(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光源と、
前記複数の光源からの複数の光を合成し、その合成光を分岐する光学系と、
前記光学系からの分岐光を集光する集光素子と、
前記集光素子を介した前記分岐光を受光する光検出器と、を備え、
前記集光素子を介した前記分岐光に含まれる前記複数の光のビームウエスト位置は、前記光検出器の受光面からずれており、
前記受光面は、前記集光素子と前記複数の光のビームウエスト位置との間に位置し、
前記複数の光のうち少なくとも２つの光の前記光源から前記光検出器までの光路長は、互いに異なり、
前記光源から前記光検出器までの光路長が長い光ほど、前記ビームウエスト位置の前記受光面からのずれ量が小さいことを特徴とする光源装置。
【請求項２】
複数の光源と、
前記複数の光源からの複数の光を合成し、その合成光を分岐する光学系と、
前記光学系からの分岐光を集光する集光素子と、
前記集光素子を介した前記分岐光を受光する光検出器と、を備え、
前記集光素子を介した前記分岐光に含まれる前記複数の光のビームウエスト位置は、前記光検出器の受光面からずれており、
前記受光面は、前記集光素子と前記複数の光のビームウエスト位置との間に位置し、
前記複数の光のうち少なくとも２つの光の前記光源から前記光検出器までの光路長は、互いに異なり、
前記光源から前記光検出器までの光路長が長い光ほど、前記受光面への入射断面が小さいことを特徴とする光源装置。
【請求項３】
前記少なくとも２つの光の波長は、互いに異なり、
前記少なくとも２つの光のうち波長が短い光ほど前記光路長が長いことを特徴とする請求項１又は２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記複数の光のビームウエスト位置が前記受光面からずれるように、前記集光素子の光軸方向の位置と前記光検出器の前記光軸方向の位置が設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項５】
前記複数の光源に対応して設けられ、対応する前記光源と前記光学系との間の光路上に配置された複数の開口部材を更に備え、
前記複数の開口部材のうち前記少なくとも２つの光に対応する少なくとも２つの開口部材の開口の大きさは、互いに異なることを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
【請求項６】
前記少なくとも２つの開口部材は、対応する光の前記光源から前記光検出器までの光路長が長いものほど、開口が小さいことを特徴とする請求項５に記載の光源装置。
【請求項７】
前記複数の光源は、
赤色光を出射する第１の光源と、
緑色光を出射する第２の光源と、
青色光を出射する第３の光源と、を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項８】
前記複数の光源は、前記第１〜第３の光源のうち少なくとも１種類の光源を複数含むことを特徴とする請求項７に記載の光源装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の光源装置と、
前記光源装置からの光により画像を形成する画像形成素子と、を備える画像表示装置。
【請求項１０】
前記光源装置の光検出器の出力信号に基づいて前記光源の出力を制御する制御系を更に備える請求項９に記載の画像表示装置。
【請求項１１】
前記画像を形成した光が照射されるスクリーンを更に備えることを特徴とする請求項９又は１０に記載の画像表示装置。
【請求項１２】
前記光源装置、前記画像形成素子及び前記スクリーンは、前記複数の光のうち波長が長い光ほど前記光源装置から前記スクリーンまでの光路長が短くなるように配置されていることを特徴とする請求項１１に記載の画像表示装置。
【請求項１３】
前記スクリーンを介した光を透過反射部材に向けて投射する投光部を更に備えることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の画像表示装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の画像表示装置と、
前記画像表示装置が搭載される物体と、を備える物体装置。
【請求項１５】
前記物体は、移動体であることを特徴とする請求項１４に記載の物体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置、画像表示装置及び物体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光を検出する技術の開発が盛んに行われている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、検出素子（光検出器）の手前に筒状素子を配置し、該筒状素子に入射された光の一部のみを検出素子に集光させることにより検出精度の低下を抑制する光センサが開示されている。
【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に開示されている光センサを、複数の光源からの複数の光が合成された合成光の分岐光を検出する光検出器として用いると、高コスト化を招いてしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、複数の光源と、前記複数の光源からの複数の光を合成し、その合成光を分岐する光学系と、前記光学系からの分岐光を集光する集光素子と、前記集光素子を介した前記分岐光を受光する光検出器と、を備え、前記集光素子を介した前記分岐光に含まれる前記複数の光のビームウエスト位置は、前記光検出器の受光面からずれており、前記受光面は、前記集光素子と前記複数の光のビームウエスト位置との間に位置し、前記複数の光のうち少なくとも２つの光の前記光源から前記光検出器までの光路長は、互いに異なり、前記光源から前記光検出器までの光路長が長い光ほど、前記ビームウエスト位置の前記受光面からのずれ量が小さいことを特徴とする光源装置である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、高コスト化を抑制しつつ検出精度の低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】一実施形態のＨＵＤ装置の概略構成を示す図である。
【図２】ＨＵＤ装置の制御系のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図３】ＨＵＤ装置の機能ブロック図である。
【図４】ＨＵＤ装置の光偏向器について説明するための図である。
【図５】２次元走査時の走査線軌跡の一例を示す図である。
