JP2010276742A - Head-up display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザー光源を備えたヘッドアップディスプレイ装置に関するものである。 The present invention relates to a head-up display device provided with a laser light source.
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)。
Conventionally, various vehicle head-up display devices for projecting a display image on a transflective plate called a windshield or combiner of a vehicle to display a virtual image have been proposed. The vehicle head-up display device 1 is disposed in the dashboard of the vehicle, and the display image L projected by the vehicle head-up display device 1 is reflected by the
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。また、本願出願人も半導体レーザーを用いたヘッドアップディスプレイ装置を特願2008−318055号として提案している。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。
In such a vehicle head-up display device 1, a device using a semiconductor laser as a light source has been proposed, and is disclosed in
しかしながら、レーザー光はコヒーレントな光であるため、スペックルノイズが発生するという問題を有していた。スペックルノイズは、スクリーンで拡散された光が同位相で重なった場合、光の干渉によって強めあい強度が高くなる一方、拡散された光の位相が1/2波長ずれた場合、弱めあい強度が低くなるために発生する。スペックルノイズは、人間の見た目には表示がギラついて見えたり、明暗の斑点模様にように見えたりする。また、画質が低下するとともに、視認者にとって不快感を与える原因となる。
本発明は、この問題に鑑みなされたものであり、視認者がスペックルノイズの影響を受けずに、明瞭な表示を視認することができるヘッドアップディスプレイ装置を提供するものである。
However, since laser light is coherent light, it has a problem that speckle noise occurs. Speckle noise increases when the light diffused on the screen overlaps in the same phase, and the intensity of strengthening increases due to light interference. It occurs because it becomes lower. Speckle noise appears to be glaring to the human eye, or looks like a bright and dark spotted pattern. In addition, the image quality deteriorates, and this causes discomfort for the viewer.
The present invention has been made in view of this problem, and provides a head-up display device that allows a viewer to visually recognize a clear display without being affected by speckle noise.
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、前記レーザー光Rをスクリーン20上に走査して表示像Lを生成する表示像生成手段30と、前記表示像Lを投影部材に向けて反射させる反射手段21,22と、を備えたヘッドアップディスプレイ装置であって、前記スクリーン20は、前記レーザー光Rを拡散及び透過する少なくとも2個の拡散部材20a,20bを有すると共に、前記表示像生成手段30は、前記拡散部材20a,20bの少なくとも1個を揺動させる揺動機構19を有するものである。
In order to solve the above-described problems, the present invention provides
また、本発明は、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を伝播する光ファイバー25と、前記光ファイバー25を振動させる振動発生手段32と、を備えたものである。
The present invention further includes an
また、本発明は、前記光ファイバー25は、マルチモードファイバーである。
In the present invention, the
また、本発明は、前記半導体レーザー11,12,13の閾値電流Ithを跨いで電流値を増減させる高周波重畳回路31を備え、前記表示像Lの映像信号に高周波電流増減信号を重畳させて前記半導体レーザー11,12,13を駆動するものである。
The present invention further includes a high frequency
少なくとも2個の拡散部材にてスクリーンを構成すると共に、拡散部材の少なくとも1個を揺動させる揺動機構を設けたことにより、視認者がスペックルノイズの影響を受けずに、明瞭な表示を視認することができる。 The screen is composed of at least two diffusing members, and a swing mechanism that swings at least one of the diffusing members is provided, so that the viewer can display clearly without being affected by speckle noise. It can be visually recognized.
