JP2015104051A - 画像表示装置、画像表示方法及びプログラム - Google Patents

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【課題】走行中であっても安全に画像表示を開始することができる画像表示装置、画像表示方法及びプログラムを提供する。【解決手段】画像表示装置100は、表示部110、120と、制御部130と、を有する。表示部110、120は、入力された画像信号に基づき、投影面に画像を表示させる。制御部130は、移動体の走行状態を検出し、前記移動体が走行している場合、前記投影面に表示する画像の表示開始時は、前記画像の輝度を段階的に上昇させる制御を行う。【選択図】図1

Description

本発明は、画像表示装置、画像表示方法及びプログラムに関する。より具体的には、レーザー走査型の画像表示装置、画像表示方法及びプログラムに関する。
光源から投射されたレーザー光を走査ミラーで反射させ、反射された光線で投射面をラスタ走査することにより、投射面に画像を表示させるレーザー走査型の画像表示装置が知られている。近年では、この走査ミラーとして例えばMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)ミラーを利用することで、レーザー走査型の画像表示装置は小型化され、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開発されている。
このような画像表示装置においては、高出力なレーザー光源が用いられる。そのため、画像表示装置に何らかの異常(例えば電源、振動、温度、スキャナ動作、レーザー出力等に関する異常)を検出した場合、安全確保のため、画像表示装置の動作を制御する制御部(マイコン等)が、レーザー発光を停止させる。
例えば、特許文献1には、レーザー光の走査が停止するような異常が発生した場合に、光源部への電力供給を遮断することにより、強度が分散されていない光が筐体外へ出射される事態を回避する構成が記載されている。
特願2007−010708号
ところで、上記異常が検出された後、制御部は制御システムを再起動し、上記異常が再度検出されないかを判断することが一般的である。そして、異常が確認できない場合、制御部は、当初の異常検出前の状態に復帰するようレーザーを再点灯させる。一方、異常が確認された場合、制御部は、エラー処理(例えばシステム停止、エラーコマンド送信等)を実行する。
しかしながら、例えば上記画像表示装置を車載HUD(Head-Up Display)として使用する場合等において、上述の異常検出時の動作フローを実行すると、安全上の問題が生じることがある。
すなわち、画像表示装置が何らかの異常を検知すると、画像表示又はレーザー発光を停止するが、その後、再度異常が確認されなければ、画像表示装置は動作を再開する。このとき、運転者の意図しないタイミングで、運転者の視野範囲に急に画像が表示されると、運転者の意識が瞬間的ではあっても画像に集中するために、運転に対する注意が散漫になってしまうことがある。
また、運転者の操作等により、車両走行中に表示画像を点灯又は消灯できる機能を有する画像表示装置においては、走行中、運転者の予想しない位置や輝度で画像が表示される可能性があり、この場合も運転者にとって危険が発生することとなる。
本発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、走行中であっても安全に画像表示を開始することができる画像表示装置、画像表示方法及びプログラムを提供することを目的とする。
そこで、本発明は、入力された画像信号に基づき、投影面に画像を表示させる表示部(110、120)と、移動体の走行状態を検出し、前記移動体が走行している場合、前記投影面に表示する画像の表示開始時は、前記画像の輝度を段階的に上昇させる制御を行う制御部(130)と、を有する画像表示装置(100)を提供する。
さらに、本発明は、移動体の走行状態を検出するステップと、前記移動体が走行している場合、入力された画像信号に基づく投影面への画像表示の表示開始時は、前記画像の輝度を段階的に上昇させる制御を行う制御ステップと、を有する画像表示方法を提供する。
さらに、本発明は、画像表示装置(100)が備えるコンピュータに、移動体の走行状態を検出するステップと、前記移動体が走行している場合、入力された画像信号に基づく投影面への画像表示開始時は、前記画像の輝度を段階的に上昇させる制御を行う制御ステップと、を実行させるプログラムを提供する。
走行中であっても安全に画像表示を開始することができる画像表示装置、画像表示方法及びプログラムを提供することができる。
本発明の実施の形態にかかる画像表示装置100の構成を示す図である。 本発明の実施の形態にかかる画像表示装置100の動作を示す図である。 本発明の実施の形態にかかる画像表示装置100の動作を示す図である。 本発明の実施の形態にかかる画像表示装置100における輝度の時間遷移を示す図である。
