JP2013200474A - Image display device and control method for image display device - Google Patents

Image display device and control method for image display device Download PDF

Info

Publication number
JP2013200474A
JP2013200474A JP2012069357A JP2012069357A JP2013200474A JP 2013200474 A JP2013200474 A JP 2013200474A JP 2012069357 A JP2012069357 A JP 2012069357A JP 2012069357 A JP2012069357 A JP 2012069357A JP 2013200474 A JP2013200474 A JP 2013200474A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
light source
unit
image display
display device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2012069357A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Chikara Misago
力 見砂
Atsushi Sasaki
淳 佐々木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JVCKenwood Corp
Original Assignee
JVCKenwood Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JVCKenwood Corp filed Critical JVCKenwood Corp
Priority to JP2012069357A priority Critical patent/JP2013200474A/en
Priority to PCT/JP2013/055692 priority patent/WO2013146096A1/en
Publication of JP2013200474A publication Critical patent/JP2013200474A/en
Priority to US14/493,054 priority patent/US9465209B2/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image display device that prevents an excessive burden to eyes in the case of drop of a component, etc.SOLUTION: An image display device is provided with: a light source unit; a scan mirror unit for performing raster scanning by reflecting a light flux from the light source unit; a light source driving unit for driving the light source unit on the basis of input image data; a microlens array disposed on a light path between the light source unit and the eyes of a user; and an optical sensor for detecting the presence or absence of the microlens array. When the presence of the microlens array cannot be detected by the optical sensor, light source driving is stopped.

Description

本発明は、画像表示装置および画像表示装置の制御方法に関する。より具体的には、レーザー走査型のプロジェクションディスプレーおよびその制御方法に関する。   The present invention relates to an image display device and a control method for the image display device. More specifically, the present invention relates to a laser scanning projection display and a control method thereof.

レーザー光を走査ミラーで反射させ、光線のラスター走査により投射面に画像を表示させる画像表示装置が知られている(例えば特表2010−539525号)。すなわち、レーザー走査型のプロジェクションディスプレーは、走査ミラーを左右に往復揺動させて水平方向の走査線を描くと同時に、画像を構成する走査線の数に合わせて走査ミラーを垂直方向に往復揺動させる。このような画像表示装置は、半導体レーザーダイオードやMEMSミラーを利用することによって非常に小型化できる可能性があり、ヘッドアップディスプレイやヘッドマウントディスプレイなど様々な応用製品が現在開発されてきている。   An image display device that reflects laser light with a scanning mirror and displays an image on a projection surface by raster scanning of light rays is known (for example, Japanese Translation of PCT International Publication No. 2010-539525). In other words, a laser scanning projection display reciprocally swings the scanning mirror left and right to draw horizontal scanning lines, and simultaneously reciprocates the scanning mirror vertically according to the number of scanning lines constituting the image. Let Such an image display device may be very miniaturized by using a semiconductor laser diode or a MEMS mirror, and various application products such as a head-up display and a head-mounted display have been developed.

ところで、レーザー走査型のプロジェクションディスプレーではレーザー光を使用している。そして、レーザー光を眼の網膜に導き、網膜上で画像を結像させるという特徴を有している。そのため、眼に入射するレーザー光の強度は定められた基準を超えてはならない。   By the way, laser light is used in the laser scanning projection display. Then, the laser light is guided to the retina of the eye and an image is formed on the retina. For this reason, the intensity of the laser beam incident on the eye must not exceed a predetermined standard.

特表2010−539525号公報Special table 2010-539525 gazette

レーザー走査型プロジェクションディスプレーは、小型化が可能であるので可搬性に優れることが期待されるが、それゆえに、落下、衝撃、強い振動などを受ける可能性がある。また、レーザー走査型プロジェクションディスプレーを車に搭載すると便利であるが、路面の状況によっては車の走行中に継続的に強い揺れを受けることも考えられる。
使用状態によっては部品が脱落したり破損したりすることもあり得る。
A laser scanning projection display is expected to be excellent in portability because it can be miniaturized. Therefore, there is a possibility that the laser scanning projection display is subject to dropping, impact, strong vibration, and the like. In addition, it is convenient to mount a laser scanning projection display on a car, but depending on the road surface conditions, it may be possible to continuously receive strong shaking while the car is running.
Depending on the state of use, parts may fall off or be damaged.

そこで、本発明は、
光束を出力する光源部(130)と、
入力画像データに基づいて前記光源部(130)を駆動させる光源駆動部(116)と、
主走査方向及び副走査方向に駆動されることで、前記光源部(130)からの光束をラスター走査するよう反射する走査ミラー部(200)と、
光源部(130)から出力される光束の光路上に配設される射出瞳拡大器(152)と、
前記射出瞳拡大器(152)が前記光路上に存在するか否かを検出する検出手段(146)と、を備える
ことを特徴とする画像表示装置を提供する。
Therefore, the present invention provides
A light source unit (130) for outputting a luminous flux;
A light source driving unit (116) for driving the light source unit (130) based on input image data;
A scanning mirror unit (200) that reflects the light beam from the light source unit (130) so as to perform raster scanning by being driven in the main scanning direction and the sub-scanning direction;
An exit pupil expander (152) disposed on an optical path of a light beam output from the light source unit (130);
And an detecting means (146) for detecting whether or not the exit pupil expander (152) is on the optical path.

上記画像表示装置において、
前記検出手段(146)によって前記射出瞳拡大器(152)の存在を検出できなかった場合には、前記検出手段(146)によって前記射出瞳拡大器(152)の存在を検出できた場合よりも前記光源部(130)からの光束の強度を弱くするか、又は前記光源部(130)からの光束の出力を停止する
ようにしてもよい。
In the above image display device,
When the presence of the exit pupil magnifier (152) cannot be detected by the detection means (146), the presence of the exit pupil magnifier (152) can be detected by the detection means (146). The intensity of the light beam from the light source unit (130) may be reduced, or the output of the light beam from the light source unit (130) may be stopped.

また、上記画像表示装置において、
前記光源部(130)は複数の発光素子を発光させることによって前記光束を出力し、
前記検出手段(146)によって前記射出瞳拡大器(152)の存在を検出できなかった場合には、前記複数の発光素子のうちの一つ以上の発光素子の発光を弱くするか、又は前記複数の発光素子のうちの一つ以上の発光素子の発光を停止する
ようにしてもよい。
In the above image display device,
The light source unit (130) outputs the light flux by causing a plurality of light emitting elements to emit light,
If the detection means (146) fails to detect the presence of the exit pupil expander (152), the light emission of one or more of the plurality of light emitting elements is weakened, or the plurality The light emission of one or more of the light emitting elements may be stopped.

なお、発光強度を弱くすることには、発光を停止させることを含む。   Note that reducing the emission intensity includes stopping emission.

また、上記画像表示装置において、
前記検出手段(146)によって前記射出瞳拡大器(152)の存在を検出できなかった場合には、通常動作時よりも弱い強度の光で異常を知らせるメッセージ画像を表示させる
ようにしてもよい。
In the above image display device,
If the presence of the exit pupil expander (152) cannot be detected by the detection means (146), a message image informing the abnormality may be displayed with light having a lower intensity than in normal operation.

また、上記画像表示装置において、
前記検出手段(146)によって前記射出瞳拡大器(152)の存在を検出できた場合にのみ、前記光源部(130)から光束を出力させる
ようにしてもよい。
In the above image display device,
Only when the presence of the exit pupil expander (152) can be detected by the detection means (146), the light source (130) may output a light beam.

さらに本発明は、
光源部(130)から出力される光束の光路上に配設される射出瞳拡大器(152)を備えた画像表示装置の制御方法であって、
前記射出瞳拡大器(152)が前記光路上に存在するか否かを検出し、
前記射出瞳拡大器(152)の存在を検出できた場合には、前記光源部(130)を入力画像データに基づいて駆動して光束を出力させ、その前記光源部(130)からの光束を、走査ミラー部を走査方向及び副走査方向に振駆動することでラスター走査するよう反射して前記入力画像データに基づく画像を表示し、
前記射出瞳拡大器(152)の存在を検出できなかった場合には、前記射出瞳拡大器(152)の存在を検出できた場合よりも前記光源部(130)からの光束の強度を弱くするか、又は前記光源部(130)から光束を出力しない
ことを特徴とする画像表示装置の制御方法を提供する。
Furthermore, the present invention provides
A control method of an image display device including an exit pupil expander (152) disposed on an optical path of a light beam output from a light source unit (130),
Detecting whether the exit pupil magnifier (152) is on the optical path;
When the presence of the exit pupil expander (152) can be detected, the light source unit (130) is driven based on input image data to output a light beam, and the light beam from the light source unit (130) is output. , The scanning mirror unit is driven to swing in the scanning direction and the sub-scanning direction to reflect the raster scan and display an image based on the input image data,
When the presence of the exit pupil expander (152) cannot be detected, the intensity of the light beam from the light source unit (130) is made weaker than when the presence of the exit pupil expander (152) can be detected. Alternatively, the present invention provides a method for controlling an image display device, characterized in that no light beam is output from the light source unit (130).

