WO2017002302A1 - 表示装置 - Google Patents

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WO2017002302A1
WO2017002302A1 PCT/JP2016/002645 JP2016002645W WO2017002302A1 WO 2017002302 A1 WO2017002302 A1 WO 2017002302A1 JP 2016002645 W JP2016002645 W JP 2016002645W WO 2017002302 A1 WO2017002302 A1 WO 2017002302A1
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WO
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image
screen
display device
display
virtual image
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PCT/JP2016/002645
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研一 笠澄
森　俊也
裕昭 岡山
聡 葛原
古屋　博之
黒塚　章
晋輔 中園
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • G06F2203/048—Indexing scheme relating to G06F3/048
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    • G09G2310/02—Addressing, scanning or driving the display screen or processing steps related thereto
    • G09G2310/0264—Details of driving circuits

Definitions

  • the present invention relates to a display device.
  • a head-up display (Head-Up Display, hereinafter also referred to as HUD) is known as a display device for vehicles.
  • the HUD displays information related to the state of the vehicle and the route using graphic images such as numbers, letters and arrows.
  • HUDs for vehicles present a virtual image formed in front of the windshield to the driver as these images (see Patent Document 1).
  • the HUD described in Patent Document 1 moves a screen scanned to form an image in the optical axis direction to move the virtual image projection position (the position in the depth direction of the virtual image viewed from the driver, hereinafter referred to as display).
  • This is an application example of a technique capable of changing (also referred to as distance).
  • the present invention provides a display device that displays an image that is easy for the user to view.
  • the display device displays a virtual image of the first image and a virtual image of the second image using a display medium.
  • the display device includes a light source unit that emits light, a fixed screen, a movable screen, a drive unit, and a scanning unit.
  • the fixed screen is fixedly disposed on the optical path from the light source unit to the display medium.
  • a movable screen is also arranged on this optical path.
  • the drive unit moves the movable screen along this optical path.
  • the scanning unit scans the fixed screen and the movable screen with light emitted from the light source unit, thereby forming a first image on the fixed screen and forming a second image on the movable screen.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a usage example of a display device in an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a region of an image displayed by the display device according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an image displayed by the display device according to the embodiment and an example of superimposition of a scene in front of the vehicle and the above image as viewed from the driver of the traveling car.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating a functional configuration of the display device according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of an internal configuration of the display device according to the embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of light transmission characteristics of the optical system according to the embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a usage example of a display device in an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a region of an image displayed by the display device according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an
  • FIG. 7 is a diagram schematically illustrating an example of the configuration of the screen in the embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a correspondence between the fixed screen and the movable screen in the embodiment and the sub-regions in the region where the image is projected.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of screen scanning according to the embodiment.
  • FIG. 10A is a diagram illustrating another example of the configuration of the screen according to the modification of the embodiment.
  • FIG. 10B is a diagram showing an example of an image displayed on the screen shown in FIG. 10A.
  • FIG. 11A is a diagram showing still another example of the configuration of the screen in the modification of the embodiment.
  • FIG. 11B is a diagram showing an example of an image displayed on the screen shown in FIG. 11A.
  • the display device of Patent Literature 1 uses a plurality of screens for displaying a virtual image through a windshield, and changes the position in the optical axis direction between the plurality of screens. With this configuration, a plurality of virtual images having different display distances can be displayed at the same time. Each screen is movable in the optical axis direction, and the display distance of the virtual image can be changed with time by moving along the optical axis. This makes it possible to display a virtual image indicating a vehicle and its surroundings, such as an intersection to be bent, another vehicle, an obstacle, or the like while changing the display distance according to the progress of the vehicle.
  • the display distance of any virtual image changes. Therefore, in the display device of Patent Document 1, if the user tries to focus the eye on an image indicating the information in order to confirm certain information, the display distance to the image may change each time. As described above, in the display device disclosed in Patent Document 1, the display distance of an image viewed to obtain certain information may change each time the information is viewed. As a result, it takes time to focus the eyes on the image, and it takes time to check the information, and other information may be missed during that time.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of use of the display device 10 in the present embodiment.
  • the display device 10 is configured as an in-vehicle head-up display (HUD), and is attached near the upper surface of the dashboard 301 of the vehicle 300.
  • HUD head-up display
  • the display device 10 projects light onto a region D1 of a windshield (front glass) 201 that is a display medium.
  • the projected light is reflected by the windshield 201.
  • This reflected light is directed to the eyes of the driver sitting in the driver's seat who is the user of the display device 10.
  • the driver views the reflected light that has entered the eyes as a virtual image I1 that is visible on the opposite side (outside of the vehicle) of the windshield 201 against a background of an actual object that can be seen through the windshield 201.
  • this series of situations is expressed by the display device 10 displaying the virtual image I1 using the windshield 201.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of D1, which is an area where light is projected by the display device 10.
  • D1 is an area where light is projected by the display device 10.
  • the display device 10 attached to the dashboard 301 projects light onto a region D1 (a region surrounded by a broken line in the drawing) located on the lower side of the windshield 201 on the driver's seat side.
  • a virtual image I1 that is visible to the opposite side (outside of the vehicle) of the windshield 201 when viewed from the driver sitting in the driver's seat is displayed.
  • the projected light appears closer to the driver in the depth direction of the three-dimensional image space as the position in the region D1 is lower, and farther as the position in the region D1 is higher. .
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an image displayed by the display device 10 and an example of superimposition of the above image and a scene in front of the vehicle 300 as viewed from the driver of the traveling vehicle 300.
  • Images P1 to P6 in FIG. 3 are specific examples of the virtual image I1 displayed by the display device 10. Other than these, these are things that are visible to the driver and are in front of the vehicle 300 (or the windshield 201). Images P ⁇ b> 1 to P ⁇ b> 3 are displayed so as to be superimposed on an object far from the hood 202 of the vehicle 300, and images P ⁇ b> 4 to P ⁇ b> 6 are displayed so as to be superimposed on the hood 202. This will be specifically described below.
  • Images P1 and P2 each show the position of a pedestrian who is diagonally to the left of the vehicle 300.
  • the vehicle 300 has a human body detector (not shown). This human body detector acquires position information of a person within a certain range from the vehicle 300.
  • the vehicle 300 further includes an eye position detector (not shown) that acquires the position of the driver's eyes in the vehicle. This detector acquires the position information of the driver's eyes.
  • the display device 10 overlaps with the pedestrian when viewed from the driver in the three-dimensional image space where the virtual image I1 is displayed based on the position information of the human body and the position information of the driver's eyes acquired in this way. A visible position is calculated, and images P1 and P2 are displayed at the position.
  • Image P3 shows a left turn point 80 meters ahead of vehicle 300.
  • the vehicle 300 has a car navigation system (not shown).
  • This car navigation system acquires a route to a destination and determines guidance information to be displayed. Further, the position information of the driver's eyes is acquired in the same manner as described above.
  • the display device 10 overlaps with the left turn point when viewed from the driver in the three-dimensional image space where the virtual image I1 is displayed based on the guidance information thus determined and the acquired positional information of the driver's eyes.
  • the visible position is calculated, and the image P3 is displayed at the position. Note that the image P3 is displayed so as to be recognized as one image in which the depth (spatial continuous change in display distance) from the front to the back is felt as viewed from the driver.
  • Images P4 to P6 show the traveling speed of the vehicle 300, the temperature of the cooling water, and the remaining amount of fuel, respectively. This is realized as follows, for example.
  • the vehicle 300 includes various sensors that acquire information on a traveling speed, a coolant temperature, and a fuel remaining amount (not shown).
  • the display device 10 displays the various information acquired in this way at a predetermined position, a position below the front as viewed from the driver in a three-dimensional image space where the virtual image I1 is displayed. As a result, the images P4 to P6 are displayed so as to overlap with the hood 202 when viewed from the driver.
  • the relative position between the pedestrian and the driver's eyes indicated by the images P1 and P2 changes as the pedestrian moves or the vehicle 300 travels.
  • the distance between the left turn point indicated by the image P ⁇ b> 3 and the driver's eyes becomes shorter as the vehicle 300 advances. Therefore, in order to improve convenience for driving and to ensure safety, the display positions and display distances (depth feeling) of the images P1 to P3 need to be changed over time as the vehicle 300 progresses. There is.
  • the appearances of the images P4 to P6 change, but it is not necessary to change the display position or display distance. Rather, it is desirable that the display position and the display distance be fixed in order to improve convenience for driving and ensure safety. This is because, if the image has a fixed display position and display distance, the driver can quickly view the image at any time.
  • the display distance is always fixed in a part of the display area of the virtual image, and the display distance can be changed at any time in other parts. I can't. In the display device 10 according to the present embodiment, this is realized by the configuration described below.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a functional configuration of the display device 10.
  • the display device 10 includes a light source unit 110, a scanning unit 120, a fixed screen 130a, a movable screen 130b, a driving unit 140, and a control unit 100.
  • the light source unit 110 emits light indicating a virtual image displayed by the display device 10.
  • the light source unit 110 is configured by a pico projector having a semiconductor laser that emits red (R), green (G), and blue (B) light as a light emitter.
  • a pico projector enables display of a highly visible virtual image regardless of the color and brightness of objects around the vehicle 300 and the vehicle body.
  • focusing can be performed regardless of the distance or angle from the projection surface.
  • the space occupied by the display device 10 in the dashboard 301 can be minimized.
  • an alternate long and short dash line arrow starting from the light source unit 110 indicates an optical path in the display device 10.
  • the scanning unit 120 is disposed on the optical path of the emitted light from the light source unit 110, and performs scanning using the emitted light.
  • Scanning targets are a fixed screen 130a and a movable screen 130b (hereinafter also referred to as a screen 130).
  • the scanning unit 120 is realized by, for example, a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) mirror.
  • the screen 130 is constituted by a diffusion screen, for example.
  • the scanning unit 120 scans the screen 130 with the light emitted from the light source unit 110, thereby forming an image on the screen 130 to be displayed as a virtual image. Details of the configuration of the screen 130 will be described later using an example.
  • the fixed screen 130a is fixedly disposed on the optical path.
