CN111665621A - 光扫描装置、显示系统以及移动体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光扫描器、显示系统及移动体，其目的在于增加扫描范围中图像区域所占比例。本发明提供的光扫描装置(10)、显示系统(1)及移动体(1A)具备，光源(11)；光偏转部(13)，用于在第一扫描方向和垂直于所述第一扫描方向的第二扫描方向上，扫描所述光源射出的照射光；以及，屏幕(15)，用于供所述光偏转部(13)的照射光扫描，在屏幕(15)上光偏转部(13)扫描照射光的扫描范围(63)所包含的图像区域(61)内，使得光源(11)基于图像信息点灯，在屏幕(15)上形成图像，所述图像区域(61)的外周包括与第一扫描方向以及第二扫描方向的双方交叉的交叉边61A、61B。

Description

光扫描装置、显示系统以及移动体

技术领域

本发明涉及光扫描器、显示系统及移动体。

背景技术

作为现有技术，专利文献1(JP特开2018-005007号公报)公开了一种光扫描装置，其中，用于在光扫描范围60进行内图像描绘的图像描绘区域62包括，在主扫描方向上与检测区域61邻接的区域、和在副扫描方向上与检测区域61邻接的区域。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以增加扫描范围中图像区域所占比例的光扫描装置、显示系统装置以及移动体。

本发明提供的光扫描装置具备，光源；光偏转部，用于在第一扫描方向和垂直于所述第一扫描方向的第二扫描方向上，扫描所述光源射出的照射光；以及，屏幕，用于供所述光偏转部的照射光扫描，在所述屏幕上供所述光偏转部扫描所述照射光的扫描范围所包含的图像区域内，使得所述光源基于所述图像信息点灯，在所述屏幕上形成图像，所述图像区域的外周包括与所述第一扫描方向以及所述第二扫描方向的双方交叉的交叉边。

本发明的效果在于可以提供一种增加扫描范围中图像区域所占比例的光扫描装置、显示系统装置以及移动体。

附图说明

图1是实施方式涉及的显示系统的一例系统构成的示意图。

图2是实施方式涉及的搭载装置的一例构成的示意图。

图3是实施方式涉及的搭载装置的俯视图。

图4是实施方式涉及的搭载装置的侧面剖视图。

图5是实施方式涉及的搭载装置的侧面剖视图。

图6是实施方式涉及的搭载装置的俯视剖视图。

图7是实施方式涉及的显示装置的一例构成的示意图。

图8是实施方式涉及的显示装置上装卸屏幕单元的示意图。

图9是实施方式涉及的显示装置的一例硬件结构模块图。

图10是实施方式涉及的显示装置的一例功能结构模块图。

图11是实施方式涉及的光源装置的一例具体构成的示意图。

图12是实施方式涉及的光偏转装置的一例具体构成的示意图。

图13是实施方式涉及的屏幕的一例具体构成的示意图。

图14是用来说明微透镜阵列中入射光束直径与透镜直径大小之间关系的不同而产生的作用差异的示意图。

图15是用来说明光偏转装置的反射镜和扫描范围之间对应关系的示意图。

图16是二维扫描时扫描线轨迹的一例示意图。

图17是从光路上游一方看屏幕单元300的俯视图。

图18是实施方式涉及的扫描范围内的图像区域和检测区域的示意图。

图19是比较例和实施方式涉及的图像领域和检测领域的示意图。

图20是实施方式涉及的虚像的一例示意图。

具体实施方式

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

<实施方式>

系统构成

图1是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通过将作为一例投影装置的搭载装置100所投射的投射光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例如设置在车辆、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。本实施方式说明显示系统1被安装在作为一例移动体1A的汽车中。另外，显示系统1的使用方式并不局限于此。下文中设坐标轴方向为，移动体1A的行进方向为X，(相对于行进的)左右方向为Y，(相对于行进的)上下方向为Z。