画像表示装置の典型的使用例を示す図。The figure which shows the typical usage example of an image display apparatus. 画像表示装置の全体構成を示す機能ブロック図。1 is a functional block diagram showing the overall configuration of an image display device. 映像信号の処理の流れを示す図。The figure which shows the flow of a process of a video signal. 画像データの構成を説明するための図。The figure for demonstrating the structure of image data. 光射出ユニットの斜視図。The perspective view of a light emission unit. 走査ミラー部の構造を示す図。The figure which shows the structure of a scanning mirror part. 光射出ユニットから発射された画像光束L1が見る人の眼に到達するまでの光路を示す図。The figure which shows the optical path until the image light beam L1 emitted from the light emission unit reaches the eye of the viewer. マイクロレンズアレイの設置態様を示す図。The figure which shows the installation aspect of a microlens array. 光学式センサの設置態様を示す図。The figure which shows the installation aspect of an optical sensor. マイクロレンズアレイ152が脱落した状態を示す図。The figure which shows the state which the microlens array 152 fell. 中央制御部による制御動作の手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure of control operation by a central control part. 変形例1として、機械式センサの例を示す図。The figure which shows the example of a mechanical sensor as the modification 1. FIG. 変形例2を示す図。The figure which shows the modification 2. FIG.

本発明の実施形態を図示するとともに図中の各要素に付した符号を参照して説明する。
(第1実施形態)
本発明の画像表示装置に係る第1実施形態について説明する。
図1は、本発明が想定する画像表示装置100の典型的使用例である。
画像表示装置100は、レーザー光を走査ミラーで反射させ、光線のラスター走査により投射面に画像を表示(描画)させるものである。図1において、画像表示装置100は、一例として自動車10に搭載されている。画像表示装置100からは所望の画像を表示させるように調整された画像光束L1が発射(出力)される。この画像光束L1は、フロントガラス11での反射を介して運転者Pの眼に入射し、網膜上に像を結ぶ。同時に、フロントガラス11には外界からの光L2も入射して透過していく。したがって、外界からの光L2と光射出ユニットからの画像光束L1とがオーバーレイ(重畳)し、運転者Pの視界には外界の実景と画像表示装置100によって発射された画像とが同時に見えることになる。
An embodiment of the present invention will be illustrated and described with reference to reference numerals attached to elements in the drawing.
(First embodiment)
A first embodiment according to the image display device of the present invention will be described.
FIG. 1 is a typical use example of an image display apparatus 100 assumed by the present invention.
The image display device 100 reflects laser light with a scanning mirror and displays (draws) an image on a projection surface by raster scanning of light rays. In FIG. 1, an image display device 100 is mounted on an automobile 10 as an example. The image display device 100 emits (outputs) an image light beam L1 adjusted to display a desired image. The image light beam L1 is incident on the eyes of the driver P through reflection on the windshield 11, and forms an image on the retina. At the same time, light L2 from the outside also enters the windshield 11 and is transmitted therethrough. Therefore, the light L2 from the outside and the image light beam L1 from the light emitting unit are overlaid (superimposed), and the actual scene of the outside and the image emitted by the image display device 100 can be simultaneously seen in the field of view of the driver P. Become.

図2は、画像表示装置100の全体構成を示す機能ブロック図である。
画像表示装置100は、画像信号処理部110と、光射出ユニット120と、結像光学系150と、タイミング処理部160と、中央制御部180と、を備える。
各機能部の構成および動作を以下に説明する。
FIG. 2 is a functional block diagram showing the overall configuration of the image display apparatus 100.
The image display apparatus 100 includes an image signal processing unit 110, a light emission unit 120, an imaging optical system 150, a timing processing unit 160, and a central control unit 180.
The configuration and operation of each functional unit will be described below.

画像信号処理部110は、ビデオインターフェース111と、ビデオデコーダ112と、メモリコントローラ113と、フレームメモリ114と、データバッファ115と、光源駆動部116と、を備える。   The image signal processing unit 110 includes a video interface 111, a video decoder 112, a memory controller 113, a frame memory 114, a data buffer 115, and a light source driving unit 116.

ビデオインターフェース111を介して原画像信号が入力される。ビデオデコーダ112は、画像種別に応じてその原画像信号をデコード処理する。例えば、原画像信号がアナログ画像信号(コンポーネント映像信号)である場合には、デコード処理により、原画像信号を、3色(RGB)のデジタル色信号で構成されるデジタル画像信号と、水平同期信号と垂直同期信号とを含む同期信号と、に分離する。   An original image signal is input via the video interface 111. The video decoder 112 decodes the original image signal according to the image type. For example, when the original image signal is an analog image signal (component video signal), the decoding process is performed to convert the original image signal into a digital image signal composed of digital color signals of three colors (RGB) and a horizontal synchronization signal. And a synchronizing signal including a vertical synchronizing signal.

メモリコントローラ113は、書込み部113Wと読出し部113Rとを有する。
図3は、映像信号の処理の流れを示す図である。
書込み部113Wは、ビデオデコーダ112で処理した映像信号をフレームメモリ114に一旦書き込んでバッファさせる。そして、読出し部113Rは、指定されたドットクロックに基づいてフレームメモリ114から画像データを主走査線の一ラインずつ読み出す。ここで、読出し部113Rは、レーザー走査型のプロジェクションディスプレーに適したタイミングで画像データを読み出すとともに後段に出力する。すなわち、読出し部113Rは、タイミング処理部160で調整されたタイミング信号(ドットクロック、表示期間指示信号)に合わせて画像データを読み出す。このように読み出された画像データはデータバッファ115に一時保持される。
The memory controller 113 includes a writing unit 113W and a reading unit 113R.
FIG. 3 is a diagram showing a flow of processing of the video signal.
The writing unit 113W temporarily writes the video signal processed by the video decoder 112 into the frame memory 114 and buffers it. Then, the reading unit 113R reads image data from the frame memory 114 line by line on the main scanning line based on the designated dot clock. Here, the reading unit 113R reads the image data at a timing suitable for the laser scanning projection display and outputs it to the subsequent stage. That is, the reading unit 113R reads the image data in accordance with the timing signal (dot clock, display period instruction signal) adjusted by the timing processing unit 160. The image data read in this way is temporarily stored in the data buffer 115.

データバッファ115には一ラインずつ読み出された画像データが一時保持され、さらに、画像データは順に光源駆動部116に出力される。   The data buffer 115 temporarily stores the image data read out line by line, and the image data is sequentially output to the light source driving unit 116.

光源駆動部116は、D/A変換部を備え、画像データに応じて光射出ユニット120の光源である各半導体レーザーダイオードに駆動電流を印加して各半導体レーザーダイオードを所望の輝度で発光させる。光射出ユニット120の光源としては、RGB3色を得るため、赤色レーザーダイオード、青色レーザーダイオード、および、緑色レーザーダイオードが設けられている(具体的な構造は図5を参照)。それに合わせて、光源駆動部116としても、赤色ドライバ116Rと、緑色ドライバ116Gと、青色ドライバ116Bと、を備えている。   The light source driving unit 116 includes a D / A conversion unit, and applies a driving current to each semiconductor laser diode that is a light source of the light emitting unit 120 according to image data to cause each semiconductor laser diode to emit light with a desired luminance. As a light source of the light emitting unit 120, a red laser diode, a blue laser diode, and a green laser diode are provided to obtain three colors of RGB (see FIG. 5 for a specific structure). Accordingly, the light source driver 116 also includes a red driver 116R, a green driver 116G, and a blue driver 116B.

なお、当然のことであるが、画像データを構成する各画素データは、図4に示すように、画素ごとにR(赤)、G(緑)、B(青)の3色で構成される色情報を有する。
それぞれのドライバ116R、116G、116Bはおのおの各画素の各色の情報に応じて半導体レーザーダイオードに電流を印加することで、色情報に応じた輝度で各半導体レーザーダイオードを発光させる。
As a matter of course, each pixel data constituting the image data is composed of three colors of R (red), G (green), and B (blue) for each pixel as shown in FIG. Has color information.
Each of the drivers 116R, 116G, and 116B applies a current to the semiconductor laser diode according to information on each color of each pixel, thereby causing each semiconductor laser diode to emit light with a luminance corresponding to the color information.

光射出ユニット120は、光源部130と、走査ミラー部200と、を備える。
図5は、光射出ユニット120の斜視図であり、光源部130と走査ミラー部200とは一例としてユニット化されている。光源部130は、3色のレーザーダイオード132R、132G、132Bと、複数のミラー133A、133B、133C、133Dと、複数の集光レンズ134と、を有する。レーザーダイードとしては、R(赤)、G(緑)、B(青)の各色のレーザー(レーザー光)をそれぞれ出力する、赤色レーザーダイオード132R、緑色レーザーダイオード132Gおよび青色レーザーダイオード132Bが設けられている。
なお、本実施形態は、3色より多いレーザーダイオードを用いた構成にも適用可能であるし、1色や2色のレーザーダイオードを用いた構成にも適用可能である。
The light emission unit 120 includes a light source unit 130 and a scanning mirror unit 200.
FIG. 5 is a perspective view of the light emitting unit 120. The light source unit 130 and the scanning mirror unit 200 are unitized as an example. The light source unit 130 includes three color laser diodes 132R, 132G, and 132B, a plurality of mirrors 133A, 133B, 133C, and 133D, and a plurality of condenser lenses 134. As the laser diode, there are provided a red laser diode 132R, a green laser diode 132G and a blue laser diode 132B which respectively output lasers (laser lights) of R (red), G (green) and B (blue). ing.
Note that this embodiment can be applied to a configuration using more than three colors of laser diodes, and can also be applied to a configuration using laser diodes of one color or two colors.

