JP2014197052A - プロジェクタ装置およびヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】過熱状態からの回復をより迅速に達成することが容易となるプロジェクタ装置を提供する。【解決手段】光源が出射する光の走査により投影像を表示させるプロジェクタ装置であって、温度を検出して検出温度の情報を得る温度検出部と、前記検出温度が所定の過熱条件を満たしたか否かを監視する監視部と、を備え、前記過熱条件が満たされたときに、前記光源の出射パワーが抑制される抑制モードとなるプロジェクタ装置とする。【選択図】図３

Description

本発明は、プロジェクタ装置およびこれを備えたヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ［Head-Up Display］）装置に関する。

従来、例えば車両用の表示装置として、プロジェクタ装置を備えたＨＵＤ装置が提案されている。このようなＨＵＤ装置を用いれば、ユーザは、車両の前方の外界像と投影像を同時に視認することができる。

またＨＵＤ装置に備えられるプロジェクタ装置には、各色のレーザダイオード（光源）が設けられており、各色のレーザ光を走査させることにより、映像の投影像を形成させる。なおこのようなプロジェクタ装置においては、光源の発熱によって装置が過熱状態になると、本来の機能が阻害される虞がある。

このような事情から、プロジェクタ装置には、光源を冷却するための機能が設けられる。なお例えば特許文献１には、ファンを用いてレーザ光源を冷却するように構成された装置が開示されている。

特開２０１３−１１８４１号公報

プロジェクタ装置の機能が極力阻害されないようにするべく、過熱状態からの回復は出来るだけ迅速に達成されることが望ましい。しかしファン等を用いて光源を冷却するだけでは、過熱状態からの回復を迅速に達成することは難しい場合がある。特に光源の出射パワーが比較的高い場合には、光源の発熱によって温度があまり下がらず、過熱状態からの回復が非常に遅くなる虞がある。

本発明は上述した問題に鑑み、過熱状態からの回復をより迅速に達成することが容易となるプロジェクタ装置、およびこれを備えたＨＵＤ装置の提供を目的とする。

本発明に係るプロジェクタ装置は、光源が出射する光の走査により投影像を表示させるプロジェクタ装置であって、温度を検出して検出温度の情報を得る温度検出部と、前記検出温度が所定の過熱条件を満たしたか否かを監視する監視部と、を備え、前記過熱条件が満たされたときに、前記光源の出射パワーが抑制される抑制モードとなる構成とする。本構成によれば、過熱状態からの回復をより迅速に達成することが容易となる。

また上記構成としてより具体的には、前記監視部は、前記抑制モードにおいて、前記検出温度が所定の過熱回復条件を満たしたか否かを監視するものであり、前記過熱回復条件が満たされたときに、前記抑制モードが解除される構成としてもよい。本構成によれば、過熱状態から回復したときに、通常通りに映像を表示させることが可能となる。

また上記構成としてより具体的には、前記過熱条件は、前記検出温度が所定の第１閾値以上となったときに満たされ、前記過熱回復条件は、前記検出温度が所定の第２閾値以下となったときに満たされる構成としてもよい。また当該構成としてより具体的には、第２閾値が、第１閾値より低い値に設定されている構成としてもよい。

また上記構成としてより具体的には、前記光源の出力ゲインを制御するゲイン制御部を備え、前記ゲイン制御部は、前記抑制モードにおける前記出力ゲインを、前記抑制モードではないときの前記出力ゲインより低くする構成としてもよい。本構成によれば、出力ゲインの制御によって、光源の出射パワーを抑制することが可能となる。

また、複数の表示オブジェクトが合成された映像の情報を生成し、該映像の前記投影像を表示させる上記構成のプロジェクタ装置において、前記表示オブジェクトごとに、前記抑制モードにおける表示形態が設定され、前記設定された表示形態の少なくとも一部は、前記出射パワーが抑制される形態である構成としてもよい。本構成によれば、例えば重要度の高い表示オブジェクトの視認性を確保しつつ、光源の出射パワーを抑制することが可能となる。

また上記構成としてより具体的には、前記表示オブジェクトごとに、前記抑制モードにおいて非表示とするか否かが設定されている構成としてもよい。また上記構成としてより具体的には、前記表示オブジェクトごとに、前記抑制モードにおける走査線の間引きの度合が設定されている構成としてもよい。

また上記構成としてより具体的には、前記表示オブジェクトごとに、前記抑制モードにおける輝度の低減の度合が設定されている構成としてもよい。また上記構成としてより具体的には、前記表示オブジェクトごとに、前記抑制モードにおけるフレームの間引きの度合が設定されている構成としてもよい。

また上記構成としてより具体的には、ペルチェ素子を用いて前記光源を冷却する冷却部を備え、前記冷却部は、少なくとも前記抑制モードにおいて前記光源を冷却する構成としてもよい。

また本発明に係るＨＵＤ装置は、上記構成のプロジェクタ装置を備えた構成とする。本構成によれば、上記構成のプロジェクタ装置の利点を享受することが可能となる。

本発明に係るプロジェクタ装置によれば、過熱状態からの回復をより迅速に達成することが容易となる。また本発明に係るＨＵＤ装置によれば、本発明に係るプロジェクタ装置の利点を享受することが可能となる。