  • the movable screen 130b is also arranged on the optical path, it can be reciprocally translated (vibrated) along the optical path as indicated by a double arrow in the figure. Details of this movement will be described later.
  • the “optical path” here refers to the optical path of outgoing light from the light source unit 110 toward the optical system 150.
  • the scanning of the screen 130 by the scanning unit 120 described above is a two-dimensional scan such as a raster scan, for example. Details will be described later.
  • the drive unit 140 is configured by an actuator, for example.
  • the drive unit 140 causes the movable screen 130b to reciprocate (vibrate) in the above-described direction in accordance with a signal from the control unit 100 described later.
  • the control unit 100 acquires information from an external device such as an in-vehicle car navigation system, a speedometer, a water temperature meter, a human body detector, an eye position detector, an obstacle detector, and the like, and based on these information, as a virtual image An image to be displayed and its position are calculated. Information indicating the calculation result is output as a signal to the light source unit 110 to control light emission of the light source unit 110.
  • the control unit 100 further outputs control signals to the scanning unit 120 and the driving unit 140 to control operations of the scanning unit 120 and the movable screen 130b. These controls may be performed independently, but also include adjustments such as synchronization between the units.
  • Such a control unit 100 is configured by, for example, a CPU (Central Processing Unit) or a processor, and executes each process as described above by reading a computer program from a recording medium such as a memory and executing it. In this example, even an external device may be captured as a component of the display device 10.
  • a CPU Central Processing Unit
  • a processor executes each process as described above by reading a computer program from a recording medium such as a memory and executing it.
  • a recording medium such as a memory
  • an external device may be captured as a component of the display device 10.
  • the image formed on the screen 130 of the display device 10 having the above-described configuration is projected onto the display medium 200 via the optical system 150 as indicated by the two block arrows on the left side of the drawing.
  • the display medium 200 corresponds to the windshield 201 of the vehicle 300 in the present embodiment.
  • the optical system 150 includes an optical element such as a lens or a mirror, or a combination thereof.
  • the optical path after the screen 130 is folded back toward the display medium 200 by the mirror so that the image formed on the screen 130 is projected onto the display medium 200.
  • the region on which the image on the display medium 200 is projected may be a curved surface. In this case, by using a curved mirror as this mirror, it is possible to make an adjustment so that the image projected on the region is not distorted.
  • the image formed on the screen 130 is projected on the display medium 200 after being enlarged or adjusted in direction by a lens.
  • the adjustment of the direction refers to, for example, reflecting the vertical positional relationship of the image on the screen 130 as it is in the area where the image on the display medium 200 is projected, or reflecting the image upside down.
  • a description is given assuming that the positional relationship between the top and bottom of the image on the screen 130 is directly reflected in the region D1 on the windshield 201 unless otherwise specified.
  • all or part of the optical system 150 may be included in the components of the display device 10.
  • the display device 10 displays a virtual image in the manner shown in FIG. 3 as described above.
  • the display of a virtual image with a variable display distance will be further described.
  • the image displayed on the movable screen 130b of the screen 130 is displayed as a virtual image with a variable display distance.
  • this image is also referred to as a second image
  • an image formed on the fixed screen 130a is also referred to as a first image.
  • the movable screen 130b moves along the optical path as described above. That is, the distance of the movable screen 130b to the display medium 200 along the optical path varies. When the distance along the optical path between the movable screen 130b and the display medium 200 becomes shorter, the display distance of the virtual image becomes shorter. In other words, the virtual image appears closer to the driver. Conversely, when the distance along the optical path between the movable screen 130b and the display medium 200 is increased, the display distance of the virtual image is increased.
  • the virtual image appears farther to the driver.
  • the display distance of the image can be changed during this operation.
  • the movable screen 130b is at the farthest position from the display medium 200 at a distance along the optical path, the horizontal scanning starts from the top of the movable screen 130b, and the scan is performed as the movable screen 130b approaches the display medium 200. Lower the line.
  • the image formed in this way is projected onto D1, and is recognized by the driver as a virtual image whose display distance increases from bottom to top.
  • the movable screen 130b further causes the movable screen 130b to reciprocate at high speed (vibration), for example, vibrate at 60 Hz along the optical path.
  • high speed for example, vibrate at 60 Hz along the optical path.
  • scanning is also performed at high speed.
  • the movable screen 130b moves in a direction approaching from a position farthest from the display medium 200 (outward path)
  • a virtual image with a variable display distance can be displayed using an image of 120 frames per second with an image on the screen formed by scanning in one way as one frame.
  • image display in this embodiment using this method will be described.
  • the image projected by the optical system 150 and displayed as the image P3 is moved from the top to the bottom in the forward path of the movable screen 130b and from the bottom to the top in the return path.
  • Image on top
  • the image P3 is displayed as a virtual image that is seen from the bottom to the top as viewed from the driver and is recognized as an arrow whose display distance continuously changes in space.
  • the image formation timing of the image with respect to the position of the movable screen 130b can be adjusted to display a virtual image whose display distance changes with time as the vehicle 300 approaches the left turn position indicated by the arrow.
  • each image projected by the optical system 150 and displayed as the image P1 or P2 is walking on the forward or backward path of the movable screen 130b or both, as viewed from the driver.
  • the image is formed on the movable screen 130b when it is at a position corresponding to the display distance that appears to overlap with the person.
  • the vibration speed of the movable screen 130b is not limited to 60 Hz. It suffices that the update of the frame by scanning in accordance with this is performed at such an interval that the flicker is not recognized by human eyes. For example, in a moving image, it is recognized as a smooth movement by the user by updating at a speed of 60 frames per second. Also, the speed of vibration need not be constant. For example, you may decelerate temporarily in the middle of movement. The virtual image based on the image formed while decelerating feels a shallower depth as viewed from the driver than the virtual image based on the image formed on the movable screen 130b moving at a normal speed. Further, the movable screen 130b may be temporarily or intermittently stopped. In this case, a virtual image that is perpendicular to the driver is formed. For example, the image P1 or P2, which may not have a sense of depth in the image itself, may be displayed as such a virtual image.
  • the fixed screen 130a is fixedly disposed on the optical path from the light source unit 110 to the display medium 200. More specifically, it is fixedly disposed between the scanning unit 120 and the optical system 150 on the optical path.
  • the term “fixed” here means that, unlike the movable screen 130b, the distance along the optical path from the display medium 200 does not vary. Therefore, the image (first image) formed on the fixed screen 130a is projected on the display medium 200 and displayed as a virtual image with a fixed display distance. If the positional relationship between the fixed screen 130a and the movable screen 130b on the optical path is as shown in FIG. 4, the fixed display distance of the virtual image based on the image formed on the fixed screen 130a is set on the movable screen 130b.
  • FIG. 4 does not show the actual arrangement of each component.
  • FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an example of an internal configuration of the display device 10 according to the present embodiment. Reference numerals are the same as those in FIG.
  • the display device 10 is built in the dashboard 301.
  • Two broken lines that reach the display medium 200 (windshield 201) from the light source unit 110 through the scanning unit 120, the screen 130, and the optical system 150 indicate an optical path.
  • the light emitted from the light source unit 110 is first reflected by the scanning unit 120.
  • the scanning unit 120 reflects the emitted light while changing the posture, and scans the screen 130.
  • FIG. 5 shows the screen 130 where the light is incident on the movable screen 130b.
  • the scanning unit 120 scans both the fixed screen 130a and the movable screen 130b as one scanning target.
  • the movable screen 130b reciprocates along the optical path as indicated by the double arrows in FIG.
  • the position of the fixed screen 130a is fixed between the scanning unit 120 and the optical system 150 on the optical path.
  • the display device 10 of the present embodiment is not limited to this.
  • an optical path in which light reflected by the screen 130 reaches the optical system 150 may be used.
  • the operations of the light source unit 110 and the scanning unit 120 so far are controlled by the control unit 100 not shown in FIG.
  • the operation of the movable screen 130b is also controlled by the control unit 100 via the drive unit 140 not shown in FIG.
  • the image formed on the screen 130 is projected onto the area D1 on the windshield 201 by the optical system 150.
  • the optical system 150 includes two mirrors, but the optical system 150 of the present embodiment is not limited to this. As described above, a lens or a mirror other than these may be provided.
  • the driver views the image projected on D1 as a virtual image I1 that can be seen on the opposite side (outside of the vehicle) of the windshield 201.
  • external light reverses the above-mentioned optical path. That is, external light may pass through the windshield 201 and enter the vehicle, and may be folded back by the optical system 150 to reach the screen 130. Such external light illuminates the entire screen 130 and reduces the brightness difference of the light on the screen 130, thereby reducing the contrast of the virtual image.
  • the external light is sunlight, infrared rays may increase the temperature inside the display device 10, and ultraviolet rays may deteriorate components such as the screen 130.
  • the optical system 150 may be coated to allow only the light of a specific wavelength to pass through the entire optical system 150.
  • a laser light source having a narrow wavelength spectrum width is used as the light source unit 110, so that ultraviolet light, infrared light, yellow light, and the like unnecessary for displaying a virtual image are transmitted more efficiently. be able to.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the light transmission characteristics of the mirrors constituting the optical system 150 for avoiding the above-described problem in the present embodiment.
  • the mirrors constituting the optical system 150 substantially transmit ultraviolet light (410 nm or less) and infrared light (700 nm or more). Therefore, the optical system 150 does not allow these lights to reach the screen 130. As a result, it is possible to prevent the temperature rise and the deterioration of parts due to the influence of the external light as described above.
  • this mirror reflects most of the light with a wavelength except for a part.
  • the optical system 150 including a mirror having such light transmission characteristics, it is possible to prevent a decrease in contrast of a virtual image due to the influence of external light even when the display device 10 is used as a vehicle HUD.
  • this mirror transmits yellow light and light of a wavelength spectrum (550 to 600 nm) in the vicinity thereof at a maximum of 60% or more as shown in FIG. This is because the reduction of the contrast of the virtual image is prevented as much as possible by reducing the light that reduces the luminance difference of the light on the screen 130.
  • At least one of the mirrors shown in FIG. 5 may have such characteristics by coating or the like.
  • the first mirror transmits infrared light and ultraviolet light
  • the second mirror receives unnecessary visible light that is not used for displaying a virtual image.
