WO2023058488A1 - 画像投影装置および画像投影方法 - Google Patents

Abstract

虚像を表示する表示部（６０）に対して投影画像（７０）を照射する画像投影装置（１００）は、画像を照射する画像照射部（１０）と、画像を照射する光を少なくとも第１画像光と第２画像光に分岐する光分岐部（２０）と、表示部（６０）を介して第１画像光を投影画像（７０）として視点方向に照射する第１光学部（３１，３２）と、表示部（６０）を介さずに第２画像光を視点方向に照射する第２光学部（３３）とを備える。

Description

画像投影装置および画像投影方法

　本開示は、画像投影装置に関し、特に虚像を表示するための表示部に対して投影画像を照射する画像投影装置および画像投影方法に関する。

　従来から、車両内に各種情報を表示する装置として、アイコンを点灯表示する計器盤が用いられている。また、表示する情報量の増加とともに、計器盤に画像表示装置を埋め込むことや、計器盤全体を画像表示装置で構成することも提案されている。

　計器盤は車両のフロントガラス（ウィンドシールド）より下方に位置しているため、計器盤に表示された情報を運転者が視認するには、運転中に視線を下方に移動させる必要があるため好ましくない。そこで、フロントガラスに画像を投影して、運転者が車両の前方を視認したときに情報を読み取れるようにするヘッドアップディスプレイ（以下ＨＵＤ：Ｈｅａｄ　Ｕｐ　Ｄｉｓｐｌａｙ）も提案されている（例えば、特許文献１，２を参照）。

日本国特開２０１９－１１９２４８号公報 日本国特開２０１９－１１９２６２号公報

　図６Ａ、図６Ｂ及び図６Ｃは、従来から提案されているＨＵＤ装置１を用いた情報提示方法を示す模式図である。図６Ａは車両内部の装置配置を示している。図６Ｂはメータ部２に表示される計器類画像２ａを示している。図６Ｃは虚像３として投影される補助的画像３ａを示している。従来の情報提示方法では、ＨＵＤ装置１とは別にメータ部２を車両内に設置しておき、虚像３をウィンドシールド４を介してＨＵＤ装置１から投影する。ここで、法規で定められた計器類はメータ部２で計器類画像２ａとして表示する。運転を支援する補助的画像３ａは虚像３として投影している。近年では、メータ部２として液晶表示装置などを用いて計器類の意匠性を向上させたものもある。

　図６Ａから図６Ｃに示したように、車両の走行中には、水平方向から数度（図６Ａ中では４度）下方に虚像３が投影されるため、運転者５が補助的な情報を視認するための視線移動を小さくすることができる。運転者５は、さらに下方（図６Ａ中では２０度）に視線を移動することで、メータ部２に表示された計器類を良好に視認することができる。しかし従来技術では、ＨＵＤ装置１とメータ部２とをそれぞれ車両のインストルメントパネル内に配置する必要があるため、省スペース化を図ることが困難であった。また、メータ部２を設置する位置は、運転者５が良好に視認できる位置に必然的に定まるため、ＨＵＤ装置１を配置する際の設計自由度が低いという問題があった。

　また、より多くの情報を提示するために、運転支援ＨＵＤ装置を用いて複数の画像をウィンドシールドに投影することも提案されている。しかし、複数の画像を異なる距離に虚像として投影して結像するためには、画像照射部と投影光学系を複数備える必要があり、インストルメントパネル内に収容するためには設計の自由度が低いという問題があった。そこで本願出願人は、一つの画像照射部内に複数の画像を表示し、プリズム等の光分岐部によって各画像の光路を分岐することで、省スペース化を図った画像投影装置を提案している。

　図１２は、一画面で複数の画像を投影するための従来技術の画像投影装置を示す模式図である。図１２に示すように、従来の画像投影装置は、画像照射部１Ｂと、反射鏡２Ｂと、自由曲面ミラー３Ｂと、光分岐部４Ｂと、自由曲面ミラー５Ｂと、ウィンドシールド６Ｂを備えている。このような画像投影装置では、画像照射部１Ｂから照射された光の一部は光分岐部４Ｂで分岐されて自由曲面ミラー５Ｂ、自由曲面ミラー３Ｂおよびウィンドシールド６Ｂで反射されて運転者の視点に到達し、遠方に虚像８Ｂが結像される。画像照射部１Ｂから照射された光の他の一部は、反射鏡２Ｂ、自由曲面ミラー３Ｂおよびウィンドシールド６Ｂで反射されて運転者の視点に到達し、近方に虚像７Ｂが結像される。

　従来技術の画像投影装置では、水平方向から数度下方の遠方（図１２中では運転者から１５ｍ程度）に虚像８Ｂが投影され、運転者が運転支援情報を視認するための視線移動を小さくすることができる。また、さらに下方の近方（図１２中では運転者から３ｍ程度）に虚像７Ｂが投影され、視線を移動することで車速表示等を良好に視認することができる。しかし、車両の走行中には、走行状態や路面状態に応じて車両自体と画像投影装置が振動するため、虚像７Ｂ，８Ｂの結像位置が振動により変位して視認性が低下するという問題があった。

　図１３は、従来技術の画像投影装置において、画像照射部１Ｂで表示される表示領域を示す模式図である。画像照射部１Ｂにおいて全表示領域１ａは、画像を表示できる全ての領域を示している。全表示領域１ａには、近方に結像される近方画像を表示する近方表示領域１ｂと、遠方に結像される遠方画像を表示する遠方表示領域１ｃが設けられている。図１２に示した画像投影装置では、近方表示領域１ｂに表示された近方画像を照射する光が反射鏡２Ｂを介して近方に虚像７Ｂとして結像され、遠方表示領域１ｃに表示された遠方画像を照射する光が光分岐部４Ｂを介して遠方に虚像８Ｂとして結像される。しかし、車両の走行時には車両と画像投影装置が振動するため、虚像７Ｂ，８Ｂの結像位置が背景に対して変動し、画像の視認性が低下するという問題が生じる。

　このような車両走行時の振動による虚像７Ｂ，８Ｂの結像位置の変化を抑制するために、車両の振動を検知するセンサを備えておき、センサの検知結果に応じて画像照射部１Ｂでの画像表示位置を補正する方法が考えられる。センサが車両の振動を検知した場合には、その振動方向と変位量を算出して、近方表示領域１ｂと遠方表示領域１ｃの表示位置をそれぞれマージン領域１ｄ，１ｅ内で変化させる。これにより、振動による虚像７Ｂ，８Ｂの変位をマージン領域１ｄ，１ｅ内での変位で相殺して、近方画像と遠方画像の結像位置の変化を抑制することができる。

