JP2014194503A

JP2014194503A - ヘッドアップディスプレイ装置

Info

Publication number: JP2014194503A
Application number: JP2013071315A
Authority: JP
Inventors: Hidekatsu Fujie; 秀勝藤江
Original assignee: Funai Electric Co Ltd
Current assignee: Funai Electric Co Ltd
Priority date: 2013-03-29
Filing date: 2013-03-29
Publication date: 2014-10-09

Abstract

【課題】利便性の高いヘッドアップディスプレイ装置を提供すること
【解決手段】複数のレーザダイオードと、前記複数のレーザダイオードの温度を特定する温度特定部と、前記温度特定部により特定された各レーザダイオードの温度が各レーザダイオードの動作保証温度の範囲内であるか否かを判定する判定部と、前記判定部により温度が動作保証温度の範囲内であると判定されたレーザダイオードのうち少なくとも１以上のレーザダイオードを駆動するレーザダイオード制御部と、前記レーザダイオード制御部により駆動されたレーザダイオードの光を観察者に向けて反射して虚像を表示するコンバイナと、を備える
【選択図】図１

Description

本発明はヘッドアップディスプレイ（Ｈｅａｄ−ＵｐＤｉｓｐｌａｙ）装置に関する。

従来より、自動車のフロントガラスに速度計、ナビゲーションガイド等の情報を表示するヘッドアップディスプレイ（以下、「ヘッドアップディスプレイ」を「ＨＵＤ」とも称する。）装置が知られている。自動車の運転者はフロントガラスを介して外界像（景色）を見ながら、視線をほとんど動かすことなくフロントガラスに表示される各種情報（画像）を同時に見ることができる。

ＨＵＤ装置は一般的に光源と光学系を備える。光源としてはレーザダイオード（以下、「レーザダイオード」を「ＬＤ」とも称する。）を用いたものが特許文献１に開示されている。ＨＵＤ装置は、ＬＤから出射されたレーザ光を光学系でフロントガラスに向けて走査して各種情報を表示するものである。

ＬＤとしては赤色レーザ光を出射するＬＤ（以下、「赤色レーザ光を出射するＬＤ」を「ＲＬＤ」とも称する。）、緑色レーザ光を出射するＬＤ（以下、「青色レーザ光を出射するＬＤ」を「ＧＬＤ」とも称する。）、青色レーザ光を出射するＬＤ（以下、「青色レーザダイオード」を「ＢＬＤ」とも称する。）が使用されることがある。ＬＤは出射光の色によって夫々動作保証温度が異なり、最高動作保証温度は一般的にＲＬＤが最も低い。

言い換えればＲＬＤの温度が最高動作保証温度以下であれば他のＬＤの温度も最高動作保証温度以下であることになる。そこで従来はＲＬＤの温度を監視して、ＲＬＤの温度が最高動作保証温度を超えた場合には全てのＬＤの駆動を停止し、ＲＬＤの温度が最高動作保証温度以下となった場合に全てのＬＤの駆動を開始するという制御が行われていた。

特開平７−２７０７１１号公報

上述した最高動作保証温度に基づくＬＤ駆動制御では、ＲＬＤの温度が最高動作保証温度以下とならない限り、全てのＬＤが駆動しないので、ＲＬＤの温度が最高動作保証温度以下となるまでユーザに対してはＬＤを光源とする画像が何ら表示されず、利便性が低かった。

本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、利便性の高いＨＵＤ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明のヘッドアップディスプレイ装置は、複数のレーザダイオードと、前記複数のレーザダイオードの温度を特定する温度特定部と、前記温度特定部により特定された各レーザダイオードの温度が各レーザダイオードの動作保証温度の範囲内であるか否かを判定する判定部と、前記判定部により温度が動作保証温度の範囲内であると判定されたレーザダイオードのうち少なくとも１以上のレーザダイオードを駆動するレーザダイオード制御部と、前記レーザダイオード制御部により駆動されたレーザダイオードの光を観察者に向けて反射して虚像を表示するコンバイナと、を備えることを特徴としている。

また、上記構成において、前記判定部により前記複数のレーザダイオードのうち、一部のレーザダイオードの温度が動作保証温度の範囲外であると判定された場合に、前記レーザダイオード制御部は温度が動作保証温度の範囲内であるレーザダイオードのうち少なくとも１以上のレーザダイオードを駆動することが望ましい。

また、上記構成において、前記レーザダイオード制御部は１以上のレーザダイオードを用いて虚像を表示する際に、表示する虚像に応じて駆動するレーザダイオードの発光輝度を制御することが望ましい。

また、上記構成において、前記レーザダイオード制御部は２以上のレーザダイオードを用いて虚像を表示する際に、表示する虚像に応じて駆動するレーザダイオードの組み合わせを制御することが望ましい。

また、上記構成において、前記レーザダイオード制御部は表示する虚像における強調表示部分情報に基づいて、強調表示部分の輝度が他の部分の輝度よりも高くなり、及び／又は、強調表示部分の色温度が他の部分の色温度よりも高くなるように１以上のレーザダイオードの駆動することが望ましい。

