WO2019093500A1 - 表示装置 - Google Patents

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WO2019093500A1
WO2019093500A1 PCT/JP2018/041756 JP2018041756W WO2019093500A1 WO 2019093500 A1 WO2019093500 A1 WO 2019093500A1 JP 2018041756 W JP2018041756 W JP 2018041756W WO 2019093500 A1 WO2019093500 A1 WO 2019093500A1
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WO
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display
image
distance
optical system
intermediate screen
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Application number
PCT/JP2018/041756
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English (en)
French (fr)
Inventor
橋村淳司
中村彰宏
Original Assignee
コニカミノルタ株式会社
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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
    • 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
    • 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
    • G02B27/18—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical projection, e.g. combination of mirror and condenser and objective
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G5/00—Control arrangements or circuits for visual indicators common to cathode-ray tube indicators and other visual indicators
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G5/00—Control arrangements or circuits for visual indicators common to cathode-ray tube indicators and other visual indicators
    • G09G5/36—Control arrangements or circuits for visual indicators common to cathode-ray tube indicators and other visual indicators characterised by the display of a graphic pattern, e.g. using an all-points-addressable [APA] memory
    • G09G5/38—Control arrangements or circuits for visual indicators common to cathode-ray tube indicators and other visual indicators characterised by the display of a graphic pattern, e.g. using an all-points-addressable [APA] memory with means for controlling the display position
    • 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 in which the projection position of a virtual image is variable.
  • HUD head-up display
  • Patent Documents 1 to 6 there are devices that generate display images as virtual images at a plurality of locations different in distance from the driver.
  • a virtual image is formed using a plurality of display panels different in arrangement, thereby changing the display distance to the virtual image without providing the movable portion.
  • the optical system for virtual image formation uses a condensing lens that changes the magnification of the display image by moving in the direction of the optical axis, and by using a beam expander as the condensing lens, It is described that the position of the display image or the virtual image in the optical axis direction can be adjusted.
  • a relay optical system is disposed between the display element and the imaging optical system, and while the intermediate image is formed by the relay optical system, the position of the optical element constituting the relay optical system is changed. The position of the intermediate image is changed to change the projection distance of the virtual image.
  • the display screen of HUD is divided
  • the intermediate screen is moved to make the projection distance of the virtual image variable.
  • Patent Document 1 obtains two projection distances using two mirror surfaces, and if it is attempted to increase the number of set projection distances, the number of mirrors is increased, and the apparatus becomes larger and more complex. .
  • the device of Patent Document 4 moves the optical element of the relay optical system, but there is no description about the specific driving method of the optical element and the method of changing the display accompanied therewith, and high brightness images are obtained at a plurality of distance positions. There is no disclosure about the method of projecting simultaneously.
  • the present invention has been made in view of the above background art, and has an object to provide a small-sized display device which has high space utilization efficiency and can change the display position of a virtual image including the depth direction.
  • An intermediate screen that diffuses light at a projection position, a second projection optical system that magnifies and projects an intermediate image formed on the intermediate screen, and a functional region of the intermediate screen by rotating around the rotation axis
  • the intermediate screen is provided on the side surface of the rotating body, and the three-dimensional shape portion in which the position in the optical axis direction of at least a part of the functional regions is continuously changed by the rotation of the rotating body Have.
  • the optical axis of the intermediate screen means the optical axis of the first projection optical system passing through the intermediate screen.
  • FIG. 1A is a side cross-sectional view showing a state in which a head-up display device as a display device of the first embodiment is mounted on a vehicle body
  • FIG. 1B is a front view from inside the vehicle explaining the head-up display device. is there.
  • It is an expansion side sectional view explaining a concrete example of composition of a projection optical system etc. which constitute a head up display device.
  • FIGS. 3A, 3B, and 3C are a plan view, a cross-sectional view taken along the line AA and a cross-sectional view taken along the line BB, illustrating the structure of the diffusion unit incorporating the intermediate screen;
  • FIG. 3D shows the rotating body in the diffusion unit. It is a perspective view explaining.
  • FIG. 10A is a view corresponding to FIG. 6, and FIGS. 10B to 10D are views corresponding to the projected image or the frame in FIG. It is a figure explaining the operation example of the head-up display apparatus shown in FIG.
  • 13A and 13B are diagrams for explaining an example of the projection optical system of the first embodiment. It is a figure explaining the image display apparatus integrated in the head-up display apparatus of 2nd Embodiment. 15A and 15B are diagrams for explaining an image display device incorporated in the head-up display device of the third embodiment. It is a figure explaining the image display apparatus integrated in the head-up display apparatus of 4th Embodiment. It is a figure explaining the image display apparatus integrated in the head-up display apparatus of 5th Embodiment. 18A and 18B are diagrams for explaining an image display device incorporated in the head-up display device of the sixth embodiment. It is a figure explaining the image display apparatus integrated in the head-up display apparatus of 7th Embodiment. It is a figure explaining the modification of the image display apparatus integrated in the head-up display apparatus.
  • FIGS. 1A and 1B are conceptual side cross-sectional views and a front view illustrating an image display device 100 in a head-up display device as a display device of the embodiment.
  • the image display apparatus 100 is mounted, for example, in a vehicle body 2 of a car, and includes a projection unit 10 and a display screen 20.
  • the image display apparatus 100 displays a virtual image of image information displayed on a drawing device 11 described later in the projection unit 10 toward the driver VD via the display screen 20.
  • the projection unit 10 of the image display apparatus 100 is installed in the dashboard 4 of the vehicle body 2 and embedded behind the display 50, and is display light which is image light corresponding to an image including driving related information and the like. Eject DL toward display screen 20.
  • the display screen 20 is also called a combiner and is a semitransparent concave mirror or a plane mirror.
  • the display screen 20 is erected on the dashboard 4 by the support of the lower end, and reflects the display light (image light) DL from the projection unit 10 toward the rear of the vehicle body 2. That is, in the illustrated case, the display screen 20 is an independent type installed separately from the front window 8.
  • the display light DL reflected by the display screen 20 is led to an eye box (not shown) corresponding to the pupil PU of the driver VD seated on the driver's seat 6 and the peripheral position thereof.
  • the driver VD can observe the display light DL reflected by the display screen 20, that is, the projected image IM as a virtual image in front of the vehicle body 2.
  • the driver VD can observe external light transmitted through the display screen 20, that is, a front view, a real image of a car or the like.
  • the driver VD superimposes an external image or a see-through image behind the display screen 20, and a projection image (virtual image including relevant information such as driving related information formed by the reflection of the display light DL on the display screen 20) ) IM can be observed.
  • the display screen 20 is configured separately from the front window 8, using the front window 8 as a display screen, the display area set in the front window 8 is projected, and the driver VD generates a projection image IM It may be configured to be able to observe the At this time, the reflection area can be secured by changing the reflectance of a partial area of the glass of the front window 8 by coating or the like.
  • the reflection angle at the front window 8 is, for example, about 60 degrees, the reflectance is secured to about 15%, and it can be used as a reflective surface having transparency even without providing a coat. Besides these, it is also possible to provide a display screen in a configuration which is sandwiched in the glass of the front window 8.
  • the projection unit 10 includes a main optical system 13 which is a virtual image type magnifying imaging system including a drawing device 11, a display control unit 18 which operates the main optical system 13, a main optical system 13, and the like. And a housing 14 for housing the Among these, the combination of the main body optical system 13 and the display screen 20 constitutes a display optical system 30.
  • the body optical system 13 includes, in addition to the drawing device 11, an imaging optical system 15 which is a first projection optical system that forms an intermediate image TI obtained by enlarging the image formed on the drawing device 11, and the intermediate image TI as a virtual image. It includes a virtual image forming optical system 17 which is a second projection optical system to be converted, and a diffusion unit 16 assigned between the two optical systems 15 and 17 for projection.
  • an imaging optical system 15 which is a first projection optical system that forms an intermediate image TI obtained by enlarging the image formed on the drawing device 11, and the intermediate image TI as a virtual image.
  • It includes a virtual image forming optical system 17 which is a second projection optical system to be converted, and a diffusion unit 16 assigned between the two optical systems 15 and 17 for projection.
  • the drawing device 11 is a display element having a two-dimensional display surface 11 a.
  • An image formed on the display surface 11 a of the drawing device (display element) 11 is enlarged by the imaging optical system (first projection optical system) 15 and projected on the intermediate screen 19 of the spiral structure provided in the diffusion unit 16 Ru.
  • the drawing device 11 capable of two-dimensional display, it is possible to switch the projected image to the intermediate screen 19, that is, to switch the projected image IM displayed as a virtual image through the display screen 20 relatively fast.
  • the drawing device 11 may be a reflection type element such as DMD or LCOS, or may be a transmission type element such as liquid crystal.
  • DMD or LCOS when used as the drawing device 11, it is easy to switch images at high speed (including high-speed intermittent display) while maintaining the brightness, which is advantageous for display in which the virtual image distance or projection distance is changed. is there.
  • the display device 11 changes the display distance or the projection distance, when the far side from the near side of the projection distance is considered as one cycle, 30 fps or more, more preferably 60 fps or more with respect to each cycle. Operate at a frame rate of This makes it possible to make a plurality of projection images (virtual images) IM appear to be simultaneously displayed to the driver VD at different projection distances.
  • DMD or LCOS is a candidate for the drawing device 11.
  • the diffusion unit 16 has a rotating body 16a, and a part of the side surface of the rotating body 16a is a projection position or an imaging position by the imaging optical system (first projection optical system) 15 (that is, an imaging planned position of the intermediate image TI). Or in the vicinity).
  • the rotating body 16a is provided such that the rotation axis SX of the rotating body 16a is orthogonal or substantially orthogonal to the direction of the axis TX (see FIG. 3A) parallel to the optical axis AX of the imaging optical system 15. ing.
  • the rotary body 16a is driven by the rotation drive unit 64 and rotates around the rotation axis SX at a constant speed, for example.
  • the axis TX parallel to the optical axis AX may include the optical axis AX.
  • FIG. 3A is a front view for explaining the diffusion part 16
  • FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 3B for explaining the diffusion part 16
  • FIG. 3C is a cross-sectional view taken along the BB arrow for explaining the diffusion part 16.
  • FIG. 3D is a perspective view for explaining the rotating body 16 a in the diffusion unit 16.
  • the diffusion portion 16 has a rotating body 16 a having an almost cylindrical outline as a whole.
  • Rotor 16a has optical transparency, and has a cylindrical shape including a portion in which the distance from rotation axis SX to the surface serving as functional area FA varies continuously according to the angular direction around rotation axis SX. .
  • a cylindrical shape including a portion in which the distance from rotation axis SX to the surface serving as functional area FA varies continuously according to the angular direction around rotation axis SX.
  • the rotating body 16a has an end surface portion 16b and a side surface portion 16c.
  • the rotating body 16a has a structure in which the drawing device 11 side of the rotating body 16a is opened.
  • the end face portion 16 b and the side face portion 16 c are formed of the same light transmitting material. However, the end face portion 16b may not have light transparency, and may be partially hollow, for example.
  • the end face portion 16b of the rotating body 16a is a disk-like member, and supports one end of the side face portion 16c.
  • the end face portion 16 b is fixed to the rotation drive portion 64 via the central shaft portion 65.
  • a balancer can be provided on the rotating body 16a in order to stabilize the rotation of the rotating body 16a.
  • the side surface portion 16c of the rotating body 16a is an optical portion, and one surface 16d formed on the side surface portion 16c is formed on a smooth surface or an optical surface.
  • An intermediate screen 19 is formed on the entire surface of the surface 16d.
  • the surface 16 d of the rotating body 16 a functions as a three-dimensional shape portion 116.
  • the intermediate screen 19 is a diffusion plate in which the light distribution angle is controlled to a desired angle.
  • the intermediate screen 19 can be a sheet attached to the side surface portion 16c of the rotating body 16a, but may be a fine uneven pattern formed on the surface of the rotating body 16a.
  • the intermediate screen 19 forms an intermediate image TI by diffusing the incident display light DL (see FIG. 2).
  • the other surface 16e formed on the side surface portion 16c of the rotating body 16a is formed on a smooth surface or an optical surface.
  • the three-dimensional shape portion 116 has a side shape in which the distance from the rotation axis SX to the functional area FA changes continuously.
  • the side surface shape in which the distance from the rotation axis SX to the functional area FA changes continuously is, for example, a spiral structure that functions as seen from the direction perpendicular to the rotation axis SX (three-dimensional shape portion 116 (Shapes that move away from or approach the center as it turns), structures that change the position of the central axis with constant curvature, for example, the rotational axis of the cylindrical surface is offset from the central axis, etc. It means a shape or the like in which the distance to the 19 functional surfaces changes continuously.
  • the functional area FA of the intermediate screen 19 moves on the surface of the three-dimensional shaped portion 116 along with the rotation of the three-dimensional shaped portion 116.
  • the side surface portion 16c is, for example, a light-transmissive spiral member, and the pair of surfaces 16d and 16e are spiral side surfaces with the rotation axis SX as a reference axis. That is, the reference axis of the side surface portion 16c substantially coincides with the rotation axis SX of the rotating body 16a.
  • the intermediate screen 19 formed on the one surface 16d is also formed along the continuous spiral side.
  • the three-dimensional shape portion 116 has a pattern (or a spiral side surface pattern) of one or more functional areas FA in one cycle of the side surface portion 16c.
  • the intermediate screen 19 is formed in a range corresponding to the pattern of the functional area FA (or the pattern of the spiral side surface). Thereby, the virtual image projection distance can be appropriately adjusted by appropriately adjusting the position of the functional area FA of the intermediate screen 19 in the optical axis AX direction by one rotation of the three-dimensional shape portion 116.
  • the intermediate screen 19 of the present embodiment is formed in the range of one pitch of the spiral.
  • the stepped portion 16 f is formed at one place along the periphery of the diffusion portion 16.
  • the stepped portion 16 f provides the difference in intermediate screen position in the direction parallel to the optical axis AX at a position corresponding to the end of the three-dimensional shaped portion 116.
  • the position of the functional area of the intermediate screen 19 in the direction of the optical axis AX can be periodically changed in a discontinuous manner in part due to the step portion 16f.
  • This step amount is set by the specifications of the near side and the far side of the distance for projecting the virtual image, the magnification of the virtual image forming optical system 17 which is the second projection optical system, and the like.
  • the step difference 16f is to give a distance difference or pitch of 30 mm or less, the thickness of the diffusion part 16 in the direction of the optical axis AX can be made relatively small. It is possible to design with a narrow distance between the mirrors that make up the virtual image forming optical system 17 and to reduce the size of the apparatus. Further, the asymmetry of the shape of the rotary body 16a generated in the three-dimensional shape portion 116 can be reduced, and the flatness of the intermediate screen 19 can be easily secured and the rotational stability of the rotary body 16a can be easily secured.
  • the stepped portion 16 f connects the steps between the ends of the three-dimensional shaped portion 116 and has a connecting surface 16 g inclined with respect to a plane including the rotation axis SX for rotating the diffusion portion 16.
  • the pair of surfaces 16 d and 16 e of the rotary body 16 a are spiral side surfaces having the rotation axis SX as a reference axis, the rotary body 16 a has substantially the same thickness t in the optical axis AX direction.
  • the thickness t since the length of the optical path passing through the rotating body 16a is kept constant, it is easy to adjust the imaging position. Further, by making the thickness t constant, the weight balance at the time of rotation is also maintained, and the reliability at the time of driving is improved.