显示系统1通过例如前挡风玻璃50，让观察者3(驾驶者)看到车辆操纵所需要的导航信息(例如车辆的速度、路径信息、到达目的地的距离、当前地点名称、车辆前方物体(对象物)的有无和位置、限速等标识符、堵塞信息等各种信息)。在这种情况下，前挡风玻璃50起到透射反射部件的作用，让一部分入射光透射，并反射剩下的光中至少一部分光。从观察者3的视点位置到前挡风玻璃50的距离为数十cm～1m左右。此外，也可以将小型透明塑料圆盘等形成的组合器作为透过反射部件来使用，用以取代前挡风玻璃50。

搭载装置100为仰视显示器(HUD装置)。搭载装置100可以按照汽车室内设计布置在任意位置，例如设置在汽车仪表板的下方，也可以嵌入仪表板2内。本实施方式中搭载装置100安装在仪表板2内。

图2是实施方式涉及的搭载装置100的一例构成的示意图。搭载装置100包括作为一例光扫描装置的显示装置10、自由曲面镜30以及前挡风玻璃50(未图示)。

显示装置10具有光源装置11、光偏转装置(光偏转部)13以及屏幕15。光源装置11是将从光源射出的激光照射到装置外部的装置。光源装置11也可以照射例如合成R、G、B三种颜色的激光。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LD(Laser Diode)等半导体发光元件用以作为光源。光源不限于此，也可以具有LED(light emitting diode，发光二极管)等半导体发光元件。

光偏转装置13是一例图像形成部，用于让从光源装置11射出的照射光射入，射出形成图像的图像光。光偏转装置13是利用MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)等使激光行进方向发生变化的装置。光偏转装置13利用例如相对于正交的两个轴摆动的单一微小MEMS反射镜，或者相对于一个轴摆动或转动的两个MEMS反射镜构成的反射镜系统等扫描装置构成。从光偏转装置13射出的激光被扫描到屏幕15。在此，光偏转装置13不限于MEMS反射镜，也可以用多角形反射镜等构成。

屏幕15是供光偏转装置13射出的图像光成像而形成图像的屏幕的一个示例，屏幕15是发散部件，具有以一定的发散角发散激光的功能。屏幕15例如作为EPE(Exit PupilExpander)方式，由微透镜阵列(MLA)或扩散板等具有光扩散效果的透射型光学元件构成。除此之外，屏幕15还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。屏幕15通过从光偏转装置13射出的激光扫描，在屏幕15上形成二维图像的中间像40。

显示装置10的投影方式有，用液晶面板、DMD面板(数字反射镜元件面板)或荧光显示管(VFD)等成像设备形成中间像40的"面板方式"，和用扫描手段扫描从光源装置11射出的激光以形成中间像40的"激光扫描方式"。

本实施方式的显示装置10采用后者的"激光扫描方式"。"激光扫描方式"能够对各像素分配发光或非发光，通常能够形成高对比度的图像。当然，显示装置10也可以使用"面板方式"作为投影方式。

通过屏幕15射出的激光(光束)，虚像45被投射到自由曲面镜30以及前挡风玻璃50，从中间像40扩大显示。自由曲面镜30被设计并配置为抵消前挡风玻璃50的弯曲形状所导致的图像倾斜、变形、位置偏移等。自由曲面镜30也可以设置为能够以规定的旋转轴为中心进行转动。由此，自由曲面镜30便可以调整从屏幕15射出的激光(光束)的反射方向，改变使虚像45的显示位置。

在此，用现有的光学设计仿真软件设计自由曲面镜30，该自由曲面镜30具有一定的聚光能力，可以让虚像45的成像位置形成到所要的位置上。显示装置10设定自由曲面镜30的聚光功率，使虚像45显示在离开观察者3的视点的例如1m以上且30m以下(优选10m以下)的位置(纵深位置)。自由曲面镜30也可以是具有凹面反射镜及其他聚光能力的元件。在此，自由曲面镜30是成像光学系统的一个示例。

前挡风玻璃50是透射反射部件，具有透射一部分激光(光束)，并反射剩下的部分中的至少一部分激光的功能(部分反射功能)。前挡风玻璃50作为半透射镜发挥作用，让观察者3看到前方景色以及虚像45。虚像45是用于让观察者3看到例如车辆信息(速度、行驶距离等)、导航信息(路线向导、交通信息等)、警告信息(冲突警报等)等的图像信息。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板等。前挡风玻璃50是反射部件的一个示例。

