CN111552074A - 显示装置、显示系统、移动体、显示控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及显示装置、显示系统、移动体、显示控制方法以及计算机装置和存储介质，其目的在于提供可抑制因环境变化或经时等问题所导致的图像质量下降的显示装置。显示装置具备光源；光偏转部，用于偏转光源射出的光，在主扫描方向以及副扫描方向上扫描该光；屏幕，受到被扫描的扫描光的扫描；以及，受光元件，用于检测扫描光，受光元件被设置在每个规定周期受到二维扫描的区域，即扫描区域中，在第一区域和第二区域中分别检测扫描光，第一区域和第二区域分别包含扫描区域内彼此在副扫描方向上不同的位置，根据由受光元件检测到的扫描光的主扫描方向扫描轨迹即扫描线在第一区域和第二区域中的数量，改变扫描区域中扫描光的副扫描方向位置。

Description

显示装置、显示系统、移动体、显示控制方法

技术领域

本发明涉及显示装置、显示系统、移动体、显示控制方法以及计算机装置和存储介质。

背景技术

以往的二维扫描装置箱第一方向和第二方向扫描光源射出的光束，形成二维扫描区域。

例如，专利文献1(日本特开2009-180753号公报)公开了一种二维扫描装置，该扫描装置用区域传感器或V字形狭缝受光元件，对于副扫描方向的扫描，在两个部位检测扫描位置，检测扫描振幅。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够抑制因环境变化或经时等原因导致的图像质量下降的显示装置。

为了达到上述目的，本发明一种显示装置，其中具备，光源；光偏转部，用于偏转所述光源射出的光，在主扫描方向以及副扫描方向上扫描该光；屏幕，受到被扫描的扫描光的扫描；以及，受光元件，用于检测所述扫描光，所述受光元件被设置在每个规定周期受到二维扫描的区域，即扫描区域中，在第一区域和第二区域中分别检测所述扫描光，所述第一区域和所述第二区域分别包含所述扫描区域内彼此在所述副扫描方向上不同的位置，根据由所述受光元件检测到的所述扫描光的主扫描方向扫描轨迹即扫描线在所述第一区域和所述第二区域中的数量，改变所述扫描区域中所述扫描光的副扫描方向位置。

本发明的效果在于提供可抑制因环境变化或经时等问题所导致的图像质量下降的显示装置。

附图说明

图1是第一实施方式涉及的显示系统的一例系统构成示意图。

图2是第一实施方式涉及的显示装置的一例硬件结构模块图。

图3是第一实施方式涉及的光源装置的一例具体构成的示意图。

图4是第一实施方式涉及的光偏转装置的一例具体构成的示意图。

图5是第一实施方式涉及的屏幕的一例具体构成的示意图。

图6是用来说明微镜阵列中入射光束直径与透镜直径之间大小关系不同而产生的作用差异的示意图。

图7是用于说明光偏转装置的反射镜和扫描范围的对应关系的示意图。

图8是二维扫描时的一例扫描线轨迹的示意图。

图9是用于说明屏幕形状的示意图。

图10是用来说明受光元件的示意图。

图11是用来说明光偏转装置的驱动电压和偏转角灵敏度的示意图。

图12是一例经过AR重叠后的显示图像的示意图。

图13是第一实施方式涉及的图像补偿结构的示意图。

图14是用于说明扫描位置检测的示意图。

图15是第一实施方式涉及的控制装置的功能结构模块图。

图16是用来说明图像大小补偿的示意图。

图17是用来说明图像位置补偿的示意图。

图18是受光元件端部副在扫描方向上的位置和参数K之间关系的图。

图19是第一实施方式的受光元件的位置的第一变形例的示意图。

图20是第一实施方式的受光元件的位置的第二变形例的示意图。

图21是一例图像大小补偿控制的流程图。

图22是一例图像位置补偿控制的流程图。

图23是一例利用图像补偿控制的图像显示控制的流程图。

图24是第二实施方式涉及的图像补偿构成的示意图。

图25是对应图像位置变动量的计算式的一例显示图像的示意图。

图26是屏幕支架的正视图。

图27是屏幕支架的立体图。

图28是第三实施方式涉及的图像补偿构成示意图。

图29是第一实施方式的显示图像领域的示意图。

图30是第二实施方式的显示图像领域的示意图。

图31是第三实施方式的显示图像领域的示意图。

图32对比第一～第三实施方式的显示图像领域的图表。

具体实施方式

以下参考附图，说明实施发明的方式。在图的说明中，对同一要素赋予相同的符号，并省略重复的说明。

●系统构成

图1是第一实施方式涉及的显示系统的一例系统构成的示意图。显示系统1通过将显示装置100投射的投射光PL投射到透射反射部件上，让观察者3看到显示图像。显示图像是在观察者3的视野中作为虚像45重叠显示的图像。显示系统1设置在例如车辆、飞机或船舶等移动体、或操纵模拟系统、家庭影院系统等非移动体上。本实施方式中说明显示系统1被配备在作为一例移动体的汽车中。但是，显示系统1的使用方式并不受此限制。

显示系统1通过例如前挡风玻璃50，让观察者3(驾驶者)看到驾驶车辆所需要的导航信息(例如车辆的速度、路径信息、目的地距离、当前的地名、车辆前方有无物体(对象物)和物体位置、限速等标识、阻塞信息等的信息等)。在这种情况下，挡风玻璃50具有透射反射构件的功能，让一部分入射光透射，并反射剩下的至少一部分入射光。观察者3的视点位置到前挡风玻璃50的距离约为数十cm～1m。

显示系统1具备显示装置100、外光传感器20以及前挡风玻璃50。显示装置100是例如搭载于移动体，例如汽车上的仰视显示器(HUD装置)。显示装置100相当于汽车的室内设计，被设置在任意位置。显示装置100可以设置在汽车的仪表板200的下方，也可以嵌入仪表板内。

显示装置100具有图像形成单元10、自由曲面镜30和壳体90。图像形成单元10具有光源装置11、单元框体12、光偏转装置13、镜14及屏幕15。外光传感器20是为了检测显示系统1的外光强度，如照度，而设置的传感装置。如图1所示，外光传感器20设置在例如前挡风玻璃50的附近。

光源装置11作为一例光源，是将光源射出的激光照射到装置外部的元件。光源装置11可以照射例如合成R、G、B三色的激光。从光源装置11射出的激光被引导到光偏转装置13的反射面。光源装置11具有作为光源的LD(Laser Diode)等半导体发光元件。光源不限于此，也可以具有LED(Light Emitting Diode)等半导体发光元件。

光偏转装置13作为一例光偏转部，是利用MEMS(Micro Electro MechanicalSystems)等改变激光的行进方向的元件。光偏转装置13是利用例如围绕垂直相交的两轴摆动的单一微小MEMS反射镜，或者是由围绕一轴摆动或旋转的两个MEMS反射镜构成的反射镜系统等的扫描装置构成的。从光偏向装置13射出的激光相对于镜14受到扫描。光偏向装置13不限于MEMS反射镜，也可以使用多边形反射镜等构成。

镜14例如是凹面镜，其向屏幕15反射从光偏转装置13射出、扫描镜14的反射面的激光。

屏幕15作为图像形成部，通过受到镜14的反射面反射的激光在屏幕15上扫描，在屏幕15上形成二维图像(中间图像)的图像光。而且，屏幕15是具有使受到扫描的激光以规定的发散角发散的功能的发散部件。屏幕15作为例如EPE(Exit Pupil Expander)的形态，由微镜阵列(MLA)或扩散板等具有光扩散效果的透射型光学元件构成。屏幕15也可以由具有微镜阵列等光扩散效果的反射型光学元件构成。

光源装置11、光偏转装置13、镜14以及屏幕15均受到单元框体12保持，作为图像形成单元10的一部分发挥作用。屏幕15为了能够将通过屏幕15发散的发散光射出到图像形成单元10的外面，并没有完全被单元框体12所覆盖，而将其中的一部分保持在单元框体12中。单元框体12既可以是一个立体物，也可以是由多个构件组合而成的结构。关于组合多个部件的结构，举例来说，可以将覆盖光源装置11、光偏转装置13、镜14以及其间整个光路大小的立体物、和保持屏幕15的支架等作为多个部件组合起来，作为单元框体12。

