JP2017044805A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】往復移動するスクリーンを円滑に一時停止させて奥行き方向に広がりのない画像を良好に表示させることが可能な画像表示装置を提供する。【解決手段】画像表示装置２０は、光を出射する光源１０１と、光が走査されることにより画像が形成されるスクリーン１０８と、光をスクリーン１０８に対し走査させる走査部１０６と、スクリーン１０８を透過した光により虚像を生成する光学系と、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、を備える。スクリーン駆動回路２０４は、スクリーン１０８を所定周期で単調に往復移動させる周期信号に、スクリーン１０８を停止させるための加減速信号を、スクリーン１０８の停止タイミングに応じて重畳して、スクリーン１０８を移動させるための駆動信号を生成する。【選択図】図２

Description

本発明は、画像表示装置に関し、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。

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。

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、スクリーンを走査する。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。

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。

特開２００９−１５０９４７号公報

上記構成の画像表示装置では、スクリーンが所定の移動ストロークで光軸方向に往復移動される。この場合、奥行き方向に広がった画像は、スクリーンが移動している間にレーザ光がスクリーンを走査することにより表示される。これに対し、奥行き方向に広がりのない画像は、スクリーンが停止している状態でレーザ光がスクリーンを走査することにより表示される。このため、奥行き方向に広がりのない画像を表示するためには、移動ストロークの間に、スクリーンを一時的に停止させる必要がある。この場合、高速で移動中のスクリーンを、発振させることなく円滑に停止させる必要がある。

かかる課題に鑑み、本発明は、往復移動するスクリーンを円滑に一時停止させて奥行き方向に広がりのない画像を良好に表示させることが可能な画像表示装置を提供することを目的とする。

本発明の主たる態様に係る画像表示装置は、光を出射する光源と、前記光が走査されることにより画像が形成されるスクリーンと、前記光源から出射された前記光を前記スクリーンに対し走査させる走査部と、前記スクリーンを透過した前記光により虚像を生成する光学系と、少なくとも前記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、を備える。ここで、前記スクリーン駆動回路は、前記スクリーンを所定周期で単調に往復移動させる周期信号に、前記スクリーンを停止させるための加減速信号を、前記スクリーンの停止タイミングに応じて重畳して、前記スクリーンを移動させるための駆動信号を生成する。

本態様に係る画像表示装置によれば、上記のように駆動信号が生成されるため、高速で移動中のスクリーンを、発振させることなく円滑に停止位置に位置付けることができる。

たとえば、スクリーンの移動位置をフィードバックして、スクリーンが所定位置に停止するように駆動信号が調整される場合、スクリーンが停止位置をオーバランした後、次第に停止位置に収束するような駆動信号が生成される。この場合、停止するまでにスクリーンが停止位置付近で振動する。このような振動は、奥行き方向に広がりのない画像の品質を低下させる。また、画質の低下を抑制するために、スクリーンの振動を短時間で収束させようとすると、バネ等によりスクリーンが弾性支持されている場合に、スクリーンが共振し、スクリーンが停止位置に収束することなく大きく発信することが起こり得る。こうなると、最早、奥行き方向に広がりのない画像を表示することができなくなる。

これに対し、本態様に係る画像表示装置によれば、スクリーンを所定周期で単調に往復移動させる周期信号に、スクリーンを停止させるための加減速信号を、スクリーンの停止タイミングに応じて重畳して、スクリーンを移動させるための駆動信号が生成されるため、停止位置付近でスクリーンが大きく振動することがない。よって、高速で移動中のスクリーンを、発振させることなく円滑に停止位置に位置付けることができ、奥行き方向に広がりのない画像を良好に表示させることができる。

以上のとおり、本発明によれば、往復移動するスクリーンを円滑に一時停止させて奥行き方向に広がりのない画像を良好に表示させることが可能な画像表示装置を提供することができる。

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１（ａ）、（ｂ）は、実施の形態に係る画像表示装置の使用形態を模式的に示す図、図１（ｃ）は、実施の形態に係る画像表示装置の構成を模式的に示す図である。 図２は、実施の形態に係る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である。 図３（ａ）は、実施の形態に係る駆動部の構成を示す斜視図、図３（ｂ）は、実施の形態に係る駆動部の一部を切断した断面図である。 図４（ａ）は、実施の形態に係るスクリーンの構成を模式的に示す斜視図、図４（ｂ）は、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である。 図５（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、実施の形態に係るマイクロレンズアレイおよびビーズ集合体を撮像した画像を示す図である。 図６（ａ）は、実施の形態に係るマスクの一部を正面から見た平面図、図６（ｂ）は、実施の形態に係る庇が形成される前のマスクの一部を背面から見た斜視図、図６（ｃ）は、実施の形態に係る庇が形成された後のマスクの一部を背面（Ｚ軸正側）から見た斜視図である。 図７は、実施の形態に係るスクリーンの作用を模式的に示す図である。 図８（ａ）は、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８（ｂ）は、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である。 図９（ａ）は、比較例に係るスクリーン駆動回路の構成を示す図、図９（ｂ）は、実施の形態に係るスクリーン駆動回路の構成を示す図である。 図１０（ａ）は、実施の形態に係るスクリーンを単調に往復移動させる場合にスクリーンの駆動部に供給される周期信号の波形と、この周期信号によるスクリーンの駆動状態とを示す図である。図１０（ｂ）は、実施の形態に係るスクリーンを停止させる場合に重畳される加減速信号の波形を示す図である。図１０（ｃ）は、図１０（ａ）の周期信号に図１０（ｂ）の加減速信号を重畳して得た駆動信号の波形と、この駆動信号によるスクリーンの駆動状態とを示す図である。 図１１（ａ）は、実施の形態に係る外乱によって復路の終点位置が正規の位置からずれた場合のスクリーンの駆動状態を示す図である。図１１（ｂ）は、実施の形態に係る外乱によって復路の終点位置が正規の位置からずれた場合の補正動作を示す図である。

