(57)【要約】【課題】表示される画像を鮮明にする表示装置を提供する。【解決手段】表示媒体２００に画像を投影することによって虚像を表示する表示装置１０は、光源部１１０と、光源部１１０から表示媒体２００までの光路上に、移動可能に配置されるスクリーン１３０と、光路に隣り合って配置される自発光表示部１４０と、光源部１１０から出射された光を用いてスクリーン１３０を走査する走査部１２０と、スクリーン１３０を、光路に沿って移動する駆動部１５０とを備える。スクリーン１３０は、走査部１２０の走査によってスクリーン１３０上に結像される画像を表示媒体２００に投影するように配置され、自発光表示部１４０は、自発光表示部１４０が生成する画像を表示媒体２００に投影するように配置される。【選択図】図４
2018116164.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示媒体に画像を投影することによって虚像を表示する表示装置であって、
光を出射する光源部と、
前記光源部から前記表示媒体までの光路上に、移動可能に配置されるスクリーンと、
前記光路に隣り合って配置される自発光表示部と、
前記光源部から出射された光を用いて前記スクリーンを走査する走査部と、
前記スクリーンを、前記光路に沿って移動する駆動部とを備え、
前記スクリーンは、前記走査部の走査によって前記スクリーン上に結像される画像を前記表示媒体に投影するように配置され、
前記自発光表示部は、前記自発光表示部が生成する画像を前記表示媒体に投影するように配置される
表示装置。
【請求項２】
前記スクリーン及び前記自発光表示部は、前記光路に沿う方向で見たときに部分的にオーバーラップするように、配置される
請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記走査部は、前記スクリーンの移動範囲のおおよそ中心の位置でスポット径が最小となるように配置される
請求項１または２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記スクリーンから前記表示媒体に投影される画像と、前記自発光表示部から前記表示媒体に投影される画像とは、隣接する
請求項１〜３のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項５】
前記スクリーン及び前記表示媒体の間の前記光路上に配置される光学系をさらに備え、
前記光学系は、前記スクリーンから投影される画像を、投影方向を変えて前記表示媒体に投影する
請求項１〜４のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項６】
前記表示装置は、移動体に搭載され、
前記スクリーン上に結像される画像は、前記移動体の進行に合わせて一時的に表示される画像であり、
前記自発光表示部が生成する画像は、継続的に表示される画像である
請求項１〜５のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項７】
前記自発光表示部は、フラットパネルディスプレイであり、
前記自発光表示部は、画像の表示面と反対側に配置される導光部材と、前記導光部材の縁に光を投射する光源とを有する
請求項１〜６のいずれか一項に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
人の視野に直接情報を映し出すヘッドアップディスプレイ（Ｈｅａｄ‐Ｕｐ  Ｄｉｓｐｌａｙ、以下、ＨＵＤとも表記する）が知られている。ＨＵＤは、自動車分野、航空機分野等の種々の分野で使用されている。自動車等の車両に使用される場合、ＨＵＤは、例えば、数字、文字及び矢印等の図形の画像を用いて車両の状態、進行経路等に関する種々の情報を表示する。車両用ＨＵＤには、ウインドシールドの前方に結像する虚像を運転者に提示するものがある。例えば、特許文献１には、ウインドシールドを介して、運転情報等の情報を虚像として遠方表示する車両用ＨＵＤ装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１５０９４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、表示される画像を鮮明にする表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様に係る表示装置は、表示媒体に画像を投影することによって虚像を表示する表示装置であって、光を出射する光源部と、前記光源部から前記表示媒体までの光路上に、移動可能に配置されるスクリーンと、前記光路に隣り合って配置される自発光表示部と、前記光源部から出射された光を用いて前記スクリーンを走査する走査部と、前記スクリーンを、前記光路に沿って移動する駆動部とを備え、前記スクリーンは、前記走査部の走査によって前記スクリーン上に結像される画像を前記表示媒体に投影するように配置され、前記自発光表示部は、前記自発光表示部が生成する画像を前記表示媒体に投影するように配置される。
【０００６】
なお、上記の包括的又は具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム又はコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
【発明の効果】
【０００７】
本開示の表示装置によれば、鮮明な画像の表示が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施の形態に係る表示装置の車両への適用例を示す図である。
【図２】図２は、図１の表示装置がウインドシールドに表示する画像の領域の一例を示す図である。
【図３】図３は、図１の表示装置が表示する画像の一例を示す図である。
【図４】図４は、実施の形態に係る表示装置の機能的な構成の一例を示すブロック図である。
【図５】図５は、図４の表示装置が車両に搭載される構成の一例を示す図である。
【図６】図４の表示装置における走査部、スクリーン及び自発光表示部の位置関係の一例を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態に係る表示装置の表示画像の一例を示す図であり、図３の表示画像からウインドシールドに越しに見える、実際に存在する前景を除去した図である。
【図８】図８は、実施の形態に係る表示装置の光学系に適用される反射鏡の光透過特性の一例を示す図である。
【図９】図９は、実施の形態に係る表示装置の自発光表示部の変形例を、図６と同様に示す図である。
【図１０】図１０は、実施の形態に係る表示装置の自発光表示部の別の変形例を、図６と同様に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（本発明者らによる知見）
本発明者らは、「背景技術」の欄において記載した技術に関し、以下の知見に至った。特許文献１に記載の車両用ＨＵＤ装置は、運転者から見てウインドシールドの向こう側で、前方視野の前景に重畳して、情報を虚像として投影する。この車両用ＨＵＤ装置は、画像を結像するために走査光を用いて走査されるスクリーンを、光軸方向に移動させることによって、虚像の投影位置を変える。虚像の投影位置は、運転者から見た虚像の奥行き方向の位置であり、虚像の表示距離とも呼ばれる。例えば、特許文献１に記載の車両用ＨＵＤ装置は、運転中の運転者の視点移動を小さくするために、車両の走行速度に応じて虚像の表示距離を変えるように制御する。具体的には、虚像の表示距離は、車両の走行速度が速い場合の方が遅い場合よりも長くされる。
