JP2017116660A - Image display device and control method of the same - Google Patents

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晋輔 中園
Shinsuke Nakazono
晋輔 中園
研一 笠澄
Kenichi Kasasumi
研一 笠澄
古屋 博之
Hiroyuki Furuya
博之 古屋
吉田 和司
Kazushi Yoshida
和司 吉田
黒塚 章
Akira Kurozuka
章 黒塚
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Toshiya Mori
俊也 森
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve control of video image expressions with a depth sense regarding an image display device and control method of the image display device.SOLUTION: An image display device 20 comprises: a light source 101; a scanning unit 106 that scans laser light emitted from the light source 101; a screen 108 on which an image is formed by the scanned laser light; an optical system that generates a virtual image by the image; a drive unit 109 that moves the screen 108 in parallel with an advance direction of the laser light; a screen drive circuit 204 that drives the drive unit 109; a mirror drive circuit 203 that drives the scanning unit 106; and an image processing circuit 201 that determines a drive pattern on the basis of video image information to be displayed to output the determined drive pattern to the screen drive circuit 204, and determines a scanning pattern on the basis of the drive pattern to output the determined scanning pattern to the mirror drive circuit 203.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、画像表示装置およびその制御方法に関し、たとえば、乗用車等の移動体に搭載して好適なものである。   The present invention relates to an image display device and a control method thereof, and is suitable for mounting on a moving body such as a passenger car, for example.

近年、ヘッドアップディスプレイと称される画像表示装置の開発が進められ、乗用車等の移動体に搭載されている。たとえば、乗用車に搭載されるヘッドアップディスプレイでは、画像情報により変調されたレーザ光がウインドシールド(フロントガラス)に向けて投射され、その反射光が運転者の目に照射される。これにより、運転者は、ウインドシールドの前方に、画像の虚像を見ることができる。たとえば、車速や外気温等が、虚像として表示される。最近では、ナビゲーション画像や、通行人を注意喚起する画像を虚像として表示することも検討されている。   In recent years, an image display device called a head-up display has been developed, and is mounted on a moving body such as a passenger car. For example, in a head-up display mounted on a passenger car, laser light modulated by image information is projected toward a windshield (front glass), and the reflected light is irradiated to the eyes of the driver. As a result, the driver can see a virtual image of the image in front of the windshield. For example, the vehicle speed, the outside temperature, etc. are displayed as a virtual image. Recently, displaying navigation images and images that call attention to passers-by are also considered as virtual images.

上記ヘッドアップディスプレイでは、光源として、半導体レーザ等のレーザ光源が用いられ得る。この構成では、映像信号に応じてレーザ光が変調されつつ、ミラーアクチュエータによるレーザ光の反射角制御によりレーザ光をスクリーンに走査させる。レーザ光はスクリーンにより拡散され、運転者の目に照射される光の領域が広げられる。これにより、運転者が多少頭を動かしても、目が照射領域から外れなくなり、運転者は、良好かつ安定的に画像(虚像)を見ることができる。   In the head-up display, a laser light source such as a semiconductor laser can be used as a light source. In this configuration, while the laser beam is modulated in accordance with the video signal, the laser beam is scanned on the screen by controlling the reflection angle of the laser beam by the mirror actuator. The laser light is diffused by the screen, and the area of the light irradiated to the driver's eyes is expanded. As a result, even if the driver moves his head to some extent, the eyes do not come out of the irradiation area, and the driver can see the image (virtual image) well and stably.

このようなヘッドアップディスプレイでは、スクリーンをレーザ光の進行方向に平行に移動させることにより、奥行き方向に広がった画像を表示することができる。以下の特許文献1には、スクリーンをレーザ光の進行方向に平行に移動させる構成が記載されている。   In such a head-up display, an image spread in the depth direction can be displayed by moving the screen in parallel with the traveling direction of the laser beam. Patent Document 1 below describes a configuration in which a screen is moved in parallel with the traveling direction of laser light.

特開2009−150947号公報JP 2009-150947 A

上記構成の画像表示装置では、映像情報をスクリーンに対する2次元的な走査制御に加え、スクリーンの移動に伴う奥行き制御を考慮する必要があるが、これらの制御を包括的に行う制御方法の検討は進んでいないのが現状である。   In the image display device having the above configuration, it is necessary to consider the depth control accompanying the movement of the screen in addition to the two-dimensional scanning control of the video information on the screen. The current situation is not progressing.

そこで、本発明はこのような問題を解決し、奥行き感のある映像表現をより高度に行う制御を実現することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to solve such a problem and to realize a control for performing a video expression with a sense of depth to a higher degree.

本発明の主たる態様に係る画像表示装置は、光源と、光源から出射されたレーザ光を走査させる走査部と、走査されたレーザ光により画像が形成されるスクリーンと、スクリーンを透過もしくは反射した画像により虚像を生成する光学系と、レーザ光の進行方向に平行にスクリーンを移動させる駆動部と、駆動部を駆動するスクリーン駆動回路と、走査部を駆動させるミラー駆動回路と、表示する映像情報に基づいて駆動パターンを決定しスクリーン駆動回路に出力するとともに、駆動パターンに基づいて走査パターンを決定しミラー駆動回路に出力する画像処理回路を備える。   An image display device according to a main aspect of the present invention includes a light source, a scanning unit that scans laser light emitted from the light source, a screen on which an image is formed by the scanned laser light, and an image that is transmitted or reflected through the screen. An optical system that generates a virtual image, a drive unit that moves the screen parallel to the traveling direction of the laser beam, a screen drive circuit that drives the drive unit, a mirror drive circuit that drives the scanning unit, and video information to be displayed An image processing circuit that determines a drive pattern based on the drive pattern and outputs it to the screen drive circuit and determines a scan pattern based on the drive pattern and outputs the scan pattern to the mirror drive circuit is provided.

