JP2011166396A - 走査型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】走査型表示装置において、画面の重要領域の表示輝度、解像度を向上させること。
【解決手段】走査手段２０６とスクリーン２０７と領域切り替え手段１００１とを備え、走査手段２０６による走査光の内、走査速度の遅い部分でスクリーン２０７上の重要領域を描画するように領域切り替え手段１００１で走査光がスクリーン２０７に入射する位置を変更する。
【選択図】図１０

Description

本発明は、走査ミラーを用いてレーザビームを走査する、プロジェクタやＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）、ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）等の走査型画像表示装置に関するものである。

従来、表示光をスクリーンに投影することで、ユーザに映像を表示する表示装置において、複数のプロジェクタを用いることで、表示輝度の改善や、表示画面サイズの拡大を図るものがあった。（例えば特許文献１、２参照）。図４は、一般的なプロジェクタの構成を示したものであり、光源２０８からの光を受けて、表示素子２０６が表示光を生成し、スクリーン２０７に投影する。ユーザはスクリーン２０７に表示された映像を観察する。図５は前記特許文献1 に記載された従来のプロジェクタを示すものである。この例においては複数の表示素子２０６からの光をスクリーン２０７上に重ね合わせることで、スクリーン２０７上に表示される映像の表示輝度を向上させることができる。また図６は前記特許文献２に記載された従来のプロジェクタを示すものである。この例では複数の表示素子２０６からの光をスクリーン２０７の別の場所に投影することにより、大きなサイズの映像を輝度を損なうことなくユーザに表示することが可能になる。

また、プロジェクタとして図４における光源２０８にレーザ光源を使用し、表示素子２０６に走査ミラーを用いることでスクリーン２０７上に映像を表示する走査型表示装置が考えられている（例えば特許文献２参照）。図３に走査ミラーの例を示す。この例では、走査ミラー３０１は回転軸３０２および回転軸３０３の二次元に揺れることで、光源からのレーザ光３０４を二次元方向に走査する。このような走査ミラーを用いることにより、スクリーン上でレーザ光を走査し、映像を描画することが可能になる。

特開平６-１６１４０１号公報 特開２００９−１２９４３０号公報

しかしながら、前記従来の構成では、画面中央部の輝度を高くすることが困難になるという課題を有していた。

以下、レーザを二次元走査する際に生じる輝度ムラについて詳述する。レーザ光をスクリーン上で二次元走査することによって映像を表示する走査型表示装置では、スクリーンを描画する箇所によってレーザ光を走査する速度が異なる。例えば、レーザ光を走査ミラーによって走査する場合には、図７で示されるようなリサージュパターンなどの特定の軌跡をスクリーン上で描くように走査ミラーの制御が行われる。図７の例ではレーザ光は画面端に向かって走査された後、走査の向きを変え、画面中央に向かって走査される。このような走査を行う場合、レーザ光を走査する速度は画面中心部で最大になり、画面端に向かうほど遅くなる。レーザ光の強さが一定の場合、走査速度が遅いほどレーザ光はその領域に長く留まる事になるため、レーザ光の走査速度の遅い部分の輝度は高くなる。反対に走査速度が速い場合には、その領域の輝度は低くなる。図８に画面上のポジションと画面輝度の関係の例を示す。図８では、画面中央での明るさを１とした場合の画面上の各領域の相対的な明るさを示している。図８において、８０２は走査速度が画面中央の半分になる領域の明るさを示しており、画面中央に比べて二倍の明るさを持つ。同様に、８０３は走査速度が画面中央の三分の一になる領域の明るさを示しており、画面中央に比べて三倍の明るさを持つことを示している。このようにレーザ光の明るさが一定の場合、走査速度と画面の輝度は反比例の関係をもつ。図９は、レーザ光の出力を一定に保ったまま、リサージュ走査で描画を行った場合のスクリーン上の輝度を表した例である。図９の黒い部分（画面中央部）で輝度が低く、周辺部で輝度が高くなっており、輝度ムラが生じていることを示している。