通过从屏幕15射出的发散光激光(光束)，被投射到自由曲面镜30和前挡风玻璃50上的虚像45，从形成在屏幕15上的中间像放大显示。自由曲面镜30被设计并配置为可以抵消前挡风玻璃50的弯曲形状所导致的图像倾斜、变形、位置偏离等。自由曲面镜30可以以旋转轴301为中心旋转。旋转轴301可以例如通过自由曲面镜30的重心，让自由曲面镜30围绕平行于图1表面垂直方向的直线旋转，改变图1表面上下方向的虚像45的显示位置。由此，自由曲面镜30可以调整从屏幕15射出的激光(光束)的反射方向，配合观察者3的眼睛的位置，改变虚像45的显示位置。

自由曲面镜30作为一例成像光学系统，其反射发散光，投射投射光PL，让从屏幕15射出的发散光形成虚像。因此，为了使虚像45的成像位置处于所期待的位置，并具有一定的聚光能力，采用例如现有光学设计仿真软件来设计自由曲面镜30。显示装置100的自由曲面镜30的聚光功率被设定为，虚像45显示在观察者3的视点位置的例如1m以上且30m以下(优选10m以下)(观察者3观察时的纵深位置)。

成像光学系统只要是包括一个以上具有聚光功能的聚光元件的光学系统便可。作为具有聚光功能的聚光元件，不限于类似自由曲面镜30的自由曲面镜,也可以是凹面镜、曲面镜、菲涅耳反射元件等。聚光元件通过蒸镀或溅射等方式形成高反射率的铝、银等金属薄膜。由此，能够最大限度地提高入射聚光元件的投射光PL的利用效率,获得亮度高的虚像。

自由曲面镜30反射的投射光PL从设于壳体90的开口投射到显示装置100外面,入射前挡风玻璃50。如图1所示，壳体90中通过开口周边部901在箱体90上形成开口H。开口周边部901是壳体90中开口H的周围部分。开口周边部901的设置位置、大小决定开口H的位置、大小。为了防止外部异物从开口H进入壳体90内，设有防尘窗40，以堵住开口H。优选防尘窗40是由让投射光PL透射的材料形成。

前挡风玻璃50作为一例反射部件，是具有让一部分激光(光束)透射、并反射剩余的至少一部分的功能(部分反射功能)的透射反射部件。前挡风玻璃50起到半透射镜的作用，让观察者3看到前方景色及虚像45。虚像45是为了让观察者3看到车辆信息(速度、行驶距离等)、导航信息(路线向导、交通信息等)、警告信息(冲撞警报等)等而被显示的图像。透射反射部件也可以是不同于前挡风玻璃50的另外设置的前窗挡风板等。

虚像45可以被显示成与前挡风玻璃50的前方景色重叠。前挡风玻璃50并不是平面，而是弯曲的。为此，虚像45的成像位置取决于自由曲面镜30和前挡风玻璃50的曲面。前挡风玻璃50也可以使用作为具有部分反射功能的个别透射反射部件的半透射镜(组合器)。

自由曲面镜30通过曲面形状设计来减少前挡风玻璃50产生的光学畸变。入射自由曲面镜30的光线按照自由曲面镜30的表面形状受到自由曲面镜30反射。受到反射的光束随后入射前挡风玻璃50，到达至少包括视线规范中心(基准眼点)在内的至少一个视线规范区域内的一个点的视点。入射前挡风玻璃50的光束随着前挡风玻璃50的表面形状而受到反射。

通过这样的构成，从屏幕15射出的激光(光束)向自由曲面镜30投射。受到自由曲面镜30聚光的投射光通过壳体90的开口，向前挡风玻璃50投射，而受到前挡风玻璃50反射。由此，观察者3通过前挡风玻璃50反射的光能够看到屏幕15上形成的从中间像放大的虚像45。

显示装置100的投射方式具有，液晶面板、DMD面板(数字反射镜元件面板)或荧光显示管(VFD)等利用成像设备形成中间图像的"面板方式"、以及用扫描装置扫描从光源设备11出射的激光而形成中间图像的"激光扫描方式"。

第一实施方式的显示装置100采用后者的"激光扫描方式"。"激光扫描方式"由于能够对各像素分配发光或非发光，因此，一般能够形成高对比度的图像。显示装置100也可以用"面板方式"来作为投影方式。

●硬件构成

图2是第一实施方式涉及的显示装置的一例硬件构成示意图。本文各个实施方式可以具有与图2所示相同的硬件构成，但也可以根据需要增删构成要素。

显示装置100具有用于控制显示装置100的动作的控制装置17。控制装置17是安装在显示装置100的内部的基板或IC芯片等控制器。控制器17包括FPGA(Field-ProgrammableGate Array)1001、CPU(Central Processing Unit)1002、ROM(Read Only Memory)1003、RAM(Random Access Memory)1004、I/F(Interface)1005、总线1006、LD驱动器1008、MEMS控制器1010及电机驱动器1012。控制装置17是一例控制部。

FPGA1001是可供显示装置100的设计者进行设定更改的集成电路。LD驱动器1008，MEMS控制器1010，以及电机驱动器1012按照FPGA1001的控制信号生成驱动信号。CPU1002是进行控制显示装置100整体处理的集成电路。ROM1003是存储控制CPU1002的计算机可执行程序的存储装置。RAM1004是起到CPU1002工作区作用的存储装置。

I/F1005是用于与外部设备进行通信的接口。I/F1005例如与汽车的CAN(Controller Area Network)等连接。另外，I/F1005连接外部光传感器20等。外部光传感器20通过I/F1005向控制装置17发送传感数据(外光强度)。连接I/F1005的传感器不仅限于外部光传感器20，还可以连接用于获取汽车外部和内部信息的各种传感器。

LD驱动器1008是生成驱动光源装置11的驱动信号的电路，例如生成构成光源装置11的一部分的半导体发光元件LD的驱动信号的电路。MEMS控制器1010是生成驱动光偏转装置13的驱动信号的电路，例如生成使得构成光偏转装置13的一部分的扫描镜发生位移的设备即MEMS的驱动信号的电路。电机驱动器1012是生成驱动各种电机的驱动信号的电路，例如生成驱动自由曲面镜30的旋转轴301的电动机即电动机1011的驱动信号的电路。

●光源装置

图3是第一实施方式涉及的光源装置的一例具体构成示意图。光源装置11包括光源元件111R、111G、111B(以下，不需要区别时称为光源元件111)、耦合透镜112R、112G、112B、孔径光阑113R、113G、113B、合成元件114，115，116、分光元件117、以及透镜118、光检测器119。

三色(R，G，B)光源元件111R、111G、111B分别是例如具有一个或多个发光点的LD(Laser Diode)。光源元件111R、111G、111B发射激光，该激光的光量与供给给各光源元件的驱动电流的变化相应。光源元件111R、111G、111B发出彼此不同波长λR、λG、λB(例如λR＝640nm、λG＝530nm、λB＝445nm)的激光(光束)。

发射的各激光(光束)分别由耦合透镜112R、112G、112B耦合。经过耦合的各激光器(光束)分别受到孔径光栅113R、113G、113B整形。孔径光栅113R、113G、113B具有与激光(光束)的发散角等规定条件相应的形状(例如圆形、椭圆形、长方形、正方形等)。

经过孔径光栅113R、113G、113B整形的各激光(光束)通过3个合成元件114、115、116合成。合成元件114、115、116是板状或棱镜状的二向色镜，根据波长反射激光(光束)或让激光(光束)透射，合成为一束光束，经过合成后光束入射分光元件117。

分光元件117的入射光中，一部分透射分光元件117，另一部分受到分光元件117反射。也就是说，经过合成的光束通过分光元件117被分成透射光和反射光。

透射光透过透镜118照射到光偏转装置13上，用于在屏幕15上进行图形描绘和虚像显示.也就是说，透射光被作为图像光使用。

另一方面，反射光被照射到光检测器119。光检测器119输出与受到照射的激光的强度相应的电信号。输出的电信号输出到作为一例的FPGA1001，可以用于显示系统1的控制.这样，反射光被用来作为调整激光强度的监视光，其结果，被作为调整显示虚像的颜色和明度的监视光来使用。

●光偏转装置

图4是第一实施方式涉及的光偏向装置的一例具体构成示意图。光偏转装置13是用半导体工艺制造的MEMS镜，包括镜130、蛇形梁132、框部件134、以及压电部件136。光偏转装置13是一例光偏转部。

镜130具有将光源装置11射出的激光反射到屏幕15一方的反射面。光偏转装置13中夹着镜130形成一对其间蛇形梁132。蛇形梁132具有多个曲折部。曲折部由交替配置的第一梁部132a和第二梁部132b构成。蛇形梁132受到框部件134支承。压电部件136被配置成把相邻的第一梁部132a和第二梁部的132b连接起来。压电部件136在第一梁部132a和第二梁部132b上施加不同的电压，使第一梁部132a、第二梁部132b分别产生翘曲。