【００１０】
このような特許文献１に記載の車両用ＨＵＤ装置は、ウインドシールドを介して虚像を表示させるための複数のスクリーンを備え、複数のスクリーンは並べて配置され、独立して移動可能である。複数のスクリーンの光軸方向の位置は、互いの間で変えられており、それによって、複数のスクリーンは、表示距離が異なる複数の虚像を同一時間に表示する。また、各スクリーンは、光軸に沿って移動することによって、虚像の表示距離を経時的に変えることができる。これにより、車両用ＨＵＤ装置は、車両の周囲にあるもの、例えば曲がるべき交差点、他の車両、及び障害物等を示す虚像を、当該車両の進行に従って表示距離を変えつつ表示する。
【００１１】
ＨＵＤに要求される表示情報には、車両の進行に応じて発生する情報と、車両の走行中に常時表示される情報とが含まれる。例えば、車両の進行に応じて発生する情報は、車両の進行方向、右左折までの距離、障害物警告等の一時的に表示される情報であり、運転者の前方視野の前景に重畳されることが望ましい情報である。例えば、車両の走行中に常時表示される情報は、車両速度、燃料残量、水温及び油温等の車両の状態に関する情報である。
【００１２】
上述のような車両の進行に応じて発生する情報は、例えば運転者からの距離が１０〜２００ｍ程度の位置にある、つまり遠方の虚像として表示され得る。運転者から遠方の虚像までの距離は、車両の進行に伴って変化することが望ましい。車両の走行中に常時表示される情報は、例えば運転者からの距離が２〜３ｍ程度の位置にある、つまり近方の虚像として表示され得る。運転者から近方の虚像までの距離は、車両の進行に関わらず一定であることが望ましい。
【００１３】
しかしながら、特許文献１に記載の車両用ＨＵＤ装置では、複数のスクリーンはいずれも可動であるため、どの虚像の表示距離も変化する。特に、車両の状態に関する情報の表示距離が変化すると、運転者は、その情報を視認しにくくなる。例えば、運転者が、車両の状態に関する情報を、前方視野の前景に含まれる情報であると誤認する虞がある。
【００１４】
そこで、本発明者らは、遠方の虚像を形成するための可動スクリーンと、近方の虚像を形成するための固定スクリーンとの２つのスクリーンを用いることを検討した。しかしながら、虚像を形成するために必要な運転者とスクリーンとの距離が、遠方の虚像の場合と、近方の虚像の場合とでは、非常に大きく異なる。例えば、両方の場合で鮮明な虚像を得るためには、ＨＵＤが車載できない程に大型化するという問題が生じることを、本発明者らは見出した。さらに、２つのスクリーンを１つの光源から投射される走査光を使用して走査する場合、走査光の出射部である走査部と各スクリーンとの距離が大きく異なるため、各スクリーン上での走査光のスポット径が異なり、各スクリーンで結像される画像の解像度が大きく異なる。これにより、例えば遠方のスクリーン上のスポット径を最小にするように走査部を構成すると近方のスクリーン上のスポット径が大きくなり、近方の虚像の解像度が低くなるという問題が発生することを、本発明者らは見出した。また、２つのスクリーンを１つの光源から投射される走査光を使用して走査する場合、２つのスクリーンの間から漏れる走査光による影響、２つのスクリーンの間においてスクリーンの端面で走査光が拡散する影響等よって、虚像に不必要な光が混入する、虚像が不鮮明になるという問題が発生することも、本発明者らは見出した。本発明者らは、表示される画像を鮮明にするために、以下のような技術を見出した。
【００１５】
本開示の一態様による表示装置は、表示媒体に画像を投影することによって虚像を表示する表示装置であって、光を出射する光源部と、前記光源部から前記表示媒体までの光路上に、移動可能に配置されるスクリーンと、前記光路に隣り合って配置される自発光表示部と、前記光源部から出射された光を用いて前記スクリーンを走査する走査部と、前記スクリーンを、前記光路に沿って移動する駆動部とを備え、前記スクリーンは、前記走査部の走査によって前記スクリーン上に結像される画像を前記表示媒体に投影するように配置され、前記自発光表示部は、前記自発光表示部が生成する画像を前記表示媒体に投影するように配置される。
【００１６】
上記態様によると、スクリーン及び自発光表示部それぞれから表示媒体に投影された２つの画像は、表示媒体で反射して、表示媒体を見る人の目に到達する。このとき、人は、表示媒体の反対側に、上記２つの画像の２つの虚像を視認する。２つの虚像の表示距離はそれぞれ、表示媒体からスクリーンまでの光路に沿った距離、及び、表示媒体から自発光表示部までの光路に沿った距離に依存する。スクリーン及び自発光表示部はお互いに、それぞれが生成する画像の品質に影響を与えない。このため、２つの虚像に要求される表示距離それぞれに適合するように、スクリーン及び自発光表示部を位置決めして、２つの鮮明な虚像を得ることが可能になる。また、走査部は自発光表示部を走査する必要が無く、スクリーンのみを走査すれば良いため、走査部から出射する光線の焦点深度を浅くすることができる。これによって、スクリーン上での光のスポット径が小さくなるため、虚像の解像度の向上が可能になる。
【００１７】
本開示の一態様による表示装置おいて、前記スクリーン及び前記自発光表示部は、前記光路に沿う方向で見たときに部分的にオーバーラップするように、配置されてもよい。上記態様によると、スクリーンから投影される画像と自発光表示部から投影される画像との間の間隙の低減が可能である。これにより、間隙を通じた走査部の走査光の漏れが低減する。
【００１８】
本開示の一態様による表示装置おいて、前記走査部は、前記スクリーンの移動範囲のおおよそ中心の位置でスポット径が最小となるように配置されてもよい。上記態様によると、スクリーンの移動範囲内における最大スポット径を小さくすることができるため、スクリーン上での光のスポット径が小さくなり、画像の解像度が高くなる。よって、虚像の解像度の向上が可能になる。
【００１９】
本開示の一態様による表示装置おいて、前記スクリーンから前記表示媒体に投影される画像と、前記自発光表示部から前記表示媒体に投影される画像とは、隣接してもよい。上記態様によると、スクリーンから投影される画像の虚像と、自発光表示部から投影される画像の虚像とを視認するための視線の移動が低減する。よって、２つの虚像の視認が容易になる。
【００２０】
本開示の一態様による表示装置は、前記スクリーン及び前記表示媒体の間の前記光路上に配置される光学系をさらに備え、前記光学系は、前記スクリーンから投影される画像を、投影方向を変えて前記表示媒体に投影してもよい。上記態様によると、表示装置の寸法の拡大を抑えつつ、光路に沿った表示媒体からスクリーンまでの距離に対応する虚像の表示距離を大きくすることができる。
【００２１】
本開示の一態様による表示装置は、移動体に搭載され、前記スクリーン上に結像される画像は、前記移動体の進行に合わせて一時的に表示される画像であり、前記自発光表示部が生成する画像は、継続的に表示される画像であってもよい。上記態様によると、自発光表示部が継続的に生成する画像の虚像の表示距離は、変化しないため、継続的に表示される虚像を視認するための目の焦点の調節が容易になり、当該虚像の視認が容易になる。移動可能なスクリーン上に結像される画像の虚像は、例えば、奥行きを伴って３次元的に示されることができる。これにより、移動体の進行に合わせた３次元的な虚像の形成及び表示が可能になる。このような虚像は、移動体の進行方向の前景への重畳表示に適合し得る。
【００２２】