ミラー133B、133Cはそれぞれ所定の波長の色を透過または反射させるダイクロイックミラーである。光源部130が出力する光の経路を簡単に説明すると、第1ミラー133Aは、緑色レーザーダイオード132Gが出力する緑色レーザーを直角に反射して反射光を赤色レーザーの光路に導く。
第2ミラー133Bは、赤色レーザーダイオード132Rが出力する赤色レーザーを透過させるとともに緑色レーザーを反射して両者を合波する。第3ミラー133Cは、前記第2ミラー133Bからの光を透過させるとともに、青色レーザーダイオード132Bが出力する青色レーザーを反射する。これにより三つのレーザー光を一軸に合波した光束として、最後に第4ミラー133Dによって前記光束を走査ミラー部200に所定の角度で入射させる。なお、光路上に集光レンズ134が適宜配置されており、レーザー光を集光させる。各集光レンズの光学特性および配置位置は、次段の結像光学系150との関係で決定される。
Each of the mirrors 133B and 133C is a dichroic mirror that transmits or reflects a color having a predetermined wavelength. The path of light output from the light source unit 130 will be briefly described. The first mirror 133A reflects the green laser output from the green laser diode 132G at a right angle and guides the reflected light to the optical path of the red laser.
The second mirror 133B transmits the red laser output from the red laser diode 132R and reflects the green laser to multiplex the two. The third mirror 133C transmits the light from the second mirror 133B and reflects the blue laser output from the blue laser diode 132B. As a result, finally, the fourth laser beam 133D is incident on the scanning mirror unit 200 at a predetermined angle as a light beam obtained by combining the three laser beams on one axis. A condensing lens 134 is appropriately disposed on the optical path to condense the laser light. The optical characteristics and arrangement positions of the respective condensing lenses are determined in relation to the imaging optical system 150 at the next stage.

なお、図5において、光射出ユニット120の背面側に回路基板が設けられ、この回路基板上に画像信号処理部110、タイミング処理部160および中央制御部180が組み込まれており、例えば全体としてモジュール化されている。   In FIG. 5, a circuit board is provided on the back side of the light emitting unit 120, and an image signal processing unit 110, a timing processing unit 160, and a central control unit 180 are incorporated on the circuit board. It has become.

次に、走査ミラー部200の構成を説明する。
走査ミラー部200は、いわゆるMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)デバイスであって、半導体集積回路の加工技術を応用して製造される。走査ミラー部200は、互いに直交する二つの揺動軸を有する二軸駆動可能であって、一面にミラーを有する。
ミラーを揺動させることにより、光源部130から出力された、三つのレーザー光を一軸に合波した光束である画像光束をラスタースキャン(ラスター走査)するよう反射する。
Next, the configuration of the scanning mirror unit 200 will be described.
The scanning mirror unit 200 is a so-called MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) device, and is manufactured by applying a processing technique of a semiconductor integrated circuit. The scanning mirror unit 200 can be driven biaxially with two swing axes orthogonal to each other, and has a mirror on one surface.
By oscillating the mirror, the image light beam output from the light source unit 130, which is a light beam obtained by combining three laser beams on one axis, is reflected so as to be raster-scanned (raster scan).

走査ミラー部200の典型的構造を図6を参照して説明する。
図6において、(A)は走査ミラー部200の平面図であり、(B)は断面模式図である。
なお、断面模式図においては、見易いように、誤解のない範囲でハッチングは省略した。
また、説明の都合上、図6(A)における上下方向をy軸方向、左右方向をx軸方向として説明する。
A typical structure of the scanning mirror unit 200 will be described with reference to FIG.
6A is a plan view of the scanning mirror unit 200, and FIG. 6B is a schematic cross-sectional view.
In the schematic cross-sectional view, hatching is omitted in a range where there is no misunderstanding for easy viewing.
For convenience of explanation, the vertical direction in FIG. 6A will be described as the y-axis direction, and the horizontal direction will be described as the x-axis direction.

走査ミラー部200は、光を主走査方向および副走査方向に偏向させるように二軸駆動する光偏向素子210と、光偏向素子210を支える支持基台部250と、を備える。
光偏向素子210は、Si(シリコン)ウェハから周知の半導体プロセスで作製される。
光偏向素子210は、図6(A)においてx軸方向の両端に配置された二つの支持部220L、220Rと、前記二つの支持部220L、220Rの間において全体として副走査方向に揺動する副走査揺動体部230と、二つ支持部220L、220Rと副走査揺動体部230とを繋ぐ二つのアーム240L、240Rと、を有する。
二つのアーム240L、240Rは、上下方向のほぼ中央で支持部220L、220Rと副走査揺動体部230とを繋ぎ、これにより、副走査揺動軸Xsを揺動軸として副走査揺動体部230が揺動可能になっている。
The scanning mirror unit 200 includes a light deflection element 210 that is biaxially driven so as to deflect light in the main scanning direction and the sub-scanning direction, and a support base portion 250 that supports the light deflection element 210.
The optical deflection element 210 is manufactured from a Si (silicon) wafer by a known semiconductor process.
The light deflection element 210 swings in the sub-scanning direction as a whole between the two support portions 220L and 220R disposed at both ends in the x-axis direction in FIG. 6A and the two support portions 220L and 220R. It has a sub-scanning rocking body part 230 and two arms 240L and 240R that connect the two support parts 220L and 220R and the sub-scanning rocking body part 230.
The two arms 240L and 240R connect the support parts 220L and 220R and the sub-scanning rocking body part 230 at substantially the center in the vertical direction, whereby the sub-scanning rocking body part 230 has the sub-scanning rocking axis Xs as the rocking axis. Is swingable.

次に、副走査揺動体部230は、枠を構成する枠体231と、枠体231の枠内において枠体231から離間した状態で支持された主走査揺動片部232と、枠体231の内縁と主走査揺動片部232とを繋ぐ四つのL型梁部233A、233B、233C、233Dと、四つの圧電素子234A、234B、234C、234Dと、ミラー235と、二つの磁石236U、236Dと、を備える。   Next, the sub-scanning oscillating body 230 includes a frame 231 constituting the frame, a main scanning oscillating piece 232 supported in a state of being separated from the frame 231 within the frame 231, and the frame 231. Four L-shaped beam portions 233A, 233B, 233C, and 233D, four piezoelectric elements 234A, 234B, 234C, and 234D, a mirror 235, two magnets 236U, 236D.

L型梁部233A、233B、233C、233Dは、枠体231のうちのy軸に平行な内辺と、主走査揺動片部232のx軸に平行な辺と、を連結している。
このとき、L型梁部233A、233B、233C、233Dは、主走査揺動片部232の左右中央に近接した位置において主走査揺動片部232と連結されている。
これにより、主走査揺動軸Ysを揺動軸として主走査揺動片部232が揺動可能になっている。
The L-shaped beam portions 233A, 233B, 233C, and 233D connect the inner side parallel to the y-axis of the frame body 231 and the side parallel to the x-axis of the main scanning swing piece 232.
At this time, the L-shaped beam portions 233 </ b> A, 233 </ b> B, 233 </ b> C, and 233 </ b> D are connected to the main scanning rocking piece portion 232 at a position close to the left and right center of the main scanning rocking piece portion 232.
Thereby, the main scanning oscillating piece 232 can oscillate about the main scanning oscillating axis Ys as the oscillating axis.

そして、四つL型梁部233A、233B、233C、233Dにおいて、x軸に平行な部分に圧電素子234A、234B、234C、234Dが配置されている。
圧電素子234A、234B、234C、234Dは、詳しくは図示しないが、下部電極と上部電極との間に圧電体膜を挟んだ積層構造である。
In the four L-shaped beam portions 233A, 233B, 233C, and 233D, piezoelectric elements 234A, 234B, 234C, and 234D are arranged in portions parallel to the x-axis.
Although not shown in detail, the piezoelectric elements 234A, 234B, 234C, and 234D have a laminated structure in which a piezoelectric film is sandwiched between a lower electrode and an upper electrode.

ミラー235は、主走査揺動片部232の一面に形成されている。ミラー235は、反射率の高い金属(例えばAlやAu)の蒸着によって形成できる。
ここまでの構造で明らかなように、ミラー235は、アーム240L、240Rによる支持によって副走査方向に揺動するとともに、L型梁部233A、233B、233C、233Dの支持によって主走査方向にも揺動できる。
The mirror 235 is formed on one surface of the main scanning swing piece 232. The mirror 235 can be formed by vapor deposition of a highly reflective metal (for example, Al or Au).
As apparent from the structure so far, the mirror 235 swings in the sub-scanning direction by the support by the arms 240L and 240R, and also swings in the main scanning direction by the support of the L-shaped beam portions 233A, 233B, 233C, and 233D. I can move.