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。

図１（ａ）、（ｂ）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（ａ）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１（ｂ）は、乗用車１の内部から走行方向前方を見た図である。

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（ａ）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。

図１（ａ）、（ｂ）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。

図１（ｃ）は、画像表示装置２０の構成を模式的に示す図である。

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。

図２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。

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。

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。

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。

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。

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、たとえば、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、駆動信号に応じて、Ｙ軸に平行な軸とＸ軸に平行な軸の周りに回転させる構成を備える。このようにミラー１０６ａを回転することにより、レーザ光の反射方向が、Ｘ−Ｚ平面の面内方向およびＹ−Ｚ平面の面内方向において変化する。これにより、後述のように、各色のレーザ光によってスクリーン１０８が走査される。

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と、Ｘ軸に平行な軸の周りに回転駆動されるミラーとを組み合わせて走査部１０６が構成されてもよい。

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。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。スクリーン１０８の構成は、追って、図４（ａ）ないし図６（ｃ）を参照して説明する。

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。駆動部１０９の構成は、追って、図３（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。

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。画像表示動作時における画像処理回路２０１における制御については、追って、図４（ｂ）を参照して説明する。

図３（ａ）は、駆動部１０９の構成を示す斜視図、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す駆動部１０９をＹ軸方向の中央位置においてＸ−Ｚ平面に平行な平面で切断した場合の、ホルダ３０３付近の断面図である。

駆動部１０９は、Ｙ軸方向およびＸ軸方向に対称な構成を有する。駆動部１０９は、Ｚ軸負側が開放された矩形状の筐体３０１と、筐体３０１のＺ軸負側に装着される支持板３０２と、ホルダ３０３と、２つの板バネ３０４と、コイル３０５と、磁石３０６、３０７と、ヨーク３０８と、を備える。

支持板３０２は、Ｘ軸正側とＸ軸負側にそれぞれ内方に突出したＴ字状の支持部３０２ａを備える。これら支持部３０２ａに２つの板バネ３０４が装着されている。上側の板バネ３０４は、位置Ｐ１、Ｐ２において支持部３０２ａに固定され、下側の板バネ３０４は、位置Ｐ３、Ｐ４において支持部３０２ａの固定されている。２つの板バネ３０４は、それぞれＸ軸に平行に設置されている。

２つの板バネ３０４の長手方向の中間位置に、ホルダ３０３が固着されている。ホルダ３０３は、Ｘ軸方向の中間位置からＹ軸正方向およびＹ軸負方向にそれぞれ突出する２つの突部３０３ａを備え、これら突部３０３ａが板バネ３０４に固着されている。ホルダ３０３は、平面視において角が丸められた長方形の形状を有し、４つの角からそれぞれＺ軸正方向に延びる脚部３０３ｂが形成されている。これら４つの脚部３０３ｂに巻回されるように、コイル３０５がホルダ３０３に装着されている。ホルダ３０３は、樹脂材料等の非磁性材料からなっている。

また、ホルダ３０３には、長方形の開口３０３ｃが設けられ、この開口３０３ｃにスクリーン１０８が装着されている。開口３０３ｃには、上側に段差３０３ｄが設けられ、この段差３０３ｄにスクリーン１０８が嵌め込まれて接着固定されている。また、筐体３０１の底面には、スクリーン１０８に対向する位置に開口３０１ａが設けられている。スクリーン１０８をＺ軸正方向に透過した光は、開口３０１ａを通過して、ミラー２２（図１（ｃ）参照）へと至る。

図３（ｂ）に示すように、ホルダ３０３の４つの脚部３０３ｂに矩形状に巻回固定されたコイル３０５を挟むように、磁石３０６、３０７が配置されている。筐体３０１の底面には、Ｕ字状のヨーク３０８が設置され、このヨーク３０８の内側面に磁石３０６、３０７が装着されている。

図３（ｂ）には、矩形状に巻回されたコイル３０５の２辺の部分を挟む磁石３０６、３０７が図示されているが、コイル３０５の残り２辺の部分も、同様の構成により、２つの磁石によって挟まれている。磁石３０６、３０７および残りの磁石は、コイル３０５に電流を流すことによりＺ軸正方向またはＺ軸負方向の駆動力が生じるように磁極が調整されている。コイル３０５に流す電流の方向を切り替えることにより、ホルダ３０３の駆動方向が切り替わる。こうしてホルダ３０３が駆動されることにより、スクリーン１０８が、ホルダ３０３と一体的にＺ軸方向に駆動される。

なお、駆動部１０９には、Ｚ軸方向におけるホルダ３０３の位置、すなわち、Ｚ軸方向におけるスクリーン１０８の位置を検出して、位置に関する信号を出力するエンコーダ（図示せず）が配置されている。エンコーダは、たとえば、ホルダ３０３に設置されホルダ３０３とともに移動するゲージと、筐体３０１に設置されゲージを光学的に検出するセンサとを備える構成とされ得る。Ｚ軸方向におけるホルダ３０３の位置が検出可能であれば、他の構成を備えたエンコーダを用いてもよい。

図４（ａ）は、スクリーン１０８の構成を模式的に示す斜視図である。

本実施の形態では、スクリーン１０８が、基材４０１と、マイクロレンズアレイ４０２と、ビーズ集合体４０３と、マスク５００とからなっている。両面にそれぞれマイクロレンズアレイ４０２とビーズ集合体４０３が配された基材４０１と、マスク５００とをスペーサ（図示せず）を介して一体化することにより、スクリーン１０８が構成される。

基材４０１は、平面視において矩形形状を有し、透明な材料からなっている。たとえば、基材４０１は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の透明な樹脂からなっている。

マイクロレンズアレイ４０２は、基材４０１のレーザ光出射側の面に配置される。マイクロレンズアレイ４０２は、たとえば、基材４０１の出射面に樹脂材料を塗布した後、樹脂材料をロール整形することにより形成される。