本発明の主たる態様に係る画像表示装置の制御方法は、光源と、光源から出射されたレーザ光を走査させる走査部と、走査されたレーザ光により画像が形成されるスクリーンと、スクリーンを透過もしくは反射した画像により虚像を生成する光学系と、レーザ光の進行方向に平行にスクリーンを移動させる駆動部と、駆動部を駆動するスクリーン駆動回路と、走査部を駆動させるミラー駆動回路と、表示する映像情報に基づきスクリーン駆動回路とミラー駆動回路を制御する画像処理回路を備え、画像処理回路は、表示する映像情報に基づいて駆動部の駆動パターンを決定してスクリーン駆動回路に出力し、かつ、駆動パターンに基づいて走査部の走査パターンを決定してミラー駆動回路に出力する。   An image display apparatus control method according to a main aspect of the present invention includes: a light source; a scanning unit that scans laser light emitted from the light source; a screen on which an image is formed by the scanned laser light; An optical system that generates a virtual image from the reflected image, a drive unit that moves the screen in parallel with the traveling direction of the laser light, a screen drive circuit that drives the drive unit, a mirror drive circuit that drives the scanning unit, and a display An image processing circuit for controlling the screen drive circuit and the mirror drive circuit based on the video information, the image processing circuit determines a drive pattern of the drive unit based on the video information to be displayed and outputs the drive pattern to the screen drive circuit; and Based on the driving pattern, the scanning pattern of the scanning unit is determined and output to the mirror driving circuit.

以上のとおり、本発明によれば、表示する映像情報に基づきスクリーン駆動回路とミラー駆動回路を制御する画像処理回路をも設け、表示する映像情報に基づいて駆動部の駆動パターンを決定してスクリーン駆動回路に出力し、かつ、駆動パターンに基づいて走査部の走査パターンを決定してミラー駆動回路に出力するので、スクリーンの移動と、ミラーアクチュエータ等の走査部の走査を包括的に行え、奥行き感のある映像表現をより高度に行うことが出来るのである。   As described above, according to the present invention, the image processing circuit for controlling the screen drive circuit and the mirror drive circuit is also provided based on the video information to be displayed, and the drive pattern of the drive unit is determined based on the video information to be displayed. Since it outputs to the drive circuit and determines the scan pattern of the scanning unit based on the drive pattern and outputs it to the mirror drive circuit, the movement of the screen and the scan of the scanning unit such as the mirror actuator can be comprehensively performed. This makes it possible to perform more sophisticated visual expressions.

本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。   The effects and significance of the present invention will become more apparent from the following description of embodiments. However, the embodiment described below is merely an example when the present invention is implemented, and the present invention is not limited to what is described in the following embodiment.

実施の形態に係る画像表示装置の使用形態における乗用車の側方から内部を透視した模式図The schematic diagram which saw through the inside from the side of the passenger car in the usage pattern of the image display apparatus which concerns on embodiment 同使用形態における乗用車の内部から走行方向前方を示す模式図Schematic showing the front in the running direction from the inside of the passenger car in the same usage pattern 同画像表示装置の構成を模式的に示す図The figure which shows the structure of the image display apparatus typically 同画像表示装置の照射光生成部および照射光生成部に用いる回路の構成を示す図The figure which shows the structure of the circuit used for the irradiation light generation part of the same image display apparatus, and an irradiation light generation part 同画像表示装置の走査部の構成を示す図The figure which shows the structure of the scanning part of the image display apparatus 図5におけるA−A断面図AA sectional view in FIG. 同走査部の垂直振動梁の振動部に印加する制御信号を示す図The figure which shows the control signal applied to the vibration part of the vertical vibration beam of the scanning part 同走査部の水平振動梁の振動部に印加する制御信号を示す図The figure which shows the control signal applied to the vibration part of the horizontal vibration beam of the scanning part 同画像表示装置のスクリーンに対するレーザ光の走査方法を模式的に示す図The figure which shows typically the scanning method of the laser beam with respect to the screen of the image display apparatus 実施の形態に係るスクリーンの移動工程の一例を示す図The figure which shows an example of the movement process of the screen which concerns on embodiment 同スクリーンを移動させることにより表示される画像の一例を示す図The figure which shows an example of the image displayed by moving the screen 同スクリーンの移動工程に応じた垂直振動梁の振動部に印加する制御信号の一例を示す図The figure which shows an example of the control signal applied to the vibration part of the vertical vibration beam according to the movement process of the screen 同スクリーンの移動工程に応じた垂直振動梁の振動部に印加する制御信号の比較例を示す図The figure which shows the comparative example of the control signal applied to the vibration part of the vertical vibration beam according to the movement process of the screen 同スクリーンの移動工程に応じた垂直振動梁の振動部に印加する制御信号の他の例を示す図The figure which shows the other example of the control signal applied to the vibration part of the vertical vibration beam according to the movement process of the screen

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。便宜上、各図には、適宜、互いに直交するX、Y、Z軸が付記されている。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. For convenience, X, Y, and Z axes that are orthogonal to each other are appended to each drawing as appropriate.

図1、図2は、画像表示装置20の使用形態を模式的に示す図である。図1は、乗用車1の側方から乗用車1の内部を透視した模式図、図2は、乗用車1の内部から走行方向前方を見た図である。   FIG. 1 and FIG. 2 are diagrams schematically showing how the image display device 20 is used. FIG. 1 is a schematic view of the inside of the passenger car 1 seen through from the side of the passenger car 1, and FIG. 2 is a view of the inside of the passenger car 1 as viewed from the front in the running direction.

本実施の形態は、車載用のヘッドアップディスプレイに本発明を適用したものである。図1に示すように、画像表示装置20は、乗用車1のダッシュボード11の内部に設置される。   In the present embodiment, the present invention is applied to an in-vehicle head-up display. As shown in FIG. 1, the image display device 20 is installed inside the dashboard 11 of the passenger car 1.