【図６】ＨＵＤ装置の光源装置について説明するための図である。
【図７】図７（Ａ）〜図７（Ｃ）は、それぞれ光源装置の光検出器への光の入射方式１〜３を説明するための図である。
【図８】図８（Ａ）〜図８（Ｃ）は、それぞれ入射方式１〜３における光検出器への入射光量の変化について説明するための図である。
【図９】光検出器の受光面に光をデフォーカスさせることを説明するための図である。
【図１０】光源から光検出器までの距離に応じて受光面への光の入射径を変化させることについて説明するための図である。
【図１１】光検出器の受光面への光の入射径について説明するための図である。
【図１２】深度カーブにおけるビームウエスト位置、光束径の関係を示すグラフである。
【図１３】光検出器に入射する光束のα方向に対応する深度カーブにおけるビームウエスト位置、光束径の関係を示すグラフである。
【図１４】光検出器に入射する光束のγ方向に対応する深度カーブにおけるビームウエスト位置、光束径の関係を示すグラフである。
【図１５】変形例の光源装置を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、一実施形態の画像表示装置としてのＨＵＤ装置１００について図面を参照して説明する。なお、「ＨＵＤ」は「ヘッドアップディスプレイ」の略称である。
【０００９】
図１には、本実施形態のＨＵＤ装置１００の全体構成が概略的に示されている。
【００１０】
《ＨＵＤ装置の全体構成》
ところで、ヘッドアップディスプレイの投射方式は、液晶パネル、ＤＭＤパネル（デジタルミラーデバイスパネル）、蛍光表示管（ＶＦＤ）のようなイメージングデバイスで中間像を形成する「パネル方式」と、レーザ光源から出射されたレーザビームを２次元走査デバイスで走査し中間像を形成する「レーザ走査方式」がある。特に後者のレーザ走査方式は、全画面発光の部分的遮光で画像を形成するパネル方式とは違い、各画素に対して発光／非発光を割り当てることができるため、一般に高コントラストの画像を形成することができる。
【００１１】
そこで、ＨＵＤ装置１００では「レーザ走査方式」を採用している。無論、投射方式として上記「パネル方式」を用いることもできる。
【００１２】
ＨＵＤ装置１００は、一例として、車両、航空機、船舶、産業用ロボット等の移動体に搭載され、該移動体のフロントウインドシールド５０（図１参照）を介して該移動体の操縦に必要なナビゲーション情報（例えば移動体の速度、進行方向、目的地までの距離、現在地名称、移動体前方における物体の有無や位置、制限速度等の標識、渋滞情報などの情報）を視認可能にする。この場合、フロントウインドシールド５０は、入射された光の一部を透過させ、残部の少なくとも一部を反射させる透過反射部材としても機能する。以下では、ＨＵＤ装置がフロントウインドシールド５０を備える自動車に搭載される例を、主に説明する。
【００１３】
ＨＵＤ装置１００は、図１に示されるように、光源装置１１、光偏向器１５及び走査ミラー２０（例えば凹面鏡）を含む光走査手段１０と、スクリーン３０と、凹面ミラー４０とを備え、フロントウインドシールド５０に対して画像を形成する光（画像光）を照射することにより、視認者Ａ（ここでは自動車の乗員である運転者）の視点位置から虚像Ｉを視認可能にする。つまり、視認者Ａは、光走査手段１０によりスクリーンに形成（描画）される画像（中間像）を、フロントウインドシールド５０を介して虚像Ｉとして視認することができる。
【００１４】
ＨＵＤ装置１００は、一例として、自動車のダッシュボードの下方に配置されており、視認者Ａの視点位置からフロントウインドシールド５０までの距離は、数十ｃｍから精々１ｍ程度である。
【００１５】
ここでは、凹面ミラー４０は、虚像Ｉの結像位置が所望の位置になるように、一定の集光パワーを有するように既存の光学設計シミュレーションソフトを用いて設計されている。
【００１６】
ＨＵＤ装置１００では、虚像Ｉが視認者Ａの視点位置から１ｍ以上かつ１０ｍ以下（好ましくは６ｍ以下）の位置（奥行位置）に表示されるように、凹面ミラー４０の集光パワーが設定されている。
【００１７】
なお、通常、フロントウインドシールドは、平面でなく、僅かに湾曲している。このため、凹面ミラー４０とフロントウインドシールド５０の曲面により、虚像Ｉの結像位置が決定される。
【００１８】
光源装置１１では、画像データに応じて変調されたＲ,Ｇ,Ｂの３色のレーザ光が合成される。３色のレーザ光が合成された合成光の一部は、光偏向器１５の反射面に導かれる。光偏向器１５は、半導体製造プロセス等で作製されたＭＥＭＳスキャナであり、直交する２軸周りに独立に揺動可能な単一の微小ミラーを含む。なお、光偏向器１５は、１軸周りに揺動可能な微小ミラーを含むＭＥＭＳスキャナを２つ組み合わせたものであっても良い。また、スキャナとして、ＭＥＭＳスキャナに限らず、例えばガルバノスキャナやポリゴンスキャナを用いても良い。光源装置１１、光偏向器１５の詳細は、後述する。
【００１９】
光源装置１１からの画像データに応じた光（上記合成光の一部）は、光偏向器１５で偏向され、走査ミラー２０で広がりを抑制されつつ折り返されてスクリーン３０に照射される。そこで、スクリーン３０が光走査され該スクリーン３０上に中間像が形成される。なお、凹面ミラー４０は、フロントウインドシールド５０の影響で中間像の水平線が上または下に凸形状となる光学歪み要素を補正するように設計、配置されることが好ましい。
【００２０】
スクリーン３０を介した光は、凹面ミラー４０でフロントウインドシールド５０に向けて反射される。フロントウインドシールド５０への入射光束の一部はフロントウインドシールド５０を透過し、残部の少なくとも一部は視認者Ａの視点位置に向けて反射される。この結果、視認者Ａはフロントウインドシールド５０を介して中間像の拡大された虚像Ｉを視認可能となる、すなわち、視認者から見て虚像Ｉがフロントウインドシールド５０越しに拡大表示される。
【００２１】
なお、フロントウインドシールド５０よりも視認者Ａの視点位置側に透過反射部材としてコンバイナを配置し、該コンバイナに凹面ミラー４０からの光を照射するようにしても、フロントウインドシールド５０のみの場合と同様に虚像表示を行うことができる。
【００２２】
《ＨＵＤ装置の制御系のハードウェア構成》
図２には、ＨＵＤ装置１００の制御系のハードウェア構成を示すブロック図が示されている。ＨＵＤ装置１００の制御系は、図２に示されるように、ＦＰＧＡ６００、ＣＰＵ６０２、ＲＯＭ６０４、Ｉ／Ｆ６０８、バスライン６１０、ＬＤドライバ６１１１、ＭＥＭＳコントローラ６１５を備えている。
【００２３】