本実施形態に係るＨＵＤ装置の概略図である。 本実施形態に係るプロジェクタおよびその周辺の構成図である。 第１実施形態に係る出力ゲインの制御に関するフローチャートである。 検出温度と出力ゲインに関するタイミングチャートである。 本実施形態に係るＨＵＤユニットの構成図である。 パターンＡの異常時動作テーブルに関する説明図である。 パターンＢの異常時動作テーブルに関する説明図である。 パターンＣの異常時動作テーブルに関する説明図である。 パターンＤの異常時動作テーブルに関する説明図である。 第２実施形態に係る動作モードの切替に関するフローチャートである。 通常モードでの映像に関する説明図である。 パターンＡの異常時動作テーブルを適用した映像に関する説明図である。 パターンＢの異常時動作テーブルを適用した映像に関する説明図である。 パターンＣの異常時動作テーブルを適用した映像に関する説明図である。 パターンＤの異常時動作テーブルを適用した映像に関する説明図である。 第３実施形態に係る動作モードの切替に関するフローチャートである。 第３実施形態に係る抑制モード時の映像に関する説明図である。

本発明の実施形態について、車両用のＨＵＤ装置を例に挙げて以下に説明する。

１．第１実施形態
［ＨＵＤ装置の構成等］
図１は、本実施形態に係るＨＵＤ装置１００の概略図である。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には、プロジェクタ１およびコンバイナ８２が含まれている。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における一点鎖線の矢印６は、車両８の運転席に座っているユーザの視線を示す。

図１に示すように、フロントガラス８１の内面には、例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により形成される投影像とを、同時に視認することができる。

図２は、プロジェクタ１およびその周辺の構成図である。本図に示すようにプロジェクタ１は、ハウジング１０、各レーザダイオード（１１ａ〜１１ｃ）、光学系１２、サーミスタ１３、および各（加熱冷却部１４ａ〜１４ｃ）を備えている。なお以下の説明では、レーザダイオードをＬＤと称することがある。

またプロジェクタ１は更に、本体筐体１５、ＬＤドライバ１６、ミラーサーボ部１７、加熱冷却駆動部１８、電源１９、電源制御部２０、入出力Ｉ／Ｆ２２、操作部２３、記憶部２４、および制御部２５を備えている。

ハウジング１０は、各ＬＤ（１１ａ〜１１ｃ）、光学系１２、サーミスタ１３、および各加熱冷却部（１４ａ〜１４ｃ）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、例えば、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は青色レーザ光を出射する発光素子（青のＬＤ）である。ＬＤ１１ｂは緑色レーザ光を出射する発光素子（緑のＬＤ）である。ＬＤ１１ｃは赤色レーザ光を出射する発光素子（赤のＬＤ）である。

光学系１２は、各コリメータレンズ（１２１ａ〜１２１ｃ）、各ビームスプリッタ（１２２ａ、１２２ｂ）、集光レンズ１２３、およびＭＥＭＳミラー１２４を有する。

各コリメータレンズ（１２１ａ〜１２１ｃ）は、レーザ光を平行光に変換する光学素子である。また各ビームスプリッタ（１２２ａ、１２２ｂ）は、例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て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ＬＤ（１１ａ〜１１ｃ）からビームスプリッタ１２２ａ等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、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として反射させる。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ＬＤ（１１ａ〜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センサである。サーミスタ１３が検出する温度に基づき、各ＬＤ（１１ａ〜１１ｃ）の温度を推定することができる。サーミスタ１３による検出温度Ｓtの情報は、制御部２５によって定期的に（例えば500ms毎に）モニタリングされる。なおサーミスタ１３は、例えば各ＬＤ（１１ａ〜１１ｃ）に対応するように複数個が設けられていても良い。

各加熱冷却部（１４ａ〜１４ｃ）は、サーミスタ１３が検出する温度に応じて、対応するＬＤ（１１ａ〜１１ｃの一つ）を加熱又は冷却する。それぞれの加熱冷却部（１４ａ〜１４ｃ）は、熱伝導部材（１４１ａ〜１４１ｃの一つ）、ペルチェ素子（１４２ａ〜１４２ｃの一つ）、およびヒートシンク（１４３ａ〜１４３ｃの一つ）を有する。

各熱伝導部材（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、対応するＬＤ（１１ａ〜１１ｃの一つ）とペルチェ素子（１４２ａ〜１４２ｃの一つ）の間で熱を伝導させる。

各ペルチェ素子（１４２ａ〜１４２ｃ）はペルチェ効果を利用した熱電素子である。各ヒートシンク（１４３ａ〜１４３ｃ）は、対応するペルチェ素子（１４２ａ〜１４２ｃの一つ）を冷却するための放熱部材である。

本体筐体１５は、ハウジング１０、ＬＤドライバ１６、ミラーサーボ部１７、加熱冷却駆動部１８、電源１９、電源制御部２０、入出力Ｉ／Ｆ２２、操作部２３、記憶部２４、および制御部２５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。

ＬＤドライバ１６は、各ＬＤ（１１ａ〜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の光出射などの駆動制御を行なう。緑色ＬＤドライバはＬＤ１１ｂの光出射などの駆動制御を行なう。赤色ＬＤドライバはＬＤ１１ｃの光出射などの駆動制御を行なう。

ミラーサーボ部１７は、制御部２５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。ミラーサーボ部１７は、制御部２５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、制御部２５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、各加熱冷却部（１４ａ〜１４ｃ）による各ＬＤ（１１ａ〜１１ｃ）の加熱動作及び冷却動作の制御を行う。

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。

入出力Ｉ／Ｆ２２は、外部装置との有線または無線通信を行うためのインターフェースである。制御部２５は、入出力Ｉ／Ｆ２２を介して、外部装置との通信を行うことが可能である。操作部２３は、ユーザの操作入力を受け付ける部分である。操作入力された情報は制御部２５に伝えられ、プロジェクタ１の動作に反映される。

