JP2016012755A - 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】光走査部の水平方向の走査と冷却加熱素子の駆動とのずれに起因して、投影面上の端部側と中央部側とで輝度差が生じるのを抑制することが可能なプロジェクタを提供する。【解決手段】このヘッドアップディスプレイ装置１００は、ＬＤ１ａ、１ｂおよび１ｃと、ＬＤ１ａ〜１ｃから出光されたレーザ光をスクリーン２０１上に走査可能に構成された光走査部４と、ＬＤ１ａおよび１ｂを冷却または加熱するペルチェ素子５ａおよび５ｂと、ペルチェ素子５ａおよび５ｂのオンオフを制御する制御部１０とを備える。そして、制御部１０は、光走査部４を水平方向に走査する水平同期信号に同期する信号に基づいて、１水平走査期間内でペルチェ素子５ａおよび５ｂをオンオフする制御を行うように構成されている。【選択図】図３

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、光源部を冷却または加熱する冷却加熱素子を備えた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、光源部を冷却または加熱する冷却加熱素子を備えたプロジェクタおよびヘッドアップディスプレイ装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、レーザダイオードの温度を制御するペルチェ素子を備える温度制御装置が開示されている。上記特許文献１では、レーザダイオードの温度が目標温度よりも大きく離れている場合に、ペルチェ素子を駆動して冷却または加熱することにより、レーザダイオードの温度を目標温度に近づけるように構成されている。

また、従来では、レーザダイオードから出光されたレーザ光を、移動するＭＥＭＳミラーにより走査させることにより、投影面上に映像を投影するプロジェクタが知られている。ここで、ＭＥＭＳミラーの水平方向の走査における折り返し時点では、ＭＥＭＳミラーの移動速度が一旦ゼロになる。このため、１水平走査期間の折り返し時点近傍では、ＭＥＭＳミラーの移動速度が、１水平走査期間の中間時点近傍の移動速度よりも遅くなる。その結果、投影面上の端部側と中央部側とでは、投影される画像の輝度が変化する。そこで、従来では、１水平走査期間内においてレーザダイオードから出光されるレーザ光の発光量を調整することにより、投影面上の輝度の変化が抑制されている。

ここで、従来のように、１水平走査期間内においてレーザダイオードから出光されるレーザ光の発光量を調整した場合、１水平走査期間内においてレーザダイオードの温度が変化することに起因して、レーザダイオードから出光されるレーザ光の発光量が所望の発光量にならないという不都合がある。そこで、特許文献１に記載されるように、レーザダイオードの温度が目標温度よりも大きく離れている場合に、ペルチェ素子を駆動して冷却または加熱することにより、レーザダイオードの温度を目標温度に近づけることが可能になる。

特開２００４−３１４１８号公報

しかしながら、上記特許文献１のように、レーザダイオードの温度が目標温度よりも大きく離れている場合にペルチェ素子を駆動して冷却または加熱する場合、ＭＥＭＳミラー（光走査部）の水平方向の走査とペルチェ素子（冷却加熱素子）の駆動とのずれに起因して、特に輝度の変化の大きい１水平走査期間の折り返し時点においてレーザダイオードの温度の調整が適切に行われない場合があるという不都合が考えられる。このため、レーザダイオードの温度が目標温度よりも大きく離れている場合にペルチェ素子を駆動しても、投影面上の端部側と中央部側とで輝度差が生じてしまう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、光走査部の水平方向の走査と冷却加熱素子の駆動とのずれに起因して、投影面上の端部側と中央部側とで輝度差が生じ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。

上記目的を達成するために、この発明の第１の局面によるプロジェクタでは、光源部と、光源部から出光された光を投影面上に走査可能に構成された光走査部と、光源部を冷却または加熱する冷却加熱素子と、冷却加熱素子のオンオフを制御する制御部とを備え、制御部は、光走査部を水平方向に走査する水平同期信号に同期する信号に基づいて、１水平走査期間内で冷却加熱素子をオンオフする制御を行うように構成されている。

この発明の第１の局面によるプロジェクタでは、上記のように、制御部を、光走査部を水平方向に走査する水平同期信号に同期する信号に基づいて、１水平走査期間内で冷却加熱素子をオンオフする制御を行うように構成する。これにより、冷却加熱素子のオンオフが水平同期信号に同期する信号に基づいて制御されるので、光走査部の水平方向の走査と冷却加熱素子の駆動とにずれが生じるのを抑制することができる。その結果、光走査部の水平方向の走査と冷却加熱素子の駆動とのずれに起因して、投影面上の端部側と中央部側とで輝度差が生じるのを抑制することができる。

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、制御部は、光走査部を水平方向に走査する水平同期信号に加えて、１水平走査期間内で光源部に流れる電流の電流値にも基づいて、冷却加熱素子をオンオフする制御を行うように構成されている。ここで、光源部は、光源部に流れる電流の電流値により温度が変化する。そこで、上記のように、光源部に流れる電流の電流値にも基づいて冷却加熱素子をオンオフする制御を行うように構成すれば、光源部の温度変化を抑制することができるので、光源部から出光される光の輝度が変化するのを抑制することができる。

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、制御部は、１水平走査期間内において、光走査部の水平方向の走査の折り返し時点近傍における冷却加熱素子をオフする期間が、１水平走査期間の中間時点近傍における冷却加熱素子をオフする期間よりも長くなるように制御を行うように構成されている。ここで、投影面上の端部側と中央部側とで輝度差を小さくするために、光走査部の水平方向の走査の折り返し時点近傍（投影面上の端部側）では、中間時点近傍（投影面上の中央部側）に比べて光走査部に流れる電流の電流値が小さくなり、その分、光源部の温度が低下する。そこで、上記のように構成すれば、光走査部の水平方向の走査の折り返し時点近傍において、光走査部が過度に冷却されるのを抑制することができる。