  • one portion along the circumferential direction is a functional area FA through which the optical axis AX of the main optical system 13 passes, and the intermediate image TI is formed by the portion of the intermediate screen 19 in the functional area FA. It is formed.
  • the functional area FA moves at a constant speed on the rotating body 16a as the rotating body 16a rotates.
  • the position of the functional area FA or the intermediate image TI moves along the optical axis AX by causing the display light (image light) DL to be incident on the functional area FA which is a part of the rotating body 16 a while rotating the rotary body 16 a
  • the intermediate image as the display is not necessarily formed, but the position where the intermediate image will be formed is also called the position of the intermediate image).
  • the intermediate screen 19 is formed in a range corresponding to one cycle of a spiral (a shape moving away from or toward the center as it turns), so that the functional area FA of the intermediate screen 19 or one rotation of the rotating body 16a
  • the intermediate image TI moves in the direction of the optical axis AX by a distance corresponding to the step.
  • the imaging optical system (first projection optical system) 15 preferably includes a plurality of lenses including at least one anamorphic optical element corresponding to the three-dimensional shape portion 116.
  • the imaging optical system (first projection optical system) 15 preferably includes a plurality of lenses including at least one anamorphic optical element corresponding to the three-dimensional shape portion 116.
  • the imaging optical system 15 has a predetermined focal depth greater than the movement range of the functional area FA so that defocusing does not occur due to the position of the intermediate screen 19.
  • the imaging optical system 15, which is the first projection optical system with a focusing function, an image without blur can be obtained.
  • the rotation axis SX of the rotating body 16a is disposed orthogonal or substantially orthogonal to an axis TX parallel to the optical axis AX of the intermediate screen 19.
  • the intermediate screen 19 on the rotating body 16 a is disposed so that its local functional area FA is substantially orthogonal to the optical axis AX direction of the main optical system 13 passing through the intermediate screen 19.
  • the rotation axis SX of the rotating body 16a is disposed eccentrically with respect to the center of the end face portion 16b in order to stabilize the rotation of the rotating body 16a while securing the displacement of the functional area FA.
  • a first position PO1 indicated by an alternate long and short dash line indicates a case where the functional area FA or the intermediate image TI is located on the most upstream side of the optical path.
  • a second position PO2 indicated by an alternate long and short dash line is a functional area FA or an intermediate image The case where TI is located most downstream in the optical path is shown.
  • the distance ⁇ between the positions PO1 and PO2 corresponds to the displacement of the functional area FA or the intermediate image TI in the optical axis AX direction.
  • the rotation axis SX of the rotating body 16a may be inclined in a direction in which the asymmetry of the solid-shaped portion 116 in the direction along the side surface portion 16c of the rotating body 16a is corrected.
  • the aberration can be corrected in the circumferential direction or the lateral direction (lateral direction on the screen) along the side surface portion 16c.
  • a mirror M1 for bending an optical path is provided inside the rotator 16a.
  • the mirror M1 is desirably provided on the optical path of the light emitted from the imaging optical system 15 and in a region including the rotation axis SX and the periphery thereof.
  • Incident light from the imaging optical system 15 is reflected by a mirror provided inside the rotating body 16a and is incident on the functional area FA.
  • the emitted light having passed through the functional area FA is incident on the virtual image forming optical system 17.
  • the intermediate screen 19 (or the three-dimensionally shaped portion 116) of the rotating body 16 a intersects the optical axis AX by rotating the diffusion unit 16 at a constant speed around the rotation axis SX by the rotation drive unit 64.
  • the position (that is, the functional area FA) also moves in the direction of the optical axis AX. That is, as shown in FIG. 5, the functional area FA on the intermediate screen 19 is sequentially shifted, for example, to the adjacent functional areas FA ′ set at positions offset at equal angles, as the rotating body 16a rotates. Move in the optical axis AX direction.
  • the position of the intermediate image TI can also be moved in the optical axis AX direction.
  • the virtual image forming optical system (second projection optical system) 17 enlarges the intermediate image TI formed by the imaging optical system (first projection optical system) 15 in cooperation with the display screen 20, and in front of the driver VD A projected image IM as a virtual image is formed.
  • the virtual image forming optical system 17 is configured by at least one mirror, but includes three mirrors 17a, 17b and 17c in the illustrated example.
  • the virtual image forming optical system (second projection optical system) 17 can have optical characteristics to correct the curvature of the intermediate screen 19 (that is, the curvature of field of the intermediate image TI) in the functional area FA of the rotary member 16a.
  • the virtual image forming optical system 17 has a free-form surface mirror corresponding to the three-dimensional shape portion 116.
  • the position of the free-form surface mirror with respect to the center of the functional area FA of the intermediate screen 19 in the direction of the optical axis AX of the intermediate screen 19 in the circumferential direction or left and right direction along the side surface portion 16c of the rotating body 16a in the plane of the intermediate screen 19 Is not constant but changes.
  • the amount of change also changes depending on the virtual image distance.
  • the diffusion unit 16 rotates around the rotation axis SX and the position of the intermediate image TI is the optical axis.
  • the distance between the projected image IM as a virtual image formed behind the display screen 20 by the virtual image forming optical system 17 and the driver VD which is an observer can be increased or decreased by periodically moving repeatedly in the AX direction. .
  • the position of the projected image IM to be projected is changed back and forth, and the display content by the drawing device (display element) 11 is made to correspond to the position under the control of the display control unit 18
  • the display content of the projected image IM is changed while changing the projection distance or virtual image distance to the image IM, and the projected image IM as a series of projected images can be made three-dimensional. Since the curved state of the intermediate screen 19 in the functional area FA is maintained even if the functional area FA moves in the direction of the optical axis AX, the virtual image forming optical system (second projection optical system regardless of the position of the projected image IM The effect of the correction by 17) is maintained.
  • the rotational speed of the diffusion unit 16 or the moving body 16a or the moving speed of the functional area FA is a speed that can make it appear as if a projected image IM as a virtual image is simultaneously displayed at a plurality of points or a plurality of projection distances. desirable.
  • the projected image IM of each display zone (sub-zone described later) is switched at 30 fps or more, preferably 60 fps or more with respect to one cycle from the near side to the far side of the projection distance, the displayed image is continuous. It is recognized as a simple image.
  • the projected image IM is sequentially projected in five steps from the near distance to the far distance according to the operation of the diffusion unit 16
  • each distance for example, near distance
  • display switching is performed at 40 fps, and the projected images IM of the respective distances are performed in parallel, and the switching is recognized as being substantially continuous.
  • FIG. 6 is a diagram specifically illustrating changes in the position of the intermediate image TI as the diffusion unit 16 rotates.
  • the functional area FA of the diffusion unit 16 is repeatedly and periodically moved along the optical axis AX in a saw-tooth-shaped time-lapse pattern PA, and the drawing device (display element) 11 continuously displays the position of the intermediate image TI.
  • the drawing device display element
  • it moves periodically in a sawtooth-like time-lapse pattern PA along the direction of the optical axis AX. That is, the position of the intermediate image TI changes continuously and periodically along with the rotation of the diffusion portion 16 while being discontinuous at the portion corresponding to the stepped portion 16f.
  • the position of the projected image (virtual image) IM is also periodically moved along the optical axis AX direction similarly to the position of the intermediate image TI although the scale is different, and the projection distance is continued Can be changed.
  • the drawing device 11 does not perform continuous display but performs intermittent display while switching the display content
  • the display position of the intermediate image TI is also discrete on the sawtooth-shaped time-lapse pattern PA. It becomes a position.
  • the position of the intermediate image TI is changed in a sawtooth shape with a constant inclination with respect to time, but the rotation of the diffusion unit 16 is also added to the specification of the distance to be displayed. It is preferable to change the position so that the display timing can be controlled, and it may be a change that does not have a constant inclination depending on the specification of the display distance.
  • the displayed distance changes because the position of the intermediate image TI changes within the displayed time as shown in FIG.
  • the display distance seen by the observer (driver) in the zone where the distance changes in such a manner is approximately the average position of the distance changing within the display time.
  • the display position Pn closest to the near side and the display position Pf distant to the far side are set at positions distant from both ends of the temporal pattern PA with a margin secured. Ru.
  • the discontinuity PD of the temporal pattern PA corresponds to the stepped portion 16 f provided on the rotating body 16 a of the diffusion unit 16.
  • FIG. 7 is a view for explaining the relationship between the position of the intermediate image TI and the projection distance or the relationship between the position of the intermediate image TI and the display zone. If the intermediate image TI is moved at the same speed in the direction of the optical axis AX according to the characteristic C1 indicated by the one-dot chain line, the step width ⁇ of the projection distance is Short, long at long distances. The step size ⁇ of the movement of the intermediate image TI corresponds to the switching time of the distance zone to be displayed.
  • n display zones can be set along the characteristic C1.
  • the display zone with the closest distance is called the first display zone DZ1
  • the display zone with the longest distance is called the n-th display zone DZn (n is a natural number).
  • the distance width to be displayed increases as the distance from the near distance increases.
  • adjacent display zones have projection distances or distance zones partially overlapping.
  • the projection distances of the k-th display zone DZk (k is a natural number smaller than n) and the (k + 1) -th display zone DZk + 1 partially overlap, for example, the second display zone DZ2 and the third display zone DZ3 are projection distances Are partially overlapping.
  • the k-th display zone DZk also displays an image to be displayed in a display zone set before, after, or both before and after the original display image of the projection distance of the display object to be displayed there It is a complex projection image.
  • the display of the state in which the images corresponding to the distance zones or subzones LZk-2 to LZk + 1 corresponding to four sections over the entire or a predetermined time while displaying the k-th display zone DZk is overlapped is done.
  • the display time of the image displayed in each of the display zones DZ1 to DZn is shifted between the adjacent display zones DZ1 to DZn at the pitch ⁇ of the display time.
  • the distance between the near and far ends fluctuates and the average distance also fluctuates. Since the human eye or brain captures the display image by the average distance of its display zones DZ1 to DZn, the display distances of the respective display zones DZ1 to DZn are displayed as different positions even when the display is simultaneously performed. It can be in the state.
  • the k-th display zone DZk is divided at the timing when the overlapping distance zones are switched, and when considered as a series of subzones LZk-2 to LZk + 1 including the reference subzone LZk, a drawing device (display The same projected image (virtual image) IM is displayed in each sub zone by causing the element 11 to appropriately perform the display operation. That is, the display zone DZk is configured by a combination of a plurality of sub-zones LZk-2 to LZk + 1 in which the distance changes stepwise.
  • each display zone DZ1 to DZn is displayed so as to extend in the horizontal direction, but when the vertical axis is the position of the intermediate image TI, each display zone DZ1 to DZn has characteristics It extends along C1.
  • the display times in the first display zone DZ1 to the nth display zone DZn are all equal.
  • the display luminances of the respective display zones DZ1 to DZn can be made to coincide, and the driver VD who is the observer unintentionally focuses on the image of the specific distance Can be prevented from occurring.
  • first to third pre-interpolation zones CZ1 to CZ3 added to the projection at the near end are added in view of setting the display distance in the first distance zone LZ1 to a desired distance, it is not essential.
  • first to third post-interpolation zones CZ4 to CZ6 added to the projection of the far end are added in view of setting the display distance in the nth distance zone LZn as a desired distance, it is essential It is not a thing.
  • display objects of different distances are in close positions such as overlapping or substantially overlapping in a two-dimensional plane other than the depth direction, and interference between the displays with respect to them is It is thought that it may occur and it is necessary to avoid this.
  • FIG. 8 is a conceptual block diagram for explaining the overall structure of the head-up display device 200.
  • the head-up display device 200 includes the image display device 100 as a part thereof.
  • the image display apparatus 100 has a structure shown in FIG. 2, and the description thereof is omitted here.
  • the head-up display device 200 includes an environment monitoring unit 72 and a main control unit 90 in addition to the image display device 100.
  • the environment monitoring unit 72 is an object detection unit that detects an object present in the detection area, and identifies a mobile object or person existing close to the front, specifically a car, a bicycle, a pedestrian, etc., as an object. And a three-dimensional measuring device for extracting three-dimensional position information of the object.
  • the environment monitoring unit (object detection unit) 72 includes an external camera 72a, an external image processing unit 72b, and a determination unit 72c as a three-dimensional measuring device.
  • the external camera 72a enables capturing of an external image in the visible or infrared region.
  • the external camera 72a is installed at an appropriate position inside or outside the vehicle body 2, and captures a driver VD or a detection area VF in front of the front window 8 (see FIG.
  • the external image processing unit 72b performs various image processing such as brightness correction on the external image captured by the external camera 72a to facilitate the processing in the determination unit 72c.
  • the determination unit 72c performs extraction or clipping of an object image from an external image that has passed through the external image processing unit 72b to extract an object such as a car, a bicycle, or a pedestrian (specifically, an object OB1, OB1 in FIG. The presence or absence of OB2 and OB3 is detected, and the spatial position of the object in front of the vehicle body 2 is calculated from the depth information attached to the external image and stored in the storage unit 72m as three-dimensional position information.
  • the determination unit 72c can detect, for example, an element corresponding to an object element from the shape, size, color and the like of each object element in the obtained image.
  • the determination criteria at that time include a method of performing pattern matching with information registered in advance and detecting something from the degree of matching. Further, from the viewpoint of increasing the processing speed, the lane can be detected from the image, and the object can be detected from the shape, size, color, etc. of the target or the object element in the lane.
  • the external camera 72a is, for example, a compound eye type three-dimensional camera, although illustration is omitted. That is, the camera 72a is an array of camera elements in which a lens for image formation and an imaging element such as a CMOS are arranged in a matrix, and each has a driving circuit for the imaging element. A plurality of camera elements constituting the camera 72a can detect, for example, relative parallax, and a detection area is obtained by analyzing the state of an image (focus state, position of an object, etc.) obtained from the camera elements. The target distance to each region or object in the image corresponding to.
  • the compound-eye camera 72a can obtain distance information in the depth direction with respect to each part (area or object) in the photographed screen. Further, it is possible to obtain a target distance which is distance information in the depth direction with respect to each part (area or object) in the photographed screen by a stereo camera in which two two-dimensional cameras are separately arranged instead of the compound eye type camera 72a. . In addition, by performing imaging while changing the focal length at a high speed with a single two-dimensional camera, it is also possible to obtain a target distance which is distance information in the depth direction with respect to each part (area or object) in the photographed screen. it can.
  • distance information in the depth direction can be obtained for each part (area or object) in the detection area even if the LIDAR technology is used instead of the compound eye camera 72a.
  • LIDAR technology it is possible to measure scattered light for pulsed laser irradiation and measure the distance to an object at a long distance and the spread to obtain information on the distance to the object in the field of view and the spread of the object.
  • the object detection accuracy can be enhanced by a complex method that combines radar sensing technology such as LIDAR technology and technology that detects the distance of an object from image information, that is, a method that fuses multiple sensors. Can.
  • the operating speed of the camera 72a that detects an object needs to be equal to or higher than the operating speed of the drawing device (display element) 11 from the viewpoint of speeding up input, and the display switching speed of the display zones DZ1 to DZn or the display zones DZ1 to When the display period of one cycle of DZn is, for example, 30 fps or more, it is desirable to make it faster. It is desirable that the camera 72a enables high-speed detection of an object by, for example, high-speed operation such as 480 fps or 1000 fps, for example, faster than 120 fps.
