WO2018180341A1 - 表示装置 - Google Patents

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WO2018180341A1
WO2018180341A1 PCT/JP2018/009021 JP2018009021W WO2018180341A1 WO 2018180341 A1 WO2018180341 A1 WO 2018180341A1 JP 2018009021 W JP2018009021 W JP 2018009021W WO 2018180341 A1 WO2018180341 A1 WO 2018180341A1
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WO
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screen
scattering
region
area
display device
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Application number
PCT/JP2018/009021
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English (en)
French (fr)
Inventor
赤木　学
Original Assignee
パイオニア株式会社
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K35/00—Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S2/00—Systems of lighting devices, not provided for in main groups F21S4/00 - F21S10/00 or F21S19/00, e.g. of modular construction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V17/00—Fastening of component parts of lighting devices, e.g. shades, globes, refractors, reflectors, filters, screens, grids or protective cages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V17/00—Fastening of component parts of lighting devices, e.g. shades, globes, refractors, reflectors, filters, screens, grids or protective cages
    • F21V17/02—Fastening of component parts of lighting devices, e.g. shades, globes, refractors, reflectors, filters, screens, grids or protective cages with provision for adjustment
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00—Details of television systems
    • H04N5/74—Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor

Definitions

  • the present invention relates to a display device.
  • AR Augmented Reality
  • the AR display is performed by displaying information on a translucent display member called an image combiner (hereinafter simply referred to as a combiner) using, for example, a head-up display mounted on a vehicle.
  • a combiner an image combiner
  • emitted light such as laser light emitted from a light source is projected onto a screen, and the projected light from the screen is reflected by a reflecting member such as a concave mirror to display a virtual image.
  • a reflecting member such as a concave mirror
  • a plurality of screens that can be switched between a transmission state that transmits light and a scattering state that scatters light are stacked, and a two-dimensional image is displayed on each screen.
  • a display device that displays an image in a dimension has been proposed (for example, Patent Document 1).
  • the present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a display device capable of easily changing the size and positional relationship of the display area.
  • a light source having an emission part that emits emitted light toward the irradiation region, a first screen having a scattering region that scatters the emitted light, and an optical axis of the emitted light.
  • a second screen having a scattering region that is movable in the irradiation region in a region spaced from the first screen in a direction and that scatters the emitted light.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a screen unit according to a second embodiment. 6 is a diagram illustrating a configuration of a screen in Embodiment 2.
  • FIG. It is a figure which shows the example of the position of the screen with respect to a light source, and the virtual image displayed. It is a figure which shows the example of the position of the screen with respect to a light source, and the virtual image displayed.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating the configuration of the display device 10 according to the first embodiment.
  • the display device 10 is a display device that displays a virtual image superimposed on a landscape, and is configured as a head-up display mounted on a moving body such as a vehicle, for example.
  • a display area of a virtual image that the display device 10 displays in a landscape in front of the vehicle is a virtual image display area IV (indicated by a broken line in the figure), and an observer who observes the virtual image (for example, a driver of the vehicle) ) Is the viewpoint EY.
  • the display device 10 includes a light source 11 that emits light for displaying a virtual image in the virtual image display area IV.
  • the light source 11 is composed of, for example, a scanning laser projector that emits laser light.
  • the light source 11 has an emission part EP as an emission point of the laser light, and irradiates a predetermined irradiation region with emission light L1 emitted from the emission part EP.
  • directions perpendicular to the optical axis CA of the light source 11 are defined as an x-axis direction and a y-axis direction.
  • the x axis is a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1
  • the y axis is a direction parallel to the paper surface of FIG. 1 and perpendicular to the optical axis CA.
  • the direction along the optical axis CA is defined as the z-axis direction.
  • the x-axis direction is also referred to as a horizontal direction or a horizontal direction
  • the y-axis direction is also referred to as a height direction or a vertical direction
  • the z-axis direction is also referred to as a depth direction.
  • the direction from the light source 11 in the z-axis direction toward the virtual image display area IV is also referred to as the front.
  • the display device 10 has flat screens S1 and S2.
  • the screens S ⁇ b> 1 and S ⁇ b> 2 have a scattering region in which the emitted light L ⁇ b> 1 from the light source 11 is scattered to project a virtual image.
  • the scattering region is a projection region in which a virtual image is projected upon receiving the emitted light L1. In the following description, the scattering region is also referred to as a projection region.
  • the screen S2 has a transmission region that transmits the emitted light L1 from the light source 11.
  • the screens S1 and S2 are composed of, for example, a microlens that constitutes a projection area and a light-transmitting plate that constitutes a transmission area.
  • the screens S1 and S2 are both disposed in the irradiation area of the emitted light L1.
  • the screens S1 and S2 are arranged such that the distance from the emission part EP of the light source 11 to the projection area is different from each other.
  • the display device 10 includes a reflection member 12 that reflects the projection light irradiated on the projection areas of the screens S1 and S2.
  • the reflecting member 12 is composed of, for example, a combiner that is transparent to visible light, and has a concave surface portion (concave mirror) disposed to face the projection areas of the screens S1 and S2.
  • the emitted light L1 emitted from the light source 11 enters the screens S1 and S2, and is emitted toward the reflecting member 12 from the surface opposite to the irradiation surface of the emitted light L1 as projection light.
  • the observer observes the reflecting member 12 from the viewpoint EY, the observer can visually recognize a virtual image in the virtual image display area IV located on the back side (forward in the z-axis direction) of the reflecting member 12. Specifically, the observer passes through the reflecting member 12 the virtual images displayed in the display areas V1 and V2 whose distances in the depth direction are different from each other according to the distance between the screens S1 and S2 and the reflecting member 12, respectively. It will be visually recognized.
  • the display device 10 includes an image data generation unit 13 that generates image data to be projected on each screen in order to display a virtual image.
  • the image data generation unit 13 generates image data VD1 that is projected on the screen S1 in order to display a virtual image in the display area V1, and image data VD2 that is projected on the screen S2 in order to display a virtual image in the display area V2.
  • the light source 11 is supplied.
  • the light source 11 generates and emits emitted light L1 including an image based on the image data VD1 and VD2.
  • the image data generating unit 13 generates, for example, image data indicating the traveling direction in which the vehicle is scheduled to travel as image data VD1, and is displayed on an instrument panel (instrument panel) such as a speedometer.
  • Image data VD2 is generated as image data indicating a warning about a pedestrian or a pedestrian.
  • FIG. 2A to 2C are diagrams showing examples of virtual images displayed in the display areas V1 and V2.
  • an image of an arrow indicating the traveling direction of the vehicle is displayed in the display area V1
  • an image indicating a speedometer is displayed in the display area V2.
  • the display area V2 is a display area corresponding to the screen S2 that is close to the reflecting member 12
  • the display area V2 is displayed on the near side as viewed from an observer such as a driver.
  • the display area V1 is a display area corresponding to the screen S1 that is far from the reflecting member 12, the display area V1 is displayed on the back side when viewed from an observer such as a driver.
  • an image of an arrow indicating a left turn is displayed in the display area V1
  • the display area V2 Displays an image that calls attention to the pedestrian jumping out.
  • the display area V1 indicates the direction of lane change.
  • An arrow image is displayed, and an image for calling attention to the other vehicle on the right rear is displayed in the display area V2.
  • the image data generation unit 13 generates a control signal CS according to the contents of the image data VD1 and VD2, and controls driving of the screens S1 and S2 by the drive unit 14.
  • the display device 10 includes a drive unit 14 that drives the screens S1 and S2.
  • the drive unit 14 drives the screens S1 and S2 according to the control signal CS supplied from the image data generation unit 13.