以下に図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態を説明する。かかる実施形態に示す具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
はじめに、図1を用いて、本発明に実施の形態にかかる画像表示装置100の構成について説明する。図1に示すように、画像表示装置100は、光源部110、スキャナ部120、制御部130を有する。光源部110およびスキャナ部120により、入力された画像信号に基づく画像を投影面に表示させる表示部を構成する。
光源部110は、入力された画像信号に応じ、レーザー光源を駆動して、後段のスキャナ部120に対しレーザー光を出力する。光源部110は、画像処理部111、レーザー駆動部112を含む。光源部110の構成において、画像処理部111は画像表示装置100に接続される他の装置において実施されていてもよい。
画像処理部111は、典型的にはマイクロコンピュータであって、以下の一連の処理を実施する。
画像処理部111は、ビデオインターフェース等を介して原画像信号を入力する。画像処理部111は、画像種別に応じて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データと、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。
画像処理部111は、デコード処理した画像データをバッファに一旦書き込んだ後、レーザー走査型の画像表示装置に適したタイミングで、バッファから画像データを主走査線の1ラインずつ読み出し、後段に出力する。すなわち画像処理部111は、後述するスキャナ部120の水平方向の揺動に基づいて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。
光源部110は、レーザー光を発生させるためのレーザー駆動部112を有する。レーザー駆動部112は、RGB3色を得るためのレーザー光源として、赤色レーザーダイオード114R、青色レーザーダイオード114B、緑色レーザーダイオード114Gを備えている。また、レーザードライバ113が、各レーザーダイオード114を駆動する。
レーザードライバ113は、画像処理部111が読み出す画像データを逐次入力し、D/A変換を行い、読み出した画像データを構成する3色(RGB)に対応するレーザー光をそれぞれ所望の輝度で発光させるための駆動電流を出力する。各々のレーザーダイオード114は、3色(RGB)のレーザードライバが印加する駆動電流に応じ、所望の輝度で発光する。
画像データを構成する各画素データは、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。レーザードライバ113は、それぞれ各画素の各色の輝度情報に応じて各色のレーザーダイオード114に電流を印加する。なお、黒を描画する際にはレーザーを非発光とする。
レーザー駆動部112が出力するRGB3色のレーザー光は、図示しないダイクロイックミラーや集光レンズ等を介して、一軸に合波した光束として、後段のスキャナ部120に所定の角度で入射する。
なお、光源部110は、レーザー発光を検出するためのフォトダイオード等による検出部115を備え、検出結果を制御部130に出力することが好ましい。これにより、レーザー発光に異常が発生した場合、制御部130がその異常を検出することができる。
次に、スキャナ部120の構成について説明する。スキャナ部120は、スキャナ制御部121、垂直スキャナ123、水平スキャナ124、及びスキャナドライバ122を有する。
光源部110が出力したレーザー光は、スキャナ部120の垂直スキャナ123及び水平スキャナ124に入射する。垂直スキャナ123及び水平スキャナ124は、入射したレーザー光を所定のタイミング及び角度で反射させ、投影面上を反射光で走査することにより、投影面上に画像を形成する。
垂直スキャナ123は、画像の上下方向(副走査方向)の走査を行うために揺動するミラーである。水平スキャナ124は、画像の水平方向(主走査方向)の走査を行うために揺動するミラーであり、各々はMEMSミラー等により構成される。垂直スキャナ123及び水平スキャナ124は、圧電素子等により駆動される。なお、垂直スキャナ123及び水平スキャナ124は必ずしも独立である必要はなく、例えば、直交する2つの揺動軸を有し、2方向にミラーを揺動させることにより画像光束をラスタスキャンする1個のミラーであってもよい。以下、説明の都合上、画像の水平方向(主走査方向)のスキャンに対応するミラーの揺動軸をH軸、画像の上下方向(副走査方向)のスキャンに対応するミラーの揺動軸をV軸として説明する。
スキャナドライバ122は、垂直スキャナ123及び水平スキャナ124を駆動する圧電素子に、所定のタイミングで電流を印加する。これにより、垂直スキャナ123及び水平スキャナ124は、所定の周期で振動するよう駆動される。
スキャナ制御部121は、制御部130からのコマンドに基づいて、画像処理部111における出力対象の画像に適したスキャナの動作が行われるようにスキャナドライバを制御する。