  • all the sensors do not necessarily have to be fast, and at least one sensor of the plurality of sensors needs to be fast, but the others may not be fast.
  • the display control unit 18 operates the display optical system 30 under the control of the main control unit 90 to display a three-dimensional projected image IM in which the virtual image distance or the projection distance changes behind the display screen 20.
  • the main control unit 90 has a role of harmonizing the operations of the image display apparatus 100, the environment monitoring unit 72, and the like.
  • the main control unit 90 operates the rotation drive unit 64 via, for example, the display control unit 18 to periodically change the projection distance of the virtual image which is the projection image IM by the display optical system 30. That is, the main control unit 90 or the like periodically changes the projection position in the depth direction of the virtual image which is the projection image IM. Further, the main control unit 90 adjusts the spatial arrangement of the frame HW (see FIG. 9) projected by the display optical system 30 so as to correspond to the spatial position of the object detected by the environment monitoring unit 72. Do.
  • the main control unit 90 generates a projection image IM to be displayed on the display optical system 30 from the display information including the display shape and the display distance received from the environment monitoring unit 72.
  • the display content of the projected image IM is synchronized with the operation of the rotation drive unit 64, that is, synchronized with the movement of the intermediate image TI.
  • the projection image IM may be, for example, a sign such as a frame HW (see FIG. 9) positioned around a vehicle, bicycle, pedestrian or other object present behind the display screen 20 with respect to its depth position direction. Can. Although this frame HW is shown without depth for the convenience of explanation, in actuality, it has a fixed depth width corresponding to the depth width of the display zones DZ1 to DZn.
  • the main control unit 90 cooperates with the display control unit 18 to function as an image adding unit, and detects the detected object at a timing when the target distance to the detected object substantially matches the projection distance.
  • the related information image is added as a virtual image by the display optical system 30.
  • FIG. 9 is a perspective view for explaining a specific display state.
  • the front of the driver VD which is an observer is a detection area VF corresponding to the observation field of view. It is considered that the object OB1 of a person such as a pedestrian or the like and the object OB2 of a moving object such as a car exist in the detection area VF, that is, the road and its surroundings.
  • the main control unit 90 causes the image display device 100 to project a three-dimensional projected image (virtual image) IM, and frame frames HW1, HW2, HW3 as related information images for the respective objects OB1, OB2, OB3.
  • the projection distances to the projected images IM1, IM2, and IM3 for displaying the frame frames HW1, HW2, and HW3 It corresponds to the distance to OB2 and OB3.
  • the projection distances of the projected images IM1, IM2, and IM3 are formed in display zones DZa to DZc corresponding to a part of the display zones DZ1 to DZn shown in FIG. 7, and the depths corresponding to the respective display zones DZa to DZc. It has a width.
  • the centers of the projection distances, that is, the projection distances of the projection images IM1, IM2, IM3 are discrete, and can not always be exactly matched with the real distances to the objects OB1, OB2, OB3.
  • FIGS. 10A to 10D when the functional area FA or the intermediate image TI of the rotating body 16a (or the solid shaped portion 116) is within a predetermined distance range centered on the display position P1, as shown in FIGS. 7 is a display formed on the display surface 11a of the drawing device (display element) 11 at the display timing of a predetermined display zone determined based on the characteristic C1 shown in FIG. 7 according to the predetermined distance range.
  • the projected image IM2 is a display formed on the display surface 11a of the drawing device 11 when the functional area FA of the rotary body 16a (or the three-dimensionally shaped portion 116) is within a predetermined distance range centered on the display position P2.
  • the projected image IM3 is formed on the display surface 11a of the drawing device 11 when the functional area FA of the rotary body 16a (or the solid shape portion 116) is within a predetermined distance range centered on the display position P3.
  • the displayed image is a display formed on the display surface 11a of the drawing device 11 when the functional area FA of the rotary body 16a (or the solid shape portion 116) is within a predetermined distance range centered on the display position P3.
  • the projected image IM1 or the frame HW1 corresponding to the display position P1 is displayed, and then the projected image IM2 or the frame HW2 corresponding to the display position P2 is displayed Thereafter, the projected image IM3 or the frame HW3 corresponding to the display position P3 is displayed. If one cycle of the above is visually short, switching of the projected images IM1, IM2, IM3 becomes very fast, and the driver VD who is an observer simultaneously observes the frame HW1, HW2, HW3 as an image with depth.
  • FIG. 11 is a conceptual diagram for explaining the operation of the main control unit 90.
  • the main control unit 90 detects the objects OB1, OB2, and OB3 using the environment monitoring unit 72
  • the main control unit 90 generates display data corresponding to the frame frames HW1, HW2, and HW3 corresponding to the objects OB1, OB2, and OB3. And store them in a storage unit (not shown) (step S11).
  • the main control unit 90 converts data so as to distribute the display data obtained in step S11 to the corresponding display zones DZ1 to DZn (step S12).
  • corresponding frame frames HW1, HW2, and HW3 are set to any one of the display zones DZ1 to DZn (in the example of FIG. 9, the display zones DZa to DZc). assign.
  • the main control unit 90 processes the display data corresponding to the frame frames HW1, HW2, HW3 so as to conform to the allocated display zones DZ1 to DZn, and stores the display data in a storage unit (not shown) (step S13).
  • This adaptation includes image processing such as correcting the outline and arrangement of the frame image for each of the distance zones LZk-2 to LZk + 1.
  • the main control unit 90 combines the display data adapted at step S13 with the existing data (step S14).
  • the display by the display zones DZ1 to DZn is simultaneously performed in parallel although there is a time difference, and the display is such that an afterimage is left for a short time, so when new objects OB1, OB2, OB3 appear, the existing It is considered that the display content needs to be reorganized so that the new object and the object of.
  • the main control unit 90 outputs the display data obtained in step S14 to the display control unit 18 in synchronization with the operation of the rotation drive unit 64, and the drawing device (display element) 11 functions as a functional area of the rotating body 16a.
  • the display operation according to FA is performed (step S15).
  • FIG. 12 is a diagram for explaining the operation of the drawing device (display element) 11.
  • the first display area to the nth display area arranged in the vertical direction correspond to the first to nth display zones DZ1 to DZn shown in FIG. 7 and the like.
  • the first to nth display zones DZ1 to DZn in the display surface 11a of the drawing device (display element) 11 The display in the display area to the n-th display area is repeated.
  • signals F1 to F4 mean that the same display image is repeated in four sub zones, and R, G, and B signal components for color display are included in each of signals F1 to F4. ing.
  • the intermediate screen 19 is provided on the side surface portion 16c of the rotating body 16a, and the position of the intermediate screen 19 can be changed by the rotation of the rotating body 16a.
  • the rotation drive unit 64 etc. of the rotating body 16 a interferes with the light flux of the virtual image forming optical system (second projection optical system) 17 etc. It can be arranged without waste.
  • downsizing and reliability can be ensured while making the virtual image projection distance variable.
  • the first projection optical system in the display device of the present invention includes at least one anamorphic optical element.
  • the symbols used in the examples are as follows.
  • the unit for the length is mm.
  • R y Curvature radius of y cross section
  • R x Curvature radius of x cross section
  • d Axial top surface distance
  • nd Refractive index vd for d line of lens material: Abbe number of lens material
  • the surface described with “*” after each surface number is a surface having an anamorphic aspheric shape, and the shape of the aspheric surface is z (x, y) at coordinates (x, y).
  • the amount of displacement in the z-axis direction at the position (the amount of sag on the basis of the surface vertex in the direction of the optical axis) is represented by the following “Equation 1”.
  • Table 1 Data of the lens surface of the lens of the first projection optical system of Example 1 is shown in Table 1 below.
  • the surface number is represented by “Surf. No.”
  • the aperture stop is represented by “ST”
  • infinity is represented by “INF”.
  • each lens constituting the first projection optical system is represented by “L1” to “L6”.
  • the screen surface is represented by "SC”
  • the display element surface is represented by "DS”.
  • the sign “ ⁇ ” of the radius of curvature Rx indicates that it is the same numerical value as the radius of curvature Ry . [Table 1] Surf. No.
  • FIG. 13A is an xz sectional view of the imaging optical system 15 which is the first projection optical system of the embodiment
  • FIG. 13B is a yz sectional view of the imaging optical system 15 of the embodiment.
  • the xyz coordinates correspond to the xyz coordinates in FIG. 2
  • the optical axis AX of the imaging optical system 15 is an axis parallel to the z-axis direction.
  • the imaging optical system 15 which is the first projection optical system of the embodiment, is configured of six lenses L1 to L6. Of the lenses L1 to L6 constituting the imaging optical system 15, the first lens L1 and the second lens L2 in this order from the intermediate screen 19 side are anamorphic lenses.
  • the imaging optical system 15 of the present embodiment is a design example optimized for the rotating body 16a having a cylindrical shape with a radius of 80 mm (diameter 160 mm), for example.
  • a head-up display device which is a display device according to the second embodiment will be described.
  • the present head-up display device is a modification of the head-up display device of the first embodiment, and items not particularly described are the same as those of the first embodiment.
  • the functional area FA of the intermediate screen 19 is set at discrete positions. That is, two or more separate intermediate screens 19 are provided in the spiral rotary body 16 a or the three-dimensional shape portion 116. In this case, virtual images are displayed in discrete distance zones rather than displaying virtual images in partially overlapping display zones DZ1 to DZn. Specifically, with reference to FIG. 7, display control is performed such that display is performed in subzones LZ1, LZ5, LZ9,... Which are sufficiently separated, and display is not performed in subzones between them.
  • the number of divisions of the intermediate screen 19 is not limited to four, and can be two or more various numbers of divisions.
  • the head-up display device of the third embodiment is a modification of the head-up display device of the first embodiment, and items that are not particularly described are the same as in the first embodiment.
  • the intermediate screen 19 is set at a plurality of positions. That is, two or more separate intermediate screens 19 are provided in the spiral rotary body 16 a or the three-dimensional shape portion 116. Among them, at least one intermediate screen 19 has an area capable of continuous display such as a spiral pattern. In this case, virtual images will be displayed in display zones that do not overlap at least among the discretely present screens.
  • the same intermediate screen 19 it is possible to cause a partial overlap in display time between the display zones.
  • a specific example will be described with reference to FIG. 7. For example, an example may be considered in which display control is performed such that display is performed in the display zones DZ1, DZ5, DZ9,.
  • the number of divisions of the intermediate screen 19 is not limited to four, and can be two or more various numbers of divisions.
  • the head-up display device of the fourth embodiment is a modification of the head-up display device of the first embodiment, and items that are not particularly described are the same as in the first embodiment.
  • the projection distance does not change for a part of the zones in one cycle in which the virtual image distance or the projection distance is changed and projected from the near side to the far side.
  • the functional area FA1 (the range AR1 of the side portion 16c shown in FIG. 16) corresponding to the closest distance area is a true cylindrical shape having a constant distance from the rotation axis SX
  • the remaining functional area FA2 (FIG. 16)
  • the range AR2) of the side face portion 16c shown is a spiral shape in which the distance from the rotation axis SX changes continuously.
  • the intermediate image TI formed by the true-cylindrical function area FA1 is virtual-image projected without changing the virtual-image projection distance.
  • the projection distance to the movement of the intermediate screen 19 is smaller. Therefore, in order to change the projection distance, it is necessary to increase the movement of the intermediate screen 19.
  • the sensitivity of the distance change is conversely increased. If the difference in change in projection distance is large, for example, if the three-dimensional shape portion 116 has a spiral structure with a constant change, there is almost no change in distance near the time of rotation, but a rapid change in distance on the far side. Will occur.
  • the closest projection distance is a certain distance (for example, 3 m or 4 m)
  • the average distance in the shortest zone is 3 m or 4 m in order to perform display in the display zone of the closest projection distance. Need to have a structure. Therefore, it is necessary to set the actual spiral structure to the projection distance side closer than the set distance.
  • a specific setting value changes with divisions of a distance zone, for example, it is about 2.7 m if it is 3 m, and it will be about 3.5 m if it is 4 m. For this reason, the movement of the intermediate screen 19 has to be further increased, and it also becomes a problem that the outer shape of the spiral structure becomes large.
  • the projection distance of the closest side is made constant, the projection distances of the other zones are continuously changed, and the projection distance of the closest side and the next one are changed.
  • a step portion 16f is provided between the distance zone and the distance zone.
  • the head-up display device of the fifth embodiment is a modification of the head-up display device of the first embodiment, and items that are not particularly described are the same as in the first embodiment.
  • a plurality of stepped portions 16 f are provided in one cycle in which the virtual image distance or the projection distance is changed and projected from the near side to the far side. That is, the rotating body 16a has a pattern (or a spiral pattern) of a plurality of functional areas FA. Thereby, the projection distance can be discretely changed.
  • the projection distance may not be changed in a part of certain zones. That is, the projection distance on the nearest side may be fixed, and the stepped portion 16f may be provided between the area closest to the nearest side and the remaining area.
  • the head-up display device of the sixth embodiment is a modification of the head-up display device of the first embodiment, and items that are not particularly described are the same as in the first embodiment.
  • the intermediate screen 19 is a combination of opposite inclined surfaces, and the passage of time of the position where the intermediate screen 19 intersects the optical axis AX.
  • the pattern PA is similar to a sine wave. That is, in the case of the sixth embodiment, the three-dimensional shape portion 116 is not provided with a step.
  • the functional area FA of the three-dimensionally shaped portion 116 or the rotating body 16a is set to reciprocate continuously and periodically along the optical axis AX direction.
  • the position of the functional area FA of the intermediate screen 19 gradually increases in the former part PAa of the temporal pattern PA, and the position of the functional area FA of the intermediate screen 19 gradually decreases in the draft step PAb of the temporal pattern PA.
  • the functional area FA or the intermediate image TI may not be orthogonal to the optical axis AX, but may be inclined.
  • FIG. 18B is a view for explaining display control by the head-up display device or the image display device of the sixth embodiment.
  • the functional area FA of the intermediate screen 19 is divided into a plurality of partial areas A1 to A4 along the circumferential direction around the rotation axis SX, and individual display is performed. That is, the display area of the drawing device (display element) 11 is divided in the same manner as the partial areas A1 to A4, and different projection distances are displayed for each of the divided display areas of the drawing device 11.
  • the partial areas A1 to A4 displays corresponding to different subzones LZk-2 to LZk + 1 are performed, and in the rotation period, the images of the same subzone or distance zone deviate in timing and each part The areas A1 to A4 will be displayed. If an image display synchronized with rotation is performed at high speed with respect to this timing shift, the inclination of the functional area FA or the intermediate image TI is apparently reduced, and a projection image (virtual image) IM with a small inclination can be formed.
  • the number of divisions into which the functional area FA is divided into partial areas is not limited to four as shown in the figure, and may be two or more arbitrary numbers.
  • the stepped portion does not have a step in the three-dimensional shape portion 116, so that the stepped portion is displayed in the display area of the display optical system 30 It is possible to eliminate the time during which the light passes and which is not provided for eliminating the influence on the display, and to ensure the luminance by the continuous display at all angles of the rotating body 16a.
  • the head-up display device of the seventh embodiment is a modification of the head-up display device of the first embodiment, and items that are not particularly described are the same as in the first embodiment.
  • the rotating body 16a comprises a plurality of portions 116a, and in the example shown, comprises two portions 116a.