二つの磁石236U、236Dは、主走査揺動片部232においてy軸に沿った上下にそれぞれ配置されている。
ミラー235が形成された面を表面とすると、磁石236U、236Dは副走査揺動体部230の裏面に貼設されている。
The two magnets 236U and 236D are respectively arranged above and below the y-axis in the main scanning swing piece 232.
When the surface on which the mirror 235 is formed is the front surface, the magnets 236U and 236D are pasted on the back surface of the sub-scanning rocking body 230.

支持基台部250は、台部251と、二つの電磁コイル252U、252Dと、を有する。電磁コイル252U、252Dは、それぞれ磁石236U、236Dと対になるように配置されている。   The support base portion 250 includes a base portion 251 and two electromagnetic coils 252U and 252D. The electromagnetic coils 252U and 252D are arranged to be paired with the magnets 236U and 236D, respectively.

最後に、電気的配線について説明する。
4つの圧電素子234A、234B、234C、234Dが設けられているところ、二つの圧電素子234A、234Bで主走査揺動片部232に振動を誘起し、二つの圧電素子234C、234Dで主走査揺動片部232の振動を検出する。すなわち、図6(A)において、主走査揺動軸Ysを間にして左側に配置されている二つの駆動用圧電素子234A、234Bには駆動信号を印加する。すると、左側の二つの駆動用圧電素子234A、234Bの振動がL型梁部233A、233Bを介して主走査揺動片部232に伝達され、主走査揺動片部232が主走査揺動軸Ysを揺動軸として揺動する。また、主走査揺動軸Ysを間にして右側に配置されている二つの検出用圧電素子234C、234Dで主走査揺動片部232の振動を検出する。ここで、検出用圧電素子234C、234Dから得られる振動検出信号に対して所定の位相差をもった駆動電圧信号を駆動用圧電素子234A、234Bにフィードバックすることにより、主走査揺動片部232を共振駆動させることができる。
Finally, electrical wiring will be described.
When four piezoelectric elements 234A, 234B, 234C, and 234D are provided, vibration is induced in the main scanning oscillating piece 232 by the two piezoelectric elements 234A and 234B, and main scanning oscillating is performed by the two piezoelectric elements 234C and 234D. The vibration of the moving piece portion 232 is detected. That is, in FIG. 6A, a drive signal is applied to the two drive piezoelectric elements 234A and 234B disposed on the left side with the main scanning oscillation axis Ys interposed therebetween. Then, the vibrations of the two left driving piezoelectric elements 234A and 234B are transmitted to the main scanning oscillating piece 232 via the L-shaped beam portions 233A and 233B, and the main scanning oscillating piece 232 is moved to the main scanning oscillating shaft. Oscillates with Ys as the oscillation axis. Further, the vibration of the main scanning oscillating piece 232 is detected by two detection piezoelectric elements 234C and 234D arranged on the right side with the main scanning oscillating axis Ys interposed therebetween. Here, the drive voltage signal having a predetermined phase difference with respect to the vibration detection signals obtained from the detection piezoelectric elements 234C and 234D is fed back to the drive piezoelectric elements 234A and 234B, whereby the main scanning oscillating piece 232 is obtained. Can be driven to resonate.

また、電磁コイル252U、252Dには、所定周期で副走査揺動体部230を揺動させる駆動電流を印加する。これにより、電磁コイル252U、252Dと磁石236U、236Dとが反発および接近を交互に繰り返し、副走査揺動体部230が副走査揺動軸Xsを揺動軸として揺動する。副走査方向の揺動は、非共振駆動であり、画像データの垂直駆動の周期に合わせて調整される。   In addition, a drive current that swings the sub-scanning swinging body 230 at a predetermined cycle is applied to the electromagnetic coils 252U and 252D. As a result, the electromagnetic coils 252U and 252D and the magnets 236U and 236D repeat repulsion and approach alternately, and the sub-scanning rocking body 230 swings using the sub-scanning rocking axis Xs as the rocking axis. The oscillation in the sub-scanning direction is non-resonant driving and is adjusted according to the period of vertical driving of image data.

次に、結像光学部150について説明する。
図7は、光射出ユニット120から発射された画像光束L1が見る人の眼に到達するまでの光路を概略的に示した図である。
なお、結像光学部150の構成は、光射出ユニット120から射出された画像光束L1を見る人の眼に導くものであればよく、特定の構成に限定されるものではない。
後述する射出瞳拡大器としてのマイクロレンズアレイ(MLA)152が配設される位置も光源部130から出力される光束の光路上であればよい。
つまり、画像光束L1に基づく画像を見ているユーザの眼と、光源部130との間の光路上であればよい。
結像光学部150は、平面ミラー151、マイクロレンズアレイ152と、平面ミラー153と、凹面ミラー154と、を備える。
また、図7には、コンバイナ(combiner)としてのフロントガラス11も図示している。
Next, the imaging optical unit 150 will be described.
FIG. 7 is a diagram schematically showing an optical path until the image light beam L1 emitted from the light emitting unit 120 reaches the eye of the viewer.
Note that the configuration of the imaging optical unit 150 is not limited to a specific configuration as long as it can guide the image light beam L1 emitted from the light emission unit 120 to the eyes of a person who sees it.
The position where a microlens array (MLA) 152 as an exit pupil expander, which will be described later, is disposed may be on the optical path of the light beam output from the light source unit 130.
That is, what is necessary is just to be on the optical path between the eye of the user who is viewing the image based on the image light flux L1 and the light source unit 130.
The imaging optical unit 150 includes a plane mirror 151, a microlens array 152, a plane mirror 153, and a concave mirror 154.
FIG. 7 also shows a windshield 11 as a combiner.

マイクロレンズアレイ152は、光透過型であって、マイクロレンズをマトリックス状や蜂の巣状に配列したものである。マイクロレンズアレイ152は、レーザー特有のスペックルを低減する効果があり、放射角や色ムラを考慮して最適設計されている。そして、このマイクロレンズアレイ152によってレーザー光を拡散(放射)することにより、単位面積当たりのレーザー強度が小さくなる。これにより、眼に対する負担が軽くなり、光束が眼に入射しても安全である。   The microlens array 152 is of a light transmission type, and is formed by arranging microlenses in a matrix shape or a honeycomb shape. The microlens array 152 has an effect of reducing speckle peculiar to a laser, and is optimally designed in consideration of a radiation angle and color unevenness. Then, laser light is diffused (radiated) by the microlens array 152, thereby reducing the laser intensity per unit area. This reduces the burden on the eye and is safe even if light flux enters the eye.

走査ミラー部200で反射された光束L1は、マイクロレンズアレイ152上で一旦中間像を結ぶ。その後、平面ミラー153、凹面ミラー154、フロントガラス11での反射を介して画像光束L1は見る者の眼に届く。また、コンバイナとしてのフロントガラス11において、画像光束L1と外界からの実景とがオーバーレイされる。   The light beam L1 reflected by the scanning mirror unit 200 once forms an intermediate image on the microlens array 152. Thereafter, the image light beam L1 reaches the eyes of the viewer through reflection on the flat mirror 153, the concave mirror 154, and the windshield 11. Further, on the windshield 11 as a combiner, the image light beam L1 and the actual scene from the outside are overlaid.

ここで、図8は、マイクロレンズアレイ152の設置態様を示す図である。
なお、マイクロレンズアレイ152における各マイクロレンズの配列形状については、一般的なマイクロレンズアレイにおける配列形状と同じような形状を用いることができるため、図示を省略している。
マイクロレンズアレイ152は、図8に示すように、フレーム構造体140によって支持されることにより、その位置および姿勢が固定される。
フレーム構造体140は、窓部142を有する前面フレーム部141と、二つの側壁部144、144と、底面部145と、を有する。二つの側壁部144、144と底面部145とで囲まれた空間に光射出ユニット120の全体または一部を収納することで、モジュール化してもよい。
Here, FIG. 8 is a diagram illustrating an installation mode of the microlens array 152.
In addition, about the arrangement | sequence shape of each microlens in the microlens array 152, since the same shape as the arrangement | sequence shape in a general microlens array can be used, illustration is abbreviate | omitted.
As shown in FIG. 8, the microlens array 152 is supported by the frame structure 140 so that the position and posture thereof are fixed.
The frame structure 140 includes a front frame portion 141 having a window portion 142, two side wall portions 144 and 144, and a bottom surface portion 145. The light emission unit 120 may be entirely or partially housed in a space surrounded by the two side wall portions 144 and 144 and the bottom surface portion 145 to be modularized.

前面フレーム部141は、マイクロレンズアレイ152を嵌め付け可能な窓部142を有する。図8では、窓部142は、四角形の一辺を取り去ったコ字型であるが、窓部142の形状は円形でも四角形でも良いことは当然である。また、図8では、窓部142を構成する3つの内側端面に溝条143を形成して、この溝条143にマイクロレンズアレイ152を嵌めているが、マイクロレンズアレイ152の固定方法も限定されるものではない。   The front frame part 141 has a window part 142 into which the microlens array 152 can be fitted. In FIG. 8, the window part 142 has a U shape with one side of the rectangle removed, but it is natural that the shape of the window part 142 may be circular or square. In FIG. 8, grooves 143 are formed on the three inner end surfaces constituting the window 142, and the microlens array 152 is fitted into the grooves 143. However, the fixing method of the microlens array 152 is also limited. It is not something.

