JP6331839B2

JP6331839B2 - Head-up display device

Info

Publication number: JP6331839B2
Application number: JP2014154325A
Authority: JP
Inventors: 俊関谷
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 2014-07-29
Filing date: 2014-07-29
Publication date: 2018-05-30
Anticipated expiration: 2034-07-29
Also published as: JP2016031479A

Description

本発明は、ヘッドアップディスプレイ装置に関する。 The present invention relates to a head-up display device.

車両等の乗り物に搭載され、表示像を表す光を、スクリーンを介して所定の透光部材に投影することで、透光部材越しに表示像の虚像を表示するヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ；Head-Up Display）装置が提案されている。例えば、特許文献１には、レーザー光で表示像を生成すると共に、スクリーンにマイクロレンズアレイ（ＭＬＡ；MicroLens Array）を用いたＨＵＤ装置が開示されている。 A head-up display (HUD; Head-) that is mounted on a vehicle such as a vehicle and displays a virtual image of the display image through the translucent member by projecting light representing the display image onto a predetermined translucent member via the screen. Up Display) devices have been proposed. For example, Patent Document 1 discloses a HUD device that generates a display image with laser light and uses a microlens array (MLA) for a screen.

ところで、干渉性の高いレーザー光を規則性配列のＭＬＡに照射すると、その出射光は明暗の干渉パターンを生じさせる。干渉パターンの明暗のピッチが拡大すると、アイポイントによって視認者の瞳に入射する光量が変化するため、アイポイントの移動に伴い表示像がちらついて見えてしまう。この問題の解決を試みたものとして、特許文献２には、ＭＬＡを有するスクリーンにより拡散されて、視認者が表示像の虚像を視認可能な領域（アイボックス）に入射する光束幅が、視認者の瞳孔径以下となるように、ＭＬＡのレンズピッチを設定したＨＵＤ装置が開示されている。 By the way, when a highly coherent laser beam is irradiated onto the MLA having a regular arrangement, the emitted light generates a bright and dark interference pattern. When the light / dark pitch of the interference pattern is increased, the amount of light incident on the pupil of the viewer changes depending on the eye point, and the display image flickers as the eye point moves. As an attempt to solve this problem, Patent Document 2 discloses that the width of a light flux that is diffused by a screen having an MLA and enters a region (eye box) where a viewer can visually recognize a virtual image of a display image is shown in FIG. An HUD device is disclosed in which the lens pitch of the MLA is set so as to be equal to or smaller than the pupil diameter.

特表２００７−５２３３６９号公報Special table 2007-523369 gazette 特許第５３４４０６９号公報Japanese Patent No. 5344669

ＭＬＡによって生じる干渉パターンの明暗のピッチは、通常はレンズピッチに依存する。そのため、ＨＵＤ装置の光学倍率を一定とした場合、干渉パターンの明暗のピッチを小さくするには、レンズピッチを大きくするしかない。したがって、特許文献２に開示されたように、アイボックスに入射する光束幅を視認者の瞳孔径以下とするには、実用的にはレンズピッチを拡大することになる。しかし、このようにレンズピッチを拡大すると、表示像のちらつきを低減可能である一方、表示像の光学的な分解能を低下させてしまう。 The light / dark pitch of the interference pattern caused by MLA usually depends on the lens pitch. Therefore, when the optical magnification of the HUD device is constant, the only way to reduce the light / dark pitch of the interference pattern is to increase the lens pitch. Therefore, as disclosed in Patent Document 2, in order to make the light flux incident on the eye box equal to or smaller than the pupil diameter of the viewer, the lens pitch is practically enlarged. However, when the lens pitch is increased in this way, the flicker of the display image can be reduced, but the optical resolution of the display image is lowered.

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、表示像の分解能を保ちつつ、ちらつきの発生を抑制することができるヘッドアップディスプレイ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a head-up display device capable of suppressing the occurrence of flicker while maintaining the resolution of a display image.

上記目的を達成するため、本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置は、
表示像を透光部材に投影することで前記表示像の虚像を視認させるヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記表示像となる光束を出射する光出射部と、
前記光出射部が出射した光束を透過させると共に、前記表示像を表示するスクリーンと、
前記スクリーンに表示された前記表示像を表す光を前記透光部材に向けて反射させる反射部と、を備え、
前記スクリーンは、
入射した光束を複数の光束に分割して出射させると共に、前記複数の光束のうち少なくとも１つの光束を、入射した光束とは異なる角度で出射させる光分割部と、
前記光分割部と対向し、入射した光束を回折作用により規則的に発散させて出射させる回折光学素子と、を有する、
ことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a head-up display device according to the present invention includes:
A head-up display device for visually recognizing a virtual image of the display image by projecting the display image onto a translucent member,
A light emitting portion for emitting a light beam to be the display image;
A screen for transmitting the luminous flux emitted from the light emitting section and displaying the display image;
A reflection part that reflects the light representing the display image displayed on the screen toward the translucent member,
The screen
A light splitting unit that splits an incident light beam into a plurality of light beams and emits the light beam, and emits at least one light beam of the plurality of light beams at an angle different from the incident light beam;
A diffractive optical element that faces the light splitting unit and regularly diverges and emits an incident light beam by a diffractive action;
It is characterized by that.

本発明によれば、表示像の分解能を保ちつつ、ちらつきの発生を抑制することができる。 According to the present invention, the occurrence of flicker can be suppressed while maintaining the resolution of the display image.

本発明の第１実施形態に係るヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置の車両への搭載態様を示す模式図。The schematic diagram which shows the mounting aspect to the vehicle of the head up display (HUD) apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 第１実施形態に係るＨＵＤ装置の概略構成図。1 is a schematic configuration diagram of a HUD device according to a first embodiment. 第１実施形態に係るＨＵＤ装置が備える合成レーザー光発生装置の概略構成図。The schematic block diagram of the synthetic | combination laser beam generator with which the HUD apparatus which concerns on 1st Embodiment is provided. 第１実施形態に係るＨＵＤ装置の制御系統を説明するためのブロック図。The block diagram for demonstrating the control system of the HUD apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態に係る透過スクリーンの概略側面図。1 is a schematic side view of a transmission screen according to a first embodiment. 第１実施形態におけるビームスプリッターとマイクロレンズとの関係を説明するための模式図。The schematic diagram for demonstrating the relationship between the beam splitter and micro lens in 1st Embodiment. 第１実施形態に係るマイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）の構成を説明するための概略平面図。The schematic plan view for demonstrating the structure of the micro lens array (MLA) which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態に係るＭＬＡによる回折光を説明するための模式図。The schematic diagram for demonstrating the diffracted light by MLA which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態に係るビームスプリッターによる回折光を説明するための模式図。The schematic diagram for demonstrating the diffracted light by the beam splitter which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態に係る透過スクリーンによる回折光を説明するための模式図。The schematic diagram for demonstrating the diffracted light by the transmission screen which concerns on 1st Embodiment. 第２実施形態に係るビームスプリッターによる回折方向と、ＭＬＡによる回折角との関係を説明するための模式図。The schematic diagram for demonstrating the relationship between the diffraction direction by the beam splitter which concerns on 2nd Embodiment, and the diffraction angle by MLA. 第２実施形態に係る透過スクリーンによる回折光を説明するための模式図。The schematic diagram for demonstrating the diffracted light by the transmission screen which concerns on 2nd Embodiment. 第３実施形態に係るビームスプリッターによる回折光を説明するための模式図。The schematic diagram for demonstrating the diffracted light by the beam splitter which concerns on 3rd Embodiment. 第３実施形態に係る透過スクリーンによる回折光を説明するための模式図。The schematic diagram for demonstrating the diffracted light by the transmission screen which concerns on 3rd Embodiment. 第４実施形態に係るビームスプリッターによる回折光を説明するための模式図。The schematic diagram for demonstrating the diffracted light by the beam splitter which concerns on 4th Embodiment. 第４実施形態に係る透過スクリーンによる回折光を説明するための模式図。The schematic diagram for demonstrating the diffracted light by the transmission screen which concerns on 4th Embodiment. 第５実施形態に係るビームスプリッターによる回折光を説明するための模式図。The schematic diagram for demonstrating the diffracted light by the beam splitter which concerns on 5th Embodiment. 第５実施形態に係る透過スクリーンによる回折光を説明するための模式図。The schematic diagram for demonstrating the diffracted light by the transmission screen which concerns on 5th Embodiment. 第６実施形態に係るＭＬＡの構成を説明するための概略平面図。The schematic plan view for demonstrating the structure of MLA which concerns on 6th Embodiment. 第６実施形態に係るＭＬＡによる回折光を説明するための模式図。The schematic diagram for demonstrating the diffracted light by MLA which concerns on 6th Embodiment. 第６実施形態に係るビームスプリッターによる回折光を説明するための模式図。The schematic diagram for demonstrating the diffracted light by the beam splitter which concerns on 6th Embodiment. 第６実施形態に係る透過スクリーンによる回折光を説明するための模式図。The schematic diagram for demonstrating the diffracted light by the transmission screen which concerns on 6th Embodiment. 第７実施形態に係る透過スクリーンの概略側面図。The schematic side view of the transmissive screen which concerns on 7th Embodiment. 第８実施形態に係る透過スクリーンの概略側面図。The schematic side view of the transmission screen which concerns on 8th Embodiment. 第９実施形態に係る透過スクリーンの概略側面図。The schematic side view of the transmission screen which concerns on 9th Embodiment.

本発明の一実施形態に係るＨＵＤ装置を、図面を参照して説明する。 A HUD device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

（第１実施形態）
第１実施形態に係るＨＵＤ装置１は、図１に示すように、車両２のダッシュボード内に設けられ、生成した表示像Ｍ（図２参照）を表す光をウインドシールド３で反射させることにより、ユーザ（主に、車両２の運転者）に表示像Ｍの虚像Ｖを視認させるものである。ユーザが虚像Ｖを視認可能な領域は、アイボックス４として規定される。 (First embodiment)
As shown in FIG. 1, the HUD device 1 according to the first embodiment is provided in the dashboard of the vehicle 2, and reflects the light representing the generated display image M (see FIG. 2) by the windshield 3. The user (mainly the driver of the vehicle 2) visually recognizes the virtual image V of the display image M. An area where the user can visually recognize the virtual image V is defined as an eye box 4.

表示像Ｍは、例えば、車両２に関する情報（自車だけでなく車外の情報も含む）を報知するための画像である。具体的には、表示像Ｍは、車速、エンジン回転数などの情報や、カーナビゲーションのための情報を示す画像等である。この表示像Ｍは、後述の制御部９０が車両２のＥＣＵ（Electronic Control Unit）などから取得した情報に基づいて表示される。 The display image M is an image for notifying information about the vehicle 2 (including not only the own vehicle but also information outside the vehicle), for example. Specifically, the display image M is information such as vehicle speed and engine speed, an image showing information for car navigation, and the like. This display image M is displayed based on information acquired by an after-mentioned control unit 90 from an ECU (Electronic Control Unit) of the vehicle 2 or the like.