ＦＰＧＡ６００は、画像データ及び後述する光検出器１１７の出力信号に応じてＬＤドライバ６１１１を介して後述するＬＤを動作させ、ＭＥＭＳコントローラ６１５を介して光偏向器１５を動作させる。ＣＰＵ６０２は、ＨＵＤ装置１００の各機能を制御する。ＲＯＭ６０４は、ＣＰＵ６０２がＨＵＤ装置の各機能を制御するために実行する画像処理用プログラムを記憶している。ＲＡＭ６０６は、ＣＰＵ６０２のワークエリアとして使用される。Ｉ／Ｆ６０８は、外部コントローラ等と通信するためのインターフェイスであり、例えば、自動車のCAN（Controller  Area  Network）等に接続される。
【００２４】
《ＨＵＤ装置の機能ブロック》
図３には、ＨＵＤ装置１００の機能を示すブロック図が示されている。ＨＵＤ装置１００は、図３に示されるように、車両情報入力部８００、外部情報入力部８０２、画像データ生成部８０４及び画像描画部８０６を備えている。車両情報入力部８００には、ＣＡＮ等から車両の情報（速度、走行距離、対象物までの距離、外界の明るさ等の情報）が入力される。外部情報入力部８０２には、外部ネットワークから車両外部の情報（ＧＰＳからのナビ情報等）が入力される。画像データ生成部８０４は、車両情報入力部８００及び外部情報入力部８０２から入力される情報に基づいて、描画すべき画像の画像データを生成し、ＦＰＧＡ６００に送る。画像描画部８０６は、制御部８０６０を備え、該制御部８０６０は、ＦＰＧＡ６００に画像描画を開始もしくは終了させるための制御信号を送信する。
【００２５】
《光偏向器の構成》
図４には、光偏向器１５の構成が示されている。光偏向器１５は、半導体プロセスにて製造されたＭＥＭＳスキャナであり、図４に示されるように、反射面を有するミラー１５０と、Ｘ軸方向に並ぶ複数の梁を含み、隣り合う２つの梁が折り返し部を介して蛇行するように接続された一対の蛇行部１５２とを有する。各蛇行部１５２の隣り合う２つの梁は、梁Ａ（１５２ａ）、梁Ｂ（１５２ｂ）とされ、枠部材１５４に支持されている。複数の梁には、複数の圧電部材１５６（例えばＰＺＴ）が個別に設けられている。各蛇行部の隣り合う２つの梁の圧電部材に異なる電圧を印加することで、該蛇行部の隣り合う２つの梁が異なる方向に撓み、それが蓄積されて、ミラー１５０がＸ軸周り（＝垂直方向）に大きな角度で回転することになる。このような構成により、Ｘ軸を中心とした垂直方向の光走査が、低電圧で可能となる。一方、Ｙ軸を中心とした水平方向では、ミラー１５０に接続されたトーションバーなどを利用した共振による光走査が行われる。
【００２６】
以上のように構成される光偏向器１５によって、スクリーン３０の画像描画領域に対してレーザビームが２次元的に走査（例えばラスタースキャン）されるとともに（図５参照）、レーザビームの走査位置に応じてＬＤの発光制御を行うことで画素毎の描画、虚像の表示を行うことができる。なお、図５において、Ｐｓは、走査線ピッチである。
【００２７】
ＨＵＤ装置１００からは、瞬間的にはレーザビーム径に相当する点像しか投射されないが、非常に高速に走査させるため、一フレーム画像内では十分に人間の目に残像が残っている。この残像現象を利用することで、運転者には、あたかも「表示エリア」に像を投射させているように知覚される。実際には、スクリーン３０に映った像が、凹面ミラー４０とフロントウインドシールド５０によって反射されて運転者に「表示エリア」において虚像として知覚される。このような仕組みであるので、像を表示させない場合は、ＬＤの発光を停止すれば良い。つまり、「表示エリア」において虚像が表示される箇所以外の箇所の輝度を実質０にすることが可能となる。
【００２８】
すなわち、ＨＵＤ装置１００による虚像の結像位置は、該虚像を結像可能な所定の「表示エリア」内の任意の位置となる。この「表示エリア」は、ＨＵＤ装置の設計時の仕様で決まる。
【００２９】
このように、「レーザ走査方式」を採用したことにより、表示したい部分以外では、表示の必要がないためＬＤを消灯したり、光量を低下させたりするなどの措置を取ることができる。
【００３０】
これに対して、例えば液晶パネル及びＤＭＤパネルのようなイメージングデバイスで中間像を表現する「パネル方式」では、パネル全体を照明する必要があるため、画像信号としては非表示とするために黒表示であったとしても、液晶パネルやＤＭＤパネルの特性上、完全には０にし難いため、黒部が浮き上がって見えることがあったが、レーザ走査方式ではその黒浮きを無くすことが可能となる。
【００３１】
《光源装置》
以下に、光源装置１１について詳細に説明する。図６には、光源装置１１の構成が概略的に示されている。以下では、図６等に示されるαβγ３次元直交座標系を適宜用いて説明する。
【００３２】
光源装置１１は、図６に示されるように、単数あるいは複数の発光点を有する複数（例えば３つ）の発光素子１１１Ｒ、１１１Ｂ、１１１Ｇ、複数（例えば３つ）のカップリングレンズ１１２Ｒ、１１２Ｇ、１１２Ｂ、複数（例えば３つ）のアパーチャ部材１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂ、２つの光路合成素子１１４、１１５、集光レンズ１１６、光検出器１１７などを備えている。
【００３３】
各発光素子は、例えばＬＤ（レーザダイオード）であり、互いに異なる波長λＲ、λＧ、λＢの光束を出射する。例えばλＲ＝６４０ｎｍ、λＧ＝５３０ｎｍ、λＢ＝４４５ｎｍである。ここでは、発光素子１１１Ｒ、１１１Ｇの出射方向は＋β方向であり、発光素子１１１Ｂの出射方向は＋α方向である。各発光素子は、ＦＰＧＡ６００によりＬＤドライバ６１１１を介して画像データに応じて変調駆動される。
【００３４】
ＬＤ１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂから出射された波長λＲ、λＧ、λＢの光束は、対応するカップリングレンズ１１２Ｒ、１１２Ｇ、１１２Ｂにより後続の光学系にカップリングされる。
【００３５】
カップリングされた光束は、対応するアパーチャ部材１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂにより整形される。各アパーチャ部材の開口形状は、光束の発散角等に応じて円形、楕円形、長方形、正方形等、様々な形状とすることができる。
【００３６】
アパーチャ部材１１３Ｂ、１１３Ｇをそれぞれ介した波長λＢ、λＧの光束は、光路合成素子１１４（例えばダイクロイックミラー）で光路合成される。詳述すると、アパーチャ部材１１３Ｂを介した波長λＢの光束は光路合成素子１１４の中心を＋α方向に透過し、アパーチャ部材１１３Ｇを介した波長λＧの光束は光路合成素子１１４の中心で＋α方向に反射される。
【００３７】
そして、波長λＢ、λＧの光束が合成された合成光束λＢＧと、アパーチャ部材１１３Ｒを介した波長λＲの光束とが光路合成素子１１５（例えばダイクロイックミラー）で光路合成される。なお、ここでは、２つの光路合成素子１１４、１１５は、別体とされているが、一体的に設けられても良い。