  • 3 (a) and 3 (b) are diagrams schematically showing the structure of the screen and how it is driven, taking as an example the drive portion of the drive unit 14 for the screen S2.
  • UD indicates the vertical direction viewed from the optical axis CA of the light source 11.
  • LR in the figure indicates the left-right direction as viewed from the optical axis CA of the light source 11.
  • the screen S2 is supported on the support member SP so as to be slidable in the LR direction.
  • the screen S2 has a structure in which a transmission area TA and a scattering area SA are arranged.
  • the scattering region SA is disposed, for example, at the center of the transmission region TA.
  • the drive unit 14 includes a stepping motor including rotors M1 and M2 for moving the screen S2 in the vertical direction (vertical direction) and the horizontal direction (horizontal direction).
  • the rotor M2 is provided on the support member SP.
  • the rotor M1 is provided on a support portion (not shown).
  • the screen S2 moves laterally on the support member SP.
  • the rotor S1 provided in a support portion (not shown) is driven and the entire support member SP is moved in the vertical direction, whereby the screen S2 is moved in the vertical direction.
  • the irradiation light L1 emitted from the light source 11 is irradiated.
  • the range of each area (scattering area SA and transmission area TA) of the screen S2 included in the area IA changes.
  • the drive part 14 can move the screen S1 to the vertical direction and a horizontal direction by the drive of a stepping motor similarly to the case of the screen S2. At that time, the drive unit 14 moves the screens S1 and S2 in conjunction with each other so that the scattering regions of the screens S1 and S2 do not overlap in the irradiation region IA when viewed from the light source 11, for example.
  • the display device 10 displays a large display area V2, which is an area for displaying a virtual image indicating alerting, for example, when the urgency of alerting is high, and the alerting target is on either the left or right side.
  • the screens S1 and S2 are moved in a plane perpendicular to the optical axis CA of the light source 11.
  • FIG. 4 to 6 schematically show the relationship between the irradiation area IA and each screen when the screens S1 and S2 are moved in the longitudinal direction (y-axis direction) in a plane perpendicular to the optical axis CA of the light source 11.
  • FIG. 4 to 6 schematically show the relationship between the irradiation area IA and each screen when the screens S1 and S2 are moved in the longitudinal direction (y-axis direction) in a plane perpendicular to the optical axis CA of the light source 11.
  • the display device 10 of this embodiment has an irradiation area IA centered on the optical axis CA as the scattering area of the screen S1 and the screen S2, as shown in FIG. 4A, for example.
  • the positions of the screens S1 and S2 are set so as to include the boundary of SA, and the emitted light L1 is irradiated to display a virtual image.
  • the display device 10 displays a virtual image of an arrow indicating the traveling direction of the vehicle on the display area V1 corresponding to the scattering area of the screen S1, and displays corresponding to the scattering area SA of the screen S2.
  • a virtual image indicating a speedometer is displayed in the region V2.
  • the display device 10 displays the positions of the light source 11 and the screens S1 and S2 as shown in FIG. While maintaining the relationship, as shown in FIG. 5B, a virtual image indicating a warning is displayed in the display area V2 corresponding to the scattering area SA of the screen S2.
  • the drive unit 14 moves the screens S1 and S2 in the y-axis direction (arrow in the figure) as shown in FIG. To increase the area of the scattering region SA of the screen S2 in the irradiation region IA.
  • a predetermined distance for example, 100 m
  • the screens S ⁇ b> 1 and S ⁇ b> 2 are moved so as to overlap with the scattering area SA of FIG.
  • FIG. 7 to 9 schematically show the positional relationship between the irradiation area IA and each screen when the screens S1 and S2 are moved in the lateral direction (x-axis direction) in a plane perpendicular to the optical axis CA of the light source 11.
  • the display device 10 sets the positions of the screens S1 and S2 so that the optical axis CA is at the center of the screen S1 in the x-axis direction as shown in FIG.
  • the emitted light L1 is irradiated to display a virtual image.
  • the display device 10 displays a virtual image of an arrow indicating the traveling direction of the vehicle on the display area V1 corresponding to the scattering area of the screen S1.
  • the display device 10 When it is necessary to call attention in the left direction (L direction), the display device 10 causes the scattering region SA of the screen S2 to enter the irradiation region IA from the left side (L side) as shown in FIG.
  • the screens S1 and S2 are moved rightward (R direction) with respect to the optical axis CA.
  • the display apparatus 10 makes the display area V2 appear on the left side of the display area V1, and displays the virtual image which shows alerting. For example, when it is detected that the vehicle has approached the intersection based on the map information and the vehicle position information, a virtual image that prompts attention about the pedestrian jumping from the left direction is displayed.
  • the display device 10 When it is necessary to call attention in the right direction (R direction), the display device 10 causes the scattering area SA of the screen S2 to enter the irradiation area IA from the right side (R side) as shown in FIG.
  • the screens S1 and S2 are moved leftward (L direction) with respect to the optical axis CA.
  • the display apparatus 10 makes the display area V2 appear on the right side of the display area V1, and displays the virtual image which shows alerting. For example, when a camera or sensor (not shown) mounted on the vehicle detects another vehicle that is about to be overtaken to the right rear, a virtual image that calls attention in the right direction is displayed.
  • the display device 10 includes the screens S1 and S2 that are movable so as to enter the irradiation area IA and have different distances from the light source 11.
  • the display device 10 includes a drive unit 14 and moves the screens S1 and S2 in a plane direction (for example, an in-plane direction perpendicular to the optical axis CA) to display virtual images according to various situations. It can be carried out. For example, a virtual image can be displayed in the left-right direction when attention is required in the left-right direction, and a virtual image can be displayed over the entire surface when the urgency of alerting is high.
  • the size and positional relationship of the display area can be easily changed.
  • moving each screen based on information detected by cameras and sensors mounted on the vehicle, it provides guidance and alerts in an intuitively understandable manner to observers such as the driver of the vehicle. It becomes possible.
  • the display device 10 moves one or both of the screens S1 and S2 individually by the driving unit 14 so that the scattering regions of the screens S1 and S2 do not overlap in the irradiation region IA.
  • the display device according to the second embodiment includes screens S1 and S2 and a screen unit including an integral support member that integrally supports the screens S1 and S2, and the screens S1 and S2 are moved by moving the screen unit. It is different from the display device of the first embodiment in that it is moved.
  • FIG. 16A is a perspective view showing the configuration of the screen unit SU of the present embodiment.
  • the screen unit SU is composed of a screen S1, a screen S2, and an integral support member USP that supports the screens S1 and S2 as a unit while fixing the positional relationship between the screens.
  • the screens S1 and S2 are shown by solid lines.
  • the alternate long and short dash line in the figure indicates the outer edge of the irradiation region of the emitted light L1 when the light source 11 irradiates the emitted light L1 to the central portion of the screen S1.
  • the integrated support member USP has, for example, a rectangular parallelepiped shape, and an opening OP1 is formed on one surface.
  • the surface on which the opening OP1 is formed is disposed so as to face the light source 11 and to be positioned in a direction substantially perpendicular to the optical axis of the emitted light L1.
  • An opening OP2 is formed on the surface opposite to the surface on which the opening OP1 is formed.
  • a rectangular parallelepiped cavity LA1 and a rectangular parallelepiped cavity LA2 larger than the drive LA1 are formed from the opening OP1 toward the opening OP2.
  • the integral support member USP is formed with a through-hole composed of the cavities LA1 and LA2.
  • the screen S1 is held in the cavity LA1 of the integral support member USP and exposed through the opening OP1.
  • the screen S2 is held in the cavity LA2 of the integrated support member USP and exposed through the opening OP2.
