(57)【要約】  分割射出瞳（または分割アイボックス）ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）システムおよび方法。本発明のＨＵＤシステム方法は、モジュラー式ＨＵＤシステムを可能にする分割射出瞳設計方法を利用し、ＨＵＤシステムの視野サイズを、全体的なＨＵＤ体積態様を低減しながら調整することを可能にする。ＨＵＤモジュールは、高輝度小サイズの微小ピクセル撮像装置を利用して、（１つ）または複数の所与の視野ボックスセグメントサイズを有する（１つ）または複数のＨＵＤ仮想画像を生成する。ＨＵＤシステムに一体化された場合、同じ画像を表示する多数のこのようなＨＵＤモジュールは、このような表示を可能にするＨＵＤモジュールのアイボックスサイズよりも実質的に大きいアイボックスサイズを有する統合ＨＵＤシステムを提供する。結果として得られる統合ＨＵＤシステムの体積は、単一のより大きな撮像装置を使用するＨＵＤシステムよりも実質的に体積が小さくなる。さらに、統合ＨＵＤシステムは、所与の所望の全ＨＵＤシステムの明るさを維持しながら、意図されるアプリケーションに適合するようにアイボックスサイズをスケーリングするために、多数のＨＵＤモジュールから構成することができる。
2020510236.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モジュールの電気的性、各モジュールは、それぞれを有する、
固体発光画素アレイ撮像装置、
固体発光画素アレイ撮像装置によって生成された第１および第２の画像を平行化、拡大および反射するように配置された凹面鏡を含むアイボックスセグメント内で見ることができる第１及び第２の仮想画像を形成するための車両フロントガラスと、  
各モジュールのアイボックスセグメントよりも大きい集合アイボックスを有するヘッドアップディスプレイを提供するように、アイボックスセグメントが結合するように、複数のモジュールが配置される、前記集合アイボックスは、車両の運転者の名目上の頭部位置に位置しており、前記集合アイボックスは、車両の運転者の公称頭部位置に位置し、  
固体発光画素アレイ撮像装置は、微小光学素子のそれぞれの第１のセットに関連する第１の組の画素と、微小光学素子のそれぞれの第２のセットに関連する第２の組の画素とを含み、  
第１の組の微小光学素子は、固体発光画素アレイ撮像装置の表面から外方に、それぞれの第１の組の画素から画像を投影するように構成され、これにより、集合的アイボックスから第１の距離で見ることができる第１の仮想画像が生成され、  
第１の画像に対して下向きに傾いた方向にそれぞれの第２の組の画素から画像を投影するように構成された第２の組の微小光学素子であって、第２の仮想画像が生成され、集合的なアイボックスから第２の距離で見ることができるように構成されている、車両用ヘッドアップディスプレイ。
【請求項２】
前記第１の距離は遠距離場距離であり、前記第２の距離は近距離場距離である、請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項３】
前記第１組の画素は、前記固体発光画素アレイ撮像装置のユーザ定義の第１組の画素から構成され、前記第２組の画素は、前記固体発光画素アレイ撮像装置のユーザ定義の第２組の画素から構成されることを特徴とする、請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項４】
前記第１の組のピクセルは、前記固体発光ピクセルアレイ撮像装置のピクセルの奇数番目の行から構成され、前記第２のピクセルセットは、前記固体発光ピクセルアレイ撮像装置の偶数番目の行から構成されることを特徴とする、請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項５】
前記第１の組の画素は、前記固体発光画素アレイ撮像装置の偶数番目の行から構成され、前記第２の組の画素は、前記固体発光画素アレイ撮像装置の奇数番目の行から構成されることを特徴とする、請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項６】
前記第１組の画素は、前記固体発光画素アレイ撮像装置の前記画素領域の少なくとも５０％を構成する画素から構成され、前記第２組の画素は、前記固体発光画素アレイ撮像装置の残りの画素領域から構成されることを特徴とする、請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項７】
前記第１組の画素は、前記固体発光画素アレイ撮像素子の上側領域から構成され、前記第２組の画素は、前記固体発光画素アレイ撮像素子の下側領域から構成されることを特徴とする、請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項８】
アイボックスセグメントおよびモジュールの数が、ユーザが定義した数のアイボックスセグメントおよびモジュールである、請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項９】
前記第１の組のピクセルは、前記固体発光ピクセルアレイ撮像装置のユーザー定義の第１のピクセルセットから構成され、第２の組のピクセルは、固体発光ピクセルアレイ撮像装置のピクセルのユーザ定義された第２のセットから構成され、アイボックスセグメントおよびモジュールの数は、ユーザによって規定された数のアイボックスセグメントおよびモジュールである、請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、技術分野本発明は、一般にヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）に関し、より詳細には、１つ以上の仮想画像を生成するＨＵＤシステムに関する画像形成装置に関する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００２】
【特許文献１】米国特許第７，６２３，５６０号
【特許文献２】米国特許第７，７６７，４７９号
【特許文献３】米国特許第７，８２９，９０２号
【特許文献４】米国特許第４，０４９，２３１号
【特許文献５】米国特許第４，０９８，２６５号
【特許文献６】米国特許出願公開番号２０１０／００６６９２１
【特許文献７】米国特許出願公開番号２０１２／００３３１３
【特許文献８】米国特許第４，２１８，１号
【特許文献９】米国特許第６，８１３，０８６号
【特許文献１０】米国特許第７，３９１，５７４号
【特許文献１１】米国特許第７，３９１，５７４号
【特許文献１２】米国特許第４，６１３，２００号
【特許文献１３】米国特許第５，７２９，３６６号
【特許文献１４】米国特許第５，５５３，３３４号
【特許文献１５】米国特許第４，６２９，９０３号
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Ｂ．  Ｈ．  Ｗａｌｋｅｒ，  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  Ｖｉｓｕａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，  Ｔｕｔｏｒｉａｌ  ｔｅｓｔｓ  ｉｎ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，  ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ  ｂｙ  Ｔｈｅ  ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  （ＳＰＩＥ），  ｐｐ．  １３９−１５０，  ＩＳＢＮ  ０−８１９４−３８８６−３，  ２０００，
【非特許文献２】Ｃ．    Ｇｕｉｌｌｏｕｘ  ｅｔ  ａｌ，  Ｖａｒｉｌｕｘ  Ｓ  Ｓｅｒｉｅｓ  Ｂｒａｋｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｌｉｍｉｔｓ
【非特許文献３】［１８］ Ｍ．  Ｂｏｒｎ，  Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ  ｏｆ  Ｏｐｔｉｃｓ，  ７ｔｈ  Ｅｄｉｔｉｏｎ，  Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｐｒｅｓｓ  １９９９，  Ｓｅｃｔｉｏｎ  ５．３，  ｐｐ．  ２３６−２４４，
【０００４】
自動車の運転者をより視覚的に認識させ、運転者の視線を取らずに、道路を注意することなく自動車のダッシュボード情報を知らせることにより、自動車の安全に寄与する視覚的なａｉｄｅ技術として、ヘッドアップディスプレイが求められている。しかしながら、現在利用可能なヘッドアップディスプレイは、大部分の自動車で使用するための実行可能なオプションであるように容積的に大きく且つ高すぎる  航空機およびヘリコプタにおけるヘッドアップディスプレイのための用途において、コスト係数がより小さいが、これらの同じ障害物は遭遇する。ヘッドアップディスプレイ自動車用途の場合、体積およびコスト制約は、広範囲の車両サイズ、タイプおよびコスト要件によってさらに悪化する。発明の開示発明が解決しようとする課題したがって、自動車、小型航空機、およびヘリコプタのような小型車両に使用するのに適した、低コストで非嵩のヘッドアップディスプレイが必要とされている  
【０００５】
従来技術のＨＵＤシステムは、一般に、２種類にグループ化することができ、瞳撮像ＨＵＤおよび非瞳撮像ＨＵＤ。典型的には、瞳撮像ＨＵＤは、リレーモジュールから構成される、中間像の送出及び瞳形成の原因となる光学系と、視準モジュールとを備えている、観察者の目の位置（本明細書ではアイボックスと呼ぶ）における画像のコリメーション及び瞳孔撮像に関与する  瞳結像ＨＵＤの視準モジュールは、典型的には、傾斜した曲面または平面反射体またはホログラフィック光学素子（ＨＯＥ）として実現される）リレーモジュールは、典型的には、光路を曲げるために傾斜され、光学収差を補償する。非瞳撮像ＨＵＤは、ディスプレイにおける光円錐角または拡散による中間像位置によってシステム開口を画定する中間画像ＨＵＤシステムでは、中継モジュールも必要であるが、ＨＵＤ開口は、コリメート光学素子のみによって決定される。コリメート光学系は、通常、軸対称性を有するが、必要な体積制約を満たすために折り返しミラーを有する。これは、収差補正の必要性およびシステムの体積態様によって決定される。
【０００６】
図１−１に示したＲｅｆ［８］に記載されている従来技術は、凹型ｈｏｅ反射体（図（１−１）の（１）を使用している）コンバイナ及びコリメータとして、視準光学系を最小化し、ＨＵＤシステムの体積アスペクトを低減する。得られるＨＵＤシステムは、収差を補正し、中間画像を送出するために、複雑な傾斜リレー光学系（図（１−１）では（１０）を必要とする。さらに、このＨＵＤシステムは狭いスペクトルに対してのみ機能する。
【０００７】
図１−２に示されているｒｅｆ［９］に記載されている従来技術は、リレー光学系（ＲＥＬ）を使用する）モジュールは、収束結合器（ＣＭＢ）ミラー（図１−２のｃｍｂ）の焦点面に中間像を供給する）システム瞳を規定する。ｃｍｂミラーは、中間像を平行にし、観察を容易にするために、システム瞳を観察者の目に結像する。この瞳孔撮像ＨＵＤアプローチは、パッケージングおよび収差補正のための複雑なｒｅｌモジュールを必然的に含む。
【０００８】
図１−３に示したＲｅｆ［１０］に記載された従来技術では、投影レンズ（３）を用いて、中間像を拡散面（図１−３の拡散面（５１）に投影する）と、半透明のコリメートレンズ（図１−３の（７）)と、を備えている。コリメートレンズは無限遠に像を形成し、視準光学系の開口は、拡散器の角度幅によって規定される。
【０００９】
図１−４に示す従来技術は、２つの液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）からなる画像形成源を用いたものである）パネル（図１−４の２３）は、中間画像を拡散スクリーン（図１−４の（５）に形成する）は、視準光学モジュール（図（１−４）の１）の焦点面に配置されている。画像形成源における２つのＬＣＤパネルの主な目的は、形成された画像の視認性に十分な明るさを達成することである  この目的を達成するために、画像形成源の２つのＬＣＤパネルは、２つの連続する側面ｔを形成するように構成されるすることを特徴とする側画像は、拡散スクリーンの半画素によって水平方向および垂直方向に互いに重なり合ってシフトするように構成されていることを特徴とする  
【００１０】
Ｒｅｆ［１２］に記載された従来技術は、一対の反射型ホログラム光学素子（ＨＯＥ）を使用する）ホログラフィック分散補正を実現し、観察者の視野内に広帯域表示源の虚像を投影する。Ｒｅｆ［１３］に記載された従来技術はまた、１対のホログラフィック光学素子（ＨＯＥ）を使用し、一方の透過性を有し、他方は反射性であり、車両のフロントガラス上に画像を投射する  
【００１１】
図１−図５に示されるｒｅｆ［１４］に記載された従来技術は、画像プロジェクタ（図１−図５に示す）を使用する）は、画像を投影するように構成された車両フロントガラスの上面に、ファセット反射面（図（１−５）のファセット反射面（１８）を備えた車両用ダッシュボードに取り付けられている）画像プロジェクタからの画像を車両のフロントガラス上に反射させるように構成されている。車両フロントガラス表面は、ダッシュボードファセット反射面から観察者に向かって画像を反射するように配向される  
【００１２】
簡潔に記載された従来技術のＨＵＤシステムと、引用された先行技術に記載されている多くの他のものとは、システムの高コストで大きな体積サイズである。加えて、発見された従来技術のＨＵＤシステムのいずれも、広範囲の自動車および他の車両のサイズおよび価格範囲を一致させるために、サイズおよびコストを拡大することができない。したがって、本発明の目的は、単一の画像形成源を使用するＨＵＤシステムよりも体積が実質的に小さいＨＵＤシステムを実現するために、多数の発光マイクロスケール画素アレイ撮像装置を使用するヘッドアップディスプレイ方法を導入することである。本発明の目的は、広範囲の自動車及び小型の車両サイズ及び価格範囲に適合するようにスケーリングすることができる容積及びコストの態様を有するモジュール式ＨＵＤシステムを実現することを可能にするために、多数の発光マイクロスケールピクセルアレイイメージャを利用する新規な分割射出瞳ＨＵＤシステム設計方法を導入することである。本発明のさらなる目的および利点は、添付の図面を参照しながら、以下の好ましい実施形態の詳細な説明から明らかになるであろう  
【００１３】
図面の簡単な説明  
以下の説明において、同様の参照番号は、異なる図面においても同様の要素に使用される。詳細な構造および設計要素などの説明において定義された事項は、例示的な実施形態の包括的な理解を助けるために提供される。しかし、本発明は特に限定されないが、本発明を実施することができる。また、周知の機能または構成は、本発明を不必要な詳細で不明瞭にするので、詳細には説明されない。本発明を理解し、どのように実施することができるかを理解するために、本発明のいくつかの実施形態について説明する、非限定的な例として、添付の図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１−１】従来技術のヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）システムを示す。ＨＵＤシステムは、コンバイナおよびコリメータとして凹型ｈｏｅ反射器を使用し、コリメーションオプティクスを最小化し、ＨＵＤシステムの体積アスペクトを低減する。
【図１−２】リレー光学（ＲＥＬ）を使用する従来技術のヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）システムを示す）モジュールは、収束結合器（ＣＭＢ）ミラーの焦点面に中間像を供給し、システム瞳を規定する。
【図１−３】投影レンズを使用する従来技術のヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）システムを示す（３）拡散面上に中間像を像源として投影する。
【図１−４】液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）から構成される画像形成源を使用する、従来技術のヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）システムを示す）パネルは、視準光学モジュールの焦点面に配置された拡散スクリーン上に中間像を形成する。
【図１−５】従来技術のヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）を示す）スクリーンの上面に取り付けられた画像プロジェクタを使用して、ファセット反射面を備えた車両ダッシュボード上に画像を投影するように構成された画像プロジェクタを使用するシステムであって、後者は、画像プロジェクタからの画像を車両のフロントガラス上に反射させるように構成されているシステム。
【図２】本発明の例示的なモジュラＨＵＤ（ＭＨＵＤ）システムを示す図である。
【図３】図２のＭＨＵＤシステムの設計パラメータと制約の間の関係を示す図である。
【図４】図２の実施形態のＭＨＵＤアセンブリを含むＨＵＤモジュールの光学設計面および光線トレース図を示す図である。
【図５】図２の実施形態のＭＨＵＤアセンブリを含むＨＵＤモジュールの光学性能を示す図である。
【図６】図２の実施形態のＭＨＵＤシステムのＭＨＵＤアセンブリ設計例の断面斜視図である。
【図７】図２の実施形態のＭＨＵＤシステムのインタフェースおよび制御電子回路設計要素（ボード）の機能ブロック図を示す。
【図８】図２のの実施形態のＭＨＵＤシステムの新規な分割アイボックス設計方法を示す。
【図９】サブコンパクト自動車のダッシュボードに設置された図に示されたＭＨＵＤアセンブリ設計例の実際の体積を示す図である。
【図１０】太陽光負荷を含む本発明のＭＨＵＤシステムの光線経路を示す。
【図１１Ａ−１１Ｂ】本発明のマルチ画像ＨＵＤシステムの実施形態における固体発光ピクセルアレイ撮像装置すなわち、表示要素）の正面図および側面図を示す、第１の画像を生成する出力を有するピクセルの奇数の行を描くステップと、第１の画像に対してほぼ下向きに投影される第２の画像を生成する出力を有する偶数行のピクセルを描写するステップとを含む。
【図１１Ｃ−１１Ｄ】本発明のマルチ画像ＨＵＤシステムの実施形態における固体発光画素アレイ撮像装置の正面図および側面図を示す、固体発光画素アレイ撮像装置（すなわち、表示素子の上側領域の画素を示す）上記のように第２の画像を生成する出力と、上記のように第１の画像を生成する出力を有する固体発光画素アレイ撮像装置の下側領域の画素とを有する。
【図１２】本発明のマルチイメージＨＵＤシステムの実施形態の複数の光線経路を示す図である。
【図１３】サブコンパクト自動車のダッシュボードに設置された本発明のマルチイメージＨＵＤシステムの実施形態における低体積パッケージデザインにおける近視野仮想画像および遠視野仮想画像の公称位置を示す図である。
【図１４】複数の非テレセントリック屈折性微小光学素子を含む本発明の表示素子の側面図である。
【図１５】複数の傾斜した屈折性微小光学素子を含む本発明の表示素子の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の以下の詳細な説明における”一実施形態”または”一実施形態”の参照は、特定の特徴があることを意味する、本発明の少なくとも（１つ）の実施形態には、実施形態に関連して説明された構造または特性が含まれる。この詳細な説明における様々な場所における”一実施形態における”という語句の出現は、必ずしも同一の実施形態を参照するものではない。
【００１６】
最近、新しいクラスの発光マイクロスケールピクセルアレイ撮像装置が導入されてきた。これらの装置は、全ての必要な画像処理駆動回路を含む非常に小さな単一の装置サイズにおいて、高輝度、非常に高速な多色光強度及び空間変調能力を特徴とする。１つのそのようなデバイスの固体状態光（ＳＳＬ）は、発光ダイオード（ＬＥＤ）またはレーザダイオード（ＬＤ）のいずれであってもよい）そのオン。オフ状態は、撮像装置の発光マイクロスケール。ピクセル。アレイが結合されたｃｍｏｓチップ（または装置）内に含まれる駆動回路によって制御される。そのような撮像装置の発光アレイを構成するピクセルのサイズは、典型的には、約５−２０ミクロンの範囲であり、デバイスの典型的な発光表面積は、約１５−１５０平方ミリメートルの範囲にある。発光マイクロスケール。ピクセル。アレイ。デバイス内のピクセルは、典型的にはそのｃｍｏｓチップの駆動回路を介して、個別に空間的、色的及び時間的にアドレス可能である。このような撮像装置によって生成される光の輝度は、適度に低い消費電力で複数の１００、０００ｃｄ／ｍ２に達することができる。そのような装置の一例は、以下で説明する例示的な実施形態において参照されるＱＰＩ（登録商標）イメージャ（Ｒｅｆ［１−７］参照）である。しかし、ＱＰＩ（登録商標）イメージャは、本発明で使用することができるデバイスのタイプの単なる例であることを理解すべきである。”ＱＰＩ”はｏｓｔｅｄｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、Ｉｎｃ．の登録商標である。以下の説明では、ＱＰＩ（登録商標）撮像装置に対する任意の参考文献は、本発明における特定性のためのものであると理解されるべきである。本発明を限定する目的ではなく、使用することができる固体発光画素アレイ撮像装置（以下、単に”撮像装置”という）の特定の一例として開示された実施形態を開示する  