由此，相邻的第一梁部132a、第二梁部132b朝不同方向挠曲。镜130通过弯曲累积，以左右方向的轴为中心，在垂直方向上旋转。通过这样的构成，光偏转装置13可以以低电压进行垂直方向上的光扫描。以上下方向的轴为中心的水平方向的光扫描可以通过利用连接到镜130的扭杆等的共振来进行。

●屏幕

图5是第一实施方式涉及的屏幕的一例具体构成示意图。屏幕15供构成光源装置11的一部分的LD1007射出的激光成像。屏幕15是以规定发散角发散的发散部件。图5所示的屏幕15是具有有六角形形状的多个微镜150无间隙排列的微镜阵列结构。关于微镜150的宽度(相对的两边之间的距离)，可以例举出在50μm～300μm范围内优化，本实施方式中约为200μm。屏幕15通过将微镜150的形状设为六角形，可以将多个微镜150高密度排列。

微镜150的形状不限于六角形，也可以是四角形、三角形等。在此例举了多个微镜150按规则排列的结构，但微镜150的阵列不受此限制，例如，也可以让各微镜150的中心相互偏心，成为不规则的阵列。在采用偏心排列的情况下，各个微镜150形状互不相同。

还可以改变顶点的光轴方向高度。通过随机设定排列方向的偏心和光轴方向的偏移，可以减少通过相邻微透镜边界的激光干涉所产生的散斑和周期排列所造成的云纹等。

到达屏幕15的激光在微镜150中扫描，扫描过程中通过激光开闭而照出多个点，例如通过开闭光的组合，可以显示灰度。或者，也可以调制激光强度本身来进行灰度显示。

图6是用来说明微透镜阵列中入射光束直径和透镜直径之间大小关系不同而产生的作用差异的示意图。在图6(a)中，屏幕15由微镜150排列配置的光学板151构成。在光学板151上扫描入射光152的情况下，入射光152受到微镜150分散而成为发散光153。屏幕15可以通过微镜150的构造，让入射光152以所需的发散角154发散。微镜150的周期155被设计成大于入射光152的直径156a。由此，屏幕15不会产生透镜间的干涉，不会产生散斑(散斑杂讯)。

图6(b)显示在入射光152的直径156b为微镜150的周期155两倍大时的发散光光路。入射光152入射两个微镜150a、150b，分别产生发散光157、158.此时，在区域159中，由于存在两束发散光，所以可能会产生光干扰。当该干涉光进入观察者的眼睛中时，就会被视为斑点。

鉴于以上情况，为减小散斑，微镜150的周期155被设计成大于入射光的直径156。图6中用凸面透镜的形态进行了说明，但在凹凸透镜的形态中也具有同样的效果。

正如用图5、图6所作的说明，屏幕15作为一例图像形成部，具有让受到扫描的激光以一定角度发散的功能，通过该功能，观察者3能够在眼箱的范围内认知图像，也就是即使观察者3坐在驾驶席上的状态下有某种程度的眼睛位置变化，也能够持有认知范围。

因此，配备微镜150的屏幕15对于微透镜(Microlens)150的形状来说，需要一定的精度才能使光线适当的发散。进而优选适于量产性强的产品。因此，屏幕15例如用树脂材料成型加工来形成。作为满足微镜150所要求的光学物性的树脂材料的具体例子，可以举出甲基丙烯酸树脂、聚烯烃树脂、聚碳酸酯、环状聚烯烃树脂等，但并不限于这些材料。

图7是用来说明光偏转装置的反射镜和扫描范围的对应关系的示意图。光源装置11的各光源元件通过控制装置17的FPGA1001来控制发光强度、点灯时机、光波形。光源装置11的各光源元件受到LD驱动器1008驱动，射出激光。从各光源元件射出并光路合成的激光如图7所示，通过光偏转装置13的镜130，围绕α轴、β轴的二维偏转，通过镜130作为扫描光照射到屏幕15。也就是说，屏幕15通过光偏转装置13的主扫描及副扫描进行二维扫描。

如图1所示，本实施方式在光偏转装置13和屏幕15之间的光路上设置镜14。也就是说，来自光偏转装置13的扫描光在镜14上进行二维扫描，来自反射镜14的反射光作为扫描光在屏幕15上进行二维扫描，在图7的说明中省略了镜14。

扫描范围是用光偏转装置13可扫描的全范围。扫描光以2～40000Hz左右的高频在主扫描方向(X轴方向)振动扫描(往复扫描)，同时在副扫描方向(Y轴方向)上以规定量单程扫描屏幕15的扫描范围。副扫描方向约以十几Hz，与主扫描方向相比，用比较慢的频率的周期进行扫描。也就是说，光偏转装置13对屏幕15进行光栅扫描。此时，显示装置100相应于扫描位置(扫描光的位置)进行各光源元件的发光控制，从而能够显示每个像素的描绘或虚像。

如上所述，屏幕15上每一次光栅扫描，即每个作为规定周期的副扫描周期，屏幕15上形成二维扫描区域。以下把通过该一次光栅扫描所形成的图像称为扫描帧。如上所述，副扫描周期为数十Hz，如上所述，由于副扫描周期是数十Hz，因此，用来在屏幕15上每个副扫描周期形成二维扫描区域的时间，即一个扫描帧的扫描时间(二维扫描的一个周期)为数十msec。例如，当主扫描周期为20000Hz，副扫描周期为50Hz时，二维扫描的一个周期的一个扫描帧的扫描时间根据副扫描周期，为20msec。

图8是二维扫描时的一例扫描线轨迹的示意图。屏幕15如图8所示，包括描绘中间像(按照图像信息调制的光照射)的显示图像区域15R1和非图像区域15R2。非图像区域15R2是呈包围显示图像区域15R1的形状的区域。

扫描区域15R3是将屏幕15中的显示图像区域15R1和非图像区域15R2合并起来的范围。在图8中，扫描范围的扫描轨迹是主扫描方向的线状扫描轨迹即主扫描线多次排列在副扫描方向上，形成锯齿线。图8中为了便于说明，把主扫描线的数量显示得比实际少。图8中扫描轨迹是主扫描线的端部互相连续的锯齿线，但并不限于此。也就是说，也可以是主扫描线彼此并行，各扫描线的端部不连续的扫描线。另外，主扫描线既可以是如图8所示的往返扫描，也可以是反复朝一个方向扫描。

另外，屏幕15的扫描范围中显示图像区域15R1的周边区域(非图像区域15R2的一部分)中包括包含受光元件的区域中的检测用图像区域G。在图8中，检测用图像区域G被设在显示图像区域15R1的-X侧且+Y侧的角落部分。然后，在检测入射该检测用图像区域G的扫描光的位置上设置光检测传感器60。光检测传感器60检测到扫描光后，将受光信号输出到FPGA1001。光检测传感器60有光敏二极管等受光元件，例如固定设置在屏幕15的一部分、或单元框体12的一部分等处。FPGA1001根据接收信号的时机检测光偏转装置13的动作，其结果，可以决定扫描开始时间和扫描结束时间。

如上所述，扫描范围是由多条主扫描方向线状扫描轨迹的主扫描线在副扫描方向上并排排列的扫描线轨迹所形成的。整个扫描范围中，显示图像区域15R1内多条主扫描方向线状扫描轨迹的主扫描线在副扫描方向上并排排列的扫描线轨迹，形成向用户显示的图像，也就是显示图像。显示图像例如是构成输入的动画的静止图像(帧)等。以下将扫描帧中显示图像区域15R1内称为扫描帧图像。

扫描帧、扫描帧图像的形成周期均为副扫描周期。通过根据图像信息，每个副扫描周期依次形成扫描帧图像，描绘虚像45，观察者3可以将虚像45作为动画视频来观看。

如上所述，屏幕15由具有微镜阵列等光扩散效果的透射型光学元件构成，但并不局限于此。换言之，也可以根据装置布局，作为具有微镜阵列等的光扩散效果的反射型元件。此外，屏幕15也可以是不具有光扩散效果的平板或曲板。

以上，在光偏转装置13出射的扫描光扫描包括屏幕15在内的面上的情况下说明了扫描区域15R3，但并不限于此。换言之，例如在光偏转装置13和屏幕15之间的光路上配置镜14的情况下，在镜14上也形成扫描区域15R3。进而，在有其他反射镜等情况下，在其他反射镜上，而且在受到其他反射镜反射的扫描光扫描的面上也形成扫描区域15R3。

