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WO2018159286A1 - 表示装置、表示装置の制御方法、プログラムと記録媒体、及び表示装置を有する移動体 - Google Patents

表示装置、表示装置の制御方法、プログラムと記録媒体、及び表示装置を有する移動体 Download PDF

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WO2018159286A1
WO2018159286A1 PCT/JP2018/004961 JP2018004961W WO2018159286A1 WO 2018159286 A1 WO2018159286 A1 WO 2018159286A1 JP 2018004961 W JP2018004961 W JP 2018004961W WO 2018159286 A1 WO2018159286 A1 WO 2018159286A1
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WO
WIPO (PCT)
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movable screen
screen
unit
movable
position detection
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2018/004961
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
三野 吉輝
久保田 孝介
正人 尾形
山本 雄大
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority claimed from JP2017037682A external-priority patent/JP6811397B2/ja
Application filed by Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd filed Critical Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority to DE112018001048.1T priority Critical patent/DE112018001048B4/de
Publication of WO2018159286A1 publication Critical patent/WO2018159286A1/ja
Priority to US16/542,302 priority patent/US10819963B2/en
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Definitions

  • the present disclosure relates generally to a display device, a control method of the display device, a program and a recording medium, and a moving body including the display device, and more specifically, a display device that projects a virtual image onto a target space by light transmitted through a screen, and display
  • the present invention relates to a device control method, a program and a recording medium, and a moving object including a display device.
  • a display device for a vehicle a head-up display device for a vehicle that displays a driving information image necessary for driving as a virtual image through a windshield is known (see, for example, Patent Document 1).
  • the display device described in Patent Document 1 has scanning means for two-dimensionally scanning light, and a screen on which an image is drawn by scanning light from the scanning means.
  • the image formed on the screen is reflected by the windshield of the vehicle via the projecting means and reaches the eyes of the driver, so that the driver sees a virtual image far away from the windshield.
  • the distance from the driver's eyes to the virtual image can be changed by moving the screen in a direction orthogonal to the screen surface.
  • a reference position (reference position) is determined for the position of the screen, and the screen moves relative to the reference position. Therefore, if the reference position of the screen varies, even if the display device displays the same virtual image, there is a possibility that the distance from the user's (driver's) eye to the virtual image varies. In particular, when a deviation occurs in the reference position every time the screen moves, the deviation amount of the reference position is integrated. For this reason, the amount of deviation of the reference position becomes large, and the variation in the distance from the user's eyes to the virtual image may become large.
  • the present disclosure provides a display device that can reduce the variation in the distance from the user's eyes to the virtual image, a display device control method, a program and a recording medium, and a moving body including the display device.
  • the display device includes a movable screen that is movable in the movement direction, a drive control unit, a projection unit, and a position detection unit.
  • the drive control unit moves the movable screen relative to the reference position set at the specified position in the movable range of the movable screen.
  • the projection unit performs drawing on the movable screen by irradiating the movable screen with light that scans the movable screen, and projects a virtual image onto the target space with the light that passes through the movable screen.
  • the position detection unit executes position detection processing for detecting that the movable screen is positioned at a detection position set in relation to the specified position.
  • the position detection unit moves the movable screen and executes position detection processing in a non-display period in which light irradiation from the projection unit to the movable screen is not performed.
  • the control method is a control method for a display device that includes a movable screen, a drive control unit, a projection unit, and a position detection unit.
  • the movable screen is movable in the moving direction.
  • the drive control unit moves the movable screen relative to the reference position set at the specified position in the movable range of the movable screen.
  • the projection unit performs drawing on the movable screen by irradiating the movable screen with light that scans the movable screen, and projects a virtual image onto the target space with the light that passes through the movable screen.
  • the position detection unit executes position detection processing for detecting that the movable screen is positioned at a detection position set in relation to the specified position.
  • the movable screen is moved during a non-display period in which light irradiation from the projection unit to the movable screen is not performed, and the position detection unit is caused to execute position detection processing during the same non-display period.
  • the program according to one aspect of the present disclosure is a program for causing a computer to execute the control method.
  • a non-transitory recording medium according to an aspect of the present disclosure stores the above program.
  • a moving body includes the display device, a reflection member that reflects light from the projection unit, a main body that houses the display device and the reflection member, and a drive unit that moves the main body. Have.
  • This disclosure has an advantage that the variation in the distance from the user's eyes to the virtual image can be reduced.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of an automobile having a display device according to Embodiment 1 of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a user's field of view when the display device according to the first embodiment of the present disclosure is used.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating a configuration of the display device according to the first embodiment of the present disclosure.
  • 4A is a conceptual diagram showing the movement of a bright spot on the screen surface in the forward path in the display device shown in FIG.
  • FIG. 4B is a conceptual diagram showing the movement of bright spots on the surface of the screen in the return path in the display device shown in FIG.
  • FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating a configuration of an irradiation unit in the display device illustrated in FIG. 3.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram for explaining the operation of the display device shown in FIG.
  • FIG. 7 is an explanatory view schematically showing an operation when the first virtual image is projected in the display device shown in FIG.
  • FIG. 8 is an explanatory view schematically showing an operation when projecting the second virtual image in the display device shown in FIG. 3.
  • FIG. 9A is a graph showing a temporal change in the position of the screen of the display device shown in FIG.
  • FIG. 9B is a graph showing a temporal change in the position of the screen of the comparative example.
  • FIG. 9C is another graph showing a temporal change in the position of the screen of the display device shown in FIG. FIG.
  • FIG. 10A is a graph showing a temporal change in the position of the screen when the position detection process is executed before the movable display period in the display device according to the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 10B is a graph illustrating a temporal change in the position of the screen when the position detection process is executed after the movable display period in the display device according to the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 10C is another graph showing a temporal change in the position of the screen when the position detection process is executed before the movable display period in the display device according to Embodiment 2 of the present disclosure.
  • FIG. 10D is another graph showing a temporal change in the position of the screen when the position detection process is executed after the movable display period in the display device according to the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a graph illustrating a temporal change in the position of the screen when the position detection process is executed in the non-display period in which the drive control unit performs the return process in the display device according to the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 12 is a conceptual diagram illustrating a configuration of a display device according to Embodiment 3 of the present disclosure.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of an automobile 100 having a display device 10.
  • the automobile 100 includes a main body portion 104, a moving body driving unit 106 that moves the main body portion 104, a display device 10 mounted on the main body portion 104, and a windshield 101 fixed to the main body portion 104.
  • the moving body drive unit 106 includes a drive source 108 such as an engine or a motor, and drive wheels 110 driven by the drive source 108.
  • the display device 10 is installed in the passenger compartment of the automobile 100 so as to project an image from below on the windshield 101 of the automobile 100.
  • the display device 10 is disposed in the dashboard 102 below the windshield 101.
  • the image reflected by the windshield 101 as a reflecting member is visually recognized by the user 200.
  • the user 200 visually recognizes the virtual image 300 projected on the target space 400 set in front of the automobile 100 (outside the vehicle) through the windshield 101.
  • the “virtual image” means an image that is connected so that an object is actually present by the divergent light when the light emitted from the display device 10 diverges by a reflector such as the windshield 101. Therefore, the user 200 driving the automobile 100 can see the virtual image 300 projected by the display device 10 in a real space spreading in front of the automobile 100. Therefore, according to the display device 10, for example, various driving support information such as vehicle speed information, navigation information, pedestrian information, forward vehicle information, lane departure information, and vehicle condition information is displayed as the virtual image 300, and the user 200 can be visually recognized. As a result, the user 200 can visually acquire the driving support information by only a slight line-of-sight movement from a state where the line-of-sight is directed in front of the windshield 101.
  • the virtual image 300 formed in the target space 400 includes at least two types of virtual images, a first virtual image 301 and a second virtual image 302.
  • the first virtual image 301 is a virtual image 300 (301) formed on the first virtual surface 501.
  • the first virtual surface 501 is a virtual surface whose inclination angle ⁇ with respect to the optical axis 500 of the display device 10 is smaller than a predetermined value ⁇ ( ⁇ ⁇ ).
  • the second virtual image 302 is a virtual image 300 (302) formed on the second virtual surface 502.
  • the second virtual surface 502 is a virtual surface in which the inclination angle ⁇ with respect to the optical axis 500 of the display device 10 is larger than a predetermined value ⁇ ( ⁇ > ⁇ ).
  • the optical axis 500 is an optical axis of the optical system of the projection optical system 4 (see FIG. 3) described later, and means an axis that passes through the center of the target space 400 and is along the optical path of the virtual image 300.
  • the predetermined value ⁇ is 45 degrees as an example, and the inclination angle ⁇ is 90 degrees as an example.
  • the virtual image 300 formed in the target space 400 includes a third virtual image 303 in addition to the first virtual image 301 and the second virtual image 302.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram showing the field of view of the user 200. Similar to the second virtual image 302, the third virtual image 303 is a virtual image formed on the second virtual surface 502 shown in FIG. Although details will be described later with reference to FIG. 3 and the like, of the virtual image 300 formed on the second virtual surface 502, the virtual image formed by the light transmitted through the movable screen 1a shown in FIG. is there. A virtual image formed by the light that passes through the fixed screen 1b shown in FIG.
  • the optical axis 500 is along the road surface 600 in front of the automobile 100 in the target space 400 in front of the automobile 100.
  • the first virtual image 301 is formed on the first virtual surface 501 substantially parallel to the road surface 600, and the second virtual image 302 and the third virtual image 303 are on the second virtual surface 502 substantially perpendicular to the road surface 600. It is formed.
  • the road surface 600 is a horizontal plane
  • the first virtual image 301 is displayed along the horizontal plane
  • the second virtual image 302 and the third virtual image 303 are displayed along the vertical plane.
  • the display device 10 includes a first virtual image 301 visually recognized with a depth along the road surface 600, a second virtual image 302 visually recognized upright on the road surface 600 at a certain distance from the user 200, and the second virtual image 302. 3 virtual images 303 can be displayed. Therefore, for the user 200, the first virtual image 301 appears to be on a plane substantially parallel to the road surface 600, and the second virtual image 302 and the third virtual image 303 appear to be on a plane substantially perpendicular to the road surface 600. .
  • the first virtual image 301 indicates the traveling direction of the automobile 100 as navigation information.
  • the display device 10 can present, for example, an arrow indicating a right turn or a left turn on the road surface 600 as the first virtual image 301.
  • the 2nd virtual image 302 shows the distance to a front vehicle or a pedestrian as an example.
  • the display device 10 can present, for example, a distance to the preceding vehicle (an inter-vehicle distance) on the preceding vehicle.
  • the 3rd virtual image 303 shows a present
  • the display device 10 can present these pieces of information as the third virtual image 303, for example, using letters, numbers, symbols, or a meter such as a fuel gauge.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram showing the configuration of the display device 10.
  • the display device 10 includes a plurality of screens 1, a drive unit 2, an irradiation unit 3, a projection optical system 4, a control circuit 5, and a position sensor 6.
  • the plurality of screens 1 include a fixed screen 1b and a movable screen 1a.
  • the fixed screen 1b is fixed at a fixed position with respect to the housing of the display device 10 and the like.
  • the movable screen 1a is configured to be movable in the movement direction X (direction indicated by arrows X1-X2 in FIG. 3) with respect to the housing of the display device 10 and the like. That is, when the display device 10 is arranged in the dashboard 102, the fixed screen 1b is fixed at a fixed position in the dashboard 102, and the movable screen 1a can move in the movement direction X in the dashboard 102. is there.
  • each of the plurality of screens 1 may be referred to as a screen 1.
  • the screen 1 has translucency and forms an image for forming the virtual image 300 in the target space 400 shown in FIG. That is, an image is drawn on the screen 1 by the light from the irradiation unit 3, and a virtual image 300 is formed in the target space 400 by the light that passes through the screen 1.
  • the screen 1 is, for example, a plate-like member that has light diffusibility and is formed in a rectangular shape.
  • the screen 1 has a front surface 11 and a back surface 12 on both surfaces in the thickness direction. In the present embodiment, as an example, a large number of microlenses are formed on the surface 11 of the screen 1. With this structure, the screen 1 has light diffusibility on the surface 11.
  • the screen 1 is disposed between the irradiation unit 3 and the projection optical system 4 with the surface 11 facing the irradiation unit 3. That is, the surface 11 is an incident surface on which light from the irradiation unit 3 is incident.
  • the surface 11 of the movable screen 1a is inclined with respect to the reference plane 503 by an angle ⁇ . Further, the movable screen 1 a is configured to be movable in a movement direction X orthogonal to the reference plane 503.
  • the reference plane 503 is a virtual plane that defines the moving direction of the movable screen 1a, and is not an actual plane.
  • the movable screen 1 a is configured to be able to move straight in the movement direction X while maintaining the posture in which the surface 11 is inclined by the angle ⁇ with respect to the reference surface 503.
  • the movable screen 1a has a first end 111 and a second end 112 at both ends of the surface 11 in a direction inclined with respect to the reference plane 503.
  • the direction inclined with respect to the reference surface 503 means a direction parallel to the surface 11 of the movable screen 1a on the paper surface of FIG.
  • a direction connecting the first end portion 111 and the second end portion 112 along the surface 11 of the movable screen 1a is also referred to as “vertical direction” of the movable screen 1a.
  • the first end 111 is closest to the irradiation unit 3 on the surface 11, and the second end 112 is farthest from the irradiation unit 3 on the surface 11. That is, in the vertical direction, the portion of the movable screen 1a that is closer to the first end 111 is closer to the irradiation unit 3, and the portion that is closer to the second end 112 is farther from the irradiation unit 3.
  • the surface 11 of the fixed screen 1b is parallel to the reference plane 503. That is, the surface 11 of the fixed screen 1b is substantially orthogonal to the moving direction X of the movable screen 1a. Further, unlike the movable screen 1 a, the fixed screen 1 b is not movable but is fixed at a fixed position in the display device 10.
  • the fixed screen 1b is disposed adjacent to the second end 112 of the movable screen 1a in the vertical direction of the movable screen 1a.
  • the direction in which the fixed screen 1b and the movable screen 1a are aligned along the surface 11 of the fixed screen 1b (the vertical direction in FIG. 3) is also referred to as the “vertical direction” of the fixed screen 1b.
  • the distance from the surface 11 of the fixed screen 1b to the irradiation unit 3 is substantially the same at both longitudinal ends of the fixed screen 1b.
  • the driving unit 2 moves the movable screen 1a in the movement direction X. That is, the drive unit 2 can move the movable screen 1a along the movement direction X in both the first direction X1 and the second direction X2 that are opposite to each other.
  • the first direction X1 is a rightward direction indicated by an arrow “X1” in FIG. 3 and is a direction in which the movable screen 1a is separated from the irradiation unit 3, in other words, a direction in which the movable screen 1a approaches the projection optical system 4.
  • the second direction X2 is a leftward direction indicated by an arrow “X2” in FIG.
  • the drive unit 2 includes, for example, an electrically driven actuator such as a voice coil motor, and operates according to a first control signal from the control circuit 5.
  • the scanning irradiation unit 3 irradiates light to the movable screen 1a or the fixed screen 1b. That is, the irradiation unit 3 irradiates the movable screen 1a with light that scans the surface 11 of the movable screen 1a so that the irradiation position of the light on the surface 11 of the movable screen 1a changes. Similarly, the irradiation unit 3 irradiates the fixed screen 1b with light that scans the surface 11 of the fixed screen 1b so that the irradiation position of the light on the surface 11 of the fixed screen 1b changes. Specifically, the irradiation unit 3 includes a light source 31 and a scanning unit 32. In the irradiation unit 3, each of the light source 31 and the scanning unit 32 operates according to the second control signal from the control circuit 5.
  • the light source 31 includes a laser module that outputs laser light.
  • the light source 31 includes a red laser diode that outputs red (R) laser light, a green laser diode that outputs green (G) laser light, and a blue laser diode that outputs blue (B) laser light. It is out.
  • the three colors of laser light output from these three types of laser diodes are combined by, for example, a dichroic mirror and enter the scanning unit 32.
  • the scanning unit 32 irradiates the movable screen 1a or the fixed screen 1b with light that scans the surface 11 of the movable screen 1a or the fixed screen 1b by scanning the light from the light source 31.
  • the scanning unit 32 performs a raster scan that scans light two-dimensionally in the vertical and horizontal directions of the surface 11 of the movable screen 1a or the fixed screen 1b.
  • the “lateral direction” is a direction parallel to both the surface 11 and the reference surface 503 of the movable screen 1a or the fixed screen 1b, and is a direction orthogonal to the “vertical direction” on the surface 11 (the paper surface of FIG. 3). In a direction orthogonal to).
  • the “lateral direction” is a direction common to the movable screen 1a and the fixed screen 1b.
  • FIG. 4A is a conceptual diagram showing the movement of the bright spot B1 on the surface of the screen 1 in the forward path in the display device 10
  • FIG. 4B is a conceptual diagram showing the movement of the bright spot B1 on the surface 11 of the screen 1 in the backward path.
  • the scanning unit 32 scans the bright spot B1 formed on the surface 11 of the movable screen 1a or the fixed screen 1b one-dimensionally in the horizontal direction to form a scan line, and scans the bright spot B1 in the vertical direction. Thus, a two-dimensional image is formed.
  • the scanning unit 32 scans the bright spot B1 so as to reciprocate between both ends of the surface 11 in the vertical direction while repeating such an operation.
  • the operation state of the irradiation unit 3 includes a first scanning state that is a forward path and a second scanning state that is a backward path.
  • the irradiation unit 3 scans the surface 11 of the movable screen 1a from the first end 111 toward the second end 112, for example.
  • the irradiation unit 3 scans the surface 11 of the movable screen 1a from the second end 112 toward the first end 111, for example.
  • the movable screen 1a and the fixed screen 1b are arranged side by side in the vertical direction of the movable screen 1a. Therefore, when the irradiation unit 3 is operating in the first scanning state, the bright spot B1 reaching the second end 112 on the surface 11 of the movable screen 1a is transferred from the movable screen 1a to the fixed screen 1b, and continues. The surface 11 of the fixed screen 1b is scanned. Similarly, when the irradiation unit 3 is operating in the second scanning state, the bright spot B1 changes from the fixed screen 1b to the movable screen 1a and continues to scan on the surface 11 of the movable screen 1a.
  • the scanning unit 32 makes one reciprocation in the vertical direction starting from the first end 111 of the movable screen 1a
  • the light from the irradiation unit 3 first travels on the surface 11 of the movable screen 1a to the first end. Scan from the portion 111 toward the second end portion 112. Thereafter, the light from the irradiation unit 3 scans the surface 11 of the fixed screen 1b from the end on the movable screen 1a side in the vertical direction toward the end opposite to the movable screen 1a. Thereafter, the light from the irradiation unit 3 scans the surface 11 of the fixed screen 1b from the end opposite to the movable screen 1a in the vertical direction toward the end on the movable screen 1a side.
  • the light from the irradiation unit 3 scans the surface 11 of the movable screen 1 a from the second end 112 toward the first end 111.
  • the irradiation unit 3 scans the movable screen 1a and the fixed screen 1b alternately.
  • FIG. 5 is a conceptual diagram showing the configuration of the irradiation unit 3.
  • the scanning unit 32 includes a micro scanning mirror using, for example, a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology.
  • the scanning unit 32 includes a mirror unit 321 that reflects laser light, and rotates the mirror unit 321 to reflect light from the light source 31 in a direction corresponding to the rotation angle (deflection angle) of the mirror unit 321. Thereby, the scanning unit 32 scans the light from the light source 31.
  • the scanning unit 32 realizes a raster scan that scans light two-dimensionally by rotating the mirror unit 321 about two axes orthogonal to each other.
  • the scanning unit 32 further includes a first lens 322 and a second lens 323.
  • the first lens 322 is disposed between the light source 31 and the mirror unit 321 and allows parallel light to enter the mirror unit 321.
  • the second lens 323 is a telecentric lens and is disposed between the mirror unit 321 and the screen 1. That is, the second lens 323 is an optical system in which the principal ray is parallel to the optical axis in the entire lens. The light passing through the second lens 323 is output in parallel to the optical axis (a straight line connecting the second lens 323 and the screen 1).
  • FIG. 5 is only a schematic diagram for explaining the configuration of the irradiation unit 3. For example, the focus of the light emitted from the irradiation unit 3 is at a position greatly deviated from the surface 11 of the screen 1. There is a difference from the display device 10 according to the embodiment.
  • the projection optical system 4 shown in FIG. 3 light output from the irradiation unit 3 and transmitted through the screen 1 enters as incident light.
  • the projection optical system 4 projects the virtual image 300 on the target space 400 shown in FIG. 1 based on the incident light.
  • the projection optical system 4 is arranged so as to be aligned in the moving direction X of the movable screen 1 a with respect to the screen 1.
  • the projection optical system 4 projects a virtual image 300 with light that passes through the screen 1 and is output from the screen 1 along the movement direction X.
  • the projection optical system 4 has a magnifying lens 41, a first mirror 42, and a second mirror 43.
  • the magnifying lens 41, the first mirror 42, and the second mirror 43 are arranged in this order on the path of the light transmitted through the screen 1.
  • the magnifying lens 41 is disposed on the opposite side (first direction X1 side) from the irradiation unit 3 in the movement direction X as viewed from the screen 1 so that light output from the screen 1 along the movement direction X is incident.
  • the magnifying lens 41 magnifies the image 700 (see FIG. 7) formed on the screen 1 by the light from the irradiation unit 3 and outputs the magnified image 700 to the first mirror 42.
  • the first mirror 42 reflects the light from the magnifying lens 41 toward the second mirror 43.
  • the second mirror 43 reflects the light from the first mirror 42 toward the windshield 101 shown in FIG.
  • the projection optical system 4 projects the virtual image 300 on the target space 400 by enlarging the image 700 formed on the screen 1 by the light from the irradiation unit 3 with the magnifying lens 41 and projecting it onto the windshield 101.
  • the optical axis of the magnifying lens 41 becomes the optical axis 500 of the projection optical system 4.
  • the projection optical system 4 constitutes a projection unit 40 together with the irradiation unit 3.
  • the projection unit 40 includes the irradiation unit 3 and the projection optical system 4. Therefore, the optical axis of the magnifying lens 41 (including the extension of the optical axis reflected by a mirror or the like) that is the optical axis 500 of the projection optical system 4 is also the optical axis 500 of the projection unit 40.
  • the projection unit 40 alternatively selects one screen 1 (1a or 1b) from among the plurality of screens 1 as the target screen.
  • the projection unit 40 performs drawing on the target screen by irradiating the target screen with light that scans the target screen. In this way, the projection unit 40 projects the virtual image 300 onto the target space 400 with light that passes through the target screen.
  • the direction of the light from the light source 31 is changed by the scanning unit 32 of the irradiating unit 3, and it is the irradiating unit 3 which of the movable screen 1a and the fixed screen 1b is irradiated with the light from the light source 31. It is determined.
  • the projection unit 40 performs drawing on the movable screen 1a as the target screen by irradiating the movable screen 1a with light that scans the movable screen 1a.
  • the fixed screen 1b is selected as the target screen in the projection unit 40.
  • the projection unit 40 performs drawing on the fixed screen 1b as the target screen by irradiating the fixed screen 1b with light that scans the fixed screen 1b. Since the irradiation unit 3 alternately scans the movable screen 1a and the fixed screen 1b, the movable display period for irradiating light from the projection unit 40 to the movable screen 1a is set intermittently.
  • the position sensor 6 shown in FIG. 3 detects the position of the movable screen 1a.
  • the position sensor 6 detects the “absolute position” of the movable screen 1 a expressed with reference to a fixed member such as a housing of the display device 10.
  • the “absolute position” is the position of the movable screen 1a as viewed from one fixedly defined point, and is a position on absolute coordinates with this one point as the origin. Therefore, as long as the movable screen 1a does not move, the absolute position remains unchanged.
  • the drive control part 51 mentioned later moves the movable screen 1a relatively with respect to a reference
  • the “reference position” here is a position set at a specified position in the moving range of the movable screen 1a.
  • the “specified position” is an arbitrary position defined within the moving range of the movable screen 1a and is defined as an invariable position on the absolute coordinates. That is, when the drive control unit 51 sets a certain position (absolute position) of the movable screen 1a in absolute coordinates as a reference position, the movable screen 1a changes the “relative position” of the movable screen 1a with respect to the reference position. Move.
