(57)【要約】【課題】画像表示装置およびその制御方法に関し、奥行き感のある映像表現をより高度に行う制御を実現することを目的とする。【解決手段】画像表示装置２０は、光源１０１と、光源１０１から出射されたレーザ光を走査させる走査部１０６と、走査されたレーザ光により画像が形成されるスクリーン１０８と、画像により虚像を生成する光学系と、レーザ光の進行方向に平行にスクリーン１０８を移動させる駆動部１０９と、駆動部１０９を駆動するスクリーン駆動回路２０４と、走査部１０６を駆動させるミラー駆動回路２０３と、表示する映像情報に基づいて駆動パターンを決定しスクリーン駆動回路２０４に出力するとともに、駆動パターンに基づいて走査パターンを決定しミラー駆動回路２０３に出力する画像処理回路２０１を備える。【選択図】図２
2017116660.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出射する光源と、
前記光源から出射されたレーザ光を走査させる走査部と、
前記走査されたレーザ光により画像が形成されるスクリーンと、
前記スクリーンを透過もしくは前記スクリーンで反射した前記画像により虚像を生成する光学系と、
少なくとも前記レーザ光の進行方向に平行に前記スクリーンを移動させる駆動部と、
前記駆動部を駆動するスクリーン駆動回路と
前記走査部を駆動させ前記レーザ光の走査を制御するミラー駆動回路と
表示する映像情報に基づいて前記駆動部の駆動パターンを決定し前記スクリーン駆動回路に出力するとともに、前記映像情報と前記駆動パターンに基づいて前記走査部の走査パターンを決定し前記ミラー駆動回路に出力する画像処理回路を備えた画像表示装置。
【請求項２】
レーザ光を出射する光源と、
前記光源から出射されたレーザ光を走査させる走査部と、
前記走査されたレーザ光により画像が形成されるスクリーンと、
前記スクリーンを透過もしくは前記スクリーンで反射した前記画像により虚像を生成する光学系と、
少なくとも前記レーザ光の進行方向に平行に前記スクリーンを移動させる駆動部と、
前記駆動部を駆動させるスクリーン駆動回路と
前記走査部を駆動させて前記レーザ光の走査を制御するミラー駆動回路と
表示する映像情報に基づき前記スクリーン駆動回路と前記ミラー駆動回路を制御する画像処理回路を備え、
前記画像処理回路は、表示する映像情報に基づいて前記駆動部の駆動パターンを決定して前記駆動回路に出力し、かつ、前記映像情報および前記駆動パターンに基づいて前記走査部の走査パターンを決定して前記ミラー駆動回路に出力する画像表示装置の制御方法。
【請求項３】
前記駆動パターンの決定は、
表示する映像情報に基づき前記スクリーンの停止位置を決定するステップと、
前記スクリーンの停止位置に対する前記スクリーンの停止開始のタイミングと、前記スクリーンの停止終了のタイミングを決定するステップとを有し、
前記走査パターンの決定は、
前記停止開始のタイミングと前記停止終了のタイミングおよび前記映像情報に基づき決定するステップを有する請求項２に記載の画像表示装置の制御方法。
【請求項４】
前記駆動パターンは、前記停止位置が異なる第１、第２の停止期間を有し、
前記映像情報は、前記第１の停止期間にある前記スクリーンに前記レーザ光を走査させる第１の走査期間と、前記第２の停止期間にある前記スクリーンに前記レーザ光を走査させる第２の走査期間と、前記第１の停止期間と前記第２の停止期間の間にある前記スクリーンに前記レーザ光を走査させない非表示期間を有し、
前記ミラー駆動回路は、前記ミラー駆動回路で形成し前記走査部に印加する制御信号を形成するにあたり、前記非表示期間の前記制御信号を、前記走査部の固有振動数以下の周波数成分のみを組み合わせて形成する請求項３に記載の画像表示装置の制御方法。
【請求項５】