ＨＵＤ装置１は、図２に示すように、合成レーザー光発生装置１０と、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）スキャナ２０と、入射角制御レンズ３０と、透過スクリーン４０と、反射部５０と、ハウジング６０と、を備える。 As shown in FIG. 2, the HUD device 1 includes a synthetic laser light generation device 10, a MEMS (Micro Electro Mechanical System) scanner 20, an incident angle control lens 30, a transmission screen 40, a reflection unit 50, and a housing 60. And comprising.

合成レーザー光発生装置１０は、Ｒ，Ｇ，Ｂの三原色のレーザー光を合波して１本の合成レーザー光を出射する装置である。
合成レーザー光発生装置１０は、図３に示すように、レーザーダイオード（ＬＤ；Laser Diode）１１と、集光光学系１２と、ダイクロイックミラー１４，１５と、を備える。 The synthetic laser light generation device 10 is a device that combines the laser beams of the three primary colors of R, G, and B and emits one synthetic laser light.
As shown in FIG. 3, the synthetic laser light generator 10 includes a laser diode (LD) 11, a condensing optical system 12, and dichroic mirrors 14 and 15.

ＬＤ１１は、赤色のレーザー光Ｒを発するＬＤ１１ｒと、緑色のレーザー光Ｇを発するＬＤ１１ｇと、青色のレーザー光Ｂを発するＬＤ１１ｂと、から構成される。 The LD 11 includes an LD 11r that emits red laser light R, an LD 11g that emits green laser light G, and an LD 11b that emits blue laser light B.

集光光学系１２は、ＬＤ１１ｒに対応する集光レンズ１２ｒと、ＬＤ１１ｇに対応する集光レンズ１２ｇと、ＬＤ１１ｂに対応する集光レンズ１２ｂと、から構成される。集光レンズ１２ｒは、ＬＤ１１ｒから出射されたレーザー光Ｒが、所望の位置に結像するように収差補正されたレンズであり、発散するレーザー光Ｒを収束光に変換する。集光レンズ１２ｇとＬＤ１１ｇとの対応関係、集光レンズ１２ｂとＬＤ１１ｂとの対応関係についても同様である。 The condensing optical system 12 includes a condensing lens 12r corresponding to the LD 11r, a condensing lens 12g corresponding to the LD 11g, and a condensing lens 12b corresponding to the LD 11b. The condenser lens 12r is a lens whose aberration is corrected so that the laser light R emitted from the LD 11r forms an image at a desired position, and converts the diverging laser light R into convergent light. The same applies to the correspondence between the condenser lens 12g and the LD 11g and the correspondence between the condenser lens 12b and the LD 11b.

ダイクロイックミラー１４，１５は、それぞれ、誘電体の多層膜等の薄膜が鏡面に形成された鏡で構成され、ＬＤ１１ｒ，１１ｇ，１１ｂの各々が出射したレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂを反射又は透過させ、レーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂを１本のレーザー光に合波する。 Each of the dichroic mirrors 14 and 15 is configured by a mirror in which a thin film such as a dielectric multilayer film is formed on a mirror surface, and reflects or transmits the laser beams R, G, and B emitted from the LDs 11r, 11g, and 11b. The laser beams R, G, and B are combined into one laser beam.

ダイクロイックミラー１４は、集光レンズ１２ｒと集光レンズ１２ｂとから出射される光の進行方向側に位置し、各々の光の進行方向に対して所定の角度をもって配設される。これにより、レーザー光Ｂを透過させ、レーザー光Ｒを反射させる。このようにして、ダイクロイックミラー１４は、レーザー光ＲとＢを合波する。 The dichroic mirror 14 is located on the traveling direction side of the light emitted from the condensing lens 12r and the condensing lens 12b, and is disposed at a predetermined angle with respect to the traveling direction of each light. Thereby, the laser beam B is transmitted and the laser beam R is reflected. In this way, the dichroic mirror 14 combines the laser beams R and B.

ダイクロイックミラー１５は、集光レンズ１２ｇとダイクロイックミラー１４とから出射される光の進行方向側に位置し、各々の光の進行方向に対して所定の角度をもって配設される。これにより、合波されたレーザー光Ｒ，Ｂを透過させ、レーザー光Ｇを反射させる。このようにして、ダイクロイックミラー１５は、レーザー光Ｒ，Ｂとレーザー光Ｇをさらに合波する。 The dichroic mirror 15 is located on the traveling direction side of the light emitted from the condenser lens 12g and the dichroic mirror 14, and is disposed at a predetermined angle with respect to the traveling direction of each light. Thereby, the combined laser beams R and B are transmitted, and the laser beam G is reflected. In this way, the dichroic mirror 15 further combines the laser beams R and B and the laser beam G.

以上の構成からなる合成レーザー光発生装置１０は、ＬＤ１１ｒ，１１ｇ，１１ｂの各々から出射されたレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂを、１本の合成レーザー光として出射する。なお、合成レーザー光発生装置１０から出射される合成レーザー光を構成するレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂの各々の偏光方向（電場振動方向）が一致するように、ＬＤ１１ｒ，１１ｇ，１１ｂの各々は調整されている。また、この偏光方向は、表示像Ｍを表す光が到達するウインドシールド３の反射率の偏光依存性を考慮して決定されている。 The synthetic laser beam generator 10 having the above configuration emits the laser beams R, G, and B emitted from each of the LDs 11r, 11g, and 11b as one synthetic laser beam. In addition, each of LD11r, 11g, and 11b is adjusted so that each polarization direction (electric field vibration direction) of laser beam R, G, and B which comprises the synthetic laser beam radiate | emitted from the synthetic | combination laser beam generator 10 may correspond. Has been. The polarization direction is determined in consideration of the polarization dependence of the reflectance of the windshield 3 to which the light representing the display image M arrives.

ＭＥＭＳスキャナ（ＭＥＭＳミラー）２０は、合成レーザー光発生装置１０が出射した合成レーザー光を走査して、透過スクリーン４０の上面に表示像Ｍを生成する。なお、ここで「上」とは、同図に示す両端矢印のように、ＨＵＤ装置１に対して、ウインドシールド３側の方向を言う。「下」は、その逆方向を言う。 The MEMS scanner (MEMS mirror) 20 scans the synthetic laser light emitted from the synthetic laser light generator 10 and generates a display image M on the upper surface of the transmission screen 40. Here, “up” refers to the direction of the windshield 3 with respect to the HUD device 1 as indicated by double-ended arrows shown in FIG. “Down” refers to the opposite direction.

入射角制御レンズ３０は、ＭＥＭＳスキャナ２０で走査されたレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂの合成レーザー光を、走査位置に応じた入射角で透過スクリーン４０へ入射させる。入射角制御レンズ３０は、合成レーザー光の透過スクリーン４０への入射角を、透過スクリーン４０以降の光学系（反射部５０、ウインドシールド３）の特性に合わせて最適化するように形成され、配置されている。 The incident angle control lens 30 causes the combined laser light of the laser lights R, G, and B scanned by the MEMS scanner 20 to be incident on the transmission screen 40 at an incident angle corresponding to the scanning position. The incident angle control lens 30 is formed and arranged so as to optimize the incident angle of the synthetic laser light on the transmission screen 40 in accordance with the characteristics of the optical system (the reflection unit 50 and the windshield 3) after the transmission screen 40. Has been.

透過スクリーン４０は、入射角制御レンズ３０を透過した合成レーザー光（以下、レーザー光Ｌとも言う）を受けることで、表示像Ｍを表示する。ＭＥＭＳスキャナ２０で走査されたレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂが透過スクリーン４０上で結像することで、表示像Ｍが表示される。また、透過スクリーン４０の下面には、後述するカラーセンサ７０が設けられている。 The transmission screen 40 displays the display image M by receiving the synthetic laser light (hereinafter also referred to as laser light L) transmitted through the incident angle control lens 30. The laser beam R, G, B scanned by the MEMS scanner 20 forms an image on the transmission screen 40, whereby a display image M is displayed. A color sensor 70 described later is provided on the lower surface of the transmissive screen 40.

透過スクリーン４０は、ＭＥＭＳスキャナ２０で走査されたレーザー光Ｌを透過・発散（拡散）させる。透過スクリーン４０で拡散されたレーザー光Ｌは、反射部５０（後述の平面ミラー５１）へと向かう。なお、透過スクリーン４０については、後に詳述する。 The transmission screen 40 transmits and diverges (diffuses) the laser light L scanned by the MEMS scanner 20. The laser light L diffused by the transmission screen 40 is directed to the reflection unit 50 (a flat mirror 51 described later). The transmissive screen 40 will be described in detail later.

反射部５０は、透過スクリーン４０の上面に表示された表示像Ｍが、所望の位置に、所望の大きさで虚像Ｖとして結ばれるように、透過スクリーン４０とウインドシールド３との光路間に設けられる光学系である。反射部５０は、平面ミラー５１と拡大ミラー５２の２枚の鏡から構成される。 The reflection unit 50 is provided between the optical path between the transmission screen 40 and the windshield 3 so that the display image M displayed on the upper surface of the transmission screen 40 is connected to the desired position as a virtual image V with a desired size. Optical system. The reflection unit 50 includes two mirrors, a plane mirror 51 and a magnifying mirror 52.

平面ミラー５１は、平面状の全反射ミラー等であり、透過スクリーン４０に表示された表示像Ｍを表す光（表示光）を受ける位置に配置され、表示光を拡大ミラー５２に向けて反射させる。 The plane mirror 51 is a planar total reflection mirror or the like, is disposed at a position for receiving light (display light) representing the display image M displayed on the transmission screen 40, and reflects the display light toward the magnifying mirror 52. .

拡大ミラー５２は、凹面鏡等であり、平面ミラー５１からの表示光を、その凹面でウインドシールド３に向けて反射させる。これにより、結ばれる虚像Ｖは、透過スクリーン４０に表示されている表示像Ｍが拡大された大きさとなる。拡大ミラー５２による表示像Ｍの拡大倍率は、拡大ミラー５２の焦点距離（曲率半径）や、透過スクリーン４０と拡大ミラー５２間の距離で決まる。拡大ミラー５２の焦点距離が短い方が光路スペースを低減できるが、拡大ミラー５２による拡大倍率は、表示像Ｍの大きさ、虚像Ｖとして結像させたい像の大きさ、虚像Ｖの像歪み、ＨＵＤ装置１の許容体積（光路スペース）等を勘案して最適な値となるように決定される。 The magnifying mirror 52 is a concave mirror or the like, and reflects the display light from the plane mirror 51 toward the windshield 3 at the concave surface. Thereby, the virtual image V to be connected has a size obtained by enlarging the display image M displayed on the transmission screen 40. The magnification of the display image M by the magnifying mirror 52 is determined by the focal length (curvature radius) of the magnifying mirror 52 and the distance between the transmission screen 40 and the magnifying mirror 52. Although the optical path space can be reduced when the focal length of the magnifying mirror 52 is short, the magnification by the magnifying mirror 52 is such that the size of the display image M, the size of the image to be formed as the virtual image V, the image distortion of the virtual image V, The optimum value is determined in consideration of the allowable volume (optical path space) of the HUD device 1 and the like.

