、信号を変えたことで不具合が改善されたか、さらに悪くなったかを、駆動装置１１がカメラ５２０で取り込んだ画像を解析することで判定する。
不具合が改善され、不具合が検出されなくなった場合や基準値に収まった場合は、補正終了とする。不具合の改善はされたが、基準値に収まっていない場合は、先ほど信号を変化させた方向にさらに、信号を変化させる。例えば、駆動周波数を上げて振幅角が改善された場合は、駆動装置１１によりさらに駆動周波数を上げるようにする。悪くなった場合は、先ほど変化させた方向と逆方向に信号を変化させる。例えば、駆動周波数を上げて振幅角が小さくなった場合は、駆動装置１１により駆動周波数を下げるようにする。
レーザの発光タイミングや輝度調整など、光偏向器１３の駆動だけで解決できないことに対しても、同様に補正を行うことが可能である。
【００３０】
振幅角変動の検出は、非透過面５１０ｂの、中間スクリーン５１０の四隅に位置する部分に振幅角確認用の被検出画像Ｙを投影し、被検出画像Ｙの投影位置がずれていないかを観察することによって行う。主走査方向の振幅角変動が検出された場合は、駆動装置１１が少しずつ駆動周波数を変化させながら、被検出画像Ｙが所定位置に来るように補正する。例えば、振幅角が小さくなったことが検出された場合、駆動装置１１は駆動周波数を上げる。駆動周波数を上げて振幅が増えた場合は、さらに駆動周波数を上げ、振幅角が小さくなった場合は、駆動周波数を下げるようにする。
ヘッドアップディスプレイ装置５００に温度センサを設けて、あらかじめ駆動周波数を予想したあとで、駆動装置１１が駆動周波数を微調整するようにしてもよい。
副走査方向の振幅角変動が検出された場合は、駆動装置１１が光偏向器１３の駆動電圧を調整して、必要な振幅角度となるようにする。少しずつ電圧を上げていくことで、運転者４０２に画像が変化していることを感じさせないようにすることが可能である。
【００３１】
投影位置ずれの検出は、非透過面５１０ｂの、中間スクリーン５１０の四隅に位置する部分に振幅角確認用の被検出画像Ｙを投影し、被検出画像Ｙの投影位置がずれていないかを観察することによって行う。投影位置ずれが検出された場合は、振幅角変動の補正と同様の方法等で振幅角度の適否を確認しながら、駆動装置１１がレーザの発光タイミングを調整して補正する。被検出画像Ｙの投影中心が著しくずれている場合は、駆動装置１１が被検出画像Ｙの位置を上下左右で調整し、ずれ量を検出する。
【００３２】
往復ずれの検出は、縦ストライプの被検出画像Ｙをできるだけ広い範囲に投影し、ラインが曲がっているかどうかを観察することによって行う。往復ずれが検出された場合は、駆動装置１１によりカメラ５２０が取り込んだ画像を解析し、主走査の往復での描画のずれの時間を見積もり、レーザの発光タイミングを調整して補正する。
【００３３】
レーザの色バランス不良の検出は、非透過面５１０ｂに赤、緑、青の単色の被検出画像Ｙをそれぞれ異なるタイミングで投影し、各色の輝度を算出することによって行う。輝度の過不足が検出された場合は、カメラ５２０が取り込んだ画像からの情報を基に、レーザへの信号出力レベルと取り込んだ画像の各色の輝度レベルとの関係を把握し、駆動装置１１がレーザへの信号出力レベルを調整して補正する。
レーザへの信号出力レベルが各色で同じであっても、いずれかの色の輝度が下がってきた場合は、その色のレーザへの信号出力レベルを上げるなどして、各色とも所定の輝度を維持するようにする。
【００３４】
リニアリティ劣化すなわち副走査方向の輝度ムラの検出は、カメラ５２０が取り込んだ画像の上下方向に輝度ムラがあるかどうかを観察することによって行う。非透過面５１０ｂは、上下方向に連続する、すなわち上下方向に延びるように形成することが望ましい。輝度ムラが検出された場合は、駆動装置１１が副走査の駆動条件を調整して補正する。
図２０に、副走査方向の輝度ムラの補正手順の一例を示す。
駆動装置１１は、ステップＳ１において、撮像情報を解析し、ステップＳ２において、輝度ムラがあるかどうかを判定する。
【００３５】