図1、図2に示すように、画像表示装置20は、映像信号により変調されたレーザ光を、ウインドシールド12下側の運転席寄りの投射領域13に投射する。レーザ光は、投射領域13で反射され、運転者2の目の位置周辺の横長の領域(アイボックス領域)に照射される。これにより、運転者2の前方の視界に、虚像として所定の画像30が表示される。運転者2は、ウインドシールド12の前方の景色上に、虚像である画像30を重ね合わせて見ることができる。すなわち、画像表示装置20は、虚像である画像30をウインドシールド12の投射領域13の前方の空間に結像させる。   As shown in FIGS. 1 and 2, the image display device 20 projects the laser light modulated by the video signal onto the projection area 13 near the driver seat below the windshield 12. The laser light is reflected by the projection region 13 and is irradiated to a horizontally long region (eye box region) around the eye position of the driver 2. Thus, the predetermined image 30 is displayed as a virtual image in the field of view ahead of the driver 2. The driver 2 can superimpose an image 30 that is a virtual image on the scenery in front of the windshield 12. That is, the image display device 20 forms an image 30 that is a virtual image in a space in front of the projection region 13 of the windshield 12.

図3は、画像表示装置20の構成を模式的に示す図である。   FIG. 3 is a diagram schematically illustrating the configuration of the image display device 20.

画像表示装置20は、照射光生成部21と、ミラー22とを備える。照射光生成部21は、映像信号により変調されたレーザ光を出射する。ミラー22は曲面状の反射面を有し、照射光生成部21から出射されたレーザ光をウインドシールド12に向けて反射する。ウインドシールド12で反射されたレーザ光は、運転者2の目2aに照射される。照射光生成部21の光学系とミラー22は、ウインドシールド12の前方に虚像による画像30が所定の大きさで表示されるように設計されている。   The image display device 20 includes an irradiation light generation unit 21 and a mirror 22. The irradiation light generation unit 21 emits laser light modulated by the video signal. The mirror 22 has a curved reflecting surface, and reflects the laser light emitted from the irradiation light generation unit 21 toward the windshield 12. The laser beam reflected by the windshield 12 is applied to the eyes 2a of the driver 2. The optical system and the mirror 22 of the irradiation light generation unit 21 are designed so that a virtual image 30 is displayed in a predetermined size in front of the windshield 12.

図4は、画像表示装置20の照射光生成部21の構成および照射光生成部21に用いる回路の構成を示す図である。   FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of the irradiation light generation unit 21 of the image display device 20 and a configuration of a circuit used for the irradiation light generation unit 21.

照射光生成部21は、光源101と、コリメータレンズ102a〜102cと、ミラー103と、ダイクロイックミラー104、105と、走査部106と、補正レンズ107と、スクリーン108と、駆動部109とを備える。   The irradiation light generation unit 21 includes a light source 101, collimator lenses 102 a to 102 c, a mirror 103, dichroic mirrors 104 and 105, a scanning unit 106, a correction lens 107, a screen 108, and a driving unit 109.

光源101は、3つのレーザ光源101a〜101cを備える。レーザ光源101a〜101cは、それぞれ、赤色波長帯、緑色波長帯および青色波長帯のレーザ光を出射する。本実施の形態では、画像30としてカラー画像を表示するために、光源101が3つのレーザ光源101a〜101cを備えている。画像30として単色の画像を表示する場合、光源101は、画像の色に対応する1つのレーザ光源のみを備えていてもよい。レーザ光源101a〜101cは、たとえば、半導体レーザからなっている。   The light source 101 includes three laser light sources 101a to 101c. The laser light sources 101a to 101c emit laser beams in a red wavelength band, a green wavelength band, and a blue wavelength band, respectively. In the present embodiment, in order to display a color image as the image 30, the light source 101 includes three laser light sources 101a to 101c. When displaying a monochromatic image as the image 30, the light source 101 may include only one laser light source corresponding to the color of the image. The laser light sources 101a to 101c are made of semiconductor lasers, for example.

レーザ光源101a〜101cから出射されたレーザ光は、それぞれ、コリメータレンズ102a〜102cによって平行光に変換される。このとき、レーザ光源101a〜101cから出射されたレーザ光は、それぞれ、図示しないアパーチャによって、円形のビーム形状に整形される。なお、コリメータレンズ102a〜102cに代えて、レーザ光を円形のビーム形状に整形し且つ平行光化する整形レンズを用いてもよい。この場合、アパーチャは省略され得る。   Laser light emitted from the laser light sources 101a to 101c is converted into parallel light by the collimator lenses 102a to 102c, respectively. At this time, the laser beams emitted from the laser light sources 101a to 101c are each shaped into a circular beam shape by an aperture (not shown). Instead of the collimator lenses 102a to 102c, a shaping lens that shapes the laser beam into a circular beam shape and converts it into parallel light may be used. In this case, the aperture can be omitted.

その後、レーザ光源101a〜101cから出射された各色のレーザ光は、ミラー103と2つのダイクロイックミラー104、105によって光軸が整合される。ミラー103は、コリメータレンズ102aを透過した赤色レーザ光を略全反射する。ダイクロイックミラー104は、コリメータレンズ102bを透過した緑色レーザ光を反射し、ミラー103で反射された赤色レーザ光を透過する。ダイクロイックミラー105は、コリメータレンズ102cを透過した青レーザ光を反射し、ダイクロイックミラー104を経由した赤色レーザ光および緑色レーザ光を透過する。ミラー103と2つのダイクロイックミラー104、105は、レーザ光源101a〜101cから出射された各色のレーザ光の光軸を整合させるように配置されている。   Thereafter, the optical axes of the laser beams of the respective colors emitted from the laser light sources 101a to 101c are aligned by the mirror 103 and the two dichroic mirrors 104 and 105. The mirror 103 substantially totally reflects the red laser light transmitted through the collimator lens 102a. The dichroic mirror 104 reflects the green laser light transmitted through the collimator lens 102 b and transmits the red laser light reflected by the mirror 103. The dichroic mirror 105 reflects the blue laser light transmitted through the collimator lens 102 c and transmits the red laser light and the green laser light transmitted through the dichroic mirror 104. The mirror 103 and the two dichroic mirrors 104 and 105 are arranged so that the optical axes of the laser beams of the respective colors emitted from the laser light sources 101a to 101c are aligned.