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（たとえば制御部２５）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。また記憶部２４は、コンバイナ８２に投影する映像情報等も格納する。

制御部２５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２５は、映像処理部２５１、ＬＤ制御部２５２、加熱冷却制御部２５３、およびゲイン制御部２５４を有する。

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（Ｒ）、緑（Ｇ）、および青（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、映像処理部２５１から入力される３色の映像データに基づいて、各ＬＤ（１１ａ〜１１ｃ）の光制御信号Ｓc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。加熱冷却制御部２５３は、少なくとも後述する抑制モードにおいて、各ペルチェ素子（１４２ａ〜１４２ｃ）を用いて各ＬＤ（１１ａ〜１１ｃ）を冷却させる。

ゲイン制御部２５４は、各ＬＤ（１１ａ〜１１ｃ）の出力ゲインＧaを制御する。出力ゲインＧaが高いほどＬＤの出射パワーは高くなり、コンバイナ８２に表示される投影像の視認性は向上する。一方で、出力ゲインＧaが低いほどＬＤの出射パワーは低くなり、投影像の視認性は低下するが、ＬＤの発熱量を抑えることが可能となる。なお各色のＬＤ（１１ａ〜１１ｃ）に対する出力ゲインＧaの制御は、元の映像のホワイトバランス等が出来るだけ維持されるように適切に実行される。

上述した構成のプロジェクタ１によれば、各ＬＤ（１１ａ〜１１ｃ）からは、光制御信号Ｓcと出力ゲインＧaに応じたレーザ光が出射される。レーザ光の出射パワーの値は、例えば光制御信号Ｓcによって定まる値に、出力ゲインＧaの値を乗じたものとなる。

出射されたレーザ光は、ＭＥＭＳミラー１２４の駆動によって２次元的に走査され、コンバイナ８２に１フレーム分の投影像を形成させる。この動作は、映像情報に基づいて高速に（例えば、毎秒数十フレームの速さで）繰返される。これにより、映像情報に基づく映像がコンバイナ８２に形成される。

［出力ゲインの制御］
ゲイン制御部２５４は、サーミスタ１３による検出温度Ｓtに基づいて、出力ゲインＧaを制御する。出力ゲインＧaの制御に関する動作について、図３に示すフローチャートを参照しながら以下に説明する。

通常時（後述する過熱条件が未だ満たされていない時）において、プロジェクタ１の動作モードは通常モードとなっている。通常モードでは、ゲイン制御部２５４は、コンバイナ８２に投影表示される映像の視認性を優先させるため、出力ゲインＧaを比較的高い第１ゲインＧ1とする。

また通常モードにおいて、ゲイン制御部２５４は、サーミスタ１３による検出温度Ｓtが所定の過熱条件を満たしたか否かを監視する（ステップＳ１１）。この過熱条件は、検出温度Ｓtに基づいてプロジェクタ１が過熱状態となったことを判別するための条件である。

本実施形態では一例として、過熱条件は、検出温度Ｓtが第１閾値Ｔg1以上となったときに満たされる条件であるとする。なお第１閾値Ｔg1は、プロジェクタ１の動作精度保証温度に設定されている。この動作精度保証温度は、プロジェクタ１があらゆる面において仕様通りに動作することが保証される温度の上限であり、例えば８５℃である。

なお動作精度保証温度を超える温度（動作保証温度）となったプロジェクタ１は、ある一定の動作は保証されるものの、一部の機能が劣化する虞がある。そのため、動作精度保証温度を超える温度となったプロジェクタ１については、出来るだけ迅速に、この過熱状態から回復させることが望まれる。

そこで過熱条件が満たされた場合には（ステップＳ１１のＹ）、プロジェクタ１の動作モードは、通常モードから抑制モードに切替えられる（ステップＳ１２）。抑制モードでは、ゲイン制御部２５４は過熱状態からの回復を優先するため、出力ゲインＧaを、第１ゲインＧ1より低い第２ゲインＧ2とする。

第２ゲインＧ2は、コンバイナ８２に表示される投影像が視認可能となる範囲内での、出来るだけ低い値に設定されることが望ましい。この場合、抑制モードでは、投影像が視認可能となる最低限の出射パワーが実現されるように、各ＬＤ（１１ａ〜１１ｃ）の出力ゲインＧaが制御される。

このように出力ゲインＧaが切替えられることによって、各ＬＤ（１１ａ〜１１ｃ）の出射パワーが通常モードに比べて抑えられ、各ＬＤ（１１ａ〜１１ｃ）の発熱量が低減する。そのため、各ペルチェ素子（１４２ａ〜１４２ｃ）を用いたＬＤ等の冷却がより効率的に行われ、過熱状態からの回復をより迅速に達成させることが可能となる。

また抑制モードにおいて、ゲイン制御部２５４は、サーミスタ１３による検出温度Ｓtが所定の過熱回復条件を満たしたか否かを監視する（ステップＳ１３）。この過熱回復条件は、検出温度Ｓtに基づいてプロジェクタ１が過熱状態から回復したことを判別するための条件である。

本実施形態では一例として、過熱回復条件は、検出温度Ｓtが第２閾値Ｔg2以下となったときに満たされる条件であるとする。なお第２閾値Ｔg2は、第１閾値Ｔg1より低い値に設定されている。このように、過熱条件と過熱回復条件の閾値にヒステリシスがあることにより、出力ゲインＧaの制御を安定的に行うことが可能である。但し、制御の簡素化等の観点から、第１閾値Ｔg1と第２閾値Ｔg2を同じ値としておいても構わない。