  • the function may be distributed to a plurality of mirrors so as to transmit light. Unnecessary light transmitted through the mirror is converted into heat by a mirror holder (not shown).
  • a mirror holder not shown
  • the first mirror preferably has a larger area than the second mirror. Since the mirror that transmits visible light is manufactured using, for example, a dielectric multilayer film, the manufacturing cost is higher. Therefore, if the second mirror having a smaller area is used, an effect of suppressing the manufacturing cost can be obtained. Furthermore, since the mirror that transmits infrared light and ultraviolet light has a larger amount of heat absorption, an effect of suppressing temperature rise can be obtained by transmitting these with a mirror having a larger area.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of the configuration of the screen 130 in the present embodiment.
  • FIG. 7 schematically shows the screen 130 viewed from the position of the scanning unit 120 along the optical path.
  • the movable screen 130b has a concave portion at the lower end of the figure, and the fixed screen 130a occupies the concave portion and is arranged so as to be seen integrally with the movable screen 130b.
  • the fixed screen 130a and the movable screen 130b are substantially rectangular when viewed as a unit. Since the fixed screen 130a is located at the lower end of the substantially rectangular figure, the outline of the fixed screen 130a includes a part of one side below the substantially rectangular shape as a part thereof.
  • the fixed screen 130a and the movable screen 130b of the screen 130 having such a configuration correspond to a sub-region in D1, which is a region on the windshield 201 where an image is projected.
  • FIG. 8 is a diagram showing a correspondence between the screen 130 in the present embodiment and the sub-region in the region D1, which is a region on the windshield 201 on which an image is projected. Further, in FIG. 8, the images P1 to P6, which are virtual images shown in FIG. 3, are superimposed on the screen 130 and the region D1, and an image corresponding to each virtual image is imaged or projected on the screen 130 or the region D1. Indicates the position.
  • the region D1 is divided into subregions D11 and D12.
  • the sub-region D11 is a sub-region corresponding to the fixed screen 130a in the region D1, and in FIG. 8, is a portion overlapping the fixed screen 130a in the region D1.
  • the sub-region D12 is a sub-region corresponding to the movable screen 130b in the region D1, and in FIG. 8, is a portion overlapping the movable screen 130b in the region D1.
  • the sub-region D11 and the sub-region D12 are arranged in the vertical direction corresponding to the positional relationship between the fixed screen 130a and the movable screen 130b.
  • the term “lined in the vertical direction” refers to the positional relationship between the entire sub-region D11 and the entire sub-region D12. As shown in FIG. Allow.
  • the sub area D11 is an example of the first area of the display medium 200
  • the sub area D12 is an example of the second area of the display medium 200.
  • the images projected on the windshield 201 by the optical system 150 and displayed as images P4 to P6 are images (first images) formed on the fixed screen 130a in the screen 130. It is.
  • the first image is projected onto the sub-region D11 of the windshield 201 by the optical system 150.
  • the images projected on the windshield 201 by the optical system 150 and displayed as the images P1 to P3 are images (second images) formed on the movable screen 130b in the screen 130.
  • the second image is projected onto the sub-region D12 of the windshield 201 by the optical system 150.
  • the first image is projected onto the sub-region D11 of the windshield 201 via the optical system 150 and displayed as a virtual image.
  • the second image is projected onto the sub-region D12 of the windshield 201 via the optical system 150.
  • the sub-region D11 and the sub-region D12 are arranged in the vertical direction as described above.
  • the first image and the second image are projected into the respective sub areas (D11 and D12) in the predetermined direction within the predetermined display area (D1) and displayed as virtual images. Since the positional relationship between the sub-regions is fixed, the virtual image derived from the first image and whose display distance does not change is always within a certain range in the field of view as viewed from the driver.
  • the display device 10 allows the virtual image that changes the display distance over time and the space and the virtual image that does not change the display distance to coexist in the display area (D1) and is fixed.
  • the range in which the virtual image at the displayed distance can be seen can be fixed.
  • the driver can quickly focus on the virtual image at a fixed display distance, obtain information, and can drive safely.
  • the virtual image having a variable display distance and the virtual image at a fixed display distance are displayed using different screens, and thus there is no restriction. Therefore, even for a virtual image with a variable display distance, it is possible to always realize a display that is highly convenient for the driver.
  • 3 and 8 also show examples of information indicated by the first image and information indicated by the second image.
  • an image showing information that does not need to be superimposed on the scenery around the vehicle, such as the traveling speed, the remaining amount of fuel, and the coolant temperature is an image that does not change the display distance (virtual image derived from the first image).
  • the information indicating the passing body around the pedestrian or the like or the change position of the traveling direction on the route is displayed as a virtual image (virtual image derived from the second image) with a variable display distance.
  • the virtual image derived from the first image is displayed so as to be superimposed on the hood in the sub-region D11 positioned below in the region D1, and the virtual image derived from the second image is displayed in the sub-region D12 positioned above in the region D2. Is displayed so as to overlap with the actual scenery.
  • a display of the display device 10 used as an in-vehicle HUD an example of rational arrangement is given from the viewpoint of convenience and safety.
  • the arrangement of the virtual image in each sub-region and the information indicated by the virtual image are not limited to this example.
  • a road surface condition on a route, a lane boundary line, or a road shoulder may be indicated by a virtual image derived from the second image.
  • what does not need to give a feeling of depth to the image itself like the surrounding traffic bodies, such as a pedestrian, and the position of the pinpoint of an obstruction may be displayed with the virtual image derived from the 1st image.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of scanning of the screen 130 by the scanning unit 120 in the present embodiment.
  • the screen 130 is scanned by, for example, a raster scan method as shown in FIG.
  • solid arrows indicate scanning lines and scanning directions.
  • one-dimensional scanning is performed from the upper left corner to the upper right corner.
  • the next one-dimensional scanning is performed by moving the scanning line on the screen 130 in a direction perpendicular to the one-dimensional scanning, in FIG. 9 downward (broken arrows). This is repeated, and the entire screen 130 is scanned two-dimensionally.
  • the scanning unit 120 continuously performs a scan on the movable screen 130b and a scan on the fixed screen 130a as a series of scans.
  • the scanning unit 120 can scan the entire screen 130 with one MEMS mirror.
  • the scanning unit 120 can also perform raster scanning that proceeds from the bottom to the top of the screen 130.
  • the configuration of the screen is not limited to that shown in FIG.
  • the displayed image and its arrangement are not limited to those shown in FIGS. Other examples are given below.
  • FIG. 10A and FIG. 10B are diagrams showing another example of the configuration of the screen and the displayed image in the modified example, respectively.
  • FIG. 10A shows a screen 131 which is another example of the screen 130, and a fixed screen 131a and a movable screen 131b constituting the screen 131.
  • the screen 131 is different from the screen 130 in the shape of the concave portion at the end of the fixed screen 131a and the shape of the movable screen 131b occupying the concave portion.
  • Other points, for example, the point that the fixed screen 131a and the movable screen 131b are integrally formed in a substantially rectangular shape are common.
  • the outline of the fixed screen 131a is common in that it includes only a part of one side below the substantially rectangular shape as a part thereof.
  • the movable screen occupies from the upper end to the lower end of a substantially rectangular shape at both ends in the left-right direction.
  • a virtual image whose display distance can be changed at an early stage with respect to an approaching object from the left and right of the vehicle or an approaching object from the left and right rear of the vehicle that is a blind spot.
  • the driver can be alerted with a dynamic display using.
  • FIG. 10B is an example of the field of view in the region D1 corresponding to the screen 131. Similar to the example shown in the embodiment, a virtual image that does not change the display distance is displayed superimposed on the hood via the sub-region D11 corresponding to the fixed screen 131a. Further, a virtual image with a variable display distance is displayed superimposed on the scenery around the vehicle via the sub-region D12 corresponding to the fixed screen 131a.
  • an image indicating the travel distance is displayed instead of an image indicating the temperature of the cooling water. Further, instead of an image showing the remaining amount of fuel, an image showing the remaining amount of battery is displayed.
  • FIGS. 11A and 11B are diagrams showing still another example of the configuration of the screen and the displayed image, respectively, in the modification.
  • FIG. 11A shows a screen 132 which is still another example of the screen 130, and a fixed screen 132a and a movable screen 132b constituting the screen 132.
  • the screen 132 is different from the screen 130 in that the fixed screen 132a does not have a recess at the end.
  • the point that the fixed screen and the movable screen are integrally formed in a substantially rectangular shape is common.
  • the fixed screen and the movable screen may be integrated into a substantially rectangular shape, but may be configured such that the substantially rectangular shape is simply divided by a straight line.
  • the outline of the fixed screen 131a may include the entire one side of the substantially rectangular shape as a part thereof.
  • the movable screen does not have to occupy from the upper end to the lower end of the substantially rectangular shape at both left and right ends.
  • a sub-region (D11) in which a virtual image that does not change the display distance is displayed is wider than the case of the above-described embodiment and one modification thereof as shown in FIG. 11B.
  • more virtual images can be displayed via the sub-region D11, and information for the driver can be increased.
  • a gauge indicating the speed and the number of revolutions of the engine is added compared to the example of FIG. In this case as well, any virtual image displayed via D11 is superimposed on the bonnet.
  • the virtual image displayed so as to be superimposed on the bonnet in the description so far may be displayed so as to be appropriately superimposed on an object that can be seen by the driver around the vehicle or below the scenery in front of the vehicle. For example, the case where the driver cannot see the hood is conceivable.
  • the area formed by the movable screen and the fixed screen may not be rectangular.
  • it may be a circle, an oval, a polygon, a geometric figure drawn with a free curve, or a figure made of a combination thereof.
  • the positional relationship between a region displaying a virtual image at a fixed display distance and a region displaying a virtual image with a variable display distance is not limited to the above-described positional relationship.
  • the area for displaying the virtual image that changes the display distance may be under the area that does not change the display distance, or these may be arranged side by side or diagonally. This arrangement is changed as appropriate for the purpose and aesthetics of the display device according to the present invention.
  • the above-described arrangement is an example when the display device according to the present invention is used as a vehicle-mounted HUD.
