JP2014074802A - Display device - Google Patents
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Description
本発明は、反射型表示素子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 including a reflective display element.
従来より、車両用ヘッドアップディスプレイ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。斯かる車両用ヘッドアップディスプレイ1は、表示光Lを車両のフロントガラス或いはコンバイナと称される半透過板に投影し、虚像を表示するものである。車両用ヘッドアップディスプレイ1は、透光性の窓部2を備えたハウジング3に液晶表示装置4及び反射鏡5を収容したものであり、液晶表示装置4が発した表示光Lは、反射鏡5で反射されてフロントガラス或いはコンバイナに投影される(図5参照)。
Conventionally, various head-up displays for vehicles have been proposed, and for example, disclosed in Patent Document 1. Such a vehicle head-up display 1 projects display light L onto a transflective plate called a vehicle windshield or combiner to display a virtual image. The vehicle head-up display 1 includes a liquid
液晶表示装置4は、液晶表示パネル6及びこの液晶表示パネル6を透過照明する発光素子7,8を有するものである。発光素子7,8は、図示しない駆動回路から所定の電力を供給されて発光するものであり、発光素子7は緑色光L1を発し、発光素子8は赤色光L2を発する。液晶表示パネル6は、発光素子7が発した緑色光L1と発光素子8が発した赤色光L2とが混色された照明光L3で透過照明される。
The liquid
しかし、周囲温度によって発光素子7,8の発光輝度が各々変化するため、照明光L3が所望の色度ではなく、やや緑色が強かったり、やや赤色が強かったりすることがあるという問題を有していた。
However, since the light emission luminances of the
この問題を解決するため、発光素子の光量を調整して、ホワイトバランスを維持する表示装置が提案されており、例えば特許文献2に開示されている。斯かる表示装置は、赤または緑または青の色光を発する発光素子からなる光源と、液晶デバイスを用いた光変調素子と、投射光学系と、光変調素子と投射光学系の間に配置された検出部と、制御部とを有しており、検出部にて各々の発光素子から発せられた光量を測定し、制御部によって赤、緑、青各色の発光素子の光量を比較・調整することにより各色のバランスを保つので、発光素子が長期間の使用によって劣化し光量が低下しても、最適なホワイトバランスの表示画像を維持することが可能となる。なお、ホワイトバランスとは、白色を表示するための赤、緑、青各色の発光素子から射出される光量の比率(バランス)を意味する。
In order to solve this problem, a display device that maintains the white balance by adjusting the light amount of the light emitting element has been proposed, and is disclosed in
この表示装置は光変調素子として液晶デバイスを用いるため、そこから射出される光は直線偏光光である。検出部には偏光分離面を有する偏光分離手段が設置されており、液晶デバイスから射出された直線偏光光がP偏光の場合偏光分離面を透過し、S偏光の場合偏光分離面で反射する。光の検出は、偏光分離面で反射したS偏光光を、反射光路上に設置した受光素子に導くことで行われる。 Since this display device uses a liquid crystal device as a light modulation element, light emitted therefrom is linearly polarized light. The detection unit is provided with polarization separation means having a polarization separation surface, and the linearly polarized light emitted from the liquid crystal device is transmitted through the polarization separation surface in the case of P-polarized light and reflected by the polarization separation surface in the case of S-polarization. The light is detected by guiding the S-polarized light reflected by the polarization separation surface to a light receiving element installed on the reflected light path.
