JP2011170084A - Display apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a display device that can view a display image in which brightness differences between various display colors are few. <P>SOLUTION: A semiconductor layer group 14 emits laser beams having at least two colors. A scanning means 18 scans a screen 20 with the laser beams emitted from the semiconductor laser group 14, to form a display image L. An optical detecting means 36 detects the intensity of the laser beams. An output control means 38 controls the output of the semiconductor laser group 14. Based on a detection signal from the optical detecting means 36, the output control means 38 controls the semiconductor laser group 14 so that when the display image L has an intense red or blue component in a video signal, the output of the semiconductor laser group 14 is suppressed and the display image L has a predetermined color degree. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

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。   The present invention relates to a display device provided with a laser light source such as a laser diode.

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４参照）。   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 windshield 2 to the vehicle driver 3, so that the vehicle driver 3 can be visually recognized by superimposing the virtual image V on the landscape (see FIG. 4).

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。   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 Patent Document 2, for example. Such a vehicle head-up display device 1 includes a semiconductor laser, a scanning system, and a screen, and generates a display image by scanning a laser beam emitted from the semiconductor laser on the screen with the scanning system.

特開平５−１９３４００号公報JP-A-5-193400 特開平７−２７０７１１号公報JP-A-7-270711

しかしながら、半導体レーザーが発するレーザー光は、スペクトル特性が急峻で色純度が高いため、赤単色表示のような赤味の強い表示や、青単色表示のような青味の強い表示の際に、三刺激値のＹ値に対する輝度値が高くなり、観察者は表示像が実際の輝度値よりも明るいように感じてしまい、観察者に違和感を与えてしまう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、種々の表示色の明るさの差が少ない表示像を視認することができる表示装置を提供するものである。 However, since laser light emitted from a semiconductor laser has a steep spectral characteristic and high color purity, it is difficult to display three strong reddish displays such as a red single color display or strong blue tints such as a blue single color display. The luminance value with respect to the Y value of the stimulus value is increased, and the observer feels that the display image is brighter than the actual luminance value, which gives the observer an uncomfortable feeling.
The present invention has been made in view of this problem, and provides a display device capable of visually recognizing a display image with little difference in brightness of various display colors.

本発明は、少なくとも２色のレーザー光を発する半導体レーザー群１４と、前記半導体レーザー群１４から発せられた前記レーザー光をスクリーン２０上に走査して表示像Ｌを生成する走査手段１８と、前記レーザー光の強度を検出する光検出手段３６と、前記半導体レーザー群１４の出力を制御する出力制御手段３８と、を備えた表示装置であって、前記出力制御手段３８は、前記光検出手段３６からの検出信号に基づいて、映像信号中の赤味または青味成分の強い前記表示像Ｌの場合に前記半導体レーザー群１４の出力を抑え、前記表示像Ｌが所定の色度となるように前記半導体レーザー群１４を制御するものである。   The present invention includes a semiconductor laser group 14 that emits laser light of at least two colors, a scanning unit 18 that generates a display image L by scanning the laser light emitted from the semiconductor laser group 14 on a screen 20, A display device comprising a light detection means for detecting the intensity of laser light and an output control means for controlling the output of the semiconductor laser group 14, wherein the output control means 38 is a light detection means 36. In the case of the display image L having a strong reddish or blued component in the video signal, the output of the semiconductor laser group 14 is suppressed based on the detection signal from the image signal so that the display image L has a predetermined chromaticity. The semiconductor laser group 14 is controlled.

また、本発明は、前記出力制御手段３８は、前記表示像Ｌの階調が、赤の階調が１／２以上で少なくともその他の１色の階調が１／２未満で構成される時、赤味が強い表示像と判定し、青の階調が１／２以上で少なくともその他の１色の階調が１／２未満で構成される時、青味が強い表示像と判定し、前記半導体レーザー群１４の赤または青の半導体レーザー１１，１３の出力を抑える制御をなすものである。   Further, according to the present invention, the output control means 38 is configured such that the gradation of the display image L is configured such that the gradation of red is 1/2 or more and the gradation of at least one other color is less than 1/2. The display image is determined to be a strong reddish image, and when the blue gradation is 1/2 or more and at least the gradation of one of the other colors is less than 1/2, the display image is determined to be a strong blueness, The semiconductor laser group 14 is controlled to suppress the output of the red or blue semiconductor lasers 11 and 13.