ビーズ集合体４０３は、基材４０１のレーザ光入射側の面に配置される。ビーズ集合体４０３は、樹脂を含ませたビーズを基材４０１の入射面に塗布することにより形成される。

マイクロレンズアレイ４０２およびビーズ集合体４０３の材料および形成方法は、上記に限らず、他の材料や形成方法であってもよい。たとえば、ビーズ４０３ａは、樹脂に限らず、ガラスであってもよい。

図５（ａ）は、マイクロレンズアレイ４０２の一部をＺ軸正側から撮像した画像である。

図５（ａ）に示すように、マイクロレンズアレイ４０２は、平面視において矩形のレンズ部４０２ａが、Ｘ軸に平行な横方向とＹ軸に平行な縦方向に所定数ずつ並んだ構成となっている。各レンズ部４０２ａの横方向の幅Ｗｘは互いに同一であり、また、各レンズ部４０２ａの縦方向の幅Ｗｙも互いに同一である。幅Ｗｘ、Ｗｙは、数１０μｍ程度である。図５（ａ）の例では、幅Ｗｘと幅Ｗｙが互いに同一の寸法に設定されているが、幅Ｗｘと幅Ｗｙの寸法が異なっていてもよい。

各レンズ部４０２ａは、Ｘ軸方向の曲率半径ＲｘとＹ軸方向の曲率半径Ｒｙが互いに異なっている。ここで、曲率半径Ｒｘは曲率半径Ｒｙよりも小さく、たとえば、Ｒｘ：Ｒｙ＝１：２に設定される。従って、レンズ部４０２ａは、Ｘ軸方向の曲率がＹ軸方向の曲率よりも大きくなっている。このようにレンズ部４０２ａの曲率を設定することにより、各レンズ部４０２ａを透過するレーザ光を、効率良く、運転者２の目２ａの位置周辺の横長の領域（アイボックス領域）に導くことができる。レンズ部４０２ａの曲率は、アイボックス領域の形状に応じて決定される。

図５（ｂ）は、ビーズ集合体４０３の一部をＺ軸負側から撮像した画像である。

図５（ｂ）に示すように、ビーズ集合体４０３は、平面視においてビーズ４０３ａが略隙間なく敷き詰められた構成となっている。ビーズ４０３ａは、球形状の粒子からなっている。ここで、ビーズ４０３ａは、粒径が不均一となっている。ビーズ４０３ａの粒径が均一であると、ビーズ集合体４０３において、ビーズ４０３ａが規則正しく並びやすくなり、このため、レーザ光がビーズ４０３ａをそのまま突き抜けて、画像３０上に輝点が生じるとの問題が起こり得る。これに対し、ビーズ４０３ａの粒径を不均一に設定すると、図５（ｂ）に示すようにビーズ４０３ａが不規則に分布するため、レーザ光がビーズ４０３ａをそのまま突き抜けることがなく、その結果、画像３０上に輝点が生じることが抑制され得る。

図４（ｂ）は、スクリーン１０８に対するレーザ光の走査方法を模式的に示す図である。

上記構成を有するスクリーン１０８のビーズ集合体４０３側の表面が、各色のレーザ光が重ねられたビームＢ１によって、Ｘ軸正方向に走査される。スクリーン１０８のビーズ集合体４０３側の表面に対して、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。

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が高周波で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。

図６（ａ）は、マスク５００の一部を正面（Ｚ軸負側）から見た平面図、図６（ｂ）は、庇５０２が形成される前のマスク５００の一部を背面（Ｚ軸正側）から見た斜視図、図６（ｃ）は、庇５０２が形成された後のマスク５００の一部を背面（Ｚ軸正側）から見た斜視図である。便宜上、図６（ａ）には、マイクロレンズアレイ４０２の最上段のレンズ部４０２ａが破線で示されている。

図６（ｂ）に示すように、庇５０２が形成される前のマスク５００には、光入射側（Ｚ軸負側）の面に、Ｘ軸方向に延びる複数の溝５００ａが、Ｙ軸方向に一定のピッチで形成されている。溝５００ａは、マスク５００のＸ軸正側の側面からＸ軸負側の側面まで延びている。Ｙ−Ｚ平面で平行な平面で切断した溝５００ａの断面は、二等辺三角形である。マスク５００は、たとえば、ＰＥＴ等の透明な樹脂材料からなっている。マスク５００は、ガラス等の他の透明な材料からなっていてもよい。

図６（ｃ）に示すように、それぞれの溝５００ａに、光を吸収する黒色の色素を埋め込むことによって、庇５０２が形成される。庇５０２の断面形状は、溝５００ａと同様、二等辺三角形である。また、Ｙ軸方向に隣り合う２つの庇５０２の間に、光を透過する横長の開口部５０１が形成される。Ｚ軸負側から開口部５０１に入射した光は、開口部５０１ａを透過して、Ｚ軸正側の面から出射される。また、Ｚ軸負側から庇５０２に入射した光は、庇５０２によって吸収される。

図６（ａ）に示すように、上記構成のマスク５００には、平面視において横長の矩形の開口部５０１が、縦方向に一定間隔で並ぶように配置されている。開口部５０１の横方向の幅は、横方向に並ぶ全てのレンズ部４０２ａの範囲よりも広く設定されている。すなわち、開口部５０１は、横方向に並ぶレンズ部４０２ａ群の横方向の範囲をカバーする。

また、開口部５０１の縦方向の幅は、レンズ部４０２ａの幅Ｗｙよりも狭く設定されている。さらに、開口部５０１の縦方向の幅は、開口部５０１を通過するレーザ光に回折が生じない寸法に設定される。たとえば、上記波長帯のレーザ光源１０１ａ〜１０１ｃでは、開口部５０１の縦方向の幅が１０μｍ以下になるとレーザ光に回折が生じる。このため、開口部５０１の縦方向の幅は、１０μｍ以上に設定されればよい。庇５０２のＸ軸方向の長さは、開口部５０１のＸ軸方向の長さと同一である。