本開示の一態様による表示装置において、前記自発光表示部は、フラットパネルディスプレイであり、前記自発光表示部は、画像の表示面と反対側に配置される導光部材と、前記導光部材の縁に光を投射する光源とを有してもよい。上記態様によると、自発光表示部の表示面の背面の占有スペースの低減が可能になる。自発光表示部の背面側の構成要素と、移動するスクリーンとの干渉が抑えられる。さらに、自発光表示部とスクリーンとの距離の低減が可能であり、それにより、表示装置の小型化が可能である。
【００２３】
なお、表示装置の包括的又は具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム又はコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム又は記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
【００２４】
以下、実施の形態に係る表示装置を、図面を参照しつつ説明する。なお、以下で説明される実施の形態に係る表示装置は、包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、並びにステップの順序等は、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００２５】
［実施の形態］
［１−１．実施の形態に係る表示装置の概略構成］
図１〜図３を参照して、実施の形態に係る表示装置１０の概略構成を説明する。なお、以下において、表示装置１０がヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）として、移動体の一例である車両３００に搭載される例を説明するが、表示装置１０の搭載対象は、車両に限定されない。また、図１は、実施の形態に係る表示装置１０の車両３００への適用例を示す図である。図２は、図１の表示装置１０がウインドシールド２０１に表示する画像の領域の一例を示す図である。図３は、図１の表示装置１０が表示する画像の一例を示す図である。
【００２６】
図１に示されるように、実施の形態に係る表示装置１０は、車載用のＨＵＤとして構成され、車両３００のウインドシールド２０１の下方、具体的にはダッシュボード３０１の上面付近に取り付けられる。本実施の形態では、ウインドシールド２０１は、フロントウインドシールドガラスであるが、いかなる部位のウインドシールドガラスであってもよい。
【００２７】
図１及び図２に示されるように、表示装置１０は、表示媒体であるウインドシールド２０１の領域Ｄに、虚像Ｂを形成する光を投射するように構成されている。投射された光は、ウインドシールド２０１で反射して車両３００の運転者Ａの顔に向かって進み、運転者Ａによって視認される。運転者Ａは、車両３００の運転席に座る表示装置１０のユーザである。運転者Ａが視認する光は、光の出射位置と運転者Ａとの間の距離が異なる様々な光を含む。運転者Ａは、視認する光が形成する像を、運転者Ａからの距離が異なる部位を含む３次元的な虚像Ｂとして捉える。運転者Ａは、ウインドシールド２０１越しに見える前方視野の前景、つまり実際に存在する物を背景として、ウインドシールド２０１の反対側の車外に存在する像として虚像Ｂを捉える。以下の説明において、表示装置１０がウインドシールド２０１に光を投射することで運転者Ａが虚像Ｂを視認することを、表示装置１０がウインドシールド２０１を用いて虚像Ｂを表示すると表現することもある。なお、表示装置１０の表示媒体は、ウインドシールド２０１に限定されず、表示装置１０の投射光を反射した光がユーザによって視認され得るいかなる表示媒体であってよい。
【００２８】
図１〜図３を参照すると、表示装置１０は、例えば、ウインドシールド２０１上における一点鎖線で囲まれた領域である領域Ｄに光を投射する。領域Ｄは、ウインドシールド２０１上において、運転者Ａの正面の下寄りに位置する。そして、運転席に座る運転者Ａは、領域Ｄに投射された光が形成する像を、ウインドシールド２０１の反対側の車外にある虚像Ｂとして視認する。本実施の形態では、虚像Ｂは、遠近法に基づいた像として形成される場合があり、このような虚像Ｂは、領域Ｄ内での位置が低い部位ほど、運転者Ａからより近くに見え、領域Ｄ内での位置が高い部位ほど、運転者Ａからより遠くに見える。
【００２９】
図３を参照すると、走行中の車両３００の運転者Ａから見た、車両３００の前方視野の前景と表示装置１０が表示する虚像Ｂとが重畳表示された例が示されている。図３は、運転者Ａが視認する領域Ｄ及びその近傍の像を示す。表示装置１０は、領域Ｄを上下に二分割した領域Ｄ１及びＤ２において、異なる画像を表示する。領域Ｄ１は、領域Ｄ２の上方に位置する。表示装置１０は、領域Ｄ１に第１の虚像を表示し、領域Ｄ２に第２の虚像を表示する。本実施の形態では、表示装置１０は、領域Ｄ１において、遠近法に従った虚像を表示し、このような虚像は、上述したように、領域Ｄ１内の上下方向の位置に応じて、運転者Ａが視認する虚像の距離が異なる。表示装置１０は、領域Ｄ２において、領域Ｄ２内の位置に関係なく、運転者Ａが視認する距離が一定の虚像を表示する。
【００３０】
例えば、表示装置１０は、領域Ｄ１では、第１の虚像を、車両３００の進行に従って表示距離を変えつつ表示する。第１の虚像として、曲がるべき交差点、交差点までの距離、右左折の方向、進むべき方向又は車線、他の車両、及び障害物等が含まれる。このような領域Ｄ１には、一時的な画像が虚像として表示され得る。また、表示装置１０は、領域Ｄ２において、車両の状態に関する情報の第２の虚像を、車両３００の進行に関係なく、例えば、形状、寸法及び位置等を変えずに一定の状態で表示する。このような領域Ｄ２には、車両の走行中に常時表示されるべき情報が表示され、当該情報が常に表示され得る。
【００３１】
［１−２．実施の形態に係る表示装置の構成］
図４〜図６を参照して、実施の形態に係る表示装置１０の詳細な構成を説明する。なお、図４は、実施の形態に係る表示装置１０の機能的な構成の一例を示すブロック図である。図５は、図４の表示装置１０が車両３００に搭載される構成の一例を示す図である。図６は、図４の表示装置１０における走査部１２０、スクリーン１３０及び自発光表示部１４０の位置関係の一例を示す図である。
【００３２】
図４及び図５を参照すると、表示装置１０は、光源部１１０と、走査部１２０と、スクリーン１３０と、自発光表示部１４０と、駆動部１５０と、制御部１００とを備える。なお、図４において、光源部１１０を始点とする一点鎖線の矢印は、表示装置１０内の個別光路を示す。具体的には、上記一点鎖線の矢印は、光源部１１０から走査部１２０に至る投射光の光路と、走査部１２０からスクリーン１３０に至る走査光の個別の光路とを示す。
【００３３】
光源部１１０は、虚像を形成するための光を出射する。光源部１１０の出射光は、ウインドシールド２０１、つまり表示媒体２００に投影され、それにより運転者Ａが視認可能な虚像を形成する。例えば、光源部１１０は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色の光を出射する半導体レーザー光源を発光体として備えるプロジェクタによって構成される。このようなプロジェクタは、車両３００の周囲の物、車両３００の車体の色、車両３００の周囲の明るさに関わらず、視認性の高い虚像の形成を可能とする。また、半導体レーザー光源を備える表示装置１０は、コンパクトな構成を可能にするため、ダッシュボード３０１における表示装置１０の占有スペースを最小限に抑えることができる。
【００３４】