前記非表示期間において、前記走査部の垂直走査方向の速度成分が０になる点を有する請求項４に記載の画像表示装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置およびその制御方法に関し、たとえば、乗用車等の移動体に搭載して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ヘッドアップディスプレイと称される画像表示装置の開発が進められ、乗用車等の移動体に搭載されている。たとえば、乗用車に搭載されるヘッドアップディスプレイでは、画像情報により変調されたレーザ光がウインドシールド（フロントガラス）に向けて投射され、その反射光が運転者の目に照射される。これにより、運転者は、ウインドシールドの前方に、画像の虚像を見ることができる。たとえば、車速や外気温等が、虚像として表示される。最近では、ナビゲーション画像や、通行人を注意喚起する画像を虚像として表示することも検討されている。
【０００３】
上記ヘッドアップディスプレイでは、光源として、半導体レーザ等のレーザ光源が用いられ得る。この構成では、映像信号に応じてレーザ光が変調されつつ、ミラーアクチュエータによるレーザ光の反射角制御によりレーザ光をスクリーンに走査させる。レーザ光はスクリーンにより拡散され、運転者の目に照射される光の領域が広げられる。これにより、運転者が多少頭を動かしても、目が照射領域から外れなくなり、運転者は、良好かつ安定的に画像（虚像）を見ることができる。
【０００４】
このようなヘッドアップディスプレイでは、スクリーンをレーザ光の進行方向に平行に移動させることにより、奥行き方向に広がった画像を表示することができる。以下の特許文献１には、スクリーンをレーザ光の進行方向に平行に移動させる構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
上記構成の画像表示装置では、映像情報をスクリーンに対する２次元的な走査制御に加え、スクリーンの移動に伴う奥行き制御を考慮する必要があるが、これらの制御を包括的に行う制御方法の検討は進んでいないのが現状である。
【０００７】
そこで、本発明はこのような問題を解決し、奥行き感のある映像表現をより高度に行う制御を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の主たる態様に係る画像表示装置は、光源と、光源から出射されたレーザ光を走査させる走査部と、走査されたレーザ光により画像が形成されるスクリーンと、スクリーンを透過もしくは反射した画像により虚像を生成する光学系と、レーザ光の進行方向に平行にスクリーンを移動させる駆動部と、駆動部を駆動するスクリーン駆動回路と、走査部を駆動させるミラー駆動回路と、表示する映像情報に基づいて駆動パターンを決定しスクリーン駆動回路に出力するとともに、駆動パターンに基づいて走査パターンを決定しミラー駆動回路に出力する画像処理回路を備える。
【０００９】
本発明の主たる態様に係る画像表示装置の制御方法は、光源と、光源から出射されたレーザ光を走査させる走査部と、走査されたレーザ光により画像が形成されるスクリーンと、スクリーンを透過もしくは反射した画像により虚像を生成する光学系と、レーザ光の進行方向に平行にスクリーンを移動させる駆動部と、駆動部を駆動するスクリーン駆動回路と、走査部を駆動させるミラー駆動回路と、表示する映像情報に基づきスクリーン駆動回路とミラー駆動回路を制御する画像処理回路を備え、画像処理回路は、表示する映像情報に基づいて駆動部の駆動パターンを決定してスクリーン駆動回路に出力し、かつ、駆動パターンに基づいて走査部の走査パターンを決定してミラー駆動回路に出力する。
【発明の効果】
【００１０】