H軸方向、すなわち主走査方向のミラーの揺動は、共振振動であることが一般的である。一方、V軸方向、すなわち副走査方向のミラーの揺動は、非共振駆動であることが一般的である。スキャナドライバ122は、V軸方向の振動周期を、画像信号のフレームレートに合わせて調整する。スキャナドライバ122は、スキャナ制御部121の制御に基づき圧電素子に印加する駆動波形を制御することにより、垂直スキャナ123及び水平スキャナ124の振れ角やスキャン周波数等を調整することができる。
なお、スキャナ部120は、垂直スキャナ123及び水平スキャナ124の振れ角等を検出するためのセンサ等を備え、検出結果を制御部130に出力することが好ましい。これにより、垂直スキャナ123及び水平スキャナ124に異常が発生した場合、制御部130がその異常を検出することができる。
次に、制御部130の構成について説明する。制御部130は、典型的にはマイクロコンピュータを含み、画像表示装置100の画像表示全般に関する制御や、画像表示装置100に関する異常の検出と、検出時の動作制御を実施する。
制御部130は、例えば光源部110やスキャナ部120と接続され、スキャナ動作やレーザー出力等に何らかの異常が発生した場合に出力される信号を受信することにより、その異常を検出する。なお、制御部130は、上記のほか図示しない電源、振動センサ、温度センサ等と接続され、画像表示装置100における電源、振動、温度等に関する異常を検出できるよう構成されていても良い。
制御部130は、異常を検出すると、安全確保のため、光源部110に信号を出力し、レーザー発光を停止させる。上述のような異常は、多くの場合、時間経過や制御システムの再起動等の対応により解消される。そのため、制御部130は、制御システムの再起動等を実施し、上述のような異常が再度検出されるかどうかを判断する。ここで異常が検出できなければ、制御部130は、光源部110に信号を出力し、レーザー発光を再開させる。一方、異常が検出されたならば、制御部130は、所定のエラー処理手順(例えば画像表示動作の停止、外部へのエラーコマンドの送信等)を実行する。
さらに、制御部130は、運転者の操作に応じて、画像表示装置100による表示画像を点灯又は消灯させる機能を有していても良い。制御部130は、図示しない操作部の操作を検出して、光源部110に信号を出力し、レーザー発光を開始又は停止させる。
また、本発明の特徴的な構成として、制御部130は、画像表示装置100が搭載されている移動体、典型的には車両が走行中であるかどうかの検出を行う。制御部130は、例えば図示しない外部システムから、車速パルス、シフト位置検出、ブレーキ検出、ナビデータ等を入力し、これらの入力データに基づいて、走行中か否かを判断する。走行を検出するためのデータ及びその判定方法については、上記のほか、既知の種々の手法を採用し得ることは勿論である。
そして、制御部130は、検出した走行状態に応じて、光源部110に、レーザー発光を開始する際の発光輝度の制御を実行させる。この制御の詳細については後述する。
以上を前提として、図2及び図3のフローチャートを用いて、本実施の形態における画像表示装置100の特徴的な動作について説明する。
(異常検出時の動作)
図2は、制御部130が、画像表示装置100にかかる何らかの異常を検出し、画像表示を停止させ、制御システムを再起動した後、画像表示を再開させる際の動作を示すフローチャートである。
S101:制御部130は、画像表示装置100にかかる何らかの異常を検出する。例えば、光源部110、スキャナ部120、電源、各種センサ等から入力される異常検知信号を検出する。ここで検出される異常検知信号の具体例としては、検出部115により検出されるレーザーダイオード114の異常発光や未発光、図示しない温度センサにより検出される画像表示装置100内やヒートシンク等の過熱、図示しない電源センサにより検出される電源異常、図示しない振動センサにより検出される画像表示装置100または搭載されている車両の過振動などに基づく信号である。つまり、異常検知信号として検出される異常とは、画像表示装置100の電源を一旦切る必要が生じる異常、レーザーダイオード114の駆動を一旦停止させる必要が生じる異常、垂直スキャナ123や水平スキャナ124の駆動を一旦停止させる必要が生じる異常である。これらの異常においてはレーザーダイオード114の発光が停止されることが共通する。
S102:制御部130は、ステップS101で検出された異常に基づいて、光源部110の画像処理部111又はレーザー駆動部112に対し、レーザー発光を停止させるための信号を出力する。画像処理部111又はレーザー駆動部112は、上記信号を受信すると、レーザー発光を停止する制御を行う。例えば、画像データの出力を停止する、レーザードライバの駆動電流を遮断する等により、レーザー発光を停止させることができる。なお、レーザー発光の停止方法については、上記のほか、既知の種々の手法を採用し得ることは勿論である。
S103:ステップS102においてレーザ発光停止後、制御部130は、画像表示装置100の制御システムを再起動する。例えば、制御部130や画像処理部111を構成するマイクロコンピュータの再起動のほか、センサやドライバ類の初期化等を実施し得る。