  • Each portion 116a is formed with a spiral-shaped three-dimensional shaped portion 116, and an intermediate screen 19 is provided on the surface thereof.
  • the display of two cycles in the first embodiment can be performed by one rotation of the rotating body 16a.
  • the head-up display device 200 as a specific embodiment has been described above, the head-up display device according to the present invention is not limited to the above.
  • the display screen 20 can be arranged at the upper part of the front window 8 or at the sun visor position by inverting the arrangement of the image display device 100 upside down.
  • the display screen 20 is arranged at Also, the display screen 20 may be disposed at a position corresponding to a conventional mirror of a car.
  • the intermediate screen 19 or the functional area FA is disposed substantially orthogonal to the optical axis AX direction of the intermediate screen 19, but the functional area FA is forced to be relative to the optical axis AX.
  • the rotation axis SX is shifted so as to be orthogonal to the axis TX parallel to the optical axis AX of the intermediate screen 19, but if the inclination of the functional area FA can be corrected, the rotation axis SX is the optical axis AX.
  • the configuration may be orthogonal.
  • the first to n-th display zones DZ1 to DZn described in the first embodiment do not need to be continuous over the entire range of the projection distance, and the portions corresponding to the boundaries of the distance zones LZ1 to LZn It may be discrete and discontinuous.
  • the functional area FA set in the rotating body 16a is not limited to that shown in FIG. 5 or the like, and can be variously arranged, shaped, etc. That is, the functional area FA does not have to be set at a separate position on the rotary body 16a, and can be set at a continuous desired position on the rotary body 16a.
  • the number of divisions of the projection distance of the projection image IM is not limited to three, and can be set to four or more various settings depending on the application. At this time, if the product of the number of divisions of the distance and the display time per distance exceeds the display total time of one cycle with respect to the display total time of one cycle, at least one adjacent distance zone , Have time to be displayed simultaneously.
  • the outline of the display screen 20 can be made into various shapes not only in a rectangle.
  • various shapes of the display screen 20 may be determined by the specification of the eye box, the range of the viewing angle, and the shape.
  • the imaging optical system 15 and the virtual image forming optical system 17 shown in FIG. 2 are merely examples, and the optical configurations of the imaging optical system 15 and the virtual image forming optical system 17 can be appropriately changed.
  • the environment monitoring unit 72 detects the object OB existing in front of the vehicle body 2 and displays the related information image such as frame frames HW1, HW2, HW3 corresponding to the arrangement of the object OB on the image display device 100. Regardless of the presence or absence of the object OB, it is possible to obtain additional driving related information using the communication network, and to display such driving related information on the image display device 100. For example, a display that warns of a car, an obstacle, etc. present in a blind spot is also possible.
  • the rotary body 16a has a cylindrical shape, but may have an elliptical shape or a truncated cone shape.
  • the rotary body 16a is formed in a truncated cone shape, and the side surface portion 16c is provided with a side surface which can change the position of the intermediate screen continuously as it is rotated. be able to.
  • the rotation axis SX of the rotating body 16a is inclined with respect to the direction of an axis TX parallel to the optical axis AX of the intermediate screen 19, and the intermediate screen 19 is disposed such that the functional area FA is substantially orthogonal to the optical axis AX. Ru.
  • the inclination of the intermediate screen 19 with respect to the optical axis AX of the intermediate image TI is set to a desired state.

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Abstract

小型で空間の利用効率が高く奥行き方向を含めて虚像の表示位置を変化可能な表示装置を提供する。表示素子である描画デバイス１１によって形成された映像光を投影する第１投影光学系である結像光学系１５と、結像光学系１５による投影位置において光を拡散させる中間スクリーン１９と、中間スクリーン１９に形成された中間像ＴＩを拡大投影する第２投影光学系である虚像形成光学系１７と、回転軸ＳＸのまわりに回転させることにより中間スクリーン１９の機能領域ＦＡを中間スクリーン１９の光軸ＡＸ方向に移動させる回転体１６ａとを備え、中間スクリーン１９は、回転体１６ａの側面部１６ｃに設けられ、回転体１６ａの回転により機能領域ＦＡの光軸ＡＸ方向の位置が連続的に変化する立体形状部１１６を有する。

Description

表示装置
　本発明は、虚像の投影位置を可変とした表示装置に関するものである。
　ヘッドアップディスプレイ（以下ＨＵＤとも称する）装置として、虚像としての表示像を運転者からの距離が異なる複数箇所に生成するものがある（特許文献１～６）。
　例えば特許文献１の装置では、虚像形成用の光学系において、反射ミラーとして曲率が異なる２つのミラー面を設け、それらの回動によって光路上に配置されるミラーを切り替えることで虚像の投影距離を可変としている。
　また、特許文献２の装置では、虚像形成用の光学系において、配置が異なる複数の表示パネルを用いて虚像を形成することで、可動部を設けないで虚像までの表示距離を変えている。
　また、特許文献３の装置では、虚像形成用の光学系において、光軸方向に移動することにより表示像を変倍する集光レンズを用いており、集光レンズにビームエキスパンダーを用いることで、表示像又は虚像の光軸方向の位置を調整できるとの記載がある。
　また、特許文献４の装置では、表示素子と結像光学系との間にリレー光学系を配置し、リレー光学系により中間像を形成するとともに、リレー光学系を構成する光学素子の位置を変化させて中間像の位置を変え、虚像の投影距離を変化させている。
　また、特許文献５の装置では、ＨＵＤの表示画面を上下方向に分割して近側と遠側とに投影する。その際、遠側の表示に関して、中間スクリーンを移動させて虚像の投影距離を可変としている。
　また、特許文献６の装置では、虚像形成用の光学系において、レーザー走査を用いており、光路中に中間スクリーンを配置し、中間スクリーンを移動させることで虚像の投影距離を可変としている。
　しかしながら、特許文献１の装置は、２つのミラー面を用いて２つの投影距離を得ており、投影距離の設定数を増やそうとすると、ミラー枚数を増やすことになり、装置が大型化し複雑化する。
　また、特許文献２の装置は、各表示パネルの位置とこれによる表示距離とが固定となるため、画面内の任意の位置で投影距離を変化させることができない。
　特許文献３では、虚像の投影距離を変えることの意義については説明がなく、虚像の位置調整の具体的な手法も示されていない。
　特許文献４の装置は、リレー光学系の光学素子を移動させるが、光学素子の具体的な駆動方法やこれに伴う表示の変更方法については説明がなく、複数の距離位置に高輝度の画像を同時に投影する手法についての開示はない。
　特許文献５及び６の装置では、中間スクリーンを移動させるが、中間スクリーンの駆動方法やこれに伴う表示の変更手法については説明がなく、複数の距離位置に高輝度の画像を同時に投影する手法についての開示はない。
特開平９－１８５０１２号公報 特開２００４－１６８２３０号公報 特開２００７－９４３９４号公報 特開２００８－１８０７５９号公報 特開２０１５－１１２１１号公報 特開２００９－１５０９４７号公報
　本発明は、上記背景技術に鑑みてなされたものであり、小型で空間の利用効率が高く奥行き方向を含めて虚像の表示位置を変化可能な表示装置を提供することを目的とする。
　上記した目的のうち少なくとも一つを実現するために、本発明の一側面を反映した表示装置は、表示素子によって形成された映像光を投影する第１投影光学系と、第１投影光学系による投影位置において光を拡散させる中間スクリーンと、中間スクリーンに形成された中間像を拡大投影する第２投影光学系と、回転軸のまわりに回転させることにより中間スクリーンの機能領域を中間スクリーンの光軸方向に移動させる回転体とを備え、中間スクリーンは、回転体の側面部に設けられ、回転体の回転により少なくとも一部の機能領域の光軸方向の位置が連続的に変化する立体形状部を有する。ここで、中間スクリーンの光軸とは、中間スクリーンを通過する第１投影光学系の光軸を意味する。
図１Ａは、第１実施形態の表示装置としてのヘッドアップディスプレイ装置を車体に搭載した状態を示す側方断面図であり、図１Ｂは、ヘッドアップディスプレイ装置を説明する車内側からの正面図である。 ヘッドアップディスプレイ装置を構成する投影光学系等の具体的な構成例を説明する拡大側方断面図である。 図３Ａ、３Ｂ、及び３Ｃは、中間スクリーンを組み込んだ拡散部の構造を説明する平面図、ＡＡ矢視断面図、及びＢＢ矢視断面図であり、図３Ｄは、拡散部中の回転体を説明する斜視図である。 図４Ａ及び４Ｂは、中間スクリーンの光軸方向の変位を説明する図である。 中間スクリーンの回転に伴う機能領域の移動を説明する図である。 中間像の位置の変化を具体的に例示する図である。 中間像の位置と投影距離との関係を示すとともに、表示ゾーン及び距離ゾーンを説明する図である。 ヘッドアップディスプレイ装置の全体構造を説明するブロック図である。 具体的な表示状態を説明する斜視図である。 図１０Ａは、図６に対応する図であり、図１０Ｂ～１０Ｄは、図９中の投影像又はフレーム枠に対応する図である。 図８に示すヘッドアップディスプレイ装置の動作例を説明する図である。 表示ゾーンでの表示の切り替えの一例を説明する概念図である。 図１３Ａ及び１３Ｂは、第１実施形態の投影光学系の実施例を説明する図である。 第２実施形態のヘッドアップディスプレイ装置に組み込まれた画像表示装置を説明する図である。 図１５Ａ及び１５Ｂは、第３実施形態のヘッドアップディスプレイ装置に組み込まれた画像表示装置を説明する図である。 第４実施形態のヘッドアップディスプレイ装置に組み込まれた画像表示装置を説明する図である。 第５実施形態のヘッドアップディスプレイ装置に組み込まれた画像表示装置を説明する図である。 図１８Ａ及び１８Ｂは、第６実施形態のヘッドアップディスプレイ装置に組み込まれた画像表示装置を説明する図である。 第７実施形態のヘッドアップディスプレイ装置に組み込まれた画像表示装置を説明する図である。 ヘッドアップディスプレイ装置に組み込まれた画像表示装置の変形例を説明する図である。