ハウジング６０は、例えば硬質樹脂から、上部開口の箱状に形成されている。ハウジング６０は、上記各部（合成レーザー光発生装置１０、ＭＥＭＳスキャナ２０、入射角制御レンズ３０、透過スクリーン４０、及び反射部５０）を収容する。ハウジング６０の開口部には、拡大ミラー５２からの表示光をウインドシールド３に向けて透過させる窓部６１が設けられている。窓部６１は、アクリル等の透光性樹脂から湾曲形状に形成されている。窓部６１の下面には、後述するライトセンサ８０が設けられている。 The housing 60 is formed in a box shape with an upper opening from, for example, hard resin. The housing 60 accommodates the above-described parts (the synthetic laser light generator 10, the MEMS scanner 20, the incident angle control lens 30, the transmission screen 40, and the reflection part 50). A window portion 61 that transmits display light from the magnifying mirror 52 toward the windshield 3 is provided in the opening of the housing 60. The window portion 61 is formed in a curved shape from a translucent resin such as acrylic. A light sensor 80 described later is provided on the lower surface of the window 61.

次に、図４を参照して、ＨＵＤ装置１の制御系統について説明する。ＨＵＤ装置１は、同図に示すように、カラーセンサ７０と、ライトセンサ８０と、制御部９０と、ＭＥＭＳドライバ１００と、を備える。 Next, a control system of the HUD device 1 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the HUD device 1 includes a color sensor 70, a light sensor 80, a control unit 90, and a MEMS driver 100.

カラーセンサ７０は、レーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれの光強度を検出し、検出した光強度のアナログデータを制御部９０に供給する。ライトセンサ８０は、外光強度を検出し、検出した外光強度のアナログデータを制御部９０に供給する。なお、本実施形態では、カラーセンサ７０が透過スクリーン４０の下面に設置され、ライトセンサ８０が窓部６１の下面に設置されているが、これらの設置場所は、検出光の強度が所定値以上検出可能な範囲であれば任意である。 The color sensor 70 detects the light intensity of each of the laser beams R, G, and B and supplies analog data of the detected light intensity to the control unit 90. The light sensor 80 detects the external light intensity and supplies analog data of the detected external light intensity to the control unit 90. In the present embodiment, the color sensor 70 is installed on the lower surface of the transmission screen 40 and the light sensor 80 is installed on the lower surface of the window 61. However, in these installation locations, the intensity of the detected light is a predetermined value or more. Any detection range is possible.

制御部９０は、マイクロコントローラ（マイコン）９１、出力制御部９２、図示しない記憶部及びＤＡＣ（Digital to Analog Converter）を有する。ＤＡＣは、カラーセンサ７０及びライトセンサ８０の各々から受信したアナログデータをデジタルデータに変換し、マイコン９１に供給する。 The control unit 90 includes a microcontroller (microcomputer) 91, an output control unit 92, a storage unit (not shown), and a DAC (Digital to Analog Converter). The DAC converts analog data received from each of the color sensor 70 and the light sensor 80 into digital data and supplies the digital data to the microcomputer 91.

マイコン９１は、ＨＵＤ装置１の各部の動作を制御する。記憶部には、表示像Ｍを表示するための画像データが予め記憶されており、マイコン９１は、この画像データを記憶部からＬＶＤＳ（Low Voltage Differential Signal）通信等で取得する。また、記憶部には、所定の動作プログラム、カラーセンサ７０が配置された位置を示す位置データ等が予め記憶されている。 The microcomputer 91 controls the operation of each part of the HUD device 1. Image data for displaying the display image M is stored in advance in the storage unit, and the microcomputer 91 acquires this image data from the storage unit by LVDS (Low Voltage Differential Signal) communication or the like. The storage unit stores in advance a predetermined operation program, position data indicating the position where the color sensor 70 is disposed, and the like.

マイコン９１は、動作プログラムを実行して以下のように各部の制御を行う。
例えば、マイコン９１は、制御データを生成し、生成した制御データを出力制御部９２に出力することで、出力制御部９２を介してＬＤ１１を駆動する。なお、制御データは、カラーセンサ７０からＤＡＣを介してマイコン９１が受信したレーザー光強度のデジタルデータに基づき生成される。例えば、この制御データは、ＬＤ１１ｒ，１１ｇ，１１ｂの各々が出射するレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂの光強度を、ＬＶＤＳ通信で供給された画像データが含む映像信号が要求する強度にするためのデータである。また、マイコン９１は、ＭＥＭＳドライバ１００を介して、ＭＥＭＳスキャナ２０を駆動する。また、マイコン９１は、記憶部に記憶されている位置データを参照し、カラーセンサ７０の位置に応じたタイミングで出力制御部９２に制御データを供給し、カラーセンサ７０から光強度のデータを取得する。 The microcomputer 91 executes the operation program and controls each part as follows.
For example, the microcomputer 91 generates control data, and outputs the generated control data to the output control unit 92, thereby driving the LD 11 via the output control unit 92. Note that the control data is generated based on laser light intensity digital data received by the microcomputer 91 from the color sensor 70 via the DAC. For example, this control data is data for setting the light intensity of the laser light R, G, B emitted from each of the LDs 11r, 11g, 11b to the intensity required by the video signal included in the image data supplied by the LVDS communication. It is. The microcomputer 91 drives the MEMS scanner 20 via the MEMS driver 100. In addition, the microcomputer 91 refers to the position data stored in the storage unit, supplies control data to the output control unit 92 at a timing according to the position of the color sensor 70, and acquires light intensity data from the color sensor 70. To do.

出力制御部９２は、マイコン９１の制御の下でＬＤ１１ｒ，１１ｇ，１１ｂの各々を駆動する駆動回路などから構成される。ＭＥＭＳドライバ１００は、マイコン９１の制御の下でＭＥＭＳスキャナ２０を駆動する駆動回路などから構成される。 The output control unit 92 includes a drive circuit that drives each of the LDs 11r, 11g, and 11b under the control of the microcomputer 91. The MEMS driver 100 includes a drive circuit that drives the MEMS scanner 20 under the control of the microcomputer 91.

ここで、ＨＵＤ装置１における虚像Ｖの表示機構を簡潔に述べると、下記のようになる。
制御部９０は、出力制御部９２を介して合成レーザー光発生装置１０に合成レーザー光を出射させると共に、ＭＥＭＳドライバ１００を介してＭＥＭＳスキャナ２０を駆動する。ＭＥＭＳスキャナ２０は、合成レーザー光発生装置１０からの合成レーザー光を透過スクリーン４０に向けて走査し、透過スクリーン４０上に表示像Ｍを生成する。
透過スクリーン４０に表示された表示像Ｍを表す光（表示光）は、反射部５０を介して、ウインドシールド３に向けて出射される。つまり、ＨＵＤ装置１は、ウインドシールド３に向けて表示光を出射する。
ＨＵＤ装置１が出射した表示光がウインドシールド３で反射されることで、図１に示すように、運転者から見てウインドシールド３の前方に、表示像Ｍの虚像Ｖが結ばれる。これにより、運転者は、視域であるアイボックス４において、表示像Ｍを虚像Ｖとして視認することができる。 Here, the display mechanism of the virtual image V in the HUD device 1 will be briefly described as follows.
The control unit 90 causes the synthetic laser light generator 10 to emit synthetic laser light via the output control unit 92 and drives the MEMS scanner 20 via the MEMS driver 100. The MEMS scanner 20 scans the synthetic laser light from the synthetic laser light generator 10 toward the transmission screen 40 and generates a display image M on the transmission screen 40.
The light (display light) representing the display image M displayed on the transmissive screen 40 is emitted toward the windshield 3 through the reflection unit 50. That is, the HUD device 1 emits display light toward the windshield 3.
The display light emitted from the HUD device 1 is reflected by the windshield 3 so that a virtual image V of the display image M is formed in front of the windshield 3 as viewed from the driver as shown in FIG. Accordingly, the driver can visually recognize the display image M as the virtual image V in the eyebox 4 that is the viewing area.

（透過スクリーン４０）
ここからは、本実施形態に特有の透過スクリーン４０について詳細に説明する。
なお、ＨＵＤ装置１では、虚像Ｖとして視認される表示像Ｍは、視認者から見て横長の長方形状に設定されている（つまり、アイボックス４も同様の長方形状）。そして、表示像Ｍとなるレーザー光を透過・拡散させる透過スクリーン４０も、表示像Ｍ及びアイボックス４に対応して平面視で長方形状となっている。以下では、この長方形の短辺に沿う軸をｙ軸、長辺に沿う軸をｘ軸として、透過スクリーン４０の機能や形状を適宜説明する。 (Transparent screen 40)
From here, the transmission screen 40 peculiar to this embodiment is demonstrated in detail.
In the HUD device 1, the display image M visually recognized as the virtual image V is set in a horizontally long rectangular shape as viewed from the viewer (that is, the eye box 4 has the same rectangular shape). The transmission screen 40 that transmits and diffuses the laser light that becomes the display image M also has a rectangular shape in plan view corresponding to the display image M and the eye box 4. Hereinafter, the function and shape of the transmission screen 40 will be described as appropriate with the axis along the short side of the rectangle as the y axis and the axis along the long side as the x axis.

図２に示す透過スクリーン４０は、図５等に示すように、マイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）４１と、ＭＬＡ４１よりもレーザー光Ｌの入射側に位置するビームスプリッター４２と、を有する。 The transmission screen 40 shown in FIG. 2 includes a microlens array (MLA) 41 and a beam splitter 42 located on the laser beam L incident side with respect to the MLA 41, as shown in FIG.

ＭＬＡ４１は、図７に示すように、例えばレンズサイズ１００μｍ程度のマイクロレンズ（ＭＬ）４１ａが、ｘ−ｙ平面の面内方向に配列されるようにして形成されている。同図に示すように、ＭＬ４１ａは、ｘ方向、ｙ方向にそれぞれｄ１、ｄ２のピッチで周期的に配列されている（ｄ１＞ｄ２）。ここで言うピッチとは、互いに隣り合うＭＬ４１ａのレンズ中心間の距離であり、以降、このピッチを「ＭＬＡ４１のピッチ」と呼ぶ。 As shown in FIG. 7, the MLA 41 is formed such that, for example, microlenses (ML) 41a having a lens size of about 100 μm are arranged in the in-plane direction of the xy plane. As shown in the figure, the MLs 41a are periodically arranged at a pitch of d1 and d2 in the x direction and the y direction, respectively (d1> d2). The pitch referred to here is the distance between the lens centers of the ML41a adjacent to each other, and this pitch is hereinafter referred to as “the pitch of MLA41”.