【００３８】
詳述すると、合成光束λＢＧは、一部が光路合成素子１１５の中心を＋α方向に透過し、残部が光路合成素子１１５の中心で＋β方向に反射される。アパーチャ部材１１３Ｒを介した波長λＲの光束は、一部が光路合成素子１１５の中心で＋α方向に反射され、残部が光路合成素子１１５の中心を＋β方向に透過する。
【００３９】
すなわち、光路合成素子１１５から、合成光束λＢＧの一部と光束λＲの一部が合成された合成光束λＲＧＢ１が＋α方向に出射され、合成光束λＢＧの残部と光束λＲの残部が合成された合成光束λＲＢＧ２が＋β方向に出射される。
【００４０】
合成光束λＲＢＧ１は、光偏向器１５に照射され、スクリーン３０上での画像描画（虚像表示）に用いられる。なお、光路合成素子１１５と光偏向器１５との間に、例えば光偏向器１５側に凹面が向くメニスカスレンズを設置しても良い。
【００４１】
合成光束λＲＧＢ２は、集光レンズ１１６を介して光検出器１１７に照射され、虚像の色や明るさを調整するための入射光量のモニタに利用される。
【００４２】
詳述すると、光検出器１１７は、受光した合成光束λＲＧＢ２の光量に応じた信号を、ＦＰＧＡ６００に出力する。ＦＰＧＡ６００は、光検出器１１７の出力信号に基づいて、合成光束λＲＢＧ１の光量が所望の光量になり、かつ合成光束λＲＧＢ１のＲ、Ｇ、Ｂの光量の比が表示すべき色に応じた比となるように各発光素子の発光パワー（光出力）を設定し、その設定値をＬＤドライバ６１１１に送る。ＬＤドライバ６１１１は、発光素子毎に設定された発光パワーの設定値に応じた駆動電流を該発光素子に印加する。
【００４３】
光検出器１１７としては、例えばフォトダイオード（ＰＤ）やフォトトランジスタを用いることができる。
【００４４】
ここで、各発光素子から光路合成素子１１５までの光路長は互いに異なる。具体的には、発光素子１１１Ｂから光路合成素子１１５までの光路長が最長であり、発光素子１１１Ｒから光路合成素子１１５までの光路長が最短である。これは、虚像で白を構成する際、ＲＧＢの合成比率は約２．５：１：０．５であり、赤の光量が多く必要であり、逆に青の光量は小さくてよいことに由来しており、発光素子による光利用効率の低下を抑制するためである。
【００４５】
次に、光検出器に光束を入射させる３つの方式１〜３について説明する。
【００４６】
図７（Ａ）に示される方式１は、合成光束λＲＧＢ２を光拡散部材１１９によって拡散光とし、光検出器１１７の受光面１１８に入射させる方式である。
【００４７】
図７（Ｂ）に示される方式２は、光路合成素子１１５と光検出器１１７との間に部材を設けず、合成光束λＲＧＢ２を光検出器１１７の受光面１１８に直接的に入射させる方式である。
【００４８】
図７（Ｃ）に示される方式３は、合成光束λＲＧＢ２を集光レンズ１１６によって集光し、光検出器１１７の受光面１１８に入射させる方式（本実施形態の方式）である。
【００４９】
ここで、上記３つの方式１〜３において、各発光素子から光検出器１１７までの光路上の光学部材や光学部品の初期公差、経時の位置変化や形状変化、温湿度特性変化等により、光路ズレが起こると、光検出器１１７に入射する光量が変化するおそれがある（図８（Ａ）〜図８（Ｃ）参照）。
【００５０】
方式１では、合成光束λＲＧＢ２は、光拡散部材１１９によって拡散光にされる。この拡散光は面内で完全に均一な強度が保たれているわけではなく、ガウス分布を取っていることが一般的である。ゆえに、光路ズレが起こることによって光検出器１１７に入射する光量は変化する（図８（Ａ）参照）。
【００５１】
方式２でも、合成光束λＲＧＢ２は、光路ズレが起こることによって光検出器１１７に入射する光量は変化する。
【００５２】
方式３では、合成光束λＲＧＢ２は、集光レンズ１１６で光検出器１１７に入射する光束を集光しており、光路ズレが起こった際も、その光束は光検出器１１７の受光面１１８内に入っており、光検出器１１７に入射する光量はほとんど変化しない。
【００５３】
次に、本実施形態における光検出器１１７に光束を入射させる方式（上記方式３）についてより詳しく説明する。
【００５４】
本実施形態では、図９に示されるように、集光レンズ１１６で集光させた合成光束λＲＧＢ２の各色の光束の焦点位置（結像位置）を光検出器１１７の受光面１１８からずらしている（デフォーカスしている）。ここでは、受光面１１８は、集光素子１１６と、合成光束λＲＧＢ２の複数の光（３色の光）のビームウエスト位置との間に位置している。
【００５５】
すなわち、本実施形態では、各色の光束を、集光レンズ１１６によって集光するものの、光検出器１１７の受光面１１８上では結像させない。これは、受光面１１８上で光を結像させた場合に、受光面１１８に付着した塵や埃、汚れが光束によって焼かれ、焦げが発生することで光検出器１１７の性能劣化を招くおそれがあるからである。具体的には、集光レンズ１１６と光検出器１１７の集光レンズ１１６の光軸方向の位置関係を、集光レンズ１１６を介した各色の光束の結像位置が受光面１１８からずれるように調整している。この調整は、光検出器１１７を基準として集光レンズ１１６をその光軸方向に移動させて行っても良いし、集光レンズ１１６を基準として光検出器１１７を集光レンズ１１６の光軸方向に移動させて行っても良いし、光検出器１１７と集光レンズ１１６を集光レンズ１１６の光軸方向に相対的に移動させて行っても良い。
【００５６】
各色の光束の受光面１１８への光の入射径（入射断面の径）すなわち受光面１１８上での光スポットの径は、例えば発光素子、該発光素子からの光の光路上にある光学部材等の部品の初期公差、経時の位置変化や形状変化、温湿度特性変化等（以下では「入射位置変動要因」とも呼ぶ）に起因する該光束の入射位置の変動によって受光面１１８へ入射する光の光量が変化しない程度まで広げることができる。
【００５７】
さらに、本実施形態では、受光面１１８への光束の入射径を、発光素子から光検出器１１７までの光路長が長い光束ほど小さくしている（図１０参照）。具体的には、集光レンズ１１６での屈折率が最大であり受光面１１８への入射径が最小となる光束λＢの発光素子１１１Ｂから光検出器１１７までの光路長が最長となり、集光レンズ１１６での屈折率が最小であり受光面１１８への入射径が最大となる光束λＲの発光素子１１１Ｒから光検出器１１７までの光路長が最短となるように、発光素子１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂが配置されている。この配置は、前述した発光素子による光利用効率の低下を抑制するための配置と合致している。
【００５８】