本発明によれば、温度特定部が複数のレーザダイオードに関して各レーザダイオードの温度を特定する。判定部は温度特定部により特定された各レーザダイオードの温度が各レーザダイオードの動作保証温度の範囲内であるか否かを判定する。そしてレーザダイオード制御部は判定部による判定結果に基づいて温度が動作保証温度の範囲内にあるレーザダイオードを駆動してコンバイナにより虚像を表示する。つまり、複数のレーザダイオードに関して個別に温度が動作保証温度の範囲内にあるか否かを判定して温度が動作保証温度の範囲内にあるレーザダイオードを駆動して虚像を表示するので、ユーザの利便性が高まる。

車両に搭載されたＨＵＤ装置の概略図である。プロジェクタの構成を示すブロック図である。第１実施形態のプロジェクタの制御部が実行する処理の一例を示すフローチャートフロントガラスに表示される虚像の一例を示す図第２実施形態のプロジェクタの制御部が実行する処理の一例を示すフローチャート

以下に、本発明の実施形態について、図面を参照し、車両用のＨＵＤ装置を例に挙げて説明する。
＜第１実施形態＞

図１は、本発明の実施形態に係るＨＵＤ装置の概略図である。本実施形態のＨＵＤ装置１００は、車両８に搭載されている。なお、ＨＵＤ装置１００は、車両に限らず、他の乗り物（例えば航空機等）に搭載されてもよい。ＨＵＤ装置１００は、プロジェクタ１から走査レーザ光７（投射光）を車両８のフロントガラス８１に向けて投射し、投影像をユーザの視野内に重ねて表示する表示装置である。なお、図１において、一点鎖線の矢印６は車両８の運転席に座っているユーザの視線を示している。

図１に示すように、フロントガラス８１の内面には、たとえばハーフミラーなどの半透過性の反射材料を用いて形成されるコンバイナ８２が貼り付けられている。このコンバイナ８２にプロジェクタ１から走査レーザ光７が投射されることによって、コンバイナ８２の所定領域に虚像が形成される。このために、車両の前方（すなわち視線６の方向）を見ているユーザは、車両８の前方の外界像と、プロジェクタ１から投射される虚像（投射画像）とを同時に視認することができる。

次に、プロジェクタ１の構成について説明する。図２は、プロジェクタの構成を示すブロック図である。図２に示すように、プロジェクタ１は、ハウジング１０と、レーザダイオード１１ａ〜１１ｃと、光学系１２と、サーミスタ１３と、加熱冷却部１４ａ〜１４ｃと、を備えている。また、プロジェクタ１はさらに、本体筐体１５と、ＬＤドライバ１６と、ミラーサーボ部１７と、加熱冷却駆動部１８と、電源１９と、電源制御部２０と、電流検出部２１と、入出力Ｉ／Ｆ２２と、操作部２３と、記憶部２４と、ＣＰＵ２５と、カメラ２６と、を備えている。このほか、プロジェクタ１は、たとえばスピーカなどの音声出力部をさらに備えていてもよい。

ハウジング１０は、各ＬＤ１１ａ〜１１ｃと、光学系１２と、サーミスタ１３と、加熱冷却部１４ａ〜１４ｃと、を搭載する気密性の筐体部である。また、ハウジング１０には、光学系１２から出射される走査レーザ光７を外部に出射するための窓部１０ａと、後述する熱伝導部材１４１ａ〜１４１ｃが配設される開口部（不図示）と、が形成されている。窓部１０ａは、たとえば、ガラス又は透光性の樹脂材料などを用いて形成されている。

ＬＤ１１ａはＢＬＤである。ＬＤ１１ｂはＧＬＤである。ＬＤ１１ｃはＲＬＤである。ＢＬＤ、ＧＬＤ、ＲＬＤは一般的に夫々動作保証温度が異なる。動作保証温度の範囲は特に限られるものではないが、本実施形態では、ＢＬＤの動作保証温度が−１０℃〜８０℃、ＧＬＤの動作保証温度が０℃〜６０℃、ＲＬＤの動作保証温度が−１０℃〜５０℃である場合を例として以下説明を行う。

光学系１２は、コリメータレンズ１２１ａ〜１２１ｃと、ビームスプリッタ１２２ａ及び１２２ｂと、集光レンズ１２３と、ＭＥＭＳミラー１２４と、を含んで構成されている。コリメータレンズ１２１ａ〜１２１ｃは、各ＬＤ１１ａ〜１１ｃから出射されるレーザ光を平行光に変換する光学素子である。また、ビームスプリッタ１２２ａ及び１２２ｂは、たとえばダイクロイックミラーであり、特定の波長の光を反射し、その他の波長の光を透過する光学素子である。

図２に示すように、ＬＤ１１ａから出射される青色レーザ光は、コリメータレンズ１２１ａにより平行光に変換され、ビームスプリッタ１２２ａで反射され、集光レンズ１２３に至る。また、ＬＤ１１ｂから出射される緑色レーザ光は、コリメータレンズ１２１ｂにより平行光に変換され、ビームスプリッタ１２２ｂで反射される。反射された緑色レーザ光は、ビームスプリッタ１２２ａを透過して、集光レンズ１２３に至る。また、ＬＤ１１ｃから出射される赤色レーザ光は、コリメータレンズ１２１ｃにより平行光に変換され、ビームスプリッタ１２２ａ及び１２２ｂを透過して、集光レンズ１２３に至る。