走査部１２０は、光源部１１０からの出射光の光路上に配置される。走査部１２０は、光源部１１０から受光した光を走査光としてスクリーン１３０へ出射し、走査光によるスクリーン１３０の走査を行う。走査部１２０は、受光した光を、走査光として任意な方向に出射することができ、例えば、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）ミラーによって実現される。走査部１２０の走査光は、虚像として表示されるための画像をスクリーン１３０上に結像する。走査部１２０によるスクリーン１３０の走査は、２次元走査であってよく、例えば、水平方向の走査を逐次垂直方向に移動させるラスタースキャン等であってもよい。
【００３５】
スクリーン１３０は、本実施の形態では、矩形状をした板状、シート状又はフィルム状等の部材であるが、スクリーン１３０の形状はこれらに限定されない。スクリーン１３０は、到達した光がスクリーン１３０上で画像を形成することができるように構成されている。本実施の形態では、スクリーン１３０は、光が透過可能である部材で構成されているが、光を反射する部材で構成されてもよい。光が透過可能であるスクリーン１３０は、例えば、半透明な部材で構成される。例えば、スクリーン１３０は、拡散スクリーンであってもよい。スクリーン１３０は、走査部１２０の走査光がスクリーン１３０上で結像した画像を、光学系１６０に投影する。
【００３６】
スクリーン１３０は、走査部１２０による走査光の照射範囲内、つまり走査範囲内に配置され、図４において白抜きの両矢印で示されるように、走査光の全体光路Ｌに沿って往復の平行移動することができる。例えば、スクリーン１３０は、往復振動するように動作する。なお、ここでいう「全体光路Ｌ」とは、光源部１１０から光学系１６０に向かう光全体が形成する光路であり、走査部１２０、スクリーン１３０及び光学系１６０等を通って光源部１１０から車両の３００の運転者Ａに至る光の全体的な光路でもある。以下の説明において、「全体光路」のことを単に「光路」と呼ぶことがある。
【００３７】
駆動部１５０は、後述する制御部１００からの信号に従って、スクリーン１３０を上述した方向に平行に往復移動させる。駆動部１５０は、例えば、電磁式、流体式又は超音波式等のアクチュエータによって構成される。
【００３８】
自発光表示部１４０は、自ら発光して画像を表示する。自発光表示部１４０は、例えば、ディスプレイによって構成され、具体的には、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ；Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）、有機又は無機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ；Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）であってもよい。自発光表示部１４０は、制御部１００からの信号に従って、車両３００の状態を示す情報等の表示すべき情報を表示する。自発光表示部１４０の表示面は、光学系１６０に向けられており、自発光表示部１４０の表示画像は、光学系１６０を介して表示媒体２００に投影される。
【００３９】
光学系１６０は、スクリーン１３０及び自発光表示部１４０が光学系１６０に投影する画像を、表示媒体２００としてのウインドシールド２０１の領域Ｄに投影する。光学系１６０は、光を反射する反射鏡、透過する光を拡大又は縮小するレンズ等を備えてよい。本実施の形態では、光学系１６０は、凹面鏡、平面鏡等の反射鏡を備え、具体的には、図５に示すように、２つの反射鏡１６０ａ及び１６０ｂを備える。反射鏡１６０ａ及び１６０ｂは、小型である表示装置１０の図示しない筐体内に納められるような小型の反射鏡であってよい。反射鏡１６０ａ及び１６０ｂは、互いに対向して配置される。本実施の形態では、反射鏡１６０ａ及び１６０ｂはいずれも、凹面鏡であるが、一方又は両方が平面鏡もしくは凸面鏡であってもよい。
【００４０】
スクリーン１３０の画像及び自発光表示部１４０の画像は、第一反射鏡１６０ａに向かって投影される。各画像は、第一反射鏡１６０ａによって反射及び拡大され、第二反射鏡１６０ｂに投影される。さらに、各画像は、第二反射鏡１６０ｂによって反射及び拡大され、表示媒体２００に投影される。反射鏡１６０ａ及び１６０ｂを用いることによって、各画像が、拡大された状態で、所望の方向へ投影される。また、表示媒体２００は、ウインドシールド２０１の場合、湾曲した表示面を形成するが、曲面鏡である反射鏡１６０ａ及び１６０ｂを用いることによって、表示面に投影された画像の歪みを調整することが可能である。また、凹面鏡での反射後の画像の向きは、反射前の画像に対して１８０°変化し得るが、２つの反射鏡１６０ａ及び１６０ｂを用いることによって、反射に起因する画像の向きの変化が抑えられる。なお、光学系１６０は、レンズを含んでもよく、レンズによって、画像の拡大及び向きの調整を行ってもよい。光学系１６０の全部又は一部は、表示装置１０に構成要素として含まれてもよい。
【００４１】
制御部１００は、表示装置１０全体の制御を行う。例えば、制御部１００は、外部機器から情報を取得し、取得した情報に基づいて、虚像として表示されるべき画像とその位置とを算出する。外部機器は、例えば、車載のカーナビゲーションシステム、速度計、水温計、人体検出器、目位置検出器、障害物検出器等であってよい。制御部１００は、算出結果を示す情報を信号として光源部１１０に出力し、光源部１１０の光出射を制御する。また、制御部１００は、走査部１２０及び駆動部１５０にそれぞれ制御信号を出力し、走査部１２０及びスクリーン１３０の動作の制御も行う。制御部１００は、外部機器から取得した情報に基づいて、表示すべき情報を自発光表示部１４０に表示させる。光源部１１０、走査部１２０、駆動部１５０及び自発光表示部１４０の制御は、独立して行われることもあるが、それぞれの間での同期などの調整も含み得る。制御部１００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等からなるコンピュータシステム（図示せず）により構成されてよい。制御部１００の一部又は全部の機能は、ＣＰＵがＲＡＭを作業用のメモリとして用いてＲＯＭに記録されたプログラムを実行することによって達成されてもよい。また、制御部１００の一部又は全部の機能は、専用のハードウェア回路によって達成されてもよい。なお、制御部１００は、集中制御を行う単独の構成要素で構成されてもよく、互いに協働して分散制御を行う複数の構成要素で構成されてもよい。なお、本実施の形態では、制御部１００は、表示装置１０の構成要素であるが、外部機器の構成要素であってもよい。
【００４２】
上述のように構成された表示装置１０では、走査光によってスクリーン１３０上に結像された画像と、自発光表示部１４０が表示する画像とが、光学系１６０に投影され、投影された画像は、光学系１６０によって、向きが変えられ且つ拡大されて、表示媒体２００としてのウインドシールド２０１に投影される。スクリーン１３０上に結像された画像は、ウインドシールド２０１において、図３に示す領域Ｄ１に投影され、自発光表示部１４０の画像は、図３に示す領域Ｄ２に投影される。表示媒体２００は、本実施の形態では、車両３００のフロントのウインドシールド２０１に相当するが、車両３００のいかなる部位のウインドシールドであってもよく、他の部位であってもよい。
【００４３】