ステップＳ２において輝度ムラが検出された場合、駆動装置１１は、ステップＳ３において、駆動信号のシンメトリ値を小さくする。カメラ５２０は、駆動信号のシンメトリ値を小さくして投影した被検出画像Ｙを取り込む。駆動装置１１は、ステップＳ４において、撮像情報を解析し、ステップＳ５において、輝度ムラがあるかどうかを判定する。ステップＳ５において輝度ムラが検出された場合、駆動装置１１は、ステップＳ６において、輝度ムラが改善したかどうかを判定する。ステップＳ６において輝度ムラが改善したと判定された場合、駆動装置１１は、ステップＳ３に戻り、駆動信号のシンメトリ値をさらに小さくする。駆動装置１１は、ステップＳ３〜Ｓ６を輝度ムラが検出されなくなるまで繰り返す。
【００３６】
ステップＳ６において輝度ムラが改善していないと判定された場合、駆動装置１１は、ステップＳ７において、シンメトリの数値を大きくする。カメラ５２０は、シンメトリの数値を大きくして投影した被検出画像Ｙを取り込む。駆動装置１１は、ステップＳ８において、撮像情報を解析し、ステップＳ９において、輝度ムラがあるかどうかを判定する。ステップＳ９において輝度ムラが検出された場合、駆動装置１１は、ステップＳ７に戻り、シンメトリの数値をさらに大きくする。駆動装置１１は、ステップＳ７〜Ｓ９を輝度ムラが検出されなくなるまで繰り返す。
ステップＳ２、ステップＳ５またはステップＳ９において輝度ムラが検出されない場合、駆動装置１１は、補正を終了する。
【００３７】
被検出画像Ｙの反射や拡散の成分が投影手段５４０の中に戻ってくると、すなわち投影手段５４０に入射すると、それがさらに反射して、運転者４０２が視認する画像に重畳されゴーストなどが発生する可能性がある。
ここで、プロジェクタからの投射光を反射するフロントタイプスクリーンは、大きく拡散型、回帰型、反射型の３種類に分けられる。拡散型すなわちマットスクリーンは完全拡散に近い反射をし、回帰型すなわちビーズスクリーンは入射と同一方向に反射し、反射型すなわちパールスクリーンは入射方向に対し正反対に反射する。
【００３８】
中間スクリーン５１０の非透過面５１０ｂの表面には反射型を選択して、被検出画像Ｙの成分が投影手段５４０の中にできるだけ戻らないようにする。こうすると中間スクリーン５１０の周辺部が暗くなるが、あらかじめ試作評価やシミュレーションなどの結果を基に、暗くなる分を見込んで補正した値で被検出画像Ｙの画質を判定する。
【００３９】
図２１（ａ）に示すように、中間スクリーン５１０の入射面側は、透過面５１０ａよりも非透過面５１０ｂがわずかに突出するように形成される。仮に、非透過面５１０ｂが透過面５１０ａに対して突出した位置にない場合に、スクリーン用塗料を塗布しようとすると、透過面５１０ａを汚さないように透過面５１０ａへのマスキングなどが必要になり、中間スクリーン５１０の製造工程が増えてしまう。しかし、本実施形態のように非透過面５１０ｂをわずかに突出させることによって、図２１（ｂ）に示すように、非透過面５１０ｂに所望の特性を持たせるためのスクリーン用塗料が容易に塗布される。
このような中間スクリーン５１０は、同図左右方向に対応する厚み方向すなわち前後方向二方割りの型によって量産することが可能である。塗装工程を入れることでコストアップになるが、確実な遮光が可能となり、中間スクリーン５１０の素材とは別の粒状の材料を含んだ塗料を使うことで、所望の拡散性能をより得られる可能性が上がる。
ただし、必要以上に段差を設けると、透過面５１０ａと非透過面５１０ｂとで投影距離が変わってしまい、フォーカスずれなどが正しく検出できなくなってしまうので、この段差は必要最低限にするべきである。
【００４０】
なお、中間スクリーン５１０の構成はかかる構成に限定されるものではなく、例えば、透明樹脂と不透明樹脂との二色成形で、透過面５１０ａはマイクロレンズアレイを構成し、非透過面５１０ｂは拡散面となるように成形してもよい。
また、透明樹脂で中間スクリーン５１０を成形した後で、ホットスタンプによって非透過面５１０ｂを形成してもよい。
【００４１】
車載用のヘッドアップディスプレイ装置５００は、高温または低温下で待機状態とされ、または使用される可能性があり、また、振動に連続的にさらされるので、装置内の部品の位置ずれや、変形が生じる可能性がある。