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、制御部は、光走査部の水平方向の走査の折り返し時点を含む折り返し時点の前後において、冷却加熱素子をオフするように構成されている。このように構成すれば、光走査部の水平方向の走査の折り返し時点近傍において、光走査部が過度に冷却されるのを確実に抑制することができる。

この場合、好ましくは、制御部は、光走査部の水平方向の走査の折り返し時点の後の冷却加熱素子をオフする期間よりも、折り返し時点の前の冷却加熱素子をオフする期間の方が長くなるように、冷却加熱素子をオフするように構成されている。ここで、光源部と冷却加熱素子との間に伝熱部材などが配置された場合、光源部と冷却加熱素子との間の熱伝達の度合い（熱抵抗）に起因して、冷却加熱素子のオンオフの切り換えのタイミングと、光源部の冷却（加熱）の開始または停止の切り換えのタイミングとの間にずれが生じる。たとえば、光源部の冷却を停止させたいタイミングと同時に冷却加熱素子をオフさせた場合には、光源部の冷却を停止させたいタイミング以降も光源部が冷却される。そこで、上記のように構成すれば、冷却加熱素子のオフのタイミングが早められるので、光源部の冷却を停止させたい折り返し時点近傍のタイミングで光源部の冷却を停止させることができる。

上記光源部に流れる電流の電流値に基づいて冷却加熱素子をオンオフするプロジェクタにおいて、好ましくは、制御部は、現在の水平走査期間内において光源部に流れる電流の電流値と、現在の水平走査期間よりも前の水平走査期間において光源部に流れた電流の電流値とに基づいて、冷却加熱素子をオンオフする制御を行うように構成されている。このように構成すれば、画像の一部に急激な輝度変化がある場合でも、現在の水平走査期間よりも前の水平走査期間において光源部に流れた電流の電流値（現在の水平走査期間内において投影される画像との相関性が高い画像）が考慮されるので、冷却加熱素子のオンオフを急激な輝度変化に対応させることができる。

上記光源部に流れる電流の電流値に基づいて冷却加熱素子をオンオフするプロジェクタにおいて、好ましくは、光源部の温度または光源部の周囲の温度のうちの少なくとも一方の温度を測定する温度測定部をさらに備え、制御部は、入力される電流値と、温度測定部により測定された温度と、水平同期信号に同期する信号とに基づいて、冷却加熱素子をオンオフする制御を行うように構成されている。ここで、光源部から出光される光の発光量は、光源部の温度（光源部の周囲の温度）によっても変化する。そこで、光源部に流れる電流の電流値に加えて、温度測定部により測定された温度に基づいて冷却加熱素子をオンオフすることにより、投影面上の端部側と中央部側とで輝度差が生じるのをさらに抑制することができる。また、上記ように構成すれば、光源部に流れる電流の電流値に基づいて冷却加熱素子をオンオフさせる制御と、温度測定部により測定された温度に基づいて冷却加熱素子をオンオフさせる制御とを別個に行う場合と異なり、構成が複雑になるのを抑制しながら、投影面上の端部側と中央部側とで輝度差が生じるのをさらに抑制することができる。

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、制御部は、少なくとも光源部に流れる電流の電流値に基づいて、水平同期信号に同期するＰＷＭ信号のデューティ比を演算するとともに、演算されたデューティ比に基づいて、冷却加熱素子をオンオフする制御を行うように構成されている。このように構成すれば、比較的消費電力量の大きいリニア方式（電流量を線形に制御する方式）などにより冷却加熱素子をオンオフする場合と異なり、消費電力量が大きくなるのを抑制することができる。特に、輸送用機器に搭載されるバッテリ駆動のプロジェクタでは、バッテリの容量に限りがあるので、上記の構成が有効である。

この場合、好ましくは、制御部は、ＰＷＭ信号の周波数を、水平同期信号の周波数のＮ倍（Ｎは、２以上の整数）に設定するとともに、水平同期信号の周波数のＮ倍の周波数を有するＰＷＭ信号により、冷却加熱素子をオンオフする制御を行うように構成されている。このように構成すれば、ＰＷＭ信号の周波数が大きくなる分、１水平走査期間内における冷却加熱素子をオンオフする回数を増やすことができるので、光源部の温度の調整を精度よく行うことができる。

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、光源部と、光源部から出光された光を投影面上に走査可能に構成された光走査部と、光源部を冷却または加熱する冷却加熱素子と、冷却加熱素子のオンオフを制御する制御部とを備え、制御部は、光走査部を水平方向に走査する水平同期信号に同期する信号に基づいて、１水平走査期間内で冷却加熱素子をオンオフする制御を行うように構成されている。

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では、上記のように、制御部を、光走査部を水平方向に走査する水平同期信号に同期する信号に基づいて、１水平走査期間内で冷却加熱素子をオンオフする制御を行うように構成する。これにより、冷却加熱素子のオンオフが水平同期信号に同期する信号に基づいて制御されるので、光走査部の水平方向の走査と冷却加熱素子の駆動とにずれが生じるのを抑制することができる。その結果、光走査部の水平方向の走査と冷却加熱素子の駆動とのずれに起因して、投影面上の端部側と中央部側とで輝度差が生じるのを抑制することが可能なヘッドアップディスプレイ装置を提供することができる。

本発明によれば、上記のように、光走査部の水平方向の走査と冷却加熱素子の駆動とのずれに起因して、投影面上の端部側と中央部側とで輝度差が生じるのを抑制することができる。

本発明の第１〜第３実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置を自動車に搭載した状態を示した図である。 本発明の第１および第２実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置の全体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ペルチェ素子を制御する信号を説明するための図である。 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ペルチェ素子を制御する信号を説明するための図である。 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全体構成を示したブロック図である。 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ペルチェ素子を制御する信号を説明するための図である。

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および図２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１００の構成について説明する。なお、ヘッドアップディスプレイ装置１００は、本発明の「プロジェクタ」の一例である。

