JP2016099477A - Projection device, projection method, program, and storage medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の画像を投影する投影装置に関する。 The present invention relates to a projection apparatus that projects a plurality of images.
車両の運転席側と助手席側とに個別に画像を表示するウィンドシールドディスプレイ装置が例えば特許文献１に記載されている。このウィンドシールドディスプレイ装置は、運転席側の表示器およびコンバイナ部により運転席側に画像を表示し、助手席側の表示器およびコンバイナ部により助手席側に画像を表示している。 For example, Patent Document 1 discloses a windshield display device that individually displays images on a driver seat side and a passenger seat side of a vehicle. This windshield display device displays an image on the driver's seat side by a display and a combiner unit on the driver's seat side, and displays an image on the passenger's seat side by a display and a combiner unit on the passenger seat side.
特許文献１に記載のディスプレイ装置では、運転席側と助手席側に画像を投影する表示器がそれぞれ存在する。つまり、画像を構成する光を射出する光源ユニットが複数必要となるため、装置の大型化、コストアップなどが課題となる。 In the display device described in Patent Literature 1, there are displays that project images on the driver's seat side and the passenger seat side, respectively. That is, since a plurality of light source units that emit light constituting the image are required, the size and cost of the apparatus are increased.
本発明が解決しようとする課題は上記のようなものが例として挙げられる。本発明は、１つの光源ユニットにより複数の画像を投影することが可能な投影装置を提供することを主な目的とする。 Examples of the problem to be solved by the present invention are as described above. The main object of the present invention is to provide a projection apparatus capable of projecting a plurality of images with one light source unit.
請求項に記載の発明は、投影面上の第１投影領域および第２投影領域のそれぞれに異なる画像を投影する投影装置であって、前記第１投影領域に投影される第１画像と前記第２投影領域に投影される第２画像を含む画像に基づいてレーザ光を射出する１つの光源ユニットと、前記レーザ光を、それぞれ進行方向が異なる第１ビームおよび第２ビームに分割する分割手段と、前記第１ビームを、前記第１投影領域に前記第１画像を構成する光を照射させる第１光学手段の入射面上に走査する第１走査手段と、前記第２ビームを、前記第２投影領域に前記第２画像を構成する光を照射させる第２光学手段の入射面上に走査する第２走査手段と、前記第１走査手段および前記第２走査手段を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記第１光学手段の入射面上に前記第１ビームのうちの前記第１画像に対応する部分が走査されるように前記第１走査手段を制御するとともに、前記第２光学手段の入射面上に前記第２ビームのうちの前記第２画像に対応する部分が走査されるように前記第２走査手段を制御する。 The invention described in the claims is a projection device that projects different images on the first projection area and the second projection area on the projection plane, the first image projected on the first projection area and the first projection area. One light source unit that emits a laser beam based on an image including a second image projected on two projection areas, and a splitting unit that divides the laser beam into a first beam and a second beam that have different traveling directions, respectively. First scanning means for scanning the first beam on an incident surface of first optical means for irradiating the first projection area with light constituting the first image, and the second beam for the second beam. A second scanning unit that scans an incident surface of a second optical unit that irradiates the projection region with light constituting the second image, and a control unit that controls the first scanning unit and the second scanning unit. And the control means includes the first The first scanning means is controlled so that the portion corresponding to the first image of the first beam is scanned on the entrance surface of the optical means, and the first beam is incident on the entrance surface of the second optical means. The second scanning means is controlled so that a portion of the two beams corresponding to the second image is scanned.
請求項に記載の発明は、投影面上の第１投影領域および第２投影領域のそれぞれに異なる画像を投影する投影装置により実行される投影方法であって、１つの光源ユニットにより、前記第１投影領域に投影される第１画像と前記第２投影領域に投影される第２画像を含む画像に基づいてレーザ光を射出するレーザ光射出工程と、分割手段により、前記レーザ光を、それぞれ進行方向が異なる第１ビームおよび第２ビームに分割する分割工程と、第１走査手段により、前記第１ビームを、前記第１投影領域に前記第１画像を構成する光を照射させる第１光学手段の入射面上に走査する第１走査工程と、第２走査手段により、前記第２ビームを、前記第２投影領域に前記第２画像を構成する光を照射させる第２光学手段の入射面上に走査する第２走査工程と、前記第１走査手段および前記第２走査手段を制御する制御工程と、を備え、前記制御工程は、前記第１光学手段の入射面上に前記第１ビームのうちの前記第１画像に対応する部分が走査されるように前記第１走査手段を制御するとともに、前記第２光学手段の入射面上に前記第２ビームのうちの前記第２画像に対応する部分が走査されるように前記第２走査手段を制御する。 The invention described in the claims is a projection method that is executed by a projection device that projects different images on the first projection area and the second projection area on the projection surface, and the first light source unit is used to perform the first projection. A laser light emitting step of emitting laser light based on an image including a first image projected onto the projection area and an image including the second image projected onto the second projection area, and the laser light is advanced by the dividing means, respectively. A splitting step for splitting into a first beam and a second beam having different directions, and first optical means for irradiating the first projection area with light constituting the first image by the first scanning means. On the incident surface of the second optical means for irradiating the second projection area with the light constituting the second image by the first scanning step of scanning on the incident surface of the light and the second scanning means. Second to scan And a control step for controlling the first scanning means and the second scanning means, wherein the control step includes the first of the first beams on the incident surface of the first optical means. The first scanning unit is controlled so that a portion corresponding to an image is scanned, and a portion corresponding to the second image of the second beam is scanned on the incident surface of the second optical unit. Thus, the second scanning means is controlled.
請求項に記載の発明は、投影面上の第１投影領域および第２投影領域のそれぞれに異なる画像を投影する投影装置により実行されるプログラムであって、１つの光源ユニットにより、前記第１投影領域に投影される第１画像と前記第２投影領域に投影される第２画像を含む画像に基づいてレーザ光を射出するレーザ光射出工程と、分割手段により、前記レーザ光を、それぞれ進行方向が異なる第１ビームおよび第２ビームに分割する分割工程と、第１走査手段により、前記第１ビームを、前記第１投影領域に前記第１画像を構成する光を照射させる第１光学手段の入射面上に走査する第１走査工程と、第２走査手段により、前記第２ビームを、前記第２投影領域に前記第２画像を構成する光を照射させる第２光学手段の入射面上に走査する第２走査工程と、前記第１走査手段および前記第２走査手段を制御する制御工程と、を前記投影装置に実行させ、前記制御工程は、前記第１光学手段の入射面上に前記第１ビームのうちの前記第１画像に対応する部分が走査されるように前記第１走査手段を制御するとともに、前記第２光学手段の入射面上に前記第２ビームのうちの前記第２画像に対応する部分が走査されるように前記第２走査手段を制御する。 The invention described in the claims is a program executed by a projection apparatus that projects different images on the first projection area and the second projection area on the projection plane, and the first projection is performed by one light source unit. A laser light emitting step of emitting laser light based on an image including a first image projected onto the region and a second image projected onto the second projection region; A first optical means for irradiating the first projection area with light constituting the first image by a first scanning means and a splitting step for splitting the first beam and the second beam different from each other. On the incident surface of the second optical means for irradiating the second projection area with the light constituting the second image by the first scanning step of scanning on the incident surface and the second scanning means. First to scan A scanning step and a control step for controlling the first scanning unit and the second scanning unit are caused to be executed by the projection apparatus, and the control step includes the step of irradiating the first beam on the incident surface of the first optical unit. The first scanning unit is controlled so that the portion corresponding to the first image is scanned, and the second image of the second beam is corresponding to the incident surface of the second optical unit. The second scanning means is controlled so that the portion is scanned.
