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KR101643077B1 - 헤드업 디스플레이 장치 - Google Patents

헤드업 디스플레이 장치 Download PDF

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KR101643077B1
KR101643077B1 KR1020147033832A KR20147033832A KR101643077B1 KR 101643077 B1 KR101643077 B1 KR 101643077B1 KR 1020147033832 A KR1020147033832 A KR 1020147033832A KR 20147033832 A KR20147033832 A KR 20147033832A KR 101643077 B1 KR101643077 B1 KR 101643077B1
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KR
South Korea
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laser light
laser
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angle
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KR1020147033832A
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English (en)
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Inventor
히로시 안도오
다카유키 후지카와
Original Assignee
가부시키가이샤 덴소
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Publication date
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Abstract

스크린 부재(30, 330, 430)와, 제1 생성부(27, 351, 353, 310, 453)와, 제2 생성부(28, 51, 353, 310, 453)를 구비하는 헤드업 디스플레이 장치를 개시한다. 스크린 부재에는, 만곡면부(32)를 각각 갖고, 각 만곡면부의 배열에 의해 주사면을 형성하는 복수의 광학 소자(34, 334)가 설치된다. 제1 생성부는, 표시 화상을 묘화하는 레이저광으로서 주사면에 조사되는 제1 레이저광(L1)을 생성한다. 제2 생성부는, 표시 화상을 묘화하는 레이저광으로서 제1 레이저광과는 다른 방향으로부터 주사면에 조사되는 제2 레이저광(L2)을 생성한다.

Description

헤드업 디스플레이 장치 {HEAD-UP DISPLAY DEVICE}
본 출원은, 2012년 6월 5일에 출원된 일본 특허 출원 제2012-128235호에 기초하는 것이며, 여기에 그 기재 내용을 참조에 의해 원용한다.
본 개시는, 레이저광의 주사에 의해 묘화되는 표시 화상을 투영함으로써, 이 표시 화상의 허상을 시인 가능하게 하는 헤드업 디스플레이 장치에 관한 것이다.
종래부터, 차량의 윈드 쉴드 등에 표시 화상을 투영함으로써, 미리 상정된 시역으로부터 표시 화상의 허상을 시인시키는 헤드업 디스플레이 장치가 알려져 있다. 이러한 장치의 1종으로서, 예를 들어 특허문헌 1에는, 다수의 소형 렌즈가 설치된 마이크로렌즈 어레이와, 마이크로렌즈 어레이에 조사되어 표시 화상을 묘화하는 레이저광을 생성하는 빔 발생기를 구비하는 주사 빔 헤드업 표시 장치가 개시되어 있다.
일본 공표 특허 공보 제2007-523369호(미국 공개 특허 공보 제20050237615호에 대응)
특허문헌 1의 마이크로렌즈 어레이에 주사 빔을 조사하면, 하나의 소형 렌즈에 의해 회절된 레이저광과, 당해 하나에 인접하는 소형 렌즈에 의해 회절된 레이저광이, 간섭함으로써 서로 강화되어 버린다. 그러면, 시역에 도달하는 레이저광의 강도 분포, 나아가서는 시인자에게 시인되는 표시 화상의 허상에는, 불균일이 발생해 버린다.
따라서, 특허문헌 1에 개시된 구성에서는, 1세트의 마이크로렌즈 어레이가, 대향하도록 배치되어 있다. 이상의 구성에서는, 한쪽의 마이크로렌즈 어레이를 통과한 레이저광을 다른 쪽의 마이크로렌즈에 의해 확산시킴으로써, 간섭에 의해 발생하는 강도 분포의 불균일이 고르게 되어 있었다. 그러나, 특허문헌 1의 장치에서는, 복수의 마이크로렌즈 어레이를 사용한 후에, 또한 이들의 위치 정렬을 고정밀도로 행할 필요가 있으므로, 마이크로렌즈 어레이에 관한 구성은, 복잡해질 수 밖에 없었다.
본 개시는, 상기한 바에 비추어 이루어진 것이며, 그 목적은, 마이크로렌즈 어레이 등의 스크린 부재에 대해 간소한 구성을 유지하면서, 레이저광의 간섭에 의해 발생하는 허상의 불균일의 저감이 가능한 헤드업 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
본 개시의 일례에 관한 헤드업 디스플레이 장치는, 레이저광의 주사에 의해 주사면에 묘화되는 표시 화상의 투영에 의해, 미리 규정된 시역으로부터 표시 화상의 허상을 시인 가능하게 하는 헤드업 디스플레이 장치이며, 레이저광을 시역을 향해 퍼지게 하도록 만곡되는 만곡면부를 각각 갖고, 각 만곡면부의 배열에 의해 주사면을 형성하는 복수의 광학 소자가 설치되는 스크린 부재와, 표시 화상을 묘화하는 레이저광으로서 주사면에 조사되는 제1 레이저광을 생성하는 제1 생성부와, 표시 화상을 묘화하는 레이저광으로서 제1 레이저광과는 다른 방향으로부터 주사면에 조사되는 제2 레이저광을 생성하는 제2 생성부를 구비한다.
이러한 헤드업 디스플레이 장치에 따르면, 제1 생성부에 의한 제1 레이저광의 조사 방향과, 제2 생성부에 의한 제2 레이저광의 조사 방향이 서로 다르다. 그러므로, 제1 레이저광이 만곡면부에 의해 회절되어 간섭에 의해 서로 강화되는 위치는, 제2 레이저광이 만곡면부에 의해 회절되어 간섭에 의해 서로 강화되는 위치에 대해 어긋날 수 있다. 따라서, 이들 제1, 제2 레이저광을 겹치는 것에 따르면, 한쪽의 레이저광에서 간섭에 의해 발생하는 명암이 다른 쪽의 레이저광에서 간섭에 의해 명암을 보완하도록 작용하여, 시역에 도달하는 레이저광의 강도 분포가 고르게 된다. 이상과 같이, 다른 조사 방향으로부터 조사한 복수의 레이저광을 겹침으로써, 스크린 부재의 간소한 구성을 유지하면서, 레이저광의 간섭에 의해 발생하는 허상의 불균일을 저감하는 것이 가능해진다.
본 개시에 관한 상기 및 다른 목적, 특징이나 이점은, 첨부 도면을 참조한 하기 상세한 설명으로부터 보다 명확해진다. 첨부 도면에 있어서
도 1은 제1 실시 형태에 의한 헤드업 디스플레이 장치의 차량에 있어서의 배치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 레이저 스캐너의 구성 및 작동을 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 헤드업 디스플레이 장치에 있어서 스크린으로서 사용되는 마이크로미러 어레이의 구성을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 4는 회절에 의해 레이저광이 간섭하는 조건을 설명하기 위한 도면이며, 도 3의 IV-IV선 단면도이다.
도 5는 제1 실시 형태에 있어서의 MEMS 미러부의 구성 및 기능을 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 제1 실시 형태에 있어서, 시인되는 허상에 있어서의 밝기의 강도 분포를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 7은 제1 레이저광 및 제2 레이저광을 겹침으로써 허상의 밝기의 불균일이 고르게 되는 구조를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 8은 제2 실시 형태에 있어서의 MEMS 미러부의 구성 및 기능을 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 제1∼제3 레이저광을 겹침으로써 허상의 밝기의 불균일이 고르게 되는 구조를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 10은 제3 실시 형태에 의한 웨지 프리즘 및 회전 기구의 구성을 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 웨지 프리즘의 형상을 설명하기 위한 사시도이다.
도 12는 제3 실시 형태에 의한 웨지 프리즘 및 회전 기구의 기능을 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 제3 실시 형태에 있어서, 시인되는 허상에 있어서의 밝기의 강도 분포를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 14는 레이저광의 회절 간섭에 의해 발생하는 명부(明部)를 원 형상으로 이동시킴으로써, 허상의 밝기의 불균일이 고르게 되는 구조를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 15는 제4 실시 형태에 의한 요동 기구의 구성을 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 제4 실시 형태에 의한 요동 기구의 기능을 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 레이저광의 회절 간섭에 의해 발생하는 명부를 직선 형상으로 이동시킴으로써, 허상의 밝기의 불균일이 고르게 되는 구조를 모식적으로 도시하는 도면이다.