このようにレーザを二次元走査する方式では走査速度の速い画面中央ほど輝度が暗くなり、画面周辺部ほど輝度が高くなる。

画面輝度を高めるために、二つのプロジェクタからの光を重ねる方法を用いると、画面中央分の輝度は二倍に向上させることが可能になる。しかしながら、画面中央に比べて走査速度が１/４になる領域では、一つのプロジェクタによる表示においても画面中央にくらべて４倍の輝度を持つことになるため、二つのプロジェクタの光を重ねる方法を用いた場合の画面中央の輝度より、一つのプロジェクタによる画面端の輝度の方が高くなってしまう。

HUDに代表される透過型ディスプレイにおいては、ユーザの安全性を確保する上で画面全体の輝度を均一化するよりも、重要な表示領域の輝度を高め、それ以外の部分は情報表示を行わずに背景を透過させることが望まれる場合が多い。そのため、画面中央など重要な画面領域での輝度を高めることが重要になる。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、画面内の重要領域においてレーザ光の走査速度を遅くすることで、ユーザにとって重要な情報の表示輝度を明るく表示することができる走査型表示装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の走査型表示装置は、レーザを出力する光源と、
前記光源からのレーザを走査する走査手段と、
前記走査手段による走査光が入射するスクリーンと、
前記走査光が前記スクリーン上を走査する際に、前記スクリーンの重要領域が前記走査光の内、走査速度が遅い光によって走査されるように、前記走査手段から前記スクリーンに向かう走査光の向きを変更する領域切り替え手段を有することを特徴とする。

本構成によって画面の重要な部分の表示の輝度、解像度を高めることが可能になる。

また本発明の走査型表示装置においては前記スクリーン上の重要領域が前記スクリーン中央であることを特徴とする。

本構成によって画面中央に表示された情報の画質を向上させることが可能になる。

また本発明の走査型表示装置においては、前記スクリーン上の重要領域が、前記スクリーンの各領域に表示される表示画像の文字数、背景輝度、ユーザの注視状況の少なくとも一つによって判定されることを特徴とする。

本構成によって表示される情報の内容や、ＨＵＤ、ＨＭＤなどの透過型表示装置における外界の状態およびユーザの状態を考慮した情報提示が可能になる。

また本発明の領域切り替え手段は、入射光の向きを偏向する機能を備えた光学素子であって、
前記領域切り替え手段に入射した走査光を右方向に偏向する機能と
前記領域切り替え手段に入射した走査光が左方向に偏向する機能の少なくとも一方の機能を備えることを特徴とする。

本構成によって輝度、解像度の高い領域を左右方向に移動させることが可能になる。

また本発明の領域切り替え手段は、入射光の向きを偏向する機能を備えた光学素子であって、
前記領域切り替え手段の左側に入射した走査光が前記スクリーン右側に入射し、
前記領域切り替え手段の右側に入射した走査光が前記スクリーン左側に入射するように前記走査手段によって走査された光の向きを変更することを特徴とする。

本構成によって画面中央部分の輝度、解像度を高めることが可能になる。

また本発明の前記領域切り替え手段は、入射光の向きを偏向する機能を備えた光学素子であって、
前記領域切り替え手段に入射した光を下方向に偏向する機能と、
前記領域切り替え手段に入射した光を上方向に偏向する機能の少なくとも一方の機能を備えることを特徴とする。

本構成によって輝度、解像度の高い領域を上下方向に移動させることが可能になる。

また本発明の領域切り替え手段は、入射光の向きを偏向する機能を備えた光学素子であって、
前記領域切り替え手段の上半分の領域に入射した光が前記スクリーン下半分の領域に入射し、
前記領域切り替え手段の下半分の領域に入射した光が前記スクリーン上半分の領域に入射するように前記走査手段によって走査された光の向きを変更することを特徴とする。

本構成によって画面中央部分の輝度、解像度を高めることが可能になる。

また本発明の領域切り替え手段は、透過型ホログラム素子によって構成されることを特徴とする。

本構成によって可動部品を使用することなく走査手段からの走査光の向きを変更することが可能になる。

また本発明の領域切り替え手段は、前記領域切り替え手段に入射した光の向きを変更する偏向状況と、
前記領域切り替え手段に入射した光の向きを変更しない透過状況との二つの動作状況を備えることを特徴とする。