本発明の好適な実施形態では、投影装置は、投影面上の第１投影領域および第２投影領域のそれぞれに異なる画像を投影する投影装置であって、前記第１投影領域に投影される第１画像と前記第２投影領域に投影される第２画像を含む画像に基づいてレーザ光を射出する１つの光源ユニットと、前記レーザ光を、それぞれ進行方向が異なる第１ビームおよび第２ビームに分割する分割手段と、前記第１ビームを、前記第１投影領域に前記第１画像を構成する光を照射させる第１光学手段の入射面上に走査する第１走査手段と、前記第２ビームを、前記第２投影領域に前記第２画像を構成する光を照射させる第２光学手段の入射面上に走査する第２走査手段と、前記第１走査手段および前記第２走査手段を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記第１光学手段の入射面上に前記第１ビームのうちの前記第１画像に対応する部分が走査されるように前記第１走査手段を制御するとともに、前記第２光学手段の入射面上に前記第２ビームのうちの前記第２画像に対応する部分が走査されるように前記第２走査手段を制御する。 In a preferred embodiment of the present invention, the projection apparatus projects a different image on each of the first projection area and the second projection area on the projection plane, and the projection apparatus projects the first projection area onto the first projection area. One light source unit that emits laser light based on one image and an image that includes the second image projected on the second projection region, and the laser light into a first beam and a second beam, each having a different traveling direction Dividing means for dividing, first scanning means for scanning the first beam on an incident surface of a first optical means for irradiating the first projection area with light constituting the first image, and the second beam Controlling the second scanning means for irradiating the incident surface of the second optical means for irradiating the second projection area with the light constituting the second image, the first scanning means and the second scanning means. Control means, and The means controls the first scanning means so that a portion of the first beam corresponding to the first image is scanned on the incident surface of the first optical means, and the second optical means The second scanning unit is controlled such that a portion of the second beam corresponding to the second image is scanned on the incident surface.
上記の投影装置では、１つの光源ユニットから第１画像と第２画像とを含む画像に基づいてレーザ光が射出され、分割手段により第１ビームと第２ビームに分割される。第１ビームは第１走査手段により第１光学手段の入射面上に照射され、第１光学手段は第１画像を構成する光を第１投影領域に照射する。第２ビームは、第２走査手段により第２光学手段の入射面上に照射され、第２光学手段は第２画像を構成する光を第２投影領域に照射する。第１走査手段は、第１光学手段の入射面上に第１ビームのうちの第１画像に対応する部分が走査されるように制御され、第２走査手段は、第２光学手段の入射面上に第２ビームのうちの第２画像に対応する部分が走査されるように制御される。この投影装置によれば、１つの光源ユニットを用いて、異なる画像を投影面上に投影することができる。よって、装置の低コスト化、小型化が可能となる。 In the above projection apparatus, laser light is emitted from one light source unit based on an image including the first image and the second image, and is divided into a first beam and a second beam by the dividing unit. The first beam is irradiated onto the incident surface of the first optical unit by the first scanning unit, and the first optical unit irradiates the first projection area with light constituting the first image. The second beam is irradiated on the incident surface of the second optical unit by the second scanning unit, and the second optical unit irradiates the second projection region with light constituting the second image. The first scanning means is controlled so that the portion corresponding to the first image of the first beam is scanned on the incident surface of the first optical means, and the second scanning means is the incident surface of the second optical means. Control is performed so that a portion of the second beam corresponding to the second image is scanned. According to this projection apparatus, it is possible to project different images on the projection plane using one light source unit. Therefore, the cost and size of the device can be reduced.
上記の投影装置の一態様は、前記第１光学手段および前記第２光学手段の周辺に配置され、前記第１光学手段または前記第２光学手段の入射面上に走査されなかった前記第１ビームまたは第２ビームを遮光する遮光部を備える。この態様では、投影面に投影されるべきビーム以外の光が遮光部により遮光され、外部に漏れることが防止される。 One aspect of the above projection apparatus is the first beam which is disposed around the first optical unit and the second optical unit and has not been scanned on the incident surface of the first optical unit or the second optical unit. Or the light-shielding part which light-shields a 2nd beam is provided. In this aspect, light other than the beam to be projected onto the projection surface is shielded by the light shielding unit and is prevented from leaking outside.
上記の投影装置の他の一態様は、前記第１画像に対応する画像信号を取得する第１信号取得手段と、前記第２画像に対応する画像信号を取得する第２信号取得手段と、前記第１信号取得手段および前記第２信号取得手段により取得された画像信号に基づいて、前記第１画像と前記第２画像を並べて構成される合成画像を生成する合成画像生成手段と、を備え、前記光源ユニットは、前記合成画像に基づいてレーザ光を射出する。この態様では、第１画像と第２画像として投影すべき画像信号を別々に用意して供給することにより、それぞれを対応する投影領域に投影することができる。 Another aspect of the projection apparatus includes a first signal acquisition unit that acquires an image signal corresponding to the first image, a second signal acquisition unit that acquires an image signal corresponding to the second image, Based on the image signal acquired by the first signal acquisition means and the second signal acquisition means, and a composite image generation means for generating a composite image configured by arranging the first image and the second image, The light source unit emits laser light based on the composite image. In this aspect, by separately preparing and supplying the image signals to be projected as the first image and the second image, each can be projected onto the corresponding projection area.
上記の投影装置の他の一態様では、前記制御手段は、前記第１走査手段の走査可能範囲の中央領域を当該第１走査手段が走査している際において、当該第１走査手段に入射している第１ビームを前記第１光学手段の入射面の中央領域に向けて反射させるように前記第１走査手段を制御するとともに、前記第２走査手段の走査可能範囲の中央領域を当該第２走査手段が走査している際において、当該第２走査手段に入射している第２ビームを前記第２光学手段の入射面の中央領域に向けて反射させるように前記第２走査手段を制御する。この態様では、走査手段による走査領域の中央領域を用いて画像が投影されるので、高解像度の画像を安定的に投影することが可能となる。 In another aspect of the projection apparatus, the control unit is incident on the first scanning unit when the first scanning unit is scanning a central region of a scannable range of the first scanning unit. The first scanning means is controlled to reflect the first beam being reflected toward the central area of the incident surface of the first optical means, and the central area of the scannable range of the second scanning means is defined as the second area. When the scanning unit is scanning, the second scanning unit is controlled to reflect the second beam incident on the second scanning unit toward the central region of the incident surface of the second optical unit. . In this aspect, since the image is projected using the central region of the scanning region by the scanning unit, it is possible to stably project a high-resolution image.
上記の投影装置の他の一態様では、前記第１走査手段および前記第２走査手段の主走査方向における１往復の走査を１周期とした場合、前記第１走査手段と前記第２走査手段の走査タイミングは約１／４周期ずれている。これにより、走査手段による走査領域の中央領域を利用して画像を投影することができる。 In another aspect of the projection apparatus described above, when one reciprocal scan in the main scanning direction of the first scanning unit and the second scanning unit is defined as one cycle, the first scanning unit and the second scanning unit The scanning timing is shifted by about ¼ period. Thereby, an image can be projected using the center area of the scanning area by the scanning means.
上記の投影装置の他の一態様では、前記制御手段は、前記第１光学手段の入射面上において、前記第１ビームのうちの前記第１画像に対応する部分が中央に走査され、前記第２画像に対応する部分が前記第１画像に対応する部分の左右の位置に走査されるように前記第１走査手段を制御するとともに、前記第２光学手段の入射面上において、前記第２ビームのうちの前記第２画像に対応する部分が中央に走査され、前記第１画像に対応する部分が前記第２画像に対応する部分の左右の位置に走査されるように前記第２走査手段を制御する。この態様では、走査手段による走査領域の中央領域を用いて画像が投影されるので、高解像度の画像を安定的に投影することが可能となる。 In another aspect of the projection apparatus, the control unit scans a portion of the first beam corresponding to the first image on the incident surface of the first optical unit in the center. The first scanning means is controlled so that a portion corresponding to two images is scanned to the left and right positions of the portion corresponding to the first image, and the second beam is incident on the incident surface of the second optical means. The second scanning unit is configured such that a portion corresponding to the second image is scanned in the center, and a portion corresponding to the first image is scanned to the left and right positions of the portion corresponding to the second image. Control. In this aspect, since the image is projected using the central region of the scanning region by the scanning unit, it is possible to stably project a high-resolution image.