이하, 복수의 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다. 또한, 각 실시 형태에 있어서 대응하는 구성 요소에는 동일한 부호를 부여함으로써, 중복되는 설명을 생략하는 경우가 있다. 각 실시 형태에 있어서 구성의 일부분만을 설명하고 있는 경우, 당해 구성의 다른 부분에 대해서는, 선행하여 설명한 다른 실시 형태의 구성을 적용할 수 있다. 또한, 각 실시 형태의 설명에 있어서 명시하고 있는 구성의 조합뿐만 아니라, 특별히 조합에 지장이 발생하지 않으면, 명시하고 있지 않아도 복수의 실시 형태의 구성끼리를 부분적으로 조합할 수 있다.
(제1 실시 형태)
도 1의 A, B부에 도시하는 제1 실시 형태에 의한 헤드업 디스플레이 장치(100)는, 예를 들어 차량의 인스트루먼트 패널(80) 내에 수용되어 있다. 헤드업 디스플레이 장치(100)는, 개구부(51)를 막는 투광성의 방진 커버(50)를 투과시킨 표시 화상(71)을, 차량의 윈드 쉴드(90) 등의 표시 부재에 투영함으로써, 미리 상정된 아이 박스(60)로부터 표시 화상(71)의 허상(70)을 시인 가능하게 한다. 이 아이 박스(60)는, 예를 들어 수평 방향으로 100∼200밀리미터, 연직 방향으로 40∼90밀리미터 정도의 크기로 규정되어 있다. 윈드 쉴드(90)의 차실측의 면에는, 헤드업 디스플레이 장치(100)에 의해 표시 화상(71)이 투영되는 투영면(91)이 형성되어 있다. 오목면 형상으로 만곡된 투영면(91)에 투영된 표시 화상(71)의 광은, 당해 투영면(91)에 의해 아이 박스(60)를 향해 반사되어, 시인자의 아이 포인트(61)에 도달한다. 이 표시 화상(71)의 광을 지각하는 시인자는, 윈드 쉴드(90)의 전방에 결상된 당해 표시 화상(71)의 허상(70)을 시인할 수 있다. 투영면(91)에 투영되는 표시 화상(71)은, 차량의 연직 방향보다도 수평 방향으로 큰 가로로 긴 화상이다. 이것은 일반적으로, 시인자의 아이 포인트(61)의 이동이 연직 방향보다도 수평 방향으로 용이한 것에 의한다. 표시 화상(71)에는, 예를 들어 헤드업 디스플레이 장치(100)가 탑재되어 있는 차량의 주행 속도, 내비게이션 시스템에 의한 진행 방향의 지시, 및 차량의 워닝 등을 나타내는 화상부가 포함되어 있다.
(기본 구성)
우선, 헤드업 디스플레이 장치(100)의 구성을, 도 1∼4에 기초하여 설명한다. 도 1, 2에 도시하는 헤드업 디스플레이 장치(100)는, 레이저 스캐너(10), 스크린(30) 및 오목 거울(40)을 구비하고 있다.
레이저 스캐너(10)는, 연직 방향에 있어서 스크린(30)을 사이에 두고 투영면(91)과는 반대의 방향으로 배치되어 있고, 광원부(13), 광학부(20), 미소 전기 기계 시스템(Micro Electro Mechanical Systems;MEMS) 미러부(26) 및 컨트롤러(11)를 갖고 있다.
광원부(13)는, 3개의 레이저 투사부(14, 15, 16) 등에 의해 구성되어 있다. 각 레이저 투사부(14, 15, 16)는, 서로 다른 주파수, 즉, 다른 색상의 레이저광을 투사한다. 구체적으로는, 레이저 투사부(14)는, 적색의 레이저광을 투사한다. 레이저 투사부(15)는, 청색의 레이저광을 투사한다. 레이저 투사부(16)는, 녹색의 레이저광을 투사한다. 이상과 같이, 다른 색상의 레이저광을 가색 혼합함으로써, 다양한 색이 재현 가능하게 되어 있다. 각 레이저 투사부(14, 15, 16)는, 컨트롤러(11)와 접속되어 있다. 각 레이저 투사부(14, 15, 16)는, 컨트롤러(11)로부터의 제어 신호에 기초하여, 각 색상의 레이저광을 투사한다.
광학부(20)는, 3개의 콜리메이트 렌즈(21), 다이크로익 필터(22, 23, 24) 및 집광 렌즈(25) 등에 의해 구성되어 있다. 각 콜리메이트 렌즈(21)는, 각 레이저 투사부(14, 15, 16)의 레이저광의 투사 방향으로 각각 배치되어 있다. 콜리메이트 렌즈(21)는, 레이저광을 굴절시킴으로써, 평행광을 생성한다.
각 다이크로익 필터(22, 23, 24)는, 각 콜리메이트 렌즈(21)를 사이에 두고 각 레이저 투사부(14, 15, 16)의 투사 방향으로 각각 배치되어 있다. 레이저 투사부(14)의 투사 방향으로 배치되는 다이크로익 필터(22)는, 적색을 나타내는 주파수의 광을 투과시키고, 그 이외의 주파수의 광을 반사시킨다. 레이저 투사부(15)의 투사 방향으로 배치되는 다이크로익 필터(23)는, 청색을 나타내는 주파수의 광을 반사시키고, 그 이외의 주파수의 광을 투과시킨다. 레이저 투사부(16)의 투사 방향으로 배치되는 다이크로익 필터(24)는, 녹색을 나타내는 주파수의 광을 반사시키고, 그 이외의 주파수의 광을 투과시킨다. 각 다이크로익 필터(22, 23, 24)의 작용에 의해, 각 레이저 투사부(14, 15, 16)로부터 투사된 레이저광은, 집광 렌즈(25)에 도달한다.
집광 렌즈(25)는, 평면 형상의 입사면 및 볼록면 형상의 출사면을 갖는 평볼록 렌즈이다. 집광 렌즈(25)는, 입사면에 입사되는 레이저광을 굴절시킴으로써 수렴시킨다. 이에 의해 집광 렌즈(25)를 통과한 레이저광은, 스크린(30)의 후술하는 주사면(31)에서 집광된다.
MEMS 미러부(26)는, 상세를 후술하는 스캐너 및 미러 등에 의해 구성되어 있고, 레이저광을 스크린(30)을 향해 반사시킨다. MEMS 미러부(26)는, 컨트롤러(11)와 접속되어 있다. 컨트롤러(11)는, 프로세서 등에 의해 구성되는 제어 장치이며, MEMS 미러부(26)와 함께 각 레이저 투사부(14, 15, 16)와 접속되어 있다. 컨트롤러(11)는, 각 레이저 투사부(14, 15, 16)에 제어 신호를 출력함으로써, 레이저광을 단속적으로 펄스 점등시킨다. 덧붙여 말하면 컨트롤러(11)는, MEMS 미러부(26)에 구동 신호를 출력함으로써, 당해 미러부(26)에서 반사되는 레이저광의 방향을, 도 2에 도시하는 주사선 SL과 같이 제어한다.
이상의 구성에 의한 레이저 스캐너(10)는, 컨트롤러(11)의 제어에 의해, 스크린(30)의 후술하는 주사면(31)에서 표시 화상(71)으로서 결상되는 광을 투사한다. 구체적으로는, 투사되는 레이저광에 의한 점 형상의 발광의 주사에 의해, 당해 점 형상의 발광을 하나의 화소로서 조립되는 표시 화상(71)이, 스크린(30)의 주사면(31)에 묘화 및 결상된다.