図７は、スクリーン１０８の作用を模式的に示す図である。

スクリーン１０８に入射したレーザ光（図４（ｂ）のビームＢ１）は、ビーズ集合体４０３により拡散された後、マイクロレンズアレイ４０２に入射する。ここで、ビーズ集合体４０３により拡散されたレーザ光は、マイクロレンズアレイ４０２の複数のレンズ部４０２ａに入射して、レンズ部４０２ａから光学作用を受ける。レンズ部４０２ａは、透過するレーザ光を運転者２の目２ａの位置周辺の領域（アイボックス）に導くための収束作用を、レーザ光に付与する。レンズ部４０２ａの収束作用は、ミラー２２およびウインドシールド１２（図１（ｃ）参照）の光学作用をも加味して設定されている。

その後、レーザ光は、マスク５００の開口部５０１を通ってミラー２２へと導かれる。このとき、開口部５０１を通過するレーザ光の大半は、庇５０２に入射することなく、ミラー２２へと導かれる。しかしながら、開口部５０１を通過するレーザ光の一部は、図７に示すように、庇５０２に入射して庇５０２から光学作用を受ける。すなわち、庇５０２に浅い角度で入射したレーザ光は、庇５０２手前の溝５００ａ（図６（ｂ）参照）の界面で反射されてミラー２２へと導かれる。また、庇５０２に深い角度で入射したレーザ光は、庇５０２手前の溝５００ａ（図６（ｂ）参照）の界面を通過して庇５０２へと至り、庇５０２で吸収される。

このように、庇５０２は、マイクロレンズアレイ４０２を透過した画像表示用のレーザ光の一部を、画像表示から除外する。しかし、その反面、庇５０２は、スクリーン１０８からミラー２２およびウインドシールド１２へと向かう光路を逆行して、外部からスクリーン１０８へと入射する自然光等の光（迷光）を、ビーズ集合体４０３に入射させずに遮光する作用を発揮する。

たとえば、マスク５００が設けられていない場合、上記のように外部からスクリーン１０８へと入射する迷光は、マイクロレンズアレイ４０２を透過してビーズ集合体４０３に入射する。ここで、ビーズ集合体４０３は、種々の粒径のビーズ４０３ａからなっているため、ビーズ集合体４０３に入射した迷光の一部は、ビーズ集合体４０３中のビーズ４０３ａにより反射されて、マイクロレンズアレイ４０２へと向かうようになる。こうして、マイクロレンズアレイ４０２へと向けられた迷光は、マイクロレンズアレイ４０２を透過してミラー２２へと導かれる。その結果、運転者２は、迷光による白くぼやけた画像が、映像信号に基づく画像に重畳された画像を、視認することになってしまう。こうなると、運転者２は、ウインドシールド１２の前方の風景に、白くぼやけた領域が重ねられた不自然な画像を見ることになり、運転者２に違和感を与える結果となってしまう。

これに対し、本実施の形態にように、マイクロレンズアレイ４０２のＺ軸正側にマスク５００を配置すると、外部からの迷光がマスク５００の庇５０２によって遮光される。よって、迷光による白くぼやけた画像が映像信号に基づく画像に重畳されることを抑制でき、運転者２に自然な画像を提供することができる。

なお、迷光を遮光する観点からは、庇５０２のＺ軸方向の高さが高い方が望ましいと言える。しかしながら、庇５０２の高さを高くすると、マイクロレンズアレイ４０２を透過した映像信号に基づくレーザ光が庇５０２によって遮光される量が多くなり、運転者２に提供される画像３０の輝度が低下する。よって、庇５０２の高さは、画像３０に対する迷光重畳の抑制と、画像３０の輝度確保とを考慮して、適正な値に設定する必要がある。たとえば、図６（ｃ）に示すように、庇５０２の断面形状が二等辺三角形である場合、庇５０２の高さは、開口部５０１のＹ軸方向の幅の３〜５倍であることが望ましい。

なお、本実施の形態では、上記のように庇５０２の断面形状が二等辺三角形となっているが、これは以下の理由による。

すなわち、機械的強度を保って庇５０２を高精度に形成するには、庇５０２の底辺部分の幅を所定寸法以上に確保する必要がある。ここで、仮に、底辺部分の幅のままＺ軸正方向に庇５０２を突出させると、レンズ部４０２ａを透過した映像信号に基づくレーザ光のうち、庇５０２に入射するレーザ光の割合が大きくなり、運転者２に提供される画像３０の輝度が低下する。これに対し、庇５０２の断面形状を、先端に向かうに従って幅が小さくなる形状にすれば、映像信号に基づくレーザ光が庇５０２に入射する量を少なくでき、運転者２に提供される画像３０の輝度を高めることができる。

このように、庇５０２は、機械的強度を保って庇５０２を高精度に形成するとの観点と、映像信号に基づくレーザ光が庇５０２で遮光される量を少なくするとの観点から、先端に向かうに従って幅が狭くなる断面形状、すなわち、二等辺三角形の断面形状とされている。

なお、庇５０２の断面形状は、先端に向かうに従って幅が狭くなる形状であれば、二等辺三角形に限らず、他の形状であってもよい。たとえば、庇５０２の断面形状は、二等辺三角形の２辺が内方へと円弧状にやや凹んだ形状であってもよく、あるいは、台形であってもよい。また、機械的強度を保って庇５０２を高精度に形成できるのであれば、庇５０２の断面形状は、Ｚ軸負側の底辺部分の幅をさらに縮めた長方形であってもよい。

以上のように、マスク５００は、外部からスクリーン１０８へと入射する迷光を遮光する作用を発揮する。これにより、ビーズ集合体４０３に迷光が入射することによる画像３０の画質低下を抑制できるとの効果が奏される。

図８（ａ）は、スクリーン１０８の移動工程の一例を示す図、図８（ｂ）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８（ａ）の移動工程は、図８（ｂ）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。