本発明の他の好適な実施形態では、投影面上の第１投影領域および第２投影領域のそれぞれに異なる画像を投影する投影装置により実行される投影方法は、１つの光源ユニットにより、前記第１投影領域に投影される第１画像と前記第２投影領域に投影される第２画像を含む画像に基づいてレーザ光を射出するレーザ光射出工程と、分割手段により、前記レーザ光を、それぞれ進行方向が異なる第１ビームおよび第２ビームに分割する分割工程と、第１走査手段により、前記第１ビームを、前記第１投影領域に前記第１画像を構成する光を照射させる第１光学手段の入射面上に走査する第１走査工程と、第２走査手段により、前記第２ビームを、前記第２投影領域に前記第２画像を構成する光を照射させる第２光学手段の入射面上に走査する第２走査工程と、前記第１走査手段および前記第２走査手段を制御する制御工程と、を備え、前記制御工程は、前記第１光学手段の入射面上に前記第１ビームのうちの前記第１画像に対応する部分が走査されるように前記第１走査手段を制御するとともに、前記第２光学手段の入射面上に前記第２ビームのうちの前記第２画像に対応する部分が走査されるように前記第２走査手段を制御する。この投影方法によっても、１つの光源ユニットを用いて、異なる画像を投影面上に投影することができる。よって、装置の低コスト化、小型化が可能となる。 In another preferred embodiment of the present invention, a projection method executed by a projection apparatus that projects different images on the first projection area and the second projection area on the projection plane is performed by one light source unit. A laser light emitting step of emitting laser light based on an image including a first image projected on one projection area and a second image projected on the second projection area; A first step of splitting the first beam and the second beam having different traveling directions, and a first optical for irradiating the first projection area with light constituting the first image by the first scanning means. An incident surface of a second optical means for irradiating the second projection region with light constituting the second image by a first scanning step of scanning on the incident surface of the means and a second scanning means; Scan up A second scanning step, and a control step for controlling the first scanning unit and the second scanning unit, wherein the control step includes the first of the first beams on the incident surface of the first optical unit. The first scanning unit is controlled so that a portion corresponding to one image is scanned, and a portion corresponding to the second image of the second beam is scanned on the incident surface of the second optical unit. The second scanning means is controlled so that the second scanning means is controlled. Also by this projection method, different images can be projected on the projection plane using one light source unit. Therefore, the cost and size of the device can be reduced.
本発明の他の好適な実施形態では、投影面上の第１投影領域および第２投影領域のそれぞれに異なる画像を投影する投影装置により実行されるプログラムは、１つの光源ユニットにより、前記第１投影領域に投影される第１画像と前記第２投影領域に投影される第２画像を含む画像に基づいてレーザ光を射出するレーザ光射出工程と、分割手段により、前記レーザ光を、それぞれ進行方向が異なる第１ビームおよび第２ビームに分割する分割工程と、第１走査手段により、前記第１ビームを、前記第１投影領域に前記第１画像を構成する光を照射させる第１光学手段の入射面上に走査する第１走査工程と、第２走査手段により、前記第２ビームを、前記第２投影領域に前記第２画像を構成する光を照射させる第２光学手段の入射面上に走査する第２走査工程と、前記第１走査手段および前記第２走査手段を制御する制御工程と、を前記投影装置に実行させ、前記制御工程は、前記第１光学手段の入射面上に前記第１ビームのうちの前記第１画像に対応する部分が走査されるように前記第１走査手段を制御するとともに、前記第２光学手段の入射面上に前記第２ビームのうちの前記第２画像に対応する部分が走査されるように前記第２走査手段を制御する。このプログラムによっても、１つの光源ユニットを用いて、異なる画像を投影面上に投影することができる。よって、装置の低コスト化、小型化が可能となる。このプログラムは、記憶媒体に記憶して取り扱うことができる。 In another preferred embodiment of the present invention, a program executed by a projection apparatus that projects different images on the first projection area and the second projection area on the projection plane is executed by one light source unit. A laser light emitting step of emitting laser light based on an image including a first image projected onto the projection area and an image including the second image projected onto the second projection area, and the laser light is advanced by the dividing means, respectively. A splitting step for splitting into a first beam and a second beam having different directions, and first optical means for irradiating the first projection area with light constituting the first image by the first scanning means. On the incident surface of the second optical means for irradiating the second projection area with the light constituting the second image by the first scanning step of scanning on the incident surface of the light and the second scanning means. Scan to The projection apparatus is configured to execute a second scanning step and a control step for controlling the first scanning unit and the second scanning unit, and the control step includes the first scanning unit on the incident surface of the first optical unit. The first scanning means is controlled so that a portion of the beam corresponding to the first image is scanned, and the second image of the second beam is applied to the incident surface of the second optical means. The second scanning means is controlled so that the corresponding part is scanned. With this program, it is possible to project different images on the projection plane using one light source unit. Therefore, the cost and size of the device can be reduced. This program can be stored and handled in a storage medium.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
［第１実施例］
図１は、第１実施例に係る投影装置１０の構成を示す。図１に示すように、投影装置１０は、スクリーンとして機能する車両のフロントガラス１１に画像を投影するものである。図１は車内から車両のフロントガラス１１、即ち車両の前方を見た図であり、右側が運転席側、左側が助手席側である。以下の説明では、運転席側の構成要素には添え字「ｄ」を付し、助手席側の構成要素には添え字「ａ］を付す。また、運転席側および助手席側に存在する構成要素について運転席側、助手席側を問わずに言及する場合には上記の添え字を省略する。
[First embodiment]
FIG. 1 shows a configuration of a projection apparatus 10 according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the projection device 10 projects an image on a windshield 11 of a vehicle that functions as a screen. FIG. 1 is a view of the front windshield 11 of the vehicle, that is, a front view of the vehicle, from the inside of the vehicle. In the following description, a subscript “d” is attached to a component on the driver's seat side, and a subscript “a” is attached to a component on the passenger seat side, and it exists on the driver seat side and the passenger seat side. When referring to the component regardless of the driver's seat side or the passenger seat side, the above suffixes are omitted.
投影装置１０は、光源ユニット１と、遮光部１２と、フィールドレンズ１３ａ、１３ｄと、ＥＰＥ（Ｅｘｉｔ Ｐｕｐｉｌ Ｅｘｐａｎｄｅｒ）１４ａ、１４ｄと、ハーフミラー１５と、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）ミラー１６ａ、１６ｄと、を備える。 The projection apparatus 10 includes a light source unit 1, a light shielding unit 12, field lenses 13a and 13d, EPE (Exit Pull Expander) 14a and 14d, a half mirror 15, and a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) mirror 16a and 16d. .
光源ユニット１は画像を構成するレーザ光Ｌを射出する。光源ユニット１の構成は後述する。光源ユニット１から射出されたレーザ光Ｌは、ハーフミラー１５により反射されたレーザ光Ｌａと、ハーフミラー１５を透過したレーザ光Ｌｄに分割される。 The light source unit 1 emits laser light L constituting an image. The configuration of the light source unit 1 will be described later. The laser beam L emitted from the light source unit 1 is divided into a laser beam La reflected by the half mirror 15 and a laser beam Ld transmitted through the half mirror 15.
ハーフミラー１５を透過したレーザ光Ｌｄは、ＭＥＭＳミラー１６ｄに入射する。ＭＥＭＳミラー１６ｄは、後述するＭＥＭＳ制御部８により矢印１７に示すように揺動され、入射したレーザ光Ｌｄをフロントガラス１１側へ反射する。ＭＥＭＳミラー１６ｄの揺動により、レーザ光ＬｄはＥＰＥ１４ｄを含む領域内を矢印１８で示す主走査方向に走査される。 The laser beam Ld transmitted through the half mirror 15 is incident on the MEMS mirror 16d. The MEMS mirror 16d is swung as indicated by an arrow 17 by the MEMS control unit 8 described later, and reflects the incident laser light Ld toward the windshield 11 side. By the oscillation of the MEMS mirror 16d, the laser beam Ld is scanned in the main scanning direction indicated by the arrow 18 within the region including the EPE 14d.
ＥＰＥ１４ｄは、例えば複数のマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイであり、レーザ光Ｌｄの射出瞳を拡大し、フロントガラス１１に投影される画像の中間像を形成する。 The EPE 14d is, for example, a microlens array in which a plurality of microlenses are arranged, and the exit pupil of the laser light Ld is enlarged to form an intermediate image of the image projected on the windshield 11.