なお、ＭＬＡ４１では矩形のＭＬ４１ａが格子状に周期的に配列されている。そして、ＭＬＡ４１は、隣り合うＭＬ４１ａ同士に生じる隙間が最小限となるように形成されているため、この隙間の大きさは無視できるものである。そのため、１つのＭＬ４１ａは、平面視で長辺がｄ１、短辺がｄ２の長方形状となる。 In the MLA 41, rectangular ML 41a is periodically arranged in a lattice pattern. And since MLA41 is formed so that the gap which arises between adjacent ML41a may become the minimum, the magnitude | size of this gap can be disregarded. Therefore, one ML 41a has a rectangular shape with a long side d1 and a short side d2 in a plan view.

ここで、ＭＬＡ４１のピッチと、アイボックス４上に形成される回折パターンについて説明する。
本実施形態のＭＬＡ４１は、図８に示すように、ｘ方向（水平方向）に回折角θ１で、ｙ方向（垂直方向）に回折角θ２で、レーザー光Ｌを発散（拡散）させる。このときの回折角θ１，θ２は、ｎを回折次数として、下記の（数１）、（数２）式で表すことができる。 Here, the pitch of the MLA 41 and the diffraction pattern formed on the eye box 4 will be described.
As shown in FIG. 8, the MLA 41 of the present embodiment diverges (diffuses) the laser light L at a diffraction angle θ1 in the x direction (horizontal direction) and at a diffraction angle θ2 in the y direction (vertical direction). The diffraction angles θ1, θ2 at this time can be expressed by the following formulas (1) and (2), where n is the diffraction order.

（数１）、（数２）式から分かるように、回折により生じるパターンは、ＭＬＡ４１への入射光の波長を一定とした場合、ＭＬＡ４１のピッチｄ１，ｄ２によって一義的に決定されることになる。ＭＬＡ４１のピッチｄ１，ｄ２を小さくすれば表示像Ｍの高精細化（虚像Ｖの高精細化と同義）を図ることができるが、この場合、回折角θ１，θ２が大きくなる。回折角θ１，θ２が大きくなると、アイボックス４に到達する光のうち、隣り合う回折次数を有する光同士の距離が大きくなる。
つまり、単にＭＬＡ４１のピッチを小さくすることで高精細化を図ろうとすれば、視認者の瞳に入射する光強度がアイポイントによって変化しやすくなるため、表示像Ｍのちらつきや、フルカラー表示時の虹色に色分離する現象（虹色現象）が顕著に表れてしまうことになる。 As can be seen from the equations (1) and (2), the pattern generated by diffraction is uniquely determined by the pitches d1 and d2 of the MLA 41 when the wavelength of the incident light to the MLA 41 is constant. . If the pitches d1 and d2 of the MLA 41 are reduced, the display image M can be improved in definition (synonymous with the definition of the virtual image V). In this case, the diffraction angles θ1 and θ2 are increased. As the diffraction angles θ1 and θ2 increase, the distance between the light beams that reach the eyebox 4 and that have adjacent diffraction orders increases.
In other words, if an attempt is made to achieve high definition by simply reducing the pitch of the MLA 41, the light intensity incident on the pupil of the viewer is likely to change depending on the eye point. The phenomenon of rainbow color separation (rainbow color phenomenon) will appear remarkably.

また、本実施形態では前述のように、ｄ１＞ｄ２の長方形レンズを用いることで、ＭＬＡ４１を出射した光の分布形状をアイボックス４と同様の長方形状とし、効率良くアイボックス４に光が到達するようにＨＵＤ装置１が構成されている。
この構成で、単にＭＬＡ４１のピッチを小さくすることで高精細化を図ろうとすれば、視認者から見て虚像Ｖとして視認される表示像Ｍの上下方向（ＭＬＡ４１の短手方向（ｙ方向）に対応）では、左右方向（ＭＬＡ４１の長手方向（ｘ方向）に対応）に比べて回折角が大きくなるため、特に、表示像のちらつきや、虹色現象が顕著に発生してしまう。
本願発明者は、ＭＬＡ４１の近傍に、次に説明するビームスプリッター４２を配設することで、この問題を回避できることを見出した。 In this embodiment, as described above, by using a rectangular lens of d1> d2, the distribution shape of the light emitted from the MLA 41 is made the same rectangular shape as that of the eye box 4, and the light efficiently reaches the eye box 4. Thus, the HUD device 1 is configured.
With this configuration, if an attempt is made to achieve high definition simply by reducing the pitch of the MLA 41, the vertical direction of the display image M viewed as a virtual image V when viewed from the viewer (in the short direction (y direction) of the MLA 41). (Corresponding), the diffraction angle is larger than that in the left-right direction (corresponding to the longitudinal direction (x direction) of the MLA 41), and therefore, the flickering of the display image and the rainbow color phenomenon are particularly prominent.
The inventor of the present application has found that this problem can be avoided by arranging a beam splitter 42 described below in the vicinity of the MLA 41.

ビームスプリッター４２は、透過型のビームスプリッターであり、偏光グレーティング、ブレーズド回折格子、ホログラム等から構成される。ビームスプリッター４２は、光の回折によって入射光束を分割して出射する機能を有していれば、これらの例示に限らず種々の光学部材を用いることが可能である。 The beam splitter 42 is a transmissive beam splitter, and includes a polarization grating, a blazed diffraction grating, a hologram, and the like. The beam splitter 42 is not limited to these examples, and various optical members can be used as long as the beam splitter 42 has a function of dividing and emitting an incident light beam by light diffraction.

ここでは、透過スクリーン４０の機能の理解を容易にするために、ビームスプリッター４２は偏光グレーティングにより構成されるものとする。また、第１実施形態では、ビームスプリッター４２は、図９に示すように、入射したレーザー光Ｌをｙ向のみに回折させる。 Here, in order to facilitate understanding of the function of the transmissive screen 40, the beam splitter 42 is configured by a polarization grating. In the first embodiment, as shown in FIG. 9, the beam splitter 42 diffracts the incident laser light L only in the y direction.

偏光グレーティングは、透光性基板（ガラス、樹脂などからなる）上にパターニングされた液晶ポリマーにより、回折を生じさせるものである。なお、この偏向グレーティングによる回折作用は、上記（数１）、（数２）と同様の式で説明することができる。 The polarization grating causes diffraction by a liquid crystal polymer patterned on a translucent substrate (made of glass, resin, etc.). Note that the diffractive action by this deflection grating can be explained by the same equations as in the above (Equation 1) and (Equation 2).

また、本実施形態では、偏光グレーティングからなるビームスプリッター４２に対し、直線偏光のレーザー光Ｌを入射させ、この入射光は、±１次光（＋ｙ方向，−ｙ方向の各々で回折次数が１次の光）の出射光として分割されるものとする。
これは、０次光、及び２次以上の高次の回折光が、±１次光に対して数％の強度となるビームスプリッター４２を用いることで、実質的に（近似的に）、ビームスプリッター４２からは、±１次光のみが出射されると見做すことができるためである。 In this embodiment, linearly polarized laser light L is incident on a beam splitter 42 made of a polarization grating, and this incident light has ± 1st order light (with diffraction orders of 1 in each of + y direction and −y direction). It is assumed that the light is divided as the outgoing light of the next light.
This is because the beam splitter 42 in which 0th-order light and second-order or higher-order diffracted light have an intensity of several percent with respect to ± 1st-order light is substantially (approximately) used. This is because it can be assumed that only ± primary light is emitted from the splitter 42.

また、ビームスプリッター４２は、入射した直線偏光の光を、±１次光として分割するだけでなく、±１次光をそれぞれ、右または左回転の円偏光として出射する。このように、ビームスプリッター４２からの出射光が円偏光であると、表示像Ｍ（虚像Ｖ）の視認者（主に車両２の運転者）が偏光サングラスをかけていても、表示輝度が低下しづらく、視認性を損なわないといった効果が期待できる。 The beam splitter 42 not only divides the incident linearly polarized light as ± primary light, but also emits ± primary light as circularly polarized light rotated to the right or left. As described above, when the light emitted from the beam splitter 42 is circularly polarized light, even if the viewer of the display image M (virtual image V) (mainly the driver of the vehicle 2) is wearing polarized sunglasses, the display brightness is lowered. It is hard to see and the effect of not impairing visibility can be expected.

ここで、透過スクリーン４０の作用について、図８〜図１０を参照して説明する。
ビームスプリッター４２に入射したレーザー光Ｌは、ビームスプリッター４２を透過し、図９に示すように、２つの光束に分割されて出射する。ビームスプリッター４２から出射された２つの光束は、直後に配置されたＭＬＡ４１に入射する。 Here, the operation of the transmission screen 40 will be described with reference to FIGS.
The laser light L incident on the beam splitter 42 passes through the beam splitter 42, and is split into two light beams as shown in FIG. The two light beams emitted from the beam splitter 42 are incident on the MLA 41 disposed immediately thereafter.

ビームスプリッター４２での回折による±１次光は、各々、ＭＬＡ４１を透過すると共にＭＬＡ４１で回折する。
具体的には、ビームスプリッター４２からの＋１次光は、ＭＬＡ４１での回折を考えれば、その光軸に沿う光を０次光として、ＭＬＡ４１のｘ方向に回折角θ１で、ｙ方向に回折角θ２で回折する。ビームスプリッター４２からの−１次光は、ＭＬＡ４１での回折を考えれば、その光軸に沿う光を０次光として、ＭＬＡ４１のｘ方向に回折角θ１で、ｙ方向に回折角θ２で回折する。 The ± first-order lights resulting from diffraction by the beam splitter 42 are transmitted through the MLA 41 and are diffracted by the MLA 41.
Specifically, + 1st order light from the beam splitter 42 is considered to be diffracted by the MLA 41, and the light along the optical axis is regarded as 0th order light with a diffraction angle θ1 in the x direction of the MLA 41 and a diffraction angle in the y direction. Diffracted at θ2. Considering diffraction at the MLA 41, the −1st order light from the beam splitter 42 is diffracted at a diffraction angle θ1 in the x direction and at a diffraction angle θ2 in the y direction, with the light along the optical axis as 0th order light. .

