JP2014194493A - プロジェクタおよびヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大型化するのを抑制することが可能なプロジェクタおよびヘッドアップディスプレイ装置を提供する。
【解決手段】この発明によるヘッドアップディスプレイ装置１（プロジェクタ）では、入力される画像信号に基づいてレーザ光を出力する赤色ＬＤ１８ａ、緑色ＬＤ１８ｂおよび青色ＬＤ１８ｃと、レーザ光を走査するＭＥＭＳミラー２１ａを含み、画像をフロントガラス２に投影する投影部２１と、照射されたレーザ光の透過率を段階的に変化させて投影される画像の明るさを粗調整する減光フィルタ部２０と、照射されるレーザ光の出力調整を行いレーザ光の光量を変化させて投影される画像の明るさを微調整するレーザ制御部１２とを備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、プロジェクタおよびヘッドアップディスプレイ装置に関し、特に、減光フィルタ部を備えるプロジェクタおよびヘッドアップディスプレイ装置に関する。

従来、減光フィルタ部を備えるプロジェクタが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、照明光を発生する光源ランプと、光源ランプから照射された照明光の透過率を連続的に変化させるグラデーション部分を含む減光フィルタ部とを備えるプロジェクタが開示されている。

特開２００８−２２５４４０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載のプロジェクタでは、減光フィルタ部は、グラデーション部分により光源ランプから照射された照明光の透過率を連続的に変化させるように構成されているため、グラデーション部分が様々な大きさの透過率を有する部分を含む分、減光フィルタ部の大きさが大きくなるという不都合がある。このため、プロジェクタが大型化するのを抑制することが困難であるという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、大型化するのを抑制することが可能なプロジェクタおよびヘッドアップディスプレイ装置を提供することである。

この発明の第１の局面によるプロジェクタは、入力される画像信号に基づいてレーザ光を出力するレーザ光発生部と、レーザ光発生部から照射されるレーザ光を走査する走査部を含み、画像を投影領域に投影する投影部と、レーザ光発生部から照射されたレーザ光の透過率を段階的に変化させて投影される画像の明るさを粗調整する減光フィルタ部と、レーザ光発生部から照射されるレーザ光の出力調整を行いレーザ光の光量を変化させて投影される画像の明るさを微調整するレーザ出力制御部とを備える。

この第１の局面によるプロジェクタでは、上記のように、レーザ光発生部から照射されたレーザ光の透過率を段階的に変化させて投影される画像の明るさを粗調整する減光フィルタ部を設けることによって、透過率を連続的に変化させるようにグラデーション部分を含む場合に比べて異なる透過率を有する部分の数が少なくなる分、減光フィルタ部を小型化することができる。これにより、プロジェクタが大型化するのを抑制することができる。また、レーザ光発生部から照射されるレーザ光の出力調整を行いレーザ光の光量を変化させて投影される画像の明るさを微調整するレーザ出力制御部を設けることによって、減光フィルタ部により粗調整された画像の明るさを、レーザ出力制御部により微調整することができるので、画像の明るさを滑らかに変化させることができる。

上記第１の局面によるプロジェクタにおいて、好ましくは、レーザ出力制御部は、レーザ光の光量を１／α倍まで微調整するように構成されており、減光フィルタ部は、透過率を１／α倍ごとに段階的に変化させるように構成されており、減光フィルタ部により画像の明るさを段階的に粗調整しながら、レーザ出力制御部により画像の明るさを微調整するように構成されている。このように構成すれば、透過率が１／α倍ごとに変化する減光フィルタ部の粗調整とレーザ出力制御部の微調整とを組み合わせて、画像の明るさを広い範囲で滑らかに変化させながら調整することができる。

上記一の局面によるプロジェクタにおいて、好ましくは、減光フィルタ部は、第１減光フィルタを有する第１減光フィルタ部と、第１減光フィルタ部に対してレーザ光の光路方向に配置され、第２減光フィルタを有する第２減光フィルタ部とを含み、第１減光フィルタ部の第１減光フィルタと第２減光フィルタ部の第２減光フィルタとを組み合わせることにより、透過率を段階的に変化させるように構成されている。このように構成すれば、第１減光フィルタ部の第１減光フィルタと第２減光フィルタ部の第２減光フィルタとを組み合わせて、減光フィルタ部を容易に所望の透過率にすることができる。

上記減光フィルタ部が第１減光フィルタ部と第２減光フィルタ部とを含む構成において、好ましくは、第１減光フィルタは、段階的な透過率を有し、レーザ光の光路方向と交差する方向に配列された複数の第１減光フィルタを含み、第２減光フィルタは、段階的な透過率を有し、レーザ光の光路方向と交差する方向に配列された複数の第２減光フィルタを含み、減光フィルタ部は、複数の第１減光フィルタと複数の第２減光フィルタとの組み合せを変えるために、第１減光フィルタ部および第２減光フィルタ部をレーザ光の光路方向と交差する方向に移動させる駆動部をさらに含む。このように構成すれば、複数の減光フィルタを重ね合せることにより様々な段階の透過率を実現することができるので、１枚の減光フィルタによって全ての透過率を実現する場合に比べて、減光フィルタ部のレーザ光の光路方向と交差する方向の大きさを小さくすることができる。また、複数の第１減光フィルタと複数の第２減光フィルタとの組み合せを駆動部により変えることができるので、容易に減光フィルタ部の透過率を変えることができる。