以上のとおり、本発明によれば、表示する映像情報に基づきスクリーン駆動回路とミラー駆動回路を制御する画像処理回路をも設け、表示する映像情報に基づいて駆動部の駆動パターンを決定してスクリーン駆動回路に出力し、かつ、駆動パターンに基づいて走査部の走査パターンを決定してミラー駆動回路に出力するので、スクリーンの移動と、ミラーアクチュエータ等の走査部の走査を包括的に行え、奥行き感のある映像表現をより高度に行うことが出来るのである。
【００１１】
本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態に係る画像表示装置の使用形態における乗用車の側方から内部を透視した模式図
【図２】同使用形態における乗用車の内部から走行方向前方を示す模式図
【図３】同画像表示装置の構成を模式的に示す図
【図４】同画像表示装置の照射光生成部および照射光生成部に用いる回路の構成を示す図
【図５】同画像表示装置の走査部の構成を示す図
【図６】図５におけるＡ−Ａ断面図
【図７】同走査部の垂直振動梁の振動部に印加する制御信号を示す図
【図８】同走査部の水平振動梁の振動部に印加する制御信号を示す図
【図９】同画像表示装置のスクリーンに対するレーザ光の走査方法を模式的に示す図
【図１０】実施の形態に係るスクリーンの移動工程の一例を示す図
【図１１】同スクリーンを移動させることにより表示される画像の一例を示す図
【図１２】同スクリーンの移動工程に応じた垂直振動梁の振動部に印加する制御信号の一例を示す図
【図１３】同スクリーンの移動工程に応じた垂直振動梁の振動部に印加する制御信号の比較例を示す図
【図１４】同スクリーンの移動工程に応じた垂直振動梁の振動部に印加する制御信号の他の例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。便宜上、各図には、適宜、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸が付記されている。
【００１４】
図１、図２は、画像表示装置２０の使用形態を模式的に示す図である。図１は、乗用車１の側方から乗用車１の内部を透視した模式図、図２は、乗用車１の内部から走行方向前方を見た図である。
【００１５】
本実施の形態は、車載用のヘッドアップディスプレイに本発明を適用したものである。図１に示すように、画像表示装置２０は、乗用車１のダッシュボード１１の内部に設置される。
【００１６】
図１、図２に示すように、画像表示装置２０は、映像信号により変調されたレーザ光を、ウインドシールド１２下側の運転席寄りの投射領域１３に投射する。レーザ光は、投射領域１３で反射され、運転者２の目の位置周辺の横長の領域（アイボックス領域）に照射される。これにより、運転者２の前方の視界に、虚像として所定の画像３０が表示される。運転者２は、ウインドシールド１２の前方の景色上に、虚像である画像３０を重ね合わせて見ることができる。すなわち、画像表示装置２０は、虚像である画像３０をウインドシールド１２の投射領域１３の前方の空間に結像させる。
【００１７】
図３は、画像表示装置２０の構成を模式的に示す図である。
【００１８】
画像表示装置２０は、照射光生成部２１と、ミラー２２とを備える。照射光生成部２１は、映像信号により変調されたレーザ光を出射する。ミラー２２は曲面状の反射面を有し、照射光生成部２１から出射されたレーザ光をウインドシールド１２に向けて反射する。ウインドシールド１２で反射されたレーザ光は、運転者２の目２ａに照射される。照射光生成部２１の光学系とミラー２２は、ウインドシールド１２の前方に虚像による画像３０が所定の大きさで表示されるように設計されている。
【００１９】
図４は、画像表示装置２０の照射光生成部２１の構成および照射光生成部２１に用いる回路の構成を示す図である。
【００２０】
照射光生成部２１は、光源１０１と、コリメータレンズ１０２ａ〜１０２ｃと、ミラー１０３と、ダイクロイックミラー１０４、１０５と、走査部１０６と、補正レンズ１０７と、スクリーン１０８と、駆動部１０９とを備える。
【００２１】