検出部にて光量を測定するためには、光変調素子よりS偏光光を射出する必要があるが、その間はP偏光光が射出されない。そのため、光量測定時間が長いほど投射光学系へ向かう光の量が少なくなり、光利用効率が低下する。また、光変調素子としてDMD(Digital
Micromirror Device)等の反射型表示素子を用いた場合には、そこから射出される光は非偏光光となる。そのため、特許文献2に開示された表示装置では、検出部の偏光分離面の影響により投射光学系に向かう光の量が約半分となってしまい、更なる光利用効率の低下を招くという問題を有していた。
In order to measure the amount of light at the detector, it is necessary to emit S-polarized light from the light modulation element, but P-polarized light is not emitted during that time. Therefore, the longer the light amount measurement time, the smaller the amount of light going to the projection optical system, and the light utilization efficiency decreases. In addition, DMD (Digital
When a reflective display element such as a micromirror device is used, light emitted from the reflective display element is non-polarized light. For this reason, in the display device disclosed in
この問題を解決するため、本願出願人は、光学部材で反射された照明光を検出する光センサから出力された光量データに基づいて、発光素子に供給する電力を調整する表示装置を提案している(特願2012−184713)。 In order to solve this problem, the present applicant has proposed a display device that adjusts the power supplied to the light emitting element based on the light amount data output from the optical sensor that detects the illumination light reflected by the optical member. (Japanese Patent Application No. 2012-184713).
しかしながら、表示装置に太陽光が入射したとき、光センサが照明光の光量だけでなく、太陽光の光量も検出してしまうことがあり、表示画像の色バランスが良好ではなくなる虞があった。特に、光センサの感度特性のピーク波長が赤外線領域にある場合は、表示画像の色バランスが悪化するという問題を有していた。
本発明は、太陽光が入射したときであっても、表示画像の最適な色バランスを保ち、高品位な画質が得られる表示装置を提供するものである。
However, when sunlight is incident on the display device, the optical sensor may detect not only the amount of illumination light but also the amount of sunlight, which may result in a poor color balance of the display image. In particular, when the peak wavelength of the sensitivity characteristic of the optical sensor is in the infrared region, there is a problem that the color balance of the display image is deteriorated.
The present invention provides a display device capable of maintaining an optimum color balance of a display image and obtaining a high-quality image even when sunlight is incident.
本発明は、照明光を発する照明手段と、前記照明光を透過及び反射させる光学部材と、前記光学部材を透過した前記照明光を反射させる反射型表示素子と、前記光学部材で反射された前記照明光の光量を検出する検出手段と、前記光学部材と前記検出手段との間に配置され前記検出手段に入射する赤外線を低減させる赤外線低減手段と、を備えたものである。 The present invention includes an illuminating unit that emits illumination light, an optical member that transmits and reflects the illumination light, a reflective display element that reflects the illumination light transmitted through the optical member, and the optical member reflected by the optical member. And a detection unit that detects the amount of illumination light, and an infrared reduction unit that is disposed between the optical member and the detection unit to reduce infrared rays incident on the detection unit.
また、本発明は、第一の色を有する第一の光を発する第一の発光素子及び第二の色を有する第二の光を発する第二の発光素子を有し、前記第一の光及び前記第二の光を含む照明光を発する照明手段と、前記照明光を透過及び反射させる光学部材と、前記光学部材を透過した前記照明光を反射させる反射型表示素子と、前記光学部材で反射された前記照明光を検出し、光量データを出力する検出手段と、前記光学部材と前記検出手段との間に配置され前記検出手段に入射する赤外線を低減させる赤外線低減手段と、前記光量データに基づいて前記第一の発光素子及び前記第二の発光素子の少なくとも一方に供給する電力を調整する制御手段と、
を備えたものである。
The present invention also includes a first light emitting element that emits first light having a first color and a second light emitting element that emits second light having a second color, and the first light. And illumination means for emitting illumination light including the second light, an optical member that transmits and reflects the illumination light, a reflective display element that reflects the illumination light transmitted through the optical member, and the optical member. Detecting means for detecting the reflected illumination light and outputting light amount data; infrared ray reducing means disposed between the optical member and the detecting means for reducing infrared rays incident on the detecting means; and the light amount data Control means for adjusting the power supplied to at least one of the first light emitting element and the second light emitting element based on
It is equipped with.
また、本発明は、前記光学部材は、プリズムからなるものである。 In the present invention, the optical member comprises a prism.
赤外線低減手段によって、検出手段に入射する赤外線を低減できるため、表示光の色度が所望の色度になる。 Since the infrared rays incident on the detection means can be reduced by the infrared reduction means, the chromaticity of the display light becomes a desired chromaticity.
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.