図６を参照すると、走査部１２０、スクリーン１３０及び自発光表示部１４０の位置関係が示されている。走査部１２０は、レンズ１２０ａを備えている。レンズ１２０ａは、凸レンズであってもよい。走査部１２０は、光源部１１０から受光した光を、レンズ１２０ａを介して、走査光として出射する。スクリーン１３０は、その受光面を形成する第一主面１３０ａがレンズ１２０ａに対向するように配置されている。具体的には、スクリーン１３０の第一主面１３０ａは、レンズ１２０ａの正面に位置している。スクリーン１３０は、レンズ１２０ａに接近する方向及び離れる方向に平行に往復移動可能である。つまり、走査部１２０から第一反射鏡１６０ａ（図５参照）に向かう全体光路Ｌに沿って、スクリーン１３０は、所定の移動範囲内で往復移動可能であり、その受光面１３０ａは、全体光路Ｌに略垂直である。
【００４４】
レンズ１２０ａから出射した走査光のビーム径は、レンズ１２０ａから離れるに従い、次第に小さくなり、ビームウェストにおいて最小となった後、次第に大きくなる。限定されるものではないが、本実施の形態では、走査部１２０は、走査光のビームウェストが、スクリーン１３０の所定の移動範囲内において全体光路Ｌ方向でのおおよそ中央、つまり中心に位置するように、スクリーン１３０に対して配置される。このため、スクリーン１３０が、所定の移動範囲内において走査部１２０から最も近い位置Ｓ１及び最も遠い位置Ｓ２にあるとき、スクリーン１３０上での走査光のスポット径が最大になる。スクリーン１３０が、所定の移動範囲内において位置Ｓ１及び位置Ｓ２の中央の位置Ｓ３にあるとき、スクリーン１３０上での走査光のスポット径が最小になる。スクリーン１３０が所定の移動範囲内に位置する場合、走査光の焦点深度は浅くてよく、これにより、走査光の最大スポット径が小さく抑えられる。
【００４５】
板状の自発光表示部１４０は、全体光路Ｌに隣接して配置されている。自発光表示部１４０は、全体光路Ｌに沿った位置に配置されている。さらに、自発光表示部１４０は、全体光路Ｌに沿って、スクリーン１３０よりも走査部１２０から離れた位置、つまり、第一反射鏡１６０ａに接近した位置に配置されている。このため、全体光路Ｌにおいて、自発光表示部１４０は、スクリーン１３０よりも運転者Ａの目の近くに位置している。自発光表示部１４０は、その表示面１４０ａを第一反射鏡１６０ａに向けて配置されている。自発光表示部１４０は、スクリーン１３０の第二主面１３０ｂと部分的に対向している。第二主面１３０ｂは、スクリーン１３０における第一主面１３０ａと反対側の表面である。限定するものではないが、本実施の形態では、自発光表示部１４０は、スクリーン１３０と略平行に配置されている。そして、全体光路Ｌに沿って、走査部１２０からスクリーン１３０を見たとき、スクリーン１３０の周縁の一部である縁部１３０ｃと、スクリーン１３０における縁部１３０ｃに隣接する領域Ｍとが、自発光表示部１４０にオーバーラップしている。縁部１３０ｃは、全体光路Ｌに沿って走査部１２０からスクリーン１３０を見たとき、スクリーン１３０と自発光表示部１４０とが隣り合う部分の周縁である。
【００４６】
走査部１２０は、走査光の方向を任意に変えることによって、スクリーン１３０の第一主面１３０ａの全てを走査することができる。スクリーン１３０と自発光表示部１４０とが領域Ｍでオーバーラップしているため、走査光が、縁部１３０ｃにおいて、スクリーン１３０と自発光表示部１４０との間から漏れて、第一反射鏡１６０ａに至ることが抑えられる。また、走査光が、縁部１３０ｃにおいて拡散して、第一反射鏡１６０ａに至ることが抑えられる。
【００４７】
走査部１２０において、本実施の形態では、レンズ１２０ａから出射される走査光の焦点深度は、位置Ｓ１及びＳ２間のスクリーン１３０の移動距離に対応する。例えば、自発光表示部１４０もスクリーンである場合、走査光の焦点深度は、位置Ｓ１のスクリーン１３０と自発光表示部１４０の代わりのスクリーンとの距離に対応する。後者の場合、走査光の焦点深度が、大きくなり、それにより、例えば、自発光表示部１４０の代わりのスクリーン上での走査光のスポット径が大きくなり、画像の解像度が低下する。本実施の形態では、走査部１２０は、スクリーン１３０のみを走査するため、全ての光のスポット径が最適となるように、走査部１２０及び走査対象のスクリーン１３０の配置を決めることができる。
【００４８】
上述のように部分的にオーバーラップした位置関係にあるスクリーン１３０及び自発光表示部１４０の画像はそれぞれ、図７に示すように、ウインドシールド２０１上の領域Ｄ１及びＤ２に表示される。なお、図７は、実施の形態に係る表示装置１０の表示画像の一例を示す図であり、図３の表示画像からウインドシールド２０１に越しに見える、実際に存在する前景を除去した図である。ウインドシールド２０１を見た運転者Ａは、領域Ｄ１及びＤ２に表示される画像をそれぞれ、虚像として捉える。全体光路Ｌに沿って、自発光表示部１４０は、スクリーン１３０よりも運転者Ａの近くに位置するため、運転者Ａは、領域Ｄ２の虚像を、領域Ｄ１の虚像よりも近くに位置するように視認する。また、領域Ｄ１と領域Ｄ２との境界は、スクリーン１３０及び自発光表示部１４０とのオーバーラップ部分に該当する。このような領域Ｄ１と領域Ｄ２との境界において、領域Ｄ１と領域Ｄ２とは、隙間なく隣接して位置し、スクリーン１３０及び自発光表示部１４０の間から漏れた走査光が形成し得るグレアな部分の発生、及び、スクリーン１３０の縁部１３０ｃでの走査光の拡散に起因する虚像のコントラストの低下が抑えられる。
【００４９】
図３及び図７を参照すると、表示装置１０は、領域Ｄ１において、例えば、画像Ｐ１〜Ｐ３を表示し、領域Ｄ２において、例えば、画像Ｐ４〜Ｐ５を表示する。画像Ｐ１及びＰ２はそれぞれ、車両３００が検知した前方の歩行者を強調表示する画像である。画像Ｐ３は、車両３００の進行経路を示す画像であり、例えば、右左折の方向を示す矢印と右左折の地点までの距離とを含む。図７の例では、画像Ｐ３は、左折地点が８０ｍ先にあることを示す。画像Ｐ４〜Ｐ６はそれぞれ、車両３００の走行速度、冷却水の温度及び燃料の残量を示す画像である。自発光表示部１４０は、車両３００の速度センサ、水温センサ及び燃料センサそれぞれから受信する信号に基づき、走行速度、冷却水の温度及び燃料の残量を表示する画像表示する。
【００５０】
画像Ｐ１及びＰ２の形成は、例えば以下のように実現する。車両３００が搭載する図示しない人体検出器が、車両３００から一定の距離範囲内に存在する人を検知し、その位置情報を取得する。人の検知及び位置情報の取得には、例えば、カメラ、ミリ波レーダー等を用いるような既知の種々の方法が適用可能である。さらに、車両３００が搭載する図示しない目位置検出器が、運転者Ａの目の動きを検知し、視線情報を取得する。運転者Ａの目の動きの検知及び視線情報の取得には、例えば、カメラ、赤外線等を用いるような既知の種々の方法が適用可能である。表示装置１０は、人体検出器及び目位置検出器の検出結果に基づき、画像Ｐ１及びＰ２の虚像が歩行者と重なって視認されるように、画像Ｐ１及びＰ２の位置を算出し、その位置に画像Ｐ１及びＰ２を表示する。
【００５１】
画像Ｐ３の形成は、例えば以下のように実現する。車両３００が搭載する図示しないカーナビゲーションシステムが、入力された目的地までの経路を決定する。そして、カーナビゲーションシステムは、決定した経路の情報に基づき、車両３００の進行に合わせて、進行経路に関して表示すべき案内情報を決定する。さらに、目位置検出器が、運転者Ａの目の動きを検知し、視線情報を取得する。表示装置１０は、案内情報と目位置検出器の検出結果とに基づいて、画像Ｐ３の虚像が左折地点と重なる又は左折地点の手前に視認されるように、画像Ｐ３の位置を計算し、その位置に画像Ｐ３を表示する。なお、画像Ｐ３は、その虚像が車両３００の進行方向に向かって奥行きを有するように、つまり、虚像の表示距離が連続的に増加するように、３次元的に形成される。