　しかし、このようなマージン領域１ｄ，１ｅ内で近方表示領域１ｂと遠方表示領域１ｃの表示位置を変化させる方法では、全表示領域１ａ内において振動を相殺するためにマージン領域１ｄ，１ｅを確保しておく必要がある。これは例えば、図１３に示したように近方表示領域１ｂと遠方表示領域１ｃの上下にそれぞれ１５％程度の変位量を確保する場合には、表示できる画像サイズが３０％小さくなることを意味する。したがって、虚像７Ｂ，８Ｂとして結像できる画像サイズを大きくすることができず、虚像７Ｂ，８Ｂとして表示される近方画像と遠方画像の視認性が低下するという問題が発生する。

　本開示は、計器類を表示し、かつ補助的画像を虚像として投影しながらも、省スペース化と設計自由度の向上を図ることが可能な画像投影装置を提供することを目的とする。

　さらに本開示は、有効な画像表示面積を確保しながらも、車両の振動による結像位置の変動を抑制して画像の視認性を向上させることが可能な画像投影装置および画像投影方法を提供することを目的とする。

　本開示の画像投影装置は、虚像を表示するための表示部に対して投影画像を照射する画像投影装置であって、画像を照射する画像照射部と、前記画像を照射する光を少なくとも第１画像光と第２画像光に分岐する光分岐部と、前記表示部を介して前記第１画像光を前記投影画像として視点方向に照射する第１光学部と、前記表示部を介さずに前記第２画像光を前記視点方向に照射する第２光学部とを備える。

　このような本開示の画像投影装置では、画像照射部から照射された画像を光分岐部で第１画像光と第２画像光に分岐し、第１画像光を第１光学部で表示部を介して照射し、第２画像光を第２光学部で表示部を介さずに照射する。これにより、第２画像光で計器類を表示し、かつ補助的画像を投影画像（虚像）として第１画像光で投影しながらも、省スペース化と設計自由度の向上を図ることが可能である。

　本開示の画像投影装置は、虚像を表示するための表示部に対して投影画像を照射する画像投影装置であって、第１画像を照射する画像照射部と、前記表示部を介して前記第１画像を第１画像光として視点方向に照射する第１光学部と、振動情報に基づいて前記表示部に対する前記第１画像光の入射角度を変更する第１光学駆動部とを備える。

　このような本開示の画像投影装置では、振動情報に基づいて、表示部に対する第１画像光の入射角度の補正量を算出し、補正量に応じて第１光学駆動部を制御して、第１画像の結像位置を補正するため、有効な画像表示面積を確保しながらも、車両の振動による結像位置の変動を抑制して画像の視認性を向上させることが可能となる。

　本開示の画像投影方法は、虚像を表示するための表示部に対して投影画像を照射する画像投影方法であって、前記表示部を介して第１画像を第１画像光として視点方向に照射する画像照射工程と、振動情報を取得する振動検知工程と、前記振動情報に基づいて、前記表示部に対する前記第１画像光の入射角度を変更して、前記第１画像の結像位置を補正する補正制御工程とを備える。

　本開示では、計器類を表示し、かつ補助的画像を虚像として投影しながらも、省スペース化と設計自由度の向上を図ることが可能な画像投影装置を提供することができる。

　本開示では、有効な画像表示面積を確保しながらも、車両の振動による結像位置の変動を抑制して画像の視認性を向上させることが可能な画像投影装置および画像投影方法を提供することができる。

図１は、第１実施形態に係る画像投影装置１００の構成を示す模式図である。 図２は、画像照射部１０から照射される画像を示す模式図である。 図３は、ウィンドシールド６０への光の入射角度と反射率の関係を示すグラフである。 図４は、第２実施形態に係る画像投影装置１１０の構成を示す模式図である。 図５は、第３実施形態に係る画像投影装置１２０の構成を示す模式図である。 図６Ａは、従来から提案されているＨＵＤ装置１を用いた情報提示方法を示す模式図であり、車両内部の装置配置を示している。 図６Ｂは、従来から提案されているＨＵＤ装置１を用いた情報提示方法を示す模式図であり、メータ部２に表示される計器類画像２ａを示している。 図６Ｃは、従来から提案されているＨＵＤ装置１を用いた情報提示方法を示す模式図であり、虚像３として投影される補助的画像３ａを示している。 図７は、第４実施形態に係る画像投影装置１００Ｂの構成を示すブロック図である。 図８は、第４実施形態に係る画像投影装置１００Ｂの構成を示す模式図である。 図９は、第４実施形態に係る画像投影装置１００Ｂにおいて、画像照射部１０Ｂから照射される画像の表示領域を示す模式図である。 図１０は、第４実施形態に係る画像投影方法の工程を示すフローチャートである。 図１１は、第５実施形態に係る画像投影装置１１０Ｂの構成を示す模式図である。 図１２は、一画面で複数の画像を投影するための従来技術の画像投影装置を示す模式図である。 図１３は、従来技術の画像投影装置において、画像照射部１Ｂで表示される画像の表示領域を示す模式図である。

　（第１実施形態）
　以下、本開示の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付すものとし、適宜重複した説明は省略する。図１は、本実施形態に係る画像投影装置１００の構成を示す模式図である。図１に示すように画像投影装置１００は、画像照射部１０と、光分岐部２０と、反射鏡３１と、自由曲面ミラー３２と、自由曲面ミラー３３と、直接表示部４０と、外光カットフィルタ５０を備えており、ウィンドシールド（表示部）６０を介して虚像７０を投影する。画像投影装置１００は、各部と情報通信可能に接続されて、各部を制御する制御部を備えている（図示省略）。制御部の構成は限定されないが、一例として情報処理を行うためのＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）や、メモリ装置、記録媒体、情報通信装置等を備えるものが挙げられる。制御部は、予め定められたプログラムに従って各部の動作を制御し、画像を含んだ情報（画像情報）を画像照射部１０に送出する。

　画像照射部１０は、制御部からの画像情報に基づいて、画像を含んだ光を照射する部分である。画像照射部１０の具体的構成は限定されず、例えば液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置、レーザ光源と光変調素子の組み合わせ等である。図１に示した例では、画像照射部１０は、液晶表示装置の背面側から発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）により光を照射している。後述するように、画像照射部１０は、第１画像と第２画像をそれぞれ表示する第１領域１１と第２領域１２を含む。

　光分岐部２０は、画像照射部１０から照射される画像の光を分岐する光学部材である。光分岐部２０は、少なくとも第１領域１１で表示される第１画像を第１画像光とし、第２領域１２で表示される第２画像を第２画像光として、光を分岐する。光分岐部２０は、光を分岐する光学部材であれば構造は限定されず、例えばプリズムである。反射鏡で光の入射角と反射角を異ならせる等の手法が用いられてもよい。図１に示した例では、光分岐部２０はプリズムであり、プリズムは画像照射部１０の第２領域に重ねて配置されている。第１領域１１から照射された第１画像光は反射鏡３１に到達し、第２領域１２から照射された第２画像光は光分岐部２０によって第１画像光とは異なる経路で自由曲面ミラー３３に到達する。