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１００は、図１に示すように、自動車２００などの輸送用機器に搭載されるように構成されている。また、ヘッドアップディスプレイ装置１００は、フロントガラスなどのスクリーン２０１にレーザ光を照射することにより、ユーザは、スクリーン２０１の前方の自動車２００の外側に虚像（画像）を視認可能に構成されている。このヘッドアップディスプレイ装置１００は、カーナビゲーションに関する情報や自動車２００に関する情報などの画像をスクリーン２０１に表示する機能を有している。なお、スクリーン２０１は、本発明の「投影面」の一例である。

また、図２に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置１００には、３つのレーザダイオード（ＬＤ）１ａ、１ｂおよび１ｃが設けられている。ＬＤ１ａ、１ｂおよび１ｃは、それぞれ、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）のレーザ光を出光するように構成されている。なお、ＬＤ１ａ、１ｂおよび１ｃは、本発明の「光源部」の一例である。

また、ヘッドアップディスプレイ装置１００には、３つのコリメートレンズ２ａ、２ｂおよび２ｃが設けられている。コリメートレンズ２ａ、２ｂおよび２ｃは、それぞれ、ＬＤ１ａ、１ｂおよび１ｃから出光されたレーザ光を集光するように構成されている。

また、ヘッドアップディスプレイ装置１００には、４つのミラー３ａ、３ｂ、３ｃおよび３ｄが設けられている。ミラー３ａ、３ｂおよび３ｃは、それぞれ、コリメートレンズ２ａ、２ｂおよび２ｃから出光されたレーザ光を反射して、ミラー３ｄに出光するように構成されている。また、ミラー３ｄにより反射されたレーザ光は、後述する光走査部４に入射するように構成されている。

また、ヘッドアップディスプレイ装置１００には、光走査部４が設けられている。光走査部４は、水平方向を走査するＭＥＭＳミラー４１と、垂直方向を走査するＭＥＭＳミラー４２とを含む。そして、ＭＥＭＳミラー４１および４２は、ＬＤ１ａ、１ｂおよび１ｃから出光されたレーザ光を、スクリーン２０１の水平方向および垂直方向に走査して、画像をスクリーン２０１上に投影するように構成されている。

また、ヘッドアップディスプレイ装置１００には、ＬＤ１ａおよび１ｂを冷却または加熱するペルチェ素子５ａおよび５ｂが設けられている。ペルチェ素子５ａおよび５ｂは、電力が供給されることによって、一方表面側の温度を低下させる（吸熱する）とともに、他方表面側を、発熱させる（一方表面側で吸熱した熱を放熱する）ように構成されている。また、ペルチェ素子５ａおよび５ｂは、ペルチェ素子５ａおよび５ｂに流れる電流の方向を反転させることにより、吸熱する側の面と、発熱する側の面とを切り替えるように構成されている。また、ペルチェ素子５ａおよび５ｂは、後述するペルチェ素子駆動部１１から供給される電力の大きさに応じて、吸熱量および発熱量を調整可能に構成されている。なお、第１実施形態では、青色（Ｂ）のレーザ光を出光するＬＤ１ｃには、ペルチェ素子は、設けられない。また、ペルチェ素子５ａおよび５ｂは、本発明の「冷却加熱素子」の一例である。

また、ＬＤ１ａ（１ｂ）と、ペルチェ素子５ａ（５ｂ）との間には、伝熱部材６ａ（６ｂ）が設けられている。伝熱部材６ａ（６ｂ）は、アルミ等の金属（または一般の樹脂よりも熱伝導性の高い樹脂）により形成されている。伝熱部材６ａ（６ｂ）の一方側は、ＬＤ１ａ（１ｂ）に接触している。また、伝熱部材６ａ（６ｂ）の他方側は、ペルチェ素子５ａ（５ｂ）に接触している。

また、ペルチェ素子５ａ（５ｂ）の伝熱部材６ａ（６ｂ）とは反対側には、放熱フィン７ａ（７ｂ）が設けられている。放熱フィン７ａ（７ｂ）は、ペルチェ素子５ａ（５ｂ）からの熱を放熱するように構成されている。

また、ヘッドアップディスプレイ装置１００には、映像処理部８と、ＬＤ駆動部９とが設けられている。映像処理部８は、外部から入力された映像信号に基づいて画像情報を光源制御部（図示せず）およびミラー制御部（図示せず）に出力するように構成されている。そして、光源制御部は、映像処理部８からの画像情報に基づいて、ＬＤ駆動部９を制御することにより、ＬＤ１ａ、１ｂおよび１ｃからのレーザ光の出光を制御するように構成されている。また、映像処理部８は、後述する制御部１０に、光走査部４を水平方向に走査する水平同期信号を出力するように構成されている。

また、ヘッドアップディスプレイ装置１００には、制御部１０が設けられている。制御部１０は、ヘッドアップディスプレイ装置１００の各部に制御信号を伝達することによって各部を制御するように構成されている。また、制御部１０は、ＬＤ駆動部９から、ＬＤ１ａ、１ｂおよび１ｃに流れる電流の電流値（電流量）が入力されるように構成されている。

また、ヘッドアップディスプレイ装置１００には、ペルチェ素子駆動部１１が設けられている。ペルチェ素子駆動部１１は、制御部１０からの制御信号に基づいて、ペルチェ素子５ａおよび５ｂに電力を供給することにより、ペルチェ素子５ａおよび５ｂをオンオフするように構成されている。