図８（ａ）に示すように、スクリーン１０８は、時刻ｔ０〜ｔ４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〜ｔ４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〜ｔ４の時間は、たとえば、１／６０秒である。スクリーン１０８は、図３（ｂ）に示すコイル３０５に印加する電流を変化させることにより、図８（ａ）に示すように移動される。

時刻ｔ０〜ｔ１は、図８（ｂ）において、奥行き方向に広がる奥行き画像Ｍ１を表示するための期間であり、時刻ｔ１〜ｔ４は、図８（ｂ）において、鉛直方向に広がる鉛直画像Ｍ２を表示するための期間である。図８（ｂ）の例において、奥行き画像Ｍ１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Ｍ２は、歩行者Ｈ１が居ることを運転者２に注意喚起するためのマーキングである。たとえば、奥行き画像Ｍ１と鉛直画像Ｍ２は、互いに異なる色で表示される。

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Ｍ１の奥行き方向の各位置にスクリーン１０８が在るときに、奥行き画像Ｍ１に対応する走査ライン上の、奥行き画像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の前方に、図８（ｂ）に示すような奥行き画像Ｍ１を虚像として表示させることができる。

一方、鉛直画像Ｍ２は、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。図８（ａ）の停止位置Ｐｓ２は、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Ｐｓ１から初期位置Ｐｓ０に戻る間に、停止位置Ｐｓ２において、時刻ｔ２〜時刻ｔ３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の前方に、図８（ｂ）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。

以上の制御は、図２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ｔ４の間に、奥行き画像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Ｍ１、鉛直画像Ｍ２）を、道路Ｒ１および歩行者Ｈ１を含む風景に重ねて見ることができる。

なお、図８（ｂ）では、鉛直画像Ｍ２が１つであったため、図８（ａ）の工程において、スクリーン１０８の停止位置Ｐｓ２が１つに設定されたが、鉛直画像Ｍ２が複数あれば、それに応じて、図８（ａ）の工程において、停止位置が複数設定される。ただし、図８（ａ）の工程において、時刻ｔ０〜ｔ４の時間は一定であり、時刻ｔ４は不変であるため、停止位置の数の増減に応じて、停止位置前後のスクリーン１０８の移動速度（図８（ａ）の波形の傾き）が変更されることになる。

次に、スクリーン駆動回路２０４の回路構成について説明する。

まず、図９（ａ）に、比較例に係るスクリーン駆動回路２０４の回路構成を示す。

比較例に係るスクリーン駆動回路２０４は、カウンタ２１１と、比較回路２１２と、電流制御回路２１３とを備える。スクリーン１０８の移動位置に対応するパルス数のパルス信号Ｐｔが、画像処理回路２０１からカウンタ２１１に入力される。比較回路２１２は、カウンタ２１１から入力される信号（スクリーン１０８の目標位置）と、駆動部１０９のエンコーダから入力される信号（スクリーン１０８の現在位置）とを比較し、両信号の差分に応じた信号を電流制御回路２１３に出力する。電流制御回路２１３は、比較回路２１２から入力される信号に基づき、駆動部１０９の位置をカウンタ２１１のカウント値に対応する位置に収束させるように、駆動部１０９のコイル３０５に印加する駆動信号Ｓｄを調整する。これにより、スクリーン１０８は、画像処理回路２０１により指定された位置に追従しながら移動する。

このとき、画像処理回路２０１は、たとえば、図８（ａ）に示す波形に応じてスクリーン１０８を移動させるパルス信号Ｐｔをカウンタ２１１に出力する。この場合、比較例に係るスクリーン駆動回路２０４は、時刻ｔ１〜ｔ２の間に移動するスクリーン１０８を時刻ｔ２において急速に停止させ、その後、時刻ｔ３までスクリーン１０８を停止状態に維持する制御を行う。

しかしながら、この制御の場合、スクリーン１０８を駆動する駆動部１０９には、スクリーン１０８が停止位置Ｐｓ２をオーバランした後、スクリーン１０８を停止位置Ｐｓ２に戻し、その後、次第にスクリーン１０８を停止位置Ｐｓ２に収束させる駆動信号Ｓｄが供給される。したがって、この制御では、時刻ｔ２からスクリーン１０８が停止位置Ｐｓ２に停止するまでの間、スクリーン１０８が停止位置付近で振動する。このような振動は、奥行き方向に広がりのない鉛直画像Ｍ２（図８（ｂ）参照）の画質を低下させる。具体的には、画像の輪郭がぼやけてしまい、視認性に欠けた映像となる。また、画質の低下を抑制するために、スクリーン１０８の振動を短時間で収束させようとすると、図３（ａ）に示すように板バネ３０４によってスクリーン１０８が弾性支持されている場合に、スクリーン１０８が共振し、スクリーン１０８が停止位置に収束することなく大きく発振することが起こり得る。こうなると、最早、奥行き方向に広がりのない鉛直画像Ｍ２を適正に表示することができなくなる。

このような問題を解消するため、本実施の形態に係るスクリーン駆動回路２０４は、図９（ｂ）に記載の構成を備えている。

本実施の形態に係るスクリーン駆動回路２０４は、周期信号発生回路２２１と、加減速信号発生回路２２２と、加算器２２３と、電流制御回路２２４とを備える。周期信号発生回路２２１は、スクリーン１０８を所定周期で単調に往復移動させるための信号を出力する。加減速信号発生回路２２２は、スクリーン１０８を一定期間停止させた後、再び移動させる信号を、画像処理回路２０１からの制御信号Ｃｓに応じて出力する。加算器２２３は、周期信号発生回路２２１から入力される信号に、加減速信号発生回路２２２から入力される信号を重畳した信号を、電流制御回路２２４に供給する。電流制御回路２２４は、駆動部１０９のコイル３０５に印加する駆動信号Ｓｄを、加算器２２３から入力された信号に応じて、変化させる。