　ここで、光分岐部２０を画像照射部１０に重ねて配置するとは、平面視において光分岐部２０を配置した領域が画像照射部１０の画像表示領域と重複することを意味している。光分岐部２０と画像照射部１０が接触している場合も非接触の場合も重ねて配置に含まれるものとする。光分岐部２０と画像照射部１０の間に光を透過する光学部材や、両者の間隔を維持するための保持部材を介在させている場合も、重ねて配置に含まれる。

　反射鏡３１は、画像照射部１０から照射された第１画像光が入射し、第１画像光を自由曲面ミラー３２方向に反射する光学部材である。図１に示した例では、反射鏡３１は平板状のミラーである。反射鏡３１は、第１画像光を虚像７０として投影するために必要な光学設計されており、必要に応じて凹面鏡、凸面鏡、自由曲面ミラー等であってもよい。反射鏡３１を省略して、画像照射部１０からの第１画像光が自由曲面ミラー３２に直接入射してもよい。

　自由曲面ミラー３２は、反射鏡３１で反射された第１画像光が入射し、ウィンドシールド６０方向に第１画像光を反射する凹面鏡である。自由曲面ミラー３２の反射面は、ウィンドシールド６０を介して虚像７０として投影するために、運転者の視点方向に光径が拡大するように設計されている。ここで、視点方向に光径が拡大するとは、反射後に光径が一貫して拡大する場合だけでなく、光径が縮小して中間地点において結像した後に拡大する場合も含む。

　自由曲面ミラー３３は、光分岐部２０を介して第２画像光が入射し、第２画像光を直接表示部４０方向に反射する光学部材である。自由曲面ミラー３３は、反射した第２画像光の光径を拡大しながら直接表示部４０に到達させる拡大光学部に相当し、画像照射部１０上での第２領域の面積よりも大きな面積で第２画像を直接表示部４０に表示することができる。

　直接表示部４０は、自由曲面ミラー３３で反射された第２画像光が入射し、第２画像光を運転者に直接視認させるための光学部材である。直接表示部４０の構成は、直接表示部４０に到達した第２画像光を運転者が視認できれば限定されず、可視光を透過する板状ガラス、位相差フィルム、透過型スクリーン等であってもよい。直接表示部４０が透過型スクリーンである場合には、背面に照射された第２画像光が透過型スクリーンで拡散されるため、偏光眼鏡を介した視認や斜め方向からの視認でも視認性を向上させることができる。直接表示部４０が位相差フィルムである場合には、第２画像光の偏光面と位相差フィルムのファースト軸とを所定角度（代表的には４５度）異ならせることが好ましい。ファースト軸を偏光面と異ならせることで、第２画像光は円偏光に変換されて視点方向に進行するため、運転者が偏光眼鏡を用いた場合でも視認性を向上させることができる。

　外光カットフィルタ５０は、画像照射部１０とウィンドシールド６０の間において、第１画像光の経路上に配置され、赤外光および／または紫外光を遮断して可視光を透過する波長特性を有する光学部材である。図１では、外光カットフィルタ５０はウィンドシールド６０と自由曲面ミラー３２との間に配置されているが、画像照射部１０に入射する外光をカットすることが出来れば外光カットフィルタ５０の配置場所は限定されない。外光カットフィルタ５０が配置されていることで、ウィンドシールド６０の上方から入射してくる太陽光などの外光に含まれる赤外光および／または紫外光を遮断する。これにより、太陽光が自由曲面ミラー３２、反射鏡３１を介して画像照射部１０の画像表示領域に到達した場合の、画像照射部１０の温度上昇や表示面の劣化を抑制することができる。外光カットフィルタ５０は可視光を透過するため、第１画像光は外光カットフィルタ５０を良好に透過し、虚像７０の投影には影響しない。

　ウィンドシールド６０は、車両の運転席前方に設けられて可視光を透過する部材である。ウィンドシールド６０は、車両の内側面では自由曲面ミラー３２から入射した第１画像光を視点方向に対して反射し、車両の外部からの光を視点方向に対して透過する。ウィンドシールド６０は、本開示における表示部に相当している。ここでは表示部はウィンドシールド６０である。ウィンドシールド６０とは異なる表示部として、コンバイナーが設けられ、自由曲面ミラー３２からの光を視点方向に反射してもよい。ウィンドシールド６０の位置は、車両の前方に限定されない。ウィンドシールド６０は、搭乗者の視点に対して画像を投影するものであれば、車両の側方や後方に配置されてもよい。

　虚像７０は、ウィンドシールド６０で反射された第１画像光が運転者等の視点（アイボックス）に到達した際に、空間中に結像されたように表示される画像である。虚像７０が結像される位置は、画像照射部１０から照射された光が、反射鏡３１、自由曲面ミラー３２、およびウィンドシールド６０で反射された後に視点方向に進行する際の拡がり角度によって決まる。

　図１に示した例では、反射鏡３１、自由曲面ミラー３２および外光カットフィルタ５０の組み合わせが本開示における第１光学部に相当している。画像投影装置１００は、ウィンドシールド（表示部）６０を介して第１画像光を投影画像として視点方向に照射する。光分岐部２０、自由曲面ミラー３３および直接表示部４０の組み合わせが本開示における第２光学部に相当している。画像投影装置１００は、ウィンドシールド（表示部）６０を介さずに第２画像光を視点方向に照射する。第１光学部や第２光学部には、必要に応じて凸レンズや凹レンズが配置され、光径が拡大や縮小されてもよい。

　図２は、画像照射部１０から照射される画像を示す模式図である。画像照射部１０の画像を表示する領域の全体のうち、第１領域１１には第１画像が表示され、第２領域１２には第２画像が表示されている。図２に示した例では、第１領域１１に表示される第１画像として、速度と音量インジケータ、進行方向ガイド等の運転に関する補助的な情報が表示されている。第２領域１２に表示される第２画像として、速度計とカーナビゲーション画面、運転モード情報等の計器類が表示されている。

　図１に示した画像投影装置１００では、第２領域１２に重なる位置に光分岐部２０であるプリズムを配置し、第１領域１１からの第１画像光と第２領域１２からの第２画像光の経路を分岐させている。第１領域１１で表示された第１画像は、反射鏡３１、自由曲面ミラー３２、外光カットフィルタ５０およびウィンドシールド６０を介して運転者の視点に到達する。前述したように第１画像光は視点方向に光径が拡大して進行するため、運転者はウィンドシールド６０よりも遠方に虚像７０が投影画像として表示されていると視認する。第２領域１２で表示された第２画像は、光分岐部２０、自由曲面ミラー３３および直接表示部４０を介して運転者の視点に到達する。これにより、運転者は直接表示部４０に第２画像が表示されていると視認する。