【００１７】
本発明は、低コストで小型のモジュラＨＵＤ（ＭＨＵＤを実現するために、このような撮像装置の発光マイクロピクセルアレイ装置固有の能力を、新規な分割射出瞳ＨＵＤシステムアーキテクチャと組み合わせる）例えば自動車のＨＵＤのような、コスト及び体積の制約がパラ量である用途に容易に使用することができるシステムを提供する。ＱＰＩ（登録商標）イメージャのようなイメージャの発光高輝度マイクロエミッタピクセルアレイと本発明の分割射出瞳ＨＵＤアーキテクチャとの組み合わせは、高輝度周囲日光で効果的に動作するＨＵＤシステムを可能にし、しかも、広範囲の車両サイズおよびタイプのダッシュボードまたはインストルメントパネルの後ろに適合するのに十分な程度に体積測定的に小さい。本明細書で使用される用語”車両”は、最も一般的な意味で使用され、誰かが走行する任意の手段を含む、これらに限定されるものではないが、陸上、水、水中および空気中の移動を含む。このようなイメージャによって可能にされる分割射出瞳ＨＵＤアーキテクチャの低コスト及びモジュール性は、広範囲の車両の体積制約に適合するように調整され得るモジュール式ＨＵＤシステムを可能にする。分割射出瞳ＨＵＤシステムの仮想化は、以下の段落で説明される実施形態の文脈内で本明細書に提供される詳細な説明からより明らかになるであろう。
【００１８】
図２は、本発明の一実施形態のモジュラＨＵＤ（ＭＨＵＤ）システムの設計概念を示す。好ましい実施形態では、図に示すように、本発明のＭＨＵＤシステム（２００）は、ＭＨＵＤアセンブリ（２１０）から構成され、ＭＨＵＤアセンブリ（２１０）は、ＭＨＵＤ２１０を形成するように一緒に組み立てられた多数のモジュール（２１５）から構成され、各モジュール（２１５）は、関連する光学系（２２０）と凹面鏡（２３０）とを有する単一の撮像器から構成され、図２に示すように、関連する光学系（２２０）を有する各単一の撮像装置から射出された画像は、その関連する凹面鏡（２３０）によってコリメートされ、拡大され、反射される、車両フロントガラス（２４０）から部分的に反射されて表示可能な仮想画像（２６０）を形成するの範囲内である車両の運転者の公称頭部位置に位置するアイボックスセグメント（２５５）を含む）に示されるように、ＭＨＵＤ組立体（２１０）の各モジュール（２１５）は、車両フロントガラス（２４０）と同じ仮想画像（２６０）を一度にかつ同じ位置に形成するように配置される、ＭＨＵＤ組立体（２１０）の多数のモジュール（２１５）がＭＨＵＤシステム（２００）の集合的アイボックス（２５０）を集合的に形成するように、それぞれの対応するアイボックスセグメント（２５５）の各々に対応する。すなわち、仮想画像（２６０）は、アイボックスセグメント（２５５）の各々から部分的に見ることができるが、集合アイボックス（２５０）において完全に見ることができる、ＭＨＵＤシステム（２００）のアイボックスセグメント（２５５）の全体的なサイズは、ＭＨＵＤアセンブリ（２１０）を構成するモジュール（２１５）の適切な数を選択することによって調整することができる、複数のアイボックスセグメントおよびモジュールがユーザ定義可能であることを特徴とする。各モジュール（２１５）は、ＭＨＵＤアセンブリの各モジュール（２１５）を含む２１０は、任意の一度に同一の仮想画像（２６０）を形成するように配置され、もちろん、これらの画像は、経時的に変化する、例えば、燃料ゲージ画像のようにゆっくりと変化してもよく、またはより迅速に変化してもよい、ｇｐｓナビゲーションシステムの表示画像の表示におけるように、画像を表示するように構成されていることを特徴とする、本発明のＭＨＵＤシステムは、画像データがそのようなレートで利用可能である場合、少なくとも典型的なビデオレートまでの周波数で動作することができる。
【００１９】
ＭＨＵＤシステム（２００）の好ましい実施形態では、ＭＨＵＤアセンブリ（２１０）のモジュール（２１５）のアイボックスセグメント（２５５）は、対応する凹面鏡（２３０）によって反射された光線束の射出瞳にそれぞれ配置されているＭＨＵＤシステム（２００）の集合アイボックス（２５０）は、ＭＨＵＤアセンブリ（２１０）のモジュール（２１５）のアイボックスセグメント（２５５）の重なりによって形成される分割射出瞳アイボックスである。本発明のＭＨＵＤシステムの分割射出瞳設計方法は、以下の段落でさらに詳細に説明される。
【００２０】
好ましい実施形態では、本発明のＭＨＵＤシステムおよび本発明のＭＨＵＤシステムは、ＭＨＵＤアセンブリは、ＭＨＵＤアセンブリを形成するように一緒に組み立てられた多数のモジュールから構成され、各モジュールは、ＱＰＩ（登録商標）イメージャなどの撮像装置、または関連する光学系および凹面鏡を有するｏｌｅｄデバイスのような他の適切な発光構造から構成される。本発明のこの実施形態のＭＨＵＤシステムのＭＨＵＤアセンブリの設計方法およびそのそれぞれのモジュールは、本発明のＭＨＵＤシステムの関連する利点および関連する設計パラメータのトレードオフの説明によって先行する以下の段落でより詳細に説明される。
【００２１】
ＭＨＵＤシステム２００光学設計パラメータのトレードオフ  
本発明のＭＨＵＤシステムの利点を理解するために、典型的なＨＵＤシステムの基本的な設計トレードオフ、およびその関連する設計の間の関係を説明することが重要であると考えられるパラメータ。仮想画像生成部ｔで生成された仮想画像を生成するすることを特徴とするＨＵＤシステムは、典型的には、車両を操作する視聴者が、車両の動作パラメータを視覚的に認識し、例えばナビゲーション情報などの重要な情報を提供するように、自然なシーンに重畳される、を必要とせず、かつ、車両の道路や外部の周囲から注意を喚起することができるようにすることを目的とするＨＵＤシステムの設計において考慮すべき重要なパラメータは、集合アイボックスの目標サイズ、所望の視野（ＦＯＶ）を含む）と、形成された仮想画像サイズと、仮想画像解像度と、システム体積制約と、を含む。これらの設計パラメータと制約の間の関係を図３に示す。
【００２２】
本発明のモジュラＨＵＤ（ＭＨＵＤ）が低減されたボリュームを実現する方法  
図３を参照すると、ＭＨＵＤシステム２００イメージャ２２０のサイズの縮小は、より小さな有効焦点距離（ＥＦＬ）につながる）は、システムの特性的な光学的なトラック長であり、一般にシステム体積の減少に寄与する。しかしながら、アイボックスサイズが維持されている場合には、イメージャ開口サイズの縮小は、光学的複雑さの増大を伴う、より低いシステムｆ／＃をもたらす。これは、一般に、より大きなシステム容量をもたらす図２に示されたＭＨＵＤシステムの設計概念を参照する、各モジュール２１５用のアイボックスセグメント（２５５）のサイズは、光学的複雑さの増大を避けるために、イメージャ（２２０）のサイズと共に縮小される。これは、イメージャ（２２０）のサイズ比によってモジュール（２１５）の各々の体積のスケーリングをもたらす。多数のモジュール（２１５）が組み合わされて、任意のサイズの集合アイボックス（２５０）を提供することができるＭＨＵＤアセンブリ（２１０）を形成する。本発明のＭＨＵＤシステム（２００）の新規なマルチ分割アイボックス設計概念は、視聴者のアイボックスに形成されたシステムの射出瞳を複数のセグメントに分割することによって実現される、本発明のＭＨＵＤシステム（２００）の集合アイボックス（２５０）を構成するアイボックスセグメント（２５５）の（１つ）に対応する。このように、本発明のＭＨＵＤシステム（２００）の分割射出瞳設計方法は、同じサイズのアイボックスを提供する従来技術のＨＵＤシステムよりも、より小さな全体的な体積面を達成する。このことは、全体的なＨＵＤ体積、複雑さ及びコストの低減につながる。本発明のＭＨＵＤシステム（２００）の開示された分割射出瞳設計方法の他の利点は、以下の説明で説明される。もちろん、各モジュールは、任意の一度に同じ画像を発光するので、車両オペレータは、同じ位置で同じ仮想画像を見ることになる、各アイボックスセグメント（２５５）又はアイボックスセグメント（２５５）とは独立して、オペレータが見ることができるように構成されている。
【００２３】
ミラー反射器ｒｅｆ［８−１０］を使用する従来技術のＨＵＤシステムの体積に対する主要な要因は、凹面鏡として同定されている。ミラー自体の大きなサイズの他に、画像ソースのサイズも比例的に大きく、これは、大型の撮像装置の使用を指示する、または拡散スクリーン上に投影される大きなサイズの中間画像を形成することができる。プロジェクタ。イメージャおよびその関連する投影光学系を組み込むためのより多くのボリュームを追加する。前述の説明で説明したように、本発明のＭＨＵＤシステムは、主反射器として単一の凹面鏡を使用する従来技術のＨＵＤシステムよりも実質的に小さい容積面を達成することを特徴とする複数のモジュール（２１５）から構成されるＭＨＵＤ組立体（２１０）を使用して、全体的な反射体を形成するように一緒に組み立てられた小型の凹面鏡（２３０）を使用する２３５、ＭＨＵＤアセンブリ（２１０）のうち、サイズがはるかに小さく、はるかに小さい光学的トラック長さを達成する。より小さい開口サイズのイメージャを使用するＭＨＵＤアセンブリは、より小さい開口サイズの凹面鏡を使用することを可能にし、これにより、より小さい光学的トラック長さを有し、  
本発明の実質的に小さい体積及び体積効率的なＭＨＵＤシステム  
【００２４】
本発明のＭＨＵＤシステムの設計は、単一の大きなミラーによって典型的に生成されるであろう大きなコリメートされたビームを分割することによって作用する、例示的な実施形態では、３つの等しいサイズのコリメートされたサブビームを含む。各サブビームは、モジュール（２１５）の光学サブシステムによって生成され、その結果、Ｆ＃、光学的複雑性及び焦点距離（ＥＦＬ）が生成される）（又は光トラック長）が低減され、その結果、システムの物理的な体積包絡線が低減される。図４に示すように、ＭＨＵＤアセンブリを含むモジュールの光学設計面および光線トレース図を示す、好適な実施形態のモジュール（２１５）は、関連する光学部品（２２０）および凹面鏡（２３０）と共に（１つ）の撮像装置で構成されている図４に示された実施形態では、撮像装置（４１０）に関連する光学系（４２０）は、別個のレンズ光学素子として示されている、本発明の別の実施形態では、撮像装置関連光学系は、図に示すように、一体化された撮像装置アセンブリを形成するために、撮像装置の発光面の上部に直接取り付けられてもよい、各モジュール（２１５）において、反射凹面鏡（２３０）は、対応するイメージャ（または他のイメージャ）（２２０）によって生成された画像は、集合アイボックス（２５０）の（１つ）のアイボックスセグメント（２５５）を形成する、図（４）の撮像装置（４１０）に関連する光学素子（４２０）は、反射凹面鏡（２３０）から生じる軸外歪み及び傾斜収差をバランスさせる。
【００２５】
図５は、図５に示すように、ＭＨＵＤアセンブリのモジュールの光学性能を示す、撮像装置（４１０）に関連する光学素子（４２０）の役割は、レンズｔから生じる軸外の歪曲及び傾斜収差をバランスさせることである反射凹面鏡（２３０）は、変調伝達関数（ＭＴＦ）を十分に高いレベルに維持しながら、画像のスイミング効果を最小化する完全性のために、画像のスイミング効果は、典型的には、ｔによって観察者の瞳孔に入射する光の方向の変化によって引き起こされるミラー収差に起因する光学的な歪みを防止し、仮想画像（”スイミング効果”として知られる）の知覚された偽の動きをもたらす）を、ＨＵＤシステムアイボックス［Ｒｅｆ６］内で観察者の頭部が移動（又は注視）するようにする  
ＨＵＤのような両眼光学システムにおける水泳効果を最小化することは非常に重要であり、極端な場合には、虚像における過剰なスイミング効果は、運動酔いをもたらす可能性がある、人間の視覚システム、知覚システム、Ｒｅｆ［１６、１７］の前庭と八重モータの態様との間の競合によって引き起こされるｖｅｒｔｉｇｏまたは悪心である。
【００２６】
本発明のＭＨＵＤシステムの分割射出瞳方法の別の利点は、より大きな光学開口を有する単一のミラーを使用する従来技術のＨＵＤシステムと比較して、実質的に低減されたスイミング効果を達成することである。反射凹面鏡（２３０）のより小さな光学開口の収差は、従来技術の単一ミラーＨＵＤシステムで使用される比較的大きな光学開口反射ミラーの収差よりもはるかに小さいスイミング効果は光の大きさに直接比例するＨＵＤ反射鏡から生じる収差に起因する歪み（または光線方向偏差）、本発明のＭＨＵＤシステム（２００）の多数の小型光学開口凹面鏡（２３０）は、従来技術のＨＵＤシステムと比較して、実質的に小さなスイミング効果を達成する。さらに、ＭＨＵＤモジュール（２１５）のアイボックスセグメント（２５５）の間の角度的重なりは、図８の説明でより詳細に説明される仮想画像２６０内の任意の点の知覚を、複数のＭＨＵＤモジュール（２１５）からの光学的寄与を組み込むようにする結果として、光学的な歪み（または光線方向のずれ）複数のＭＨＵＤモジュール（２１５）の個々の凹面鏡（２３０）の収差が虚像２６０内の任意の点で平均化される傾向がある、その結果、ＭＨＵＤシステム（２００）の視聴者によって知覚される全体のスイミング効果の低下を引き起こす。
【００２７】
本発明の別の実施形態では、ＭＨＵＤアセンブリのイメージャは、人間の視覚システム（ＨＶＳ）よりも高い解像度を有する）典型的なＨＵＤの視経験において、凹面鏡（２３０）から発生する収差に起因する残留光学歪の事前補償のためのデジタル画像ワーピングに専用の追加の解像度で解決することができる、仮想画像は、約２５ｍの距離で形成されるＨｖｓの横視力は約２００マイクロラジアンである。このような距離で、ｈｖｓは、約２５００ｘ０．０００２＝０．５ｍｍピクセルを分解することができ、これは、１０”対角線を有する仮想画像（２６０）に対して約４５０ｘ２５０ピクセル解像度に相当する。標本ＭＨＵＤ組立体（２１０）で使用されるイメージャ（２２０）は、この限界よりもはるかに高い解像度を提供することができ、例えば、同じサイズの光学開口を有する６４０ｘ３６０解像度または偶数（１２８０ｘ７２０）を提供することができる。同じサイズの光学開口を有するより高い解像度を提供するイメージャ（２２０）は、同じサイズの光学開口を有する凹面鏡（２３０）の使用を可能にする、これにより、ＭＨＵＤアセンブリ（２００）の体積的な利点を維持することができるイメージャ（２２０）の追加された解像度は、達成可能な最大値を維持しながら、凹面鏡（２３０）および結果として得られるスイミング効果に起因する光学的歪みを事実上排除するデジタル画像ワーピング前補償の使用を可能にする仮想画像（２６０）における解像度および同じ体積上の利点。
【００２８】
反射凹面鏡（２３０）の各々は、非球面であっても自由形状であってもよく、これにより、非球面または非球面係数が、レンズｔの非球面または自由形状因子となる凹面鏡（２３０）は、凹面鏡（２３０）の光学収差を最小化するように選択され、必要に応じて、風防ガラスの曲率を最小化するように選択される各イメージャ（２２０）の位置は、その関連する凹面鏡（２３０）に対して軸対称であることが好ましく、最適にバランスされた（幾分等しい）ことを保証することに留意されたい）本発明のＭＨＵＤシステム（２００）の重要な設計面であるこれは、ＭＨＵＤシステム（２００）の集合アイボックス（２５０）の複数のアイボックスセグメント（２５５）の間で仮想画像（２６０）の均一な視野遷移を保証するので、本発明のＭＨＵＤシステム（２００）の重要な設計面である  
【００２９】
図６は、図６に示されるように、ＭＨＵＤアセンブリの多面的な斜視図を示す、ＭＨＵＤアセンブリ（２１０）は、エンクロージャ６００内で一緒に組み立てられた３つの反射凹面鏡（２３０）から構成され、３つの凹面鏡（２３０）は、別個に作製され、筐体６００内に一緒に取り付けられてもよく、または筐体６００内に取り付けられた単一部品として製造されてもよい。３つの凹面鏡（２３０）は、別個に又は単一の光学部品として組み立てられているか否かを問わない、光学面が反射金属の薄層で被覆されたエンボスポリカーボネートプラスチックを用いて製造することができる、スパッタ技術を用いて銀またはアルミニウムのようなものを使用することができる。図６に示すように、筐体の背面側壁は、３つの別個の区画（６１０）から構成され、各区画（６１０）は、それぞれ、背面側壁部（６１０）がそれぞれの凹面鏡（２３０）と一緒に組み立てられたときに、光学窓（６１５）を含む、（２３０）の光軸と一致するように配置されており、図６の側面図に示すように、各凹面ミラー（２３０）の光軸と一致するように配置されている  ６，  各背面側壁部（６１０）の上縁（６１７）は、凹面ミラー（２３０）に向かって傾斜して、イメージャ（２２０）を可能にする、バックサイドウォール部（６１０）の傾斜端面（６１７）に実装され、それぞれの凹面鏡（２３０）の光軸と一致するように構成されている  
【００３０】
図６の後側面図に示されているように、背面側壁部分は、制御及びインタフェース電子機器（プリント回路基板を備えた背面板の一方の側に一緒に組み立てられる）（６２０）と、バックプレート（６３０３０）の反対側に取り付けられたＭＨＵＤアセンブリ（２１０）と、を備えている、バックプレート（６３０）はまた、熱冷却フィンを組み込んで、イメージャ（２２０）およびＭＨＵＤアセンブリ（２１０）のインターフェースエレクトロニクス素子（６２０）によって生成された熱を放散する図６の後側面図に示すように、各イメージャは、典型的には、イメージャを制御及びインタフェースエレクトロニクスに接続するフレキシブル電気ボードに実装される。
【００３１】
図６の後側面図に示すように、凹面鏡（２３０）および背面側壁部（６１０）の各対の界面端部の中心は、光検出器（ＰＤ）（６４０）を組み込んでもよいは、典型的にはフォトダイオードであり、それぞれが、撮像装置（２２０）から放射された光を（１つ）のｔ上に検出するように位置決めされ、配向されているそれぞれの凹状ミラー（２３０）を含み、典型的には、３つのフォトダイオードが各モジュールに用いられ、光の各色毎に（１つ）が使用される光検出器（ＰＤ）（６４０）の出力は、ＭＨＵＤアセンブリ（２１０）の制御及びインタフェース電子機器（６２０）に接続され、（以下で説明する）均一性制御ループへの入力として使用されるインタフェース電子素子（６２０）のハードウェア及びソフトウェア設計要素内に実装されている入力としてＭＨＵＤアセンブリ（２１０）の制御およびインタフェース電子機器（６２０）にも提供される、は、周囲光光検出器センサ（６６０）の出力であり、これは、典型的には、ほとんどの車両のダッシュボードの輝度制御の不可欠な部分である。
【００３２】
ＭＨＵＤアセンブリの制御およびインタフェース電子機器は、図のブロック図に示されるハードウェアおよびソフトウェア設計機能要素を組み込んでいる、ＭＨＵＤインタフェース機能（７１０）と、制御機能（７２０）と、均一性ループ機能（７３０）とを含むＭＨＵＤアセンブリ（２１０）の制御およびインタフェース電子機器（６２０）のＭＨＵＤインタフェース機能（７１０）、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせで典型的に実施されるものは、車両の運転者支援システム（ＤＡＳ）から画像入力（７１５）を受信する）制御機能（７２０）によって提供された色および明るさ補正（７３５）を画像に組み込んで、画像入力（７４４）、（７４５）、（７４６）をＭＨＵＤアセンブリ（２１０）のイメージャ（２２０）に提供する同じ画像入力７１５データをＭＨＵＤアセンブリ（２１０）の３つのイメージャ（２２０）に提供することができる、ＭＨＵＤインタフェース機能（７１０）は、各撮像器（２２０）を、制御機能（７２０）から受信した色及び輝度補正（７３５）に基づいて、それぞれの画像入力（７４４）、（７４５）、（７４６）における特定の色及び輝度補正を含む。
【００３３】
集合アイボックス（２５０）の複数のセグメント（２５５）にわたる色および輝度の均一性を保証するために、制御およびインタフェース電子機器（６２０）の均一性ループ機能（７３０）は、入力信号（７５４）を受信する、ＭＨＵＤ組立体（２１０）の各モジュール（２１５）の光検出器（ＰＤ）（６４０）からの色及び輝度を計算し、各ＭＨＵＤアセンブリのモジュールは、次に、カラーおよび明るさが、集合アイボックスの複数のセグメントを横切ってより均一になるように必要な色および輝度の補正を計算する。これは、以下のとおりである。ＭＨＵＤアセンブリ（２１０）が最初に組み立てられたときに、制御およびインタフェース電子機器（６２０）のメモリに実行され記憶される初期較正ルックアップテーブルを使用して達成される。均一性ループ関数によって計算された色および明るさの補正は、次に、制御機能に提供され、制御機能は、これらの補正を、周囲光センサおよび外色および明るさ調整入力コマンドから受信された入力と結合する補正された画像データが画像入力（７４４）として提供される前に、ＭＨＵＤインタフェース機能（７１０）によって画像データに組み込まれる色および輝度補正（７３５）を生成する、と、周囲光センサ（６５０）から受け取られた入力を色および明るさの補正に組み込むステップとを含むでは、制御機能（７２０）は、ヘッドアップディスプレイの虚像の明るさを、車両の外光の明るさに比例して又はそれに関連して調整する。本明細書で使用される画像データは、撮像装置に提供されるような、ヘッドアップディスプレイへの入力として受信されるか、または他のいずれかの形態で受信されるかのいずれかのいずれかの形態の画像情報を意味することに留意されたい。
【００３４】