도 3, 4에 도시하는 스크린(30)은, 글래스 등의 기재의 표면에 알루미늄 등을 증착시킴으로써 형성되는 반사형의 스크린이다. 스크린(30)은, 가상의 기준 평면 RP를 따르는 x축 방향 및 y축 방향의 각각에 있어서, 복수의 미소한 마이크로미러(34)를 실질적으로 등간격으로 배열하여 이루어지는 소위 마이크로미러 어레이이다. 스크린(30)이 갖는 주사면(31)은, 증착된 알루미늄 등에 의해 이루어지는 금속 박막에 의해 형성되어 있다. 각 마이크로미러(34)는, 반사면(41)(도 1의 A부 등 참조)을 향해 레이저광을 반사 및 회절시키면서, 아이 박스(60)(도 1의 B부 등 참조)를 향해 레이저광을 퍼지게 하도록 만곡되는 볼록 곡면부(32)를, 각각 갖고 있다. 주사면(31)은, 볼록 곡면부(32)의 배열에 의해 형성되어 있다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 오목 거울(40)은, 글래스 등의 기재의 표면에 알루미늄 등을 증착시킴으로써 형성되어 있다. 오목 거울(40)은, 스크린(30)의 수평 방향으로 위치하고 있다. 오목 거울(40)은, 스크린(30)의 주사면(31)에 의해 반사된 레이저광을 윈드 쉴드(90)의 투영면(91)을 향해 반사시키는 반사면(41)을 갖고 있다. 반사면(41)은, 중앙 부분이 주사면(31) 및 투영면(91)으로부터 멀어지는 방향으로 오목해지는 오목면 형상이며, 원활하게 만곡되어 있다. 반사면(41)은, 주사면(31)에 의해 반사된 표시 화상(71)을 확대하면서 반사시킴으로써, 투영면(91)에 당해 표시 화상(71)을 투영한다. 이 반사면(41)의 만곡에 의한 표시 화상(71)의 확대율은, 당해 표시 화상(71)의 수평 방향과 연직 방향에서 다르다. 구체적으로는, 반사면(41)에서는, 표시 화상(71)을 연직 방향보다도 수평 방향으로 크게 확대하도록, 수평 방향의 만곡이 연직 방향의 만곡보다도 크게 되어 있다.
(구체적 구성)
다음으로, 제1 실시 형태에 의한 헤드업 디스플레이 장치(100)의 구체적 구성에 대해 설명한다. 도 2, 5에 도시하는 바와 같이, MEMS 미러부(26)로부터의 주사면(31)에는, 제1 레이저광(L1) 및 제2 레이저광(L2)이, 표시 화상(71)을 묘화하는 레이저광으로서 조사된다. 이들 제1 레이저광(L1) 및 제2 레이저광(L2)은, 서로 다른 방향으로부터 주사면(31)에 조사된다. 이하, MEMS 미러부(26)의 구성을 상세하게 설명한다.
MEMS 미러부(26)는, 하프 미러(29a), 반사경(29b), 제1 스캐너(27) 및 제2 스캐너(28)를 구비하고 있다. 하프 미러(29a) 및 반사경(29b)은, 글래스 등의 기재의 표면에 알루미늄 등을 증착시킴으로써 형성되어 있다. 하프 미러(29a)는, 입사된 광을 실질적으로 1:1의 비율로 반사와 투과로 나누는 기능을 갖고 있으며, 광학부(20) 및 제1 스캐너(27)에 그 반사면을 향하게 한 자세로 배치되어 있다. 하프 미러(29a)는, 광학부(20)로부터 출사되는 레이저광의 약 절반을 제1 스캐너(27)를 향해 반사시키고, 나머지의 약 절반을 반사경(29b)을 향해 투과시킨다. 반사경(29b)은, 하프 미러(29a) 및 제2 스캐너(28)에 그 반사면을 향하게 한 자세로 배치되어 있다. 반사경(29b)은, 하프 미러(29a)를 투과한 레이저광을 제2 스캐너(28)를 향해 반사시킨다. 이상의 하프 미러(29a) 및 반사경(29b)은, 광원부(13) 및 광학부(20)로부터 조사된 레이저광을 분할하여 각 스캐너(27, 28)를 향해 출사한다.
제1 스캐너(27) 및 제2 스캐너(28)에는, 알루미늄 등을 증착시켜 이루어지는 금속 박막이 형성된 MEMS 반사면(27c, 28cb)이 각각 설치되어 있다. 제1 스캐너(27)는, 하프 미러(29a) 및 스크린(30)에 MEMS 반사면(27c)을 향하게 한 자세로 배치되어 있다. MEMS 반사면(27c)은, 연직 방향으로 연신하는 회전축(27a) 및 수평 방향으로 연신하는 회전축(27b)에 지지되어 있고, 각 회전축(27a, 27b) 주위로 회전 변위 가능하게 되어 있다. 또한 제2 스캐너(28)는, 반사경(29b) 및 스크린(30)에 MEMS 반사면(28c)을 향하게 한 자세로 배치되어 있다. MEMS 반사면(28c)은, 연직 방향으로 연신하는 회전축(28a) 및 수평 방향으로 연신하는 회전축(28b)에 지지되어 있고, 각 회전축(28a, 28b) 주위로 회전 변위 가능하게 되어 있다. 각 스캐너(27, 28)에 설치된 구동부는, 컨트롤러(11)로부터의 구동 신호에 기초하여, 각각의 회전축(27a, 27b, 28a, 28b) 주위로 각 MEMS 반사면(27c, 28c)을 회전 변위시킨다. 이에 의해, 각 MEMS 반사면(27c, 28c)에서 반사된 각 레이저광에 의해, 주사면(31)으로의 표시 화상(71)의 묘화가 실현된다. 또한, 이하의 설명에서는, 제1 스캐너(27)로부터 주사면(31)에 조사되는 레이저광을 제1 레이저광(L1)으로 하고, 제2 스캐너(28)로부터 주사면(31)에 조사되는 레이저광을 제2 레이저광(L2)으로 한다.
여기까지 설명한 제1 레이저광(L1) 및 제2 레이저광(L2)에 의해, 허상(70)의 밝기의 불균일이 저감되는 구조를 이하 설명한다. 우선, 표시 화상(71)의 허상(70)에 밝기의 불균일이 발생하는 이유를 설명한다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 주사면(31)에 조사되는 레이저의 직경은, 하나의 마이크로미러(34)보다도 크게 되어 있다. 한편, 스크린(30)에 있어서, 실질적으로 동일 형상의 마이크로미러(34)를 배열하여 이루어지는 주사면(31)에서는, 인접하는 볼록 곡면부(32)에 있어서 법선의 방향이 일치하는 부분이 형성된다. 그러므로, 주사면(31)에 조사된 레이저광의 일부는, 인접하는 마이크로미러(34)의 각각으로부터 동일한 방향으로 반사 및 회절된다. 이들 동일한 방향으로 반사된 레이저광의 광로차 ΔL이 이하의 식 1의 조건을 만족시키는 경우, 이들 레이저광은, 간섭에 의해 서로 강화되게 된다.
Figure 112014117083504-pct00001
이상의 식 1에서, P는 서로 인접하는 마이크로미러(34)의 사이의 피치, θ는 레이저광의 입사각, λ는 레이저광의 파장, n은 차수이다. 그리고, 주사면(31)이 마이크로미러(34)를 실질적으로 동일한 피치로 배열하여 이루어지는 구성임으로써, 레이저광이 간섭에 의해 서로 강화되는 부분이, 도 6에 도시하는 바와 같이, x축 방향 및 y축 방향의 각각에 있어서, 일정한 간격으로 현출한다(도 6의 실선을 참조). 레이저광이 간섭에 의해 서로 강화되는 부분의 각 차수간에 있어서의 간격을 a로 하면, 당해 간섭 간격 a는, 서로 인접하는 마이크로미러(34)의 사이의 피치 P가 큰 경우, 시인자의 동공의 직경(약 2밀리미터 정도)보다도 커지는 경우가 있다. 그러므로, 아이 포인트(61)를 이동시킨 경우에는, 시인자가 지각하는 광의 강도는, 아이 포인트(61)의 위치에 의해 변동한다.
다음으로, 제1 레이저광(L1) 및 제2 레이저광(L2)에 대해, 더욱 상세하게 설명한다. 도 5에 도시하는 바와 같이, 제1 레이저광(L1)의 제1 광축선(LAX1)은, 제2 레이저광(L2)의 제2 광축선(LAX2)과 각도 β로 교차하고 있다. 각 볼록 곡면부(32)에 의해 회절되는 레이저광이 간섭에 의해 서로 강화되는 부분의 각 차수간에 있어서의 각도를 α로 하면, 각 광축선(LAX1, LAX2)이 이루는 교차 각도 β는, 간섭 각도 α와 다른 각도로 규정되어 있다. 구체적으로, 교차 각도 β는, 간섭 각도 α의 (m＋Δ)배(m은 정수, Δ는 1/3∼2/3의 값)로 되도록 규정되는 것이 바람직하고, 제1 실시 형태에서는, 간섭 각도 α의 (m＋1/2)배로 규정되어 있다. 이상에 의해, 제1 레이저광(L1)이 간섭에 의해 서로 강화되는 방향(도 5의 단파선을 참조)은, 제2 레이저광(L2)이 간섭에 의해 서로 강화되는 방향(도 5의 장파선을 참조)에 대해, 약 α/2 어긋난다.