ここで、透過スクリーン４０は、図１０に示すように、ビームスプリッター４２からの＋１次光がＭＬＡ４１によってさらに回折して形成される回折パターン（以下、「＋１次光による回折パターン」と言う）の中間（ｙ方向における中間）に、ビームスプリッター４２からの−１次光がＭＬＡ４１によってさらに回折して形成される回折パターン（以下、「−１次光による回折パターン」と言う）が入り込むように、構成されている。
なお、図１０では、＋１次光による回折パターンを「●」の集合で表し、−１次光による回折パターンを「○」の集合で表している。このような回折パターンは、分割されて出射される２つ光のなす角（＋１次光と−１次光とのなる角）が適切な値となるように設定されたビームスプリッター４２を用いることで実現される。 Here, as shown in FIG. 10, the transmission screen 40 has a diffraction pattern formed by further diffracting the + 1st order light from the beam splitter 42 by the MLA 41 (hereinafter referred to as “diffraction pattern by the + 1st order light”). A diffraction pattern formed by further diffracting the −1st order light from the beam splitter 42 by the MLA 41 (hereinafter referred to as “-1st order light diffraction pattern”) enters the middle (the middle in the y direction) It is configured.
In FIG. 10, the diffraction pattern by the + 1st order light is represented by a set of “●”, and the diffraction pattern by the −1st order light is represented by a set of “◯”. Such a diffraction pattern uses a beam splitter 42 that is set so that an angle formed by two light beams divided and emitted (an angle between + 1st order light and −1st order light) becomes an appropriate value. It is realized with.

なお、−１次光による回折パターンは、必ずしも、＋１次光による回折パターンの丁度中間に入り込む必要はなく、これらの回折パターン同士が重ならなければよい。ただし、アイボックス４を通過して、視認者の瞳孔に入射する光強度の均一性を高めるには、略中間に回折パターンを入り込ませる方が好ましい。 Note that the diffraction pattern by the −1st order light does not necessarily enter the middle of the diffraction pattern by the + 1st order light, and these diffraction patterns may not overlap each other. However, in order to increase the uniformity of the light intensity that passes through the eye box 4 and enters the pupil of the viewer, it is preferable to insert the diffraction pattern approximately in the middle.

このように透過スクリーン４０を構成することで、ＭＬＡ４１の短手方向（ｙ方向。視認者から見てアイボックス４の上下方向に対応）の回折角を見かけ上１／２に低減することができ、虚像Ｖとして視認される表示像Ｍのちらつきや、虹色現象を低減することができる。また、ＭＬＡ４１のピッチを小さくしても、ビームスプリッター４２を設けない場合に比べて、実質的に回折角が大きくなることを防ぐことができるため、表示像Ｍのちらつきを抑えつつ、表示像Ｍの高精細化が可能である。 By constructing the transmissive screen 40 in this way, the diffraction angle of the MLA 41 in the short direction (y direction; corresponding to the up and down direction of the eyebox 4 when viewed from the viewer) can be apparently reduced to ½. The flickering of the display image M visually recognized as the virtual image V and the rainbow color phenomenon can be reduced. Further, even if the pitch of the MLA 41 is reduced, it is possible to prevent the diffraction angle from substantially increasing as compared with the case where the beam splitter 42 is not provided. Therefore, the display image M can be suppressed while suppressing the flicker of the display image M. High definition can be achieved.

ここで、ＭＬＡ４１とビームスプリッター４２との好適な配置関係について、図５、図６を用いて説明する。 Here, a preferable arrangement relationship between the MLA 41 and the beam splitter 42 will be described with reference to FIGS.

ビームスプリッター４２とＭＬＡ４１とは別体とされ、密着もしくは離間して配置される。但し、ビームスプリッター４２の回折発現面４２ａと、ＭＬＡ４１（ＭＬ４１ａ）のレンズ面（ビームスプリッター４２に向く面）とが、なるべく近距離に配置されることが望ましい。
これは、ビームスプリッター４２は、入射光束を異なる角度で出射する２光束に分けることから、回折発現面４２ａとＭＬＡ４１のレンズ面との間の距離が開きすぎると、表示像Ｍの１画素に相当するレーザー光がＭＬＡ４１上の離れた２箇所に照射された後に拡散してしまうため、投射された表示像Ｍが二重になったり、ボケの原因となったりするからである。
したがって、両者を離間して配置する場合には、図６に示すように、ＭＬＡ４１のレンズ面上に照射される２光束（＋１次光と−１次光）の中心間距離が、ＭＬ４１ａの短手方向の幅以下（つまり、ＭＬＡ４１のピッチｄ２以下）となることが望ましい。このようにすれば、表示像Ｍに生じるおそれのあるボケ等を最小限に抑えることができる。 The beam splitter 42 and the MLA 41 are separated from each other and are arranged in close contact with or apart from each other. However, it is desirable that the diffraction expression surface 42a of the beam splitter 42 and the lens surface (surface facing the beam splitter 42) of the MLA 41 (ML 41a) be arranged as close as possible.
This is because the beam splitter 42 divides the incident light beam into two light beams that are emitted at different angles. Therefore, if the distance between the diffraction manifesting surface 42a and the lens surface of the MLA 41 is too wide, it corresponds to one pixel of the display image M. This is because the laser beam to be diffused after being irradiated to two distant locations on the MLA 41, the projected display image M is doubled or causes blurring.
Therefore, when both are arranged apart from each other, as shown in FIG. 6, the distance between the centers of the two light beams (+ 1st order light and −1st order light) irradiated on the lens surface of the MLA 41 is shorter than that of the ML41a. It is desirable that the width is not more than the width in the hand direction (that is, not more than the pitch d2 of the MLA 41). In this way, blurs or the like that may occur in the display image M can be minimized.

なお、ＭＬＡ４１のレンズ面に照射される２光束の中心間距離が、ＭＬ４１ａの短手方向の幅以下になるという条件を満たしていれば、ビームスプリッター４２の回折発現面４２ａがレーザー光の入射側に配置されてもよいし、ＭＬＡ４１のレンズ面がレーザー光の出射側（反射部５０側）に配置されてもよい。 If the distance between the centers of the two light beams irradiated on the lens surface of the MLA 41 is equal to or smaller than the width in the short direction of the ML 41a, the diffraction expression surface 42a of the beam splitter 42 is on the laser beam incident side. Alternatively, the lens surface of the MLA 41 may be disposed on the laser beam emission side (the reflection unit 50 side).

以上が第１実施形態である。ここからは、透過スクリーン４０の種々の構成例を示す第２〜第９実施形態について順に説明する。なお、以下の実施形態は、透過スクリーン４０の構成以外は、第１実施形態に係るＨＵＤ装置１と同様である。 The above is the first embodiment. From here, 2nd-9th embodiment which shows the various structural examples of the transmissive screen 40 is demonstrated in order. The following embodiment is the same as the HUD device 1 according to the first embodiment except for the configuration of the transmissive screen 40.

以下の実施形態は、透過スクリーン４０の一部構成（ビームスプリッター４２による光束の分割方向、分割光束数、ＭＬ４１ａの形状など）が各々異なるものの、透過スクリーン４０において、ビームスプリッター４２がレーザー光Ｌを分割し、ＭＬＡ４１がレーザー光Ｌを拡散するという主な機能は共通しているため、透過スクリーン４０の構成について第１実施形態と同じ符号を用いて説明する。
また、以下の実施形態は、透過スクリーン４０による見かけ上の回折角を低減することで、表示像Ｍのちらつき等を低減するという主な効果も同様であるため、第１実施形態と異なる箇所について主に説明する。 In the following embodiments, although the partial configuration of the transmissive screen 40 (dividing direction of the light beam by the beam splitter 42, the number of divided light beams, the shape of the ML 41a, and the like) is different, Since the main functions of dividing and diffusing the laser light L by the MLA 41 are common, the configuration of the transmissive screen 40 will be described using the same reference numerals as in the first embodiment.
Further, the following embodiment has the same main effect of reducing the flickering of the display image M by reducing the apparent diffraction angle by the transmission screen 40, and therefore, different points from the first embodiment. Mainly explained.

（第２実施形態）
第１実施形態との相違点はビームスプリッター４２を出射する回折光の回折方向である。第１実施形態ではビームスプリッター４２を出射する回折光の回折方向は、ＭＬＡ４１のｙ方向（図９参照）、すなわちｘ方向に対して方位角９０°であった。
一方、第２実施形態では、図１１に示すＭＬＡ４１の回折角θ１，θ２との関係を用いて、下記の（数３）式で表すことのできる角γ（ｘ方向に対しての方位角）の方向にビームスプリッター４２は、レーザー光Ｌを回折させる。 (Second Embodiment)
The difference from the first embodiment is the diffraction direction of the diffracted light emitted from the beam splitter 42. In the first embodiment, the diffraction direction of the diffracted light emitted from the beam splitter 42 is an azimuth angle of 90 ° with respect to the y direction (see FIG. 9) of the MLA 41, that is, the x direction.
On the other hand, in the second embodiment, using the relationship between the diffraction angles θ1 and θ2 of the MLA 41 shown in FIG. 11, an angle γ (azimuth angle with respect to the x direction) that can be expressed by the following equation (3): The beam splitter 42 diffracts the laser light L in the direction of.

この（数３）式と図１１から分かるように、ｘ−ｙ平面上で考えれば、第２実施形態におけるビームスプリッター４２による回折方向は、ＭＬＡ４１により回折角θ１で回折する光と、回折角θ２で回折する光との対角線方向ということになる。
これを前提に、ビームスプリッター４２を出射した＋１次光と−１次光とのなす角を適切に設定することにより、図１２に示すように、＋１次光による回折パターンの中間（ｘ，ｙ方向の対角線方向における中間）に、−１次光による回折パターンを入り込ませることができる。なお、図１２では、＋１次光による回折パターンを「●」の集合で表し、−１次光による回折パターンを「○」の集合で表している。 As can be seen from the equation (3) and FIG. 11, when considered on the xy plane, the diffraction direction by the beam splitter 42 in the second embodiment is the light diffracted by the MLA 41 at the diffraction angle θ1 and the diffraction angle θ2. That is, the direction of the diagonal line with the light diffracted at.
Based on this assumption, by appropriately setting the angle formed between the + 1st order light and the −1st order light emitted from the beam splitter 42, as shown in FIG. 12, the intermediate (x, y) of the diffraction pattern by the + 1st order light is obtained. The diffraction pattern by the −1st order light can be inserted in the middle of the diagonal direction. In FIG. 12, the diffraction pattern by the + 1st order light is represented by a set of “●”, and the diffraction pattern by the −1st order light is represented by a set of “◯”.