光源１０１は、３つのレーザ光源１０１ａ〜１０１ｃを備える。レーザ光源１０１ａ〜１０１ｃは、それぞれ、赤色波長帯、緑色波長帯および青色波長帯のレーザ光を出射する。本実施の形態では、画像３０としてカラー画像を表示するために、光源１０１が３つのレーザ光源１０１ａ〜１０１ｃを備えている。画像３０として単色の画像を表示する場合、光源１０１は、画像の色に対応する１つのレーザ光源のみを備えていてもよい。レーザ光源１０１ａ〜１０１ｃは、たとえば、半導体レーザからなっている。
【００２２】
レーザ光源１０１ａ〜１０１ｃから出射されたレーザ光は、それぞれ、コリメータレンズ１０２ａ〜１０２ｃによって平行光に変換される。このとき、レーザ光源１０１ａ〜１０１ｃから出射されたレーザ光は、それぞれ、図示しないアパーチャによって、円形のビーム形状に整形される。なお、コリメータレンズ１０２ａ〜１０２ｃに代えて、レーザ光を円形のビーム形状に整形し且つ平行光化する整形レンズを用いてもよい。この場合、アパーチャは省略され得る。
【００２３】
その後、レーザ光源１０１ａ〜１０１ｃから出射された各色のレーザ光は、ミラー１０３と２つのダイクロイックミラー１０４、１０５によって光軸が整合される。ミラー１０３は、コリメータレンズ１０２ａを透過した赤色レーザ光を略全反射する。ダイクロイックミラー１０４は、コリメータレンズ１０２ｂを透過した緑色レーザ光を反射し、ミラー１０３で反射された赤色レーザ光を透過する。ダイクロイックミラー１０５は、コリメータレンズ１０２ｃを透過した青レーザ光を反射し、ダイクロイックミラー１０４を経由した赤色レーザ光および緑色レーザ光を透過する。ミラー１０３と２つのダイクロイックミラー１０４、１０５は、レーザ光源１０１ａ〜１０１ｃから出射された各色のレーザ光の光軸を整合させるように配置されている。
【００２４】
走査部１０６は、ダイクロイックミラー１０５を経由した各色のレーザ光を反射する。走査部１０６は、ＭＥＭＳ（ｍｉｃｒｏ  ｅｌｅｃｔｒｏ  ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍ）ミラーからなっており、ダイクロイックミラー１０５を経由した各色のレーザ光が入射されるミラー１０６ａを、Ｙ軸と平行な回動軸を中心として回動させる構成と、Ｘ軸と平行な回動軸を中心として回動させる構成を備える。このようにミラー１０６ａを回動することにより、後述するように、ミラー１０６ａによるレーザ光の反射光をスクリーン１０８の面内に走査させることができる。
【００２５】
図５に走査部１０６の構成例を示す。この走査部１０６は、レーザ光を反射するミラー１０６ａと、ミラー１０６ａの反射角を制御する垂直振動梁３０３と水平振動梁３０４を備えている。
【００２６】
垂直振動梁３０３は、Ｙ軸と平行な回動軸３０１に沿った複数の直線部分を折り返すように連結したミアンダ形状である。各直線部分には振動部３０５が設けられている。振動部３０５を含む直線部分であるＡ−Ａ断面図を図６に示す。振動部３０５は、下部電極３０５ａと上部電極３０５ｃとの間に圧電体層３０５ｂを配置した構造であり、基板３０６の上に配置されている。そして、振動部３０５に後述するミラー駆動回路２０３から制御信号を印加することで、圧電体層３０５ｂの逆圧電効果により直線部分が矢印で示すようにＺ軸方向に振動する。このような直線部分をミアンダ形状に連結した垂直振動梁３０３においては、各直線部分の振動が組合わされて回動軸３０２を中心とした捻れ振動が励起される。
【００２７】
垂直振動梁３０３の振動部３０５に印加する制御信号は、図７に示す鋸波信号が用いられ、鋸波信号の周期に応じてミラー１０６ａの反射角を制御し、反射光をスクリーン１０８の垂直方向に走査させる。時刻ｔ０と時刻ｔ２では制御信号の電圧がＰｖ０であり、このときの反射光は投射領域１３の下辺にある。時刻ｔ１では制御信号の電圧がＰｖ１であり、このときの反射光は投射領域１３の上辺にある。垂直振動梁３０３の駆動周期、すなわち、時刻ｔ０〜ｔ２の時間は、例えば１／６０秒である。