走査部106は、ダイクロイックミラー105を経由した各色のレーザ光を反射する。走査部106は、MEMS(micro electro mechanical system)ミラーからなっており、ダイクロイックミラー105を経由した各色のレーザ光が入射されるミラー106aを、Y軸と平行な回動軸を中心として回動させる構成と、X軸と平行な回動軸を中心として回動させる構成を備える。このようにミラー106aを回動することにより、後述するように、ミラー106aによるレーザ光の反射光をスクリーン108の面内に走査させることができる。   The scanning unit 106 reflects the laser light of each color that passes through the dichroic mirror 105. The scanning unit 106 is composed of a MEMS (micro electro mechanical system) mirror, and rotates a mirror 106 a on which laser beams of various colors that have passed through the dichroic mirror 105 are incident, about a rotation axis parallel to the Y axis. A configuration and a configuration for rotating around a rotation axis parallel to the X axis are provided. By rotating the mirror 106a in this way, the reflected light of the laser beam from the mirror 106a can be scanned in the plane of the screen 108, as will be described later.

図5に走査部106の構成例を示す。この走査部106は、レーザ光を反射するミラー106aと、ミラー106aの反射角を制御する垂直振動梁303と水平振動梁304を備えている。   FIG. 5 shows a configuration example of the scanning unit 106. The scanning unit 106 includes a mirror 106 a that reflects laser light, a vertical vibrating beam 303 that controls a reflection angle of the mirror 106 a, and a horizontal vibrating beam 304.

垂直振動梁303は、Y軸と平行な回動軸301に沿った複数の直線部分を折り返すように連結したミアンダ形状である。各直線部分には振動部305が設けられている。振動部305を含む直線部分であるA−A断面図を図6に示す。振動部305は、下部電極305aと上部電極305cとの間に圧電体層305bを配置した構造であり、基板306の上に配置されている。そして、振動部305に後述するミラー駆動回路203から制御信号を印加することで、圧電体層305bの逆圧電効果により直線部分が矢印で示すようにZ軸方向に振動する。このような直線部分をミアンダ形状に連結した垂直振動梁303においては、各直線部分の振動が組合わされて回動軸302を中心とした捻れ振動が励起される。   The vertical vibrating beam 303 has a meander shape in which a plurality of linear portions along the rotation axis 301 parallel to the Y axis are connected to be folded back. A vibrating portion 305 is provided at each straight line portion. FIG. 6 shows a cross-sectional view taken along the line AA, which is a straight line portion including the vibration part 305. The vibration unit 305 has a structure in which the piezoelectric layer 305b is disposed between the lower electrode 305a and the upper electrode 305c, and is disposed on the substrate 306. Then, by applying a control signal to the vibration unit 305 from a mirror drive circuit 203 described later, the linear portion vibrates in the Z-axis direction as indicated by an arrow due to the inverse piezoelectric effect of the piezoelectric layer 305b. In the vertical vibrating beam 303 in which such straight portions are connected in a meander shape, the torsional vibration about the rotation shaft 302 is excited by combining the vibrations of the straight portions.

垂直振動梁303の振動部305に印加する制御信号は、図7に示す鋸波信号が用いられ、鋸波信号の周期に応じてミラー106aの反射角を制御し、反射光をスクリーン108の垂直方向に走査させる。時刻t0と時刻t2では制御信号の電圧がPv0であり、このときの反射光は投射領域13の下辺にある。時刻t1では制御信号の電圧がPv1であり、このときの反射光は投射領域13の上辺にある。垂直振動梁303の駆動周期、すなわち、時刻t0〜t2の時間は、例えば1/60秒である。   7 is used as the control signal applied to the vibration unit 305 of the vertical vibrating beam 303, the reflection angle of the mirror 106a is controlled according to the period of the sawtooth signal, and the reflected light is transmitted to the vertical of the screen 108. Scan in the direction. At time t0 and time t2, the voltage of the control signal is Pv0, and the reflected light at this time is on the lower side of the projection region 13. At time t1, the voltage of the control signal is Pv1, and the reflected light at this time is on the upper side of the projection region 13. The driving cycle of the vertical vibrating beam 303, that is, the time from time t0 to t2, is 1/60 second, for example.

水平振動梁304は、回動軸302に沿った複数の直線部分を折り返すように連結したミアンダ形状である。各直線部分には振動部308が設けられている。この振動部308は上述した振動部305と同様に、ミラー駆動回路203から制御信号を印加することで直線部分がZ軸方向に振動する。このような直線部分をミアンダ形状に連結した水平振動梁304においては、各直線部分の振動が組合わされて回動軸301を中心とした捻れ振動が励起される。   The horizontal vibrating beam 304 has a meander shape in which a plurality of linear portions along the rotation shaft 302 are connected so as to be folded back. A vibrating portion 308 is provided in each straight line portion. Similar to the vibration unit 305 described above, the vibration unit 308 is vibrated in the Z-axis direction by applying a control signal from the mirror drive circuit 203. In the horizontal vibrating beam 304 in which such straight portions are connected in a meander shape, torsional vibration about the rotation shaft 301 is excited by combining the vibrations of the straight portions.

水平振動梁304の振動部308に印加する制御信号は、図8に示す正弦波信号が用いられ、正弦波信号の電圧に応じてミラー106aの反射角を制御し、反射光を投射領域13の水平方向に走査させる。水平駆動梁の駆動周期は、例えば1/40000秒である。   As a control signal applied to the vibration unit 308 of the horizontal vibrating beam 304, a sine wave signal shown in FIG. 8 is used. Scan horizontally. The driving period of the horizontal driving beam is, for example, 1/40000 seconds.

そして、垂直振動梁303と水平振動梁304を組み合わせることで、レーザ光の反射光をスクリーン108の面内に走査させることができる。   Then, by combining the vertical vibrating beam 303 and the horizontal vibrating beam 304, the reflected light of the laser beam can be scanned in the plane of the screen 108.