先に説明したように、ＭＨＵＤシステムの一実施形態は、仮想画像における最大ｈｖｓ分解可能解像度よりも高い解像度を有するイメージャを使用し、光学歪みを除去または実質的に低減するための手段を組み込んでいるＭＨＵＤシステム（２００）のＭＨＵＤアセンブリ（２１０）のＭＨＵＤインタフェース機能（７１０）は、ＭＨＵＤシステム（２００）のＭＨＵＤアセンブリ（２１０）のＭＨＵＤインタフェース機能（７１０）にも組み込まれ、ＭＨＵＤシステム（２００）のＭＨＵＤインタフェース機能（７１０）は、複数のルックアップテーブルは、各凹面鏡（２３０）の残留光学歪を事前補償するのに必要なデジタル画像ワーピングパラメータを識別するデータを含み、これらのパラメータは、ｔで使用されるすることを特徴とするＭＨＵＤインタフェース機能（７１０）は、各イメージャ（２２０）に入力された画像データが、対応する凹面鏡（２３０）の残留歪みを事前補償するように、各イメージャ（２２０）のデジタル画像入力をワープするように機能するＭＨＵＤインタフェース機能（７１０）のルックアップテーブルに組み込まれたデジタル画像ワーピングパラメータは、ＭＨＵＤアセンブリ（２１０）の光学設計シミュレーションから予め生成される、デジタル画像ワーピング前補償がＭＨＵＤインタフェース機能（７１０）によって適用された後の各モジュール（２１５）の残留光学歪みの測定値に基づく光学テストデータで拡張される。得られたデジタル的に歪曲された画像データは、次に、制御機能によって提供される色および明るさの補正と組み合わされる、画像入力（７４４）、（７４５）、（７４６）として画像入力（７４４）、（７４５）、（７４６）としてＭＨＵＤ組立体（２１０）の撮像装置（２２０）に提供される。ＭＨＵＤシステム（２００）の設計方法では、凹面鏡（２３０）に起因する残留光学歪み及びその結果得られるスイミング効果は、実質的に低減されるか又は完全に排除され得る、歪みを含まないＭＨＵＤシステム（２００）を可能にする  
【００３５】
図６の斜視図に示されるように、ＭＨＵＤアセンブリの上側は、ガラスカバー４３０である、車両用ダッシュボードの上面でＭＨＵＤ組立体（２１０）の光学インタフェース。ウィンドウとして機能し、太陽光赤外光を減衰させて、イメージャ（２２０）における日光の熱負荷を防止するフィルタとして機能する、使用されるガラスは、関心のある光の波長に対して実質的に透明になるように選択されるべきである。
【００３６】
ＭＨＵＤアセンブリ（２１０）の設計方法は、人間の視覚システム（ＨＶＳ）の特性を利用する）ＭＨＵＤ組立体（２１０）の設計の実施及び組立公差を単純化するために、最初に、眼の瞳孔は、直径が約５ｍｍ（昼間は（３−５ｍｍ、）夜間は４−９ｍｍである）仮想画像（２６０）を観察する際の結果として得られる横視力は、ＭＨＵＤアセンブリ（２１０）と幅１ｍｍ程度に達することができる凹面鏡（２３０）との間の非識別的に小さなギャップを可能にする。第２に、約０．５度の目の角度差の収容限度は、ＭＨＵＤアセンブリと、約０．１５度に達することができる凹面鏡との間の小さな角度傾斜を可能にする。これらの傾斜およびギャップの許容差は、ＭＨＵＤアセンブリ２１０凹面鏡２３０に対する顕著に緩和された機械的アライメント許容要件を示し、したがって、ＭＨＵＤ組立体（２１０）に対する非常にコストの高い製造および組立方法を可能にする。任意のさらなる傾斜および／または位置合わせ要件を、通常はソフトウェアで容易に収容することができる。
【００３７】
図８は、本発明のＭＨＵＤシステムの新規な分割アイボックス設計方法を示す。図８は、ＭＨＵＤシステム（２００）の集合アイボックス（２５０）と仮想画像（２６０）との間の関係を示すことを意味する。図（８）は、例示的なオブジェクト（８１０）を示す、仮想画像（２６０）に示される矢印は、ＭＨＵＤシステム（２００）によって表示される。ＭＨＵＤシステムの設計において、アイボックスセグメントの各々は、典型的には、そのそれぞれのモジュールの射出瞳に配置される、各アイボックスセグメント２５５内の視聴者の目に提示される画像情報は、角度空間内にある。したがって、各アイボックスセグメント２５５内の視聴者に提示された仮想画像２６０矢印オブジェクトは、典型的には、視聴者の頭部が各アイボックスセグメントの中央領域内に位置するときに、視聴者に完全に見えるようになる、仮想画像（２６０）の矢印オブジェクト（８１０）の先端または後端が徐々にケラレ（フェードアウト）することになる）観察者の頭部をアイボックスセグメント（２５５）の右側又は左側に移動させると、それぞれＭＨＵＤシステム（２００）の設計である、モジュール（２１５）は、図６の斜視図に示すように、ＭＨＵＤアセンブリ（２１０）に一体化されている、図８に示すように、モジュール（２１５）のアイボックスセグメント（２５５）を重ねて、ＭＨＵＤシステム（２００）の集合アイボックス（２５０）を製造する。したがって、ＭＨＵＤシステム（２００）の集合アイボックス（２５０）は、複数のモジュール（２１５）のアイボックスセグメント（２５５）を形成する射出瞳領域の重なりによって形成される、全体のアイボックス２５０内の視聴者の目に提示される画像情報を、ＭＨＵＤモジュール（２１５）の視野の合成された角度視野に渡って延在する仮想画像（２６０）の角度多重化されたビューとする図８に示すように、仮想画像（２６０）の矢印オブジェクト（８１０）は、完全に見える（または見ることができる）仮想画像（２６０）の矢印オブジェクト（８１０）が徐々にケラレ（またはフェーディング）するように、ＭＨＵＤシステム（２００）の集合アイボックス（２５０）を規定するアイボックスセグメント（２５５）の重複領域内にある観察者の頭部を集合アイボックス（２５０）の周辺領域の右側または左側に移動させる際に、観察者の頭部を、集合アイボックス（２５０）の周辺領域の右側または左側に移動させることを特徴とする。
【００３８】
モジュールのアイボックスセグメント２５５間の重なりの大きさは、図におけるそれらの角度的なケラレプロファイルに依存する、ＭＨＵＤシステム（２００）の集合アイボックス（２５０）の極限サイズを決定し、後者は、仮想画像（２６０）が完全に見える（又は見ることができる）集合アイボックス（２５０）の領域境界又は寸法として定義される）所望の輝度均一性が得られるように構成されている。また、図８に示されるように、モジュールのオーバーラップするアイボックスセグメントの全体的な領域にわたってＭＨＵＤアセンブリの結果として得られる角度的なケラレプロフィールシールドを示す、観察者によって知覚される仮想画像（２６０）の輝度は、各モジュール（２１５）からのａｒ、ａｃおよびａｌ（左、中央および右）の輝度寄与をそれぞれ含む。集合アイボックス（２５０）の境界を定義するための基準は、アイボックスセグメント（２５５）及び２５５ｔの重複の面積ａであるの範囲内である仮想画像（２６０）の輝度が所定の閾値λ（例えば２５％未満）内で均一であることを特徴とする）は、選択された領域にわたって、すなわち、ＶａｒＡ（ＡＲ＋Ａｃ＋ＡＬ）≦λであり、所望の均一性閾値である。集合アイボックス（２５０）の境界を規定するための基準と、図８に示されたモジュール（２１５）のアイボックスセグメント（２５５）との重なりとを有す、仮想画像を横切る知覚される輝度は、モジュールのうちのから少なくとも５０％の寄与を含む。これは、規定された基準によって定義される集合的アイボックスの境界内のどこかにあることを意味する、各モジュール（２１５）は、仮想画像（２６０）の知覚される明るさの少なくとも５０％に寄与する。ＭＨＵＤシステム（２００）のこの設計手法では、仮想画像（２６０）の所望の輝度均一性は、集合アイボックス（２５０）のサイズを規定する基準となり、この設計基準は、図ｔに示されている図（８）に示すように、均一性閾値λ＝２５％を使用して１２０ｍｍ幅の集合アイボックス（２５０）を製造することを示す、均一性閾値λ＝３７．５％とするを使用し、約１５０ｍｍを測定する約２５％の幅広の集合アイボックス（２５０）を定義する。
【００３９】
図８に示すように、ＭＨＵＤシステムの集合アイボックスの左右を超えて延在するアイボックスセグメント領域である、仮想画像の矢印オブジェクト（８１０）は、観察者の頭部がこれらの領域に移動する際に、徐々にケラレまたはフェードアウトする。ＭＨＵＤシステム（２００）の設計手法では、ＭＨＵＤアセンブリ（２１０）の右側または左側のいずれかにモジュール（２１５）を追加することが、図６に示されている。先に定義された設計基準によって定義されるように、ＭＨＵＤシステム（２００）の集合アイボックス（２５０）の横幅を拡張する、仮想画像（２６０）の矢印オブジェクト（８１０）が所望の輝度均一性で完全に見えるようになる場合に、仮想画像（２６０）の矢印オブジェクト（８１０）が所望の輝度均一性で完全に見えるようにする。別の列のモジュール（２１５）がＭＨＵＤアセンブリ（２１０）に追加されるとき、集合アイボックス（２５０）の高さを拡張する同様の効果は、直交方向において生じる。このように、本発明のＭＨＵＤシステム（２００）のモジュラー設計方法では、本発明、任意のデザインの選択された幅及び高さ寸法を有する任意のサイズの集合アイボックス（２５０）を、より多くのモジュール（２１５）をＭＨＵＤアセンブリ（２１０）に追加することによって実現することができる。
【００４０】
本質的に、本発明のＭＨＵＤシステムの分割射出瞳モジュール設計方法は、多数のイメージャ及び凹面鏡の使用を可能にする、比較的小さい開口部を有し、それぞれが短い光学的トラック長を達成して、より大きな画像源のはるかに長い光学長さと、従来技術のＨＵＤシステムで使用される単一のミラーとを置き換えることができる。したがって、ＭＨＵＤモジュールのより小さい開口イメージャおよび凹面鏡は、同じサイズのアイボックスを達成するために、より大きな単一の画像源および単一のミラーを使用する従来技術のＨＵＤシステムによって達成され得るよりも、実質的に小さな体積アスペクトを集合的に可能にする。さらに、ＭＨＵＤシステム（２００）の達成される集合アイボックス（２５０）のサイズは、適切な数のモジュール（２１５）の基本設計要素を使用することによって調整することができる。逆に、ＭＨＵＤシステム（２００）の体積形態は、ｔを達成しながら、車両のダッシュボード領域で利用可能なボリュームと一致させるように作ることができる同じ利用可能なボリュームに適合することができる従来技術のＨＵＤシステムによって達成され得るより大きなサイズの集合アイボックス（２５０）を提供する。
【００４１】
本発明のＭＨＵＤシステムの体積上の利点を説明するために、図６の斜視図は、図のｔを示す３つのイメージャ（２２０）を使用し、各々が６．４ｘ３．６ｍｍの光学開口サイズを有するＭＨＵＤアセンブリ（２１０）の設計寸法を決定する、３つの凹面鏡で構成され、各々が（６０１００ｍｍ）の光学開口サイズを有する３つの凹面鏡と、を備えている、λ＝２５％の輝度均一性閾値に基づいて１２０×６０ｍｍの集合アイボックス２５０サイズを実現する。図６に示す設計寸法に基づいて、ＭＨＵＤアセンブリの全体積は、以下の通りである、約１３５０ｃｃ（１．３５リットル）。比較のために、単一の大きな開口ミラーを使用する従来技術のＨＵＤシステムの全体積は、（１つ）のｔを有する同じアイボックスサイズを達成するための単一のより大きな画像ソースは、５０００ｃｃ（５リットル）を超える。したがって、本発明のＭＨＵＤシステム（２００）の設計方法は、従来技術のＨＵＤシステムよりもより体積効率（または小さい）のファクタであるＨＵＤシステム。この立体的な利点を視覚化するために、図９は、ＭＨＵＤアセンブリの設計例ｔの体積を示すサブコンパクト自動車のダッシュボードに設置された図６に示されている。図９に示すように、本発明のＭＨＵＤシステムの容積的に効率的な設計は、従来技術のＨＵＤシステムが単に適合しない非常に制約されたダッシュボード容積を有する自動車においてＨＵＤ機能を追加することを可能にする。
【００４２】
図１０は、図に示されるようなＭＨＵＤシステムの光線経路を示し、図２に既に説明され且つ図示されている、ＭＨＵＤアセンブリ（２１０）を備える３つのイメージャ（２２０）は、各々が同じ解像度（例えば６４０×３６０画素）で同じ画像を生成する３つの各凹面鏡（２３０）で反射された後に、３つの画像で反射された後に、３つの凹面鏡（２３０）で反射された後に、３つの凹面ミラー（２３０）で反射された後には、先に説明した設計例の１２０×６０ｍｍ集合アイボックス（２５０）の全体を角度的にアドレスすることになり、先に説明した設計例の１２５×２２５ｍｍ仮想画像（２６０）にわたって６４０ｘ３６０空間解像度を集合的に提供する。
【００４３】
図１０は、仮想画像に１０、０００ｃｄ／ｍ２の輝度を生成するための設計要件を示しており、これは、約２０％の典型的な風防ガラス反射率と、先に説明した集合的アイボックス２５０境界定義基準とを有する、３つのイメージャ（２２０）の各々は、約２５、０００ｃｄ／ｍ２の輝度を生成する。３つのイメージャ（２２０）とＭＨＵＤ組立体（２１０）の制御及びインタフェース電子機器（６２０）とは集合的に約２ｗを消費し、２５、０００ｃｄ／ｍ２の明るさを生成する、従来技術のＨＵＤシステムの消費電力の約２５％である。
【００４４】
図５に示すＭＨＵＤシステムの性能を参照する、図５の囲まれたエネルギープロットは、サイズが１８０ミクロンの凹面鏡（２３０）の光学的開口からのコリメートされた光ビームの幾何学的なぼけ半径を示す。各モジュール（２１５）は、有効焦点距離が７２ｍｍである図６に示す例を設計する、図５の囲まれたエネルギープロットで示された１８０ミクロンのボケの大きさは、各モジュールがの角度の広がりを与えるイメージャ（２２０）の画素で発生する光ビームのための０．１４３ｄｅｇ及びその光ビームによってコリメートされた光ビーム、対応する凹面鏡（２３０）は、ピクセルからの全ビーム幅に対して０．１４３°の角度広がりに関連するスイミング効果であり、解像度（ＭＴＦ）は、眼瞳孔サイズによってサンプリングされた有効ビーム幅によって決定される。図５のＭＴＦプロットは、直径の典型的な目の瞳孔口径に対して計算された各モジュールのＭＴＦを示す。この角度広がり角が小さいほど、仮想画像（２６０）の仮想画像（２６０）におけるスイミング半径が小さくなる。ＭＨＵＤシステムの集合的アイボックスからのｍの場合、ＭＨＵＤシステムの設計例の対応するスイミング半径は６２ｍｍである。単一のミラー及び２ｔを使用する従来技術のＨＵＤシステムＭＨＵＤアセンブリ（２１０）の全開口サイズに等しい光学開口サイズを有することは、設計例は、モジュール（２１５）の光学的開口より約２／４ｘ大きい光学開口を有することになる。収差ぼけの大きさは、第３のパワーＲｅｆ［１８］に上昇した開口サイズに正比例する、ＭＨＵＤアセンブリ（２１０）の設計例の全開口サイズに等しい光学開口サイズを有する従来技術の単一ミラーＨＵＤシステムは、対応するスイミング半径約１４．３ｍｍを有する。設計によって意図的に達成され得ない大きな３次収差を補償するために５次収差が発生した場合、そうでなければ、従来技術の単一ミラーＨＵＤシステムは典型的にはａを有する。対応するスイミング半径は約３９０．７ｍｍであり、これは設計例（５０ｔ）によって達成されるスイミング半径よりも１．２ｘ大きいは、先に説明した収差前補正方法を用いても言及されるべきである、ＭＨＵＤシステム（２００）のスイミング半径は、この設計例の記述された値よりも実質的に減少させることができ、または完全に排除することさえできる。
【００４５】
図１０はまた、太陽光負荷が含まれるＭＨＵＤシステムの光線経路を示す。図１０に示すように、車両のフロントガラスに衝突する太陽光の逆方向の光路は、時刻ｔに到達する本発明のＭＨＵＤシステム（２００）の設計において、仮想画像（２６０）にグレアを引き起こす可能性のある集合アイボックス（２５０）領域を含む、集合アイボックス（２５０）に到達することができる日光の量は、従来技術のＨＵＤシステムに比べてはるかに少ない。第１に、フロントガラス２４０光透過率が８０％であると仮定すると、太陽からの光線は、フロントガラス（２４０）によってその輝度の最大８０％まで減衰される。第２に、フロントガラス（２４０）を透過し、一方で反射された太陽光が、対応する撮像装置２２０側への凹面鏡は、反射防止（ＡＲ）によってさらに減衰される）画像化装置（２２０）の光学的開口部上のコーティングは、凹型ミラー２３０アセンブリに向かって反射される前に、その輝度の最大５％までの範囲である。第３に、この逆方向経路日光は、それが風防ガラス（２４０）によって集合的アイボックス（２５０）に向けて反射されるとき、その輝度の少なくとも２０％までさらに減衰される。先に説明したように、各モジュールの撮像器および凹面鏡は、仮想画像の明るさに対して最大５０％に寄与する、太陽光によって区画されたモジュール（２１５）から反射された太陽光のグレアは、虚像（２６０）で５０％減衰することになる。
【００４６】
したがって、この経路減衰分析に基づいて、集合アイボックスに到達する日光は、その明るさの最大で０．４％（１％未満）まで減衰される。ＭＨＵＤシステム（２００）が、仮想画像（２６０）において１０、０００ｃｄ／ｍ２の明るさおよび０．４％の日光のグレアを生成することができるようにすることにより、ＭＨＵＤシステム（２００）は、より多くの日光の明るさを許容することができる２５０，約２８ｄｂの統一グレア評価（ＵＧＲ）（またはグレア対画像強度比）に相当する０００ｃｄ／ｍ２である。ガラスカバー（４３０）は赤外線吸収性であることに留意すべきである、本発明のヘッドアップディスプレイで使用される波長の光に対して透明であり、太陽負荷熱が凹型ミラー（２３０）によってイメージャ（２２０）に戻ることによって集中することを防止する。
【００４７】
上述の実施形態では、複数のモジュールを横並びに配置して、重なり合うアイボックスセグメントを提供して、アイボックスセグメント２５５自体よりも広い集合アイボックスを提供する。しかし、所望であれば、代わりに、または加えて、モジュールのアイボックスセグメントもまた積み重ねられて、より高い集合的アイボックスを提供するように、モジュールを配置することができる、同一の虚像を表示する全てのモジュールは、車両前方の同じ位置にある。より高い集合的アイボックスを提供するための積み重ねは、一般に、モジュールの積み重ねではなく、むしろ典型的な風防ガラスの傾斜のためであることに留意されたい、アイボックスセグメントの積み重ねは、追加のモジュール用のダッシュボードのより大きな実質的に水平な領域を単に使用することによって達成することができる。
【００４８】
また、先に述べたように、  
“図２に示されるように、関連する光学系を有する各単一の撮像装置から射出された画像は、コリメートされる、その関連する凹面鏡（２３０）によって拡大反射され、次いで、車両風防ガラス（２４０）から部分的に反射されて虚像２６０を形成する、車両の運転者（オペレータ）の公称ヘッド位置に位置するアイボックスセグメント２５５内で見ることができる。”
【００４９】
いずれの実施形態においても、凹面鏡によって達成される視準の程度は、必ずしも完全ではなく、意図的に設定されて、仮想画像が形成される車両の前方を制限するように意図的に設定されてもよい。いくつかの例では、凹型ミラーは、実際には、実際には、視準を歪ませて、収差の次の原因を相殺するように意図的に設計されてもよく、もしあれば、最も明白な例であるフロントガラスの曲率であってもよい  。
【００５０】
図２のＭＨＵＤ組立体（２１０）の制御及びインタフェース電子機器（６２０）において、軸外の歪曲及び傾斜収差及び色及び輝度の補正を行うことができることが以前に示されている（図６も参照）。もちろん、各モジュールからの各画像または画像セグメントの横方向位置補正は、制御およびインタフェース電子機器６２０（機械的にも行うことができる）二重画像又は二重画像部分が表示されないようにする。さらに、”輝度補正”は、少なくともの主要な態様を有することに留意されたい。第１及び最も明白なものは、異なるモジュールからの画像の明るさ（及び色）が異なることがないように、輝度変化、モジュール及びモジュールの補正である。しかし、それに関連して、画像ワーピングおよび他の要因が、おそらく、個々のモジュール内の画像部分の明るさの変動を引き起こす可能性があるという事実が関連する、反りによる画素間隔の変化が可視の明るさ収差を生じさせる可能性がある。これに遭遇すると、各モジュール内の各個々のピクセルの輝度は個別に制御可能である、画素分離が増加する領域では局所的に必要な画素輝度を大きくすることができ、画素分離が減少した領域では減少する。最後に、典型的な固体発光ピクセルアレイ撮像装置は、正方形の撮像装置ではなく、典型的には、不均一な寸法の長方形であることに留意すべきである。その結果、撮像装置の向きの選択はまた、本発明のヘッドアップディスプレイの設計において有用であることができる追加の変数を提供することができる。
【００５１】
以下の表１は、本発明の特定の実施形態の画像化装置ベースＭＨＵＤシステムの顕著な性能特性を示し、単一のより大きなミラーおよび単一のより大きな画像ソースを使用する従来技術のＨＵＤシステムと比較して、それらの性能上の利点を示す。表１に示されるように、本発明の分割射出瞳ＭＨＵＤシステムは、従来技術のＨＵＤシステムを、あらゆる性能カテゴリ内の複数の要因によって性能向上させる。また、緩和されている。前述したように、本発明のＭＨＵＤシステムは、同程度のアイボックスサイズを有する従来技術よりもはるかにコスト効果が高いことが予想される。
【００５２】
【表１】
2020510236.tif 000003
【００５３】
近視野および遠視野虚像を有するマルチ画像ヘッドアップディスプレイシステム  
多くのＨＵＤシステムアプリケーションでは、ＨＵＤシステムは、複数の仮想画像を視聴者に表示することが望ましい、好ましくは観察者の前方に直接的に配置され、同時に、同時に駆動から視聴者の注意を気にしないようにする付加的な情報の安全な視認性を提供する。この文脈では、例えば、ＨＵＤシステムによって複数の仮想画像を表示することができる、従来のＨＵＤシステムでは一般的に採用されている遠距離場距離で第１の虚像を表示し、近距離場距離で第２の虚像を表示する。好ましくは、両方の仮想画像は、視聴者が道路から離れることを必要とせずにＨＵＤシステム視聴者に見ることができ、運転者が運転状態に注意を払い続けることを可能にする。