この場合、好ましくは、第１減光フィルタは、透過率が１／αの整数乗で表される複数の種類の第１減光フィルタを含み、第２減光フィルタは、透過率が１／αの整数乗で表される複数の種類の第２減光フィルタを含み、減光フィルタ部は、複数の第１減光フィルタと複数の第２減光フィルタとを組み合わせて、透過率を１から１／α倍ごとに１／αのＮ乗まで（Ｎ＋１）段階で段階的に変化させるように構成されている。このように構成すれば、複数の種類の第１減光フィルタと複数の種類の第２減光フィルタとを組み合わせて、容易に透過率を１から１／α倍ごとに１／αのＮ乗まで（Ｎ＋１）段階で段階的に変化させることができる。

上記減光フィルタ部が第１減光フィルタ部と第２減光フィルタ部とを含む構成において、好ましくは、減光フィルタ部は、第１減光フィルタ部の第１減光フィルタと第２減光フィルタ部の第２減光フィルタとを組み合わせて、透過率を１から１／１０００以下まで、５段階以上７段階以下で段階的に変化させるように構成されている。このように構成すれば、画像の明るさを１から１／１０００以下の範囲で、５段階以上７段階以下で段階的に粗調整することができるので、レーザ光出力制御部の微調整と組み合わせて、容易に広い範囲で画像の明るさを滑らかに調整することができる。

この発明の第２の局面によるヘッドアップディスプレイ装置は、入力される画像信号に基づいてレーザ光を出力するレーザ光発生部と、レーザ光発生部から照射されるレーザ光を走査する走査部を含み、ユーザの視線方向に配置される表示板に画像を投影する投影部と、レーザ光発生部から照射されたレーザ光の透過率を段階的に変化させて投影される画像の明るさを粗調整する減光フィルタ部と、レーザ光発生部から照射されるレーザ光の出力調整を行いレーザ光の光量を変化させて投影される画像の明るさを微調整するレーザ出力制御部とを備える。

この第２の局面によるヘッドアップディスプレイ装置では、上記のように、レーザ光発生部から照射されたレーザ光の透過率を段階的に変化させて投影される画像の明るさを粗調整する減光フィルタ部を設けることによって、透過率を連続的に変化させるようにグラデーション部分を含む場合に比べて異なる透過率を有する部分の数が少なくなる分、減光フィルタ部を小型化することができる。これにより、ヘッドアップディスプレイ装置が大型化するのを抑制することができる。このような効果は、特に、小型化が望まれるヘッドアップディスプレイ装置において有効である。また、レーザ光発生部から照射されるレーザ光の出力調整を行いレーザ光の光量を変化させて投影される画像の明るさを微調整するレーザ出力制御部を設けることによって、減光フィルタ部により粗調整された画像の明るさを、レーザ出力制御部により微調整することができるので、画像の明るさを滑らかに変化させることができる。

本発明によれば、上記のように、プロジェクタおよびヘッドアップディスプレイ装置が大型化するのを抑制することができる。

本発明の第１実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置の構成を示したブロック図である。 本発明の第１実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置の減光フィルタ部の構成を示した図である。 本発明の第１実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置の明るさの調整を説明するための図である。 本発明の第１実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置の減光フィルタ部の移動を説明するための図である。 本発明の第１実施形態の第１変形例によるヘッドアップディスプレイ装置の減光フィルタ部の構成を示した図である。 本発明の第１実施形態の第２変形例によるヘッドアップディスプレイ装置の減光フィルタ部の構成を示した図である。 本発明の第２実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置の減光フィルタ部の構成を示した図である。 本発明の第２実施形態の変形例によるヘッドアップディスプレイ装置の減光フィルタ部の構成を示した図である。 本発明の第３実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置の減光フィルタ部の構成を示した図である。 本発明の第３実施形態の変形例によるヘッドアップディスプレイ装置の減光フィルタ部の構成を示した図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１〜図４を参照して、本発明の第１実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置１の構成について説明する。

本発明の第１実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置１は、図１に示すように、車（図示せず）のフロントガラス２などの投影領域に対して、画像を投影するように構成されている。フロントガラス２は、車を運転しているユーザの視線方向に配置されている。なお、ヘッドアップディスプレイ装置１は、本発明の「プロジェクタ」の一例であり、フロントガラス２は、本発明の「表示板」の一例である。

また、ヘッドアップディスプレイ装置１は、図１に示すように、映像処理部１１と、レーザ制御部１２と、ＬＤ（レーザダイオード）ドライバ１３と、駆動制御部１４と、ステッピングモータ１５と、ミラー制御部１６と、ミラードライバ１７と、赤色ＬＤ１８ａと、緑色ＬＤ１８ｂと、青色ＬＤ１８ｃと、２つの偏光ビームスプリッタ１９ａおよび１９ｂとを備える。なお、レーザ制御部１２は、本発明の「レーザ出力制御部」の一例であり、ステッピングモータ１５は、本発明の「駆動部」の一例である。また、赤色ＬＤ１８ａ、緑色ＬＤ１８ｂおよび青色ＬＤ１８ｃは、本発明の「レーザ光発生部」の一例である。

また、ヘッドアップディスプレイ装置１は、減光フィルタ部２０と、投影部２１と、照度センサ２２と、光学レンズ２３とを備える。減光フィルタ部２０は、第１減光フィルタ部２０ａと、第１減光フィルタ部２０ａに対してレーザ光の光路方向に配置された第２減光フィルタ部２０ｂとを含む。また、図２に示すように、第１減光フィルタ部２０ａは、レーザ光の光路方向と交差する方向に配列された複数の第１減光フィルタ２０１ａ、２０２ａおよび２０３ａを有する。また、第２減光フィルタ部２０ｂは、レーザ光の光路方向と交差する方向に配列された複数の第２減光フィルタ２０１ｂ、２０２ｂおよび２０３ｂを有する。図１に示すように、投影部２１は、ＭＥＭＳミラー２１ａを含む。なお、ＭＥＭＳミラー２１ａは、本発明の「走査部」の一例である。