そして過熱回復条件が満たされた場合には（ステップＳ１３のＹ）、プロジェクタ１の動作モードは、抑制モードから通常モードに切替えられる（ステップＳ１４）。以降は、ステップ１１の動作が繰り返されることになる。

図４は、何らかの原因によって過熱条件が満たされる状況における、検出温度Ｓtと出力ゲインＧaのタイミングチャートを例示している。本図に示すように、検出温度Ｓtが第１閾値Ｔg1に達するまでは、出力ゲインＧaは第１ゲインＧ1とされている。そして検出温度Ｓtが第１閾値Ｔg1に達した（過熱条件が満たされた）タイミングｔ1において、出力ゲインＧaは第２ゲインＧ2へ切替えられる。

出力ゲインＧaが第２ゲインＧ2となることにより、各ＬＤ（１１ａ〜１１ｃ）の発熱量が低減し、検出温度Ｓtは低下する。そして検出温度Ｓtが第２閾値Ｔg2に達した（過熱回復条件が満たされた）タイミングｔ2において、出力ゲインＧaは第１ゲインＧ1へ切替えられる。

以降も、検出温度Ｓtが第１閾値Ｔg1に達する度に（タイミングｔ3等において）、出力ゲインＧaは第２ゲインＧ2へ切替えられ、検出温度Ｓtが第２閾値Ｔg2に達する度に（タイミングｔ4等において）、出力ゲインＧaは第１ゲインＧ1へ切替えられる。

プロジェクタ１ではこのようにして、過熱条件が満たされる度に各ＬＤ（１１ａ〜１１ｃ）の出射パワーが抑えられ、過熱状態からの迅速な回復が可能である。また更に、過熱回復条件が満たされる度に各ＬＤ（１１ａ〜１１ｃ）の出射パワーが元に戻され、コンバイナ８２に投影表示される映像の視認性が良好となる。

なお本実施形態では出力ゲインＧaが抑えられることにより、コンバイナ８２に投影表示される映像の輝度が一律に低減し、全体的に視認性が低下することになる。しかし投影表示される映像は、その部分ごとに重要度が異なる場合がある。この場合には、重要な部分ほど視認性を優先すること等が望まれる。このような要望に応え得る実施形態について、第２実施形態として以下に説明する。

２．第２実施形態
次に第２実施形態について説明する。以下の説明では、第１実施形態と異なる点の説明に重点をおき、重複する点については説明を省略することがある。

図５は、本実施形態に係るＨＵＤユニット９の構成図である。本図に示すようにＨＵＤユニット９は、プロジェクタ１および映像情報生成ユニット４を有している。なおプロジェクタ１は、基本的には第１実施形態の場合と同様の構成である。但し第２実施形態では、ゲイン制御部２５４は設けられていない。そのため、先述した出力ゲインＧaの制御は実行されない。

映像情報生成ユニット４は、監視部４１、ＲＯＭ４２、指示部４３、映像情報生成部４４、および映像情報出力部４５を有している。

監視部４１は、プロジェクタ１が有するサーミスタ１３から、検出温度Ｓtの情報が入力される。そして監視部４１は、検出温度Ｓtが過熱条件あるいは過熱回復条件を満たしたか否かを監視する。過熱条件あるいは過熱回復条件が満たされたときには、その旨を示す情報が指示部４３へ送出される。

ＲＯＭ４２は、異常時動作テーブルの情報を格納している。異常時動作テーブルは、抑制モードにおける各表示オブジェクトの表示形態を示す情報であり、例えば図６〜図９（パターンＡ〜Ｄ）の何れかの態様となっている。なお異常時動作テーブルの内容は、ユーザの指示等に応じて更新されるようになっていても良い。

指示部４３は、監視部４１から受ける情報に基づいて、ＨＵＤユニット９が抑制モードであるか否かを判別する。そして指示部４３は、抑制モードであるときには、異常時動作テーブルの内容に従って映像情報を生成するように、映像情報生成部４４へ指示を出す。なお指示部４３は、通常モードであるときには、通常通りに映像情報を生成するように、映像情報生成部４４へ指示を出す。

映像情報生成部４４は、プロジェクタ１に投影表示させる映像の情報として、複数の表示オブジェクトが合成された映像の情報（映像情報）を生成する。より具体的には、映像情報生成部４４は、「スピードメーター」を表す表示オブジェクトＯb1、「ルート表示」を表す表示オブジェクトＯb2、および「交通状況表示」を表すＯb3の各表示オブジェクトを合成させた映像の情報を生成する。

なお映像情報生成部４４は、車両８に搭載された他の装置（例えば、速度検出装置やカーナビゲーション装置）から、各表示オブジェクト（Ｏb1〜Ｏb3）に対応した現状の情報を取得する。映像情報生成部４４は、当該取得した情報に基づいて、現状を正しく反映させた各表示オブジェクト（Ｏb1〜Ｏb3）を生成しておき、これらを合成させた映像の情報を生成するようになっている。

映像情報出力部４５は、映像情報生成部４４によって映像情報が生成される度に、当該映像情報をプロジェクタ１へ出力する。当該出力された映像情報は、プロジェクタ１において、投影表示させる映像の情報として使用される。すなわちプロジェクタ１は、当該映像情報に従って各ＬＤ（１１ａ〜１１ｃ）にレーザ光を出射させる。出射されたレーザ光が２次元的に走査されることにより、当該映像情報に基づく映像がコンバイナ８２に投影される。

