JP2009003324A - 投射型画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】長尺方向と短尺方向とを有する表示部に表示される画像の描画速度を向上して画質低下を抑制することができる投射型画像表示装置を提供する。
【解決手段】照射光を照射する光源と、光源から照射された照射光を反射して走査する垂直走査ミラーおよび水平走査ミラーと、垂直走査ミラーおよび水平走査ミラーによる照射光の走査を制御可能な制御部と、照射光が照射されることにより可視光を発する蛍光体が担持され短尺方向と長尺方向とを有するスクリーン１２と、を備えた投射型表示装置であって、制御部は、スクリーン１２の短尺方向に沿って主走査を行い、スクリーン１２の長尺方向に沿って副走査を行うことを特徴とする。
【選択図】図５

Description

この発明は、投射型画像表示装置に関するものである。

従来、車両のフロントウィンドウガラス上に車両速度等の情報を表示可能な表示装置として、光源から照射された光を、揺動自在に軸支されたガルバノミラーを用いて走査するラスタ方式の投射型画像表示装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
このガルバノミラーを備えたラスタ方式の投射型画像表示装置では、一般に、２次元の画像を表示する場合には、表示部であるスクリーンの水平方向に沿って高い走査周波数で駆動されるガルバノミラーと垂直方向に沿って低い走査周波数で駆動されるガルバノミラーとをそれぞれ用いて光を走査するようになっている。
特開平１１−３０５７０７号公報

ところで、上述の投射型画像表示装置においては、図６に示すように、スクリーンの表示画像に対して水平方向に沿う走査線を備えている。この図６に示すＶＧＡ（Video Graphics Array）の表示画像のように横幅が大きくない（例えば、アスペクト比が４：３程度）場合には、高周波数で駆動する必要のある水平走査用のガルバノミラーの揺動角度はそれほど大きくならず、画像を３０Ｈｚのフレーム周波数で表示しようとした場合、理論上は水平走査周波数を７．２ｋＨｚ以上で駆動すればよい。

一方、図７に示すように、例えば、スクリーンが車両のフロントウィンドウガラスの形状に応じて車幅方向に沿って長尺に形成され、図６と同じ走査線の数でアスペクト比が１６：３程度となった場合には、図６に示す表示画像と同様に３０Ｈｚのフレーム周波数で画像を表示しようとすると、水平走査周波数を７．２ｋＨｚ以上、垂直走査周波数を１５Ｈｚ程度で駆動する必要がある。

しかしながら、上述のように車幅方向に沿って長尺に形成されたスクリーンに画像を表示する場合、横幅が大きくない場合と比較して、水平走査用のガルバノミラーの揺動角度を大きくしなければならないが、ガルバノミラーの揺動速度と揺動角度にはミラー固有の上限値があり、ガルバノミラー揺動角度を大きくすると走査周波数が減少してしまう。つまり、ガルバノミラーの水平走査周波数と揺動角度とはトレードオフの関係になり、長尺方向と短尺方向とを有したスクリーンの場合、図６のアスペクト比が高くない場合と同等の水平走査周波数を確保することが困難となり、画像の描画速度が十分に確保できず、表示される画像の画質が低下する場合がある。

そこで、この発明は、長尺方向と短尺方向とを有する表示部に表示される画像の描画速度を向上して画質低下を抑制することができる投射型画像表示装置を提供するものである。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、照射光を照射する光源部（例えば、実施の形態における光源２１）と、前記光源部から照射された照射光を反射して走査する反射部（例えば、実施の形態におけるＭＥＭＳミラー２３、垂直走査ミラー２３ａ、水平走査ミラー２３ｂ）と、該反射部による照射光の走査を制御可能な制御部（例えば、実施の形態における制御部２５）と、短尺方向と長尺方向とを有する表示部（例えば、実施の形態におけるスクリーン１２）と、を備えた投射型表示装置であって、前記制御部は、前記表示部の短尺方向に沿って主走査を行い、前記表示部の長尺方向に沿って副走査を行うことを特徴とする。

請求項２に記載した発明は、前記表示部が、車両のフロントウィンドウガラス（例えば、実施の形態におけるフロントウィンドウガラス１３）に設けられていることを特徴とする。

請求項３に記載した発明は、前記反射部が、車両のダッシュボード（例えば、実施の形態におけるダッシュボード１４）に設けられていることを特徴とする。

請求項１に記載した発明によれば、表示部に対して、反射部により光源部から照射された照射光を走査する際、比較的高速な走査が必要となる主走査を表示部の短尺方向に沿って行うことで、主走査を行う際の反射部の揺動角度を抑制することができるため、主走査による走査周波数の低下を防止することができる。また、相対的に低速な走査となる副走査を表示部の長尺方向に沿って行うことで、揺動角度が拡大されても反射部の揺動速度の上限値に達しないため、必要とする副走査の走査周波数を容易に確保することができる。したがって、長尺方向と短尺方向とを有する表示部に表示される画像の描画速度を向上して画質低下を抑制することができる効果がある。