　図３は、ウィンドシールド６０への光の入射角度と反射率の関係を示すグラフである。図３の横軸はウィンドシールド６０への光の入射角度を示しており、縦軸は入射角９０度を１００％とした場合の相対的な反射率を示している。図中における実線と破線はそれぞれＰ偏光とＳ偏光の理論値を示し、白抜き丸と黒丸のプロットはそれぞれＰ偏光とＳ偏光の実測値を示している。図３に示したように、Ｐ偏光はウィンドシールド６０への入射角が６０度の近傍で反射率が著しく低下するため、入射角度が５５度以下または６５度以上となる位置に自由曲面ミラー３２を配置することが好ましい。

　ウィンドシールド６０への第１画像光の入射角度が５５度以下または６５度以上となるように自由曲面ミラー３２を配置すると、図３に示したように反射光にＰ偏光が含まれる比率が高くなる。これにより、運転者が偏光眼鏡を使用し、偏光眼鏡でＳ偏光がカットされた場合にも、第１画像光で投影された虚像７０を運転者は視認することができる。

　上述したように本開示の画像投影装置では、画像照射部１０から照射された画像を光分岐部２０で第１画像光と第２画像光に分岐し、第１画像光を第１光学部でウィンドシールド６０を介して照射し、第２画像光を第２光学部でウィンドシールド６０を介さずに照射する。これにより、一つの画像照射部１０で第１画像と第２画像を表示して、省スペース化と設計自由度の向上を図ることができる。また、第１画像光で虚像７０を投影しつつ、第２画像光を直接表示するため、第２画像光で計器類を表示し、かつ補助的画像を投影画像（虚像）として第１画像光で投影しながらも、省スペース化と設計自由度の向上を図ることが可能となる。

　また、光分岐部２０がプリズムである場合、画像照射部１０を部分的に覆って一部の光を分岐する際の光学設計が容易となる。また、反射鏡を用いて光を分岐する場合と比較すると、光を分岐するために確保するための容積を小さくして装置の小型化を図ることができる。特に、光分岐部２０を第２領域１２に重ねて配置する場合には、第１領域１１よりも第２領域１２のほうが画像照射部１０に占める面積比が大きいため、光分岐部２０が反射鏡である場合よりもプリズムである場合の方が、小型化に有利である。また、レンズやプリズムでは色収差が発生するが、プリズムでは、プリズムの角度がパラメータであり、その色収差の規則性が高く、画像処理により予め色補正をしておくことで収差補正が容易となる。

　（第２実施形態）
　次に、本開示の第２実施形態について図４を用いて説明する。第１実施形態と重複する内容は説明を省略する。図４は、本実施形態に係る画像投影装置１１０の構成を示す模式図である。本実施形態は、光分岐部２０が第１光学部に含まれる点が第１実施形態と異なっている。

　図４に示すように画像投影装置１１０は、画像照射部１０と、光分岐部２０と、反射鏡３１と、自由曲面ミラー３２と、自由曲面ミラー３３と、直接表示部４０を備えており、ウィンドシールド（表示部）６０を介して虚像７０を投影する。本実施形態では、画像照射部１０と反射鏡３１との間に光分岐部２０を配置し、光分岐部２０をプリズムで構成し、さらにプリズムを構成する材料中に赤外光吸収材料を含有させている。

　図４に示した例では、光分岐部２０、反射鏡３１および自由曲面ミラー３２の組み合わせが本開示における第１光学部に相当している。画像投影装置１１０は、ウィンドシールド（表示部）６０を介して第１画像光を投影画像として視点方向に照射する。自由曲面ミラー３３および直接表示部４０の組み合わせが本開示における第２光学部に相当している。画像投影装置１１０は、ウィンドシールド（表示部）６０を介さずに第２画像光を視点方向に照射する。

　図４に示した画像投影装置１１０では、第１領域１１に重なる位置に光分岐部２０であるプリズムを配置し、第１領域１１からの第１画像光と第２領域１２からの第２画像光の経路を分岐させている。第１領域１１で表示された第１画像は、光分岐部２０、反射鏡３１、自由曲面ミラー３２およびウィンドシールド６０を介して運転者の視点に到達する。前述したように第１画像光は視点方向に光径が拡大して進行するため、運転者はウィンドシールド６０よりも遠方に虚像７０が投影画像として表示されていると視認する。また、第２領域１２で表示された第２画像は、自由曲面ミラー３３および直接表示部４０を介して運転者の視点に到達する。これにより、運転者は直接表示部４０に第２画像が表示されていると視認する。

　光分岐部２０としてプリズムは、可視光を透過して高い屈折率を有する樹脂やガラスを母材として構成されており、母材中には赤外光を吸収する赤外光吸収材料が含有されている。光分岐部２０に紫外光吸収材料が含有されているとしてもよい。これにより、画像照射部１０とウィンドシールド６０の間に配置された光分岐部２０で、ウィンドシールド６０の上方から入射してくる太陽光などの外光に含まれる赤外光および／または紫外光を遮断し、画像照射部１０の温度上昇を抑制することができる。

　本実施形態の画像投影装置１１０でも、画像照射部１０から照射された画像を光分岐部２０で第１画像光と第２画像光に分岐し、第１画像光を第１光学部でウィンドシールド６０を介して照射し、第２画像光を第２光学部でウィンドシールド６０を介さずに照射する。これにより、第２画像光で計器類を表示し、かつ補助的画像を投影画像（虚像）として第１画像光で投影しながらも、省スペース化と設計自由度の向上を図ることが可能である。

　（第３実施形態）
　次に、本開示の第３実施形態について図５を用いて説明する。第１実施形態と重複する内容は説明を省略する。図５は、本実施形態に係る画像投影装置１２０の構成を示す模式図である。本実施形態の画像投影装置１２０は、光分岐部２０を複数備えている点が第１実施形態と異なっている。

　図５に示すように画像投影装置１２０は、画像照射部１０と、光分岐部２０ａ，２０ｂと、反射鏡３１と、自由曲面ミラー３２と、自由曲面ミラー３３と、反射鏡３４と、自由曲面ミラー３５と、直接表示部４０と、外光カットフィルタ５０を備えており、ウィンドシールド（表示部）６０を介して虚像７０ａ，７０ｂを投影する。本実施形態では、画像照射部１０での表示領域において、第１領域１１で第１画像を表示し、第２領域１２で第２画像を表示し、第３領域で第３画像を表示する。

　光分岐部２０ａ，２０ｂは、画像照射部１０から照射される画像の光を分岐する光学部材である。図５に示した例では光分岐部２０ａ，２０ｂがプリズムであり、各プリズムは画像照射部１０の第２領域１２と第３領域にそれぞれ重ねて配置されている。反射鏡３４は、画像照射部１０から照射された第３画像光が入射し、第３画像光を自由曲面ミラー３５方向に反射する光学部材である。自由曲面ミラー３５は、反射鏡３４で反射された第３画像光が入射し、ウィンドシールド６０方向に第３画像光を反射する凹面鏡である。自由曲面ミラー３５の反射面は、ウィンドシールド６０を介して虚像７０ｂとして投影するために、運転者の視点方向に光径が拡大するように設計されている。