ここで、第１実施形態では、制御部１０は、光走査部４を水平方向に走査する水平同期信号に加えて、光走査部４を水平方向に走査する水平同期信号に同期する信号にも基づいて、１水平走査期間内でペルチェ素子５ａおよび５ｂをオンオフする制御を行うように構成されている。具体的には、制御部１０は、ＬＤ１ａおよび１ｂに流れる電流の電流値に基づいて、水平同期信号に同期するＰＷＭ信号（図３参照）のデューティ比（ペルチェ素子５ａおよび５ｂをオンオフする時点）を演算するように構成されている。そして、制御部１０は、演算されたデューティ比に基づいて、ペルチェ素子５ａおよび５ｂをオンオフする制御を行うように構成されている。

次に、図３を参照して、第１実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置１００のペルチェ素子５ａおよび５ｂのオンオフを制御する信号について説明する。なお、ペルチェ素子５ａとペルチェ素子５ｂとのオンオフを制御する信号は同様であるので、以下では、ペルチェ素子５ａの制御について説明する。また、ペルチェ素子５ａの制御は、制御部１０（図２参照）により行われる。

まず、ヘッドアップディスプレイ装置１００では、制御部１０により、水平同期信号に同期するように、ペルチェ素子５ａを駆動するためのＰＷＭ信号（Ａ）が生成される。具体的には、水平同期信号の周波数と、ペルチェ素子５ａを駆動するためのＰＷＭ信号（Ａ）の周波数とが一致するように、ＰＷＭ信号（Ａ）が生成される。すなわち、ＰＷＭ波数（１）、（２）・・・が、それぞれ、１水平走査期間に対応する。

また、一般的に、ヘッドアップディスプレイ装置１００では、スクリーン２０１の水平方向の端部側（１水平走査期間の折り返し時点近傍）において、水平方向を走査するＭＥＭＳミラー４１の移動速度が、１水平走査期間の中間時点近傍の移動速度よりも遅くなる。このため、ヘッドアップディスプレイ装置１００では、スクリーン２０１上の端部側に投影される画像の輝度が、中央部側に投影される画像の輝度よりも高くなる。そこで、ヘッドアップディスプレイ装置１００では、図３に示すように、スクリーン２０１上の端部側に出光されるレーザ光の発光量（電流値）よりも、中央部側に出光されるレーザ光の発光量（電流値）が大きくなるようにＬＤ１ａが制御されている。なお、図３のレーザ光の発光量は、白色の画像をスクリーン２０１上に投影した場合のレーザ光の発光量が示されている。

ここで、第１実施形態では、制御部１０は、１水平走査期間内でＬＤ１ａに流れる電流の電流値に基づいて、ペルチェ素子５ａをオンオフする制御を行うように構成されている。具体的には、制御部１０は、１水平走査期間内でＬＤ１ａに流れる電流の電流値に基づいて（たとえば、電流値が所定の閾値以上の場合）、ペルチェ素子５ａをオン状態にするように、上記ＰＷＭ信号（Ａ）の位相を調整（位相差制御）する。これにより、比較的電流値の大きい中間時点近傍（スクリーン２０１上の中央部側）において、ペルチェ素子５ａがオン状態にされる。

また、制御部１０は、１水平走査期間内でＬＤ１ａに流れる電流の電流値に基づいて（たとえば、電流値が所定の閾値以下の場合）、ペルチェ素子５ａをオフ状態にするように、上記ＰＷＭ信号（Ａ）のデューティ比を調整（デューティ制御）する。その結果、ＰＷＭ信号（Ｂ）が生成される。その結果、第１実施形態では、１水平走査期間内において、ＭＥＭＳミラー４１の水平方向の走査の折り返し時点近傍におけるペルチェ素子５ａをオフする期間が、１水平走査期間の中間時点近傍におけるペルチェ素子５ａをオフする期間（具体的には、ゼロ）よりも長くなるように構成されている。

また、制御部１０は、ペルチェ素子５ａから伝熱部材６ａを介してＬＤ１ａに伝達される熱伝達の度合いに応じて、ペルチェ素子５ａをオンオフする時点を調整する。すなわち、ペルチェ素子５ａがオンされてから、ＬＤ１ａが冷却（加熱）されるまでの間に時間差が生じるので、その分、ＰＷＭ信号（Ｂ）がＨレベルになる時点が早められる。また、ペルチェ素子５ａがオフされてから、ＬＤ１ａの冷却（加熱）が停止されるまでの間に時間差が生じるので、その分、ＰＷＭ信号（Ｂ）がＬレベルになる時点が早められる。このように、熱伝達の度合い（時間差）を見込んだ制御（見込み制御）が行われる。その結果、第１実施形態では、制御部１０は、ＭＥＭＳミラー４１の水平方向の走査の折り返し時点の後のペルチェ素子５ａをオフする期間ｔ２よりも、折り返し時点の前のペルチェ素子５ａをオフする期間ｔ１の方が長くなるように、ペルチェ素子５ａをオフさせる。

なお、ＬＤ１ａの光軸および出射角などの調整のため、ＬＤ１ａとペルチェ素子５ａとの間には、伝熱部材６ａの他に伝熱グリス（図示せず）などが設けられている。このため、熱伝達の度合いは、ＬＤ１ａごと（ヘッドアップディスプレイ装置１００ごと）に異なるので、上記ペルチェ素子５ａをオフする期間ｔ１およびｔ２は、ＬＤ１ａごと（ヘッドアップディスプレイ装置１００ごと）に異なる。

このように、現在の水平走査期間内においてＬＤ１ａに流れる電流の電流値と、水平同期信号に同期するＰＷＭ信号（Ｂ）が生成される。また、上記のペルチェ素子５ａのオンオフの制御は、１水平走査期間ごとに行われている。

第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。なお、以下では、ペルチェ素子５ａについての効果を述べているが、ペルチェ素子５ｂについても同様の効果が得られる。