フィールドレンズ１３ｄは、ＥＰＥ１４ｄの射出側に配置されており、ＥＰＥ１４ｄを通過したレーザ光Ｌｄはフィールドレンズ１３ｄに入射する。フィールドレンズ１３ｄは、ＥＰＥ１４ｄからのレーザ光Ｌｄが入射する面（つまり入射面）が平面形状に構成されているとともに、入射面と反対側の面（つまり射出面）が球面の凸面形状に構成されており、画像を形成する中間像をフロントガラス１１の運転席側の虚像表示領域１１ｄに向けて射出する。運転席に座っている運転者は、フロントガラス１１の虚像表示領域１１ｄに投影される虚像を視認することにより、フロントガラス１１の背後（車両の進行方向前方）に中間像に相当する画像を虚像として視認する。 The field lens 13d is disposed on the emission side of the EPE 14d, and the laser light Ld that has passed through the EPE 14d enters the field lens 13d. In the field lens 13d, the surface on which the laser beam Ld from the EPE 14d is incident (that is, the incident surface) is configured in a planar shape, and the surface opposite to the incident surface (that is, the exit surface) is configured in a spherical convex shape. The intermediate image forming the image is emitted toward the virtual image display area 11d on the driver seat side of the windshield 11. A driver sitting in the driver's seat visually recognizes a virtual image projected on the virtual image display area 11d of the windshield 11, thereby displaying an image corresponding to the intermediate image behind the windshield 11 (forward in the vehicle traveling direction). As visually recognized.
一方、ハーフミラー１５で反射されたレーザ光Ｌａは、ＭＥＭＳミラー１６ａに入射する。ＭＥＭＳミラー１６ａは、後述するＭＥＭＳ制御部８により矢印１７に示すように揺動され、入射したレーザ光Ｌａをフロントガラス１１側へ反射する。ＭＥＭＳミラー１６ａの揺動により、レーザ光ＬａはＥＰＥ１４ａを含む領域内を矢印１８で示す主走査方向に走査される。 On the other hand, the laser beam La reflected by the half mirror 15 enters the MEMS mirror 16a. The MEMS mirror 16a is swung as indicated by an arrow 17 by the MEMS control unit 8 described later, and reflects the incident laser light La toward the windshield 11. By the oscillation of the MEMS mirror 16a, the laser beam La is scanned in the main scanning direction indicated by the arrow 18 within the region including the EPE 14a.
ＥＰＥ１４ａも、例えば複数のマイクロレンズが配列されたマイクロレンズアレイであり、レーザ光Ｌａの射出瞳を拡大し、フロントガラス１１に投影される画像の中間像を形成する。 The EPE 14a is also a microlens array in which a plurality of microlenses are arranged, for example, and enlarges the exit pupil of the laser light La to form an intermediate image of the image projected on the windshield 11.
フィールドレンズ１３ａは、ＥＰＥ１４ａの射出側に配置されており、ＥＰＥ１４ａを通過したレーザ光Ｌａはフィールドレンズ１３ａに入射する。フィールドレンズ１３ａは、フィールドレンズ１３ｄと同様に構成されており、画像を形成する中間像をフロントガラス１１の助手席側の虚像表示領域１１ａに向けて射出する。助手席に座っている搭乗者は、フロントガラス１１の虚像表示領域１１ａに投影される虚像を視認することにより、フロントガラス１１の背後（車両の進行方向前方）に中間像に相当する画像を虚像として視認する。 The field lens 13a is disposed on the exit side of the EPE 14a, and the laser light La that has passed through the EPE 14a enters the field lens 13a. The field lens 13a is configured similarly to the field lens 13d, and emits an intermediate image forming an image toward the virtual image display area 11a on the front passenger seat side of the windshield 11. The passenger sitting in the passenger seat visually recognizes the virtual image projected on the virtual image display area 11a of the windshield 11, thereby rendering an image corresponding to the intermediate image behind the windshield 11 (forward in the vehicle traveling direction). As visually recognized.
図２は、投影装置１０の構成、特に光源ユニット１などの信号処理系の構成を示すブロック図である。信号処理系の構成要素として、投影装置１０は、光源ユニット１と、画像信号入力部２ａ、２ｄと、ビデオＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）３と、フレームメモリ４と、ＲＯＭ５と、ＲＡＭ６と、レーザドライバＡＳＩＣ７と、ＭＥＭＳ制御部８と、を備える。 FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the projection apparatus 10, particularly the configuration of a signal processing system such as the light source unit 1. As components of the signal processing system, the projection apparatus 10 includes a light source unit 1, image signal input units 2a and 2d, a video ASIC (Application Specific Integrated Circuit) 3, a frame memory 4, a ROM 5, a RAM 6, and a laser. A driver ASIC 7 and a MEMS control unit 8 are provided.
画像信号入力部２ａ、２ｄは、それぞれ外部から入力される画像信号を受信してビデオＡＳＩＣ３に出力する。 The image signal input units 2 a and 2 d each receive an image signal input from the outside and output it to the video ASIC 3.
ビデオＡＳＩＣ３は、画像信号入力部２ａ、２ｄから入力される画像信号およびＭＥＭＳミラー１６ａ、１６ｄから入力される走査位置情報Ｓ１ａ、Ｓ１ｄに基づいてレーザドライバＡＳＩＣ７やＭＥＭＳ制御部８を制御するブロックであり、ＡＳＩＣとして構成されている。ビデオＡＳＩＣ３は、同期／画像分離部３１と、ビットデータ変換部３２と、発光パターン変換部３３と、タイミングコントローラ３４と、を備える。 The video ASIC 3 is a block that controls the laser driver ASIC 7 and the MEMS control unit 8 based on the image signals input from the image signal input units 2a and 2d and the scanning position information S1a and S1d input from the MEMS mirrors 16a and 16d. , Is configured as an ASIC. The video ASIC 3 includes a synchronization / image separation unit 31, a bit data conversion unit 32, a light emission pattern conversion unit 33, and a timing controller 34.
同期／画像分離部３１は、画像信号入力部２ａ、２ｄから入力された画像信号から画像データと同期信号とを分離し、画像データをフレームメモリ４へ書き込む。 The synchronization / image separation unit 31 separates the image data and the synchronization signal from the image signals input from the image signal input units 2 a and 2 d and writes the image data into the frame memory 4.
具体的には、同期／画像分離部３１は、画像信号入力部２ａから入力される第１画像と画像信号入力部２ｄから入力される第２画像とを横方向に並べて合成画像を生成する。合成画像の例を図３（Ａ）に示す。図３（Ａ）の例では、左側の犬の画像が第１画像として画像信号入力部２ａから入力され、右側の案内矢印の画像が第２画像として画像信号入力部２ｄから入力される。同期／画像分離部３１は、第１画像と第２画像と合成して合成画像を生成し、フレームメモリ４に書き込む。 Specifically, the synchronization / image separation unit 31 generates a composite image by arranging the first image input from the image signal input unit 2a and the second image input from the image signal input unit 2d in the horizontal direction. An example of a composite image is shown in FIG. In the example of FIG. 3A, the left dog image is input as the first image from the image signal input unit 2a, and the right guide arrow image is input as the second image from the image signal input unit 2d. The synchronization / image separation unit 31 generates a composite image by combining the first image and the second image, and writes the composite image in the frame memory 4.
ビットデータ変換部３２は、フレームメモリ４に書き込まれた合成画像データを読み出してビットデータに変換する。 The bit data conversion unit 32 reads the composite image data written in the frame memory 4 and converts it into bit data.
発光パターン変換部３３は、ビットデータ変換部３２により変換されたビットデータを、各レーザの発光パターンを表す信号に変換する。 The light emission pattern conversion unit 33 converts the bit data converted by the bit data conversion unit 32 into a signal representing the light emission pattern of each laser.
タイミングコントローラ３４は、同期／画像分離部３１、ビットデータ変換部３２の動作タイミングを制御する。また、タイミングコントローラ３４は、後述するＭＥＭＳ制御部８の動作タイミングも制御する。 The timing controller 34 controls the operation timing of the synchronization / image separation unit 31 and the bit data conversion unit 32. The timing controller 34 also controls the operation timing of the MEMS control unit 8 described later.
フレームメモリ４には、同期／画像分離部３１により生成された合成画像データが書き込まれる。ＲＯＭ５は、ビデオＡＳＩＣ３が動作するための制御プログラムやデータなどを記憶している。ＲＡＭ６には、ビデオＡＳＩＣ３が動作する際のワークメモリとして、各種データが逐次読み書きされる。 In the frame memory 4, the composite image data generated by the synchronization / image separation unit 31 is written. The ROM 5 stores a control program and data for operating the video ASIC 3. Various data are sequentially read from and written into the RAM 6 as a work memory when the video ASIC 3 operates.