なお、ここでは、走査部106が、2軸駆動方式のMEMSミラーにより構成されたが、走査部106は、他の構成であってもよい。たとえば、Y軸に平行な軸の周りに回転駆動されるミラー106aと、X軸に平行な軸の周りに回転駆動されるミラー106aとを別体とし、これらを組み合わせて走査部106が構成してもよい。   Here, the scanning unit 106 is configured by a biaxially driven MEMS mirror, but the scanning unit 106 may have other configurations. For example, the mirror 106a that is driven to rotate about an axis parallel to the Y axis and the mirror 106a that is driven to rotate about an axis parallel to the X axis are separated, and the scanning unit 106 is configured by combining them separately. May be.

補正レンズ107は、走査部106によるレーザ光の振り角に拘わらず、各色のレーザ光をZ軸正方向に向かわせるように設計されている。   The correction lens 107 is designed to direct the laser light of each color in the positive direction of the Z axis regardless of the swing angle of the laser light by the scanning unit 106.

スクリーン108は、レーザ光が走査されることにより画像が形成され、入射したレーザ光を運転者2の目2aの位置周辺の領域(アイボックス領域)に拡散させる作用を有する。   The screen 108 scans the laser beam to form an image, and has an action of diffusing the incident laser beam to a region around the position of the eyes 2a of the driver 2 (eye box region).

駆動部109は、スクリーン108をレーザ光の進行方向に平行な方向(Z軸方向)に往復移動させる。   The drive unit 109 reciprocates the screen 108 in a direction (Z-axis direction) parallel to the traveling direction of the laser light.

画像処理回路201は、CPU(Central Processing Unit)等の演算処理ユニットやメモリを備え、入力された映像信号を処理してレーザ駆動回路202、ミラー駆動回路203およびスクリーン駆動回路204を制御する。レーザ駆動回路202は、画像処理回路201からの制御信号に応じて、レーザ光源101a〜101cの出射強度を変化させる。ミラー駆動回路203は、画像処理回路201からの制御信号に応じて、走査部106のミラー106aを駆動する。スクリーン駆動回路204は、画像処理回路201からの制御信号に応じて、スクリーン108を駆動する。   The image processing circuit 201 includes an arithmetic processing unit such as a CPU (Central Processing Unit) and a memory, and processes an input video signal to control the laser driving circuit 202, the mirror driving circuit 203, and the screen driving circuit 204. The laser drive circuit 202 changes the emission intensity of the laser light sources 101a to 101c in accordance with a control signal from the image processing circuit 201. The mirror driving circuit 203 drives the mirror 106 a of the scanning unit 106 in accordance with a control signal from the image processing circuit 201. The screen drive circuit 204 drives the screen 108 according to the control signal from the image processing circuit 201.

図9にスクリーン108に対するレーザ光の走査軌跡を模式的に示す。   FIG. 9 schematically shows the scanning trajectory of the laser beam with respect to the screen 108.

各色のレーザ光が重ねられたビームB1は、走査部106の水平振動梁304の捻れ振動にともなうミラー106aの回動によりX軸方向に走査され、垂直振動梁303の捻れ振動にともなうミラー106aの回動によりY軸方向に走査される。いわゆる、ラスタ走査方式を採用している。スクリーン108の表面に対して、予め、ビームB1が通る走査ラインL1〜Lnが、Y軸方向に一定間隔で設定されている。走査ラインL1〜Lnの開始位置と終了位置は、X軸方向において一致している。したがって、走査ラインL1〜Lnを囲む領域は長方形である。ビームB1の径は、たとえば、100μm程度に設定される。   The beam B1 on which the laser beams of the respective colors are superimposed is scanned in the X-axis direction by the rotation of the mirror 106a associated with the torsional vibration of the horizontal vibration beam 304 of the scanning unit 106, and the mirror 106a associated with the torsional vibration of the vertical vibration beam 303. Scanning is performed in the Y-axis direction by rotation. A so-called raster scanning method is employed. On the surface of the screen 108, scanning lines L1 to Ln through which the beam B1 passes are set in advance in the Y-axis direction at regular intervals. The start position and the end position of the scanning lines L1 to Ln coincide with each other in the X-axis direction. Therefore, the area surrounding the scanning lines L1 to Ln is a rectangle. The diameter of the beam B1 is set to about 100 μm, for example.

映像信号により各色のレーザ光が変調されたビームB1により走査ラインL1〜Lnが高速走査されることにより、画像が構成される。こうして構成される画像が、スクリーン108と、ミラー22およびウインドシールド12(図1(c)参照)を介して、運転者2の目2aの位置周辺の領域(アイボックス)に投射される。これにより、運転者2は、ウインドシールド12の前方の空間に、虚像として画像30を視認する。   The scanning lines L1 to Ln are scanned at high speed by the beam B1 in which the laser beams of the respective colors are modulated by the video signal, thereby forming an image. The image thus configured is projected onto an area (eye box) around the position of the eye 2a of the driver 2 via the screen 108, the mirror 22 and the windshield 12 (see FIG. 1C). As a result, the driver 2 visually recognizes the image 30 as a virtual image in the space in front of the windshield 12.

図10は、スクリーン108の移動工程の一例を示す図、図11は、スクリーン108を移動させることにより表示される画像の一例を示す図である。図10の移動工程は、図11のような画像を表示する場合のスクリーン108の移動工程である。   FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the moving process of the screen 108, and FIG. 11 is a diagram illustrating an example of an image displayed by moving the screen 108. The moving process of FIG. 10 is a moving process of the screen 108 when displaying an image as shown in FIG.

図10に示すように、スクリーン108は、時刻t0〜t2を1サイクルとして移動が繰り返される。時刻t0〜t1の間に、スクリーン108は、初期位置Ps0から最遠位置Ps1へと移動され、時刻t1〜t2の間に、スクリーン108は、最遠位置Ps1から初期位置Ps0へと戻される。スクリーン108の移動周期、すなわち、時刻t0〜t2の時間は、たとえば、1/60秒である。   As shown in FIG. 10, the screen 108 is repeatedly moved with time t0 to t2 as one cycle. Between times t0 and t1, the screen 108 is moved from the initial position Ps0 to the farthest position Ps1, and between times t1 and t2, the screen 108 is returned from the farthest position Ps1 to the initial position Ps0. The moving period of the screen 108, that is, the time from time t0 to t2, is 1/60 second, for example.