  • the “relative position” is a relative position of the movable screen 1a with respect to an arbitrary reference position on absolute coordinates, and is a position on relative coordinates with the reference position as an origin. Therefore, even if the movable screen 1a does not move, the relative position changes if the reference position changes.
  • the position sensor 6 includes, as an example, an absolute optical encoder having a light emitting element and a light receiving element.
  • the position sensor 6 detects the position of the movable screen 1a by detecting the position of the slit provided in the holder that holds the movable screen 1a based on the light receiving state of the light from the light emitting element.
  • the position sensor 6 is not limited to the optical encoder, and may include, for example, a magnetic encoder, or a contact type sensor that detects a position based on a conduction state of the contact.
  • the position sensor 6 detects the position of the movable screen 1a in the moving direction X of the movable screen 1a.
  • the position sensor 6 only needs to detect that the movable screen 1a is positioned at least at the detection position, and it is not essential to detect the position of the movable screen 1a over the entire moving range of the movable screen 1a.
  • the “detection position” here is a position on an absolute coordinate set in relation to the specified position. In the present embodiment, the specified position itself defined on the absolute coordinates is set as the detection position, and the specified position and the detection position match. Therefore, the drive control unit 51 described later moves the movable screen 1a relative to the detection position as long as the reference position does not deviate from the specified position.
  • the position sensor 6 may be capable of detecting the moving direction and moving amount of the movable screen 1a in the moving direction X in addition to whether or not the movable screen 1a is located at the detection position.
  • the control circuit 5 controls the drive unit 2, the irradiation unit 3, and the position sensor 6.
  • the control circuit 5 controls the drive unit 2 with the first control signal and controls the irradiation unit 3 with the second control signal. Specifically, the control circuit 5 controls both the light source 31 and the scanning unit 32 by the second control signal. Further, the control circuit 5 receives a detection signal from the position sensor 6. As will be described in detail later, the control circuit 5 is configured to synchronize the operation of the drive unit 2 and the operation of the irradiation unit 3.
  • control circuit 5 has functions as a drive control unit 51, a position detection unit 52, and a calibration unit 53.
  • the control circuit 5 receives a signal from a driving support system mounted on the automobile 100 and determines the content (content) of the virtual image 300 to be projected.
  • the drive control unit 51 controls the drive unit 2 to move the movable screen 1a relative to the reference position. That is, as described above, the drive control unit 51 moves the movable screen 1a on the relative coordinates with the arbitrary reference position on the absolute coordinates as the origin. As will be described in detail later, the drive control unit 51 moves the movable screen 1a in order to project the second virtual image 302 onto the target space 400 with light transmitted through the movable screen 1a.
  • the drive control unit 51 controls the drive unit 2 in synchronization with the drawing on the movable screen 1 a by the irradiation unit 3.
  • the drive control unit 51 controls the drive unit 2 so as to move the movable screen 1a intermittently. Then, each time the movable screen 1a is moved, the drive control unit 51 performs a return process for moving the movable screen 1a so as to return the movable screen 1a to the reference position. In this way, the drive control unit 51 moves the movable screen 1a relative to the reference position while performing the open loop control of the drive unit 2.
  • the position (absolute position) of the movable screen 1a after the return process may vary. That is, every time the movable screen 1a moves, the position of the movable screen 1a on the absolute coordinates is displaced, and as a result, the reference position on the absolute coordinates may vary.
  • the display device 10 includes the position detection unit 52 and the calibration unit 53 to reduce such variations in the reference position.
  • the position detecting unit 52 detects that the movable screen 1a is located at a detection position set in association with the specified position. That is, the position detection unit 52 performs a position detection process. More specifically, the position detection unit 52 moves the movable screen 1a during the non-display period in which light irradiation to the movable screen 1a is not performed from the projection unit 40 (projection optical system 4 and irradiation unit 3). It is configured to execute a detection process. In other words, the position detection unit 52 moves the movable screen 1a during the fixed display period in which the fixed screen 1b is selected as the target screen in the projection unit 40 (projection optical system 4 and irradiation unit 3), and performs position detection processing. Is configured to run.
  • the position detection unit 52 has a function of moving the movable screen 1a on the absolute coordinates by controlling the drive unit 2. As will be described in detail later, the position detection unit 52 moves the movable screen 1a so that the movable screen 1a passes the detection position in the non-display period (fixed display period), and in the meantime, the movable screen 1a is moved to the detection position. Detect that is located.
  • the calibration unit 53 moves the movable screen 1a to the specified position based on at least the detection result of the position detection unit 52. That is, the calibration unit 53 has a function of moving the movable screen 1 a on the absolute coordinates by controlling the drive unit 2. As a result, even if the reference position on the absolute coordinate varies, the position detection unit 52 and the calibration unit 53 reset the reference position on the specified position so that the reference position matches the specified position. .
  • the calibration unit 53 is configured to move the movable screen 1a to a specified position based on the detection result of the position detection unit 52 and the amount of movement of the movable screen 1a after passing through the detection position. Yes.
  • the control circuit 5 is composed of, for example, a microcomputer mainly composed of a CPU (Central Processing Unit) and a memory.
  • the control circuit 5 is realized by a computer having a CPU and a memory.
  • the CPU executes a program stored in the memory
  • the computer executes the control circuit 5 (drive control unit 51, position detection unit). 52 and the calibration unit 53).
  • the program is recorded in advance in the memory of the control circuit 5, but may be provided through a telecommunication line such as the Internet or recorded in a non-transitory recording medium such as various disks or memory cards.
  • the control circuit 5 may be configured with a dedicated circuit.
  • the control circuit 5 controls the irradiation unit 3 to irradiate the movable screen 1a with light. At this time, the light which scans the surface 11 of the movable screen 1a is irradiated from the irradiation part 3 to the movable screen 1a. Thereby, an image 700 (see FIG. 7) is formed (projected) on the front surface 11 or the back surface 12 of the movable screen 1a. In the present embodiment, as an example, since the surface 11 of the movable screen 1a has light diffusibility, the image 700 is formed on the surface 11 of the movable screen 1a.
  • the light from the irradiation unit 3 passes through the movable screen 1a and is irradiated onto the windshield 101 from the projection optical system 4 (magnifying lens 41, first mirror 42, and second mirror 43).
  • the image 700 formed on the movable screen 1 a is projected onto the windshield 101 from the lower side of the windshield 101 in the interior of the automobile 100.
  • the windshield 101 reflects the light from the projection optical system 4 toward the user 200 in the vehicle interior.
  • the image 700 reflected by the windshield 101 is visually recognized by the user 200.
  • the user 200 visually recognizes the virtual image 300 (the first virtual image 301 or the second virtual image 302) projected in front of the automobile 100 (outside the vehicle) through the windshield 101.
  • the control circuit 5 controls the drive unit 2 with the drive control unit 51 during the movable display period in which the movable screen 1a is selected as the target screen in the projection unit 40 (projection optical system 4 and irradiation unit 3).
  • the movable screen 1a is moved in the movement direction X.
  • the irradiation position of light from the irradiation unit 3 on the surface 11 of the movable screen 1a that is, the position of the bright spot B1
  • the movable screen 1a moves in the first direction X1
  • the distance up to 300 is shortened. This distance is also referred to as “viewing distance”.
  • the viewing distance to the virtual image 300 becomes longer.
  • the viewing distance to the virtual image 300 varies depending on the position of the movable screen 1a in the moving direction X, and the virtual image projected corresponding to the bright spot B1 on the movable screen 1a as the movable screen 1a approaches the irradiation unit 3.
  • the viewing distance up to 300 becomes longer.
  • the farther the irradiation position of light from the irradiation unit 3 on the movable screen 1a is from the projection optical system 4 in the movement direction X the longer the viewing distance to the virtual image 300 projected by this light.
  • control circuit 5 controls the irradiation unit 3 to irradiate the fixed screen 1b with light.
  • Light that scans the surface 11 of the fixed screen 1b is irradiated from the irradiation unit 3 to the fixed screen 1b.
  • an image is formed on the front surface 11 (or the back surface 12) of the fixed screen 1b and the image is projected onto the windshield 101, as in the case of irradiating the movable screen 1a with light.
  • the user 200 visually recognizes the virtual image 300 (third virtual image 303) projected in front of the automobile 100 (outside the vehicle) through the windshield 101.
  • FIG. 7 is a diagram schematically illustrating the operation of the display device 10 when the first virtual image 301 is projected
  • FIG. 8 is a diagram schematically illustrating the operation of the display device 10 when the second virtual image 302 is projected. is there. 7 and 8, the fixed screen 1b and the like are omitted.
  • the control circuit 5 When projecting the first virtual image 301, as shown in FIG. 7, the control circuit 5 irradiates the movable screen 1a with light from the irradiation unit 3. At this time, the control circuit 5 fixes the movable screen 1a in the movement direction X without moving the movable screen 1a in the movement direction X (see FIG. 6). That is, the control circuit 5 controls the drive unit 2 and the irradiation unit 3 so as to irradiate the movable screen 1a at a fixed position with light. As described above, the movable screen 1a is inclined with respect to the movement direction X.
  • the distance to the projection optical system 4 in the movement direction X differs depending on the position on the surface 11 of the movable screen 1a in the vertical direction. Therefore, even when the movable screen 1a is fixed, the irradiation position on the surface 11 of the movable screen 1a is changed by the irradiation position of the light from the irradiation section 3 on the surface 11 of the movable screen 1a changing in the vertical direction. The irradiation position of the light from 3 changes in the moving direction X. As a result, a first image 701 is formed on the movable screen 1a.
  • the first image 701 is an image 700 formed on the front surface 11 (or the back surface 12) of the movable screen 1a, and is formed along the front surface 11 of the movable screen 1a and inclined with respect to the reference surface 503. is there.
  • the user 200 visually recognizes the first virtual image 301 projected in front of the automobile 100 through the windshield 101.
  • the distance from the projection optical system 4 to the irradiation position in the movement direction X increases as the irradiation position of the light from the irradiation unit 3 on the surface 11 of the movable screen 1a approaches the first end 111 in the vertical direction. Therefore, the viewing distance to the virtual image 300 projected by this light becomes long.
  • the distance from the projection optical system 4 to the irradiation position in the movement direction X becomes shorter as the irradiation position of the light from the irradiation section 3 on the surface 11 of the movable screen 1a approaches the second end 112 in the vertical direction. . Therefore, the viewing distance to the virtual image 300 projected by this light is shortened.
  • the first virtual image 301 as the virtual image 300 is formed on the first virtual surface 501 inclined at the inclination angle ⁇ with respect to the optical axis 500.
  • the irradiation unit 3 scans light from the first end 111 toward the second end 112 in a state where the movable screen 1a is fixed, the first virtual image 301 is projected.
  • the first virtual image 301 is visually recognized by the user 200 with a depth along the road surface 600.
  • the viewing distance of the first virtual image 301 formed at this time from the eye point Pe1 is the second end of the movable screen 1a at the first end 111 (upper end) of the movable screen 1a. It becomes larger than the end 112 (lower end).
  • the movable screen 1a is configured such that the optical path length from the drawing point on the first virtual image 301 to the projection optical system 4 is maximized in a state where the light of the irradiation unit 3 is irradiated on the first end 111.
  • the movable screen 1 a is configured such that the optical path length from the drawing point on the first virtual image 301 to the projection optical system 4 is minimized in a state where the light from the irradiation unit 3 is irradiated onto the second end portion 112. That is, the first virtual image 301 is a virtual image that is inclined with respect to the optical axis 500 so that the viewing distance is maximized on the upper end side in the vertical direction (vertical direction in FIG. 2) when viewed from the user 200.
  • the control circuit 5 moves the movable screen 1 a in the movement direction X while irradiating the movable screen 1 a with light from the irradiation unit 3. That is, the control circuit 5 controls the drive unit 2 and the irradiation unit 3 so as to irradiate light to the movable screen 1a that is moving.
  • the movable screen 1a is inclined with respect to the movement direction X.
  • the projection in the movement direction X depends on the position on the surface 11 of the movable screen 1a in the vertical direction. There is a difference in the distance to the optical system 4.
  • the movable screen 1a When the movable screen 1a is moved in the movement direction X in synchronization with the change in the irradiation position of the light from the irradiation unit 3 in the vertical direction so as to cancel this difference in distance, the irradiation unit on the surface 11 of the movable screen 1a. The irradiation position of the light from 3 remains unchanged in the movement direction X.
  • the second image 702 is formed (projected) on the movable screen 1a.
  • the second image 702 is an image 700 formed on the front surface 11 (or the back surface 12) of the movable screen 1a and is formed along the reference surface 503.
  • the user 200 visually recognizes the second virtual image 302 projected in front of the automobile 100 through the windshield 101.
  • the movable screen 1a moves in the first direction X1, so that the distance from the projection optical system 4 to the irradiation position in the movement direction X becomes substantially constant.
  • the irradiation position of the light from the irradiation unit 3 on the surface 11 of the movable screen 1a approaches the second end 112 in the vertical direction.
  • the movable screen 1a moves in the second direction X2
  • the distance from the projection optical system 4 to the irradiation position in the movement direction X becomes substantially constant.
  • the second virtual image 302 as the virtual image 300 is formed on the second virtual surface 502 inclined at an inclination angle ⁇ (90 degrees as an example) with respect to the optical axis 500.
  • the irradiation unit 3 scans the light from the first end 111 toward the second end 112 when the movable screen 1a is moving in the second direction X2, the user 200 is certain.
  • a second virtual image 302 that is viewed upright on a road surface 600 at a distance is projected.
  • the viewing distance of the second virtual image 302 formed at this time from the eye point Pe1 is the first end 111 (upper end) of the movable screen 1a and the second end of the movable screen 1a.
  • the portion 112 (lower end) is substantially equivalent. That is, when viewed from the user 200, the second virtual image 302 is a virtual image having substantially the same viewing distance at the upper end and the lower end in the vertical direction (the vertical direction in FIG. 2).
  • the scanning range of the irradiation unit 3 in the vertical direction is set to be narrower when the second virtual image 302 is formed than when the first virtual image 301 is formed. That is, in the image 700 formed on the surface 11 of the movable screen 1a, the second image 702 has a smaller dimension in the vertical direction of the movable screen 1a than the first image 701. Thereby, for example, as illustrated in FIG. 2, the vertical dimension of each second virtual image 302 is smaller than the vertical dimension of the first virtual image 301 in the visual field of the user 200.
  • the control circuit 5 causes the irradiation unit 3 to irradiate the fixed screen 1b with light.
  • the fixed screen 1b is in a state substantially orthogonal to the movement direction X with respect to the movement direction X. Therefore, the distance in the moving direction X from the surface 11 of the fixed screen 1b to the projection optical system 4 is substantially constant regardless of the position on the surface 11 of the fixed screen 1b in the vertical direction. As a result, a third image is formed on the fixed screen 1b along the reference plane 503.
  • this third image is projected onto the windshield 101 from the projection optical system 4, the user 200 visually recognizes the third virtual image 303 projected in front of the automobile 100 through the windshield 101.
  • the third virtual image 303 formed by the light transmitted through the fixed screen 1b is on the second virtual surface 502 inclined at an inclination angle ⁇ (90 degrees as an example) with respect to the optical axis 500. It is formed. That is, as viewed from the user 200, the third virtual image 303 is a virtual image having substantially the same viewing distance at the upper end and the lower end in the vertical direction (the vertical direction in FIG. 2).
  • the display device 10 can project all of the first virtual image 301, the second virtual image 302, and the third virtual image 303 during one cycle in which the scanning unit 32 makes one reciprocation in the vertical direction of the movable screen 1a.
  • the first virtual image 301, the third virtual image 303, and the second virtual image 302 are arranged in this order when the scanning unit 32 makes one reciprocation in the vertical direction starting from the first end 111 of the movable screen 1a.
  • the case where it is projected by is illustrated.
  • the projection unit 40 first projects the first virtual image 301 by irradiating light to the movable screen 1a in the “outward path” in which light is scanned from the first end 111 toward the second end 112.
  • the third virtual image 303 is displayed by irradiating the fixed screen 1b with light.
  • the projection unit 40 first irradiates the fixed screen 1b with light to display the third virtual image 303, and then The second virtual image 302 is projected by irradiating the movable screen 1a with light.
  • the display device 10 when the display device 10 starts the display (projection of the virtual image 300), first, the display device 10 performs processing for forming the first virtual image 301 in the “outward path”. That is, the control circuit 5 operates the irradiation unit 3 in the first scanning state, and the irradiation unit 3 scans the surface 11 of the movable screen 1a from the first end 111 toward the second end 112 (raster). By scanning, the first image 701 is drawn. At this time, the control circuit 5 controls the drive unit 2 by the drive control unit 51 so as to fix the movable screen 1a at the reference position.
  • the first image 701 is drawn on the movable screen 1 a in a state where the movable screen 1 a is fixed at the reference position.
  • the first virtual image 301 along the road surface 600 is projected onto the target space 400 during the movable display period in which the movable screen 1a is selected as the target screen by the projection unit 40 in the “outward path”.
  • the display device 10 performs a process for forming the third virtual image 303 in the “outward path”. That is, the control circuit 5 operates the irradiation unit 3 in the first scanning state, and in the irradiation unit 3, the fixed screen 1b is directed from the end closest to the movable screen 1a toward the end opposite to the movable screen 1a. The surface 11 is scanned (raster scan). Thereby, the third image is drawn.
  • the display device 10 performs a process for forming (projecting) the third virtual image 303 on the “return path”.
  • the control circuit 5 operates the irradiation unit 3 in the second scanning state, and in the irradiation unit 3, the fixed screen 1b is directed from the end opposite to the movable screen 1a toward the end closest to the movable screen 1a.
  • a third image is drawn by scanning the surface 11 of the image.
  • the third image is drawn on the fixed screen 1b in both the “outward” and “return” directions.
  • the third virtual image 303 standing upright on the road surface 600 at a certain distance from the user 200 is projected in the target space 400 during the fixed display period.
  • the display device 10 performs a process for forming the second virtual image 302 in the “return path”. That is, the control circuit 5 operates the irradiation unit 3 in the second scanning state, and the irradiation unit 3 scans the surface 11 of the movable screen 1a from the second end 112 toward the first end 111 (raster).
  • the second image 702 is drawn by scanning.
  • the control circuit 5 controls the drive unit 2 by the drive control unit 51 so as to move the movable screen 1a in the first direction X1.
  • the moving speed of the movable screen 1a moving in the first direction X1 is constant at a specified speed.
  • the movable screen 1 a is moved away from the irradiation unit 3 and moved closer to the projection optical system 4 while moving the first scanning line.
  • Two images 702 are drawn.
  • the target space 400 is in the first position upright on the road surface 600 at a certain distance from the user 200.
  • Two virtual images 302 are projected.
  • the target space 400 includes the first virtual image 301, the third virtual image 303, and A second virtual image 302 is projected.
  • the frequency of scanning in the vertical direction in the irradiation unit 3 is 60 Hz or more.
  • FIG. 9A and FIG. 9C are graphs showing the time change of the position of the movable screen 1a in the movement direction X when the display device 10 is operated.
  • FIG. 9B is a similar graph for a comparative example in which the position detection unit 52 and the calibration unit 53 are omitted.
  • 9A to 9C the horizontal axis is the time axis, and the position of the movable screen 1a is indicated on the vertical axis.
  • the frames F1, F2, and F3 corresponding to one cycle in which the scanning unit 32 makes one reciprocation in the vertical direction of the movable screen 1a include the first period T1 to the seventh period. It is divided into period T7.
  • the start time of the “outward path” is set as the start point of each of the frames F1, F2, and F3, the first period T1, the second period T2, the third period T3, the fourth period T4, the fifth period T5, the sixth period T6,
  • the seventh period T7 is set in this order from the start points of the frames F1, F2, and F3.
  • the first period T1, the fourth period T4, and the seventh period T7 are blanking periods in which the irradiation unit 3 does not irradiate any of the plurality of screens 1. During the blanking period, the irradiation unit 3 does not irradiate light to either the movable screen 1a or the fixed screen 1b.
  • the blanking period is set, for example, when the rotation direction of the mirror unit 321 in the scanning unit 32 in the vertical direction is reversed (that is, when switching between the forward path and the return path).
  • the second period T2 is a period for projecting the first virtual image 301.
  • the third period T3 and the fifth period T5 are fixed display periods for projecting the third virtual image 303.
  • the sixth period T6 is a movable display period for projecting the second virtual image 302. Switching from the “outward trip” to the “return trip” is performed during the fourth period T4 (non-display period). That is, in the present embodiment, the first virtual image 301 and the third virtual image 303 are projected in this order during the “outward” period Tx, and the third virtual image 303 and the second virtual image 303 are projected during the “return” period Ty. A virtual image 302 is projected in this order.
  • the “reference position” that is the reference for the movement of the movable screen 1a by the drive control unit 51 coincides with the specified position Ps1 at the start point of the frame F1.
  • the first period T1 which is the non-display period of the frame F1
  • the position detection process (period T11) and the calibration process (period T12) are executed as in the frames F2 and F3. This point will be described later.
  • the movable screen 1a is located at the specified position Ps1.
  • the movable screen 1a is fixed at the reference position (specified position Ps1). That is, in the second period T2 in the “outward” period Tx, the first image 701 is formed on the movable screen 1a while the movable screen 1a is fixed at the reference position, and the first space 701 is formed in the target space 400.
  • One virtual image 301 is projected.
  • a period T61 in the sixth period T6 represents a period during which the second image 702 is being drawn. That is, the second image 702 is formed on the movable screen 1a and the second virtual image 302 is formed in the target space 400 in a state where the movable screen 1a is moved from the reference position (prescribed position Ps1) in the first direction X1. Projected. At this time, the moving speed of the movable screen 1a is constant (constant).
  • the movable screen 1a moves in the second direction X2 and returns to the reference position in the period T62 immediately after the period T61.
  • the reference position after the return is at a position slightly deviated from the specified position Ps1 in the second direction X2 on the absolute coordinates. Accordingly, at the end point of the frame F1 (start point of the frame F2), the movable screen 1a is at a position shifted from the specified position Ps1.
  • a period T11 in the first period T1 represents a period during which the position detection process is executed.
  • the position detection unit 52 moves the movable screen 1a with a prescribed amplitude so that the movable screen 1a passes the detection position (the prescribed position Ps1) by moving the movable screen 1a in the movement direction X.
  • the position detection unit 52 detects that the movable screen 1a is located at the detection position at the moment when the movable screen 1a passes the detection position (specified position Ps1). That is, in the example of FIG. 9A, it is detected that the movable screen 1a is located at the detection position at a time point t0 when the movable screen 1a passes the specified position Ps1.
  • the position detection unit 52 is configured to move the movable screen 1a with a control pattern different from that of the drive control unit 51 during the non-display period. That is, the drive control unit 51 moves the movable screen 1a in order to realize the projection of the second virtual image 302. Therefore, the drive control unit 51 synchronizes the operation of the drive unit 2 with the operation of the irradiation unit 3 at a specified speed in the predetermined direction (first direction X1) as in the period T61 of the sixth period T6. The movable screen 1a is moved. On the other hand, the position detection unit 52 moves the movable screen 1a in the non-display period regardless of the projection of the virtual image 300. Therefore, the position detection unit 52 can move the movable screen 1 a with a control pattern (direction of movement and speed) different from that of the drive control unit 51.
  • the calibration unit 53 executes a calibration process for moving the movable screen 1a to the specified position Ps1 based on the detection result of the position detection unit 52.
  • a period T12 in the first period T1 represents a period during which the calibration process is executed.
  • the calibration unit 53 moves the movable screen 1a in the movement direction X based on the detection result of the position detection unit 52 and the amount of movement of the movable screen 1a after passing the detection position, thereby moving the movable screen 1a.
  • the calibration unit 53 determines the movement direction and amount of movement of the movable screen 1a from the time t0 when the position detection unit 52 detects that the movable screen 1a is located at the detection position, for example, the position sensor 6. Detect from the output of.
  • the calibration unit 53 moves the movable screen 1a to the side opposite to the detected movement direction by the amount of movement detected in this way, thereby moving the movable screen 1a to the normal reference position (specified position Ps1). ).