  • the display device according to the present invention is used as an in-vehicle HUD
  • information indicated by a virtual image is not limited to the above.
  • the virtual image that changes the display distance is not only the change position of the traveling direction on the route, but also the facility on the route, the place name, or the entire route, traffic information such as traffic congestion and traffic restrictions on the route, road surface condition, lane boundary line, Alternatively, it may indicate a shoulder.
  • each component may be configured by dedicated hardware or may be realized by executing a software program suitable for each component.
  • Each component may be realized by a program execution unit such as a CPU or a processor reading and executing a software program recorded on a recording medium such as a hard disk or a semiconductor memory.
  • the display device has been described based on the embodiment, but the present invention is not limited to this embodiment. Unless it deviates from the gist of the present invention, various modifications conceived by those skilled in the art have been made in this embodiment, and forms constructed by combining components in different embodiments are also within the scope of one or more aspects. May be included.
  • the display device displays the virtual image of the first image and the virtual image of the second image using the display medium.
  • the display device includes a light source unit that emits light, a fixed screen, a movable screen, a drive unit, and a scanning unit.
  • the fixed screen is fixedly disposed on the optical path from the light source unit to the display medium.
  • a movable screen is also arranged on this optical path.
  • the drive unit moves the movable screen along this optical path.
  • the scanning unit scans the fixed screen and the movable screen with light emitted from the light source unit, thereby forming a first image on the fixed screen and forming a second image on the movable screen.
  • a virtual image at a fixed display distance and a virtual image with a variable display distance are displayed at the same time.
  • the display distance of the virtual image at a fixed display distance and the display distance of the virtual image whose display distance is variable depend on the positions of the separate screens, and thus do not affect each other. Therefore, the user can quickly acquire the information indicated by the virtual image at a fixed display distance by focusing on the assumption that the virtual image is always at a fixed distance.
  • the display device displays an easy-to-see image.
  • the display device may further include an optical system disposed on an optical path between the fixed screen and the movable screen and the display medium.
  • the first image is projected onto the first area of the display medium via the optical system and displayed as a virtual image
  • the second image is projected onto the second area of the display medium via the optical system. Displayed as a virtual image.
  • the first area and the second area are arranged side by side in a predetermined direction.
  • the predetermined direction may be a vertical direction or a horizontal direction.
  • the predetermined direction is the vertical direction
  • an area where a virtual image with a variable display distance is displayed and an area where a virtual image at a fixed display distance is displayed are lined up and down. Therefore, when viewing the upper part of the entire virtual image display area, the user sees a virtual image with a variable display distance, and when viewing the lower part, sees a virtual image at a fixed display distance (or vice versa).
  • the eye can be quickly focused on a virtual image in a predetermined direction within the region.
  • the display device displays an easy-to-see image.
  • the movable screen may have a recess formed at the end, and at least a part of the fixed screen may be disposed in the recess.
  • the fixed screen and the movable screen are substantially rectangular as viewed along the optical path from the position of the scanning unit, and the contour of the fixed screen is at least one of the sides of the substantially rectangular shape. Part may be included.
  • a virtual image at a fixed display distance and a virtual image with a variable display distance are displayed in a substantially rectangular area. Then, the virtual image whose display distance is variable is displayed in the sub-region excluding a part of the end of the substantially rectangular region.
  • a virtual image at a fixed display distance is displayed in a sub-region that is a part of the removed virtual image. Accordingly, a virtual image at a fixed display distance as viewed from the user is in a sub-region located in a predetermined direction in the entire display region. Therefore, the eyes can always be quickly focused on the virtual image in the sub-region.
  • the display device displays an easy-to-see image.
  • the scanning unit may continuously perform a scan on the movable screen and a scan on the fixed screen as a series of scans. According to this, the scanning unit can efficiently scan the entire screen using one reflector (for example, a MEMS mirror).
  • one reflector for example, a MEMS mirror
  • the display medium may be a windshield of a vehicle.