図１０（ａ）は、スクリーン１０８を単調に往復移動させる場合にスクリーン１０８の駆動部１０９に供給される駆動信号（周期信号）の波形と、この駆動信号（周期信号）によって駆動されるスクリーン１０８の移動位置のシミュレーション結果を示す図である。

図１０（ａ）において、「電流値」は、駆動部１０９のコイル３０５に供給される駆動信号を示している。また、図１０（ａ）において、「目標値」は、スクリーン１０８の移動目標位置を示し、「実測値」は、「電流値」の駆動信号が駆動部１０９のコイル３０５に供給された場合のスクリーン１０８の実際の移動位置を示している。横軸は時間、左側の縦軸はスクリーン１０８の位置、右側の縦軸は電流値を示している。

復路においてスクリーン１０８を停止させない場合、駆動部１０９のコイル３０５には、図１０（ａ）に示す電流値の駆動信号（周期信号）が印加される。この場合、図９（ｂ）の周期信号発生回路２２１からは、図１０（ａ）の電流値と同様の波形の信号が出力される。図９（ｂ）の加減速信号発生回路２２２からは、信号は出力されない。このような駆動信号（電流値）を駆動部１０９のコイル３０５に印加することにより、図１０（ａ）に示すように、スクリーン１０８を略目標値の位置に追従させながら移動させることができる。

図１０（ａ）において、正の振幅の波形信号Ａ１１によってスクリーン１０８の往路の移動が起動され、正の振幅の波形信号Ａ１２によってスクリーン１０８が定速移動される。また、負の振幅の波形信号Ａ１３によってスクリーン１０８の移動方向が復路方向に反転され、負の振幅の波形信号Ａ１４によってスクリーン１０８が定速駆動移動される。

図１０（ｂ）は、スクリーン１０８を所定期間停止させる場合に、図１０（ａ）の駆動信号（周期信号）に重畳される信号（加減速信号）の波形を示す図である。

図１０（ｂ）には、図９（ｂ）の電流制御回路２２４から出力される信号が示されている。この場合、図９（ｂ）の加減速信号発生回路２２２からは、図１０（ｂ）と同様の波形の信号が出力される。

図１０（ｂ）において、正の振幅の波形信号Ａ２１によってスクリーン１０８の移動に制動力が与えられ、負の振幅の波形信号Ａ２２によって、再びスクリーン１０８の復路の移動が起動される。また、波形信号Ａ２２に続く負の振幅の波形信号Ａ２３によって復路の移動速度を高める推進力がスクリーン１０８に付与される。なお、図１０（ｂ）の例では、スクリーン１０８の停止期間が短いため、波形信号Ａ２１と波形信号Ａ２２が略連続しているが、スクリーン１０８の停止期間が長い場合は、波形信号Ａ２１と波形信号Ａ２２との間に、その期間における図１０（ａ）の駆動信号（周期信号）を打ち消す正の振幅の波形信号が設定される。

図１０（ｃ）は、図１０（ａ）の駆動信号（周期信号）に図１０（ｂ）の信号（加減速信号）を重畳して得た駆動信号（電流値）の波形と、この駆動信号によって駆動されるスクリーン１０８の移動位置のシミュレーション結果を示す図である。

この場合、図９（ｂ）の周期信号発生回路２２１からは、図１０（ａ）の電流値に対応する波形の信号が出力される。また、図９（ｂ）の加減速信号発生回路２２２からは、図１０（ｂ）の電流値に対応する波形の信号が出力される。これら２つの信号が図９（ｂ）の加算器２２３によって互いに重畳されて電流制御回路２２４に入力される。これにより、図１０（ｃ）の電流値に示す駆動信号が生成される。

こうして生成された駆動信号（電流値）を駆動部１０９のコイル３０５に印加することにより、図１０（ｃ）に示すように、スクリーン１０８を略目標値の位置に追従させながら移動させることができる。また、停止期間Ｔ１において、スクリーン１０８を目標位置である２．０ｍｍの位置に略停止させることができる。

また、図１０（ｂ）に示す信号では、波形信号Ａ２２に続く負の振幅の波形信号Ａ２３によって、復路の移動速度を高める推進力がスクリーン１０８に付与される。このため、図１０（ｃ）に示すように、停止期間Ｔ１に続く復路において、スクリーン１０８の移動速度が図１０（ａ）の場合に比べて高められ、駆動信号の終了時刻が、図１０（ａ）の駆動信号の終了時刻に一致している。これにより、駆動信号の周期性が保たれている。図１０（ｂ）の波形信号Ａ２３の負の振幅は、このように駆動信号の周期性が確保されるように、停止期間Ｔ１が長くなるほど大きく設定される。

本実施の形態に係るスクリーン駆動回路２０４によれば、上記のようにスクリーン１０８を所定周期で単調に往復移動させる周期信号に、スクリーン１０８を停止させるための加減速信号を、スクリーン１０８の停止タイミングに応じて重畳して、スクリーン１０８を移動させるための駆動信号が生成されるため、比較例のように停止位置付近でスクリーン１０８が過度に振動することがなく、スクリーン１０８を円滑に停止位置に位置付けることができる。このため、図３（ａ）に示すように板バネ３０４によってスクリーン１０８が弾性支持されている構成においても、停止の際にスクリーン１０８が共振することはなく、スクリーン１０８が停止位置で大きく発信することもない。よって、スクリーン１０８の停止期間において、奥行き方向に広がりのない鉛直画像Ｍ２を良好に表示させることができる。

なお、図１０（ｃ）には、スクリーン１０８の停止位置が１つである場合の例を示したが、スクリーン１０８の停止位置が複数である場合は、図１０（ｂ）に示す波形の加減速信号が、それぞれの停止位置に対応するタイミングで、図１０（ａ）に示す駆動信号（周期信号）に重畳される。加減速信号の重畳タイミングは、図９（ｂ）の画像処理回路２０１からの制御信号Ｃｓによって指示される。ただし、設定可能な停止位置の数は、図１０（ａ）の周期信号の立下り期間において図１０（ｂ）の波形信号を重畳可能な数に制限される。