  • the calibration unit 53 moves the movable screen 1a in the second direction X2. Therefore, at the end point of the first period T1 of the frame F2 (the start point of the second period T2), the position of the movable screen 1a is at the normal reference position (specified position Ps1).
  • the movable screen 1a is fixed at the regular reference position (specified position Ps1). That is, in the second period T2, the first image 701 is formed on the movable screen 1a while the movable screen 1a is fixed at the specified position Ps1, and the first virtual image 301 is projected onto the target space 400. .
  • the movable screen 1a moves during the periods T61 and T62 in the sixth period T6 (movable display period), as in the frame F1.
  • the movable screen 1a Before the movement of the movable screen 1a (before the start of the period T61), the movable screen 1a is at the regular reference position (the specified position Ps1).
  • the movable screen 1a After the movement of the movable screen 1a (after the end of the period T62), the movable screen 1a is at a position shifted from the specified position Ps1.
  • the reference position at the end point of the frame F2 is shifted from the specified position Ps1 in absolute coordinates.
  • the reference position is calibrated and reset to the specified position Ps1. Is done.
  • the display device 10 by repeating the same operations as those of the frames F1, F2, and F3 described above, the deviation of the reference position from the specified position Ps1 is corrected for each frame, and the difference from the specified position Ps1 on the absolute coordinates is corrected. The amount of deviation of the reference position is reduced.
  • the “reference position” that is the reference for the movement of the movable screen 1a by the drive control unit 51 coincides with the specified position Ps1 at the start point of the frame F1. Therefore, the movable screen 1a is fixed at the reference position (specified position Ps1) during the “outward” period Tx of the frame F1. That is, in the second period T2 in the “outward” period Tx, the first image 701 is formed on the movable screen 1a while the movable screen 1a is fixed at the reference position, and the first space 701 is formed in the target space 400.
  • One virtual image 301 is projected.
  • a period T61 in the sixth period T6 represents a period during which the second image 702 is being drawn. That is, the second image 702 is formed on the movable screen 1a and the second virtual image 302 is formed in the target space 400 in a state where the movable screen 1a is moved from the reference position (prescribed position Ps1) in the first direction X1. Projected. At this time, the moving speed of the movable screen 1a is constant.
  • the movable screen 1a moves in the second direction X2 and returns to the reference position in the period T62 immediately after the period T61.
  • the reference position after the return is at a position slightly deviated from the specified position Ps1 in the second direction X2 on the absolute coordinates. Accordingly, at the end point of the frame F1 (start point of the frame F2), the movable screen 1a is at a position shifted from the specified position Ps1.
  • the movable screen 1a is fixed at the reference position shifted from the specified position Ps1 at least until the end point of the second period T2 in the “outward” period Tx of the frame F2. That is, in the second period T2, the first image 701 is formed on the movable screen 1a while the movable screen 1a is fixed at a position shifted from the specified position Ps1, and the first virtual image 301 is formed in the target space 400. Is projected.
  • the position detection unit 52 moves the movable screen 1a and executes position detection processing.
  • the fixed screen 1b is selected as the target screen in the projection unit 40. That is, the fixed display period is the same as the non-display period used in the description of FIG. 9A when the projection unit 40 does not irradiate the movable screen 1a.
  • a period T31 in the third period T3 represents a period in which the position detection process is executed.
  • the position detection unit 52 moves the movable screen 1a with a prescribed amplitude so that the movable screen 1a passes the detection position (the prescribed position Ps1) by moving the movable screen 1a in the movement direction X.
  • the position detection unit 52 detects that the movable screen 1a is located at the detection position at the moment when the movable screen 1a passes the detection position (specified position Ps1). That is, in the example of FIG. 9C, it is detected that the movable screen 1a is located at the detection position at a time point t0 when the movable screen 1a passes the specified position Ps1.
  • the calibration unit 53 executes a calibration process for moving the movable screen 1a to the specified position Ps1 based on the detection result of the position detection unit 52.
  • a period T32 in the third period T3 represents a period during which the calibration process is executed.
  • the calibration unit 53 moves the movable screen 1a in the movement direction X based on the detection result of the position detection unit 52 and the amount of movement of the movable screen 1a after passing the detection position, thereby moving the movable screen 1a.
  • the calibration unit 53 determines the movement direction and amount of movement of the movable screen 1a from the time t0 when the position detection unit 52 detects that the movable screen 1a is located at the detection position, for example, the position sensor 6. Detect from the output of.
  • the calibration unit 53 moves the movable screen 1a to the side opposite to the detected movement direction by the amount of movement detected in this way, thereby moving the movable screen 1a to the normal reference position (specified position Ps1). ).
  • the calibration unit 53 moves the movable screen 1a in the second direction X2. Therefore, the position of the movable screen 1a is at the normal reference position (specified position Ps1) at the end point (start point of “return path”) of the “forward path” period Tx of the frame F2.
  • the movable screen 1a moves during the periods T61 and T62 in the sixth period T6 (movable display period), as in the frame F1.
  • the movable screen 1a Before the movement of the movable screen 1a (before the start of the period T61), the movable screen 1a is at the regular reference position (the specified position Ps1).
  • the movable screen 1a After the movement of the movable screen 1a (after the end of the period T62), the movable screen 1a is at a position shifted from the specified position Ps1.
  • the reference position at the end point of the frame F2 is shifted from the specified position Ps1 in absolute coordinates.
  • the reference position is calibrated and reset to the specified position Ps1. Is done.
  • the display device 10 by repeating the operations similar to those of the frames F2 and F3 described above, the deviation of the reference position from the specified position Ps1 is corrected for each frame, and the reference from the specified position Ps1 on the absolute coordinates is corrected. The amount of positional deviation is reduced.
  • the deviation of the reference position from the specified position Ps1 is not corrected for each frame. Therefore, there is a possibility that the amount of deviation from the reference position from the specified position Ps1 becomes large. That is, in the comparative example, as a result of the movement of the movable screen 1a in the periods T61 and T62 in the “return” period Ty of the frame F1, the reference position at the end point of the frame F1 is shifted from the specified position Ps1 in absolute coordinates. In the position. In the example of FIG. 9B, the reference position at the end point of the frame F1 is slightly shifted from the specified position Ps1 in the first direction X1. If the reference position is displaced every time the screen moves, the amount of deviation of the reference position from the specified position Ps1 is integrated. Therefore, the amount of deviation of the reference position from the specified position Ps1 may gradually increase. There is.
  • the first image 701 is formed on the movable screen 1a while the movable screen 1a is fixed at the reference position, and the first virtual image is formed in the target space 400. 301 is projected.
  • the sixth period T6 (movable display period) of the “return path” period Ty the second image 702 is formed on the movable screen 1a while the movable screen 1a is moving with reference to the reference position.
  • the second virtual image 302 is projected onto the target space 400. Therefore, as in the comparative example, when the variation in the reference position with respect to the specified position Ps1 increases, the variation in the distance from the driver's eyes to the virtual image may increase.
  • the variation in the reference position since the variation in the reference position is reduced, the variation in the distance from the driver's eyes to the virtual image 300 (the first virtual image 301 or the second virtual image 302) can be reduced. Furthermore, when the variation in the reference position is reduced, the variation in the size of the bright spot B1 (see FIG. 4A) formed on the surface 11 of the movable screen 1a can be suppressed to be relatively small. Thereby, in the display apparatus 10, the fall of the resolution of the image 700 formed in the movable screen 1a with the light from the irradiation part 3 can be suppressed, and the fall of the resolution of the virtual image 300 can be suppressed.
  • the second virtual image 302 is projected only once during the sixth period T6.
  • the second virtual image 302 is generated a plurality of times during the sixth period T6. It may be projected. That is, by performing the process (periods T61 and T62) for forming the second image 702 a plurality of times (for example, three times), a plurality of (for example, three) second images having different viewing distances are included in the target space 400.
  • a virtual image 302 is projected (see FIG. 2). In this case, as the position where the second image 702 is formed on the movable screen 1a is closer to the first end 111, the viewing distance of the second virtual image 302 becomes longer.
  • the movable screen 1a moves a plurality of times during the sixth period T6, and each time the movable screen 1a moves.
  • the reference position may deviate from the specified position Ps1.
  • the reference position is calibrated every one cycle (frame) in which the scanning unit 32 makes one reciprocation in the vertical direction of the movable screen 1a, the deviation of the reference position from the specified position Ps1 is reduced.
  • Embodiment 1 is only one of various embodiments of the present disclosure.
  • the first embodiment can be variously changed depending on the design or the like as long as the object of the present disclosure can be achieved.
  • the aspect according to the first embodiment is not limited to being realized by a single display device.
  • the aspect according to the first embodiment may be embodied by a system, a display device control method, a computer program, or a storage medium storing the program.
  • the position detection unit 52 may be configured to be able to change the search range.
  • the “search range” is a moving range of the movable screen 1a when the position detection unit 52 executes the position detection process. That is, in the position detection process, the position detection unit 52 first moves the movable screen 1a positioned at the reference position in the movement direction X with a predetermined amplitude (search range), so that the movable screen 1a is moved to the detected position (specified position). It is detected whether or not it is located at Ps1). At this time, if it is not detected that the movable screen 1a is located at the detection position, the position detection unit 52 changes the search range, moves the movable screen 1a again, and executes position detection processing.
  • search range is a moving range of the movable screen 1a when the position detection unit 52 executes the position detection process. That is, in the position detection process, the position detection unit 52 first moves the movable screen 1a positioned at the reference position in the movement direction X with a predetermined
  • the position detection unit 52 enlarges the search range in the movement direction X by increasing the amplitude of the movable screen 1a in the position detection process, for example.
  • the position detection unit 52 may change the search range by, for example, changing the movement start position of the movable screen 1a in the position detection process and shifting the search range in the movement direction X.
  • the position detection unit 52 may change the search range by combining expansion of the search range and shift of the search range. According to this modification, in the position detection process, it is possible to set a relatively small search range when the position detection unit 52 first moves the movable screen 1a. Therefore, it leads to a reduction in power consumption of the drive unit 2 and a decrease in operation sound of the drive unit 2 related to the movement of the movable screen 1a in the position detection process.
  • the non-display period for the position detection unit 52 to execute the position detection process is a fixed display period in which the fixed screen 1b is selected as the target screen in the projection unit 40 (projection optical system 4 and irradiation unit 3). May be included. That is, even during the fixed display period, light irradiation from the projection unit 40 to the movable screen 1a is not performed, so the fixed display period is included in the non-display period for performing the position detection process. Good.
  • the position detection unit 52 may execute the position detection process in the third period T3 or the fifth period T5 that is a fixed display period.
  • the position detection unit 52 is not limited to the non-display period or the fixed display period.
  • the position detection unit 52 moves the movable screen to the detection position based on the detection signal from the position sensor 6. You may detect that 1a is located. That is, as a result of the drive control unit 51 moving the movable screen 1a, if the movable screen 1a passes through the detection position, the position detection unit 52, based on the detection signal from the position sensor 6 at that time, It can be detected that the movable screen 1a is located at the detection position.
  • the position detection unit 52 detects the position in the non-display period or the fixed display period only when the movable screen 1a does not pass the detection position as a result of the drive control unit 51 moving the movable screen 1a. What is necessary is just to perform a process. For example, it may be sufficient to detect that the movable screen 1a is positioned at the detection position once per predetermined time. In such a case, the position detection unit 52 only needs to execute the position detection process during the non-display period or the fixed display period only when the movable screen 1a does not pass the detection position for a predetermined time.
  • the calibration process by the calibration unit 53 is not an essential component of the display device 10 and may be omitted as appropriate.
  • the position detection unit 52 detects that the movable screen 1a is located at the detection position
  • the movement of the movable screen 1a by the position detection unit 52 is ended, so that the detection position (specified position Ps1) is reached.
  • the movable screen 1a can be stopped. Thereby, even if calibration processing is not performed, deviation of the reference position from the specified position Ps1 is reduced.
  • the specified position Ps1 and the detected position coincide with each other.
  • the detected position only needs to be set in relation to the specified position Ps1, for example, a first predetermined amount from the specified position Ps1.
  • the detection position may be a position shifted in the direction X1 or the second direction X2. In this case, if the detection position is specified by the position detection unit 52, the calibration unit 53 can specify the specified position Ps1 based on the detection position and a predetermined amount.
  • control circuit 5 may be configured to control the drive unit 2 and the irradiation unit 3, and the function of controlling the drive unit 2 and the function of controlling the irradiation unit 3 may not be integrated.
  • control unit that controls the drive unit 2 and the control unit that controls the irradiation unit 3 may be provided separately and configured to be synchronized with each other.
  • the display device 10 is not limited to two screens 1 including one movable screen 1a and one fixed screen 1b, and may include three or more screens 1.
  • the three or more screens 1 may be composed of, for example, two or more fixed screens 1b and one movable screen 1a, or may be composed of two or more movable screens 1a and one fixed screen 1b. Also good.
  • four or more screens 1 may be configured by two or more movable screens 1a and two or more fixed screens 1b. Even in this case, the position detection unit 52 moves the movable screen 1a during the non-display period in which light irradiation from the projection unit 40 to the movable screen 1a is not performed, and executes position detection processing.
  • the position detection unit 52 performs the position detection process by moving the movable screen 1a during the fixed display period in which the fixed screen 1b is selected as the target screen in the projection unit 40. Then, the calibration unit 53 moves the movable screen 1a to the specified position based on the detection result of the position detection unit 52. Thereby, the shift
  • the position detection unit 52 performs the position detection process in the first period T1 that is the non-display period of the “outward path” is shown.
  • the position detection process may be executed during the non-display period.
  • the position detection unit 52 executes the position detection process in a seventh period T7 that is a non-display period of “return” or a fourth period T4 that is a non-display period that straddles “outward” and “return”. Also good.
  • the position detection unit 52 may perform the position detection process in two or more periods among the first period T1, the fourth period T4, and the seventh period T7.
  • the calibration process by the calibration unit 53 may not be executed in the same non-display period as the position detection process by the position detection unit 52.
  • the position detection unit 52 executes the position detection process in the first period T1.
  • the calibration unit 53 may execute the calibration process during the fourth period T4.
  • the position detection unit 52 executes the position detection process in the third period T3 that is the fixed display period of “outward”
  • the position detection process may be executed during the fixed display period.
  • the position detection unit 52 may execute the position detection process in the fifth period T5 that is the fixed display period of “return”, or execute the position detection process in both the third period T3 and the fifth period T5. May be.
  • the calibration process by the calibration unit 53 may not be executed in the same fixed display period as the position detection process by the position detection unit 52.
  • the position detection unit 52 executes the position detection process in the third period T3.
  • the calibration unit 53 may execute the calibration process in the fifth period T5.
  • the drive control unit 51 is not limited to the configuration in which the movable screen 1a is fixed in the movement direction X when the first virtual image 301 is formed, but the movable screen 1a is formed in the movement direction X when the first virtual image 301 is formed. It may be moved. For example, in the “outward” period Tx, the drive control unit 51 continues to move the movable screen 1a in the first direction X1. On the other hand, in the “return pass” period Ty, the drive control unit 51 moves the movable screen 1a in the first direction X1 only during the drawing period of the second image 702, and moves the movable screen 1a during the other periods. Move in the second direction X2. In the present modification, the moving range of the movable screen 1a can be reduced compared to a configuration in which the movable screen 1a is parallel to the reference plane 503.
  • the movable screen 1a may be parallel to the reference plane 503. Even in this case, the position detection unit 52 moves the movable screen 1a and executes position detection processing in a non-display period in which the projection unit 40 does not irradiate the movable screen 1a with light. In other words, the position detection unit 52 performs the position detection process by moving the movable screen 1a during the fixed display period in which the fixed screen 1b is selected as the target screen in the projection unit 40. Then, the calibration unit 53 moves the movable screen 1a to the specified position based on the detection result of the position detection unit 52. Thereby, the shift
  • the display device 10 is not limited to the configuration in which the first virtual image 301, the second virtual image 302, and the third virtual image 303 are projected at the same time, for example, the mode in which only the first virtual image 301 is projected, and only the second virtual image 302. You may have the mode to project.
  • the display device 10 has a mode for projecting only the first virtual image 301 and the third virtual image 303, a mode for projecting only the second virtual image 302 and the third virtual image 303, and a mode for projecting only the third virtual image 303. You may do it.
  • the operating state of the irradiation unit 3 may be only one of the first scanning state (forward path) and the second scanning state (return path).
  • the first virtual image 301, the second virtual image 302, and the third virtual image 303 are formed in one of the first scanning state (forward path) and the second scanning state (return path).
  • the first virtual image 301 is formed only in the first scanning state (forward path) and the second virtual image 302 is formed only in the second scanning state (return path) has been described.
  • the first virtual image 301 may be formed only in the second scanning state (return path)
  • the second virtual image 302 may be formed only in the first scanning state (forward path)
  • the first virtual image 301 or the second virtual image 302 may be formed.
  • the first scanning state (forward path) and the second scanning state (return path) may be formed.
  • both the first virtual image 301 and the second virtual image 302 may be formed in both the first scanning state (forward path) and the second scanning state (return path).
  • the same virtual image 300 is formed in at least a part of the first virtual image 301 and the second virtual image 302 in both the first scanning state (forward path) and the second scanning state (return path). Brightness can be increased.
  • the third virtual image 303 is not limited to the configuration formed in both the first scanning state (forward path) and the second scanning state (return path), but only the first scanning state (forward path) or the second scanning state (return path). Only the third virtual image 303 may be formed.
  • the scanning range of the irradiation unit 3 in the vertical direction inclined with respect to the reference surface 503 on the surface 11 of the movable screen 1 a is greater when the second virtual image 302 is formed than when the first virtual image 301 is formed. It may be wide.
  • projecting a plurality of (here, three) second virtual images 302 having different viewing distances to the target space 400 is not an essential configuration for the display device 10. Only one second virtual image 302 may be projected.
  • the drive control unit 51 may control the drive unit 2 so as to suppress rapid acceleration and deceleration of the movable screen 1a in the movement direction X. Specifically, the drive control unit 51 reduces the acceleration applied to the movable screen 1a to a specified value or less when, for example, switching between the state where the movable screen 1a is stopped and the state where the movable screen 1a is moving.
  • the control pattern of the drive unit 2 is defined so as to suppress it.
  • the “display surface” may be a surface for forming the image 700 on the screen 1, and is not limited to the front surface 11 of the screen 1, and may be the back surface 12 of the screen 1, for example. Furthermore, the entire surface 11 (or back surface 12) of the screen 1 may not be the “display surface”, and the “display surface” may be a partial region of the surface 11 (or back surface 12) of the screen 1. . In this case, the image 700 is formed only in a partial region of the front surface 11 (or the back surface 12) of the screen 1.
  • the screen 1 is not limited to the configuration having the light diffusibility only on the front surface 11, and may have the light diffusibility only on the back surface 12 or on both the front surface 11 and the back surface 12, for example.
  • the image 700 is formed on the back surface 12 of the screen 1.
  • the display device 10 is not limited to the configuration that projects the virtual image 300 onto the target space 400 set in front of the traveling direction of the automobile 100.
  • the virtual image is displayed laterally, backward, or upward in the traveling direction of the automobile 100. 300 may be projected.
  • the movable screen 1a may be configured not only to move straight in the movement direction X but also to be rotatable so as to change the inclination angle ⁇ of the surface 11 with respect to the reference plane 503, for example.
  • the projection optical system 4 may include a relay optical system for forming an intermediate image, or may not include a relay optical system.
  • the display device 10 is not limited to the head-up display used in the automobile 100, but can be applied to a moving body other than the automobile 100, such as a motorcycle having a windshield, a train, an aircraft, a construction machine, and a ship. Furthermore, the display device 10 is not limited to a mobile object, and may be used in, for example, an amusement facility, a wearable terminal such as a head mounted display (HMD), a medical facility, or a stationary device. May be.
  • HMD head mounted display
  • the position detection unit 52 executes the position detection process with the drive control unit 51 moving the movable screen 1a during the movable display period as a trigger.
  • the basic configuration in the present embodiment is the same as the configuration in FIG. 3 referred to in the first embodiment.
  • the same configurations as those of the first embodiment are denoted by common reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
  • the movable display period for irradiating light from the projection unit 40 to the movable screen 1a is set intermittently. That is, the movable display period in which the movable screen 1a is selected as the target screen in the projection unit 40 is set intermittently.
  • the drive control unit 51 moves the movable screen 1a only when projecting the second virtual image 302 instead of moving the movable screen 1a every time during the intermittently set movable display period.
  • the second virtual image 302 is not projected every time during the intermittently set movable display period, but the display device 10 has received an instruction from, for example, a driving support system mounted on the automobile 100.
  • the second virtual image 302 is projected only at the timing. In the movable display period in which the second virtual image 302 is not projected, the movable screen 1a does not move, so that the reference position does not deviate from the specified position Ps1.
  • the position detection unit 52 executes the position detection process with the drive control unit 51 moving the movable screen 1a during the movable display period as a trigger, so that the movable screen during the movable display period.
  • the position detection process is executed only when 1a moves. In other words, when the drive control unit 51 does not move the movable screen 1a during the movable display period, the position detection unit 52 does not execute the position detection process.
  • FIG. 10A and FIG. 10C are graphs showing temporal changes in the position of the movable screen 1a in the movement direction X when the position detection process is executed before the movable display period.
  • 10B and 10D are similar graphs when the position detection process is executed after the movable display period.
  • the horizontal axis is the time axis
  • the position of the movable screen 1a is shown on the vertical axis.
  • the position detection unit 52 executes the position detection process before the movable display period in which the drive control unit 51 moves the movable screen 1a
  • the second virtual image 302 is projected only in the frame F2 among the frames F1, F2, and F3. That is, the movement of the movable screen 1a by the drive control unit 51 is performed only during the sixth period T6 (movable display period) in the “return path” period Ty of the frame F2, and during the “return path” period Ty of the frames F1 and F3. It is not performed in the sixth period T6 (movable display period).
  • the position detection process by the position detection unit 52 and the calibration process by the calibration unit 53 are executed. Therefore, in the movable display period (the sixth period T6 of the frame F2) in which the movable screen 1a is moved by the drive control unit 51, the reference position is calibrated and reset to the specified position Ps1.
  • the second virtual image 302 is projected only in the frame F2 among the frames F1, F2, and F3. That is, the movement of the movable screen 1a by the drive control unit 51 is performed only during the sixth period T6 (movable display period) in the “return path” period Ty of the frame F2, and during the “return path” period Ty of the frames F1 and F3. It is not performed in the sixth period T6 (movable display period).
  • the position detection process by the position detection unit 52 and the calibration process by the calibration unit 53 are executed. Therefore, in the movable display period (the sixth period T6 of the frame F2) in which the movable screen 1a is moved by the drive control unit 51, the reference position is calibrated and reset to the specified position Ps1.
  • the position detection unit 52 executes the position detection process after the movable display period in which the drive control unit 51 moves the movable screen 1a
  • the second virtual image 302 is projected only in the frame F2 among the frames F1, F2, and F3. That is, the movement of the movable screen 1a by the drive control unit 51 is performed only during the sixth period T6 (movable display period) in the “return path” period Ty of the frame F2, and during the “return path” period Ty of the frames F1 and F3. It is not performed in the sixth period T6 (movable display period).
  • the position detection process by the position detection unit 52 and the calibration process by the calibration unit 53 are executed. Therefore, the deviation of the reference position from the specified position Ps1 that occurs in the movable display period (the sixth period T6 of the frame F2) in which the movable screen 1a is moved by the drive control unit 51 is corrected after this movable display period.
  • the second virtual image 302 is projected only in the frame F2 among the frames F1, F2, and F3. That is, the movement of the movable screen 1a by the drive control unit 51 is performed only during the sixth period T6 (movable display period) in the “return path” period Ty of the frame F2, and during the “return path” period Ty of the frames F1 and F3. It is not performed in the sixth period T6 (movable display period).
  • the position detection process by the position detection unit 52 and the calibration process by the calibration unit 53 are executed in the fixed display period (the third period T3 of the frame F3) immediately after the sixth period T6 of the frame F2.
  • the deviation of the reference position from the specified position Ps1 that occurs in the movable display period (the sixth period T6 of the frame F2) in which the movable screen 1a is moved by the drive control unit 51 is corrected immediately after this movable display period. Is done.