虚像45可以与前挡风玻璃50前方的景色重叠显示。前挡风玻璃50并不是平面，而是曲面，因此，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也可以使用半透射镜(组合器)来作为具有部分反射功能的个别透射反射部件。

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，并受到前挡风玻璃50反射。观察者3通过前挡风玻璃50反射的光，能够看到从屏幕15上形成的由中间像放大的虚像45。

图3为搭载装置100的俯视图。如图3所示，搭载装置100的右侧面部以及左侧面部上各设两个用于将搭载装置100安装在移动体1A上的安装部41a～41d。各安装部41a～41d上分别设有螺孔，搭载装置100通过该螺孔安装到移动体1A上。

图4是从右侧看安装在移动体1A上的搭载装置100的剖视图。移动体1A具有焊接或固定在仪表板2上的安装托架42、以及焊接或固定在十字梁车架(cross car beam)43上的安装托架44。安装托架42及安装托架44是设置部的一个示例。用螺丝等把安装部41a、41c固定在安装托架42上，同时，用螺丝等把安装部41b、41d固定在安装托架44上，从而可以将搭载装置100配置到移动体1A上。

图5是从右方(Y方向右侧)看搭载装置100的剖视图。图6是从上方(Z方向)看搭载装置100的剖视图。图5、图6显示了搭载装置100内部的具体配置。

搭载装置100中除了图2中说明的显示装置10、自由曲面镜30以外，还在箱体102内收纳了将从显示装置10投射的激光反射到自由曲面镜30的反射镜25。箱体102具有射出窗104，射出窗104作为一例透射部件，让受到自由曲面镜30反射的反射光的透过，投影到前挡风玻璃50上。显示装置10及屏幕15被配置为向右方(Y方向右侧)投射激光。

图7是显示装置10的一例结构示意图。显示装置10除了图2中说明的光源装置11、光偏转装置13、屏幕15以外，还具备光调制从光源装置11射出的激光的滤光片307、将受到滤光片307光调制的调制光会聚到光偏转装置13的聚光镜410、反射受到光偏转装置13偏转的偏转光的反射镜401、将受到反射镜401反射的反射光反射到屏幕15第二反射镜402。

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(准直)透镜112R、112G、112B、合成元件114、115、116。

三色(R，G，B)的光源元件111R、111G、111B是例如具有一个或多个发光点的LD(Laser Diode)。光源元件111R、111G、111B各自发出彼此不同波长λR、λG、λB(例如λR＝640nm、λG＝530nm、λB＝445nm)的激光(光束)。

各激光(光束)发射后分别经过耦合镜112R、112G、112B耦合，成为基本平行的光束.经过耦合的各束激光(光束)由分别通过三个合成元件114、115、116合成。合成元件114、115、116是板状或棱镜状的二向色镜，根据波长或反射或透射激光(光束)，合成成一束光束。经过合成的光束通过滤波器307及聚光镜410，被导向光偏转装置13。

显示装置10通过组装壳体10A、镜单元(镜保持件)305、屏幕单元300构成。壳体10A具有保持并收纳光源元件111R、111G、111B、耦合镜112R、112G、112B、合成元件114、115、116、滤波器307、聚光镜410以及光偏转装置13。镜单元305保持镜401及第二镜402。屏幕单元300是保持屏幕15的保持部件的一个示例。

光源单元110可以在壳体10A上装卸，用来保持光源元件111R、111G及111B。

图8是在显示装置10上装卸屏幕单元300的示意图。屏幕单元300被安装为可以在壳体10A上自由装卸，无需将光源单元110及镜单元305从壳体10A上取下。而且，屏幕单元300被安装为可以在壳体10A上自由装卸，而无需从壳体10A上取下光源装置11、滤波器307、聚光镜410及光偏转装置13。

壳体10A由铝压铸成形，镜单元305由树脂成形，壳体10A的导热系数高于镜单元305。

由屏幕15发散的图像光通过图1、2所示的光路到达前挡风玻璃50，但在实际使用时，照射到前挡风玻璃50上的太阳光会逆向通过光路到达屏幕15和屏幕单元300。这种情况下，太阳光的热量会造成屏幕15变形、变色，从而导致图像质量下降。

