JP2010237238A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 色味変化の少ない表示像を視認することが可能な表示装置を提供する。
【解決手段】 半導体レーザー１１，１２，１３は、レーザー光Ｒを発する。表示像生成手段１８は、半導体レーザー１１，１２，１３から発せられたレーザー光Ｒをスクリーン２０上に走査して表示像Ｌにする。温度可変部１４は、半導体レーザー１１，１２，１３を加熱及び冷却する。温度検出部３０は、半導体レーザーの周囲温度を検出する。温度補正手段３１は、温度検出部３０からの信号を受け取り半導体レーザー１１，１２，１３の温度を調整する。制御手段４０は、半導体レーザー１１，１２，１３の周囲温度が所定範囲でない場合、表示像Ｌを単色で表示させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザーダイオード等のレーザー光源を備えた表示装置に関するものである。

従来より、車両のウインドシールド或いはコンバイナと称される半透過板に表示像を投影し、虚像を表示する車両用ヘッドアップディスプレイ装置が種々提案されており、例えば特許文献１に開示されている。車両用ヘッドアップディスプレイ装置１は車両のダッシュボード内に配設されており、この車両用ヘッドアップディスプレイ装置１が投射する表示像Ｌはウインドシールド２により車両運転者３に反射され、車両運転者３は虚像Ｖを風景と重畳させて視認することができる（図５参照）。

このような車両用ヘッドアップディスプレイ装置１において、半導体レーザーを光源としたものが提案されており、例えば特許文献２に開示されている。斯かる車両用ヘッドアップディスプレイ装置１は、半導体レーザー，走査系，スクリーンを備えており、半導体レーザーから発せられたレーザー光を走査系でスクリーン上に走査して表示像を生成するものである。

特開平５−１９３４００号公報 特開平７−２７０７１１号公報

しかしながら、半導体レーザーは波長や光出力に温度依存性があるため、半導体レーザーが配置される箇所の周囲温度や、半導体レーザーの駆動に伴う発熱により、半導体レーザーが発するレーザー光の色味が変化する虞を有していた。つまり、観察者が表示像を見たとき、周囲温度によって表示像の色味が変化する、或いは、時間の経過とともに表示像の色味が変化するという問題を有していた。
本発明は、この問題に鑑みなされたものであり、色味変化の少ない表示像を視認することが可能な表示装置を提供するものである。

本発明は、前記課題を解決するため、レーザー光Ｒを発する半導体レーザー１１，１２，１３と、前記半導体レーザー１１，１２，１３から発せられた前記レーザー光Ｒをスクリーン２０上に走査して表示像Ｌにする表示像生成手段１８と、前記半導体レーザー１１，１２，１３を加熱及び冷却する温度可変部１４と、前記半導体レーザーの周囲温度を検出する温度検出部３０と、前記温度検出部３０からの信号を受け取り前記半導体レーザー１１，１２，１３の温度を調整する温度補正手段３１と、を備えたものである。

また、本発明は、前記半導体レーザー１１，１２，１３の周囲温度が所定範囲でない場合は、前記表示像Ｌを単色で表示させる制御手段４０を備えたものである。

また、本発明は、前記半導体レーザー１１，１２，１３の周囲温度が所定温度になったことを報知するものである。

半導体レーザーを温度可変部にて加熱及び冷却することによって、半導体レーザーの温度を所定範囲に保つことができ、表示像の色味変化が少ない。

本発明の実施形態を示す側面図。 同上実施形態を示す透過率の説明図。 同上実施形態を示すブロック図。 同上実施形態を示すブロック図。 従来例を示す概観図。

以下、添付の図面に基づいて、本発明を車両用ヘッドアップディスプレイ装置に適用した一実施形態について説明する。

１１は赤色レーザーダイオード（半導体レーザー）であり、この赤色レーザーダイオード１１は赤色のレーザー光Ｒを発するものである。１２は緑色レーザーダイオード（半導体レーザー）であり、この緑色レーザーダイオード１２は緑色のレーザー光Ｒを発するものである。１３は青色レーザーダイオード（半導体レーザー）であり、この青色レーザーダイオード１３は青色のレーザー光Ｒを発するものである。

１４はペルチェ素子（温度可変部）であり、このペルチェ素子１４は、レーザーダイオード１１，１２，１３の温度を調整するものである。ペルチェ素子１４は、レーザーダイオード１１，１２，１３に密着するように配設され、レーザーダイオード１１，１２，１３が高温であるときにはレーザーダイオード１１，１２，１３を冷却すると共に、レーザーダイオード１１，１２，１３が低温であるときにはレーザーダイオード１１，１２，１３を加熱する。