そこで、ヘッドアップディスプレイ装置５００の起動時に、投影手段５４０は、投影像Ａとして、中間スクリーン５１０の透過面５１０ａと非透過面５１０ｂとの位置関係を確認するための確認画像Ｚを中間スクリーン５１０上に投影する。確認画像Ｚは、透過面５１０ａと非透過面５１０ｂとの境目を照射できればよく、最も簡単で確実な確認画像Ｚは、全面均一な画像である。中間スクリーン５１０に投影された確認画像Ｚをカメラ５２０が撮像することで、撮像範囲内での非透過面５１０ｂの位置やその特徴点が検出される。例えば、非透過面５１０ｂを図１６に示したように形成する場合は、図２２に示すように、非透過面５１０ｂの形状の特徴点を抽出し、それに水平方向と垂直方向との画素番号を関連付けるなどして特徴点が検出される。そうすることで、確実に非透過面５１０ｂの位置が把握される。
【００４２】
非透過面５１０ｂの位置が把握されると、被検出画像Ｙを投影する領域がわかるので、被検出画像Ｙが透過面５１０ａに映り込んだり、非透過面５１０ｂに対する被検出画像Ｙの投影する範囲の隙間を必要以上に大きく取りすぎたりせずに済む。したがって、被検出画像Ｙを投影する範囲が最大限大きくされる。
この初期設定では、撮像は１コマ撮影分の時間でよいので、運転者４０２にほとんど違和感を与えない。
【００４３】
以上のような構成のヘッドアップディスプレイ装置５００は、カメラ５２０が正しく機能しないと成り立たないシステムであるため、カメラ５２０が正しく動作するか確認する必要がある。
そこで、図２３に示すように、非透過面５１０ｂにカメラ５２０の焦点調整の適否を確認するための確認マークＭを設ける。確認マークＭは、非透過面５１０ｂが白地の場合には黒線にするなど、コントラストが出ていることが望ましい。
カメラ５２０は、ヘッドアップディスプレイ装置５００の起動時に、投影像Ａが投影されていない状態の中間スクリーン５１０全体を撮像し、確認マークＭがクリアに撮像できているかどうかを確認する。
【００４４】
図２４のａやｂに示すように、カメラ５２０が撮像した確認マークＭのボケが小さければ、中間スクリーン５１０に対するカメラ５２０の位置が正しく、カメラ５２０に異常がない可能性が高いと判定される。
一方、図２４のｄやｅに示すように、ピントがずれた、ボケが大きい画像が取得された場合、中間スクリーン５１０に対するカメラ５２０の位置、あるいはカメラ５２０における撮影レンズ５２１や撮像素子５２２の位置が適切でないと判定される。
また、図２３に示すように非透過面５１０ｂ上に複数の確認マークＭを設けた場合、カメラ５２０により取得された画像において、確認マークＭのボケが大きいものと小さいものとが混在していることがある。この場合は、撮影レンズ５２１または撮像素子５２２のどちらかが初期位置に対して傾いた片ボケの可能性があると判定される。
【００４５】
カメラ５２０が確認マークＭを正しく撮像できない状態では、撮像情報に基づく投影状態の良否の判定ができない。そのため、中間スクリーン５１０に対するカメラ５２０の位置、あるいはカメラ５２０における撮影レンズ５２１や撮像素子５２２の位置が適切でないと判定された場合は、表示や音声などによって運転者４０２に修理や調整を促すなどの対応が行われる。
非透過面５１０ｂに被検出画像Ｙを投影する際には、透過面５１０ａに被検出画像Ｙが映り込まないようにするため、透過面５１０ａから一定の余裕を設けて被検出画像Ｙを投影する。そのため、確認マークＭは、非透過面５１０ｂに投影された被検出画像Ｙと重ならない位置、例えば、図２５に示すように透過面５１０ａの際に設けると、投影状態のモニターに影響を与える可能性が小さくなる。
また、カメラ５２０は、ピントの調整を行うフォーカス調整機構を有していても良く、その場合、フォーカス調整機構によって、カメラ５２０が撮像した確認マークＭに基づいてピントの調整を行うことが可能である。
【００４６】