【００５２】
ここで、走査部１２０及びスクリーン１３０による画像生成動作を説明する。図６を参照すると、スクリーン１３０は、全体光路Ｌに沿う所定の移動範囲内において、全体光路Ｌに沿って移動する。スクリーン１３０は、全体光路Ｌに沿ったスクリーン１３０と表示媒体２００との距離を変えることができる。スクリーン１３０と表示媒体２００との距離が小さくなると、表示媒体２００に投影される画像の虚像の表示距離は、小さくなる。つまり、運転者Ａは、虚像をより近くに視認する。一方、スクリーン１３０と表示媒体２００との距離が大きくなると、表示媒体２００に投影される画像の虚像の表示距離は、大きくなる。つまり、運転者Ａは、虚像をより遠くに視認する。
【００５３】
走査部１２０は、スクリーン１３０が所定の移動範囲内で往復移動している状態で走査光を投射し、スクリーン１３０上に画像を結像する。このように形成された画像が表示媒体２００に投影されると、投影画像の虚像は、部位に応じて表示距離が異なる虚像として運転者Ａに視認される。例えば、スクリーン１３０が、所定の移動範囲内において、全体光路Ｌに沿って表示媒体２００から最も遠い位置Ｓ１にあるとき、走査部１２０は、スクリーン１３０の縁部１３０ｄ近傍で、縁部１３０ｄに沿って走査光を走査する。なお、縁部１３０ｄは、縁部１３０ｃ及び自発光表示部１４０と反対側の縁部である。また、スクリーン１３０の位置Ｓ２は、所定の移動範囲内において、全体光路Ｌに沿って表示媒体２００に最も近いときの位置である。そして、スクリーン１３０が、全体光路Ｌに沿って表示媒体２００に近づくにしたがって、縁部１３０ｄに沿う方向に走査しつつ走査位置を縁部１３０ｃに近づける。このようにして結像された画像は、表示媒体２００の領域Ｄ１に投影され、投影画像は、領域Ｄ２から領域Ｄ１に向かう方向である下方から上方に向かって表示距離が大きくなる虚像として、運転者Ａに視認される。
【００５４】
限定するものではないが、本実施の形態では、スクリーン１３０は、位置Ｓ１及びＳ２の間において、全体光路Ｌに沿って高速で往復移動させられ、振動する。この際、スクリーン１３０は、例えば、６０Ｈｚの周波数で振動する。走査部１２０も、スクリーン１３０の移動に合わせて高速で走査する。走査部１２０は、スクリーン１３０が位置Ｓ１から位置Ｓ２に向かって移動する往路の期間、スクリーン１３０を縁部１３０ｄから縁部１３０ｃに向かって走査する。また、走査部１２０は、スクリーン１３０が位置Ｓ２から位置Ｓ１に向かって移動する復路の期間、スクリーン１３０を縁部１３０ｃから縁部１３０ｄに向かって走査する。これにより、往路及び復路それぞれで、１フレームの画像が、スクリーン１３０上で結像される。そして、１秒当たりに形成される１２０フレームの画像によって、表示距離が変化する虚像の映像が表示される。
【００５５】
例えば、図３及び図７に示す画像Ｐ３は、スクリーン１３０の往路移動の間に結像される画像と、スクリーン１３０の復路移動の間に結像される画像とによって、形成される。往路では、領域Ｄ１から領域Ｄ２に向かう方向に対応する方向に、走査位置を移動して、画像が結像され、復路では、領域Ｄ２から領域Ｄ１に向かう方向に対応する方向に、走査位置を移動して、画像が結像される。このような画像Ｐ３は、運転者Ａから見て下部から上部に進むに従って、近方から遠方に位置するように見える３次元的な虚像として、視認される。つまり、画像Ｐ３の矢印は、３次元空間上で連続的に表示距離が変化する虚像として表示される。また、スクリーン１３０の位置に対する画像の結像のタイミングを調整することによって、画像Ｐ３の矢印が示す左折位置に車両３００が近づくにつれて、矢印の虚像の表示距離を経時的に変化させてもよい。つまり、車両３００と矢印との距離に応じて、位置Ｓ１及びＳ２の間において、走査対象とするスクリーン１３０の位置を調節してもよい。なお、車両３００の速度に応じて、位置Ｓ１及びＳ２の間において、走査対象とするスクリーン１３０の位置を調節してもよい。例えば、車両３００の速度が高い場合、虚像の表示距離を大きくし、車両３００の速度が低い場合、虚像の表示距離を小さくしてもよい。また、画像Ｐ１及びＰ２の形成では、往路及び復路の一方又は両方において、虚像の表示距離が車両３００から歩行者までの距離に相当するようなスクリーンの位置にスクリーン１３０があるときに、画像が結像される。
【００５６】
なお、スクリーン１３０の振動の周波数は６０Ｈｚに限定されない。スクリーン１３０の振動の周波数は、周波数に対応した走査によるフレームの更新が、人の目にフリッカーとして認識されない程度の間隔であるような周波数であってよい。例えば、動画での動きは、毎秒６０フレームの速度で画像が更新されることで、視認者には滑らかな動きとして認識される。また、振動の周波数は一定でなくてもよい。例えば、車両３００の移動の途中で一時的に周波数を低くしてもよい。例えば、周波数を低くしている間に結像された画像に基づく虚像は、通常の周波数で移動しているスクリーン１３０に結像された画像に基づく虚像に比べて、運転者Ａから見た奥行きが浅く感じられる。さらに、一時的或いは断続的にスクリーン１３０を停止してもよい。この場合は、運転者Ａに、垂直に直立するように見える虚像が形成される。例えば、画像自体に奥行き感がなくてもよい画像Ｐ１及びＰ２は、このような虚像として表示してもよい。
【００５７】
なお、本実施の形態のように表示装置１０を車両用のＨＵＤとして使用する場合は、太陽光等の外光が侵入し全体光路Ｌを逆行することが考えられる。つまり、外光がウインドシールド２０１を透過して車内に入り、光学系１６０で反射してスクリーン１３０及び自発光表示部１４０にまで到達する場合がある。このような外光は、スクリーン１３０及び自発光表示部１４０の全体を照らして、スクリーン１３０及び自発光表示部１４０上の光の輝度差を低下させ、ひいては虚像のコントラストを低下させる。また、特に外光が太陽光の場合は、赤外線が表示装置１０の内部の温度を上昇させる可能性があり、紫外線がスクリーン１３０、自発光表示部１４０等の構成部品を劣化させる可能性がある。これらの問題を回避するために、光学系１６０の少なくとも一部にコーティングを施す等して、光学系１６０が全体として、特定の波長の光のみを透過するようにしてもよい。このような光学系１６０と併せて、光の波長スペクトル幅が狭いレーザー光源を光源部１１０として用いることで、虚像の表示に不要な紫外光、赤外光、黄色の光等に、光学系１６０をより効率的に透過させることができる。
【００５８】
例えば、光学系１６０を構成する凹面鏡等の反射鏡１６０ａ及び１６０ｂは、図８に示すような光透過特性を有してもよい。なお、図８は、実施の形態に係る表示装置１０の光学系１６０に適用される反射鏡の光透過特性の一例を示す図である。図８によれば、反射鏡は、紫外光（波長４１０ｎｍ以下）及び赤外光（波長７００ｎｍ以上）をほぼ透過させる光学特性を有する。このような光学系１６０は、紫外光及び赤外光を透過させ、スクリーン１３０及び自発光表示部１４０に到達させない。これにより、表示装置１０において、赤外光等の影響による温度上昇、及び構成部品の劣化が抑えられる。一方、反射鏡は、紫外光及び赤外光の間の可視光の波長域のうちの一部を除く波長域の光をほとんど反射する。特に、反射鏡は、光源部１１０が出射する三原色の波長、つまり、図８におけるＲ、Ｇ、Ｂの波長付近の光のほぼ１００％を反射する。つまり、光源部１１０からスクリーン１３０を経由した光のうちの最大限の光が、全体光路Ｌに沿って進み、ウインドシールド２０１に到達する。このような光透過特性を有する反射鏡を備える光学系１６０を用いることで、表示装置１０が車両用のＨＵＤとして使用される場合も、外光の影響による虚像のコントラスト低下を防ぐことができる。なお、この反射鏡は、図８に示すように、黄色の光、及び、黄色の光の近辺の波長スペクトル（５５０〜６００ｎｍ）の光を、最大で６０％以上透過させている。これらの光は、虚像の表示には不要な光であり、表示媒体２００上で光の輝度差を低下させるため、これらの光を低減することによって、虚像のコントラストの低下が極力抑えられる。