ここで、光検出器１１７への光束の入射位置は、上記入射位置変動要因によって変化する。この入射位置の変化に応じて、光検出器１１７に入射する光の光量（以下では「入射光量」とも呼ぶ）も入射径によっては変化する。そして、入射位置変動要因による入射位置の変化は、発光素子から光検出器までの光路長（光学距離）が長い光束ほど大きくなるため、入射光量が変化したときの変化量も大きくなる。ここでは、発光素子１１１Ｂからの光束の入射光量の変化が最も大きく、発光素子１１１Ｒからの光束の入射光量の変化が最も小さい。
【００５９】
このため、光検出器１１７への入射光量全体の変化を小さくするためには、発光素子１１１Ｂからの光の光検出器１１７への入射径を、他の発光素子からの光の光検出器１１７への入射径よりも小さくすることが好ましい。また、発光素子１１１Ｇからの光の光検出器１１７への入射径を、発光素子１１１Ｒからの光の光検出器１１７への入射径よりも小さくすることが好ましい。
【００６０】
次に、光検出器１１７の受光面１１８に入射する光束径について図１１を用いて説明する。図１１では、光検出器１１７のφ約０．７の受光面１１８に、発光素子１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂからの光束４００（λＲ）、４０１（λＧ）、４０２（λＢ）が入射している。
【００６１】
このとき、入射光束４００、４０１、４０２は、入射位置変動要因によって受光面１１８内上の入射位置が、入射光束４００では４００´ａや４００´ｂや４００´ｃや４００´ｄまで、入射光束４０１では４０１´ａや４０１´ｂや４０１´ｃや４０１´ｄまで、入射光束４０２では４０２´ａや４０２´ｂや４０２´ｃや４０２´ｄまで、変化し得る。
【００６２】
ここで、入射位置変動要因による入射位置の変化幅は、一例として、発光素子１１１Ｒから出射された光λＲに関してα：±約１３０μｍ、γ:±約１５５μｍであり、発光素子１１１Ｇから出射された光λＧに関してα:±約１５５μｍ、γ:±約１７０μｍであり、発光素子１１１Ｂから出射された光λＢに関してα:±約１７０μｍ、γ:±約１８０μｍである。
【００６３】
そこで、本実施形態では、上述の如く、入射位置変動要因に対して、光検出器１１７に入射する各光束の光量変化を抑制し、かつ該光束の光束径を極力大きく保つために、集光レンズ１１６での屈折率が最小であり受光面１１８上での光束径が最大となる光束λＲの発光素子１１１Ｒから光検出器１１７までの光路長が最短となり、集光レンズ１１６での屈折率が最大であり受光面１１８上での光束径が最小となる光束λＢの発光素子１１１Ｂから光検出器１１７までの光路長が最長となるように発光素子１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂが配置されている。
【００６４】
具体的には、受光面１１８上での光束径は、入射位置変動要因による入射位置の変化幅を考慮して、光束λＲに関してα：約３５０μｍ、γ:約４８０μｍ、光束λＧに関してα：約３００μｍ、γ：約４２０μｍ、光束λＢに関してα：約２４０μｍ、γ:約３５０μｍに調整されている。なお、受光面１１８上での光束径の調整は、集光レンズ１１６及び光検出器１１７の少なくとも一方の、集光レンズ１１６の光軸方向の位置を調整することにより行うことができる。
【００６５】
また、このような光束径の調整は、光学部材や光学部品の光路に沿った初期公差、経時の位置変動や形状変動が起こった際に生じる、光束径太りも考慮し、調整されることが好ましい。
【００６６】
図１２には、光検出器１１７に入射する光束のビームウエスト位置と光束径の関係を示す深度カーブが示されている。
【００６７】
図１２の横軸は光検出器１１７の受光面１１８からの集光レンズ１１６の光軸方向の距離（受光面１１８から集光レンズ１１６に向かう方向が正方向）であり、縦軸は集光レンズ１１６によって集光され光検出器１１７の受光面１１８に入射する光束の光束径である。横軸０の位置に光検出器１１７の受光面１１８が位置し、この場合、光束径約１７５μｍで受光面１１８に光束が入射していることがわかる。また、深度カーブにおいて最も光束径が小さくなる、受光面１１８からの垂直距離をビームウエスト位置（結像位置）と呼び、該ビームウエスト位置における光束径をビームウエスト径と呼ぶ。ここでは、ビームウエスト位置は０．５ｍｍ〜１ｍｍに設定され、ビームウエスト径は０〜１０μｍ程度となっている。
【００６８】
図１３、図１４には、それぞれ光検出器１１７に入射する光束のα方向、γ方向に対応するビームウエスト位置と光束径の関係が示されている。ここでは、各光束のビームウエスト位置は０．５ｍｍ〜１ｍｍに設定され、ビームウエスト径は０〜１０μｍ程度となっている。
【００６９】
発光素子１１１Ｒから出射され光検出器１１７に入射する光束４００のビームウエスト位置は約０．８４ｍｍ、発光素子１１１Ｇから出射され光検出器１１７に入射する光束４０１のビームウエスト位置は約０．７８ｍｍ、発光素子１１１Ｂから出射され光検出器１１７に入射する光束４０２のビームウエスト位置は約０．７４ｍｍと調整されている。つまり、光検出器１１７の受光面１１８に入射する光束の、ビームウエスト位置は発光素子から光検出器１１７までの光路長が短いものほど、光検出器１１７の受光面１１８から離れるように調整されている。
【００７０】
なお、本実施形態では、光検出器１１７に光束が入射される際、ビームウエスト位置を受光面１１８からずらすことにより入射径を大きくしたが、光路中に設けられたアパーチャ部材の開口の大きさを大きくすることなどにより、入射径を大きくしてもよい。なお、アパーチャ部材として開口径を調整可能なもの（絞り調整可能なもの）を用いることで、光源装置１１の製造の際に、入射径を変更する必要がある光束に対応するアパーチャ部材の開口径を調整することができる。
【００７１】
以上説明した本実施形態の光源装置１１は、複数の光源（発光素子１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂ）と、該複数の光源からの複数の光を合成し、その合成光を分岐する、光路合成手段（光路合成素子１１４、１１５）を含む光学系と、該光学系からの分岐光（λＲＧＢ２）を集光する集光素子（集光レンズ１１６）と、該集光素子を介した分岐光を受光する光検出器１１７と、を備え、集光素子を介した分岐光に含まれる複数の光のビームウエスト位置は、光検出器１１７の受光面１１８からずれている。
【００７２】
この場合、簡易な構成により、集光レンズ１１６を介した複数の光による受光面１１８での塵や埃の焦げ付きや光検出器１１７の損傷を抑制できる。
【００７３】
この結果、高コスト化を抑制しつつ検出精度の低下を抑制できる。
【００７４】
また、複数の光源から光検出器１１７までの光路長が互いに異なる場合に、光源から光検出器１１７までの光路長が長い光ほど、ビームウエスト位置の受光面１１８からのずれ量が小さいことが好ましい。