【００５４】
本開示の本発明の別の好ましい実施形態では、先に説明した分割射出瞳設計アーキテクチャは、多数の表示素子すなわち、撮像装置および関連する光学装置と組み合わせて使用することができる（２２０）、図２に示すように、各表示素子（２２０）は、異なる出力角度で複数の画像を変調するように構成されている。
【００５５】
本発明のマルチ画像ヘッドアップディスプレイシステムの一態様では、システムは、各々が固体発光画素アレイ撮像装置（すなわち、表示素子を有する複数のモジュール（２１５）を備えることができる）（２２０）と、固体発光画素アレイ撮像装置（２２０）によって生成された第１および第２の画像を（５０ｔ）に向かって拡大および反射するように構成された凹面鏡（２３０）とを含むアイボックスセグメント内で見ることができる第１及び第２の仮想画像を形成するように構成されている。複数のモジュールは、アイボックスセグメント（２５５）が結合して、各モジュール（２１５）のアイボックスセグメント（２５５）よりも大きい集合アイボックス（２５０）を有するようにヘッドアップディスプレイを提供するように配置され、集合アイボックス（２５０）は、車両のドライバの公称ヘッド位置に位置するように配置される。本発明のマルチ画像ヘッドアップディスプレイシステムの実施形態の第１の態様では、固体発光画素アレイ撮像装置（２２０）は、微小光学素子のそれぞれの第１のセットに関連する第１の組の画素と、微小光学素子のそれぞれの第２のセットに関連する第２の組の画素とを備える。第１の組の微小光学素子は、上述した第１の画像を生成するために、それぞれの第１の組の画素からの出力を導くように構成される、これにより、集合アイボックス（２５０）から第１の距離で見ることができる第１の仮想画像が生成される。第２の組の微小光学素子は、上述した第２の画像を生成するために、各第２の組の画素からの出力を導くように構成される、第２の仮想画像が生成され、それによって第２の仮想画像が生成され、第２の仮想画像は、第１の仮想画像から第２の距離で見ることができ、マイクロ光学素子は、固体発光画素アレイ撮像装置の表面に対するほぼ傾斜した画素出力を可能にするように構成された非テレセントリックレンズまたは非テレセントリック光学素子を含むことができる。
【００５６】
本発明のマルチ画像ヘッドアップディスプレイシステムの実施形態の第１の態様では、第１の距離は遠距離場距離であり、第２の距離は近距離場距離であってよい。第１の組の画素は、固体発光画素アレイ撮像装置のユーザ定義の第１の組の画素とすることができ、第２の組の画素は、固体発光画素アレイ撮像装置の画素のユーザ定義の第２の組とすることができる。第１の組の画素は、固体発光画素アレイ撮像装置の画素の奇数行とすることができ、第２の組の画素は、固体発光画素アレイ撮像装置の偶数番目の行とすることができ、第２の組の画素は、固体発光画素アレイ撮像装置の偶数番目の行であってもよい第１の組の画素は、固体発光画素アレイ撮像装置（２２）の偶数番目の行であってもよく、第２の組の画素は、固体発光画素アレイ撮像装置（２２０）の奇数行であってもよい。第１組の画素は、固体発光画素アレイ撮像装置（２２）の画素領域の少なくとも５０％を構成する画素であってもよく、第２組の画素は、固体発光画素アレイ撮像装置（２２０）の残りの画素領域のバランスであってもよい第１の組の画素は、固体発光画素アレイ撮像装置（２２０）の上側領域又は部分であってもよく、第２の組の画素は、固体発光画素アレイ撮像装置（２２０）の下側領域又は部分であってもよい。
【００５７】
図１１Ａ−Ｂ、図１１Ｃ−Ｄは、所定の組の個々のピクセルを構成するように構成されたこのような複数画像光変調表示素子の非限定的な例を示す、所定の組の画素行または画素列のような複数の画素列を含む、表示素子２２０上の画素の２ｄアレイにおいて、それぞれが、それぞれの画素から放射された光を所定の固有方向に指向し、または方向的に変調する微小光学素子を個別に組み込んでいる。
【００５８】
図１１Ａ−Ｂ、図１１Ｃ−Ｄは、マルチ画像表示素子が、の画像を同時に変調するように設計された例を示す、各第１および第２の画像が表示素子２２０表面から異なる方向に放出されるように構成されている。そのような表示要素（２２０）が、図２の分割射出瞳ＨＵＤ設計アーキテクチャの文脈内で使用される場合、第１の画像（上で説明した）は、遠距離場距離（例えば、遠視野距離）で見ることができる第１の仮想画像を生成するがＨＵＤシステムアイボックス（２５０）から約２．５ｍであるように構成されている、変調された第２の画像は、近距離場距離（例えば、約０．５ｍ）で見ることができる第２の虚像を生成する。これら２つの視認可能な仮想画像は、マルチ画像分割射出瞳ＨＵＤシステムによって同時に変調され、ＨＵＤシステム。ビューアは、垂直軸の平面内の視線を角度だけ方向転換することによって、第１または第２の仮想画像のいずれかを選択的に見ることができる。分割射出瞳ＨＵＤシステムの複数の表示素子（２２０）によって変調された２つの仮想画像の変調方向の角度傾斜（または分離）に比例する。
【００５９】
図１１Ａおよび図１１Ｂは、本発明の一実施形態における表示素子（２２０）の上面図および側面図であり、分割射出瞳ＨＵＤシステムの複数の表示素子（２２０）は、第１および第２の画像を、それらの光学的開口部が２つの表示画素群に分割されることによって変調するように構成されている、表示画素の奇数番目の行と偶数番目の行とを比較することにより、１つの画素群を生成する。画素の奇数番目の行は、第１の画像を変調し、第２の画素群は、偶数番目の画素の行を変調する。第２の画像を変調する。このようなＨＵＤ方式の表示素子（２２０）の指向性変調能力は、微小光学素子やｔｆｔを設計することにより実現することができる各画像変調画素群に関連付けられ、所定の画像方向においてそれらの関連する画素から放出された光を方向的に変調するマイクロレンズ素子と、を備える。例えば、図図１１Ａおよび図１１Ｂに示した場合には、画素の奇数行に関連する微小光学素子は、関連する画素群から放出された光を直接に変換して、１つのｔを形成する第１の画像を生成するステップと、偶数番目の画素の行に関連する微小光学要素が、第２の画像を形成するために、そのグループの画素から放出された光を導く。光線は、図中の各画像に対して平行であるものとして図示されていることに留意されたい図  １  １Ａ−１１Ｄは、実際には、必要に応じて、画像サイズを拡大または拡大するために、一般に、撮像装置からファンアウトする。以下でより詳細に説明するように、非テレセントリックなＱＰＩ（登録商標）撮像装置の形態で非テレセントリックな微小光学レンズ素子を使用することによって、画素の放出角を可能にすることができる。  
【００６０】
先に説明した単一の画像分割射出瞳ＨＵＤ設計アーキテクチャを利用する際に、複数のイメージャは、それぞれ異なる方向に同じの画像を変調することに留意されたい、分割射出瞳ＨＵＤシステムの集合アイボックス（２５０）に存在するために、両方の仮想画像を提供する、各変調された２つの仮想画像は、集合的なアイボックス（２５０）にわたって見ることができるが、異なる垂直（または方位）方向で見ることができる  
【００６１】
図１１Ｃ及び図１１Ｄに示される更なるマルチイメージＨＵＤシステムの好ましい実施形態である、分割射出瞳マルチ画像ＨＵＤシステムの複数の表示素子（２２０）は、それぞれ、２つの領域または画素の領域に分割された光学開口を有する、すなわち、図示例では、画素の上部領域と、画素の下部領域とが形成されている。本実施形態では、異なる方向に変調された２つの画像は、それぞれ単一の専用画素領域によって変調される。例えば、図および図に示されるように、表示素子２２０光学的開口上部領域（これは、撮像画素セットの任意のユーザ定義部分であり得る）である）画素の各々から放出された光を画素の上側領域を構成する画素に導くように設計されたマイクロ光学素子を有し、上記のように第１の画像を形成するように構成されている。表示素子（２２０）は、画素の下側領域を構成する画素の各々から出射された光を、上記のように第２の画像を形成するように画素の下側領域を構成する画素から導くように設計された微小光学素子を有する。以下でより詳細に説明するように、非テレセントリック。イメージャの形で非テレセントリック。マイクロ光学素子を使用することによって、ピクセル。エミッション。アングルを提供することができる。
【００６２】
図１２は、本発明のマルチイメージ分割射出瞳ＨＵＤシステムの好ましい実施形態を示す。図１２に示すように、複数の表示素子（イメージャ））（２２０）は、２つの仮想画像をそれぞれ変調することができ、第１の画像は、第２の画像が下方向に変調されている間に、上側方向に変調される。
【００６３】
複数の表示素子は、凹状ミラーによってコリメートされ、フロントガラスによってアイボックスに反射された後に、図８に示されるように、マルチイメージ分割射出瞳ＨＵＤシステムアイボックスを角度的に埋めるために、第１及び第２の画像の両方を同時に変調するされた２つの第１および第２の画像を含むコリメートされた光線束を生成する（生成される）複数の表示素子（２２０）をアイボックス２５０内の２つの異なる傾斜角度で見ることができ、マルチ画像分割射出瞳ＨＵＤシステム視聴者は、遠距離場（２６０−１）で見ることができる第１の仮想画像と近視野（２６０−２）で見ることができる第２の虚像とを有する２つの独立して同時に変調された仮想画像に焦点を合わせることができるは、２つの仮想画像が垂直方向（方位角）で角度的に分離されることを特徴とする）方向分離角度（２２０￣４）に比例する角度（２２０−３）によって、複数の表示素子（２２０）によって変調された２つの画像間の方向分離角度（２２０−４）に比例する。
【００６４】
２つの仮想画像は異なる第１および第２の仮想距離である。なぜなら、それらの光線束は異なるレベル（異なる範囲）でコリメートされるからである。凹面鏡（２３０）は、アイボックス（２５０）から遠視野虚像距離を達成するように設計されている。特定の実施形態の特定の例として後述する非テレセントリックＱＰＩ（登録商標）イメージャの微小光学要素、非テレセントリックＱＰＩ（ｒ）要素に関連する各ピクセルから放射された光のさらなるコリメーションを導入するように設計されている。このように、凹面鏡と協働して非テレセントリックな微小光学素子によって達成される結合されたコリメーションは、アイボックスから遠距離場および近距離場の仮想画像距離を達成し、遠視野と近距離場虚像の両方を同時に表示するマルチ画像ＨＵＤを可能にする。
【００６５】
図１３に示されているように、マルチイメージ分割射出瞳ＨＵＤシステムの観察者は、（または焦点を合わせて）見ることができる）前記ＨＵＤシステムによって変調された２つの第１または第２の仮想画像のいずれか一方は、その視線を垂直方向（方位方向）にリダイレクトするだけで、前記ＨＵＤシステムによって変調された２つの第１または第２の仮想画像のいずれか一方を、）方向に角度２２０−３（図１２参照）。２つの仮想画像は独立して変調され、表示素子（イメージャ）を構成する画素の２つの別個のグループによって別々に変調される）前記視聴者に表示された前記第１および第２の画像の各々は、前記視聴者に関心のあることがある異なる情報を含むことができる  
【００６６】
図１３はまた、マルチイメージ分割射出瞳ＨＵＤシステムによって変調されたの仮想的な第１および第２の画像の公称位置を示しており、遠視野虚像は、非限定的な図示された例（車両のフロントフードのほぼ端部）において約２．５ｍの距離で観察者によって合焦可能である）の約０．５ｍの距離（車両のフロントガラスの外側下縁部）で、近視野虚像が観察者によって合焦可能であることを特徴とする。
【００６７】
記載されたＨＵＤマルチイメージ機能は、図６に概説されたマルチイメージ分割射出瞳ＨＵＤシステム容積面の増大をもたらすことはできないことに留意されたい。ディスプレイ素子’（イメージャ）（２２０）、制御機能、および均一性ループも、図に示されるように変更されないままである。
【００６８】
マルチ画像分割射出瞳ＨＵＤシステムの実施及び設計方法の主な相違は、記載された単一画像分割射出瞳ＨＵＤシステムと比較して、以下の通りである  
１  ．  複数の表示素子（イメージャ）（２２０）は、前の実施形態で説明したように、異なる方向に複数の画像を変調する機能を有し、  
２．  ２つの角度的に分離された画像を同時に変調することを可能にするために、マルチ画像分割射出瞳ＨＵＤシステムは、の方向性領域に角度分割され、  
３．  画像入力（７１５）は、複数の表示画像（イメージャ）（２２０）に、それぞれが（デジタル的に）アドレス指定される２つの画像から構成される、前の実施形態に記載された対応する画素群  
【００６９】
図１４は、非テレセントリックなマイクロ光学素子が屈折光学素子（ＲＯＥ）として実現され得る、上で参照された非テレセントリックＱＰ撮像装置の例示的なインスタンス化を示す選択された画素光出力を、表示素子２２０表面に対して略傾斜した角度で直接出力し、近接場虚像を提供するように構成されている。
【００７０】
図１４のこの実施形態では、ピクセルレベルの屈折非テレセントリックマイクロ光学素子および１２５０−１の方向性変調態様は、ｔを使用して実現することができる異なる屈折率を有する誘電体材料（１３１０）、（１３２０）の連続した層によって形成された非中心のマイクロレンズ（１２５０−１）を含む。図１４は、複数の非テレセントリック屈折性微小光学素子（１２５０−１）を含む表示素子（２２０）の概略断面図である。この実施形態では、ピクセルレベル非テレセントリックマイクロ光学素子のアレイは、半導体誘電材料の複数の層としてウエハレベルでモノリシックに製造することができる、低屈折率層（１３１０）のための酸化ケイ素および高屈折率層（１３２０）のための窒化ケイ素、半導体リソグラフィ、エッチングおよび堆積技術を使用すること。図１４に示すように、アレイ画素レベルの微小光学素子（１２５０−１）は、複数の層を用いて実現され、誘電体材料（１３１０）、（１３２０）は、屈折率が異なる（順次）誘電体材料（１３１０）、（１３２０）を含む画素レベル微小光学素子（１２５０−１）の屈折面を形成する、所望の非テレセントリック特性及び画像投影方向を得るために必要に応じて、マイクロレンズアレイ全体にわたって屈折性マイクロレンズ素子の中心位置を累進的に変化させる。
【００７１】
図１５は、上述した非テレセントリックＱＰＩ（登録商標）撮像装置の代替的な例示的な例を示し、非テレセントリックマイクロ光学素子は、傾斜屈折光学素子（ＲＯＥとして実現される）所望の非テレセントリック特性および画像投影方向を得るために必要に応じて、マイクロレンズアレイ全体にわたって徐々に変化することを特徴とするは、近接場または第２の画像を提供するために、選択された画素光出力を、撮像器２２０表面に対してほぼ傾斜した角度で直接選択するために使用することができる。本実施形態では、画素レベルの屈折性非テレセントリックマイクロ光学素子（１２５０−２）の方向性変調態様を使用して実現する異なる屈折率を有する誘電体材料（１４１０）、（１４２０）の連続層によって形成された傾斜マイクロレンズ（１２５０−２）を含む。
【００７２】
図１５は、本実施形態における複数の傾斜屈折微小光学素子を含む表示素子の側面図である、ピクセルレベル非テレセントリックマイクロ光学素子（１２５０）のアレイは、半導体誘電体材料の複数の層としてウエハレベルでモノリシックに製造することができる、低屈折率層（１４１０）のためのシリコン酸化物および高屈折率層（１４２０）のための窒化シリコンなどのシリコン酸化物を、半導体リソグラフィ、エッチングおよび堆積技術を用いて形成する。図１５に示すように、ピクセルレベル非テレセントリックマイクロ光学素子のアレイは、複数の層誘電体材料および１４２０を用いて実現することができる。異なる屈折率を連続的に（連続的に）堆積させて、ピクセルレベル非テレセントリックマイクロ光学素子の屈折面を形成する  
【００７３】
したがって、本発明は、いくつかの態様を有し、これらの態様は、所望に応じて、単独で、または様々な組み合わせまたはサブコンビネーションで実施され得る。本発明の特定の好ましい実施形態は、説明のために本明細書に開示され、説明されてきたが、限定のためのものではない。本発明の精神および範囲から逸脱することなく、形態および細部における様々な変更を行うことができることは当業者には理解されよう。
【図１−１】
2020510236.tif 000004
【図１−２】
2020510236.tif 000005
【図１−３】
2020510236.tif 000006
【図１−４】
2020510236.tif 000007
【図１−５】
2020510236.tif 000008
【図２】
2020510236.tif 000009
【図３】
2020510236.tif 000010
【図４】
2020510236.tif 000011
【図５】
2020510236.tif 000012
【図６】
2020510236.tif 000013
【図７】
2020510236.tif 000014
【図８】
2020510236.tif 000015
【図９】
2020510236.tif 000016
【図１０】
2020510236.tif 000017
【図１１Ａ】
2020510236.tif 000018
【図１１Ｂ】
2020510236.tif 000019
【図１１Ｃ】
2020510236.tif 000020
【図１１Ｄ】
2020510236.tif 000021
【図１２】
2020510236.tif 000022
【図１３】
2020510236.tif 000023
【図１４】
2020510236.tif 000024
【図１５】
2020510236.tif 000025
【誤訳訂正書】
【提出日】令和2年1月21日(2020.1.21)
【誤訳訂正１】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】全文
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般にヘッドアップディスプレイ（ｈｅａｄｓ−ｕｐ  ｄｉｓｐｌａｙ：ＨＵＤ）に関し、より詳細には、１つ以上の仮想画像を生成するＨＵＤシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ヘッドアップディスプレイは、自動車のドライバーに、該ドライバーの視界及び注意を道路から外すことなく、自動車のダッシュボード情報をより視覚的に認識させ、通知することによって、自動車の安全性に寄与する、視覚的補助技術として求められている。しかしながら、現在入手可能なヘッドアップディスプレイは体積が大きく、大半の自動車での使用のために実現可能なオプションとなるには高価すぎる。航空機及びヘリコプターのヘッドアップディスプレイのための用途においても、コスト要因としての程度は低いものの、これらの同一の障害が発生する。ヘッドアップディスプレイの自動車での用途の場合、体積及びコスト面での制約は、車両のサイズ、タイプ及びコスト要件が様々であることにより、更に悪化する。従って、自動車、小型航空機、及びヘリコプターといった小型車両での使用に好適な、低コストでかさばらないヘッドアップディスプレイに対する需要が存在する。
【０００３】
従来技術のＨＵＤシステムは一般に、瞳孔イメージングＨＵＤ及び非瞳孔イメージングＨＵＤの２タイプに分類できる。瞳孔イメージングＨＵＤは典型的には、中間画像の配信及び瞳孔の形成を担当するリレーモジュールと、画像のコリメーション及び視聴者の目の位置（本明細書中では「アイボックス（ｅｙｅ−ｂｏｘ）」と呼ばれる）での瞳孔のイメージングを担当するコリメーションモジュールとで構成される。瞳孔イメージングＨＵＤのコリメーションモジュールは典型的には、傾斜曲面若しくは平面リフレクタ、又はホログラフィック光学素子（ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｅｌｅｍｅｎｔ：ＨＯＥ）として実現され、リレーモジュールは典型的には、光路を曲げるため及び光収差を補償するために傾斜している。非瞳孔イメージングＨＵＤは、システムのアパーチャを、ディスプレイにおける又は拡散による中間画像の位置における光円錐角によって定義する。中間画像ＨＵＤシステムに関しても、リレーモジュールが必要であるが、ＨＵＤアパーチャはコリメーション光学系のみによって決定される。コリメーション光学系は通常、軸対称性を有するが、体積に関して要求される制約を満たすために、折り畳みミラーを備える。これは、収差補正の必要、及びシステムの体積に関する側面によって決定される。
【０００４】
特許文献８に記載され、図１−１に図示されている従来技術は、凹面ＨＯＥリフレクタ（図１−１の１１）をコンバイナ及びコリメータとして使用することにより、コリメーション光学系を最小化し、ＨＵＤシステムの体積に関する側面を低減する。得られるＨＵＤシステムは、収差を補償して中間画像を配信するために、複雑な傾斜リレー光学系（図１−１の１０）を必要とする。更にこのＨＵＤシステムは、狭いスペクトルでしか動作しない。
【０００５】
特許文献９に記載され、図１−２に図示されている従来技術は、リレー光学系（ｒｅｌａｙ  ｏｐｔｉｃｓ：ＲＥＬ）モジュールを用いて、収束コンバイナ（ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｔ  ｃｏｍｂｉｎｅｒ：ＣＭＢ）ミラー（図１−２のＣＭＢ）の焦点面に中間画像を配信し、システムの瞳孔を定義する。ＣＭＢミラーは上記中間画像をコリメートし、システムの瞳孔を視聴者の眼に結像して、視聴を促進する。この瞳孔イメージングＨＵＤによるアプローチは、パッケージング及び収差補正のために、複雑なＲＥＬモジュールを必然的に伴う。
