(57)【要約】【課題】  虚像表示装置において、運転者の姿勢変動に応じて、反射ミラーの角度を調整する。【解決手段】  反射ミラーの角度を調整できる虚像表示装置であり、この虚像表示装置は、虚像表示用の光源部と、運転者の目の位置検出用の光源部と、反射ミラーと、反射ミラー駆動ユニットと、ウィンドシールドと、同期ユニットと、制御部と、虚像と、コンテンツ制御部とを有し、同期ユニットは、凸面と凹面が交互に並んだ反射型素子と、凸レンズと、センサーより構成され、運転者の目と同期して移動する。更に、光源部からの光が、反射型素子を横断する際に生成される信号を元に、制御部はフィードバック制御により反射ミラー駆動ユニットを制御する。【選択図】  図１
2017116755.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
虚像を視認する者の目の位置を検出するための検出光を出射する光源と、
前記目と同期して移動する同期ユニットと、
前記虚像の情報を含む画像光および前記検出光の光路を調整する反射ミラーと、
前記反射ミラーの反射角度を調整する反射ミラー駆動ユニットと
を備え、
前記同期ユニットは、凸面と凹面とが交互に並んだ反射型素子、凸レンズおよびセンサーを備え、
前記反射型素子は、前記凸レンズを経由して入射した、前記検出光を反射し、
前記センサーは、前記反射型素子で反射された検出光を受光して、前記反射ミラー駆動ユニットが前記反射ミラーを制御するためのセンサー信号を生成する
ことを特徴とする虚像表示装置。
【請求項２】
前記同期ユニットは、前記虚像を視認する者の目の位置に対し線形となるような位置に設置される
ことを特徴とする請求項１に記載の虚像表示装置。
【請求項３】
前記センサー信号は、前記光源から出射された光が前記反射型素子を横断する際に生成される
ことを特徴とする請求項１または２に記載の虚像表示装置。
【請求項４】
前記反射ミラー駆動ユニットは、前記虚像を視認する者が映像を見たかどうかを判定する判定機能を更に有する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の虚像表示装置。
【請求項５】
コンテンツ制御部をさらに備え、
前記コンテンツ制御部は、前記虚像の情報であるコンテンツを前記虚像の表示面上の上下、あるいは左右に移動させ、
前記判定機能は、前記同期ユニットが前記コンテンツと連動して動いたかどうかを判定し、連動した場合は、虚像を視認する者が映像を見たと判定し、連動していない場合は、虚像を視認する者が映像を見ていないと判定し、警告を出す機能を有する
ことを特徴とする請求項４に記載の虚像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のヘッドアップディスプレイなどの虚像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヘッドアップディスプレイ（Ｈｅａｄ  Ｕｐ  Ｄｉｓｐｌａｙ、以下、ＨＵＤと称する）は、自動車のウィンドシールドに速度またはナビ情報などの運転支援情報を虚像として表示する装置である。運転者は、車両の前景と運転支援情報とを重畳して視認できる。このため、運転時の視線移動が軽減され、運転者の疲労の軽減または安全性の向上を図ることができる。
【０００３】
運転者に虚像を視認させるために、ヘッドアップディスプレイのアイレンジを、運転者の目の位置に合わせる必要がある。
【０００４】
「アイレンジ」とは、運転者の目の位置の分布を統計的に表したものである。ここでは、アイレンジは虚像を認識できる目の位置の範囲である。アイレンジは、アイボックスとも呼ばれる。アイボックスは、「覗き窓」に相当する長方形の領域を示している。この窓から道路を見る間だけ、運転者は虚像をみることができる。
【０００５】
運転者に虚像を視認させるためには、反射ミラーを用いて、光源部からの光をウィンドシールドに向けて反射させる。そして、ウィンドシールドから運転者の目に向けて光を反射させることで、ウィンドシールドの前方に虚像を表示する。
【０００６】
なお、運転者の姿勢の変動によって、運転者の目の位置は上下左右に動く。このような場合には、運転者の目の位置がアイレンジから外れることがある。これは、アイレンジの大きさ及び運転者の姿勢変動の量によって決まる。そして、運転者は虚像を認識できなくなる。
【０００７】
そこで、反射ミラーの角度を変更することで、ウィンドシールドから運転者の目に向かう光の到達位置を変更する。これにより、運転者は、姿勢が変動しても、常に虚像を認識できる。
【０００８】
反射ミラーを駆動するためには、運転者の目の位置を検出する必要がある。運転者の目の位置または運転者の頭部の位置を検出する技術は、例えば、特許文献１に記載されている。
【０００９】