또한, 제1 실시 형태의 교차 각도 β는, zx 평면을 따라 규정되어 있다. 그러므로, 도 6과 같이 제1 레이저광(L1)이 간섭에 의해 서로 강화되는 위치(도 6 실선 참조)는, 제2 레이저광(L2)이 간섭에 의해 서로 강화되는 위치(도 6 장파선 참조)에 대해, x축 방향을 따라 교차 간격 b 어긋난다. 여기서, 교차 간격 b는, 교차 각도 β(도 5 참조)에 의해 결정되는 값이며, 상술한 간섭 간격 a는, 간섭 각도 α(도 5 참조)에 의해 결정되는 값이다. 교차 각도 β 및 간섭 각도 α가 서로 다름으로써, 교차 간격 b 및 간섭 간격 a도, 서로 다르다. 그리고, 교차 각도 β가 (m＋1/2)α로 규정되는 것에 따르면, 제2 레이저광(L2)이 간섭에 의해 서로 강화되는 각 위치는, 제1 레이저광(L1)이 간섭에 의해 서로 강화되는 각 위치의 중간에 배치된다.
여기까지 설명한 제1 레이저광(L1) 및 제2 레이저광(L2)에 의한 표시 화상(71)의 허상(70)에 대해, 도 7에 기초하여 더욱 상세하게 설명한다. 허상(70)에 있어서 제1 레이저광(L1)의 간섭에 의해 발생하는 스폿 형상의 명부 BP1은, 도 7의 A부와 같이 x축 방향 및 y축 방향의 각각에 있어서, 주기적인 패턴으로 현출한다. 한편, 제2 레이저광(L2)의 간섭에 의해 발생하는 스폿 형상의 명부 BP2도, 도 7의 B부와 같이 허상(70)의 x축 방향 및 y축 방향의 각각에 있어서, 주기적인 패턴으로 현출한다. 그리고, 제1 레이저광(L1)에 의한 명부 BP1은, 제2 레이저광(L2)에 의한 명부 BP2에 대해, x축 방향으로 어긋나 있다. 그러므로, 도 7의 C부와 같이 제1, 제2 레이저광(L1, L2)을 겹침으로써, 한쪽의 레이저광에서 간섭에 의해 발생하는 명암이 다른 쪽의 레이저광에서 간섭에 의해 명암을 보완하도록 작용한다. 이와 같이 하여, 아이 박스(60)(도 1의 B부 참조)에 도달하는 레이저광의 강도 분포는, 고르게 된다. 따라서, 제1, 제2 레이저광(L1, L2)을 겹침으로써, 스크린(30)(도 3 참조)의 간소한 구성을 유지하면서, 레이저광의 간섭에 의해 발생하는 허상(70)의 불균일을 저감하는 것이 가능해지는 것이다.
덧붙여 말하면 제1 실시 형태에서는, 교차 각도 β를 간섭 각도 α의 (m＋Δ)배로 규정함으로써, 제1 레이저광(L1)이 간섭에 의해 서로 강화되는 위치는, 제2 레이저광(L2)이 간섭에 의해 서로 강화되는 위치에 대해, 확실하게 어긋날 수 있다. 따라서, 한쪽의 레이저광에 의한 명암이 다른 쪽의 레이저광에 의한 명암을 보완하는 작용이 발휘되는 확실성은, 한층 더 향상된다.
또한 제1 실시 형태에 있어서의 오목 거울(40)의 확대율은, 아이 박스(60)가 가로로 긴 형상인 것에 기인하여, y축 방향보다도 x축 방향으로 크게 규정되어 있다. 그로 인해, 간섭 간격 a는, y축 방향보다도 x축 방향으로 길어지기 쉽다. 따라서 제1 실시 형태에서는, 교차 각도 β를 zx 평면을 따라 규정함으로써, 각 레이저광(L1, L2)의 각 명부 BP1, BP2는, x축 방향을 따라 어긋나 있다. 이에 의해, 눈에 띄기 쉬워지는 허상(70)에 있어서의 x축 방향의 밝기의 불균일이, 효과적으로 저감될 수 있다.
또한 제1 실시 형태에서는, 광원부(13) 및 광학부(20)로부터 조사된 레이저광을 하프 미러(29a) 및 반사경(29b)에 의해 분할하는 구성에 의해, MEMS 미러부(26)는, 구성의 복잡화를 회피하면서, 각 레이저광(L1, L2)을 생성 가능하게 되어 있다. 이와 같이, 스크린(30)과 함께 MEMS 미러부(26)의 구성의 복잡화도 회피될 수 있음으로써, 허상(70)의 불균일을 저감 가능한 헤드업 디스플레이 장치(100)의 실현성이 한층 더 향상된다.
또한, 제1 실시 형태에 있어서, 광원부(13) 및 광학부(20)가 협동으로, 레이저광 조사부(수단)에 상당할 수 있다. 하프 미러(29a) 및 반사경(29b)이 협동으로, 분할부(수단)에 상당할 수 있다. 제1 스캐너(27)가 제1 생성부(수단)에 상당할 수 있다. 제2 스캐너(28)가 제2 생성부(수단)에 상당할 수 있다. 스크린(30)이 스크린 부재에 상당할 수 있다. 마이크로미러(34)가 광학 소자에 상당할 수 있다. 볼록 곡면부(32)가 만곡면부에 상당할 수 있다. 아이 박스(60)가 시역에 상당할 수 있다.
(제2 실시 형태)
도 8, 9에 도시하는 제2 실시 형태는, 제1 실시 형태의 변형예이다. 도 8에 도시하는 제2 실시 형태의 MEMS 미러부(226)는, 하프 미러(29a, 229a), 반사경(29b), 제1 스캐너(27), 제2 스캐너(28), 제3 스캐너(227)를 구비하고 있다. 하프 미러(29a)는, 광학부(20)로부터 출사되는 레이저광의 약 1/3을 제1 스캐너(27)를 향해 반사시키고, 나머지의 약 2/3를 하프 미러(229a)를 향해 투과시킨다. 하프 미러(229a)는, 하프 미러(29a)와 실질적으로 동일한 구성이며, 당해 미러(29a) 및 제3 스캐너(227)에 그 반사면을 향하게 한 자세로 배치되어 있다. 하프 미러(229a)는, 하프 미러(29a)를 투과한 레이저광의 약 절반을 제3 스캐너(227)를 향해 반사시키고, 나머지의 약 절반을 반사경(29b)을 향해 투과시킨다. 이상의 하프 미러(29a, 229a) 및 반사경(29b)은, 광원부(13) 및 광학부(20)로부터 조사된 레이저광을 분할하여 각 스캐너(27, 28, 227)를 향해 출사한다.
제3 스캐너(227)는, 제1, 제2 스캐너(27, 28)와 실질적으로 동일한 구성이며, 연직 방향으로 연신하는 회전축 및 수평 방향으로 연신하는 회전축에 지지되어, 각 회전축 주위로 회전 변위 가능한 MEMS 반사면(227c)을 갖고 있다. 제3 스캐너(227)는, 하프 미러(229a) 및 스크린(30)에 MEMS 반사면(227c)을 향하게 한 자세로 배치되어 있다. 제3 스캐너(227)는, 제1 광축선(LAX1) 및 제2 광축선(LAX2)이 포함되는 평면으로부터 어긋나 위치하고 있고, 제1 레이저광(L1) 및 제2 레이저광(L2)의 각 조사 방향과는 다른 방향으로부터, 레이저광[이하, 「제3 레이저광(L3)」이라 함]을 주사면(31)에 조사한다. 이와 같이 하여, 각 MEMS 반사면(27c, 28c, 227c)에서 반사된 각 레이저광(L1∼L3)에 의해, 주사면(31)으로의 표시 화상(71)의 묘화가 실현된다.
이상의 구성에서, 제1 레이저광(L1)의 제1 광축선(LAX1)과 제2 레이저광(L2)의 제2 광축선(LAX2)의 교차 각도를 β1로 한다. 또한, 제2 레이저광(L2)의 제2 광축선(LAX2)과 제3 레이저광(L3)의 제3 광축선(LAX3)의 교차 각도를 β2로 하고, 제3 레이저광(L3)의 제3 광축선(LAX3)과 제1 레이저광(L1)의 제1 광축선(LAX1)의 교차 각도를 β3으로 한다. 교차 각도 β1은, 제1 실시 형태에 있어서의 β와 마찬가지로, zx 평면을 따라 규정되어 있다. 한편, 교차 각도 β2, β3은, 교차 각도 β1과 달리, zx 평면과 교차하는 평면으로 규정된다. 또한, 교차 각도 β2의 규정되는 평면과 교차 각도 β3의 규정되는 평면은, 서로 교차하고 있다.