对此，本实施方式将屏幕单元300安装在壳体10A上，这与安装在位于光路上游一方的镜单元305上相比，屏幕15和屏幕单元300的热容易发散，能够抑制图像质量的降低。

另外，由于屏幕元件300A被安装为可以在不从壳体10A取下镜面单元305所保持的镜401、第二镜402、光偏转装置13等的情况下，自由地在壳体10A上装卸，因此便于屏幕单元300的单独更换维修。这样，即便屏幕15发生变形、变色，也可以更换维修屏幕15，抑制图像质量下降。

进而，为了应对不同类型(车型)移动体1A的前挡风玻璃50的曲率不同，需要配合成像光学系统(自由曲面镜30)微幅调整屏幕15的大小、位置、角度，而屏幕单元300可以在壳体10A等上自由装卸，使得壳体10A等能够实现通用化，提高生产性。

硬件结构

图9是实施方式涉及的显示装置的一例硬件构成示意图。图9所示的硬件构成可以根据需要增删构成要素。

显示装置10具有用于控制显示装置10的动作的控制装置17。控制器17是安装在显示装置10内部的基板或IC芯片等控制器。控制器17包括FPGA(Field-Programmable GateArray)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。

FPGA1001是允许显示器设计人员进行设定变更的集成电路。LD驱动器1008、MEMS控制器1010、以及电机驱动器1012根据FPGA1001的控制信号生成驱动信号。CPU1002是执行用来控制整个显示装置10的处理的集成电路。ROM1003是存储控制CPU1002的程序的存储装置。RAM1004是用来作为CPU1002工作区域的存储装置。I/F1005是用于与外部设备进行通信的接口。I/F1005连接如汽车的CAN(Controller Area Network)等。

LD1007是构成一部分光源装置11的半导体发光元件。LD驱动器1008是生成用来驱动LD1007的驱动信号的电路。MEMS1009是构成一部分光偏转器13，使扫描镜发生移位的器件。MEMS控制器1010是生成用来驱动MEMS1009的驱动信号的电路。电机1011是使自由曲面镜30的旋转轴转动的电动机。电机驱动器1012是生成用来驱动电机1011的驱动信号的电路。

功能构成

图10是实施方式涉及的显示装置的一例功能机构模块图。通过显示装置10实现的功能包括车辆信息接收部171、外部信息接收部172、图像生成部173以及图像显示部174。

车辆信息接收部171是从CAN等接收汽车信息(速度、行驶距离等信息)的功能。车辆信息接收部171通过图2所示的I/F1005及CPU1002的处理、以及ROM1003中存储的程序等来实现。

外部信息接收部172是从外部网络接收汽车外部信息(来自GPS的位置信息、来自导航仪的路由信息或交通信息等)的功能。外部信息接收部172通过图9所示的I/F1005以及CPU1002的处理、以及ROM1003中存储的程序等来实现。

图像生成部173是根据通过车辆信息接收部171及外部信息接收部172输入的信息，生成用于显示中间像40及虚像45的图像信息的功能。图像生成部173通过图9所示的CPU1002的处理、以及存储在ROM1003中的程序等来实现。

图像显示部174是根据图像生成部173生成的图像信息，在屏幕15上形成中间像40，将构成中间像40的激光(光束)朝向前挡风玻璃50投射，显示虚像45的功能。图像显示部174通过图9所示的CPU1002、FPGA1001、LD驱动器1008、MEMS控制器1010以及电动机驱动器1012的处理、以及存储在ROM1003中的程序等实现。

图像显示部174包括控制部175、中间像形成部176以及投影部177。控制部175为了形成中间像40，生成用来控制光源装置11及光偏转装置13的动作的控制信号。控制部175为了使虚像45显示在规定的位置，生成控制自由曲面镜30动作的控制信号。