なお、この場合も第１実施形態と同様に、−１次光による回折パターンと、＋１次光による回折パターンとが重ならなければよい。ただし、アイボックス４を通過して、視認者の瞳孔に入射する光強度の均一性を高めるには、略中間（前記の対角線方向における略中間）に回折パターンを入り込ませる方が好ましい。 In this case as well, as in the first embodiment, it is only necessary that the diffraction pattern by the −1st order light and the diffraction pattern by the + 1st order light do not overlap. However, in order to improve the uniformity of the light intensity that passes through the eye box 4 and enters the pupil of the viewer, it is preferable that the diffraction pattern is inserted substantially in the middle (substantially in the diagonal direction).

このように透過スクリーン４０を構成することで、ｙ方向だけでなくｘ方向の回折パターンの密度が上昇するため、良好に表示像Ｍのちらつきや、虹色現象を低減することが可能である。 By configuring the transmissive screen 40 in this way, the density of the diffraction pattern in the x direction as well as the y direction increases, and therefore it is possible to satisfactorily reduce the flicker of the display image M and the rainbow color phenomenon.

（第３実施形態）
第１及び第２実施形態では、ビームスプリッター４２の出射光として＋１次光と−１次光を用いたが、この限りではない。ビームスプリッター４２で幾つかに分割されて出射する光束のうち、所定の一光束がＭＬＡ４１を透過することによって形成される回折パターンの隙間を埋めるように、他の光束がＭＬＡ４１を透過することによって形成される回折パターンが入り込めば良い。つまり、このように回折パターンを入り込ませるために利用する、ビームスプリッター４２からの出射光の回折次数は問わない。また、ビームスプリッター４２からの出射光束は、少なくとも２光束であれば、一方がＭＬＡ４１を透過した後に形成する回折パターンが、他方がＭＬＡ４１を透過した後に形成する回折パターンを入り込ませることができ、回折パターンの密度を高めることができることが第１、第２実施形態の説明から分かるであろう。
例えば、図１３に示す第３実施形態に係るビームスプリッター４２のように、ｙ軸方向に沿って３光束を出射するようにしてもよい。こうすれば、透過スクリーン４０による回折パターンは、図１４に示すようになり、よりｙ方向の密度を高めることが可能である。なお、図１４では、０次光（つまり、入射するレーザー光Ｌの光軸に沿う光）による回折パターンを「黒塗りの三角形」の集合で表し、＋１次光による回折パターンを「●」の集合で表し、−１次光による回折パターンを「○」の集合で表している。 (Third embodiment)
In the first and second embodiments, the + 1st order light and the −1st order light are used as the emitted light from the beam splitter 42, but this is not restrictive. Formed by transmitting other light beams through MLA 41 so as to fill gaps in the diffraction pattern formed by transmitting one predetermined light beam through MLA 41 out of the light beams divided into several beams by beam splitter 42 It is sufficient that the diffraction pattern to be inserted enters. That is, the diffraction order of the light emitted from the beam splitter 42 used for entering the diffraction pattern in this way is not limited. In addition, if the light beams emitted from the beam splitter 42 are at least two light beams, the diffraction pattern formed after one of the beams passes through the MLA 41 can enter the diffraction pattern formed after the other passes through the MLA 41. It will be understood from the description of the first and second embodiments that the pattern density can be increased.
For example, like the beam splitter 42 according to the third embodiment shown in FIG. 13, three light beams may be emitted along the y-axis direction. By doing so, the diffraction pattern by the transmission screen 40 becomes as shown in FIG. 14, and the density in the y direction can be further increased. In FIG. 14, the diffraction pattern by the 0th order light (that is, the light along the optical axis of the incident laser light L) is represented by a set of “black triangles”, and the diffraction pattern by the + 1st order light is indicated by “●”. The diffraction pattern by −1st order light is represented by a set of “◯”.

（第４実施形態）
第１〜第３実施形態では、ビームスプリッター４２が入射光束を１軸方向に回折させて出射させ、＋１次光と−１次光との分割光束を得たが、これに限られない。
図１５に示す第４実施形態に係るビームスプリッター４２のように、入射光束を２軸方向に回折させてもよい。
具体的には、第４実施形態に係るビームスプリッター４２は、ＭＬＡ４１に入射する光束として、０次光と、ｘ方向における１次光と、ｙ方向における１次光とを利用した例である。こうすれば、透過スクリーン４０による回折パターンは、図１６に示すようになり、ｘ、ｙの両方向における光密度を高めることが可能である。なお、図１６では、０次光による回折パターンを「黒塗りの三角形」の集合で表し、ｙ方向における１次光による回折パターンを「●」の集合で表し、ｘ方向における１次光による回折パターンを「○」の集合で表している。 (Fourth embodiment)
In the first to third embodiments, the beam splitter 42 diffracts and emits the incident light beam in the uniaxial direction to obtain the divided light beam of the + 1st order light and the −1st order light, but is not limited thereto.
Like the beam splitter 42 according to the fourth embodiment shown in FIG. 15, the incident light beam may be diffracted in the biaxial direction.
Specifically, the beam splitter 42 according to the fourth embodiment is an example using zero-order light, primary light in the x direction, and primary light in the y direction as a light beam incident on the MLA 41. In this way, the diffraction pattern by the transmission screen 40 is as shown in FIG. 16, and the light density in both the x and y directions can be increased. In FIG. 16, the diffraction pattern by the 0th order light is represented by a set of “black triangles”, the diffraction pattern by the 1st order light in the y direction is represented by a set of “●”, and the diffraction by the 1st order light in the x direction. A pattern is represented by a set of “◯”.

（第５実施形態）
また、図１７に示す第５実施形態に係るビームスプリッター４２のように、出射光束の回折方向は３軸であってもよい。こうすれば、透過スクリーン４０による回折パターンは、図１８に示すようになり、ｘ−ｙ平面上における（アイボックス４の平面全域に渡って）光密度を高めることが可能である。なお、図１８では、０次光による回折パターンを「黒塗りの三角形」の集合で表し、ｙ方向における１次光による回折パターンを「●」の集合で表し、ｘ方向における１次光による回折パターンを「○」の集合で表し、ｘ−ｙ平面上でｘ軸及びｙ軸に対して傾斜する軸方向における１次光による回折パターンを「△」の集合で表している。 (Fifth embodiment)
Further, as in the beam splitter 42 according to the fifth embodiment shown in FIG. 17, the diffraction direction of the emitted light beam may be triaxial. In this way, the diffraction pattern by the transmissive screen 40 is as shown in FIG. 18, and the light density can be increased on the xy plane (over the entire plane of the eyebox 4). In FIG. 18, the diffraction pattern by the 0th order light is represented by a set of “black triangles”, the diffraction pattern by the 1st order light in the y direction is represented by a set of “●”, and the diffraction by the 1st order light in the x direction. A pattern is represented by a set of “◯”, and a diffraction pattern by primary light in an axial direction inclined with respect to the x axis and the y axis on the xy plane is represented by a set of “Δ”.

（第６実施形態）
以上の実施形態では、ＭＬＡ４１の微小レンズ（ＭＬ４１ａ）の形状が矩形の例を示したが、図１９に示す第６実施形態に係るＭＬＡ４１のように、ＭＬ４１ａがハニカム状に配列されていても良い。このとき、ＭＬ４１ａは、正六角形状で、互いに隣り合うＭＬ４１ａのレンズ中心間の距離ｄで、規則的に配列される。なお、ＭＬ４１ａは、正六角形状である必要はなく、縦横のアスペクト比が異なる六角形状であってもよい。このとき、ＭＬＡ４１が形成する回折パターンは、図２０に示すように、３軸の回折方向により形成されることになる。また、ＭＬＡ４１と組み合わせるビームスプリッター４２は、図２１に示すように、ＭＬＡ４１の回折方向と同様の３軸に設定されている。
こうすれば、透過スクリーン４０による回折パターンは、図２２に示すようになり、ｘ−ｙ平面上における（アイボックス４の平面全域に渡って）光密度を高めることが可能である。なお、図２２では、０次光（つまり、入射するレーザー光Ｌの光軸に沿う光）による回折パターンを「黒塗りの三角形」の集合で表し、３軸の各々における１次光による回折パターンを「●」の集合、「△」の集合、「○」の集合で表している（ビームスプリッター４２の回折方向も同様であるため、透過スクリーン４０に対応させて図２１でもこれらの記号を表した）。
なお、上記のようにビームスプリッター４２の回折方向（３軸方向の各々）を、ＭＬＡ４１の回折方向と一致させることが好ましいが、この限りではない。ビームスプリッター４２で分割されて出射する光束のうち、所定の一光束がＭＬＡ４１を透過することによって形成される回折パターンの隙間を埋めるように、他の光束がＭＬＡ４１を透過することによって形成される回折パターンが入り込めば、ビームスプリッター４２とＭＬＡ４１との回折方向は、少なくとも一部が異なっていても良い。また、例えばＭＬ４１ａを縦横のアスペクト比が異なる六角形とした場合には、ビームスプリッター４２の回折方向は、１軸もしくは２軸方向であってもよい。 (Sixth embodiment)
In the above embodiment, an example in which the shape of the minute lens (ML41a) of the MLA 41 is rectangular has been shown, but the ML 41a may be arranged in a honeycomb shape like the MLA 41 according to the sixth embodiment shown in FIG. . At this time, the ML 41a has a regular hexagonal shape and is regularly arranged at a distance d between the lens centers of the adjacent ML 41a. The ML 41a does not have to be a regular hexagon, and may be a hexagon having different aspect ratios. At this time, the diffraction pattern formed by the MLA 41 is formed by three-axis diffraction directions as shown in FIG. Further, the beam splitter 42 combined with the MLA 41 is set to three axes similar to the diffraction direction of the MLA 41 as shown in FIG.
In this way, the diffraction pattern by the transmission screen 40 is as shown in FIG. 22, and the light density on the xy plane (over the entire plane of the eyebox 4) can be increased. In FIG. 22, the diffraction pattern by the 0th order light (that is, the light along the optical axis of the incident laser light L) is represented by a set of “black triangles”, and the diffraction pattern by the primary light in each of the three axes. Is represented by a set of “●”, a set of “Δ”, and a set of “◯” (the diffraction direction of the beam splitter 42 is also the same, so these symbols are also represented in FIG. did).
As described above, it is preferable to match the diffraction direction of the beam splitter 42 (each of the three axis directions) with the diffraction direction of the MLA 41, but this is not restrictive. Diffraction formed by transmitting another light beam through the MLA 41 so as to fill a gap in the diffraction pattern formed by transmitting one predetermined light beam through the MLA 41 among the light beams split and emitted by the beam splitter 42. If the pattern enters, the diffraction directions of the beam splitter 42 and the MLA 41 may be at least partially different. For example, when the ML 41a is a hexagon having different aspect ratios, the diffraction direction of the beam splitter 42 may be uniaxial or biaxial.