【００２８】
水平振動梁３０４は、回動軸３０２に沿った複数の直線部分を折り返すように連結したミアンダ形状である。各直線部分には振動部３０８が設けられている。この振動部３０８は上述した振動部３０５と同様に、ミラー駆動回路２０３から制御信号を印加することで直線部分がＺ軸方向に振動する。このような直線部分をミアンダ形状に連結した水平振動梁３０４においては、各直線部分の振動が組合わされて回動軸３０１を中心とした捻れ振動が励起される。
【００２９】
水平振動梁３０４の振動部３０８に印加する制御信号は、図８に示す正弦波信号が用いられ、正弦波信号の電圧に応じてミラー１０６ａの反射角を制御し、反射光を投射領域１３の水平方向に走査させる。水平駆動梁の駆動周期は、例えば１／４００００秒である。
【００３０】
そして、垂直振動梁３０３と水平振動梁３０４を組み合わせることで、レーザ光の反射光をスクリーン１０８の面内に走査させることができる。
【００３１】
なお、ここでは、走査部１０６が、２軸駆動方式のＭＥＭＳミラーにより構成されたが、走査部１０６は、他の構成であってもよい。たとえば、Ｙ軸に平行な軸の周りに回転駆動されるミラー１０６ａと、Ｘ軸に平行な軸の周りに回転駆動されるミラー１０６ａとを別体とし、これらを組み合わせて走査部１０６が構成してもよい。
【００３２】
補正レンズ１０７は、走査部１０６によるレーザ光の振り角に拘わらず、各色のレーザ光をＺ軸正方向に向かわせるように設計されている。
【００３３】
スクリーン１０８は、レーザ光が走査されることにより画像が形成され、入射したレーザ光を運転者２の目２ａの位置周辺の領域（アイボックス領域）に拡散させる作用を有する。
【００３４】
駆動部１０９は、スクリーン１０８をレーザ光の進行方向に平行な方向（Ｚ軸方向）に往復移動させる。
【００３５】
画像処理回路２０１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等の演算処理ユニットやメモリを備え、入力された映像信号を処理してレーザ駆動回路２０２、ミラー駆動回路２０３およびスクリーン駆動回路２０４を制御する。レーザ駆動回路２０２は、画像処理回路２０１からの制御信号に応じて、レーザ光源１０１ａ〜１０１ｃの出射強度を変化させる。ミラー駆動回路２０３は、画像処理回路２０１からの制御信号に応じて、走査部１０６のミラー１０６ａを駆動する。スクリーン駆動回路２０４は、画像処理回路２０１からの制御信号に応じて、スクリーン１０８を駆動する。
【００３６】
図９にスクリーン１０８に対するレーザ光の走査軌跡を模式的に示す。
【００３７】
各色のレーザ光が重ねられたビームＢ１は、走査部１０６の水平振動梁３０４の捻れ振動にともなうミラー１０６ａの回動によりＸ軸方向に走査され、垂直振動梁３０３の捻れ振動にともなうミラー１０６ａの回動によりＹ軸方向に走査される。いわゆる、ラスタ走査方式を採用している。スクリーン１０８の表面に対して、予め、ビームＢ１が通る走査ラインＬ１〜Ｌｎが、Ｙ軸方向に一定間隔で設定されている。走査ラインＬ１〜Ｌｎの開始位置と終了位置は、Ｘ軸方向において一致している。したがって、走査ラインＬ１〜Ｌｎを囲む領域は長方形である。ビームＢ１の径は、たとえば、１００μｍ程度に設定される。
【００３８】
映像信号により各色のレーザ光が変調されたビームＢ１により走査ラインＬ１〜Ｌｎが高速走査されることにより、画像が構成される。こうして構成される画像が、スクリーン１０８と、ミラー２２およびウインドシールド１２（図１（ｃ）参照）を介して、運転者２の目２ａの位置周辺の領域（アイボックス）に投射される。これにより、運転者２は、ウインドシールド１２の前方の空間に、虚像として画像３０を視認する。
【００３９】