以下、添付の図面に基づいて、本発明の一実施形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
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。
Reference numeral 11 denotes a red laser diode (semiconductor laser). The red laser diode 11 emits red laser light
14はペルチェ素子であり、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り、レーザーダイオード11,12,13に密着するように配設される。ペルチェ素子14は、レーザーダイオード11,12,13の作動時にはレーザーダイオード11,12,13の発熱を除去すると共に、低温時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。光ファイバー15は、マルチモードファイバーからなるものである。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。
An
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は揺動機構であり、この揺動機構19は、後述するスクリーン20を揺動させる。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。表示像生成手段30は、MEMSミラー18,揺動機構19,スクリーン20からなるものである。
A MEMS (Micro Electro Mechanical System)
21は平面ミラー(反射手段)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(反射手段)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(投影部材)に投影する。
21 is a plane mirror (reflecting means), and this
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。なお、光ファイバー25は、マルチモードファイバーからなるものである。
A
31は高周波重畳回路であり、この高周波重畳回路31は、レーザーダイオード11,12,13の電流を閾値Ithを跨いで高速に増減させる。このようにレーザーダイオード11,12,13の電流を高速に増減させて駆動することによって、レーザーダイオード11,12,13から出射するレーザー光の縦シングルモードが縦マルチモードに変化する(図2参照)。これに伴い、レーザーダイオード11,12,13から出射するレーザー光のコヒーレンシーが低下するため、スペックルノイズを低減することができる。なお、映像信号に高周波電流増減信号を重畳させるため、映像の画質が劣化することはない。
32は圧電素子であり、この圧電素子32は、光ファイバー25を振動させ、光ファイバー25のモード分散を時間的に変化させる。これにより、光ファイバー25から出射するレーザー光のスペックルパターンが変化し、人間が感知できない程度に平均化され、スペックルノイズが低減する。圧電素子32を配置する場所はハウジング23の外であっても良いし、ハウジング23の中であっても良いが、圧電素子32が発した振動がハウジング23や車室内に伝わらないようにすることが望ましい。
A
次に、図3に基づいて、高周波重畳回路31について詳述する。映像信号に重畳する高周波信号はオシレーター41で生成される。オシレーター41で生成される高周波信号は、例えば数百MHzの矩形波であるが、高周波信号の周波数は半導体レーザー11,12,13の特性に合わせて適宜選択すればよい。オシレーター41が出力した高周波信号は、バッファー42とバッファーインバーター43に入力される。バッファー42にはスイッチ44、バッファーインバーター43にはスイッチ45が接続され、スイッチ45を接地する。
Next, the high-frequency
バッファー42から出力された信号がLowであるときスイッチ44はオフされ、信号がHighであるときスイッチ44はオンされる。一方、バッファーインバーター45から出力された信号がLowのときスイッチ45はオンされ、信号がHighであるときスイッチ45はオフされる。つまり、高周波信号がHighのときスイッチ44がオンされ、スイッチ45がオフされた状態で映像信号が増幅器46に反転入力するため、トランジスタ47がオンし、半導体レーザー11,12,13に電流が流れる。
The
高周波信号がLowになるとスイッチ44がオフされ、スイッチ45がオンになるため、増幅器46への入力はゼロになり、半導体レーザー11,12,13はオフされる。スイッチ45にはバイアス電圧が印加され、浮遊容量の影響が除去されることにより、半導体レーザー11,12,13のオンオフが直ちに切り換えられる。
When the high frequency signal becomes low, the
図4に示すように、高周波信号と映像信号とを足し合わせ、半導体レーザー11,12,13の閾値Ithをきるように直流バイアスする。駆動電流は閾値Ithをきるように増減され、それに伴って、半導体レーザー11,12,13の出力も増減する。このように、半導体レーザー11,12,13の閾値Ithをきるように電流を高速で増減させることで、緩和振動時に半導体レーザー11,12,13の発振縦モードがマルチモード化する現象が持続することになる。そのため、レーザー光Rのコヒーレンシーが低下し、スペックルノイズを低減することができる。