請求項２に記載した発明によれば、とりわけ表示領域のアスペクト比が大きく車幅方向に長尺となる車両のフロントウィンドウガラスに表示される画像の描画速度を向上して画質低下を抑制することができる。

請求項３に記載した発明によれば、車両のダッシュボードに反射部が設けられ、表示部までの最短距離と最長距離との差が大きくなり反射部に高い走査速度が要求される場合であっても画質低下を防止することができる。

次に、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
本実施の形態による投射型表示装置１０は、図２に示すように、車両の車室内のダッシュボード１４に設けられた投射装置１１と、フロントウィンドウガラス１３に設けられたスクリーン１２とを備えている。

図１に示すように、この投射装置１１は、光源２１と、光源駆動回路２２と、垂直走査ミラー２３ａと、水平走査ミラー２３ｂと、制御部２５と、ミラー駆動回路２６と、レンズ２７とを備えている。

投射装置１１の光源２１は、例えばレーザー装置あるいはＬＥＤ等であって、後述するスクリーン１２の蛍光体４１を励起する励起光として、所定波長の照射光を垂直走査ミラー２３ａおよび水平走査ミラー２３ｂに投射する。光源駆動回路２２は、制御部２５の制御に応じて、光源２１から照射される照射光の強度を制御するものである。なお、前述の所定波長は、使用する蛍光体４１の種類に応じて適宜に設定される。光源２１から照射された照射光は、水平走査ミラー２３ｂで反射された後、さらに垂直走査ミラー２３ａで反射され、この垂直走査ミラー２３ａで反射された照射光が最終的にレンズ２７を介してスクリーン１２に投射されることとなる。

次に、垂直走査および水平走査を行うミラーの一例として、垂直走査ミラー２３ａおよび水平走査ミラー２３ｂで行う動作を一つの反射ミラー３７で行うことができるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラー２３について説明する。図３に示すように、このＭＥＭＳミラーは、基材３０に対して１対の第１ヒンジ部３１，３１によって直交座標系をなすＸＹＺ座標でのＸ軸周りに回転可能とされた枠板状の第１シリコン基板３２と、この第１シリコン基板３２の内部に配置され、第１シリコン基板３２に対して１対の第２ヒンジ部３３，３３によってＸＹＺ座標でのＹ軸周りに回転可能とされた板状の第２シリコン基板３４と、第１シリコン基板３２上に設けられた第１平面コイル３５と、第２シリコン基板３４上に設けられた第２平面コイル３６および反射ミラー３７と、例えば永久磁石等からなり、第１平面コイル３５および第２平面コイル３６に対して、Ｘ軸方向の外部磁場とＹ軸方向の外部磁場とを発生させる磁場発生部３８とを備えて構成されている。なお、図３中、Ｘ軸は車両の幅方向を示し、Ｙ軸はフロントウィンドウガラス１３の上下方向を示し、Ｚ軸はフロントウィンドウガラス１３の表裏方向を示している。

このＭＥＭＳミラー２３において、第１平面コイル３５および第２平面コイル３６には、制御部２５の制御に応じてミラー駆動部２４から駆動電流が通電される。そして、第１シリコン基板３２は、第１平面コイル３５に通電される駆動電流とＹ軸方向の外部磁場との相互作用によって、Ｘ軸周りに回転駆動され、これにより光源２１から照射されて反射ミラー３７で反射される照射光の反射角度が変更され、当該反射された照射光はレンズ２７を介してスクリーン１２上をＹ軸方向に沿って走査する。

一方、第２シリコン基板３４は、第２平面コイル３６に通電される駆動電流とＸ軸方向の外部磁場との相互作用によって、Ｙ軸周りに回転駆動される。これにより、光源２１から投射されて反射ミラー３７で反射される照射光の反射角度が変更され、反射ミラー３７で反射された照射光は、レンズ２７を介して、スクリーン１２上をＸ軸方向に沿って走査される。

なお、上記図３の説明では、反射ミラー３７をＸ軸方向およびＹ軸方向に回動可能に設けて、一つの反射ミラー３７で垂直走査と水平走査との両方を行うことができるＭＥＭＳミラー２３を一例に説明したが、図１に示すようにＹ軸方向に揺動する垂直走査ミラー２３ａおよびＸ軸方向に揺動する水平走査ミラー２３ｂを個別に設け、それぞれのミラーの揺動を制御部２５で個別に制御することでＭＥＭＳミラー２３と同様の垂直走査および水平走査を行うことができるのは言うまでもない。

スクリーン１２は、例えば図４に示すように、蛍光体４１が担持された透明薄膜４２からなり、例えば合わせガラスからなるフロントウィンドウガラス１３の中間膜として運転席前方のフロントウィンドウガラス１３のうちその下部に配置され、車幅方向に沿って長尺で上下方向に沿って短尺となる（例えば、１２８０×２４０）いわゆる高アスペクト比（例えば、１６：３）の略矩形の領域に設定されている。