【０００６】
特許文献１０に記載され、図１−３に図示されている従来技術は、拡散表面（図１−３の５１）上に投影するための投影レンズ（３）を画像ソースとして使用し、また半透明コリメートミラー（図１−３の７）を使用する。コリメートミラーは、無限遠点に画像を形成し、コリメーション光学系のアパーチャは、拡散器の角度幅によって定義される。
【０００７】
特許文献１１に記載され、図１−４に図示されている従来技術は、２つの液晶ディスプレイ（ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）パネル（図１−４の２３）からなる画像形成ソースを用いて、コリメーション光学系モジュール（図１−４の１）の焦点面に配置された拡散スクリーン（図１−４の５）上に中間画像を形成する。画像形成ソースの２つのＬＣＤパネルの主要な目的は、形成された画像の視認性のために十分な輝度を達成することである。この目的を達成するために、画像形成ソースの２つのＬＣＤパネルは、拡散スクリーンにおいて２つの連続した横並びの画像を形成するよう、又は重なっており、拡散スクリーンにおいて水平方向及び垂直方向に１／２ピクセルだけシフトされる２つの画像を形成するよう、構成される。
【０００８】
特許文献１２に記載されている従来技術は、１対の反射性ホログラフィック光学素子（ＨＯＥ）を用いて、ホログラフィック分散補正を達成し、また観察者の視野内に広帯域表示ソースの仮想画像を投影する。特許文献１３に記載されている従来技術もまた、一方が透過性であり他方が反射性である１対のホログラフィック光学素子（ＨＯＥ）を用いて、車両のフロントガラスに画像を投影する。
【０００９】
特許文献１４に記載され、図１−５に図示されている従来技術は、ファセット反射表面を備えた車両のダッシュボード（図１−５の１８）に画像を投影するよう構成された、車両のフロントガラスの上側に設置された画像プロジェクタ（図１−５の１４）を使用し、ここで上記ファセット反射表面は、画像プロジェクタからの画像を車両のフロントガラスに反射するよう構成される。車両のフロントガラスの表面は、ダッシュボードのファセット表面それぞれからの画像を視聴者に向かって反射するように配向される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第７，６２３，５６０号、Ｅｌ−Ｇｈｏｒｏｕｒｙ  ｅｔ  ａｌ，  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃ  Ｉｍａｇｅｒ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ  Ｔｈｅｒｅｏｆ，  Ｎｏｖ．  ２４，  ２００９．
【特許文献２】米国特許第７，７６７，４７９号、Ｅｌ−Ｇｈｏｒｏｕｒｙ  ｅｔ  ａｌ，  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃ  Ｉｍａｇｅｒ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ  Ｔｈｅｒｅｏｆ
【特許文献３】米国特許第７，８２９，９０２号、Ｅｌ−Ｇｈｏｒｏｕｒｙ  ｅｔ  ａｌ，  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃ  Ｉｍａｇｅｒ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ  Ｔｈｅｒｅｏｆ
【特許文献４】米国特許第８，０４９，２３１号、Ｅｌ−Ｇｈｏｒｏｕｒｙ  ｅｔ  ａｌ，  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃ  Ｉｍａｇｅｒ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ  Ｔｈｅｒｅｏｆ
【特許文献５】米国特許第８，０９８，２６５号、Ｅｌ−Ｇｈｏｒｏｕｒｙ  ｅｔ  ａｌ，  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃ  Ｉｍａｇｅｒ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ  Ｔｈｅｒｅｏｆ
【特許文献６】米国公開特許第２０１０／００６６９２１号、Ｅｌ−Ｇｈｏｒｏｕｒｙ  ｅｔ  ａｌ，  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃ  Ｉｍａｇｅｒ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ  Ｔｈｅｒｅｏｆ
【特許文献７】米国公開特許第２０１２／００３３１１３号、Ｅｌ−Ｇｈｏｒｏｕｒｙ  ｅｔ  ａｌ，  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃ  Ｉｍａｇｅｒ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ  Ｔｈｅｒｅｏｆ
【特許文献８】米国特許第４，２１８，１１１号、Ｗｉｔｈｒｉｎｇｔｏｎ  ｅｔａ  ａｌ，  Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ  Ｈｅａｄｓ−ｕｐ  Ｄｉｓｐｌａｙｓ，  Ａｕｇ．  １９，  １９８０
【特許文献９】米国特許第６，８１３，０８６号、Ｂｉｇｎｏｌｌｅｓ  ｅｔ  ａｌ，  Ｈｅａｄ  Ｕｐ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ａｄａｐｔａｂｌｅ  ｔｏ  Ｇｉｖｅｎ  Ｔｙｐｅ  ｏｆ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，  Ｎｏｖ．  ２，  ２００４
【特許文献１０】米国特許第７，３９１，５７４号、Ｆｒｅｄｒｉｋｓｓｏｎ，  Ｈｅａｄｓ−ｕｐ  Ｄｉｓｐｌａｙｓ，  Ｊｕｎｅ  ２４，  ２００８
【特許文献１１】米国特許第７，９８２，９５９号、Ｌｖｏｖｓｋｉｙ  ｅｔ  ａｌ，  Ｈｅａｄｓ−ｕｐ  Ｄｉｓｐｌａｙｓ，  Ｊｕｌ．  １９，  ２０１１
【特許文献１２】米国特許第４，６１３，２００号、Ｈａｒｔｍａｎ，  Ｈｅａｄｓ−Ｕｐ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｗｉｔｈ  Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｎｇ，  Ｓｅｐ．  ２３，  １９８６
【特許文献１３】米国特許第５，７２９，３６６号、Ｙａｎｇ，  Ｈｅａｄｓ−Ｕｐ  Ｄｉｓｐｌａｙ  ｆｏｒ  Ｖｅｈｉｃｌｅ  Ｕｓｉｎｇ  Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｅｌｅｍｅｎｔｓ，  Ｍａｒ．  １７，  １９９８
【特許文献１４】米国特許第８，５５３，３３４号、Ｌａｍｂｅｒｔ  ｅｔ  ａｌ，  Ｈｅａｄｓ−Ｕｐ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  ｆｒｏｍ  Ｄａｓｈｂｏａｒｄ  Ｓｕｒｆａｃｅ，  Ｏｃｔ．  ８，  ２０１３
【特許文献１５】米国特許第８，６２９，９０３号、Ｓｅｄｅｒ  ｅｔ  ａｌ，  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｖｉｓｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｆｕｌｌ−Ｗｉｎｄｓｈｉｅｌｄ  ＨＵＤ，  Ｊａｎ．  １４，  ２０１４
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】Ｂ．  Ｈ．  Ｗａｌｋｅｒ，  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  Ｖｉｓｕａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ，  Ｔｕｔｏｒｉａｌ  ｔｅｓｔｓ  ｉｎ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，  ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ  ｂｙ  Ｔｈｅ  ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  （ＳＰＩＥ），  ｐｐ．  １３９−１５０，  ＩＳＢＮ  ０−８１９４−３８８６−３，  ２０００
【非特許文献２】Ｃ．  Ｇｕｉｌｌｏｕｘ  ｅｔ  ａｌ，  Ｖａｒｉｌｕｘ  Ｓ  Ｓｅｒｉｅｓ  Ｂｒａｋｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｌｉｍｉｔｓ
【非特許文献３】Ｍ．  Ｂｏｒｎ，  Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ  ｏｆ  Ｏｐｔｉｃｓ，  ７ｔｈ  Ｅｄｉｔｉｏｎ，  Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｐｒｅｓｓ  １９９９，  Ｓｅｃｔｉｏｎ  ５．３，  ｐｐ．  ２３６−２４４
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
簡単に説明した従来技術のＨＵＤシステム、及び引用されている従来技術に記載されている複数の他のＨＵＤシステムにおいて共通しているのは、システムの高いコスト及び大きな体積サイズである。更に、従来技術のＨＵＤシステムはいずれも、様々な自動車及び他の車両のサイズ及び価格帯に適合させるために、サイズ及びコストに関して拡大縮小することができない。従って本発明の目的は、単一の画像形成ソースを用いるＨＵＤシステムよりも体積が大幅に小さなＨＵＤシステムを実現するために、複数の発光性マイクロスケールピクセルアレイイメージャを使用する、ヘッドアップディスプレイに関する方法を紹介することである。更に本発明の目的は、様々な自動車及び小型車両のサイズ及び価格帯に適合させるために拡大縮小できる体積及びコスト的側面を有するモジュール式ＨＵＤシステムを実現できるようにするために、複数の発光性マイクロスケールピクセルアレイイメージャを利用する、新規の分割射出瞳ＨＵＤシステムの設計方法を紹介することである。本発明の更なる目的及び利点は、添付の図面を参照して進行する、本発明の好ましい実施形態に関する以下の詳細な説明から明らかになるだろう。
【００１３】
以下の説明では、異なる図面においても、同様の要素には同様の図面参照符号を使用する。詳述される構造及び設計要素等の、本説明中で定義される事物は、例示的実施形態の包括的な理解を助けるために提供される。しかしながら本発明は、これらの具体的に定義された事物を用いることなく実践できる。また、公知の機能又は構造については、これらが不要な詳細により本発明を不明瞭にすることになるため、詳述しない。本発明を理解するために、及び本発明をどのように実地で実施できるのかを確認するために、本発明のいくつかの実施形態を、添付の図面を参照して、単なる非限定的な例として以下で説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１−１】図１−１は、凹面ＨＯＥリフレクタをコンバイナ及びコリメータとして使用することにより、コリメーション光学系を最小化し、ＨＵＤシステムの体積に関する側面を低減する、従来技術のヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）システムを示す。
【図１−２】図１−２は、リレー光学系（ＲＥＬ）モジュールを用いて、収束コンバイナ（ＣＭＢ）ミラーの焦点面に中間画像を配信し、システムの瞳孔を定義する、従来技術のヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）システムを示す。
【図１−３】図１−３は、拡散表面上に投影するための投影レンズ（３）を画像ソースとして使用し、また半透明コリメートミラーを使用する、従来技術のヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）システムを示す。
【図１−４】図１−４は、２つの液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネルからなる画像形成ソースを用いて、コリメーション光学系モジュールの焦点面に配置された拡散スクリーン上に中間画像を形成する、従来技術のヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）システムを示す。
【図１−５】図１−５は、ファセット反射表面を備えた車両のダッシュボードに画像を投影するよう構成された、車両のフロントガラスの上側に設置された画像プロジェクタを使用し、ここで上記ファセット反射表面は、画像プロジェクタからの画像を車両のフロントガラスに反射するよう構成される、従来技術のヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）システムを示す。
【図２】図２は、本発明の例示的なモジュール式ＨＵＤ（ｍｏｄｕｌａｒ  ＨＵＤ：ＭＨＵＤ）システムを示す。
【図３】図３は、図２のＭＨＵＤシステムの設計パラメータと制約との間の関係を示す。
【図４】図４は、図２の実施形態のＭＨＵＤアセンブリを備えるＨＵＤモジュールの光学的設計態様及び光線トレースダイアグラムを示す。
【図５】図５は、図２の実施形態のＭＨＵＤアセンブリを備えるＨＵＤモジュールの光学性能を示す。
【図６】図６は、図２の実施形態のＭＨＵＤシステムのＭＨＵＤアセンブリ設計例の多視点斜視図を示す。
【図７】図７は、図２の実施形態のＭＨＵＤシステムのインタフェース及び制御用電子部品設計要素（基板）の機能ブロック図を示す。
【図８】図８は、図２の実施形態のＭＨＵＤシステム２００の、新規の分割アイボックス設計方法を示す。
【図９】図９は、準小型自動車のダッシュボードに設置される、図６に示されているＭＨＵＤアセンブリ設計例の実際の体積を示す。
【図１０】図１０は、太陽光の負荷を含む、本発明のＭＨＵＤシステムの光線経路を示す。
【図１１Ａ−１１Ｄ】図１１Ａ、１１Ｂはそれぞれ、本発明の多画像ＨＵＤシステムの実施形態のソリッドステート発光性ピクセルアレイイメージャ（即ちディスプレイ要素）の正面図及び側面図を示し、これらは、奇数行のピクセルが、一般にイメージャの表面から外向きに投影される第１の画像を生成することになる出力を有することを示し、また偶数行のピクセルが、一般に第１の画像に対してある程度下方に投影される第２の画像を生成することになる出力を有することを示す。  図１１Ｃ、１１Ｄはそれぞれ、本発明の多画像ＨＵＤシステムの実施形態のソリッドステート発光性ピクセルアレイイメージャの正面図及び側面図を示し、これらは、ソリッドステート発光性ピクセルアレイイメージャ（即ちディスプレイ要素）の上側領域のピクセルが、上述の第２の画像を生成することになる出力を有し、ソリッドステート発光性ピクセルアレイイメージャの下側領域のピクセルが、上述の第１の画像を生成することになる出力を有することを示す。
【図１２】図１２は、本発明の多画像ＨＵＤシステムの実施形態の複数の光線経路を示す。
【図１３】図１３は、準小型自動車のダッシュボードに設置される本発明の多画像ＨＵＤシステムの実施形態の低体積パッケージ設計における、近視野仮想画像及び遠視野仮想画像の公称位置を示す。
【図１４】図１４は、複数の非テレセントリック屈折マイクロ光学素子を備える本発明のディスプレイ要素の側面図を示す。
【図１５】図１５は、複数の傾斜屈折マイクロ光学素子を備える本発明のディスプレイ要素の側面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の以下の詳細な説明における「一実施形態（ｏｎｅ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」又は「ある実施形態（ａｎ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」に関する言及は、該実施形態に関連して説明されるある特定の特徴部分、構造又は特徴が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれていることを意味する。この詳細な説明中の様々な箇所に「一実施形態では（ｉｎ  ｏｎｅ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」という句が出現するが、これら全てが必ずしも同一の実施形態を指すわけではない。
【００１６】
近年、発光性マイクロスケールピクセルアレイイメージャデバイスの新たな分類が紹介されている。これらのデバイスは、必要な全ての画像処理駆動回路を含む極めて小さなデバイスサイズで、高い輝度、極めて迅速な多色光強度、及び空間変調機能を備える。１つのこのようなデバイスのソリッドステート光（ｓｏｌｉｄ  ｓｔａｔｅ  ｌｉｇｈｔ：ＳＳＬ）放出ピクセルは、発光ダイオード（ＬＥＤ）又はレーザダイオード（ＬＤ）であってよく、これらのオン／オフ状態は、上記イメージャの発光性マイクロスケールピクセルアレイが結合されたＣＭＯＳチップ（又はデバイス）に内包されている、駆動回路によって制御される。このようなイメージャデバイスの発光性アレイを構成するピクセルのサイズは典型的には、およそ５〜２０マイクロメートルの範囲内であり、上記デバイスの典型的な発光表面積はおよそ１５〜１５０平方ミリメートルとなる。発光性マイクロスケールピクセルアレイデバイス内のピクセルは、典型的にはそのＣＭＯＳチップの上記駆動回路によって、空間的、色的及び時間的に個別にアドレス指定できる。このようなイメージャデバイスによって生成される光の輝度は、かなり低い消費電力において、数百万ｃｄ／ｍ２に到達できる。このようなデバイスの一例は、以下に記載される例示的実施形態において言及されるＱＰＩ（登録商標）イメージャ（特許文献１〜７を参照）である。しかしながら、ＱＰＩ（登録商標）イメージャは、本発明で使用できるデバイスのタイプの単なる一例であることを理解されたい。（「ＱＰＩ」は、Ｏｓｔｅｎｄｏ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，  Ｉｎｃ．の登録商標である。）よって以下の説明では、ＱＰＩ（登録商標）イメージャに関するいずれの言及は、使用可能なソリッドステート発光性ピクセルアレイイメージャ（これ以降、単に「イメージャ」）の１つの具体例として開示される実施形態の特定を目的としたものであり、本発明のいずれの限定を目的としたものではないことを理解されたい。
【００１７】
本発明は、上述のようなイメージャの発光性マイクロピクセルアレイデバイス固有の能力を、新規の分割射出瞳ＨＵＤシステムアーキテクチャと組み合わせることによって、例えば自動車用ＨＵＤといったコスト及び体積に関する制約が重要な用途において容易に使用できる、低コストで体積が小さなモジュール式ＨＵＤ（ＭＨＵＤ）システムを実現する。ＱＰＩ（登録商標）イメージャ等のイメージャの発光性高輝度マイクロエミッタピクセルアレイと、本発明の分割射出瞳ＨＵＤアーキテクチャとの組み合わせにより、高輝度の周囲の日光の中であっても効果的に動作するＨＵＤシステムを、様々な車両サイズ及びタイプのダッシュボード又は機器パネルの背後にフィットさせるために十分に小さな体積とすることができる。（本明細書中で使用される場合、用語「車両（ｖｅｈｉｃｌｅ）」は、最も一般的な意味で使用されており、陸上、水上、水中、及び空中での移動を含むがこれらに限定されない、移動を行ういずれの手段を含む。）このようなイメージャによって実現可能な分割射出瞳ＨＵＤアーキテクチャのコストの低さ及びモジュール性により、様々な車両の体積に関する制約にフィットするよう調整可能なモジュール式ＨＵＤシステムを実現できる。ＨＵＤシステムの長所は、以下の複数の段落に記載される実施形態の文脈における、本明細書中で提供される詳細な説明から、更に明らかになるだろう。
【００１８】
図２は、本発明の一実施形態のモジュール式ＨＵＤ（ＭＨＵＤ）システム２００の設計コンセプトを示す。図２に示すように、この好ましい実施形態では、本発明のＭＨＵＤシステム２００は、複数のモジュール２１５で構成されたＭＨＵＤアセンブリ２１０で構成され、上記モジュール２１５は一体に組み立てられてＭＨＵＤアセンブリ２１０を形成し、これにより各モジュール２１５は、単一のイメージャと、関連する光学系２２０及び凹面ミラー２３０とで構成される。図２に示すように、関連する光学系２２０を備えた単一のイメージャそれぞれから放出された光は、これに関連する凹面ミラー２３０によってコリメート、拡大及び反射された後、一部が車両のフロントガラス２４０から離れるように反射されて仮想画像２６０を形成し、これは、車両のドライバー（操縦者）の公称頭部位置にあるアイボックスセグメント２５５内において視認可能である。図２に示すように、ＭＨＵＤアセンブリ２１０の各モジュール２１５は、いずれのある時点において、車両のフロントガラス２４０から同一の位置に、ただしそれぞれの対応するアイボックスセグメント２５５に、同一の仮想画像２６０を形成するように配置され、これにより、ＭＨＵＤアセンブリ２１０の複数のモジュール２１５が全体として、ＭＨＵＤシステム２００の集合アイボックス２５０を形成する。即ち、仮想画像２６０は、各アイボックスセグメント２５５からはその一部が視認可能であり、集合アイボックス２５０においてその全体が視認可能である。従って、ＭＨＵＤシステム２００のアイボックスセグメント２５５の全体のサイズは、ＭＨＵＤアセンブリ２１０を構成するモジュール２１５の適切な個数を選択することによって調整でき、このアイボックスセグメント及びモジュールの個数は、ユーザ定義可能なものである。ＭＨＵＤアセンブリ２１０の各モジュール２１５は、いずれのある時点において同一の仮想画像２６０を形成するよう配置されるものの、これらの画像は当然のことながら時間と共に変化することになり、例えば燃料ゲージ画像のようにゆっくりと変化してもよく、又はＧＰＳナビゲーションシステムの表示画像のディスプレイにおけるように迅速に変化してもよいが、本発明のＭＨＵＤシステム２００は、画像データが典型的なビデオレートで利用可能である場合、少なくともそのようなレートまでの周波数で動作してよい。