次に、ＨＵＤユニット９における動作モードの切替に関する動作について、図１０に示すフローチャートを参照しながら以下に説明する。

通常時（過熱条件が未だ満たされていない時）において、ＨＵＤユニット９の動作モードは通常モードとなっている。通常モードにおいて、映像情報生成部４４は、図１１に例示する通常の映像が投影表示されるように映像情報を生成する。すなわちこのときには、異常時動作テーブルは適用されない。

通常モードにおいて、監視部４１は、検出温度Ｓtが過熱条件を満たしたか否かを監視する（ステップＳ２１）。過熱条件の主旨や内容等については、第１実施形態の場合と同様である。

そして過熱条件が満たされた場合には（ステップＳ２１のＹ）、ＨＵＤユニット９の動作モードは、通常モードから抑制モードに切替えられる（ステップＳ２２）。抑制モードでは、指示部４３は、異常時動作テーブルの内容に従って映像情報を生成するように、映像情報生成部４４へ指示を出す。すなわちこのときには、異常時動作テーブルが適用される。

これに応じて映像情報生成部４４は、異常時動作テーブルの内容に従って映像情報を生成するように動作する。その結果、異常時動作テーブルの内容は、プロジェクタ１における各ＬＤ（１１ａ〜１１ｃ）の出射パワーに反映されることになる。

また抑制モードにおいて、監視部４１は、検出温度Ｓtが過熱回復条件を満たしたか否かを監視する（ステップＳ２３）。過熱回復条件の主旨や内容等については、第１実施形態の場合と同様である。

そして過熱回復条件が満たされた場合には（ステップＳ２３のＹ）、ＨＵＤユニット９の動作モードは、抑制モードから通常モードに切替えられる（ステップＳ２４）。以降は、ステップ１１の動作が繰り返されることになる。

次に、各パターンの異常時動作テーブルの態様、および、異常時動作テーブルが適用されたときの映像の形態について説明する。

まず、異常時動作テーブルがパターンＡ（図６を参照）の態様である場合について説明する。なおパターンＡの異常時動作テーブルは、表示オブジェクトごとに、抑制モードにおいて非表示とするか否かが設定された態様となっている。

図６に示す例では、「スピードメーター」の表示オブジェクトＯb1については「表示（非表示としない）」に設定されており、「ルート表示」および「交通状況表示」の表示オブジェクト（Ｏb2、Ｏb3）については「非表示」に設定されている。このような設定は、「スピードメーター」の表示オブジェクトＯb1が、「ルート表示」および「交通状況表示」の表示オブジェクト（Ｏb2、Ｏb3）に比べて重要度が高い場合になされる。

パターンＡの異常時動作テーブルが適用された状況では、映像情報生成部４４は、図１２に例示する映像が投影表示されるように映像情報を生成する。図１２に示す映像には、「表示」に設定されている「スピードメーター」の表示オブジェクトＯb1は含まれているが、「非表示」に設定されている「ルート表示」および「交通状況表示」の表示オブジェクト（Ｏb2、Ｏb3）は含まれていない。

このように比較的重要度の高い「スピードメーター」の表示オブジェクトＯb1は、抑制モードにおいても表示される。そのため、ユーザが「スピードメーター」を見ることが出来なくなるという事態は回避される。

その一方で、「ルート表示」および「交通状況表示」の表示オブジェクト（Ｏb2、Ｏb3）は、抑制モードでは表示されない。このとき、これらの表示オブジェクト（Ｏb2、Ｏb3）を投影表示させるためのレーザ光は不要であり、その分、各ＬＤ（１１ａ〜１１ｃ）の出射パワーを抑制することが可能である。その結果、各ＬＤ（１１ａ〜１１ｃ）の発熱量を低減させ、プロジェクタ１の過熱状態からの回復を、より迅速に達成させることが可能となる。

次に、異常時動作テーブルがパターンＢ（図７を参照）の態様である場合について説明する。なおパターンＢの異常時動作テーブルは、表示オブジェクトごとに、抑制モードにおける走査線（表示ライン）の間引き率（間引きの度合の一例）が設定された態様となっている。

図７に示す例では、「スピードメーター」の表示オブジェクトＯb1については「０％（間引きをしない）」に設定されており、「ルート表示」の表示オブジェクトＯb2については「８０％」に設定されており、「交通状況表示」の表示オブジェクトＯb3については「５０％」に設定されている。このような設定は、「スピードメーター」の表示オブジェクトＯb1、「交通状況表示」の表示オブジェクトＯb3、「ルート表示」の表示オブジェクトＯb2、の順に重要度が高い場合になされる。

パターンＢの異常時動作テーブルが適用された状況では、映像情報生成部４４は、図１３に例示する映像が投影表示されるように映像情報を生成する。図１３に示す映像において、各表示オブジェクト（Ｏb1〜Ｏb3）については、設定された間引き率での走査線の間引き（その走査線上の部分を非表示とすること）がなされている。

例えば、間引き率が「５０％」に設定されている「交通状況表示」の表示オブジェクトＯb3の表示部分については、５０％の割合の走査線に対して、当該間引きがなされる。このような走査線の間引きは、抑制モードが解除されるまで、全てのフレームにおいてなされる。

重要度の高い表示オブジェクトほど、走査線の間引きの度合は低くなっており、視認性の低下の度合も低くなっている。そのため、重要度の高い表示オブジェクトがユーザにとって見難くなるという事態は、極力回避されることになる。