S104:ステップS103により再起動した後、制御部130は、画像表示装置100にかかる何らかの異常が再度検出されるかどうか判定する。例えば、光源部110、スキャナ部120、電源、各種センサ等から入力される異常検知信号が再度検出されるならば、S105に遷移する。一方、異常が再度検出されないならば、S106に遷移する。
S105:制御部130は、再起動により異常が解消されない場合に実施すべき所定のエラー処理(例えば画像表示装置100の動作の停止、外部へのエラーコマンドの送信等)を実行し、動作を終了する。
S106:再起動後に異常が発生せず正常動作であると判断された場合、制御部130は、画像表示装置100が搭載されている移動体、典型的には車両が走行中であるかどうかを判定する。例えば、車速パルス、シフト位置検出、ブレーキ検出、ナビデータ等の入力データが、走行中を示すものである場合は、移動体が走行しているものと判定する。S106で移動体が停止していると判断される条件としては、移動体が走行状態から停止した時点より例えば60秒以上経過している場合を停止していると判断してもよい。移動体が自動車である場合の一時停止や信号待ち等の停止を走行中であるものとみなすためである。
S107:制御部130は、移動体が走行中であると判断した場合、光源部110の画像処理部111又はレーザー駆動部112に対し、段階的なレーザー発光制御を開始させるための信号を出力する。
画像処理部111又はレーザー駆動部112は、上記信号を受信すると、段階的なレーザー発光制御を開始する。すなわち、図4に示すように、当初は低輝度でレーザーを発光させ、時間の経過に従って、段階的に輝度を上昇させる。例えば、画像データの輝度情報を段階的に変更する、レーザードライバの駆動電流を段階的に変動させる等により、レーザーの輝度を段階的に制御することができる。なお、レーザー発光輝度の変動方法については、上記のほか、既知の種々の手法を採用し得ることは勿論である。
これにより、画像表示装置100は、動作再開直後は低輝度で画像表示を行い、時間の経過に従い徐々に画像の輝度が上昇し、最終的に目標輝度に達するよう動作する。ここでいう目標輝度、すなわち輝度の上限は、画像データ中の各画素の各色の輝度情報に応じて決定される。典型的には、異常検出により画像表示が終了する前の輝度に復帰するであろう。
なお、図4においては、動作再開から18段階を経て目標輝度に達する例を示しているが、この段階数や、1段階あたりの時間等は、任意に設定可能である。
S108:制御部130は、移動体が走行中でない、すなわち停止中と判断した場合、光源部110の画像処理部111又はレーザー駆動部112に対し、レーザー発光を開始させるための信号を出力する。
画像処理部111又はレーザー駆動部112は、上記信号を受信すると、図4において本発明によらない方式として示すように、当初より目標輝度でレーザー発光を行う。ここで、目標輝度は、画像データ中の各画素の各色の輝度情報に応じて決定される。典型的には、異常検出により画像表示が終了する前の輝度に復帰する。
(点灯操作時の動作)
図3は、制御部130が、画像表示装置100にかかる何らかの異常を検出し、画像表示を停止させ、制御システムを再起動した後、画像表示を再開させる際の動作を示すフローチャートである。
S201:制御部130は、図示しない操作部において運転者が行う、表示画像の点灯操作を検出する。
S104乃至S108:以降、制御部130は、異常検出時と同様に動作する。すなわち、制御部130は、画像表示装置100にかかる何らかの異常の有無をチェックし(S104)、異常が認められた場合はエラー処理を行う(S105)。一方、制御部130は、異常が認められなければ、移動体が走行中か否かを判断し(S106)、走行中である場合はレーザーのフェードイン発光制御、すなわち段階的に輝度を増大させるレーザー発光制御を実施する(S107)。一方、走行中でなければ、フェードイン発光制御を必ずしも行うなくても良く、例えば、当初より目標輝度によるレーザー発光制御を行うこととして良い(S108)。
本実施の形態によれば、制御部130は、移動体が走行している際、異常からの復帰や運転者の操作等を契機として画像表示を開始する場合に、レーザー光の輝度を段階的に増大させる制御を行う。これにより、画像表示が運転者の妨げとなることを抑制でき、安全性を向上させることができる。
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、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。例えば、上述の実施形態では、制御部130は、移動体の走行又は停止の判定結果に基づいて、レーザーのフェードイン発光制御の実施の有無を決定した。しかしながら、本発明はこの実施例に限定されるものではない。例えば、制御部130は、移動体の速度レベルや加速度を判定し、判定された速度レベルや加速度に応じて、目標輝度へ段階的に到達するためのステップ数、輝度変化量、輝度変化に要する時間等を変動させることができる。速度レベルは、移動体の速度と所定の閾値定義とによって離散的に判定されるものであっても良く、移動体の速度をパラメータとする所定の判定式等によって連続値として求め得るものであっても良い。具体例としては、速度が40km/h以上である場合はそれ未満である場合に対して目標輝度に到達する時間を長くする。また、所定の加速度以上で加速または減速している場合は目標輝度に到達する時間を長くする等である。