As shown in FIG. 4, the high frequency signal and the video signal are added, and a direct current bias is applied so that the threshold value Ith of the
次に、MEMSミラー18,揺動機構19,スクリーン20からなる表示像生成手段30について詳述する。スクリーン20は、入射側の拡散板20aと、出射側の拡散板20bとからなるものである。2枚の拡散板20a,20bの間隔が離れると表示像Lの解像度低下を招く虞があるため、2枚の拡散板20a,20bは密着させることが望ましい。
Next, the display image generating means 30 including the
揺動機構19は、モーター51,L字クランク52a,52b,52c,ベアリング53で構成されている。モーター51で発生した動力はL字クランク52aを介して、拡散板20aに伝わる。ベアリング53に支持されているL字クランク52b,52cはL字クランク52aの回転に追従して回転する。拡散板20aとL字クランク52a,52b,52cの接点は、夫々のL字クランク52a,52b,52cの軸を中心に円を描くように運動する。そのため、拡散板20aは平面内で角度を変えずに円運動する。なお、L字クランク52a,52b,52cの回転を確実に同期させるためにL字クランク52a,52b,52c同士を繋いだり、夫々のL字クランク52a,52b,52cにモーターを接続し、モーター同士のタイミングを合わせてもよい。出射側の拡散板20bはハウジング23に対して動かないように固定されており、拡散板20aは拡散板20bに対して円運動する。
The
本実施形態は、スクリーン20を2枚の拡散板20a,20bにて構成し、入射側の拡散板20aを揺動させることにより、スペックルノイズを低減するものである。つまり、スクリーン20を2枚の拡散板20a,20bにて構成しただけでは、出射側の拡散板20b上のある1点には、入射側の拡散板20aで拡散された光があらゆる方向から入射し、拡散板20bで拡散されたレーザー光が位相の一致する点で強め合うため、スペックルノイズが発生する。そこで、本実施形態の如く、入射側の拡散板20aを揺動させることにより、出射側の拡散板20b上のある1点には、入射側の拡散板20aで拡散された光があらゆる方向から入射することになるため、拡散層への入射角が常に一定である1枚構成に比べて、スペックルパターンを大きく変化させることができ、視認性が向上する。
In the present embodiment, the
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
19 揺動機構
20 スクリーン
20a 拡散板(拡散部材)
20b 拡散板(拡散部材)
21 平面ミラー(反射手段)
22 凹面ミラー(反射手段)
23 ハウジング
25 光ファイバー
30 表示像生成手段
31 高周波重畳回路
32 圧電素子(振動発生手段)
R レーザー光
L 表示像
11 Laser diode (semiconductor laser)
12 Laser diode (semiconductor laser)
13 Laser diode (semiconductor laser)
14 Peltier elements (temperature variable part)
DESCRIPTION OF
20b Diffusion plate (Diffusion member)
21 Flat mirror (reflecting means)
22 Concave mirror (reflecting means)
23
R Laser light L Display image
Claims (4)
前記スクリーンは、前記レーザー光を拡散及び透過する少なくとも2個の拡散部材を有すると共に、
前記表示像生成手段は、前記拡散部材の少なくとも1個を揺動させる揺動機構を有することを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。 A head-up display comprising: a semiconductor laser that emits laser light; display image generation means that generates a display image by scanning the laser light on a screen; and reflection means that reflects the display image toward a projection member A device,
The screen has at least two diffusing members that diffuse and transmit the laser light,
The head-up display device, wherein the display image generating means includes a swinging mechanism that swings at least one of the diffusing members.