本実施形態の特徴として、前面フレーム部141には、マイクロレンズアレイ152の存在(光源部130から出力される光束の光路上に配設されているか否か)を検出する検出手段が配設されている。検出手段は、ここでは、光学式センサ146である。
光学式センサ146は、図9に示すように、発光部146Eと受光部146Rとを備え、発光部146Eと受光部146Rとがマイクロレンズアレイ152を間にして互いに反対側に設置されている。そして、発光部146Eから光を発射すると、この光はマイクロレンズアレイ152を介して受光部146Rに到達する。このとき、マイクロレンズアレイ152が存在していれば、光が拡散されるので、受光部146Rで受光する光の強度が弱くなる。よって、受光強度が所定値以下であれば、マイクロレンズアレイ152が存在していると判断できる。
As a feature of the present embodiment, the front frame unit 141 is provided with detection means for detecting the presence of the microlens array 152 (whether or not it is arranged on the optical path of the light beam output from the light source unit 130). ing. Here, the detection means is an optical sensor 146.
As shown in FIG. 9, the optical sensor 146 includes a light emitting unit 146E and a light receiving unit 146R, and the light emitting unit 146E and the light receiving unit 146R are disposed on the opposite sides with the microlens array 152 interposed therebetween. Then, when light is emitted from the light emitting unit 146E, this light reaches the light receiving unit 146R via the microlens array 152. At this time, if the microlens array 152 exists, the light is diffused, so that the intensity of the light received by the light receiving unit 146R becomes weak. Therefore, if the received light intensity is equal to or less than the predetermined value, it can be determined that the microlens array 152 exists.

一方、図10は、マイクロレンズアレイ152が脱落した状態を示している。
図10のようにマイクロレンズアレイ152が脱落してしまうと、発光部146Eからの光が直接に受光部146Rに入射する。よって、受光強度が所定値を超えていれば、マイクロレンズアレイ152が無いと判断できる。
On the other hand, FIG. 10 shows a state where the microlens array 152 is dropped.
When the microlens array 152 falls off as shown in FIG. 10, the light from the light emitting unit 146E directly enters the light receiving unit 146R. Therefore, if the received light intensity exceeds a predetermined value, it can be determined that there is no microlens array 152.

受光部146Rによって光電変換された信号は、中央制御部180に出力される。   The signal photoelectrically converted by the light receiving unit 146R is output to the central control unit 180.

次にタイミング処理部160について説明する。
タイミング処理部160は、ミラー駆動制御回路161と、振動検出部162と、タイミング調整部170と、を備える。
ここで、タイミング処理が必要な事項としては、走査ミラー部200の主走査駆動制御、走査ミラー部200の副走査駆動制御、および、画像信号処理部110での画像処理タイミングを走査ミラー部200の駆動に合わせるためのタイミング信号の生成、がある。
Next, the timing processing unit 160 will be described.
The timing processing unit 160 includes a mirror drive control circuit 161, a vibration detection unit 162, and a timing adjustment unit 170.
Here, the items that require timing processing include main scanning drive control of the scanning mirror unit 200, sub-scanning drive control of the scanning mirror unit 200, and image processing timing in the image signal processing unit 110. There is generation of a timing signal for adjusting to driving.

ミラー駆動制御回路161は、走査ミラー部200の主走査駆動制御を行う主走査駆動制御部161Hと、走査ミラー部200の副走査駆動制御を行う副走査駆動制御部161Vと、を備える。   The mirror drive control circuit 161 includes a main scan drive control unit 161H that performs main scan drive control of the scan mirror unit 200, and a sub scan drive control unit 161V that performs sub scan drive control of the scan mirror unit 200.

走査ミラー部200の主走査駆動制御について説明すると、走査ミラー部200の検出用圧電素子234C、234Dからの検出信号を振動検出部162で検出する。振動検出部162は、例えば、増幅回路やフィルタで構成することができる。検出された振動検出信号Snを主走査駆動制御部161Hにフィードバックし、走査ミラー部200が主走査方向で共振するように位相調整を行い、主走査駆動制御信号SHとして駆動用圧電素子234A、234Bに印加する。これにより、走査ミラー部200を主走査方向においては共振駆動させる。   The main scanning drive control of the scanning mirror unit 200 will be described. The vibration detection unit 162 detects detection signals from the detection piezoelectric elements 234C and 234D of the scanning mirror unit 200. The vibration detection unit 162 can be configured by an amplifier circuit or a filter, for example. The detected vibration detection signal Sn is fed back to the main scanning drive control unit 161H, phase adjustment is performed so that the scanning mirror unit 200 resonates in the main scanning direction, and driving piezoelectric elements 234A and 234B are used as the main scanning drive control signal SH. Apply to. As a result, the scanning mirror unit 200 is driven to resonate in the main scanning direction.

一方、副走査駆動制御部161Vは、画像データの垂直駆動の周期に合わせて走査ミラー部200を副走査方向に非共振駆動させる。副走査方向の振動周波数は、例えば、VGAであれば60Hzである。副走査駆動制御部161Vは、主走査駆動制御部161Hから出力される主走査駆動信号SHとタイミングを合わせながら、60Hzで走査ミラー部200を副走査方向で揺動させる副走査駆動信号SVを出力する。   On the other hand, the sub-scanning drive control unit 161V causes the scanning mirror unit 200 to perform non-resonant driving in the sub-scanning direction in accordance with the vertical driving cycle of the image data. The vibration frequency in the sub-scanning direction is 60 Hz for VGA, for example. The sub-scanning drive control unit 161V outputs a sub-scanning drive signal SV that swings the scanning mirror unit 200 in the sub-scanning direction at 60 Hz while matching the timing with the main scanning drive signal SH output from the main scanning drive control unit 161H. To do.

タイミング調整部170は、メモリコントローラの動作を走査ミラー部の駆動に合わせるようにタイミング処理する。具体的には、走査ミラー部の主走査方向の共振周波数を逓倍し、ドットクロックを生成する。ドットクロックは、タイミング信号として、読出し部113R、RGBデータバッファ115、光源駆動部116に供給される。   The timing adjustment unit 170 performs timing processing so that the operation of the memory controller matches the drive of the scanning mirror unit. Specifically, the dot clock is generated by multiplying the resonance frequency of the scanning mirror unit in the main scanning direction. The dot clock is supplied to the reading unit 113R, the RGB data buffer 115, and the light source driving unit 116 as a timing signal.

このように生成されたタイミング信号(ドットクロック、表示期間指示信号)に基づいて描画が行われる動作を順に説明する。
まず、読出し部113Rは、ドットクロックのタイミングで画像データを一ラインずつ読み出してRGBデータバッファ115に出力する。
このRGBデータバッファ115に一時保持された画像データが順送りに光源駆動部116に送られる。すると、各色の半導体レーザーダイオードそれぞれが画像データで指示された輝度で発光駆動される。各色の輝度、主走査、副走査の駆動が同期することにより、各画素が適切に描画され、これによって、所望の画像データに基づく画像が描画されることになる。
The operation of drawing based on the timing signal (dot clock, display period instruction signal) generated in this way will be described in order.
First, the reading unit 113R reads the image data line by line at the timing of the dot clock and outputs it to the RGB data buffer 115.
The image data temporarily stored in the RGB data buffer 115 is sent to the light source driving unit 116 in order. Then, each color semiconductor laser diode is driven to emit light with the brightness indicated by the image data. By synchronizing the luminance of each color, the driving of the main scanning, and the sub-scanning, each pixel is appropriately drawn, and thereby an image based on desired image data is drawn.

次に中央制御部180の動作について説明する。
中央制御部180は、画像表示装置100全体の動作を制御している。
特に本実施形態においては、結像光学系150の状態を監視するとともに、結像光学系150の状態に応じてレーザー発光のオン/オフ動作を管理する。
中央制御部180は、検出判定部181と、光源駆動管理部182と、を有する。
Next, the operation of the central control unit 180 will be described.
The central control unit 180 controls the overall operation of the image display apparatus 100.
In particular, in the present embodiment, the state of the imaging optical system 150 is monitored and the on / off operation of laser emission is managed according to the state of the imaging optical system 150.
The central control unit 180 includes a detection determination unit 181 and a light source drive management unit 182.

検出判定部181は、光学式センサ(検出手段)146から出力された光電変換信号に基づいてマイクロレンズアレイ152の有無を判定する。すなわち、光電変換信号を所定閾値と対比して、光電変換信号のレベルが閾値以下であればマイクロレンズアレイ152が存在していると判定する。一方、光電変換信号のレベルが閾値を超えていた場合には、マイクロレンズアレイ152が無いと判定する。   The detection determination unit 181 determines the presence / absence of the microlens array 152 based on the photoelectric conversion signal output from the optical sensor (detection unit) 146. That is, the photoelectric conversion signal is compared with a predetermined threshold, and if the level of the photoelectric conversion signal is equal to or lower than the threshold, it is determined that the microlens array 152 exists. On the other hand, if the level of the photoelectric conversion signal exceeds the threshold value, it is determined that there is no microlens array 152.