  • the position detection unit 52 determines whether or not the second virtual image 302 is projected based on a signal from a driving support system mounted on the automobile 100, for example. Then, it is determined whether or not to execute the position detection process.
  • the position detection unit 52 determines whether to execute the position detection process in conjunction with the drive control unit 51. Therefore, when the position detection process is executed after the movable display period, the process for determining whether or not the position detection unit 52 executes the position detection process is performed from the outside of the display device 10 (for example, the driving support system). This signal is not required and is completed within the display device 10.
  • the position detection unit 52 is not displayed. In the period, the position detection process may be executed. That is, since the drive control unit 51 is configured to perform a return process for returning the movable screen 1a to the reference position every time the movable screen 1a is moved, the position detection unit 52 is configured to perform the return process of the movable screen 1a. Movement can be used for position detection processing.
  • the position detection process is executed during the non-display period in which the drive control unit 51 performs the return process will be described with reference to FIG. FIG.
  • FIG. 11 is a graph showing the time change of the position of the movable screen 1a in the movement direction X similar to FIG. 10B.
  • the horizontal axis is the time axis, and the position of the movable screen 1a is shown on the vertical axis.
  • the second virtual image 302 is projected only in the frame F2 among the frames F1, F2, and F3. That is, the movement of the movable screen 1a by the drive control unit 51 is performed only during the sixth period T6 (movable display period) in the “return path” period Ty of the frame F2, and during the “return path” period Ty of the frames F1 and F3. It is not performed in the sixth period T6 (movable display period).
  • the drive control unit 51 performs a return process of moving the movable screen 1a relative to the reference position in the period T61 of the frame F2 and returning the movable screen 1a to the reference position in the period T62 immediately thereafter. Then, in the period T62 during which the drive control unit 51 performs the return process, the position detection process by the position detection unit 52 and the calibration process by the calibration unit 53 are executed.
  • the period T62 is further divided into periods T621 and T622, the position detection unit 52 executes position detection processing in the period T621, and the calibration unit 53 executes calibration processing in the period T622 in response to the result. Therefore, the deviation of the reference position from the specified position Ps1 that occurs in the movable display period (sixth period T6 of the frame F2) in which the movable screen 1a is moved by the drive control unit 51 is corrected within the sixth period T6.
  • the entire sixth period T6 does not correspond to a movable display period in which light is projected from the projection unit 40 to the movable screen 1a, but a period T62 in which the drive control unit 51 performs the return process is from the projection unit 40. This corresponds to a non-display period in which the movable screen 1a is not irradiated with light. Therefore, the position detection unit 52 can execute position detection processing during the period T62.
  • the position detection process is executed with the drive control unit 51 moving the movable screen 1a during the movable display period as a trigger.
  • the frequency with which the detection process is performed can be reduced. That is, in the movable display period in which the second virtual image 302 is not projected, the reference position is not displaced from the specified position Ps1 in the first place, and therefore, the reference position variation is not affected even if the position detection process is not performed.
  • the power consumption of the drive unit 2 and the operation sound of the drive unit 2 are reduced due to the movement of the movable screen 1a in the position detection process.
  • the drive unit 2 moves the movable screen 1a only for the position detection process.
  • the frequency with which the movable screen 1a is moved can be reduced.
  • the position detection unit 52 in the non-display period of the same frame F2 as the movable display period in which the drive control unit 51 moves the movable screen 1a or the next frame F3 of the movable display period.
  • the position detection process by is executed.
  • 10C and 10D the position detection process by the position detection unit 52 is performed in the fixed display period immediately before or after the movable display period in which the drive control unit 51 moves the movable screen 1a.
  • the period during which the position detection process is executed is not limited to these examples.
  • the position detection process by the position detection unit 52 may be executed in a non-display period after a certain time before or after a movable display period in which the drive control unit 51 moves the movable screen 1a.
  • the configuration (including the modification) of the display device 10 according to the second embodiment can be appropriately combined with the configuration of the first embodiment (including the modification).
  • FIG. 12 is a conceptual diagram illustrating a configuration of a display device 10A according to Embodiment 3 of the present disclosure.
  • the display device 10A is different from the display device 10 according to the first embodiment in that the display device 10A includes only the movable screen 1a as the screen 1.
  • the same configurations as those of the first embodiment are denoted by common reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
  • the fixed screen 1b shown in FIG. 3 is omitted, and the projection unit 40 (projection optical system 4 and irradiation unit 3) performs drawing only on the movable screen 1a. That is, the projection unit 40 always selects the movable screen 1a as the target screen, and performs drawing on the movable screen 1a by irradiating the movable screen 1a with light that scans the movable screen 1a. Then, the projection unit 40 projects the virtual image 300 (the first virtual image 301 or the second virtual image 302) onto the target space 400 with light that passes through the movable screen 1a.
  • the operation of the display device 10A is, for example, the same as the operation shown in FIG. 9A in which the third period T3 and the fifth period T5 which are fixed display periods are omitted.
  • the second period T2 is extended by the third period T3
  • the sixth period T6 is extended by the fifth period T5.
  • the position detector 52 does not move the movable screen 1a to the movable screen 1a during the non-display period (the first period T1, the fourth period T4, or the seventh period T7). Is moved to execute position detection processing.
  • the display device 10A has only one movable screen 1a, but is not limited to this example, and may have a plurality of movable screens 1a.
  • the configuration (including the modification) of the display device 10A according to the third embodiment can be appropriately combined with the configurations of the first embodiment (including the modification) and the second embodiment (including the modification).
  • the drawings shown in the above embodiments are merely conceptual diagrams for explaining an example of the display devices 10 and 10A.
  • the actual display devices 10 and 10A are different in shape, size, positional relationship, and the like of each part. As appropriate.
  • the display devices 10 and 10A include the movable screen 1a, the drive control unit 51, the projection unit 40, and the position detection unit 52.
  • the movable screen 1a is movable in the movement direction X.
  • the drive control unit 51 moves the movable screen 1a relative to the reference position set at the specified position Ps1 in the movement direction X of the movable screen 1a.
  • the projection unit 40 performs drawing on the movable screen 1a by irradiating the movable screen 1a with light that scans the movable screen 1a, and projects the virtual image 300 onto the target space 400 with the light that passes through the movable screen 1a.
  • the position detection unit 52 executes a position detection process for detecting that the movable screen 1a is located at a detection position set in relation to the specified position Ps1.
  • the position detection unit 52 is configured to move the movable screen 1a and execute position detection processing in a non-display period in which light irradiation from the projection unit 40 to the movable screen 1a is not performed.
  • the position detection process for detecting the detection position of the movable screen 1a is executed using the non-display period in which the movement of the movable screen 1a does not affect the projection of the virtual image 300. Therefore, the position detection unit 52 can detect the detection position of the movable screen 1a by moving the movable screen 1a without affecting the projection of the virtual image 300. Therefore, when a deviation of the reference position from the defined position Ps1 occurs, it is possible to detect this deviation and to reduce variations in the reference position. As a result, it is possible to reduce the variation in the distance from the eyes of the user 200 to the virtual image 300 due to the variation in the reference position.
  • the position detection unit 52 may be configured to move the movable screen 1a with a control pattern different from that of the drive control unit 51 in the non-display period. According to this configuration, even when the position detection process cannot be efficiently performed only by the movement of the movable screen 1a by the drive control unit 51, the position detection process is efficiently performed by the position detection unit 52 moving the movable screen 1a. It can be carried out.
  • the display devices 10 and 10A may further include a calibration unit 53.
  • the calibration unit 53 is configured to move the movable screen 1a to the specified position Ps1 based on at least the detection result of the position detection unit 52. According to this configuration, when the deviation of the reference position from the specified position Ps1 occurs, the reference position is calibrated by the calibration unit 53, so that variations in the reference position can be further reduced.
  • the position detection unit 52 may execute the position detection process by moving the movable screen 1a so that the movable screen 1a passes the detection position in the non-display period.
  • the calibration unit 53 may move the movable screen 1a to the specified position Ps1 based on the detection result of the position detection unit 52 and the amount of movement of the movable screen 1a after passing through the detection position.
  • the movable screen 1a once passes through the detection position in the position detection process, and then is returned to the detection position by the calibration unit 53, so that the movable screen 1a is suddenly stopped at the detection position.
  • the acceleration applied to the movable screen 1a can be reduced.
  • generation of pulsed high-frequency components is suppressed in the drive current of the drive unit 2.
  • the impact added to the movable screen 1a and the drive part 2 can be relieved, and generation
  • the position detector 52 may be configured to detect that the movable screen 1a passes the detection position. According to this configuration, the position detection unit 52 can execute position detection processing with a relatively simple configuration using the position sensor 6 such as an optical encoder.
  • the movable display period in which the drive control unit 51 moves the movable screen 1a and irradiates light from the projection unit 40 to the movable screen 1a may be set intermittently.
  • the position detection part 52 may be comprised so that the drive control part 51 may move a movable screen 1a during a movable display period, and may perform a position detection process. According to this configuration, the frequency with which the position detection process is performed can be reduced. That is, in the movable display period in which the drive control unit 51 does not move the movable screen 1a, there is no deviation of the reference position from the specified position Ps1 in the first place. Therefore, even if the position detection process is not performed, the variation in the reference position is affected.
  • the position detection unit 52 does not execute the position detection process, thereby reducing the power consumption of the drive unit 2 and the operation of the drive unit 2 related to the movement of the movable screen 1a in the position detection process. This leads to a decrease in sound.
  • the position detection unit 52 may be configured to execute a position detection process before the movable display period in which the drive control unit 51 moves the movable screen 1a. According to this configuration, it is possible to detect the deviation of the reference position from the specified position Ps1 before the start of the movable display period in which the drive control unit 51 moves the movable screen 1a, and to reduce variations in the reference position. Can do.
  • the position detection unit 52 may be configured to execute a position detection process after the movable display period in which the drive control unit 51 moves the movable screen 1a. According to this configuration, the process for determining whether or not the position detection unit 52 executes the position detection process does not require a signal from the outside of the display devices 10 and 10A (for example, the driving support system), and the display device Can be completed within 10, 10A.