【００１９】
ＭＨＵＤシステム２００のこの好ましい実施形態では、ＭＨＵＤアセンブリ２１０のモジュール２１５の各アイボックスセグメント２５５は、対応する凹面ミラー２３０が反射した光線束の射出瞳に位置する。ＭＨＵＤシステム２００の集合アイボックス２５０は事実上、ＭＨＵＤアセンブリ２１０のモジュール２１５のアイボックスセグメント２５５の重複によって形成された、１つの分割射出瞳アイボックスである。本発明のＭＨＵＤシステム２００の、この分割射出瞳の設計方法について、以下の複数の段落で更に詳細に説明する。
【００２０】
本発明のＭＨＵＤシステム２００のこの好ましい実施形態では、ＭＨＵＤアセンブリ２１０は複数のモジュール２１５で構成され、上記モジュール２１５は一体に組み立てられてＭＨＵＤアセンブリ２１０を形成し、これにより各モジュール２１５は、ＱＰＩ（登録商標）イメージャ等のイメージャ又はＯＬＥＤデバイス等の他の好適な発光構造体と、関連する光学系２２０及び凹面ミラー２３０とで構成される。本発明のこの実施形態のＭＨＵＤシステム２００のＭＨＵＤアセンブリ２１０及びその各モジュール２１５の設計方法について、以下の段落で更に詳細に説明するが、その前に、本発明のＭＨＵＤシステム２００の関連する利点及び関連する設計パラメータのトレードオフについて説明する。
【００２１】
ＭＨＵＤシステム２００の光学設計パラメータのトレードオフ
本発明のＭＨＵＤシステム２００の利点を理解するために、典型的なＨＵＤシステムの基礎となる設計のトレードオフ、及びこれに関連する設計パラメータ間の関係について説明することが重要であると考えられる。ＨＵＤシステムが生成した仮想画像は、典型的には自然のシーンの上に重畳され、これにより、ドライバーがその視界及び注意を道路又は車両の外部環境から外す必要なしに、車両を操縦する視聴者に車両の動作パラメータを視覚的に認識させ、また例えばナビゲーション情報等の重要な情報を提供する。ＨＵＤシステムの設計において考慮するべき重要なパラメータとしては：集合アイボックスの目標サイズ；望ましい視野（ＦＯＶ）；形成される仮想画像のサイズ；仮想画像の解像度；及びシステムの体積に関する要件が挙げられる。これらの設計パラメータ及び制約の間の関係を図３に示す。
【００２２】
本発明のモジュール式ＨＵＤ（ＭＨＵＤ）が体積の削減を実現する方法
図３を参照すると、ＭＨＵＤシステム２００のイメージャ２２０のサイズの削減は、より小さな有効焦点距離（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ  ｆｏｃａｌ  ｌｅｎｇｔｈ：ＥＦＬ）につながり、これは上記システムの特徴的な光トラック長であり、一般にシステムの体積の削減に寄与する。しかしながら、アイボックスのサイズが維持されている場合、イメージャのアパーチャのサイズの削減は、より低いシステムのＦ／＃につながり、これは光学的な複雑性の上昇を伴う。これは一般に、より大きなシステムの体積をもたらす。図２に示すＭＨＵＤシステム２００の設計コンセプトに関しては、各モジュール２１５に関するアイボックスセグメント２５５のサイズを、イメージャ２２０のサイズと共に拡大縮小することにより、光学的な複雑性の上昇を回避する。これは、イメージャ２２０のサイズ比による各モジュール２１５の体積の拡大縮小につながる。複数のモジュール２１５を組み合わせて、任意にサイズ設定された集合アイボックス２５０を提供できるＭＨＵＤアセンブリ２１０を形成する。本発明のＭＨＵＤシステム２００の、複数のセグメントに分割されたアイボックスの新規の設計コンセプトは、視聴者のアイボックスに形成されるシステムの射出瞳を複数のセグメントに分割することによって実現され、上記セグメントはそれぞれ、本発明のＭＨＵＤシステム２００の集合アイボックス２５０を構成するアイボックスセグメント２５５のうちの１つに対応する。よって、本発明のＭＨＵＤシステム２００の、このような分割射出瞳設計方法は、同一サイズのアイボックスを提供する従来技術のＨＵＤシステムに比べて小さな、全体の体積に関する側面を達成する。これは望ましいことに、ＨＵＤの全体の体積、複雑性及びコストの削減につながる。ここで開示される本発明のＭＨＵＤシステム２００の分割射出瞳設計方法の他の利点について、以下の記載において説明する。当然のことながら、各モジュールはいずれのある時点において同一の画像を発するため、車両の操縦者は、操縦者がどの１つ以上のアイボックスセグメント２５５を見ているかとは無関係に、同一の位置に同一の仮想画像を見ることになる。
【００２３】
ミラーリフレクタを使用する従来技術のＨＵＤシステム（特許文献８〜１０）の体積の主要な寄与因子は、凹面ミラーとして識別されている。ミラー自体のサイズが大きいことに加えて、画像ソースのサイズもそれに比例して大きくなり、これは、ＬＣＤパネルといった大きなサイズのイメージャの使用、又は拡散スクリーンに投影される大きなサイズの中間画像の形成を要求し、後者は、プロジェクタイメージャ及びこれに関連する投影光学系を組み込むために、更に大きな体積を追加する。上記の記載において説明したように、本発明のＭＨＵＤシステム２００は、一体に組み立てられてＭＨＵＤアセンブリ２１０の全体としてのリフレクタ２３５（これはサイズが極めて小さく、極めて小さな光トラック長を達成する）を形成する比較的小さなサイズの凹面ミラー２３０をそれぞれ用いる複数のモジュール２１５で構成されたＭＨＵＤアセンブリ２１０を使用することによって、メインリフレクタとして単一の凹面ミラーを使用する従来技術のＨＵＤシステムに比べて、大幅に小さな体積に関する態様を達成する。アパーチャのサイズが小さなイメージャ２２０を用いたＭＨＵＤアセンブリ２１０により、アパーチャのサイズが小さな凹面ミラー２３０の使用が可能となり、上記凹面ミラー２３０は光トラック長が小さく、これは、本発明の、体積が大幅に小さく、かつ体積に関して効率が良いＭＨＵＤシステム２００をもたらす。
【００２４】
本発明のＭＨＵＤシステム２００の設計は、典型的には単一の大きなミラーによって生成される大きなコリメート済みビームを、例示的実施形態では３つの等しいサイズのコリメート済みサブビームへと分割することによって機能する。各サブビームは、モジュール２１５の光学サブシステムによって生成される。その結果、Ｆ／＃、光学的複雑性、及び焦点距離（ＥＦＬ）（又は光トラック長）が低減され、結果としてシステムの物理的な体積エンベロープが削減される。図４は、ＭＨＵＤアセンブリ２１０を構成するモジュール２１５の光学的設計態様及び光線トレース図を示す。図４に示すように、ある好ましい実施形態のモジュール２１５は、１つのイメージャと、これに関連する光学系２２０及び凹面ミラー２３０とで構成される。図４に示す実施形態では、イメージャ４１０に関連する光学系４２０は別個のレンズ光学素子として示されているが、本発明のある代替実施形態では、イメージャに関連する光学系４２０を、イメージャ４１０の発光表面の上部に直接取り付けることにより、一体型のイメージャアセンブリ２２０を形成してよい。図４に示すように、各モジュール２１５において、反射凹面ミラー２３０は、これに対応するイメージャ（又は他のイメージャ）２２０が生成した画像を拡大及びコリメートして、集合アイボックス２５０の１つのアイボックスセグメント２５５を形成するが、図４のイメージャ４１０に関連する光学素子４２０は、反射凹面ミラー２３０に起因する軸外歪み及び傾斜収差のバランスを取る。
【００２５】
図５は、ＭＨＵＤアセンブリ２１０のモジュール２１５の光学性能を示す。図５に示すように、イメージャ４１０に関連する光学素子４２０の役割は、反射凹面ミラー２３０に起因する軸外歪み及び傾斜収差のバランスを取ることによって、変調伝達関数（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ｔｒａｎｓｆｅｒ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ：ＭＴＦ）を十分に高いレベルに維持したまま画像のスイミング効果（ｓｗｉｍｍｉｎｇ  ｅｆｆｅｃｔ）を最小化することである。完全を期すために、画像のスイミング効果は典型的には、ミラーの収差によって引き起こされる光学歪みによる、視聴者の瞳に入る光の方向の変動によって引き起こされ、またこれは、視聴者の頭がＨＵＤシステムのアイボックス内を動き回る（又はアイボックスを注視する）際に、仮想画像の知覚可能な誤った運動（「スイミング効果」として知られる）をもたらす（特許文献６）。極端な場合には、仮想画像の過度のスイミング効果は、人間の視覚及び知覚システムの前庭に関する側面と眼球運動に関する側面との間の衝突によって引き起こされる、乗り物酔いのような感覚、めまい又は吐き気につながる場合がある（非特許文献１、２）ため、ＨＵＤ等の両眼用光学系におけるスイミング効果を最小化することは極めて重要である。
【００２６】
本発明のＭＨＵＤシステム２００の分割射出瞳法の別の利点は、上記方法が、大型の光アパーチャを備えた単一のミラーを使用する従来技術のＨＵＤシステムに比べて、スイミング効果の大幅な低減を達成することである。反射凹面ミラー２３０の小さな光アパーチャの収差は、従来の単一ミラーＨＵＤシステムにおいて使用される、光アパーチャが比較的大きなミラーの収差に比べて、はるかに小さい。スイミング効果は、ＨＵＤ反射ミラーに起因する収差によって引き起こされる光学歪み（又は光線方向の偏向）の大きさに正比例するため、本発明のＭＨＵＤシステム２００の光アパーチャが小さな複数の凹面ミラー２３０は、従来技術のＨＵＤシステムに比べて、大幅に小さなスイミング効果を達成する。更に、ＭＨＵＤモジュール２１５のアイボックスセグメント２５５間の角度重複（図８の説明において更に詳細に説明する）により、仮想画像２６０のいずれの点の知覚が、複数のＭＨＵＤモジュール２１５からの光学的寄与を組み込んだものとなる。結果として、複数のＭＨＵＤモジュール２１５の個々の凹面ミラー２３０の収差によって引き起こされる光学歪み（又は光線方向の偏向）は、仮想画像２６０のいずれの点において平均化される傾向を有し、結果として、ＭＨＵＤシステム２００の視聴者が知覚する全体的なスイミング効果が低減される。
【００２７】
本発明の別の実施形態では、ＭＨＵＤアセンブリ２１０のイメージャ２２０は、ヒト視覚システム（ｈｕｍａｎ  ｖｉｓｕａｌ  ｓｙｓｔｅｍ：ＨＶＳ）に可能な解像度よりも高い解像度を有し、この追加の解像度は、凹面ミラー２３０に起因する収差によって引き起こされる残留光学歪みのデジタル画像ワーピング事前補償に専用のものである。典型的なＨＵＤ視聴体験では、仮想画像はおよそ２．５ｍの距離に形成される。ＨＶＳの側方視力は、およそ２００マイクロラジアンである。このような距離において、ＨＶＳは、およそ２５００×０．０００２＝０．５ｍｍピクセルの解像度を有することができ、これは１０インチの対角線を有する仮想画像２６０に関する、およそ４５０×２５０ピクセルの解像度に相当する。例示的なＭＨＵＤアセンブリ２１０で使用されるイメージャ２２０は、同一サイズの光アパーチャによって、この限界よりはるかに高い解像度、例えば６４０×３６０ピクセルの解像度、又は更に１２８０×７２０ピクセルの解像度を提供できる。同一サイズの光アパーチャによってより高い解像度を提供するイメージャ２２０により、同一サイズの光アパーチャを有する凹面ミラー２３０の使用が可能となり、従ってＭＨＵＤアセンブリ２００の体積に関する利点が維持される。イメージャ２２０の追加の解像度により、デジタル画像ワーピング事前補償の使用が可能となるが、これは、仮想画像２６０における達成可能な最大解像度、及び体積に関する上述のものと同一の利点を維持したまま、凹面ミラー２３０の収差に起因する光学歪み、及びその結果としてのスイミング効果を実質的に排除する。
【００２８】
各反射凹面ミラー２３０は、非球面又は自由形状とすることができ、これにより、凹面ミラー２３０の非球面又は自由形状因子は、凹面ミラー２３０の光学収差、及び必要な場合はフロントガラスの曲率が最小となるように選択される。なお、各イメージャ２２０の位置は好ましくは、これらに関連する凹面ミラー２３０に関して軸対称であり、これにより、凹面ミラー２３０のうちのいずれの２つの隣接する縁部における収差のバランスが最適となる（ある程度等しくなる）ことが保証される。これにより、ＭＨＵＤシステム２００の集合アイボックス２５０の複数のアイボックスセグメント２５５間の、仮想画像２６０の均一な視聴遷移が保証されるため、これは本発明のＭＨＵＤシステム２００の設計の重要な側面である。
【００２９】
図６は、ＭＨＵＤアセンブリ２１０の多視点斜視図を示す。図６に示すように、ＭＨＵＤアセンブリ２１０は、エンクロージャ６００内で一体に組み立てられた３つの反射凹面ミラー２３０で構成される。３つの凹面ミラー２３０は、別個に製作した後でエンクロージャ６００内に一体として組み付けることも、単一の部品として製作した後でエンクロージャ６００内に組み付けることもできる。３つの凹面ミラー２３０は、別個に組み付けられるか又は単一の光学部品として組み付けられるかにかかわらず、エンボス加工されたポリカーボネートプラスチックを用いて製作してよく、光学表面はその後、スパッタリング技法を用いて、銀又はアルミニウム等の反射性金属の薄層でコーティングされる。図６に示すように、エンクロージャの後部側壁は３つの別個のセクション６１０で構成され、これらにはそれぞれ光学窓６１５が組み込まれ、この光学窓６１５は、後部側壁セクション６１０を、それぞれが凹面ミラー２３０を有した状態で一体に組み立てる際に、それぞれの凹面ミラー２３０の光軸と整列される。図６の側方斜視図に示すように、各後部側壁セクション６１０の上縁部６１７は、凹面ミラー２３０に向かって角度をつけられており、これにより、後部側壁セクション６１０の角度付き縁部表面６１７上に設置されるイメージャ２２０を、各凹面ミラー２３０の光軸と整列させることができる。
【００３０】
図６の後方斜視図に示すように、後部側壁セクション６１０は、背面プレート６３０の片側上において一体に組み付けられ、ＭＨＵＤアセンブリ２１０の制御用及びインタフェース電子機器（プリント回路基板）６２０が、背面プレート６３０の反対側に設置される。更に、背面プレート６３０には、ＭＨＵＤアセンブリ２１０のイメージャ２２０及びインタフェース電子機器素子６２０が生成した熱を放散するための温度冷却フィンも組み込まれる。図６の後方斜視図に示すように、各イメージャ２２０は、イメージャ２２０を制御用及びインタフェース電子機器６２０に接続する柔軟な電子基板６１８上に設置される。
【００３１】
図６の後方斜視図に示すように、凹面ミラー２３０及び後部側壁セクション６１０のペアそれぞれの境界縁部の中央には、典型的にはフォトダイオードである光検出器（ｐｈｏｔｏ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ：ＰＤ）６４０を組み込んでよく、各光検出器６４０は、イメージャ２２０から各凹面ミラー２３０へと放出された光を検出するために位置決め及び配向される。典型的には、各モジュール内に、放出される光の各色に対して１つずつ、３つのフォトダイオードが使用される。光検出器（ＰＤ）６４０の出力は、ＭＨＵＤアセンブリ２１０の制御用及びインタフェース電子機器６２０に接続され、インタフェース電子機器素子６２０のハードウェア及びソフトウェア設計要素内に実装される（以下で説明される）均一性制御ループへの入力として使用される。ＭＨＵＤアセンブリ２１０の制御用及びインタフェース電子機器６２０に入力として提供されるのは、典型的にはほとんどの車両のダッシュボードの輝度制御の集積部品である、環境光検出器センサ６６０の出力もである。
【００３２】
ＭＨＵＤアセンブリ２１０の制御用及びインタフェース電子機器６２０には、図７のブロック図に示されているハードウェア及びソフトウェア設計機能要素が組み込まれ、これらは、ＭＨＵＤインタフェース機能７１０、制御機能７２０、及び均一性ループ機能７３０を含む。ＭＨＵＤアセンブリ２１０の制御用及びインタフェース電子機器６２０のＭＨＵＤインタフェース機能７１０は、典型的にはハードウェアとソフトウェアとの組み合わせで実装され、車両のドライバー支援システム（Ｄｒｉｖｅｒ  Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ  Ｓｙｓｔｅｍ：ＤＡＳ）からの画像入力７１５を受信して、この画像に、制御機能７２０によって提供される色及び輝度補正７３５を組み込んだ後、画像入力７４４、７４５、７４６をＭＨＵＤアセンブリ２１０のイメージャ２２０に提供する。ＭＨＵＤアセンブリ２１０の３つのイメージャ２２０に同一の画像入力７１５を提供してよいが、ＭＨＵＤインタフェース機能７１０は、制御機能７２０から受信した色及び輝度補正７３５に基づいて、各イメージャ２２０に固有の色及び輝度補正をそれぞれの画像入力７４４、７４５、７４６に組み込む。
【００３３】
集合アイボックス２５０の複数のセグメント２５５にわたって、色及び輝度の均一性を保証するために、制御用及びインタフェース電子機器６２０の均一性ループ機能７３０は、ＭＨＵＤアセンブリ２１０の各モジュール２１５の光検出器（ＰＤ）６４０から入力信号７５４、７５５、７５６を受信し、ＭＨＵＤアセンブリ２１０の各モジュール２１５に関連する色及び輝度を計算した後、集合アイボックス２５０の複数のセグメント２５５にわたって色及び輝度をより均一にするために必要な色及び輝度補正を計算する。これは、ＭＨＵＤアセンブリ２１０を最初に組み立てる際に制御用及びインタフェース電子機器６２０のメモリにおいて実施及び保存される、初期較正ルックアップテーブルの支援によって達成される。次に、均一性ループ機能７３０によって計算された色及び輝度補正を制御機能７２０に提供し、制御機能７２０はこれらの補正を、環境光センサ６５０から受信した入力、並びに外部色及び輝度調整入力コマンド７２５と組み合わせて、色及び輝度補正７３５を生成し、続いてこれを、ＭＨＵＤインタフェース機能７１０によって画像データに組み込み、その後、補正された画像データが、画像入力７４４、７４５、７４６として、イメージャ２２０に提供される。環境光センサ６５０から受信した入力を色及び輝度補正に組み込むにあたって、制御機能７２０は、車両の外部光の輝度に比例して、又は車両の外部光の輝度に関連して、ヘッドアップディスプレイの仮想画像の輝度を調整する。なお、本明細書中で使用される「画像データ（ｉｍａｇｅ  ｄａｔａ）」は、ヘッドアップディスプレイへの入力として受信されるか、イメージャに提供されるか、又は他のいずれの形態であるかにかかわらず、いずれの形式の画像情報を意味する。
【００３４】
上述のように、ＭＨＵＤシステム２００の一実施形態は、仮想画像２６０においてＨＶＳが有することができる最大の解像度よりも高い解像度を有するイメージャ２２０を使用し、また、イメージャ２２０への画像入力のデジタルワーピングによって引き起こされる光学歪み及びスイミング効果を排除する又は大幅に低減するための手段を組み込む。該実施形態のＭＨＵＤシステム２００のＭＨＵＤアセンブリ２１０のＭＨＵＤインタフェース機能７１０には、各凹面ミラー２３０の残留光学歪みを事前補償するために必要なデジタル画像ワーピングパラメータを識別するデータがそれぞれ組み込まれた複数のルックアップテーブルも、組み込まれていてよい。これらのパラメータをＭＨＵＤインタフェース機能７１０が使用して、各イメージャ２２０への画像データが、対応する凹面ミラー２３０の残留歪みを事前補償するように、各イメージャ２２０のデジタル画像入力をワーピングさせる。ＭＨＵＤインタフェース機能７１０のルックアップテーブルに組み込まれたデジタル画像ワーピングパラメータは、ＭＨＵＤアセンブリ２１０の光学設計シミュレーションによって事前に生成された後、デジタル画像ワーピング事前補償がＭＨＵＤインタフェース機能７１０によって適用された後の各モジュール２１５の残留光学歪みの測定に基づく光学試験データによって補強される。次に、結果として得られたデジタルワーピングされたデータを、制御機能７２０によって提供された色及び輝度補正７３５と組み合わせて、色及び輝度が補正され、歪みが事前補償された画像データを、ＭＨＵＤアセンブリ２１０のイメージャ２２０への画像入力７４４、７４５、７４６として提供する。ＭＨＵＤシステム２００のこのような設計方法により、凹面ミラー２３０によって引き起こされる残留光学歪み及びその結果としてのスイミング効果を大幅に低減又は完全に排除でき、これにより、歪みのないＭＨＵＤシステム２００を実現できる。
【００３５】
図６の斜視図に示すように、ＭＨＵＤアセンブリ２１０の上側はガラスカバー４３０であり、これは、車両のダッシュボードの上部表面におけるＭＨＵＤアセンブリ２１０の光学インタフェース窓として機能し、またイメージャ２２０における日光による熱負荷を防止するために日光の赤外線放出を減衰させるフィルタとして機能する。使用されるガラスは、関心対象の光の波長に対する有意な透過性も有するように選択するべきである。
【００３６】