確認マークＭは、ヘッドアップディスプレイ装置５００の組み立て時にも使用することが可能である。すなわち、確認マークＭは、カメラ５２０をヘッドアップディスプレイ装置５００に組み付ける際に、中間スクリーン５１０に対するカメラ５２０の位置の適否および／または焦点調整の適否の確認に用いることが可能である。この場合、ヘッドアップディスプレイ装置５００を組み立てるための組み立て装置や組み立て用ジグは、カメラ５２０からの信号を得られるような構成とする。
【００４７】
カメラ５２０が固定焦点である場合は、カメラ５２０の位置を前後方向にスライド調整可能な構成としておき、中間スクリーン５１０とカメラ５２０との間隔を調整することでピントの調整を行う。ピントが合った位置で、カメラ５２０をヘッドアップディスプレイ装置５００本体内に固定する。
カメラ５２０がフォーカス調整機構を有している場合は、フォーカス調整機構によってフォーカス調整を行い、ピントが合った位置でフォーカス調整機構をネジや接着剤などで固定する。
個々のカメラ５２０にバラツキがあったとしても、そのバラツキは確認マークＭを用いた調整により吸収されるので、位置決めピンなどの機械的な位置決めよりもより正確なピント調整が行える。
【００４８】
撮像情報に基づく投影状態のモニターでは、カメラ５２０のシャッタースピードの限界により、検出できない測定指標がある。すなわち、投射光Ｌの走査速度は非常に高速であるため、撮像情報に基づく投影状態のモニターだけでは、投射光Ｌの動きに対応した測定を行えない可能性がある。
そこで、図２６または図２７に示すように、投影手段５４０が非透過面５１０ｂに向けて投射した投射光Ｌを受光するフォトダイオード（ＰＤ）や位置検出素子（ＰＳＤ）などの受光手段としての光センサ５５０を非透過面５１０ｂに配置する。
【００４９】
同図に示す中間スクリーン５１０は、非透過面５１０ｂが中間スクリーン５１０上に連続して設けられている。このような非透過面５１０ｂに光センサ５５０を配置する場合、光センサ５５０への配線は、光センサ５５０に繋がる導線を非透過面５１０ｂに埋め込むことによって行う。
非透過面５１０ｂは、図１５または図１６に示すように、中間スクリーン５１０上に非連続に、複数設けられる場合もある。このような非連続な非透過面５１０ｂに光センサ５５０を配置する場合、光センサ５５０への配線は、透明電極を用いることなどが考えられる。
光センサ５５０は、局所的ながら繊細な時間的分解能を持つため、光センサ５５０が受光した投射光Ｌから、投射光Ｌが光センサ５５０を横切った時間情報などが正確に求められる。このため、光センサ５５０を配置することにより、カメラ５２０によって取得された画像情報と光センサ５５０による測定によって得られたデータとに基づいて投影手段５４０の制御を行うことができ、より画像の劣化を抑制することが可能となる。
【００５０】
中間スクリーン５１０に光センサ５５０を取り付ける際、個々の中間スクリーン５１０の間で光センサ５５０の取り付け位置に誤差が発生する可能性がある。非常に高速な投射光Ｌの動きをとらえる光センサ５５０は、取り付け位置が想定からわずかにでもずれていると、大きな計算誤差を生じ、正確な測定ができなくなってしまう。
そこで、図２８に示すように、駆動装置１１の一機能として実現される記憶手段１１ａによって、確認マークＭの位置と光センサ５５０の位置との関係、すなわち確認マークＭと光センサ５５０との相対位置情報が記憶されるようにする。
【００５１】
中間スクリーン５１０ごとに確認マークＭと光センサ５５０との相対位置情報を測定し、中間スクリーン５１０ごとの個別データとして管理する。相対位置情報の測定は、測定装置などによって、ヘッドアップディスプレイ装置５００に組み付ける前の中間スクリーン５１０を、確認マークＭと光センサ５５０とが配置された面から撮影し、撮影した画像を解析、計測することによって行われる。
図２９は、測定装置によって撮影された中間スクリーン５１０を示している。撮影した画像の解析は、以下のようにして行われる。
【００５２】
まず、図２９に示す確認マークＭ１の中心位置と確認マークＭ２の中心位置とを計測する。寸法ａは、確認マークＭ１の中心位置と確認マークＭ２の中心位置との水平方向における距離を、寸法ｄは、鉛直方向における距離を示している。この寸法ａと寸法ｄとから、測定装置に対する中間スクリーン５１０の傾きが検出される。