  • the outgoing light L1 applied to the screen S1 is applied to the screen S2 through the cavity LA1 and the cavity LA2. Further, the area of the screen S2 is larger than the area of the screen S1.
  • FIG. 16B is a diagram of the screen unit SU viewed from the longitudinal direction (y-axis direction) in the plane perpendicular to the optical axis CA of the light source 11.
  • the screen S2 is disposed at a position farther from the screen S2 when viewed from the light source 11, that is, a position farther from the light source 11 than the screen S1.
  • FIG. 17 is a diagram showing the configuration of the screens S1 and S2 in the present embodiment.
  • the screen S1 has a scattering region SA in the center.
  • the scattering regions SA and the transmission regions TA are alternately arranged in the vertical direction (y-axis direction) and the horizontal direction (x-axis direction) so as to surround the central scattering region SA.
  • the transmission area TA is arranged at a position adjacent to the scattering area SA in the center in the vertical direction or the horizontal direction.
  • the scattering region SA is disposed at a position in an oblique direction when viewed from the scattering region SA at the center.
  • the screen S2 has a transmission area TA in the center as shown in FIG.
  • the scattering regions SA and the transmission regions TA are alternately arranged in the vertical direction (y-axis direction) and the horizontal direction (x-axis direction) so as to surround the central transmission region TA.
  • the scattering region SA is arranged at a position adjacent to the transmission region TA in the central portion in the vertical direction or the horizontal direction.
  • the transmission area TA is disposed at a position in an oblique direction when viewed from the transmission area TA at the center.
  • the scattering areas SA and the transmission areas TA are alternately arranged so as not to be adjacent in the vertical direction or the horizontal direction.
  • the areas of the scattering region SA and the transmission region TA included in the screen S2 are also the areas of the scattering region SA and the transmission region TA included in the screen S1. Greater than.
  • the irradiation region of the outgoing light L1 emitted from the light source 11 includes the central portion of the screen S1. Is located in the scattering region SA. In the irradiation area, a transmission area TA provided at the center of the screen S2 is located behind the screen S1.
  • the relative positions of the screens S1 and S2 are such that the integral support member USP has a positional relationship such that the scattering areas SA of the screens S1 and S2 do not overlap in the irradiation area IA when viewed from the light source 11. It supports as a unit while fixing the relationship.
  • the screen unit SU is provided with rotors M3 and M4 for moving the screen unit SU in the vertical direction (vertical direction) and the horizontal direction (horizontal direction) in a plane perpendicular to the optical axis CA of the light source 11. ing.
  • the rotors M3 and M4 are provided in contact with the side surface of the integral support member USP.
  • the screen unit SU moves in the vertical direction (y-axis direction) by driving the rotor M3 of the stepping motor.
  • the rotor M4 is rotatably supported by the integral support member USP, and even when the screen unit SU moves in the vertical direction, the contact of the rotor M4 with the integral support member USP is maintained.
  • the screen unit SU moves in the horizontal direction (x-axis direction) by driving the rotor M4 of the stepping motor.
  • the screens S1 and S2 supported by the integrated support member USP move in the vertical direction or the horizontal direction at the same time without changing the mutual positional relationship. Accordingly, the screens S1 and S2 can move so that the scattering areas SA do not overlap each other in the irradiation area IA when viewed from the light source 11.
  • FIGS. 18 and 19 are diagrams showing examples of the position of the screen relative to the light source and the virtual image to be displayed.
  • the screen unit SU is moved in the vertical and horizontal directions (y-axis direction and x-axis direction) in a plane perpendicular to the optical axis CA of the light source 11, the irradiation area IA and the scattering area SA of each screen 3 schematically shows an example of the positional relationship between and the displayed virtual image.
  • FIG. 18A and FIG. 19A show the scattering regions of the screens S1 and S2 as viewed in the direction of the optical axis CA from the emission position of the emitted light from the light source 11.
  • FIG. The area indicated by the solid diagonal line is the scattering area of the screen S1
  • the area indicated by the solid diagonal line is the scattering area of the screen S1
  • the area indicated by the dashed diagonal line is the scattering area of the screen S2.
  • each of the scattering regions of the screen S2 has a larger area than each of the scattering regions of the screen S1, but since the screen S2 is located far from the light source 11, the apparent area from the light source 11 is large. Are equivalent.
  • the screen unit SU when the screen unit SU is moved in the vertical direction (y-axis direction) from the state in which the light emitted from the light source 11 irradiates the center of each screen, as shown in FIG.
  • the scattering area S1 (SA1) at the center of the screen S1 and the scattering area S2 (SA1) at the lower center of the screen S2 are included.
  • the scattering regions S1 (SA1) and S2 (SA2) as shown in FIG. 18 (b)
  • the upper display region V1 and the lower display region V1 are displayed.
  • a virtual image is displayed in each display area V2.
  • a virtual image is displayed on the back side as viewed from the observer such as the driver in the display area V1, and in front of the observer such as the driver in the display area V2.
  • a virtual image is displayed on the side.
  • the screen unit SU is moved in the horizontal direction (x-axis direction), and as shown in FIG. 19A, the scattering region S1 (SA2) on the lower right side of the screen S1 and the center of the screen S2 in the irradiation region IA.
  • SA2 scattering region S1
  • SA1 scattering region S1
  • SA1 scattering region S2
  • FIG. 19B the right side of the virtual image display region IV A virtual image is displayed in each of the display area V1 and the left display area V2.
  • a virtual image is displayed on the back side as viewed from the observer such as the driver in the display area V1, and in front of the observer such as the driver in the display area V2.
  • a virtual image is displayed on the side.
  • the display device of the present embodiment can change the display mode of the virtual image by moving the screen unit SU. For example, by moving the screen unit SU so that only the scattering region SA of either the screen S1 or S2 is included in the irradiation region IA, the display position on the back side when the entire surface of the virtual image display region IV is viewed from the observer ( Hereinafter, it can be referred to as a back side display) or a near side display position (hereinafter referred to as a near side display).
  • the upper side of the virtual image display area IV is displayed on the back side and the lower side is displayed on the front side
  • the lower side is displayed on the back side and the upper side is displayed on the front side
  • the right side is displayed on the back side
  • the left side is displayed on the front side.
  • the left side can be the back side display and the right side can be the front side display.
  • the screens S1 and S2 are formed by the integrated support member USP so that the scattering regions do not overlap each other in the irradiation region IA when viewed from the light source 11 (that is, they do not overlap on a straight line passing through the emission part). Fixedly supported. Thereby, since the display impossible state does not occur at all due to the scattering regions of the screens S1 and S2 overlapping in the process of moving the screen, it is possible to quickly switch the distance in the depth direction and display the virtual image.
  • the embodiments of the present invention are not limited to those shown in the above examples.
  • the structure of the screen S2 is not limited to this.
  • the scattering area SA and the transmission area TA are alternately arranged in the vertical direction (y-axis direction) and the horizontal direction (x-axis direction). It may have a structure.
  • the screen S1 is arranged at the center of the irradiation area IA so that the display area V1 is displayed on the entire surface.
  • the screen S1 includes only the scattering region and the screen S2 includes the scattering region SA and the transmission region TA has been described as an example.
  • the screen S1 may have a structure including the scattering region SA and the transmission region TA.
  • the screen S2 may be configured only from the scattering region SA. That is, the screens S1 and S2 may be configured to be movable so that the respective scattering regions do not overlap in the irradiation region IA.
  • the scattering region of the screens S1 and S2 is not limited to the microlens screen.