また、本発明は、前記半導体レーザー群１４は、赤，緑，青の半導体レーザー１１，１２，１３を有するものである。   In the present invention, the semiconductor laser group 14 includes red, green, and blue semiconductor lasers 11, 12, and 13.

また、本発明は、前記出力制御手段３８は、前記光検出手段３６に赤単色表示，青単色表示，緑単色表示，白色表示，黄色表示，シアン表示，マゼンダ表示の前記各レーザー光を一定時間毎に出力するものである。   Further, according to the present invention, the output control means 38 causes the light detection means 36 to emit the laser lights of red single color display, blue single color display, green single color display, white display, yellow display, cyan display and magenta display for a predetermined time. It is output every time.

半導体レーザー群の出力を表示色に応じて制御することにより、種々の表示色を明るさの差が少ない表示像を視認することができる。   By controlling the output of the semiconductor laser group according to the display color, it is possible to visually recognize a display image with various display colors with little difference in brightness.

本発明の実施形態を示す側面図。The side view which shows embodiment of this invention. 同上実施形態を示す透過率の説明図。Explanatory drawing of the transmittance | permeability which shows embodiment same as the above. 同上実施形態を示すブロック図。The block diagram which shows embodiment same as the above. 従来例を示す概観図。The general-view figure which shows a prior art example.

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。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a vehicle head-up display device 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Ｇ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Ｂを発するものである。半導体レーザー群１４は、レーザーダイオード１１，１２，１３からなるものである。   Reference numeral 11 denotes a red laser diode (semiconductor laser). The red laser diode 11 emits red laser light R. Reference numeral 12 denotes a green laser diode (semiconductor laser). The green laser diode 12 emits green laser light G. Reference numeral 13 denotes a blue laser diode (semiconductor laser). The blue laser diode 13 emits blue laser light B. The semiconductor laser group 14 is composed of laser diodes 11, 12, and 13.

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，Ｇ，Ｂ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，Ｇ，Ｂ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，Ｇ，Ｂを受光して混色させる。   An optical fiber 15 propagates the laser beams R, G, and B emitted from the laser diodes 11, 12, and 13. Laser beams R, G, and B emitted from the laser diodes 11, 12, and 13 enter from one end of the optical fiber 15 and exit from the other end of the optical fiber 15. Reference numeral 16 denotes a fiber coupler. The fiber coupler 16 receives and mixes the laser beams R, G, and B emitted from the other end of the optical fiber 15.

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，Ｇ，Ｂ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，Ｇ，Ｂ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。   Reference numeral 17 denotes a collimating optical system, which collimates the laser beams R, G, and B mixed by the fiber coupler 16. Reference numeral 18 denotes a MEMS (Micro Electro Mechanical System) mirror. The MEMS mirror 18 scans the laser beams R, G, and B emitted from the collimating optical system 17 to generate a display image L on a screen described later. Reference numeral 19 denotes a piezoelectric element. The piezoelectric element 19 vibrates a screen described later to reduce speckle noise.

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，Ｇ，Ｂ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、この凹面ミラー２２は平面ミラー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。   Reference numeral 20 denotes a screen. The screen 20 receives the laser beams R, G, and B scanned by the MEMS mirror 18 on the back surface to generate a display image L. The screen 20 is made of a diffusion plate, but may be made of, for example, a holographic diffuser, a microlens array, or a polarizing plate. 21 is a plane mirror, and this plane mirror 21 folds the display image L displayed on the screen 20 to a concave mirror described later. A concave mirror 22 projects the display image L reflected by the flat mirror 21 onto the windshield.

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，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、ファイバーカプラ１６にて混色されたレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂは、光ファイバー２５でコリメート光学系１７に伝播される。   A housing 23 accommodates the collimating optical system 17, the MEMS mirror 18, the screen 20, the plane mirror 21, the concave mirror 22, and the like. The housing 23 is provided with a window portion 24 through which the display image L is emitted. The window portion 24 is made of a translucent resin such as acrylic and has a curved shape. The laser diodes 11, 12, 13 and the fiber coupler 16 are arranged outside the housing 23, and the laser beams R, G, B mixed with the fiber coupler 16 are propagated to the collimating optical system 17 through the optical fiber 25. .

