JP2011180541A

JP2011180541A - 表示装置

Info

Publication number: JP2011180541A
Application number: JP2010047289A
Authority: JP
Inventors: Makoto Hata; 誠秦; Yuichi Takahashi; 祐一高橋
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 2010-03-04
Filing date: 2010-03-04
Publication date: 2011-09-15
Anticipated expiration: 2030-03-04
Also published as: JP5333943B2

Abstract

【課題】レーザー光の光軸のズレを補正することで、表示品位が高い表示像を視認することができる表示装置を提供する。
【解決手段】レーザー群４４は、少なくとも２色のレーザー光を発する。スクリーン２０は、少なくとも２個の光検出窓３２ａ，３２ｂ，３２ｃを有する。走査手段１８は、レーザー群４４から発せられた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。光検出手段３６は、レーザー光の強度を検出する少なくとも２個の光検出部３４ａ，３４ｂ，３４ｃを有する。表示データ変換手段３８は、光検出手段３６からの光検出データに基づいて、レーザー光の光軸のズレ量を補正するように表示データを変換する。光検出窓３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、スクリーン２０の非表示エリアで、且つ、走査手段１８が前記レーザー光を走査可能な領域に配設されている。
【選択図】図１

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等の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１１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１１が投射する表示像Ｌはウインドシールド１２により車両運転者１３に反射され、車両運転者１３は虚像Ｖを風景と重畳させて視認することができる（図７参照）。

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１１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、温度等の外的要因により、半導体レーザーを保持する支持部材が僅かながら膨張して、レーザー光の光軸がずれてしまい、表示品位が低下するという問題を有していた。
本発明は、レーザー光の光軸のズレを補正することで、表示品位が高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。

本発明は、少なくとも２色のレーザー光を発するレーザー群４４と、光検出窓３２ａ，３２ｂ，３２ｃを有するスクリーン２０と、前記レーザー群４４から発せられた前記レーザー光を前記スクリーン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少なくとも２個の光検出部３４ａ，３４ｂ，３４ｃを有する光検出手段３６と、前記光検出手段３６からの光検出データに基づいて前記レーザー光の光軸のズレ量を補正するように表示データを変換する表示データ変換手段３８と、を備えたものである。

また、本発明は、前記光検出窓３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、前記スクリーン２０の非表示エリアで、且つ、前記走査手段１８が前記レーザー光を走査可能な領域に配設されているものである。

また、本発明は、前記レーザー群４４は、赤色の前記レーザー光を発する半導体レーザー４１と、緑色の前記レーザー光を発する半導体レーザー４２または波長変換レーザーと、青色の前記レーザー光を発する半導体レーザー４３と、を有するものである。

レーザー光の光軸のズレ量を補正するように表示データを変換することにより、レーザー光の光軸のズレを補正することで、表示品位が高い表示像を視認することができる。

本発明の実施形態を示す側面図。同上実施形態を示すスクリーンの拡大図。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レーザー光源の拡大図。同上実施形態を示すブロック図。本発明の他の実施形態を示すスクリーンの拡大図。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。

１７はレーザー光源であり、このレーザー光源１７は、レーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂを発する。１８はＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ミラーであり、このＭＥＭＳミラー１８は、レーザー光源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。

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には、表示エリア２０ｄ外であって、ＭＥＭＳミラー１８で走査可能な領域２０ｅに、レーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂが通過する開口からなる光検出窓３２ａ，３２ｂ，３２ｃが設けられている。光検出窓３２ａ，３２ｂ，３２ｃを含む領域には、赤色表示エリア２０ａ，緑色表示エリア２０ｂ，青色表示エリア２０ｃが設けられている。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。２３はハウジングであり、このハウジング２３には、レーザー光源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。

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、後述するレーザーダイオードが発する波長のみを透過させる特性を有する（図３参照）。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。

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。

４１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４１は赤色のレーザー光Ｒを発するものである。４２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４２は緑色のレーザー光Ｇを発するものである。４３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４３は青色のレーザー光Ｂを発するものである。レーザー群４４は、レーザーダイオード４１，４２，４３からなるものである。