ＭＨＵＤアセンブリ２１０の上記設計方法は、ヒト視覚システム（ＨＶＳ）の特徴を活用して、ＭＨＵＤアセンブリ２１０の設計実装及び組み立て許容誤差を簡略化する。まず、眼の瞳の直径がおおよそ５ｍｍ（日中は３〜５ｍｍ、夜間は４〜９ｍｍ）であること、及びその結果としての、仮想画像２６０を視聴する際の側方視力により、ＭＨＵＤアセンブリ２１０の凹面ミラー２３０間に、識別できないほど小さな間隙が許容され、これは幅１ｍｍにも達する場合がある。第２に、眼の角度差調節限界がおよそ０．５°であることにより、ＭＨＵＤアセンブリ２１０の凹面ミラー２３０間に、小さな角度傾斜が許容され、これはおよそ０．１５°に達する場合がある。このように傾斜及び間隙が許容されることにより、ＭＨＵＤアセンブリ２１０の凹面ミラー２３０に関する機械的整列の許容誤差の要件が大幅に緩和され、従ってＭＨＵＤアセンブリ２１０のための、コスト効率が極めて高い製造及び組み立てアプローチを実現できる。いずれの更なる傾斜及び／又は整列要件にも、通常はソフトウェアによって容易に対応できる。
【００３７】
図８は、本発明のＭＨＵＤシステム２００の新規の分割アイボックス設計を示す。図８の図は、ＭＨＵＤシステム２００の集合アイボックス２５０と仮想画像２６０との間の関係を示すことを意図したものである。図８はまた、ＭＨＵＤシステム２００によって表示される、例示的なオブジェクト８１０（仮想画像２６０上に示された矢印）も示す。ＭＨＵＤシステム２００の設計において、各アイボックスセグメント２５５は典型的には、そのそれぞれのモジュール２１５の射出瞳に位置決めされることになる。その結果、各アイボックスセグメント２５５内において視聴者の眼に対して提示される画像情報は、その角度空間内となる。よって、各アイボックスセグメント２５５内において分割されて視聴者に提示される仮想画像２６０の矢印型オブジェクト８１０は、典型的には、視聴者の頭部が各アイボックスセグメント２５５の中央領域内に位置決めされているときには、視聴者にとって完全に視認可能となるが、視聴者の頭部がアイボックスセグメント２５５の右側又は左側に移動すると、それぞれ仮想画像２６０の矢印型オブジェクト８１０の先端部又は尾部が次第にぼやける（又は消えてゆく）ことになる。ＭＨＵＤシステム２００の設計において、図６の斜視図に示すように、モジュール２１５を一体としてＭＨＵＤアセンブリ２１０内に統合する際、モジュール２１５のアイボックスセグメント２５５は、図８に示すように重複させられ、これにより、ＭＨＵＤシステム２００の集合アイボックス２５０が生成される。よって、ＭＨＵＤシステム２００の集合アイボックス２５０は、複数のモジュール２１５のアイボックスセグメント２５５を形成する射出瞳エリアの重複によって形成され、従って、集合アイボックス２５０内において視聴者の眼に対して提示される画像情報は、ＭＨＵＤモジュール２１５の複合角度視野全体にわたって延在する、仮想画像２６０の角度多重化ビューとなる。図８に示すように、仮想画像２６０の矢印型オブジェクト８１０は、ＭＨＵＤシステム２００の集合アイボックス２５０を画定するアイボックスセグメント２５５の重複エリア内で完全に視認可能（又は視聴可能）となり、ここで仮想画像２６０の矢印型オブジェクト８１０は、視聴者の頭部が集合アイボックス２５０の周縁領域の右側又は左側それぞれへと移動すると、次第にぼやける（又は消えてゆく）。
【００３８】
モジュール２１５のアイボックスセグメント２５５間の重複のサイズは、それらの角度的ぼやけプロファイル（図８の８２０）に左右され、ＭＨＵＤシステム２００の集合アイボックス２５０の最終的なサイズを決定する。後者は、その中において仮想画像２６０を所望の輝度均一性で完全に視認可能（又は視聴可能）な、集合アイボックス２５０のエリア境界又は寸法として定義される。図８はまた、モジュール２１５の重複したアイボックスセグメント２５５の全面積にわたる、ＭＨＵＤアセンブリ２１０の結果的な角度ぼやけプロファイルのシールドを示す。図８に示すように、視聴者に知覚される仮想画像２６０の輝度は、各モジュール２１５からの輝度寄与成分ΛＲ、ΛＣ、ΛＬ（左、中央、右）を含む。集合アイボックス２５０の境界を画定するための基準は、その中において仮想画像２６０の輝度が選択された領域にわたって所与の閾値λ（例えば２５％未満）以内で均一となる、アイボックスセグメント２５５の重複のエリアＡであり、即ちＶａｒＡ（ΛＲ＋ΛＣ＋ΛＬ）≦λ（所望の均一性閾値）である。図８に示す集合アイボックス２５０の境界を画定する上記基準、及びモジュール２１５のアイボックスセグメント２５５の重複により、仮想画像２６０にわたる、知覚される輝度は、モジュール２１５のうちの１つからの少なくとも５０％の寄与成分を含む。これは、上述の基準で定義された集合アイボックス２５０の境界内のいずれの場所においても、各モジュール２１５が仮想画像２６０の知覚される輝度の少なくとも５０％を与えることを意味する。ＭＨＵＤシステム２００のこの設計アプローチを用いる場合、仮想画像２６０の所望の輝度均一性は、集合アイボックス２５０のサイズを画定する基準となる。この設計基準は、１２０ｍｍ幅の集合アイボックス２５０を形成するための、均一性閾値λ＝２５％を用いる図８の設計例に示されている。図８に示すように、均一性閾値λ＝３７．５％を用いると、およそ１５０ｍｍと測定される、およそ２５％幅広の集合アイボックス２５０が画定される。
【００３９】
図８に示すように、ＭＨＵＤシステム２００の集合アイボックス２５０の右側及び左側を超えて延在するアイボックスセグメントのエリアでは、仮想画像の矢印型オブジェクト８１０は、視聴者の頭部がこれらの各領域内へと移動すると、次第にぼやけるか又は消えてゆく。ＭＨＵＤシステム２００の上記設計アプローチを用いると、図６に示すＭＨＵＤアセンブリ２１０の右側又は左側にモジュール２１５を追加することによって、上で定義した設計基準によって画定されるＭＨＵＤシステム２００の集合アイボックス２５０の横方向幅がそれぞれ右側又は左側へと延長され、これにより、仮想画像２６０の矢印型オブジェクト８１０が、所望の輝度均一性で完全に視認可能となる。別のモジュール２１５の列をＭＨＵＤアセンブリ２１０に追加した場合、集合アイボックス２５０の高さの延長による同様の効果が、直交方向に発生する。よって、本発明のＭＨＵＤシステム２００のこのようなモジュール式設計方法を用いると、更なるモジュール２１５をＭＨＵＤアセンブリ２１０に追加することによって、設計によって選択されたいずれの幅及び高さ寸法を有する、いずれの任意のサイズの集合アイボックス２５０を実現できる。
【００４０】
本質的に、本発明のＭＨＵＤシステム２００の分割射出瞳モジュール式設計方法により、複数のイメージャ２２０及び凹面ミラー２３０の使用が可能となり、これらはそれぞれ比較的小さなアパーチャを有し、またそれぞれ短い光トラック長を達成することにより、従来技術のＨＵＤシステムで使用されている、長い画像ソースの極めて長い光トラック長及び単一のミラーに取って代わる。よって、ＭＨＵＤモジュール２１５の、アパーチャが小さいイメージャ２２０及び凹面ミラー２３０を合わせると、同一サイズのアイボックスを得るためにより大きな単一の画像ソース及び単一のミラーを使用する従来技術のＨＵＤシステムが達成できるものよりも大幅に小さな、体積に関する側面を実現できる。更に、達成されるＭＨＵＤシステム２００の集合アイボックス２５０のサイズは、適切な個数のモジュール２１５（基本設計要素）を使用することによって調整できる。反対に、ＭＨＵＤシステム２００の体積に関する側面を、車両のダッシュボードエリアで利用可能な体積に適合させながら、同一の利用可能な体積にフィットできる従来技術のＨＵＤシステムが達成可能なものよりも大きなサイズの集合アイボックス２５０を達成できる。
【００４１】
本発明のＭＨＵＤシステム２００の体積に関する上記利点を例示するために、図６の斜視図は、光アパーチャサイズがそれぞれ６．４×３．６ｍｍである３つのイメージャ２２０と、光アパーチャサイズがそれぞれ６０×１００ｍｍの３つの凹面ミラーとを用いて、輝度均一性閾値λ＝２５％に基づく１２０×６０ｍｍの集合アイボックス２５０のサイズを達成する、ＭＨＵＤアセンブリ２１０の設計寸法を示す。図６に示す設計寸法に基づくと、ＭＨＵＤアセンブリ２１０の総体積はおよそ１３５０ｃｃ（１．３５リットル）となる。比較を目的として、同一のアイボックスサイズを達成するために、より大きなアパーチャを有する単一のミラー、及び単一のより大きな画像ソースを使用する、従来技術のＨＵＤシステムの総体積は、５０００ｃｃ（５リットル）を超える。よって、本発明のＭＨＵＤシステム２００の上記設計方法により、従来技術のＨＵＤシステムに比べて容積に関する効率が３．７倍高い（即ち３．７倍小さな）ＨＵＤシステムを実現できる。体積に関するこの利点を可視化するために、図９は、準小型自動車のダッシュボードに設置された、図６に示すＭＨＵＤアセンブリ２１０の設計例の体積を示す。図９に示すように、本発明のＭＨＵＤシステム２００の、体積に関する効率が高い設計により、従来技術のＨＵＤシステムを簡単にフィットさせられない、極めて制限されたダッシュボード体積に、ＨＵＤの機能を追加できる。
【００４２】
図１０は、ＭＨＵＤシステム２００の光線経路を示す。図１０に示すように、また図２において既に説明及び図示したように、ＭＨＵＤアセンブリ２１０を構成する３つのイメージャ２２０はそれぞれ、同一解像度（例えば６４０×３６０ピクセル）の同一の画像を、３つの画像で生成し、それぞれ３つの凹面ミラー２３０による反射後、上述の設計例の１２０×６０ｍｍの集合アイボックス２５０全体を角度的にアドレス指定して、上述の設計例の１２５×２２５ｍｍの仮想画像２６０にわたって、６４０×３６０ピクセルの空間解像度を提供する。
【００４３】
図１０は、仮想画像２６０において１０，０００ｃｄ／ｍ２の輝度を生成するための設計要件を示す。およそ２０％である典型的なフロントガラスの反射率、及び上述の集合アイボックス２５０の境界の画定基準により、３つのイメージャ２２０はそれぞれ、およそ２５，０００ｃｄ／ｍ２の輝度を生成することになる。控え目に見積もっても、ＭＨＵＤアセンブリ２１０の３つのイメージャ２２０と、制御用及びインタフェース電子機器６２０とは、２５，０００ｃｄ／ｍ２の輝度を生成するために合わせておよそ２Ｗを消費するが、これは、従来技術のＨＵＤシステムの電力消費のおよそ２５％である。
【００４４】
図５に示されているＭＨＵＤシステム２００の性能を参照すると、図５の包囲されたエネルギのプロットは、凹面ミラー２３０の光アパーチャ（サイズ１８０マイクロメートル）からのコリメートされた光ビームの、幾何学的ぼかし半径を示す。有効焦点距離が７２ｍｍである、図６に示す各モジュール２１５の設計例を用いると、図５の包囲されたエネルギのプロットに示されている１８０マイクロメートルにおけるぼかしサイズは、各モジュール２１５に、イメージャ２２０のあるピクセルから発されて対応する凹面ミラー２３０によってコリメートされた光ビームに関して、０．１４３°の角度的広がりを与える。スイミング効果は、あるピクセルからビーム幅全体にわたる０．１４３°の角度的広がりに関連し、その一方で解像度（ＭＴＦ）は、眼の瞳のサイズによってサンプリングされた有効ビーム幅によって決定される。図５のＭＴＦプロットは、直径４ｍｍの典型的な眼の瞳のアパーチャに関して計算された、各モジュール２１５のＭＴＦを示す。この角度的広がりの角度が小さくなるほど、仮想画像２６０におけるスイミング半径が小さくなる。ＭＨＵＤシステム２００の集合アイボックス２５０から２．５ｍにおいて視聴される仮想画像２６０に関して、ＭＨＵＤシステム２００の設計例に関する対応するスイミング半径は、６．２ｍｍとなる。単一のミラーを使用し、またＭＨＵＤアセンブリ２１０の設計例のアパーチャ全体のサイズに等しい光アパーチャサイズを有する、従来技術のＨＵＤシステムは、モジュール２１５の光アパーチャのおよそ２．４倍大きな光アパーチャを有する。収差ぼやけサイズは、アパーチャサイズの３乗に正比例する（非特許文献３）ため、ＭＨＵＤアセンブリ２１０の設計例のアパーチャ全体のサイズに等しい光アパーチャサイズを有する従来技術の単一ミラーＨＵＤシステムは、５次収差が偶然にも大きな３次収差を補償した場合（これは設計によって意図的に達成できないものである）には、およそ１４．３ｍｍの対応するスイミング半径を有し、そうでない場合、従来技術の単一ミラーＨＵＤシステムは典型的には、およそ３９．７ｍｍの対応するスイミング半径を有し、これは、ＭＨＵＤシステム２００の設計例によって達成されるスイミング半径の６．２倍大きい。また、上述の収差の事前補償方法を用いると、ＭＨＵＤシステム２００のスイミング半径は、この設計例に関して明記されている値よりも大きく低下させることができ、又は完全に排除することさえできる。
【００４５】
図１０はまた、日光の負荷を含む、ＭＨＵＤシステム２００の光線経路も示している。図１０に示すように、車両のフロントガラスに当たる日光の逆方向光経路は、集合アイボックス２５０のエリアに到達し、場合によっては仮想画像２６０内にグレアを引き起こす。本発明のＭＨＵＤシステム２００の設計では、集合アイボックス２５０に到達できる日光の量は、従来のＨＵＤシステムに比べて大幅に小さい。第１に、フロントガラス２４０の光透過率が８０％であるものと仮定すると、太陽からの光線は、フロントガラス２４０によって、その輝度の最大８０％まで減衰させられる。第２に、フロントガラス２４０を透過して、凹面ミラー２３０のうちの１つによって対応するイメージャ２２０に向かって反射された太陽光線は、イメージャ２２０の光アパーチャの反射防止（ａｎｔｉ−ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ：ＡＲ）コーティングによって、その輝度の最大５％まで減衰させられ、その後、凹面ミラー２３０のアセンブリに向かって戻るように反射される。第３に、この逆方向経路の日光は、フロントガラス２４０によって集合アイボックス２５０に向かって反射される際に、その輝度の最大２０％まで減衰させられる。上述のように、各モジュール２１５のイメージャ２２０及び凹面ミラー２３０は、仮想画像２６０の輝度に最大５０％寄与しているため、日光があたったモジュール２１５から反射された日光グレアは、仮想画像２６０において更に５０％だけ減衰させられたように見えることになる。
【００４６】
従って、この経路減衰分析に基づいて、集合アイボックス２５０に到達する日光は、その輝度の最大０．４％（１％よりはるかに小さい値）まで減衰させられる。ＭＨＵＤシステム２００が１０，０００ｃｄ／ｍ２の輝度及び０．４％の日光グレアを仮想画像２６０において生成できることにより、ＭＨＵＤシステム２００は、２５０，０００ｃｄ／ｍ２を超える日光の輝度を許容でき、これは、およそ２８ｄＢの統一グレア評価（ｕｎｉｆｉｅｄ  ｇｌａｒｅ  ｒａｔｉｎｇ：ＵＧＲ）（又はグレア対画像強度比）に等しい。言及しておくべきこととしては、ガラスカバー４３０は赤外線吸収性であるものの、本発明のヘッドアップディスプレイに使用される波長の光に対して透過性であり、これにより、日光の負荷による熱が凹面ミラー２３０アセンブリによってイメージャ２２０へと戻されて集中するのが防止される。
【００４７】
上述の実施形態では、複数のモジュールを横並びに配置して、アイボックスセグメントの重複を提供することにより、アイボックスセグメント２５５自体よりも幅が広い集合アイボックス２５０を提供した。しかしながら所望に応じて、上記の代わりに又は上記に加えて、より高さの高い集合アイボックス２５０を提供するために、モジュール２１５のアイボックスセグメントが積層されるようにも、モジュールを配置してよく、ここでも全てのモジュールが、車両の前方の同一の位置に同一の仮想画像を表示する。なお、より高さの高い集合アイボックス２５０を提供するための積層は一般に、モジュールの積層ではなく、典型的なフロントガラスの傾斜を理由として、アイボックスセグメントの積層は単に、追加のモジュールのための、ダッシュボードの大きく略水平なエリアを用いることによって、達成してよい。
【００４８】
また、「図２に示すように、関連する光学系２２０を備えた単一のイメージャそれぞれから放出された光は、これに関連する凹面ミラー２３０によってコリメート、拡大及び反射された後、一部が車両のフロントガラス２４０から離れるように反射されて仮想画像２６０を形成し、これは、車両のドライバー（操縦者）の公称頭部位置にあるアイボックスセグメント２５５内において視認可能である」と上述されているが、いずれの実施形態において、凹面ミラーによって達成されるコリメーションの程度は必ず完璧なものではなく、仮想画像が車両のどの程度前方に形成されることになるかを制限するために意図的に設定してよい。いくつかの例では、凹面ミラーを実際に、コリメーションを歪めるように意図的に設計することにより、後続のいずれの収差のソース（フロントガラスの曲率が存在する場合は、これが最も顕著な例である）を相殺してよい。
【００４９】
軸外歪み及び傾斜収差、並びに色及び輝度の補正は、図２のＭＨＵＤアセンブリ２１０の制御用及びインタフェース電子機器６２０において実施できる（図６も参照）ことを既に示した。当然のことながら、各モジュール２１５からの各画像又は画像セグメントの横方向位置補正もまた、制御用及びインタフェース電子機器６２０において（又は機械的に）行ってよく、これにより、二重画像又は二重画像部分が表示されなくなる。更に、「輝度補正（ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ  ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）」には少なくとも２つの主要な態様があることに留意されたい。第１の最も顕著な態様は、モジュール間の輝度のばらつきの補正であり、これにより、異なる複数のモジュールからの画像の輝度（及び色）が異なるものとならなくなる。しかしながらこれと関連するのは、画像のワーピング及び他の因子が場合によっては個々のモジュール内の複数の画像部分の輝度のばらつきを引き起こし得るという事実であり、ここで、ワーピングによるピクセル間隔の変化が、視認可能な輝度の収差を引き起こし得る。これが発生した場合、各モジュール内の個々のピクセルの輝度は個別に制御可能であるため、必要に応じて、ピクセルの分離が増大するエリアではピクセルの輝度を局所的に上昇させ、ピクセルの分離が減少するエリアではピクセルの輝度を局所的に低下させることができる。最後に、典型的なソリッドステート発光性ピクセルアレイイメージャは正方形イメージャではなく、典型的には寸法が等しくない長方形であることに留意されたい。その結果、イメージャの配向の選択によって、本発明のヘッドアップディスプレイの設計において利用できる更なる変数を提供することもできる。
【００５０】
以下の表１は、本発明の特定の実施形態の、イメージャをベースとしたＭＨＵＤシステム２００の顕著な性能特性を示し、これは、単一のより大きなミラー及び単一のより大きな画像ソースを使用する従来技術のＨＵＤシステムと比較した、本発明の特定の実施形態の性能上の利点を例示している。表１に示すように、本発明の分割射出瞳ＭＨＵＤシステムは、あらゆる性能カテゴリにおいて、従来のＨＵＤシステムの何倍も優れている。更に、製造許容誤差が緩和されたこと、及びミラーのサイズがより小さいことにより、上述のように、本発明のＭＨＵＤシステム２００は、同等のアイボックスサイズを有する従来技術よりもはるかにコスト効率が高くなると予想される。
【００５１】
【表１】
2020510236.tif 000026
【００５２】
近視野及び遠視野の仮想画像を用いた、多画像ヘッドアップディスプレイシステム
多数のＨＵＤシステムの応用例において、ＨＵＤシステムが視聴者に対して複数の仮想画像を、好ましくは追加の情報の安全な視聴可能性を提供しながらも視聴者の注意を運転から逸らすことのないよう、視聴者の正面に、表示することが望ましい。この文脈において、複数の仮想画像をＨＵＤシステムによって表示してよく、ここで例えば、第１の仮想画像を、従来のＨＵＤシステムが典型的に採用している遠視野の距離に表示し、第２の仮想画像を近視野の距離に表示する。好ましくは、これら両方の仮想画像は、ＨＵＤシステムの視聴者にとって、頭部を道路から遠ざける必要なしに、及び運転条件に注意を払い続けることができるように、視聴可能である。
【００５３】
本開示の発明のある好ましい代替実施形態では、上述の分割射出瞳設計アーキテクチャを、図２に示すように、複数のディスプレイ要素２２０（即ちイメージャ及び関連する光学系２２０）と共に用いてよく、これにより、各ディスプレイ要素２２０は、異なる出力角度の複数の画像を変調するように構成される。
【００５４】
本発明の多画像ヘッドアップディスプレイシステムの一態様では、上記システムは、複数のモジュール２１５を備えてよく、各モジュール２１５は：ソリッドステート発光性ピクセルアレイイメージャ（即ちディスプレイ要素）２２０と；ソリッドステート発光性ピクセルアレイイメージャ２２０によって生成された第１及び第２の画像をコリメートし、拡大し、車両のフロントガラスに向かって反射することによって、アイボックスセグメント内に視聴可能な第１及び第２の仮想画像を形成するよう構成された、凹面ミラー２３０とを有する。複数のモジュールは、アイボックスセグメント２５５を組み合わせることで、ヘッドアップディスプレイが、各モジュール２１５のアイボックスセグメント２５５よりも大きな集合アイボックス２５０を有するものとして提供されるよう、及び集合アイボックス２５０が車両のドライバーの公称頭部位置にあるように、配置される。本発明の多画像ヘッドアップディスプレイシステムの、この第１の態様では、ソリッドステート発光性ピクセルアレイイメージャ２２０は、第１のマイクロ光学素子のセットそれぞれに関連する第１のピクセルのセットと、第２のマイクロ光学素子のセットそれぞれに関連する第２のピクセルのセットとを備える。第１のマイクロ光学素子のセットは、第１のピクセルのセットそれぞれからの出力を配向して、上述の第１の画像を生成するよう構成され、これにより、集合アイボックス２５０から第１の距離において視聴可能な第１の仮想画像が生成される。第２のマイクロ光学素子のセットは、第２のピクセルのセットそれぞれからの出力を配向して、上述の第２の画像を生成するよう構成され、これにより、集合アイボックス２５０から第２の距離において視聴可能な第２の仮想画像が生成される。マイクロ光学素子は、ソリッドステート発光性ピクセルアレイイメージャ２２０の表面に対して全体的に傾斜したピクセル出力を実現できるよう構成された、非テレセントリックレンズ又は非テレセントリック光学素子を含んでよい。