集光レンズ１２３は、各ＬＤ１１からコリメータレンズ１２１ａ〜１２１ｃ及びビームスプリッタ１２２ａ、１２２ｂを経て入射する各レーザ光をＭＥＭＳミラー１２４の光反射面に収束させる光学素子である。ＭＥＭＳミラー１２４は、集光レンズ１２３により収束されるレーザ光を反射する光学反射素子である。ＭＥＭＳミラー１２４は、集光レンズ１２３により収束されるレーザ光を反射する光学反射素子である。ＭＥＭＳミラー１２４は、２軸方向に駆動して各レーザ光の反射方向を変化させることにより、各レーザ光を走査レーザ光７として反射する。この走査レーザ光７は、ハウジング１０の窓部１０ａ及び後述する光出射口１５ａを通過してハウジング１０及び本体筐体１５の外部に出射され、フロントガラス８１上のコンバイナ８２に投射される。

サーミスタ１３は、各ＬＤ１１ａ〜１１ｃの周囲の環境温度を計測するために、ハウジング１０の内部に設けられる温度検出部である。すなわち、サーミスタ１３が検出する温度により、後述する温度特定部２５６がＬＤ１１ａ〜１１ｃの各温度を推定することができる。なお、図２では、１つのサーミスタ１３を用いて各ＬＤ１１ａ〜１１ｃの温度を計測しているが、複数のサーミスタ１３を用いて各ＬＤ１１ａ〜１１ｃの温度を個別に計測するようにしてもよい。

加熱冷却部１４ａ〜１４ｃは、サーミスタ１３が検知する温度に応じて、各ＬＤ１１ａ〜１１ｃを加熱又は冷却する。加熱冷却部１４ａ〜１４ｃは、それぞれ、熱伝導部材１４１ａ〜１４１ｃと、ペルチェ素子１４２ａ〜１４２ｃと、ヒートシンク１４３ａ〜１４３ｃと、を含んで構成されている。熱伝導部材１４１ａ〜１４１ｃは、たとえばＣｕ及びＡｕなどの金属材料、熱伝導率の高いセラミック材料などを用いて形成されており、各ＬＤ１１ａ〜１１ｃ及び各ペルチェ素子１４２ａ〜１４２ｃ間で熱を伝導する。たとえば、熱伝導部材１４１ａ〜１４１ｃは、各ＬＤ１１ａ〜１１ｃの冷却時においては各ＬＤ１１ａ〜１１ｃの熱を各ペルチェ素子１４２ａ〜１４２ｃに伝導する。また、熱伝導部材１４１ａ〜１４１ｃは、各ＬＤ１１ａ〜１１ｃの加熱時においては各ペルチェ素子１４２ａ〜１４２ｃの熱を各ＬＤ１１ａ〜１１ｃに伝導する。ペルチェ素子１４２ａ〜１４２ｃはペルチェ効果を利用した熱電素子である。ヒートシンク１４３ａ〜１４３ｃはペルチェ素子１４２ａ〜１４２ｃを冷却するための放熱部である。

各熱伝導部材１４１ａ〜１４１ｃは、ハウジング１０に形成された各開口（不図示）内に設けられ、各開口を密閉している。各熱伝導部材１４１ａ〜１４１ｃは、ハウジング１０の内部では各ＬＤ１１ａ〜１１ｃに熱的に接続されており、ハウジング１０の外部では各ペルチェ素子１４２ａ〜１４２ｃの一方の面に熱的に接続されている。この一方の面は、ペルチェ素子１４２ａ〜１４２ｃが、熱伝導部材１４１ａ〜１４１ｃに伝導される熱の発熱、及び熱伝導部材１４１ａ〜１４１ｃから伝導される熱の吸熱を行うための面である。加熱冷却部１４ａ〜１４ｃがＬＤ１１ａ〜１１ｃを加熱する際、ペルチェ素子１４２ａ〜１４２ｃは、一方の面（すなわち熱伝導部材１４１ａ〜１４１ｃ側の面）では発熱し、他方の面（すなわちヒートシンク１４３ａ〜１４３ｃ側の面）では吸熱する。一方、加熱冷却部１４ａ〜１４ｃがＬＤ１１ａ〜１１ｃを冷却する際、ペルチェ素子１４２ａ〜１４２ｃは、一方の面では吸熱し、他方の面では発熱する。

また、ハウジング１０の外部において、各ペルチェ素子１４２ａ〜１４２ｃの他方の面には、ヒートシンク１４３ａ〜１４３ｃが熱的に接続されている。各ＬＤ１１ａ〜１１ｃ及び各熱伝導部材１４１ａ〜１４１ｃ間、各熱伝導部材１４１ａ〜１４１ｃ及び各ペルチェ素子１４２ａ〜１４２ｃ間、各ペルチェ素子１４２ａ〜１４２ｃ及び各ヒートシンク１４３ａ〜１４３ｃ間はそれぞれ、たとえば高熱伝導性のグリスなどを用いて熱的に接続されている。

本体筐体１５は、ハウジング１０と、ＬＤドライバ１６と、ミラーサーボ部１７と、加熱冷却駆動部１８と、電源１９と、電源制御部２０と、電流検出部２１と、入出力Ｉ／Ｆ２２と、操作部２３と、記憶部２４と、ＣＰＵ２５と、を搭載している。また、本体筐体１５には、光学系１２からハウジング１０の窓部１０ａを通過して出射される走査レーザ光７が出射される光出射口１５ａが形成されている。なお、この光出射口１５ａは開口であってもよいが、たとえばガラス又は透光性の樹脂材料などを用いて形成されることが望ましい。こうすれば、本体筐体１５内部への塵埃及び水分（たとえば水滴、水気を含む空気）などの侵入を防止することができる。