図１０は、スクリーン１０８の移動工程の一例を示す図、図１１は、スクリーン１０８を移動させることにより表示される画像の一例を示す図である。図１０の移動工程は、図１１のような画像を表示する場合のスクリーン１０８の移動工程である。
【００４０】
図１０に示すように、スクリーン１０８は、時刻ｔ０〜ｔ２を１サイクルとして移動が繰り返される。時刻ｔ０〜ｔ１の間に、スクリーン１０８は、初期位置Ｐｓ０から最遠位置Ｐｓ１へと移動され、時刻ｔ１〜ｔ２の間に、スクリーン１０８は、最遠位置Ｐｓ１から初期位置Ｐｓ０へと戻される。スクリーン１０８の移動周期、すなわち、時刻ｔ０〜ｔ２の時間は、たとえば、１／６０秒である。
【００４１】
時刻ｔ０〜ｔ１は、図１１において、奥行き方向に広がる奥行き画像Ｎ１を表示するための期間であり、時刻ｔ１〜ｔ２は、図１１において、鉛直方向に広がる鉛直画像Ｍ１や鉛直画像Ｍ２を表示するための期間である。図１１の例において、奥行き画像Ｎ１は、ナビゲーション機能により乗用車１が道路Ｒ１を曲がるべき方向を運転者２に示唆するための矢印であり、鉛直画像Ｍ１は、レーダ装置等により検出された歩行者Ｈ１が画面奥に居ることを運転者２に注意喚起するためのマーキングであり、鉛直画像Ｍ２は、レーダ装置等により検出された歩行者Ｈ２が画面手前に居ることを運転者２に注意喚起するためのマーキングである。なお、図中のＨｍ１は鉛直画像Ｍ１の高さを示し、Ｈｍ２は鉛直画像Ｍ２の高さを示している。
【００４２】
時刻ｔ０〜ｔ１において、スクリーン１０８は、初期位置Ｐｓ０から最遠位置Ｐｓ１まで線形に移動される。スクリーン１０８が移動すると、これに伴い、ウインドシールド１２の前方の虚像が結像する位置が奥行き方向に移動する。したがって、奥行き画像Ｎ１の奥行き方向の各位置にスクリーン１０８が在る時刻ｔ３〜ｔ４のときに、奥行き画像Ｎ１に対応する走査ライン上の、奥行き画像Ｎ１に対応するタイミングにおいて、レーザ光源１０１ａ〜１０１ｃを発光させることにより、ウインドシールド１２の投射領域１３の前方に、図１１に示すような奥行き画像Ｎ１を虚像として表示させることができる。
【００４３】
一方、図１１における鉛直画像Ｍ１および鉛直画像Ｍ２は、それぞれ奥行き方向には変化せず、鉛直方向のみに広がっているため、スクリーン１０８を、鉛直画像Ｍ１あるいは鉛直画像Ｍ２に対応する位置に固定して、虚像の生成を行う必要がある。
【００４４】
停止位置Ｐｓ２は、画像処理回路２０１に入力された歩行者Ｈ１の距離情報に応じて決定される鉛直画像Ｍ１の奥行き位置に対応するスクリーン１０８の位置である。スクリーン１０８は、最遠位置Ｐｓ１から初期位置Ｐｓ０に戻る間に、停止位置Ｐｓ２において、時刻ｔ５〜時刻ｔ６の間、停止される。この間に、鉛直画像Ｍ１に対応する走査ライン上の、鉛直画像Ｍ１に対応するタイミングにおいて、レーザ光源１０１ａ〜１０１ｃを発光させることにより、ウインドシールド１２の投射領域１３の前方奥側に、図１１に示すような鉛直画像Ｍ１を虚像として表示させることができる。
【００４５】
停止位置Ｐｓ３は、画像処理回路２０１に入力された歩行者Ｈ２の距離情報に応じて決定される鉛直画像Ｍ２の奥行き位置に対応するスクリーン１０８の位置である。スクリーン１０８は、最遠位置Ｐｓ２から初期位置Ｐｓ０に戻る間に、停止位置Ｐｓ３において、時刻ｔ７〜時刻ｔ８の間、停止される。この間に、鉛直画像Ｍ２に対応する走査ライン上の、鉛直画像Ｍ２に対応するタイミングにおいて、レーザ光源１０１ａ〜１０１ｃを発光させることにより、ウインドシールド１２の投射領域１３の前方手前側に、図１１に示すような鉛直画像Ｍ２を虚像として表示させることができる。
【００４６】
次に、上述したスクリーン１０８の移動制御に応じた走査部１０６の走査制御の一例について図１２を用いて説明する。なお、この説明において使用する時刻ｔ０〜ｔ８については、図１０に示す時刻ｔ０〜ｔ８と一致する。電圧Ｐｖ０、Ｐｖ１については、図７に示す電圧Ｐｖ０、Ｐｖ１と一致する。