扫描区域15R3中至少显示图像区域15R1最终被形成在屏幕15上，而整个扫描区域15R3也可以不到达包含屏幕15在内的面上。例如，既可以设计成在到达包括屏幕15在内的面上之前由所设置的光检测传感器60检测检测用图像区域G，也可以设计成在到达包括屏幕15在内的面上之前改变光路，让改变光路的前方所设的光检测传感器60来检测检测用图像区域G。

屏幕15、显示图像区域15R1的形状并不局限于图8所示。显示图像区域15R1不需要是如图8所示的平面长方形，也可以是曲面，或与屏幕15的长方形不同的矩形或多角形。

显示图像区域15R1的形状，例如可以取决于保持单元框体12的屏幕15的部分形状。也就是说，如果用单元框体12或作为单元框体12的一部分，即屏幕15的保持部，以覆盖非图像区域15R2的方式来保持屏幕15，那么，受到保持的部分由于光受到单元框体12遮挡而不会照射到自由曲面镜30，因而只有显示图像区域15R1的中间像的发散光照射到自由曲面镜30。这样，通过限定显示图像区域15R1的形状，形成所需要的形状的虚像45。

图9是屏幕形状示意图。以下用图9说明由屏幕15的形状所产生的、从光偏转装置13到屏幕15上各到达位置的距离差给图像带来的影响。

图9(a)是将屏幕15的形状设为平面，图9(b)是将屏幕15的形状设为弯曲，具体来说，相对于镜面130弯曲为凹面。

在图9(a)的平面形状的情况下，由于从光偏转装置13到屏幕15上的各到达位置的距离存在差异，因此中间像25产生畸变。另外，在各到达位置间，光束斑直径也会产生偏差。这些会在通过由自由曲面镜30和前挡风玻璃50构成的观察光学系统作为虚像45成像时，成为图像质量劣化的主要原因。虽然可以在光偏转装置13和被扫描面元件22之间配置补偿这些劣化的光学元件，但会导致HUD的大型化和成本的增加。

对此，如图9(b)所示，通过将屏幕15的形状弯曲，可以缩小上述距离的差异。其结果，与平面的情况相比，能够减小中间像25的畸变和束斑直径的偏差。因此，可以在不增加HUD的大型化和成本的情况下，提高虚像45的图像质量。

另外，正如在图1中所做的说明，本实施方式在光偏转装置13和屏幕15之间的光路上设置镜14。也就是说，来自光偏转装置13的扫描光在镜14上进行二维扫描，从反射镜14的反射光作为扫描光在屏幕15上进行二维扫描，与图7相同，在图9的说明中也省略了镜14。

接下来用图10说明光检测传感器60的构成。光检测传感器60具有受光元件61和信号线62。受光元件61是将光信号转换成电信号的元件，例如光敏二极管。如果在受光元件61的受光面上扫描激光，就可以取得脉冲信号波形。

图10(a)显示光检测传感器60的构成。如上所述，光检测传感器60具有受光元件61和信号线62。受光元件61是将光信号转换成电信号的元件。受光元件61的光照射面被分割为具有分割受光面611和612。分割受光面611与分割受光面612相比，其主扫描方向的宽度较小。信号线62具有输出来自分割受光面611的信号的信号线621，以及输出来自分割接收面612的信号线的信号线622。

图10(b)是激光受到从分割受光面611朝向分割受光面612的方向上的扫描时，显示信号输出的图，表示受到从扫描方向上宽度较窄的分割受光面611向分割受光面612的方向的激光扫描时各自的信号输出。如图10(b)所示，受到激光扫描后，分割受光面611和分割受光面612输出具有与通过各分割受光面的时间相应的宽度的脉冲信号。如此便可以通过脉冲信号检测光通过受光面的时间。

根据图10(b)所示的2个信号的交叉时间，输出如图10(c)所示的信号，可以获得激光扫描光电二极管时的脉冲信号波形。

对一个光敏二极管，如果入射光量的改变而使得脉冲信号的输出信号值的绝对值发生变化，那么，受光元件即使在相同的时间点受到扫描，检测到的光通过受光面的时间点也可能会出现偏差。因此，在入射光量变动较大的情况下，如图10(c)所示，使用两个信号的交叉时间检测精度可以更高。

虽然在此对具有将受光面分割成两个分割受光面的光检测传感器进行了描述，但并不受此限制，也可以例如不分割受光面。这种情况下，如图10(b)所示，可以将输出信号值超过规定阈值的时间作为光通过受光面的时间点来检测。

接下去说明，将上述二维扫描装置安装在车辆上时的例子。图11是将显示装置作为HUD搭载在车辆上时的显示例。代表性的使用例是在观察者3的视野中显示汽车的速度和行驶距离、目的地显示等导航信息等。近年来，以提高驾驶安全方面为目的，要求将HUD的图像显示与现实物体重叠，即AR(Augmented Reality)重叠的使用例。

例如，如图11所示，对于驾驶时观察者3应该认知的对象物，即车辆D1、边界线D2，通过HUD对强调显示等的显示AR1和AR2进行AR重叠，从而能够引导观察者3的视觉认知。在实现这类AR重叠显示的情况等，有望在今后用更大图像大小在正确的位置上进行图像显示。但是，在利用光偏转装置13进行二维扫描进行图像形成时，由于环境温度和经年变化，图像大小和图像形成位置会发生变动，存在无法得到所需图像的问题。

图12是对于镜130的驱动电压的灵敏度的一例时间特性图。

在使用镜130作为一例MEMS镜时，对于驱动MEMS镜的驱动电压，镜130的偏转角度(相对于MEMS镜的驱动电压的偏转角灵敏度)随着环境温度以及经年变化而变化。

也就是说，如图12(a)所示，在驱动MEMS镜的驱动电压恒定的情况下，相对于初始状态t1，在经年时间t2，镜130的偏转角灵敏度降低。其结果如图12(b)所示，与初始状态t1的虚像45的大小w1相比，经年时间t2的虚像45的大小w2变小。在此，虽然显示了一例副扫描方向上图像大小变动，但不局限于副扫描方向，主扫描方向也产生图像大小变动。

当随着环境温度和经年变化，光偏转装置13和光源装置11内的各光源的固定状态在二维扫描面内发生变动时，屏幕15上形成的中间像25的图像形成位置发生变动，最终观察者3看到的虚像45的图像形成位置将发生变动。而红色、蓝色、绿色各色图像形成位置分别独立变动的情况下，由于用各色描绘的图像在空间上偏移，所以出现了带颜色的图像。

图13是第一实施方式涉及的补偿处理的构成图，其显示初始状态下显示图像区域15R1、非图像区域15R2、受光元件61A、61B、第一检测用图像区域G1以及第二检测用图像区域G2。L1是光偏转装置13二维扫描的屏幕15上的主扫描振幅中心，L2是光偏转装置13二维扫描的屏幕15上的副扫描振幅中心。

如图13所示，二维扫描区域15R3扩展到显示图像区域15R1的外侧，在显示图像区域15R1的外侧的扫描区域，即非图像区域15R2中，设置受光元件61。在受光元件61的副扫描方向两端部之中，设有在包含下端部的规定区域中受到激光点灯的第一检测用图像区域G1以及在包含上端部的规定区域中受到激光点灯的第二检测用图像区域G2。第一检测用图像区域G1和第二检测用图像区域G2在副扫描方向上含有互不相同的位置。由于第一检测用图像区域G1和第二检测用图像区域G2各自的主扫描方向上宽度大于受光元件61的主扫描方向的宽度，并且在第一检测用图像区域G1和第二检测用图像区域G2内扫描的激光沿主扫描方向通过受光元件61的受光面，因而，受光元件61能够检测到扫描光的扫描时刻。在此，第一检测用图像区域G1是一例第一区域，第二检测用图像区域G2是一例第二区域。

由于在受光元件61上进行激光的点灯，因此可以从受光元件61获取与扫描状态有关的受光信号。通过利用与该扫描状态有关的信号，控制光偏转装置13的驱动和光源部的发光时机，进行图像形成位置、图像大小的调整。与扫描状态有关的信号是，例如通过受光元件61的时间间隔和通过受光元件61的扫描线的数量等。

此时，为了使第一检测用图像区域G1及第二检测用图像区域G2中的光不泄漏到显示图像区域15R1，最好是显示图像区域15R1离开一定间距，或者，显示图像区域15R1的大小在屏幕15的光学有效区域15R4以下。当不需要区分第一检测用图像区域G1和第二检测用图像区域G2时，有时称之为检测用图像区域G。

形成在检测用图像区域G中的检测用图像也可以根据需要控制的内容来改变。另外，也可以以规定的扫描帧间隔来形成，还可以以满足特定条件来形成。既可以是使所有光源点灯的图像，也可以是让特定光源点灯的图像，还可以改变每个扫描帧的点灯的光源。