〔第１実施形態〕
　以下、図面を参照しつつ、本発明に係る第１実施形態の表示装置としてのヘッドアップディスプレイ装置及び表示方法について説明する。
　図１Ａ及び１Ｂは、実施形態の表示装置としてのヘッドアップディスプレイ装置のうち画像表示装置１００を説明する概念的な側方断面図及び正面図である。この画像表示装置１００は、例えば自動車の車体２内に搭載されるものであり、投影ユニット１０と表示スクリーン２０とを備える。画像表示装置１００は、投影ユニット１０中の後述する描画デバイス１１に表示されている画像情報を、表示スクリーン２０を介してドライバーＶＤに向けて虚像表示するものである。
　画像表示装置１００のうち投影ユニット１０は、車体２のダッシュボード４内であってディスプレイ５０の背後に埋め込むように設置されており、運転関連情報等を含む画像に対応する映像光である表示光ＤＬを表示スクリーン２０に向けて射出する。表示スクリーン２０は、コンバイナーとも呼ばれ、半透過性を有する凹面鏡又は平面鏡である。表示スクリーン２０は、下端の支持によってダッシュボード４上に立設され、投影ユニット１０からの表示光（映像光）ＤＬを車体２の後方に向けて反射する。つまり、図示の場合、表示スクリーン２０は、フロントウインドウ８とは別体で設置される独立型のものとなっている。表示スクリーン２０で反射された表示光ＤＬは、運転席６に座ったドライバーＶＤの瞳ＰＵ及びその周辺位置に対応するアイボックス（不図示）に導かれる。ドライバーＶＤは、表示スクリーン２０で反射された表示光ＤＬ、つまり車体２の前方にある虚像としての投影像ＩＭを観察することができる。一方、ドライバーＶＤは、表示スクリーン２０を透過した外界光、つまり前方景色、自動車等の実像を観察することができる。結果的に、ドライバーＶＤは、表示スクリーン２０の背後の外界像又はシースルー像に重ねて、表示スクリーン２０での表示光ＤＬの反射によって形成される運転関連情報等の関連情報を含む投影像（虚像）ＩＭを観察することができる。
　ここで、表示スクリーン２０をフロントウインドウ８と別体で構成しているが、フロントウインドウ８を表示スクリーンとして用い、フロントウインドウ８内に設定した表示範囲に投影を行って、ドライバーＶＤが投影像ＩＭを観察できる構成としても構わない。この際、フロントウインドウ８のガラスの一部領域の反射率をコート等によって変更することで、反射領域を確保することができる。また、フロントウインドウ８での反射角度が例えば６０度程度であれば、反射率が１５％程度確保され、特にコートを設けなくても透過性を有する反射面として用いることができる。これら以外に、フロントウインドウ８のガラス中にサンドイッチする構成で表示スクリーンを設けることもできる。
　図２に示すように、投影ユニット１０は、描画デバイス１１を含む虚像型の拡大結像系である本体光学系１３と、本体光学系１３を動作させる表示制御部１８と、本体光学系１３等を収納するハウジング１４とを備える。これらのうち本体光学系１３と表示スクリーン２０とを組み合わせたものは、表示光学系３０を構成する。
　本体光学系１３は、描画デバイス１１のほかに、描画デバイス１１に形成された画像を拡大した中間像ＴＩを形成する第１投影光学系である結像光学系１５と、中間像ＴＩを虚像に変換する第２投影光学系である虚像形成光学系１７と、投影用の両光学系１５，１７間に配属される拡散部１６とを備える。
　描画デバイス１１は、２次元的な表示面１１ａを有する表示素子である。描画デバイス（表示素子）１１の表示面１１ａに形成された像は、結像光学系（第１投影光学系）１５で拡大されて拡散部１６に設けた渦巻き型構造の中間スクリーン１９に投影される。この際、２次元表示が可能な描画デバイス１１を用いることで、中間スクリーン１９に対する投影像の切り替え、つまり表示スクリーン２０越しに虚像として表示される投影像ＩＭの切り替えを比較的高速とできる。描画デバイス１１は、ＤＭＤやＬＣＯＳ等の反射型の素子であっても、液晶等の透過型の素子であってもよい。特に、描画デバイス１１としてＤＭＤやＬＣＯＳを用いると、明るさを維持しつつ画像を高速で切り替えること（高速の間欠表示を含む）が容易になり、虚像距離又は投影距離を変化させる表示に有利である。なお、描画デバイス１１は、表示距離又は投影距離を変化させる場合には、投影距離の近側から遠側を１周期と考えた場合に、それぞれの周期に対して３０ｆｐｓ以上、更に望ましくは６０ｆｐｓ以上のフレームレートで動作する。これにより、異なる投影距離に複数の投影像（虚像）ＩＭをドライバーＶＤに対して同時に表示されているように見せることが可能になる。例えば近側から遠側までを５分割表示して、１周期の表示を４０ｆｐｓで行う場合には、各投影距離の表示は２００ｆｐｓ以上で表示の切り替えを行う必要がある。こういった高速な表示を行う場合、ＤＭＤやＬＣＯＳが描画デバイス１１の候補となる。
　拡散部１６は、回転体１６ａを有し、回転体１６ａの側面の一部が結像光学系（第１投影光学系）１５による投影位置又は結像位置（つまり中間像ＴＩの結像予定位置又はその近傍）に配置される。図示の例では、回転体１６ａは、回転体１６ａの回転軸ＳＸが結像光学系１５の光軸ＡＸに平行な軸ＴＸ方向（図３Ａ参照）に対して直交又はほぼ直交するように設けられている。これにより、中間像ＴＩの中間スクリーン１９の円筒奥行き方向（側面部１６ｃの回転軸ＳＸ方向）の傾きを低減することができる。回転体１６ａは、回転駆動部６４に駆動されて例えば一定速度で回転軸ＳＸのまわりに回転する。なお、光軸ＡＸに平行な軸ＴＸは、光軸ＡＸを含むものであってもよい。
　図３Ａは、拡散部１６を説明する正面図であり、図３Ｂは、拡散部１６を説明するＡＡ矢視断面図であり、図３Ｃは、拡散部１６を説明するＢＢ矢視断面図であり、図３Ｄは、拡散部１６中の回転体１６ａを説明する斜視図である。拡散部１６は、全体として円筒形状に近い輪郭を有する回転体１６ａを有する。
　回転体１６ａは、光透過性を有し、回転軸ＳＸのまわりの角度方向に応じて回転軸ＳＸから機能領域ＦＡとなる表面までの距離が連続的に変化する部分を含む円筒状形状を有する。このような形状とすることで、中間スクリーン１９の光軸ＡＸ方向の距離を連続的に変化させることが可能となり、虚像投影距離を変化させる投影が可能となる。また、回転体１６ａの回転の安定化を考慮しつつ、構造を簡素化することができる。
　回転体１６ａは、端面部１６ｂと、側面部１６ｃとを有する。回転体１６ａは、回転体１６ａの描画デバイス１１側が開放された構造となっている。端面部１６ｂと側面部１６ｃとは、光透過性を有する同一の材料で形成されている。ただし、端面部１６ｂは、光透過性を有していなくてもよいし、例えば一部空洞になっていても構わない。
　回転体１６ａの端面部１６ｂは、円盤状の部材であり、側面部１６ｃの一方の端部を支持している。端面部１６ｂは、中心軸部６５を介して回転駆動部６４に固定されている。図示は省略するが、回転体１６ａには、回転体１６ａの回転を安定させるために、バランサーを設けることができる。
　回転体１６ａの側面部１６ｃは、光学部であり、側面部１６ｃに形成された一方の表面１６ｄは、平滑面又は光学面に形成されている。表面１６ｄ上には、全域に亘って中間スクリーン１９が形成されている。回転体１６ａの表面１６ｄは、立体形状部１１６として機能する。中間スクリーン１９は、配光角を所望の角度に制御した拡散板である。中間スクリーン１９は、回転体１６ａの側面部１６ｃに貼り付けられるシートとできるが、回転体１６ａの表面に形成された微細な凹凸パターンであってもよい。中間スクリーン１９は、入射した表示光ＤＬを拡散させることによって中間像ＴＩを形成する（図２参照）。回転体１６ａの側面部１６ｃに形成された他方の表面１６ｅは、平滑面又は光学面に形成されている。
　立体形状部１１６は、回転軸ＳＸから機能領域ＦＡまでの距離が連続的に変化する側面形状を有している。ここで、回転軸ＳＸから機能領域ＦＡまでの距離が連続的に変化する側面形状とは、例えば、回転軸ＳＸに垂直な方向から見て機能する渦巻き型となっている構造（立体形状部１１６において、旋回するにつれ中心から遠ざかる又は近づく形状）や、例えば曲率一定でその中心軸の位置が変化するような構造、円筒面の回転軸を中心軸からずらしたもの等、回転軸ＳＸから中間スクリーン１９の機能面までの距離が連続的に変化する形状等、を意味する。この場合、立体形状部１１６の回転に沿って中間スクリーン１９の機能領域ＦＡが立体形状部１１６の面上で移動する。
　側面部１６ｃは、例えば、光透過性を有する渦巻き状の部材であり、一対の表面１６ｄ，１６ｅは、回転軸ＳＸを基準軸とする渦巻き型側面となっている。つまり、側面部１６ｃの基準軸は、回転体１６ａの回転軸ＳＸとほぼ一致している。結果的に、一方の表面１６ｄ上に形成された中間スクリーン１９も連続的な渦巻き型側面に沿って形成されたものとなっている。ここで、立体形状部１１６は、側面部１６ｃの一周期のうち１つ以上の機能領域ＦＡのパターン（又は渦巻き型側面のパターン）を有している。中間スクリーン１９は、機能領域ＦＡのパターン（又は渦巻き型側面のパターン）に対応する範囲に形成されている。これにより、立体形状部１１６の一回転で中間スクリーン１９の機能領域ＦＡの光軸ＡＸ方向の位置を適宜調整することで、虚像投影距離を適宜調整することができる。
　本実施形態の中間スクリーン１９は、渦巻きの１ピッチ分の範囲に形成されている。この結果、拡散部１６の周に沿った一箇所に段差部１６ｆが形成されている。この段差部１６ｆは、立体形状部１１６の端に対応する位置で光軸ＡＸ方向に平行な方向に中間スクリーン位置の差を与えるものとなっている。つまり、段差部１６ｆにより中間スクリーン１９の機能領域の光軸ＡＸ方向の位置を一部において非連続的ながら周期的に変化させることができる。この段差量は、虚像を投影する距離の近側と遠側の仕様、及び第２投影光学系である虚像形成光学系１７の倍率等によって設定される。この際、段差部１６ｆを３０ｍｍ以下の距離差又はピッチを与えるものとすれば、拡散部１６の光軸ＡＸ方向の厚さを比較的小さくすることができ、拡散部１６の小型化と、後述する虚像形成光学系１７を構成するミラー間の間隔を狭めた設計とが可能となり、装置の小型化にも効果がある。また、立体形状部１１６で発生する回転体１６ａの形状の非対称性を低減することができ、中間スクリーン１９の平坦性の確保や回転体１６ａの回転安定性の確保が容易になる。
　段差部１６ｆは、立体形状部１１６の端間の段差を繋ぐとともに、拡散部１６を回転させる回転軸ＳＸを含む平面に対して傾斜した接続面１６ｇを有する。上記のように、回転体１６ａの一対の表面１６ｄ，１６ｅが回転軸ＳＸを基準軸とする渦巻き型側面であることから、回転体１６ａは、光軸ＡＸ方向に関してほぼ等しい厚みｔを有する。これにより、回転体１６ａを通過する光路長が一定に保たれるため、結像位置の調整が容易となる。また、厚みｔを一定とすることで回転時の重量バランスも保たれ、駆動時の信頼性が向上する。
　回転体１６ａの側面部１６ｃにおいて、周方向に沿った一箇所は、本体光学系１３の光軸ＡＸが通る機能領域ＦＡとなっており、機能領域ＦＡにおける中間スクリーン１９の部分によって中間像ＴＩが形成される。この機能領域ＦＡは、回転体１６ａの回転に伴って回転体１６ａ上において一定速度で移動する。つまり、回転体１６ａを回転させつつその一部である機能領域ＦＡに表示光（映像光）ＤＬを入射させることで、機能領域ＦＡ又は中間像ＴＩの位置が光軸ＡＸに沿って移動する（描画デバイス１１の表示が動作していなければ、必ずしも表示としての中間像は形成されないが、中間像が形成されるであろう位置も中間像の位置と呼ぶ）。図示の例では、中間スクリーン１９が渦巻き（旋回するにつれ中心から遠ざかる又は近づく形状）の一周期に対応する範囲に形成されているので、回転体１６ａの１回転で中間スクリーン１９の機能領域ＦＡ又は中間像ＴＩは、光軸ＡＸ方向に段差に相当する距離だけ移動することになる。
　なお、結像光学系（第１投影光学系）１５は、立体形状部１１６に対応するアナモフィック光学素子を少なくとも１つ含む複数のレンズを有していることが好ましい。虚像表示を行っているある瞬間の中間スクリーン１９の機能領域ＦＡについて考えた場合、中間スクリーン１９の機能領域ＦＡ内の異なる場所で中間スクリーン１９の位置が中間スクリーン１９の光軸ＡＸ方向に対して変化する。つまり、機能領域ＦＡの面は、直交する２方位で近似的な曲率が異なるものとなっている。この変化があっても投影レンズの中間スクリーン１９側の合焦位置が最適化された設計が必要となり、少なくとも１枚以上のアナモフィック光学素子で結像光学系１５を構成することが望ましい。結像光学系１５は、中間スクリーン１９の位置によってピントぼけが生じないように、機能領域ＦＡの移動範囲以上の所定の焦点深度を有している。または、第１投影光学系である結像光学系１５にフォーカシングする機能を持たせることで、ぼけのない像を得ることもできる。
　図４Ａ及び４Ｂを参照して、回転体１６ａ（又は立体形状部１１６）の回転軸ＳＸの設定について説明する。回転体１６ａの回転軸ＳＸは、中間スクリーン１９の光軸ＡＸに平行な軸ＴＸに対して直交又はほぼ直交する状態で配置されている。ここで、回転体１６ａ上の中間スクリーン１９は、その局所的な機能領域ＦＡが中間スクリーン１９を通過する本体光学系１３の光軸ＡＸ方向に対してほぼ直交するように配置される。回転体１６ａの回転軸ＳＸは、機能領域ＦＡの変位を確保しつつ回転体１６ａの回転を安定させるために端面部１６ｂの中心に対して偏芯して配置されている。そのため、回転軸ＳＸと中間スクリーン１９の光軸ＡＸとを直交交差させると、光軸ＡＸにおける機能領域ＦＡの接線は、光軸ＡＸに対して所定角度αだけ傾斜した状態となっている。よって、回転軸ＳＸを描画デバイス１１側から見て光軸ＡＸに垂直な方向又は斜め方向に移動させることにより、本実施形態にあるような渦巻き型構造の立体形状部１１６において、回転体１６ａの回転軸ＳＸと光軸ＡＸとを直交交差させた場合に生じる、例えば画面左右方向での投影距離の傾きを補正することができる。図４Ａにおいて一点鎖線で示す第１位置ＰＯ１は、機能領域ＦＡ又は中間像ＴＩが最も光路上流側に位置した場合を示し、同様に一点鎖線で示す第２位置ＰＯ２は、機能領域ＦＡ又は中間像ＴＩが最も光路下流側に位置した場合を示している。これらの位置ＰＯ１，ＰＯ２間の距離Δは、機能領域ＦＡ又は中間像ＴＩの光軸ＡＸ方向の変位量に相当するものである。
　なお、回転体１６ａの側面部１６ｃに沿った方向の立体形状部１１６の非対称性を補正する方向に回転体１６ａの回転軸ＳＸを傾斜させてもよい。この場合、側面部１６ｃに沿った周方向又は左右方向（画面上の横方向）について収差を補正することができる。
　回転体１６ａの内部には、光路を折り曲げるミラーＭ１が設けられている。ミラーＭ１は、結像光学系１５の出射光の光路上、かつ回転軸ＳＸ及びその周囲を含む領域に設けることが望ましい。結像光学系１５からの入射光が回転体１６ａの内部に設けられたミラーを反射して、機能領域ＦＡに入射する。機能領域ＦＡを通過した出射光は、虚像形成光学系１７に入射する。