中间像形成部176根据控制部175生成的控制信号，在屏幕15上形成中间像40。投影部177为了形成可让观察者3看到的虚像45，将构成中间像40的激光投射到透射反射部件(前挡风玻璃50等)上。

光源装置

图11是实施方式涉及的光源装置11的一例具体构成示意图。光源装置11除图7中说明的构成以外，还具有光圈113R、113G、113B、光路分支元件117、聚光镜118和受光元件119。光圈113R、113G、113B配置在耦合透镜112R、112G、112B和合成元件114、115、116之间，分别对经过耦合镜112R、112G、112B耦合的各激光(光束)进行整形，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)。

光路分支元件207让一部分从合成元件116射出的激光(光束)透过，引导到如图7所示的滤波器307，并反射另一部分激光，引导到聚光镜118。受光元件119是检测作为一例光源的合成元件116所照射的照射光的光检测部的一个示例，检测聚光镜118会聚的激光的强度。图10所示的控制部175，基于受光元件119检测到的激光强度信息，控制光源装置11照射的激光的强度。

光偏转装置

图12是实施方式涉及的光偏转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是在作为一例第一扫描方向的主扫描方向上和作为与第一扫描方向交叉(正交)的第二扫描方向的副扫描方向上扫描的光偏转部的一个示例。

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，镜130的两侧形成一对蛇形梁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13是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13所示的屏幕15具有微镜阵列结构，该微镜阵列结构具有多个六角形微镜150(作为弯曲部的一种方式的凸形部)作为具有多个弯曲部用以让光发散的一个示例，无间隙排列。微镜150的透镜径(相对的两边之间的距离)约为200μm。通过将屏幕15的微镜150的形状设为六角形，可以将多个微镜150高密度排列。关于本实施方式涉及的微镜阵列200以及微镜150将在以下详述。

图14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14(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的透镜径155被设计成大于入射光152的直径156a。由此，屏幕15不会引起透镜间的干涉，不会产生干涉杂讯。

图14(b)显示在入射光152的直径156b为微镜150的透镜径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涉。当该干涉光进入观察者的眼睛中时，就会被视为干涉杂讯。

鉴于以上情况，为减小干涉杂讯，微镜150的透镜径155被设计成大于入射光的直径156。图14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。

光偏转装置的光扫描

图15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15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。

扫描范围是用光偏转装置13可扫描的全范围。扫描光在屏幕15的扫描范围内以2～40000Hz左右的高频在主扫描方向振动扫描(来回扫描)，同时在副扫描方向上以数十Hz左右的低频单程扫描。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10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。

描绘一个画面的时间，即一个扫描帧的扫描时间(二维扫描的一个周期)，如上所述，由于副扫描周期为数十msec，因此为数十msec。例如，当主扫描周期为20000Hz，副扫描周期为50Hz时，一帧的扫描时间为20msec。

图16是表示二维扫描时的一例扫描线轨迹的示意图。如图16所示，屏幕15如图16所示，包括描绘(受到经过基于图像数据调制的光照射)中间像40的图像区域61(有效扫描区域)，和包围图像区域61的帧区域62。

扫描范围是将屏幕15中的图像区域61与一部分帧区域62(图像区域61的外围附近的部分)合起来的范围。在图16中，扫描范围中的扫描线的轨迹以曲折线表示。在图16中为了方便起见，显示的扫描线的根数比实际少。

如上所述，屏幕15由具有微镜阵列200等光扩散效果的透射型光学元件构成。图像区域61不需要一定是矩形或平面，也可以是多边形或曲面。屏幕15可以根据装置布置，也可以使用例如具有微镜阵列等光扩散效果的反射型光学元件。在以下的说明中，本实施方式设定屏幕15由微镜阵列200构成。

屏幕15在扫描范围中的图像区域61的周边区域(帧区域62的一部分)上设有包含受光元件的同步检测系统60。在图16中，同步检测系统60设置在图像区域61的-X侧且+Y侧的角落。同步检测系统60检测光偏转装置13的动作，将用于确定扫描开始时间和扫描结束时间的同步信号输出到FPGA1001。