特許文献１には、３Ｄカメラで運転者を撮像し、画像処理によって運転者の目の位置を検出し、その検出結果に応じて映像の表示位置を調整する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１０−１２８０００号公報（段落００２５〜００２６、００２９〜００３０、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１に開示された技術では、運転者の姿勢が変動してから運転者の目に向かう光の到達位置を変更するまでに複数の処理が発生する。このため、運転者の目に向かう光の到達位置を変更するまでに時間を必要する。複数の処理は、例えば、３Ｄカメラで運転者を撮影し、撮影した画像の画像処理を行うなどの処理である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
そこで、本発明は、これらの課題を解決するためになされたものであり、運転者の姿勢が変動してから反射ミラーを駆動させるまでの処理を容易に簡素化できる虚像表示装置を提供することを目的とする。
【００１３】
本発明に係る虚像表示装置は、虚像を視認する者の目の位置を検出するための検出光を出射する光源と、前記目と同期して移動する同期ユニットと、前記虚像の情報を含む画像光および前記検出光の光路を調整する反射ミラーと、前記反射ミラーの反射角度を調整する反射ミラー駆動ユニットとを備え、前記同期ユニットは、凸面と凹面とが交互に並んだ反射型素子、凸レンズおよびセンサーを備え、前記反射型素子は、前記凸レンズを経由して入射した、前記検出光を反射し、前記センサーは、前記反射型素子で反射された検出光を受光して、前記反射ミラー駆動ユニットが前記反射ミラーを制御するためのセンサー信号を生成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、運転者の目に向かう光の到達位置を変更するための反射ミラーの駆動処理を簡素化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態１に係る虚像表示装置の構成を概略的に示す構成図である。
【図２】実施の形態１に係る虚像表示装置の一部である同期ユニットの構成を示した構成図である。
【図３】実施の形態１に係る虚像表示装置のセンサーでの信号生成方式の一例を概略的に示す図である。
【図４】実施の形態１に係る虚像表示装置の反射型素子を、運転者の目の位置検出用の光源部から出射された光が横断する際に生成される信号を概略的に示す図である。
【図５】実施の形態１の変形例に係る虚像表示装置の構成を概略的に示す図である。
【図６】実施の形態１の変形例に係る虚像表示装置のコンテンツ制御部と反射ミラー駆動ユニットの構成を概略的に示す図である。
【図７】実施の形態１の変形例に係る反射ミラー駆動ユニット３００の動作を示す説明図である。
【図８】実施の形態１の変形例に係る虚像表示装置の映像コンテンツの移動量と反射ミラー駆動ユニットの移動量の関係を概略的に示す図である。
【図９】一般的な虚像表示装置の構成を概略的に示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図９は、一般的な虚像表示装置１０の構成を概略的に示す構成図である。
【００１７】
なお、以下に示す図において、説明を容易にするためにｘｙｚ座標を用いる。車両の進行方向をｘ軸方向とする。車両の前方を＋ｘ軸方向とし、後方を−ｘ軸方向とする。車両の左右方向をｙ軸方向とする。車両の右側を＋ｙ軸方向とし、車両の左側を−ｙ軸方向とする。車両の上下方向をｚ軸とする。車両の上方向を＋ｚ軸方向とし、下方向を−ｚ軸方向とする。
【００１８】
図９に示すように、一般的な虚像表示装置１０は、光源部１００、反射ミラー１１０及び反射ミラー駆動ユニット１２０を備えている。虚像表示装置１０は、コンテンツ制御部１６０を備えることができる。
【００１９】
運転者は、ウィンドシールド１３０を通して虚像１５０を視認することができる。
【００２０】
光源部１００は、運転支援情報の画像情報を含む光１０１（以下、画像光という）を生成する。光源部１００は、画像表示素子を備えている。画像表示素子は、例えば、Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ（ＬＣＯＳ）、Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ（ＬＣＤ）またはレーザー等である。
【００２１】
反射ミラー１１０は、光源部１００によって生成された画像光１０１を反射する。そして、反射ミラー１１０は、画像光１０１をウィンドシールド１３０に入射させる。これにより、虚像表示装置１０は、運転者から見てウィンドシールド１３０の＋ｘ軸方向（車両の前方）に、虚像を拡大して表示する。
【００２２】
反射ミラー駆動ユニット１２０は、反射ミラー１１０の角度を調整する。反射ミラー駆動ユニット１２０が反射ミラー１１０の角度を調整することで、虚像表示装置１０は光源部１００からの画像光１０１の光路を変更することができる。反射ミラー駆動ユニット１２０は、例えば、モータ、モータ用ドライバ及びモータ用コントローラ等を含む。
【００２３】