その一方で、走査線の間引きがなされた部分に対しては、レーザ光の出射は不要となり、その分、各ＬＤ（１１ａ〜１１ｃ）の出射パワーを抑制することが可能である。その結果、各ＬＤ（１１ａ〜１１ｃ）の発熱量を低減させ、プロジェクタ１の過熱状態からの回復を、より迅速に達成させることが可能となる。

次に、異常時動作テーブルがパターンＣ（図８を参照）の態様である場合について説明する。なおパターンＣの異常時動作テーブルは、表示オブジェクトごとに、抑制モードにおける輝度の低減率が設定された態様となっている。

図８に示す例では、「スピードメーター」の表示オブジェクトＯb1については「０％（低減しない）」に設定されており、「ルート表示」の表示オブジェクトＯb2については「８０％」に設定されており、「交通状況表示」の表示オブジェクトＯb3については「５０％」に設定されている。このような設定は、「スピードメーター」の表示オブジェクトＯb1、「交通状況表示」の表示オブジェクトＯb3、「ルート表示」の表示オブジェクトＯb2、の順に重要度が高い場合になされる。

パターンＣの異常時動作テーブルが適用された状況では、映像情報生成部４４は、図１４に例示する映像が投影表示されるように映像情報を生成する。図１４に示す映像において、各表示オブジェクト（Ｏb1〜Ｏb3）については、設定された低減率で輝度が低減されている。例えば、低減率が「５０％」に設定されている「交通状況表示」の表示オブジェクトＯb3の表示部分については、通常モードの場合に比べて輝度が５０％低減されている。このような輝度の低減は、抑制モードが解除されるまで、全てのフレームにおいてなされる。

重要度の高い表示オブジェクトほど、輝度の低減の度合は低くなっており、視認性の低下の度合も低くなっている。そのため、重要度の高い表示オブジェクトがユーザにとって見難くなるという事態は、極力回避されることになる。

その一方で、輝度の低減がなされた部分に対しては、レーザ光の明るさを落とすことができ、その分、各ＬＤ（１１ａ〜１１ｃ）の出射パワーを抑制することが可能である。その結果、各ＬＤ（１１ａ〜１１ｃ）の発熱量を低減させ、プロジェクタ１の過熱状態からの回復を、より迅速に達成させることが可能となる。

次に、異常時動作テーブルがパターンＤ（図９を参照）の態様である場合について説明する。なおパターンＤの異常時動作テーブルは、表示オブジェクトごとに、抑制モードにおけるフレームの間引き率（間引きの度合の一例）が設定された態様となっている。

図９に示す例では、「スピードメーター」の表示オブジェクトＯb1については「０％（間引きをしない）」に設定されており、「ルート表示」の表示オブジェクトＯb2については「８０％」に設定されており、「交通状況表示」の表示オブジェクトＯb3については「５０％」に設定されている。このような設定は、「スピードメーター」の表示オブジェクトＯb1、「交通状況表示」の表示オブジェクトＯb3、「ルート表示」の表示オブジェクトＯb2、の順に重要度が高い場合になされる。

パターンＤの異常時動作テーブルが適用された状況では、映像情報生成部４４は、図１５に例示する映像が投影表示されるように映像情報を生成する。図１５に示す映像において、各表示オブジェクト（Ｏb1〜Ｏb3）については、設定された間引き率でのフレームの間引き（そのフレームでは非表示とすること）がなされている。

例えば、間引き率が「５０％」に設定されている「交通状況表示」の表示オブジェクトＯb3の表示部分については、５０％の割合のフレームに対して、当該間引きがなされている。すなわちこの場合の映像には、例えば、表示オブジェクトＯb3が通常通りに表示されるフレームと、表示オブジェクトＯb3が非表示となるフレームが、交互に（互いに５０％の割合で）現れる。なおフレームの切替りは非常に速いため、残像効果により、表示オブジェクトＯb3が非表示となったことはユーザに認識されない。但しフレームの間引きがなされた分だけ、ユーザには薄く見えることになる。

重要度の高い表示オブジェクトほど、フレームの間引きの度合は低くなっており、視認性の低下の度合も低くなっている。そのため、重要度の高い表示オブジェクトがユーザにとって見難くなるという事態は、極力回避されることになる。

その一方で、フレームの間引きがなされた部分に対しては、レーザ光の出射は不要となり、その分、各ＬＤ（１１ａ〜１１ｃ）の出射パワーを抑制することが可能である。その結果、各ＬＤ（１１ａ〜１１ｃ）の発熱量を低減させ、プロジェクタ１の過熱状態からの回復を、より迅速に達成させることが可能となる。

なお上述したパターンＡ〜Ｄの何れの異常時動作テーブルにおいても、「ルート表示」および「交通状況表示」の表示オブジェクト（Ｏb2、Ｏb3）に設定された表示形態は、各ＬＤ（１１ａ〜１１ｃ）の出射パワーが抑制される形態となっている。

以上に説明した通り第２実施形態のＨＵＤユニット９によれば、各表示オブジェクトの重要度に応じて異常時動作テーブルを設定しておき、ＨＵＤ装置１００の利便性と過熱抑制を出来るだけ両立させることが可能である。

なおパターンＡの異常時動作テーブルが採用される場合、「非表示」に設定された表示オブジェクトは抑制モードでは全く表示されなくなるが、その分、ＬＤの出射パワーを抑制する効果は大きくなる。一方でパターンＢ〜Ｄの何れかの異常時動作テーブルが採用される場合、例えば重要度の低い表示オブジェクトについて、視認性を低下させた形態で表示させておくことが可能である。