图17是从光路上游看屏幕单元300的俯视图。

屏幕单元300在相对于屏幕15的光路上游一方具有遮蔽部74，用来遮蔽的光偏转装置13所扫描的扫描光中的一部分光。遮蔽部74中形成让扫描光透过的开口窗75，开口窗75形成的区域与图像区域61一致。

开口窗75即遮蔽部74的内周，具有与主扫描方向及副扫描方向的双方交叉的交叉边部75A及75B。

交叉边部75A被设置在图的左上方，位于开口窗75中主扫描方向和副扫描方向双方的端部，交叉边部75B被设置在图的右上方，位于开口窗75中主扫描方向和副扫描方向双方的端部。交叉边部75A和交叉边部75B均以开口窗75向下方扩展的方式配置。

如上所述，由于形成开口窗75的区域与图像区域61一致，因此与交叉边部75A及75B对应，图像区域61的外周具有与主扫描方向及副扫描方向双方交叉的交叉边61A及61B。

交叉边61A被配置在图中左上方，位于图像区域61的主扫描方向和副扫描方向双方的端部，交叉边61B被配置在图中右上方，位于图像区域61的外周的主扫描方向和副扫描方向双方的端部。

在本实施方式中，由于图像区域61的上下方向和虚像45的上下方向一致，交叉边61A及交叉边61B均被配置为位于虚像45的图像区域的上部，且图像区域向下方扩展。

遮蔽部74面向光路上游，设有作为同步检测系统示例的光传感器60A和60B。而作为检测区域的例子的同步检测区域600A、600B分别表示对光传感器60A、60B照射扫描光的区域。

关于用来遮挡光偏转装置13所扫描的一部分扫描光的遮蔽部，除了光路上的遮蔽部74的位置以外，也可以设置在镜401、偏转装置13的光路下游一方之后。

图18是实施方式涉及的扫描范围中的图像区域和检测区域的示意图。

在光路中设有屏幕15以及遮蔽部74的位置上，光偏转装置13在主扫描方向及副扫描方向上进行二维扫描的扫描范围63包括图像形成的区域的图像区域61和同步检测区域600A。图18中未图示的同步检测区域600B与同期检测区域600A具有相同构成。

图像区域61可以相对于扫描范围63从中心移动或转动。另外，图像区域61不必一定是矩形，只要适于显示，梯形、椭圆、多角形等无论何种形状都可以。

同步检测区域600A配置成在主扫描方向和副扫描方向上与图像区域61重叠。这样可以增大扫描范围63中图像区域61所占比例。

同步检测区域600A的外周包括与图像区域61的外周的交叉边61A相对设置，且与主扫描方向及副扫描方向的双方交叉的对置交叉边600R。对置交叉边600R平行于交叉边61A，两者之间在主扫描方向上相隔距离L。

图19是比较例和实施方式涉及的图像领域和检测领域的具体情况的示意图。

图19(a)是比较例涉及的图像区域和检测区域的具体情况的示意图，图像区域61的外周具有阶梯形状的边61X。光传感器60A配备分别在副扫描方向上延伸的光传感器60A1、60A2。同步检测区域600X形成为能够确保光传感器60A1右侧的边缘60R、光传感器60A2左侧的边缘60L具有与副扫描方向平行的边，用以使相对于边61X的主扫描方向的距离保持一定。

图19(b)是实施方式涉及的图像区域和检测区域的具体情况的示意图，图像区域61的外周具有交叉边61A。光传感器60A具备分别在副扫描方向上延伸的光传感器60A1、60A2。同步检测区域600A形成为能够确保光传感器60A1右侧的边缘60R以及光传感器60A2左侧的边缘60L具有与交叉边61A平行的对置交叉边600R、以及与交叉边600R平行的交叉边600L，用以使得相对于交叉边61A在主扫描方向的距离保持一定。

通过在图像区域61中设置如图19(b)所示的交叉边61A，与在图像区域61中设置如图19(a)所示的边61X相比，可以加大图像区域61。

通过设置图19(b)所示的对置交叉边600R，进而设置交叉边600L，可以使图19(b)所示的同步检测区域600A比图19(a)所示的同步检测区域600X小。由此可以减少图像区域61上形成的图像受到来自同步检测区域600A的反射光等的影响。