ウィンドシールド１３０は、車両のフロントガラスである。反射ミラー１１０で反射された画像光１０１は、ウィンドシールド１３０に入射する。ウィンドシールド１３０で反射された画像光１０１は、運転者の目１４０に到達する。運転者は、画像光１０１が含む画像を＋ｘ軸方向に拡大して表示された虚像１５０として視認することができる。つまり、ウィンドシールド１３０は、虚像表示装置１０からの画像光１０１を反射すると共に、車両の前方の風景を運転者から視認できる透過型の表示部である。
【００２４】
なお、ウィンドシールド１３０に代わりコンバイナーを使うこともできる。「コンバイナー」とは、フロントガラス側に配置された半透明のスクリーンである。運転情報をこのコンバイナーに反射させて運転者の視界に入れる。
【００２５】
運転者は、車両の前景を見ると同時に、虚像１５０を視認することができる。つまり、運転者は、虚像を視認する者である。
【００２６】
虚像１５０は、光源部１００で生成される画像情報が拡大され、ウィンドシールド１３０の＋ｘ軸方向に表示された画像である。
【００２７】
コンテンツ制御部１６０は、虚像１５０として表示する画像の制御を行う。具体的には、コンテンツ制御部１６０は、表示する画像の内容を設定する。
【００２８】
運転者の姿勢の変動により、例えば、運転者の目１４０がｚ軸方向に移動したとする。運転者の姿勢の変動の量によっては、運転者の目１４０の位置がアイレンジから外れる。そして、運転者は虚像を視認できなくなる。
【００２９】
そこで、反射ミラー駆動ユニット１２０は、反射ミラー１１０の角度を調整する。反射ミラー駆動ユニット１２０は、画像光１０１が運転者の目１４０の位置に照射されるように反射ミラー１１０の角度を調整する。
【００３０】
図９において、反射ミラー１１０の角度が変わると、光源部１００から出射された光１０１の光路は、実線から一点鎖線のように変わる。図９では、運転者の目１４０に向かう光路は、−ｚ軸方向に平行移動している。そして、アイレンジは、−ｚ軸方向に移動する。これにより、運転者は虚像を認識できる。
【００３１】
実施の形態１．
【００３２】
図１は、実施の形態１に係る虚像表示装置１１の構成を概略的に示す構成図である。図２は、同期ユニット２５０の構成を示した構成図である。図２（Ａ）は、運転者の目２６０が基準位置にある場合の同期ユニット２５０を示している。また、図２（Ｂ）は、運転者の目２６０が、基準位置から上側（＋ｚ軸方向側）に移動した場合の同期ユニット２５０を示している。
【００３３】
図１に示すように、実施の形態１に係る虚像表示装置１１は、光源ユニット２０、反射ミラー２２０、反射ミラー駆動ユニット２３０および同期ユニット２５０を備えている。虚像表示装置１１は、制御部２７０およびコンテンツ制御部２９０を備えることができる。
【００３４】
図１では、光源ユニット２０は、例えば、光源部２００および光源部２１０を含んでいる。光源部２００は、虚像を形成するために画像光を発する。光源部２１０は、運転者の目２６０の位置の検出するための検出光を発する。なお、例えば、光源部２００と光源部２１０とは、異なる光源を備えることができる。また、例えば、１つの光源から光を分けて、光源部２００で画像光を生成し、光源部２１０で検出光を生成することもできる。つまり、光源部２００と光源部２１０とが一体となった光源部としてもよい。
【００３５】
これにより、光源ユニット２０の設置スペースを小さくでき、製造コストも低減することができる。この場合には、光源部２００と光源部２１０とが一体となった光源ユニット２０は、画像光２０１と検出光２１１とを共に出射する。
【００３６】
運転者は、ウィンドシールド２４０を通して虚像２８０を視認することができる。ウィンドシールド２４０は、虚像２８０の表示面ともいえる。
【００３７】
図１において、光源部２００は、図９の光源部１００と同様である。また、反射ミラー２２０は、図９の反射ミラー１１０と同様である。反射ミラー駆動ユニット２３０は、図９の反射ミラー駆動ユニット１２０と同様である。ウィンドシールド２４０は、図９のウィンドシールド１３０と同様である。コンテンツ制御部２９０は、図９のコンテンツ制御部１６０と同様である。これらの構成要素２００，２２０，２４０，２９０の説明は、図９における構成要素１００，１１０，１２０，１３０，１６０の説明で代用する。
【００３８】
なお、光源部２００は、運転支援情報の画像情報を含む画像光２０１を生成する。画像光２０１は、画像光１０１と同様である。
【００３９】
光源部２１０は、運転者の目２６０の位置を検出するための検出光２１１を生成する。光源部２１０として、例えば、レーザーを用いる。実施の形態１では、光源ユニット２０から出射される２種類の光線は、同じ光路上を進行する。２種類の光線は、画像光２０１の光線と検出光２１１の光線である。実施の形態１では、検出光２１１が照射される運転者の目２６０の位置に、画像光２０１も照射されている。
【００４０】
つまり、検出光２１１が運転者の目２６０の位置に照射されるように、反射ミラー２２０の角度を調整することで、画像光２０１も運転者の目２６０の位置に照射される。そして、運転者は虚像を認識することができる。