【００５５】
本発明の多画像ヘッドアップディスプレイシステムの実施形態の、上記第１の態様では、上記第１の距離は遠視野の距離であってよく、上記第２の距離は近視野の距離であってよい。第１のピクセルのセットは、ソリッドステート発光性ピクセルアレイイメージャ２２０の、ユーザ定義型の第１のピクセルのセットであってよく、第２のピクセルのセットは、ソリッドステート発光性ピクセルアレイイメージャ２２０の、ユーザ定義型の第２のピクセルのセットであってよい。第１のピクセルのセットは、ソリッドステート発光性ピクセルアレイイメージャ２２０の奇数行のピクセルであってよく、第２のピクセルのセットは、ソリッドステート発光性ピクセルアレイイメージャ２２０の偶数行のピクセルであってよい。第１のピクセルのセットは、ソリッドステート発光性ピクセルアレイイメージャ２２の偶数行のピクセルであってよく、第２のピクセルのセットは、ソリッドステート発光性ピクセルアレイイメージャ２２０の奇数行のピクセルであってよい。第１のピクセルのセットは、ソリッドステート発光性ピクセルアレイイメージャ２２のピクセル面積の少なくとも５０％を構成するピクセルであってよく、第２のピクセルのセットは、ソリッドステート発光性ピクセルアレイイメージャ２２０の上記ピクセル面積の残部であってよい。第１のピクセルのセットは、ソリッドステート発光性ピクセルアレイイメージャ２２０の上側領域又は上側部分であってよく、第２のピクセルのセットは、ソリッドステート発光性ピクセルアレイイメージャ２２０の下側領域又は下側部分であってよい。
【００５６】
図１１Ａ〜Ｂ、１１Ｃ〜Ｄは、このような多画像光変調ディスプレイ要素２２０の非限定的な例を示し、これは、ディスプレイ要素２２０上のピクセルの２Ｄアレイ内の、所定のピクセル行又はピクセル列のセットといった個々のピクセルの所定のセットに、各ピクセルから発された光を所定の固有の方向に配向するか又は方向に関して変調するマイクロ光学素子を組み込むことによって構成される。
【００５７】
図１１Ａ〜Ｂ、１１Ｃ〜Ｄは、多画像ディスプレイ要素２２０が２つの画像を同時に変調するよう設計され、第１及び第２の画像がそれぞれディスプレイ要素２２０の表面から異なる方向に発される例を示す。このようなディスプレイ要素２２０を、図２の分割射出瞳ＨＵＤ設計アーキテクチャの文脈で使用する場合、変調された（上述の）第１の画像は、ＨＵＤシステムのアイボックス２５０から遠視野の距離（例えばおよそ２．５ｍ）において視聴可能な第１の仮想画像を生成し、その一方で、変調された第２の画像は、近視野の距離（例えばおよそ０．５ｍ）において視聴可能な第２の仮想画像を生成する。これら２つの視聴可能な仮想画像は、多画像分割射出瞳ＨＵＤシステムによって同時に変調でき、またこのＨＵＤシステムの視聴者は、垂直軸の平面内において、視線を、分割射出瞳ＨＵＤシステムの複数のディスプレイ要素２２０が変調した上記２つの仮想画像の変調方向の角度傾斜（又は分離）に比例した角度だけ再配向するだけで、第１の仮想画像又は第２の仮想画像を選択的に視聴できる。
【００５８】
図１１Ａ、１１Ｂは、本発明の一実施形態におけるディスプレイ要素２２０の上面図及び側面図を示し、この実施形態では、分割射出瞳ＨＵＤシステムの複数のディスプレイ要素２２０は、その光アパーチャを、２つのグループのディスプレイピクセル、例えば奇数行及び偶数行のディスプレイピクセルに区分する（これにより、一方のピクセルのグループ、即ち奇数行のピクセルが第１の画像を変調し、第２のピクセルのグループ、即ち偶数行のピクセルが第２の画像を変調する）ことによって、第１及び第２の画像を変調するよう構成される。ＨＵＤシステムのディスプレイ要素２２０のこのような方向変調能力は、各画像変調ピクセルグループに関連するマイクロ光学素子又はマイクロレンズ素子を、関連するピクセルから発された光を所定の画像方向に方向変調するように設計することによって、実現できる。例えば、図１１Ａ、１１Ｂに示されている場合においては、奇数行のピクセルに関連するマイクロ光学素子は、関連するピクセルのグループから発された光を配向することによって第１の画像を形成し、その一方で、偶数行のピクセルに関連するマイクロ光学素子は、関連するピクセルのグループから発された光を配向することによって第２の画像を形成する。なお、図１１Ａ〜１１Ｄ中の各画像に関して、光線は平行なものとして図示されているが、実際には光線はイメージャ２２０から全体として扇形に広がり、これにより、画像のサイズが必要に応じて拡張又は拡大される。ピクセルの放射角度は、以下で更に詳細に説明されるように、非テレセントリックＱＰＩ（登録商標）イメージャの形態の非テレセントリックマイクロ光学レンズ素子の使用によって実現できる。
【００５９】
なお、上述した単一画像の分割射出瞳ＨＵＤ設計アーキテクチャを利用する際、複数のイメージャ２２０は、同一の２つの画像をそれぞれ異なる方向に変調して、分割射出瞳ＨＵＤシステムの集合アイボックス２５０内に両方の仮想画像を提示し、ここで、結果として得られる変調された２つの仮想画像はそれぞれ、集合アイボックス２５０にわたって、ただし異なる垂直（又は方位）方向において視聴可能となる。
【００６０】
図１１Ｃ、１１Ｄに示されている更なる多画像ＨＵＤシステムでは、分割射出瞳多画像ＨＵＤシステムの複数のディスプレイ要素２２０はそれぞれ、ピクセルの２つの領域又はエリア、即ち図示されている例ではピクセルの上側領域及びピクセルの下側領域に分割される、光アパーチャを有する。この実施形態では、異なる方向に変調される２つの画像はそれぞれ、単一の専用のピクセル領域によって変調される。例えば図１１Ｃ、１１Ｄに示すように、ディスプレイ要素２２０の光アパーチャのピクセルの上側領域（これは、イメージャのピクセルのセットのいずれのユーザ定義部分であってよい）は、ピクセルの上記上側領域を構成するディスプレイ要素２２０の各ピクセルから発された光を配向して、上で定義されているような第１の画像を形成するよう設計された、マイクロ光学素子を有し、その一方で、ディスプレイ要素２２０の光アパーチャのピクセルの下側領域は、ピクセルの上記下側領域を構成するディスプレイ要素２２０の各ピクセルから発された光を配向して、上で定義されているような第２の画像を形成するよう設計された、マイクロ光学素子を有する。ピクセルの放射角度は、以下で更に詳細に説明されるように、非テレセントリックイメージャ２２０の形態の非テレセントリックマイクロ光学素子の使用によって提供できる。
【００６１】
図１２は、本発明の多画像分割射出瞳ＨＵＤシステムのある好ましい実施形態を示す。図１２に示すように、複数のディスプレイ要素（又はイメージャ）２２０はそれぞれ２つの仮想画像を変調してよく、ここで第１の画像は上方向に変調され、第２の画像は下方向に変調される。
【００６２】
複数のディスプレイ要素２２０は、第１及び第２の画像の両方を同時に変調して、図８に示すように、多画像分割射出瞳ＨＵＤシステムアイボックス２５０を角度的に埋める。凹面ミラー２３０によってコリメートされ、フロントガラスによってアイボックス２５０へと反射された後、複数のディスプレイ要素２２０によって変調（生成）された第１及び第２の２つの画像を構成するコリメートされた光線束は、アイボックス２５０内の２つの異なる傾斜角度において視聴可能となり、これにより、多画像分割射出瞳ＨＵＤシステムの視聴者は、２つの個別かつ同時に変調された仮想画像に焦点を合わせることができ、ここで第１の仮想画像は遠視野２６０−１において視聴可能であり、第２の仮想画像は近視野２６０−２において視聴可能であり、これにより上記２つの仮想画像は、複数のディスプレイ要素２２０によって変調された上記２つの画像間の方向分離角度２２０−４に比例する角度２２０−３だけ、垂直（方位）方向において角度的に分離される。
【００６３】
これら２つの仮想画像は、その光線束が異なるレベルで（異なる程度まで）コリメートされるため、異なる第１及び第２の仮想距離にある。凹面ミラー２３０のコリメーションは、アイボックス２５０からの遠視野仮想画像の距離を達成するよう設計される。以下で具体的実施形態の具体例として説明される非テレセントリックＱＰＩ（登録商標）イメージャのマイクロ光学素子は、非テレセントリックＱＰＩ（登録商標）素子に関連する各ピクセルから発される光の更なるコリメーションを導入するよう設計される。よって、凹面ミラー２３０と協働する非テレセントリックマイクロ光学素子によって達成される複合的なコリメーションは、アイボックス２５０からの遠視野仮想画像距離及び近視野仮想画像距離を達成し、これにより、多画像ＨＵＤは、遠視野仮想画像及び近視野仮想画像の両方を同時に表示できる。
【００６４】
図１３に示すように、多画像分割射出瞳ＨＵＤシステムの視聴者は、視線を垂直（方位）方向において角度２２０−３だけ再配向するだけで、ＨＵＤシステムによって変調された第１及び第２の２つの仮想画像のうちの一方を視聴できる（又はこれらに焦点を合わせることができる）（図１２も参照）。これら２つの仮想画像は、ディスプレイ要素（イメージャ）２２０を構成するピクセルの２つの別個のグループによって、独立して別個に変調されるため、視聴者に表示される第１及び第２の画像はそれぞれ、視聴者の関心の対象となり得る異なる情報を含むことができる。
【００６５】
図１３はまた、多画像分割射出瞳ＨＵＤシステムによって変調された第１及び第２の２つの仮想画像の公称位置を示し、ここで、遠視野仮想画像には、視聴者は、図示されている非限定的な例において、およそ２．５ｍの距離において（おおよそ車両のフロントフードの端部において）焦点を合わせることができ、近視野仮想画像には、視聴者は、およそ０．５ｍの距離において（おおよそ車両のフロントガラスの外側下縁部において）焦点を合わせることができる。
【００６６】
なお、上述のＨＵＤの多画像を扱う能力は、有益なことに、図６に概要を示した多画像分割射出瞳ＨＵＤシステムの体積に関する側面の増大をもたらさない。ディスプレイ要素（イメージャ）２２０のインタフェース７１０、制御機能７２０及び均一性ループ７３０もまた、図７に示すように不変のままである。
【００６７】
記載されている単一画像分割射出瞳ＨＵＤシステムと比較した、多画像分割射出瞳ＨＵＤシステムの実装及び設計方法の主な差異は、以下の通りである：
１．上の実施形態で説明したように、複数のディスプレイ要素（イメージャ）２２０が、複数の画像を異なる方向に変調する能力を有する。
２．多画像分割射出瞳ＨＵＤシステムの垂直視野（ＦＯＶ）が、２つの方向領域に角度的に分割されることにより、２つの角度的に分離された画像を同時に変調できる。
３．複数のディスプレイ要素（イメージャ）２２０への画像入力７１５が、上の実施形態で説明されている対応するピクセルグループへとそれぞれ（デジタル的に）アドレス指定された２つの画像で構成される。
【００６８】
図１４は、上で参照した非テレセントリックＱＰイメージャの例示的な具体化を示し、ここで非テレセントリックマイクロ光学素子１２５０−１は、屈折光学素子（ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｅｌｅｍｅｎｔ：ＲＯＥ）として実現でき、これを用いて、選択されたピクセルの光出力を、ディスプレイ要素２２０の表面に対して全体的に傾斜した角度に配向することによって、近視野仮想画像を提供できる。
【００６９】
この図１４の実施形態では、ピクセルレベル屈折型非テレセントリックマイクロ光学素子１２５０−１の方向変調に関する側面は、異なる屈折率を有する誘電材料１３１０、１３２０の連続した層で形成された、偏心マイクロレンズ１２５０−１を用いて実現できる。図１４は、複数の非テレセントリック屈折マイクロ光学素子１２５０−１を備えるディスプレイ要素２２０の概略断面図である。この実施形態では、ピクセルレベル非テレセントリックマイクロ光学素子１２５０−１のアレイは、半導体リソグラフィ、エッチング、及び堆積技法を用いて、低屈折率層１３１０のための酸化ケイ素、及び高屈折率層１３２０のための窒化ケイ素といった半導体誘電材料の複数の層としてウェハレベルでモノリシックに製作してよい。図１４に示すように、ピクセルレベルマイクロ光学素子１２５０−１のアレイは、複数の層、即ち、ピクセルレベルマイクロ光学素子１２５０−１の屈折表面を形成するために連続的に（順次）堆積された、異なる屈折率を有する誘電材料１３１０、１３２０を用いて実現され、上記光学素子は、所望の非テレセントリック性及び画像投影方向が得られるよう、必要に応じて、上記マイクロレンズアレイにわたって、屈折型マイクロレンズ素子の中心位置が漸進的に変化する。
【００７０】
図１５は、上で参照した非テレセントリックＱＰＩ（登録商標）イメージャの別の例示的な具体化を示し、ここで非テレセントリックマイクロ光学素子１２５０−２は、傾斜した屈折光学素子（ＲＯＥ）として実現され、これもまた、所望の非テレセントリック性及び画像投影方向が得られるよう、必要に応じて、マイクロレンズアレイにわたって漸進的に変化し、また、これを用いて、選択されたピクセルの光出力を、イメージャ２２０の表面に対して全体的に傾斜した角度に配向することによって、近視野画像又は第２の画像を提供できる。この実施形態では、ピクセルレベル屈折型非テレセントリックマイクロ光学素子１２５０−２の方向変調に関する側面は、異なる屈折率を有する誘電材料１４１０、１４２０の連続した層で形成された、傾斜したマイクロレンズ１２５０−２を用いて実現できる。
【００７１】
図１５は、複数の傾斜した屈折マイクロ光学素子１２５０−２を備えるディスプレイ要素２２０の側面図である。この実施形態では、ピクセルレベル非テレセントリックマイクロ光学素子１２５０−２のアレイは、半導体リソグラフィ、エッチング、及び堆積技法を用いて、低屈折率層１４１０のための酸化ケイ素、高屈折率層１４２０のための窒化ケイ素といった半導体誘電材料の複数の層としてウェハレベルでモノリシックに製作してよい。図１５に示すように、ピクセルレベル非テレセントリックマイクロ光学素子１２５０−２のアレイは、複数の層、即ち、ピクセルレベル非テレセントリックマイクロ光学素子１２５０−２の屈折表面を形成するために連続的に（順次）堆積された、異なる屈折率を有する誘電材料１４１０、１４２０を用いて実現できる。
【００７２】
このように本発明は多数の態様を有し、これらの態様は、所望に応じて単独で又は様々な組み合わせ若しくは部分的組み合わせで実施してよい。限定目的ではなく例示目的で、本発明の特定の好ましい実施形態を開示及び説明したが、当業者には、以下の特許請求の範囲全体によって定義される本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、上記実施形態に対して形式及び細部の様々な変更を行うことができることが、理解されるだろう。
【誤訳訂正２】
【訂正対象書類名】特許請求の範囲
【訂正対象項目名】全文
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用のヘッドアップディスプレイであって、
前記ヘッドアップディスプレイは：
複数のモジュール
を備え、各前記モジュールは：
ソリッドステート発光性ピクセルアレイイメージャ；
前記ソリッドステート発光性ピクセルアレイイメージャが生成した第１の画像及び第２の画像をコリメートし、拡大し、車両のフロントガラスに向かって反射して、アイボックスセグメント内で視聴可能な第１の仮想画像及び第２の仮想画像を形成するために配置された、凹面ミラー
を有し、
前記複数のモジュールは、前記アイボックスセグメントを組み合わせることによって、各前記モジュールの前記アイボックスセグメントより大きな集合アイボックスを有する前記ヘッドアップディスプレイを提供するよう配設され、前記集合アイボックスは、車両のドライバーの公称頭部位置にあり；
前記ソリッドステート発光性ピクセルアレイイメージャは、第１のマイクロ光学素子のセットそれぞれに関連する第１のピクセルのセットと、第２のマイクロ光学素子のセットそれぞれに関連する第２のピクセルのセットとを備え；
前記第１のマイクロ光学素子のセットは、各前記第１のピクセルのセットからの画像を、前記ソリッドステート発光性ピクセルアレイイメージャの表面から外向きの方向に投影するよう構成され、これにより、前記集合アイボックスから第１の距離において視聴可能な前記第１の仮想画像が生成され；
前記第２のマイクロ光学素子のセットは、各前記第２のピクセルのセットからの画像を、前記第１の画像に対して下向きに傾斜した方向に投影するよう構成され、これにより、前記集合アイボックスから第２の距離において視聴可能な前記第２の仮想画像が生成される、ヘッドアップディスプレイ。
【請求項２】
前記第１の距離は遠視野の距離であり、
前記第２の距離は近視野の距離である、請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項３】
前記第１のピクセルのセットは、前記ソリッドステート発光性ピクセルアレイイメージャのユーザ定義型の第１のピクセルのセットで構成され、
前記第２のピクセルのセットは、前記ソリッドステート発光性ピクセルアレイイメージャのユーザ定義型の第２のピクセルのセットで構成される、請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項４】
前記第１のピクセルのセットは、前記ソリッドステート発光性ピクセルアレイイメージャの奇数行のピクセルで構成され、
前記第２のピクセルのセットは、前記ソリッドステート発光性ピクセルアレイイメージャの偶数行のピクセルで構成される、請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項５】
前記第１のピクセルのセットは、前記ソリッドステート発光性ピクセルアレイイメージャの偶数行のピクセルで構成され、前記第２のピクセルのセットは、前記ソリッドステート発光性ピクセルアレイイメージャの奇数行のピクセルで構成される、請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項６】
前記第１のピクセルのセットは、前記ソリッドステート発光性ピクセルアレイイメージャのピクセル面積の少なくとも５０％を構成する前記ピクセルで構成され、
前記第２のピクセルのセットは、前記ソリッドステート発光性ピクセルアレイイメージャの残りのピクセル面積で構成される、請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項７】
前記第１のピクセルのセットは、前記ソリッドステート発光性ピクセルアレイイメージャの上側領域で構成され、
前記第２のピクセルのセットは、前記ソリッドステート発光性ピクセルアレイイメージャの下側領域で構成される、請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項８】
前記アイボックスセグメント及び前記モジュールの個数は、前記アイボックスセグメント及び前記モジュールの、ユーザによって定義される個数である、請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項９】
前記第１のピクセルのセットは、前記ソリッドステート発光性ピクセルアレイイメージャのユーザ定義型の第１のピクセルのセットで構成され、
前記第２のピクセルのセットは、前記ソリッドステート発光性ピクセルアレイイメージャのユーザ定義型の第２のピクセルのセットで構成され、
前記アイボックスセグメント及び前記モジュールの個数は、前記アイボックスセグメント及び前記モジュールの、ユーザによって定義される個数である、請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ。
【誤訳訂正３】
【訂正対象書類名】図面
【訂正対象項目名】全図
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【図１−１】
2020510236.tif 000027
【図１−２】
2020510236.tif 000028
【図１−３】
2020510236.tif 000029
【図１−４】
2020510236.tif 000030
【図１−５】
2020510236.tif 000031
【図２】
2020510236.tif 000032
【図３】
2020510236.tif 000033
【図４】
2020510236.tif 000034
【図５】
2020510236.tif 000035
【図６】
2020510236.tif 000036
【図７】
2020510236.tif 000037
【図８】
2020510236.tif 000038
【図９】
2020510236.tif 000039
【図１０】
2020510236.tif 000040
【図１１Ａ−１１Ｄ】
2020510236.tif 000041
【図１２】
2020510236.tif 000042
【図１３】
2020510236.tif 000043
【図１４】
2020510236.tif 000044
【図１５】
2020510236.tif 000045
【国際調査報告】
2020510236.tif 000046
2020510236.tif 000047