  • the virtual image at the fixed display distance and the virtual image with a variable display distance are on the opposite side (outside of the vehicle) of the windshield as viewed from the driver's seat. looks like.
  • the driver can quickly focus on a virtual image at a fixed display distance from a virtual image whose display distance is variable. Therefore, the driver can quickly acquire information indicated by the virtual image at a fixed display distance, and can suppress the possibility of missing other information.
  • the display device displays an easy-to-see image.
  • the first image is an image that shows information on at least one of the traveling speed of the vehicle, the remaining amount of fuel, the remaining amount of battery, and a vehicle around the vehicle.
  • the second image is an image showing information on at least one of the whole or a part of the route to the destination, the traffic condition on the route, the road surface condition, the lane boundary line or the road shoulder, and a vehicle around the vehicle. May be.
  • the present invention can be used for a display device that displays a virtual image using a display medium.
  • the present invention can be used for a vehicle HUD that displays a virtual image using a windshield as a display medium.

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Abstract

表示装置は表示媒体を用いて第１画像の虚像と第２画像の虚像を表示する。この表示装置は、光を出射する光源部と、固定スクリーンと、可動スクリーンと、駆動部と、走査部とを有する。固定スクリーンは、光源部から表示媒体までの光路上に固定して配置されている。可動スクリーンもこの光路上に配置されている。駆動部は、この光路に沿って可動スクリーンを移動させる。走査部は、光源部から出射された光で固定スクリーン及び可動スクリーンを走査することによって、第１画像を固定スクリーン上に結像させるとともに、第２画像を可動スクリーン上に結像させる。

Description

表示装置
　本発明は、表示装置に関する。
　車両用の表示装置として、ヘッドアップディスプレイ（Ｈｅａｄ‐Ｕｐ　Ｄｉｓｐｌａｙ、以下、ＨＵＤとも表記する）が知られている。ＨＵＤは、例えば、数字、文字及び矢印などの図形の画像を用いて車両の状態や経路に関する情報を表示する。
　例えば車両用のＨＵＤには、これらの画像として、ウインドシールドの前方に結像する虚像を運転者に提示するものがある（特許文献１参照）。特許文献１に記載のＨＵＤは、画像を結像させるために走査されるスクリーンを光軸方向に移動させることによって虚像の投影位置（運転者から見た、虚像の奥行き方向の位置、以下、表示距離ともいう）を変化させることができる技術の適用例である。このように投影位置を可変にすることで、車両の走行速度に応じて表示距離を変えて運転中の運転者の視点移動を小さくすることができる。
特開２００９－１５０９４７号公報
　本発明は、ユーザが見易い画像を表示する表示装置を提供する。
　本発明の一態様に係る表示装置は表示媒体を用いて第１画像の虚像と第２画像の虚像を表示する。この表示装置は、光を出射する光源部と、固定スクリーンと、可動スクリーンと、駆動部と、走査部とを有する。固定スクリーンは、光源部から表示媒体までの光路上に固定して配置されている。可動スクリーンもこの光路上に配置されている。駆動部は、この光路に沿って可動スクリーンを移動させる。走査部は、光源部から出射された光で固定スクリーン及び可動スクリーンを走査することによって、第１画像を固定スクリーン上に結像させるとともに、第２画像を可動スクリーン上に結像させる。
　なお、これらの包括的又は具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム又はコンピュータ読み取り可能なＣＤ－ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
図１は、実施の形態における表示装置の使用例を示す図である。 図２は、実施の形態における表示装置によって表示される画像の領域の一例を示す図である。 図３は、実施の形態における表示装置によって表示される画像の一例、及び走行中の車の運転者から見た、車前方の景色と上記画像の重畳の一例を示す図である。 図４は、実施の形態における表示装置の機能構成を示すブロック図である。 図５は、実施の形態における表示装置の内部構成の一例を示す図である。 図６は、実施の形態における光学系の光透過特性の一例を示す図である。 図７は、実施の形態におけるスクリーンの構成の一例を模式的に示す図である。 図８は、実施の形態における固定スクリーン及び可動スクリーンと、画像が投影される領域内のサブ領域との対応を示す図である。 図９は、実施の形態におけるスクリーンの走査の一例を示す図である。 図１０Ａは、実施の形態の変形例におけるスクリーンの構成の他の一例を示す図である。 図１０Ｂは、図１０Ａに示すスクリーンに表示される画像の例を示す図である。 図１１Ａは、実施の形態の変形例におけるスクリーンの構成のさらに他の一例を示す図である。 図１１Ｂは、図１１Ａに示すスクリーンに表示される画像の例を示す図である。
　本発明の実施の形態の説明に先立ち、従来の表示装置における問題点を簡単に説明する。特許文献１の表示装置は、ウインドシールドを介して虚像を表示させるためのスクリーンを複数枚並べて用い、この複数枚のスクリーンの間で光軸方向の位置に変化を付ける。この構成によって、表示距離が異なる複数の虚像を同一時間に表示することができる。また、各スクリーンは光軸方向に移動可能であり、光軸に沿って移動することによって、虚像の表示距離を経時的に変化させることができる。これにより、車両とその周囲にあるもの、例えば曲がるべき交差点や他の車両、障害物等を示す虚像を、当該車両の進行に従って表示距離を変えながら表示することができる。
　しかしながら、複数枚のスクリーンはいずれも可動であるため、どの虚像も、表示距離が変化する。したがって特許文献１の表示装置では、ある情報を確認するためにユーザがその情報を示す画像に目の焦点を合わせようとすると、その画像までの表示距離がその都度変わるおそれがある。このように、特許文献１の表示装置では、ユーザがある情報を得るために見る画像の表示距離が、その情報を見るたびに変わるおそれがある。その結果、その画像に目の焦点を合わせるのに時間が掛かり、情報の確認に時間が掛かる、また、その間に他の情報を見逃すおそれがある。
　以下、本開示の実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下で説明される実施の形態は、包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
　図１は、本実施の形態における表示装置１０の使用例を示す図である。表示装置１０は、車載用のヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）として構成され、車両３００のダッシュボード３０１の上面付近に取り付けられる。
　表示装置１０は、表示媒体であるウインドシールド（フロントガラス）２０１の領域Ｄ１に光を投射する。投射された光はそのウインドシールド２０１に反射される。この反射光は、表示装置１０のユーザである運転席に座る運転者の目に向かう。運転者は、目に入ったその反射光を、ウインドシールド２０１越しに見える実際にある物を背景に、ウインドシールド２０１の反対側（車外側）に見える虚像Ｉ１として捉える。本実施の形態においてはこの一連の状況を、表示装置１０はウインドシールド２０１を用いて虚像Ｉ１を表示する、と表現する。
　図２は表示装置１０によって光が投射される領域であるＤ１の一例を示す図である。
　ダッシュボード３０１に取り付けられた表示装置１０は例えば、光をウインドシールド２０１の運転席側下寄りに位置する領域Ｄ１（図中破線で囲まれた領域）に投射する。これにより、運転席に座る運転者から見てウインドシールド２０１の反対側（車外側）に見える虚像Ｉ１が表示される。なお、この投射光は、領域Ｄ１内での位置が低いほど、虚像Ｉ１としては３次元の画像空間の奥行き方向で運転者からより近くに、領域Ｄ１内で位置が高いほど、より遠くに見える。
　図３は表示装置１０によって表示される画像の一例、及び走行中の車両３００の運転者から見た、車両３００前方の光景と上記画像の重畳の一例を示す図である。
　図３全体は、車両３００を運転中の運転者（図示なし）の視界内の景色の一部である。図３における画像Ｐ１からＰ６は、表示装置１０によって表示される虚像Ｉ１の具体例である。これら以外は運転者から見える、車両３００（又はウインドシールド２０１）の前方にある物である。画像Ｐ１からＰ３は、車両３００のボンネット２０２より遠方の物と重畳して見えるように表示され、画像Ｐ４からＰ６は、ボンネット２０２と重畳して見えるように表示される。以下、具体的に説明する。
　画像Ｐ１及びＰ２はそれぞれ車両３００の左斜め前方に居る歩行者の位置を示す。これは例えば以下のように実現する。車両３００は図示しない人体検出器を有する。この人体検出器は、車両３００から一定の範囲に居る人の位置情報を取得する。また、車両３００はさらに、運転者の目の位置を取得する図示しない目位置検出器を車内に有する。この検出器は運転者の目の位置情報を取得する。表示装置１０はこのように取得された人体の位置情報と運転者の目の位置情報とに基づいて、虚像Ｉ１が表示される３次元の画像空間内で運転者から見て歩行者と重なって見えるような位置を計算し、その位置に画像Ｐ１及びＰ２を表示する。
　画像Ｐ３は、車両３００の８０ｍ先にある左折地点を示す。これは例えば以下のように実現する。車両３００は図示しないカーナビゲーションシステムを有する。このカーナビゲーションシステムは目的地までの経路を取得し、表示すべき案内情報を決定する。また、上記と同様にして運転者の目の位置情報が取得される。表示装置１０はこのように決定された案内情報と取得された運転者の目の位置情報に基づいて、虚像Ｉ１が表示される３次元の画像空間内で運転者から見て左折地点と重なって見えるような位置を計算し、その位置に画像Ｐ３を表示する。なお、画像Ｐ３は運転者から見て手前から奥にかけての奥行き（表示距離の空間的な連続的変化）が感じられる１つの画像として認識されるよう表示されている。
　画像Ｐ４からＰ６は、それぞれ車両３００の走行速度、冷却水の温度、燃料の残量を示す。これは例えば以下のように実現する。車両３００は図示しない走行速度、冷却水の温度、燃料の残量の情報を取得する各種センサーを有する。表示装置１０はこのように取得された各種の情報を所定の位置、虚像Ｉ１が表示される３次元の画像空間内で運転者から見て手前の下よりの位置に表示する。結果的に、画像Ｐ４からＰ６は運転者から見てボンネット２０２と重畳して表示される。