【００４１】
同期ユニット２５０は、運転者の目２６０と同期して移動するユニットである。
【００４２】
同期ユニット２５０は、例えば、運転者が装着するものであってもよい。例えば、同期ユニット２５０は、メガネのように運転者に装着されている。この場合には、同期ユニット２５０と運転者の目２６０とは、同じ距離だけ移動する。
【００４３】
また、同期ユニット２５０は、運転者の目２６０の前に設置されるものでもよい。この場合には、同期ユニット２５０と運転者の目２６０とは、必ずしも同じ距離だけ移動する必要はない。
【００４４】
同期ユニット２５０は、運転者の目２６０に対し、線形の関係となるよう移動する。ここで「線形」とは、次の式１で表わされる関係である。なお、ｖは同期ユニット２５０の位置であり、ｕは運転者の目２６０の位置であり、ｔは時間であり、ｍとｎとは自然数であり、｛ａｉ｝（ｉ＝０、１、・・・、ｎ）、｛ｂｊ｝（ｉ＝０、１、・・・、ｍ）は実数の定数である。
【００４５】
【数１】
2017116755.tif 000003
【００４６】
同期ユニット２５０は、反射型素子２５１、凸レンズ２５２、及びセンサー２５３を備える。
【００４７】
反射型素子２５１は、凸面と凹面とが交互に並んだ面を含んでいる。
【００４８】
反射型素子の凹凸面は、例えば、回折格子である。回折格子は、平面上又は凹面上に等間隔に多数の平行な溝を刻んだもの。図１では、例えば、回折格子の溝は、ｚ軸方向に並んでいる。
【００４９】
図１の虚像表示装置１１は、運転者の目２６０がｚ軸上を移動した場合を示している。しかし、運転者の目２６０の移動は、ｚ軸方向に限らない。虚像表示装置１１は、運転者の目２６０がｙ軸方向に移動した場合にも適用できる。この場合には、同期ユニット２５０内の反射型素子２５１を１セット追加する。つまり、同期ユニット２５０は、ｚ軸方向に対応した反射型素子２５１とｙ軸方向に対応した反射型素子２５１とを備える。ｙ軸方向に対応した反射型素子２５１の回折格子の溝は、ｙ軸方向に並んでいる。
【００５０】
反射型素子２５１の溝は、同期ユニット２５０の移動方向に並んでいる。つまり、検出光２１１は、凸凹面を横断するように移動する。上述のように、同期ユニット２５０がｚ軸方向に移動する場合には、反射型素子２５１の溝は、ｚ軸方向に並んでいる。また、同期ユニット２５０がｙ軸方向に移動する場合には、反射型素子２５１の溝は、ｙ軸方向に並んでいる。
【００５１】
溝の間隔は特に制限はない。但し、溝の間隔を等間隔にすると、検出光２１１の移動する方向を判別できない。そこで、例えば、検出光２１１の移動する方向に対して、溝の間隔を単調増加するように形成する。または、溝の間隔を単調減少するように形成する。これにより、後に一例として示すように、センサー２５３の出力信号Ｓ１が、検出光２１１の移動する方向の情報を含んだ信号となる。
【００５２】
凸レンズ２５２は、検出光２１１を集光する。凸レンズ２５２は、検出光２１１を集光して、反射型素子２５１の凹凸面上にスポットを形成する。同期ユニット２５０がｚ軸方向に移動する場合には、同期ユニット２５０のｚ軸上の位置によって、検出光２１１の凸レンズ２５２への入射角が異なる。これにより、凸レンズ２５２によって集光された検出光２１１の反射型素子２５１への入射角が異なる。
【００５３】
検出光２１１の入射角が最適な入射角からかけ離れた場合には、センサー２５３に入射される検出光２１１の強度が小さくなる。そこで、例えば、センサー２５３に入射される検出光２１１の強度を一定とするように、凸レンズ２５２を傾けることができる。これは、図示しない、凸レンズ２５２を傾ける装置が必要となる。
【００５４】
センサー２５３は、例えば、反射型素子の凹凸面で反射された１次回折光を受光する。センサー２５３は、反射型素子２５１の溝を横断する検出光２１１を基にして信号Ｓ１を生成する。運転者の目２６０が上側（＋ｚ軸方向側）へ移動すると、反射型素子２５１に入射する検出光２１１の位置が下側（−ｚ軸方向側）に移動する。運転者の目２６０が連続的に上側（＋ｚ軸方向側）へ移動すると、反射型素子２５１に入射される検出光２１１は、反射型素子２５１の溝を一方向に横断する。同期ユニット２５０は、この時にセンサー２５３で得られる信号Ｓ１を制御部２７０に送る。
【００５５】
この信号Ｓ１は、ミラー駆動ユニット２３０が反射ミラー２２０をフィードバック制御するために用いられる。
【００５６】
センサー２５３での信号Ｓ１を生成する方法は、例えば、プッシュプル法がある。プッシュプル法については、後に図３を用いて説明する。ブルーレイディスク等のトラッキング制御の手法の一つである。トラッキング制御は、トラック部分に刻まれた溝からの１次回折光を２分割した検知器で受けて差をとり、その差がゼロとなるように制御することで、トラックの中央部分に光ビームの中心がくるように調整する制御である。
【００５７】