レーザドライバＡＳＩＣ７は、光源ユニット１に設けられるレーザダイオードを駆動する信号を生成するブロックであり、ＡＳＩＣとして構成されている。レーザドライバＡＳＩＣ７は、赤色レーザ駆動回路７１と、青色レーザ駆動回路７２と、緑色レーザ駆動回路７３と、を備える。 The laser driver ASIC 7 is a block that generates a signal for driving a laser diode provided in the light source unit 1 and is configured as an ASIC. The laser driver ASIC 7 includes a red laser driving circuit 71, a blue laser driving circuit 72, and a green laser driving circuit 73.
赤色レーザ駆動回路７１は、発光パターン変換部３３が出力する信号に基づき、赤色レーザＬＤ１を駆動する。青色レーザ駆動回路７２は、発光パターン変換部３３が出力する信号に基づき、青色レーザＬＤ２を駆動する。緑色レーザ駆動回路７３は、発光パターン変換部３３が出力する信号に基づき、緑色レーザＬＤ３を駆動する。 The red laser driving circuit 71 drives the red laser LD1 based on the signal output from the light emission pattern conversion unit 33. The blue laser drive circuit 72 drives the blue laser LD2 based on the signal output from the light emission pattern conversion unit 33. The green laser drive circuit 73 drives the green laser LD3 based on the signal output from the light emission pattern conversion unit 33.
ＭＥＭＳ制御部８は、タイミングコントローラ３４が出力する信号に基づきＭＥＭＳミラー１６ａ、１６ｄを制御する。ＭＥＭＳ制御部８は、サーボ回路８１と、ドライバ回路８２と、を備える。サーボ回路８１は、タイミングコントローラ３４からの信号に基づき、ＭＥＭＳミラー１６ａ、１６ｄの動作を制御する制御信号Ｓ２ａ、Ｓ２ｄを生成する。ドライバ回路８２は、サーボ回路８１が出力する制御信号Ｓ２ａ、Ｓ２ｄを所定レベルに増幅してＭＥＭＳミラー１６ａ、１６ｄにそれぞれ出力する。 The MEMS control unit 8 controls the MEMS mirrors 16 a and 16 d based on a signal output from the timing controller 34. The MEMS control unit 8 includes a servo circuit 81 and a driver circuit 82. The servo circuit 81 generates control signals S2a and S2d for controlling the operation of the MEMS mirrors 16a and 16d based on the signal from the timing controller 34. The driver circuit 82 amplifies the control signals S2a and S2d output from the servo circuit 81 to a predetermined level and outputs them to the MEMS mirrors 16a and 16d, respectively.
光源ユニット１は、レーザドライバＡＳＩＣ７から出力される駆動信号に基づいて、レーザ光を出射する。具体的には、光源ユニット１は、赤色レーザＬＤ１と、青色レーザＬＤ２と、緑色レーザＬＤ３と、コリメータレンズ９１ａ〜９１ｃと、反射ミラー９２ａ〜９２ｃと、を備える。 The light source unit 1 emits laser light based on the drive signal output from the laser driver ASIC 7. Specifically, the light source unit 1 includes a red laser LD1, a blue laser LD2, a green laser LD3, collimator lenses 91a to 91c, and reflection mirrors 92a to 92c.
赤色レーザＬＤ１は赤色のレーザ光を出射し、青色レーザＬＤ２は青色のレーザ光を出射し、緑色レーザＬＤ３は緑色のレーザ光を出射する。コリメータレンズ９１ａ〜９１ｃは、それぞれ、赤色、青色および緑色のレーザ光を平行光にして、反射ミラー９２ａ〜９２ｃに出射する。反射ミラー９２ｂは、青色レーザ光を反射する。反射ミラー９２ｃは、青色レーザ光を透過させ、緑色レーザ光を反射する。反射ミラー９２ａは、赤色レーザ光のみを透過させ、青色および緑色のレーザ光を反射する。こうして反射ミラー９２ａを透過した赤色レーザ光および反射ミラー９２ａで反射された青色および緑色のレーザ光は、ハーフミラー１５に入射する。 The red laser LD1 emits red laser light, the blue laser LD2 emits blue laser light, and the green laser LD3 emits green laser light. The collimator lenses 91a to 91c convert the red, blue, and green laser beams into parallel beams and emit the parallel beams to the reflection mirrors 92a to 92c, respectively. The reflection mirror 92b reflects blue laser light. The reflection mirror 92c transmits blue laser light and reflects green laser light. The reflection mirror 92a transmits only the red laser beam and reflects the blue and green laser beams. The red laser light transmitted through the reflection mirror 92a and the blue and green laser light reflected by the reflection mirror 92a are incident on the half mirror 15.
ハーフミラー１５を透過したレーザ光ＬｄはＭＥＭＳミラー１６ｄにより反射されて、ＥＰＥ１４ｄへ入射する。ＭＥＭＳミラー１６ｄは、ＭＥＭＳ制御回路８から出力される制御信号Ｓ２ｄにより揺動され、ＥＰＥ１４ｄを含む走査領域内でレーザ光Ｌｄを走査する。 The laser beam Ld transmitted through the half mirror 15 is reflected by the MEMS mirror 16d and enters the EPE 14d. The MEMS mirror 16d is swung by a control signal S2d output from the MEMS control circuit 8, and scans the laser light Ld within a scanning region including the EPE 14d.
一方、ハーフミラーで反射されたレーザ光ＬａはＭＥＭＳミラー１６ａにより反射されて、ＥＰＥ１４ａへ入射する。ＭＥＭＳミラー１６ａは、ＭＥＭＳ制御回路８から出力される制御信号Ｓ２ａにより揺動され、ＥＰＥ１４ａを含む走査領域内でレーザ光Ｌａを走査する。 On the other hand, the laser beam La reflected by the half mirror is reflected by the MEMS mirror 16a and enters the EPE 14a. The MEMS mirror 16a is swung by a control signal S2a output from the MEMS control circuit 8, and scans the laser light La within a scanning region including the EPE 14a.
上記の構成において、ハーフミラー１５は本発明の分割手段の一例であり、ＥＰＥ１４ａ、１４ｄおよびフィールドレンズ１３ａ、１３ｄは本発明の光学手段の一例であり、ＭＥＭＳミラー１６ａ、１６ｄは本発明の走査手段の一例であり、ＭＥＭＳ制御部８は本発明の制御手段の一例である。また、画像信号入力部２ａ、２ｄは本発明の信号取得手段の一例であり、ビデオＡＳＩＣ３は本発明の合成画像生成手段の一例である。 In the above configuration, the half mirror 15 is an example of the dividing unit of the present invention, the EPEs 14a and 14d and the field lenses 13a and 13d are an example of the optical unit of the present invention, and the MEMS mirrors 16a and 16d are the scanning unit of the present invention. The MEMS control unit 8 is an example of the control means of the present invention. The image signal input units 2a and 2d are examples of the signal acquisition unit of the present invention, and the video ASIC 3 is an example of the composite image generation unit of the present invention.
次に、投影装置１０による画像表示方法について説明する。図３（Ｂ）は、合成画像がＭＥＭＳミラー１６ａにより走査される様子を示す。ＭＥＭＳミラー１６ａは、主走査方向（Ｘ方向）および副走査方向（Ｙ方向）に揺動し、入射するレーザ光ＬａをＸＹ平面上に走査する。具体的には、ＭＥＭＳミラー１６ａは、Ｙ方向においては上から下へレーザ光Ｌａを走査するとともに、Ｘ方向においては左→右→左と往復するようにレーザ光Ｌａを走査する。なお、以下の説明では、Ｘ方向において合成画像の左端から右端へ走査しさらに左端へ戻る走査、即ち１往復の走査を「１周期」とする。本実施例では、ＭＥＭＳミラー１６ａ、１６ｄは、Ｘ方向およびＹ方向に同期して揺動する。 Next, an image display method by the projector 10 will be described. FIG. 3B shows how the composite image is scanned by the MEMS mirror 16a. The MEMS mirror 16a swings in the main scanning direction (X direction) and the sub-scanning direction (Y direction), and scans the incident laser light La on the XY plane. Specifically, the MEMS mirror 16a scans the laser beam La from top to bottom in the Y direction and scans the laser beam La so as to reciprocate from left to right to left in the X direction. In the following description, scanning in the X direction from the left end to the right end of the composite image and then returning to the left end, that is, one reciprocal scanning is defined as “one cycle”. In this embodiment, the MEMS mirrors 16a and 16d swing in synchronization with the X direction and the Y direction.