（第７実施形態）
以上の実施形態では、ビームスプリッター４２とＭＬＡ４１とが別体である例を説明したが、これに限られない。例えば、図２３に示す第７実施形態に係る透過スクリーン４０のように、ビームスプリッター４２とＭＬＡ４１とが一体に構成されていてもよい。
この場合、例えばＭＬＡ４１のレンズ面とは反対側の面に、液晶ポリマーをパターニングすることでビームスプリッター４２の回折発現面４２ａを形成し、一体となったビームスプリッター４２とＭＬＡ４１によって透過スクリーン４０が構成される。同図に示すように、レーザー光Ｌの入射側に回折発現面４２ａが位置し、出射側にＭＬＡ４１のレンズ面が位置する。このようにした場合も、第１実施形態で説明したのと同様に、表示像Ｍがボケないようにするために、ビームスプリッター４２からＭＬＡ４１のレンズ面上に分割して到達する光束の中心間距離が、ＭＬＡ４１のピッチｄ２以下となることが望ましい。 (Seventh embodiment)
In the above embodiment, an example in which the beam splitter 42 and the MLA 41 are separate bodies has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the beam splitter 42 and the MLA 41 may be integrally formed like a transmission screen 40 according to the seventh embodiment shown in FIG.
In this case, for example, the diffraction surface 42a of the beam splitter 42 is formed by patterning a liquid crystal polymer on the surface opposite to the lens surface of the MLA 41, and the transmission screen 40 is configured by the integrated beam splitter 42 and the MLA 41. Is done. As shown in the figure, the diffraction expression surface 42a is located on the incident side of the laser beam L, and the lens surface of the MLA 41 is located on the emission side. Even in this case, as described in the first embodiment, in order to prevent the display image M from blurring, the distance between the centers of the light beams that reach the lens surface of the MLA 41 divided from the beam splitter 42 is reached. The distance is desirably equal to or less than the pitch d2 of the MLA 41.

（第８実施形態）
以上の実施形態では、レーザー光Ｌの入射側にビームスプリッター４２が位置し、出射側にＭＬＡ４１が位置する例を示したが、図２４に示す第８実施形態に係る透過スクリーン４０のように、両者の位置関係を逆にすることも可能である。
第８実施形態では、レーザー光Ｌの入射側にＭＬＡ４１が、出射側にビームスプリッター４２が配置される。また、ＭＬＡ４１のレンズ面とビームスプリッター４２の回折発現面４２ａとが互いに向き合うように構成されている。この配置の場合、ＭＬＡ４１のレンズ面と回折発現面４２ａとが離れすぎると、表示像Ｍがボケる虞がある。そのため、ＭＬＡ４１の後側焦点距離をｆとした場合に、ＭＬＡ４１のレンズ面と回折発現面４２ａとの間隔（距離）は、概ね５ｆ以内であることが好ましいと考えられる。また、逆に、ＭＬＡ４１のレンズ面と回折発現面４２ａとが近すぎると、回折発現面４２ａの回折作用が不十分になる虞がある。そのため、ＭＬＡ４１のレンズ面と回折発現面４２ａとの間隔（距離）は、２ｆ以上であることが好ましい。 (Eighth embodiment)
In the above embodiment, the example in which the beam splitter 42 is located on the incident side of the laser light L and the MLA 41 is located on the emission side has been shown, but like the transmission screen 40 according to the eighth embodiment shown in FIG. It is also possible to reverse the positional relationship between the two.
In the eighth embodiment, the MLA 41 is disposed on the incident side of the laser beam L, and the beam splitter 42 is disposed on the exit side. Further, the lens surface of the MLA 41 and the diffraction expression surface 42a of the beam splitter 42 are configured to face each other. In this arrangement, if the lens surface of the MLA 41 and the diffraction development surface 42a are too far apart, the display image M may be blurred. Therefore, when the rear focal length of the MLA 41 is set to f, it is considered that the interval (distance) between the lens surface of the MLA 41 and the diffraction expression surface 42a is preferably within 5f. Conversely, if the lens surface of the MLA 41 and the diffraction manifestation surface 42a are too close, the diffraction action of the diffraction manifestation surface 42a may be insufficient. Therefore, the distance (distance) between the lens surface of the MLA 41 and the diffraction expression surface 42a is preferably 2f or more.

（第９実施形態）
また、図２５に示す第９実施形態に係る透過スクリーン４０のように、ＭＬＡ４１とビームスプリッター４２を一体で構成すると共に、レーザー光Ｌの入射側にＭＬＡ４１を形成し、出射側にビームスプリッター４２の回折発現面４２ａを形成することも可能である。 (Ninth embodiment)
Further, like the transmission screen 40 according to the ninth embodiment shown in FIG. 25, the MLA 41 and the beam splitter 42 are integrally formed, the MLA 41 is formed on the incident side of the laser light L, and the beam splitter 42 is formed on the outgoing side. It is also possible to form the diffraction expression surface 42a.

以上に説明した透過スクリーン４０を備えるＨＵＤ装置１によれば、ＭＬＡ４１の回折角を見かけ上低減し、アイボックス４に到達する光強度の密度を高めることができるため、視認者の瞳に入射する光強度がアイポイントによって変化しづらくなる。これにより、表示像Ｍのちらつきや、虹色現象の発生を良好に低減することができる。また、表示像Ｍのちらつき等を抑制しつつ、ＭＬＡ４１のピッチを小さくすることができるため、表示像Ｍの光学的な分解能を向上することができる。したがって、以上に説明したＨＵＤ装置１によれば、表示像Ｍ（虚像Ｖ）の視認性を良好に保つことができる。これらの効果は、下記の構成により実現される。 According to the HUD device 1 including the transmission screen 40 described above, the diffraction angle of the MLA 41 can be apparently reduced and the density of light intensity reaching the eye box 4 can be increased, so that the light enters the viewer's pupil. The light intensity is difficult to change depending on the eye point. Thereby, the flickering of the display image M and the occurrence of the rainbow color phenomenon can be reduced well. In addition, since the pitch of the MLA 41 can be reduced while suppressing the flickering of the display image M, the optical resolution of the display image M can be improved. Therefore, according to the HUD apparatus 1 demonstrated above, the visibility of the display image M (virtual image V) can be kept favorable. These effects are realized by the following configuration.

ＨＵＤ装置１は、表示像Ｍをウインドシールド３（透光部材の一例）に投影することで表示像Ｍの虚像Ｖを視認させる。
ＨＵＤ装置１は、表示像Ｍとなる光束（レーザー光Ｌ）を出射する光出射部（合成レーザー光発生装置１０及びＭＥＭＳスキャナ２０）と、光出射部が出射した光束を透過させると共に、表示像Ｍを表示する透過スクリーン４０と、透過スクリーン４０に表示された表示像Ｍを表す光をウインドシールド３に向けて反射させる反射部５０と、を備える。
透過スクリーン４０は、入射した光束を複数の光束に分割して出射させると共に、前記複数の光束のうち少なくとも１つの光束を、入射した光束とは異なる角度で出射させるビームスプリッター４２（光分割部の一例）と、ビームスプリッター４２と対向し、入射した光束を回折作用により規則的に発散させて出射させるＭＬＡ４１（回折光学素子の一例）と、を有する。 The HUD device 1 causes the virtual image V of the display image M to be visually recognized by projecting the display image M onto the windshield 3 (an example of a translucent member).
The HUD device 1 transmits a light beam emitted from the light emitting unit (synthetic laser light generation device 10 and the MEMS scanner 20) that emits a light beam (laser light L) to be a display image M and a display image. A transmission screen 40 that displays M, and a reflection unit 50 that reflects the light representing the display image M displayed on the transmission screen 40 toward the windshield 3.
The transmission screen 40 divides an incident light beam into a plurality of light beams and emits them, and emits at least one of the plurality of light beams at an angle different from that of the incident light beams (of the light splitting unit). And an MLA 41 (an example of a diffractive optical element) that faces the beam splitter 42 and regularly diverges and emits an incident light beam by a diffraction action.

一例として、ＭＬＡ４１を構成するＭＬ４１ａは、平面視で長辺と短辺を有する矩形状（長方形状）をなし、ビームスプリッター４２は、入射した光束を、少なくとも前記短辺に沿う方向（ｙ方向）に分割する。また、この場合において、ビームスプリッター４２は、ＭＬＡ４１よりも光出射部側に位置し、分割して出射させた複数の光束のうち、隣り合う光束の中心間距離がＭＬ４１ａのピッチｄ２以下であるようにしてもよい（図６参照）。
なお、図１１を参照して説明したように、ビームスプリッター４２によって光束が分割される方向が前記長方形の対角線方向である場合は、分割して出射された隣り合う光束の中心間距離がＭＬ４１ａの平面視における対角線の長さ以下であることが好ましい。 As an example, the ML 41a constituting the MLA 41 has a rectangular shape (rectangular shape) having a long side and a short side in a plan view, and the beam splitter 42 transmits an incident light beam at least along the short side (y direction). Divide into In this case, the beam splitter 42 is positioned closer to the light emitting portion than the MLA 41, and the distance between the centers of the adjacent light beams among the plurality of light beams divided and emitted is equal to or less than the pitch d2 of the ML 41a. Alternatively, see FIG.
As described with reference to FIG. 11, when the direction in which the light beam is split by the beam splitter 42 is the diagonal direction of the rectangle, the distance between the centers of the adjacent light beams split and emitted is ML41a. The length is preferably equal to or less than the length of the diagonal line in plan view.

具体的には、ＨＵＤ装置１においてビームスプリッター４２がＭＬＡ４１よりも光出射部側の場合、ビームスプリッター４２からＭＬＡ４１へと入射する複数の光束のうち、所定の光束を第１の光束とし、第１の光束とは異なる光束を第２の光束とすると、ＭＬＡ４１で発散した第１の光束と、ＭＬＡ４１で発散した第２の光束とは、仮想面（例えば、アイボックス４の照射面）内において重ならない（図１０、図１２、図１３、図１６、図１８、図２２で示した例など）。 Specifically, in the HUD device 1, when the beam splitter 42 is closer to the light emitting part than the MLA 41, a predetermined light beam is used as the first light beam among the plurality of light beams incident from the beam splitter 42 to the MLA 41, If the second light beam is different from the first light beam, the first light beam diverged by the MLA 41 and the second light beam diverged by the MLA 41 are overlapped in the virtual plane (for example, the irradiation surface of the eye box 4). (The examples shown in FIGS. 10, 12, 13, 16, 18, and 22).

また、ＨＵＤ装置１においてＭＬＡ４１がビームスプリッター４２よりも光出射部側の場合、ＭＬＡ４１で発散してからビームスプリッター４２で分割された少なくとも２つの光束群同士は、仮想面（例えば、アイボックス４の照射面）内において重ならない（図２４や図２５で示した構成例）。 Further, in the HUD device 1, when the MLA 41 is closer to the light emitting portion than the beam splitter 42, at least two light beam groups that are diverged by the MLA 41 and then divided by the beam splitter 42 are virtual surfaces (for example, the eye box 4 They do not overlap in the irradiation surface (configuration examples shown in FIGS. 24 and 25).