映像処理部１１は、カーナビゲーション装置などの外部機器から入力される映像信号に基づいて、映像の投影を制御するように構成されている。具体的には、映像処理部１１は、外部から入力される映像信号に基づいて、レーザ制御部１２を介して、赤色ＬＤ１８ａ、緑色ＬＤ１８ｂおよび青色ＬＤ１８ｃによるレーザ光の照射を制御するとともに、ミラー制御部１６を介して、ＭＥＭＳミラー２１ａの駆動を制御するように構成されている。

また、映像処理部１１は、照度センサ２２により検出した外部の明るさに基づいて、投影する画像の明るさを調整するように構成されている。具体的には、映像処理部１１は、レーザ制御部１２を介して、赤色ＬＤ１８ａ、緑色ＬＤ１８ｂおよび青色ＬＤ１８ｃから照射するレーザ光の出力調整を行うとともに、駆動制御部１４を介して、減光フィルタ部２０のレーザ光の透過率を調整するように構成されている。

なお、ヘッドアップディスプレイ装置１は、図３に示すように、減光比（画像の明るさの最大値からの比）を１から１／５０００まで、投影する画像の明るさを調整することが可能に構成されている。具体的には、昼間などで外部の照度が大きい（明るい）場合、減光比を大きくして（１に近づけて）、画像の明るさが明るくなるように調整される。これにより、外部が明るい場合でも、投影された画像を鮮明に見ることが可能となる。また、夜などで外部の照度が小さい（暗い）場合、減光比を小さくして（１／５０００に近づけて）、画像の明るさが暗くなるように調整される。これにより、外部が暗い場合に、投影された画像が周囲に比べて過度に明るくなることが防止される。

レーザ制御部１２は、映像処理部１１による制御に基づいて、ＬＤドライバ１３を制御して、赤色ＬＤ１８ａ、緑色ＬＤ１８ｂおよび青色ＬＤ１８ｃによるレーザ光の照射を制御するように構成されている。具体的には、レーザ制御部１２は、ＭＥＭＳミラー２１ａが走査するタイミングに合せて画像の各画素に対応する色のレーザ光を赤色ＬＤ１８ａ、緑色ＬＤ１８ｂおよび青色ＬＤ１８ｃから照射させる制御を行うように構成されている。

また、レーザ制御部１２は、ＬＤドライバ１３を制御して、赤色ＬＤ１８ａ、緑色ＬＤ１８ｂおよび青色ＬＤ１８ｃから照射されるレーザ光の出力を調整するように構成されている。具体的には、レーザ制御部１２は、１から１／α（たとえば、αは約４．１４）の範囲で、レーザ光の出力を調整するように構成されている。つまり、レーザ制御部１２は、レーザ光の光量を１／α倍まで微調整して投影される画像の明るさを微調整するように構成されている。

駆動制御部１４は、映像処理部１１による制御に基づいて、ステッピングモータ１５を制御して、減光フィルタ部２０のレーザ光の透過率を変化させるように構成されている。具体的には、駆動制御部１４は、ステッピングモータ１５により、減光フィルタ部２０の第１減光フィルタ部２０ａおよび第２減光フィルタ部２０ｂを、それぞれ、レーザ光の光路方向と交差する方向に移動させるように構成されている。これにより、図４に示すように、第１減光フィルタ部２０ａの第１減光フィルタ２０１ａ〜２０３ａと、第２減光フィルタ部２０ｂの第２減光フィルタ２０１ｂ〜２０３ｂとの組み合せが変更されて、減光フィルタ部２０のレーザ光の透過率が変化する。

ミラー制御部１６は、映像処理部１１による制御に基づいて、ミラードライバ１７を制御して、ＭＥＭＳミラー２１ａの駆動を制御するように構成されている。

赤色ＬＤ１８ａは、赤色のレーザ光を偏光ビームスプリッタ１９ｂと、光学レンズ２３と、減光フィルタ部２０とを通過させてＭＥＭＳミラー２１ａに照射するように構成されている。緑色ＬＤ１８ｂは、緑色のレーザ光を偏光ビームスプリッタ１９ａおよび１９ｂと、光学レンズ２３と、減光フィルタ部２０とを通過させてＭＥＭＳミラー２１ａに照射するように構成されている。青色ＬＤ１８ｃは、青色のレーザ光を偏光ビームスプリッタ１９ａおよび１９ｂと、光学レンズ２３と、減光フィルタ部２０とを通過させてＭＥＭＳミラー２１ａに照射するように構成されている。

ここで、第１実施形態では、減光フィルタ部２０は、赤色ＬＤ１８ａ、緑色ＬＤ１８ｂおよび青色ＬＤ１８ｃから照射されたレーザ光の透過率を段階的に変化させて投影される画像の明るさを粗調整するように構成されている。具体的には、減光フィルタ部２０は、透過率を１／α倍ごとに段階的に変化させるように構成されている。詳細には、図３に示すように、減光フィルタ部２０は、透過率（減光比）を１／α^０（＝１）、１／α^１、１／α^２、１／α^３、１／α^４および１／α^５の６段階で粗調整するように構成されている。また、減光フィルタ部２０は、第１減光フィルタ部２０ａの第１減光フィルタ２０１ａ〜２０３ａと第２減光フィルタ部２０ｂの第２減光フィルタ２０１ｂ〜２０３ｂとを組み合わせて、透過率を１から約１／１２００まで、６段階で段階的に変化させるように構成されている。なお、図３の減光比（縦軸）は、底が１０の対数表示により表されている。