１５は光ファイバーであり、この光ファイバー１５は、レーザーダイオード１１，１２，１３が発したレーザー光Ｒを伝播させる。レーザーダイオード１１，１２，１３が発したレーザー光Ｒは、光ファイバー１５の一端から入射し、光ファイバー１５の他端から出射する。１６はファイバーカプラであり、このファイバーカプラ１６は、光ファイバー１５の前記他端から出射したレーザー光Ｒを受光して混色させる。

１７はコリメート光学系であり、このコリメート光学系１７は、ファイバーカプラ１６にて混色されたレーザー光Ｒを平行光にするものである。１８はＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ミラーであり、このＭＥＭＳミラー１８は、コリメート光学系１７から出射されたレーザー光Ｒを走査して、後述するスクリーンに表示像Ｌを生成させる。１９は圧電素子であり、この圧電素子１９は後述するスクリーンを振動させ、スペックルノイズを低減させる。

２０はスクリーンであり、このスクリーン２０は、ＭＥＭＳミラー１８で走査されたレーザー光Ｒを背面で受光して表示像Ｌを生成する。スクリーン２０は拡散板からなるものであるが、例えば、ホログラフィックディフューザ，マイクロレンズアレイまたは偏光板からなるものであっても良い。２１は平面ミラーであり、この平面ミラー２１はスクリーン２０に表示された表示像Ｌを後述する凹面ミラーに折り返すものである。２２は凹面ミラーであり、この平面ミラー２１で反射された表示像Ｌをウインドシールドに投影する。

２３はハウジングであり、このハウジング２３には、コリメート光学系１７，ＭＥＭＳミラー１８，スクリーン２０，平面ミラー２１，凹面ミラー２２等が収容される。ハウジング２３には、表示像Ｌが出射する窓部２４が設けられている。この窓部２４はアクリル等の透光性樹脂からなるものであり、湾曲形状になっている。レーザーダイオード１１，１２，１３，ペルチェ素子１４，ファイバーカプラ１６は、ハウジング２３外に配置されており、カプラ１６にて混色されたレーザー光Ｒは、光ファイバー２５でコリメート光学系１７に伝播される。

２６は吸収型のバンドパスフィルターであり、このバンドパスフィルター２６は、レーザーダイオード１１，１２，１３が発する波長のみを透過させる特性を有する（図２参照）。一方、それ以外の波長の光はバンドパスフィルター２６にて吸収されるため、平面ミラー２１で反射する太陽光Ｓをカットできる。そのため、表示像Ｌの明るさを損なうことなく太陽光Ｓによるスクリーン２０のウォッシュアウトを低減することができる。バンドパスフィルター２６の表面には反射防止膜が形成されており、レーザー光Ｒの反射を抑えて、効率を高めている。

バンドパスフィルター２６は、スクリーン２０と窓部２４との間の光路に配置すれば良いが、スクリーン２０から遠くなるほど大きな面積が必要になるため、スクリーン２０の近くに配置することが望ましい。なお、バンドパスフィルター２６は吸収型に限定されるものではなく、反射型のバンドパスフィルター２６を傾斜配置しても良い。

サーミスタ（温度検出部）３０は、レーザーダイオード１１，１２，１３の周囲温度を検出し、温度補正手段３１に温度データを出力する。温度補正手段３１は、サーミスタ３０から温度データを入力し、レーザーダイオード１１，１２，１３が所定温度より低い場合には、ペルチェ素子１４にてレーザーダイオード１１，１２，１３を加熱し、高い場合にはペルチェ素子１４にてレーザーダイオード１１，１２，１３を冷却する。

温度補正手段３１は、誤差増幅器３１ａ，誤差増幅器３１ｂ，出力回路３１ｃを有している（図４参照）。誤差増幅器３１ａは、サーミスタ３０が出力した温度データを入力する。誤差増幅器３１ａは、図示しないボリュームで予めレーザーダイオード１１，１２，１３の安定させたい温度を設定することができ、サーミスタ３０で検出された温度と設定温度の差分を出力して誤差増幅器３１ｂに入力させる。ペルチェ素子１４に流れている電流は電圧に変換されて誤差増幅器３１ｂに入力され、誤差増幅器３１ｂはペルチェ素子１４の電圧が温度の差分に相当する電圧と等しくなるように出力回路３１ｃに出力する。出力回路３１ｃは電源につながれており、誤差増幅器３１ｂからの入力によってペルチェ素子１４へ電力を供給する。