여기까지 설명한 각 레이저광(L1∼L3)에 의한 표시 화상(71)의 허상(70)에 대해, 도 9에 기초하여 상세하게 설명한다. 도 9의 A부, B부에 도시하는 제1, 제2 레이저광(L1, L2)에 의한 각 명부 BP1, BP2와 마찬가지로, 도 9의 C부에 도시하는 제3 레이저광(L3)의 간섭에 의해 발생하는 스폿 형상의 명부 BP3도 허상(70)의 x축 방향 및 y축 방향의 각각에 있어서, 주기적인 패턴으로 현출한다. 도 9의 A부, B부에 도시하는 제1, 제2 레이저광(L1, L2)에 의한 각 명부 BP1, BP2는, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 서로 x축 방향으로 어긋나 있다. 그리고, 도 9의 C부에 도시하는 제3 레이저광(L3)에 의한 명부 BP3은, 도 9의 A부, B부에 도시하는 각 명부 BP1, BP2에 대해, x축 방향 및 y축 방향으로 어긋나 있다. 그러므로, 도 9의 D부와 같이 각 레이저광(L1∼L3)을 겹침으로써, 명부 BP3은, y축 방향에 있어서는 인접하는 1세트의 명부 BP1의 중간에 위치하고, x축 방향에 있어서는 인접하는 명부 BP1, BP2의 중간에 위치한다.
이상의 각 명부 BP1∼BP3의 배열에 의해, 각 레이저광(L1∼L3)에서 간섭에 의해 발생하는 각 명암이 서로 보완함으로써, 아이 박스(60)(도 1의 B부 참조)에 도달하는 레이저광의 강도 분포는 고르게 된다. 따라서, 제2 실시 형태에서도, 스크린(30)(도 3 참조)의 간소한 구성을 유지하면서, 허상(70)의 불균일을 저감하는 것이 가능해지는 것이다.
덧붙여 말하면 제2 실시 형태에서는, 제1, 제2 광축선(LAX1, LAX2)이 포함되는 평면으로부터 제3 스캐너(227)가 어긋남으로써, 제3 레이저광(L3)에 의한 명부 BP3은, 제1, 제2 레이저광(L1, L2)에 의한 각 명부 BP1, BP2에 대해, y축 방향으로 어긋날 수 있다. 이와 같이, 제1, 제2 레이저광(L1, L2)의 겹침만으로는 밝기가 부족하기 쉬운 위치에 제3 레이저광(L3)에 의한 명부 BP3이 배치됨으로써, 허상(70)에 있어서의 밝기의 불균일은, 한층 더 저감 가능해진다.
또한, 제2 실시 형태에 있어서, 하프 미러(29a, 229a) 및 반사경(29b)이 협동으로, 분할부(수단)에 상당할 수 있다. 제3 스캐너(227)가 제3 생성부(수단)에 상당할 수 있다.
(제3 실시 형태)
도 10∼14에 도시하는 제3 실시 형태는, 제1 실시 형태의 다른 변형예이다. 도 10에 도시하는 레이저 스캐너(310)에 있어서, MEMS 미러부(326)는, 각각 컨트롤러(11)와 접속된 수평 스캐너(327) 및 연직 스캐너(328) 등에 의해 구성되어 있다. 수평 스캐너(327) 및 연직 스캐너(328)에는, 회전축(327a, 328a)과 알루미늄 등을 증착시켜 이루어지는 금속 박막이 형성된 MEMS 반사면(327b, 328b)이 각각 설치되어 있다.
수평 스캐너(327)는, 광학부(20) 및 연직 스캐너(328)에 MEMS 반사면(327b)을 향하게 한 자세로 배치되어 있다. 수평 스캐너(327)는, 컨트롤러(11)로부터의 구동 신호에 기초하여, 회전축(327a) 주위로 MEMS 반사면(327b)을 회전 변위시킨다. 한편, 연직 스캐너(328)는, 수평 스캐너(327)의 MEMS 반사면(327b) 및 스크린(330)에 MEMS 반사면(328b)을 향하게 한 자세로 배치되어 있다. 연직 스캐너(328)는, 컨트롤러(11)로부터의 구동 신호에 기초하여, 회전축(328a) 주위로 MEMS 반사면(328b)을 회전 변위시킨다. 각 MEMS 반사면(327b, 328b)의 회전 변위에 의해, 이들 반사면(327b, 328b)에 의해 반사되는 레이저광의 방향은, 주사선 SL과 같이 제어된다.
스크린(330)은, 글래스 등에 의해 형성되는 투과형의 스크린이다. 스크린(330)은, 도 13에 도시하는 바와 같이, x축 방향 및 y축 방향의 각각에 있어서, 복수의 미소한 마이크로렌즈(334)를 실질적으로 등간격으로 배열하여 이루어지는 소위 마이크로렌즈 어레이이다. 각 마이크로렌즈(334)는, 각각 볼록 곡면부(332)를 갖고 있다. 볼록 곡면부(332)는, 반사면(41)(도 1의 A부 등 참조)을 향해 레이저광을 투과 및 회절시키면서, 아이 박스(60)(도 1의 B부 등 참조)를 향해 레이저광을 퍼지게 하도록 만곡되어 있다. 스크린(330)의 주사면(331)은, 복수의 볼록 곡면부(332)의 배열에 의해 형성되어 있고, MEMS 미러부(326)(도 10 참조)를 향하고 있다.
도 10에 도시하는 헤드업 디스플레이 장치(300)는, 제1 실시 형태에 있어서의 제1, 제2 레이저광(L1, L2)(도 5 참조)과 같이 복수의 방향으로부터 주사면(331)에 조사되는 레이저광을 생성하기 위해, 웨지 프리즘(351) 및 회전 기구(353)를 구비하고 있다. 웨지 프리즘(351)은, 도 11, 12에 도시하는 바와 같이, 글래스 등에 의해 원반 형상으로 형성되는 투광성의 부재이다. 웨지 프리즘(351)은, MEMS 미러부(326)로부터 스크린(330)을 향하는 레이저광의 입사 광축선(LAXi)에 중심축 방향을 따르게 한 자세로, MEMS 미러부(326)와 스크린(330) 사이에 위치하고 있다. 웨지 프리즘(351)은, 헤드업 디스플레이 장치(300)(도 10 참조)의 도시하지 않은 하우징 등에 의해, 둘레 방향으로 회전 가능하게 지지되어 있다. 웨지 프리즘(351)에는, 정상면(352a) 및 저면(352b)이 형성되어 있다. 정상면(352a)은, 입사 광축선(LAXi)에 직교하는 직교면에 대해 경사진 자세에 의해, 레이저광을 굴절시킨다. 저면(352b)은, 입사 광축선(LAXi)에 직교하는 직교면 및 스크린(330)의 xy 평면을 따르고 있다. 이들 저면(352b) 및 정상면(352a)의 사이의 각도가, 도 12에 도시하는 꼭지각 γ이다. 웨지 프리즘(351)은, 정상면(352a) 및 저면(352b)에서, MEMS 미러부(326)로부터 스크린(330)에 조사되는 레이저광을 편각시킨다.
도 10에 도시하는 회전 기구(353)는, 액추에이터(354) 및 구동부(355)를 갖고 있다. 액추에이터(354)는, 컨트롤러(11)와 접속되어 있고, 당해 컨트롤러(11)로부터의 구동 신호에 기초하여, 출력축을 회전시킨다. 구동부(355)는, 액추에이터(354)의 출력축과 일체로 회전함으로써, 출력축의 회전을 웨지 프리즘(351)에 전달한다. 회전 기구(353)는, 매초 30회 이상의 회전 속도로 웨지 프리즘(351)을 회전시킨다. 이에 의해, 웨지 프리즘(351)의 정상면(352a)(도 12 참조)의 방향은, 연속적으로 변동한다. 이상에 의해, 회전 기구(353)는, 웨지 프리즘(351)으로부터 출사되는 레이저광의 편각하는 편각 방향, 나아가서는 출사 광축선(LAXo)(도 12 참조)의 방향을, 시간의 경과에 따라 연속적으로 변동시킨다. 이러한 회전 기구(353) 및 웨지 프리즘(351)의 협동에 의해, 주사면(331)에 조사되는 방향에 대해, 시간에 따라 다른 레이저광이 생성된다.