第１実施形態では、上記のように、制御部１０を、光走査部４を水平方向に走査する水平同期信号に同期する信号に基づいて、１水平走査期間内でペルチェ素子５ａをオンオフする制御を行うように構成する。これにより、ペルチェ素子５ａのオンオフが水平同期信号に同期する信号に基づいて制御されるので、光走査部４の水平方向の走査とペルチェ素子５ａの駆動とにずれが生じるのを抑制することができる。その結果、光走査部４の水平方向の走査とペルチェ素子５ａの駆動とのずれに起因して、スクリーン２０１上の端部側と中央部側とで輝度差が生じるのを抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、制御部１０を、光走査部４を水平方向に走査する水平同期信号に加えて、１水平走査期間内でＬＤ１ａに流れる電流の電流値にも基づいて、ペルチェ素子５ａをオンオフする制御を行うように構成する。ここで、ＬＤ１ａは、ＬＤ１ａに流れる電流の電流値により温度が変化する。そこで、上記のように、ＬＤ１ａに流れる電流の電流値にも基づいてペルチェ素子５ａをオンオフする制御を行うように制御部１０を構成することによって、ＬＤ１ａの温度変化を抑制することができるので、ＬＤ１ａから出光される光の輝度が変化するのを抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、制御部１０を、１水平走査期間内において、光走査部４の水平方向の走査の折り返し時点近傍におけるペルチェ素子５ａをオフする期間が、１水平走査期間の中間時点近傍におけるペルチェ素子５ａをオフする期間よりも長くなるように制御を行うように構成する。ここで、スクリーン２０１上の端部側と中央部側とで輝度差を小さくするために、光走査部４の水平方向の走査の折り返し時点近傍（スクリーン２０１上の端部側）では、中間時点近傍（スクリーン２０１上の中央部側）に比べて光走査部４に流れる電流の電流値が小さくなり、その分、ＬＤ１ａの温度が低下する。そこで、上記のように制御部１０を構成することによって、光走査部４の水平方向の走査の折り返し時点近傍において、光走査部４が過度に冷却されるのを抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、制御部１０を、光走査部４の水平方向の走査の折り返し時点を含む折り返し時点の前後において、ペルチェ素子５ａをオフするように構成する。これにより、光走査部４の水平方向の走査の折り返し時点近傍において、光走査部４が過度に冷却されるのを確実に抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、制御部１０を、光走査部４の水平方向の走査の折り返し時点の後のペルチェ素子５ａをオフする期間ｔ２よりも、折り返し時点の前のペルチェ素子５ａをオフする期間ｔ１の方が長くなるように、ペルチェ素子５ａをオフするように構成する。ここで、ＬＤ１ａとペルチェ素子５ａとの間に伝熱部材６ａなどが配置された場合、ＬＤ１ａとペルチェ素子５ａとの間の熱伝達の度合い（熱抵抗）に起因して、ペルチェ素子５ａのオンオフの切り換えタイミングと、ＬＤ１ａの冷却（加熱）の開始または停止の切り換えのタイミングとの間にずれが生じる。たとえば、ＬＤ１ａの冷却を停止させたいタイミングと同時にペルチェ素子５ａをオフさせた場合には、ＬＤ１ａの冷却を停止させたいタイミング以降もＬＤ１ａが冷却される。そこで、上記のように制御部１０を構成することによって、ペルチェ素子５ａのオフのタイミングが早められるので、ＬＤ１ａの冷却を停止させたい折り返し時点近傍のタイミングでＬＤ１ａの冷却を停止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、制御部１０を、ＬＤ１ａに流れる電流の電流値に基づいて、水平同期信号に同期するＰＷＭ信号のデューティ比を演算するとともに、演算されたデューティ比に基づいて、ペルチェ素子５ａをオンオフする制御を行うように構成する。これにより、比較的消費電力量の大きいリニア方式（電流量を線形に制御する方式）などによりペルチェ素子５ａをオンオフする場合と異なり、消費電力量が大きくなるのを抑制することができる。特に、輸送用機器に搭載されるバッテリ駆動のヘッドアップディスプレイ装置１００では、バッテリの容量に限りがあるので、上記の構成が有効である。

（第２実施形態）
次に、図４を参照して、第２実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置１０１の構成について説明する。現在の水平走査期間内においてＬＤ１ａおよび１ｂに流れる電流の電流値に基づいてペルチェ素子５ａおよび５ｂのオンオフを制御していた上記第１実施形態と異なり、第２実施形態では、現在の水平走査期間内においてＬＤ１ａおよび１ｂに流れる電流の電流値に加えて、現在の水平走査期間よりも前の水平走査期間においてＬＤ１ａおよび１ｂに流れた電流の電流値にも基づいて、ペルチェ素子５ａおよび５ｂをオンオフする制御を行うように構成されている。なお、第２実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置１０１の構成は、上記第１実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置１００の構成（図２参照）と同様である。また、ヘッドアップディスプレイ装置１０１は、本発明の「プロジェクタ」の一例である。

次に、図４を参照して、第２実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置１０１のペルチェ素子５ａおよび５ｂのオンオフを制御する信号について説明する。なお、ペルチェ素子５ａとペルチェ素子５ｂとのオンオフを制御する信号は同様であるので、以下では、ペルチェ素子５ａの制御について説明する。また、ペルチェ素子５ａの制御は、制御部１０ａ（図２参照）により行われる。

図４におけるＰＷＭ波数、ＰＷＭ信号（Ａ）、および、水平同期信号の説明は、上記第１実施形態と同様であるので、これらの説明は省略する。

ヘッドアップディスプレイ装置１０１では、上記第１実施形態においても記載したように、スクリーン２０１上の端部側と中央部側とにおいてに投影される画像の輝度差を抑制するために、スクリーン２０１上の端部側に出光されるレーザ光の発光量（電流値）よりも中央部側に出光されるレーザ光の発光量（電流値）が大きくなる（図３参照）ようにＬＤ１ａが制御されている。また、一般的には、ヘッドアップディスプレイ装置１０１では、ＬＤ１ａの発光量（電流値）は、投影される画像（明るい画像や、暗い画像など）によっても変化する。たとえば、図４に示すように、レーザ光の発光量（電流値）は、スクリーン２０１上の中央部側に明るい画像が出光される場合、スクリーン２０１上の中央部側におけるレーザ光の発光量（電流値）がより大きくなる。