光源駆動管理部182は、検出判定部181による判定結果に基づいて、光源駆動部116の動作を管理する。
マイクロレンズアレイ152が有ると判定された場合、光源駆動管理部182は光源駆動部116の動作を許可する。
この場合、画像表示装置100としては、マイクロレンズアレイ152が有ると判定された場合の動作である通常動作を行うことになる。
すなわち、光源駆動部116から光源部130の半導体レーザーダイオード132R、132G、132Bに駆動電流が印加され、半導体レーザーダイオード132R、132G、132Bからの光がユーザの眼に入射して、ユーザは画像を見ることができる。
このように、通常動作においては、例えば入力画像データに基づく画像をユーザが十分視認可能なように表示する。
The light source drive management unit 182 manages the operation of the light source drive unit 116 based on the determination result by the detection determination unit 181.
When it is determined that the microlens array 152 is present, the light source drive management unit 182 permits the operation of the light source drive unit 116.
In this case, the image display apparatus 100 performs a normal operation that is an operation when it is determined that the microlens array 152 is present.
That is, a driving current is applied from the light source driving unit 116 to the semiconductor laser diodes 132R, 132G, and 132B of the light source unit 130, light from the semiconductor laser diodes 132R, 132G, and 132B is incident on the user's eyes, and the user views an image. Can see.
As described above, in the normal operation, for example, an image based on the input image data is displayed so that the user can sufficiently recognize the image.

一方、マイクロレンズアレイ152が無いと判定された場合、光源駆動管理部182は光源駆動部116の動作を許可せず、光源駆動部116の動作を停止させる。   On the other hand, when it is determined that there is no microlens array 152, the light source drive management unit 182 does not permit the operation of the light source drive unit 116 and stops the operation of the light source drive unit 116.

中央制御部180は、電源がONになったときにはまず最初にマイクロレンズアレイ152の検出判定を行い、さらに、画像表示装置100が動作している間は常に検出判定を継続して行うことが好ましい。
なお、図示しない振動センサを設け、その振動センサによって所定値以上の振動を検出した場合に、検出判定を行うようにしてもよい。
When the power is turned on, the central control unit 180 first performs detection determination of the microlens array 152, and preferably continuously performs detection determination while the image display apparatus 100 is operating. .
It should be noted that a vibration sensor (not shown) may be provided, and the detection determination may be performed when vibration of a predetermined value or more is detected by the vibration sensor.

中央制御部180による管理動作を図11のフローチャートを参照して説明する。
ユーザが画像表示装置100の電源をONにする(ST101)ことなどを契機として、まず、光学式センサ(検出手段)146が起動する(ST102)。
つまり、発光部146Eから光が発射され、その光が受光部146Rによって受光されることになる。
The management operation by the central control unit 180 will be described with reference to the flowchart of FIG.
When the user turns on the power of the image display apparatus 100 (ST101), the optical sensor (detection means) 146 is first activated (ST102).
That is, light is emitted from the light emitting unit 146E, and the light is received by the light receiving unit 146R.

検出判定部181は、受光部146Rから出力される光電変換信号に基づいてマイクロレンズアレイ152の検出判定を実行する。
光電変換信号のレベルが閾値以下であれば(ST104:YES)、マイクロレンズアレイ152が存在していると判定し、光源駆動管理部182は光源駆動部116の動作を許可する(ST105)。したがって、通常動作となり、半導体レーザーダイオード132R、132G、132Bからの光が眼に入射して像を形成する。
つまり、入力画像データに基づく画像を表示する。これによりユーザは画像を見ることができる。
そして、終了条件(例えばユーザが電源をOFFにした等)が満たされるまでST103からST105のループを繰り返す(ST106)。
The detection determination unit 181 performs detection determination of the microlens array 152 based on the photoelectric conversion signal output from the light receiving unit 146R.
If the level of the photoelectric conversion signal is equal to or less than the threshold value (ST104: YES), it is determined that the microlens array 152 is present, and the light source drive management unit 182 permits the operation of the light source drive unit 116 (ST105). Accordingly, normal operation is performed, and light from the semiconductor laser diodes 132R, 132G, and 132B enters the eye to form an image.
That is, an image based on the input image data is displayed. Thereby, the user can see the image.
Then, the loop from ST103 to ST105 is repeated until an end condition (for example, the user turns off the power) is satisfied (ST106).

ここで、ST104において、光電変換信号のレベルが閾値を超えていた場合(ST104:NO)、何らかの原因でマイクロレンズアレイ152が検出できていないことになる。
この場合、光源駆動管理部182は光源駆動部116の動作を停止させる(ST107)。すると、半導体レーザーダイオード132R、132G、132Bの発光が停止されることになる。
また、半導体レーザーダイオード132R、132G、132Bをまだ発光させていない場合は、発光させることを許可しない。
Here, in ST104, when the level of the photoelectric conversion signal exceeds the threshold (ST104: NO), the microlens array 152 cannot be detected for some reason.
In this case, the light source drive management unit 182 stops the operation of the light source drive unit 116 (ST107). Then, the light emission of the semiconductor laser diodes 132R, 132G, and 132B is stopped.
Further, when the semiconductor laser diodes 132R, 132G, and 132B are not yet emitted, the emission is not permitted.

このような構成を有する第1実施形態によれば、次の効果を奏する。
本実施形態では、マイクロレンズアレイ152の有無を検出して、マイクロレンズアレイ152が無い場合には光源駆動を停止させる。これにより、マイクロレンズアレイ152による拡散を経た光だけが眼に入射し、拡散を受けないレーザー光が眼に入射することがなくなる。したがって使用態様によって万が一にもマイクロレンズアレイ152が外れてしまったような場合であっても、レーザー光が眼に過剰な負担を掛けることはない。
According to 1st Embodiment which has such a structure, there exists the following effect.
In the present embodiment, the presence or absence of the microlens array 152 is detected, and when the microlens array 152 is not present, the light source driving is stopped. As a result, only light that has been diffused by the microlens array 152 is incident on the eye, and laser light that is not diffused is not incident on the eye. Therefore, even if the microlens array 152 is accidentally removed depending on the mode of use, the laser light does not place an excessive burden on the eyes.

(変形例1)
検出手段は、光学式センサ146に限られず、機械式センサ147であってもよいことはもちろんである。例えば、図12に示すように、ロッド147Lをマイクロレンズアレイ152に当接させ、ロッド147Lの進退量に基づいてマイクロレンズアレイ152の有無を検出してもよい。さらには、検出手段としては、光学式、機械式に限らず、マイクロレンズアレイ152の有無を検出するセンサであればよいのであり、その設置形態についても何ら限定されないのは明らかであろう。
(Modification 1)
Of course, the detection means is not limited to the optical sensor 146 but may be a mechanical sensor 147. For example, as shown in FIG. 12, the rod 147L may be brought into contact with the microlens array 152, and the presence / absence of the microlens array 152 may be detected based on the advance / retreat amount of the rod 147L. Furthermore, the detection means is not limited to an optical type and a mechanical type, and any sensor that detects the presence / absence of the microlens array 152 may be used, and it is obvious that the installation form is not limited at all.

(変形例2)
上記実施形態においては、中央制御部180によって光源駆動部116の動作を管理する構成を説明した。
変形例2として、中央制御部180を介さずに、検出手段146からの出力信号で直接に光源駆動部116のオン/オフをコントロールしてもよい。
例えば、図13に示すように、光源駆動部116は、電源部190から動作電流を得るとする。
また、光学式センサ(検出手段)146の出力信号が直接に電源部190に入力されるようにする。
そして、マイクロレンズアレイ152が存在することを検出できていない場合には、電源部190から光源駆動部116への電力供給を停止させる。
(Modification 2)
In the above embodiment, the configuration in which the operation of the light source driving unit 116 is managed by the central control unit 180 has been described.
As a second modification, on / off of the light source driving unit 116 may be directly controlled by an output signal from the detection unit 146 without using the central control unit 180.
For example, as illustrated in FIG. 13, the light source driving unit 116 obtains an operating current from the power supply unit 190.
The output signal of the optical sensor (detection means) 146 is directly input to the power supply unit 190.
If the presence of the microlens array 152 cannot be detected, the power supply from the power supply unit 190 to the light source driving unit 116 is stopped.

電源部190から光源駆動部116への電力供給を停止させるにあたっては、図示しない電源制御部によって、電源部190をオフにしてもよく、また、電源部190と光源駆動部116との間の電気的接続を遮断するスイッチを用いてもよい。   When stopping the power supply from the power supply unit 190 to the light source driving unit 116, the power supply unit 190 may be turned off by a power supply control unit (not shown), and the electric power between the power supply unit 190 and the light source driving unit 116 may be turned off. A switch that cuts off the general connection may be used.