【００７５】
この場合、入射位置変動要因による入射位置のずれが大きくなる光ほど、受光面１１８上での光スポットの大きさを小さくできる。この結果、光検出器１１７への入射光量の変化を抑制できる。
【００７６】
また、複数の光源から光検出器１１７までの光路長は互いに異なる場合に、光源から光検出器１１７までの光路長が長い光ほど、受光面１１８への入射断面が小さいことが好ましい。
【００７７】
この場合、入射位置変動要因による入射位置のずれが大きくなる光ほど、受光面１１８上での光スポットの大きさを小さくできる。この結果、光検出器１１７への入射光量の変化を抑制できる。
【００７８】
また、少なくとも２つの光の波長が互いに異なり、受光面１１８が集光素子１１６と複数の光のビームウエスト位置の間に位置する場合に、少なくとも２つの光のうち波長が短い光ほど（集光レンズ１１６での屈折率が大きい光ほど）光源から光検出器１１７までの光路長が長いことが好ましい。
【００７９】
この場合、光検出器１１７への入射光量の変化をより確実に抑制できる。
【００８０】
なお、少なくとも２つの光の波長が互いに異なる場合に、複数の光のビームウエスト位置を集光素子１１６と受光面１１８の間に位置させ、少なくとも２つの光のうち波長が長い光ほど（集光レンズ１１６での屈折率が小さい光ほど）光源から光検出器１１７までの光路長を長くしても良い。
【００８１】
この場合も、光検出器１１７への入射光量の変化をより確実に抑制できる。
【００８２】
また、複数の光のビームウエスト位置が受光面１１８からずれるように、集光素子１１６の光軸方向の位置と光検出器１１７の該光軸方向の位置が設定されることが好ましい。
【００８３】
この場合、簡易な手法により、複数の光のビームウエスト位置を受光面１１８からずらすことができる。
【００８４】
また、複数の光源に対応して設けられ、対応する光源と光路合成手段（光学系）との間の光路上に配置された複数のアパーチャ部材（開口部材）の開口の大きさを互いに異ならせる簡易な手法によっても、複数の光の受光面１１８上での光スポットの大きさを調整できる。
【００８５】
そして、少なくとも２つの開口部材は、対応する光の光源から光検出器までの光路長が長いものほど、開口が小さいことが好ましい。
【００８６】
この場合、光源からの光検出器までの光路長が長い光ほど、受光面１１８上での光スポットの大きさを小さくすることができる。
【００８７】
また、複数の光の波長が互いに異なり、複数の光のうち波長が長い光ほど、光源から光検出器１１７までの光路長が短いため、光利用効率の低下を抑制できるとともに、入射位置変動要因による入射位置の変化が比較的小さい光の受光面１１８上での光スポットの大きさを大きくでき、かつ入射位置変動要因による入射位置の変化が比較的大きい光の受光面１１８上での光スポットの大きさを小さくできる。
【００８８】
また、複数の光源が、赤色光を出射する第１の光源と、緑色光を出射する第２の光源と、青色光を出射する第３の光源とを含む場合には、白を表現することができる。
【００８９】
また、複数の光源は、第１〜第３の光源のうち少なくとも１種類の光源を複数含んでも良い。
【００９０】
例えば、複数の光源が、赤色光を出射する複数の光源と、緑色光を出射する光源と、青色の光を出射する光源とを含んでも良い。この場合には、輝度を向上することができる。なお、この場合、赤色光を出射する複数の光源それぞれから光検出器１１７までの光路長は、略同一であることが好ましい。具体的には、例えば赤色光を出射する複数の光源をγ方向に並べて配置しても良い。
【００９１】
例えば、複数の光源が、赤色光を出射する光源と、緑色光を出射する複数の光源と、青色光を出射する光源とを含んでも良い。この場合にも、輝度を向上することができる。なお、この場合、緑色光を出射する複数の光源それぞれから光検出器１１７までの光路長は、略同一であることが好ましい。具体的には、例えば緑色光を出射する複数の光源をγ方向に並べて配置しても良い。
【００９２】
例えば、複数の光源は、赤色光を出射する複数の光源と、緑色光を出射する複数の光源と、青色光を出射する光源とを含んでも良い。この場合にも、輝度を向上することができる。なお、この場合、赤色光を出射する複数の光源それぞれから光検出器１１７までの光路長は、略同一であることが好ましい。また、緑色光を出射する複数の光源それぞれから光検出器１１７までの光路長は、略同一であることが好ましい。具体的には、例えば赤色光を出射する複数の光源や緑色光を出射する複数の光源をそれぞれγ方向に並べて配置しても良い。
【００９３】
例えば、複数の光源は、赤色光を出射する複数の光源と、緑色光を出射する複数の光源と、青色光を出射する複数の光源とを含んでも良い。この場合にも、輝度を向上することができる。なお、この場合、赤色光を出射する複数の光源それぞれから光検出器１１７までの光路長は、略同一であることが好ましい。また、緑色光を出射する複数の光源それぞれから光検出器１１７までの光路長は、略同一であることが好ましい。また、青色光を出射する複数の光源それぞれから光検出器１１７までの光路長は、略同一であることが好ましい。具体的には、例えば赤色光を出射する複数の光源や緑色光を出射する複数の光源や青色光を出射する複数の光源をそれぞれγ方向に並べて配置しても良い。
【００９４】
また、ＨＵＤ装置１００は、光源装置１１と、光源装置１１からの光により画像を形成する光偏向器１５（画像形成素子）と、を備えているため、高コスト化を抑制しつつ視認性の良い画像（所望の輝度、色の画像）を安定して表示できる。
【００９５】
また、ＨＵＤ装置１００は、光源装置１１の光検出器１１７からの信号に基づいて各光源（発光素子）の出力を制御する、ＦＰＧＡ６００及びＬＤドライバ６１１１を含む制御系を更に備えるため、該光源の出力を安定して精度良く制御できる。
【００９６】
また、ＨＵＤ装置１００は、画像を形成した光が照射されるスクリーン３０を更に備えるため、該スクリーン３０に中間像を形成できる。
【００９７】
また、光源装置１１、光偏向器１５及びスクリーン３０は、複数の光のうち波長が長い光ほど光源装置１１からスクリーン３０までの光路長が短くなるように配置されているため、スクリーン３０に形成される中間像の輝度を向上することができる。
【００９８】
また、スクリーン３０を介した光を透過反射部材（例えばフロントウインドシールド５０）に向けて投射する凹面ミラー４０（投射部）を更に備えるため、スクリーン３０を介した光をフロントウインドシールド５０の所望の領域に照射することができる。
【００９９】
また、ＨＵＤ装置１００と、該ＨＵＤ装置１００が搭載される移動体（例えば自動車）と、を備える移動体装置によれば、移動体の操縦者に視認性の良い画像（虚像）を安定して提供することができる。