图14(a)显示在受光元件61上进行光栅扫描的状况。图14(b)显示进行二维扫描时副扫描方向的扫描位置随着时间的变化。图14(c)显示通过第二检测用图像区域G2从受光元件61得到的受光信号。

如图14(a)所示，在受光元件61上进行光栅扫描，每次扫描光通过受光元件61时，均能够如图14(c)那样得到受光信号。因此，通过对检测用图像区域G的扫描时间的期间获得受光信号的次数进行计数，可以进行通过受光元件61的扫描线的数量的计数。副扫描方向的图像调整是根据第一检测用图像区域G1、第二检测用图像区域G2各自的点灯区域内的点灯而检测到的扫描线受光数量来进行的。

虽然在此不详细说明，但是，由于能够检测到激光通过受光元件61的时间点，因此也能够进行主扫描方向的图像大小和图像位置的控制、以及与主扫描方向驱动有关的二维偏转元件的驱动参数的控制。

图15是第一实施方式涉及的功能模块图。作为控制部的控制装置17具有图像调整部171、外部图像输入部172、图像处理部173、检测用图像生成部174。控制装置17的各功能构成由图2所示的CPU1002、ROM1003、FPGA1001、LD驱动器1008、MEMS控制器1010、电机驱动器1012的处理以及ROM1003中存储的程序等实现。

图像调整部171根据从受光元件61输出的受光信号，计算相对于初始状态的图像形成位置变动和图像大小变动。

在图像形成位置上确认到超过规定以上的变动时，调整信号生成部1711通过调整光源装置11的发光时机来调整图像形成位置，因此将调整信号输出到光源装置控制部1712。

在图像形成位置上确认到超过规定以上的变动时，调整信号生成部1711通过调整光偏转装置13的偏向角来调整图像大小，因此将调整信号输出到光偏转装置控制部1713。

光源装置控制部1712用驱动信号来驱动控制光源装置11。光偏转装置控制部1713用驱动信号来周期性地驱动控制光偏转装置13。

外部图像输入部172将图像形成用的图像数据输出到图像处理部173。图像输入部172把用于形成需要显示给用户的图像的图像数据输入图像处理部173，关于需要显示给用户的图像，例如在显示装置100搭载在汽车的HUD中的场合，有汽车的信息(速度、行驶距离等的信息)、来自外部网络的汽车外部信息(来自GPS的位置信息、来自导航仪的路径信息或交通信息等)，但不局限于此，也可以是基于电视播放或互联网、或从存储介质读取的图像重放信号的图像等。

图像处理部173根据这些图像数据，生成光源装置11的发光时机、发光强度(发光功率)等驱动数据。所生成的驱动数据被输入到光源装置控制部1712。图像处理部173基于用于形成需要显示给用户的图像的图像数据，生成例如激光的发光时机、发光强度(发光功率)等光源装置11的驱动数据。所生成的驱动数据被输出到光源装置控制部1712。

例如，当从图像输入部172输入的图像数据为动画时，图像处理部173根据构成动画的各个帧，也就是动画中包含的一个画面的各幅图像，生成驱动数据，以形成扫描帧图像，依次显示虚像45。例如，也可以使用连续的两个周期的扫描帧图像来显示动画的一个帧。

光源装置控制部1712基于其驱动数据和来自调整信号生成部1711的调整信号，对光源装置11进行发光控制(点灯控制)。

检测用图像生成部174把用于让受光元件61受光而形成的检测用图像的图像数据输出到图像处理部173。

图16是用来说明副扫描方向图像大小变动引起扫描线受光数量变化的示意图。

图16(a)表示初始状态下的显示图像区域15R1、二维扫描区域15R3、受光元件上的第一检测用图像区域G1以及第二检测用图像区域G2。初始状态是指在产品出货前等为达到所期待的图像大小和图像位置而经过调整的状态。副扫描振幅中心L2将二维扫描区域15R3一分为二，两个受光元件在其中一个区域中大致呈对角设置。

图16(b)表示从初始状态缩小了的副扫描方向的图像大小的状况。作为副扫描方向图像大小缩小的主要原因，可以列举如图12所示，对MEMS镜的驱动电压的灵敏度的经年特性。另外，灵敏度的温度特性和光学系统的特性变化等也会引发同样的现象。

如图16(b)所述，副扫描方向的图像调整是根据通过第一检测用图像区域G1以及第二检测用图像区域G2中的点灯所检测到的扫描线受光数量来进行的。第一检测用图像区域G1、第二检测用图像区域G2以及受光元件的重叠越多，扫描线受光数量也越多。在图16中，初始状态下的第一检测用图像区域G1和受光元件的重叠为A，第二检测用图像区域G2和受光元件的重叠为B，图像大小变动时，第一检测用图像区域G1和受光元件的重叠为A'，第二检测用图像区域G2与受光元件的重叠为B′。将点灯区域和受光元件的重叠除以受光元件上的光栅扫描的副扫描间隔的值是受光元件中受光的扫描线受光数量，分别为NA、NB、NA′、NB′。NA是第一区域中规定数量的一个例子。NB是第二区域中规定数量的一个例子。

在通过第一检测用图像区域G1得到的扫描线受光中，从图16(a)的初始状态到图16(b)的图像大小变动时产生的受光光线数量增减△NA为△NA＝NA′-NA，同样，在由第二检测用图像区域G2得到的扫描线受光中，从图16(a)的初始状态到图16(b)的图像大小变化时产生的受光光线数量增减△NB为△NB＝NB′-NB。通过调整控制，使这些的和△NA+△NB的值保持一定，可以抑制相对于初始状态的图像大小变动。图像大小的控制可通过调整对镜130施加的驱动电压来进行。在此，△NA是相对于第一个领域中规定数量的变动量的一个例子。NB是相对于第二个领域中规定数量的变动量的一个例子。

相对于初始状态的扫描线受光数量变动不仅是由于此处所说明的图像大小变动所造成的，也会因后述的图像位置变动而发生。但是，通过控制，使得两个点灯区域的受光数量增减量之和△NA+△NB的值保持一定，可以排除图像位置变动因素，独立地检测控制图像大小变动。但是，例如仅靠一个点灯区域的扫描光受光数量变化，即使已知副扫描方向产生偏离，也无法判断是图像大小变动还是图像位置变动，很难进行恰当的调整。因此，根据副扫描方向上两个不同点灯区域的扫描光受光数量来检测副扫描方向的偏离，能够在不使用昂贵的区域传感器或特别是带有V字状狭缝的检测器等的情况下，高精度检测副扫描方向的偏离，抑制相对于初始状态的变动。

图17是用来说明副扫描方向上的图像位置变动所引起的扫描线受光数量变化的示意图。

图17(a)显示初始状态下的显示图像区域15R1、扫描区域15R3、受光元件61A、61B、第一检测用图像区域G1以及第二检测用图像区域G2。

图17(b)显示副扫描方向的图像位置相对于初始状态在-Y'方向上变动△Y'的状态。对于副扫描方向的图像位置变动的主要原因，可以举出例如光学系统构成部件的位置变化。

在图17中，与前述的图16相同，初始状态下第一检测用图像区域G1和受光元件的重叠为A，第二检测用图像区域G2和受光元件重叠为B。图像位置变化时的第一检测用图像区域G1和受光元件的重叠为A"，第二检测用图像区域G2和受光元件的重合为B"。

根据图16和图17，在图像大小缩小时，通过在第一检测用图像区域G1中的点灯所检测到的扫描线数量比初始状态下减少，在图像位置向-Y'方向变化时也比初始状态下减少。同样，在图像大小缩小时，通过在第二检测用图像区域G2中的点灯所检测到的扫描线数量比初始状态下增加，在图像位置向-Y'方向变化时也比初始状态下增加。而在实际的使用条件下，这些图像大小变动和图像位置变动在相同的时机发生，因此为了高精度控制各种变动，需要分别独立地检测。

在此，着眼于图像位置变动时的扫描线受光数量的增减量。图像位置变动时，显示图像区域15R1、扫描区域15R3、受光元件上的第一检测用图像区域G1以及第二检测用图像区域G2分别在-Y'方向上平行移动△Y'。而由于受光元件61A、61B的位置不变，因此A-△Y＝A"、B+△Y＝B"成立，其结果为A"-A＝(B"-B)×(-1)。也就是说，通过在第一检测用图像区域G1的点灯所检测到的扫描线光线数量的增减量，与通过在第二检测用图像区域G2中的点灯所检测到的扫描线光线数量的增减量，互相之间大小相同，符号相反。