本構成によって画面の重要領域が変化した場合にも、輝度と解像度を向上させる領域を変更することが可能になる。

また本発明の領域切り替え手段は、入射光の向きを偏向する機能を備えた液晶光学素子であることを特徴とする。

本構成によって、光学系を大きくすることなく走査手段からの走査光の向きを変更することが可能になる。

また本発明の領域切り替え手段は、前記走査手段の動作を制御する手段であって、
画面重要領域を走査速度の遅い走査光によって描画するように複数の走査手段の走査光の投影方向を変更することを特徴とする。

本構成によって画面の任意の部分の表示輝度を向上させることが可能になる。

本発明のレーザ走査型表示装置によれば、画面内で重要な領域の表示輝度を高めることが可能になり、ユーザにとって見やすく安全な情報表示を行うことが可能になる。

本発明の実施の形態１における走査型表示装置の構成図 本発明の実施の形態１における表示手段の構成図 二次元走査を行うミラーデバイスの例を示す図 従来のプロジェクタの例を示す図 重複表示を行う従来のプロジェクタの例を示す図 並列表示を行う従来のプロジェクタの例を示す図 スクリーン上をリサージュ走査する場合の走査光の軌跡の例を示す図 走査光がスクリーン上を走査する早さと、スクリーン上の輝度の関係を示す図 リサージュ走査によるスクリーン上の輝度の例を示す図 領域切り替え手段によるスクリーン上への入射領域の変更の例を示す図 領域切り替え手段によるスクリーン上への入射領域の変更の例を示す図 領域切り替え手段を用いた場合のスクリーン上の輝度の例を示す図 領域切り替え手段によるスクリーン上への入射領域の変更の例を示す図 領域切り替え手段によるスクリーン上への入射領域の変更の例を示す図 本発明の実施の形態２における制御手段の機能ブロックを示す図 本発明の実施の形態２における制御手段の制御フローを示す図 スクリーン上の輝度を変更するための表示手段の構成図 スクリーン上の輝度を変更するための表示手段の構成図 走査型表示装置によって表示される画像の例を示す図 スクリーン上の重要領域を判定するための判定表の例を示す図 複数の走査手段によって画面中央の輝度を向上させる場合の例を示す図 複数の走査手段の走査領域と、スクリーンの関係を示す図 複数の走査手段によって画面端の輝度を向上させる場合の例を示す図 スクリーンを持たない場合の表示手段の構成図 本発明の実施の形態２における走査型表示手段の鳥瞰図 走査型表示装置がＨＭＤである場合の構成図

以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
本実施の形態においては、レーザ走査型表示装置が、ヘッドアップディスプレイ（Head-Up Display。以下、ＨＵＤ）として使用される場合について示す。図１にＨＵＤの構成図を示す。

図１において、１０１はＨＵＤが搭載されている車体である。１０４はダッシュボード内部に格納されたＨＵＤ光学ユニットであり、内部に表示手段１０１、偏向手段１０２、制御回路１０３を含む。表示手段１０１は、例えば表示素子および光源からなり、ドライバー１０７に表示すべき情報を表示する。

図２にレーザ光源および二次元走査ミラーから構成される表示手段１０１の例を示す。光源２０８は、三つのレーザ光源２０１、２０２、２０３から構成され、２０１、２０２、２０３はそれぞれ赤色レーザ光源（以下、Ｒ光源）、青色レーザ光源（以下、Ｂ光源）、緑色レーザ光源（以下、Ｇ光源）である。本実施の形態において、Ｒ光源２０１は６５０nm付近の波長の光を出射する半導体レーザであり、Ｂ光源２０２は４５０ｎｍ付近の波長の光を発振するレーザ光を出射する半導体レーザである。またＧ光源２０３は、５３０ｎｍ付近の波長の光のレーザ光を出射する半導体レーザを用いている。