  • a liquid crystal layer and an electrode layer are stacked, and a liquid crystal capable of switching between a transmission state and a scattering state of the liquid crystal layer by applying a voltage from the electrode layer. You may be comprised from the film.
  • the virtual images displayed on the screens S1 and S2 shown in the first embodiment are merely examples, and any virtual image can be displayed on each screen depending on the situation.
  • a virtual image that alerts the driver is displayed in the left-right direction when a target for alerting in the left-right direction has been described, but a guidance object (for example, an intersection or a store) is displayed in the left-right direction. ) May be displayed in the left-right direction as a virtual image indicating that the object is approaching.
  • the display device 10 includes the screens S1 and S2
  • the number of screens is not limited to this, and the display device 10 may include three or more screens.
  • the screens S1, S2 and S3 are moved in a direction perpendicular to the optical axis CA so that the scattering areas of the three screens are included in the irradiation area IA.
  • FIG. 14B virtual images having different contents can be displayed in the three display areas.
  • the screens S1, S2, and S3 may have a scattering area SA and a transmission area TA, respectively.
  • a fixed (non-moving) screen may be included, or all screens may be movable. That is, it is only necessary that at least one of the plurality of screens is configured to enter the irradiation area IA.
  • each of the screen S1 and the screen S2 is divided into nine and the scattering region SA and the transmission region TA are arranged.
  • the division of each screen is not limited thereto.
  • the screens S1 and S2 may be divided into two to arrange the scattering region SA and the transmission region TA, or may be divided into four to arrange the scattering region SA and the transmission region TA. That is, the division of each screen and the arrangement of the scattering region SA and the transmission region TA can be arbitrarily set as long as the scattering regions of the screens S1 and S2 do not overlap in the irradiation region IA when viewed from the light source 11.
  • the screen unit SU may be configured by arranging three or more screens so that the scattering areas of the screens do not overlap in the irradiation area IA.
  • SYMBOLS 10 Display apparatus 11 Light source 12 Reflective member 13 Image data generation part 14 Drive part S1, S2 Screen IV Virtual image display area V1, V2 Display area CA Optical axis SA Scattering area TA Transmission area IA Irradiation area M1, M2 Rotor SP Support member USP Integrated support member SU Screen unit

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Abstract

表示装置（１０）は、光源（１１）と、第１スクリーン（Ｓ１）と、第２スクリーン（Ｓ２）と、を含む。光源（１１）は、照射領域に向けて出射光を照射する出射部を有する。第１スクリーン（Ｓ１）は、出射光を散乱させる散乱領域を有する。第２スクリーン（Ｓ２）は、出射光の光軸に沿った方向で第１スクリーン（Ｓ１）から離間した領域において照射領域内に移動可能であり、かつ出射光を散乱させる散乱領域（ＳＡ）を有する。

Description

表示装置
　本発明は、表示装置に関する。
　近年、自動車等の車両において、道路情報やナビゲーション情報等の車両の運転に資する情報を、フロントガラスの前方に風景に重畳して表示するＡＲ（Augmented Reality）表示が行われている。ＡＲ表示は、例えば車両に搭載されたヘッドアップディスプレイにより、イメージコンバイナ（以下、単にコンバイナと称する）と呼ばれる透光性の表示部材に情報を表示することにより行う。
　ヘッドアップディスプレイでは、光源から出射されたレーザ光等の出射光をスクリーンに投射し、スクリーンからの投射光を凹面鏡等の反射部材で反射させることにより、虚像を表示する。虚像の表示に奥行きを持たせるため、光を透過する透過状態と光を散乱する散乱状態とを切り替えることが可能な複数のスクリーンを積層し、各スクリーンに２次元画像を表示させることにより、３次元で画像を表示する表示装置が提案されている（例えば、特許文献１）。