時刻t0〜t1は、図11において、奥行き方向に広がる奥行き画像N1を表示するための期間であり、時刻t1〜t2は、図11において、鉛直方向に広がる鉛直画像M1や鉛直画像M2を表示するための期間である。図11の例において、奥行き画像N1は、ナビゲーション機能により乗用車1が道路R1を曲がるべき方向を運転者2に示唆するための矢印であり、鉛直画像M1は、レーダ装置等により検出された歩行者H1が画面奥に居ることを運転者2に注意喚起するためのマーキングであり、鉛直画像M2は、レーダ装置等により検出された歩行者H2が画面手前に居ることを運転者2に注意喚起するためのマーキングである。なお、図中のHm1は鉛直画像M1の高さを示し、Hm2は鉛直画像M2の高さを示している。   Time t0 to t1 is a period for displaying the depth image N1 that extends in the depth direction in FIG. 11, and time t1 to t2 displays the vertical image M1 and the vertical image M2 that extend in the vertical direction in FIG. It is a period for. In the example of FIG. 11, the depth image N1 is an arrow for suggesting to the driver 2 the direction in which the passenger car 1 should turn the road R1 by the navigation function, and the vertical image M1 is a pedestrian detected by a radar device or the like. This is a marking for alerting the driver 2 that H1 is in the back of the screen, and the vertical image M2 alerts the driver 2 that the pedestrian H2 detected by the radar device or the like is in front of the screen. It is marking for. In the figure, Hm1 indicates the height of the vertical image M1, and Hm2 indicates the height of the vertical image M2.

時刻t0〜t1において、スクリーン108は、初期位置Ps0から最遠位置Ps1まで線形に移動される。スクリーン108が移動すると、これに伴い、ウインドシールド12の前方の虚像が結像する位置が奥行き方向に移動する。したがって、奥行き画像N1の奥行き方向の各位置にスクリーン108が在る時刻t3〜t4のときに、奥行き画像N1に対応する走査ライン上の、奥行き画像N1に対応するタイミングにおいて、レーザ光源101a〜101cを発光させることにより、ウインドシールド12の投射領域13の前方に、図11に示すような奥行き画像N1を虚像として表示させることができる。   At time t0 to t1, the screen 108 is linearly moved from the initial position Ps0 to the farthest position Ps1. As the screen 108 moves, the position where the virtual image in front of the windshield 12 is formed moves in the depth direction. Therefore, when the screen 108 is present at each position in the depth direction of the depth image N1, the laser light sources 101a to 101c are located at the timing corresponding to the depth image N1 on the scanning line corresponding to the depth image N1. 11 can be displayed as a virtual image in front of the projection region 13 of the windshield 12 as shown in FIG.

一方、図11における鉛直画像M1および鉛直画像M2は、それぞれ奥行き方向には変化せず、鉛直方向のみに広がっているため、スクリーン108を、鉛直画像M1あるいは鉛直画像M2に対応する位置に固定して、虚像の生成を行う必要がある。   On the other hand, since the vertical image M1 and the vertical image M2 in FIG. 11 do not change in the depth direction but spread only in the vertical direction, the screen 108 is fixed at a position corresponding to the vertical image M1 or the vertical image M2. Therefore, it is necessary to generate a virtual image.

停止位置Ps2は、画像処理回路201に入力された歩行者H1の距離情報に応じて決定される鉛直画像M1の奥行き位置に対応するスクリーン108の位置である。スクリーン108は、最遠位置Ps1から初期位置Ps0に戻る間に、停止位置Ps2において、時刻t5〜時刻t6の間、停止される。この間に、鉛直画像M1に対応する走査ライン上の、鉛直画像M1に対応するタイミングにおいて、レーザ光源101a〜101cを発光させることにより、ウインドシールド12の投射領域13の前方奥側に、図11に示すような鉛直画像M1を虚像として表示させることができる。   The stop position Ps2 is the position of the screen 108 corresponding to the depth position of the vertical image M1 determined according to the distance information of the pedestrian H1 input to the image processing circuit 201. The screen 108 is stopped from time t5 to time t6 at the stop position Ps2 while returning from the farthest position Ps1 to the initial position Ps0. During this time, at the timing corresponding to the vertical image M1 on the scanning line corresponding to the vertical image M1, the laser light sources 101a to 101c are caused to emit light to the front back side of the projection region 13 of the windshield 12 as shown in FIG. A vertical image M1 as shown can be displayed as a virtual image.

停止位置Ps3は、画像処理回路201に入力された歩行者H2の距離情報に応じて決定される鉛直画像M2の奥行き位置に対応するスクリーン108の位置である。スクリーン108は、最遠位置Ps2から初期位置Ps0に戻る間に、停止位置Ps3において、時刻t7〜時刻t8の間、停止される。この間に、鉛直画像M2に対応する走査ライン上の、鉛直画像M2に対応するタイミングにおいて、レーザ光源101a〜101cを発光させることにより、ウインドシールド12の投射領域13の前方手前側に、図11に示すような鉛直画像M2を虚像として表示させることができる。   The stop position Ps3 is a position of the screen 108 corresponding to the depth position of the vertical image M2 determined according to the distance information of the pedestrian H2 input to the image processing circuit 201. The screen 108 is stopped from time t7 to time t8 at the stop position Ps3 while returning from the farthest position Ps2 to the initial position Ps0. During this time, the laser light sources 101a to 101c are caused to emit light at the timing corresponding to the vertical image M2 on the scanning line corresponding to the vertical image M2, so that the front side of the projection area 13 of the windshield 12 is shown in FIG. A vertical image M2 as shown can be displayed as a virtual image.