次に、同図に示す光センサ５５１の中心位置と光センサ５５２の中心位置とを計測する。寸法ｂ、ｃはそれぞれ、確認マークＭ１の中心位置と光センサ５５１、５５２の中心位置との水平方向における距離を、寸法ｅ、ｆはそれぞれ、鉛直方向における距離を示している。寸法ｅと寸法ｆとは本来同じ数値になっているはずであるが、実際はズレが生じているので、それぞれ測定する必要がある。中間スクリーン５１０ごとに寸法ａ〜ｆを相対位置情報として管理する。
【００５３】
相対位置情報の管理は、中間スクリーン５１０ごとに例えばＩＤなどを設定し、そのＩＤとそれぞれの相対位置情報とを関連付けし、相対位置情報を記憶手段１１ａに記録することによって行われる。
中間スクリーン５１０ごとのＩＤの設定は、投影像Ａに影響を与えないように、中間スクリーン５１０の、投射光Ｌが入射する側とは反対側の非透過面５１０ｂに番号やバーコードなどを付すことによって行われる。
【００５４】
このように測定、記憶された相対位置情報に基づいて、駆動装置１１は、光センサ５５０が受光した投射光Ｌから求められる情報、すなわち投射光Ｌが光センサ５５０を横切った時間情報の補正を行う。
光センサ５５０の取り付けズレ量を記憶手段１１ａにあらかじめ記憶しておくことで、実際に得られたデータに対して補正処理を施すことができ、正確な測定を行うことが可能となる。
【００５５】
投影手段５４０とカメラ５２０と中間スクリーン５１０との位置関係によっては、投影手段５４０の光源像がカメラ５２０に写り込み、その部分だけが高輝度となってしまうホットスポットと呼ばれる現象が発生することがある。投影手段５４０は走査型プロジェクタであるため、反射面１４の回転中心が投影手段５４０の光源に対応する。
図３０に示すように、中間スクリーン５１０を対称面として、投影手段５４０と面対称となる位置に、ミラーなどによる光路折り返しが無いと仮定した投影手段５４０ａの光源を想定する。ホットスポットは、想定された光源がカメラ５２０の撮影範囲内に含まれていると発生し、想定された光源と撮影レンズ５２１の中心とを結んだ線と、中間スクリーン５１０との交点が、ホットスポット発生位置となる。
図３０に示す位置関係の場合、図３１に示すように、２点鎖線で示す円の中心がホットスポット発生位置となり、この円内は白とびが発生する可能性がある。この範囲に非透過面５１０ｂが設けられていると、カメラ５２０へのホットスポットの写り込みが生じる。
【００５６】
カメラ５２０へのホットスポットの写り込みが生じると、カメラ５２０が取り込んだ画像から必要な情報を得られる範囲が限られてしまう。
ホットスポットの写り込みを避ける手段としては、図３２または図３３に示すような位置関係で、投影手段５４０とカメラ５２０と中間スクリーン５１０とを配置することが考えられる。しかしながら、中間スクリーン５１０に対する投影手段５４０の入射角度またはカメラ５２０の撮影角度を大きくしなければならず、設計上の大きな制約となる。
そこで、非透過面５１０ｂが中間スクリーン５１０に設けられる箇所を、カメラ５２０へのホットスポットの写り込みが生じる箇所以外の箇所とする。言い換えると、カメラ５２０へのホットスポットの写り込みが生じる箇所は、透過面５１０ａすなわち投影画像Ｘが投影される領域とする。
【００５７】
カメラ５２０へのホットスポットの写り込みが生じる箇所を透過面５１０ａとするには、ホットスポット発生位置を左右方向にずらすことが考えられる。ホットスポット発生位置を左右方向にずらすには、カメラ５２０のレンズシフトを左右方向に行うなどして、中間スクリーン５１０の中央部と、撮影レンズ５２１の中心とをずらすようにする。そうすると、図３４に示すようにホットスポット発生位置を左右方向にずらすことができ、中間スクリーン５１０の中央部を非透過面５１０ｂとすることが可能となる。
【００５８】