【０１００】
また、本実施形態の光検出方法は、複数の光源（発光素子）からの複数の光を合成し、複数の光の合成光を分岐する工程と、合成光の分岐光に含まれる複数の光を光検出器１１７の受光面１１８からずれた位置に結像させる工程と、を含む。
【０１０１】
この場合、簡易な手法により、分岐光に含まれる複数の光による受光面１１８での塵や埃の焦げ付きや光検出器１１７の損傷を抑制できる。
【０１０２】
この結果、高コスト化を抑制しつつ検出精度の低下を抑制できる。
【０１０３】
また、結像させる工程では、分岐光に含まれる複数の光が結像する位置の受光面１１８からのずれ量を、光源から光検出器１１７までの光路長が長い光ほど小さくすることが好ましい。
【０１０４】
この場合、入射位置変動要因による入射位置のずれが大きくなる光路長が長い光ほど、受光面１１８上での光スポットの大きさを小さくできる。この結果、光検出器１１７への入射光量の変化を抑制できる。
【０１０５】
また、本実施形態の光源装置１１の製造方法は、複数の光源（発光素子）からの複数の光を合成し、その合成光を分岐し、その分岐光を集光素子（集光レンズ１１６）を介して光検出器１１７で受光する光源装置の製造方法において、集光素子を介した分岐光に含まれる複数の光のビームウエスト位置が光検出器１１７の受光面からずれるように集光素子と光検出器１１７の少なくとも一方の集光素子の光軸方向に関する位置を調整する工程を含む。
【０１０６】
この場合、簡易な手法により、複数の光による受光面１１８の損傷等を抑制できる。
【０１０７】
また、複数の光源からの複数の光の波長が互いに異なり、受光面１１８が集光素子１１６と複数の光のビームウエスト位置の間に位置する場合に、分岐光に含まれる複数の光のビームウエスト位置の受光面１１８からのずれ量が、波長が短い光ほど光源から光検出器１１７までの光路長が長くなるように複数の光源を配置することが好ましい。
【０１０８】
この場合、入射位置変動要因による入射位置のずれが大きくなる光路長が長い光（波長が短い光）ほど、受光面１１８上での光スポットの大きさを小さくできる。この結果、光検出器１１７への入射光量の変化を抑制できる。
【０１０９】
また、複数の光源からの複数の光の波長が互いに異なり、複数の光のビームウエスト位置が集光素子１１６と受光面１１８の間に位置する場合に、分岐光に含まれる複数の光のビームウエスト位置の受光面１１８からのずれ量が、波長が長い光ほど光源から光検出器１１７までの光路長が長くなるように複数の光源を配置することが好ましい。
【０１１０】
この場合、入射位置変動要因による入射位置のずれが大きくなる光路長が長い光（波長が長い光）ほど、受光面１１８上での光スポットの大きさを小さくできる。この結果、光検出器１１７への入射光量の変化を抑制できる。
【０１１１】
また、分岐光に含まれる複数の光の光源から光検出器１１７までの光路長は互いに異なり、複数の光源からの複数の光が開口径を調整可能な複数の開口部材（アパーチャ部材１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂ）で個別に整形された後に合成される場合に、複数の光の受光面１１８上での入射断面の大きさが、光源から光検出器１１７までの光路長が長いものほど小さくなるように複数の開口部材の開口径を調整する工程を更に含むことが好ましい。
【０１１２】
この場合、入射位置変動要因による入射位置のずれが大きくなる光路長が長い光ほど、受光面１１８上での光スポットの大きさを小さくできる。この結果、光検出器１１７への入射光量の変化を抑制できる。
【０１１３】
光源装置１１の製造手順について簡単に説明する。光源装置１１を構成する複数の構成部品を例えば図６に示される所定の配置（発光素子１１１Ｂから光検出器１１７までの光路長が最長となり、発光素子１１１Ｒから光検出器１１７までの光路長が最短となる配置）となるように筐体内において保持体（不図示）に位置決め固定した（但し集光レンズ１１６は仮固定）後、３つの発光素子１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂを点灯させて、受光面１１８上での３色の光束を顕微鏡等で確認しながら、各光束のビームウエスト位置が受光面１１８からずれるように集光レンズ１１６の光軸方向の位置を調整する。そして、集光レンズ１１６を調整後の状態で保持体に位置決め固定する。なお、各光束のビームウエスト位置を受光面１１８からずらすために、集光レンズ１１６に代えて又は加えて光検出器１１７を仮固定し、光検出器１１７の集光レンズ１１６光軸方向の位置調整を行っても良い。
【０１１４】
なお、上記実施形態では、集光素子として集光レンズを用いているが、集光ミラーであっても良い。また、集光素子は、複数のレンズの組み合わせでも良いし、複数のミラーの組み合わせでも良いし、レンズとミラーの組み合わせでも良い。
【０１１５】
また、上記実施形態では、複数の光源それぞれから光検出器１１７までの光の光路長が互いに異なっているが、これに限らず、要は、複数の光源からの複数の光のうち少なくとも２つの光の光路長が互いに異なっていることが好ましい。そして、光路長が互いに異なる少なくとも２つの光のうち光源から光検出器までの光路長が長いものほど受光面上での光スポットの大きさが小さいこと、すなわちビームウエスト位置の受光面からのずれ量が小さいこと又は対応するアパーチャ部材の開口の大きさが小さいことが好ましい。
【０１１６】
また、上記実施形態では、光源から光検出器までの光路長を波長が長い光ほど短くしているが、これに限られない。すなわち、発光素子１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂの配置を適宜入れ替えても良い。
【０１１７】
また、上記実施形態では、集光レンズ１１６を介した３つの光のビームウエスト位置が受光面から集光レンズ１１６側にずれているが、少なくとも１つの光のビームウエスト位置が集光レンズ１１６とは反対側にずれていても良い。
【０１１８】
また、本発明の光源装置の構成は、上記実施形態で説明したものに限らず、適宜変更可能である。例えば、図１５に示される変形例の光源装置１１´のような構成を採用しても良い。
【０１１９】
光源装置１１´では、３つの発光素子１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂがβ方向に並べられ、各発光素子の出射方向が＋α方向とされている。発光素子１１１Ｂからの光束λＢがダイクロイックミラー１２０で反射され、光路合成素子１１４により発光素子１１１Ｇからの光束λＧと光路合成され、その合成光束λＲＧが光路合成素子１１５により発光素子１１１Ｒからの光束λＲと合成される。その合成光束λＲＧＢは光路合成素子１１５で合成光束λＲＧＢ１、λＲＧＢ２に分岐され、λＲＧＢ１は光偏向器１５側に凹面が向くメニスカスレンズ１２１を介して光偏向器１５へ入射され、λＲＧＢ２は集光レンズ１１６を介して光検出器１１７に入射される。ここでは、光路長は、λＢ＞λＧ＞λＲとなっているが、これに限らず、適宜変更可能である。