特開２００５－２４７６４号公報
　上記した従来技術の表示装置を用いて、スクリーン毎に異なる虚像を表示させることにより、奥行方向の距離が異なる領域に異なる情報を表示することができる。例えば、ドライバから見て奥側の領域には道路や前走車の情報を表示し、手前側の領域にはメータ等の車両情報の他、注意喚起や緊急時に必要な情報を表示することが可能である。
　しかし、このように奥側の領域と手前側の領域とで異なる内容の虚像を表示する場合、表示エリアが固定されている。このため、注意喚起や緊急時に必要な情報を効果的に表示するには、表示態様の柔軟性が低いという問題が課題の一例として挙げられる。
　本発明は、上記した点に鑑みてなされたものであり、表示エリアの大きさや位置関係を簡易に変更することが可能な表示装置を提供することを目的の一つとする。
　請求項１に記載の発明は、照射領域に向けて出射光を照射する出射部を有する光源と、前記出射光を散乱させる散乱領域を有する第１スクリーンと、前記出射光の光軸に沿った方向で前記第１スクリーンから離間した領域において前記照射領域内に移動可能であり、かつ前記出射光を散乱させる散乱領域を有する第２スクリーンと、を含むことを特徴とする。
本実施例の表示装置の構成を示す図である。 本実施例の表示装置で表示される虚像の例を示す図である。 スクリーンの構造例及び移動の様子を模式的に示す図である。 光源に対するスクリーンの位置及び表示される虚像の例を示す図である。 光源に対するスクリーンの位置及び表示される虚像の例を示す図である。 光源に対するスクリーンの位置及び表示される虚像の例を示す図である。 光源に対するスクリーンの位置及び表示される虚像の例を示す図である。 光源に対するスクリーンの位置及び表示される虚像の例を示す図である。 光源に対するスクリーンの位置及び表示される虚像の例を示す図である。 スクリーンの構造例及び移動の様子を模式的に示す図である。 光源に対するスクリーンの位置及び表示される虚像の例を示す図である。 光源に対するスクリーンの位置及び表示される虚像の例を示す図である。 光源に対するスクリーンの位置及び表示される虚像の例を示す図である。 光源に対するスクリーンの位置及び表示される虚像の変形例を示す図である。 光源に対するスクリーンの位置及び表示される虚像の変形例を示す図である。 実施例２のスクリーンユニットの構成を示す図である。 実施例２におけるスクリーンの構成を示す図である。 光源に対するスクリーンの位置及び表示される虚像の例を示す図である。 光源に対するスクリーンの位置及び表示される虚像の例を示す図である。
　以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。なお、以下の各実施例における説明及び添付図面においては、実質的に同一又は等価な部分には同一の参照符号を付している。
　図１は、実施例１の表示装置１０の構成を模式的に示す図である。表示装置１０は、風景に重畳して虚像を表示させる表示装置であり、例えば車両等の移動体に搭載されたヘッドアップディスプレイとして構成されている。
　本実施例では、表示装置１０が車両の前方の風景内に表示させる虚像の表示領域を虚像表示領域ＩＶ（図中、破線で示す）とし、虚像を観察する観察者（例えば、車両の運転者）の目の位置を視点ＥＹとする。
　表示装置１０は、虚像表示領域ＩＶに虚像を表示するための光を照射する光源１１を有する。光源１１は、例えばレーザ光を照射する走査型のレーザプロジェクタから構成されている。光源１１は、レーザ光の出射点としての出射部ＥＰを有し、出射部ＥＰから出射された出射光Ｌ１を所定の照射領域に照射する。
　本実施例では、光源１１の光軸ＣＡに垂直な方向をｘ軸方向及びｙ軸方向とする。またｘ軸を図１の紙面に垂直な方向とし、ｙ軸を図１の紙面に平行で光軸ＣＡと垂直な方向とする。また、光軸ＣＡに沿った方向をｚ軸方向とする。また、ｘ軸方向を横方向又は左右方向、ｙ軸方向を高さ方向又は上下方向、ｚ軸方向を奥行方向とも称する。また、ｚ軸方向の光源１１から虚像表示領域ＩＶに向かう方向を前方とも称する。
　表示装置１０は、平板形状のスクリーンＳ１及びＳ２を有する。スクリーンＳ１及びＳ２は、光源１１からの出射光Ｌ１を散乱させて虚像を投影する散乱領域を有する。散乱領域は、出射光Ｌ１の照射を受けて虚像を投影する投影領域である。以下の説明では、散乱領域のことを投影領域とも称する。また、スクリーンＳ２は、光源１１からの出射光Ｌ１を透過させる透過領域を有する。スクリーンＳ１及びＳ２は、例えば投影領域を構成するマイクロレンズ及び透過領域を構成する透光板等から構成されている。
　スクリーンＳ１及びＳ２は、いずれも出射光Ｌ１の照射領域内に配されている。スクリーンＳ１及びＳ２は、光源１１の出射部ＥＰから投影領域までの距離が互いに異なる距離となるように配置されている。
　表示装置１０は、スクリーンＳ１及びＳ２の投影領域に照射された投影光を反射する反射部材１２を有する。反射部材１２は、例えば可視光に対して透光性を有するコンバイナから構成されており、スクリーンＳ１及びＳ２の投影領域に対向して配置された凹面部（凹面鏡）を有する。
　光源１１から出射された出射光Ｌ１は、スクリーンＳ１及びＳ２に入射し、投影光として出射光Ｌ１の照射面の反対側の表面から反射部材１２に向かって出射される。観察者は、視点ＥＹから反射部材１２を観察すると、反射部材１２の奥側（ｚ軸方向における前方）に位置する虚像表示領域ＩＶに虚像を視認することができる。具体的には、観察者は、それぞれスクリーンＳ１及びＳ２と反射部材１２との間の距離に応じて奥行方向の距離が互いに異なる表示領域Ｖ１及びＶ２に表示された虚像を、反射部材１２越しに視認することとなる。
　表示装置１０は、虚像を表示させるために各スクリーンに投影する画像データを生成する画像データ生成部１３を有する。画像データ生成部１３は、表示領域Ｖ１に虚像を表示させるためにスクリーンＳ１に投影する画像データＶＤ１と、表示領域Ｖ２に虚像を表示させるためにスクリーンＳ２に投影する画像データＶＤ２とを生成し、光源１１に供給する。光源１１は、画像データＶＤ１及びＶＤ２に基づいた画像を含む出射光Ｌ１を生成して出射する。画像データ生成部１３は、例えば車両が走行を予定している進行方向を示す画像のデータを画像データＶＤ１として生成し、スピードメータ等のインパネ（インストゥルメントパネル：instrument panel）に表示される情報や歩行者の飛び出し等についての注意喚起を示す画像のデータを画像データＶＤ２として生成する。
　図２（ａ）～（ｃ）は、表示領域Ｖ１及びＶ２に表示される虚像の例を示す図である。注意喚起の対象がない通常時には、図２（ａ）に示すように、表示領域Ｖ１には車両の進行方向を示す矢印の画像が表示され、表示領域Ｖ２にはスピードメータを示す画像が表示される。なお、表示領域Ｖ２は反射部材１２からの距離が近いスクリーンＳ２に対応する表示領域であるため、ドライバ等の観察者から見て手前側に表示される。表示領域Ｖ１は反射部材１２から距離が遠いスクリーンＳ１に対応する表示領域であるため、ドライバ等の観察者から見て奥側に表示される。
　例えば車両が左折する際に、歩行者の飛び出しについての注意喚起を行う場合には、図２（ｂ）に示すように、表示領域Ｖ１には左折を示す矢印の画像が表示され、表示領域Ｖ２には歩行者の飛び出しについて注意を喚起する画像が表示される。また、例えば車両が車線変更を行う際に、右後ろ方向の他の車両についての注意喚起を行う場合には、図２（ｃ）に示すように、表示領域Ｖ１には車線変更の方向を示す矢印の画像が表示され、表示領域Ｖ２には右後方の他の車両についての注意を喚起する画像が表示される。
　再び図１を参照すると、画像データ生成部１３は、画像データＶＤ１及びＶＤ２の内容に応じて制御信号ＣＳを生成し、駆動部１４によるスクリーンＳ１及びＳ２の駆動を制御する。