여기서, 도 12에 도시하는 바와 같이, 입사 광축선(LAXi)과 출사 광축선(LAXo) 사이의 각도를, 편의적으로 편각 각도 ε으로 하면, 이 편각 각도 ε은, 웨지 프리즘(351)의 꼭지각 γ의 정수배의 값과 대략 동일한 각도로 된다. 편각 각도 ε을 2배한 각도는, 간섭 각도 α(도 5 참조)와 다르도록 규정된다. 구체적으로, 편각 각도 ε은, 간섭 각도 α의 {(m＋Δ)/2}배(m은 정수, Δ는 1/3∼2/3의 값)로 되도록 규정되는 것이 바람직하고, 제3 실시 형태에서는, 간섭 각도 α의 {(m＋1/2)/2}배로 규정되어 있다. 이상에 의해, 레이저광이 간섭에 의해 서로 강화되는 방향은, 입사 광축선(LAXi) 둘레를 편각 각도 ε의 진폭을 수반하고, 시간의 경과에 따라 연속적으로 변동한다.
이상의 구성에서는, 도 13, 14와 같이, 레이저광의 간섭에 의해 발생하는 스폿 형상의 명부 BP는, 편각 반경 e인 원 형상의 궤적을 그리고, 주기적으로 이동한다. 여기서, 편각 반경 e는, 편각 각도 ε(도 12 참조)에 의해 결정되는 값이다. 그리고, 편각 반경 e는, 간섭 각도 α에 의해 결정되는 간섭 간격 a의 1/4 정도로 된다.
여기까지 설명한 제3 실시 형태에 따르면, 레이저광이 간섭에 의해 서로 강화되는 명부 BP는, 1/30초에서 원 형상의 궤적을 일주한다. 이러한 시인자에게 지각되지 않는 정도의 짧은 시간에서 명부 BP를 이동시키는 것에 따르면, 표시 화상(71)의 허상(70)은, 복수의 방향으로부터 조사된 레이저광을 겹친 것과 같이, 시인자에 의해 지각된다. 그리고, 레이저광의 간섭에 의해 발생하는 명암이 이동에 의해 서로 보완함으로써, 아이 박스(60)(도 1의 B부 참조)에 도달하는 레이저광의 강도 분포는 고르게 된다. 따라서, 스크린(330)(도 13 참조)의 간소한 구성을 유지하면서, 레이저광의 간섭에 의해 발생하는 허상(70)의 불균일을 저감하는 것이 가능해지는 것이다.
덧붙여 말하면 제3 실시 형태에서는, 편각 각도 ε을 간섭 각도 α의 {(m＋Δ)/2}배로 규정함으로써, 이동하는 명부 BP의 궤도는, 인접하는 다른 명부 BP의 궤도에 겹치지 않게 된다. 이상에 의해, 레이저광의 간섭에 의해 발생하는 명암이 이동에 의해 서로 보완하는 작용은, 더욱 효과적으로 발휘될 수 있다. 따라서, 허상(70)의 불균일을 저감하는 효과는, 한층 더 향상된다.
또한 제3 실시 형태에서는, 웨지 프리즘(351)의 회전 속도를 매초 30회 이상으로 함으로써, 시인자에 의한 명부 BP의 이동의 지각은, 실질적으로 불가능해진다. 그러므로, 레이저광의 간섭에 의해 발생하는 명암이 이동에 의해 서로 보완하는 작용은, 더욱 확실하게 발휘될 수 있다. 따라서, 허상(70)의 불균일을 저감하는 효과가 발휘되는 확실성을 향상시키는 것이 가능해진다.
또한, 제3 실시 형태에 있어서, 레이저 스캐너(310)가, 레이저 조사부(수단)에 상당할 수 있다. 스크린(330)이 스크린 부재에 상당할 수 있다. 마이크로렌즈(334)가 광학 소자에 상당할 수 있다. 볼록 곡면부(332)가 만곡면부에 상당할 수 있다. 웨지 프리즘(351)이 편각부(수단)에 상당할 수 있다. 회전 기구(353)가 변동부(수단)에 상당할 수 있다. 웨지 프리즘(351) 및 회전 기구(353)가 협동으로, 제1 생성부(수단) 및 제2 생성부(수단)에 상당할 수 있다. 정상면(352a)이 굴절면에 상당할 수 있다.
(제4 실시 형태)
도 15∼17에 도시하는 제4 실시 형태는, 제1 실시 형태의 또 다른 변형예이다. 도 15에 도시하는 헤드업 디스플레이 장치(400)는, 제3 실시 형태와 실질적으로 동일한 MEMS 미러부(326)를 구비하고 있다. 헤드업 디스플레이 장치(400)는, 제1 실시 형태에 있어서의 제1, 제2 레이저광(L1, L2)(도 5 참조)과 같이 복수의 방향으로부터 주사면(331)에 조사되는 레이저광을 생성하기 위해, 요동 스크린(430) 및 요동 기구(453)를 구비하고 있다. 요동 스크린(430)은, 제1 실시 형태의 스크린(30)(도 2 참조)과 마찬가지의 반사형의 스크린이다. 요동 스크린(430)은, x축 방향에 있어서의 양쪽 테두리 부분이 z축 방향으로 변위 가능하도록, x축 방향에 있어서의 중앙 부분을 도시하지 않은 하우징 등에 의해 지지되어 있다.
요동 기구(453)는, 액추에이터(454)를 갖고 있다. 액추에이터(454)는, 컨트롤러(11)와 접속되어 있고, 당해 컨트롤러(11)로부터의 구동 신호에 기초하여, 요동 스크린(430)에 진동을 인가한다. 이에 의해, 요동 스크린(430)은, x축 방향의 중앙 부분을 중심으로 하여 y축 주위로 진동함으로써, 주사면(31)을 요동시킨다. 액추에이터(454)는, 매초 30회 이상의 요동 속도로, 주사면(31)을 요동시킨다.
도 16에 도시하는 바와 같이, MEMS 미러부(326)로부터 조사되는 레이저광의 입사 광축선(LAXi)이 주사면(31)에 대해 이루는 입사 각도 θin은, 시간의 경과에 따라 연속적으로 변동한다. 이러한 도 15에 도시하는 레이저 스캐너(310) 및 요동 기구(453)의 협동에 의해, 주사면(31)에 조사되는 레이저광의 방향이, 시간의 경과에 따라 변동한다.
여기서, 도 16에 도시하는 바와 같이, 경사진 요동 스크린(430)에 발생하는 주사면(31)의 법선 방향의 진동 폭을 진폭 각도 ζ로 하면, 이 진폭 각도 ζ는, 액추에이터(454)(도 15 참조)가 요동 스크린(430)에 가하는 진폭의 2배의 각도로 된다. 덧붙여 말하면 진폭 각도 ζ는, 간섭 각도 α(도 5 참조)와는 다른 각도로 규정되어 있다. 구체적으로, 진폭 각도 ζ는, 간섭 각도 α의 (m＋Δ)배(m은 정수, Δ는 1/3∼2/3의 값)로 되도록 규정되는 것이 바람직하고, 제4 실시 형태에서는, 간섭 각도 α의 (m＋1/2)배로 규정되어 있다.
이상의 구성에서는, 도 17과 같이, 레이저광의 간섭에 의해 발생하는 허상(70)에 있어서의 스폿 형상의 명부 BP는, x축 방향을 따르는 진동 폭 w의 이동을 반복한다. 여기서 진동 폭 w는, 진폭 각도 ζ에 의해 결정되는 값이다. 그리고, 진동 폭 w는, 간섭 각도 α에 의해 결정되는 간섭 간격 a의 1/2 정도로 된다.