ヘッドアップディスプレイ11は車両のダッシュボード12内に配設されている(図1参照)。ヘッドアップディスプレイ11は、表示装置15,反射器16等をハウジング17に収容したものである。ヘッドアップディスプレイ11が投射する表示光Lはフロントガラス13により観察者14に反射される。観察者14は虚像Vを風景と重畳させて視認することができる。
The head-up
表示装置15は、光源部(照明手段)41,ミラー部42,反射鏡43,DMD(反射型表示素子)44,プリズム(光学素子)45,光センサ(検出素子)46,投射レンズ47,透過型スクリーン48,赤外線フィルタ(赤外線低減手段)49を有しており、フィールドシーケンシャル方式によって画像を表示するものである。表示装置15の光源部41は、青色発光ダイオード(発光素子)41B,赤色発光ダイオード(発光素子)41R,緑色発光ダイオード(発光素子)41Gからなるものである。表示装置15の光源部41は、青色発光ダイオード41B,赤色発光ダイオード41R,緑色発光ダイオード41Gが個別に点灯して、順次、青色,赤色,緑色の光を発する。
The
ミラー部42は、反射ミラー42a,ダイクロイックミラー42b,42cからなるものである。反射ミラー42aと、ダイクロイックミラー42bと、ダイクロイックミラー42cとは、互いに平行に配置されている。反射ミラー42aは、青色発光ダイオード41Bが発した光Bを反射させる。ダイクロイックミラー42bは、赤色発光ダイオード41Rが発した光Rを反射させ、反射ミラー42aで反射された光L1を透過させる。ダイクロイックミラー42cは、緑色発光ダイオード41Gが発した光Gを反射させ、反射ミラー42bで透過または反射された光L2を透過させる。
The
反射ミラー43は、平面鏡からなるものであり、ミラー部12からの光L3をプリズム45に向けて反射させる。DMD44は、多数の微小な鏡面を平面に配列した表示素子であり、表示光Lを生成する。プリズム45は、三角柱形状になっており、反射ミラー43とDMD44の間に配置されている。プリズム45は、傾斜面45aによって、光L3の一部を光センサ46に反射させると共に、他の一部をDMD44に透過させる。なお、プリズム45の傾斜面45aには、反射防止膜が形成されていない。
The
光センサ46は、フォトダイオード,フォトトランジスタ等であり、プリズム45の傾斜面45aで反射された光を受光して、光量データをマイコン52に出力する。光センサ46の感度特性のピーク波長は、赤外線領域にある。投射レンズ47は、表示光Lを透過型スクリーン48に投射する。投射レンズ15は、1枚のレンズで構成しても良いし、複数のレンズで構成しても良い。透過型スクリーン48には、表示光Lが投影され、画像が生成される。赤外線フィルタ49は、プリズム45と光センサ46との間に配置される。
The
反射器16は、凹面鏡30,保持部材31及びステッピングモータ32を有している。凹面鏡30は、樹脂(例えばポリカーボネート)に金属(例えばアルミニウム)を蒸着させ反射面30aを形成したものである。反射面30aは凹面となっており、液晶表示装置15が発した表示光Lが拡大されて虚像Vが表示される。凹面鏡30は保持部材31に両面粘着テープにより接着されている。保持部材31は樹脂(例えばABS)からなるものであり、歯車部34及び軸部35が一体に形成されている。保持部材31の軸部35はハウジング17に軸支されている。
The
ステッピングモータ32の回動軸には歯車37が取付けられており、この歯車37は、保持部材31の歯車部34と噛合されている。凹面鏡30は保持部材31と共に回動可能な状態で支持されており、ステッピングモータ32により凹面鏡30を回動させ、表示光Lの投射方向を調整することができる。観察者14は、押ボタンスイッチ(図示しない)を操作し表示光Lが目の位置に反射されるように(即ち、虚像Vを視認できるように)凹面鏡30の角度を調整する。
A
ハウジング17には液晶表示装置15及び反射器16が収容される。ハウジング17には表示光Lが出射する窓部44が設けられている。この窓部44は透光性樹脂(例えばアクリル)からなるものであり、湾曲形状になっている。ハウジング17には遮光壁17cが設けられており、太陽光が液晶表示装置15に入射し虚像Vが見えにくくなる現象(ウォッシュアウト)を防止している。遮光壁17cは平板形状になっており、ハウジング17の上部から斜めに垂下するように形成されている。
The
図4は表示装置15の電気的構成を示すブロック図である。51は速度センサであり、この速度センサ51は車両の速度を検出し、マイコン52に速度データを出力する。光センサ46はマイコン52に光量データを出力する。マイコン52は、駆動回路53を介して、DMD44に駆動信号を出力し、透過型スクリーン48に車両の速度を表示させると共に、駆動回路54,55,56を介して、青色発光ダイオード41B,赤色発光ダイオード41R,緑色発光ダイオード41Gに駆動信号を出力し、青色発光ダイオード41B,赤色発光ダイオード41R,緑色発光ダイオード41Gを順次発光させる。
FIG. 4 is a block diagram showing an electrical configuration of the
制御手段58は、マイコン52と駆動回路54,55,56とからなるものであり、光センサ46が出力した光量データに基づいて、表示光Lが所望の色度になるように、青色発光ダイオード41B,赤色発光ダイオード41R,緑色発光ダイオード41Gに印加する駆動電圧を夫々調整する。