　図２に戻って、回転駆動部６４によって拡散部１６を一定速度で回転軸ＳＸのまわりに回転させることで、回転体１６ａの中間スクリーン１９（又は立体形状部１１６）が光軸ＡＸと交差する位置（つまり機能領域ＦＡ）も光軸ＡＸ方向に移動する。つまり、図５に示すように、回転体１６ａの回転に伴って、中間スクリーン１９上の機能領域ＦＡは、例えば等角度でずれた位置に設定された隣接する機能領域ＦＡ’に順次シフトし、光軸ＡＸ方向に移動する。このような機能領域ＦＡの光軸ＡＸ方向への移動により、中間像ＴＩの位置も光軸ＡＸ方向に移動させることができる。詳細は後述するが、例えば中間像ＴＩの位置を虚像形成光学系１７側に移動させることにより、投影像ＩＭまでの投影距離又は虚像距離を減少させることができる。また、中間像ＴＩの位置を描画デバイス（表示素子）１１側に移動させることにより、投影像ＩＭまでの投影距離又は虚像距離を増加させることができる。
　虚像形成光学系（第２投影光学系）１７は、結像光学系（第１投影光学系）１５によって形成された中間像ＴＩを表示スクリーン２０と協働して拡大し、ドライバーＶＤの前方に虚像としての投影像ＩＭを形成する。虚像形成光学系１７は、少なくとも１枚のミラーで構成されるが、図示の例では３枚のミラー１７ａ，１７ｂ，１７ｃを含む。虚像形成光学系（第２投影光学系）１７は、回転体１６ａの機能領域ＦＡにおける中間スクリーン１９の湾曲（つまり中間像ＴＩの像面湾曲）を補正するような光学特性を有するものとできる。例えば、虚像形成光学系１７は、立体形状部１１６に対応する自由曲面ミラーを有する。中間スクリーン１９の面内の回転体１６ａの側面部１６ｃに沿った周方向又は左右方向で、中間スクリーン１９の機能領域ＦＡの中心に対して自由曲面ミラーの位置が中間スクリーン１９の光軸ＡＸ方向に対して一定ではなく変化する。また、虚像距離によってその変化量も変わる。この変化に関してミラーを最適化した設計にすることにより、中間スクリーン１９の湾曲を補正することができる。
　図２等に示す画像表示装置１００において、表示制御部１８の制御下で回転駆動部６４を動作させることで、拡散部１６が回転軸ＳＸのまわりに回転して中間像ＴＩの位置が光軸ＡＸ方向に繰り返し周期的に移動し、虚像形成光学系１７によって表示スクリーン２０の背後に形成される虚像としての投影像ＩＭと観察者であるドライバーＶＤとの距離を大きく、又は小さくすることができる。このように、投影される投影像ＩＭの位置を前後に変化させるとともに、表示制御部１８の制御下で描画デバイス（表示素子）１１による表示内容をその位置に応じたものとすることで、投影像ＩＭまでの投影距離又は虚像距離を変化させつつ投影像ＩＭの表示内容を変化させることになり、一連の投影像としての投影像ＩＭを３次元的なものとすることができる。なお、機能領域ＦＡが光軸ＡＸ方向に移動しても、機能領域ＦＡにおける中間スクリーン１９の湾曲状態は維持されるので、投影像ＩＭの位置に関わらず虚像形成光学系（第２投影光学系）１７による補正の効果は維持される。
　拡散部１６又は回転体１６ａの回転速度又は機能領域ＦＡの移動速度は、虚像としての投影像ＩＭが複数個所又は複数投影距離に同時に表示されているかのように見せることができる速度であることが望ましい。ここで、各表示ゾーン（後述するサブゾーン）の投影像ＩＭを、投影距離の近側から遠側までの１周期に対して３０ｆｐｓ以上、望ましくは６０ｆｐｓ以上で切り替えれば、表示される画像が連続的な画像として認識される。例えば、拡散部１６の動作に伴って投影像ＩＭが近距離から遠距離までの５段階で順次投影されるものとして、描画デバイス１１に２００ｆｐｓで表示を行わせると、各距離（例えば近距離）の投影像ＩＭは、４０ｆｐｓで表示の切り替えが行われることになり、各距離の投影像ＩＭが並列的に行われかつ切り替えがほぼ連続的なものとして認識される。
　図６は、拡散部１６の回転に伴う中間像ＴＩの位置の変化を具体的に例示する図である。拡散部１６の機能領域ＦＡは、光軸ＡＸ方向に沿って鋸歯状の経時パターンＰＡで繰り返し周期的に移動しており、中間像ＴＩの位置も、描画デバイス（表示素子）１１が連続表示を行っている場合、図示のように光軸ＡＸ方向に沿って鋸歯状の経時パターンＰＡで繰り返し周期的に移動する。つまり、中間像ＴＩの位置は、段差部１６ｆに対応する箇所で不連続的ながら、拡散部１６の回転に伴って連続的かつ周期的に変化する。この結果、図示を省略するが、投影像（虚像）ＩＭの位置も、スケールは異なるが、中間像ＴＩの位置と同様に光軸ＡＸ方向に沿って繰り返し周期的に移動し、投影距離を連続的に変化させることができる。ここで、描画デバイス１１は、連続表示を行うものでなく、表示内容を切り替えつつ間欠的な表示を行うものであるから、中間像ＴＩの表示位置も鋸歯状の経時パターンＰＡ上における離散的な位置となる。ここで、図６に示す例では、中間像ＴＩの位置を鋸歯状に時間に対して一定の傾きで変化させているが、表示させる距離の仕様に対して拡散部１６の回転も加味して、表示タイミングをコントロールできるように位置を変化させることが好ましく、表示距離の仕様によっては一定の傾きとならない変化としてもよい。
　ある広がりを有す距離ゾーンで表示を行う場合、図６に示すように表示している時間内で中間像ＴＩの位置が変化することで、表示している距離が変化する。この際にそのように距離が変化するゾーンで観察者（ドライバー）に見える表示距離は、その表示時間内で変化する距離のほぼ平均位置となる。このことも加味して、経時パターンＰＡにおいて、最も近距離側の表示位置Ｐｎと最も遠距離側の表示位置Ｐｆとは、マージンを確保して、経時パターンＰＡの両端から離れた位置に設定される。また、経時パターンＰＡの途切れ目ＰＤは、拡散部１６の回転体１６ａに設けた段差部１６ｆに対応する。
　図７は、中間像ＴＩの位置と投影距離との関係又は中間像ＴＩの位置と表示ゾーンとの関係を説明する図である。一点鎖線で示す特性Ｃ１に従って、中間像ＴＩを光軸ＡＸ方向に等しい速度で移動させた場合、各距離ゾーンの切替時間の刻みを一定値とすれば投影距離の刻み幅Δは、近距離では短く、遠距離では長くなる。なお、中間像ＴＩの移動の刻み幅Δは、表示する距離ゾーンの切替時間に相当するものとなっている。
　図６に示す中間像ＴＩの位置両端に亘る往復を１周期と考えた場合、奥行きを持つ表示の単位を表示ゾーンとして、その１周期の時間が各距離ゾーンの表示時間と表示ゾーン数の積よりも短い時間であれば、少なくとも隣り合うゾーンで、各表示ゾーンで表示される投影距離範囲に重なりが生じる（図７の表示ゾーンＤＺ１～ＤＺｎ参照）。このように投影距離に関して重ねた表示を行うことで、重なりを生じない表示に比較して各表示ゾーンの表示時間を長くすることが可能となり、投影像（虚像）ＩＭの輝度が向上する。
　図７に示すように、特性Ｃ１に沿ってｎ個の表示ゾーンを設定することができる。ここで、説明の便宜上、最も近距離の表示ゾーンを第１表示ゾーンＤＺ１と呼び、最も遠距離の表示ゾーンを第ｎ表示ゾーンＤＺｎ（ｎは自然数）と呼ぶ。複数の表示ゾーンＤＺ１～ＤＺｎは、近距離から遠距離になるに従って表示する距離幅が広がっている。複数の表示ゾーンＤＺ１～ＤＺｎのうち隣り合う表示ゾーンは、投影距離又は距離ゾーンが部分的に重複している。すなわち、第ｋ表示ゾーンＤＺｋ（ｋはｎより小さい自然数）と第ｋ＋１表示ゾーンＤＺｋ＋１とは、投影距離が部分的に重複し、例えば第２表示ゾーンＤＺ２と第３表示ゾーンＤＺ３とは、投影距離が部分的に重複している。第ｋ表示ゾーンＤＺｋは、そこに表示すべき表示対象の投影距離の本来の表示像に対して、その前、後、又は前後の双方で設定される表示ゾーンで表示する像も併せて表示した複合的な投影像となっている。図示の例では、第ｋ表示ゾーンＤＺｋを表示している間の全体又はある一定時間内では４区間分の距離ゾーン又はサブゾーンＬＺｋ－２～ＬＺｋ＋１に相当するそれぞれの像が重なった状態の表示がされている。この場合、それぞれの表示ゾーンＤＺ１～ＤＺｎで表示される像の表示時間は、表示時間の刻みδのピッチで隣り合う表示ゾーンＤＺ１～ＤＺｎ間でズレがあるため、その分表示されている間の近側と遠側の両端の距離が変動してその平均距離も変動する。人の目又は脳は、その表示ゾーンＤＺ１～ＤＺｎの平均距離で表示像を捉えるので、同時に表示を行っている場合でも、それぞれの表示ゾーンＤＺ１～ＤＺｎの表示距離を異なる位置として表示している状態にできる。
　なお、輝度を一様に向上させる観点で、第ｋ表示ゾーンＤＺｋを重なり合う距離ゾーンが切り替わるタイミングで分割して基準サブゾーンＬＺｋを含む一連のサブゾーンＬＺｋ－２～ＬＺｋ＋１として考えた場合、描画デバイス（表示素子）１１に適宜表示動作を行わせることにより同一の投影像（虚像）ＩＭをそれぞれのサブゾーンで表示させる。つまり、距離が段階的に変化する一連の複数のサブゾーンＬＺｋ－２～ＬＺｋ＋１の組合せによって表示ゾーンＤＺｋが構成される。この際、投影距離の変化を考慮して、隣り合う距離ゾーンＬＺｋ－２～ＬＺｋ＋１において同一の投影像（虚像）ＩＭを位置及び角度サイズが一致するように重ねて表示させる。これにより、投影距離が変化する投影像（虚像）ＩＭをズレや滲みがない状態で表示することができる。また、このときの表示距離が、基準サブゾーンＬＺｋに相当する距離となる。なお、図７では、表示の便宜上、各表示ゾーンＤＺ１～ＤＺｎが横方向に延びるように表示されているが、縦軸を中間像ＴＩの位置とした場合、各表示ゾーンＤＺ１～ＤＺｎは、特性Ｃ１に沿って延びるものとなる。
　第１表示ゾーンＤＺ１～第ｎ表示ゾーンＤＺｎでの表示時間は、全て等しくなっている。各表示ゾーンＤＺ１～ＤＺｎでの表示時間を等しくすることで、各表示ゾーンＤＺ１～ＤＺｎの表示輝度を一致させることができ、観察者であるドライバーＶＤが意図せず特定距離の像に偏って着目する傾向が生じることを防止できる。なお、用途によっては、各表示ゾーンＤＺ１～ＤＺｎでの表示輝度に差を持たせることができる。例えば遠距離投影に対応する表示ゾーンについては、表示輝度を上げるといった処理が可能である。
　近距離端の投影に付加している第１～３前補間ゾーンＣＺ１～ＣＺ３は、第１距離ゾーンＬＺ１での表示距離を所望の距離とする観点で付加しているが、必須のものではない。同様に、遠距離端の投影に付加している第１～３後補間ゾーンＣＺ４～ＣＺ６は、第ｎ距離ゾーンＬＺｎでの表示距離を所望の距離とする観点で付加しているが、必須のものではない。
　画面内の特定の奥行き方向で異なる対象を表示する場合、距離の異なる表示対象が、奥行き方向以外の２次元平面内において重なる、又はほぼ重なるような近い位置にあり、それらに対する表示間の干渉が発生してしまうことが考えられ、これを回避する必要がある。例えば表示ゾーンＤＺｋの表示対象に対して別の表示ゾーンＤＺｋ’に存在する表示対象が２次元平面内で近傍に位置していてそれぞれの対象に対する表示に干渉が生ずる場合には、干渉領域ではそれらを合成するような表示を行うことが考えられる。具体的には、一対の表示対象が重なる共通領域又は交わり領域では、一対の表示対象が半透過重畳表示されるような画像とし、一対の表示対象が重ならない差分領域又は独立領域では、各部分で標準的な表示を行えば足る。または、色や大きさ（線の場合は太さも含む）、明るさ、明滅といった手段で違いを出した表示とする方法も考えられ、ドライバーＶＤに伝わるように工夫すればよい。
　図８は、ヘッドアップディスプレイ装置２００の全体構造を説明する概念的ブロック図であり、ヘッドアップディスプレイ装置２００は、その一部として画像表示装置１００を含む。画像表示装置１００は、図２に示す構造を有するものであり、ここでは説明を省略する。
　ヘッドアップディスプレイ装置２００は、画像表示装置１００のほかに、環境監視部７２と、主制御部９０とを備える。
　環境監視部７２は、検出領域内に存在するオブジェクトを検出するオブジェクト検出部であり、前方に近接して存在する移動体や人、具体的には自動車、自転車、歩行者等をオブジェクトとして識別し、オブジェクトの３次元的な位置情報を抽出する３次元計測器を有する。環境監視部（オブジェクト検出部）７２は、３次元計測器として、外部用カメラ７２ａと、外部用画像処理部７２ｂと、判断部７２ｃとを備える。外部用カメラ７２ａは、可視又は赤外域において外界像の撮影を可能にする。外部用カメラ７２ａは、車体２内外の適所に設置されており、ドライバーＶＤ又はフロントウインドウ８の前方の検出領域ＶＦ（後述する図９参照）を外部画像として撮影する。外部用画像処理部７２ｂは、外部用カメラ７２ａで撮影した外部画像に対して明るさ補正等の各種画像処理を行って判断部７２ｃでの処理を容易にする。判断部７２ｃは、外部用画像処理部７２ｂを経た外部画像からオブジェクト画像の抽出又は切り出しを行うことによって自動車、自転車、歩行者等のオブジェクト（具体的には、後述する図９中のオブジェクトＯＢ１，ＯＢ２，ＯＢ３参照）の存否を検出するとともに、外部画像に付随する奥行き情報から車体２前方におけるオブジェクトの空間的な位置を算出し３次元的な位置情報として記憶部７２ｍに保管する。判断部７２ｃの記憶部７２ｍには、外部画像からオブジェクト画像の抽出を可能にするソフトウエアが保管されており、外部画像からオブジェクト画像を抽出する動作時には、記憶部７２ｍから必要となるソフトウエアやデータが読み出される。判断部７２ｃにより、例えば得られた画像内の各オブジェクト要素の形状、大きさ、色等から、オブジェクト要素に対応する要素が何かを検出することができる。その際の判断基準は、予め登録されている情報とのパターンマッチングを行ってマッチングの度合からオブジェクトが何かを検出する方法等がある。また、処理速度を高める観点で、画像から車線を検知し、その車線内にあるターゲット又はオブジェクト要素について、上記の形状、大きさ、色等からオブジェクトの検出を行うこともできる。
　外部用のカメラ７２ａは、図示を省略しているが、例えば複眼型の３次元カメラである。つまり、カメラ７２ａは、結像用のレンズと、ＣＭＯＳその他の撮像素子とを一組とするカメラ素子をマトリックス状に配列したものであり、撮像素子用の駆動回路をそれぞれ有する。カメラ７２ａを構成する複数のカメラ素子は、例えば相対的な視差を検出できるようになっており、カメラ素子から得た画像の状態（フォーカス状態、オブジェクトの位置等）を解析することで、検出領域に対応する画像内の各領域又はオブジェクトまでの目標距離を判定できる。
　なお、上記のような複眼型のカメラ７２ａに代えて、２次元カメラと赤外距離センサーとを組み合わせたものを用いても、撮影した画面内の各部（領域又はオブジェクト）に関して奥行き方向の距離情報である目標距離を得ることができる。また、複眼型のカメラ７２ａに代えて、２つの２次元カメラを分離配置したステレオカメラによって、撮影した画面内の各部（領域又はオブジェクト）に関して奥行き方向の距離情報である目標距離を得ることができる。その他、単一の２次元カメラにおいて、焦点距離を高速で変化させながら撮像を行うことによっても、撮影した画面内の各部（領域又はオブジェクト）に関して奥行き方向の距離情報である目標距離を得ることができる。
　また、複眼型のカメラ７２ａに代えて、ＬＩＤＡＲ技術を用いても、検出領域内の各部（領域又はオブジェクト）に関して奥行き方向の距離情報を得ることができる。ＬＩＤＡＲ技術により、パルス状のレーザー照射に対する散乱光を測定し、遠距離にある対象までの距離や拡がり計測して視野内のオブジェクトまでの距離情報やオブジェクトの拡がりに関する情報を取得することができる。さらに、例えばＬＩＤＡＲ技術のようなレーダーセンシング技術と画像情報からオブジェクトの距離等を検出する技術とを組み合わせるような複合的な手法、つまり複数のセンサーをフュージョンさせる手法によって、オブジェクトの検出精度を高めることができる。