また、減光フィルタ部２０により画像の明るさが段階的に粗調整されながら、レーザ制御部１２により画像の明るさが微調整される。つまり、減光フィルタ部２０の透過率を１／α^０、１／α^１、１／α^２、１／α^３、１／α^４および１／α^５のうちいずれかの状態にして、レーザ制御部１２により各ＬＤの輝度（出力）を１から１／αの範囲で微調整することにより、減光比が１から１／５０００の範囲で調整される。

ここで、αの値は、減光比の最小値Ｒｍと、粗調整する段階数Ｓとにより決定することができる。具体的には、（１／α）のＳ乗がＲｍとなる。たとえば、減光比の最小値Ｒｍが１／５０００であり、粗調整する段階数Ｓが６である場合、αは約４．１４となる。また、レーザ光の出力を安定して制御できる範囲からαを設定してもよい。この場合、減光比の最小値Ｒｍとαから粗調整する段階数Ｓが決められる。

また、第１実施形態では、図２に示すように、第１減光フィルタ部２０ａの第１減光フィルタ２０１ａ〜２０３ａおよび第２減光フィルタ部２０ｂの第２減光フィルタ２０１ｂ〜２０３ｂは、それぞれ、１／αの整数乗で表される透過率を有する。具体的には、第１減光フィルタ部２０ａの第１減光フィルタ２０１ａ〜２０３ａは、それぞれ、１／α^０（無）、１／α^１（ＮＤ１）および１／α^２（ＮＤ２）の透過率を有する。また、第２減光フィルタ部２０ｂの第２減光フィルタ２０１ｂ〜２０３ｂは、それぞれ、１／α^０（無）、１／α^２（ＮＤ２）および１／α^３（ＮＤ３）の透過率を有する。なお、第１減光フィルタ２０１ａおよび第２減光フィルタ２０１ｂは、透過率が１の部材からなるか部材が無い（空間の）状態である。

また、第１減光フィルタ部２０ａの減光フィルタのうち最小の透過率を有する減光フィルタ２０３ａの透過率と、第２減光フィルタ部２０ｂの減光フィルタのうち最小の透過率を有する減光フィルタ２０３ｂの透過率とが同じであるまたは一方が他方の１／α倍であることが好ましい。

また、減光フィルタ部２０は、第１減光フィルタ部２０ａの第１減光フィルタ２０１ａ〜２０３ａと第２減光フィルタ部２０ｂの第２減光フィルタ２０１ｂ〜２０３ｂとを組み合わせることにより、透過率を段階的に変化させるように構成されている。具体的には、減光フィルタ部２０は、複数の第１減光フィルタ２０１ａ〜２０３ａと複数の第２減光フィルタ２０１ｂ〜２０３ｂとを組み合わせて、透過率を１から１／α倍ごとに１／αの５乗まで６段階で段階的に変化させるように構成されている。

より詳細には、たとえば、図４に示すように、粗調整ステップ０（透過率１／α^０）の場合、第１減光フィルタ部２０ａの第１減光フィルタ２０１ａ（透過率１／α^０）と、第２減光フィルタ部２０ｂの第２減光フィルタ２０１ｂ（透過率１／α^０）とが組み合わせられる。また、粗調整ステップ１（透過率１／α^１）の場合、第１減光フィルタ部２０ａの第１減光フィルタ２０２ａ（透過率１／α^１）と、第２減光フィルタ部２０ｂの第２減光フィルタ２０１ｂ（透過率１／α^０）とが組み合わせられる。つまり、粗調整ステップ０から粗調整ステップ１に移行する場合、ステッピングモータ１５により第１減光フィルタ部２０ａがＸ１方向にフィルタ１つ分移動させられる。

粗調整ステップ２（透過率１／α^２）の場合、第１減光フィルタ部２０ａの第１減光フィルタ２０１ａ（透過率１／α^０）と、第２減光フィルタ部２０ｂの第２減光フィルタ２０２ｂ（透過率１／α^２）とが組み合わせられる。つまり、粗調整ステップ１から粗調整ステップ２に移行する場合、ステッピングモータ１５により第１減光フィルタ部２０ａがＸ２方向にフィルタ１つ分移動させられるとともに、ステッピングモータ１５により第２減光フィルタ部２０ｂがＸ２方向にフィルタ１つ分移動させられる。

粗調整ステップ３（透過率１／α^３）の場合、第１減光フィルタ部２０ａの第１減光フィルタ２０１ａ（透過率１／α^０）と、第２減光フィルタ部２０ｂの第２減光フィルタ２０３ｂ（透過率１／α^３）とが組み合わせられる。つまり、粗調整ステップ２から粗調整ステップ３に移行する場合、ステッピングモータ１５により第２減光フィルタ部２０ｂがＸ２方向にフィルタ１つ分移動させられる。

粗調整ステップ４（透過率１／α^４）の場合、第１減光フィルタ部２０ａの第１減光フィルタ２０２ａ（透過率１／α^１）と、第２減光フィルタ部２０ｂの第２減光フィルタ２０３ｂ（透過率１／α^３）とが組み合わせられる。つまり、粗調整ステップ３から粗調整ステップ４に移行する場合、ステッピングモータ１５により第１減光フィルタ部２０ａがＸ１方向にフィルタ１つ分移動させられる。

粗調整ステップ５（透過率１／α^５）の場合、第１減光フィルタ部２０ａの第１減光フィルタ２０３ａ（透過率１／α^２）と、第２減光フィルタ部２０ｂの第２減光フィルタ２０３ｂ（透過率１／α^３）とが組み合わせられる。つまり、粗調整ステップ４から粗調整ステップ５に移行する場合、ステッピングモータ１５により第１減光フィルタ部２０ａがＸ１方向にフィルタ１つ分移動させられる。