また、本実施の形態に係るスクリーン駆動回路２０４では、駆動信号の１周期期間において、スクリーン１０８の実際の移動位置が駆動信号の生成にフィードバックされないため、外乱等の影響により、スクリーン１０８の往路の終点位置または復路の終点位置にずれが生じることが想定され得る。このように、スクリーン１０８の往路の終点位置または復路の終点位置にずれが生じると、スクリーン１０８が正規のストローク範囲で移動されなくなってしまう。

たとえば、図１１（ａ）に示すように、スクリーン１０８に復路期間において、外乱Ｄｓによりスクリーン１０８の復路の終点位置が、初期位置Ｐｓ０からΔＰだけ最遠位置Ｐｓ１側に変位したとする。この場合、次の周期におけるスクリーン１０８の移動は、正規の初期位置Ｐｓ０からΔＰだけずれた位置Ｐｓ０’から開始される。このため、次の周期における往路の終点位置および復路の終点位置は、それぞれ、正規の最遠位置Ｐｓ１および初期位置Ｐｓ０からΔＰだけ離れた位置となり、また、停止位置も正規の停止位置Ｐｓ２からΔＰだけ離れた位置となる。これらの位置ずれは、その後の駆動信号の周期においても受け継がれる。この問題は、往路期間において外乱によりスクリーン１０８の往路の終点位置がずれた場合も同様に生じる。

このような問題を解消するため、本実施の形態では、図９（ｂ）に示すように、駆動部１０９のエンコーダから出力される位置信号が、周期信号発生回路２２１に入力され、周期信号発生回路２２１において、スクリーン１０８の往路の終点位置と復路の終点位置が監視される。そして、スクリーン１０８の往路の終点位置または復路の終点位置が、正規の最遠位置Ｐｓ１または初期位置Ｐｓ０からずれていると、そのずれを是正するように、周期信号発生回路２２１から出力される往路期間の信号が調整される。すなわち、周期信号発生回路２２１は、駆動部１０９から取得した位置信号のピーク値（往路の終点位置）およびボトム値（復路の終点位置）がスクリーン１０８の往復移動のストローク範囲の境界に整合するか否かに基づいて、周期信号の波形を調整する。

たとえば、図１１（ａ）のように外乱Ｄｓによって復路の終点位置が正規の初期位置Ｐｓ０からΔＰだけずれた場合、周期信号発生回路２２１は、次の周期の往路期間において、このずれの解消に必要な分だけスクリーン１０８の移動速度を低下させるべく、出力信号を調整する。具体的には、周期信号発生回路２２１は、図１０（ａ）に示す通常の電流値信号において、波形信号Ａ１１の振幅を低下させてスクリーン１０８の起動を通常よりも緩やかにし、且つ、波形信号Ａ１２の振幅を低下させてスクリーン１０８の移動速度を通常よりも低下させる。これにより、図１１（ｂ）に示すように、次の周期におけるスクリーン１０８の往路の終点位置が、正規の最遠位置Ｐｓ１に整合する。その後の復路期間において、周期信号発生回路２２１は、通常の場合と同様の波形の信号を出力する。これにより、スクリーン１０８の復路の終点位置が、正規の初期位置Ｐｓ０に整合し、また、スクリーン１０８の停止位置が、正規の停止位置Ｐｓ２に整合する。

こうして、ずれが解消された後、周期信号発生回路２２１は、往路期間および復路期間の両方とも、通常の場合と同様の信号を出力する。その後、周期信号発生回路２２１は、引き続き、駆動部１０９のエンコーダから出力される位置信号を監視し、スクリーン１０８の往路の終点位置または復路の終点位置にずれが生じたことを検出するごとに、上記と同様の補正動作を実行する。

なお、往路において外乱等が生じ、これにより往路の終点位置が最遠位置Ｐｓ１からずれた場合も、上記と同様、周期信号発生回路２２１は、次の周期の往路期間において、このずれの解消に必要な分だけスクリーン１０８の移動速度を低下させるように、出力信号を調整する。これにより、上記と同様、往路の終点位置と復路の終点位置がそれぞれ正規の最遠位置Ｐｓ１と初期位置に整合される。

＜実施形態の効果＞
以上、本実施の形態によれば、以下の効果が奏される。

スクリーン１０８を所定周期で単調に往復移動させる周期信号（図１０（ａ）参照）に、スクリーン１０８を停止させるための加減速信号（図１０（ｂ）参照）を、スクリーン１０８の停止タイミングに応じて重畳して、スクリーン１０８を移動させるための駆動信号（図１０（ｃ）参照）が生成されるため、スクリーン１０８が停止位置付近で過度に振動することがない。よって、高速で移動中のスクリーン１０８を、発振させることなく円滑に停止位置に位置付けることができ、奥行き方向に広がりのない鉛直画像Ｍ２を良好に表示させることができる。

また、図８（ａ）の時刻ｔ０〜ｔ１の往路期間を、スクリーン１０８を単調に移動させて奥行き画像Ｍ１を表示させる期間に設定し、時刻ｔ０〜ｔ１の復路期間を、スクリーン１０８を随時停止させて鉛直画像Ｍ２を表示させる期間に設定しているため、奥行き画像Ｍ１および鉛直画像Ｍ２の表示を簡易な処理により円滑に行うことができる。

また、図８（ａ）に示すように、スクリーン１０８を停止させない往路期間よりもスクリーン１０８を停止させる復路期間の方が長く設定されている。このため、復路期間に対し、スクリーン１０８を停止させる停止期間をより多く設定でき、表示画像中により効果的に鉛直画像Ｍ２を配置することができる。

図１１（ｂ）に示すように、外乱Ｄｓ等の影響によりスクリーン１０８に位置ずれが生じた場合には、スクリーン１０８の位置ずれに応じて周期信号発生回路２２１から出力される信号が調整され、位置ずれが解消される。これにより、常に適切な位置に、奥行き画像Ｍ１および鉛直画像Ｍ２を表示することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、また、本発明の適用例も、上記実施の形態の他に、種々の変更が可能である。