　オブジェクトを検出するカメラ７２ａの動作速度は、入力の高速化の観点で、描画デバイス（表示素子）１１の動作速度以上である必要があり、表示ゾーンＤＺ１～ＤＺｎの表示切り替え速度又は表示ゾーンＤＺ１～ＤＺｎの１周期の表示期間が例えば３０ｆｐｓ以上の場合、これより早くすることが望ましい。カメラ７２ａは、例えば１２０ｆｐｓより高速、例えば４８０ｆｐｓや１０００ｆｐｓといった高速動作によってオブジェクトの高速検出を可能にするものが望ましい。また、複数センサーをフュージョンさせる場合、その全てのセンサーが高速である必要は必ずしもなく、少なくとも複数センサーの内１つのセンサーは高速である必要があるが、それ以外は高速でなくても構わない。この場合、高速のセンサーで検出するデータを基本としながら、高速でないセンサーのデータで補完するという使い方で、センシング精度を上げるといった方法を用いてもよい。
　表示制御部１８は、主制御部９０の制御下で表示光学系３０を動作させて、表示スクリーン２０の背後に虚像距離又は投影距離が変化する３次元的な投影像ＩＭを表示させる。
　主制御部９０は、画像表示装置１００、環境監視部７２等の動作を調和させる役割を有する。主制御部９０は、例えば表示制御部１８を介して回転駆動部６４を動作させることによって、表示光学系３０による投影像ＩＭである虚像の投影距離を周期的に変化させる。つまり、主制御部９０等は、投影像ＩＭである虚像の奥行き方向に関する投影位置を周期的に変化させる。また、主制御部９０は、環境監視部７２によって検出したオブジェクトの空間的な位置に対応するように、表示光学系３０によって投影されるフレーム枠ＨＷ（図９参照）の空間的な配置を調整する。すなわち、主制御部９０は、環境監視部７２から受信した表示形状や表示距離を含む表示情報から、表示光学系３０に表示させる投影像ＩＭを生成する。投影像ＩＭの表示内容は、回転駆動部６４の動作に同期したもの、つまり中間像ＴＩの移動に同期させたものとなっている。投影像ＩＭは、例えば表示スクリーン２０の背後に存在する自動車、自転車、歩行者その他のオブジェクトに対してその奥行き位置方向に関して周辺に位置するフレーム枠ＨＷ（図９参照）のような標識とすることができる。このフレーム枠ＨＷは、説明の便宜上奥行きのない状態で示されているが、実際は表示ゾーンＤＺ１～ＤＺｎの奥行き幅に対応して一定の奥行き幅を有するものとなっている。以上のように、主制御部９０は、表示制御部１８と協働して像付加部として機能し、検出されたオブジェクトまでの目標距離が投影距離とほぼ一致するタイミングで、検出されたオブジェクトに対して表示光学系３０によって虚像として関連情報像を付加する。
　図９は、具体的な表示状態を説明する斜視図である。観察者であるドライバーＶＤの前方は観察視野に相当する検出領域ＶＦとなっている。検出領域ＶＦ内、つまり道路及びその周辺に、歩行者等である人のオブジェクトＯＢ１や、自動車等である移動体のオブジェクトＯＢ２が存在すると考える。この場合、主制御部９０は、画像表示装置１００によって３次元的な投影像（虚像）ＩＭを投影させ、各オブジェクトＯＢ１，ＯＢ２，ＯＢ３に対して関連情報像としてのフレーム枠ＨＷ１，ＨＷ２，ＨＷ３を付加する。この際、ドライバーＶＤから各オブジェクトＯＢ１，ＯＢ２，ＯＢ３までの距離が異なるので、フレーム枠ＨＷ１，ＨＷ２，ＨＷ３を表示させる投影像ＩＭ１，ＩＭ２，ＩＭ３までの投影距離は、ドライバーＶＤから各オブジェクトＯＢ１，ＯＢ２，ＯＢ３までの距離に相当するものとなっている。
　なお、投影像ＩＭ１，ＩＭ２，ＩＭ３の投影距離は、図７に示す表示ゾーンＤＺ１～ＤＺｎの一部に対応する表示ゾーンＤＺａ～ＤＺｃに形成されており、各表示ゾーンＤＺａ～ＤＺｃに対応する奥行き幅を有する。各投影距離の中心、つまり、投影像ＩＭ１，ＩＭ２，ＩＭ３の投影距離は、離散的であり、オブジェクトＯＢ１，ＯＢ２，ＯＢ３までの現実の距離に対して、常に正確に一致させるということはできない。ただし、投影像ＩＭ１，ＩＭ２，ＩＭ３の投影距離と、オブジェクトＯＢ１，ＯＢ２，ＯＢ３までの現実の距離との差が大きくなければ、ドライバーＶＤの視点が動いても視差が生じにくく、オブジェクトＯＢ１，ＯＢ２，ＯＢ３とフレーム枠ＨＷ１，ＨＷ２，ＨＷ３との配置関係をほぼ維持することができる。
　図１０Ａは、図６に対応し、図１０Ｂは、図９中の投影像ＩＭ３又はフレーム枠ＨＷ３に対応し、図１０Ｃは、図９中の投影像ＩＭ２又はフレーム枠ＨＷ２に対応し、図１０Ｄは、図９中の投影像ＩＭ１又はフレーム枠ＨＷ１に対応している。図１０Ａ～１０Ｄより明らかなように、投影像ＩＭ１は、回転体１６ａ（又は立体形状部１１６）の機能領域ＦＡ又は中間像ＴＩが表示位置Ｐ１を中心とする所定距離範囲にあるとき、具体的には、この所定距離範囲に応じて図７に示す特性Ｃ１に基づいて決定される所定の表示ゾーンの表示タイミングであるときに、描画デバイス（表示素子）１１の表示面１１ａに形成される表示像に対応する。同様に、投影像ＩＭ２は、回転体１６ａ（又は立体形状部１１６）の機能領域ＦＡが表示位置Ｐ２を中心とする所定の距離範囲にあるときに描画デバイス１１の表示面１１ａに形成される表示像に対応し、投影像ＩＭ３は、回転体１６ａ（又は立体形状部１１６）の機能領域ＦＡが表示位置Ｐ３を中心とする所定の距離範囲にあるときに描画デバイス１１の表示面１１ａに形成される表示像に対応する。中間像ＴＩの移動を基準とする１周期でみた場合、まず表示位置Ｐ１に対応する投影像ＩＭ１又はフレーム枠ＨＷ１が表示され、次いで表示位置Ｐ２に対応する投影像ＩＭ２又はフレーム枠ＨＷ２が表示された後、表示位置Ｐ３に対応する投影像ＩＭ３又はフレーム枠ＨＷ３が表示される。以上の１周期が視覚的に短ければ、投影像ＩＭ１，ＩＭ２，ＩＭ３の切り替えが非常に速くなり、観察者であるドライバーＶＤは、フレーム枠ＨＷ１，ＨＷ２，ＨＷ３を奥行きがある画像として同時に観察していると認識する。本実施形態において、例えばこれら表示位置Ｐ１から表示位置Ｐ３のうちの少なくともいずれか２つの表示位置が、表示ゾーンが隣り合うゾーンや近いゾーンに指定される場合、例えば図１０Ｂ及び１０Ｃの投影像、図１０Ｃ及び１０Ｄの投影像、又は図１０Ｂ、１０Ｃ、及び１０Ｄの全ての投影像が表示時間内の重なり時間範囲において同時に重ねて表示される時間帯が存在する。
　図１１は、主制御部９０の動作を説明する概念図である。まず、主制御部９０は、環境監視部７２を利用してオブジェクトＯＢ１，ＯＢ２，ＯＢ３を検出した場合、オブジェクトＯＢ１，ＯＢ２，ＯＢ３に対応するフレーム枠ＨＷ１，ＨＷ２，ＨＷ３に対応する表示データを生成し、不図示の記憶部に保管する（ステップＳ１１）。その後、主制御部９０は、ステップＳ１１で得た表示データを、対応する表示ゾーンＤＺ１～ＤＺｎに振り分けるようなデータの変換を行う（ステップＳ１２）。具体的には、オブジェクトＯＢ１，ＯＢ２，ＯＢ３の位置に応じて、対応するフレーム枠ＨＷ１，ＨＷ２，ＨＷ３を表示ゾーンＤＺ１～ＤＺｎのいずれか１つ（図９の例では表示ゾーンＤＺａ～ＤＺｃ）に割り当てる。次に、主制御部９０は、フレーム枠ＨＷ１，ＨＷ２，ＨＷ３に対応する表示データを割り当てた表示ゾーンＤＺ１～ＤＺｎに適合するように加工し、不図示の記憶部に保管する（ステップＳ１３）。この適合化は、距離ゾーンＬＺｋ－２～ＬＺｋ＋１ごとに枠画像の輪郭や配置を補正するといった画像処理を含む。その後、主制御部９０は、ステップＳ１３で適合化させた表示データを既存データと合成する（ステップＳ１４）。表示ゾーンＤＺ１～ＤＺｎによる表示は、時間差があるものの同時並行して行われ、短時間であるが残像を残すような表示が行われるので、新たなオブジェクトＯＢ１，ＯＢ２，ＯＢ３が出現した場合、既存のオブジェクトと新たなオブジェクトとを併存させるように表示内容を組み直す必要があることを考慮したものである。最後に、主制御部９０は、ステップＳ１４で得た表示データを、回転駆動部６４の動作に同期して表示制御部１８に出力し、描画デバイス（表示素子）１１に回転体１６ａの機能領域ＦＡに応じた表示動作を行わせる（ステップＳ１５）。
　図１２は、描画デバイス（表示素子）１１の動作を説明する図である。この場合、縦方向に並ぶ第１表示領域～第ｎ表示領域は、図７等に示す第１～第ｎ表示ゾーンＤＺ１～ＤＺｎに対応している。回転体１６ａ（又は立体形状部１１６）の１回転に対応する１サイクルで、第１～第ｎ表示ゾーンＤＺ１～ＤＺｎに対応して、描画デバイス（表示素子）１１の表示面１１ａにおいて、第１表示領域～第ｎ表示領域での表示が繰り返される。各表示領域において、信号Ｆ１～Ｆ４は、同一の表示像が４つのサブゾーンで繰り返されることを意味し、信号Ｆ１～Ｆ４のそれぞれにカラー表示用のＲ，Ｇ、及びＢの信号成分が含まれている。
　以上で説明した第１実施形態のヘッドアップディスプレイ装置（表示装置）２００によれば、中間スクリーン１９を回転体１６ａの側面部１６ｃに設け、回転体１６ａの回転によって中間スクリーン１９の位置を可変とすることにより、回転体１６ａの回転駆動部６４等が虚像形成光学系（第２投影光学系）１７等の光束に干渉することを回避しやすくなり、回転体１６ａをヘッドアップディスプレイ装置２００内に無駄なく配置することができる。これにより、虚像投影距離を可変としながら、小型化及び信頼性を確保できる。また、連続的なスクリーン位置の変化により、前後の距離も含めた平均距離で投影距離を決めて投影を行うことが可能なため、離散的に中間スクリーン１９を置いた構成に比較して、同じ距離の投影に対して長い時間の投影が可能となり、表示輝度の向上も図れる。
　（実施例）
　以下、本発明の表示装置のうち第１投影光学系が少なくとも１つのアナモフィック光学素子を含む実施例を示す。実施例に使用する記号は下記の通りである。なお、長さに関するものの単位はｍｍである。
Ｒｙ　：ｙ断面の曲率半径
Ｒｘ　：ｘ断面の曲率半径
ｄ　　：軸上面間隔
ｎｄ　：レンズ材料のｄ線に対する屈折率
ｖｄ　：レンズ材料のアッベ数
　各実施例において、各面番号の後に「＊」が記載されている面がアナモフィック非球面形状を有する面であり、非球面の形状は、ｚ（ｘ，ｙ）を座標（ｘ，ｙ）の位置でのｚ軸方向の変位量（光軸方向の面頂点基準のサグ量）として以下の「数１」で表す。
〔数１〕
ｚ（ｘ，ｙ）
＝（ｘ２／Ｒｘ＋y２／Ｒｙ）／［１＋√｛１－（１＋κｘ）ｘ２／Ｒｘ ２
－（１＋κｙ）ｙ２／Ｒｙ ２｝］
＋ＡＲ｛（１－ＡＰ）ｘ２＋（１＋ＡＰ）ｙ２｝２
＋ＢＲ｛（１－ＢＰ）ｘ２＋（１＋ＢＰ）y２｝２
＋ＣＲ｛（１－ＣＰ）ｘ２＋（１＋ＣＰ）ｙ２｝２
ここで、
ＡＲ，ＢＲ，ＣＲ：円錐から４次、６次、８次の変形した回転対称係数
ＡＰ，ＢＰ，ＣＰ：円錐から４次、６次、８次の変形した非回転対称係数
Ｒｙ　：面頂点でのｙｚ断面の曲率半径
Ｒｘ　：面頂点でのｘｚ断面の曲率半径
κｙ　：ｙｚ断面の円錐定数
κｘ　：ｘｚ断面の円錐定数
　実施例１の第１投影光学系のレンズのレンズ面のデータを以下の表１に示す。なお、以下の表１等において、面番号を「Surf. No.」で表し、開口絞りを「ST」で表し、無限大を「INF」で表している。また、第１投影光学系を構成する各レンズを「L1」～「L6」で表している。また、スクリーン面を「SC」で表し、表示素子面を「DS」で表わしている。また、曲率半径Ｒｘの符号「←」は、曲率半径Ｒｙと同じ数値であることを示す。
〔表１〕
Surf. No.        Ry        Rx        d     nd       vd
0        SC     INF      80.000    120        -        -
1*       L1    19.879    23.076    3.689  1.5900   30.00
2*       L1   129.473  -285.171    0.500
3*       L2    27.875    57.100    1.000  1.4910   57.00
4*       L2     7.603     8.543   17.676
5        ST     INF       ←      15.204
6        L3   491.768     ←       4.350  1.5011   80.04
7        L3   -23.559     ←       0.500
8        L4  -133.985     ←       1.000  1.9614   28.16
9        L4    37.878     ←       2.840
10       L5   105.598     ←       5.759  1.5051   80.73
11       L5   -34.702     ←       0.500
12       L6    38.134     ←       6.062  1.7241   54.95
13       L6  -104.848     ←      42.603
IMG      DS     INF       ←       0.000  
　実施例のレンズ面の非球面係数を以下の表２に示す。なお、表２において、１０のべき乗数（例えば２．５×１０－０２）をＥ（例えば２．５Ｅ－０２）を用いて表すものとする。
〔表２〕
第1面
κy=-2.958, κx=-1.940, AR=0.0000E+00, AP=0.0000E+00, 
BR=0.0000E+00, BP=0.0000E+00, CR=0.0000E+00, 
CP=0.0000E+00
第2面
κy=0.000, κx=0.000, AR=0.0000E+00, AP=0.0000E+00, 
BR=0.0000E+00, BP=0.0000E+00, CR=0.0000E+00, 
CP=0.0000E+00
第3面
κy=-3.220, κx=-13.507, AR=0.0000E+00, AP=0.0000E+00, 
BR=0.0000E+00, BP=0.0000E+00, CR=0.0000E+00, 
CP=0.0000E+00
第4面
κy=-0.760, κx=-0.502, AR=0.0000E+00, AP=0.0000E+00, 
BR=0.0000E+00, BP=0.0000E+00, CR=0.0000E+00, 
CP=0.0000E+00
　図１３Ａは、実施例の第１投影光学系である結像光学系１５のｘｚ断面図であり、図１３Ｂは、実施例の結像光学系１５のｙｚ断面図を示している。図１３Ａ及び１３Ｂにおいて、ｘｙｚ座標は、図２中のｘｙｚ座標に相当し、結像光学系１５の光軸ＡＸをｚ軸方向に平行な軸としている。
　実施例の第１投影光学系である結像光学系１５は、６枚のレンズＬ１～Ｌ６で構成されている。結像光学系１５を構成するレンズＬ１～Ｌ６のうち、中間スクリーン１９側から順に１番目のレンズＬ１及び２番目のレンズＬ２がアナモフィックレンズとなっている。本実施例の結像光学系１５は、例えば半径８０ｍｍ（直径１６０ｍｍ）の円筒形状を有する回転体１６ａに最適化した設計例となっている。
〔第２実施形態〕
　以下、第２実施形態に係る表示装置であるヘッドアップディスプレイ装置について説明する。なお、本ヘッドアップディスプレイ装置は第１実施形態のヘッドアップディスプレイ装置を変形したものであり、特に説明しない事項は第１実施形態と同様である。