なお、本実施の形態ではＧ光源として半導体レーザ光源を用いたが、赤外線を出力する半導体レーザと、赤外線を緑色に変換するＳＨＧ（Ｓｅｃｏｎｄ−Ｈａｒｍｏｎｉｃ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ：第２次高調波発生）素子の組合せを用いてもよい。この場合、Ｇ光源の出力を高めることが可能になる。また、Ｒ、Ｇ，Ｂｎｏ各光源が固体レーザ、液体レーザ、ガスレーザ、発光ダイオードでもよい。

なお、図２では各レーザ光源でレーザ光の変調を行っているが、レーザ光源から出力された光を変調する手段を、レーザ光源と組み合わせて用いることで、レーザ光を変調してもよい。

Ｒ光源２０１、Ｂ光源２０２、Ｇ光源２０３出射されたレーザ光は、各々コリメータレンズ２０４を通過した後、ダイクロイックプリズム２０５によって１つにまとめられ、走査手段２０６に入射する。

走査手段２０６は、角度を２次元的に変更できる単板小型ミラーで、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ−Ｓｙｓｔｅｍ）マイクロミラーである。なお、走査手段は水平走査用と垂直走査用のように２種以上の走査手段の組合せで実現してもよい。この場合、水平走査と垂直走査を独立に動作させることができるため、制御が容易になる。

なお、走査手段はミラーを物理的に傾ける方法に限定されず、レンズを移動したり、回折素子を回転する方法や、液晶レンズや可変形状レンズや、ＡＯ素子（音響光学素子）やＥＯ素子（電気−光変換素子）などの偏向素子を用いる方法でもよい。

光源２０１、２０２、２０３からの光は、走査手段２０６によって偏向され、スクリーン２０７上で画像を描画する。本実施の形態では、スクリーン２０７は透過型のスクリーンであり、走査手段２０６からの光によって描画される画像を、映像光Ｌとして表示手段１０１の外部へと出力する。

なおスクリーン２０７は透過型のスクリーンに限定する必要はなく、反射型のスクリーンで構成しても良い。

表示手段１０１で表示された表示光Ｌは、偏向手段１０２に向かって投射される。偏向手段１０２はミラーなどで構成され、表示手段１０１からの表示光を、フロントガラス１０９に備え付けられたコンバイナ１０６に向かうように偏向する。偏向手段１０２によって偏向された表示光は、ＨＵＤ光学ユニット１０４の開口部１０５を通過して、フロントガラス１０９の表面に形成されたコンバイナ１０６に投影される。

コンバイナ１０６は、ＨＵＤ光学ユニット１０４からの表示光をドライバー１０７に向けて反射する。コンバイナ１０７では、フロントガラス１０９メガネの内側（車内側）に、例えばフォトポリマー層が形成され、フォトポリマー層にはリップマン体積ホログラムが形成されて、ＨＵＤ光学ユニット１０４からの表示光がドライバー１０７に向かって回折されるように製作されている。フォトポリマー層には赤色、緑色、青色、それぞれの光源からの光を反射する３つのホログラムを多重に形成してもよいし、それぞれの色の光に対応した３層のホログラムを積層してもよい。また、ホログラムの波長選択性を用いることで、光源波長の光のみが回折し、外界からの光のほとんどを占める光源波長以外の波長の光は回折の影響を受けないように製作することで、コンバイナ１０６の透過率を高め、運転時の視認性を向上させることができる。

なお、偏向手段はホログラムなどの回折素子による偏向に限定されず、凹面鏡などのミラーや、凸レンズなどのレンズでもよい。この場合、偏向手段にホログラムを用いる場合より、偏向手段の製造が簡単になる。

ドライバー１０７は、コンバイナ１０６によって反射された表示光をみることで、運転に関する情報を視認することが可能になる。また、コンバイナ１０６は、ＨＵＤ光学ユニット１０４からの表示光を反射すると同時に、フロントガラスの外部（外界）からの光を透過する性能を持つ。このコンバイナの性能によって、ドライバー１０７は、表示手段１０１が表示する情報と同時に、フロントガラス外の外界の光景を見ることができる。このようにＨＵＤでは、ドライバー１０７が外界から視線を逸らさずに表示素子からの情報を見ることができるため、ドライバーは視線を動かす必要が少なくなり、運転時の安全性が向上するとされている。