そこで、第２実施形態では、現在の水平走査期間内においてＬＤ１ａに流れる電流の電流値と、現在の水平走査期間よりも前の水平走査期間においてＬＤ１ａに流れた電流の電流値とに基づいて、ペルチェ素子５ａをオンオフする制御を行うように構成されている。具体的には、現在の水平走査期間内（ＰＷＭ波数（２））においてＬＤ１ａに流れる電流の電流値と、現在の水平走査期間よりも１水平走査期間前（ＰＷＭ波数（１））においてＬＤ１ａに流れた電流の電流値とに基づいて、ペルチェ素子５ａをオンオフする制御（オンオフするタイミング、デューティ比の演算）を行うように構成されている。

第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。なお、以下では、ペルチェ素子５ａについての効果を述べているが、ペルチェ素子５ｂについても同様の効果が得られる。

第２実施形態では、上記のように、制御部１０ａを、現在の水平走査期間内においてＬＤ１ａに流れる電流の電流値と、現在の水平走査期間よりも１水平走査期間前の水平走査期間においてＬＤ１ａに流れた電流の電流値とに基づいて、ペルチェ素子５ａをオンオフする制御を行うように構成する。これにより、画像の一部に急激な輝度変化がある場合でも、現在の水平走査期間よりも１水平期間前の水平走査期間においてＬＤ１ａに流れた電流の電流値（現在の水平走査期間内において投影される画像との相関性が高い画像）が考慮されるので、ペルチェ素子５ａのオンオフを急激な輝度変化に対応させることができる。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３実施形態）
次に、図５および図６を参照して、第３実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置１０２の構成について説明する。現在の水平走査期間内においてＬＤ１ａおよび１ｂに流れる電流の電流値に基づいてペルチェ素子５ａおよび５ｂのオンオフを制御していた上記第１実施形態と異なり、第３実施形態では、現在の水平走査期間内においてＬＤ１ａおよび１ｂに流れる電流の電流値に加えて、ＬＤ１ａおよび１ｂの温度、ＬＤ１ａおよび１ｂの周囲の温度にも基づいて生成される水平同期信号に同期する信号に基づいて、ペルチェ素子５ａおよび５ｂをオンオフする制御を行う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１０２は、本発明の「プロジェクタ」の一例である。

図５に示すように、第３実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置１０２には、ＬＤ温度センサ１２ａ、１２ｂおよび１２ｃが設けられている。ＬＤ温度センサ１２ａ、１２ｂおよび１２ｃは、それぞれ、ＬＤ１ａ、１ｂおよび１ｃの温度を測定するように構成されている。また、ヘッドアップディスプレイ装置１０２には、環境温度センサ１３が設けられている。環境温度センサ１３は、ＬＤ１ａ、１ｂおよび１ｃの周囲の温度（環境温度）を測定するように構成されている。また、ＬＤ温度センサ１２ａ、１２ｂおよび１２ｃと、環境温度センサ１３とにより測定された温度は、制御部１０ｂに入力されるように構成されている。なお、ＬＤ温度センサ１２ａ、１２ｂおよび１２ｃと、環境温度センサ１３とは、本発明の「温度測定部」の一例である。

ここで、第３実施形態では、制御部１０ｂは、ＬＤ１ａおよび１ｂに流れる電流の電流値と、ＬＤ温度センサ１２ａ、１２ｂおよび１２ｃと環境温度センサ１３とにより測定された温度と、水平同期信号に同期する信号（後述する信号（Ｆ））とに基づいて、１水平走査期間内でペルチェ素子５ａおよび５ｂをオンオフする制御を行うように構成されている。また、ヘッドアップディスプレイ装置１０２のその他の構成は、上記第１実施形態のヘッドアップディスプレイ装置１００の構成（図２参照）と同様である。

次に、図６を参照して、第３実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置１０２のペルチェ素子５ａおよび５ｂのオンオフを制御する信号について説明する。なお、ペルチェ素子５ａとペルチェ素子５ｂとのオンオフを制御する信号は同様であるので、以下では、ペルチェ素子５ａの制御について説明する。また、ペルチェ素子５ａの制御は、制御部１０ｂにより行われる。

まず、ヘッドアップディスプレイ装置１０２では、制御部１０ｂにより、水平同期信号に同期するように、ペルチェ素子５ａを駆動するためのＰＷＭ信号（Ｃ）が生成される。ここで、第３実施形態では、制御部１０ｂは、ＰＷＭ信号（Ｃ）の周波数を、水平同期信号の周波数のＮ倍（Ｎは、２以上の整数）に設定するように構成されている。そして、制御部１０ｂは、水平同期信号の周波数のＮ倍の周波数を有するＰＷＭ信号（Ｃ）により、ペルチェ素子５ａをオンオフする制御を行うように構成されている。第３実施形態では、制御部１０ｂは、ＰＷＭ信号（Ｃ）の周波数を、水平同期信号の周波数の１０倍（Ｎ＝１０）に設定するように構成されている。すなわち、ＰＷＭ波数（１）〜（１０）が、１水平走査期間に対応する。

また、ＰＷＭ信号（Ｃ）のデューティ比は、ＬＤ温度センサ１２ａ、１２ｂおよび１２ｃと、環境温度センサ１３とにより測定された温度に基づいて設定されている。たとえば、ＰＷＭ信号（Ｃ）のデューティ比は５０％に設定されている。また、測定された温度が比較的高い場合には、ＰＷＭ信号（Ｄ）のように、たとえば、デューティ比は７５％に設定される。また、測定された温度が比較的低い場合には、ＰＷＭ信号（Ｅ）のように、たとえば、デューティ比は２５％に設定される。すなわち、基本となる温度補正用のＰＷＭ信号のデューティ比（以下、温度補正デューティ比と呼ぶ）に、測定された温度の温度変化による係数（以下、係数ｋ２と呼ぶ）が乗算されることにより、ＰＷＭ信号が調整される。