【０１２０】
光源装置１１´においても、上記実施形態の光源装置１１と同様の手法を導入することにより、光源装置１１と同様の作用・効果を得ることができる。
【０１２１】
また、上記実施形態では、投光部は、凹面ミラー４０から構成されているが、これに限らず、例えば、凸面鏡から構成されても良い。
【０１２２】
また、上記実施形態では、走査ミラー２０を有しているが、有していなくても良い。すなわち、光偏向器１５で偏向された光を、光路を折り返さずに、スクリーン３０に直接照射もしくは凸面レンズを介して照射するようにしても良い。また、走査ミラー２０として平面鏡を用いても良い。
【０１２３】
また、上記実施形態では、集光レンズ１１６及び光検出器１１７は、筐体内に配置されたが、これらの少なくとも一方は、筐体外に配置されても良い。
【０１２４】
また、上記実施形態では、光源としてＬＤを用いているが、例えばＶＣＳＥＬ等の他のレーザ等を用いても良い。
【０１２５】
また、透過反射部材は、移動体のフロントガラスに限らず、例えばサイドガラス、リアガラス等であっても良く、要は、透過反射部材は、移動体に設けられ、移動体の搭乗者が該移動体の外部を視認するための窓部材（ウインドシールド）であることが好ましい。
【０１２６】
また、上記実施形態では、画像表示装置（ＨＵＤ）は、例えば車両、航空機、船舶、産業用ロボット等の移動体に搭載用のものとして説明したが、要は、物体に搭載されるものであれば良い。なお、「物体」は、移動体の他、恒常的に設置されるものや運搬可能なものを含む。
【０１２７】
また、本発明の画像表示装置は、ＨＵＤ装置のみならず、例えばヘッドマウントディスプレイ装置、プロンプタ装置、プロジェクタ装置への適用も可能である。
【０１２８】
例えば、プロジェクタ装置に適用する場合には、該プロジェクタ装置をＨＵＤ装置１００と同様に構成することができる。すなわち、凹面ミラー４０を介した画像光を映写幕や壁面等に投影すれば良い。なお、凹面ミラー４０を設けずにスクリーン３０を介した画像光を映写幕や壁面等に投影しても良い。また、凹面ミラー４０の代わりに自由曲面ミラーを用いても良い。
【０１２９】
また、上記各実施形態に記載した具体的な数値、形状等は、一例であって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更である。
【０１３０】
以下に、発明者が上記実施形態を発案するに至った思考プロセスを説明する。
【０１３１】
ヘッドアップディスプレイにおいて、フロントガラスやコンバイナに投影される虚像の色や明るさは画像生成部(イメージャ)内の光をフォトダイオード(光検出素子)などで検出し、モニタリングすることによって制御している。
【０１３２】
つまり、レーザから出射された光は虚像を生成するための光と、虚像の色や明るさを制御するために光検出素子に入射しモニタリングするための光に分けられる。
【０１３３】
また、制御はモニタリングされた光の強度に対して、虚像の色や明るさがどうなっているかを初期状態での光学素子の効率などをもとにフィードバック計算し、行うという技術がある。
【０１３４】
また、光検出素子に光を入射する光学系として大きく分類して三つが挙げられる１つ目は光検出素子前に光を拡散する拡散部材を配置し、光を拡散して光検出素子に入射させる系、２つ目は光検出素子前に光を集光する集光部材を配置し、光を集光して光検出素子に入射させる系、３つ目は光検出素子前には何も配置せず、そのまま光検出素子に入射させる方法がある。この三つの方法の中で、光検出素子に入射する光量が初期公差や経時温度特性による素子の位置変動によって変化しにくいのは光検出素子前に光を集光する集光部材を配置し、光を集光して光検出素子に入射する系であることが既に知られている。
【０１３５】
しかし、従来の集光部材を用いて光検出素子に光を入射させる光学系では、光検出素子上で光を限界まで集光し、光を入射させていることから、光検出素子上に付着した塵や埃を焦がしてしまう可能性や光検出素子自体を破壊してしまう可能性があり、虚像の色や明るさの制御が困難になる危険性があるという問題があった。
【０１３６】
また、特許文献１には、集光により検出素子が高温となるため、検出素子の検出結果においてノイズ又は誤差が発生したり、検出素子の劣化が早まること等により、検出精度が悪化するという問題を解決するために、検出素子の手前に筒状素子を備え、且つ適度に光量が筒状素子から放出され、適度に反射を繰り返し検出素子に入射し、当該課題を解決する方法が開示されている。
【０１３７】
しかし、筒状素子は複雑な意匠を持っているため、コストが増大するという問題があった。
【０１３８】
そこで、発明者らは、この問題を解決するために、上記実施形態を発案するに至った。
【符号の説明】
【０１３９】
１１…光源装置、１５…光偏向器（画像形成素子）、３０…スクリーン、４０…凹面ミラー（投光部）、５０…フロントウインドシールド（透過反射部材）、１００…ＨＵＤ装置（画像表示装置）、１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂ…アパーチャ部材（開口部材）、１１４…光路合成素子（光学系の一部）、１１５…光路合成素子（光学系の一部）、１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂ…発光素子（光源）、６００…ＦＰＧＡ（制御系の一部）６１１１…ＬＤドライバ（制御系の一部）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１４０】
【特許文献１】特開２０１５‐１０８５５５号公報
【図１】
0006668711.tif 000002
【図２】
0006668711.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0006668711.tif 000006
【図６】
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【図７】
0006668711.tif 000008
【図８】
0006668711.tif 000009
【図９】
0006668711.tif 000010
【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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