制御回路１０３は、ＨＵＤ各部を制御する集積回路を備える。各レーザの出力および、走査手段の動作が制御手段１０３によって行われる。また制御手段１０３は、ドライバー１０７に表示する画像の内容を決定する機能を備える。

次に、本実施の形態において画面の重要領域の輝度を向上させる方法について詳述する。なお本実施の形態では、スクリーン２０７の中心部分を画面の重要領域とする。図１９にＨＵＤにおいて表示される画像の一例を示す。ＨＵＤにおいては、図１９のように画面中心にのみ情報を配置し、画面周辺部では外界の視認性を確保するために表示を行わない場合が多いため、画面中心の表示輝度を高めることが重要になる。

図２に示す走査手段２０６が、図７に示すリサージュ駆動を行う場合、図２に示す表示手段１０１の構成では、画面中心部分の輝度が画面周辺部分の輝度より暗くなってしまう。この課題を解決するために、本実施の形態においては、図１０、図１１に示すように走査手段２０６とスクリーン２０７の間に領域切り替え手段１００１を配置する。領域切り替え手段１００１は、入射光の向きを偏向する偏向素子であり、本実施の形態では、回折機能をもつ透過型ホログラムによって構成される。図１０に示されるように、領域切り替え手段１００１の左側領域は、入射した光がスクリーン２０７の右側領域に入射する回折特性を持つ。同様に、図１１に示されるように領域切り替え手段１００１の右側領域は、入射した光がスクリーン２０７の左側領域に入射する回折特性を持つ。かかる構成によれば、領域切り替え手段１００１を走査手段２０６とスクリーン２０７の間に配置することで、従来は画面端を描画していた走査速度の遅い光がスクリーン２０７の中心部分を描画するようになり、図１２に示されるように画面中心の輝度を高く保つことが可能になる。

なお領域変更手段１００１は、一枚のホログラム素子によって構成されてもよいし、Ｒ光源、Ｂ光源、Ｇ光源から出射されるレーザ光のいずれかの波長のみを回折させる回折素子を組み合わせる方法を用いても良い。また領域変更手段１００１は、回折素子に限定する必要は無く、図１３、図１４に示すように分光ミラー１３０１と反射ミラー１３０２、１３０３を組み合わせて、走査手段２０６によって走査されるレーザ光がスクリーン２０７に入射する領域を変更する方法を用いても良い。この場合、回折素子よりも高い光の利用効率を実現することが可能になり、より明るい表示を行うことができる。また分光ミラー１３０１は、三角形状のミラーに限定する必要はなく、分光プリズムなどの手段を用いても良い。

また、画面中心と画面周辺の輝度を変更する際には、図１７、図１８に示すように表示手段１０１内に複数の偏向手段２０６を用意し、切り替えミラー１７０１によって表示に使用する偏向手段を切り替える方法を用いても良い。図１７は、画面中央部分の輝度を高める例であり、光源２０８からの光を切り替えミラー１７０１が領域切り替え手段１００１を備える側の走査手段２０６に向かって偏向させる。この場合、前述したように走査手段２０６からの光は領域切り替え手段１００１によって偏向され、スクリーン２０７上では画面中心部分の輝度が向上する。図１８は、画面端の輝度を高める場合であり、切り替えミラー１７０１は、光源２０８からの光を遮らない位置に移動させられている。光源２０８からの光は折り返しミラー１７０２によって、領域切り替え手段１００１を有しない側の走査手段２０６に向かって入射される。この結果、走査手段２０６からの光は領域切り替え手段１００１を通過することなくスクリーンに入射するため、図９に示されるように画面周辺部の輝度が高くなる。

また、領域変更手段１００１に液晶素子に回折機能をもたせた素子（以下、液晶回折素子）を用いることで画面中央部と画面周辺部の輝度の明るさを動的に切り替える方法を用いても良い。液晶回折素子を用いる場合、素子の回折機能の有効化・無効化を切り替えることができるため、画面中心部を明るくしたい場合には液晶回折素子の回折機能を有効化することで図１０、図１１に示されるように走査手段２０６からの光の向きが変更され、画面中心を明るくすることができる。逆に、液晶回折素子の回折機能を無効化した場合には、画面端の輝度が高くなる。そのためドライバー１０７に表示される内容に応じて画面中心と画面周辺の輝度を変更することが可能になる。