ＬＤドライバ１６は、各ＬＤ１１ａ〜１１ｃの駆動制御を行うＬＤ駆動部であり、青色ＬＤドライバ（不図示）、緑色ＬＤドライバ（不図示）、及び赤色ＬＤドライバ（不図示）を含んで構成されている。青色ＬＤドライバはＬＤ１１ａの発光及び光出力などの駆動制御を行なう。緑色ＬＤドライバはＬＤ１１ｂの発光及び光出力などの駆動制御を行なう。赤色ＬＤドライバはＬＤ１１ｃの発光及び光出力などの駆動制御を行なう。

ミラーサーボ部１７は、ＣＰＵ２５から入力される制御信号に基づいて、ＭＥＭＳミラー１２４の駆動を制御する駆動制御部である。たとえば、ミラーサーボ部１７は、ＣＰＵ２５からの水平同期信号に応じてＭＥＭＳミラー１２４を駆動し、ＭＥＭＳミラー１２４によるレーザ光の反射方向を水平方向に偏向させる。また、ミラーサーボ部１７は、ＣＰＵ２５からの垂直同期信号に応じてＭＥＭＳミラー１２４を駆動し、ＭＥＭＳミラー１２４によるレーザ光の反射方向を垂直方向に偏向させる。

加熱冷却駆動部１８は、ペルチェコントローラ１８１及び切替部１８２を含んで構成され、各加熱冷却部１４ａ〜１４ｃによる各ＬＤ１１ａ〜１１ｃの加熱動作及び冷却動作の制御を行う。ペルチェコントローラ１８１は、各ペルチェ素子１４２ａ〜１４２ｃの駆動制御を行う。また、切替部１８２は、ペルチェコントローラ１８１から伝送される制御信号に基づいて、各ペルチェ素子１４２ａ〜１４２ｃの各動作（加熱動作、冷却動作、及び動作停止など）を切り替えるスイッチング部である。この切替部１８２には、たとえばＦＥＴ（Field Effect Transistor）などが用いられる。

電源１９はたとえば車両８の蓄電池（不図示）などの電力源から電力の供給を受ける。電源制御部２０は、電源１９から供給される電力をプロジェクタ１の各構成部に応じた所定の電圧値及び電流値に変換し、変換された電力を各構成部に供給する。

電流検出部２１は、ＣＰＵ２５の制御信号によって制御される各構成部に流れている電流をモニタしている。たとえば、電流検出部２１は、ペルチェ素子１４２ａ〜１４２ｃ及び電源１９などに供給される電力の電流値をモニタし、それらの電流値の変化を検知する。

入出力Ｉ／Ｆ２２は外部装置と有線通信又は無線通信するための通信インターフェースである。操作部２３は、ユーザの操作入力を受け付ける入力ユニットである。

記憶部２４は、不揮発性の記憶媒体であり、プロジェクタ１の各構成部（たとえばＣＰＵ２５）により用いられるプログラム及び制御情報を格納している。このほか、記憶部２４は、たとえばコンバイナ８２に投影する映像情報なども格納している。なお、図２では、記憶部２４は、ＣＰＵ２５とは別の構成部となっているが、この例に限定されず、ＣＰＵ２５に含まれていてもよい。

ＣＰＵ２５は、記憶部２４に格納されたプログラム及び制御情報などを用いて、プロジェクタ１の各構成部を制御する制御部である。このＣＰＵ２５は、映像処理部２５１と、ＬＤ制御部２５２と、加熱冷却制御部２５３と、異常判定部２５４と、保護動作部２５５と、温度特定部２５６と、判定部２５７と、を有している。

映像処理部２５１は、記憶部２４に格納されたプログラム、入出力Ｉ／Ｆ２２から入力される情報、及び記憶部２４に格納された情報などに基づく映像情報を生成する。さらに、映像処理部２５１は、生成した映像情報を赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色の映像データに変換する。変換された３色の映像データはＬＤ制御部２５２に出力される。

ＬＤ制御部２５２は、３色の映像データに基づく各ＬＤ１１ａ〜１１ｃ毎の光制御信号を生成し、ＬＤドライバ１６に出力する。各光制御信号に基づいて各ＬＤ１１ａ〜１１ｃから出射される各レーザ光がＭＥＭＳミラー１２４の駆動によって２次元的に走査されることにより、映像情報に基づく映像がフロントガラス８１上のコンバイナ８２に投影される。また、ＬＤ制御部２５２はＬＤ１１ａ〜１１ｃのうち１個又は２個のＬＤを駆動する際に、３色の映像データに基づいて駆動するＬＤ毎の光制御信号を生成し、ＬＤドライバ１６に出力する。

加熱冷却制御部２５３は、各加熱冷却部１４ａ〜１４ｃの駆動制御を行わせるための制御信号を加熱冷却駆動部１８に出力する。

異常判定部２５４は、サーミスタ１３及び電流検出部２１の検出結果に基づいて、加熱冷却部１４ａ〜１４ｃが誤動作をしているか否かを判定する。たとえば、異常判定部２５４は、サーミスタ１３の検知温度が各ＬＤ１１ａ〜１１ｃを加熱すべき第１温度閾値（たとえば１０℃）、又は各ＬＤ１１ａ〜１１ｃを冷却すべき第２温度閾値（たとえば６０℃）に達すると、誤動作をしているか否かを判定する。また、この判定は、サーミスタ１３が検知する温度の変化と、電流検出部２１が検出する加熱冷却部１４ａ〜１４ｃの電流の変化（或いはペルチェ素子１４２ａ〜１４２ｃに印加される各電圧の電流成分）との相間に基づいて行われる。