【００４７】
走査部１０６における走査制御は、奥行き画像Ｎ１のように奥行き感がある画像を表示する奥行き画像表示期間と、鉛直画像Ｍ１や鉛直画像Ｍ２のように奥行き感がない鉛直画像表示期間に区分される。奥行き表示期間は図１０における往路期間と一致し、鉛直画像表示期間は図１０における復路期間と一致している。
【００４８】
時刻ｔ０〜ｔ１の奥行き画像表示期間においては、上述したラスタ走査を行うため、図５における水平駆動梁３０４に設けられた振動部３０８に印加する制御信号は、図８に示す正弦波信号が用いられ、この正弦波信号に応じて走査部１０６で反射されたレーザ光がスクリーン１０８のＸ軸方向に走査される。なお、Ｘ軸方向の走査幅は正弦波信号の振幅により決定される。図５における垂直駆動梁３０３に設けられた振動部３０５に印加する制御信号は、図７に示す鋸波信号における時刻ｔ０〜ｔ１の区間の信号が用いられ、この鋸波信号に応じて走査部１０６で反射されたレーザ光がスクリーン１０８のＹ軸方向に走査される。なお、奥行き画像Ｎ１を表示する際の制御信号の制御電圧はＰｖ２〜Ｐｖ３の範囲である。
【００４９】
時刻ｔ１〜ｔ２の鉛直画像表示期間においては、停止位置Ｐｓ２にあるスクリーン１０８に走査させる鉛直画像Ｍ１と、停止位置Ｐｓ３にあるスクリーン１０８に走査させる鉛直画像Ｍ２がある。このため、垂直駆動梁３０３に設けられた振動部３０５に印加する制御信号は、図７に示す鋸波信号における時刻ｔ１〜ｔ２の区間の信号とは異なる線形でない制御信号が用いられ、この制御信号に応じて走査部１０６で反射されたレーザ光がスクリーン１０８のＹ軸方向に走査される。
【００５０】
鉛直画像Ｍ１は、画像処理回路２０１に入力された歩行者Ｈ１の情報に基づき走査パターンが決定されるもので、鉛直画像Ｍ１の上限位置に対応する制御信号の電圧Ｐｖ４と、鉛直画像Ｍ１の下限位置に対応する制御信号の電圧Ｐｖ５を決定し、時刻ｔ５〜ｔ６の間における制御信号の傾きを決定する。鉛直画像Ｍ２は画像処理回路２０１に入力された歩行者Ｈ２の情報に基づき走査パターンが決定されるもので、鉛直画像Ｍ２の上限位置に対応する制御信号の電圧Ｐｖ６と、鉛直画像Ｍ２の下限位置に対応する制御信号の電圧Ｐｖ７を決定し、時刻ｔ７〜ｔ８の間における制御信号の傾きを決定する。また、映像表示しない期間となる時刻１〜ｔ５、ｔ６〜ｔ７、ｔ８〜ｔ２については、制御信号が連続するように直線的に接続している。このように映像情報となる歩行者Ｈ１、Ｈ２の情報に基づき制御信号を設定することで、投射領域１３における鉛直画像Ｍ１、Ｍ２の表示領域の自由度が確保できる。
【００５１】
特に、映像表示しない時刻ｔ６〜ｔ７における電圧変位は、その隣りの鉛直画像Ｍ１を表示する時刻ｔ５〜ｔ６および鉛直画像Ｍ１を表示する時刻ｔ６〜ｔ７の電圧変位と逆向きとなる。つまり、復路期間において走査部１０６の垂直走査における速度成分が０となる点を含めて走査方向が逆転する区間を設けることで、鉛直画像Ｍ１と鉛直画像Ｍ２の投影範囲の自由度を確保している。具体的には、図１１における鉛直画像Ｍ１はスクリーン位置Ｐｓ２に応じた奥行き感において画像高さＨｍ１で投影され、鉛直画像Ｍ２はスクリーン位置Ｐｓ３に応じた奥行き感において画像高さＨｍ２で投影されており、これらは投射領域１３において高さ方向（高さ方向）において重複領域を実現している。
【００５２】
なお、時刻ｔ１〜ｔ２の鉛直画像表示期間においても水平駆動梁３０４に設けられた振動部３０８に印加する制御信号は、図８に示す正弦波信号が用いられ、この正弦波信号に応じて走査部１０６で反射されたレーザ光がスクリーン１０８のＸ軸方向に走査される。
【００５３】
ここで、鉛直画像表示期間の制御信号を単なる鋸波信号を用いた場合の比較例を図１３に示し、上述した図１２に示す制御信号を用いた場合との差について説明する。なお、この説明において使用する時刻ｔ０〜ｔ８については、図１２に示す時刻ｔ０〜ｔ８および電圧Ｐｖ０〜Ｐｖ７と一致する。