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Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011180277A (en) * | 2010-02-26 | 2011-09-15 | Brother Industries Ltd | Image display device |
CN102955253A (en) * | 2011-08-27 | 2013-03-06 | 株式会社电装 | Head-up display apparatus |
CN102967938A (en) * | 2011-08-29 | 2013-03-13 | 株式会社电装 | Head-up display apparatus, screen member, manufacturing method thereof and image projecting method |
EP2570843A1 (en) * | 2011-09-14 | 2013-03-20 | Ricoh Company Ltd. | Head-up display for a vehicle |
CN103048799A (en) * | 2011-10-14 | 2013-04-17 | 罗伯特·博世有限公司 | Method, apparatus and control device for reducing speckle effects on display elements of display apparatus |
JP2016118808A (en) * | 2016-03-14 | 2016-06-30 | 株式会社リコー | Image forming apparatus, and vehicle having image forming apparatus mounted thereon |
WO2016117278A1 (en) * | 2015-01-21 | 2016-07-28 | 株式会社日立エルジーデータストレージ | Image display device |
JP2017044805A (en) * | 2015-08-25 | 2017-03-02 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Image display device |
WO2017068738A1 (en) * | 2015-10-19 | 2017-04-27 | 株式会社Jvcケンウッド | Light source driving device and image display device |
KR101762063B1 (en) * | 2016-01-26 | 2017-07-28 | 한양대학교 산학협력단 | Head-Up Display Device |
JP2017142509A (en) * | 2017-03-09 | 2017-08-17 | 株式会社リコー | Image forming apparatus, and vehicle having image forming apparatus mounted thereon |
JP2018005162A (en) * | 2016-07-08 | 2018-01-11 | 株式会社リコー | Light source unit, image display device, and object device |
US10700491B2 (en) | 2016-04-25 | 2020-06-30 | Ricoh Company, Ltd. | Semiconductor laser, light source device, image forming apparatus, image display device, object device, and colored-light generation method |
-
2009
- 2009-05-27 JP JP2009127240A patent/JP2010276742A/en active Pending
Cited By (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011180277A (en) * | 2010-02-26 | 2011-09-15 | Brother Industries Ltd | Image display device |
KR101408499B1 (en) * | 2011-08-27 | 2014-06-17 | 가부시키가이샤 덴소 | Head-up display apparatus |
CN102955253A (en) * | 2011-08-27 | 2013-03-06 | 株式会社电装 | Head-up display apparatus |
JP2013047704A (en) * | 2011-08-27 | 2013-03-07 | Denso Corp | Head-up display device |
US9007535B2 (en) | 2011-08-27 | 2015-04-14 | Denso Corporation | Head-up display apparatus |
CN102967938A (en) * | 2011-08-29 | 2013-03-13 | 株式会社电装 | Head-up display apparatus, screen member, manufacturing method thereof and image projecting method |
US8876294B2 (en) | 2011-09-14 | 2014-11-04 | Ricoh Company, Ltd. | Image forming apparatus and vehicle on which the image forming apparatus is mounted |
JP2013061554A (en) * | 2011-09-14 | 2013-04-04 | Ricoh Co Ltd | Image forming apparatus, and vehicle with image forming apparatus mounted thereon |
EP2570843A1 (en) * | 2011-09-14 | 2013-03-20 | Ricoh Company Ltd. | Head-up display for a vehicle |
CN103048799A (en) * | 2011-10-14 | 2013-04-17 | 罗伯特·博世有限公司 | Method, apparatus and control device for reducing speckle effects on display elements of display apparatus |
EP3249449A4 (en) * | 2015-01-21 | 2018-09-26 | Hitachi-LG Data Storage, Inc. | Image display device |
WO2016117278A1 (en) * | 2015-01-21 | 2016-07-28 | 株式会社日立エルジーデータストレージ | Image display device |
US10401631B2 (en) | 2015-01-21 | 2019-09-03 | Hitachi-Lg Data Storage, Inc. | Image display device |
CN107209396A (en) * | 2015-01-21 | 2017-09-26 | 日立乐金光科技株式会社 | Image display |
JPWO2016117278A1 (en) * | 2015-01-21 | 2017-11-09 | 株式会社日立エルジーデータストレージ | Video display device |
JP2017044805A (en) * | 2015-08-25 | 2017-03-02 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Image display device |
WO2017068738A1 (en) * | 2015-10-19 | 2017-04-27 | 株式会社Jvcケンウッド | Light source driving device and image display device |
KR101762063B1 (en) * | 2016-01-26 | 2017-07-28 | 한양대학교 산학협력단 | Head-Up Display Device |
JP2016118808A (en) * | 2016-03-14 | 2016-06-30 | 株式会社リコー | Image forming apparatus, and vehicle having image forming apparatus mounted thereon |
US10700491B2 (en) | 2016-04-25 | 2020-06-30 | Ricoh Company, Ltd. | Semiconductor laser, light source device, image forming apparatus, image display device, object device, and colored-light generation method |
JP2018005162A (en) * | 2016-07-08 | 2018-01-11 | 株式会社リコー | Light source unit, image display device, and object device |
JP2017142509A (en) * | 2017-03-09 | 2017-08-17 | 株式会社リコー | Image forming apparatus, and vehicle having image forming apparatus mounted thereon |
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