なお、粗調整ステップ２〜４では、第１減光フィルタ部２０ａと第２減光フィルタ部２０ｂとの減光フィルタの組合せを、他の組み合せにしてもよい。たとえば、粗調整ステップ３（透過率１／α^３）の場合、第１減光フィルタ部２０ａの第１減光フィルタ２０２ａ（透過率１／α^１）と、第２減光フィルタ部２０ｂの第２減光フィルタ２０２ｂ（透過率１／α^２）とを組み合わせてもよい。

以上のようにして減光フィルタ部２０により粗調整ステップを移行しながら、減光比が粗調整される。また、第１減光フィルタ部２０ａおよび第２減光フィルタ部２０ｂをフィルタ１つ分以内で移動させることにより、粗調整ステップを隣接する粗調整ステップに移行させることができるので、画像の明るさを連続的に（急に明るくなったり暗くなったりすることなく）変えることが可能である。

画像投影部２１は、画像をフロントガラス２に投影するように構成されている。具体的には、画像投影部２１のＭＥＭＳミラー２１ａが、赤色ＬＤ１８ａ、緑色ＬＤ１８ｂおよび青色ＬＤ１８ｃから照射されたレーザ光を走査して、画像をフロントガラス２に投影するように構成されている。ＭＥＭＳミラー２１ａは、水平方向および垂直方向の２軸に駆動してレーザ光を走査するように構成されている。また、ＭＥＭＳミラー２１ａは、水平方向を共振駆動により高速走査するとともに、垂直方向を直流駆動により低速走査するように構成されている。

第１実施形態では、上記のように、赤色ＬＤ１８ａ、緑色ＬＤ１８ｂおよび青色ＬＤ１８ｃから照射されたレーザ光の透過率を段階的に変化させて投影される画像の明るさを粗調整する減光フィルタ部２０を設けることによって、透過率を連続的に変化させるようにグラデーション部分を含む場合に比べて異なる透過率を有する部分の数が少なくなる分、減光フィルタ部２０を小型化することができる。これにより、ヘッドアップディスプレイ装置１が大型化するのを抑制することができる。また、赤色ＬＤ１８ａ、緑色ＬＤ１８ｂおよび青色ＬＤ１８ｃから照射されるレーザ光の出力調整を行いレーザ光の光量を変化させて投影される画像の明るさを微調整するレーザ制御部１２を設けることによって、減光フィルタ部２０により粗調整された画像の明るさを、レーザ制御部１２により微調整することができるので、画像の明るさを滑らかに変化させることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、レーザ制御部１２を、レーザ光の光量を１／α倍まで微調整するように構成し、減光フィルタ部２０を、透過率を１／α倍ごとに段階的に変化させるように構成する。そして、減光フィルタ部２０により画像の明るさを段階的に粗調整しながら、レーザ制御部１２により画像の明るさを微調整するように構成する。これにより、透過率が１／α倍ごとに変化する減光フィルタ部２０の粗調整とレーザ制御部１２の微調整とを組み合わせて、画像の明るさを広い範囲で滑らかに変化させながら調整することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、第１減光フィルタ部２０ａの第１減光フィルタ２０１ａ〜２０３ａと第２減光フィルタ部２０ｂの第２減光フィルタ２０１ｂ〜２０３ｂとを組み合わせることにより、透過率を段階的に変化させるように構成する。これにより、第１減光フィルタ部２０ａの第１減光フィルタ２０１ａ〜２０３ａと第２減光フィルタ部２０ｂの第２減光フィルタ２０１ｂ〜２０３ｂとを組み合わせて、減光フィルタ部２０を容易に所望の透過率にすることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、段階的な透過率を有し、レーザ光の光路方向と交差する方向に配列された複数の第１減光フィルタ２０１ａ〜２０３ａと、段階的な透過率を有し、レーザ光の光路方向と交差する方向に配列された複数の第２減光フィルタ２０１ｂ〜２０３ｂとを設ける。また、複数の第１減光フィルタ２０１ａ〜２０３ａと複数の第２減光フィルタ２０１ｂ〜２０３ｂとの組み合せを変えるために、第１減光フィルタ部２０ａおよび第２減光フィルタ部２０ｂをレーザ光の光路方向と交差する方向に移動させるステッピングモータ１５とを設ける。これにより、複数の減光フィルタを重ね合せることにより様々な段階の透過率を実現することができるので、１枚の減光フィルタによって全ての透過率を実現する場合に比べて、減光フィルタ部２０のレーザ光の光路方向と交差する方向の大きさを小さくすることができる。また、複数の第１減光フィルタ２０１ａ〜２０３ａと複数の第２減光フィルタ２０１ｂ〜２０３ｂとの組み合せをステッピングモータ１５により変えることができるので、容易に減光フィルタ部２０の透過率を変えることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、透過率が１／αの整数乗で表される複数の種類の第１減光フィルタ２０１ａ〜２０３ａと、透過率が１／αの整数乗で表される複数の種類の第２減光フィルタ２０１ｂ〜２０３ｂとを設ける。また、減光フィルタ部２０を、複数の第１減光フィルタ２０１ａ〜２０３ａと複数の第２減光フィルタ２０１ｂ〜２０１ｃとを組み合わせて、透過率を１から１／α倍ごとに１／αの５乗まで６段階で段階的に変化させるように構成する。これにより、複数の種類の第１減光フィルタ２０１ａ〜２０３ａと複数の種類の第２減光フィルタ２０１ｂ〜２０３ｂとを組み合わせて、容易に透過率を１から１／α倍ごとに１／αの５乗まで６段階で段階的に変化させることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、減光フィルタ部２０を、第１減光フィルタ部２０ａの第１減光フィルタ２０１ａ〜２０３ａと第２減光フィルタ部２０ｂの第２減光フィルタ２０１ｂ〜２０３ｂとを組み合わせて、透過率を１から約１／１２００まで、６段階で段階的に変化させるように構成する。これにより、画像の明るさを１から約１／１２００の範囲で、６段階で段階的に粗調整することができるので、レーザ光制御部１２の微調整と組み合わせて、容易に広い範囲で画像の明るさを滑らかに調整することができる。