カメラ５２０が非透過面５１０ｂに投影された被検出画像Ｙを取り込む際に、図３５に示すように、外からの光が投射ミラー５１１を介して透過面５１０ａを透過して、カメラ５２０に取り込まれることがある。このとき、透過面５１０ａや投射ミラー５１１、自動車４００のダッシュボードに埋め込まれたヘッドアップディスプレイ装置５００を覆うためのカバーに汚れや割れがあると、図３６に示すように、カメラ５２０が撮像した像にいつも同じような形の影が写る。このことを利用して、透過面５１０ａ、投射ミラー５１１、またはカバーの汚れや割れなどの不具合を検知する。
【００５９】
図２８に示すように、駆動装置１１の一機能として実現される監視手段１１ｂによって、カメラ５２０が撮像した像と投影手段５４０の投影像Ａとに基づいて透過面５１０ａの不具合が監視されるようにする。
監視手段１１ｂは、カメラ５２０が撮像した像の変化を観測し、いつも同じような形の影が写っていると、透過面５１０ａ、投射ミラー５１１またはカバーに不具合の可能性があると判断する。このとき、わずかではあるが、投影光Ｌの中間スクリーン５１０の裏面反射分もカメラ５２０に取り込まれ、フロントガラス４０１に表示している投影画像Ｘがカメラ５２０に写る可能性がある。このため、監視手段１１ｂは、カメラ５２０が撮像した像と投影画像Ｘとを比較し、裏面反射による影響分を補正することで、透過面５１０ａ、投射ミラー５１１、またはカバーの不具合を検知する。
透過面５１０ａや投射ミラー５１１の割れは、線のような像として現れるので、汚れよりも検知しやすいと考えられる。
【００６０】
不具合の可能性があると判断した場合は、監視手段１１ｂはまず、カバーに汚れがあるかどうかを確認するよう運転者４０２に促す。カバーに汚れがない場合や、カバーの汚れを取り除いても不具合が解消されない場合は、監視手段１１ｂは、表示や音声などによって運転者４０２に修理やメンテナンスを促す。
カメラ５２０は、中間スクリーン５１０の表面にピントがあっているので、カメラ５２０が撮像した像のボケ具合から、中間スクリーン５１０、投射ミラー５１１、カバーのうち、どこに不具合があるかを予想するようにしても良い。
このように、カメラ５２０が取り込んだ画像のうち、透過面５１０ａの範囲から取得された情報を用いて、透過面５１０ａ、投射ミラー５１１、またはカバーの不具合を検知することが可能となる。
【００６１】
運転者４０２の目的や好みによってフロントガラス４０１に表示させる画像を選択できるようにした場合、投影状態をモニターするための望ましい非透過面５１０ｂの形状や位置がそれぞれ異なる可能性がある。
例えば、図５のような運転者４０２への注意喚起を表示する第１モードでは、図２３のような中間スクリーン５１０が望ましく、図３７のような道案内を主たる投影情報として表示する第２モードでは、図３８のような中間スクリーン５１０が望ましい。
そこで、図３９に示す構成例では、複数の中間スクリーン５１０１、５１０２が備えられ、投影像Ａに応じて複数の中間スクリーン５１０１、５１０２を切り替える切替手段５６０が備えられている。
【００６２】
中間スクリーン５１０１と中間スクリーン５１０２とは、非透過面５１０ｂの形状や位置、すなわち配置態様が互いに異なっており、図３９に示すように、上下に一体的に構成されている。図３９（ａ）は中間スクリーン５１０１が選択的に使用される様子を、（ｂ）は中間スクリーン５１０２が選択的に使用される様子を表している。切替手段５６０は、複数の中間スクリーン５１０１、５１０２を上下方向にスライドさせることで両者の切り替えを行う。複数の中間スクリーン５１０１、５１０２の切り替えは、運転者４０２によって表示モードが選択されたときに、必要に応じて行われる。
【００６３】
本実施形態では、複数の中間スクリーン５１０１、５１０２を上下方向に移動させる例を示しているが、紙面に垂直となる方向に複数の中間スクリーン５１０１、５１０２を並べて配置し、左右方向に移動させるようにして両者の切り替えを行っても良い。
運転者４０２の好みや使用目的によって投影画像Ｘを変更した際に、切替手段５６０が投影画像Ｘに応じた中間スクリーン５１０に切り替えるため、投影コンテンツのデザインの自由度を低下させずに済む。
【００６４】
図３９に示す構成例では、非透過面５１０ｂの配置態様が互いに異なる複数の中間スクリーン５１０１、５１０２を投影像Ａに応じて切り替える構成としたが、１つの中間スクリーン５１０の中で非透過面５１０ｂの配置態様を切り替える構成としても良い。