ＣＰＵ（Central Processing Unit）４１には、キーロックの解除等の車両情報がＥＣＵ（Electronic Control
Unit）４２からインターフェイス４３を介して送信される。ＣＰＵ４１は車両情報を受信し、電源４５からペルチェ素子１４への電力供給を開始する。ペルチェドライバー４４は、サーミスタ３０からレーザーダイオード１１，１２，１３の温度データを入力し、レーザーダイオード１１，１２，１３が設定温度になるようにペルチェ素子１４を駆動する。ＡＳＩＣ（Application
Specific Integrated Circuit）４７は、レーザードライバー５１を介して、レーザーダイオード１１，１２，１３を駆動すると共に、ミラードライバー５２を介して、ＭＥＮＳミラー１８を駆動する。制御手段４０は、ＣＰＵ４１とＡＳＩＣ４７とからなるものである。

温度安定後にエンジンが始動された場合、ＣＰＵ４１はレーザーダイオード１１，１２，１３の温度が設定温度になっていることを判定し、ＥＣＵ４２で作られた絵データの色味を再現する調光比で描画を行うように、ＡＳＩＣ４７を動作させる。一方、温度安定状態に達する前にエンジンが始動された場合、ＣＰＵ４１はレーザーダイオード１１，１２，１３の温度が設定温度になっていないことを判定し、ＥＣＵ４２で作られた絵データの色味を変更し、単色で描画を行うようにＡＳＩＣ４７を動作させる。色味の変更は予めＣＰＵ４１で設定しておくことが可能である。例えば、絵データが赤６０％以上、緑４０％未満から構成される場合は、赤１００％にして表示するなど、閾値を設定しておくことで対応できる。その後、温度安定状態に達したとＣＰＵ４１が判断した場合には、通常の表示状態に戻ることを報知する画像を表示する。通常の表示状態に戻ることを報知する画像は予めＡＳＩＣ４７のメモリに持たせておき、ＥＣＵ４２からインターフェイス４６を介して送られてくる画像に一時的に割り込ませて表示させる。

本実施形態によれば、レーザーダイオード１１，１２，１３の温度を安定に保つことができ、レーザーダイオード１１，１２，１３の調光比が大きく変化する虞がない。そのため、表示品位を向上させることができ、観察者が色味の変化を感じることなく表示像Ｌを視認することが可能である。また、温度安定化の過程では意図的に混色された表示を行わないで、安定化状態に達した際には、その旨を視認者に報知した後、混色表示を開始する。そのため、視認者が混色された表示像Ｌの色味変化に違和感なく表示像を見ることができる。

また、バンドパスフィルター２６を配設することにより、窓部２４から入射した太陽光Ｓがスクリーン２０に入射する前に、バンドパスフィルター２６でカットされると共に、レーザー光Ｒの波長はバンドパスフィルター２６を透過することができるため、表示像Ｌの輝度を損なうことなく、スクリーン２０のウォッシュアウトを低減することができる。また、太陽光Ｓが入射しない箇所にレーザーダイオード１１，１２，１３を配置することができ、太陽光によってレーザーダイオード１１，１２，１３が過熱する虞がない。

１１ レーザーダイオード（半導体レーザー）
１２ レーザーダイオード（半導体レーザー）
１３ レーザーダイオード（半導体レーザー）
１４ ペルチェ素子（温度可変部）
１５ 光ファイバー
１８ ＭＥＭＳミラー（表示像生成手段）
２０ スクリーン
２５ 光ファイバー
２６ バントパスフィルター
３０ サーミスタ（温度検出部）
３１ 温度補正手段
４０ 制御手段
Ｒ レーザー光
Ｌ 表示像

Claims (3)

1. レーザー光を発する半導体レーザーと、前記半導体レーザーから発せられた前記レーザー光をスクリーン上に走査して表示像にする表示像生成手段と、前記半導体レーザーを加熱及び冷却する温度可変部と、前記半導体レーザーの周囲温度を検出する温度検出部と、前記温度検出部からの信号を受け取り前記半導体レーザーの温度を調整する温度補正手段と、を備えたことを特徴とする表示装置。
2. 前記半導体レーザーの周囲温度が所定範囲でない場合は、前記表示像を単色で表示させる制御手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記半導体レーザーの周囲温度が所定温度になったことを報知することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。

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