【００５４】
この比較例において時刻ｔ０〜ｔ４の間、つまり、スクリーン１０８の往路期間は、図１２に示す制御信号と同様であり、時刻ｔ３〜ｔ４における電圧をＰｖ２〜Ｐｖ３とすることで、奥行き画像Ｎ１を表示する。一方、時刻ｔ１〜ｔ２の間、つまり、スクリーン１０８の復路期間は、制御信号が線形的に減少するため、鉛直画像Ｍ１を表示する時刻ｔ５における電圧Ｐｖ４‘および時刻ｔ６における電圧Ｐｖ５‘が、制御信号の傾きにより一義的に決定される。これと同様に、鉛直画像Ｍ２を表示する時刻ｔ７における電圧Ｐｖ６‘および時刻ｔ８における電圧Ｐｖ７‘も制御信号の傾きにより一義的に決定される。つまり、この比較例においては鉛直画像Ｍ１と鉛直画像Ｍ２は、制御信号の傾きにより制限されてしまうもので、上述した図１２における投射領域１３において鉛直画像Ｍ１と鉛直画像Ｍ２を高さ方向において重複領域を形成できないなどの制約を受けることになる。
【００５５】
このように、画像処理回路２０１において、映像情報に基づき、スクリーン１０８の移動パターンおよび走査部１０６の走査パターンを決定し、これらをスクリーン駆動回路２０４およびミラー駆動回路２０３に出力し、走査部１０６においては走査パターンに応じた制御信号を形成し走査部１０６によるレーザ光の走査制御を行い、駆動部１０９においては駆動パターンに応じた制御信号を形成しスクリーン１０８の移動制御を行う構造としたことで、画像表示装置２０における奥行き感のある映像表現をより高度に行える。
【００５６】
なお、図１２で説明した垂直駆動梁３０３の制御信号は、時刻ｔ０〜ｔ１の往路期間において、投射領域１３の下端から上端までを走査範囲とし、制御信号の電圧Ｐｖ０〜Ｐｖ１を直線的に結ぶ形態で説明したが、映像を表示しない時刻ｔ４〜ｔ５や時刻ｔ６〜ｔ７の期間については、図１４に示すように、映像を表示する区間の制御信号の間を連結すればよく、不要な走査範囲を低減することで画像表示装置２０としての消費電力を低減することができる。なお、このような制御信号の生成するにあたり、走査部１０６の固有共振周波数以下の共振周波数成分を組み合わせで制御信号を生成することで、映像を表示する期間とえいぞうを表示しない期間との連結部分を滑らかな曲線状とでき、走査部１０６に対する不要な応力の発生を低減できる。
【００５７】
以上の制御は、図４に示す画像処理回路２０１によって行われる。この制御により、時刻ｔ０〜時刻ｔ２の間に、奥行き画像Ｎ１と鉛直画像Ｍ１と鉛直画像Ｍ２が虚像として表示される。上記の制御では、奥行き画像Ｎ１の表示タイミングと鉛直画像Ｍ１の表示タイミングと鉛直画像Ｍ２の表示タイミングにずれが生じるが、このずれは極めて短時間であるため、運転者２は、奥行き画像Ｎ１と鉛直画像Ｍ１と鉛直画像Ｍ２を重ねた画像を認識する。こうして、運転者２は、投射領域１３の前方に、映像信号に基づく画像（奥行き画像Ｎ１、鉛直画像Ｍ１、鉛直画像Ｍ２）を、道路Ｒ１および歩行者Ｈ１、歩行者Ｈ２を含む風景に重ねて見ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、奥行き感のある映像表現をより高度に行うことが出来るという効果を有し、特に車載用ヘッドアップディスプレイにおいて有効となる。
【符号の説明】
【００５９】
２０    画像表示装置
２２    ミラー（光学系）
１０１    光源
１０６    走査部
１０８    スクリーン
１０９    駆動部
２０１    画像処理回路
２０３    ミラー駆動回路
２０４    スクリーン駆動回路
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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