そのため、この表示オブジェクトを全く表示させない場合に比べてＬＤの出射パワーを抑制する効果は小さくなるが、ユーザがその表示オブジェクトの情報（例えば交通状況の情報）を全く知ることが出来ないといった事態は回避される。何れのパターンの異常時動作テーブルを採用するかについては、例えばＨＵＤ装置１００の製品仕様や用途等を考慮して、適切に決定することが可能である。

また第２実施形態のＨＵＤユニット９にも、第１実施形態のように出力ゲインＧaを制御する機能を設けておくことが可能である。このように構成されたＨＵＤユニット９を、第３実施形態として以下に説明する。

３．第３実施形態
次に第３実施形態について説明する。以下の説明では、第２実施形態と異なる点の説明に重点をおき、重複する点については説明を省略することがある。

第３実施形態のＨＵＤユニット９は、基本的には第２実施形態の場合と同様の構成である。但し第３実施形態のプロジェクタ１には、ゲイン制御部２５４も設けられている。このゲイン制御部２５４は、第１実施形態の場合と基本的に同等の機能を有しており、サーミスタ１３による検出温度Ｓtに基づいて出力ゲインＧaを制御する。

ＨＵＤユニット９における動作モードの切替に関する動作について、図１６に示すフローチャートを参照しながら以下に説明する。

通常時（過熱条件が未だ満たされていない時）において、ＨＵＤユニット９の動作モードは通常モードとなっている。通常モードにおいては、映像情報生成部４４は、通常の映像が投影表示されるように映像情報を生成する。すなわちこのときには、異常時動作テーブルは適用されない。またゲイン制御部２５４は、コンバイナ８２に投影表示される映像の視認性を優先させるため、出力ゲインＧaを比較的高い第１ゲインＧ1とする。

通常モードにおいて、監視部４１およびゲイン制御部２５４は、検出温度Ｓtが過熱条件を満たしたか否かを監視する（ステップＳ３１）。なお当該監視は、監視部４１およびゲイン制御部２５４の何れか一方のみが行い、監視結果の情報が他方へ通知されるようになっていても良い。過熱条件の主旨や内容等については、第１実施形態の場合と同様である。

そして過熱条件が満たされた場合には（ステップＳ３１のＹ）、ＨＵＤユニット９の動作モードは、通常モードから抑制モードに切替えられる（ステップＳ３２）。抑制モードでは、ゲイン制御部２５４は過熱状態からの回復を優先するため、出力ゲインＧaを、第１ゲインＧ1より低い第２ゲインＧ2とする。

また更に抑制モードでは、指示部４３は、異常時動作テーブルの内容に従って映像情報を生成するように、映像情報生成部４４へ指示を出す。すなわちこのときには、異常時動作テーブルが適用される。これに応じて映像情報生成部４４は、異常時動作テーブルの内容に従って映像情報を生成するように動作する。

また抑制モードにおいて、監視部４１およびゲイン制御部２５４は、検出温度Ｓtが過熱回復条件を満たしたか否かを監視する（ステップＳ３３）。なお当該監視は、監視部４１およびゲイン制御部２５４の何れか一方のみが行い、監視結果の情報が他方へ通知されるようになっていても良い。過熱回復条件の主旨や内容等については、第１実施形態の場合と同様である。

そして過熱回復条件が満たされた場合には（ステップＳ３３のＹ）、ＨＵＤユニット９の動作モードは、抑制モードから通常モードに切替えられる（ステップＳ３４）。以降は、ステップ３１の動作が繰り返されることになる。

第３実施形態のＨＵＤユニット９によれば、抑制モードにおいて、出力ゲインＧaの切替と異常時動作テーブルの適用の両方により、各ＬＤ（１１ａ〜１１ｃ）の出射パワーを抑制することが可能である。

なお、図１７（Ａ）に示す映像が投影表示されている状況において、出力ゲインＧaが第１ゲインＧ1から第２ゲインＧ2に切替えられると、図１７（Ｂ）に示す映像が投影表示されるようになる。図１７（Ｂ）に示す映像は、出力ゲインＧaが下げられた分だけ、図１７（Ａ）に示す映像に比べて全体的な輝度が一律に低減している。

また図１７（Ｂ）に示す映像が投影表示されている状況において、更に異常時動作テーブル（一例としてパターンＡとする）が適用されると、図１７（Ｃ）に示す映像が投影表示されるようになる。図１７（Ｃ）に示す映像では、図１７（Ｂ）に示す状態から、更に異常時動作テーブルに従った走査線の間引きがなされている。

第３実施形態のＨＵＤユニット９によれば、通常モードにおいて図１７（Ａ）に示す映像が投影表示されるとすると、例えばパターンＡの異常時動作テーブルが適用される抑制モードでは、図１７（Ｃ）に示す映像が投影表示されることになる。このように第３実施形態では、出力ゲインＧaの切替によるＬＤの出射パワーの抑制効果と、異常時動作テーブルの適用によるＬＤの出射パワーの抑制効果を、同時に得ることが可能である。

４．その他
以上に説明した第１から第３の各実施形態によれば、各ＬＤ（１１ａ〜１１ｃ）の出射パワーを抑制することが可能となっている。何れの実施形態を採用するかについては、例えばＨＵＤ装置１００の製品仕様や用途等を考慮して、適切に決定することが可能である。

また各実施形態のプロジェクタ装置（第１実施形態のプロジェクタ１、第２および第３実施形態のＨＵＤユニット９）は、各ＬＤ（１１ａ〜１１ｃ）が出射するレーザ光の走査により投影像を表示させる。