図３は、センサー２５３が信号Ｓ１を生成する方法の一例を概略的に示す図である。間隔ｔｐは、溝の凹部と凸部を１つのセットとした長さである。図３（Ａ）は、検出光２１１の入射位置が、基準位置から間隔ｔｐ／４だけ上側（＋ｚ軸方向側）へ移動した場合を示している。また、図３（Ｂ）は、検出光２１１の入射位置が、基準位置の場合を示している。また、図３（Ｃ）は、検出光２１１の入射位置が、基準位置から間隔ｔｐ／４だけ下側（−ｚ軸方向側）へ移動した場合を示している。
【００５８】
センサー２５３は、例えば、２つの分割窓２５３ａ，２５３ｂに分けられている。つまり、センサー２５３は、２つに分割されている。センサー２５３は、各々の分割窓２５３ａ，２５３ｂでの反射光２１２の強度を減算する。この反射光２１２の強度の差の値が、例えば、センサー信号Ｓ１である。
【００５９】
同期ユニット２５０がｚ軸方向に移動する場合には、センサー２５３は、上下方向（ｚ軸方向）に２分割される。つまり、分割窓２５３ａ，２５３ｂは、ｚ軸方向に並べて配置される。同期ユニット２５０がｙ軸方向に移動する場合には、センサー２５３は、左右方向（ｙ軸方向）に２分割される。つまり、分割窓２５３ａ，２５３ｂは、ｙ軸方向に並べて配置される。
【００６０】
図３では、反射型素子２５１の溝はｚ軸方向に並んでいる。
【００６１】
図３（Ａ）の場合には、センサー２５３の上側（＋ｚ軸方向側）の分割窓２５３ａには、反射型素子２５１の凸面での反射光２１２ａが入射する。センサー２５３の下側（−ｚ軸方向側）の分割窓２５３ｂには、反射型素子２５１の凹面での反射光２１２ｂが入射する。
【００６２】
図３（Ｂ）の場合には、センサー２５３の上側（＋ｚ軸方向側）の分割窓２５３ａには、反射型素子２５１の凹面での反射光２１２ｃが入射する。センサー２５３の下側（−ｚ軸方向側）の分割窓２５３ｂには、反射型素子２５１の同じ凹面での反射光２１２ｄが入射する。
【００６３】
図３（Ｃ）の場合には、センサー２５３の上側（＋ｚ軸方向側）の分割窓２５３ａには、反射型素子２５１の凹面での反射光２１２ｅが入射する。センサー２５３の下側（−ｚ軸方向側）の分割窓２５３ｂには、反射型素子２５１の凸面での反射光２１２ｆが入射する。
【００６４】
同期ユニット２５０の位置の変化の検出には、反射型素子２５１の凸面の反射率と凹面の反射率との違いを利用する。つまり、２つの分割窓２５３ａ，２５３ｂでの反射光２１２の強度の違いを利用する。センサー信号Ｓ１は、２つの分割窓２５３ａ，２５３ｂでの反射光２１２の強度の違いから求められる。
【００６５】
図３（Ａ）の場合には、信号Ｓａと信号Ｓｂとが減算されて、センサー信号Ｓ１ａが得られる。信号Ｓａは、センサー２５３の上側の分割窓２５３ａに入射した反射光２１２ａの強度を電気信号に変換した信号である。信号Ｓｂは、センサー２５３の下側の分割窓２５３ｂに入射した反射光２１２ｂの強度を電気信号に変換した信号である。
【００６６】
また、図３（Ｂ）の場合には、信号Ｓｃと信号Ｓｄとが減算されて、センサー信号Ｓ１ｂが得られる。信号Ｓｃは、センサー２５３の上側の分割窓２５３ａに入射した反射光２１２ｃの強度を電気信号に変換した信号である。信号Ｓｄは、センサー２５３の下側の分割窓２５３ｂに入射した反射光２１２ｄの強度を電気信号に変換した信号である。
【００６７】
また、図３（Ｃ）の場合には、信号Ｓｅと信号Ｓｆとが減算されて、センサー信号Ｓ１ｃが得られる。信号Ｓｅは、センサー２５３の上側の分割窓２５３ａに入射した反射光２１２ｅの強度を電気信号に変換した信号である。信号Ｓｆは、センサー２５３の下側の分割窓２５３ｂに入射した反射光２１２ｆの強度を電気信号に変換した信号である。
【００６８】
例えば、センサー信号Ｓ１ａ，Ｓ１ｂ，Ｓ１ｃは、信号Ｓａ，Ｓｃ，Ｓｅと信号Ｓｂ，Ｓｄ，Ｓｆとを減算器２５４で減算して得られる。信号Ｓａ，Ｓｃ，Ｓｅは、センサー２５３の上側の分割窓２５３ａに入射した反射光２１２ａ，２１２ｃ，２１２ｅを電気信号に変換した信号である。信号Ｓｂ，Ｓｄ，Ｓｆは、センサー２５３の下側の分割窓２５３ｂに入射した反射光２１２ｂ，２１２ｄ，２１２ｆを電気信号に変換した信号である
【００６９】
図３（Ａ）では、反射光２１２ａの強度は、反射光２１２ｂの強度よりも大きい。信号Ｓ１ａを信号Ｓａ−信号Ｓｂとすると、信号Ｓ１ａは正の値となる。
【００７０】
図３（Ｂ）では、反射光２１２ｃの強度は、反射光２１２ｄの強度に等しい。信号Ｓ１ｂを信号Ｓｃ−信号Ｓｄとすると、信号Ｓ１ｂはゼロの値となる。
【００７１】
図３（Ｃ）では、反射光２１２ｅの強度は、反射光２１２ｆの強度に等しい。信号Ｓ１ｃを信号Ｓｅ−信号Ｓｆとすると、信号Ｓ１ｃは負の値となる。
【００７２】
図４は、同期ユニット２５０が移動した場合の信号Ｓ１の変化を概略的に示した図である。信号Ｓ１は、検出光２１１が反射型素子２５１上の溝を横断するように移動した際に生成される信号である。横軸は、検出光２１１が反射型素子２５１に入射する位置を示している。縦軸は、信号Ｓ１の値を示している。
【００７３】