　図１４に示すように、第２実施形態のヘッドアップディスプレイ装置の場合、中間スクリーン１９の機能領域ＦＡは、離散的な複数の位置に設定されている。つまり、渦巻き状の回転体１６ａ又は立体形状部１１６において、２つ以上の分離した中間スクリーン１９を設けている。この場合、部分的に重複する表示ゾーンＤＺ１～ＤＺｎで虚像を表示するのではなく、離散的な距離ゾーンで虚像を表示することになる。図７を参照して具体的に説明すると、例えば十分離れたサブゾーンＬＺ１，ＬＺ５，ＬＺ９，…で表示を行い、それらの間のサブゾーンでは表示を行わないという表示制御を行うことになる。なお、中間スクリーン１９の分割数は、４つに限らず、２つ以上の様々な分割数とできる。
〔第３実施形態〕
　以下、第３実施形態に係る表示装置であるヘッドアップディスプレイ装置について説明する。なお、第３実施形態のヘッドアップディスプレイ装置は第１実施形態のヘッドアップディスプレイ装置を変形したものであり、特に説明しない事項は第１実施形態と同様である。
　図１５Ａ及び１５Ｂに示すように、第３実施形態のヘッドアップディスプレイ装置の場合、中間スクリーン１９は、複数の位置に設定されている。つまり、渦巻き状の回転体１６ａ又は立体形状部１１６において、２つ以上の分離した中間スクリーン１９を設けている。その中の少なくとも１つの中間スクリーン１９において、渦巻きパターン等の連続的な表示が可能なエリアを有しているものである。この場合、少なくとも離散的に存在するそれぞれのスクリーン間では重なりのない表示ゾーンで虚像を表示することになる。ここで、同一の中間スクリーン１９内では表示ゾーン間で表示時間に部分的重なりを生じさせることができる。図７を参照して具体的な一例を説明すると、例えば表示ゾーンＤＺ１，ＤＺ５，ＤＺ９，…で表示を行い、それらの間の表示ゾーンでは表示を行わないという表示制御を行う例が考えられる。なお、中間スクリーン１９の分割数は、４つに限らず、２つ以上の様々な分割数とできる。
〔第４実施形態〕
　以下、第４実施形態に係る表示装置であるヘッドアップディスプレイ装置について説明する。なお、第４実施形態のヘッドアップディスプレイ装置は第１実施形態のヘッドアップディスプレイ装置を変形したものであり、特に説明しない事項は第１実施形態と同様である。
　図１６に示すように、本実施形態では、近側から遠側に虚像距離又は投影距離を変化させて投影する１周期の中で、ある一部のゾーンについて投影距離が変化しない構成となっている。つまり、最も近側の距離領域に対応する機能領域ＦＡ１（図１６に示す側面部１６ｃの範囲ＡＲ１）については回転軸ＳＸから距離が一定の真円筒形状であり、残り機能領域ＦＡ２（図１６に示す側面部１６ｃの範囲ＡＲ２）については回転軸ＳＸから距離が連続的に変化する渦巻き型形状となっている。真円筒形状の機能領域ＦＡ１で形成された中間像ＴＩは、虚像投影距離が変化せずに虚像投影される。
　一般的に、近側の投影距離では、中間スクリーン１９の移動に対する投影距離が小さくなる。そのため、投影距離を変えるためには中間スクリーン１９の移動を大きくする必要がある。一方で、遠側の投影距離では、逆に距離変化の感度が大きくなる。投影距離の変化の差が大きいと、例えば立体形状部１１６を一定変化の渦巻き型構造とした場合に、回転時に近側ではほとんど距離変化がないが、遠側で一気に距離変化してしまうという問題が生じる。つまり、近側から遠側までの投影距離の変化が大きい場合に、回転体１６ａの側面形状の渦巻き度合が近側と遠側とで大きく変化し、その形状に最適化したＨＵＤ光学系や投影光学系の設計が非常に困難となる。
　また、最も近側の投影距離をある距離（例えば３ｍや４ｍ）とした場合に、最も近側の投影距離の表示ゾーンで表示を行うためには、最短ゾーンでの平均距離を３ｍや４ｍとした構造にする必要がある。そのため、実際の渦巻き型構造は設定距離より近い投影距離側まで設定しておく必要がある。具体的な設定値は、距離ゾーンの区切り方により変わるが、例えば３ｍなら約２．７ｍであり、４ｍであれば約３．５ｍ、といった設定になる。このため、中間スクリーン１９の移動をさらに大きく取らなければならず、渦巻き型構造の外形が大きくなることも問題となる。
　これらの問題を解決する方法として、本実施形態のように、最も近側の投影距離を一定とし、それ以外のゾーンの投影距離を連続的に変化させ、最も近側の投影距離とその次の距離ゾーンとの間に段差部１６ｆを設ける構造とする。これにより、近側の投影距離及び遠側の投影距離における中間スクリーン１９の移動感度差の低減と、最も近側の投影距離で確保すべきである余分な中間スクリーン１９の移動量の低減とを可能にする。
〔第５実施形態〕
　以下、第５実施形態に係る表示装置であるヘッドアップディスプレイ装置について説明する。なお、第５実施形態のヘッドアップディスプレイ装置は第１実施形態のヘッドアップディスプレイ装置を変形したものであり、特に説明しない事項は第１実施形態と同様である。
　図１７に示すように、本実施形態では、近側から遠側に虚像距離又は投影距離を変化させて投影する１周期の中で、複数の段差部１６ｆを設ける。つまり、回転体１６ａは、複数の機能領域ＦＡのパターン（又は渦巻き型のパターン）を有している。これにより、投影距離を離散的に変化させることができる。
　なお、本実施形態において、第４実施形態のように、ある一部のゾーンについて投影距離が変化しない構成としてもよい。つまり、最も近側の投影距離を一定とし、さらに最も近側の領域と残りの領域との間に段差部１６ｆを設けてもよい。
〔第６実施形態〕
　以下、第６実施形態に係る表示装置であるヘッドアップディスプレイ装置について説明する。なお、第６実施形態のヘッドアップディスプレイ装置は第１実施形態のヘッドアップディスプレイ装置を変形したものであり、特に説明しない事項は第１実施形態と同様である。
　図１８Ａに示すように、第６実施形態のヘッドアップディスプレイ装置の場合、中間スクリーン１９は、逆の傾斜面を組み合わせたものとなっており、中間スクリーン１９が光軸ＡＸと交差する位置の経時パターンＰＡは、サイン波に類似するものとなっている。つまり、第６実施形態の場合、立体形状部１１６に段差を設けていない。立体形状部１１６又は回転体１６ａの機能領域ＦＡは、光軸ＡＸ方向に沿って連続的、かつ周期的に往復運動するよう設定されている。この場合、経時パターンＰＡの前段部ＰＡａでは、中間スクリーン１９の機能領域ＦＡの位置が徐々に増加し、経時パターンＰＡの稿段部ＰＡｂでは、中間スクリーン１９の機能領域ＦＡの位置が徐々に減少する。このため、機能領域ＦＡ又は中間像ＴＩは、光軸ＡＸに対して直交せず、傾斜した状態となる場合が生じる。
　図１８Ｂは、第６実施形態のヘッドアップディスプレイ装置又は画像表示装置による表示制御を説明する図である。この場合、中間スクリーン１９の機能領域ＦＡを回転軸ＳＸのまわりの周方向に沿って複数の部分領域Ａ１～Ａ４に分割して、個別の表示を行わせる。すなわち、描画デバイス（表示素子）１１の表示領域を部分領域Ａ１～Ａ４と同様に分割して、描画デバイス１１の分割表示領域ごとに異なる投影距離の表示を行わせる。具体的には、例えば部分領域Ａ１～Ａ４において、異なるサブゾーンＬＺｋ－２～ＬＺｋ＋１に対応する表示が行われることになり、回転周期の中ではタイミングがずれて同じサブゾーン又は距離ゾーンの像が各部分領域Ａ１～Ａ４で表示されることになる。このタイミングのズレに対し、高速で回転に同期した像表示を行えば、見かけ上機能領域ＦＡ又は中間像ＴＩの傾きが緩和され、傾きの少ない投影像（虚像）ＩＭを形成することができる。なお、機能領域ＦＡを部分領域に分割する分割数は、図示の４つに限らず、２つ以上の任意の数とできる。
　第６実施形態のヘッドアップディスプレイ装置２００又は画像表示装置１００によれば、立体形状部１１６に段差を設けないことで、回転体１６ａの回転中に、段差部が表示光学系３０の表示領域を通過する期間であって、表示への影響を無くすために設けられる表示を行わない時間を無くすことが可能となり、回転体１６ａの全角度での連続的な表示による輝度確保が可能となる。
〔第７実施形態〕
　以下、第７実施形態に係る表示装置であるヘッドアップディスプレイ装置について説明する。なお、第７実施形態のヘッドアップディスプレイ装置は第１実施形態のヘッドアップディスプレイ装置を変形したものであり、特に説明しない事項は第１実施形態と同様である。
　図１９に示すように、第７実施形態のヘッドアップディスプレイ装置の場合、回転体１６ａが複数の部分１１６ａからなり、図示の例では、２つの部分１１６ａからなる。各部分１１６ａには渦巻き型側面の立体形状部１１６が形成され、その表面に中間スクリーン１９が設けられている。この場合、回転体１６ａの１回転によって、第１実施形態の２周期分の表示が可能になる。
〔その他〕
　以上では、具体的な実施形態としてのヘッドアップディスプレイ装置２００について説明したが、本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置は、上記のものには限られない。例えば、第１実施形態において、画像表示装置１００の配置を上下反転させて、フロントウインドウ８の上部又はサンバイザー位置に表示スクリーン２０を配置することものでき、この場合、投影ユニット１０の斜め下方前方に表示スクリーン２０が配置される。また、表示スクリーン２０は、自動車の従来のミラーに対応する位置に配置してもよい。
　以上の第１実施形態等では、中間スクリーン１９又は機能領域ＦＡを中間スクリーン１９の光軸ＡＸ方向に対してほぼ直交するように配置するとしたが、機能領域ＦＡを光軸ＡＸに対して強制的に傾けることもできる。この場合、虚像形成光学系１７との組み合わせによって傾きが無いか又は所定の傾きの投影像ＩＭを投影することができる。なお、上記実施形態において、回転軸ＳＸを中間スクリーン１９の光軸ＡＸに平行な軸ＴＸに直交するようにシフトさせたが、機能領域ＦＡの傾斜を補正できれば、回転軸ＳＸを光軸ＡＸに直交させる構成としてもよい。
　以上の第１実施形態で説明した第１～第ｎ表示ゾーンＤＺ１～ＤＺｎについては、投影距離の全範囲に亘って連続的である必要はなく、距離ゾーンＬＺ１～ＬＺｎの境界に対応する部分で分離した不連続なものであってもよい。
　回転体１６ａに設定する機能領域ＦＡは、図５等に示すものに限らず、様々な配置、形状等とすることができる。つまり、機能領域ＦＡは、回転体１６ａ上の分離した位置に設定する必要がなく、回転体１６ａ上の連続した所望の位置に設定することができる。
　投影像ＩＭの投影距離の分割数も、３つに限らず、用途に応じて４つ以上の様々な設定とすることができる。この際に、１周期の表示トータル時間に対し、距離分割数と１距離当たりの表示時間との積が上記１周期の表示トータル時間を越えるような場合には、少なくとも１箇所の隣り合う距離ゾーンにおいて、同時に表示させる時間を有することになる。
　上記実施形態において、表示スクリーン２０の輪郭は、矩形に限らず、様々な形状とすることができる。ここで、表示スクリーン２０の様々な形状は、アイボックスと視野角の範囲、形状の仕様により決定される形状とすればよい。
　図２に示す結像光学系１５や虚像形成光学系１７は、単なる例示であり、これら結像光学系１５及び虚像形成光学系１７の光学的構成については適宜変更することができる。
　以上では、環境監視部７２によって車体２の前方に存在するオブジェクトＯＢを検出し、画像表示装置１００にオブジェクトＯＢの配置に対応するフレーム枠ＨＷ１，ＨＷ２，ＨＷ３といった関連情報像を表示しているが、オブジェクトＯＢの有無に関わらず、通信ネットワークを利用して付随的な運転関連情報を取得し、このような運転関連情報を画像表示装置１００に表示させることができる。例えば死角に存在する車、障害物等を警告するような表示も可能である。
　上記実施形態において、回転体１６ａを円筒形状としたが、楕円形状や円錐台形状としてもよい。例えば、図２０に示すように、回転体１６ａを円錐台形状とし、その側面部１６ｃに渦巻き型側面や渦巻ではないが回転に伴って連続的に中間スクリーンの位置を変える事が出来る側面を設けることができる。回転体１６ａの回転軸ＳＸは、中間スクリーン１９の光軸ＡＸに平行な軸ＴＸ方向に対して傾斜し、中間スクリーン１９は、機能領域ＦＡが光軸ＡＸに対してほぼ直交するように配置される。これにより、中間像ＴＩの中間スクリーン１９の光軸ＡＸに対する傾きが所望の状態に設定される。

Claims (14)

  1. 　表示素子によって形成された映像光を投影する第１投影光学系と、
    　前記第１投影光学系による投影位置において光を拡散させる中間スクリーンと、
    　前記中間スクリーンに形成された中間像を拡大投影する第２投影光学系と、
    　回転軸のまわりに回転させることにより前記中間スクリーンの機能領域を前記中間スクリーンの光軸方向に移動させる回転体と、
    を備え、
    　前記中間スクリーンは、前記回転体の側面部に設けられ、前記回転体の回転により少なくとも一部の前記機能領域の前記光軸方向の位置が連続的に変化する立体形状部を有する、表示装置。
  2. 　前記回転体は、光透過性を有し、回転軸のまわりの角度方向に応じて前記回転軸から前記機能領域となる表面までの距離が連続的に変化する部分を含む円筒状形状を有する、請求項１に記載の表示装置。
  3. 　前記立体形状部の少なくとも一部は、前記回転軸から前記機能領域までの距離が連続的に変化する側面形状を有する、請求項１及び２のいずれか一項に記載の表示装置。
  4. 　前記立体形状部は、前記側面部の一周期のうち１つ以上の前記機能領域のパターンを有し、前記中間スクリーンは、前記機能領域のパターンに対応する範囲に形成されている、請求項３に記載の表示装置。
  5. 　前記回転体は、前記中間スクリーンの前記光軸方向に関して等しい厚みを有する、請求項１から４までのいずれか一項に記載の表示装置。
  6. 　前記回転体は、前記立体形状部の端に対応する位置で前記光軸方向に段差部を有する、請求項１から５までのいずれか一項に記載の表示装置。
  7. 　前記回転体は、前記段差部を繋ぐとともに、前記中間スクリーンを回転させる前記回転軸を含む面に対して傾斜した接続面を有する、請求項６に記載の表示装置。
  8. 　前記立体形状部は、前記中間スクリーンの前記光軸方向に前記機能領域の位置が連続的、かつ周期的に往復運動するように設定された面を有する、請求項１から５までのいずれか一項に記載の表示装置。
  9. 　前記回転体の前記回転軸は、前記中間スクリーンの前記光軸に平行な軸方向に対してほぼ直交し、前記中間スクリーンは、前記機能領域が前記光軸方向に対してほぼ直交するように配置される、請求項１から８までのいずれか一項に記載の表示装置。
  10. 　前記回転体の前記回転軸は、前記中間スクリーンの前記光軸に平行な軸方向に対して傾斜し、前記中間スクリーンは、前記機能領域が前記光軸に対してほぼ直交するように配置される、請求項１から８までのいずれか一項に記載の表示装置。
  11. 　前記第２投影光学系は、前記立体形状部に対応する自由曲面ミラーを有する、請求項１から１０までのいずれか一項に記載の表示装置。
  12. 　前記第１投影光学系は、前記立体形状部に対応するアナモフィック光学素子を少なくとも１つ含む複数のレンズを有する、請求項１から１１までのいずれか一項に記載の表示装置。
  13. 　前記回転体の前記側面部に沿った方向の前記立体形状部の非対称性を補正する方向に前記回転体の前記回転軸を傾斜させる、請求項１から１２までのいずれか一項に記載の表示装置。
  14. 　検出領域内に存在するオブジェクトを検出するとともに、検出されたオブジェクトに対して虚像として関連情報像を付加的に投影する、請求項１から１３までのいずれか一項に記載の表示装置。
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