여기까지 설명한 제4 실시 형태에 따르면, 레이저광이 간섭에 의해 서로 강화되는 명부 BP는, 1/30초에서, x축 방향을 따라 진동한다. 이러한 시인자에게 지각되지 않는 정도의 짧은 시간에서 명부 BP를 이동시키는 것에 따르면, 표시 화상(71)의 허상(70)은, 복수의 방향으로부터 조사된 레이저광을 겹친 것과 같이, 시인자에 의해 지각된다. 그리고, 레이저광의 간섭에 의해 발생하는 명암이 이동에 의해 서로 보완함으로써, 아이 박스(60)(도 1의 B부 참조)에 도달하는 레이저광의 강도 분포는 고르게 된다. 따라서, 요동 스크린(430) 주사면(31)에 대해 간소한 구성을 유지하면서, 레이저광의 간섭에 의해 발생하는 허상(70)의 불균일을 저감하는 것이 가능해지는 것이다.
덧붙여 말하면 제4 실시 형태에서는, 진폭 각도 ζ를 간섭 각도 α의 (m＋Δ)배로 규정함으로써, 이동하는 명부 BP의 궤도는, 인접하는 다른 명부 BP의 궤도에 겹치지 않게 된다. 이상에 의해, 레이저광의 간섭에 의해 발생하는 명암이 이동에 의해 서로 보완하는 작용은, 더욱 효과적으로 발휘될 수 있다. 따라서, 허상(70)의 불균일을 저감하는 효과는, 한층 더 향상된다.
또한 제4 실시 형태에서는, 요동 스크린(430)의 요동 속도를 매초 30회 이상으로 함으로써, 시인자에 의한 명부 BP의 이동의 지각은, 실질적으로 불가능해진다. 그러므로, 레이저광의 간섭에 의해 발생하는 명암이 이동에 의해 서로 보완하는 작용은, 더욱 확실하게 발휘될 수 있다. 따라서, 허상(70)의 불균일을 저감하는 효과가 발휘되는 확실성을 향상시키는 것이 가능해진다.
또한, 제4 실시 형태에 있어서, 요동 스크린(430)이 스크린 부재에 상당할 수 있다. 요동 기구(453)가 변동부(수단)에 상당할 수 있다. 레이저 스캐너(310) 및 요동 기구(453)가 협동으로, 제1 생성부(수단) 및 제2 생성부(수단)에 상당할 수 있다.
(다른 실시 형태)
이상, 복수의 실시 형태에 대해 예시하였지만, 본 개시의 실시 형태는, 상기 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 다양한 실시 형태 및 조합을 포함할 수 있다.
상기 제1, 제2 실시 형태에 있어서, 주사면(31)에는, 2개 또는 3개의 레이저광이 서로 다른 방향으로부터 조사되고 있었다. 이와 같이 주사면에 조사되는 레이저광은, 4개 이상이어도 된다. 4개 이상의 레이저광을 주사면에 조사하는 형태에서는, 임의의 2개의 레이저광에 대해 각 광축선을 포함하는 평면이 서로 동일 평면으로 되지 않도록, 각 레이저광의 각 조사 방향은, 규정되는 것이 바람직하다. 또한 상기 제1, 제2 실시 형태에서는, 광원부(13) 및 광학부(20)로부터 출사된 레이저광을 하프 미러(29a) 등에 의해 분할함으로써, 복수의 레이저광을 생성하고 있었다. 그러나, 복수의 광원부 및 복수의 광학부를 사용함으로써, 복수의 레이저 광이 생성되어도 된다.
상기 실시 형태에서는, 볼록 곡면부에 대해 4변 형상의 개구를 형성하는 마이크로미러 또는 마이크로렌즈를 배열하여 이루어지는 마이크로미러 어레이 또는 마이크로렌즈 어레이가, 스크린 부재로서 사용되고 있었다. 이러한 격자 형상의 어레이 대신에, 6변 형상의 개구를 형성하는 광학 소자를 배열하여 이루어지는 소위 육방 조밀 형상 어레이가, 스크린 부재로서 사용되어도 된다.
상기 제3 실시 형태에서는, 웨지 프리즘(351)이 편각부(수단)에 상당하고 있었다. 그러나, 웨지 프리즘(351) 대신에, 프리즘 시트, 회절 격자 및 홀로그램 등을 편각부(수단)로서 사용하는 것이 가능하다.
상기 제4 실시 형태에 있어서, 요동 스크린(430)은, x축 방향의 중앙 부분을 지지점으로 하여 요동하는 형태였다. 그러나, 요동의 중심 위치는, 적절히 변경되어도 된다. 예를 들어, x축 방향의 변 테두리 부분에 요동의 지지점이 설치된 요동 스크린이어도 된다. 또한, 상기 제4 실시 형태에서는, y축 방향을 따른 요동축을 설치함으로써, 명부 BP가 x축 방향을 따라 왕복 이동하도록, 요동 스크린은 진동하였다. 이와 같이, 명부 BP의 이동 방향은, 아이 박스(60)의 길이 방향을 따르는 것이 바람직하다. 그러나, 명부 BP가 y축 방향을 따라 왕복 이동하도록, 요동 스크린의 요동축은, x축 방향을 따라 설치되어 있어도 된다. 또한, x축 및 y축에 대해 경사진 방향으로 명부 BP가 왕복 이동하는 형태여도 된다.
상기 제3 실시 형태에 있어서의 웨지 프리즘의 회전 속도, 및 상기 제4 실시 형태에 있어서의 요동 스크린의 요동 속도는, 각각 매초 30회 이상으로 되어 있었다. 이들 회전 속도 및 요동 속도는, 주사면에 묘화되는 표시 화상의 프레임 레이트(매초 약 60프레임)의 약 절반을 초과하도록 설정되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 실시 형태에서는, 차량에 탑재되어, 윈드 쉴드(90)에 표시 화상(71)을 투영하는 헤드업 디스플레이 장치를 예시하였지만, 본 개시는, 각종 수송 기기에 탑재되어, 표시 화상(71)의 허상(70)을 시인자에게 시인 가능하게 하는 다양한 헤드업 디스플레이 장치에 적용할 수 있다.
또한, 첨부 도면에 있어서, 부호 α는 간섭 각도를 나타낸다. 부호 β, β1, β2, β3은, 교차 각도를 나타낸다. 부호 ε은, 편각 각도를 나타낸다. 부호 ζ는, 진폭 각도를 나타낸다. 부호 θin은, 입사 각도를 나타낸다. 부호 L1은, 제1 레이저광을 나타낸다. 부호 L2는, 제2 레이저광을 나타낸다. 부호 L3은, 제3 레이저광을 나타낸다. 부호 LAX1은, 제1 광축선을 나타낸다. 부호 LAX2는, 제2 광축선을 나타낸다. 부호 LAX3은, 제3 광축선을 나타낸다. 부호 LAXi는, 입사 광축선을 나타낸다. 부호 LAXo는, 출사 광축선을 나타낸다. 부호 310은, 레이저 스캐너[제1 생성부(수단)의 일례, 제2 생성부(수단)의 일례, 레이저광 조사부(수단)의 일례]를 나타낸다. 부호 13은, 광원부[레이저광 조사부(수단)의 일례]를 나타낸다. 부호 20은, 광학부[레이저광 조사부(수단)의 일례]를 나타낸다. 부호 27은, 제1 스캐너[제1 생성부(수단)의 일례]를 나타낸다. 부호 28은, 제2 스캐너[제2 생성부(수단)의 일례]를 나타낸다. 부호 29a, 229a는, 하프 미러[분할부(수단)의 일례]를 나타낸다. 부호 29b는, 반사경[분할부(수단)의 일례]을 나타낸다. 부호 227은, 제3 스캐너[제3 생성부(수단)의 일례]를 나타낸다. 부호 30, 330은, 스크린(스크린 부재의 일례)을 나타낸다. 부호 430은, 요동 스크린(스크린 부재의 일례)을 나타낸다. 부호 31, 331은, 주사면을 나타낸다. 부호 32는, 볼록 곡면부(만곡면부의 일례)를 나타낸다. 부호 34는, 마이크로미러(광학 소자의 일례)를 나타낸다. 부호 334는, 마이크로렌즈(광학 소자의 일례)를 나타낸다. 부호 351은, 웨지 프리즘[제1 생성부(수단)의 일례, 제2 생성부(수단)의 일례, 편각부(수단)의 일례]을 나타낸다. 부호 352a는, 정상면(굴절면의 일례)을 나타낸다. 부호 353은, 회전 기구[제1 생성부(수단)의 일례, 제2 생성부(수단)의 일례, 변동부(수단)의 일례]를 나타낸다. 부호 453은, 요동 기구[제1 생성부(수단)의 일례, 제2 생성부(수단)의 일례, 변동부(수단)의 일례]를 나타낸다. 부호 60은, 아이 박스(시역의 일례)를 나타낸다. 부호 70은, 허상을 나타낸다. 부호 71은, 표시 화상을 나타낸다. 부호 100, 300, 400은, 헤드업 디스플레이 장치를 나타낸다.