なお本実施の形態においては、スクリーン２０７は表示手段１０１内に備えられるものとしたが、表示手段１０１はスクリーン２０７を含まず、スクリーン２０７はフロントガラス１０９やダッシュボード１０８上に備えられる形態を用いても良い。この例を図２４に示す。図２４に示した表示手段１０１では、スクリーン２０７は含まれず、表示手段１０１からは走査手段２０６によって走査されたレーザ光が直接出射される。この場合、図２５のようにフロントガラス１０９や、ダッシュボード１０８上に備えられたスクリーン２０７に対して表示手段１０１からの光が直接投影される。また、領域切り替え手段１００１は、図２５における表示手段１０１とスクリーン２０７の間に設置される。

なお本実施の形態では、ＨＵＤでの利用形態を示したが、フロント投影型のプロジェクタや、リア投影型のプロジェクタシステムとして使用してもよい。またヘッドマウントディスプレイ（Ｈｅａｄ−ｍｏｕｎｔｅｄ Ｄｉｓｐｌａｙ。以下、ＨＭＤ）として使用しても良い。図２６に本発明の走査型表示装置をＨＭＤとして利用する場合の構成図の例を示す。

（実施の形態２ MEMS２以上で走査領域切り替え）
本実施の形態においては、二つ以上の走査手段を有するＨＵＤの例について示す。本実施の形態におけるＨＵＤの構成図を図１、図２５に示す。

図２５に示されるように、本実施の形態においてＨＵＤは二つの表示手段１０１を有する。本実施の形態における表示手段１０１の構成図を図２４に示す。図２４に示されるように、本実施の形態において、表示手段１０１はスクリーン２０７を保持せず、表示手段１０１からは走査手段２０６によって走査された光が出射される。本実施の形態において、スクリーン２０７はフロントガラス１０９上のコンバイナ１０６として配置され、表示手段１０１からの光はフロントガラス上のスクリーン２０７上を二次元走査することでドライバーに画像を表示する。図１に示される１０２〜１０９および図２４に示される２０１〜２０６の構成要素については、実施の形態１と同一であるため説明を省略する。

本実施の形態においては、図２５に示される二つの走査手段２０６からの光の向きを制御することで、画面の重要領域の輝度を向上させる例を示す。以下、その具体的な方法について詳述する。

図１５に本実施の形態における制御手段１０３の機能ブロックを示す。また、本実施の形態において、制御手段１０３は、以下のステップ１６０１〜１６０３ステップを実行することで走査手段の投影方法を制御する。

（ステップ１６０１ 領域判定）
本ステップでは画面重要度判定手段１５０１が、ドライバーに表示する画面の内、最も重要な領域の判定を行う。

本実施の形態では、表示画面を画面端、画面中央の二つに分類し、それぞれの領域に対して、領域に含まれる文字数、外界の明るさ、ドライバーの画面注視頻度に基づいて重要度の計算を行う。図２０に本実施の形態において、画面重要度判定手段１５０１が用いる重要度判定表の例を示す。

表２００１は領域に表示される文字数によって重要度を算出する表である。制御手段１０３は、表示画像中に含まれる文字の数、表示位置を解析するための画像解析手段１５０４を備え、画面重要度判定手段１５０１は、画像解析手段１５０４の解析結果および表２００１の重要度判定表を用いて、文字に関する各領域の重要度を算出する。

表２００２は画像がコンバイナ１０６に表示される際の、各領域の外界像の明るさに応じて重要度を算出する表である。コンバイナ１０６は外界光を透過するスクリーンであるため、コンバイナ１０６に投影された表示画面は、コンバイナ１０６を通過してくる外界からの光（外界像）と重畳されて表示される。そのため外界像が明るい部分では、表示画面の視認性は低下する。そのため外界像が明るい部分では表示画面の輝度を高める必要がある。