　図５に示した例では、反射鏡３１、自由曲面ミラー３２および外光カットフィルタ５０の組み合わせが本開示における第１光学部に相当している。画像投影装置１２０は、ウィンドシールド（表示部）６０を介して第１画像光を投影画像として視点方向に照射する。光分岐部２０ａ、自由曲面ミラー３３および直接表示部４０の組み合わせが本開示における第２光学部に相当している。画像投影装置１２０は、ウィンドシールド（表示部）６０を介さずに第２画像光を視点方向に照射する。光分岐部２０ｂ、反射鏡３１、自由曲面ミラー３２および外光カットフィルタ５０の組み合わせが本開示における第３光学部に相当している。画像投影装置１２０は、ウィンドシールド（表示部）６０を介して第３画像光を投影画像として視点方向に照射する。図５は自由曲面ミラー３２と自由曲面ミラー３５を別体で構成した例を示したが、二つの自由曲面を一体で構成した自由曲面ミラーが配置されてもよい。

　図５に示した画像投影装置１２０では、第２領域１２および第３領域に重なる位置にそれぞれ光分岐部２０ａ，２０ｂであるプリズムを配置し、第１領域１１からの第１画像光と第２領域１２からの第２画像光と第３領域からの第３画像光の経路を分岐させている。第１領域１１で表示された第１画像は、反射鏡３１、自由曲面ミラー３２、外光カットフィルタ５０およびウィンドシールド６０を介して運転者の視点に到達する。第２領域１２で表示された第２画像は、光分岐部２０ａ、自由曲面ミラー３３および直接表示部４０を介して運転者の視点に到達する。これにより、運転者は直接表示部４０に第２画像が表示されていると視認する。第３領域で表示された第３画像は、光分岐部２０ｂ、反射鏡３４、自由曲面ミラー３５、外光カットフィルタ５０およびウィンドシールド６０を介して運転者の視点に到達する。前述したように第１画像光および第３画像光は視点方向に光径が拡大して進行するため、運転者はウィンドシールド６０よりも遠方に虚像７０ａ，７０ｂが投影画像として表示されていると視認する。

　本実施形態の画像投影装置１２０でも、画像照射部１０から照射された画像を光分岐部２０ａ，２０ｂで第１画像光、第２画像光および第３画像光に分岐し、第１画像光と第３画像光をそれぞれ第１光学部と第３光学部でウィンドシールド６０を介して照射し、第２画像光を第２光学部でウィンドシールド６０を介さずに照射する。これにより、第２画像光で計器類を表示し、かつ補助的画像を投影画像（虚像）として第１画像光および第３画像光で投影しながらも、省スペース化と設計自由度の向上を図ることが可能である。

　（第４実施形態）
　次に、本開示の第４実施形態について図７を用いて説明する。第１実施形態と重複する内容は説明を省略する。図７は、本実施形態に係る画像投影装置１００Ｂの構成を示すブロック図である。図７に示すように画像投影装置１００Ｂは、画像照射部１０Ｂと、光分岐部２０Ｂと、第１光学部３０Ｂと、第２光学部４０Ｂと、振動検知部５０Ｂと、補正制御部６０Ｂと、光学駆動部７０Ｂを備えている。画像投影装置１００Ｂから投影された光は図示を省略するウィンドシールド（表示部）を介して運転者の視点位置に照射される。

　後述するように、画像照射部１０Ｂは、遠方画像と近方画像をそれぞれ表示する遠方表示領域１３Ｂと近方表示領域１２Ｂを含む。

　光分岐部２０Ｂは、画像照射部１０Ｂから照射される画像の光を分岐する光学部材である。光分岐部２０Ｂは、少なくとも遠方表示領域１３Ｂで表示される第１画像を第１画像光とし、近方表示領域１２Ｂで表示される第２画像を第２画像光として、光を分岐する。図８に示した例では、光分岐部２０Ｂはプリズムであり、プリズムは画像照射部１０Ｂの遠方表示領域１３Ｂに重ねて配置されている。遠方表示領域１３Ｂから照射された第１画像光は光分岐部２０Ｂによって第２画像光とは異なる経路で、自由曲面ミラー４１で反射されて自由曲面ミラー３２に到達する。近方表示領域１２Ｂから照射された第２画像光は反射鏡３１Ｂで反射されて自由曲面ミラー３２に到達する。

　第１光学部３０Ｂは、遠方表示領域１３Ｂで表示された遠方画像を第１画像光として、視点方向に表示部を介して照射する光学要素の組み合わせである。第１光学部３０Ｂの光学的な構成は限定されず、複数の反射鏡やレンズ、プリズム等を組み合わせてもよい。第２光学部４０Ｂは、近方表示領域１２Ｂで表示された近方画像を第２画像光として、視点方向に表示部を介して照射する光学要素の組み合わせである。第２光学部４０Ｂの光学的な構成は限定されず、複数の反射鏡やレンズ、プリズム等を組み合わせてもよい。

　振動検知部５０Ｂは、画像投影装置１００Ｂが搭載された車両の走行時等における振動を検知して振動情報を取得する部分である。振動検知部５０Ｂの具体的な構成は限定されないが、ジャイロセンサ等の加速度センサでもよい。ここでは画像投影装置１００Ｂが振動検知部５０Ｂを内部に備える場合を示している。画像投影装置１００Ｂの外部に別途設けられた振動検知部５０Ｂが振動情報を取得して、情報通信手段を用いて画像投影装置１００Ｂの制御部に振動情報が伝達されることで、画像投影装置１００Ｂが振動情報を取得してもよい。

　補正制御部６０Ｂは、振動検知部５０Ｂで取得された振動情報に基づいて、第１光学部３０Ｂから表示部に対する第１画像光の入射角度の補正量を算出し、補正量に応じて光学駆動部７０Ｂを制御して、第１画像の結像位置を補正する。補正制御部６０Ｂは、制御部で実行されるプログラムで実現され、予め定められた手順に応じて各工程を実行する。ここでは画像投影装置１００が補正制御部６０Ｂを内部に備える場合を示している。画像投影装置１００Ｂの外部に別途設けられた補正制御部６０Ｂが振動情報に基づいて補正量を算出し、情報通信手段を用いて補正量が伝達されてもよい。外部で算出された補正量に基づいて光学駆動部７０Ｂに対する制御信号を生成し、情報通信手段を用いて光学駆動部７０Ｂの駆動を制御してもよい。

　光学駆動部７０Ｂは、第１光学部３０Ｂの光路を変更することで、表示部に対する第１画像光の入射角度を変更する。光学駆動部７０Ｂの構成は限定されないが、例えば第１光学部３０Ｂや光分岐部２０Ｂの角度を変更するモータ装置や、光の進行方向を電気的に制御する光学素子等でもよい。光学駆動部７０Ｂは、本開示における第１光学駆動部に相当している。光学駆動部７０Ｂがモータ装置である場合、光学駆動部７０Ｂは回転角度を精密に制御するステッピングモータであることが好ましい。