たとえば、各ＬＤ１１ａ〜１１ｃが第１又は第２温度閾値に達する際、電流検出部２１が検出する電流値は変化するが、サーミスタ１３が検知する温度は変化しない場合、異常判定部２５４は誤動作であると判定する。一方、ＬＤ１１ａ〜１１ｃが第１又は第２温度閾値に達する際、電流検出部２１は加熱動作（又は冷却動作）に対応する電流変化を検出し、且つ、サーミスタ１３も温度上昇（又は温度低下）を検知する場合、異常判定部２５４は正常動作であると判定する。

保護動作部２５５は、異常判定部２５４により誤動作をしていると判定されると、各ＬＤ１１ａ〜１１ｃの保護動作を行う。保護動作としては、たとえば、各ＬＤ１１ａ〜１１ｃの光量の低下、各ＬＤ１１ａ〜１１ｃの発光停止、プロジェクタ１の投影アプリケーションのシャットダウン、プロジェクタ１の動作停止などを挙げることができる。

或いは、保護動作として、光源（ＬＤ１１ａ〜１１ｃ）の温度異常などの警告を、投影面（すなわちフロントガラス８１上のコンバイナ８２）に表示したり、音声にて報知したりしてもよい。なお、この警告後には、上述のような保護動作をさらに行ってもよいし、警告以外の保護動作を行わずにそのまま動作を続行してもよい。

温度特定部２５６は各ＬＤ１１ａ〜１１ｃの温度を特定する。本実施形態でサーミスタ１３は各ＬＤ１１ａ〜１１ｃの周囲の環境温度を計測しており、温度特定部２５６は環境温度と各ＬＤ１１ａ〜１１ｃの温度との対応関係に基づいて各ＬＤ１１ａ〜１１ｃの温度を特定する。なお、上述したように、複数のサーミスタ１３を用いて各ＬＤ１１ａ〜１１ｃの温度を個別に計測する場合には各サーミスタ１３の検出温度を取得して各ＬＤ１１ａ〜１１ｃの温度を特定する。

判定部２５７は各ＬＥＤ１１ａ〜１１ｃの温度が各ＬＥＤ１１ａ〜１１ｃの動作保証温度の範囲内であるか否かを判定する。各ＬＥＤ１１ａ〜１１ｃの温度は温度特定部２５６により特定され、上述したような各ＬＥＤ１１ａ〜１１ｃの動作保証温度に関する情報は予め判定部が有し、或いは、メモリ等に記憶されている。そして判定部は各ＬＥＤ１１ａ〜１１ｃについて温度と動作保証温度を比較して動作保証温度の範囲内であるか否かを判定する。

カメラ２６はフロントガラス８１の前方の外界像を撮影する撮像部である。カメラ２６により撮像された映像はＣＰＵ２６に入力され、映像処理部２５１は入力されたカメラ２６の映像にも基づいて映像情報を生成する（詳細は後述）。

以上、本実施形態のＨＵＤ装置１００について説明した。なお、上述の実施形態は例示であり、その各構成要素や各処理の組み合わせに色々な変形が可能であり、本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

たとえば、上述の実施形態では、映像処理部２５１、ＬＤ制御部２５２、加熱冷却制御部２５３、異常判定部２５４、保護動作部２５５、温度特定部２５６、及び判定部２５７は、ＣＰＵ２５の機能部として実現されているが、本発明の適用範囲はこの例に限定されない。これらのうちの少なくとも一部或いは全ては、物理的な構成部（たとえば電気回路）などにより実現されていてもよい。

以下、本実施形態のプロジェクタ１の制御部２５が実行する処理について図３を参照して説明する。図３は本実施形態のプロジェクタ１の制御部２５が実行する処理の流れの一例を示すフローチャートである。

ステップＳ０１において制御部２５の温度特定部２５６はサーミスタ１３により検知された温度情報を取得する。

ステップＳ０２において制御部２５の温度特定部２５６はステップＳ０１で取得した温度情報に基づいて、各ＬＤ１１ａ〜１１ｃの温度を特定する。上述したように本実施形態においてサーミスタ１３が検知する温度は各ＬＤ１１ａ〜１１ｃの周囲の環境温度である。温度特定部２５６は、各ＬＤ１１ａ〜１１ｃの周囲の環境温度、各ＬＤ１１ａ〜１１ｃの発熱特性、各ＬＤ１１ａ〜１１ｃの放熱特性等を考慮して各ＬＤ１１ａ〜１１ｃの温度を特定する。

ステップＳ０３において制御部２５の判定部２５７はステップＳ０２で特定した各ＬＤ１１ａ〜１１ｃの温度と、各ＬＤ１１ａ〜１１ｃの動作保証温度とを比較する。そしてステップＳ０４において制御部２５の判定部２５７はＬＥＤ１１ａ〜１１ｃの中に温度が動作保証温度の範囲外であるＬＤがあるか否かを判定する。