（第１実施形態の第１変形例）
以下、第１実施形態の第１変形例について説明する。図５に示すように、第１減光フィルタ部および第２減光フィルタ部を構成する。

具体的には、第１実施形態の第１変形例では、減光フィルタ部３０は、透過率（減光比）を１／α^０（＝１）、１／α^１、１／α^２、１／α^３、１／α^４および１／α^５の６段階で粗調整するように構成されている。また、図５に示すように、第１減光フィルタ部３０ａの第１減光フィルタ３０１ａ〜３０３ａおよび第２減光フィルタ部３０ｂの第２減光フィルタ３０１ｂ〜３０３ｂは、それぞれ、１／αの整数乗で表される透過率を有する。具体的には、第１減光フィルタ部３０ａの第１減光フィルタ３０１ａ〜３０３ａは、それぞれ、１／α^０（無）、１／α^１（ＮＤ１）および１／α^２（ＮＤ２）の透過率を有する。また、第２減光フィルタ部３０ｂの第２減光フィルタ３０１ｂ〜３０３ｂは、それぞれ、１／α^０（無）、１／α^１（ＮＤ１）および１／α^３（ＮＤ３）の透過率を有する。なお、第１減光フィルタ３０１ａおよび第２減光フィルタ３０１ｂは、透過率が１の部材からなるか部材が無い（空間の）状態である。

なお、第１実施形態の第１変形例のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

（第１実施形態の第２変形例）
以下、第１実施形態の第２変形例について説明する。図６に示すように、第１減光フィルタ部および第２減光フィルタ部を構成する。

具体的には、第１実施形態の第２変形例では、減光フィルタ部４０は、透過率（減光比）を１／α^０（＝１）、１／α^１、１／α^２、１／α^３、１／α^４および１／α^５の６段階で粗調整するように構成されている。また、図６に示すように、第１減光フィルタ部４０ａの第１減光フィルタ４０１ａ〜４０３ａおよび第２減光フィルタ部４０ｂの第２減光フィルタ４０１ｂおよび４０２ｂは、それぞれ、１／αの整数乗で表される透過率を有する。具体的には、第１減光フィルタ部４０ａの第１減光フィルタ４０１ａ〜４０３ａは、それぞれ、１／α^０（無）、１／α^２（ＮＤ２）および１／α^４（ＮＤ４）の透過率を有する。また、第２減光フィルタ部４０ｂの第２減光フィルタ４０１ｂおよび４０２ｂは、それぞれ、１／α^０（無）および１／α^１（ＮＤ１）の透過率を有する。なお、第１減光フィルタ４０１ａおよび第２減光フィルタ４０１ｂは、透過率が１の部材からなるか部材が無い（空間の）状態である。

なお、第１実施形態の第２変形例のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

（第２実施形態）
次に、図７を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、減光フィルタ部により６段階の粗調整を行う構成の第１実施形態とは異なり、減光フィルタ部により５段階の粗調整を行う構成の例について説明する。

ここで、第２実施形態では、減光フィルタ部５０は、透過率（減光比）を１／α^０（＝１）、１／α^１、１／α^２、１／α^３および１／α^４の５段階で粗調整するように構成されている。また、図７に示すように、第１減光フィルタ部５０ａの第１減光フィルタ５０１ａ〜５０３ａおよび第２減光フィルタ部５０ｂの第２減光フィルタ５０１ｂおよび５０２ｂは、それぞれ、１／αの整数乗で表される透過率を有する。具体的には、第１減光フィルタ部５０ａの第１減光フィルタ５０１ａ〜５０３ａは、それぞれ、１／α^０（無）、１／α^１（ＮＤ１）および１／α^２（ＮＤ２）の透過率を有する。また、第２減光フィルタ部５０ｂの第２減光フィルタ５０１ｂおよび５０２ｂは、それぞれ、１／α^０（無）および１／α^２（ＮＤ２）の透過率を有する。なお、第１減光フィルタ５０１ａおよび第２減光フィルタ５０１ｂは、透過率が１の部材からなるか部材が無い（空間の）状態である。また、たとえば、減光比の最小値Ｒｍが１／５０００であり、粗調整する段階数Ｓが５である場合、αは約５．４９となる。

なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

上記のように、第２実施形態の構成においても、上記第１実施形態と同様に、赤色ＬＤ１８ａ、緑色ＬＤ１８ｂおよび青色ＬＤ１８ｃから照射されたレーザ光の透過率を段階的に変化させて投影される画像の明るさを粗調整する減光フィルタ部５０を設けることによって、ヘッドアップディスプレイ装置１が大型化するのを抑制することができる。

なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

（第２実施形態の変形例）
以下、第２実施形態の変形例について説明する。図８に示すように、第１減光フィルタ部および第２減光フィルタ部を構成する。

具体的には、第２実施形態の変形例では、減光フィルタ部６０は、透過率（減光比）を１／α^０（＝１）、１／α^１、１／α^２、１／α^３、および１／α^４の５段階で粗調整するように構成されている。また、図８に示すように、第１減光フィルタ部６０ａの第１減光フィルタ６０１ａ〜６０３ａおよび第２減光フィルタ部６０ｂの第２減光フィルタ６０１ｂ〜６０３ｂは、それぞれ、１／αの整数乗で表される透過率を有する。具体的には、第１減光フィルタ部６０ａの第１減光フィルタ６０１ａ〜６０３ａは、それぞれ、１／α^０（無）、１／α^１（ＮＤ１）および１／α^２（ＮＤ２）の透過率を有する。また、第２減光フィルタ部６０ｂの第２減光フィルタ６０１ｂ〜６０３ｂは、それぞれ、１／α^０（無）、１／α^１（ＮＤ１）および１／α^２（ＮＤ２）の透過率を有する。なお、第１減光フィルタ６０１ａおよび第２減光フィルタ６０１ｂは、透過率が１の部材からなるか部材が無い（空間の）状態である。

なお、第２実施形態の変形例のその他の構成は、上記第２実施形態と同様である。

（第３実施形態）
次に、図９を参照して、本発明の第３実施形態について説明する。この第３実施形態では、減光フィルタ部により６段階の粗調整を行う構成の第１実施形態、および、減光フィルタ部により５段階の粗調整を行う構成の第２実施形態とは異なり、減光フィルタ部により７段階の粗調整を行う構成の例について説明する。

ここで、第３実施形態では、減光フィルタ部７０は、透過率（減光比）を１／α^０（＝１）、１／α^１、１／α^２、１／α^３、１／α^４、１／α^５および１／α^６の７段階で粗調整するように構成されている。また、図９に示すように、第１減光フィルタ部７０ａの第１減光フィルタ７０１ａ〜７０３ａおよび第２減光フィルタ部７０ｂの第２減光フィルタ７０１ｂ〜７０３ｂは、それぞれ、１／αの整数乗で表される透過率を有する。具体的には、第１減光フィルタ部７０ａの第１減光フィルタ７０１ａ〜７０３ａは、それぞれ、１／α^０（無）、１／α^１（ＮＤ１）および１／α^３（ＮＤ３）の透過率を有する。また、第２減光フィルタ部７０ｂの第２減光フィルタ７０１ｂ〜７０３ｂは、それぞれ、１／α^０（無）、１／α^２（ＮＤ２）および１／α^３（ＮＤ３）の透過率を有する。なお、第１減光フィルタ７０１ａおよび第２減光フィルタ７０１ｂは、透過率が１の部材からなるか部材が無い（空間の）状態である。また、たとえば、減光比の最小値Ｒｍが１／５０００であり、粗調整する段階数Ｓが７である場合、αは約３．３８となる。

なお、第３実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

上記のように、第３実施形態の構成においても、上記第１実施形態と同様に、赤色ＬＤ１８ａ、緑色ＬＤ１８ｂおよび青色ＬＤ１８ｃから照射されたレーザ光の透過率を段階的に変化させて投影される画像の明るさを粗調整する減光フィルタ部７０を設けることによって、ヘッドアップディスプレイ装置１が大型化するのを抑制することができる。

なお、第３実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

（第３実施形態の変形例）
以下、第３実施形態の変形例について説明する。図１０に示すように、第１減光フィルタ部および第２減光フィルタ部を構成する。

具体的には、第３実施形態の変形例では、減光フィルタ部８０は、透過率（減光比）を１／α^０（＝１）、１／α^１、１／α^２、１／α^３、１／α^４、１／α^５および１／α^６の７段階で粗調整するように構成されている。また、図１０に示すように、第１減光フィルタ部８０ａの第１減光フィルタ８０１ａ〜８０３ａおよび第２減光フィルタ部８０ｂの第２減光フィルタ８０１ｂ〜８０３ｂは、それぞれ、１／αの整数乗で表される透過率を有する。具体的には、第１減光フィルタ部８０ａの第１減光フィルタ８０１ａ〜８０３ａは、それぞれ、１／α^０（無）、１／α^１（ＮＤ１）および１／α^２（ＮＤ２）の透過率を有する。また、第２減光フィルタ部８０ｂの第２減光フィルタ８０１ｂ〜８０３ｂは、それぞれ、１／α^０（無）、１／α^２（ＮＤ２）および１／α^４（ＮＤ４）の透過率を有する。なお、第１減光フィルタ８０１ａおよび第２減光フィルタ８０１ｂは、透過率が１の部材からなるか部材が無い（空間の）状態である。

なお、第３実施形態の変形例のその他の構成は、上記第３実施形態と同様である。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、上記第１〜第３実施形態では、本発明をヘッドアップディスプレイ装置に適用する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ヘッドアップディスプレイ装置以外のプロジェクタに本発明を適用してもよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、画像を投影領域としての車のフロントガラスに投影する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、画像をスクリーンなどの投影領域に投影してもよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、第１減光フィルタ部および第２減光フィルタ部の２つの減光フィルタ部を組み合わせてレーザ光の透過率を変化させる構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、１つの減光フィルタ部によりレーザ光の透過率を変化させてもよいし、３つ以上の減光フィルタ部を組み合わせてレーザ光の透過率を変化させてもよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、それぞれ、減光フィルタ部により、透過率（減光比）を６段階、５段階および７段階で粗調整する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、減光フィルタ部により、透過率を４段階以下または８段階以上で粗調整してもよい。