　図８は、本実施形態に係る画像投影装置１００Ｂの構成を示す模式図である。図８に示すように画像投影装置１００Ｂは、画像照射部１０Ｂと、光分岐部２０Ｂと、振動検知部５０Ｂと、補正制御部６０Ｂと、光学駆動部７０Ｂと、反射鏡３１Ｂと、自由曲面ミラー３２と、自由曲面ミラー４１と、外光カットフィルタ８０を備えている。ここで、自由曲面ミラー４１と自由曲面ミラー３２の組み合わせが本開示における第１光学部３０Ｂに相当している。反射鏡３１と、自由曲面ミラー３２と、自由曲面ミラー４１の組み合わせが本開示における第２光学部４０Ｂに相当している。

　図８に示した例では、画像投影装置１００Ｂは、画像照射部１０Ｂから照射された光の一部は第１光学部３０Ｂおよびウィンドシールド（表示部）を介して第１画像光を視点方向に照射する。画像投影装置１００Ｂは、画像照射部１０Ｂから照射された光の他の一部は、第２光学部４０Ｂおよびウィンドシールド（表示部）を介して第２画像光を視点方向に照射する。第１光学部３０Ｂや第２光学部４０Ｂには、必要に応じて凸レンズや凹レンズが配置され、光径が拡大や縮小されてもよい。光分岐部２０Ｂ、反射鏡３１Ｂ、自由曲面ミラー３２、自由曲面ミラー４１と、外光カットフィルタ８０の配置や向きは図８に示されたものに限定されない。

　反射鏡３１Ｂは、画像照射部１０Ｂから照射された第２画像光が入射し、第１画像光を自由曲面ミラー３２方向に反射する光学部材である。図８に示した例では、反射鏡３１Ｂは凸面形状のミラーである。反射鏡３１Ｂは、必要に応じて凹面鏡、平面鏡、自由曲面ミラー等であってもよい。

　自由曲面ミラー３２は、反射鏡３１Ｂで反射された第２画像光が入射し、ウィンドシールド方向に第２画像光を反射する凹面鏡である。自由曲面ミラー３２の反射面は、ウィンドシールドを介して虚像として投影するために、運転者の視点方向に光径が拡大するように設計されている。

　自由曲面ミラー４１は、光分岐部２０Ｂを介して第１画像光が入射し、第１画像光を自由曲面ミラー３２方向に反射する光学部材である。自由曲面ミラー４１の反射面は、ウィンドシールドを介して虚像として投影するために、運転者の視点方向に光径が拡大するように設計されている。

　外光カットフィルタ８０は、画像照射部１０Ｂとウィンドシールドの間において、第１画像光の経路上に配置され、赤外光および／または紫外光を遮断して可視光を透過する波長特性を有する光学部材である。図８では、外光カットフィルタ８０はウィンドシールドと自由曲面ミラー３２との間に配置されているが、画像照射部１０Ｂに入射する外光をカットすることが出来れば配置場所は限定されない。外光カットフィルタ８０が配置されていることで、ウィンドシールドの上方から入射してくる太陽光などの外光に含まれる赤外光および／または紫外光を遮断する。これにより、太陽光が自由曲面ミラー３２、反射鏡３１Ｂおよび自由曲面ミラー４１を介して画像照射部１０Ｂの画像表示領域に到達した場合の、画像照射部１０Ｂの温度上昇や表示面の劣化を抑制することができる。外光カットフィルタ８０は可視光を透過するため、第１画像光は外光カットフィルタ８０を良好に透過し、虚像の投影には影響しない。

　ウィンドシールドは、車両の内側面では自由曲面ミラー３２から入射した第１画像光および第２画像光を視点方向に対して反射し、車両の外部からの光を視点方向に対して透過する。ウィンドシールドは、本開示における表示部に相当している。

　虚像は、ウィンドシールドで反射された第１画像光および第２画像光が運転者等の視点（アイボックス）に到達した際に、空間中に結像されたように表示される画像である。虚像が結像される位置は、画像照射部１０Ｂから照射された光が、反射鏡３１Ｂ、自由曲面ミラー３２、自由曲面ミラー４１およびウィンドシールドで反射された後に視点方向に進行する際の拡がり角度によって決まる。

　図８に示した例では、光学駆動部７０Ｂは、ステッピングモータであり、光分岐部２０Ｂの角度を変更する。本実施形態では車両の走行時等において、振動検知部５０Ｂで取得した振動情報に基づいて補正制御部６０Ｂが補正量を算出し、光学駆動部７０Ｂに制御信号を送出する。光学駆動部７０Ｂが制御信号に従って駆動され、光分岐部２０Ｂが紙面に垂直な方向を回転軸として回転され、画像照射部１０Ｂとの相対的な角度が変更される。これにより、第１画像光が光分岐部２０Ｂを通過した後の光路が変更され、遠方画像の結像位置は紙面上下方向に移動する。

　図９は、本実施形態に係る画像投影装置１００Ｂにおいて、画像照射部１０Ｂから照射される画像の表示領域を示す模式図である。全表示領域１１Ｂは、画像照射部１０Ｂの画像を表示する領域全体である。全表示領域１１Ｂの一部は近方表示領域１２Ｂであり、他の一部は遠方表示領域１３Ｂである。遠方表示領域１３Ｂには第１画像が表示され、近方表示領域１２Ｂには第２画像が表示される。近方表示領域１２Ｂに表示される第２画像は、例えば速度と音量インジケータ、進行方向ガイド等がある。遠方表示領域１３Ｂに表示される第１画像は、例えば注意喚起の画像や緊急情報等の運転に関する補助的な情報がある。

　図８に示した画像投影装置１００Ｂでは、遠方表示領域１３Ｂに重なる位置に光分岐部２０Ｂであるプリズムを配置し、遠方表示領域１３Ｂからの第１画像光と近方表示領域１２Ｂからの第２画像光の経路を分岐させている。遠方表示領域１３Ｂで表示された第１画像は、光分岐部２０Ｂ、自由曲面ミラー４１、自由曲面ミラー３２、外光カットフィルタ８０およびウィンドシールドを介して運転者の視点に到達する。また、近方表示領域１２Ｂで表示された第２画像は、反射鏡３１Ｂ、自由曲面ミラー３２、外光カットフィルタ８０およびウィンドシールドを介して運転者の視点に到達する。第１画像光および第２画像光は、それぞれ第１光学部３０Ｂおよび第２光学部４０Ｂによって光径が拡大して視点に到達するため、運転者は第１画像光および第２画像光による第１画像および第２画像光の虚像が所定距離に結像されているように視認する。ここで、虚像の結像位置は、第１画像のほうが第２画像よりも視点位置から遠いものとなっている。