ＬＥＤ１１ａ〜１１ｃの中に温度が動作保証温度の範囲外であるＬＤがあるとき（ステップＳ０４のＹ）はステップＳ０５に進み、制御部２５のＬＤ制御部２５２は温度が動作保証温度の範囲内であるＬＤのうち１個のＬＤの光制御信号を生成してＬＤドライバ１６に当該ＬＤを駆動させる。温度が動作保証温度の範囲内であるＬＤが１個であればそのＬＤの光制御信号を生成し、温度が動作保証温度の範囲内であるＬＤが２個である場合にはいずれか一方のＬＤの光制御信号を生成する。

温度が動作保証温度の範囲内であるＬＤが２個である場合にいずれのＬＤの光制御信号を生成するかは限られるものではないが、例えば温度と動作保証温度とに基づいて選択することとしてもよい。すなわち、温度は動作保証温度の範囲内であるが、温度が低い場合には、２個のＬＤのうち最低動作保証温度が高いＬＤを駆動することで最低動作保証温度が高いＬＤの温度を上昇させる。また、温度は動作保証温度の範囲内であるが、温度が高い場合には、２個のＬＤのうち最高動作保証温度が高いＬＤを駆動することで、最低動作保証温度が高いＬＤの温度が上昇しないようにする。

また、ＬＤ制御部２５２はユーザに表示する虚像に応じて駆動するＬＤの発光輝度を制御する。すなわち本実施形態においてＬＤ制御部２５２は３色の映像データを単色の映像データとして単色のＬＤの光制御信号を生成して単色のＬＤのみを使用して虚像を表示することになる。３色のＬＤを使用すれば表示する虚像においてユーザが注目すべき部分とそれ以外の部分とを色分けすることでユーザに認識可能に表示できるが、単色のＬＤを使用する場合にユーザにはどの部分が注目すべき部分であるか判別しにくい。

そこで本実施形態ではユーザが注目すべき部分が高輝度となるように、また、それ以外の部分が低輝度となるようにＬＤの光制御信号を生成することで、輝度の差によりユーザに注目すべき部分を認識させることができる。

なお、虚像においてユーザが注目すべき部分は、虚像における強調表示部分情報に基づいて特定される。例えば予め虚像の中央領域が強調表示部分に設定されている場合に、ＬＤ制御部２５２は虚像の中央領域をユーザが注目すべき部分と特定してＬＤの光制御信号を生成する。強調表示部分としては特にこれに限られるものではなく、以下の他の例について説明する。

図４に示すように車両用のＨＵＤ装置において、道路Ｒ上に存在する歩行者Ｐや自転車Ｂに対して注意を促す警告マークＷＭをフロントガラスＦＧに虚像ＶＩを表示することで運転者に知らせることが考えられる。また、併せて自動車の現在の速度を示す速度計ＳＩや自動車の燃料の残量を示す燃料メータＧＭをフロントガラスＦＧに虚像ＶＩを表示することで運転者に知らせることが考えられる。

このような場合に、予め警告マークＷＭが強調表示部分に設定されていれば、ＬＤ制御部２５２は警告マークをユーザが注目すべき部分（すなわち強調表示部分）と特定して、警告マークＷＭについて高輝度となるように、それ以外の部分（すなわち速度計ＳＩや燃料メータＧＭ）については低輝度となるようにＬＤの光制御信号を生成する。なお、歩行者Ｐや自転車Ｂの存在はカメラ２６によって検知される。映像処理部２５１はカメラ２６により前方に歩行者Ｐや自転車Ｂの存在が検知されたときに、歩行者Ｐや自転車Ｂに対する注意を促す警告マークＷＭを含む映像情報を生成する。

なお、図４では虚像ＶＩの範囲を例示するため虚像の外枠を破線で示すが、実際の表示の際に虚像の範囲を示す外枠が表示されるものではない。図４において虚像ＶＩとして表示されているのは警告マークＷＭ、速度計ＧＩ、燃料メータＧＭであり、その他はフロントガラスＦＧを介して直接視認可能な外界像である。

また、温度が動作保証温度の範囲外であるＬＤが存在することをユーザに表示する警告表示を行うことが考えられる。予め警告表示が強調表示部分に設定されていれば、ＬＤ制御部２５２は警告表示を注目すべき部分と特定して、警告表示について高輝度となるように、それ以外の部分が低輝度となるようにＬＤの光制御信号を生成する。

ＬＥＤ１１ａ〜１１ｃの中に温度が動作保証温度の範囲外であるＬＤがないとき（ステップＳ０４のＮ）はステップＳ０６に進み３色の映像データに基づく各ＬＤ１１ａ〜１１ｃ毎の光制御信号を生成する。

本実施形態によれば、温度特定部が複数のレーザダイオードに関して各レーザダイオードの温度を特定する。判定部は温度特定部により特定された各レーザダイオードの温度が各レーザダイオードの動作保証温度の範囲内であるか否かを判定する。そしてレーザダイオード駆動部は判定部による判定結果に基づいて温度が動作保証温度の範囲内にあるレーザダイオードを駆動してコンバイナにより虚像を表示する。つまり、複数のレーザダイオードに関して個別に温度が動作保証温度の範囲内にあるか否かを判定して温度が動作保証温度の範囲内にあるレーザダイオードを駆動して虚像を表示する。その際、ユーザが注目すべき部分とそれ以外の部分が輝度の差により表現されるので、注目すべき部分を容易に認識でき、ユーザの利便性が高まる。