信号Ｓ１ａ，Ｓ１ｂ，Ｓ１ｃの値は、信号Ｓａ，Ｓｃ，Ｓｅの値から信号Ｓｂ，Ｓｄ，Ｓｆの値を引いた値である。つまり、信号Ｓ１ａ，Ｓ１ｂ，Ｓ１ｃの値は、分割窓２５３ａに入射する反射光２１２ａ，２１２ｃ，２１２ｅの強度から分割窓２５３ｂに入射する反射光２１２ｂ，２１２ｄ，２１２ｆの強度を引いた値である。
【００７４】
図３（Ａ）におけるセンサー信号Ｓ１ａは、図４における信号Ｓ１が最大となる点である。図３（Ｂ）におけるセンサー信号Ｓ１ｂは、図４における信号Ｓ１がゼロとなる点である。図３（Ｃ）において、センサー信号Ｓ１ｃは、図４における信号Ｓ１が最小となる点である。
【００７５】
図３（Ｂ）では、基準位置として、検出光２１１の反射型素子２５１に入射する位置が、反射型素子２５１の凹面としている。しかし、反射型素子２５１の凸面を基準位置とした場合を以下に示す。
【００７６】
検出光２１１の反射型素子２５１に入射する位置が間隔ｔｐ／４だけ上側（＋ｚ軸方向側）へ移動した場合には、図３（Ａ）とは異なり、センサー信号Ｓ１ａの符号は負となる。同様に、検出光２１１の反射型素子２５１に入射する位置が間隔ｔｐ／４だけ下側（−ｚ軸方向側）へ移動した場合には、図３（Ｃ）とは異なり、センサー信号Ｓ１ｃの符号は正となる。
【００７７】
このように、凸面を基準位置とするか、凹面を基準位置とするかによって、検出光２１１の反射型素子２５１に入射する位置が移動した場合の信号Ｓ１の符号が異なる。凹面を基準位置とする場合には、検出光２１１の入射位置が上側に移動すると、信号Ｓ１ａの符号は負となり、検出光２１１の入射位置が下側に移動すると、信号Ｓ１ａの符号は正となる。一方、凸面を基準位置とする場合には、検出光２１１の入射位置が上側に移動すると、信号Ｓ１ａの符号は正となり、検出光２１１の入射位置が下側に移動すると、信号Ｓ１ａの符号は負となる。
【００７８】
凸面と凹面とが等間隔の場合には、図４の信号Ｓ１の波形は、信号Ｓ１ｂを示す点に対し点対称となる。このため、検出光２１１が反射型素子２５１上を移動する方向を把握することができない。つまり、検出光２１１が反射型素子２５１上の溝を横切って移動する際の移動方向が分からない。図３において、検出光２１１が＋ｚ軸方向に移動しているか、検出光２１１が−ｚ軸方向に移動しているかを検出できない。
【００７９】
それに対して、例えば、間隔ｔｐが、検出光２１１の横断方向（ｚ軸方向）に対して、単調に増加または単調に減少する場合には、図４の信号Ｓ１の波形は、信号Ｓ１ｂを示す点に対し点対称とならない。つまり、信号Ｓ１ｂを示す点から横軸の正側の波形と横軸の負側の波形との半周期が異なる。このため、検出光２１１が反射型素子２５１上の溝を横切って移動する方向を把握することができる。
【００８０】
制御部２７０は、同期ユニット２５０内のセンサー２５３が出力する信号Ｓ１を基に、反射ミラー駆動ユニット２３０に制御信号Ｓ２を送る。
【００８１】
具体的には、制御部２７０は、フィードバック制御を行う。制御部２７０は、フィードバック制御を行うための制御フィルタと駆動アンプとを備える。フィードバック制御の目標値は、運転者の目２６０の位置である。
【００８２】
信号Ｓ１は、同期ユニット２５０内のセンサー２５３により電気信号に変換された信号である。センサー２５３からの信号Ｓ１は、制御フィルタ２７１に入力される。
【００８３】
制御フィルタ２７１は、例えば、ＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｔｅｇｒａｌ  Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ）制御である。ＰＩＤ制御は、フィードバック制御の一種であり、入力値の制御を出力値と目標値との偏差、その偏差の積分、およびその偏差の微分の３つの要素によって行う方法である。
【００８４】
駆動アンプ２７２は、制御フィルタ２７１が出力する信号Ｓ３を増幅する。信号Ｓ３は、制御フィルタ２７１が出力する出力電圧または出力電流である。駆動アンプ２７２は、信号Ｓ３を増幅して信号Ｓ２を出力する。信号Ｓ２は、増幅された出力電圧または出力電流である。駆動アンプ２７２は、反射ミラー駆動ユニット２３０を制御するのに必要な電圧または電流まで、信号Ｓ３を増幅する。
【００８５】
以上に説明したように、実施の形態１に係る虚像表示装置１１においては、運転者の目２６０の位置を検出するための検出光２１１を、運転者の目２６０と同期して移動する同期ユニット２５０内の反射型素子２５１に入射させる。反射型素子２５１の凹凸面（回折面）で反射された反射光２１２は、センサー２５３に入射する。反射光２１２の光量を基に、センサー２５３はセンサー信号Ｓ１を生成する。制御部２７０は、センサー信号Ｓ１を基に、反射ミラー駆動ユニット２３０に信号Ｓ２を送る。反射ミラー駆動ユニット２３０は、信号Ｓ２を基に、反射ミラー２２０を駆動する。このため、虚像表示装置１１は、反射ミラー２２０を駆動するまでの時間遅れを小さくすることができる。
【００８６】
＜変形例＞
変形例に係る虚像表示装置１２は、虚像表示装置１１の機能に加えて、運転者が映像を見たか否かを判定する機能を有する。