　表示装置１０は、スクリーンＳ１及びＳ２を駆動する駆動部１４を有する。駆動部１４は、画像データ生成部１３から供給された制御信号ＣＳに応じてスクリーンＳ１及びＳ２を駆動する。
　図３（ａ）及び（ｂ）は、駆動部１４のスクリーンＳ２についての駆動部分を例として、スクリーンの構造及び駆動の様子を模式的に示す図である。図のＵ－Ｄは、光源１１の光軸ＣＡから見た上下方向を示している。また、図のＬ－Ｒは、光源１１の光軸ＣＡから見た左右方向を示している。
　スクリーンＳ２は、図３（ａ）に示すように、支持部材ＳＰ上にＬＲ方向にスライド自在に支持されている。スクリーンＳ２は、透過領域ＴＡ及び散乱領域ＳＡが配置された構造を有する。散乱領域ＳＡは、例えば透過領域ＴＡの中央部に配置されている。
　駆動部１４は、スクリーンＳ２を縦方向（上下方向）及び横方向（左右方向）に移動させるための回転子Ｍ１及びＭ２を含むステッピングモータから構成されている。回転子Ｍ２は支持部材ＳＰに設けられている。回転子Ｍ１は図示せぬ支持部に設けられている。ステッピングモータの回転子Ｍ２の駆動により、スクリーンＳ２は支持部材ＳＰ上で横方向に移動する。また、図示せぬ支持部に設けられた回転子Ｍ１が駆動して支持部材ＳＰ全体が縦方向に移動することにより、スクリーンＳ２が縦方向に移動する。
　スクリーンＳ２が縦方向及び横方向、すなわち、光源１１の光軸ＣＡに垂直な面内で移動することにより、図３（ｂ）に示すように、光源１１からの出射光Ｌ１が照射される照射領域ＩＡに含まれるスクリーンＳ２の各領域（散乱領域ＳＡ及び透過領域ＴＡ）の範囲が変化する。
　なお、駆動部１４は、スクリーンＳ２の場合と同様に、ステッピングモータの駆動によりスクリーンＳ１を縦方向及び横方向に移動させることが可能である。その際、駆動部１４は、例えばスクリーンＳ１及びＳ２の各々の散乱領域が光源１１から見て照射領域ＩＡ内で重ならないように、スクリーンＳ１及びＳ２を連動して移動させる。
　本実施例の表示装置１０は、例えば注意喚起の緊急性が高い場合に注意喚起を示す虚像を表示する領域である表示領域Ｖ２を大きく表示させ、注意喚起の対象が左右どちらかにある場合に表示領域Ｖ２を当該左右の領域に表示させるために、スクリーンＳ１及びＳ２を光源１１の光軸ＣＡに垂直な面内で移動させる。
　図４～図６は、光源１１の光軸ＣＡに垂直な面内の縦方向（ｙ軸方向）にスクリーンＳ１及びＳ２を移動させる場合における、照射領域ＩＡと各スクリーンとの関係を模式的に示す図である。
　注意喚起の必要がない通常の状況では、本実施例の表示装置１０は、例えば図４（ａ）に示すように、光軸ＣＡを中心とする照射領域ＩＡがスクリーンＳ１及びスクリーンＳ２の散乱領域ＳＡの境目を含むようにスクリーンＳ１及びＳ２の位置を設定して出射光Ｌ１を照射し、虚像の表示を行う。表示装置１０は、図４（ｂ）に示すように、スクリーンＳ１の散乱領域に対応する表示領域Ｖ１に車両の進行方向を示す矢印の虚像を表示させ、スクリーンＳ２の散乱領域ＳＡに対応する表示領域Ｖ２にはスピードメータを示す虚像を表示させる。
　注意喚起の必要が生じ、且つ車両の位置からその注意喚起の対象までの距離が十分にある場合、表示装置１０は、図５（ａ）に示すように光源１１とスクリーンＳ１及びＳ２との位置関係を維持したまま、図５（ｂ）に示すように、スクリーンＳ２の散乱領域ＳＡに対応する表示領域Ｖ２に注意喚起を示す虚像を表示させる。
　車両の位置から注意喚起の対象までの距離が接近し、緊急性が高くなった場合、駆動部１４は、図６（ａ）に示すように、スクリーンＳ１及びＳ２をｙ軸方向（図の矢印方向）に移動させ、照射領域ＩＡにおけるスクリーンＳ２の散乱領域ＳＡの面積を増大させる。例えば注意喚起の対象が車両から所定の距離（例えば、１００ｍ）の範囲内にまで接近している場合、図６（ｂ）に示すように、光源１１から見て照射領域ＩＡの全面とスクリーンＳ２の散乱領域ＳＡとが重なるようにスクリーンＳ１及びＳ２を移動し、注意喚起を示す虚像を大きく表示させる。
　図７～図９は、光源１１の光軸ＣＡに垂直な面内の横方向（ｘ軸方向）にスクリーンＳ１及びＳ２を移動させる場合における、照射領域ＩＡと各スクリーンとの位置関係を模式的に示す図である。図中、光源１１から見て左方向をＬ、右方向をＲとして示している。また、ここでは縦方向（ｙ軸方向）の移動についての説明は省略する。
　左右方向に注意喚起の対象がない場合、表示装置１０は、図７（ａ）に示すように光軸ＣＡがｘ軸方向においてスクリーンＳ１の中心に来るようにスクリーンＳ１及びＳ２の位置を設定して出射光Ｌ１を照射し、虚像の表示を行う。表示装置１０は、図７（ｂ）に示すように、スクリーンＳ１の散乱領域に対応する表示領域Ｖ１に車両の進行方向を示す矢印の虚像を表示させる。
　左方向（Ｌ方向）に注意喚起の必要が生じた場合、表示装置１０は、スクリーンＳ２の散乱領域ＳＡを左側（Ｌ側）から照射領域ＩＡに進入させるべく、図８（ａ）に示すようにスクリーンＳ１及びＳ２を光軸ＣＡに対して右方向（Ｒ方向）に移動させる。これにより、表示装置１０は、図８（ｂ）に示すように、表示領域Ｖ１の左側に表示領域Ｖ２を出現させ、注意喚起を示す虚像を表示させる。例えば、地図情報及び車両の位置情報に基づいて、車両が交差点に接近したことを検知した場合には、左方向からの歩行者の飛び出しについての注意を促す虚像を表示させる。
　右方向（Ｒ方向）に注意喚起の必要が生じた場合、表示装置１０は、スクリーンＳ２の散乱領域ＳＡを右側（Ｒ側）から照射領域ＩＡに進入させるべく、図９（ａ）に示すようにスクリーンＳ１及びＳ２を光軸ＣＡに対して左方向（Ｌ方向）に移動させる。これにより、表示装置１０は、図９（ｂ）に示すように、表示領域Ｖ１の右側に表示領域Ｖ２を出現させ、注意喚起を示す虚像を表示させる。例えば、車両に搭載されたカメラやセンサ（図示せず）により、追い越しを行おうとしている他の車両を右後方に検知した場合には、右側方向について注意を促す虚像を表示させる。
　以上のように、本実施例の表示装置１０は、照射領域ＩＡ内に進入するように移動自在で光源１１からの距離が互いに異なるスクリーンＳ１及びＳ２を有する。表示装置１０は、駆動部１４を有し、スクリーンＳ１及びＳ２を平面方向（例えば、光軸ＣＡに対して垂直な面内方向）に移動させることにより、様々な状況に合わせた虚像の表示を行うことができる。例えば、左右方向に注意喚起が必要な場合には左右方向に虚像を表示させ、注意喚起の緊急性が高い場合には虚像を全面に表示させることができる。
　従って、本実施例の表示装置１０によれば、表示エリアの大きさや位置関係を簡易に変更することが可能となる。また、車両に搭載されたカメラやセンサにより検知した情報に基づいて各スクリーンの移動を行うことにより、車両のドライバ等の観察者に対し、直感的に分かりやすい形で案内や注意喚起を提示することが可能となる。
　次に、本発明の実施例２について、図１６～１９を参照しつつ説明する。上記実施例１では、表示装置１０が、スクリーンＳ１及びＳ２の一方または両方を、駆動部１４によりスクリーンＳ１及びＳ２の各々の散乱領域同士が照射領域ＩＡ内において重ならないように個別に移動させる例について説明した。これに対し、実施例２の表示装置は、スクリーンＳ１及びＳ２、並びにスクリーンＳ１及びＳ２を一体として支持する一体支持部材からなるスクリーンユニットを備え、当該スクリーンユニットを移動させることによりスクリーンＳ１及びＳ２を移動させる点で実施例１の表示装置と異なる。
　図１６（ａ）は、本実施例のスクリーンユニットＳＵの構成を示す斜視図である。スクリーンユニットＳＵは、スクリーンＳ１と、スクリーンＳ２と、スクリーン同士の相互の位置関係を固定しつつスクリーンＳ１及びＳ２を一体として支持する一体支持部材ＵＳＰと、から構成されている。なお、ここでは位置関係を明確にするため、スクリーンＳ１及びＳ２を実線で示している。また、図の一点鎖線は、光源１１が出射光Ｌ１をスクリーンＳ１の中央部に照射する場合の出射光Ｌ１の照射領域の外縁を示している。