이상, 본 개시의 실시 형태, 구성, 형태를 예시하였지만, 본 개시에 관한 실시 형태, 구성, 형태는, 상술한 각 실시 형태, 각 구성, 각 형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 다른 실시 형태, 구성, 형태에 각각 개시된 기술적부를 적절히 조합하여 얻어지는 실시 형태, 구성, 형태에 대해서도 본 개시에 관한 실시 형태, 구성, 형태의 범위에 포함된다.

Claims (12)

  1. 레이저광의 주사에 의해 주사면(31, 331)에 묘화되는 표시 화상(71)의 투영에 의해, 미리 규정된 시역(60)으로부터 상기 표시 화상의 허상(70)을 시인 가능하게 하는 헤드업 디스플레이 장치이며,
    레이저광을 상기 시역을 향해 퍼지게 하도록 만곡되는 만곡면부(32)를 각각 갖고, 각 상기 만곡면부의 배열에 의해 상기 주사면을 형성하는 복수의 광학 소자(34, 334)가 설치되는 스크린 부재(30, 330, 430)와,
    상기 표시 화상을 묘화하는 레이저광으로서 상기 주사면에 조사되는 제1 레이저광(L1)을 생성하는 제1 생성부(27, 351, 353, 310, 453)와,
    상기 표시 화상을 묘화하는 레이저광으로서 상기 제1 레이저광과는 다른 방향으로부터 상기 주사면에 조사되는 제2 레이저광(L2)을 생성하는 제2 생성부(28, 51, 353, 310, 453)를 구비하고,
    m은 정수, Δ는 1/3∼2/3의 값으로 하면,
    상기 제1 레이저광의 제1 광축선(LAX1)이 상기 제2 레이저광의 제2 광축선(LAX2)에 대해 이루는 교차 각도(β)는, 상기 만곡면부에 의해 회절되는 레이저광의 각 차수간에 있어서의 간섭 각도(α)의 (m＋Δ)배로 되도록 규정되는, 헤드업 디스플레이 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 레이저광의 제1 광축선(LAX1) 및 상기 제2 레이저광의 제2 광축선(LAX2)이 포함되는 평면으로부터 어긋나 위치하고, 상기 제1 레이저광의 조사 방향 및 상기 제2 레이저광의 조사 방향과는 다른 방향으로부터 상기 주사면에 조사되는 제3 레이저광(L3)을, 상기 표시 화상을 묘화하는 레이저광으로서 생성하는 제3 생성부(227)를 더 구비하는, 헤드업 디스플레이 장치.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 레이저광을 조사하는 레이저광 조사부(13, 20)와,
    상기 레이저광 조사부에 의해 조사된 레이저광을 분할하여 각 상기 생성부를 향해 출사하는 분할부(29a, 29b, 229a)를 더 구비하고,
    상기 각 생성부는, 상기 분할부로부터 입사되는 레이저광을 상기 스크린 부재에 반사하는, 헤드업 디스플레이 장치.
  5. 레이저광의 주사에 의해 주사면(31, 331)에 묘화되는 표시 화상(71)의 투영에 의해, 미리 규정된 시역(60)으로부터 상기 표시 화상의 허상(70)을 시인 가능하게 하는 헤드업 디스플레이 장치이며,
    레이저광을 상기 시역을 향해 퍼지게 하도록 만곡되는 만곡면부(32)를 각각 갖고, 각 상기 만곡면부의 배열에 의해 상기 주사면을 형성하는 복수의 광학 소자(34, 334)가 설치되는 스크린 부재(30, 330, 430)와,
    상기 표시 화상을 묘화하는 레이저광으로서 상기 주사면에 조사되는 제1 레이저광(L1)을 생성하는 제1 생성부(27, 351, 353, 310, 453)와,
    상기 표시 화상을 묘화하는 레이저광으로서 상기 제1 레이저광과는 다른 방향으로부터 상기 주사면에 조사되는 제2 레이저광(L2)을 생성하는 제2 생성부(28, 51, 353, 310, 453)를 구비하고,
    레이저광을 조사하는 레이저광 조사부(310)와,
    레이저광 조사부와 상기 스크린 부재 사이에 위치하여, 상기 레이저광 조사부에 의해 조사된 레이저광을 편각하는 편각부(351)와,
    상기 편각부에 입사되는 레이저광에 대해 당해 편각부로부터 출사되는 레이저광이 편각하는 편각 방향을, 시간의 경과에 따라 변동시키는 변동부(353)를 더 구비하고,
    상기 편각부 및 상기 변동부는, 협동하여 상기 제1 생성부 및 상기 제2 생성부를 겸하는, 헤드업 디스플레이 장치.
  6. 제5항에 있어서, m은 정수, Δ는 1/3∼2/3의 값으로 하면,
    상기 편각부에 입사되는 레이저광의 입사 광축선(LAXi)이 당해 편각부로부터 출사되는 레이저광의 출사 광축선(LAXo)에 대해 이루는 편각 각도(ε)는, 상기 만곡면부에 의해 회절되는 레이저광의 각 차수간에 있어서의 간섭 각도(α)의 {(m＋Δ)/2}배로 되도록 규정되는, 헤드업 디스플레이 장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 편각부는,
    상기 레이저광 조사부에 의해 조사되는 레이저광의 광축선과 직교하는 직교면에 대해 경사진 자세에 의해, 레이저광을 굴절시키는 굴절면(352a)을 갖고,
    상기 변동부는,
    상기 편각부를 회전시킴으로써, 상기 굴절면의 방향을 변동시키는 회전 기구(353)를 갖는, 헤드업 디스플레이 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 회전 기구는, 매초 30회 이상의 회전 속도로 상기 굴절면을 회전시키는, 헤드업 디스플레이 장치.
  9. 레이저광의 주사에 의해 주사면(31, 331)에 묘화되는 표시 화상(71)의 투영에 의해, 미리 규정된 시역(60)으로부터 상기 표시 화상의 허상(70)을 시인 가능하게 하는 헤드업 디스플레이 장치이며,
    레이저광을 상기 시역을 향해 퍼지게 하도록 만곡되는 만곡면부(32)를 각각 갖고, 각 상기 만곡면부의 배열에 의해 상기 주사면을 형성하는 복수의 광학 소자(34, 334)가 설치되는 스크린 부재(30, 330, 430)와,
    상기 표시 화상을 묘화하는 레이저광으로서 상기 주사면에 조사되는 제1 레이저광(L1)을 생성하는 제1 생성부(27, 351, 353, 310, 453)와,
    상기 표시 화상을 묘화하는 레이저광으로서 상기 제1 레이저광과는 다른 방향으로부터 상기 주사면에 조사되는 제2 레이저광(L2)을 생성하는 제2 생성부(28, 51, 353, 310, 453)를 구비하고,
    레이저광을 상기 주사면에 조사하는 레이저광 조사부(310)와,
    상기 레이저광 조사부로부터 조사되는 레이저광의 입사 광축선(LAXi)이 상기 주사면에 대해 이루는 입사 각도(θin)를, 시간의 경과에 따라 변동시키는 변동부(454)를 더 구비하고,
    상기 레이저광 조사부 및 상기 변동부는, 협동하여 상기 제1 생성부 및 상기 제2 생성부를 겸하는, 헤드업 디스플레이 장치.
  10. 제9항에 있어서, m은 정수, Δ는 1/3∼2/3의 값으로 하면,
    상기 입사 각도에 대해 상기 변동부에 의해 변동하는 진폭 각도(ζ)는, 상기 만곡면부에 의해 회절되는 레이저광의 각 차수간에 있어서의 간섭 각도(α)의 (m＋Δ)배로 되도록 규정되는, 헤드업 디스플레이 장치.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 변동부는, 상기 주사면을 요동시킴으로써, 상기 입사 각도를 변동시키는 요동 기구(454)를 갖는, 헤드업 디스플레이 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 요동 기구는, 매초 30회 이상의 요동 속도로 상기 주사면을 요동시키는, 헤드업 디스플레이 장치.
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