【００８７】
図５は、変形例に係る虚像表示装置１２の構成を概略的に示す構成図である。
【００８８】
図５に示すように、虚像表示装置１２では、コンテンツ制御部３１０から反射ミラー駆動ユニット３００に信号Ｓ４が送られている。虚像表示装置１２は、この点において虚像表示装置１１と相違する。
【００８９】
図５における光源ユニット２０、反射ミラー２２０、同期ユニット２５０および制御部２７０は、図１に示す虚像表示装置１１と同様であり、その説明を省略する。光源ユニット２０は、光源部２００及び光源部２１０を備えている。また、図５におけるウィンドシールド２４０は、図１に示すウィンドシールド２４０と同様であり、その説明を省略する。
【００９０】
以下において、虚像表示装置１１と異なる点について説明する。
【００９１】
コンテンツ制御部３１０は、虚像２８０として表示する画像の制御を行う。また、コンテンツ制御部３１０は、例えば、運転者に緊急で知らせる必要のある画像（緊急画像）に関して、この緊急画像を上下左右の方向に移動させる。コンテンツ制御部３１０は、例えば、緊急画像を左右の方向に振動させる。また、コンテンツ制御部３１０は、例えば、緊急画像を上下の方向に振動させる。表示画像を移動させる情報Ｓ４は、図示しないインターフェースで、反射ミラー駆動ユニット３００に送られる。
【００９２】
反射ミラー駆動ユニット３００は、反射ミラー駆動ユニット２３０と同様に、反射ミラー２２０を駆動する。また、反射ミラー駆動ユニット３００は、運転者が映像を見たか否かを後述する方法で判定する。
【００９３】
また、反射ミラー駆動ユニット３００は、運転者が映像を見ていないと判定した場合には、警告を出すことができる。この警告は、例えば、図示しない機器により発せられる警告音である。この警告音により、虚像表示装置１２は、運転者に情報が表示されていることを知らせることができる。
【００９４】
虚像表示装置１２は、運転者に映像を見せるだけでなく、運転者が映像を見たか否かを判定できる。これにより、例えば、ウィンドシールド２４０に表示された運転支援情報が警告を示す情報の場合には、虚像表示装置１２は、運転者の安全運転に寄与できる。
【００９５】
図６は、コンテンツ制御部３１０により、映像コンテンツ２８０Ａを左右（ｙ軸方向）に移動させた場合の概略図を示している。映像コンテンツ２８０Ａは、虚像表示装置１２が虚像で表示する画像の内容を示している。ここでは、映像コンテンツ２８０Ａは、緊急画像である。
【００９６】
また、図７は、左右に移動する映像コンテンツ２８０Ａを運転者が視認する場合の、運転者の目２６０及び反射ミラー駆動ユニット３００の動作を示す説明図である。
【００９７】
図７に示すように、運転者の目２６０が移動すると、同期ユニット２５０が運転者の目２６０に同期して移動する。図７では、運転者の目２６０は、左右方向（ｙ軸方向）に移動している。
【００９８】
反射ミラー駆動ユニット３００は、検出光２１１が運転者の目２６０の位置に照射されるように、フィードバック制御により、反射ミラー２２０の角度を調整する。制御部２７０は、運転者の目２６０の移動に応じて、反射ミラー２２０を左右方向に傾けるための信号Ｓ２を反射ミラー駆動ユニット３００に送る。
【００９９】
つまり、映像コンテンツ２８０Ａがｙ軸方向に移動した場合には、反射ミラー駆動ユニット３００は、制御部２７０から反射ミラー２２０を左右方向に傾ける指示を受ける。反射ミラー駆動ユニット３００は、信号Ｓ２と信号Ｓ４とが連動しているか否かを判定することで、運転者が映像コンテンツ２８０Ａを見たか否かを判定することができる。ここで、信号Ｓ４は、映像コンテンツ２８０Ａの移動情報を含んでいる。
【０１００】
図７は、映像コンテンツ２８０Ａがｙ軸方向に移動した場合を示している。しかし、映像コンテンツ２８０Ａがｚ軸方向に移動した場合にも適用できる。この場合には、及び同期ユニット２５０内の反射型素子２５１を１セット追加する。つまり、同期ユニット２５０は、ｚ軸方向に対応した反射型素子２５１とｙ軸方向に対応した反射型素子２５１とを備える。ｚ軸方向に対応した反射型素子２５１の回折格子の溝は、ｚ軸方向に並んでいる。
【０１０１】
図８は、映像コンテンツ２８０Ａの移動量と同期ユニット２５０の移動量との関係を概略的に示す図である。横軸は、時間を示す。縦軸は、映像コンテンツ２８０Ａの移動量と、同期ユニット２５０の移動量とを示す。
【０１０２】
同期ユニット２５０の移動量の情報は、信号Ｓ２に含まれている。映像コンテンツ２８０Ａの移動量の情報は、信号Ｓ４に含まれている。
【０１０３】
図８では、映像コンテンツ２８０Ａが時間と共に正弦波で移動する場合を示している。ここでは、映像コンテンツ２８０Ａが移動して所定の時間が経過してから、同期ユニット２５０の移動が映像コンテンツ２８０Ａの移動に連動しているか否かを判定する。図８では、反射ミラー駆動ユニット３００は、映像コンテンツ２８０Ａの振動が１周期分だけ終了した時点から、映像コンテンツ２８０Ａの移動と同期ユニット２５０の移動と比較している。
【０１０４】