また、上記第１実施形態では、第１減光フィルタ部の第１減光フィルタと第２減光フィルタ部の第２減光フィルタとを組み合わせて、透過率を１から約１／１２００まで変化させる構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第１減光フィルタ部の第１減光フィルタと第２減光フィルタ部の第２減光フィルタとを組み合わせて、透過率を１から１／１０００以下まで変化させる構成であれば、透過率を１から約１／１２００まで変化させる構成でなくてもよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、投影する画像の明るさを、減光比１から１／５０００の範囲で調整する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、投影する画像の明るさを、減光比１から１／５０００以外の範囲で調整してもよい。

１ ヘッドアップディスプレイ装置（プロジェクタ）
２ フロントガラス（表示板）
１２ レーザ制御部（レーザ出力制御部）
１５ ステッピングモータ（駆動部）
１８ａ 赤色ＬＤ（レーザ光発生部）
１８ｂ 緑色ＬＤ（レーザ光発生部）
１８ｃ 青色ＬＤ（レーザ光発生部）
２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０ 減光フィルタ部
２０ａ、３０ａ、４０ａ、５０ａ、６０ａ、７０ａ、８０ａ 第１減光フィルタ部
２０ｂ、３０ｂ、４０ｂ、５０ｂ、６０ｂ、７０ｂ、８０ｂ 第２減光フィルタ部
２１ 投影部
２１ａ ＭＥＭＳミラー（走査部）
２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ、３０１ａ、３０２ａ、３０３ａ、４０１ａ、４０２ａ、４０３ａ、５０１ａ、５０２ａ、５０３ａ、６０１ａ、６０２ａ、６０３ａ、７０１ａ、７０２ａ、７０３ａ、８０１ａ、８０２ａ、８０３ａ 第１減光フィルタ
２０１ｂ、２０２ｂ、２０３ｂ、３０１ｂ、３０２ｂ、３０３ｂ、４０１ｂ、４０２ｂ、５０１ｂ、５０２ｂ、６０１ｂ、６０２ｂ、６０３ｂ、７０１ｂ、７０２ｂ、７０３ｂ、８０１ｂ、８０２ｂ、８０３ｂ 第２減光フィルタ

Claims (7)

1. 入力される画像信号に基づいてレーザ光を出力するレーザ光発生部と、
   前記レーザ光発生部から照射されるレーザ光を走査する走査部を含み、画像を投影領域に投影する投影部と、
   前記レーザ光発生部から照射されたレーザ光の透過率を段階的に変化させて投影される前記画像の明るさを粗調整する減光フィルタ部と、
   前記レーザ光発生部から照射されるレーザ光の出力調整を行いレーザ光の光量を変化させて投影される前記画像の明るさを微調整するレーザ出力制御部とを備える、プロジェクタ。
2. 前記レーザ出力制御部は、レーザ光の光量を１／α倍まで微調整するように構成されており、
   前記減光フィルタ部は、透過率を１／α倍ごとに段階的に変化させるように構成されており、
   前記減光フィルタ部により前記画像の明るさを段階的に粗調整しながら、前記レーザ出力制御部により前記画像の明るさを微調整するように構成されている、請求項１に記載のプロジェクタ。
3. 前記減光フィルタ部は、第１減光フィルタを有する第１減光フィルタ部と、前記第１減光フィルタ部に対してレーザ光の光路方向に配置され、第２減光フィルタを有する第２減光フィルタ部とを含み、前記第１減光フィルタ部の前記第１減光フィルタと前記第２減光フィルタ部の前記第２減光フィルタとを組み合わせることにより、透過率を段階的に変化させるように構成されている、請求項１または２に記載のプロジェクタ。
4. 前記第１減光フィルタは、段階的な透過率を有し、レーザ光の光路方向と交差する方向に配列された複数の前記第１減光フィルタを含み、
   前記第２減光フィルタは、段階的な透過率を有し、レーザ光の光路方向と交差する方向に配列された複数の前記第２減光フィルタを含み、
   前記減光フィルタ部は、複数の前記第１減光フィルタと複数の前記第２減光フィルタとの組み合せを変えるために、前記第１減光フィルタ部および前記第２減光フィルタ部をレーザ光の光路方向と交差する方向に移動させる駆動部をさらに含む、請求項３に記載のプロジェクタ。
5. 前記第１減光フィルタは、透過率が１／αの整数乗で表される複数の種類の前記第１減光フィルタを含み、
   前記第２減光フィルタは、透過率が１／αの整数乗で表される複数の種類の前記第２減光フィルタを含み、
   前記減光フィルタ部は、複数の前記第１減光フィルタと複数の前記第２減光フィルタとを組み合わせて、透過率を１から１／α倍ごとに１／αのＮ乗まで（Ｎ＋１）段階で段階的に変化させるように構成されている、請求項４に記載のプロジェクタ。
6. 前記減光フィルタ部は、前記第１減光フィルタ部の前記第１減光フィルタと前記第２減光フィルタ部の前記第２減光フィルタとを組み合わせて、透過率を１から１／１０００以下まで、５段階以上７段階以下で段階的に変化させるように構成されている、請求項３〜５のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
7. 入力される画像信号に基づいてレーザ光を出力するレーザ光発生部と、
   前記レーザ光発生部から照射されるレーザ光を走査する走査部を含み、ユーザの視線方向に配置される表示板に画像を投影する投影部と、
   前記レーザ光発生部から照射されたレーザ光の透過率を段階的に変化させて投影される前記画像の明るさを粗調整する減光フィルタ部と、
   前記レーザ光発生部から照射されるレーザ光の出力調整を行いレーザ光の光量を変化させて投影される前記画像の明るさを微調整するレーザ出力制御部とを備える、ヘッドアップディスプレイ装置。

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