制御手段１０３は、コンバイナ１０６を通過してくる外界像の輝度を検出するための輝度検出手段１５０５を備える。輝度検出手段１５０５は、車体１０１に備えられた輝度センサを用いて、コンバイナ１０６に表示される表示画面の領域毎に、外界像の明るさを算出する。画面重要度判定手段１５０１は、輝度検出手段１５０５の検出結果および表２００２の重要度判定表を用いて、外界像の明るさに関する各領域の重要度を算出する。

表２００３は、ドライバーが画面の各領域を注視した頻度によって重要度を算出する表である。制御手段１０３は、ドライバーが表示画面の注視状態を測定する視線検出手段１５０６を備え、画面重要度判定手段１５０１は、視線検出手段１５０６の解析結果および表２００３の重要度判定表を用いて、ドライバーの注視状態による各領域の重要度を算出する。

画面重要度判定手段１５０１は、文字、外界像の明るさ、ドライバーの注視頻度の三つの指標による重要度をそれぞれ算出したのち、それらを合計することで画面の各領域の重要度を決定する。なお重要度が最も高い領域が複数存在する場合には、画面中心に近い領域を最も重要度の高い領域として決定する。

なお本実施の形態では文字、外界像の明るさ、ドライバーの注視頻度の三つの指標を用いて画面の各領域の重要度を算出したが、いずれか一つのみを用いて重要度を判定しても良いし、任意の二つを組み合わせて重要度を判定しても良い。この場合、画面の重要度を判定するための計算コストが低減される効果がある。

なお図２０の重要度判定表に限定する必要はなく、画面に表示される図形の形状や大きさなどによって、画面領域の重要度を決定しても良い。この場合、文字が表示されていない場合においても画面重要度の決定を行うことが可能になる。

画面重要度判定手段１５０１は、最も重要度の高い領域を切り替え判定手段１５０２に通知する。

（ステップ１６０２ 投射切り替え判定）
本ステップでは、切り替え判定手段１５０２が二つの走査手段２０６のスクリーン２０７への投影方法を変更する必要があるかを判定する。切り替え判定手段１５０２は、現在、最も重要と判定されている領域（現在重要領域）の情報を保持し、前ステップで画面重要度判定手段１５０１から通知された重要領域の情報と現在重要領域の情報を比較する。

二つの領域が同一であれば、投射切り替えの処理は行われず、制御手段はステップ１６０１の処理を再度行う。二つの領域が同一で無い場合、切り替え判定手段１５０２は、投射切り替え手段１５０３に重要領域の情報を通知する。

（ステップ１６０３ 投射切り替え）
本ステップでは、切り替え判定手段１５０２から通知された情報に従って、投射切り替え手段１５０３がスクリーン２０７に対する光の投射方法を変更する。切り替え判定手段１５０２は、図２５に示される二つの走査手段２０６の動作を制御し、走査手段２０６からの光がスクリーン２０７に入射する位置を変更する機能を備える。投射切り替え手段１５０３は、走査手段による走査領域の内、走査速度が遅い部分で、画面の重要領域の表示を行うように制御を行う。この例を図２１および図２３に示す。

図２１は画面中心が重要領域と判定された場合の走査手段２０６の投射方向を示した図である。この図では、画面中心部がそれぞれの走査手段の走査領域の端で描画されており、その結果画面中心の輝度が向上する。この時の表示画面の輝度を示したものが図２２である。図２２では、実際に映像が表示される領域（２２０３）を点線で示し、それぞれの走査手段２０６が走査を行う領域を２２０１および２２０２で示している。この例で示されるように、二つの走査手段を使用し、画面の重要な部分が走査手段の走査領域の端に該当するように制御を行うことで画面の重要な部分の表示輝度および解像度を向上させることが可能になる。

図２３は、画面端が重要領域と判定された場合の走査手段２０６の投射方向を示した図である。この図では、画面中心部がそれぞれの走査手段の走査領域の端で描画されており、その結果画面中心の輝度が向上する。