また、複数のＬＤのうち一部のＬＤの温度が動作保証温度の範囲外であるときに温度が動作保証温度の範囲内である１個のＬＤを使用して虚像を表示するので、複数のＬＤを制御するのに比べて制御が容易である。

＜第２実施形態＞
上記第１実施形態では温度が動作保証温度の範囲外のＬＤが存在する場合に、温度が動作保証温度の範囲内であるＬＤのうち、１個のＬＤの光制御信号を生成することとしたが、本実施形態では温度が動作保証温度の範囲内である全てのＬＤの光制御信号を生成することとする。

具体的には温度が動作保証温度の範囲内であるＬＤが２個あるときに、第１実施形態ではいずれか一方のＬＤの光制御信号を生成するが、本実施形態では双方のＬＤの光制御信号を生成する。

以下、本実施形態のプロジェクタ１の制御部２５が実行する処理について図５を参照して説明する。図５は本実施形態のプロジェクタ１の制御部２５が実行する処理の流れの一例を示すフローチャートである。なお、図５のフローチャートのステップＳ１１〜Ｓ１４及びＳ１６は夫々図３のフローチャートのステップＳ０１〜Ｓ０４及びＳ０６と同様であるため説明を省略する。

ステップＳ１５において制御部２５のＬＤ制御部２５２は温度が動作保証温度の範囲内である全てのＬＤの光制御信号を生成してＬＤドライバ１６に当該ＬＤを駆動させる。

その際、ＬＤ制御部２５２は第１実施形態に示したようにユーザに表示する虚像に応じて各ＬＤの発光輝度を制御する。すなわち、本実施形態においてＬＤ制御部２５２は３色の映像データを１色又は２色の映像データとして単色又は２色のＬＤの光制御信号を生成して単色又は２色のＬＤのみを使用して虚像を表示することになる。単色のＬＤのみを使用する場合は第１実施形態と同様であり、説明を省略する。

２色のＬＤを使用する場合、特に、各ＬＤの温度が高い場合には、温度が動作保証温度の範囲外であるＬＤは最高動作保証温度の低いＲＬＤである可能性が高い。上述したように３色のＬＤを使用すれば表示する虚像においてユーザが注目すべき部分とそれ以外の部分とを色分けすることでユーザに認識可能に表示できる。しかし、温度が動作保証温度の範囲内であるＧＬＤとＢＬＤの２色は似た色彩（共に寒色系）であり、両者を用いてユーザが注目すべき部分とそれ以外の部分とを色分けしてもユーザにはどの部分が注目すべき部分であるか判別しにくい可能性がある。

そこで本実施形態ではユーザが注目すべき部分が高輝度となるように、また、それ以外の部分が低輝度となるようにＬＤの光制御信号を生成することで、輝度の差によりユーザに注目すべき部分を認識させることができる。ユーザが注目すべき部分は特に限られるものではないことは第１実施形態で述べた通りである。

また、複数のＬＤのうち一部のＬＤの温度が動作保証温度の範囲外であるときに温度が動作保証温度の範囲内であるＬＤが複数あれば、全てのＬＤを使用して虚像を表示するので、ユーザの視覚に訴える虚像を表示しやすくなる。

＜第３実施形態＞
上記第２実施形態において、温度が動作保証温度の範囲内であるＬＤが２個である場合にＬＤ制御部２５２によって各ＬＤの発光輝度を制御することで、ユーザが注目すべき部分とそれ以外の部分を判別しやすくすることとした。しかしながら温度が動作保証温度の範囲内であるＬＤがＲＬＤを含む場合には暖色（警告色）と寒色により注目すべき部分とそれ以外の部分を色分けすることで判別しやすいと考えられる。

特に各ＬＤの温度が低い場合には、温度が動作保証温度の範囲外であるＬＤは最低動作保証温度の高いＢＬＤである可能性が高い。従ってこのような場合には注目すべき部分についてはＲＬＤで表示するように、それ以外の部分についてはＧＬＤで表示するようにＬＤの光制御信号を生成することで、色温度の差によりユーザに注目すべき部分を認識させることができる。ユーザが注目すべき部分は特に限られるものではないことは第１実施形態で述べた通りである。

なお、本実施形態の発光色による色分け制御は、第２実施形態による輝度の調整制御に代えて実行することとしてもよいし、第２実施形態による輝度の調整制御と共に実行することとしてもよい。発光色による色分け及び輝度調整を行うことで、ユーザに対してより明瞭にユーザに注目すべき部分を認識させることができる。

また、本実施形態では注目すべき部分とそれ以外の部分で夫々ＲＬＤ、ＧＬＤを用いて虚像を表示することとしたが、各部分に関していずれか一方を用いて虚像を表示しなければならないものではない。例えば注目すべき部分についてはＲＬＤとＧＬＤを用いて虚像を表示し、それ以外の部分についてはＧＬＤを用いて虚像を表示することとしてもよい。すなわち、ＬＥＤ制御部２５２は表示する虚像に応じて駆動するＬＤの組み合わせを制御する。