蛍光体４１は、例えば平均粒径３８０ｎｍ以下の酸化物蛍光体や半導体ナノ粒子蛍光体とされ、異なる波長の照射光に応じて複数色の発光が可能な単一の蛍光体や所定波長の照射光に対して互いに異なる色の発光が可能な複数種類の蛍光体の組み合わせ等により構成されている。

上述した制御部２５は、スクリーン１２の全体に画像を表示する際に、スクリーン１２の短尺方向に沿って所定の走査周波数（例えば、１９．６ｋＨｚ程度）で主走査を行い、長尺方向に沿って主走査よりも低い所定の周波数（例えば、１５Ｈｚ程度）で副走査を行うように垂直走査ミラー２３ａおよび水平走査ミラー２３ｂの駆動制御を行う。より具体的には、制御部２５はスクリーン１２に対して照射光を走査する際に、垂直走査ミラー２３ａがＹ軸方向へ揺動されて、図５に示すように、光源２１から照射された照射光は、スクリーン１２の短尺方向に沿って走査されて、スクリーン１２上に短尺方向に沿う走査線ｓが表示される。

さらに、制御部２５は、走査線ｓがスクリーン１２の一端から他端に向かって順次並んで表示されるように、主走査よりも低速となる所定の速度で水平走査ミラー２３ｂのＸ軸方向への揺動制御を行う。これにより、水平走査ミラー２３ｂはＸ軸方向へ揺動して、図５に示すように、走査線ｓがＹ軸方向に順次並んで表示されることとなる。

したがって、上述の実施の形態によれば、蛍光体４１が担持されているスクリーン１２に対して、垂直走査ミラー２３ａおよび水平走査ミラー２３ｂにより光源２１から照射された照射光を走査する際に、比較的高速な走査が必要となる主走査をスクリーン１２の短尺方向すなわち垂直方向に沿って行うことで、主走査を行う際の垂直走査ミラー２３ａの揺動角度を抑制することができるため、主走査による走査周波数の低下を防止することができる。また、相対的に低速な走査となる副走査をスクリーン１２の長尺方向すなわち水平方向に沿って行うことで、揺動角度が拡大されても、水平走査ミラー２３ｂの動作速度の上限値に達しないため、必要とする副走査の走査周波数を容易に確保することができ、この結果、長尺方向と短尺方向とを有するスクリーン１２に表示される画像の描画速度を向上して画質低下を防止することができる。

また、とりわけ表示領域のアスペクト比が高く車幅方向に長尺となる車両のフロントウィンドウガラス１３に設けられるスクリーン１２に表示される画像の描画速度を向上して画質低下を抑制することができる。

さらに、車両のダッシュボード１４に投射装置１１が配置され、垂直走査ミラー２３ａおよび水平走査ミラー２３ｂからスクリーン１２までの距離に対してスクリーン１２の長尺方向の長さが長く、ＭＥＭＳミラー２３に高い走査速度が要求される場合であっても画質の低下を防止することができる。

なお、この発明は上述した実施の形態に限られるものではなく、車両のフロントウィンドウガラス１３の全面に亘ってスクリーン１２を設けても良い。
また、上記実施の形態では、スクリーン１２の長尺方向が車幅方向に沿い、短尺方向が車両の上下方向に沿っている場合について説明したが、これに限られるものではない。

また、上述した実施の形態では、スクリーン１２が、励起光としての照射光が照射されることにより可視光を発する蛍光体４１が担持された透明薄膜４２からなる場合について説明したが、これに限られるものではなく、例えば、反射光を利用したいわゆるコンバイナ方式などにもこの発明を適用することができる。

本発明の実施の形態における投射型表示装置の概略構成図である。 本発明の実施の形態における投射型表示装置を搭載した車両の車室内を側部から見た図である。 本発明の実施の形態におけるＭＥＭＳミラーの斜視図である。 本発明の実施の形態における投射型表示装置のスクリーンの構成図である。 本発明の実施の形態における投射型表示装置による走査方向の説明図である。 従来の投射型表示装置による走査方向の説明図である。 従来の投射型表示装置による走査方向の説明図である。

符号の説明

１２ スクリーン
１３ フロントウィンドウガラス
１４ ダッシュボード
２１ 光源
２３ ＭＥＭＳミラー(反射部)
２３ａ 垂直走査ミラー（反射部）
２３ｂ 水平走査ミラー（反射部）
２５ 制御部
４１ 蛍光体

Claims (3)

1. 照射光を照射する光源部と、
   前記光源部から照射された照射光を反射して走査する反射部と、
   該反射部による照射光の走査を制御可能な制御部と、
   短尺方向と長尺方向とを有する表示部と、
   を備えた投射型表示装置であって、
   前記制御部は、前記表示部の短尺方向に沿って主走査を行い、前記表示部の長尺方向に沿って副走査を行うことを特徴とする投射型画像表示装置。
2. 前記表示部は、車両のフロントウィンドウガラスに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の投射型画像表示装置。
3. 前記反射部は、車両のダッシュボードに設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の投射型画像表示装置。

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