５０ａ，５０ｂ，５０ｃは集光光学系であり、この集光光学系５０ａ，５０ｂ，５０ｃは、レーザーダイオード４１，４２，４３から出射されたレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂを夫々収束光にする。５１ａ，５１ｂはダイクロイックミラーであり、このダイクロイックミラー５１ａ，５１ｂは、レーザーダイオード４１，４３から出射されたレーザー光Ｒ，Ｂを反射させると共に、レーザーダイオード４２から出射されたレーザー光Ｇを透過させ、レーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂを１本のビームに合波する。

光検出手段３６は、フォトセンサ群３４及びマイコン３５からなるものである。フォトセンサ群３４は、フォトセンサ（光検出部）３４ａ，３４ｂ，３４ｃを有しており、平面ミラー２１側でスクリーン２０の近傍に配置され、夫々、光検出窓３２ａ，３２ｂ，３２ｃを通過したレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂを受光する。光検出手段３６は、フォトセンサ群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。

ＡＳＩＣ３９は、出力制御部３７を介して、レーザー群４４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。表示データ変換手段３８は、ＡＳＩＣ３９及び画像メモリ３３からなるものであり、光検出手段３６からの光検出データから、レーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂの光軸のズレ量を水平同期信号及びドットクロックにて監視し、そのズレ量を補正するように、表示データを変換する。出力制御部３７は、変換後の表示データをＡＳＩＣ３９から受け取り、レーザー群４４の各レーザーダイオード４１，４２，４３の出力を制御する。

例えば、各レーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂの光軸が揃った状態において、フォトセンサ３４ａがレーザー光Ｒを受光する時間をＴｒとして、温度等の外的要因でレーザー光Ｒの光軸がずれたとすると、フォトセンサ３４ａがレーザー光Ｒを受光する時間はＴｒ＋ΔＴとなる。表示データ変換手段３８は、その時間のズレ量ΔＴからレーザー光Ｒの光軸のズレ量を判定し、そのズレ量を補正するように、画像メモリ３３のＲ成分の画像データを補正する。出力制御部３７は、補正後の入力データを表示データ変換手段３８から受け取り、各レーザーダイオード４１，４２，４３の出力を制御する。

本実施形態によれば、温度等の外的要因によって生じるレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂの光軸のずれを補正することにより、表示品位の高い表示像Ｌを得ることができる。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。

なお、本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、レーザーダイオード４２は、波長変換レーザーであっても良い。また、本実施形態は、スクリーン２０に３個の光検出窓３２ａ，３２ｂ，３２ｃを設けたものであるが、図６に示す他の実施形態のように、光検出窓３２ｄを含む表示エリア２０ｆに赤色，緑色，青色を順次表示して、表示レーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂの光軸のズレ量を順次検出しても良い。

１８ＭＥＭＳミラー（走査手段）
２０スクリーン
３２ａ光検出窓
３２ｂ光検出窓
３２ｃ光検出窓
３２ｄ光検出窓
３４ａフォトセンサ（光検出部）
３４ｂフォトセンサ（光検出部）
３４ｃフォトセンサ（光検出部）
３６光検出手段
３８表示データ変換手段
４１レーザーダイオード（半導体レーザー）
４２レーザーダイオード（半導体レーザー）
４３レーザーダイオード（半導体レーザー）
４４レーザー群
Ｌ表示像

Claims

少なくとも２色のレーザー光を発するレーザー群と、光検出窓を有するスクリーンと、前記レーザー群から発せられた前記レーザー光を前記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部を有する光検出手段と、前記光検出手段からの光検出データに基づいて前記レーザー光の光軸のズレ量を補正するように表示データを変換する表示データ変換手段と、を備えたことを特徴とする表示装置。
前記光検出窓は、前記スクリーンの非表示エリアで、且つ、前記走査手段が前記レーザー光を走査可能な領域に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
前記レーザー群は、赤色の前記レーザー光を発する半導体レーザーと、緑色の前記レーザー光を発する半導体レーザーまたは波長変換レーザーと、青色の前記レーザー光を発する半導体レーザーと、を有することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。