次に、上述したスクリーン108の移動制御に応じた走査部106の走査制御の一例について図12を用いて説明する。なお、この説明において使用する時刻t0〜t8については、図10に示す時刻t0〜t8と一致する。電圧Pv0、Pv1については、図7に示す電圧Pv0、Pv1と一致する。   Next, an example of scanning control of the scanning unit 106 according to the above-described movement control of the screen 108 will be described with reference to FIG. In addition, about the time t0-t8 used in this description, it corresponds with the time t0-t8 shown in FIG. The voltages Pv0 and Pv1 coincide with the voltages Pv0 and Pv1 shown in FIG.

走査部106における走査制御は、奥行き画像N1のように奥行き感がある画像を表示する奥行き画像表示期間と、鉛直画像M1や鉛直画像M2のように奥行き感がない鉛直画像表示期間に区分される。奥行き表示期間は図10における往路期間と一致し、鉛直画像表示期間は図10における復路期間と一致している。   The scanning control in the scanning unit 106 is divided into a depth image display period in which an image having a sense of depth such as the depth image N1 is displayed, and a vertical image display period in which there is no sense of depth such as the vertical image M1 and the vertical image M2. . The depth display period coincides with the forward period in FIG. 10, and the vertical image display period coincides with the return period in FIG.

時刻t0〜t1の奥行き画像表示期間においては、上述したラスタ走査を行うため、図5における水平駆動梁304に設けられた振動部308に印加する制御信号は、図8に示す正弦波信号が用いられ、この正弦波信号に応じて走査部106で反射されたレーザ光がスクリーン108のX軸方向に走査される。なお、X軸方向の走査幅は正弦波信号の振幅により決定される。図5における垂直駆動梁303に設けられた振動部305に印加する制御信号は、図7に示す鋸波信号における時刻t0〜t1の区間の信号が用いられ、この鋸波信号に応じて走査部106で反射されたレーザ光がスクリーン108のY軸方向に走査される。なお、奥行き画像N1を表示する際の制御信号の制御電圧はPv2〜Pv3の範囲である。   In the depth image display period from time t0 to t1, the sine wave signal shown in FIG. 8 is used as the control signal applied to the vibration unit 308 provided in the horizontal drive beam 304 in FIG. The laser beam reflected by the scanning unit 106 in accordance with the sine wave signal is scanned in the X axis direction of the screen 108. Note that the scanning width in the X-axis direction is determined by the amplitude of the sine wave signal. As the control signal applied to the vibration unit 305 provided in the vertical drive beam 303 in FIG. 5, the signal in the section of the time t0 to t1 in the sawtooth signal shown in FIG. 7 is used, and the scanning unit according to the sawtooth signal The laser beam reflected by 106 is scanned in the Y-axis direction of the screen 108. The control voltage of the control signal when displaying the depth image N1 is in the range of Pv2 to Pv3.

時刻t1〜t2の鉛直画像表示期間においては、停止位置Ps2にあるスクリーン108に走査させる鉛直画像M1と、停止位置Ps3にあるスクリーン108に走査させる鉛直画像M2がある。このため、垂直駆動梁303に設けられた振動部305に印加する制御信号は、図7に示す鋸波信号における時刻t1〜t2の区間の信号とは異なる線形でない制御信号が用いられ、この制御信号に応じて走査部106で反射されたレーザ光がスクリーン108のY軸方向に走査される。   In the vertical image display period from time t1 to time t2, there are a vertical image M1 scanned on the screen 108 at the stop position Ps2 and a vertical image M2 scanned on the screen 108 at the stop position Ps3. For this reason, the control signal applied to the vibration unit 305 provided in the vertical drive beam 303 is a non-linear control signal that is different from the signal at the time t1 to t2 in the sawtooth signal shown in FIG. The laser beam reflected by the scanning unit 106 is scanned in the Y-axis direction of the screen 108 according to the signal.

鉛直画像M1は、画像処理回路201に入力された歩行者H1の情報に基づき走査パターンが決定されるもので、鉛直画像M1の上限位置に対応する制御信号の電圧Pv4と、鉛直画像M1の下限位置に対応する制御信号の電圧Pv5を決定し、時刻t5〜t6の間における制御信号の傾きを決定する。鉛直画像M2は画像処理回路201に入力された歩行者H2の情報に基づき走査パターンが決定されるもので、鉛直画像M2の上限位置に対応する制御信号の電圧Pv6と、鉛直画像M2の下限位置に対応する制御信号の電圧Pv7を決定し、時刻t7〜t8の間における制御信号の傾きを決定する。また、映像表示しない期間となる時刻1〜t5、t6〜t7、t8〜t2については、制御信号が連続するように直線的に接続している。このように映像情報となる歩行者H1、H2の情報に基づき制御信号を設定することで、投射領域13における鉛直画像M1、M2の表示領域の自由度が確保できる。   The vertical image M1 has a scanning pattern determined based on the information of the pedestrian H1 input to the image processing circuit 201. The control signal voltage Pv4 corresponding to the upper limit position of the vertical image M1 and the lower limit of the vertical image M1. The voltage Pv5 of the control signal corresponding to the position is determined, and the slope of the control signal between times t5 and t6 is determined. In the vertical image M2, the scanning pattern is determined based on the information of the pedestrian H2 input to the image processing circuit 201. The control signal voltage Pv6 corresponding to the upper limit position of the vertical image M2 and the lower limit position of the vertical image M2 Is determined, and the slope of the control signal between times t7 and t8 is determined. In addition, the times 1 to t5, t6 to t7, and t8 to t2, which are periods during which no video is displayed, are linearly connected so that the control signals are continuous. Thus, by setting the control signal based on the information of the pedestrians H1 and H2 serving as the video information, the degree of freedom of the display areas of the vertical images M1 and M2 in the projection area 13 can be ensured.