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の表面に反射防止膜が形成されており、レーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂの反射を抑えて、効率を高めている。   Reference numeral 26 denotes an absorption band-pass filter, and this band-pass filter 26 has a characteristic of transmitting only wavelengths emitted from the laser diodes 11, 12, and 13 (see FIG. 2). On the other hand, since light of other wavelengths is absorbed by the band pass filter 26, the sunlight S reflected by the flat mirror 21 can be cut. Therefore, it is possible to reduce the washout of the screen 20 caused by the sunlight S without impairing the brightness of the display image L. An antireflection film is formed on the surface of the bandpass filter 26, and the reflection of the laser beams R, G, and B is suppressed, and the efficiency is increased.

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。   The band pass filter 26 may be disposed in the optical path between the screen 20 and the window portion 24, but a larger area is required as the distance from the screen 20 increases. Therefore, the band pass filter 26 is desirably disposed near the screen 20. The band pass filter 26 is not limited to the absorption type, and the reflection type band pass filter 26 may be inclined.

次に、図３に基づいて、車両用ヘッドアップディスプレイ装置の電気的構成について説明する。光検出手段３６は、カラーセンサ３４及びマイコン３５からなるものであり、カラーセンサ３４から出力されたレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂの光強度のアナログデータをマイコン３５のＡ／Ｄ変換機能にてデジタルデータに変換し、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）３９に光検出データを出力する。カラーセンサ３４は、スクリーン２０上の光源側で、更に車両用ヘッドアップディスプレイ装置の非表示エリア、且つＭＥＭＳミラー１８でレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂを走査可能なエリアに配設される。カラーセンサ３４には、一定時間毎に、赤単色表示，緑単色表示，青単色表示，白色表示，黄色表示，シアン表示，マゼンダ表示のレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂを入力する。   Next, the electrical configuration of the vehicle head-up display device will be described with reference to FIG. The light detection means 36 is composed of a color sensor 34 and a microcomputer 35, and the analog data of the light intensity of the laser light R, G, B output from the color sensor 34 is digitalized by the A / D conversion function of the microcomputer 35. The data is converted into data, and photodetection data is output to an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) 39. The color sensor 34 is disposed on the light source side on the screen 20 and further in a non-display area of the vehicle head-up display device and an area where the MEMS mirror 18 can scan the laser beams R, G, and B. Laser light R, G, and B of red single color display, green single color display, blue single color display, white display, yellow display, cyan display, and magenta display are input to the color sensor 34 at regular intervals.

出力制御手段３８は、ＡＳＩＣ３９及び出力制御部３７からなるものである。ＡＳＩＣ３９は、出力制御部３７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４０を介して、ＭＥＭＳミラー１８を駆動する。   The output control means 38 includes an ASIC 39 and an output control unit 37. The ASIC 39 drives the laser diodes 11, 12, and 13 through the output control unit 37 and drives the MEMS mirror 18 through the mirror driver 40.

ＡＳＩＣ３９は、得られた光検出データに基づいて、赤単色表示のような赤味の強い表示や、青色単色表示のような青味の強い表示の際は、観察者は実際の輝度値よりも明るく感じるため、レーザーダイオード１１やレーザーダイオード１３の出力を下げるような、また、白色表示などのその他の表示の際は、観察者は実際の輝度値と同程度の明るさだと感じるため、レーザーダイオード１１やレーザーダイオード１３の出力を上げるような制御データを出力制御部３７に出力することで、レーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂを制御する。   Based on the obtained light detection data, the ASIC 39 determines that the observer is more than the actual luminance value in the case of a strong reddish display such as a red single color display or a strong bluish display such as a blue single color display. In order to feel bright, the output of the laser diode 11 or the laser diode 13 is lowered. In other displays such as white display, the observer feels that the brightness is about the same as the actual luminance value. 11 and the control data for increasing the output of the laser diode 13 are output to the output control unit 37 to control the laser beams R, G, and B.

なお、赤味の強い表示とは、表示像Ｌが８ビット階調（０〜２５５）である場合、Ｒが１２８〜２５５、Ｇが０〜１２７、Ｂが０〜１２７で表現される表示色を表し、青味の強い表示とは、Ｒが０〜１２７、Ｇが０〜１２７、Ｂが１２８〜２５５で表現される表示色を表している。   Note that display with strong redness is a display color in which R is 128 to 255, G is 0 to 127, and B is 0 to 127 when the display image L has 8-bit gradation (0 to 255). The display with a strong bluish color represents a display color in which R is 0 to 127, G is 0 to 127, and B is 128 to 255.