　図１０は、本実施形態に係る画像投影方法の工程を示すフローチャートである。はじめに、ステップＳ１の画像照射工程では、画像照射部１０Ｂの近方表示領域１２Ｂで近方画像（第２画像）を表示し、遠方表示領域１３Ｂで遠方画像（第１画像）を表示し、それぞれ第２画像光と第１画像光として照射する。第１画像光および第２画像光の照射と虚像の結像については上述して説明したものと同様である。第１画像光および第２画像光の照射を行った後にステップＳ２に移行する。

　次にステップＳ２の振動検知工程では、振動検知部５０Ｂで車両の振動を検知して振動情報を取得し、取得した振動情報を補正制御部６０Ｂに送出する。具体例として、振動検知部５０Ｂが加速度センサである場合には、加速度センサで検出した加速度の情報を振動情報として補正制御部６０Ｂに送出する。または、加速度センサで検出した加速度の情報を所定期間内で積分して、速度および位置の変化量を算出して位置の変化量を振動情報として補正制御部６０Ｂに送出する。振動情報を補正制御部６０Ｂに送出した後に、ステップＳ３に移行する。

　次にステップＳ３の補正量算出工程では、取得した振動情報に基づいて補正制御部６０Ｂが光学駆動部７０Ｂの制御信号を生成する。振動情報が加速度の情報である場合には、所定期間内で積分して速度および位置の変化量を算出し、位置の変化量をウィンドシールドへの入射角度の変化量に変換する。また、ウィンドシールドへの入射角度の変化量から第１光学部３０Ｂでの光路の回転角度を算出し、第１光学部３０Ｂの光路をその回転角度の逆方向に変化させるように制御信号を生成する。一例としては、光分岐部２０Ｂであるプリズムに光学駆動部７０Ｂが設けられ、光分岐部２０Ｂの画像照射部１０Ｂに対する相対角度を変化させる場合には、光分岐部２０Ｂの屈折率と第１画像光の入射角を考慮して回転角度を求める。補正制御部６０Ｂは制御信号を生成した後に光学駆動部７０Ｂに制御信号を送出し、ステップＳ４に移行する。

　次にステップＳ４の補正制御工程では、補正量算出工程で生成された制御信号に基づいて、光学駆動部７０Ｂが駆動されて第１光学部３０Ｂの光路が変更される。光分岐部２０Ｂに光学駆動部７０Ｂを設けた場合には、光分岐部２０Ｂを回転させて自由曲面ミラー４１への入射角度が変更される。これにより、虚像の結像位置は車両の振動と反対方向に制御され、車両の振動による背景との位置ずれが相殺されて視認性が向上する。光学駆動部７０Ｂの駆動制御を行った後にステップＳ５に移行する。

　次にステップＳ５の終了判断工程では、画像照射方法を終了するかを判断し、終了しない場合にはステップＳ１に移行し振動補正のフィードバック制御が継続される。終了する場合には、フィードバック制御のループから脱して制御を終了する。ここでは補正量算出工程と補正制御工程を別工程として説明したが、補正制御工程で補正量の算出も行うとしてもよい。

　上述したように、本実施形態の画像投影装置１００Ｂおよび画像投影方法では、振動情報に基づいて第１光学部３０Ｂを制御して第１画像の結像位置を補正する。振動による結像位置の変動は、フィードバック制御されて光学的に補正されるため、図９に示したように全表示領域１１Ｂ内にマージン領域を設ける必要がない。したがって、有効な画像表示面積を確保して近方表示領域１２Ｂと遠方表示領域１３Ｂの面積を大きくし、大きな第１画像および第２画像を投影することができる。これにより、車両の振動による結像位置の変動を抑制して画像の視認性を向上させることが可能となる。

　本実施形態では、第１画像光として遠方画像を照射し、第２画像光として近方画像を照射する例を示したが、第１画像光を近方画像として近い位置に結像し、第２画像光を遠方画像として遠い位置に結像してもよい。しかし、遠方画像は運転者の視点位置から結像位置までの距離が遠く、振動による結像位置のブレによって生じる背景とのズレが大きくなりやすい。したがって、第１画像光を遠方画像として遠い距離に結像し、振動情報に基づいて結像位置を補正することで、背景との位置ずれを抑制して視認性を向上させる効果を高めることができる。

　光分岐部２０がプリズムである場合、画像照射部１０Ｂを部分的に覆って一部の光を分岐する際の位置合わせや光学設計が容易となる。また、反射鏡を用いて光を分岐する場合と比較すると、光を分岐するために確保するための容積を小さくして装置の小型化を図ることができる。プリズムは反射鏡３１Ｂ、自由曲面ミラー３２、自由曲面ミラー４１等よりも小型で軽量なため、光学駆動部７０Ｂで回転動作を行う際のトルクが小さくなり、光学駆動部７０Ｂの低出力化および小型化を図ることができる。プリズムは小型で軽量なため、回転動作する際の精度を向上させ、補正時の回転速度を高めることができる。

　上述したように本実施形態の画像投影装置および画像投影方法では、振動情報に基づいて、ウィンドシールド（表示部）に対する第１画像光の入射角度の補正量を算出し、補正量に応じて光学駆動部７０Ｂを制御して、第１画像の結像位置を補正する。これにより、有効な画像表示面積を確保しながらも、車両の振動による結像位置の変動を抑制して画像の視認性を向上させることが可能となる。

　（第５実施形態）
　次に、本開示の第５実施形態について図１１を用いて説明する。第４実施形態と重複する内容は説明を省略する。図１１は、本実施形態に係る画像投影装置１１０Ｂの構成を示す模式図である。図１１に示すように画像投影装置１１０Ｂは、画像照射部１０Ｂと、光分岐部２０ａＢ，２０ｂＢと、反射鏡３１Ｂと、自由曲面ミラー３２と、自由曲面ミラー４１と、振動検知部５０Ｂと、補正制御部６０Ｂと、光学駆動部７０ａＢ，７０ｂＢと、外光カットフィルタ８０とを備えている。本実施形態では、光分岐部２０ａＢ，２０ｂＢおよび光学駆動部７０ａＢ，７０ｂＢを設けて、第１光学部３０Ｂおよび第２光学部４０Ｂのどちらも振動補正を行う点が第１実施形態と異なっている。

　図１１に示した画像投影装置１１０Ｂでは、遠方表示領域１３Ｂに重なる位置に光分岐部２０ａＢを配置し、遠方表示領域１３Ｂからの第１画像光を自由曲面ミラー４１方向に分岐している。光分岐部２０ａＢは本開示における第１光分岐部に相当している。また、近方表示領域１２Ｂに重なる位置に光分岐部２０ｂＢを配置し、近方表示領域１２Ｂからの第２画像光を反射鏡３１Ｂ方向に分岐している。光分岐部２０ｂＢは本開示における第２光分岐部に相当している。