  • the drive control unit 51 may be configured to execute a return process for returning the movable screen 1a to the reference position during the non-display period each time the movable screen 1a is moved.
  • the position detection part 52 may be comprised so that a position detection process may be performed in the non-display period in which the drive control part 51 performs a return process. According to this configuration, the frequency of movement of the movable screen 1a can be reduced as compared with the case where the movable screen 1a is moved only for position detection processing, and the power consumption of the drive unit 2 related to the movement of the movable screen 1a can be reduced. This leads to a reduction and a reduction in the operation sound of the drive unit 2.
  • the position detection unit 52 moves the movable screen 1a within the search range during the non-display period. If it is not detected that the movable screen 1a is positioned at the detection position, the position detection unit 52 changes the search range and moves the movable screen 1a again.
  • the position detection process may be executed. According to this configuration, in the position detection process, it is possible to set a relatively small search range when the position detection unit 52 first moves the movable screen 1a. Therefore, it leads to a reduction in power consumption of the drive unit 2 and a decrease in operation sound of the drive unit 2 related to the movement of the movable screen 1a in the position detection process.
  • the movable screen 1a may have a surface 11 inclined with respect to the movement direction X, and the projection unit 40 may be configured to irradiate the movable screen 1a with light that scans the surface 11 of the movable screen 1a.
  • the moving range of the movable screen 1a can be suppressed relatively narrow.
  • the drive unit 2 (actuator) for moving the movable screen 1a is reduced in size, the power consumption of the drive unit 2 is reduced, and the operation sound of the drive unit 2 is reduced. Connected.
  • the drive control unit 51 may fix the movable screen 1a in the movement direction X when forming the first virtual image 301 as the virtual image 300 on the first virtual surface 501.
  • An inclination angle ⁇ of the projection unit 40 with respect to the optical axis 500 in the first virtual plane 501 is smaller than a predetermined value ⁇ .
  • the drive control unit 51 may be configured to move the movable screen 1 a in the movement direction X when forming the second virtual image 302 as the virtual image 300 on the second virtual surface 502.
  • An inclination angle ⁇ of the projection unit 40 with respect to the optical axis 500 in the second virtual surface 502 is larger than a predetermined value ⁇ .
  • the movable screen 1a is fixed for the first virtual image 301 having a relatively small inclination angle ⁇ with respect to the optical axis 500 of the projection unit 40, that is, the first virtual image 301 having a shallow angle with respect to the road surface 600 when viewed from the user 200.
  • the projected image is projected. Therefore, compared with the case where the movable screen 1a is moved when the first virtual image 301 is projected, the moving range of the movable screen 1a can be suppressed to be narrow.
  • the movable screen 1a is one of the plurality of screens 1 including the fixed screen 1b, and the display devices 10 and 10A may include the plurality of screens 1.
  • the projection unit 40 alternatively selects one of the plurality of screens 1 as the target screen. Then, the projecting unit 40 performs drawing on the target screen by irradiating the target screen with light that scans the target screen, and projects the virtual image 300 onto the target space 400 with the light that passes through the target screen.
  • the non-display period is the same as the fixed display period in which the fixed screen 1b is selected as the target screen.
  • the position detection process for detecting the detection position of the movable screen 1a is executed using the fixed display period in which the movement of the movable screen 1a does not affect the projection of the virtual image 300. Therefore, the position detection unit 52 can detect the detection position of the movable screen 1a by moving the movable screen 1a without affecting the projection of the virtual image 300. Therefore, when a deviation of the reference position from the specified position Ps1 occurs, this deviation can be detected, and variations in the reference position can be reduced. As a result, it is possible to reduce the variation in the distance from the eyes of the user 200 to the virtual image 300 due to the variation in the reference position.
  • the control method of the display devices 10 and 10A controls the display devices 10 and 10A including the movable screen 1a, the drive control unit 51, the projection unit 40, and the position detection unit 52.
  • the movable screen 1a is movable in the movement direction X.
  • the drive control unit 51 moves the movable screen 1a relative to the reference position set at the specified position Ps1 in the movement range of the movable screen 1a.
  • the projection unit 40 performs drawing on the movable screen 1a by irradiating the movable screen 1a with light that scans the movable screen 1a, and projects the virtual image 300 onto the target space 400 with the light that passes through the movable screen 1a.
  • the position detection unit 52 executes a position detection process for detecting that the movable screen 1a is located at a detection position set in relation to the specified position Ps1.
  • the movable screen 1a is moved in a non-display period in which light irradiation from the projection unit 40 to the movable screen 1a is not performed, and the position detection unit 52 performs position detection processing.
  • the position detection process for detecting the detection position of the movable screen 1a is executed using the non-display period in which the movement of the movable screen 1a does not affect the projection of the virtual image 300. Therefore, the position detection unit 52 can detect the detection position of the movable screen 1a by moving the movable screen 1a without affecting the projection of the virtual image 300. Therefore, when a deviation of the reference position from the specified position Ps1 occurs, this deviation can be detected, and variations in the reference position can be reduced. As a result, it is possible to reduce the variation in the distance from the eyes of the user 200 to the virtual image 300 due to the variation in the reference position.
  • the program according to the embodiment of the present disclosure causes a computer to execute the above-described control method. According to this program, even when a general-purpose computer is used, variation in the distance from the user 200's eyes to the virtual image 300 can be reduced.
  • the program may be recorded on a non-transitory recording medium.
  • the automobile 100 which is an example of the moving body according to the embodiment of the present disclosure includes the display device 10 or 10A, the windshield 101, the main body 104, and the moving body driving unit 106.
  • the windshield 101 as a reflecting member reflects light from the projection unit 40 of the display device 10 or 10A.
  • the main body 104 accommodates the display devices 10 and 10 ⁇ / b> A and the windshield 101.
  • the moving body driving unit 106 moves the main body unit 104.
  • the position detection process for detecting the detection position of the movable screen 1a is executed using the non-display period in which the movement of the movable screen 1a does not affect the projection of the virtual image 300. Therefore, the position detection unit 52 can detect the detection position of the movable screen 1a by moving the movable screen 1a without affecting the projection of the virtual image 300. Therefore, when a deviation of the reference position from the specified position Ps1 occurs, this deviation can be detected, and variations in the reference position can be reduced. As a result, it is possible to reduce the variation in the distance from the eyes of the user 200 to the virtual image 300 due to the variation in the reference position.
  • the display device control method, the program and the recording medium, and the moving body including the display device there is an advantage that variation in the distance from the user's eyes to the virtual image can be reduced. Therefore, it is particularly useful for in-vehicle display devices.

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Abstract

本発明は、ユーザの目から虚像までの距離のばらつきを低減できる表示装置を提供する。 本発明の表示装置(10)は、移動方向に移動可能な可動スクリーン(1a)と、駆動制御部(51)と、投影部(40)と、位置検出部(52)とを有する。駆動制御部(51)は、可動スクリーンの移動範囲における規定位置に設定された基準位置に対して可動スクリーンを相対的に移動させる。投影部(40)は、可動スクリーンを走査する光を可動スクリーンに照射することにより可動スクリーンに描画を行い、可動スクリーンを透過する光により対象空間に虚像を投影する。位置検出部(52)は、規定位置に関連して設定された検出位置に可動スクリーンが位置することを検出する位置検出処理を実行する。位置検出部(52)は、投影部から可動スクリーンへの光の照射を行わない非表示期間において、可動スクリーンを移動させ、位置検出処理を実行する。

Description

表示装置、表示装置の制御方法、プログラムと記録媒体、及び表示装置を有する移動体
 本開示は、一般に表示装置、表示装置の制御方法、プログラムと記録媒体、及び表示装置を有する移動体に関し、より詳細には、スクリーンを透過する光により対象空間に虚像を投影する表示装置、表示装置の制御方法、プログラムと記録媒体、及び表示装置を有する移動体に関する。
 従来、車両用の表示装置として、運転に必要な運転情報映像などを、ウインドシールドを介して虚像として遠方表示する車両用ヘッドアップディスプレイ装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
 特許文献1に記載の表示装置は、光を2次元的に走査する走査手段と、走査手段からの走査光によって画像が描画されるスクリーンとを有している。スクリーン上に形成される画像は、投影手段を介して車両のウインドシールドで反射され運転者の目に到達するので、運転者には、ウインドシールドの先の遠方に、虚像が視認される。特許文献1に記載の表示装置では、スクリーンの面に直交する方向にスクリーンを移動させることにより、運転者の目から虚像までの距離を変更可能である。
特開2009-150947号公報
 ところで、上述したような表示装置では、スクリーンの位置について基準となる位置(基準位置)が定められ、この基準位置に対してスクリーンが相対的に移動する。そのため、スクリーンの基準位置がばらつくと、表示装置が同一の虚像を表示する場合でも、ユーザ(運転者)の目から虚像までの距離にばらつきを生じる可能性がある。特に、スクリーンが移動する度に基準位置にずれが生じる場合には、基準位置のずれ量が積算される。そのため、基準位置のずれ量が大きくなり、ユーザの目から虚像までの距離のばらつきが大きくなる可能性がある。
 本開示は、ユーザの目から虚像までの距離のばらつきを低減できる表示装置、表示装置の制御方法、プログラムと記録媒体、及び表示装置を有する移動体を提供する。
 本開示の一態様に係る表示装置は、移動方向に移動可能な可動スクリーンと、駆動制御部と、投影部と、位置検出部とを有する。駆動制御部は、可動スクリーンの移動範囲における規定位置に設定された基準位置に対して可動スクリーンを相対的に移動させる。投影部は、可動スクリーンを走査する光を可動スクリーンに照射することにより可動スクリーンに描画を行い、可動スクリーンを透過する光により対象空間に虚像を投影する。位置検出部は、規定位置に関連して設定された検出位置に可動スクリーンが位置することを検出する位置検出処理を実行する。位置検出部は、投影部から可動スクリーンへの光の照射を行わない非表示期間において、可動スクリーンを移動させ、位置検出処理を実行する。
 本開示の一態様に係る制御方法は、可動スクリーンと、駆動制御部と、投影部と、位置検出部とを有する表示装置の制御方法である。可動スクリーンは、移動方向に移動可能である。駆動制御部は、可動スクリーンの移動範囲における規定位置に設定された基準位置に対して可動スクリーンを相対的に移動させる。投影部は、可動スクリーンを走査する光を可動スクリーンに照射することにより可動スクリーンに描画を行い、可動スクリーンを透過する光により対象空間に虚像を投影する。位置検出部は、規定位置に関連して設定された検出位置に可動スクリーンが位置することを検出する位置検出処理を実行する。制御方法では、投影部から可動スクリーンへの光の照射を行わない非表示期間において、可動スクリーンを移動させ、同じ非表示期間において、位置検出部に位置検出処理を実行させる。
 本開示の一態様に係るプログラムは、コンピュータに、上記制御方法を実行させるためのプログラムである。また本開示の一態様に係る非一過性の記録媒体は、上記プログラムを記憶している。
 本開示の一態様に係る移動体は、上記表示装置と、投影部からの光を反射する反射部材と、表示装置と反射部材とを収容した本体部と、本体部を移動させる駆動部とを有する。
 本開示は、ユーザの目から虚像までの距離のばらつきを低減できる、という利点がある。
図1は、本開示の実施の形態1に係る表示装置を有する自動車の概念図である。 図2は、本開示の実施の形態1に係る表示装置を用いた場合のユーザの視野を示す概念図である。 図3は、本開示の実施の形態1に係る表示装置の構成を示す概念図である。 図4Aは、図3に示す表示装置において往路におけるスクリーンの表面上の輝点の動きを示す概念図である。 図4Bは、図3に示す表示装置において復路におけるスクリーンの表面上の輝点の動きを示す概念図である。 図5は、図3に示す表示装置における照射部の構成を示す概念図である。 図6は、図3に示す表示装置の動作を説明するための概念図である。 図7は、図3に示す表示装置において第1虚像を投影する際の動作を模式的に表す説明図である。 図8は、図3に示す表示装置において第2虚像を投影する際の動作を模式的に表す説明図である。 図9Aは、図3に示す表示装置のスクリーンの位置の時間変化を示すグラフである。 図9Bは、比較例のスクリーンの位置の時間変化を示すグラフである。 図9Cは、図3に示す表示装置のスクリーンの位置の時間変化を示す他のグラフである。 図10Aは、本開示の実施の形態2に係る表示装置において、可動表示期間の前に位置検出処理を実行する場合の、スクリーンの位置の時間変化を示すグラフである。 図10Bは、本開示の実施の形態2に係る表示装置において、可動表示期間の後に位置検出処理を実行する場合、スクリーンの位置の時間変化を示すグラフである。 図10Cは、本開示の実施の形態2に係る表示装置において、可動表示期間の前に位置検出処理を実行する場合の、スクリーンの位置の時間変化を示す他のグラフである。 図10Dは、本開示の実施の形態2に係る表示装置において、可動表示期間の後に位置検出処理を実行する場合、スクリーンの位置の時間変化を示す他のグラフである。 図11は、本開示の実施の形態2に係る表示装置において、駆動制御部が復帰処理を行う非表示期間に位置検出処理を実行する場合の、スクリーンの位置の時間変化を示すグラフである。 図12は、本開示の実施の形態3に係る表示装置の構成を示す概念図である。
 (実施の形態1)
 (1)概要
 本実施の形態に係る表示装置10は、図1に示すように、例えば、移動体としての自動車100に用いられるヘッドアップディスプレイ(HUD:Head-Up Display)である。図1は、表示装置10を有する自動車100の概念図である。自動車100は、本体部104と、本体部104を移動させる移動体駆動部106と、本体部104に搭載された表示装置10と、本体部104に固定されたウインドシールド101とを有する。移動体駆動部106は、エンジンやモーター等の駆動源108と、駆動源108に駆動される駆動輪110とを含む。
 表示装置10は、自動車100のウインドシールド101に下方から画像を投影するように、自動車100の車室内に設置されている。図1の例では、ウインドシールド101に下方のダッシュボード102内に、表示装置10が配置されている。表示装置10からウインドシールド101に画像が投影されると、反射部材としてのウインドシールド101で反射された画像がユーザ200に視認される。
 このような表示装置10によれば、ユーザ200は、自動車100の前方(車外)に設定された対象空間400に投影された虚像300を、ウインドシールド101越しに視認する。ここでいう「虚像」は、表示装置10から出射される光がウインドシールド101等の反射物にて発散するとき、その発散光線によって、実際に物体があるように結ばれる像を意味する。そのため、自動車100を運転しているユーザ200は、自動車100の前方に広がる実空間に重ねて、表示装置10が投影する虚像300を見ることができる。したがって、表示装置10によれば、例えば、車速情報、ナビゲーション情報、歩行者情報、前方車両情報、車線逸脱情報、及び車両コンディション情報等の、種々の運転支援情報を、虚像300として表示し、ユーザ200に視認させることができる。これにより、ユーザ200は、ウインドシールド101の前方に視線を向けた状態から僅かな視線移動だけで、運転支援情報を視覚的に取得することができる。
 表示装置10において、対象空間400に形成される虚像300は、少なくとも第1虚像301と第2虚像302との2種類の虚像を含んでいる。第1虚像301は、第1仮想面501上に形成される虚像300(301)である。第1仮想面501は、表示装置10の光軸500に対する傾斜角度αが所定値γよりも小さい(α<γ)仮想面である。また、第2虚像302は、第2仮想面502上に形成される虚像300(302)である。第2仮想面502は、表示装置10の光軸500に対する傾斜角度βが所定値γよりも大きい(β>γ)仮想面である。光軸500は、後述する投影光学系4(図3参照)の光学系の光軸であって、対象空間400の中心を通り虚像300の光路に沿った軸を意味する。所定値γは一例として45度であって、傾斜角度βは一例として90度である。
 また、図2に示すように、表示装置10では、対象空間400に形成される虚像300は、第1虚像301及び第2虚像302に加えて、第3虚像303を含んでいる。図2は、ユーザ200の視野を示す概念図である。第3虚像303は、第2虚像302と同様に、図1に示す第2仮想面502上に形成される虚像である。詳しくは図3等を参照して後述するが、第2仮想面502上に形成される虚像300のうち、図3に示す可動スクリーン1aを透過する光によって形成される虚像が第2虚像302である。また、図3に示す固定スクリーン1bを透過する光によって形成される虚像が第3虚像303である。
 光軸500は、自動車100の前方の対象空間400において、自動車100の前方の路面600に沿っている。そして、第1虚像301は、路面600に略平行な第1仮想面501上に形成され、第2虚像302及び第3虚像303は、路面600に対して略垂直な第2仮想面502上に形成される。例えば、路面600が水平面である場合には、第1虚像301は水平面に沿って表示され、第2虚像302及び第3虚像303は鉛直面に沿って表示される。
 図2に示すように、表示装置10は、路面600に沿って奥行きをもって視認される第1虚像301と、ユーザ200から一定距離の路面600上に直立して視認される第2虚像302及び第3虚像303とを表示可能である。したがって、ユーザ200にとって、第1虚像301は路面600に略平行な平面上にあるように見え、第2虚像302及び第3虚像303は路面600に対して略垂直な平面上にあるように見える。第1虚像301は、一例として、ナビゲーション情報として自動車100の進行方向を示す。表示装置10は、第1虚像301として、例えば、路面600上に右折または左折を示す矢印を提示することが可能である。第2虚像302は、一例として、前方車両または歩行者までの距離を示す。表示装置10は、第2虚像302として、例えば、前方車両上に前方車両までの距離(車間距離)を提示することが可能である。第3虚像303は、一例として、現在時刻、車速情報、及び車両コンディション情報を示す。表示装置10は、第3虚像303として、例えば、例えば文字、数字、及び記号、または燃料計等のメータにてこれらの情報を提示することが可能である。
 (2)構成
 図3は、表示装置10の構成を示す概念図である。表示装置10は、複数のスクリーン1と、駆動部2と、照射部3と、投影光学系4と、制御回路5と、位置センサ6とを有している。
 複数のスクリーン1は、固定スクリーン1bと可動スクリーン1aとを含んでいる。固定スクリーン1bは、表示装置10の筐体等に対して定位置に固定されている。可動スクリーン1aは、表示装置10の筐体等に対して、移動方向X(図3に矢印X1-X2で示す方向)に移動可能に構成されている。つまり、表示装置10がダッシュボード102内に配置されている場合には、固定スクリーン1bはダッシュボード102内の定位置に固定され、可動スクリーン1aはダッシュボード102内を移動方向Xに移動可能である。以下、可動スクリーン1aと固定スクリーン1bとを特に区別しない場合、複数のスクリーン1の各々をスクリーン1と呼ぶこともある。