　一体支持部材ＵＳＰは、例えば直方体形状を有し、１つの面に開口部ＯＰ１が形成されている。開口部ＯＰ１が形成された面は、光源１１に面し且つ出射光Ｌ１の光軸と略垂直方向に位置するように配置されている。また、開口部ＯＰ１が形成された面と反対側の面には、開口部ＯＰ２が形成されている。支持部材ＵＳＰの内部には、開口部ＯＰ１から開口部ＯＰ２に向かって、直方体形状の空洞ＬＡ１と、駆動ＬＡ１よりも大きい直方体形状の空洞ＬＡ２とが形成されている。すなわち、一体支持部材ＵＳＰには、空洞ＬＡ１及びＬＡ２からなる貫通孔が形成されている。
　スクリーンＳ１は、一体支持部材ＵＳＰの空洞ＬＡ１内に保持され、開口部ＯＰ１を介して露出されている。スクリーンＳ２は、一体支持部材ＵＳＰの空洞ＬＡ２内に保持され、開口部ＯＰ２を介して露出されている。スクリーンＳ１に照射された出射光Ｌ１は、空洞ＬＡ１及び空洞ＬＡ２を通ってスクリーンＳ２に照射される。また、スクリーンＳ２の面積は、スクリーンＳ１の面積よりも大きい。
　図１６（ｂ）は、光源１１の光軸ＣＡに垂直な面内の縦方向（ｙ軸方向）からスクリーンユニットＳＵを見た図である。スクリーンＳ２は、光源１１から見てスクリーンＳ２よりも奥側の位置、すなわちスクリーンＳ１よりも光源１１から遠い位置に配置されている。
　図１７は、本実施例におけるスクリーンＳ１及びＳ２の構成を示す図である。スクリーンＳ１は、図１７（ａ）に示すように、中央部に散乱領域ＳＡを有する。そして、当該中央部の散乱領域ＳＡを囲むように、散乱領域ＳＡ及び透過領域ＴＡが縦方向（ｙ軸方向）及び横方向（ｘ軸方向）に交互に配置されている。透過領域ＴＡは、中央部の散乱領域ＳＡと縦方向又は横方向において隣接する位置に配置されている。散乱領域ＳＡは、中央部の散乱領域ＳＡから見て斜め方向の位置に配置されている。
　スクリーンＳ２は、図１７（ｂ）に示すように、中央部に透過領域ＴＡを有する。そして、当該中央部の透過領域ＴＡを囲むように、散乱領域ＳＡ及び透過領域ＴＡが縦方向（ｙ軸方向）及び横方向（ｘ軸方向）に交互に配置されている。散乱領域ＳＡは、中央部の透過領域ＴＡと縦方向又は横方向において隣接する位置に配置されている。透過領域ＴＡは、中央部の透過領域ＴＡから見て斜め方向の位置に配置されている。
　スクリーンＳ１及びスクリーンＳ２のいずれにおいても、散乱領域ＳＡ同士及び透過領域ＴＡ同士は縦方向又は横方向に隣り合わないように交互に配置されている。また、上記の通り、スクリーンＳ２はスクリーンＳ１よりも面積が大きいため、スクリーンＳ２が有する散乱領域ＳＡ及び透過領域ＴＡの各々の面積も、スクリーンＳ１が有する散乱領域ＳＡ及び透過領域ＴＡの各々の面積より大きい。
　再び図１６（ａ）を参照すると、例えば光源１１が出射光Ｌ１をスクリーンＳ１の中央部に照射している場合、光源１１から出射された出射光Ｌ１の照射領域には、スクリーンＳ１の中央部に設けられた散乱領域ＳＡが位置している。また、当該照射領域には、スクリーンＳ１の背後において、スクリーンＳ２の中央部に設けられた透過領域ＴＡが位置している。このように、一体支持部材ＵＳＰは、スクリーンＳ１及びＳ２の散乱領域ＳＡ同士が光源１１から見て照射領域ＩＡ内で重ならないような位置関係となるように、スクリーンＳ１及びＳ２の相対的な位置関係を固定しつつ一体として支持している。
　また、スクリーンユニットＳＵには、光源１１の光軸ＣＡに垂直な面内の縦方向（上下方向）及び横方向（左右方向）にスクリーンユニットＳＵを移動させるための回転子Ｍ３及びＭ４が設けられている。回転子Ｍ３及びＭ４は、一体支持部材ＵＳＰの側面と接するように設けられている。
　ステッピングモータの回転子Ｍ３の駆動により、スクリーンユニットＳＵは縦方向（ｙ軸方向）に移動する。回転子Ｍ４は一体支持部材ＵＳＰに回転可能に支持されており、スクリーンユニットＳＵが縦方向に移動しても、回転子Ｍ４の一体支持部材ＵＳＰへの接触は維持される。ステッピングモータの回転子Ｍ４の駆動により、スクリーンユニットＳＵは横方向（ｘ軸方向）に移動する。この構成により、一体支持部材ＵＳＰに支持されたスクリーンＳ１及びＳ２は、互いの位置関係を変えることなく、同時に縦方向又は横方向に移動する。従って、スクリーンＳ１及びＳ２は、互いの散乱領域ＳＡ同士が光源１１から見て照射領域ＩＡ内で重ならないように移動することが可能である。
　図１８及び図１９は、光源に対するスクリーンの位置及び表示される虚像の例を示す図である。ここでは、光源１１の光軸ＣＡに垂直な面内の縦方向及び横方向（ｙ軸方向及びｘ軸方向）にスクリーンユニットＳＵを移動させる場合における、照射領域ＩＡと各スクリーンの散乱領域ＳＡとの位置関係、及び表示される虚像の例を模式的に示している。
　図１８（ａ）及び図１９（ａ）は、光源１１の出射光の出射位置から光軸ＣＡの方向に見たスクリーンＳ１及びＳ２の各々の散乱領域を示している。実線の斜線で示す領域はスクリーンＳ１の散乱領域であり、実線の斜線で示す領域はスクリーンＳ１の散乱領域であり、破線の斜線で示す領域はスクリーンＳ２の散乱領域である。上記の通り、スクリーンＳ２の散乱領域の各々はスクリーンＳ１の散乱領域の各々よりも面積が大きいが、スクリーンＳ２が光源１１から見て遠方に位置しているため、光源１１からの見かけ上の面積は同等となっている。
　例えば、光源１１からの出射光が各スクリーンの中央部を照射している状態から、スクリーンユニットＳＵを縦方向（ｙ軸方向）に移動させると、図１８（ａ）に示すように、光源１１からの出射光の照射領域ＩＡ内にスクリーンＳ１の中央部の散乱領域Ｓ１（ＳＡ１）及びスクリーンＳ２の中央下段の散乱領域Ｓ２（ＳＡ１）が含まれる状態となる。この状態で、散乱領域Ｓ１（ＳＡ１）及びＳ２（ＳＡ２）のそれぞれに異なる画像を投影することにより、図１８（ｂ）に示すように、虚像表示領域ＩＶの上側の表示領域Ｖ１及び下側の表示領域Ｖ２に、それぞれ虚像が表示される。スクリーンＳ１がスクリーンＳ２よりも手前に位置しているため、表示領域Ｖ１にはドライバ等の観察者から見て奥側に虚像が表示され、表示領域Ｖ２にはドライバ等の観察者から見て手前側に虚像が表示される。
　また、例えば、スクリーンユニットＳＵを横方向（ｘ軸方向）に移動させ、図１９（ａ）に示すように照射領域ＩＡ内にスクリーンＳ１の右側下段の散乱領域Ｓ１（ＳＡ２）及びスクリーンＳ２の中央下段の散乱領域Ｓ２（ＳＡ１）が含まれる状態で、散乱領域Ｓ１（ＳＡ２）及びＳ２（ＳＡ１）のそれぞれに異なる画像を投影すると、図１９（ｂ）に示すように、虚像表示領域ＩＶの右側の表示領域Ｖ１及び左側の表示領域Ｖ２に、それぞれ虚像が表示される。スクリーンＳ１がスクリーンＳ２よりも手前に位置しているため、表示領域Ｖ１にはドライバ等の観察者から見て奥側に虚像が表示され、表示領域Ｖ２にはドライバ等の観察者から見て手前側に虚像が表示される。
　このように、本実施例の表示装置は、スクリーンユニットＳＵを移動させることにより、虚像の表示態様を変更することができる。例えば、スクリーンＳ１又はＳ２のいずれかの散乱領域ＳＡのみが照射領域ＩＡに含まれるようにスクリーンユニットＳＵを移動させることにより、虚像表示領域ＩＶの全面を観察者から見て奥側の表示位置（以下、奥側表示と称する）又は手前側の表示位置（以下、手前側表示と称する）とすることができる。また、例えば虚像表示領域ＩＶの上側を奥側表示且つ下側を手前側表示としたり、下側を奥側表示且つ上側を手前表示としたり、右側を奥側表示且つ左側を手前側表示としたり、左側を奥側表示且つ右側を手前側表示としたりすることができる。
　かかる構成によれば、スクリーンの移動制御系を簡略化することが可能である。また、スクリーンＳ１及びＳ２は、散乱領域同士が光源１１から見て照射領域ＩＡ内で重ならない位置関係となるように（すなわち、出射部を通る直線上で重ならないように）一体支持部材ＵＳＰにより固定的に支持されている。これにより、スクリーンの移動の過程でスクリーンＳ１及びＳ２の散乱領域同士が重なることによる表示不能状態が一切発生しないため、迅速に奥行方向の距離を切り替えて虚像を表示することができる。