由此可知，如前所述，在控制图像大小变动时，通过控制，使得NA+△NB值保持一定，可以排除图像位置变动因素，独立地检测出图像大小变动。

以下，说明图像位置变动的独立检测。当图像大小变动和图像位置变动同时发生的情况下，通过第一检测用图像区域G1的点灯所检测到的扫描线数量的增减量如下表示。

△NA＝α(ha)+△NY(式1)

在此，α(ha)是图像大小变动时扫描线受光数量的增减量，取决于受光元件61A、61B的端部高度。受光元件61A、61B的端部高度在图17中用hA、hB所示。以下，对于第一检测用图像区域G1，用α(ha)表示图像大小变动时扫描线受光数量的增减量，对于第二检测用图像区域G2，用α(hb)表示图像大小变动时扫描线受光数量的增减量，并且，α(hb)/α(ha)＝k。△NY是图像位置发生△Y变动时产生的扫描线受光数量。

如上所述，△NA+△NB可以排除图像位置变动因素，可以如下表示。

△NA+△NB＝α(ha)-α(hb)···(式2)

通过(式1)以及(式2)，可以得到下式(3)。

△NY＝△NA-{(△NA+△NB)/(1-k)}(式3)

在此，设1/(1-k)＝K，(式3)可以改写为(式4)。

△NY＝△NA×(1-K)-△NB×K(式4)

这样，通过使用(式4)，可以根据第一检测用图像区域G1中的扫描线受光数量变动量和第二检测用图像区域G2中的扫描线受光数量变动量，独立地检测控制图像位置的变动量。由此，可以抑制图像位置相对于初始状态的变动。另外，k和K是基于第一检测用图像区域G1所包含的受光元件下端部和第二检测用图像区域G2所包含的受光元件上端部的副扫描位置的参数，设该参数预知。

图18是用来说明受光元件端部在副扫描方向上的位置与参数K之间关系的示意图。横轴表示第一检测用图像区域G1所包含的受光元件下端部和第二检测用图像区域G2所包含的受光元件上端部在副扫描方向上的间隔，纵轴表示此时的K的值。如图18所示，副扫描间隔越大K的值越小。在此，图18中横轴所示的副扫描方向间隔的值以及纵轴的参数是一个例子，并不局限于此。

以上显示了，虽然可以利用(式4)，根据第一检测用图像区域G1中的扫描线受光数量变动量和第二检测用图像区域G2中的扫描线受光数量变动量，求出图像位置的变动量，但是，当各扫描线受光数量产生误差时，K越大，计算图像位置变动量上的误差就越大。

例如，由图18中的虚线部的受光元件端部副扫描间隔构成的情况下，K＝3，受光数量△NB产生相当于一根的误差的情况下，会被作为控制误差扩大3倍求出。也就是说，为了更高精度地求出图像位置的变动量，优选比较宽的第一检测用图像区域G1和第二检测用图像区域G2的副扫描间隔，即优选受光元件61A、61B的副扫描间隔较宽。因此，受光元件61A、61B在屏幕15上大致呈对角配置，可以进行高精度检测。

图19是第一实施方式的第一变形例。受光元件61A、61B以及第一检测用图像区域G1和第二检测用图像区域G2的布置不限于图13，也可以如图19所示。在这种情况下也可以用同样的考虑方式，调整图像大小及图像位置。

图20是第一实施方式的第二变形例。即是用来说明不同的受光元件61B和第二点灯区域之间位置关系时的构成的示意图。

在之前的说明中，将受光元件和点灯区域之间的位置关系设定为第一检测用图像区域G1和第二检测用图像区域G2分别包含受光元件的下端部和受光元件的上端部，但本发明不限于这样的结构，也可以是如图20所示，第一检测用图像区域G1包括受光元件的下端部，第二检测用图像区域G2包括另一个受光元件的下端部的结构。在这样的构成中，虽然前面所述的图像大小变动以及图像位置变动的检测控制的公式有所改变，但依然可以使用相同的构思方式。

例如，在图像大小发生变动的情况下，通过调整控制，使得第一检测用图像区域G1中的扫描线受光数量增减量△NA和第二检测用图像区域G2中的扫描线受光数量增减量△NB之差△NA-△NB的值保持一定，能够抑制图像大小相对于初始状态的变动。上述说明已经明确了通过利用这类公式可以排除图像位置变动因素。而关于图像位置变动的检测控制，也可以采用上述例子同样的构思。

扫描线受光数量相对于初始状态的变动，不仅由在此所说明的图像大小变动因素造成，也会因后述的图像位置变动而产生。但是，通过控制，将两个点灯区域检测到的受光光线数增减量之差△NA-△NB的值保持为一定，能够排除图像位置变动因素，独立地检测控制图像大小变动。例如，仅靠一处的点灯区域的扫描光数量的变化，即使知道副扫描方向产生偏移，也无法判断是图像大小变动还是图像位置变动，很难恰当地进行调整。对此，由于根据两个副扫描方向上不同点灯区域各自的扫描光的数量来检测副扫描方向的偏移，因而能够在不使用昂贵的区域传感器或尤其是带有V字状狭缝的检测器等的情况下，高精度检测副扫描方向的偏离，抑制相对于初始状态的变动。

另外，k和K可以根据第一检测用图像区域G1包含的第一受光元件61A的下端部和第二检测用图像区域G2包含的第二受光元件61B的下端部的副扫描位置来决定。另外，在本实施方式中，受光元件61A、61B的形状基本相同，在扫描区域中配置成方向大致相同，但并不受此限制。

图21是图像大小调整处理的一例流程图。根据该流程图，可以改变扫描光位置，以一定的帧间隔进行图像大小调整。

光源装置11按照光源装置控制部1712的控制，对第一检测用图像区域G1以及第二检测用图像区域G2进行激光点灯(S11)，形成检测用图像。

于是，光检测传感器60用受光元件61检测步骤S11的点灯，输出检测信号。调整信号生成部1711作为检测步骤，从此时得到的信号检测扫描线数量(S12)。例如，在第一检测用图像区域G1、第二检测用图像区域G2分别受到扫描的时间内，对受光元件61A、61B各自输出的受光信号的次数进行计数，就可以得到扫描线数量。

接着，调整信号生成部1711作为计算步骤，根据基于第一检测用图像区域G1以及第二检测用图像区域G2分别得到的扫描线数量，求出△NA+△NB(S13)。

调整信号生成部1711进行与产品出货之前事先取得的初始状态下△NA+△NB值的比较，当差值在一定值以下时(否的情况)，判断为不需要调整，结束该帧的调整流程(S14)。而当步骤S14中差值在一定值以上时(是的情况)，判断为需要调整，前往步骤S15。

于是，在改变扫描位置步骤S15，光偏向装置控制部1713改变扫描光的副扫描方向位置，从而改变图像大小(S15)。例如，根据步骤S14求出的差值进行驱动电压调整，对镜130施加经过调整的驱动电压。此时的调整，既可以预先取得△NA+△NB和驱动电压之间的关系，根据其特性，唯一确定电压值，也可以确定适当的调整步骤值，将该调整步骤值作为最大的电压调整幅度。

这样，通过以一定的帧间隔调整图像大小，可以进行恰当的图像显示。

图22是图像位置调整处理的一例流程图。通过根据该流程图改变扫描光位置，以一定的帧间隔调整图像位置。

光源装置11按照光源装置控制部1712的控制，对第一检测用图像区域G1以及第二检测用图像区域G2进行激光点灯(S21)，形成检测用图像。

于是，光检测传感器60在受光元件61中检测到步骤S11的点灯，输出检测信号。调整信号生成部1711作为检测步骤，从此时得到的信号检测到扫描线数量(S22)。例如，如果第一检测用图像区域G1、第二检测用图像区域G2分别在扫描时间内对受光元件61A、61B各自输出的受光信号的次数进行计数，就可以得到扫描线数量。

接着，调整信号生成部1711作为计算步骤，根据第一检测用图像区域G1及第二检测用图像区域G2各自得到的扫描线数量，计算图像位置变动量(S23)。此时的计算式为前述的(式4)，或后述的(式5)、(式6)等。

进而，当对与在产品出货前提前取得的初始状态下的图像位置的值进行比较，差值在一定值以下时(否的情况下)，调整信号生成部1711判断为不需要调整，结束该帧中的调整流程(S24)。另一方面，在步骤S24中，差值在一定值以上时(是的情况)，判断为需要调整，前往步骤S25。

于是，在扫描位置更改步骤S25，光源装置控制部1712为了更改图像位置，改变扫描光在副扫描方向上的位置(S25)。例如，根据在步骤S24中求出的差，调整与图像信息对应的光源装置1的发光时刻，将经过调整的图像信息输出到光源装置11。光源装置11根据该调整后的图像信息进行激光点灯，从而调整图像位置。