　ここで、画像Ｐ１及びＰ２が示す歩行者と運転者の目との相対的位置は、歩行者の移動又は車両３００の進行に伴って変化する。また、画像Ｐ３が示す左折地点と運転者の目との距離は、車両３００の進行に伴って短くなる。したがって運転のための利便性の向上及び安全性の確保のためには、画像Ｐ１からＰ３の表示位置及び表示距離（奥行き感）は、車両３００の進行等に伴って、経時的に変化させる必要がある。
　一方、画像Ｐ４から画像Ｐ６は、その外観（例：数字、図形の形状又は姿勢、色）には変化があるが、表示位置や表示距離を変化させる必要はない。むしろ、運転のための利便性の向上及び安全性の確保のためには、表示位置や表示距離は固定であるのが望ましい。表示位置及び表示距離が固定された画像であれば、運転者は随時速やかに視認できるからである。
　しかしながら上述のとおり、従来技術ではこのような、虚像の表示領域の一部においては常に表示距離が固定であり、他の一部では経時的及び空間的に表示距離が随時変動可能であるという表示ができない。本実施の形態における表示装置１０では以下に述べる構成によってこれを実現している。
　図４は表示装置１０の機能構成を示すブロック図である。表示装置１０は、光源部１１０と、走査部１２０と、固定スクリーン１３０ａと、可動スクリーン１３０ｂと、駆動部１４０と、制御部１００とを有する。
　光源部１１０は、表示装置１０が表示する虚像を示す光を出射する。例えば、光源部１１０は、発光体として赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色の光を出射する半導体レーザーを有するピコプロジェクタによって構成される。このようなピコプロジェクタは、車両３００の周囲の物や車体の色、明るさにかかわらず視認性の高い虚像の表示を可能とする。また、レーザー光源を用いることで投影面との距離や角度に関係なく焦点を合わせることができる。さらに、コンパクトであるためダッシュボード３０１における表示装置１０の占有スペースが最小限に抑えられる。なお、図４において、光源部１１０を始点とする一点鎖線の矢印は表示装置１０内の光路を示す。
　走査部１２０は、光源部１１０からの出射光の光路上に配置され、当該出射光を用いた走査を行う。走査の対象は固定スクリーン１３０ａ及び可動スクリーン１３０ｂ（以下、あわせてスクリーン１３０ともいう）である。また、走査部１２０は例えばＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ　Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍｓ）ミラーによって実現される。スクリーン１３０は例えば拡散スクリーンによって構成される。走査部１２０は、スクリーン１３０を光源部１１０からの出射光で走査することによって、虚像として表示されるための画像をスクリーン１３０上に結像させる。スクリーン１３０の構成の詳細は、例を用いて後述する。
　固定スクリーン１３０ａは、上記光路上に固定して配置されている。一方、可動スクリーン１３０ｂも上記光路上に配置されているが、図中両矢印が示すような、上記光路に沿って往復の平行移動（振動）が可能である。この移動の詳細は後述する。なお、ここでいう「光路」とは光源部１１０から光学系１５０に向かう出射光の光路をいう。上述の走査部１２０によるスクリーン１３０の走査は、例えばラスタースキャンなどの２次元走査である。詳細は後述する。
　駆動部１４０は、例えばアクチュエータによって構成される。駆動部１４０は、後述する制御部１００からの信号に従って、可動スクリーン１３０ｂに上述の方向の往復移動（振動）をさせる。
　制御部１００は、外部機器、例えば車載のカーナビゲーションシステム、速度計、水温計、人体検出器、目位置検出器、障害物検出器等から情報を取得し、これらの情報に基づいて、虚像として表示されるべき画像とその位置を算出する。そしてこの算出結果を示す情報を信号として光源部１１０に出力して光源部１１０の光出射を制御する。制御部１００はさらに、走査部１２０及び駆動部１４０に制御信号を出力し、走査部１２０及び可動スクリーン１３０ｂの動作の制御を行う。これらの制御は独立して行われることもあるが、各部間の同期などの調整も含む。このような制御部１００は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）又はプロセッサなどによって構成され、メモリ等の記録媒体からコンピュータプログラムを読み出してそれを実行することによって、上述のような各処理を実行する。なお、この例では外部機器とした機器であっても、表示装置１０の構成要素として取り込まれてもよい。
　上述の構成による表示装置１０のスクリーン１３０上に結像された画像は、図中左側の２つのブロック矢印が示すように、光学系１５０を介して表示媒体２００に投影される。
　表示媒体２００は、本実施の形態においては車両３００のウインドシールド２０１に相当する。光学系１５０は、レンズ若しくはミラー等の光学素子又はこれらの組み合わせで構成される。例えば、スクリーン１３０以降の光路がこのミラーによって表示媒体２００に向けて折り返されることで、スクリーン１３０上に結像された画像は表示媒体２００に投影される。また、本実施の形態にある車のウインドシールド２０１のように、表示媒体２００上の画像が投影される領域（本実施の形態の場合、領域Ｄ１）が曲面の場合がある。この場合、曲面ミラーをこのミラーとして用いることで、当該領域に投影される画像が歪まないような調整をすることができる。また例えば、スクリーン１３０上に結像された画像は、レンズによって拡大又は方向の調整がなされた上で表示媒体２００に投影される。方向の調整とは、例えばスクリーン１３０上での画像の上下の位置関係を、表示媒体２００上の画像が投影される領域にそのまま反映する、又は上下を反転させて反映することを指す。本実施の形態では、特に記載がない限り、スクリーン１３０上での画像の上下の位置関係がウインドシールド２０１上の領域Ｄ１にそのまま反映される場合を想定して説明している。なお、光学系１５０の全部又は一部は表示装置１０の構成要素に含まれてもよい。
　このような構成によって表示装置１０は、上述のような図３が示す態様での虚像の表示を行う。ここで、表示距離が可変の虚像の表示についてさらに説明する。
　表示距離が可変の虚像として表示されるのは、スクリーン１３０のうち可動スクリーン１３０ｂ上に結像された画像である。以下、この画像を第２画像ともいい、固定スクリーン１３０ａ上に結像された画像を第１画像ともいう。可動スクリーン１３０ｂは上述のとおり、光路に沿って移動する。すなわち、可動スクリーン１３０ｂは、光路に沿った表示媒体２００までの距離が変動する。可動スクリーン１３０ｂと表示媒体２００との間の光路沿いの距離が短くなると、虚像の表示距離は短くなる。つまり運転者から見て、虚像はより近くに見える。逆に、可動スクリーン１３０ｂと表示媒体２００との間の光路沿いの距離が長くなると、虚像の表示距離は長くなる。つまり運転者から見て、虚像はより遠くに見える。これは従来技術でも同様である。ここで例えば、この移動をさせながら可動スクリーン１３０ｂに対して走査をして画像を結像させると、この動作の間に画像の表示距離を変えることができる。例えば、可動スクリーン１３０ｂが光路沿いの距離で表示媒体２００から最も遠い位置にあるときに、横方向の走査を可動スクリーン１３０ｂの最上部から開始し、可動スクリーン１３０ｂが表示媒体２００に近づくにしたがって走査線を下げる。このようにして結像された画像はＤ１に投影され、下から上に向かって表示距離が遠くなる虚像として運転者には認識される。
　可動スクリーン１３０ｂではこの表示方法において、さらに可動スクリーン１３０ｂに高速の往復移動（振動）、例えば光路に沿っての６０Ｈｚの振動をさせる。また、これに伴い走査も高速で行う。例えば、可動スクリーン１３０ｂが表示媒体２００から最も遠い位置から近づく方向へ移動する間（往路）に可動スクリーン１３０ｂの最上部から走査し、表示媒体２００から最も近い位置から遠ざかる方向へ移動する間（復路）に可動スクリーン１３０ｂの最下部から走査する。これにより、片道の間の走査によって結像されたスクリーン上の画像を１フレームとして、毎秒１２０フレームの映像を用いて表示距離が可変の虚像を表示することができる。
　この方法を用いての本実施の形態における画像の表示の例について説明する。例えば図３が示す画像Ｐ３の場合は、光学系１５０によって投影されて画像Ｐ３として表示される画像が、可動スクリーン１３０ｂの往路では上から下へ、復路では下から上へ向かう走査によって可動スクリーン１３０ｂ上に結像させる。これにより、画像Ｐ３は、運転者から見て下から上に向かって近くから遠くに見える、空間上で連続的に表示距離が変化する矢印として認識される虚像として表示される。また、可動スクリーン１３０ｂの位置に対するこの画像の結像のタイミングを調整して、当該矢印が示す左折位置に車両３００が近づくにつれて表示距離が経時的に変化する虚像としても表示させることができる。また、画像Ｐ１及びＰ２については、光学系１５０によって投影されて画像Ｐ１又はＰ２として表示される各画像が、可動スクリーン１３０ｂの往路若しくは復路又はこの両方で、運転者から見てこれらの画像が歩行者と重なって見えるような表示距離に対応する位置にあるときに可動スクリーン１３０ｂ上に結像される。
　なお、可動スクリーン１３０ｂの振動の速さは６０Ｈｚに限定されない。これに合わせた走査によるフレームの更新が、人の目にフリッカーが認識されない程度の間隔で行われる速さであればよい。例えば、動画では毎秒６０フレームの速度で更新することでユーザには滑らかな動きとして認識される。また、振動の速さは一定でなくてもよい。例えば移動の途中で一時的に減速させてもよい。減速している間に結像された画像に基づく虚像は、通常の速度で移動している可動スクリーン１３０ｂに結像された画像に基づく虚像に比べて運転者から見て奥行きが浅く感じられる。さらに、一時的或いは断続的に可動スクリーン１３０ｂを停止させてもよい。この場合は、運転者に垂直に見える虚像が形成される。例えば画像自体に奥行き感がなくてもよい画像Ｐ１又はＰ２はこのような虚像として表示させてもよい。
　ここで、可動スクリーン１３０ｂとの比較で固定スクリーン１３０ａについて説明する。
　固定スクリーン１３０ａは上述のとおり、光源部１１０から表示媒体２００までの光路上に固定して配置されている。より詳細には、光路上の走査部１２０と光学系１５０との間に固定して配置されている。ここでいう固定とは特に、可動スクリーン１３０ｂと異なり、表示媒体２００からの当該光路沿いの距離が変動しないという意味である。したがって、固定スクリーン１３０ａ上に結像した画像（第１画像）は、表示媒体２００に投影され、固定した表示距離の虚像として表示される。仮に固定スクリーン１３０ａと可動スクリーン１３０ｂとの光路上の位置関係が図４に示すものであれば、固定スクリーン１３０ａ上で結像された画像に基づく虚像の固定の表示距離は、可動スクリーン１３０ｂ上で結像された画像に基づく虚像の可変の表示距離のうち最も遠い距離に近似する。なお、この位置関係は説明のための例であり、本実施の形態の表示装置１０の固定スクリーン１３０ａと可動スクリーン１３０ｂとの位置関係はこれに限定されない。また、図４は各構成要素の実際の配置を示すものではない。
　次に、本実施の形態における表示装置１０の内部構成をさらに具体的に説明する。図５は、本実施の形態における表示装置１０の内部構成の一例を示す模式図である。参照符号は図４までと共通である。
　図５が示す例では、表示装置１０はダッシュボード３０１に内蔵されている。
　光源部１１０から走査部１２０、スクリーン１３０、光学系１５０を経て表示媒体２００（ウインドシールド２０１）に到達する２本の破線は光路を示す。
　図５に示すように、光源部１１０からの出射光はまず走査部１２０によって反射される。
　走査部１２０は姿勢を変えながらこの出射光を反射して、スクリーン１３０を走査する。図５ではスクリーン１３０のうち、可動スクリーン１３０ｂにその光が入射しているところが示されている。ただし本実施の形態では、走査部１２０は固定スクリーン１３０ａ及び可動スクリーン１３０ｂの両方を１つの走査対象として走査する。
　可動スクリーン１３０ｂは図５の両矢印が示すとおり、光路に沿って往復移動する。一方、固定スクリーン１３０ａの位置は光路上の走査部１２０と光学系１５０との間で固定されている。
　なお、図５が示す光路において、光学系１５０にはスクリーン１３０を透過した光が到達しているが、本実施の形態の表示装置１０はこれに限定されない。例えば、スクリーン１３０が反射した光が光学系１５０に到達する光路であってもよい。