ＭＥＭＳ制御部８は、合成画像のうちの第１画像（犬の画像）がＥＰＥ１４ａの領域に走査され、第２画像（案内矢印の画像）が遮光部１２上に走査されるようにＭＥＭＳミラー１６ａを制御する。これにより、第１画像は、ＥＰＥ１４ａにより射出瞳が拡大され、フィールドレンズ１３ａによりフロントガラス１１の助手席側の虚像表示領域１１ａに向けて射出される。一方、第２画像は遮光部１２により遮られ、フロントガラス１１へは射出されないので、視認されることはない。なお、遮光部１２は、表示しない方の画像を構成する光が反射して生じる迷光を減じるため、黒色の部材で構成されることが好ましい。 The MEMS control unit 8 scans the MEMS mirror 16a so that the first image (dog image) of the composite image is scanned on the area of the EPE 14a and the second image (guide arrow image) is scanned on the light shielding unit 12. To control. Thereby, the exit pupil is enlarged by the EPE 14a, and the first image is emitted toward the virtual image display area 11a on the front passenger seat side of the windshield 11 by the field lens 13a. On the other hand, the second image is blocked by the light blocking portion 12 and is not emitted to the windshield 11, so that it is not visually recognized. In addition, since the light-shielding part 12 reduces the stray light which arises when the light which comprises the image which is not displayed is reflected, it is preferable to be comprised with a black member.
具体的な制御方法としては、ＭＥＭＳ制御部８は、ＭＥＭＳミラー１６ａのＸＹ方向の揺動角と、その揺動角の際に光ビームＬａが照射される位置との関係を予め記憶しておき、合成画像の第１画像部分がＥＰＥ１４ａの領域に照射され、第２画像部分がそれより右側の遮光部１２に照射されるように、ＭＥＭＳミラー１６ａのＸＹ方向の揺動角および揺動速度を制御する。 As a specific control method, the MEMS control unit 8 stores in advance the relationship between the swing angle in the XY direction of the MEMS mirror 16a and the position where the light beam La is irradiated at the swing angle. The oscillating angle and the oscillating speed in the XY direction of the MEMS mirror 16a are set so that the first image portion of the composite image is irradiated on the area of the EPE 14a and the second image portion is irradiated on the light shielding portion 12 on the right side thereof. Control.
図３（Ｃ）は、合成画像がＭＥＭＳミラー１６ｄにより走査される様子を示す。図示のように、ＭＥＭＳミラー１６ｄは、Ｘ方向およびＹ方向に揺動し、入射するレーザ光ＬｄをＸＹ平面上に走査する。具体的には、ＭＥＭＳ制御部８は、合成画像のうちの第１画像部分が遮光部１２上に走査され、第２画像部分がＥＰＥ１４ｄの領域に走査されるようにＭＥＭＳミラー１６ｄを制御する。これにより、第２画像は、ＥＰＥ１４ｄにより射出瞳が拡大され、フィールドレンズ１３ｄによりフロントガラス１１の運転席側の虚像表示領域１１ｄに向けて射出される。一方、第１画像は遮光部１２により遮られ、フロントガラス１１へは射出されないため、視認されることはない。 FIG. 3C shows how the composite image is scanned by the MEMS mirror 16d. As illustrated, the MEMS mirror 16d swings in the X direction and the Y direction, and scans the incident laser beam Ld on the XY plane. Specifically, the MEMS control unit 8 controls the MEMS mirror 16d so that the first image portion of the composite image is scanned on the light shielding unit 12, and the second image portion is scanned on the region of the EPE 14d. Thereby, the exit pupil is enlarged by the EPE 14d, and the second image is emitted toward the virtual image display region 11d on the driver seat side of the windshield 11 by the field lens 13d. On the other hand, since the first image is blocked by the light blocking portion 12 and is not emitted to the windshield 11, it is not visually recognized.
こうして、１つの光源ユニット１から出射された合成画像を用いて、第１画像と第２画像の虚像をフロントガラス１１上の助手席側と運転席側の虚像表示領域１１ａ、１１ｄにそれぞれ表示することができる。 Thus, using the composite image emitted from one light source unit 1, the virtual images of the first image and the second image are displayed in the virtual image display areas 11a and 11d on the front passenger seat side and the driver seat side, respectively. be able to.
以上のように、第１実施例では、１つの光源ユニットを用いて、複数の画像を個別に投影可能な投影装置を提供することができる。よって、光源ユニットの数を減らせるため、装置の低コスト化、小型化が可能となる。 As described above, in the first embodiment, it is possible to provide a projection apparatus that can project a plurality of images individually using one light source unit. Therefore, since the number of light source units can be reduced, the cost and size of the apparatus can be reduced.
［第２実施例］
第１実施例では、図３（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、虚像として表示される第１画像、第２画像はそれぞれＭＥＭＳミラー１６ａ、１６ｄにより走査された合成画像の左半分、右半分を使用したものとなっている。しかし、一般的にＭＥＭＳミラーはその揺動領域の端部においては揺動速度が遅くなるため、画像表示が不安定となり、表示画像の解像度が低下する傾向がある。即ち、虚像として表示する画像としては、ＭＥＭＳミラーにより走査される合成画像の端部を使用するよりも、揺動速度が速く安定している中央領域を使用した方が、画像表示が安定し、高解像度の表示が可能となる。そこで、第２実施例では、ＭＥＭＳミラー１６ａ、１６ｄが走査する合成画像の中央領域を用いて第１画像、第２画像を虚像として表示する。
[Second Embodiment]
In the first embodiment, as shown in FIGS. 3B and 3C, the first image and the second image displayed as virtual images are the left half and the right of the composite image scanned by the MEMS mirrors 16a and 16d, respectively. The half is used. However, in general, the MEMS mirror has a low swing speed at the end of the swing region, so that the image display becomes unstable and the resolution of the display image tends to be lowered. That is, as an image to be displayed as a virtual image, the image display is more stable when using the central region where the rocking speed is fast and stable than when using the end of the composite image scanned by the MEMS mirror. High resolution display is possible. Therefore, in the second embodiment, the first image and the second image are displayed as virtual images using the central region of the composite image scanned by the MEMS mirrors 16a and 16d.
図４は、第２実施例に係る投影装置１０ｘの構成を示す。第２実施例に係る投影装置１０ｘは、基本的な構成は第１実施例に係る投影装置１０と同一である。但し、図１と比較するとわかるように、ＭＥＭＳミラー１６ａ、１６ｄによる走査領域が異なる。具体的には、第２実施例では、ＭＥＭＳミラー１６ａ、１６ｄは、ＥＰＥ１４ａ、１４ｄがＸ方向の走査領域の略中央に来るように揺動する。 FIG. 4 shows a configuration of a projection apparatus 10x according to the second embodiment. The basic configuration of the projection device 10x according to the second embodiment is the same as that of the projection device 10 according to the first embodiment. However, as can be seen from a comparison with FIG. 1, the scanning areas by the MEMS mirrors 16a and 16d are different. Specifically, in the second embodiment, the MEMS mirrors 16a and 16d are swung so that the EPEs 14a and 14d are approximately at the center of the scanning region in the X direction.
図５（Ａ）は、合成画像がＭＥＭＳミラー１６ａにより走査される様子を示す。図示のように、第２実施例では、ＭＥＭＳミラー１６ａは、Ｘ方向においてＥＰＥ１４ａをほぼ中央に含む領域を走査する。即ち、ＭＥＭＳミラー１６ａの走査領域の左右の端部は、遮光部１２上に位置する。そして、合成画像のうちの第１画像部分がＥＰＥ１４ａの領域に走査されるように、ＭＥＭＳミラー１６ａの揺動が制御される。これにより、ＭＥＭＳミラー１６ａの走査領域の中央領域、即ち画像が安定的に表示可能な領域に第１画像を表示することができるので、高解像度での表示が可能となる。 FIG. 5A shows a state where the composite image is scanned by the MEMS mirror 16a. As shown in the figure, in the second embodiment, the MEMS mirror 16a scans an area including the EPE 14a substantially at the center in the X direction. That is, the left and right ends of the scanning area of the MEMS mirror 16 a are located on the light shielding unit 12. Then, the swing of the MEMS mirror 16a is controlled so that the first image portion of the composite image is scanned in the area of the EPE 14a. As a result, the first image can be displayed in the central area of the scanning area of the MEMS mirror 16a, that is, in an area where the image can be stably displayed, so that display at a high resolution is possible.