【００５９】
具体的な例としては、図５が示す反射鏡１６０ａ及び１６０ｂの少なくとも１つにコーティング等によってこのような特性を持たせることが挙げられる。光学系１６０が複数の反射鏡等のミラーを含む場合には、例えば、第１のミラーには赤外光と紫外光とを透過させ、第２のミラーには虚像の表示に用いない不要な可視光を透過させるように、複数枚のミラーに機能を分散させてもよい。ミラーを透過した不要な光は、図示しないミラーホルダなどで熱に変わる。このように複数のミラーに機能を分散させた場合には、上記熱は分離した複数の場所で吸収される。したがって、熱が１箇所のみで吸収される場合に比べて各場所での温度上昇を抑える効果が得られる。
【００６０】
またこの場合、第１のミラーは第２のミラーよりも大きい面積を有する構成がより好ましい。可視光を透過させるミラーは例えば誘電体多層膜を用いて作製されるため、より製造コストがかかる。したがって、より面積の小さい第２のミラーを用いれば製造コストを抑える効果が得られる。さらに、赤外光と紫外光とを透過させるミラーは熱吸収量がより大きいため、より面積の大きいミラーでこれらを透過させることで温度上昇を抑える効果が得られる。
【００６１】
［２．実施の形態に係る表示装置の動作］
図３〜図７を参照して、表示装置１０の動作を説明する。表示装置１０の制御部１００は、外部機器から入力される情報に基づき、光源部１１０に、ウインドシールド２０１の領域Ｄ１に投影する画像を生成する光を出射させる制御信号を送り、自発光表示部１４０に、ウインドシールド２０１の領域Ｄ１に投影する画像を生成させる制御信号を送る。さらに、制御部１００は、走査部１２０に、領域Ｄ１の投影画像をスクリーン１３０に結像するように走査させる制御信号を送り、駆動部１５０に、領域Ｄ１の投影画像の虚像に必要な表示距離を持たせるためにスクリーン１３０を動作させる制御信号を送る。走査部１２０の走査光によってスクリーン１３０上に結像された第１の画像、及び、自発光表示部１４０が生成した第２の画像は、光学系１６０に投影され、光学系１６０は、投影された第１の画像及び第２の画像をそれぞれ、ウインドシールド２０１の領域Ｄ１及びＤ２に投影する。投影された第１の画像及び第２の画像は、ウインドシールド２０１で反射して運転者Ａに向かって進み、運転者Ａによって視認される。運転者Ａは、領域Ｄ２の第２の画像を、運転者Ａの前方で略鉛直に立つ虚像として認識し、領域Ｄ１の第１の画像を、運転者Ａの前方で第２の画像よりも遠くに位置し且つ奥行きを伴った３次元的な虚像として認識する。
【００６２】
本実施の形態では、表示装置１０は、領域Ｄ２に、車両３００の進行及びウインドシールド２０１越しの前景の変化等に関係のない車両の状態に関する情報を、常時表示する。そして、表示装置１０は、運転者Ａが視認する領域Ｄ２の虚像の表示距離を一定に維持する。運転者Ａは、領域Ｄ２に表示される車両情報の虚像を、常に同じ距離に視認し、目の焦点調節を容易にすることができるため、車両情報の誤認を抑えることができる。また、表示装置１０は、領域Ｄ１に、車両３００の進行及びウインドシールド２０１越しの前景の変化等に伴って変化する情報を、必要に応じて一時的に表示する。そして、表示装置１０は、運転者Ａが視認する領域Ｄ１の虚像の表示距離を、例えば、運転者Ａから情報を提供する対象までの距離に応じて変化する。さらに、表示装置１０は、運転者Ａが視認する領域Ｄ１の虚像の表示距離を、車両３００の速度に応じて変化する。よって、運転者Ａは、領域Ｄ１に表示される情報の虚像を、ウインドシールド２０１越しの前景に重畳して視認することができる。さらに、運転者Ａは、領域Ｄ２に常に表示される車両情報を近くで視認するため、車両情報の誤認を抑えることができる。
【００６３】
［３．効果等］
本開示の実施の形態に係る表示装置１０は、表示媒体２００に画像を投影することによって虚像を表示する。表示装置１０は、光を出射する光源部１１０と、光源部１１０から表示媒体２００までの光路上に、移動可能に配置されるスクリーン１３０と、光路に隣り合って配置される自発光表示部１４０と、光源部１１０から出射された光を用いてスクリーン１３０を走査する走査部１２０と、スクリーン１３０を、光路に沿って移動する駆動部１５０とを備える。スクリーン１３０は、走査部１２０の走査によってスクリーン１３０上に結像される画像を表示媒体２００に投影するように配置され、自発光表示部１４０は、自発光表示部１４０が生成する画像を表示媒体２００に投影するように配置される。
【００６４】
上述の構成において、スクリーン１３０及び自発光表示部１４０それぞれから表示媒体２００に投影された２つの画像は、表示媒体２００で反射して、表示媒体２００を見る人の目に到達する。このとき、人は、表示媒体２００の反対側に、上記２つの画像の２つの虚像を視認する。２つの虚像の表示距離はそれぞれ、表示媒体２００からスクリーン１３０までの光路に沿った距離、及び、表示媒体２００から自発光表示部１４０までの光路に沿った距離に依存する。スクリーン１３０及び自発光表示部１４０はお互いに、それぞれが生成する画像の品質に影響を与えない。このため、２つの虚像に要求される表示距離それぞれに適合するように、スクリーン１３０及び自発光表示部１４０を位置決めして、２つの鮮明な虚像を得ることが可能になる。また、走査部１２０は自発光表示部１４０を走査する必要が無く、スクリーン１３０のみを走査すれば良いため、走査部１２０から出射する光線の焦点深度を浅くすることができる。これによって、スクリーン１３０上での光のスポット径が小さくなるため、虚像の解像度の向上が可能になる。
【００６５】
実施の形態に係る表示装置１０において、スクリーン１３０及び自発光表示部１４０は、光路に沿う方向で見たときに部分的にオーバーラップするように、配置される。上述の構成において、スクリーン１３０から投影される画像と自発光表示部１４０から投影される画像との間の間隙の低減が可能である。これにより、間隙を通じた走査部１２０の走査光の漏れが低減する。
【００６６】
実施の形態に係る表示装置１０において、走査部１２０は、スクリーン１３０の移動範囲のおおよそ中心の位置でスポット径が最小となるように配置される。上述の構成において、スクリーン１３０の移動範囲内における最大スポット径を小さくすることができるため、スクリーン１３０上での光のスポット径が小さくなり、画像の解像度が高くなる。よって、虚像の解像度の向上が可能になる。
【００６７】
実施の形態に係る表示装置１０において、スクリーン１３０から表示媒体２００に投影される画像と、自発光表示部１４０から表示媒体２００に投影される画像とは、隣接する。上述の構成において、スクリーン１３０から投影される画像の虚像と、自発光表示部１４０から投影される画像の虚像とを視認するための視線の移動が低減する。よって、２つの虚像の視認が容易になる。
【００６８】