这样，通过用一定的帧间隔调整图像位置，可以进行适当的图像显示。

接下来，图23是用来说明利用图像大小调整处理以及图像位置调整处理的图像显示控制的流程图。

本流程是一例从图像输入部172输入图像后开始的流程。控制部17首先执行图像大小调整处理(S101)。图像大小调整处理可以以图21中说明的图像大小调整处理流程为例进行。而后判断是否有输入图像(S102)。

当步骤S102中有输入图像时，控制部17进入步骤S13，执行图像位置调整处理(S103)。图像位置调整处理可以以图22中说明的图像位置调整处理流程为例。而当步骤S102中没有输入图像时(否的情况)，本流程结束。

步骤S103的处理结束后，控制部17继续判断是否有输入图像(S104)。如果步骤S104中有输入图像(是的情况)，则返回步骤S101，而如果步骤S14中没有输入图像(否的情况下)，则本流程结束。

这样，用一定的扫描帧间隔来实施如图21的图像大小调整处理和如图22所示的图像位置调整处理，提供能够给出高质图像显示的图像显示装置。

另外，图23是一例副扫描周期间隔，即每隔一次扫描交替进行图像位置调整和图像大小调整，但并不限于此。例如，也可以两个副扫描周期间隔，也就是在连续的两次副扫描中执行图像位置调整处理，而后在下一个两次副扫描中执行图像大小调整等。还可以对一次副扫描执行图像位置调整，对下一个连续两次副扫描执行图像大小调整等。

如此，可以通过以规定的扫描帧间隔，反复进行一个扫描帧中的图像大小调整和图像位置调整，实现高质量图像显示。

如上所述，在本实施方式中，根据包含副扫描方向上不同位置的第一区域及第二区域各自中的扫描光数量，改变扫描光的副扫描位置。其结果是，可以使得形成在扫描区域内的图像的副扫描方向位置发生变化，从而，观察者3所看到的显示图像在副扫描方向上的位置也不同。而且，让形成在扫描区域内的图像的副扫描方向位置不同，还可以使观察者3所看到的显示图像的副扫描方向上的大小不同。也就是说，可以抑制由于扫描线在副扫描方向上偏离而造成的图像质量下降。进而，可以在不使用区域传感器等昂贵的检测器的情况下适当地进行图像调整。

图24是第二个实施方式涉及的补偿处理的构成图。第一实施方式中如图13所示，在副扫描方向上分开设置让第一检测用图像区域G1受光的受光元件和让第二检测用图像区域G2受光的受光元件。而在本第二实施方式中，如图24所示，将让第一检测用图像区域G1受光的受光元件和第二检测用图像区域G2受光的受光元件配置在副扫描方向上大致水平位置上。

通过采用这样的配置，可以把此前因设置在显示图像区域15R1周围的受光元件61和第二检测用图像区域G2的存在而无法有效利用的二维扫描区域15R3的一部分加入显示图像区域15R1，在主扫描方向上显示更大的图像。

此时，如上所述，在利用(式4)的图像位置变动量计算中，较大的受光元件的副扫描间隔能够获得高精度。对此，以下将探讨如本第二个实施方式所示的副扫描间隔较窄情况下图像位置变动量的计算。

第二个实施方式中的图像位置变动量用以下公式求出。

▽NY＝△NA(式5)

或者，

△NY＝△NB×(-1)(式6)

在此，用图25说明用于计算补偿处理的图像位置变动量的不同计算式所带来的显示图像的差异。图25例举了在显示图像区域15R1内的虚拟基准线S的副扫描位置上显示"50km/h"字符的显示图像。图25(a)是用包含参数K的计算式(式4)的图像位置调整结果的示例，图25(b)是用不含参数K的计算式(式5)的图像位置调整结果的示例。

图25(a)的显示图像显示，相对于基准线S，蓝色光源所显示的图像Pb最近，相对于该显示图像Pb，红色光源的显示图像Pr和绿色光源的显示图像Pg各自的图像位置在副扫描方向上偏移，即所谓的色偏差图像。

这种色偏差图像可能出于包含在(式4)中的参数K带来计算上的误差影响而出现的。也就是说，如果检测到某一颜色的光源的扫描光时，由于发生干扰等而使得来自光检测传感器60的受光信号中包含信号噪声，那么，根据该受光信号检测到的扫描线数量可能会产生误差。作为误差，例如实际扫描数量为20根，但却检测到21根，在这种情况下，如果用(式4)计算图像位置变动量，该1根被放大K倍，变成相当于进行K根图像位置补偿。这样，在产生干扰等所导致的检测误差的情况下，通过使用包含参数K的(式4)进行补偿，可能会产生能够让人认知到的程度的色偏差图像。在此，图25(a)显示了3个光源所有位置均相互错开，而多个光源中，例如只有一个光源发生检测误差，在这种情况下，变成只有该光源颜色的图像发生偏离的色偏差图像。

另一方面，图25(b)显示，虽然图像显示位置相对于基准线S在图中副扫描方向上发生偏离，但各光源的显示图像Pr、Pg、Pb显示在相同的位置。

图25(b)的显示图像由于没有使用(式4)，所以图像位置变动量的计算受到图像大小变动的影响。也就是说，尽管实际上是由于图像大小的增减导致扫描线数量的增减，但也将其当作图像位置的变动来执行图像位置补偿。如此，虽然是基于受到图像大小变动影响的变动量来进行图像位置的补偿，但由于各种颜色的图像位置是三种颜色一起进行位置变动，所以不易产生色偏差。在图25(b)中由于未使用(式4)，因此如图25(a)的说明中所述的由于受到参数K带来的计算上的误差影响而产生的色偏差也不容易发生。

也就是说，图25(a)和图25(b)之间的不同在于，图25(a)的图像位置变动量计算虽然排除了图像大小变动，精度良好，但产生了色偏离，对此，图25(b)中相对于实际位置变动量所求出的图像位置变动量虽然受到了图像大小变动的影响，但没有产生色偏离。考虑到这种差异，可以根据情况选择使用的计算式。例如，在人的认知特性上，颜色偏离与图像位置的偏离相比，前者更加容易认知，为此，当优先如图25(b)所示的减少了色偏离的图像时，比起(式4)，优选使用(式5)或(式6)。

在如同第一实施方式的两个受光元件大致呈对角配置的结构中也可以使用利用(式5)或(式6)的方式。

图26、图27显示一例屏幕支架。图26是作为单元框体12的一部分的支架121的平面图，图27是从图26的相反一侧看到的立体图。

如图26所示，支架121用来保持用虚线表示的屏幕15。光检测传感器60A、60B被设置在支架的一部分上。光检测传感器60A、60B具有受光元件61A、61B，受光元件61A、61B分别设置在第一检测用图像G1和第二检测用图像G2受光的位置上。然后，扫描光从图27的纸面内侧向前方通过开口部122射出。如此，作为一例，可以用开口部122的形状来决定显示图像区域15R1的形状。

图28是第三实施方式涉及的补偿处理的构成图。第一实施方式及第二实施方式中有两个受光元件，对其中的一个受光元件设有第一点灯区域，对另一个受光元件设有第二点灯区域。而第三实施方式中只有一个受光元件，对该受光元件61，在时间上切换对第一点灯区域或第二点灯区域进行扫描时点灯与否，用各个点灯时的检测结果来进行图像调整控制。

图28中，(a)的N帧中设有包含受光元件的副扫描方向下端部的第一点灯区域，在(b)的N+1帧中设有包含受光元件的副扫描方向上端部的第二点灯区域。通过采用这种方式，可以使所设置的受光元件61即便只有一个，也能执行图像补偿，并使二维扫描区域15R3变得更宽，获得大显示图像。

上述按时间顺序切换第一个点灯区域的点灯和第二点灯区域的点灯，也可以在第一实施方式和第二个实施方式中使用。在具有本发明构成的图像显示装置中，由于反射镜130的镜面的散射光等，图像光以外的光会意外地漏到显示图像区域15R1，因此观察者3有时会看到不需要的光。对此，按时间顺序切换第一点灯区域的点灯和第二点灯区域的点灯，可以减少一个帧内的图像信息以外的点灯，减少意外漏出的光。由此便能够提供可视性良好的图像显示。