 スクリーン1は、透光性を有しており、図1に示す対象空間400に虚像300を形成するための画像を形成する。すなわち、スクリーン1には、照射部3からの光によって画像が描画され、スクリーン1を透過する光により、対象空間400に虚像300が形成される。スクリーン1は、例えば、光拡散性を有し、矩形に形成された板状の部材である。スクリーン1は、厚さ方向の両面に表面11及び裏面12を有している。本実施の形態では、一例として、スクリーン1の表面11に多数の微小レンズが形成されている。この構造により、スクリーン1は表面11に光拡散性を有している。スクリーン1は、照射部3に表面11を向けた姿勢で、照射部3と投影光学系4との間に配置されている。すなわち、表面11は、照射部3からの光が入射する入射面である。
 可動スクリーン1aの表面11は、基準面503に対して角度θだけ傾斜している。さらに、可動スクリーン1aは、基準面503に直交する移動方向Xに、移動可能に構成されている。基準面503は、可動スクリーン1aの移動方向を規定する仮想平面であって、実在する面ではない。可動スクリーン1aは、表面11が基準面503に対して角度θだけ傾斜した姿勢を維持したまま、移動方向Xに直進移動可能に構成されている。
 可動スクリーン1aは、表面11において基準面503に対して傾斜した方向の両端に、第1端部111及び第2端部112を有する。基準面503に対して傾斜した方向とは、図3の紙面上で可動スクリーン1aの表面11に平行な方向を意味する。可動スクリーン1aの表面11に沿って、第1端部111と第2端部112とを結ぶ方向を、可動スクリーン1aの「縦方向」とも呼ぶ。第1端部111は、表面11において照射部3に最も近く、第2端部112は、表面11において照射部3から最も遠い。つまり、可動スクリーン1aは、縦方向において、第1端部111に近い部位ほど照射部3に近くなり、第2端部112に近い部位ほど照射部3から遠くなる。
 固定スクリーン1bの表面11は、基準面503に平行である。すなわち、固定スクリーン1bの表面11は、可動スクリーン1aの移動方向Xに略直交する。さらに、固定スクリーン1bは、可動スクリーン1aとは異なり、移動式ではなく、表示装置10内の定位置に固定されている。固定スクリーン1bは、可動スクリーン1aの縦方向において可動スクリーン1aの第2端部112と隣接するように配置されている。なお、固定スクリーン1bの表面11に沿って、固定スクリーン1bと可動スクリーン1aとが並ぶ方向(図3の上下方向)を、固定スクリーン1bの「縦方向」とも呼ぶ。固定スクリーン1bの表面11から照射部3までの距離は、固定スクリーン1bの縦方向の両端部にて略同一である。
 駆動部2は、可動スクリーン1aを移動方向Xに移動させる。すなわち、駆動部2は、可動スクリーン1aを、移動方向Xに沿って、互いに反対向きとなる第1の向きX1及び第2の向きX2の両方に移動させることができる。第1の向きX1は、図3に矢印「X1」で示す右向きであって、可動スクリーン1aが照射部3から離れる向き、言い換えれば、可動スクリーン1aが投影光学系4に近づく向きである。第2の向きX2は、図3に矢印「X2」で示す左向きであって、可動スクリーン1aが照射部3に近づく向き、言い換えれば、可動スクリーン1aが投影光学系4から離れる向きである。駆動部2は、例えば、ボイスコイルモータ等の電気駆動型のアクチュエータを含み、制御回路5からの第1制御信号に従って動作する。
 走査型の照射部3は、可動スクリーン1aまたは固定スクリーン1bに対して光を照射する。すなわち、照射部3は、可動スクリーン1aの表面11における光の照射位置が変化するように、可動スクリーン1aの表面11上を走査する光を可動スクリーン1aに照射する。同様に、照射部3は、固定スクリーン1bの表面11における光の照射位置が変化するように、固定スクリーン1bの表面11上を走査する光を固定スクリーン1bに照射する。具体的には、照射部3は、光源31と走査部32とを有している。照射部3は、光源31及び走査部32の各々が制御回路5からの第2制御信号に従って動作する。
 光源31は、レーザ光を出力するレーザモジュールを含む。光源31は、赤色(R)のレーザ光を出力する赤色レーザダイオードと、緑色(G)のレーザ光を出力する緑色レーザダイオードと、青色(B)のレーザ光を出力する青色レーザダイオードとを含んでいる。これら3種類のレーザダイオードから出力される3色のレーザ光は、例えば、ダイクロイックミラーにより合成され、走査部32に入射する。
 走査部32は、光源31からの光を走査することにより、可動スクリーン1aまたは固定スクリーン1bの表面11上を走査する光を可動スクリーン1aまたは固定スクリーン1bに照射する。走査部32は、可動スクリーン1aまたは固定スクリーン1bの表面11の縦方向及び横方向に対し、二次元的に光を走査する、ラスタスキャン(Raster scan)を行う。ここでいう「横方向」とは、可動スクリーン1aまたは固定スクリーン1bの表面11及び基準面503の両方に平行な方向であって、表面11において「縦方向」と直交する方向(図3の紙面に直交する方向)である。「横方向」は、可動スクリーン1aと固定スクリーン1bとで共通の方向である。
 図4Aは、表示装置10において往路におけるスクリーン1の表面上の輝点B1の動きを示す概念図であり、図4Bは、復路におけるスクリーン1の表面11上の輝点B1の動きを示す概念図である。走査部32は、可動スクリーン1aまたは固定スクリーン1bの表面11上に形成される輝点B1を横方向に一次元的に走査して走査線を形成し、かつ縦方向に輝点B1を走査することで、二次元の画像を形成する。走査部32は、このような動作を繰り返しながら、縦方向における表面11の両端間を往復するように輝点B1を走査する。
 すなわち、本実施の形態では、照射部3の動作状態は、往路となる第1走査状態と、復路となる第2走査状態とを含んでいる。第1走査状態では、照射部3(走査部32)は、例えば、第1端部111から第2端部112に向けて可動スクリーン1aの表面11上を走査する。第2走査状態では、照射部3(走査部32)は、例えば、第2端部112から第1端部111に向けて可動スクリーン1aの表面11上を走査する。
 また、本実施の形態では、可動スクリーン1aと固定スクリーン1bとは、可動スクリーン1aの縦方向において、並んで配置されている。そのため、照射部3が第1走査状態で動作していると、可動スクリーン1aの表面11上において第2端部112まで達した輝点B1は、可動スクリーン1aから固定スクリーン1bへと乗り移り、引き続き固定スクリーン1bの表面11上を走査する。同様に、照射部3が第2走査状態で動作していると、輝点B1は、固定スクリーン1bから可動スクリーン1aへと乗り移り、引き続き可動スクリーン1aの表面11上を走査する。
 そのため、例えば、可動スクリーン1aの第1端部111を始点として、走査部32が縦方向に1往復する場合、照射部3からの光は、まず可動スクリーン1aの表面11上を、第1端部111から第2端部112に向けて走査する。その後、照射部3からの光は、固定スクリーン1bの表面11上を、縦方向における可動スクリーン1a側の端部から、可動スクリーン1aとは反対側の端部に向けて走査する。その後、照射部3からの光は、固定スクリーン1bの表面11上を、縦方向における可動スクリーン1aとは反対側の端部から、可動スクリーン1a側の端部に向けて走査する。さらにその後、照射部3からの光は、可動スクリーン1aの表面11上を、第2端部112から第1端部111に向けて走査する。このように、照射部3は、可動スクリーン1aと固定スクリーン1bとを交互に走査する。
 図5は、照射部3の構成を示す概念図である。走査部32は、例えば、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術を用いた微小な走査ミラーを有している。走査部32は、レーザ光を反射するミラー部321を含み、ミラー部321を回転させることによって、光源31からの光を、ミラー部321の回転角度(振れ角)に応じた向きに反射する。これにより、走査部32は、光源31からの光を走査する。走査部32は、ミラー部321を、互いに直交する2軸を中心に回転させることにより、二次元的に光を走査するラスタスキャンを実現する。
 走査部32は、第1レンズ322と、第2レンズ323とをさらに有している。第1レンズ322は、光源31とミラー部321との間に配置され、ミラー部321に対して平行光を入射させる。第2レンズ323は、テレセントリックレンズであり、ミラー部321とスクリーン1との間に配置されている。つまり、第2レンズ323は、レンズ全体において主光線が光軸に対して平行となる光学系である。第2レンズ323を通った光は光軸(第2レンズ323とスクリーン1とを結ぶ直線)に平行に出力される。なお図5は、照射部3の構成を説明するための模式図に過ぎず、例えば、照射部3から照射された光の焦点がスクリーン1の表面11から大きくずれた位置にある等、本実施の形態に係る表示装置10とは異なる点がある。
 図3に示す投影光学系4には、照射部3から出力されスクリーン1を透過する光が入射光として入射する。投影光学系4は、入射光に基づき、図1に示す対象空間400に虚像300を投影する。投影光学系4は、スクリーン1に対して可動スクリーン1aの移動方向Xに並ぶように配置されている。投影光学系4は、スクリーン1を透過しスクリーン1から移動方向Xに沿って出力される光により、虚像300を投影する。投影光学系4は、図3に示すように、拡大レンズ41、第1ミラー42、及び第2ミラー43を有している。
 拡大レンズ41、第1ミラー42、及び第2ミラー43は、スクリーン1を透過した光の経路上に、この順で配置されている。拡大レンズ41は、スクリーン1から移動方向Xに沿って出力される光が入射するように、スクリーン1から見て移動方向Xにおける照射部3とは反対側(第1の向きX1側)に配置されている。拡大レンズ41は、照射部3からの光によりスクリーン1に形成された画像700(図7参照)を拡大し、第1ミラー42に出力する。第1ミラー42は、拡大レンズ41からの光を第2ミラー43に向けて反射する。第2ミラー43は、第1ミラー42からの光を、図1に示すウインドシールド101に向けて反射する。すなわち、投影光学系4は、照射部3からの光によってスクリーン1に形成される画像700を、拡大レンズ41にて拡大し、ウインドシールド101に投影することで、対象空間400に虚像300を投影する。ここで、拡大レンズ41の光軸が、投影光学系4の光軸500となる。
 投影光学系4は、照射部3と共に、投影部40を構成する。言い換えれば、投影部40は、照射部3及び投影光学系4を有している。よって、投影光学系4の光軸500となる拡大レンズ41の光軸(ミラー等で反射された光軸の延長線を含む)は、投影部40の光軸500でもある。
 投影部40は、複数のスクリーン1の中から一のスクリーン1(1aまたは1b)を対象スクリーンとして択一的に選択する。そして、対象スクリーンを走査する光を対象スクリーンに照射することにより投影部40は対象スクリーンに描画を行う。このようにして、投影部40は、対象スクリーンを透過する光により対象空間400に虚像300を投影する。光源31からの光の向きは照射部3の走査部32にて変化させられており、可動スクリーン1aと固定スクリーン1bとのいずれに光源31からの光を照射するかは、照射部3にて決定される。
 すなわち、走査部32により、光源31からの光が可動スクリーン1aに照射されている状態では、可動スクリーン1aが、投影部40にて対象スクリーンとして選択されていることを意味する。この状態では、投影部40は、可動スクリーン1aを走査する光を可動スクリーン1aに照射することにより、対象スクリーンとしての可動スクリーン1aに描画を行う。一方、走査部32により、光源31からの光が固定スクリーン1bに照射されている状態では、固定スクリーン1bが、投影部40にて対象スクリーンとして選択されていることを意味する。この状態では、投影部40は、固定スクリーン1bを走査する光を固定スクリーン1bに照射することにより、対象スクリーンとしての固定スクリーン1bに描画を行う。照射部3は、可動スクリーン1aと固定スクリーン1bとを交互に走査するので、投影部40から可動スクリーン1aへの光の照射を行う可動表示期間は間欠的に設定されている。
 図3に示す位置センサ6は、可動スクリーン1aの位置を検出する。位置センサ6が検出するのは、表示装置10の筐体等の固定部材を基準として表される、可動スクリーン1aの「絶対位置」である。「絶対位置」とは、固定的に規定される1点から見た可動スクリーン1aの位置であって、この1点を原点とする絶対座標上の位置である。したがって、可動スクリーン1aが移動しない限り絶対位置は不変である。これに対して、後述する駆動制御部51は、可動スクリーン1aを基準位置に対して相対的に移動させる。ここでいう「基準位置」は、可動スクリーン1aの移動範囲における規定位置に設定された位置である。「規定位置」は、可動スクリーン1aの移動範囲内に規定された任意の位置であって、絶対座標上での不変の位置として規定される。つまり、駆動制御部51は、絶対座標における可動スクリーン1aのある位置(絶対位置)を基準位置とした場合に、この基準位置に対する可動スクリーン1aの「相対位置」を変化させるように、可動スクリーン1aを移動させる。「相対位置」は、絶対座標上の任意の基準位置に対する可動スクリーン1aの相対的な位置であって、この基準位置を原点とする相対座標上の位置である。したがって、可動スクリーン1aが移動しなくても、基準位置が変化すれば相対位置は変化する。
 位置センサ6は、一例として、発光素子及び受光素子を有するアブソリュート型の光学式エンコーダを含む。位置センサ6は、可動スクリーン1aを保持するホルダに設けられたスリットの位置を、発光素子からの光の受光素子での受光状態によって検出することにより、可動スクリーン1aの位置を検出する。ただし、位置センサ6は、光学式エンコーダに限らず、例えば、磁気式エンコーダ、または接点の導通状態によって位置を検出する接点式のセンサを含んでいてもよい。
 位置センサ6は、可動スクリーン1aの移動方向Xにおける、可動スクリーン1aの位置を検出する。位置センサ6は、少なくとも検出位置に可動スクリーン1aが位置することを検出できればよく、可動スクリーン1aの移動範囲の全域にわたって可動スクリーン1aの位置を検出することは必須でない。ここでいう「検出位置」は、規定位置に関連して設定された絶対座標上の位置である。本実施の形態では、絶対座標上で規定された規定位置そのものが検出位置として設定されており、規定位置と検出位置とは一致する。したがって、後述の駆動制御部51は、基準位置が規定位置からずれない限り、検出位置に対して可動スクリーン1aを相対的に移動させる。なお、位置センサ6は、検出位置に可動スクリーン1aが位置するか否かに加え、移動方向Xにおける可動スクリーン1aの移動の向き、及び移動量を検出可能であってもよい。
 制御回路5は、駆動部2、照射部3、及び位置センサ6を制御する。制御回路5は、第1制御信号で駆動部2を制御し、第2制御信号で照射部3を制御する。具体的には、制御回路5は、第2制御信号により、光源31及び走査部32の両方を制御する。さらに、制御回路5は、位置センサ6から検出信号を受信する。詳しくは後述するが、制御回路5は、駆動部2の動作と照射部3の動作とを同期させるように構成されている。
 図3に示すように、制御回路5は、駆動制御部51、位置検出部52、及び校正部53としての機能を有している。制御回路5は、例えば、自動車100に搭載されている運転支援システムからの信号を受けて、投影する虚像300の内容(コンテンツ)を決定する。
 駆動制御部51は、駆動部2を制御することにより、可動スクリーン1aを基準位置に対して相対的に移動させる。すなわち、駆動制御部51は、上述したように絶対座標上の任意の基準位置を原点とする相対座標上で、可動スクリーン1aを移動させる。詳しくは後述するが、駆動制御部51は、可動スクリーン1aを透過する光により対象空間400に第2虚像302を投影するために可動スクリーン1aを移動させる。駆動制御部51は、照射部3による可動スクリーン1aへの描画と同期して駆動部2を制御する。
 駆動制御部51は、可動スクリーン1aを断続的に移動させるように駆動部2を制御する。そして、駆動制御部51は、可動スクリーン1aを移動させる度に、可動スクリーン1aを基準位置に戻すように可動スクリーン1aを移動させる復帰処理を行う。このようにして、駆動制御部51は、駆動部2を開ループ制御しながらも、可動スクリーン1aを基準位置に対して相対的に移動させる。
 ただし、復帰処理後の可動スクリーン1aの位置(絶対位置)には、ばらつきを生じる可能性がある。すなわち、可動スクリーン1aが移動する度に、絶対座標上での可動スクリーン1aの位置に位置ずれが生じ、結果的に、絶対座標上での基準位置がばらつく可能性がある。表示装置10は、位置検出部52及び校正部53を有することにより、このような基準位置のばらつきを低減する。
 位置検出部52は、規定位置に関連付けて設定された検出位置に可動スクリーン1aが位置することを検出する。すなわち、位置検出部52は、位置検出処理を実行する。より具体的には、位置検出部52は、投影部40(投影光学系4及び照射部3)から可動スクリーン1aへの光の照射を行わない非表示期間において、可動スクリーン1aを移動させ、位置検出処理を実行するように構成されている。言い換えると、位置検出部52は、投影部40(投影光学系4及び照射部3)にて固定スクリーン1bが対象スクリーンとして選択されている固定表示期間において、可動スクリーン1aを移動させ、位置検出処理を実行するように構成されている。このように、位置検出部52は、駆動部2を制御することにより、可動スクリーン1aを絶対座標上で移動させる機能を有している。詳しくは後述するが、位置検出部52は、非表示期間(固定表示期間)において、可動スクリーン1aが検出位置を通過するように可動スクリーン1aを移動させて、その間に、検出位置に可動スクリーン1aが位置することを検出する。
 校正部53は、少なくとも位置検出部52の検出結果に基づいて、可動スクリーン1aを規定位置に移動させる。すなわち、校正部53は、駆動部2を制御することにより、可動スクリーン1aを絶対座標上で移動させる機能を有している。これにより、絶対座標上での基準位置にばらつきが生じたとしても、位置検出部52及び校正部53により、基準位置が規定位置に一致するように、基準位置が規定位置上に再設定される。詳しくは後述するが、校正部53は、位置検出部52の検出結果、及び検出位置を通過後の可動スクリーン1aの移動量に基づいて、可動スクリーン1aを規定位置に移動させるように構成されている。
 制御回路5は、例えば、CPU(Central Processing Unit)及びメモリを主構成とするマイクロコンピュータにて構成されている。言い換えれば、制御回路5は、CPU及びメモリを有するコンピュータにて実現されており、CPUがメモリに格納されているプログラムを実行することにより、コンピュータが制御回路5(駆動制御部51、位置検出部52、及び校正部53)として機能する。プログラムは、ここでは制御回路5のメモリに予め記録されているが、インターネット等の電気通信回線を通じて、または各種ディスクやメモリカード等の非一過性の記録媒体に記録されて提供されてもよい。また、汎用のCPUとメモリに格納されたプログラムにより制御回路5を構成する以外に、専用回路で制御回路5を構成してもよい。
 (3)動作
 (3.1)基本動作
 表示装置10の基本的な動作について、図6を参照して説明する。
 制御回路5は、照射部3を制御し、可動スクリーン1aに対して光を照射させる。このとき、可動スクリーン1aには、可動スクリーン1aの表面11上を走査する光が照射部3から照射される。これにより、可動スクリーン1aの表面11または裏面12には、画像700(図7参照)が形成(投影)される。本実施の形態では、一例として、可動スクリーン1aの表面11に光拡散性を有するため、画像700は可動スクリーン1aの表面11に形成される。さらに、照射部3からの光は可動スクリーン1aを透過し、投影光学系4(拡大レンズ41、第1ミラー42、及び第2ミラー43)からウインドシールド101に照射する。これにより、可動スクリーン1aに形成された画像700は、自動車100の車室内であってウインドシールド101の下方から、ウインドシールド101に投影される。
 投影光学系4からウインドシールド101に画像700が投影されると、ウインドシールド101は、投影光学系4からの光を、車室内のユーザ200に向けて反射する。これにより、ウインドシールド101で反射された画像700が、ユーザ200に視認される。その結果、ユーザ200は、自動車100の前方(車外)に投影された虚像300(第1虚像301または第2虚像302)を、ウインドシールド101越しに視認する。
 また、制御回路5は、投影部40(投影光学系4及び照射部3)にて可動スクリーン1aが対象スクリーンとして選択されている可動表示期間において、駆動制御部51にて駆動部2を制御し、可動スクリーン1aを移動方向Xに移動させる。可動スクリーン1aの表面11における照射部3からの光の照射位置、つまり輝点B1の位置が同じ場合、可動スクリーン1aが第1の向きX1に移動すると、ユーザ200の目(アイポイント)から虚像300までの距離は、短くなる。この距離を「視距離」ともいう。反対に、可動スクリーン1aの表面11における輝点B1の位置が同じ場合に、可動スクリーン1aが第2の向きX2に移動すると、虚像300までの視距離は、長くなる。要するに、虚像300までの視距離は、移動方向Xにおける可動スクリーン1aの位置によって変化し、可動スクリーン1aが照射部3に近づくほど、可動スクリーン1a上の輝点B1に対応して投影される虚像300までの視距離は長くなる。言い換えれば、可動スクリーン1aに対する照射部3からの光の照射位置が、移動方向Xにおいて投影光学系4から離れるほど、この光により投影される虚像300までの視距離は長くなる。
 また、制御回路5は、照射部3を制御し、固定スクリーン1bに対して光を照射させる。固定スクリーン1bには、固定スクリーン1bの表面11上を走査する光が照射部3から照射される。これにより、可動スクリーン1aに光を照射する場合と同様に、固定スクリーン1bの表面11(または裏面12)には画像が形成され、ウインドシールド101に画像が投影される。その結果、ユーザ200は、自動車100の前方(車外)に投影された虚像300(第3虚像303)を、ウインドシールド101越しに視認する。
 (3.2)具体的表示動作
 次に、表示装置10において、虚像300を投影するための具体的な動作について、図7及び図8を参照して説明する。図7は、第1虚像301を投影する際の表示装置10の動作を模式的に表す図、図8は、第2虚像302を投影する際の表示装置10の動作を模式的に表す図である。図7及び図8では、固定スクリーン1b等を省略している。
 第1虚像301を投影する際には、図7に示すように、制御回路5は、照射部3から可動スクリーン1aに光を照射る。この際、制御回路5は、可動スクリーン1aを移動方向X(図6参照)に移動させることなく、移動方向Xにおいて可動スクリーン1aを固定する。すなわち、制御回路5は、定位置にある可動スクリーン1aに光を照射するように、駆動部2及び照射部3を制御する。前述のように、可動スクリーン1aは、移動方向Xに対して傾斜した状態にある。そのため、可動スクリーン1aが定位置にあっても、縦方向における可動スクリーン1aの表面11上の位置によって、移動方向Xにおける投影光学系4までの距離に差がある。したがって、可動スクリーン1aが固定された状態にあっても、可動スクリーン1aの表面11における照射部3からの光の照射位置が、縦方向に変化することによって、可動スクリーン1aの表面11における照射部3からの光の照射位置は移動方向Xに変化する。その結果、可動スクリーン1aには第1画像701が形成される。第1画像701は、可動スクリーン1aの表面11(または裏面12)に形成される画像700であって、可動スクリーン1aの表面11に沿って形成され、基準面503に対して傾斜した画像700である。第1画像701が、投影光学系4からウインドシールド101に投影されると、ユーザ200は、自動車100の前方に投影された第1虚像301を、ウインドシールド101越しに視認する。
 例えば、可動スクリーン1aの表面11における照射部3からの光の照射位置が、縦方向において第1端部111に近づくほど、移動方向Xにおける投影光学系4から照射位置までの距離は長くなる。そのため、この光により投影される虚像300までの視距離は長くなる。反対に、可動スクリーン1aの表面11における照射部3からの光の照射位置が、縦方向において第2端部112に近づくほど、移動方向Xにおける投影光学系4から照射位置までの距離は短くなる。そのため、この光により投影される虚像300までの視距離は短くなる。これにより、光軸500に対して傾斜角度αで傾斜した第1仮想面501上に、虚像300としての第1虚像301が形成される。
 したがって、可動スクリーン1aが固定された状態において、照射部3が、例えば、第1端部111から第2端部112に向けて光を走査すれば、第1虚像301が投影される。第1虚像301は、路面600に沿って奥行きをもってユーザ200に視認される。このときに形成される第1虚像301の、アイポイントPe1からの視距離は、図7に示すように、可動スクリーン1aの第1端部111(上端部)にて、可動スクリーン1aの第2端部112(下端部)より大きくなる。言い換えれば、可動スクリーン1aは、照射部3の光が第1端部111に照射された状態で、第1虚像301上の描画点から投影光学系4までの光路長が最大となるように構成されている。可動スクリーン1aは、照射部3の光が第2端部112に照射した状態で、第1虚像301上の描画点から投影光学系4までの光路長が最小となるように構成されている。つまり、第1虚像301は、ユーザ200から見て、上下方向(図2の上下方向)において、上端側で視距離が最大となるように光軸500に対して傾斜した虚像となる。
 一方、第2虚像302を投影する際には、図8に示すように、制御回路5は、照射部3から可動スクリーン1aに光を照射させつつ、可動スクリーン1aを移動方向Xに移動させる。すなわち、制御回路5は、移動中の可動スクリーン1aに光を照射するように、駆動部2及び照射部3を制御する。前述のように、可動スクリーン1aは、移動方向Xに対して傾斜しており、可動スクリーン1aが定位置にあると、縦方向における可動スクリーン1aの表面11上の位置によって、移動方向Xにおける投影光学系4までの距離に差がある。この距離の差をキャンセルするように、縦方向における照射部3からの光の照射位置の変化に同期して、可動スクリーン1aを移動方向Xに移動させると、可動スクリーン1aの表面11の照射部3からの光の照射位置は移動方向Xにおいて不変となる。その結果、可動スクリーン1aには第2画像702が形成(投影)される。第2画像702は、可動スクリーン1aの表面11(または裏面12)に形成される画像700であって、基準面503に沿って形成される画像700である。第2画像702が、投影光学系4からウインドシールド101に投影されると、ユーザ200は、自動車100の前方に投影された第2虚像302を、ウインドシールド101越しに視認する。
 例えば、可動スクリーン1aの表面11における照射部3からの光の照射位置が、縦方向において第1端部111に近づくときを想定する。このときには、第1の向きX1に可動スクリーン1aが移動することで、移動方向Xにおける投影光学系4から照射位置までの距離が略一定となる。反対に、可動スクリーン1aの表面11における照射部3からの光の照射位置が、縦方向において第2端部112に近づくときを想定する。このときには、第2の向きX2に可動スクリーン1aが移動することで、移動方向Xにおける投影光学系4から照射位置までの距離は略一定となる。これにより、光軸500に対して傾斜角度β(一例として90度)で傾斜した第2仮想面502上に、虚像300としての第2虚像302が形成される。
 したがって、例えば、可動スクリーン1aが第2の向きX2に移動しているときに、照射部3が、第1端部111から第2端部112に向けて光を走査すれば、ユーザ200から一定距離の路面600上に直立して視認される第2虚像302が投影される。このときに形成される第2虚像302の、アイポイントPe1からの視距離は、図8に示すように、可動スクリーン1aの第1端部111(上端部)と、可動スクリーン1aの第2端部112(下端部)とで略同等になる。つまり、第2虚像302は、ユーザ200から見て、上下方向(図2の上下方向)において、上端と下端とで視距離が略同等な虚像となる。
 なお、縦方向における照射部3の走査範囲は、第1虚像301を形成するときよりも、第2虚像302を形成するときの方が狭く設定されている。すなわち、可動スクリーン1aの表面11上に形成される画像700においては、第1画像701よりも第2画像702の方が可動スクリーン1aの縦方向における寸法が小さい。これにより、例えば、図2に例示するように、ユーザ200の視野内においては、第1虚像301の上下方向の寸法よりも、第2虚像302のそれぞれの上下方向の寸法の方が小さくなる。
 また、第3虚像303を投影する際には、制御回路5は、照射部3から固定スクリーン1bに光を照射させる。固定スクリーン1bは、移動方向Xに対して移動方向Xに略直交する状態にある。そのため、固定スクリーン1bの表面11から投影光学系4までの移動方向Xにおける距離は、縦方向における固定スクリーン1bの表面11上の位置によらず略一定である。その結果、固定スクリーン1bには基準面503に沿って、第3画像が形成される。この第3画像が、投影光学系4からウインドシールド101に投影されると、ユーザ200は、自動車100の前方に投影された第3虚像303を、ウインドシールド101越しに視認する。固定スクリーン1bを透過する光によって形成される第3虚像303は、第2虚像302と同様に、光軸500に対して傾斜角度β(一例として90度)で傾斜した第2仮想面502上に形成される。つまり、第3虚像303は、ユーザ200から見て、上下方向(図2の上下方向)において、上端と下端とで視距離が略同等な虚像となる。
 表示装置10は、走査部32が可動スクリーン1aの縦方向に1往復する1周期の間に、第1虚像301、第2虚像302、及び第3虚像303の全てを投影可能である。ここでは一例として、可動スクリーン1aの第1端部111を始点として、走査部32が縦方向に1往復する際に、第1虚像301、第3虚像303、及び第2虚像302が、この順で投影される場合を例示する。具体的には、投影部40は、第1端部111から第2端部112に向けて光を走査する「往路」において、まずは可動スクリーン1aに光を照射して第1虚像301を投影し、その後、固定スクリーン1bに光を照射して第3虚像303を表示する。それから、投影部40は、第2端部112から第1端部111に向けて光を走査する「復路」において、まずは固定スクリーン1bに光を照射して第3虚像303を表示し、その後、可動スクリーン1aに光を照射して第2虚像302を投影する。
 すなわち、表示装置10は、表示(虚像300の投影)動作を開始すると、まず「往路」において、第1虚像301を形成するための処理を行う。つまり、制御回路5は、照射部3を第1走査状態で動作させ、照射部3にて、第1端部111から第2端部112に向けて可動スクリーン1aの表面11上を走査(ラスタスキャン)することにより、第1画像701を描画する。このとき、制御回路5は、可動スクリーン1aを基準位置に固定するように、駆動制御部51にて駆動部2を制御する。このように、「往路」においては、まず、可動スクリーン1aが基準位置に固定された状態で、可動スクリーン1aには第1画像701が描画される。これにより、「往路」であって、投影部40にて可動スクリーン1aが対象スクリーンとして選択されている可動表示期間において、対象空間400には、路面600に沿った第1虚像301が投影される。