また、S107における段階的なレーザー発光制御中に、緊急を要する警告表示を行う場合は、その時点でレーザーの発光輝度を当初の目標輝度としてもよい。
また、上述の実施の形態では、本発明を主にMEMSデバイスに適用した実施例を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば液晶素子等の他の表示素子を使用した画像表示装置に適用しても良い。液晶素子を用いた場合は、光源部110には3色のLED(Light Emitting Diode)照明または白色LED照明が用いられ、スキャナ部120に代えて反射型や透過型の液晶素子を含む光学系が適用される。
また、上述の実施の形態では、本発明を主にハードウェアの構成として説明したが、これに限定されるものではなく、任意の処理を、CPU(Central Processing Unit)にコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。この場合、コンピュータプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体(non−transitory computer readable medium)を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体(tangible storage medium)を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体(例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ)、光磁気記録媒体(例えば光磁気ディスク)、CD−ROM(Read Only Memory)、CD−R、CD−R/W、半導体メモリ(例えば、マスクROM、PROM(Programmable ROM)、EPROM(Erasable PROM)、フラッシュROM、RAM(random access memory))を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体(transitory computer readable medium)によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
100 画像表示装置
110 光源部
111 画像処理部
112 レーザー駆動部
120 スキャナ部
130 制御部

Claims (7)

  1. 入力された画像信号に基づき、投影面に画像を表示させる表示部と、
    移動体の走行状態を検出し、前記移動体が走行している場合、前記投影面に表示する画像の表示開始時は、前記画像の輝度を段階的に上昇させる制御を行う制御部と、を有する
    画像表示装置。
  2. 前記制御部は、異常検知から復帰して前記画像の表示を開始する際に、移動体の走行状態を検出し、前記移動体が走行している場合、前記投影面に表示する画像の表示開始時は、前記画像の輝度を段階的に上昇させる制御を行う
    請求項1記載の画像表示装置。
  3. 前記制御部は、ユーザーの操作に応じて前記画像の表示を開始する際に、移動体の走行状態を検出し、前記移動体が走行している場合、前記投影面に表示する画像の表示開始時は、前記画像の輝度を段階的に上昇させる制御を行う
    請求項1又は2記載の画像表示装置。
  4. 前記制御部は、前記移動体の走行速度に応じて、前記画像の輝度を上昇させる際のステップ数、変化量、変化時間のうち少なくともいずれか1つを変更させる
    請求項1乃至3いずれか1項記載の画像表示装置。
  5. 前記表示部は、
    入力された画像信号に基づいたレーザー光を出力する光源部と、
    前記光源部が出力したレーザー光を反射させて投影面を走査することにより、画像を表示可能なスキャナ部と、を有する
    請求項1乃至4いずれか1項記載の画像表示装置。
  6. 移動体の走行状態を検出するステップと、
    前記移動体が走行している場合、入力された画像信号に基づく投影面への画像表示の表示開始時は、前記画像の輝度を段階的に上昇させる制御を行う制御ステップと、を有する
    画像表示方法。
  7. 画像表示装置が備えるコンピュータに、
    移動体の走行状態を検出するステップと、
    前記移動体が走行している場合、入力された画像信号に基づく投影面への画像表示の表示開始時は、前記画像の輝度を段階的に上昇させる制御を行う制御ステップと、を実行させる
    プログラム。
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