この場合はまず、図４０（ａ）に示すように、第１モードの投影画像Ｘも第２モードの投影画像Ｘも投影されない領域を非透過面５１０ｂとして、中間スクリーン５１０を成形する。そして、図４０（ｂ）に示すように、透過面５１０ａの透過状態と非透過状態とを切り替える調光手段としての調光フィルム５７１、５７２を透過面５１０ａに配置する。
調光フィルム５７１、５７２は、電気的制御によって透過面５１０ａの透過状態と非透過状態との切り替えを行う。
【００６５】
運転者４０２によって図５に示すような第１モードが選択された場合、図４１に示すように、調光フィルム５７１は非透過状態に設定され、調光フィルム５７２は透過状態に設定される。このとき、中間スクリーン５１０における非透過面５１０ｂの配置態様は、図２３における非透過面５１０ｂの配置態様と同様になる。
運転者４０２によって図３７に示すような第２モードが選択された場合、図４２に示すように、調光フィルム５７１は透過状態に設定され、調光フィルム５７２は非透過状態に設定される。このとき、中間スクリーン５１０における非透過面５１０ｂの配置態様は、図３８における非透過面５１０ｂの配置態様と同様になる。
図３９に示す構成例では、中間スクリーン５１０を完全に入れ替えるため、使用していない中間スクリーン５１０の退避スペースが必要であったが、この構成であれば、切替手段５６０などの機械的な機構や中間スクリーン５１０の退避スペースを必要としない。また、調光フィルム５７１、５７２の配置によっては、３つ以上のモード切り替えも可能である。
【００６６】
上述したように、投影手段５４０は、ヘッドアップディスプレイ装置５００の起動時に、全面が単一色となる画像すなわちベタ画像などの確認画像Ｚを中間スクリーン５１０上に投影する。そして、中間スクリーン５１０に投影された確認画像Ｚをカメラ５２０が撮像することによって、中間スクリーン５１０における透過面５１０ａと非透過面５１０ｂとの位置関係の確認を行っている。
確認画像Ｚを投影する時間は一瞬であるが、フロントガラス４０１に非透過面５１０ｂの形状が影となって表示されるため、運転者４０２に違和感を与える可能性がある。
【００６７】
そこで、図４３に示すように、非透過面５１０ｂの少なくとも一部の形状を、ロゴやマークなど意匠的に意味を持つ形状すなわち意匠的形状とする。同図において、黒地の部分が非透過面５１０ｂ、白地の部分が透過面５１０ａである。
ヘッドアップディスプレイ装置５００の起動時に、例えば、全面が白となる確認画像Ｚを投影すると、非透過面５１０ｂの部分は影になるので、フロントガラス４０１には、そのまま図４３のように表示される。
【００６８】
図４４に示すように、想定されるすべての投影画像Ｘから中間スクリーン５１０の投影画像Ｘが投影されない領域を確認し、その位置にロゴやマークなどを非透過に形成する。
非透過面５１０ｂが設けられる位置は、中間スクリーン５１０の投影画像Ｘが投影されない領域であるため、実際の使用では、運転者４０２には図４５または図４６に示すような画像が提供され、非透過面５１０ｂの形状は認識されない。
このように、非透過面５１０ｂの少なくとも一部の形状を意匠的形状とすることで、投影状態のモニターに影響を与えることなく、運転者４０２に違和感を起こさせずに済む。
【００６９】
図４３に示す構成例では、非透過面５１０ｂの形状のみによってフロントガラス４０１に表示させる画像を形成していたが、非透過面５１０ｂと投影像Ａとを組み合わせることによってフロントガラス４０１に表示させる画像を形成しても良い。
例えば、図４７に示すような形状の非透過面５１０ｂが配置された中間スクリーン５１０を形成し、ヘッドアップディスプレイ装置５００の起動時に、図４８に示すような投影像Ａを中間スクリーン５１０上に投影する。非透過面５１０ｂの部分は影になるので、非透過面５１０ｂの形状と投影像Ａとが組み合わされると、図４９に示すロゴのような画像がフロントガラス４０１上に形成され、運転者４０２に視認される。
【００７０】