　ここまでの光源部１１０と走査部１２０の動作は、図５には図示されていない制御部１００によって制御される。また、可動スクリーン１３０ｂの動作も、図５には図示されていない駆動部１４０を介して制御部１００によって制御される。
　スクリーン１３０上に結像された画像は光学系１５０によってウインドシールド２０１上の領域Ｄ１に投影される。図５が示す例では光学系１５０は２枚のミラーからなるが、本実施の形態の光学系１５０はこれに限定されない。上述のとおり、レンズやこれら以外のミラーが設けられていてもよい。
　Ｄ１に投影された画像を、運転者はウインドシールド２０１の反対側（車外側）に見える虚像Ｉ１として捉える。
　なお、本実施の形態のように表示装置１０を車両用のＨＵＤとして使用する場合は、外光（太陽光など）が上述の光路を逆行することが考えられる。つまり、外光がウインドシールド２０１を透過して車内に入り、光学系１５０で折り返されてスクリーン１３０まで到達する場合がある。このような外光はスクリーン１３０全体を照らしてスクリーン１３０上の光の輝度差を低下させ、ひいては虚像のコントラストを低下させる。また、特に外光が太陽光の場合は、赤外線が表示装置１０の内部の温度を上昇させたり、紫外線がスクリーン１３０等の部品を劣化させたりするおそれがある。これらの問題を回避するために、光学系１５０の少なくとも一部にコーティングを施す等して、光学系１５０全体として特定の波長の光のみを透過させるようにしてもよい。このような光学系１５０と併せて、波長スペクトル幅の狭いレーザー光源を光源部１１０として用いることで、虚像の表示に不要な紫外光、赤外光、黄色の光等をより効率的に透過させることができる。
　図６は、本実施の形態において上述の問題を回避するための光学系１５０を構成するミラーの光透過特性の一例を示す図である。図６によれば、光学系１５０を構成するミラーは紫外光（４１０ｎｍ以下）及び赤外光（７００ｎｍ以上）をほぼ透過させる。したがって光学系１５０はこれらの光をスクリーン１３０に到達させない。これにより上記のような外光の影響による温度上昇や部品の劣化を防ぐことができる。一方、可視光の帯域では、このミラーは一部を除く波長の光をほとんど反射する。特に光源部１１０が出射する三原色の波長（図中Ｒ、Ｇ、Ｂ）付近の光はほぼ１００％反射する。つまり光源部１１０が虚像を表示させるために出射してスクリーン１３０の出射面に到達した光は、光路に沿ってウインドシールド２０１まで最大限が到達する。このような光透過特性を持つミラーを含む光学系１５０を用いることで、表示装置１０が車両用のＨＵＤとして使用される場合も、外光の影響による虚像のコントラスト低下を防ぐことができる。なお、このミラーが、図５が示すように黄色の光を及びその近辺の波長スペクトル（５５０～６００ｎｍ）の光を最大で６０％以上透過させているのも、虚像の表示には不要な光であって、スクリーン１３０上の光の輝度差を低下させる光を減じることによって虚像のコントラストの低下を極力防ぐためである。
　具体的な実施の例としては、図５が示すミラーの少なくとも１枚にコーティング等によってこのような特性を持たせることが挙げられる。
　光学系１５０が複数枚のミラーを含む場合には、例えば、第１のミラーには赤外光と紫外光とを透過させ、第２のミラーには虚像の表示に用いない不要な可視光を透過させるように複数枚のミラーに機能を分散させてもよい。ミラーを透過した不要な光は、図示しないミラーホルダなどで熱に変わる。このように複数のミラーに機能を分散させた場合には、上記熱は分離した複数の場所で吸収される。したがって、熱が１箇所のみで吸収される場合に比べて各場所での温度上昇を抑える効果が得られる。
　またこの場合、第１のミラーは第２のミラーよりも大きい面積を有する構成がより好ましい。可視光を透過させるミラーは例えば誘電体多層膜を用いて作製されるため、より製造コストがかかる。したがって、より面積の小さい第２のミラーを用いれば製造コストを抑える効果が得られる。さらに、赤外光と紫外光とを透過させるミラーは熱吸収量がより大きいため、より面積の大きいミラーでこれらの透過させることで温度上昇を抑える効果が得られる。
　次に、例を用いてスクリーン１３０の構成の詳細を説明する。
　図７は、本実施の形態におけるスクリーン１３０の構成の一例を示す図である。図７は走査部１２０の位置から光路に沿って見たスクリーン１３０を模式的に示している。図７が示す例では、可動スクリーン１３０ｂは図の下方の端部に凹部を有し、固定スクリーン１３０ａは当該凹部を占め、可動スクリーン１３０ｂと一体をなして見えるように配置されている。また、この例では固定スクリーン１３０ａ及び可動スクリーン１３０ｂは一体として見て略矩形をなしている。固定スクリーン１３０ａはこの略矩形の図中下方の端部に位置するため、固定スクリーン１３０ａの輪郭は、その一部としてこの略矩形の下方の１辺の一部を含む。
　このような構成を有するスクリーン１３０の固定スクリーン１３０ａ及び可動スクリーン１３０ｂは、ウインドシールド２０１上の、画像が投影される領域であるＤ１内のサブ領域と対応する。
　図８は、本実施の形態におけるスクリーン１３０と、画像が投影されるウインドシールド２０１上の領域である領域Ｄ１内のサブ領域との対応を示す図である。また、図８ではさらに、図３に示された虚像である画像Ｐ１からＰ６をスクリーン１３０及び領域Ｄ１に重ね、各虚像に対応する画像のスクリーン１３０又は領域Ｄ１の上での結像又は投影された位置を示す。
　図８において、領域Ｄ１はＤ１１とＤ１２のサブ領域に分割される。サブ領域Ｄ１１は領域Ｄ１の中で、固定スクリーン１３０ａに対応するサブ領域であり、図８では領域Ｄ１の中で固定スクリーン１３０ａと重ねられている部分である。サブ領域Ｄ１２は領域Ｄ１の中で、可動スクリーン１３０ｂに対応するサブ領域であり、図８では領域Ｄ１の中で可動スクリーン１３０ｂと重ねられている部分である。このように、サブ領域Ｄ１１とサブ領域Ｄ１２は、固定スクリーン１３０ａとの可動スクリーン１３０ｂとの位置関係に対応して上下方向に並ぶ。ここでいう上下方向に並ぶとは、サブ領域Ｄ１１全体とサブ領域Ｄ１２全体との位置関係を指し、図示のように、一部（図８では下端側）において左右方向に並ぶ範囲がある場合も許容する。なお、サブ領域Ｄ１１は表示媒体２００の第１領域の例であり、サブ領域Ｄ１２は表示媒体２００の第２領域の例である。
　また、図８が示すように、光学系１５０によってウインドシールド２０１に投影されて画像Ｐ４からＰ６として表示される画像は、スクリーン１３０においては固定スクリーン１３０ａ上に結像された画像（第１画像）である。第１画像は光学系１５０によってウインドシールド２０１のサブ領域Ｄ１１に投影される。
　同様に、光学系１５０によってウインドシールド２０１に投影されて画像Ｐ１からＰ３として表示される画像は、スクリーン１３０においては可動スクリーン１３０ｂに結像された画像（第２画像）である。第２画像は光学系１５０によってウインドシールド２０１のサブ領域Ｄ１２に投影される。
　つまり、第１画像は光学系１５０を経由してウインドシールド２０１のサブ領域Ｄ１１に投影されて虚像として表示される。また、第２画像は光学系１５０を経由してウインドシールド２０１のサブ領域Ｄ１２に投影される。そしてサブ領域Ｄ１１とサブ領域Ｄ１２は上述のとおり上下方向に並ぶ。
　このように、第１画像と第２画像とは、所定の表示領域（Ｄ１）の中で所定の方向にあるそれぞれのサブ領域（Ｄ１１及びＤ１２）内に投影されて虚像として表示される。このサブ領域の位置関係は固定しているため、第１画像に由来する、表示距離が変化しない虚像は、運転者から見て視界内で常に一定の範囲内にある。
　このようにして、本実施の形態における表示装置１０は、表示距離を経時的及び空間的に変化させる虚像と、表示距離を変化させない虚像とを表示領域（Ｄ１）内に共存させ、かつ、固定した表示距離にある虚像が見える範囲を固定することができる。これにより、運転者は、固定した表示距離にある虚像へ目の焦点を速やかに合わせて情報を取得し、安全に運転することができる。
　また、本実施の形態における表示装置１０においては、表示距離が可変の虚像と固定した表示距離にある虚像とは別個のスクリーンを用いて表示されているので、互いに制約がない。したがって、表示距離が可変の虚像についても、これを用いて運転者にとって利便性の高い表示を常時実現できる。
　なお、図３や図８は第１画像によって示される情報と第２画像によって示される情報の例も示している。これらの図では、走行速度、燃料残量、冷却水の水温など、車両の周囲の景色と重畳させる必要がない情報を示す画像を、表示距離を変化させない画像（第１画像に由来する虚像）として表示させ、歩行者等の周囲の通行体や、経路上の進行方向の変更位置を示す情報を、表示距離が可変の虚像（第２画像に由来する虚像）として表示させている。第１画像に由来する虚像は領域Ｄ１内で下方に位置するサブ領域Ｄ１１内でボンネットと重畳するように表示され、第２画像に由来する虚像は領域Ｄ２内で上方に位置するサブ領域Ｄ１２内で実際の景色と重畳するように表示される。車載用のＨＵＤとして用いられる表示装置１０の表示として、利便性と安全性の観点から合理的な配置の例として挙げるものである。なお、各サブ領域内での虚像の配置や、虚像によって示される情報についてはこの例に限定されない。例えば、第２画像に由来する虚像によって、経路上の路面状況、車線境界線、又は路肩が示されてもよい。また、歩行者等の周囲の通行体や障害物のピンポイントの位置のように画像自体に奥行き感を付けなくてもよいものは第１画像に由来する虚像によって表示させてもよい。
　次に、スクリーン１３０の走査についてより詳しく説明する。図９は、本実施の形態における、走査部１２０によるスクリーン１３０の走査の一例を示す図である。
　スクリーン１３０は例えば、図９が示すようなラスタースキャンの方式で走査される。この図では実線の矢印が走査線と走査の方向を示す。まず、左上角から始まり右上角までの１次元的な走査が行われる。次に、スクリーン１３０上でこの１次元走査に対して垂直な方向、図９では下方向に走査線を移して（破線の矢印）、次の１次元走査が行われる。これが繰り返されてスクリーン１３０全体に２次元的に走査が行われる。また、図９が示すように走査部１２０は、可動スクリーン１３０ｂに対する走査と、固定スクリーン１３０ａに対する走査とを一連の走査として連続して行う。上述のとおり、固定スクリーン１３０ａが可動スクリーン１３０ｂの端部の凹部を占め、可動スクリーン１３０ｂと一体をなしているので、この方法で効率よくスクリーン１３０全体を走査できる。また、この方法であれば、走査部１２０は１つのＭＥＭＳミラーでスクリーン１３０全体を走査することができる。
　なお、走査部１２０によるラスタースキャンの進む順序は上述のものに限られない。図４を参照しながらの説明で述べたように、走査部１２０は、スクリーン１３０の下から上に向かって進むラスタースキャンも行うことができる。
　（変形例）
　次に、上述の実施の形態の変形例について図面を参照しながら説明する。
　例えば、スクリーンの構成は図７に示されるものには限定されない。また、表示される画像やその配置も図３及び図７に示されるものに限定されない。以下に他の例を挙げる。
　図１０Ａ、図１０Ｂはそれぞれ、変形例におけるスクリーンの構成及び表示される画像の他の一例を示す図である。
　図１０Ａは、スクリーン１３０の他の例であるスクリーン１３１及びスクリーン１３１を構成する固定スクリーン１３１ａ及び可動スクリーン１３１ｂを示す。スクリーン１３１がスクリーン１３０と異なるのは、固定スクリーン１３１ａの端部の凹部の形状、及びその凹部を占める可動スクリーン１３１ｂの形状である。その他の点、例えば固定スクリーン１３１ａと可動スクリーン１３１ｂとが一体として略矩形をなしている点は共通である。また、固定スクリーン１３１ａの輪郭は、その一部としてこの略矩形の下方の１辺の一部のみを含む点も共通である。より具体的には、いずれの場合も可動スクリーンがその左右方向の両端で略矩形の上端から下端までを占めている。スクリーンをこのように構成することで、例えば車両の左右からの進路への進入物、又は死角である車両の左右後方からの接近物に対して、少しでも早い段階で表示距離が変更可能な虚像を用いた動的な表示で運転者に注意を促すことができる。
　図１０Ｂはスクリーン１３１に対応する、領域Ｄ１内の視界の例である。実施の形態で示された例と同様に、固定スクリーン１３１ａに対応するサブ領域Ｄ１１を介して表示距離を変化させない虚像がボンネットに重畳して表示される。また、固定スクリーン１３１ａに対応するサブ領域Ｄ１２を介して、表示距離が可変の虚像が車両の周囲の景色に重畳して表示される。