(変形例3)
上記実施形態では、マイクロレンズアレイ152が無い場合には光源駆動部116の動作を停止させるとした。つまり、マイクロレンズアレイ152が無い場合には半導体レーザーダイオード132R、132G、132Bの発光が全て止まるとした。
ここで、マイクロレンズアレイ152が無い場合に、全ての半導体レーザーダイオード132R、132G、132Bの発光を止めてしまうのではなく、出力を弱くしてもよい。例えば、光源駆動部116から光源部130への印加電流値を通常動作時よりも小さくしてもよく、例えば、半分にしてもよい。これによれば、ユーザの眼に光が入射しても、眼に対する負担は軽減される。
そして、マイクロレンズアレイ152がなければ像が明瞭に結像しないので、ユーザとしては何らかの故障が生じていることがすぐにわかる。
(Modification 3)
In the above embodiment, the operation of the light source driving unit 116 is stopped when there is no microlens array 152. That is, in the absence of the microlens array 152, all the light emission of the semiconductor laser diodes 132R, 132G, and 132B is stopped.
Here, when the microlens array 152 is not provided, the output may be weakened instead of stopping the light emission of all the semiconductor laser diodes 132R, 132G, and 132B. For example, the applied current value from the light source driving unit 116 to the light source unit 130 may be smaller than that during normal operation, for example, may be halved. According to this, even if light enters the user's eyes, the burden on the eyes is reduced.
Since the image is not clearly formed without the microlens array 152, the user can immediately recognize that some kind of failure has occurred.

あるいは、マイクロレンズアレイ152が無い場合には、赤色光、緑色光および青色光のうちの一つ以上を停止させてもよい。例えば、マイクロレンズアレイ152が無い場合に緑色光および青色光の発光を停止させ、赤色光だけを発光させれば、ユーザの眼には赤色だけが見えることになる。これによれば、ユーザの眼には赤色だけが見え、眼に対する負担が軽減されると同時に故障が生じていることがユーザにすぐに伝わる。   Alternatively, when there is no microlens array 152, one or more of red light, green light, and blue light may be stopped. For example, if the emission of green light and blue light is stopped and only red light is emitted when there is no microlens array 152, only the red color is visible to the user's eyes. According to this, only the red color is visible to the user's eyes, and the burden on the eyes is reduced, and at the same time, the user is immediately informed that a failure has occurred.

さらには、マイクロレンズアレイ152が無い場合には、赤色光、緑色光および青色光のうちの一つ以上を停止させ、かつ、発光する光については弱くしてもよい。例えば、赤色半導体レーザーダイオード132Rだけを駆動し、かつ、その駆動電流も小さくする。これによれば、眼に対する負担がさらに軽減される。また、マイクロレンズアレイ152が無い場合には、赤色光、緑色光および青色光のうちの一つ以上の光を弱めるとともに、通常時における赤色光と緑色光と青色光との光強度のバランスと異なるバランスで発光するようにしてもよい。これによれば、ユーザの眼には通常時とは異なる色バランスの画像が見え、眼に対する負担が軽減されると同時に故障が生じていることがユーザにすぐに伝わる。   Furthermore, when there is no microlens array 152, one or more of red light, green light, and blue light may be stopped and light emitted may be weakened. For example, only the red semiconductor laser diode 132R is driven, and the drive current is also reduced. This further reduces the burden on the eyes. In the absence of the microlens array 152, at least one of red light, green light, and blue light is weakened, and the light intensity balance of red light, green light, and blue light in a normal state is reduced. You may make it light-emit with a different balance. According to this, an image with a color balance different from the normal time is seen in the user's eyes, and the burden on the eyes is reduced, and at the same time, the user is immediately informed that a failure has occurred.

また、マイクロレンズアレイ152が無い場合に、出力を弱くした光で故障(異常)を知らせるメッセージ画像を表示し、その後に全ての半導体レーザーダイオード132R、132G、132Bの発光を止めてもよい。   In addition, when there is no microlens array 152, a message image informing of a failure (abnormality) may be displayed with light whose output is weakened, and then light emission of all the semiconductor laser diodes 132R, 132G, and 132B may be stopped.

なお、本発明は上記実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
射出瞳拡大器としてはマイクロレンズアレイ152に限らず、同等の作用を有するものであればよいのであり、例えば、マイクロスフィアや、ナノスフィア、散光器、ホログラフィック拡大器、回折格子などであってもよく、さらには、これらの二つ以上を組み合わせてもよい。
また、射出瞳拡大器の設置態様も図8に限定されないのはもちろんである。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention.
The exit pupil magnifier is not limited to the microlens array 152, but may be any as long as it has an equivalent function, such as a microsphere, a nanosphere, a diffuser, a holographic magnifier, and a diffraction grating. Further, two or more of these may be combined.
Of course, the installation mode of the exit pupil magnifier is not limited to that shown in FIG.

上記説明では、走査ミラー部としては、一体で二軸駆動が可能なMEMSミラーを例示したが、水平方向に揺動するミラーと垂直方向に揺動するミラーとが別体になっているなど、上記の例示に限定されず種々変更が可能である。   In the above description, as the scanning mirror unit, the MEMS mirror capable of being integrally and biaxially driven is exemplified, but the mirror that swings in the horizontal direction and the mirror that swings in the vertical direction are separate, Various modifications are possible without being limited to the above examples.

画像表示装置は、ヘッドアップディスプレイとしての車載タイプのみならず、ヘルメット内蔵型や眼鏡タイプなどのヘッドマウントディスプレイ、フロントプロジェクターなどに応用できることはいうまでもない。   Needless to say, the image display device can be applied not only to a vehicle-mounted type as a head-up display, but also to a head-mounted display such as a helmet built-in type or a glasses type, a front projector, and the like.

10・・・自動車、11・・・フロントガラス、100・・・画像表示装置、110・・・画像信号処理部、111・・・ビデオインターフェース、112・・・ビデオデコーダ、113・・・メモリコントローラ、113R・・・読出し部、113W・・・書込み部、114・・・フレームメモリ、115・・・データバッファ、116・・・光源駆動部、116B・・・青色ドライバ、116G・・・緑色ドライバ、116R・・・赤色ドライバ、120・・・光射出ユニット、130・・・光源部、132B・・・青色レーザーダイオード、132G・・・緑色レーザーダイオード、132R・・・赤色レーザーダイオード、133A・・・ミラー、133B・・・ミラー、133D・・・ミラー、134・・・集光レンズ、140・・・フレーム構造体、141・・・前面フレーム部、142・・・窓部、143・・・溝条、144・・・側壁部、145・・・底面部、146・・・光学式センサ(検出手段)、146E・・・発光部、146R・・・受光部、147・・・機械式センサ、147L・・・ロッド、150・・・結像光学系、151・・・平面ミラー、152・・・マイクロレンズアレイ、153・・・平面ミラー、154・・・凹面ミラー、160・・・タイミング処理部、161・・・ミラー駆動制御回路、161H・・・主走査駆動制御部、161V・・・副走査駆動制御部、162・・・振動検出部、170・・・タイミング調整部、180・・・中央制御部、181・・・検出判定部、182・・・光源駆動管理部、190・・・電源部、200・・・走査ミラー部、210・・・光偏向素子、230・・・副走査揺動体部、231・・・枠体、232・・・主走査揺動片部、233A、233B、233C、233D・・・L型梁部、234A、234B、234C、234D・・・圧電素子、235・・・ミラー、236U、236D・・・磁石、240L、240R・・・アーム、250・・・支持基台部、251・・・台部、252U、252D・・・電磁コイル。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Automobile, 11 ... Windshield, 100 ... Image display apparatus, 110 ... Image signal processing part, 111 ... Video interface, 112 ... Video decoder, 113 ... Memory controller 113R ... Reading unit, 113W ... Writing unit, 114 ... Frame memory, 115 ... Data buffer, 116 ... Light source driving unit, 116B ... Blue driver, 116G ... Green driver 116R ... Red driver, 120 ... Light emission unit, 130 ... Light source, 132B ... Blue laser diode, 132G ... Green laser diode, 132R ... Red laser diode, 133A ... Mirror, 133B ... Mirror, 133D ... Mirror, 134 ... Condensing lens, 140 -Frame structure 141-front frame part 142 ... window part 143 ... groove strip 144 144 side wall part 145 ... bottom face part 146 optical sensor (detection Means), 146E, light emitting section, 146R, light receiving section, 147, mechanical sensor, 147L, rod, 150, imaging optical system, 151, plane mirror, 152,. Microlens array, 153... Plane mirror, 154... Concave mirror, 160... Timing processing unit, 161... Mirror drive control circuit, 161 H. Sub-scanning drive control unit 162 ... vibration detection unit 170 ... timing adjustment unit 180 ... central control unit 181 ... detection determination unit 182 ... light source drive management unit 190 ...・ Power supply unit, 200 ..Scanning mirror part 210... Optical deflecting element 230... Sub-scanning rocking body part 231... Frame body 232 ... Main scanning rocking piece part 233 A, 233 B, 233 C, 233 D ..L-shaped beam part, 234A, 234B, 234C, 234D ... piezoelectric element, 235 ... mirror, 236U, 236D ... magnet, 240L, 240R ... arm, 250 ... support base part , 251... Pedestal, 252U, 252D.