図８では、所定の時間は、時刻Ｔ０から時刻Ｔ１までである。時刻Ｔ０は、反射ミラー駆動ユニット３００が映像コンテンツ２８０Ａの移動情報を受けた時刻である。時刻Ｔ１は、映像コンテンツ２８０Ａの移動が１周期分終了した時刻である。また、時刻Ｔ１は、反射ミラー駆動ユニット３００が判定を開始する時刻である。時刻Ｔ２は、反射ミラー駆動ユニット３００が判定を終了する時刻である。
【０１０５】
これは、映像コンテンツ２８０Ａが移動してから、運転者が映像コンテンツ２８０Ａの移動を認識するまでに遅れが発生するためである。この間は、反射ミラー駆動ユニット３００は、判定を行わない。
【０１０６】
反射ミラー駆動ユニット３００の判定が開始されると、反射ミラー駆動ユニット３００は、映像コンテンツ２８０Ａの移動量の情報と同期ユニット２５０の移動量の情報とを蓄積する。図８の場合には、反射ミラー駆動ユニット３００は、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までに、１２個ずつの移動量の情報を蓄積している。
【０１０７】
図８において、移動量２８０Ａ［０］，２８０Ａ［１］，・・・，２８０Ａ［１１］は、映像コンテンツ２８０Ａの１２個の移動量を示している。また、移動量２５０［０］，２５０［１］，・・・，２５０［１１］は、同期ユニット２５０の１２個の移動量を示している。
【０１０８】
同期ユニット２５０の移動が映像コンテンツ２８０Ａの移動に連動したか否かは、例えば、各移動量２５０［ｉ］，２８０［ｉ］に対し、次の式（２）を満たすか否かで判定する。なお、定数Ｍは、同期ユニット２５０の移動量を、映像コンテンツ２８０Ａの移動量に換算する実数である。定数Ｎは、実数である。変数ｉは、映像コンテンツ２８０Ａの振動の１周期分で測定するデータの数を示している。図８では、０から１１までの整数である。
【０１０９】
【数２】
2017116755.tif 000004
【０１１０】
変数ｉが０から１１までのうち、どれか１つにおいて、式（２）を満たしていない場合には、虚像表示装置１２は、運転者が映像コンテンツ２８０Ａを見ていないと判定する。運転者が映像コンテンツ２８０Ａを見ていないと判定した場合には、虚像表示装置１２は、図示しない機器により、例えば、警告音を発生させる。
【０１１１】
なお、同期ユニット２５０の移動が映像コンテンツ２８０Ａの移動に連動しているか否かを判定する方法は、図８における判定方法に限定されない。
【０１１２】
以上に説明したように、虚像表示装置１２においては、同期ユニット２５０の移動が、映像コンテンツ２８０Ａの移動に連動しているか否かを判定することで、運転者が映像コンテンツ２８０Ａ（緊急画像）を見たか否かを判定する。反射ミラー駆動ユニット３００は、運転者が映像コンテンツ２８０Ａ（緊急画像）を見ていないと判断した場合には、例えば、警告音を出す。このため、虚像表示装置１２は、運転者の安全運転に寄与できる。
【０１１３】
なお、以上のように本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限るものではない。また、虚像表示装置１１，１２は、例えば、自動車等のＨＵＤとして利用することができる。また、自動車に限らず、電車、飛行機、または医療分野等、種々の分野で利用することができる。
【符号の説明】
【０１１４】
１０，１１，１２  虚像表示装置、  ２０  光源ユニット、  １００，２００，２１０  光源部、  １０１，２０１  画像光、  １１０，２２０  反射ミラー、  １２０，２３０，３００  反射ミラー駆動ユニット、  １３０，２４０  ウィンドシールド、  １４０，２６０  運転者の目、  １５０，２８０  虚像、  １６０，２９０，３１０  コンテンツ制御部、  ２１１  検出光、  ２１２  反射光、  ２１２ａ，２１２ｂ，２１２ｃ，２１２ｄ，２１２ｅ，２１２ｆ  反射光のスポット、  ２５０  同期ユニット、  ２５１  反射型素子、  ２５２  凸レンズ、  ２５３  センサー、  ２５３ａ，２５３ｂ  分割窓、  ２５４  減算器、  ２７０  制御部、  ２７１  制御フィルタ、  ２７２  駆動アンプ、  ２８０Ａ  映像コンテンツ、  Ｓ１，Ｓ１ａ，Ｓ１ｂ，Ｓ１ｃ，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄ，Ｓｅ，Ｓｆ  信号、  ｔｐ  溝の間隔、  Ｔ０，Ｔ１，Ｔ２  時刻、  Ｍ，Ｎ  定数。
【図１】
2017116755.tif 000005
【図２】
2017116755.tif 000006
【図３】
2017116755.tif 000007
【図４】
2017116755.tif 000008
【図５】
2017116755.tif 000009
【図６】
2017116755.tif 000010
【図７】
2017116755.tif 000011
【図８】
2017116755.tif 000012
【図９】
2017116755.tif 000013