たとえば、上記実施の形態では、スクリーン１０８を往復移動させるときの往路において奥行き画像Ｍ１を表示し、復路においてスクリーン１０８を一時停止させて鉛直画像Ｍ２を表示したが、往路においてスクリーン１０８を一時停止させて鉛直画像Ｍ２を表示し、復路においてスクリーン１０８を単調に移動させながら奥行き画像Ｍ１を表示してもよい。この場合、図１０（ｂ）に示す加減速信号は、往路期間のスクリーン１０８の移動タイミングにおいて駆動信号に重畳される。また、この場合は、往路期間を復路期間よりも長くして、より多くの停止期間を往路期間に設定できるようにするとよい。

また、上記実施の形態では、スクリーン１０８が、マイクロレンズアレイ４０２およびビーズ集合体４０３と、開口部５０１および庇５０２とを備える構成であったが、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生成され、生成された画像を虚像として結像させ得る構成であれば、他の構成であってもよい。たとえば、スクリーン１０８がマイクロレンズアレイ４０２のみを備えていてもよく、また、複数のマイクロレンズアレイ４０２を組み合わせた構成であってもよい。

ただし、スクリーン１０８を上記実施の形態のように構成した場合、光源１０１からのレーザ光は、ビーズ集合体４０３によりランダムに拡散された後、マイクロレンズアレイ４０２に入射する。このため、マイクロレンズアレイ４０２を透過した後のレーザ光は、光学パスが分離され、互いの位相が揃いにくくなる。よって、干渉によるスペックルノイズの発生をより効果的に抑制することができる。また、ビーズ集合体４０３によりレーザ光を拡散させる構成であるため、ビーズ集合体４０３とマイクロレンズアレイ４０２との位置関係を厳密に調整する必要がない。よって、組立時の作業を簡易なものとすることができる。なお、ビーズ４０３ａの粒径を小さくするほど、スペックルノイズをより効果的に抑制できる。上記のように、ビーズ４０３ａの粒径は不均一であることが望ましい。

また、上記実施の形態では、本発明を乗用車１に搭載されるヘッドアップディスプレイに適用した例を示したが、本発明は、車載用に限らず、他の種類の画像表示装置にも適用可能である。

また、画像表示装置２０および照射光生成部２１の構成は、図１（ｃ）および図２に記載された構成に限られるものではなく、適宜、変更可能である。また、スクリーン１０８を移動させる駆動部１０９の構成も、図３（ａ）、（ｂ）に示す構成に限られるものではなく、適宜、変更可能である。

なお、上記実施の形態では、画像処理回路２０１とスクリーン駆動回路２０４とが別々に示されたが、これらが一つの制御部からなっていてもよい。

本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。

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
２０２ … レーザ駆動回路（光源駆動回路）
２０３ … ミラー駆動回路（走査部駆動回路）
２０４ … スクリーン駆動回路
２０５ … 画像処理回路（制御回路）
３０２ａ … 支持部
３０３ … ホルダ
３０４ … 板バネ（支持部）
３０５ … コイル
３０６、３０７ … 磁石

Claims (6)

1. 光を出射する光源と、
   前記光が走査されることにより画像が形成されるスクリーンと、
   前記光源から出射された前記光を前記スクリーンに対し走査させる走査部と、
   前記スクリーンを透過した前記光により虚像を生成する光学系と、
   少なくとも前記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、を備え、
   前記スクリーン駆動回路は、前記スクリーンを所定周期で単調に往復移動させる周期信号に、前記スクリーンを停止させるための加減速信号を、前記スクリーンの停止タイミングに応じて重畳して、前記スクリーンを移動させるための駆動信号を生成する、
   ことを特徴とする画像表示装置。
2. 請求項１に記載の画像表示装置において、
   前記スクリーン駆動回路は、第１の方向に前記スクリーンが移動する第１の移動ストロークでは前記スクリーンの移動を停止させず、前記第１の方向と反対の第２の方向に前記スクリーンが移動する第２の移動ストロークにおいて、前記スクリーンの移動を停止させる、
   ことを特徴とする画像表示装置。
3. 請求項２に記載の画像表示装置において、
   前記光源を駆動する光源駆動回路と、
   前記走査部を駆動する走査部駆動回路と、
   前記スクリーン駆動回路、前記光源駆動回路および前記走査部駆動回路を制御する制御回路と、を備え、
   前記制御回路は、前記第１の移動ストロークにおいて、奥行き方向に広がりのある奥行き画像の虚像を生成し、前記第２の移動ストロークの前記スクリーンの移動を停止させる期間において、奥行き方向に広がりのない鉛直画像の虚像を生成する制御を実行する、
   ことを特徴とする画像表示装置。
4. 請求項２または３に記載の画像表示装置において、
   前記周期信号は、前記第１の方向に前記スクリーンを移動させる期間よりも前記第２の方向に前記スクリーンを移動させる期間が長くなっている、
   ことを特徴とする画像表示装置。
5. 請求項１ないし４の何れか一項に記載の画像表示装置において、
   前記駆動部は、前記スクリーンの位置を示す位置信号を前記スクリーン駆動回路に出力し、
   前記スクリーン駆動回路は、前記駆動部から取得した前記位置信号のピーク値およびボトム値が前記スクリーンの往復移動範囲の境界に整合するか否かに基づいて、前記周期信号の波形を調整する、
   ことを特徴とする画像表示装置。
6. 請求項１ないし５の何れか一項に記載の画像表示装置において、
   前記駆動部は、
   前記スクリーンを保持するホルダと、
   前記ホルダを弾性変位可能に支持する支持部と、
   前記ホルダに駆動力を付与するコイルおよび磁石と、を備える、
   ことを特徴とする画像表示装置。