実施の形態に係る表示装置１０は、スクリーン１３０及び表示媒体２００の間の光路上に配置される光学系１６０をさらに備え、光学系１６０は、スクリーン１３０から投影される画像を、投影方向を変えて表示媒体２００に投影する。上述の構成において、表示装置１０の寸法の拡大を抑えつつ、光路に沿った表示媒体２００からスクリーン１３０までの距離に対応する虚像の表示距離を大きくすることができる。
【００６９】
実施の形態に係る表示装置１０は、移動体としての車両３００に搭載され、スクリーン１３０上に結像される画像は、車両３００の進行に合わせて一時的に表示される画像であり、自発光表示部１４０が生成する画像は、継続的に表示される画像である。上述の構成において、自発光表示部１４０が継続的に生成する画像の虚像の表示距離は、変化しないため、継続的に表示される虚像を視認するための目の焦点の調節が容易になり、当該虚像の視認が容易になる。移動可能なスクリーン１３０上に結像される画像の虚像は、例えば、奥行きを伴って３次元的に示されることができる。これにより、移動体の進行に合わせた３次元的な虚像の形成及び表示が可能になる。このような虚像は、移動体の進行方向の前景への重畳表示に適合し得る。
【００７０】
［４．その他］
以上、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態に係る表示装置について説明したが、本開示は、実施の形態に限定されるものではない。本開示における技術は、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態の変形例又は他の実施の形態にも適用可能である。また、実施の形態で説明する各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態又は変形例とすることも可能である。
【００７１】
上述したように、本開示の包括的又は具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム又はコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよい。また、本開示の包括的又は具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
【００７２】
例えば、上記実施の形態に係る表示装置に含まれる各処理部は典型的には集積回路であるＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ：大規模集積回路）として実現される。これらは個別に１チップ化されてもよく、一部又は全てを含むように１チップ化されてもよい。
【００７３】
また、集積回路化はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後にプログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、又はＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
【００７４】
なお、上記実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵ又はプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスク又は半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。
【００７５】
また、ブロック図における機能ブロックの分割は一例であり、複数の機能ブロックを一つの機能ブロックとして実現したり、一つの機能ブロックを複数に分割したり、一部の機能を他の機能ブロックに移してもよい。また、類似する機能を有する複数の機能ブロックの機能を単一のハードウェア又はソフトウェアが並列又は時分割に処理してもよい。
【００７６】
実施の形態に係る表示装置１０において、自発光表示部１４０は、第一反射鏡１６０ａとスクリーン１３０との間に配置されていたが、これに限定されない。例えば、自発光表示部１４０は、第一反射鏡１６０ａと第二反射鏡１６０ｂとの間に配置され、第二反射鏡１６０ｂに向けて画像を表示してもよい。又は、自発光表示部１４０は、表示媒体２００と第一反射鏡１６０ａとの間に配置され、表示媒体２００に向けて画像を表示してもよい。これらの構成によって、自発光表示部１４０と表示媒体２００との距離を短縮し、領域Ｄ２の虚像の表示距離を小さくすることができる、つまり、運転者Ａが、領域Ｄ２の虚像を近くに視認することができる。例えば、領域Ｄ２の虚像に要求される表示距離が、領域Ｄ１の虚像に要求される表示距離よりも大幅に小さいとき、上述のような自発光表示部１４０と表示媒体２００との距離の短縮が効果的である。
【００７７】
実施の形態に係る表示装置１０において、自発光表示部１４０は、ＬＣＤである場合、図９に示すように、表示面１４０ａと反対側に、自発光表示部１４０に光を照射する光源１４１をバックライトとして備えてもよい。又は、自発光表示部１４０は、ＬＣＤである場合、図１０に示すように、表示面１４０ａと反対側の表面に、矩形板状の導光部材１４２を備え、さらに、導光部材１４２の周縁１４２ａに光を投射する光源１４１を備えてもよい。光源１４１は、例えば、白色ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）であってもよい。なお、導光部材１４２の形状は、いかなる形状でもよい。
【００７８】
図１０の自発光表示部１４０において、光源１４１は、周縁１４２ａから導光部材１４２の内部に向かって光を投射する。導光部材１４２は、周縁１４２ａから入射した光を、自発光表示部１４０に対向する表面１４２ｂから出射し、自発光表示部１４０に光を照射する。導光部材１４２は、例えば、周縁１４２ａから入射した光を表面１４２ｂから拡散して出射する拡散導光部材であってよい。拡散導光部材は、内部に複数の拡散粒子を含む構成、表面１４２ｂに複数の凹凸を有する構成、又は表面１４２ｂに印刷された複数のドットを有する構成等であってもよい。上述のように光源１４１及び導光部材１４２を備える自発光表示部１４０は、光源１４１のみを直下に備える自発光表示部よりも、表示面１４０ａの背面の占有スペースの低減を可能にする。これにより、自発光表示部１４０の背面側の構成要素と、移動するスクリーン１３０との干渉が抑えられる。さらに、自発光表示部１４０とスクリーン１３０との距離の低減が可能であり、それにより、表示装置１０の小型化が可能である。
【００７９】
以上、一つの態様に係る表示装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、一つの態様の範囲内に含まれてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本開示は、表示媒体を用いて虚像を表示する表示装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００８１】
１０  表示装置
１００  制御部
１１０  光源部
１２０  走査部
１３０  スクリーン
１４０  自発光表示部
１４０ａ  表示面
１４１  光源
１４２  導光部材
１４２ａ  周縁
１５０  駆動部
１６０  光学系
２００  表示媒体
２０１  ウインドシールド（表示媒体）
３００  車両（移動体）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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