かかる構成によれば、画面の重要領域が走査手段による走査領域のうち、走査速度の遅い領域で描画されることになるため、重要な情報を高い輝度で表示することが可能になる。

なお本実施の形態においては、表示画面を画面中央と画面端の二つの領域に分割したが、二つ以上の領域に分割し、重要度の判定および重要領域の輝度の向上を行っても良い。この場合、画面重要領域に対して、それぞれの走査手段２０６の走査速度の遅い部分（走査領域の端）で投影が行えるように、走査手段２０６からの光の投影の向きが変更される。この場合、重要な情報を高い輝度で画面のさまざまな領域に表示することが可能になり、表示の自由度が向上する。

本発明にかかる走査型表示装置は、プロジェクタやＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）、ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）等の走査型画像表示装置等として有用である。

１０１ 表示手段
１０２ 偏向手段
１０３ 制御手段
１０４ 車体
１０５ 開口部
１０６ コンバイナ
１０８ ダッシュボード
１０９ フロントガラス
２０１ 赤色レーザ光源
２０２ 青色レーザ光源
２０３ 緑色レーザ光源
２０４ コリメーターレンズ
２０５ ダイクロイックプリズム
２０６ 走査手段
２０７ スクリーン

Claims (11)

1. レーザを出力する光源と、
   前記光源からのレーザを走査する走査手段と、
   前記走査手段による走査光が入射するスクリーンと、
   前記走査光が前記スクリーン上を走査する際に、前記スクリーンの重要領域が前記走査光の内、走査速度が遅い光によって走査されるように、前記走査手段から前記スクリーンに向かう走査光の向きを変更する領域切り替え手段を有することを特徴とする走査型表示装置。
2. 前記スクリーン上の重要領域が前記スクリーン中央であることを特徴とする請求項１に記載の走査型表示装置。
3. 前記スクリーン上の重要領域が、前記スクリーンの各領域に表示される表示画像に含まれる文字、図形、背景輝度、ユーザの注視状況の少なくとも一つによって判定されることを特徴とする請求項１に記載の走査型表示装置。
4. 前記領域切り替え手段は、入射光の向きを偏向する機能を備えた光学素子であって、
   前記領域切り替え手段に入射した走査光を右方向に偏向する機能と
   前記領域切り替え手段に入射した走査光が左方向に偏向する機能の少なくとも一方の機能を備えることを特徴とする請求項２および３に記載の走査型表示装置。
5. 前記領域切り替え手段は、入射光の向きを偏向する機能を備えた光学素子であって、
   前記領域切り替え手段の左側に入射した走査光が前記スクリーン右側に入射し、
   前記領域切り替え手段の右側に入射した走査光が前記スクリーン左側に入射するように前記走査手段によって走査された光の向きを偏向することを特徴とする請求項２および３に記載の走査型表示装置。
6. 前記領域切り替え手段は、入射光の向きを偏向する機能を備えた光学素子であって、
   前記領域切り替え手段に入射した光を下方向に偏向する機能と、
   前記領域切り替え手段に入射した光を上方向に偏向する機能の少なくとも一方の機能を備えることを特徴とする請求項２および３に記載の走査型表示装置。
7. 前記領域切り替え手段は、入射光の向きを偏向する機能を備えた光学素子であって、
   前記領域切り替え手段の上側の領域に入射した光が前記スクリーン下側の領域に入射し、
   前記領域切り替え手段の下側の領域に入射した光が前記スクリーン上側の領域に入射するように前記走査手段によって走査された光の向きを変更することを特徴とする請求項２および３に記載の走査型表示装置。
8. 前記領域切り替え手段は、透過型ホログラム素子によって構成されることを特徴とする請求項４および５に記載の走査型表示装置。
9. 前記領域切り替え手段は、
   前記領域切り替え手段に入射した光の向きを変更する偏向状況と、
   前記領域切り替え手段に入射した光の向きを変更しない透過状況との二つの動作状況を備えることを特徴とする請求項２および３に記載の走査型表示装置。
10. 前記領域切り替え手段は、入射光の向きを偏向する機能を備えた液晶光学素子であることを特徴とする請求項７に記載の走査型表示装置。
11. 前記領域切り替え手段は、前記走査手段の動作を制御する手段であって、
    画面重要領域を走査速度の遅い走査光によって描画するように複数の走査手段の走査光の投影方向を変更することを特徴とする請求項２および３に記載の走査型表示装置。