 次に、表示装置10は、「往路」において、第3虚像303を形成するための処理を行う。つまり、制御回路5は、照射部3を第1走査状態で動作させ、照射部3にて、可動スクリーン1aに最も近い端部から可動スクリーン1aとは反対側の端部に向けて固定スクリーン1bの表面11上を走査(ラスタスキャン)する。これにより、第3画像を描画する。往路が終了すると、表示装置10は、「復路」において、続けて第3虚像303を形成(投影)するための処理を行う。つまり、制御回路5は、照射部3を第2走査状態で動作させ、照射部3にて、可動スクリーン1aとは反対側の端部から可動スクリーン1aに最も近い端部に向けて固定スクリーン1bの表面11上を走査することにより、第3画像を描画する。このように、投影部40にて固定スクリーン1bが対象スクリーンとして選択されている固定表示期間においては、「往路」及び「復路」の両方で、固定スクリーン1bには第3画像が描画される。これにより、「往路」か「復路」かにかかわらず、固定表示期間において、対象空間400には、ユーザ200から一定距離の路面600上に直立した第3虚像303が投影される。
 次に、表示装置10は、「復路」において、第2虚像302を形成するための処理を行う。つまり、制御回路5は、照射部3を第2走査状態で動作させ、照射部3にて、第2端部112から第1端部111に向けて可動スクリーン1aの表面11上を走査(ラスタスキャン)することにより、第2画像702を描画する。このとき、制御回路5は、可動スクリーン1aを第1の向きX1に移動させるように、駆動制御部51にて駆動部2を制御する。第2画像702の描画中において、第1の向きX1に移動する可動スクリーン1aの移動速度は、規定速度で一定である。つまり、「復路」においては、可動スクリーン1aに横方向に1本の走査線が描画されるごとに、可動スクリーン1aを照射部3から遠ざけ、投影光学系4に近づけるように移動させながら、第2画像702が描画される。これにより、「復路」であって、投影部40にて可動スクリーン1aが対象スクリーンとして選択されている可動表示期間において、対象空間400には、ユーザ200から一定距離の路面600上に直立した第2虚像302が投影される。
 したがって、照射部3からの光の照射位置が可動スクリーン1a及び固定スクリーン1bの表面11上を縦方向において1往復する間に、対象空間400には、第1虚像301、第3虚像303、及び第2虚像302が投影される。照射部3における縦方向の走査が比較的高速で行われることにより、ユーザ200は、第1虚像301、第3虚像303、及び第2虚像302が同時に表示されているように視認する。照射部3における縦方向の走査の周波数は、一例として、60Hz以上である。
 (3.3)位置検出処理
 次に、表示装置10において、基準位置のばらつきを低減するための、位置検出部52及び校正部53の動作について、図9A~図9Cを参照して説明する。以下では、「(3.2)具体的表示動作」の欄で説明したように、走査部32が縦方向に1往復する際に、第1虚像301、第3虚像303、及び第2虚像302が、この順で投影される場合を想定している。
 図9A、図9Cは、表示装置10が動作した場合の、移動方向Xにおける可動スクリーン1aの位置の時間変化を示すグラフである。図9Bは、位置検出部52及び校正部53が省略された比較例についての同様のグラフである。図9A~図9Cでは、横軸を時間軸とし、可動スクリーン1aの位置を縦軸に示している。
 表示装置10では、図9A、図9Cに示すように、走査部32が可動スクリーン1aの縦方向に1往復する1周期に相当する各フレームF1、F2、F3は、第1期間T1~第7期間T7に区分されている。「往路」の開始時点を各フレームF1、F2、F3の始点とした場合、第1期間T1、第2期間T2、第3期間T3、第4期間T4、第5期間T5、第6期間T6、及び第7期間T7は、各フレームF1、F2、F3の始点からこの順で設定される。第1期間T1、第4期間T4、及び第7期間T7は、照射部3が複数のスクリーン1のいずれにも光を照射しない、ブランキング期間である。ブランキング期間には、照射部3が可動スクリーン1a、固定スクリーン1bのいずれにも光を照射しない。ブランキング期間は、例えば、縦方向における走査部32でのミラー部321の回転方向の反転時(つまり、往路と復路との切り替え時)に設定されている。第2期間T2は、第1虚像301を投影するための期間である。第3期間T3及び第5期間T5は、第3虚像303を投影するための固定表示期間である。第6期間T6は、第2虚像302を投影するための可動表示期間である。「往路」から「復路」への切り替えは、第4期間T4(非表示期間)の途中で行われる。すなわち、本実施の形態では、「往路」の期間Txに、第1虚像301、及び第3虚像303が、この順で投影され、「復路」の期間Tyに、第3虚像303、及び第2虚像302が、この順で投影される。
 図9Aの例では、フレームF1の始点においては、駆動制御部51による可動スクリーン1aの移動の基準となる「基準位置」が、規定位置Ps1と一致している場合を想定する。フレームF1の非表示期間である第1期間T1においては、フレームF2、F3と同様に、位置検出処理(期間T11)及び校正処理(期間T12)が実行されるが、この点については後述する。校正処理の終了時点(期間T12の終点)においては、可動スクリーン1aは規定位置Ps1に位置する。そのため、フレームF1の「往路」の期間Txにおける第1期間T1の終点以降は、可動スクリーン1aは基準位置(規定位置Ps1)に固定されている。つまり、「往路」の期間Tx中の第2期間T2においては、可動スクリーン1aが基準位置に固定されている状態で、可動スクリーン1aには第1画像701が形成され、対象空間400には第1虚像301が投影される。
 一方、フレームF1の「復路」の期間Tyにおいては、移動方向Xにおける可動スクリーン1aの位置は第2画像702を描画するタイミングに合わせて変化する。図9Aでは、第6期間T6(可動表示期間)における期間T61が、第2画像702の描画中の期間を表している。すなわち、可動スクリーン1aが基準位置(規定位置Ps1)から第1の向きX1に移動している状態で、可動スクリーン1aには第2画像702が形成され、対象空間400には第2虚像302が投影される。このとき、可動スクリーン1aの移動速度は等速(一定)である。そして、第2画像702が形成される度に、期間T61の直後の期間T62において、可動スクリーン1aは第2の向きX2に移動して基準位置に復帰する。ただし、図9Aの例では、復帰後の基準位置が、絶対座標上で規定位置Ps1から第2の向きX2にややずれた位置にある場合を想定している。よって、フレームF1の終点(フレームF2の始点)においては、可動スクリーン1aは規定位置Ps1からずれた位置にある。
 表示装置10においては、フレームF2の第1期間T1(非表示期間)において、位置検出部52が、可動スクリーン1aを移動させ、位置検出処理を実行する。図9Aでは、第1期間T1における期間T11が、位置検出処理が実行される期間を表している。このとき、位置検出部52は、規定の振幅で、移動方向Xにおいて可動スクリーン1aを移動させることにより、可動スクリーン1aが検出位置(規定位置Ps1)を通過するように可動スクリーン1aを移動させる。そして、位置検出部52は、可動スクリーン1aが検出位置(規定位置Ps1)を通過する瞬間に、可動スクリーン1aが検出位置に位置することを検出する。すなわち、図9Aの例では、可動スクリーン1aが規定位置Ps1を通過する時点t0に、可動スクリーン1aが検出位置に位置することが検出される。
 位置検出部52は、非表示期間において、駆動制御部51とは別の制御パターンで可動スクリーン1aを移動させるように構成されている。すなわち、駆動制御部51は、第2虚像302の投影を実現するために可動スクリーン1aを移動させる。そのため、駆動制御部51は、第6期間T6の期間T61のように、駆動部2の動作を照射部3の動作に同期させて、予め決まった向き(第1の向きX1)に規定速度で可動スクリーン1aを移動させている。これに対して、位置検出部52は、非表示期間において、虚像300の投影に関係なく、可動スクリーン1aを移動させる。そのため、位置検出部52は、駆動制御部51とは別の制御パターン(移動の向き及び速度)で、可動スクリーン1aを移動させることが可能である。
 さらに、フレームF2の第1期間T1(非表示期間)において、校正部53が、位置検出部52の検出結果に基づいて、可動スクリーン1aを規定位置Ps1に移動させる校正処理を実行する。ここでは、第1期間T1における期間T12が、校正処理が実行される期間を表している。このとき、校正部53は、位置検出部52の検出結果、及び検出位置を通過後の可動スクリーン1aの移動量に基づいて、移動方向Xにおいて可動スクリーン1aを移動させることにより、可動スクリーン1aを規定位置Ps1に移動させる。すなわち、校正部53は、位置検出部52の検出結果に基づいて、絶対座標上での正規の基準位置である規定位置Ps1に可動スクリーン1aを移動させることで、基準位置を校正する。
 具体的には、校正部53は、可動スクリーン1aが検出位置に位置することを位置検出部52が検出した時点t0からの、可動スクリーン1aの移動の向き及び移動量を、例えば、位置センサ6の出力より検出する。校正部53は、このようにして検出された移動量の分だけ、検出された移動の向きとは反対側に可動スクリーン1aを移動させることにより、可動スクリーン1aを正規の基準位置(規定位置Ps1)に移動させる。図9Aの例では、フレームF2において、時点t0から第1の向きX1に可動スクリーン1aが移動しているので、校正部53は、可動スクリーン1aを第2の向きX2に移動させる。よって、フレームF2の第1期間T1の終点(第2期間T2の始点)においては、可動スクリーン1aの位置は正規の基準位置(規定位置Ps1)にある。
 そのため、フレームF2の「往路」の期間Txにおける第2期間T2の始点以降は、可動スクリーン1aは正規の基準位置(規定位置Ps1)に固定される。つまり、第2期間T2においては、可動スクリーン1aが規定位置Ps1に固定されている状態で、可動スクリーン1aには第1画像701が形成され、対象空間400には第1虚像301が投影される。
 そして、フレームF2の「復路」の期間Tyにおいては、フレームF1と同様に、第6期間T6(可動表示期間)における期間T61、T62に、可動スクリーン1aが移動する。可動スクリーン1aの移動前(期間T61の開始前)においては、可動スクリーン1aは正規の基準位置(規定位置Ps1)にある。一方、可動スクリーン1aの移動後(期間T62の終了後)においては、可動スクリーン1aは規定位置Ps1からずれた位置にある。その結果、フレームF2の終点での基準位置は、絶対座標上で規定位置Ps1からずれた位置にある。
 その後、フレームF3においても、フレームF2と同様に、第1期間T1(非表示期間)において、位置検出処理及び校正処理が実行されることにより、基準位置が校正されて規定位置Ps1上に再設定される。表示装置10においては、以上説明したフレームF1、F2、F3と同様の動作を繰り返すことにより、規定位置Ps1からの基準位置のずれが、フレームごとに修正され、絶対座標上での規定位置Ps1からの基準位置のずれ量が低減される。
 また図9Cの例では、フレームF1の始点においては、駆動制御部51による可動スクリーン1aの移動の基準となる「基準位置」が、規定位置Ps1と一致している場合を想定する。そのため、フレームF1の「往路」の期間Txにおいては、可動スクリーン1aは基準位置(規定位置Ps1)に固定されている。つまり、「往路」の期間Tx中の第2期間T2においては、可動スクリーン1aが基準位置に固定されている状態で、可動スクリーン1aには第1画像701が形成され、対象空間400には第1虚像301が投影される。
 一方、フレームF1の「復路」の期間Tyにおいては、移動方向Xにおける可動スクリーン1aの位置は第2画像702を描画するタイミングに合わせて変化する。図9Cでは、第6期間T6(可動表示期間)における期間T61が、第2画像702の描画中の期間を表している。すなわち、可動スクリーン1aが基準位置(規定位置Ps1)から第1の向きX1に移動している状態で、可動スクリーン1aには第2画像702が形成され、対象空間400には第2虚像302が投影される。このとき、可動スクリーン1aの移動速度は等速である。そして、第2画像702が形成される度に、期間T61の直後の期間T62において、可動スクリーン1aは第2の向きX2に移動して基準位置に復帰する。ただし、図9Cの例では、復帰後の基準位置が、絶対座標上で規定位置Ps1から第2の向きX2にややずれた位置にある場合を想定している。よって、フレームF1の終点(フレームF2の始点)においては、可動スクリーン1aは規定位置Ps1からずれた位置にある。
 そのため、フレームF2の「往路」の期間Txにおける少なくとも第2期間T2の終点までの間は、可動スクリーン1aは規定位置Ps1からずれた基準位置に固定されている。つまり、第2期間T2においては、可動スクリーン1aが規定位置Ps1からずれた位置に固定されている状態で、可動スクリーン1aには第1画像701が形成され、対象空間400には第1虚像301が投影される。
 表示装置10においては、フレームF2の第3期間T3(固定表示期間)において、位置検出部52が、可動スクリーン1aを移動させ、位置検出処理を実行する。なお、前述のように、固定表示期間では、投影部40にて固定スクリーン1bが対象スクリーンとして選択されている。すなわち、固定表示期間は、図9Aの説明において使用している、投影部40から可動スクリーン1aへの光の照射を行わない非表示期間と同じである。
 図9Cでは、第3期間T3における期間T31が、位置検出処理が実行される期間を表している。このとき、位置検出部52は、規定の振幅で、移動方向Xにおいて可動スクリーン1aを移動させることにより、可動スクリーン1aが検出位置(規定位置Ps1)を通過するように可動スクリーン1aを移動させる。そして、位置検出部52は、可動スクリーン1aが検出位置(規定位置Ps1)を通過する瞬間に、可動スクリーン1aが検出位置に位置することを検出する。すなわち、図9Cの例では、可動スクリーン1aが規定位置Ps1を通過する時点t0に、可動スクリーン1aが検出位置に位置することが検出される。
 さらに、フレームF2の第3期間T3(固定表示期間)において、校正部53が、位置検出部52の検出結果に基づいて、可動スクリーン1aを規定位置Ps1に移動させる校正処理を実行する。図9Cでは、第3期間T3における期間T32が、校正処理が実行される期間を表している。このとき、校正部53は、位置検出部52の検出結果、及び検出位置を通過後の可動スクリーン1aの移動量に基づいて、移動方向Xにおいて可動スクリーン1aを移動させることにより、可動スクリーン1aを規定位置Ps1に移動させる。すなわち、校正部53は、位置検出部52の検出結果に基づいて、絶対座標上での正規の基準位置である規定位置Ps1に可動スクリーン1aを移動させることで、基準位置を校正する。
 具体的には、校正部53は、可動スクリーン1aが検出位置に位置することを位置検出部52が検出した時点t0からの、可動スクリーン1aの移動の向き及び移動量を、例えば、位置センサ6の出力より検出する。校正部53は、このようにして検出された移動量の分だけ、検出された移動の向きとは反対側に可動スクリーン1aを移動させることにより、可動スクリーン1aを正規の基準位置(規定位置Ps1)に移動させる。図9Cの例では、フレームF2において、時点t0から第1の向きX1に可動スクリーン1aが移動しているので、校正部53は、可動スクリーン1aを第2の向きX2に移動させる。よって、フレームF2の「往路」の期間Txの終点(「復路」の始点)においては、可動スクリーン1aの位置は正規の基準位置(規定位置Ps1)にある。
 そして、フレームF2の「復路」の期間Tyにおいては、フレームF1と同様に、第6期間T6(可動表示期間)における期間T61、T62に、可動スクリーン1aが移動する。可動スクリーン1aの移動前(期間T61の開始前)においては、可動スクリーン1aは正規の基準位置(規定位置Ps1)にある。一方、可動スクリーン1aの移動後(期間T62の終了後)においては、可動スクリーン1aは規定位置Ps1からずれた位置にある。その結果、フレームF2の終点での基準位置は、絶対座標上で規定位置Ps1からずれた位置にある。
 その後、フレームF3においても、フレームF2と同様に、第3期間T3(固定表示期間)において、位置検出処理及び校正処理が実行されることにより、基準位置が校正されて規定位置Ps1上に再設定される。表示装置10においては、以上説明したフレームF2、F3と同様の動作を繰り返すことにより、規定位置Ps1からの基準位置のずれが、フレームごとに修正され、絶対座標上での規定位置Ps1からの基準位置のずれ量が低減される。
 これに対して、図9Bに示すように比較例では、規定位置Ps1からの基準位置のずれが、フレームごとに修正されない。そのため、規定位置Ps1からの基準位置からのずれ量が大きくなる可能性がある。すなわち、比較例においては、フレームF1の「復路」の期間Tyにおいて、期間T61、T62に可動スクリーン1aが移動した結果、フレームF1の終点での基準位置は、絶対座標上で規定位置Ps1からずれた位置にある。図9Bの例では、フレームF1の終点での基準位置は、規定位置Ps1から第1の向きX1にややずれた位置にある。スクリーンが移動する度に基準位置にずれが生じるような場合には、規定位置Ps1からの基準位置のずれ量が積算されるため、規定位置Ps1からの基準位置のずれ量が次第に大きくなる可能性がある。
 「往路」の期間Tx中の第2期間T2においては、可動スクリーン1aが基準位置に固定されている状態で、可動スクリーン1aには第1画像701が形成され、対象空間400には第1虚像301が投影される。また、「復路」の期間Tyの第6期間T6(可動表示期間)においては、可動スクリーン1aが基準位置を基準にして移動している状態で、可動スクリーン1aには第2画像702が形成され、対象空間400には第2虚像302が投影される。そのため、比較例のように、規定位置Ps1に対する基準位置のばらつきが大きくなると、運転者の目から虚像までの距離のばらつきが大きくなる可能性がある。一方、表示装置10においては、基準位置のばらつきが低減されるため、運転者の目から虚像300(第1虚像301または第2虚像302)までの距離のばらつきを低減できる。さらに、基準位置のばらつきが低減されると、可動スクリーン1aの表面11上に形成される輝点B1(図4A参照)の大きさのばらつきを、比較的小さく抑えることができる。これにより、表示装置10においては、照射部3からの光により可動スクリーン1aに形成される画像700の解像度の低下を抑制でき、虚像300の解像度の低下を抑制できる。
 ところで、図9A、図9Cの例では、第2虚像302が第6期間T6中に1回だけ投影される場合を想定しているが、第2虚像302は、第6期間T6中に複数回投影されてもよい。すなわち、第2画像702を形成するための処理(期間T61、T62)が複数回(例えば3回)行われることにより、対象空間400には、視距離が異なる複数(例えば3つ)の第2虚像302が投影される(図2参照)。この場合、可動スクリーン1a上で第2画像702が形成される位置が第1端部111に近くなるほど、第2虚像302の視距離が長くなる。このように、第6期間T6中に第2虚像302が複数回投影される場合には、第6期間T6において、可動スクリーン1aが複数回移動することになり、可動スクリーン1aが移動する度に、規定位置Ps1からの基準位置のずれが生じ得る。ただし、表示装置10においては、走査部32が可動スクリーン1aの縦方向に1往復する1周期(フレーム)ごとに、基準位置が校正されるため、規定位置Ps1からの基準位置のずれが低減される。
 (4)変形例
 実施の形態1は、本開示の様々な実施の形態の一つに過ぎない。実施の形態1は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。さらに、実施の形態1に係る態様は、単体の表示装置で具現化されることに限らない。例えば、システム、表示装置の制御方法、コンピュータプログラム、またはプログラムを記憶した記憶媒体等で、実施の形態1に係る態様が具現化されてもよい。
 以下、実施の形態1の変形例を列挙する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。
 実施の形態1の第1変形例として、位置検出部52は、検索範囲を変更可能に構成されていてもよい。「検索範囲」とは、位置検出部52が位置検出処理を実行する際の可動スクリーン1aの移動範囲である。すなわち、位置検出部52は、位置検出処理において、まずは基準位置に位置する可動スクリーン1aを、規定の振幅(検索範囲)で移動方向Xに移動させることにより、可動スクリーン1aが検出位置(規定位置Ps1)に位置するか否かを検出する。このとき、検出位置に可動スクリーン1aが位置することが検出されなければ、位置検出部52は、検索範囲を変更して可動スクリーン1aを再度移動させ、位置検出処理を実行する。
 第1変形例における検索範囲の変更の具体例として、位置検出部52は、例えば、位置検出処理における可動スクリーン1aの振幅を大きくして、検索範囲を移動方向Xにおいて拡大する。または、位置検出部52は、例えば、位置検出処理における可動スクリーン1aの移動開始位置を変更して、検索範囲を移動方向Xにおいてシフトさせることにより、検索範囲を変更してもよい。さらに、位置検出部52は、検索範囲の拡大と、検索範囲のシフトとを組み合わせることにより、検索範囲を変更してもよい。本変形例によれば、位置検出処理において、位置検出部52が、最初に可動スクリーン1aを移動させる際の検索範囲を、比較的小さく設定することが可能である。そのため、位置検出処理における可動スクリーン1aの移動に係る、駆動部2の消費電力の低減、及び駆動部2の動作音の減少等につながる。
 また、位置検出部52が位置検出処理を実行するための非表示期間は、投影部40(投影光学系4及び照射部3)にて固定スクリーン1bが対象スクリーンとして選択されている固定表示期間を含んでいてもよい。つまり、固定表示期間であっても、投影部40から可動スクリーン1aへの光の照射は行われないので、固定表示期間は、位置検出処理を実行するための非表示期間に含まれていてもよい。例えば、図9Aの例においては、位置検出部52は、固定表示期間である第3期間T3または第5期間T5に、位置検出処理を実行してもよい。
 また、位置検出部52は、非表示期間あるいは固定表示期間に限らず、例えば、第1虚像301または第2虚像302の投影時に、位置センサ6からの検出信号に基づいて、検出位置に可動スクリーン1aが位置することを検出してもよい。すなわち、駆動制御部51が可動スクリーン1aを移動させた結果、可動スクリーン1aが検出位置を通過することがあれば、そのときの位置センサ6からの検出信号に基づいて、位置検出部52は、検出位置に可動スクリーン1aが位置することを検出できる。本変形例では、位置検出部52は、駆動制御部51が可動スクリーン1aを移動させた結果、可動スクリーン1aが検出位置を通過しなかった場合にのみ、非表示期間あるいは固定表示期間に位置検出処理を実行すればよい。例えば、所定時間当たりに1回、検出位置に可動スクリーン1aが位置することを検出できればよい場合がある。このような場合には、可動スクリーン1aが検出位置を通過しない状態が所定時間継続したときにのみ、位置検出部52は非表示期間あるいは固定表示期間に位置検出処理を実行すればよい。
 また、校正部53による校正処理は、表示装置10に必須の構成ではなく、適宜省略されてもよい。この場合、例えば、検出位置に可動スクリーン1aが位置することを位置検出部52が検出した時点で、位置検出部52による可動スクリーン1aの移動を終了することにより、検出位置(規定位置Ps1)にて可動スクリーン1aを停止させることができる。これにより、校正処理が行われなくても、規定位置Ps1からの基準位置のずれが低減される。
 また、実施の形態1では、規定位置Ps1と検出位置とは一致しているが、検出位置は規定位置Ps1に関連して設定されていればよく、例えば、規定位置Ps1から所定量だけ第1の向きX1、または第2の向きX2にずれた位置が検出位置であってもよい。この場合、位置検出部52にて検出位置が特定されれば、校正部53は、この検出位置及び所定量に基づいて、規定位置Ps1を特定することが可能である。
 また、制御回路5は、駆動部2及び照射部3を制御する構成であればよく、駆動部2を制御する機能と、照射部3を制御する機能とは一体でなくてもよい。例えば、駆動部2を制御する制御部と、照射部3を制御する制御部とが、別体として設けられ、互いに同期するように構成されていてもよい。
 また、表示装置10は、1つの可動スクリーン1aと1つの固定スクリーン1bからなる2つのスクリーン1に限らず、3つ以上のスクリーン1を有していてもよい。3つ以上のスクリーン1は、例えば、2つ以上の固定スクリーン1bと1つの可動スクリーン1aとで構成されてもよいし、2つ以上の可動スクリーン1aと1つの固定スクリーン1bとで構成されてもよい。また、2つ以上の可動スクリーン1aと2つ以上の固定スクリーン1bとで、4つ以上のスクリーン1が構成されてもよい。この場合でも、位置検出部52は、投影部40から可動スクリーン1aへの光の照射を行わない非表示期間において、可動スクリーン1aを移動させ、位置検出処理を実行する。言い換えれば、位置検出部52は、投影部40にて固定スクリーン1bが対象スクリーンとして選択されている固定表示期間において、可動スクリーン1aを移動させ、位置検出処理を実行する。そして、校正部53は、位置検出部52の検出結果に基づいて、可動スクリーン1aを規定位置に移動させる。これにより、1つまたは2つ以上の可動スクリーン1aの基準位置の、規定位置Ps1からのずれを低減することができる。
 また、図9Aの例では、「往路」の非表示期間である第1期間T1に位置検出部52が位置検出処理を実行する例を示したが、この例に限らず、位置検出部52は、非表示期間に位置検出処理を実行すればよい。例えば、位置検出部52は、「復路」の非表示期間である第7期間T7、または「往路」及び「復路」に跨った非表示期間である第4期間T4に位置検出処理を実行してもよい。また、位置検出部52は、第1期間T1、第4期間T4、及び第7期間T7のうちの2つ以上の期間で位置検出処理を実行してもよい。また、校正部53による校正処理は、位置検出部52による位置検出処理と同一の非表示期間に実行されなくてもよく、例えば、第1期間T1に位置検出部52が位置検出処理を実行し、第4期間T4に校正部53が校正処理を実行してもよい。
 同様に、図9Cの例では、「往路」の固定表示期間である第3期間T3に位置検出部52が位置検出処理を実行する例を示したが、この例に限らず、位置検出部52は、固定表示期間に位置検出処理を実行すればよい。例えば、位置検出部52は、「復路」の固定表示期間である第5期間T5に位置検出処理を実行してもよいし、第3期間T3及び第5期間T5の両方で位置検出処理を実行してもよい。また、校正部53による校正処理は、位置検出部52による位置検出処理と同一の固定表示期間に実行されなくてもよく、例えば、第3期間T3に位置検出部52が位置検出処理を実行し、第5期間T5に校正部53が校正処理を実行してもよい。
 また、駆動制御部51は、第1虚像301を形成する際、移動方向Xにおいて可動スクリーン1aを固定する構成に限らず、第1虚像301を形成する際に、移動方向Xにおいて可動スクリーン1aを移動させてもよい。例えば、「往路」の期間Txにおいては、駆動制御部51は、可動スクリーン1aを第1の向きX1に移動させ続ける。一方、「復路」の期間Tyにおいては、駆動制御部51は、第2画像702の描画中の期間にのみ可動スクリーン1aを第1の向きX1に移動させ、それ以外の期間は可動スクリーン1aを第2の向きX2に移動させる。本変形例では、可動スクリーン1aが基準面503に平行である構成に比べると、可動スクリーン1aの移動範囲を狭く抑えることができる。
 また、可動スクリーン1aは基準面503に平行であってもよい。この場合においても、位置検出部52は、投影部40から可動スクリーン1aへの光の照射を行わない非表示期間において、可動スクリーン1aを移動させ、位置検出処理を実行する。言い換えれば、位置検出部52は、投影部40にて固定スクリーン1bが対象スクリーンとして選択されている固定表示期間において、可動スクリーン1aを移動させ、位置検出処理を実行する。そして、校正部53は、位置検出部52の検出結果に基づいて、可動スクリーン1aを規定位置に移動させる。これにより、可動スクリーン1aの基準位置の、規定位置Ps1からのずれを低減することができる。また、固定スクリーン1bは、基準面503に平行な構成に限らず、可動スクリーン1aと同様に、基準面503に対して傾斜していてもよい。
 また、表示装置10は、第1虚像301、第2虚像302、及び第3虚像303を同時に投影する構成に限らず、例えば、第1虚像301のみを投影するモード、及び第2虚像302のみを投影するモードを有していてもよい。同様に、表示装置10は、第1虚像301及び第3虚像303のみを投影するモード、第2虚像302及び第3虚像303のみを投影するモード、並びに第3虚像303のみを投影するモードを有していてもよい。
 また、照射部3の動作状態は、第1走査状態(往路)及び第2走査状態(復路)のいずれか一方のみであってもよい。この場合、第1虚像301、第2虚像302、及び第3虚像303は、第1走査状態(往路)及び第2走査状態(復路)のいずれか一方で形成される。
 さらに、実施の形態1では、第1虚像301が第1走査状態(往路)でのみ形成され、第2虚像302が第2走査状態(復路)でのみ形成される場合を示したが、この構成に限らない。例えば、第1虚像301が第2走査状態(復路)でのみ形成され、第2虚像302が第1走査状態(往路)でのみ形成されてもよいし、第1虚像301または第2虚像302が、第1走査状態(往路)及び第2走査状態(復路)の両方で形成されてもよい。さらに、第1虚像301及び第2虚像302の両方が、第1走査状態(往路)及び第2走査状態(復路)の両方で形成されてもよい。この場合に、第1虚像301及び第2虚像302の少なくとも一部について、第1走査状態(往路)及び第2走査状態(復路)の両方で同じ虚像300が形成されることにより、虚像300の輝度を高めることができる。第3虚像303についても、第1走査状態(往路)及び第2走査状態(復路)の両方で形成される構成に限らず、第1走査状態(往路)のみ、または第2走査状態(復路)のみで第3虚像303が形成されてもよい。
 また、可動スクリーン1aの表面11において基準面503に対して傾斜した縦方向における照射部3の走査範囲は、第1虚像301を形成するときよりも、第2虚像302を形成するときの方が広くてもよい。
 また、対象空間400に、図2に示すように、視距離が異なる複数(ここでは3つ)の第2虚像302が投影されることは表示装置10に必須の構成ではなく、対象空間400には、1つの第2虚像302のみが投影されてもよい。
 また、駆動制御部51は、移動方向Xにおける可動スクリーン1aの急激な加速及び減速を抑制するように、駆動部2を制御してもよい。具体的には、駆動制御部51は、例えば、可動スクリーン1aが停止している状態と可動スクリーン1aが移動している状態との切替時等において、可動スクリーン1aに加わる加速度を規定値以下に抑えるように、駆動部2の制御パターンを規定する。
 また、「表示面」は、スクリーン1において画像700を形成するための面であればよく、スクリーン1の表面11に限らず、例えばスクリーン1の裏面12であってもよい。さらに、スクリーン1の表面11(または裏面12)の全域が「表示面」でなくてもよく、「表示面」はスクリーン1の表面11(または裏面12)の一部の領域であってもよい。この場合、画像700はスクリーン1の表面11(または裏面12)のうち一部の領域にのみ形成される。
 また、スクリーン1は、表面11にのみ光拡散性を有する構成に限らず、例えば、裏面12にのみ、または表面11及び裏面12の両方に光拡散性を有していてもよい。スクリーン1の裏面12に光拡散性を有する場合、画像700はスクリーン1の裏面12に形成される。
 また、表示装置10は、自動車100の進行方向の前方に設定された対象空間400に虚像300を投影する構成に限らず、例えば、自動車100の進行方向の側方、後方、または上方等に虚像300を投影してもよい。
 また、可動スクリーン1aは、移動方向Xに直進移動するだけでなく、例えば、基準面503に対する表面11の傾斜角度θを変化させるように、回転可能に構成されていてもよい。
 また、投影光学系4は、中間像を形成するためのリレー光学系を含んでいてもよいし、リレー光学系を含んでいなくてもよい。