　画像投影装置１１０Ｂでは、遠方表示領域１３Ｂで表示された第１画像は、光分岐部２０ａＢ、自由曲面ミラー４１、自由曲面ミラー３２、外光カットフィルタ８０およびウィンドシールドを介して運転者の視点に到達する。近方表示領域１２Ｂで表示された第２画像は、光分岐部２０ｂＢ、反射鏡３１Ｂ、自由曲面ミラー３２、外光カットフィルタ８０およびウィンドシールドを介して運転者の視点に到達する。

　光学駆動部７０ａＢ，７０ｂＢは、それぞれ光分岐部２０ａＢ，２０ｂＢに設けられて画像照射部１０Ｂに対する相対的な角度を変更し、それぞれが本開示における第１光学駆動部と第２光学駆動部に相当している。振動検知部５０Ｂおよび補正制御部６０Ｂは、車両の振動を検知して振動情報に基づいて光学駆動部７０ａＢ，７０ｂＢをそれぞれ個別に制御して、振動による第１画像と第２画像の結像位置の変動を補正する。

　本実施形態の画像投影装置および画像投影方法でも、振動情報に基づいて、ウィンドシールド（表示部）に対する第１画像光と第２画像光の入射角度の補正量を算出し、補正量に応じて光学駆動部７０ａＢ，７０ｂＢを制御して、第１画像と第２画像の結像位置を補正する。これにより、有効な画像表示面積を確保しながらも、車両の振動による結像位置の変動を抑制して画像の視認性を向上させることが可能となる。

　（第６実施形態）
　次に、本開示の第６実施形態について説明する。第４実施形態と重複する内容は説明を省略する。第４実施形態および第５実施形態では、光分岐部２０Ｂを用いて画像照射部１０Ｂから照射される光を分岐して、遠方画像および近方画像として異なる距離に投影して虚像を結像していた。しかし、画像照射部１０Ｂで表示する画像を一つとして、光分岐部２０Ｂと第２光学部４０Ｂを用いずに第１光学部３０Ｂで一つの虚像を結像してもよい。この場合には、光学駆動部７０Ｂが、自由曲面ミラー４１に設けられて、自由曲面ミラー４１の画像照射部１０Ｂに対する相対的な角度を変更してもよい。このとき、光学駆動部７０Ｂの制御は第４実施形態と同様であり、振動検知部５０Ｂで車両の振動情報を取得し、振動情報に基づいて補正制御部６０Ｂで補正量を算出し、光学駆動部７０Ｂの駆動を制御する制御信号を生成する。

　本実施形態の画像投影装置および画像投影方法でも、振動情報に基づいて、ウィンドシールド（表示部）に対する第１画像光の入射角度の補正量を算出し、補正量に応じて光学駆動部７０Ｂを制御して、第１画像と第２画像の結像位置を補正する。これにより、有効な画像表示面積を確保しながらも、車両の振動による結像位置の変動を抑制して画像の視認性を向上させることが可能となる。

　本開示は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本開示の技術的範囲に含まれる。 

　本出願は、２０２１年１０月５日出願の日本出願第２０２１－１６４１５３号及び２０２１年１０月２７日出願の日本出願第２０２１－１７５９９４号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。

Claims (17)

1. 　虚像を表示する表示部に対して投影画像を照射する画像投影装置であって、
   　画像を照射する画像照射部と、
   　前記画像を照射する光を少なくとも第１画像光と第２画像光に分岐する光分岐部と、
   　前記表示部を介して前記第１画像光を前記投影画像として視点方向に照射する第１光学部と、
   　前記表示部を介さずに前記第２画像光を前記視点方向に照射する第２光学部とを備える画像投影装置。
2. 　請求項１に記載の画像投影装置であって、
   　前記光分岐部は、前記画像照射部から照射される光の一部の経路上に配置されたプリズムを備える画像投影装置。
3. 　請求項２に記載の画像投影装置であって、
   　前記プリズムは、前記第２光学部の一部である画像投影装置。
4. 　請求項２に記載の画像投影装置であって、
   　前記プリズムは、前記第１光学部の一部である画像投影装置。
5. 　請求項４に記載の画像投影装置であって、
   　前記プリズムは、赤外光吸収材料を含有する画像投影装置。
6. 　請求項１から５の何れか一項に記載の画像投影装置であって、
   　前記第２光学部は、前記第２画像光を円偏光に変換する位相差フィルムを備える画像投影装置。
7. 　請求項１から５の何れか一項に記載の画像投影装置であって、
   　前記第２光学部は、背面に前記第２画像光が照射される透過型スクリーンを備える画像投影装置。
8. 　請求項１から５の何れか一項に記載の画像投影装置であって、
   　前記第２光学部は、前記第２画像光を拡大して照射する拡大光学部を含む画像投影装置。
9. 　虚像を表示する表示部に対して投影画像を照射する画像投影装置であって、
   　第１画像を照射する画像照射部と、
   　前記表示部を介して前記第１画像を第１画像光として視点方向に照射する第１光学部と、
   　振動情報に基づいて前記表示部に対する前記第１画像光の入射角度を変更する第１光学駆動部とを備える画像投影装置。
10. 　請求項９に記載の画像投影装置であって、
    　振動を検知し前記振動情報を取得する振動検知部と、
    　前記振動情報に基づいて前記入射角度の補正量を算出し、前記補正量に応じて前記第１光学駆動部を制御して、前記第１画像の結像位置を補正する補正制御部とを備える画像投影装置。
11. 　請求項９または１０に記載の画像投影装置であって、
    　前記画像照射部はさらに第２画像を照射し、
    　前記表示部を介して前記第２画像を第２画像光として視点方向に照射する第２光学部を備える画像投影装置。
12. 　請求項１１に記載の画像投影装置であって、
    　前記虚像の結像位置は、前記第１画像のほうが前記第２画像よりも視点位置から遠い画像投影装置。
13. 　請求項１１に記載の画像投影装置であって、
    　前記第１画像光と前記第２画像光を分岐する光分岐部を備え、
    　前記第１光学駆動部は、前記画像照射部に対する前記光分岐部の角度を変更する画像投影装置。
14. 　請求項１３に記載の画像投影装置であって、
    　前記光分岐部はプリズムである画像投影装置。
15. 　請求項１１に記載の画像投影装置であって、
    　前記振動情報に基づいて前記表示部に対する前記第２画像光の入射角度を変更する第２光学駆動部を備える画像投影装置。
16. 　請求項９に記載の画像投影装置であって、
    　前記第１光学駆動部は、前記第１光学部を構成する光学部材の何れかの角度を変更する画像投影装置。
17. 　虚像を表示する表示部に対して投影画像を照射する画像投影方法であって、
    　前記表示部を介して第１画像を第１画像光として視点方向に照射し、
    　振動情報を取得し、
    　前記振動情報に基づいて、前記表示部に対する前記第１画像光の入射角度を変更して、前記第１画像の結像位置を補正することを備える画像投影方法。
     

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