The control means 58 comprises a
本実施形態は、プリズム45で反射した光を光センサ46にて検出するものであり、光センサ46が出力した光量データに基づいて、発光ダイオード41B,41R,41Gに供給する電力を調整することででき、且つ、太陽光の赤外線IRが凹面鏡30で反射されても、赤外線IRが赤外線フィルタ49で低減されるため、表示光Lの色度が所望の色度になる。
In the present embodiment, the light reflected by the
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、プリズムは、直角プリズムの他、RTIRプリズム,TIRプリズムであっても良い。また、本実施形態は、発光色が異なる3種類の発光ダイオード41B,41R,41Gを用いたものであったが、例えば、発光色が異なる2種類の発光ダイオードを用いても良い。
The present invention is not limited to this embodiment, and various modifications are possible. For example, the prism may be an RTIR prism or a TIR prism other than a right-angle prism. In the present embodiment, three types of
41B 発光ダイオード(発光素子)
41R 発光ダイオード(発光素子)
41G 発光ダイオード(発光素子)
41 光源部(照明手段)
45 プリズム(光学部材)
44 DMD(反射型表示素子)
46 光センサ(検出手段)
49 赤外線フィルタ(赤外線低減手段)
58 制御手段
41B Light Emitting Diode (Light Emitting Element)
41R Light Emitting Diode (Light Emitting Element)
41G Light Emitting Diode (Light Emitting Element)
41 Light source (illumination means)
45 Prism (optical member)
44 DMD (reflection display element)
46 Optical sensor (detection means)
49 Infrared filter (Infrared reduction means)
58 Control means
Claims (3)
前記照明光を透過及び反射させる光学部材と、
前記光学部材を透過した前記照明光を反射させる反射型表示素子と、
前記光学部材で反射された前記照明光を検出し、光量データを出力する検出手段と、
前記光学部材と前記検出手段との間に配置され前記検出手段に入射する赤外線を低減させる赤外線低減手段と、
前記光量データに基づいて前記第一の発光素子及び前記第二の発光素子の少なくとも一方に供給する電力を調整する制御手段と、
を備えたことを特徴とする表示装置。 A first light emitting element that emits first light having a first color and a second light emitting element that emits second light having a second color, the first light and the second light; Illumination means for emitting illumination light including:
An optical member that transmits and reflects the illumination light;
A reflective display element that reflects the illumination light transmitted through the optical member;
Detecting means for detecting the illumination light reflected by the optical member and outputting light amount data;
An infrared reduction means arranged between the optical member and the detection means to reduce infrared rays incident on the detection means;
Control means for adjusting the power supplied to at least one of the first light emitting element and the second light emitting element based on the light amount data;
A display device comprising:
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