なお、本発明は以上の実施形態及び図面によって限定されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で、適宜、変形（構成要素の削除も含む）が可能である。 In addition, this invention is not limited by the above embodiment and drawing. Modifications (including deletion of components) can be made as appropriate without departing from the scope of the present invention.

以上の説明では、ＭＬＡ４１が１面上に配列されたＭＬ４１ａから構成される例を示したが、向かい合う２面の各々に配列されたＭＬ４１ａから構成されていてもよい。つまり、回折光学素子は、向かい合う２つのＭＬＡ４１から構成されていてもよい。この場合、向かい合うＭＬＡ４１は、ＭＬ４１ａの焦点距離だけ隔てて配置される。このような構成とすることで、ＭＬＡ４１を出射した回折光の強度を均一化することができるため、虚像Ｖとして視認される表示像Ｍの見栄えを、より良好にすることができる。
また、以上の説明では、ＭＬ４１ａを四角形状、又は、ハニカム形状で配列した例を示したが、三角形状で配列することも可能である。
また、入射した光束を回折作用により規則的に発散させて出射させるものであれば、ＭＬＡ４１の代わりに、ＤＯＥ（Diffractive Optical Element）等の回折光学素子を用いることも可能である。 In the above description, the example in which the MLA 41 is configured by the ML 41a arranged on one surface is shown, but the MLA 41 may be configured by the ML 41a arranged on each of the two surfaces facing each other. That is, the diffractive optical element may be composed of two MLA 41 facing each other. In this case, the MLA 41 facing each other is arranged separated by the focal length of the ML 41a. By setting it as such a structure, since the intensity | strength of the diffracted light radiate | emitted from MLA41 can be equalized, the appearance of the display image M visually recognized as the virtual image V can be made more favorable.
In the above description, the ML 41a is arranged in a square shape or a honeycomb shape. However, the ML 41a may be arranged in a triangular shape.
In addition, a diffractive optical element such as DOE (Diffractive Optical Element) can be used instead of the MLA 41 as long as the incident light beam is regularly diverged and emitted by the diffraction action.

また、以上で説明したビームスプリッター４２の回折方向はあくまで一例である。ある光束がＭＬＡ４１を透過することによって形成される回折パターンの隙間を埋めることができれば、ビームスプリッター４２の回折発現面４２ａで回折して出射する光の方向や角度は、任意である。 Moreover, the diffraction direction of the beam splitter 42 demonstrated above is an example to the last. The direction and angle of light diffracted and emitted by the diffraction surface 42a of the beam splitter 42 are arbitrary as long as a gap between diffraction patterns formed by transmission of a certain light beam through the MLA 41 can be filled.

また、以上の実施形態では、３つのＬＤが配設され、これらは各々、レーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂを出射するものとしたがＬＤの数はこれに限られない。４つのＬＤを配設することで、４原色で表示像Ｍを生成してもよいし、１つのＬＤでモノクロの表示像Ｍを生成してもよい。 Further, in the above embodiment, three LDs are disposed, and these emit laser beams R, G, and B, respectively, but the number of LDs is not limited to this. By arranging four LDs, the display image M may be generated with four primary colors, or the monochrome display image M may be generated with one LD.

また、ＨＵＤ装置１が搭載される乗り物の一例を車両（自動四輪車）としたが、これに限られない。ＨＵＤ装置１を、自動二輪車等の他の車両、建設機械、農耕機械、船舶、航空機、雪上バイク等に搭載することも可能である。 Moreover, although an example of a vehicle on which the HUD device 1 is mounted is a vehicle (automobile), the present invention is not limited to this. It is also possible to mount the HUD device 1 on other vehicles such as motorcycles, construction machines, agricultural machines, ships, airplanes, snow bikes, and the like.

また、反射部５０は、平面ミラー５１、拡大ミラー５２の２枚の鏡から構成されたが、これに限られない、反射部５０を構成する鏡の形状・枚数は目的に応じて任意である。 Moreover, although the reflection part 50 was comprised from two mirrors, the plane mirror 51 and the magnifying mirror 52, it is not restricted to this, The shape and the number of mirrors which comprise the reflection part 50 are arbitrary according to the objective. .

また、表示像Ｍを投影する透光部材はウインドシールド３に限られない。透光部材は、ＨＵＤ装置１に専用のコンバイナであってもよい。 The translucent member that projects the display image M is not limited to the windshield 3. The light transmissive member may be a combiner dedicated to the HUD device 1.

以上の説明では、本発明の理解を容易にするために、重要でない公知の技術的事項の説明を適宜省略した。 In the above description, in order to facilitate the understanding of the present invention, the description of known unimportant technical matters is appropriately omitted.

１ＨＵＤ装置
２車両
３ウインドシールド
４アイボックス
１０合成レーザー光発生装置
１１（１１ｒ，１１ｇ，１１ｂ）レーザーダイオード（ＬＤ）
２０ＭＥＭＳスキャナ
４０透過スクリーン
４１マイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）
４１ａマイクロレンズ（ＭＬ）
４２ビームスプリッター
４２ａ回折発現面
５０反射部
９０制御部
Ｒ赤色レーザー光
Ｇ緑色レーザー光
Ｂ青色レーザー光
Ｌ（合成）レーザー光
Ｍ表示像
Ｖ虚像 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 HUD apparatus 2 Vehicle 3 Windshield 4 Eye box 10 Synthetic laser beam generator 11 (11r, 11g, 11b) Laser diode (LD)
20 MEMS scanner 40 Transmission screen 41 Micro lens array (MLA)
41a Micro lens (ML)
42 Beam splitter 42a Diffraction expression surface 50 Reflecting unit 90 Control unit R Red laser beam G Green laser beam B Blue laser beam L (Synthesis) Laser beam M Display image V Virtual image

Claims

表示像を透光部材に投影することで前記表示像の虚像を視認させるヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記表示像となる光束を出射する光出射部と、
前記光出射部が出射した光束を透過させると共に、前記表示像を表示するスクリーンと、
前記スクリーンに表示された前記表示像を表す光を前記透光部材に向けて反射させる反射部と、を備え、
前記スクリーンは、
入射した光束を複数の光束に分割して出射させると共に、前記複数の光束のうち少なくとも１つの光束を、入射した光束とは異なる角度で出射させる光分割部と、
前記光分割部と対向し、入射した光束を回折作用により規則的に発散させて出射させる回折光学素子と、を有する、
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。 A head-up display device for visually recognizing a virtual image of the display image by projecting the display image onto a translucent member,
A light emitting portion for emitting a light beam to be the display image;
A screen for transmitting the luminous flux emitted from the light emitting section and displaying the display image;
A reflection part that reflects the light representing the display image displayed on the screen toward the translucent member,
The screen
A light splitting unit that splits an incident light beam into a plurality of light beams and emits the light beam, and emits at least one light beam of the plurality of light beams at an angle different from the incident light beam;
A diffractive optical element that faces the light splitting unit and regularly diverges and emits an incident light beam by a diffractive action;
A head-up display device.

前記回折光学素子は、マイクロレンズを周期的に配列して構成されるマイクロレンズアレイである、
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装置。 The diffractive optical element is a microlens array configured by periodically arranging microlenses.
The head-up display device according to claim 1.

前記マイクロレンズは、平面視で長辺と短辺を有する矩形状をなし、
前記光分割部は、入射した光束を、少なくとも前記短辺に沿う方向に分割する、
ことを特徴とする請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 The microlens has a rectangular shape having a long side and a short side in plan view,
The light splitting unit splits the incident light beam at least in a direction along the short side.
The head-up display device according to claim 2.

前記光分割部は、前記回折光学素子よりも前記光出射部側に位置し、
分割して出射させた前記複数の光束のうち、隣り合う光束の中心間距離が前記マイクロレンズの平面視における対角線の長さ以下である、
ことを特徴とする請求項３に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 The light splitting unit is located closer to the light emitting unit than the diffractive optical element,
Of the plurality of light beams divided and emitted, the distance between the centers of adjacent light beams is equal to or less than the length of the diagonal line in plan view of the microlens.
The head-up display device according to claim 3.

前記光分割部は、前記回折光学素子とは別体であると共に、前記回折光学素子よりも前記光出射部側に位置し、
前記光分割部の前記回折光学素子側には、入射した光束を回折作用によって前記複数の光束に分割させる回折発現面が形成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 The light splitting unit is separate from the diffractive optical element, and is positioned closer to the light emitting unit than the diffractive optical element,
On the diffractive optical element side of the light splitting unit, a diffraction expression surface that splits an incident light beam into the plurality of light beams by a diffraction action is formed.
The head-up display device according to claim 1, wherein the head-up display device is a head-up display device.

前記光分割部と前記回折光学素子とは、一体であり、その前記光出射部側の面と前記光出射部とは反対側の面との一方は、入射した光束を回折作用によって前記複数の光束に分割させる前記光分割部の回折発現面として構成され、他方は、前記マイクロレンズが配列される面である、
ことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 The light splitting unit and the diffractive optical element are integrated, and one of the surface on the light emitting unit side and the surface on the opposite side of the light emitting unit is configured to diffract the incident light beam by the diffraction action. It is configured as a diffraction manifestation surface of the light splitting unit that splits the light beam, the other is a surface on which the microlenses are arranged,
The head-up display device according to claim 2, wherein the head-up display device is a head-up display device.

前記光分割部は、前記回折光学素子よりも前記光出射部側に位置し、
前記光分割部から前記回折光学素子へと入射する前記複数の光束のうち、所定の光束を第１の光束とし、前記第１の光束とは異なる光束を第２の光束とすると、
前記回折光学素子で発散した前記第１の光束と、前記回折光学素子で発散した前記第２の光束とは、仮想面内において重ならない、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 The light splitting unit is located closer to the light emitting unit than the diffractive optical element,
Of the plurality of light beams incident on the diffractive optical element from the light splitting unit, a predetermined light beam is a first light beam, and a light beam different from the first light beam is a second light beam.
The first light beam diverged by the diffractive optical element and the second light beam diverged by the diffractive optical element do not overlap in a virtual plane.
The head-up display device according to any one of claims 1 to 6.

前記回折光学素子は、前記光分割部よりも前記光出射部側に位置し、
前記回折光学素子で発散してから前記光分割部で分割された少なくとも２つの光束群同士は、仮想面内において重ならない、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 The diffractive optical element is located closer to the light emitting part than the light dividing part,
At least two light beam groups divided by the light splitting unit after diverging by the diffractive optical element do not overlap in a virtual plane,
The head-up display device according to claim 1, wherein the head-up display device is a head-up display device.