　なお、この変形例では冷却水の温度を示す画像の代わりに走行距離を示す画像が表示されている。また、燃料の残量を示す画像の代わりに、バッテリーの残量を示す画像が表示されている。これらは車載用のＨＵＤとして用いられる表示装置の表示として、表示距離を変化させない虚像によって示される情報の例である。
　図１１Ａ、図１１Ｂはそれぞれ、変形例におけるスクリーンの構成及び表示される画像のさらに他の一例を示す図である。
　図１１Ａは、スクリーン１３０のさらに他の例であるスクリーン１３２及びスクリーン１３２を構成する固定スクリーン１３２ａ及び可動スクリーン１３２ｂを示す。スクリーン１３２がスクリーン１３０と異なるのは、固定スクリーン１３２ａが端部に凹部を有さない点である。しかし、固定スクリーンと可動スクリーンとが一体として略矩形をなしている点は共通である。このように、固定スクリーンと可動スクリーンとは一体として略矩形をなしながらも、単にその略矩形を直線で分割するような構成であってもよい。また、固定スクリーン１３１ａの輪郭は、その一部としてこの略矩形の１辺の全体を含んでもよい。言いかえると、可動スクリーンがその左右方向の両端で略矩形の上端から下端までを占めなくてもよい。これは表示距離を変化させない虚像が表示されるサブ領域（Ｄ１１）を、図１１Ｂが示すように上述の実施の形態及びその１つの変形例の場合よりも広くとる例である。これにより、サブ領域Ｄ１１を介してより多くの虚像を表示し、運転者に対する情報を増やすことができる。図１１Ｂの例では、図３の例に比べて速度とエンジンの回転数を示すゲージが追加されている。なお、この場合もＤ１１を介して表示される虚像は、いずれもボンネットと重畳する。
　なお、ここまでの説明でボンネットと重畳して表示される虚像は、ボンネットに代えて、運転者から車両の周囲若しくは前方の景色より下方に見える物と適宜重畳されて表示されてもよい。例えば運転者からボンネットが見えない車両の場合が考えられる。
　なお、これらの変形例も本発明に係る表示装置による表示の態様を限定するものではない。
　例えば、可動スクリーンと固定スクリーンとがなす領域は矩形でなくてもよい。例えば円形、長円形、多角形若しくは自由曲線で描かれた幾何学的図形、又はこれらの組み合わせからなる図形であってもよい。
　また、固定した表示距離にある虚像を表示する領域と表示距離が可変の虚像を表示する領域との位置関係も上述の位置関係に限定するものではない。表示距離を変化させる虚像を表示する領域が表示距離を変化させない領域の下にあってもよいし、これらが左右や斜めに並んで配置されてもよい。この配置は、本発明に係る表示装置の用途や美観のために適宜変更される。上述の配置は車載用のＨＵＤとして本発明に係る表示装置を用いる場合の一例である。
　また、車載用のＨＵＤとして本発明に係る表示装置を用いる場合に虚像によって示される情報も上述のものに限られない。例えば表示距離を変化させる虚像は経路上の進行方向の変更位置のみならず、経路上の施設、地名、若しくは経路全体、経路上の渋滞や交通規制等の交通情報、路面状況、車線境界線、又は路肩を示すものでもよい。
　なお、上記実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵ又はプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスク又は半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。
　以上、一つ又は複数の態様に係る表示装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、一つ又は複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
　以上のように、本発明の一態様に係る表示装置は表示媒体を用いて第１画像の虚像と第２画像の虚像を表示する。この表示装置は、光を出射する光源部と、固定スクリーンと、可動スクリーンと、駆動部と、走査部とを有する。固定スクリーンは、光源部から表示媒体までの光路上に固定して配置されている。可動スクリーンもこの光路上に配置されている。駆動部は、この光路に沿って可動スクリーンを移動させる。走査部は、光源部から出射された光で固定スクリーン及び可動スクリーンを走査することによって、第１画像を固定スクリーン上に結像させるとともに、第２画像を可動スクリーン上に結像させる。
　これにより、固定した表示距離にある虚像と、表示距離が可変の虚像とが同一時間に表示される。また、固定した表示距離にある虚像の表示距離と表示距離が可変の虚像の表示距離とはそれぞれ別個のスクリーンの位置に依存するため、相互に影響しない。したがってユーザは、固定した表示距離にある虚像が示す情報は、常に一定の距離にあるものとして速やかに焦点を合わせて取得することができる。本発明の一態様に係る表示装置は、このように見易い画像を表示する。
　また例えば、この表示装置はさらに、固定スクリーン及び可動スクリーンと、表示媒体との間の光路上に配置されている光学系を有してもよい。この場合、第１画像は、光学系を経由して表示媒体の第１領域に投影されて虚像として表示され、第２画像は、光学系を経由して表示媒体の第２領域に投影されて虚像として表示される。第１領域と第２領域とは、所定方向に並んで配置されている。例えば、所定方向は上下方向又は左右方向であってもよい。
　これにより、例えば所定方向が上下方向であれば、表示距離が可変の虚像が表示される領域と固定した表示距離にある虚像が表示される領域とが上下に並ぶ。したがってユーザは、虚像の表示領域全体で上の方を見る際は表示距離が可変の虚像、下の方を見る際は固定した表示距離にある虚像を見る（又はその逆）というように、表示領域内で所定の方向にある虚像に対して速やかに目の焦点を合わせることができる。本発明の一態様に係る表示装置は、このように見易い画像を表示する。
　また例えば、可動スクリーンは、端部に形成された凹部を有し、固定スクリーンの少なくとも一部はこの凹部に配置されてしてもよい。このような配置の具体例として、固定スクリーンと可動スクリーンとは、走査部の位置から光路に沿って見て一体として略矩形であり、固定スクリーンの輪郭は、この略矩形の１辺の少なくとも一部を含んでもよい。
　この具体例でいえば、固定した表示距離にある虚像と表示距離が可変の虚像とは、略矩形の一領域の中で表示される。そして表示距離が可変の虚像は、その略矩形の領域の、端部の一部を除くサブ領域内で表示される。一方、固定した表示距離にある虚像は、その除かれた一部であるサブ領域内で表示される。したがって、ユーザから見て、固定した表示距離にある虚像は表示領域全体の中で所定の方向に位置するサブ領域内にある。したがって、そのサブ領域内の虚像に対しては、常に速やかに目の焦点を合わせることができる。本発明の一態様に係る表示装置は、このように見易い画像を表示する。
　また例えば、走査部は、可動スクリーンに対する走査と、固定スクリーンに対する走査とを一連の走査として連続して行ってもよい。これによれば、走査部は１つの反射体（例えば、ＭＥＭＳミラー）を用いてスクリーン全体を効率よく走査することができる。
　また例えば、表示媒体は車両のウインドシールドであってもよい。これにより、表示装置のユーザである当該車両の運転者には、上記の固定した表示距離にある虚像及び表示距離が可変の虚像は運転席から見てウインドシールドの反対側（車外側）にあるように見える。そして運転者は運転中において、表示距離が可変の虚像から固定した表示距離にある虚像へも速やかに焦点を合わせることができる。したがって運転者は、固定した表示距離にある虚像が示す情報を速やかに取得することができ、また、それ以外の情報を見逃す可能性を抑えることができる。本発明の一態様に係る表示装置は、このように見易い画像を表示する。
　また例えば、表示媒体が車両のウインドシールドである場合、第１画像は、車両の走行速度、燃料残量、バッテリー残量、及び車両の周囲の通行体のうち少なくとも１つに関する情報を示す画像であってもよい。そして第２画像は、目的地までの経路の全体若しくは一部、経路上の交通状況、路面状況、車線境界線若しくは路肩、車両の周囲の通行体のうち少なくとも１つに関する情報を示す画像であってもよい。
　これにより運転者は、固定した表示距離にある虚像からは車両の走行速度、燃料残量、及びバッテリー残量などに関する情報を所望の時に速やかに取得することができる。その結果、固定した表示距離にある虚像以外から視覚的に得るべき情報を運転者が見逃す可能性を抑えることができる。このような情報のソースの例としては、表示距離が可変の虚像、車両周辺の各種の道路標識、施設の案内看板、周囲の通行体からの合図などが挙げられる。
　なお、これらの包括的又は具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム又はコンピュータ読み取り可能なＣＤ－ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム又は記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
　本発明は、表示媒体を用いて虚像を表示する表示装置に利用可能であり、例えば表示媒体としてウインドシールドを用いて虚像を表示する、車両用のＨＵＤに利用することができる。
１０　　表示装置
１００　　制御部
１１０　　光源部
１２０　　走査部
１３０，１３１，１３２　　スクリーン
１３０ａ，１３１ａ，１３２ａ　　固定スクリーン
１３０ｂ，１３１ｂ，１３２ｂ　　可動スクリーン
１４０　　駆動部
１５０　　光学系
２００　　表示媒体
２０１　　ウインドシールド
２０２　　ボンネット
３００　　車両
３０１　　ダッシュボード

Claims (8)

  1. 表示媒体を用いて第１画像の虚像と第２画像の虚像を表示する表示装置であって、
    光を出射する光源部と、
    前記光源部から前記表示媒体までの光路上に固定して配置されている固定スクリーンと、
    前記光路上に配置されている可動スクリーンと、
    前記光路に沿って前記可動スクリーンを移動させる駆動部と、
    前記光源部から出射された光で前記固定スクリーン及び前記可動スクリーンを走査することによって、前記第１画像を前記固定スクリーン上に結像させるとともに、前記第２画像を前記可動スクリーン上に結像させる走査部と、を備えた、
    表示装置。
  2. 前記表示装置は、前記固定スクリーン及び前記可動スクリーンと、前記表示媒体との間の前記光路上に配置されている光学系をさらに備え、
    前記第１画像は、前記光学系を経由して前記表示媒体の第１領域に投影されて前記第１画像の前記虚像として表示され、
    前記第２画像は、前記光学系を経由して前記表示媒体の第２領域に投影されて前記第２画像の前記虚像として表示され、
    前記第１領域と前記第２領域とは、所定方向に並んで配置されている、
    請求項１に記載の表示装置。
  3. 前記所定方向は上下方向又は左右方向である、
    請求項２に記載の表示装置。
  4. 前記可動スクリーンは、端部に形成された凹部を有し、
    前記固定スクリーンの少なくとも一部は前記凹部に配置されている、
    請求項１に記載の表示装置。
  5. 前記固定スクリーンと前記可動スクリーンとは、前記走査部の位置から前記光路に沿って見て一体として略矩形であり、前記固定スクリーンの輪郭は、前記略矩形の１辺の少なくとも一部を含む、
    請求項１に記載の表示装置。
  6. 前記走査部は、前記可動スクリーンに対する走査と、前記固定スクリーンに対する走査とを一連の走査として連続して行う、
    請求項１に記載の表示装置。
  7. 前記表示媒体は車両のウインドシールドである、
    請求項１に記載の表示装置。
  8. 前記第１画像は、前記車両の走行速度、燃料残量、バッテリー残量、及び前記車両の周囲の通行体のうち少なくとも１つに関する情報を示す画像であり、
    前記第２画像は、目的地までの経路の全体若しくは一部、前記経路上の交通状況、路面状況、車線境界線若しくは路肩、前記車両の周囲の通行体のうち少なくとも１つに関する情報を示す画像である、
    請求項７に記載の表示装置。
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