例如，既可以从图像信息包含的一个画面的图像中扫描1个周期的扫描帧图像，也可以从一个画面的图像形成扫描帧图像n、扫描帧图像n+1。

图29至图31是用于说明本发明的第一、第二、三实施方式中的显示图像领域大小对比的示意图。

图29、图30、图31分别表示在第一、第二、第三实施方式的受光元件61的配置情况下，各自最大可取得的显示图像区域。例如虽然图13和图29均为受光元件61A、61B、检测用图像区域G1、G2的构成相同，但图13的整个显示图像区域15R1位于受光元件61A、61B的主扫描方向内侧。而图29的显示图像区域15R1的最大主扫描宽度部分达到受光元件61A、61B和主扫描方向上位置相同。也就是说，在第一实施方式的构成中，显示图像区域15R1最大可以做成图29所示的大小，但也可以像图14那样选择比图29小的显示图像区域15R1。

图32显示了图29～31所示的各实施方式中显示图像区域15R1的大小对比表。在图像大小的对比中进行了规格化，使得第一实施方式的各个大小幅度达到1倍，采用第二个实施方式时，可以将最小副扫描宽度扩大为1.5倍。采用第三个实施方式时，可以将最小主扫描宽度扩大到1.3倍。在此，二维扫描区域15R3在任何一个实施方式中都是相同大小。如此，可以根据所期望的图像调整精度、或期望的显示图像区域15R1的大小，适当选择受光元件61和检测用图像区域G。

在第一实施方式、第二实施方式中，受光元件61A、61B、第一检测用图像区域G1、第二检测用图像区域G2是在主扫描方向上相互夹着显示图像区域15R1的位置关系，但并不限于此，也可以配置在均位于主扫描方向上与显示图像区域15R1相同一侧。

以上，对各实施方式相关的图像形成装置进行了说明，本发明不限于上述各实施方式，在本发明的范围内可以进行各种变形及改良。

符号说明

1 显示系统

100 显示装置

10 图像形成部

11 光源装置(一例光源)

12 单元框体

13 光偏转装置(一例光偏转部)

15 屏幕

15R1 显示图像领域

15R3 二维扫描领域

G 检测用图像区域

G1 第一检测用图像领域(一例第一区域)

G2 第二检测用图像领域(一例第二区域)

17 控制装置(一例控制部)

25 中间像

30 自由曲面镜

45 虚像

50 前挡风玻璃(一例反射部件)

61 受光元件

61A 第一受光元件

61B 第二受光元件

90 壳体

Claims (22)

1.一种显示装置，其中具备，

光源；

光偏转部，用于偏转所述光源射出的光，在主扫描方向以及副扫描方向上扫描该光；

屏幕，受到被扫描的扫描光的扫描；以及，

受光元件，用于检测所述扫描光，

所述受光元件被设置在每个规定周期受到二维扫描的区域，即扫描区域中，在第一区域和第二区域中分别检测所述扫描光，所述第一区域和所述第二区域分别包含所述扫描区域内彼此在所述副扫描方向上不同的位置，

根据由所述受光元件检测到的所述扫描光的主扫描方向扫描轨迹即扫描线在所述第一区域和所述第二区域中的数量，改变所述扫描区域中所述扫描光的副扫描方向位置。

2.根据权利要求1所述的显示装置，其中，改变所述扫描区域内形成的图像的所述副扫描方向位置。

3.根据权利要求1或2所述的显示装置，其中，改变所述扫描区域内形成的图像的所述副扫描方向大小。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的显示装置，其中，所述第一区域和所述第二区域包括所述受光元件的副扫描方向两端部之中任意一方的端部。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的显示装置，其中，所述第一区域和所述第二区域不包含所述扫描区域之中形成显示图像的显示图像区域，并且，所述第一区域和所述第二区域的所述主扫描方向的宽度大于所述受光元件的宽度。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的显示装置，其中只有一个所述受光元件。

7.根据权利要求1至5中任意一项所述的显示装置，其中具有检测对所述第一区域进行扫描的所述扫描光的第一受光元件，以及检测对所述第二区域进行扫描的所述扫描光的第二受光元件。

8.根据权利要求7所述的显示装置，其中，所述第一受光元件和所述第二受光元件被设置在所述副扫描方向上的不同位置。

9.根据权利要求7所述的显示装置，其中，所述第一受光元件和所述第二受光元件被设置在所述副扫描方向上的相同位置。

10.根据权利要求7至9中任意一项所述的显示装置，其中，所述第一受光元件和所述第二受光元件为相同形状，并在所述扫描区域中朝向同一个方向设置。

11.根据权利要求1至10中任意一项所述的显示装置，其中，在每个所述规定周期对所述第一区域和第二区域之中的一个区域进行扫描时，所述光偏转部切换所述光源点灯与否。

12.根据权利要求1至11中任意一项所述的显示装置，其中，当所述第一区域包含所述第一受光元件的所述副扫描方向上两端部之中接近副扫描方向开始一侧的端部，所述第二区域包含所述第二受光元件的所述副扫描方向上两端部之中远离副扫描方向开始一侧的端部时，用所述第一区域中的扫描线数量相对于预定数量的变动量与所述第二区域中的扫描线数量相对于预定数量的变动量之和成为一定值的方式，改变所述副扫描方向图像大小。

13.根据权利要求1至11中任意一项所述的显示装置，其中，当所述第一区域包含所述第一受光元件的所述副扫描方向上两端部之中接近或远离副扫描方向开始一侧的端部，所述第二区域包含所述第二受光元件的所述副扫描方向上两端部之中相对于副扫描方向开始一侧与所述第一区域处于同一侧的端部时，用所述第一区域中的扫描线数量相对于预定数量的变动量与所述第二区域中的扫描线数量相对于预定数量的变动量之差成为一定值的方式，改变所述副扫描方向图像大小。

14.根据权利要求1至13中任意一项所述的显示装置，其中，根据所述第一区域中的扫描线数量相对于规定数量的变动量和所述第二区域中的扫描线数量相对于规定数量的变动量各自乘以与所述第一区域所包含的所属受光元件在副扫描方向上的一端部以及与所述第一区域所包含的所属受光元件在副扫描方向上的一端部相反一侧的端部的位置相对应的参数所得到的值，改变所述副扫描方向的图像形成位置。

15.根据权利要求1至13中任意一项所述的显示装置，其中，根据所述第一区域或所述第二区域中扫描线受光数量的变动量，控制所述副扫描方向上的图像形成位置。

16.一种显示装置，其中具备，

光源；

光偏转部，用于偏转所述光源射出的光，在主扫描方向以及副扫描方向上扫描该光；

屏幕，受到被扫描的扫描光的扫描；以及，

受光元件，用于检测所述扫描光，

所述受光元件被设置在每个规定周期受到二维扫描的区域，即扫描区域中，在第一区域和第二区域中分别检测所述扫描光，所述第一区域和所述第二区域分别包含所述扫描区域内彼此在所述副扫描方向上不同的位置，

根据所述第一区域受到扫描的时间中从所述受光元件输出受光信号的次数、以及所述第二区域受到扫描的时间中从所述受光元件输出受光信号的次数，改变所述扫描区域中所述扫描光的副扫描方向位置。

17.根据权利要求1至16中任意一项所述的显示装置，其中，

所述屏幕为可使得在所述屏幕上扫描的扫描光发散的发散部件，

具有投射经过发散的发散光形成与所述图像对应的虚像的成像光学系统，

通过投射所述受到所述发散部件发散的发散光，形成让观察者看到的虚像。

18.一种显示系统，其中具有权利要求17所述的显示装置以及反射部件，该反射部件反射经过所述发散部件发散的发散光。

19.一种移动体，其中具有权利要求18所述的显示系统，所述反射部件为反射所述发散光的前挡风玻璃。

20.一种用来控制显示装置的显示控制方法，

所述显示装置具有，光源；光偏转部，用于偏转所述光源射出的光，在主扫描方向以及副扫描方向上扫描该光；屏幕，受到被扫描的扫描光的扫描；以及，受光元件，用于检测所述扫描光，

所述受光元件被设置在每个规定周期受到二维扫描的区域，即扫描区域中，在第一区域和第二区域中分别检测所述扫描光，所述第一区域和所述第二区域分别包含所述扫描区域内彼此在所述副扫描方向上不同的位置，

所述显示控制方法包括，检测步骤，检测由所述受光元件检测到的所述扫描光的主扫描方向扫描轨迹即扫描线在所述第一区域和所述第二区域中的数量；以及，

扫描位置更改步骤，根据所述数量，改变所述扫描区域中所述扫描光的副扫描方向位置。

21.一种存储介质，其中保存供计算机执行权利要求20所述的显示控制方法的显示控制程序。

22.一种计算机装置，其中具有存储装置和处理器，所述存储装置中保存显示控制程序，通过所述处理器执行所述显示控制程序，所述计算机装置实现权利要求20所述的显示控制方法。

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