图20是实施方式涉及的一例虚像。虚像45包括与前行车辆(移动体1A)重叠的重叠信息45a以及文字信息45b。虚像45的图像区域对应图像区域61的交叉边61A及61B，包含位于上部、且被配置为图像区域向下方扩展的交叉边45A及45B。

如图20所示，观察者3通过前挡风玻璃50的视野中，如图的白线那样，远处的物体被视为处于上方而且较小，近处的物体被视为处于下方且较大，因此，尽管由于交叉边45A及45B让虚像45的图像区域受到限制，也不会造成不自然的印象。

<补充>

以上描述了本发明一种实施方式涉及的显示装置、显示系统及移动体，但是，本发明不局限于上述实施方式，允许在本领域技术人员能够想到的范围内进行改变。

本发明的一种实施方式涉及的显示装置不仅限于HUD装置，也可以是例如，头戴显示器装置、摘要装置、投影机装置。例如，在将本发明的一种实施方式的显示装置适用于投影机装置时，可以与显示装置10一样地构成投影机装置。也就是说，显示装置10可以将通过自由曲面镜30的图像光投影到放映幕和墙壁表面等上。另外，显示装置10也可以不通过自由曲面镜30，将通过屏幕15的图像光投影到放映幕和墙壁表面等上。

<符号说明>

1 显示系统

10 显示装置(光扫描装置)

10A 外壳

11 光源装置(一例光源)

13 光偏转装置(一例光偏转部)

15 屏幕(一例光学元件)

30 自由曲面镜(一例成像光学系统)

45 虚像

50 前挡风玻璃(一例成像光学系统)

61 图像区域

61A，61B 交叉边

100 投射装置

102 箱体

Claims (10)

1.一种光扫描装置，其中具备，

光源；

光偏转部，用于在第一扫描方向和垂直于所述第一扫描方向的第二扫描方向上，扫描所述光源射出的照射光；以及，

屏幕，用于供所述光偏转部的照射光扫描，

在所述屏幕上所述光偏转部扫描所述照射光的扫描范围所包含的图像区域内，使得所述光源基于所述图像信息点灯，在所述屏幕上形成图像，

所述图像区域的外周包括与所述第一扫描方向以及所述第二扫描方向的双方交叉的交叉边。

2.根据权利要求1所述的光扫描装置，其中，所述交叉边设置在所述图像区域中所述第一扫描方向和所述第二扫描方向双方的端部。

3.根据权利要求1或2所述的光扫描装置，其中，

具备遮蔽部，该遮蔽部位于相对于所述屏幕的光路上游一方，用于遮蔽所述光偏转部所扫描的扫描光中的一部分光，

所述遮蔽部内周包括与所述第一扫描方向和所述第二扫描方向双方交叉的交叉边部。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的光扫描装置，其中，

在所述光偏转部扫描所述图像区域外的检测区域时，让所述光源点灯，同时，

具备光检测部，用于在所述光偏转部扫描所述检测区域时检测所述照射光，

所述检测区域在所述第一扫描方向和所述第二扫描方向上与所述图像区域重叠。

5.根据权利要求4所述的光扫描装置，其中，所述光检测部被设置在相对于所述光偏转部的光路下游一方。

6.根据权利要求4或5所述的光扫描装置，其中，所述检测区域的外周包括与所述图像区域的外周对置，且与所述第一扫描方向和所述第二扫描方向双方交叉的对置交叉边。

7.根据权利要求6所述的光扫描装置，其中，所述对置交叉边平行于所述交叉边。

8.一种显示系统，其中包括，

权利要求1至7中任意一项所述的光扫描装置；

成像光学系统，反射来自所述屏幕的投射光；以及，

反射部件，用于反射来自所述成像光学系统反射的反射光，

所述成像光学系统将所述投射光反射到所述反射部件上成像，形成虚像。

9.一种移动体，其中具备权利要求8所述的显示系统，所述反射部件为前挡风玻璃。

10.根据权利要求9所述的移动体，其中，所述交叉边被设置为位于所述虚像的图像区域的上部、且图像区域向下方扩展。

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