この構成であれば、図４３に示す構成例のように、ヘッドアップディスプレイ装置５００の起動時にフロントガラス４０１に表示させる画像を、非透過面５１０ｂの形状のみによって形成する必要がなくなる。このため、中間スクリーン５１０の非透過面５１０ｂが配置される範囲を必要最低限にとどめることができ、実使用時の投影画像Ｘのコンテンツの自由度を向上させることが可能となる。
また、非透過面５１０ｂと投影像Ａとの位置関係から、投影像Ａの投影位置のズレを検出できるので、その検出したズレ量に基づいて、投射光Ｌの走査の振幅角度や、投影像Ａの投影倍率を調整することが可能となる。
【００７１】
上述したように、光偏向器１３は、駆動装置１１から入力された駆動信号に基づいて、反射面１４を２軸方向に駆動する。反射面１４はバネ性を持った支持部によって回転可能に支持されており、光偏向器１３は支持部を変形させることで反射面１４を回転させる。
ここで、何らかの原因で駆動装置１１からの駆動信号がストップし、反射面１４の駆動が停止してしまったと仮定する。このとき、反射面１４の駆動は停止しているにもかかわらず、反射面１４に入射するレーザ光の点灯が停止されない状況が発生すると、レーザ光のエネルギーが一点に集中し、この部分が透過面５１０ａになっていると、レーザ光が装置外に出て行ってしまう。
【００７２】
そこで、光偏向器１３の静止時に、光偏向器１３により反射された光が入射する位置に非透過面５１０ｂを設ける。
駆動装置１１からの駆動信号がストップした場合、光偏向器１３は、初期の変形のない形状で停止することが多い。このため、光偏向器１３に駆動信号を与えない状態で、停止した反射面１４に投射光Ｌを投射し、反射面１４によって反射された投射光Ｌの中間スクリーン５１０への入射位置を非透過面５１０ｂとする。
例えば、図５０に示す場合、中間スクリーン５１０上の円で描いた位置が、光偏向器１３の静止時に投射光Ｌが入射する位置に当たるため、この位置に非透過面５１０ｂを配置することによって投射光Ｌが反射されるようにする。
このように、光偏向器１３の静止時におけるレーザ光の光路上に非透過面５１０ｂを配置しておくことで、レーザ光がヘッドアップディスプレイ装置５００外に出て行くのを防ぐことが可能となる。
【００７３】
以上本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００７４】
本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００７５】
１１…制御手段，駆動装置、１３…光偏向器、１４…反射面、４００…自動車、４０１…投影面，フロントガラス、４０２…運転者，ユーザー、５００…画像表示装置，ヘッドアップディスプレイ装置、５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂ…レーザ光源、５０２，５０３，５０４…コリメータレンズ、５０５，５０６…ダイクロイックミラー、５０７…光量調整部、５０９…自由曲面ミラー、５１０，５１０１，５１０２…光学部材，中間スクリーン、５１０ａ…透過面、５１０ｂ…非透過面，反射型拡散面、５１１…投射ミラー、５２０…撮像手段，カメラ、５２１…撮影レンズ、５２２…撮像素子、５３０…光源ユニット、５４０…投影手段、５５０，５５１，５５２…受光手段，光センサ、５６０…切替手段、５７１，５７２…調光手段，調光フィルム、Ａ…投影像、Ｌ…投射光、Ｍ，Ｍ１，Ｍ２…確認マーク、Ｘ…投影画像、Ｙ…被検出画像、Ｚ…確認画像
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７６】
【特許文献１】特開２００３−１３１１５１号公報
【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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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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