　なお、本発明の実施形態は、上記実施例で示したものに限られない。例えば、上記実施例１では図３（ａ）及び（ｂ）に示したように、スクリーンＳ２の散乱領域ＳＡが透過領域ＴＡの中央部に配置されている例について説明した。しかし、スクリーンＳ２の構造はこれに限られない。例えば、図１０（ａ）及び（ｂ）に示すように、スクリーンＳ２は、散乱領域ＳＡと透過領域ＴＡとが縦方向（ｙ軸方向）及び横方向（ｘ軸方向）に交互に配置された構造を有していても良い。
　この構造によれば、図１１（ａ）及び（ｂ）に示すようにスクリーンＳ１を照射領域ＩＡの中心部に配置して表示領域Ｖ１を全面に表示させた状態から、図１２（ａ）及び（ｂ）に示すように照射領域ＩＡ内の左側領域に表示領域Ｖ２を出現させて虚像の表示を行う状態、及び図１３（ａ）及び（ｂ）に示すように照射領域ＩＡ内の右側領域に表示領域Ｖ２を出現させて虚像の表示を行う状態に円滑に移行することができる。
　また、上記実施例１ではスクリーンＳ１及びＳ２を移動させる手段としてステッピングモータを用いる例について説明したが、これに限られず、スクリーンＳ１及びＳ２を照射領域ＩＡ内に進入可能に移動させる任意の手段を用いることができる。
　また、上記実施例１では、スクリーンＳ１が散乱領域のみから構成され、スクリーンＳ２が散乱領域ＳＡ及び透過領域ＴＡを含む場合を例として説明した。しかし、スクリーンＳ１が散乱領域ＳＡ及び透過領域ＴＡを含む構造を有していても良い。また、スクリーンＳ２が散乱領域ＳＡのみから構成されていても良い。すなわち、スクリーンＳ１及びＳ２は、各々の散乱領域同士が照射領域ＩＡ内において重ならないように移動可能に構成されていれば良い。また、スクリーンＳ１及びＳ２の散乱領域は、マイクロレンズスクリーンに限られず、例えば液晶層及び電極層が積層され、電極層からの電圧の印加により液晶層の透過状態と散乱状態とを切り替え可能な液晶フィルムから構成されていても良い。
　また、上記実施例１で示したスクリーンＳ１及びＳ２に表示される虚像は例示にすぎず、状況に応じて各スクリーンに任意の虚像を表示させることが可能である。例えば、上記実施例では左右方向に注意喚起の対象が生じた場合に、ドライバに注意を促す虚像を左右方向に表示させる例について説明したが、左右方向に案内対象物（例えば、交差点や店舗等）が接近した場合に、当該案内対象物に接近している旨を虚像として左右方向に表示させても良い。
　また、上記実施例１では、表示装置１０がスクリーンＳ１及びＳ２を有する例について説明したが、スクリーンの数はこれに限られず、３枚以上のスクリーンを有していても良い。例えば、図１４（ａ）に示すように、光軸ＣＡに対して垂直な方向にスクリーンＳ１、Ｓ２及びＳ３を移動させ、３つのスクリーンの散乱領域が照射領域ＩＡ内に含まれるようにすることにより、図１４（ｂ）に示すように、３つの表示領域に夫々異なる内容の虚像を表示させることができる。また、図１５（ａ）及び（ｂ）に示すように、スクリーンＳ１、Ｓ２及びＳ３が夫々散乱領域ＳＡ及び透過領域ＴＡを有する構成であっても良い。
　なお、スクリーンが２枚の場合や３枚以上の場合のいずれにおいても、固定された（移動しない）スクリーンが含まれていても良く、全てのスクリーンが移動可能であっても良い。すなわち、複数枚のスクリーンのうち、少なくとも１枚のスクリーンが照射領域ＩＡ内に進入可能に構成されていれば良い。
　また、上記実施例２では、スクリーンＳ１及びスクリーンＳ２のそれぞれを９分割して散乱領域ＳＡ及び透過領域ＴＡを配置した例について説明したが、各スクリーンの分割の態様はこれに限定されない。例えば、表示パターンが少ない場合はスクリーンＳ１及びＳ２を２分割にして散乱領域ＳＡ及び透過領域ＴＡを配置しても良いし、４分割にして散乱領域ＳＡ及び透過領域ＴＡを配置しても良い。すなわち、各スクリーンの分割の態様や散乱領域ＳＡ及び透過領域ＴＡの配置は、スクリーンＳ１及びＳ２の散乱領域同士が光源１１から見て照射領域ＩＡ内において重ならない限り、任意に設定することができる。また、３枚以上のスクリーンを各スクリーンの散乱領域同士が照射領域ＩＡ内において重ならないように配置することにより、スクリーンユニットＳＵを構成しても良い。
　また、上記各実施例で説明した一連の処理は、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）などの記録媒体に格納されたプログラムに従ったコンピュータ処理により行うことができる。
１０　表示装置
１１　光源
１２　反射部材
１３　画像データ生成部
１４　駆動部
Ｓ１，Ｓ２　スクリーン
ＩＶ　虚像表示領域
Ｖ１，Ｖ２　表示領域
ＣＡ　光軸
ＳＡ　散乱領域
ＴＡ　透過領域
ＩＡ　照射領域
Ｍ１，Ｍ２　回転子
ＳＰ　支持部材
ＵＳＰ　一体支持部材
ＳＵ　スクリーンユニット

Claims (8)

  1. 　照射領域に向けて出射光を照射する出射部を有する光源と、
    　前記出射光を散乱させる散乱領域を有する第１スクリーンと、
    　前記出射光の光軸に沿った方向で前記第１スクリーンから離間した領域において前記照射領域内に移動可能であり、かつ前記出射光を散乱させる散乱領域を有する第２スクリーンと、
    　を含むことを特徴とする表示装置。
  2. 　前記第１スクリーンは前記照射領域内に移動可能であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
  3. 　前記第２スクリーンは互いに離間した複数の散乱領域を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の表示装置。
  4. 　前記第２スクリーンは前記複数の散乱領域の各々の間の領域において前記出射光を透過する透過領域を有することを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
  5. 　前記第２スクリーンの前記透過領域は、前記第１のスクリーンの前記散乱領域よりも大きい面積を有することを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
  6. 　前記第１スクリーンは互いに離間した複数の散乱領域を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の表示装置。
  7. 　前記第１スクリーンの散乱領域及び前記第２スクリーンの散乱領域が前記照射領域内において重ならないように、前記第１スクリーン及び前記第２スクリーンの少なくとも一方を移動させる駆動部を有することを特徴とする請求項２乃至６のいずれか１項に記載の表示装置。
  8. 　前記第１スクリーンの散乱領域及び前記第２スクリーンの散乱領域が前記照射領域内において重ならない位置関係となるように、前記第１スクリーン及び前記第２スクリーンの相互の位置関係を固定しつつ前記第１スクリーン及び前記第２スクリーンを一体として支持する一体支持部材と、
    　前記一体支持部材を移動させる駆動部と、
    　を有することを特徴とする請求項２乃至６のいずれか１項に記載の表示装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006047421A (ja) * 2004-07-30 2006-02-16 Canon Inc 表示光学系および画像投射装置
JP2015090375A (ja) * 2013-11-05 2015-05-11 株式会社Ｓｕｗａオプトロニクス 投影光学系

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