更に当該プロジェクタ装置は、温度を検出して検出温度Ｓtの情報を得る機能部（温度検出部）と、検出温度Ｓtが過熱条件を満たしたか否かを監視する機能部（監視部）を備え、過熱条件が満たされたときに、当該ＬＤの出射パワーが抑制される抑制モードとなる。そのため当該プロジェクタ装置によれば、過熱状態からの回復をより迅速に達成することが容易となっている。

なお第１および第３実施形態のプロジェクタ１は、各ＬＤ（１１ａ〜１１ｃ）の出力ゲインＧaを制御するゲイン制御部を備えている。このゲイン制御部は、抑制モードにおける出力ゲインＧaを、抑制モードではないときの出力ゲインＧaより低くする。これにより、抑制モードにおいては当該ＬＤの出射パワーが抑制される。

また第２および第３実施形態のＨＵＤユニット９は、映像情報生成ユニット４において、複数の表示オブジェクト（Ｏb1〜Ｏb3）が合成された映像の情報を生成し、プロジェクタ１において、該映像の投影像を表示させるようになっている。そして当該ＨＵＤユニット９においては、表示オブジェクトごとに抑制モードにおける表示形態が設定され、設定された表示形態の少なくとも一部は、各ＬＤ（１１ａ〜１１ｃ）の出射パワーが抑制される形態である。これにより、抑制モードにおいては当該ＬＤの出射パワーが抑制される。

また本発明の構成は、上記実施形態のほか、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち、上記実施形態は、全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。本発明の技術的範囲は、上記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るものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。また本発明は例えばＨＵＤ装置に利用することができる。

１００ ＨＵＤ装置
１ プロジェクタ
１０ ハウジング
１０ａ 窓部
１１ａ〜１１ｃ レーザダイオード（ＬＤ）
１２ 光学系
１２１ａ〜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
１２４ ＭＥＭＳミラー
１３ サーミスタ（温度センサ）
１４ａ〜１４ｃ 加熱冷却部
１４１ａ〜１４１ｃ 熱伝導部材
１４２ａ〜１４２ｃ ペルチェ素子
１４３ａ〜１４３ｃ ヒートシンク
１５ 本体筐体
１５ａ 光出射口
１６ ＬＤドライバ
１７ ミラーサーボ部
１８ 加熱冷却駆動部
１９ 電源
２０ 電源制御部
２２ 入出力Ｉ／Ｆ
２３ 操作部
２４ 記憶部
２５ 制御部
２５１ 映像処理部
２５２ ＬＤ制御部
２５３ 加熱冷却制御部
２５４ ゲイン制御部
４ 映像情報生成ユニット
４１ 監視部
４２ ＲＯＭ
４３ 指示部
４４ 映像情報生成部
４５ 映像情報出力部
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
９ ＨＵＤユニット

Claims (12)

1. 光源が出射する光の走査により投影像を表示させるプロジェクタ装置であって、
   温度を検出して検出温度の情報を得る温度検出部と、
   前記検出温度が所定の過熱条件を満たしたか否かを監視する監視部と、を備え、
   前記過熱条件が満たされたときに、前記光源の出射パワーが抑制される抑制モードとなることを特徴とするプロジェクタ装置。
2. 前記監視部は、
   前記抑制モードにおいて、前記検出温度が所定の過熱回復条件を満たしたか否かを監視するものであり、
   前記過熱回復条件が満たされたときに、前記抑制モードが解除されることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ装置。
3. 前記過熱条件は、前記検出温度が所定の第１閾値以上となったときに満たされ、
   前記過熱回復条件は、前記検出温度が所定の第２閾値以下となったときに満たされることを特徴とする請求項２に記載のプロジェクタ装置。
4. 第２閾値が、第１閾値より低い値に設定されていることを特徴とする請求項３に記載のプロジェクタ装置。
5. 前記光源の出力ゲインを制御するゲイン制御部を備え、
   前記ゲイン制御部は、
   前記抑制モードにおける前記出力ゲインを、前記抑制モードではないときの前記出力ゲインより低くすることを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載のプロジェクタ装置。
6. 複数の表示オブジェクトが合成された映像の情報を生成し、該映像の前記投影像を表示させる請求項１から請求項５の何れかに記載のプロジェクタ装置であって、
   前記表示オブジェクトごとに、前記抑制モードにおける表示形態が設定され、
   前記設定された表示形態の少なくとも一部は、前記出射パワーが抑制される形態であることを特徴とするプロジェクタ装置。
7. 前記表示オブジェクトごとに、前記抑制モードにおいて非表示とするか否かが設定されていることを特徴とする請求項６に記載のプロジェクタ装置。
8. 前記表示オブジェクトごとに、前記抑制モードにおける走査線の間引きの度合が設定されていることを特徴とする請求項６に記載のプロジェクタ装置。
9. 前記表示オブジェクトごとに、前記抑制モードにおける輝度の低減の度合が設定されていることを特徴とする請求項６に記載のプロジェクタ装置。
10. 前記表示オブジェクトごとに、前記抑制モードにおけるフレームの間引きの度合が設定されていることを特徴とする請求項６に記載のプロジェクタ装置。
11. ペルチェ素子を用いて前記光源を冷却する冷却部を備え、
    前記冷却部は、少なくとも前記抑制モードにおいて前記光源を冷却することを特徴とする請求項１から請求項１０の何れかに記載のプロジェクタ装置。
12. 請求項１から請求項１１の何れかに記載のプロジェクタ装置を備えたことを特徴とするＨＵＤ装置。