 また、表示装置10は、自動車100に用いられるヘッドアップディスプレイに限らず、例えば、風防を有する二輪車、電車、航空機、建設機械、及び船舶等、自動車100以外の移動体にも適用可能である。さらに、表示装置10は、移動体に限らず、例えば、アミューズメント施設で用いられてもよいし、ヘッドマウントディスプレイ(HMD:Head Mounted Display)等のウェアラブル端末、医療設備、または据置型の装置として用いられてもよい。
 (実施の形態2)
 本開示の実施の形態2に係る表示装置10は、位置検出部52が、可動表示期間に駆動制御部51が可動スクリーン1aを移動させることをトリガにして、位置検出処理を実行する。この点で、実施の形態1に係る表示装置10とは相違する。すなわち、本実施の形態における基本構成は、実施の形態1で参照した図3の構成と同様である。以下、実施の形態1と同様の構成については、共通の符号を付して適宜説明を省略する。
 本実施の形態では、実施の形態1と同様に、投影部40から可動スクリーン1aへの光の照射を行う可動表示期間が間欠的に設定されている。すなわち、投影部40にて可動スクリーン1aが対象スクリーンとして選択されている可動表示期間が間欠的に設定されている。駆動制御部51は、このように間欠的に設定された可動表示期間において、毎回、可動スクリーン1aを移動させるのではなく、第2虚像302を投影する場合にのみ、可動スクリーン1aを移動させる。すなわち、間欠的に設定された可動表示期間において、毎回、第2虚像302が投影されるのではなく、表示装置10は、例えば、自動車100に搭載されている運転支援システムからの指示があったタイミングでのみ、第2虚像302を投影する。そして、第2虚像302が投影されない可動表示期間においては、可動スクリーン1aが移動しないため、規定位置Ps1からの基準位置のずれが生じない。
 そこで、本実施の形態では、位置検出部52が、可動表示期間に駆動制御部51が可動スクリーン1aを移動させることをトリガにして、位置検出処理を実行することで、可動表示期間に可動スクリーン1aが移動する場合にのみ、位置検出処理が実行される。言い換えれば、可動表示期間に駆動制御部51が可動スクリーン1aを移動させない場合には、位置検出部52は、位置検出処理を実行しない。
 具体的には、可動表示期間に駆動制御部51が可動スクリーン1aを移動させる場合に、位置検出部52は、この可動表示期間の前後のいずれかの非表示期間において、位置検出処理を実行する。以下、可動表示期間の前に位置検出処理を実行する場合、及び可動表示期間の後に位置検出処理を実行する場合の各々について、図10A~図10Dを参照して説明する。図10A、図10Cは、可動表示期間の前に位置検出処理を実行する場合の、移動方向Xにおける可動スクリーン1aの位置の時間変化を示すグラフである。図10B、図10Dは、可動表示期間の後に位置検出処理を実行する場合の、同様のグラフである。図10A~図10Dでは、横軸を時間軸とし、可動スクリーン1aの位置を縦軸に示している。
 まず、駆動制御部51が可動スクリーン1aを移動させる可動表示期間の前に、位置検出部52が、位置検出処理を実行する場合について説明する。図10Aの例では、フレームF1、F2、F3のうちフレームF2でのみ第2虚像302の投影が行われている。つまり、駆動制御部51による可動スクリーン1aの移動は、フレームF2の「復路」の期間Tyにおける第6期間T6(可動表示期間)にのみ行われ、フレームF1、F3の「復路」の期間Tyにおける第6期間T6(可動表示期間)には行われない。この場合、フレームF2の第6期間T6の手前の非表示期間(フレームF2の第1期間T1)において、位置検出部52による位置検出処理、及び校正部53による校正処理が実行される。そのため、駆動制御部51による可動スクリーン1aの移動が行われる可動表示期間(フレームF2の第6期間T6)においては、基準位置が校正されて規定位置Ps1上に再設定された状態となる。
 図10Cの例では、フレームF1、F2、F3のうちフレームF2でのみ第2虚像302の投影が行われている。つまり、駆動制御部51による可動スクリーン1aの移動は、フレームF2の「復路」の期間Tyにおける第6期間T6(可動表示期間)にのみ行われ、フレームF1、F3の「復路」の期間Tyにおける第6期間T6(可動表示期間)には行われない。この場合、フレームF2の第6期間T6の直前に当たる固定表示期間(フレームF2の第3期間T3)において、位置検出部52による位置検出処理、及び校正部53による校正処理が実行される。そのため、駆動制御部51による可動スクリーン1aの移動が行われる可動表示期間(フレームF2の第6期間T6)においては、基準位置が校正されて規定位置Ps1上に再設定された状態となる。
 次に、駆動制御部51が可動スクリーン1aを移動させた可動表示期間の後で、位置検出部52が、位置検出処理を実行する場合について説明する。図10Bの例では、フレームF1、F2、F3のうちフレームF2でのみ第2虚像302の投影が行われている。つまり、駆動制御部51による可動スクリーン1aの移動は、フレームF2の「復路」の期間Tyにおける第6期間T6(可動表示期間)にのみ行われ、フレームF1、F3の「復路」の期間Tyにおける第6期間T6(可動表示期間)には行われない。この場合、フレームF2の第6期間T6の後の非表示期間(フレームF3の第1期間T1)において、位置検出部52による位置検出処理、及び校正部53による校正処理が実行される。そのため、駆動制御部51による可動スクリーン1aの移動が行われた可動表示期間(フレームF2の第6期間T6)で生じた規定位置Ps1からの基準位置のずれは、この可動表示期間の後に修正される。
 図10Dの例では、フレームF1、F2、F3のうちフレームF2でのみ第2虚像302の投影が行われている。つまり、駆動制御部51による可動スクリーン1aの移動は、フレームF2の「復路」の期間Tyにおける第6期間T6(可動表示期間)にのみ行われ、フレームF1、F3の「復路」の期間Tyにおける第6期間T6(可動表示期間)には行われない。この場合、フレームF2の第6期間T6の直後に当たる固定表示期間(フレームF3の第3期間T3)において、位置検出部52による位置検出処理、及び校正部53による校正処理が実行される。そのため、駆動制御部51による可動スクリーン1aの移動が行われた可動表示期間(フレームF2の第6期間T6)で生じた規定位置Ps1からの基準位置のずれは、この可動表示期間の直後に修正される。
 可動表示期間の前に位置検出処理を実行する場合、位置検出部52は、例えば、自動車100に搭載されている運転支援システムからの信号によって、第2虚像302が投影されるか否かを判断し、位置検出処理を実行するか否かを決定する。可動表示期間の後に位置検出処理を実行する場合、位置検出部52は、駆動制御部51と連動することによって、位置検出処理を実行するか否かを決定する。そのため、可動表示期間の後に位置検出処理を実行する場合には、位置検出部52が位置検出処理を実行するか否かを決定する処理は、表示装置10の外部(例えば、運転支援システム)からの信号を必要とせず、表示装置10の内部で完結する。
 また、可動表示期間に駆動制御部51が可動スクリーン1aを移動させることをトリガにして、位置検出処理を実行する具体例として、位置検出部52は、駆動制御部51が復帰処理を行う非表示期間において、位置検出処理を実行するように構成されていてもよい。すなわち、駆動制御部51は、可動スクリーン1aを移動させる度に可動スクリーン1aを基準位置に戻す復帰処理を実行するように構成されているので、位置検出部52は、復帰処理による可動スクリーン1aの移動を、位置検出処理に利用することが可能である。駆動制御部51が復帰処理を行う非表示期間に位置検出処理を実行する例について、図11を参照して説明する。図11は、図10Bと同様の移動方向Xにおける可動スクリーン1aの位置の時間変化を示すグラフであって、横軸を時間軸とし、可動スクリーン1aの位置を縦軸に示している。
 図11の例では、フレームF1、F2、F3のうちフレームF2でのみ第2虚像302の投影が行われている。つまり、駆動制御部51による可動スクリーン1aの移動は、フレームF2の「復路」の期間Tyにおける第6期間T6(可動表示期間)にのみ行われ、フレームF1、F3の「復路」の期間Tyにおける第6期間T6(可動表示期間)には行われない。この場合、駆動制御部51は、フレームF2の期間T61において基準位置に対して可動スクリーン1aを相対的に移動させ、その直後の期間T62に可動スクリーン1aを基準位置に戻す復帰処理を行う。そして、駆動制御部51が復帰処理を行う期間T62において、位置検出部52による位置検出処理、及び校正部53による校正処理が実行される。
 つまり、期間T62が期間T621、T622にさらに区分され、位置検出部52は期間T621に位置検出処理を実行し、その結果を受けて校正部53が期間T622に校正処理を実行する。そのため、駆動制御部51による可動スクリーン1aの移動が行われた可動表示期間(フレームF2の第6期間T6)で生じた規定位置Ps1からの基準位置のずれは、第6期間T6内で修正される。すなわち、第6期間T6の全体が投影部40から可動スクリーン1aへの光の照射を行う可動表示期間に該当するのではなく、駆動制御部51が復帰処理を行う期間T62は、投影部40から可動スクリーン1aへの光の照射を行わない非表示期間に該当する。そのため、位置検出部52は、期間T62に位置検出処理を実行可能である。
 以上説明したように、本実施の形態に係る表示装置10によれば、可動表示期間に駆動制御部51が可動スクリーン1aを移動させることをトリガにして、位置検出処理が実行されるので、位置検出処理が行われる頻度を低減できる。すなわち、第2虚像302が投影されない可動表示期間においては、そもそも規定位置Ps1からの基準位置のずれが生じないので、位置検出処理が行われなくても基準位置のばらつきには影響しない。その結果、位置検出処理における可動スクリーン1aの移動に係る、駆動部2の消費電力の低減、及び駆動部2の動作音の減少等につながる。特に、駆動制御部51が復帰処理を行う非表示期間に位置検出部52が位置検出処理を実行する構成では、位置検出処理のためだけに駆動部2が可動スクリーン1aを移動させる場合に比べて、可動スクリーン1aを移動させる頻度を低減できる。
 上述のように、図10A、図10Bにおいては、駆動制御部51が可動スクリーン1aを移動させる可動表示期間と同フレームF2、または可動表示期間の次フレームF3の非表示期間において、位置検出部52による位置検出処理が実行されている。また図10C、図10Dにおいては、駆動制御部51が可動スクリーン1aを移動させる可動表示期間の直前又は直後の固定表示期間において、位置検出部52による位置検出処理が実行されている。しかしながら位置検出処理が実行される期間は、これらの例に限らない。例えば、駆動制御部51が可動スクリーン1aを移動させる可動表示期間の一定時間前、または一定時間後の非表示期間において、位置検出部52による位置検出処理が実行されてもよい。
 実施の形態2に係る表示装置10の構成(変形例を含む)は、実施の形態1(変形例を含む)の構成と適宜組み合わせ可能である。
 (実施の形態3)
 図12は、本開示の実施の形態3に係る表示装置10Aの構成を示す概念図である。表示装置10Aは、スクリーン1として可動スクリーン1aのみを有する点で、実施の形態1に係る表示装置10とは相違する。以下、実施の形態1と同様の構成については、共通の符号を付して適宜説明を省略する。
 すなわち、本実施の形態では、図3に示す固定スクリーン1bが省略されており、投影部40(投影光学系4及び照射部3)は、可動スクリーン1aにのみ描画を行う。すなわち、投影部40は、可動スクリーン1aを常に対象スクリーンとして選択し、可動スクリーン1aを走査する光を可動スクリーン1aに照射することにより可動スクリーン1aに描画を行う。そして、投影部40は、可動スクリーン1aを透過する光により対象空間400に虚像300(第1虚像301または第2虚像302)を投影する。
 表示装置10Aの動作は、例えば、図9Aに示した動作から、固定表示期間である第3期間T3及び第5期間T5が省略された動作と同じである。この場合、第3期間T3の分だけ第2期間T2が延長され、第5期間T5の分だけ第6期間T6が延長される。この場合でも、位置検出部52は、投影部40から可動スクリーン1aへの光の照射を行わない非表示期間(第1期間T1、第4期間T4、または第7期間T7)において、可動スクリーン1aを移動させ、位置検出処理を実行する。
 実施の形態3においては、表示装置10Aは、可動スクリーン1aを1つのみ有しているが、この例に限らず、複数の可動スクリーン1aを有していてもよい。
 実施の形態3に係る表示装置10Aの構成(変形例を含む)は、実施の形態1(変形例を含む)及び実施の形態2(変形例を含む)の構成と適宜組み合わせ可能である。
 上記各実施の形態で示した図面は、表示装置10、10Aの一例を説明するための概念図に過ぎず、実際の表示装置10、10Aとは、各部の形状、サイズ、及び位置関係等が適宜異なる。
 (まとめ)
 以上説明したように、表示装置10、10Aは、可動スクリーン1aと、駆動制御部51と、投影部40と、位置検出部52とを有する。可動スクリーン1aは、移動方向Xに移動可能である。駆動制御部51は、可動スクリーン1aの移動方向Xにおける規定位置Ps1に設定された基準位置に対して可動スクリーン1aを相対的に移動させる。投影部40は、可動スクリーン1aを走査する光を可動スクリーン1aに照射することにより可動スクリーン1aに描画を行い、可動スクリーン1aを透過する光により対象空間400に虚像300を投影する。位置検出部52は、規定位置Ps1に関連して設定された検出位置に可動スクリーン1aが位置することを検出する位置検出処理を実行する。位置検出部52は、投影部40から可動スクリーン1aへの光の照射を行わない非表示期間において、可動スクリーン1aを移動させ、位置検出処理を実行するように構成されている。
 この構成によれば、可動スクリーン1aの移動が虚像300の投影に影響しない非表示期間を利用して、可動スクリーン1aの検出位置を検出するための位置検出処理が実行される。そのため、位置検出部52は、虚像300の投影に影響を与えることなく、可動スクリーン1aを移動させ、可動スクリーン1aの検出位置を検出することができる。したがって、規定位置Ps1からの基準位置のずれが生じている場合、このずれを検出することが可能となり、基準位置のばらつきの低減を図ることが可能になる。その結果、基準位置のばらつきに起因した、ユーザ200の目から虚像300までの距離のばらつきを低減できる。
 位置検出部52は、非表示期間において、駆動制御部51とは別の制御パターンで可動スクリーン1aを移動させるように構成されていてもよい。この構成によれば、駆動制御部51による可動スクリーン1aの移動だけでは位置検出処理が効率的に行えない場合でも、位置検出部52が可動スクリーン1aを移動させることで位置検出処理を効率的に行うことができる。
 表示装置10、10Aは、校正部53をさらに有してもよい。校正部53は、少なくとも位置検出部52の検出結果に基づいて、可動スクリーン1aを規定位置Ps1に移動させるように構成されている。この構成によれば、規定位置Ps1からの基準位置のずれが生じている場合には、校正部53にて基準位置が校正されるので、基準位置のばらつきをより低減できる。
 位置検出部52は、非表示期間において、可動スクリーン1aが検出位置を通過するように可動スクリーン1aを移動させて、位置検出処理を実行してもよい。そして校正部53は、位置検出部52の検出結果、及び検出位置を通過後の可動スクリーン1aの移動量に基づいて、可動スクリーン1aを規定位置Ps1に移動させてもよい。この構成によれば、可動スクリーン1aは、位置検出処理においては検出位置を一旦通過し、その後、校正部53により検出位置に戻されるので、可動スクリーン1aが検出位置にて急停止する場合に比べて、可動スクリーン1aに加わる加速度を低減できる。その結果、駆動部2の駆動電流においてはパルス状の高周波成分の発生が抑制される。これにより、可動スクリーン1a及び駆動部2に加わる衝撃を緩和でき、また、高周波成分に起因した騒音の発生を抑制できる。
 位置検出部52は、可動スクリーン1aが検出位置を通過することを検出するように構成されていてもよい。この構成によれば、位置検出部52は、光学式エンコーダ等の位置センサ6を用いて、比較的簡単な構成で位置検出処理を実行できる。
 表示装置10、10Aにおいて、駆動制御部51が可動スクリーン1aを移動させ、投影部40から可動スクリーン1aへの光の照射を行う可動表示期間が間欠的に設定されていてもよい。そして、位置検出部52は、可動表示期間に駆動制御部51が可動スクリーン1aを移動させることをトリガにして、位置検出処理を実行するように構成されていてもよい。この構成によれば、位置検出処理が行われる頻度を低減できる。すなわち、駆動制御部51が可動スクリーン1aを移動させない可動表示期間においては、そもそも規定位置Ps1からの基準位置のずれが生じないので、位置検出処理が行われなくても基準位置のばらつきには影響しない。このような可動表示期間については、位置検出部52が位置検出処理を実行しないことで、位置検出処理における可動スクリーン1aの移動に係る、駆動部2の消費電力の低減、及び駆動部2の動作音の減少等につながる。
 位置検出部52は、駆動制御部51が可動スクリーン1aを移動させる可動表示期間の前に、位置検出処理を実行するように構成されていてもよい。この構成によれば、駆動制御部51が可動スクリーン1aを移動させる可動表示期間の開始前に、規定位置Ps1からの基準位置のずれを検出することが可能となり、基準位置のばらつきを低減することができる。
 位置検出部52は、駆動制御部51が可動スクリーン1aを移動させた可動表示期間の後で、位置検出処理を実行するように構成されていてもよい。この構成によれば、位置検出部52が位置検出処理を実行するか否かを決定する処理は、表示装置10、10Aの外部(例えば、運転支援システム)からの信号を必要とせず、表示装置10、10Aの内部で完結することができる。
 駆動制御部51は、可動スクリーン1aを移動させる度に、非表示期間において可動スクリーン1aを基準位置に戻す復帰処理を実行するように構成されていてもよい。そして、位置検出部52は、駆動制御部51が復帰処理を行う非表示期間において、位置検出処理を実行するように構成されていてもよい。この構成によれば、位置検出処理のためだけに可動スクリーン1aを移動させる場合に比べて、可動スクリーン1aの移動の頻度を低減でき、可動スクリーン1aの移動に係る、駆動部2の消費電力の低減、及び駆動部2の動作音の減少等につながる。
 位置検出部52は、非表示期間において可動スクリーン1aを検索範囲内で移動させ、検出位置に可動スクリーン1aが位置することが検出されなければ、検索範囲を変更して可動スクリーン1aを再度移動させ、位置検出処理を実行するように構成されていてもよい。この構成によれば、位置検出処理において、位置検出部52が、最初に可動スクリーン1aを移動させる際の検索範囲を、比較的小さく設定することが可能である。そのため、位置検出処理における可動スクリーン1aの移動に係る、駆動部2の消費電力の低減、及び駆動部2の動作音の減少等につながる。
 可動スクリーン1aは、移動方向Xに対して傾斜した表面11を有し、投影部40は、可動スクリーン1aの表面11を走査する光を可動スクリーン1aに照射するように構成されていてもよい。この構成によれば、投影部40の光軸500に対する傾斜角度が比較的小さい虚像300であれば、可動スクリーン1aの移動範囲を比較的狭く抑えることができる。可動スクリーン1aの移動範囲が狭くなると、例えば、可動スクリーン1aを移動させるための駆動部2(アクチュエータ)の小型化、駆動部2の消費電力の低減、及び駆動部2の動作音の減少等につながる。
 駆動制御部51は、第1仮想面501上に虚像300としての第1虚像301を形成する際には、移動方向Xにおいて可動スクリーン1aを固定してもよい。第1仮想面501における、投影部40の光軸500に対する傾斜角度αは、所定値γより小さい。そして、駆動制御部51は、第2仮想面502上に虚像300としての第2虚像302を形成する際には、移動方向Xにおいて可動スクリーン1aを移動させるように構成されていてもよい。第2仮想面502における、投影部40の光軸500に対する傾斜角度βは、所定値γより大きい。この構成によれば、投影部40の光軸500に対する傾斜角度αが比較的小さい第1虚像301、つまりユーザ200から見て路面600に対する角度が浅い第1虚像301については、可動スクリーン1aが固定された状態で投影される。したがって、第1虚像301を投影する際に可動スクリーン1aを移動させる場合に比べて、可動スクリーン1aの移動範囲を狭く抑えることができる。
 可動スクリーン1aは、固定スクリーン1bを含む複数のスクリーン1のうちの1つであり、表示装置10、10Aは、複数のスクリーン1を有してもよい。この場合、投影部40は、複数のスクリーン1の中から一つを対象スクリーンとして択一的に選択する。そして投影部40は、対象スクリーンを走査する光を対象スクリーンに照射することにより対象スクリーンに描画を行い、対象スクリーンを透過する光により対象空間400に虚像300を投影する。前述のように非表示期間は、固定スクリーン1bが対象スクリーンとして選択されている固定表示期間と同じである。
 この構成でも、可動スクリーン1aの移動が虚像300の投影に影響しない固定表示期間を利用して、可動スクリーン1aの検出位置を検出するための位置検出処理が実行される。そのため、位置検出部52は、虚像300の投影に影響を与えることなく、可動スクリーン1aを移動させ、可動スクリーン1aの検出位置を検出することができる。したがって、規定位置Ps1からの基準位置のずれが生じている場合、このずれを検出することが可能となり、基準位置のばらつきを低減することができる。その結果、基準位置のばらつきに起因した、ユーザ200の目から虚像300までの距離のばらつきを低減できる。
 表示装置10、10Aの制御方法は、可動スクリーン1aと、駆動制御部51と、投影部40と、位置検出部52とを有する表示装置10、10Aを制御する。可動スクリーン1aは、移動方向Xに移動可能である。駆動制御部51は、可動スクリーン1aの移動範囲における規定位置Ps1に設定された基準位置に対して可動スクリーン1aを相対的に移動させる。投影部40は、可動スクリーン1aを走査する光を可動スクリーン1aに照射することにより可動スクリーン1aに描画を行い、可動スクリーン1aを透過する光により対象空間400に虚像300を投影する。位置検出部52は、規定位置Ps1に関連して設定された検出位置に可動スクリーン1aが位置することを検出する位置検出処理を実行する。表示装置10、10Aの制御方法では、投影部40から可動スクリーン1aへの光の照射を行わない非表示期間において、可動スクリーン1aを移動させ、位置検出部52に位置検出処理を実行させる。
 この方法によれば、可動スクリーン1aの移動が虚像300の投影に影響しない非表示期間を利用して、可動スクリーン1aの検出位置を検出するための位置検出処理が実行される。そのため、位置検出部52は、虚像300の投影に影響を与えることなく、可動スクリーン1aを移動させ、可動スクリーン1aの検出位置を検出することができる。したがって、規定位置Ps1からの基準位置のずれが生じている場合、このずれを検出することが可能となり、基準位置のばらつきを低減することができる。その結果、基準位置のばらつきに起因した、ユーザ200の目から虚像300までの距離のばらつきを低減できる。
 本開示に実施の形態によるプログラムは、コンピュータに、上述の制御方法を実行させる。このプログラムによれば、汎用のコンピュータを用いた場合でも、ユーザ200の目から虚像300までの距離のばらつきを低減できる。またこのプログラムを非一過性の記録媒体に記録して使用してもよい。
 本開示に実施の形態による移動体の一例である自動車100は、上述の表示装置10、10Aと、ウインドシールド101と、本体部104と、移動体駆動部106とを有する。反射部材としてのウインドシールド101は、表示装置10、10Aの投影部40からの光を反射する。本体部104は、表示装置10、10Aとウインドシールド101とを収容している。移動体駆動部106は、本体部104を移動させる。
 この構成によれば、可動スクリーン1aの移動が虚像300の投影に影響しない非表示期間を利用して、可動スクリーン1aの検出位置を検出するための位置検出処理が実行される。そのため、位置検出部52は、虚像300の投影に影響を与えることなく、可動スクリーン1aを移動させ、可動スクリーン1aの検出位置を検出することができる。したがって、規定位置Ps1からの基準位置のずれが生じている場合、このずれを検出することが可能となり、基準位置のばらつきを低減することができる。その結果、基準位置のばらつきに起因した、ユーザ200の目から虚像300までの距離のばらつきを低減できる。
 本開示による表示装置、表示装置の制御方法、プログラムと記録媒体、及び表示装置を有する移動体によれば、ユーザの目から虚像までの距離のばらつきを低減できる、という利点がある。そのため、特に車載用の表示装置に有用である。
1  スクリーン
1a  可動スクリーン
1b  固定スクリーン
2  駆動部
3  照射部
4  投影光学系
5  制御回路
6  位置センサ
10,10A  表示装置
11  表面
12  裏面
31  光源
32  走査部
40  投影部
41  拡大レンズ
42  第1ミラー
43  第2ミラー
51  駆動制御部
52  位置検出部
53  校正部
100  自動車
101  ウインドシールド
102  ダッシュボード
104  本体部
106  移動体駆動部
108  駆動源
110  駆動輪
111  第1端部
112  第2端部
200  ユーザ
300  虚像
301  第1虚像
302  第2虚像
303  第3虚像
321  ミラー部
322  第1レンズ
323  第2レンズ
400  対象空間
500  光軸
501  第1仮想面
502  第2仮想面
503  基準面
600  路面
700  画像
701  第1画像
702  第2画像
Ps1  規定位置

Claims (17)

  1. 移動方向に移動可能な可動スクリーンと、
    前記可動スクリーンの移動範囲における規定位置に設定された基準位置に対して前記可動スクリーンを相対的に移動させる駆動制御部と、
    前記可動スクリーンを走査する光を前記可動スクリーンに照射することにより前記可動スクリーンに描画を行い、前記可動スクリーンを透過する光により対象空間に虚像を投影する投影部と、
    前記規定位置に関連して設定された検出位置に前記可動スクリーンが位置することを検出する位置検出処理を実行する位置検出部と、を備え、
    前記位置検出部は、前記投影部から前記可動スクリーンへの光の照射を行わない非表示期間において、前記可動スクリーンを移動させ、前記位置検出処理を実行するように構成されている、
    表示装置。
  2. 前記位置検出部は、前記非表示期間において、前記駆動制御部とは別の制御パターンで前記可動スクリーンを移動させるように構成されている、
    請求項1に記載の表示装置。
  3. 少なくとも前記位置検出部の検出結果に基づいて、前記可動スクリーンを前記規定位置に移動させる校正部をさらに備えた、
    請求項1または2に記載の表示装置。
  4. 前記位置検出部は、前記非表示期間において、前記可動スクリーンが前記検出位置を通過するように前記可動スクリーンを移動させて、前記位置検出処理を実行し、
    前記校正部は、前記位置検出部の検出結果、及び前記検出位置を通過後の前記可動スクリーンの移動量に基づいて、前記可動スクリーンを前記規定位置に移動させるように構成されている、
    請求項3に記載の表示装置。
  5. 前記位置検出部は、前記可動スクリーンが前記検出位置を通過することを検出するように構成されている、
    請求項1~4のいずれか1項に記載の表示装置。
  6. 前記駆動制御部が前記可動スクリーンを移動させ、前記投影部から移動中の前記可動スクリーンへの光の照射を行う可動表示期間が間欠的に設定されており、
    前記位置検出部は、前記可動表示期間に前記駆動制御部が前記可動スクリーンを移動させることをトリガにして、前記位置検出処理を実行するように構成されている、
    請求項1~5のいずれか1項に記載の表示装置。
  7. 前記位置検出部は、前記可動表示期間の前に、前記位置検出処理を実行するように構成されている、
    請求項6に記載の表示装置。
  8. 前記位置検出部は、前記可動表示期間の後で、前記位置検出処理を実行するように構成されている、
    請求項6に記載の表示装置。
  9. 前記駆動制御部は、前記可動スクリーンを移動させる度に前記非表示期間において前記可動スクリーンを前記基準位置に戻す復帰処理を実行するように構成されており、
    前記位置検出部は、前記駆動制御部が前記復帰処理を行う前記非表示期間において、前記位置検出処理を実行するように構成されている、
    請求項6に記載の表示装置。
  10. 前記位置検出部は、
    前記非表示期間において、前記可動スクリーンを検索範囲内で移動させ、前記検出位置に前記可動スクリーンが位置することが検出されなければ、前記検索範囲を変更して前記可動スクリーンを再度移動させ、前記位置検出処理を実行するように構成されている、
    請求項1~9のいずれか1項に記載の表示装置。
  11. 前記可動スクリーンは、前記移動方向に対して傾斜した表面を有し、
    前記投影部は、前記可動スクリーンの前記表面を走査する光を前記可動スクリーンに照射するように構成されている
    請求項1~10のいずれか1項に記載の表示装置。
  12. 前記駆動制御部は、
    前記投影部の光軸に対する傾斜角度が所定値より小さい第1仮想面上に、前記虚像としての第1虚像を形成する際には、前記移動方向において前記可動スクリーンを固定し、
    前記傾斜角度が前記所定値より大きい第2仮想面上に、前記虚像としての第2虚像を形成する際には、前記移動方向において前記可動スクリーンを移動させるように構成されている、
    請求項11に記載の表示装置。
  13. 前記可動スクリーンは、固定スクリーンを含む複数のスクリーンのうちの1つであり、前記表示装置は、前記複数のスクリーンを備え、
    前記投影部は、前記複数のスクリーンの中から一のスクリーンを対象スクリーンとして択一的に選択し、前記対象スクリーンを走査する光を前記対象スクリーンに照射することにより前記対象スクリーンに描画を行い、前記対象スクリーンを透過する光により前記対象空間に前記虚像を投影し、
    前記非表示期間は、前記固定スクリーンが前記対象スクリーンとして選択されている固定表示期間である、
    請求項1、3~8、10~12のいずれか一項に記載の表示装置。
  14. 移動方向に移動可能な可動スクリーンと、
    前記可動スクリーンの移動範囲における規定位置に設定された基準位置に対して前記可動スクリーンを相対的に移動させる駆動制御部と、
    前記可動スクリーンを走査する光を前記可動スクリーンに照射することにより前記可動スクリーンに描画を行い、前記可動スクリーンを透過する光により対象空間に虚像を投影する投影部と、
    前記規定位置に関連して設定された検出位置に前記可動スクリーンが位置することを検出する位置検出処理を実行する位置検出部と、を備えた表示装置の制御方法であって、
    前記投影部から前記可動スクリーンへの光の照射を行わない非表示期間において、前記可動スクリーンを移動させ、
    前記非表示期間において、前記位置検出部に前記位置検出処理を実行させる、
    表示装置の制御方法。
  15. コンピュータに、
    請求項14に記載の表示装置の制御方法を実行させるためのプログラム。
  16. コンピュータに、請求項14に記載の表示装置の制御方法を実行させるためのプログラムを記録した非一過性の記録媒体。
  17. 請求項1~13のいずれか1項に記載の表示装置と、
    前記投影部からの光を反射する反射部材と、
    前記表示装置と前記反射部材とを収容した本体部と、
    前記本体部を移動させる移動体駆動部と、を備えた、
    移動体。
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