Claims (6)

光束を出力する光源部と、
入力画像データに基づいて前記光源部を駆動させる光源駆動部と、
主走査方向及び副走査方向に駆動されることで、前記光源部からの光束をラスター走査するよう反射する走査ミラー部と、
前記光源部から出力される光束の光路上に配設される射出瞳拡大器と、
前記射出瞳拡大器が前記光路上に存在するか否かを検出する検出手段と、を備える
ことを特徴とする画像表示装置。
A light source that outputs a luminous flux;
A light source driving unit for driving the light source unit based on input image data;
A scanning mirror unit that is driven in a main scanning direction and a sub-scanning direction to reflect a light beam from the light source unit so as to perform raster scanning;
An exit pupil expander disposed on an optical path of a light beam output from the light source unit;
An image display device comprising: detecting means for detecting whether or not the exit pupil expander is present on the optical path.
請求項1に記載の画像表示装置において、
前記検出手段によって前記射出瞳拡大器の存在を検出できなかった場合には、前記検出手段によって前記射出瞳拡大器の存在を検出できた場合よりも前記光源部からの光束の強度を弱くするか、又は前記光源部からの光束の出力を停止する
ことを特徴とする画像表示装置。
The image display device according to claim 1,
If the presence of the exit pupil expander cannot be detected by the detection means, the intensity of the light beam from the light source unit should be made weaker than if the presence of the exit pupil expander can be detected by the detection means Alternatively, the output of the light flux from the light source unit is stopped.
請求項2に記載の画像表示装置において、
前記光源部は複数の発光素子を発光させることによって前記光束を出力し、
前記検出手段によって前記射出瞳拡大器の存在を検出できなかった場合には、前記複数の発光素子のうちの一つ以上の発光素子の発光を弱くするか、又は前記複数の発光素子のうちの一つ以上の発光素子の発光を停止する
ことを特徴とする画像表示装置。
The image display device according to claim 2,
The light source unit outputs the light flux by causing a plurality of light emitting elements to emit light,
If the detection means cannot detect the presence of the exit pupil magnifier, the light emission of one or more light emitting elements among the plurality of light emitting elements is weakened, or An image display device characterized by stopping light emission of one or more light emitting elements.
請求項1から請求項3のいずれかに記載の画像表示装置において、
前記検出手段によって前記射出瞳拡大器の存在を検出できなかった場合には、通常動作時よりも弱い強度の光で異常を知らせるメッセージ画像を表示させる
ことを特徴とする画像表示装置。
The image display device according to any one of claims 1 to 3,
An image display device that displays a message image informing of an abnormality with light having a weaker intensity than that in a normal operation when the detection unit cannot detect the presence of the exit pupil magnifier.
請求項1に記載の画像表示装置において、
前記検出手段によって前記射出瞳拡大器の存在を検出できた場合にのみ、前記光源部から光束を出力させる
ことを特徴とする画像表示装置。
The image display device according to claim 1,
The image display apparatus, wherein the light source is output from the light source unit only when the detection unit can detect the presence of the exit pupil expander.
光源部から出力される光束の光路上に配設される射出瞳拡大器を備えた画像表示装置の制御方法であって、
前記射出瞳拡大器が前記光路上に存在するか否かを検出し、
前記射出瞳拡大器の存在を検出できた場合には、前記光源部を入力画像データに基づいて駆動して光束を出力させ、その前記光源部からの光束を、走査ミラー部を主走査方向及び副走査方向に振駆動することでラスター走査するよう反射して前記入力画像データに基づく画像を表示し、
前記射出瞳拡大器の存在を検出できなかった場合には、前記射出瞳拡大器の存在を検出できた場合よりも前記光源部からの光束の強度を弱くするか、又は前記光源部から光束を出力しない
ことを特徴とする画像表示装置の制御方法。
A control method for an image display device including an exit pupil expander disposed on an optical path of a light beam output from a light source unit,
Detecting whether the exit pupil magnifier is on the optical path;
When the presence of the exit pupil expander can be detected, the light source unit is driven based on input image data to output a light beam, and the light beam from the light source unit is moved in the main scanning direction and the scanning mirror unit. Reflecting the raster scanning by swinging in the sub-scanning direction, displaying an image based on the input image data,
If the presence of the exit pupil expander cannot be detected, the intensity of the light beam from the light source unit is made weaker than the case where the presence of the exit pupil expander can be detected, or the light beam is emitted from the light source unit. A method for controlling an image display device, characterized by not outputting.
JP2012069357A 2012-03-26 2012-03-26 Image display device and control method for image display device Pending JP2013200474A (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012069357A JP2013200474A (en) 2012-03-26 2012-03-26 Image display device and control method for image display device
PCT/JP2013/055692 WO2013146096A1 (en) 2012-03-26 2013-03-01 Image display device and control method for image display device
US14/493,054 US9465209B2 (en) 2012-03-26 2014-09-22 Image display apparatus and method for controlling image display apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012069357A JP2013200474A (en) 2012-03-26 2012-03-26 Image display device and control method for image display device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2013200474A true JP2013200474A (en) 2013-10-03

Family

ID=49520753

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012069357A Pending JP2013200474A (en) 2012-03-26 2012-03-26 Image display device and control method for image display device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2013200474A (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017097296A (en) * 2015-11-27 2017-06-01 株式会社リコー Image display unit and vehicle
US10197895B2 (en) 2015-03-31 2019-02-05 Hamamatsu Photonics K.K. Projection display device
JP2020086215A (en) * 2018-11-28 2020-06-04 株式会社リコー Display unit and movable body
US10928716B2 (en) 2015-03-31 2021-02-23 Hamamatsu Photonics K.K. Projection display device
WO2021101502A1 (en) * 2019-11-18 2021-05-27 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Detecting and responding to light source failure
CN113433700A (en) * 2013-11-27 2021-09-24 奇跃公司 Virtual and augmented reality systems and methods
KR20210150933A (en) * 2020-06-04 2021-12-13 저장 프리즘 홀로그래픽 테크놀로지 씨오., 엘티디. Air imaging apparatus for vehicle and human-machine interactive in-vehicle assistance system
CN113853545A (en) * 2020-03-31 2021-12-28 华为技术有限公司 Device for detecting deviation of diffusion film and head-up display
WO2023054324A1 (en) * 2021-09-30 2023-04-06 富士フイルム株式会社 Head-up display system and transport

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11714291B2 (en) 2013-11-27 2023-08-01 Magic Leap, Inc. Virtual and augmented reality systems and methods
CN113433700B (en) * 2013-11-27 2024-03-22 奇跃公司 Virtual and augmented reality systems and methods
CN113433700A (en) * 2013-11-27 2021-09-24 奇跃公司 Virtual and augmented reality systems and methods
US10197895B2 (en) 2015-03-31 2019-02-05 Hamamatsu Photonics K.K. Projection display device
US10928716B2 (en) 2015-03-31 2021-02-23 Hamamatsu Photonics K.K. Projection display device
US10572972B2 (en) 2015-11-27 2020-02-25 Ricoh Company, Ltd. Image display apparatus and vehicle
JP2017097296A (en) * 2015-11-27 2017-06-01 株式会社リコー Image display unit and vehicle
JP2020086215A (en) * 2018-11-28 2020-06-04 株式会社リコー Display unit and movable body
JP7159817B2 (en) 2018-11-28 2022-10-25 株式会社リコー display and mobile
WO2021101502A1 (en) * 2019-11-18 2021-05-27 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Detecting and responding to light source failure
CN113853545A (en) * 2020-03-31 2021-12-28 华为技术有限公司 Device for detecting deviation of diffusion film and head-up display
JP7460793B2 (en) 2020-03-31 2024-04-02 華為技術有限公司 Diffuser film shift detection device and head-up display
KR102499943B1 (en) * 2020-06-04 2023-02-14 저장 프리즘 홀로그래픽 테크놀로지 씨오., 엘티디. Air imaging apparatus for vehicle and human-machine interactive in-vehicle assistance system
KR20210150933A (en) * 2020-06-04 2021-12-13 저장 프리즘 홀로그래픽 테크놀로지 씨오., 엘티디. Air imaging apparatus for vehicle and human-machine interactive in-vehicle assistance system
WO2023054324A1 (en) * 2021-09-30 2023-04-06 富士フイルム株式会社 Head-up display system and transport

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2013146096A1 (en) Image display device and control method for image display device
JP2013200474A (en) Image display device and control method for image display device
JP6079239B2 (en) Image display device
US7357512B2 (en) Color image projection system and method
JP5867225B2 (en) Image display device and control method of image display device
US5903397A (en) Display with multi-surface eyepiece
US9229236B2 (en) Head-mounted display with half mirror area
US7511771B2 (en) Color image projection system and method
JP4006179B2 (en) Image display device and image display system
WO2013100066A1 (en) Image display device, control method for image display device, and information output device
JP4031481B2 (en) Projection display
JPH11160650A (en) Picture display device
JP4792970B2 (en) Image display device, retinal scanning image display device, and half mirror
JP2010072255A (en) Display device and mobile body
US11109000B2 (en) Laser projection device and laser projection system
CN105572859B (en) Optical device, method for manufacturing optical device, and image display apparatus
JP5915254B2 (en) Image display device and control method thereof
US20130257693A1 (en) Display device
JP2014130287A (en) Image display device
US6822773B2 (en) Scanning type image display optical system, scanning type image display apparatus, and image display system
JP2014010347A (en) Image display device, and image display method
JP6015442B2 (en) Image display device
JP2014130288A (en) Image display device
JP2005249834A (en) Optical scanner and image display device having the optical scanner
WO2016135796A1 (en) Image rendering device, head-up display, and method for adjusting image luminance