本実施形態によれば温度特定部が複数のレーザダイオードに関して各レーザダイオードの温度を特定する。判定部は温度特定部により特定された各レーザダイオードの温度が各レーザダイオードの動作保証温度の範囲内であるか否かを判定する。そしてレーザダイオード駆動部は判定部による判定結果に基づいて温度が動作保証温度の範囲内にあるレーザダイオードを駆動してコンバイナにより虚像を表示する。つまり、複数のレーザダイオードに関して個別に温度が動作保証温度の範囲内にあるか否かを判定して温度が動作保証温度の範囲内にあるレーザダイオードを駆動して虚像を表示する。その際、ユーザが注目すべき部分とそれ以外の部分が色温度の差により表現されるので、注目すべき部分を容易に認識でき、ユーザの利便性が高まる。

＜第４実施形態＞
上記第１実施形態〜第３実施形態で判定部２５７はいずれも各ＬＤの温度が動作保証温度の範囲内にあるか否かを判定しているが、これに限られるものではなく、各ＬＤの温度が最高動作保証温度を超えていないか、又は、各ＬＤの温度が最低保証温度未満でないかを判定するものであってもよい。

例えばプロジェクタ１が常に高温環境下に設置されるのであれば、ＬＤの温度が最低保証温度を下回ることはないため、判定部２５７はＬＤの温度が最高動作保証温度を超えていないかを判定し、最高動作保証温度を超える温度のＬＤが存在する場合に各実施形態の処理を行うこととしてもよい。

また、プロジェクタ１が常に低温環境下に設置されるのであれば、ＬＤの温度が最高保証温度を超えることはないため、判定部２５７はＬＤの温度が最低動作保証温度を下回っていないかを判定し、最低動作保証温度を下回る温度のＬＤが存在する場合に各実施形態の処理を行うこととしてもよい。

本実施形態によれば第１実施形態〜第３実施形態と同様の効果を奏する。

＜補足＞
上記各実施形態において判定部２５７がＬＤの温度と比較を行う各ＬＤの判定用の動作保証温度の範囲は製品規格上の動作保証温度の範囲でなくてもよく、製品規格上の動作保証温度よりも余裕を持たせてもよい。すなわち製品規格上の最高動作保証温度よりも低い温度を判定用の最高動作保証温度とし、製品規格上の最低動作保証温度よりも高い温度を判定用の最低動作保証温度としてもよい。

また、上述した第３実施形態に記載したように、最高動作保証温度又は最低動作保証温度のいずれか一方を満たすか（最高動作保証温度を超えていないか又は最低動作保証温度を下回っていないか）を判定する場合には、判定用の動作保証温度の範囲を最高動作保証温度以下、又は、最低動作保証温度以上としてもよい。

１００ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置
１プロジェクタ
１０ハウジング
１０ａ窓部
１１ａ、１１ｂ、１１ｃレーザダイオード（ＬＤ）
１２光学系
１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃコリメータレンズ
１２２ａ、１２２ｂビームスプリッタ
１２３集光レンズ
１２４ＭＥＭＳミラー
１３サーミスタ（温度検出部）
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ加熱冷却部
１４１ａ、１４１ｂ、１４１ｃ熱伝導部材
１４２ａ、１４２ｂ、１４２ｃペルチェ素子
１４３ａ、１４３ｂ、１４３ｃヒートシンク
１５本体筐体
１５ａ光出射口
１６ＬＤドライバ
１７ミラーサーボ部
１８加熱冷却駆動部
１８１ペルチェコントローラ
１８２切替部
１９電源
２０電源制御部
２１電流検出部
２２入出力Ｉ／Ｆ
２３操作部
２４記憶部
２５ＣＰＵ
２６カメラ
２５１映像処理部
２５２ＬＤ制御部
２５３加熱冷却制御部
２５４異常判定部
２５５保護動作部
２５６温度特定部
２５７判定部
６ユーザの視線
７走査レーザ光
８車両
８１フロントガラス
８２コンバイナ

Claims

複数のレーザダイオードと、
前記複数のレーザダイオードの温度を特定する温度特定部と、
前記温度特定部により特定された各レーザダイオードの温度が各レーザダイオードの動作保証温度の範囲内であるか否かを判定する判定部と、
前記判定部により温度が動作保証温度の範囲内であると判定されたレーザダイオードのうち少なくとも１以上のレーザダイオードを駆動するレーザダイオード制御部と、
前記レーザダイオード制御部により駆動されたレーザダイオードの光を観察者に向けて反射して虚像を表示するコンバイナと、
を備えるヘッドアップディスプレイ装置。
前記判定部により前記複数のレーザダイオードのうち、一部のレーザダイオードの温度が動作保証温度の範囲外であると判定された場合に、前記レーザダイオード制御部は温度が動作保証温度の範囲内であるレーザダイオードのうち少なくとも１以上のレーザダイオードを駆動する請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
前記レーザダイオード制御部は１以上のレーザダイオードを用いて虚像を表示する際に、表示する虚像に応じて駆動するレーザダイオードの発光輝度を制御する請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
前記レーザダイオード制御部は２以上のレーザダイオードを用いて虚像を表示する際に、表示する虚像に応じて駆動するレーザダイオードの組み合わせを制御する請求項２又は請求項３に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
前記レーザダイオード制御部は表示する虚像における強調表示部分情報に基づいて、強調表示部分の輝度が他の部分の輝度よりも高くなり、及び／又は、強調表示部分の色温度が他の部分の色温度よりも高くなるように１以上のレーザダイオードの駆動する請請求項３又は求項４に記載のヘッドアップディスプレイ装置。