さらに、ＬＤ１ａおよび１ｂに流れる電流の電流値に基づいて、ＰＷＭ信号（Ｃ）、ＰＷＭ信号（Ｄ）またはＰＷＭ信号（Ｅ）が調整されることにより、実際にペルチェ素子５ａをオンオフさせる信号（Ｆ）が生成される。以下、具体的に説明する。

まず、ＬＤ温度センサ１２ａ、１２ｂおよび１２ｃと環境温度センサ１３とにより測定された温度に基づいて、ＰＷＭ信号のデューティ比が１０％以上９０％以下の範囲内において調整される。さらに、ＬＤ１ａに流れる電流の電流値に基づいて、ＰＷＭ信号のデューティ比が１０％程度の範囲内において調整される。たとえば、ＬＤ温度センサ１２ａ、１２ｂおよび１２ｃと環境温度センサ１３とにより測定された温度に基づいて、デューティ比が５０％（ＰＷＭ信号（Ｃ））に調整される。さらに、ＬＤ１ａに流れる電流の電流値に基づいて、スクリーン２０１上の端部側にレーザ光が出光される際のデューティ比（ペルチェ素子５ａをオンする期間）が、２％少なくなるように調整されて、４８％（ＰＷＭ信号（Ｆ）参照）になる。また、スクリーン２０１上の中央部側にレーザ光が出光される際のデューティ比が、２％多くなるように調整されて、５２％（ＰＷＭ信号（Ｆ）参照）になる。

また、第３実施形態では、上記第２実施形態と同様に、現在の水平走査期間内においてＬＤ１ａに流れる電流の電流値と、現在の水平走査期間よりも１水平走査期間前の水平走査期間においてＬＤ１ａに流れた電流の電流値とに基づいて、ペルチェ素子５ａをオンオフする制御を行うように構成されている。すなわち、現在の水平走査期間内においてＬＤ１ａに流れる電流の電流値に基づくデューティ比（スクリーン２０１上の端部側と中央部側とにおける輝度差を抑制するためのデューティ比、以下、色補正デューティ比と呼ぶ）、および、ＬＤ温度センサ１２ａ、１２ｂおよび１２ｃと環境温度センサ１３とにより測定された温度に基づくデューティ比に、１水平走査期間前の電流の電流値に基づいた係数（以下、係数ｋ１と呼ぶ）が乗算されて、乗算された値に基づいて、ペルチェ素子５ａのオンオフが制御される。すなわち、以下の式（１）により、デューティ比が調整される。

デューティ比＝色補正デューティ比×係数ｋ１＋温度補正デューティ比×（係数ｋ１＋係数ｋ２）・・・（１）

また、制御部１０ｂは、上記第１実施形態と同様に、ペルチェ素子５ａから伝熱部材６ａを介してＬＤ１ａに伝達される熱伝達の度合いに応じて、ペルチェ素子５ａをオンオフする時点（デューティ比）を調整するように構成されている。すなわち、ペルチェ素子５ａがオンされてから、ＬＤ１ａが冷却（加熱）されるまでの間の時間差も考慮してデューティ比が調整されている。

このように、現在の水平走査期間内においてＬＤ１ａに流れる電流の電流値と、ＬＤ１ａの温度およびＬＤ１ａの周囲の温度とに基づいて、水平同期信号に同期するＰＷＭ信号（Ｆ）が生成される。

第３実施形態では、以下のような効果を得ることができる。なお、以下では、ペルチェ素子５ａについての効果を述べているが、ペルチェ素子５ｂについても同様の効果が得られる。

第３実施形態では、上記のように、ＬＤ１ａの温度およびＬＤ１ａの周囲の温度を測定するＬＤ温度センサ１２ａおよび環境温度センサ１３を設ける。そして、制御部１０ｂを、入力される電流値と、ＬＤ温度センサ１２ａおよび環境温度センサ１３により測定された温度と、水平同期信号に同期する信号とに基づいて、ペルチェ素子５ａをオンオフする制御を行うように構成する。ここで、ＬＤ１ａから出光されるレーザ光の発光量は、ＬＤ１ａの温度（ＬＤ１ａの周囲の温度）によっても変化する。そこで、ＬＤ１ａに流れる電流の電流値に加えて、ＬＤ温度センサ１２ａおよび環境温度センサ１３により測定された温度に基づいてペルチェ素子５ａをオンオフすることにより、スクリーン２０１上の端部側と中央部側とで輝度差が生じるのをさらに抑制することができる。また、上記のように制御部１０ｂを構成することによって、ＬＤ１ａに流れる電流の電流値に基づいてペルチェ素子５ａをオンオフさせる制御と、ＬＤ温度センサ１２ａおよび環境温度センサ１３により測定された温度に基づいてペルチェ素子５ａをオンオフさせる制御とを別個に行う場合と異なり、構成が複雑になるのを抑制しながら、スクリーン２０１上の端部側と中央部側とで輝度差が生じるのをさらに抑制することができる。

また、第３実施形態では、上記のように、ＰＷＭ信号（Ｆ）の周波数を、水平同期信号の周波数のＮ倍（Ｎは、２以上の整数）に設定するとともに、水平同期信号の周波数のＮ倍の周波数を有するＰＷＭ信号（Ｆ）により、ペルチェ素子５ａをオンオフする制御を行うように制御部１０ｂを構成する。これにより、ＰＷＭ信号（Ｆ）の周波数が大きくなる分、１水平走査期間内におけるペルチェ素子５ａをオンオフする回数を増やすことができるので、ＬＤ１ａの温度の調整を精度よく行うことができる。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。