レーザーダイオード１２を用いて表示する表示色については、観察者は実際の輝度値と同程度の明るさだと感じるため、目標の輝度値となるような制御データを出力制御部３７に出力し、レーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂを制御する。   As for the display color displayed using the laser diode 12, the observer feels that the brightness is about the same as the actual luminance value, and therefore outputs control data that gives the target luminance value to the output control unit 37, and the laser. Control light R, G, B.

本実施形態によれば、レーザーダイオード１１，１２，１３の出力を表示色に応じて制御することにより、種々の表示色を明るさの差が少ない表示像Ｌを視認することが可能である。そのため、観察者が種々の色が表示された表示像Ｌを見た際も違和感のない表示を見ることができる。   According to the present embodiment, by controlling the outputs of the laser diodes 11, 12, and 13 according to the display color, it is possible to visually recognize the display image L with various display colors with little difference in brightness. Therefore, even when the observer sees the display image L on which various colors are displayed, a display with no sense of incongruity can be seen.

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。   Also, by providing the band pass filter 26, the sunlight S incident from the window 24 is cut by the band pass filter 26 before entering the screen 20, and the wavelength of the laser light R is changed to the band pass filter. Therefore, the washout of the screen 20 can be reduced without impairing the brightness of the display image L.

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 半導体レーザー群
１８ ＭＥＭＳミラー（走査手段）
２０ スクリーン
３６ 光検出手段
３８ 出力制御手段
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 Semiconductor laser group 18 MEMS mirror (scanning means)
20 Screen 36 Light detection means 38 Output control means R Laser light L Display image

Claims (4)

少なくとも２色のレーザー光を発する半導体レーザー群と、前記半導体レーザー群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を生成する走査手段と、前記レーザー光の強度を検出する光検出手段と、前記半導体レーザー群の出力を制御する出力制御手段と、を備えた表示装置であって、
前記出力制御手段は、前記光検出手段からの検出信号に基づいて、映像信号中の赤味または青味成分の強い前記表示像の場合に前記半導体レーザー群の出力を抑え、前記表示像が所定の色度となるように前記半導体レーザー群を制御することを特徴とする表示装置。 Semiconductor laser group emitting laser beams of at least two colors, scanning means for scanning the laser light emitted from the semiconductor laser group on a screen to generate a display image, and light detection for detecting the intensity of the laser light A display device comprising: means; and output control means for controlling the output of the semiconductor laser group,
The output control means suppresses the output of the semiconductor laser group based on the detection signal from the light detection means in the case of the display image having a strong reddish or bluish component in the video signal, and the display image is predetermined. A display device, wherein the semiconductor laser group is controlled so as to have a chromaticity of 2. 前記出力制御手段は、前記表示像の階調が、赤の階調が１／２以上で少なくともその他の１色の階調が１／２未満で構成される時、赤味が強い表示像と判定し、青の階調が１／２以上で少なくともその他の１色の階調が１／２未満で構成される時、青味が強い表示像と判定し、前記半導体レーザー群の赤または青の半導体レーザーの出力を抑える制御をなすことを特徴とする請求項１記載の表示装置。   When the gradation of the display image is configured such that the gradation of red is ½ or more and the gradation of at least one other color is less than ½, the output control means When the blue gradation is 1/2 or more and at least one of the other gradations is less than 1/2, it is determined that the display image has a strong bluish color, and the semiconductor laser group red or blue 2. The display device according to claim 1, wherein control is performed to suppress the output of the semiconductor laser. 前記半導体レーザー群は、赤，緑，青の半導体レーザーを有することを特徴とする請求項１に記載の車両用表示装置。   The vehicle display device according to claim 1, wherein the semiconductor laser group includes red, green, and blue semiconductor lasers. 前記出力制御手段は、前記光検出手段に赤単色表示，青単色表示，緑単色表示，白色表示，黄色表示，シアン表示，マゼンダ表示の前記各レーザー光を一定時間毎に出力することを特徴とする請求項３に記載の車両用表示装置。

The output control means outputs the laser light of red single color display, blue single color display, green single color display, white display, yellow display, cyan display, and magenta display to the light detection unit at regular intervals. The vehicle display device according to claim 3.

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