図５（Ｂ）は、合成画像がＭＥＭＳミラー１６ｄにより走査される様子を示す。運転席側についても同様に、ＭＥＭＳミラー１６ｄは、Ｘ方向においてＥＰＥ１４ｄをほぼ中央に含む領域を走査し、合成画像のうちの第２画像部分がＥＰＥ１４ｄの領域に走査されるように制御される。これにより、ＭＥＭＳミラー１６ｄの走査領域の中央領域、即ち画像が安定的に表示可能な部分に第２画像を表示することができるので、高解像度での表示が可能となる。 FIG. 5B shows how the composite image is scanned by the MEMS mirror 16d. Similarly, on the driver's seat side, the MEMS mirror 16d is controlled so as to scan an area including the EPE 14d substantially in the center in the X direction, and the second image portion of the composite image is scanned to the area of the EPE 14d. As a result, the second image can be displayed in the central region of the scanning region of the MEMS mirror 16d, that is, in a portion where the image can be stably displayed, so that display at a high resolution is possible.
第２実施例では、ＭＥＭＳミラー１６ａ、１６ｄは、Ｙ方向には同期して揺動するが、Ｘ方向には約１／４周期ほど走査タイミングをずらして走査される。具体的には、図３（Ａ）に示す合成画像を第１実施例のようにそのまま、即ち、左半分に第１画像、右半分に第２画像が表示されるように走査する場合には、光源ユニット１から合成画像の左上の画素に対応するレーザ光が射出されたタイミングで、走査領域の左上の位置を走査するようにＭＥＭＳミラー１６の向きが制御される。 In the second embodiment, the MEMS mirrors 16a and 16d are swung synchronously in the Y direction, but are scanned with the scanning timing shifted by about ¼ period in the X direction. Specifically, when the composite image shown in FIG. 3A is scanned as it is as in the first embodiment, that is, the first image is displayed on the left half and the second image is displayed on the right half. The direction of the MEMS mirror 16 is controlled so as to scan the upper left position of the scanning region at the timing when the laser light corresponding to the upper left pixel of the composite image is emitted from the light source unit 1.
これに対して、図５（Ａ）のように、第１画像を中央に表示する際には、光源ユニット１から合成画像を構成するレーザ光が射出されるタイミングに対して、ＭＥＭＳミラー１６ａの走査タイミングを１／４周期早めればよい。こうすると、ＭＥＭＳミラー１６ａは合成画像のうちの第２画像の中央付近に相当する画像からＸ方向の走査を開始し、ＥＰＥ１４ａに対応する中央領域で第１画像を描画することになる。 On the other hand, as shown in FIG. 5A, when the first image is displayed in the center, the MEMS mirror 16a has a timing at which the laser light constituting the composite image is emitted from the light source unit 1. The scanning timing may be advanced by ¼ period. As a result, the MEMS mirror 16a starts scanning in the X direction from an image corresponding to the vicinity of the center of the second image in the composite image, and draws the first image in the center region corresponding to the EPE 14a.
逆に、図５（Ｂ）のように、第２画像を中央に表示する際には、光源ユニット１から合成画像を構成するレーザ光が射出されるタイミングに対して、ＭＥＭＳミラー１６ｄの走査タイミングを１／４周期遅らせればよい。こうすると、ＭＥＭＳミラー１６ｄは合成画像のうちの第１画像の中央付近に相当する画像からＸ方向の走査を開始し、ＥＰＥ１４ｄに対応する中央領域で第２画像を描画することになる。 Conversely, as shown in FIG. 5B, when the second image is displayed in the center, the scanning timing of the MEMS mirror 16d with respect to the timing at which the laser light constituting the composite image is emitted from the light source unit 1. May be delayed by 1/4 cycle. As a result, the MEMS mirror 16d starts scanning in the X direction from an image corresponding to the vicinity of the center of the first image in the composite image, and draws the second image in the center region corresponding to the EPE 14d.
以上のように、第２実施例によっても、１つの光源ユニットを用いて、複数の画像を個別に表示可能な投影装置を提供することができる。よって、光源ユニットの個数を減らせるため、装置の低コスト化、小型化が可能となる。また、第２実施例では、ＭＥＭＳミラー１６による走査領域の中央を利用して第１画像および第２画像を描画するので、安定的に高解像度の投影が可能となる。 As described above, according to the second embodiment, it is possible to provide a projection apparatus that can individually display a plurality of images by using one light source unit. Therefore, since the number of light source units can be reduced, the cost and size of the apparatus can be reduced. In the second embodiment, since the first image and the second image are drawn by using the center of the scanning area by the MEMS mirror 16, high-resolution projection can be stably performed.
［変形例］
上記の実施例では、第１画像と第２画像を横方向に並べて合成画像を生成しているが、その代わりに、第１画像と第２画像を縦方向に並べて合成画像を生成してもよい。具体的には、同期／画像分離部３１は、図６に示すように、画像信号入力部２ａから入力される第１画像と、画像信号入力部２ｂから入力される第２画像とを縦方向に並べて合成画像を生成する。
[Modification]
In the above embodiment, the composite image is generated by arranging the first image and the second image in the horizontal direction. Alternatively, the composite image may be generated by arranging the first image and the second image in the vertical direction. Good. Specifically, as shown in FIG. 6, the synchronization / image separation unit 31 performs vertical processing on the first image input from the image signal input unit 2 a and the second image input from the image signal input unit 2 b. To generate a composite image.
ＭＥＭＳ制御部８は、図６（Ａ）に示すように、合成画像のうち第１画像がＥＰＥ１４ａの領域に走査され、第２画像が遮光部１２上に走査されるようにＭＥＭＳミラー１６ａを制御する。これにより、第１画像は、ＥＰＥ１４ａにより射出瞳が拡大され、フィールドレンズ１３ａによりフロントガラス１１の助手席側の虚像表示領域１１ａに向けて射出される。一方、第２画像は遮光部１２により遮られ、フロントガラス１１へは射出されないので、視認されることはない。 As shown in FIG. 6A, the MEMS control unit 8 controls the MEMS mirror 16a so that the first image of the composite image is scanned on the area of the EPE 14a and the second image is scanned on the light shielding unit 12. To do. Thereby, the exit pupil is enlarged by the EPE 14a, and the first image is emitted toward the virtual image display area 11a on the front passenger seat side of the windshield 11 by the field lens 13a. On the other hand, the second image is blocked by the light blocking portion 12 and is not emitted to the windshield 11, so that it is not visually recognized.
また、ＭＥＭＳ制御部８は、図６（Ｂ）に示すように、合成画像のうち第１画像が遮光部１２上に走査され、第２画像がＥＰＥ１４ｄの領域に走査されるようにＭＥＭＳミラー１６ｄを制御する。これにより、第２画像は、ＥＰＥ１４ｄにより射出瞳が拡大され、フィールドレンズ１３ｄによりフロントガラス１１の運転席側の虚像表示領域１１ｄに向けて射出される。一方、第１画像は遮光部１２により遮られ、フロントガラス１１へは射出されないので、視認されることはない。 Further, as shown in FIG. 6B, the MEMS control unit 8 scans the MEMS mirror 16d so that the first image of the composite image is scanned on the light shielding unit 12, and the second image is scanned on the region of the EPE 14d. To control. Thereby, the exit pupil is enlarged by the EPE 14d, and the second image is emitted toward the virtual image display region 11d on the driver seat side of the windshield 11 by the field lens 13d. On the other hand, the first image is blocked by the light blocking portion 12 and is not emitted to the windshield 11, so that it is not visually recognized.