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、本発明のプロジェクタとして、ヘッドアップディスプレイ装置を用いる例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明は、プロジェクタとしてヘッドアップディスプレイ装置以外を用いてもよい。たとえば、レーザ光をフロントガラスとは異なるスクリーンに投影させる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、赤色（Ｒ）および緑色（Ｇ）のレーザ光を出光するレーザダイオード（ＬＤ）をペルチェ素子により冷却する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）のレーザ光を出光する３つのＬＤをペルチェ素子により冷却するようにしてもよい。また、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）のレーザ光を出光する３つのＬＤのちの１つのＬＤのみをペルチェ素子により冷却するようにしてもよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、ＬＤをペルチェ素子により冷却する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、環境温度が比較的低い場合には、ＬＤをペルチェ素子により加熱するようにしてもよい。このように、ＬＤをペルチェ素子により加熱または冷却することにより、環境温度がＬＤの使用可能な温度範囲を超えている場合でも、ＬＤの使用が可能になる。

また、上記第１〜第３実施形態では、ＬＤをペルチェ素子により冷却する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ＬＤをペルチェ素子以外の素子により冷却（または加熱）するようにしてもよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、ＰＷＭ信号（ＰＷＭ方式）により、ペルチェ素子をオンオフする例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、リニア方式（電流量を線形に制御する方式）により、ペルチェ素子をオンオフするようにしてもよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、本発明の光源部として、レーザダイオードを用いる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明は、光源部としてレーザダイオード以外を用いてもよい。

また、上記第２および第３実施形態では、現在の水平走査期間よりも１水平走査期間前の水平走査期間においてＬＤに流れた電流の電流値に基づいて、ペルチェ素子をオンオフする例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、現在の水平走査期間よりも２水平走査期間以上前の水平走査期間においてＬＤに流れた電流の電流値に基づいて、ペルチェ素子をオンオフするようにしてもよい。

また、上記第３実施形態では、ＬＤの温度およびＬＤの周囲の温度（環境温度）の両方の温度に基づいて、ペルチェ素子をオンオフする例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ＬＤの温度またはＬＤの周囲の温度（環境温度）のうちの一方の温度に基づいて、ペルチェ素子をオンオフするようにしてもよい。

１ａ、１ｂ、１ｃ レーザダイオード（ＬＤ）（光源部）
４ 光走査部
５ａ、５ｂ ペルチェ素子（冷却加熱素子）
１０、１０ａ、１０ｂ 制御部
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ ＬＤ温度センサ（温度測定部）
１３ 環境温度センサ（温度測定部）
１００、１０１、１０２ ヘッドアップディスプレイ装置（プロジェクタ）
２０１ スクリーン（投影面）

Claims (10)

1. 光源部と、
   前記光源部から出光された光を投影面上に走査可能に構成された光走査部と、
   前記光源部を冷却または加熱する冷却加熱素子と、
   前記冷却加熱素子のオンオフを制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記光走査部を水平方向に走査する水平同期信号に同期する信号に基づいて、１水平走査期間内で前記冷却加熱素子をオンオフする制御を行うように構成されている、プロジェクタ。
2. 前記制御部は、前記光走査部を水平方向に走査する水平同期信号に加えて、１水平走査期間内で前記光源部に流れる電流の電流値にも基づいて、前記冷却加熱素子をオンオフする制御を行う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. 前記制御部は、１水平走査期間内において、前記光走査部の水平方向の走査の折り返し時点近傍における前記冷却加熱素子をオフする期間が、１水平走査期間の中間時点近傍における前記冷却加熱素子をオフする期間よりも長くなるように制御を行う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. 前記制御部は、前記光走査部の水平方向の走査の折り返し時点を含む前記折り返し時点の前後において、前記冷却加熱素子をオフするように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
5. 前記制御部は、前記光走査部の水平方向の走査の前記折り返し時点の後の前記冷却加熱素子をオフする期間よりも、前記折り返し時点の前の前記冷却加熱素子をオフする期間の方が長くなるように、前記冷却加熱素子をオフす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. 前記制御部は、現在の水平走査期間内において前記光源部に流れる電流の電流値と、現在の水平走査期間よりも前の水平走査期間において前記光源部に流れた電流の電流値とに基づいて、前記冷却加熱素子をオンオフする制御を行うように構成されている、請求項２〜５のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
7. 前記光源部の温度または前記光源部の周囲の温度のうちの少なくとも一方の温度を測定する温度測定部をさらに備え、
   前記制御部は、入力される前記電流値と、前記温度測定部により測定された温度と、前記水平同期信号に同期する信号とに基づいて、前記冷却加熱素子をオンオフする制御を行うように構成されている、請求項２〜６のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
8. 前記制御部は、少なくとも前記光源部に流れる電流の前記電流値に基づいて、前記水平同期信号に同期するＰＷＭ信号のデューティ比を演算するとともに、演算された前記デューティ比に基づいて、前記冷却加熱素子をオンオフする制御を行うように構成されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
9. 前記制御部は、前記ＰＷＭ信号の周波数を、前記水平同期信号の周波数のＮ倍（Ｎは、２以上の整数）に設定するとともに、前記水平同期信号の周波数のＮ倍の周波数を有する前記ＰＷＭ信号により、前記冷却加熱素子をオンオフする制御を行うように構成されている、請求項８に記載のプロジェクタ。
10. 光源部と、
    前記光源部から出光された光を投影面上に走査可能に構成された光走査部と、
    前記光源部を冷却または加熱する冷却加熱素子と、
    前記冷却加熱素子のオンオフを制御する制御部とを備え、
    前記制御部は、前記光走査部を水平方向に走査する水平同期信号に同期する信号に基づいて、１水平走査期間内で前記冷却加熱素子をオンオフする制御を行うように構成されている、ヘッドアップディスプレイ装置。
    

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