上記の実施例では虚像がフロントガラスに投影されているが、その代わりに、虚像をコンバイナに投影するものとしてもよい。また、上記の実施例ではレーザ光を走査する走査手段をＭＥＭＳミラーにより構成しているが、その代わりに走査手段をガルバノミラーにより構成してもよい。 In the above embodiment, the virtual image is projected onto the windshield, but instead, the virtual image may be projected onto the combiner. In the above embodiment, the scanning means for scanning the laser beam is constituted by a MEMS mirror, but the scanning means may be constituted by a galvano mirror instead.
また、上記の実施例では、本発明の投影装置をヘッドアップディスプレイに適用しているが、その代わりに、ＲＧＢのレーザ光を網膜上に走査する網膜走査型ヘッドマウントディスプレイに適用してもよい。この場合、１つの光源ユニットのみで左目向けと右目向けに個別の画像を表示させることができるため、両眼視差を利用した画像の立体視を実現することができる。 In the above embodiment, the projection apparatus of the present invention is applied to a head-up display. Instead, the projection apparatus may be applied to a retinal scanning head-mounted display that scans RGB laser light on the retina. . In this case, since a separate image can be displayed for the left eye and the right eye with only one light source unit, stereoscopic viewing of an image using binocular parallax can be realized.
１ 光源ユニット
３ ビデオＡＳＩＣ
７ レーザドライバＡＳＩＣ
８ ＭＥＭＳ制御部
１１ フロントガラス
１２ 遮光部
１３ａ、１３ｄ フィールドレンズ
１４ａ、１４ｄ ＥＰＥ
１５ ハーフミラー
１６ａ、１６ｄ ＭＥＭＳミラー
1 Light source unit 3 Video ASIC
7 Laser driver ASIC
8 MEMS control part 11 Windshield 12 Light-shielding part 13a, 13d Field lens 14a, 14d EPE
15 Half mirror 16a, 16d MEMS mirror
Claims (9)
前記第１投影領域に投影される第１画像と前記第２投影領域に投影される第２画像を含む画像に基づいてレーザ光を射出する１つの光源ユニットと、
前記レーザ光を、それぞれ進行方向が異なる第１ビームおよび第２ビームに分割する分割手段と、
前記第１ビームを、前記第１投影領域に前記第１画像を構成する光を照射させる第１光学手段の入射面上に走査する第１走査手段と、
前記第２ビームを、前記第２投影領域に前記第２画像を構成する光を照射させる第２光学手段の入射面上に走査する第２走査手段と、
前記第１走査手段および前記第２走査手段を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記第１光学手段の入射面上に前記第１ビームのうちの前記第１画像に対応する部分が走査されるように前記第１走査手段を制御するとともに、前記第２光学手段の入射面上に前記第２ビームのうちの前記第２画像に対応する部分が走査されるように前記第２走査手段を制御することを特徴とする投影装置。 A projection device that projects different images on each of a first projection area and a second projection area on a projection plane,
One light source unit that emits laser light based on an image including a first image projected onto the first projection area and a second image projected onto the second projection area;
Splitting means for splitting the laser light into a first beam and a second beam having different traveling directions;
First scanning means for scanning the first beam onto an incident surface of a first optical means for irradiating the first projection region with light constituting the first image;
Second scanning means for scanning the second beam onto an incident surface of a second optical means for irradiating the second projection region with light constituting the second image;
Control means for controlling the first scanning means and the second scanning means;
With
The control means controls the first scanning means so that a portion of the first beam corresponding to the first image is scanned on the incident surface of the first optical means, and the second optical The projection apparatus, wherein the second scanning unit is controlled such that a portion of the second beam corresponding to the second image is scanned on an incident surface of the unit.
前記第２画像に対応する画像信号を取得する第２信号取得手段と、
前記第１信号取得手段および前記第２信号取得手段により取得された画像信号に基づいて、前記第１画像と前記第２画像を並べて構成される合成画像を生成する合成画像生成手段と、を備え、
前記光源ユニットは、前記合成画像に基づいてレーザ光を射出することを特徴とする請求項１又は２に記載の投影装置。 First signal acquisition means for acquiring an image signal corresponding to the first image;
Second signal acquisition means for acquiring an image signal corresponding to the second image;
Based on the image signal acquired by the first signal acquisition means and the second signal acquisition means, and a composite image generation means for generating a composite image configured by arranging the first image and the second image. ,
The projection apparatus according to claim 1, wherein the light source unit emits laser light based on the composite image.
１つの光源ユニットにより、前記第１投影領域に投影される第１画像と前記第２投影領域に投影される第２画像を含む画像に基づいてレーザ光を射出するレーザ光射出工程と、
分割手段により、前記レーザ光を、それぞれ進行方向が異なる第１ビームおよび第２ビームに分割する分割工程と、
第１走査手段により、前記第１ビームを、前記第１投影領域に前記第１画像を構成する光を照射させる第１光学手段の入射面上に走査する第１走査工程と、
第２走査手段により、前記第２ビームを、前記第２投影領域に前記第２画像を構成する光を照射させる第２光学手段の入射面上に走査する第２走査工程と、
前記第１走査手段および前記第２走査手段を制御する制御工程と、
を備え、
前記制御工程は、前記第１光学手段の入射面上に前記第１ビームのうちの前記第１画像に対応する部分が走査されるように前記第１走査手段を制御するとともに、前記第２光学手段の入射面上に前記第２ビームのうちの前記第２画像に対応する部分が走査されるように前記第２走査手段を制御することを特徴とする投影方法。 A projection method executed by a projection apparatus that projects different images on a first projection area and a second projection area on a projection plane,
A laser light emission step of emitting laser light based on an image including a first image projected onto the first projection area and a second image projected onto the second projection area by one light source unit;
A splitting step of splitting the laser beam into a first beam and a second beam having different traveling directions by a splitting unit;
A first scanning step of scanning the first beam on the incident surface of the first optical means for irradiating the first projection area with light constituting the first image by the first scanning means;
A second scanning step of scanning the second beam on the incident surface of the second optical means for irradiating the second projection area with the light constituting the second image by the second scanning means;
A control step for controlling the first scanning means and the second scanning means;
With
The control step controls the first scanning unit so that a portion corresponding to the first image of the first beam is scanned on the incident surface of the first optical unit, and the second optical unit. A projection method comprising: controlling the second scanning unit so that a portion of the second beam corresponding to the second image is scanned on an incident surface of the unit.
１つの光源ユニットにより、前記第１投影領域に投影される第１画像と前記第２投影領域に投影される第２画像を含む画像に基づいてレーザ光を射出するレーザ光射出工程と、
分割手段により、前記レーザ光を、それぞれ進行方向が異なる第１ビームおよび第２ビームに分割する分割工程と、
第１走査手段により、前記第１ビームを、前記第１投影領域に前記第１画像を構成する光を照射させる第１光学手段の入射面上に走査する第１走査工程と、
第２走査手段により、前記第２ビームを、前記第２投影領域に前記第２画像を構成する光を照射させる第２光学手段の入射面上に走査する第２走査工程と、
前記第１走査手段および前記第２走査手段を制御する制御工程と、
を前記投影装置に実行させ、
前記制御工程は、前記第１光学手段の入射面上に前記第１ビームのうちの前記第１画像に対応する部分が走査されるように前記第１走査手段を制御するとともに、前記第２光学手段の入射面上に前記第２ビームのうちの前記第２画像に対応する部分が走査されるように前記第２走査手段を制御することを特徴とするプログラム。 A program executed by a projection device that projects different images on each of a first projection area and a second projection area on a projection plane,
A laser light emission step of emitting laser light based on an image including a first image projected onto the first projection area and a second image projected onto the second projection area by one light source unit;
A splitting step of splitting the laser beam into a first beam and a second beam having different traveling directions by a splitting unit;
A first scanning step of scanning the first beam on the incident surface of the first optical means for irradiating the first projection area with light constituting the first image by the first scanning means;
A second scanning step of scanning the second beam on the incident surface of the second optical means for irradiating the second projection area with the light constituting the second image by the second scanning means;
A control step for controlling the first scanning means and the second scanning means;
To the projection device,
The control step controls the first scanning unit so that a portion corresponding to the first image of the first beam is scanned on the incident surface of the first optical unit, and the second optical unit. A program for controlling the second scanning means so that a portion of the second beam corresponding to the second image is scanned on an incident surface of the means.
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