特に、映像表示しない時刻t6〜t7における電圧変位は、その隣りの鉛直画像M1を表示する時刻t5〜t6および鉛直画像M1を表示する時刻t6〜t7の電圧変位と逆向きとなる。つまり、復路期間において走査部106の垂直走査における速度成分が0となる点を含めて走査方向が逆転する区間を設けることで、鉛直画像M1と鉛直画像M2の投影範囲の自由度を確保している。具体的には、図11における鉛直画像M1はスクリーン位置Ps2に応じた奥行き感において画像高さHm1で投影され、鉛直画像M2はスクリーン位置Ps3に応じた奥行き感において画像高さHm2で投影されており、これらは投射領域13において高さ方向(高さ方向)において重複領域を実現している。   In particular, the voltage displacement at times t6 to t7 when no video is displayed is opposite to the voltage displacement at times t5 to t6 when the adjacent vertical image M1 is displayed and times t6 to t7 when the vertical image M1 is displayed. That is, by providing a section in which the scanning direction is reversed including a point where the speed component in the vertical scanning of the scanning unit 106 becomes 0 in the return pass period, the degree of freedom of the projection range of the vertical image M1 and the vertical image M2 is secured. Yes. Specifically, the vertical image M1 in FIG. 11 is projected with an image height Hm1 in a sense of depth corresponding to the screen position Ps2, and the vertical image M2 is projected with an image height Hm2 in a sense of depth according to the screen position Ps3. These realize an overlapping region in the height direction (height direction) in the projection region 13.

なお、時刻t1〜t2の鉛直画像表示期間においても水平駆動梁304に設けられた振動部308に印加する制御信号は、図8に示す正弦波信号が用いられ、この正弦波信号に応じて走査部106で反射されたレーザ光がスクリーン108のX軸方向に走査される。   Note that the sine wave signal shown in FIG. 8 is used as the control signal applied to the vibration unit 308 provided in the horizontal driving beam 304 during the vertical image display period from time t1 to t2, and scanning is performed according to the sine wave signal. The laser beam reflected by the unit 106 is scanned in the X-axis direction of the screen 108.

ここで、鉛直画像表示期間の制御信号を単なる鋸波信号を用いた場合の比較例を図13に示し、上述した図12に示す制御信号を用いた場合との差について説明する。なお、この説明において使用する時刻t0〜t8については、図12に示す時刻t0〜t8および電圧Pv0〜Pv7と一致する。   Here, FIG. 13 shows a comparative example in which a simple sawtooth signal is used as the control signal for the vertical image display period, and the difference from the case in which the control signal shown in FIG. 12 is used will be described. Note that the times t0 to t8 used in this description coincide with the times t0 to t8 and the voltages Pv0 to Pv7 shown in FIG.

この比較例において時刻t0〜t4の間、つまり、スクリーン108の往路期間は、図12に示す制御信号と同様であり、時刻t3〜t4における電圧をPv2〜Pv3とすることで、奥行き画像N1を表示する。一方、時刻t1〜t2の間、つまり、スクリーン108の復路期間は、制御信号が線形的に減少するため、鉛直画像M1を表示する時刻t5における電圧Pv4‘および時刻t6における電圧Pv5‘が、制御信号の傾きにより一義的に決定される。これと同様に、鉛直画像M2を表示する時刻t7における電圧Pv6‘および時刻t8における電圧Pv7‘も制御信号の傾きにより一義的に決定される。つまり、この比較例においては鉛直画像M1と鉛直画像M2は、制御信号の傾きにより制限されてしまうもので、上述した図12における投射領域13において鉛直画像M1と鉛直画像M2を高さ方向において重複領域を形成できないなどの制約を受けることになる。   In this comparative example, during the time t0 to t4, that is, the forward period of the screen 108 is the same as the control signal shown in FIG. 12, the voltage at the times t3 to t4 is set to Pv2 to Pv3, and the depth image N1 is displayed. indicate. On the other hand, during the time t1 to t2, that is, during the return path of the screen 108, the control signal decreases linearly. Therefore, the voltage Pv4 ′ at time t5 and the voltage Pv5 ′ at time t6 for displaying the vertical image M1 are controlled. It is uniquely determined by the slope of the signal. Similarly, the voltage Pv6 ′ at time t7 for displaying the vertical image M2 and the voltage Pv7 ′ at time t8 are also uniquely determined by the inclination of the control signal. That is, in this comparative example, the vertical image M1 and the vertical image M2 are limited by the inclination of the control signal, and the vertical image M1 and the vertical image M2 overlap in the height direction in the projection region 13 in FIG. There is a restriction that the area cannot be formed.

このように、画像処理回路201において、映像情報に基づき、スクリーン108の移動パターンおよび走査部106の走査パターンを決定し、これらをスクリーン駆動回路204およびミラー駆動回路203に出力し、走査部106においては走査パターンに応じた制御信号を形成し走査部106によるレーザ光の走査制御を行い、駆動部109においては駆動パターンに応じた制御信号を形成しスクリーン108の移動制御を行う構造としたことで、画像表示装置20における奥行き感のある映像表現をより高度に行える。   As described above, the image processing circuit 201 determines the movement pattern of the screen 108 and the scanning pattern of the scanning unit 106 based on the video information, and outputs them to the screen driving circuit 204 and the mirror driving circuit 203. This is a structure in which a control signal corresponding to a scanning pattern is formed and laser beam scanning control is performed by the scanning unit 106, and a movement signal of the screen 108 is controlled in the driving unit 109 by forming a control signal corresponding to the driving pattern. Thus, the video display with a sense of depth in the image display device 20 can be performed at a higher level.

なお、図12で説明した垂直駆動梁303の制御信号は、時刻t0〜t1の往路期間において、投射領域13の下端から上端までを走査範囲とし、制御信号の電圧Pv0〜Pv1を直線的に結ぶ形態で説明したが、映像を表示しない時刻t4〜t5や時刻t6〜t7の期間については、図14に示すように、映像を表示する区間の制御信号の間を連結すればよく、不要な走査範囲を低減することで画像表示装置20としての消費電力を低減することができる。なお、このような制御信号の生成するにあたり、走査部106の固有共振周波数以下の共振周波数成分を組み合わせで制御信号を生成することで、映像を表示する期間とえいぞうを表示しない期間との連結部分を滑らかな曲線状とでき、走査部106に対する不要な応力の発生を低減できる。   Note that the control signal of the vertical drive beam 303 described in FIG. 12 includes the scanning range from the lower end to the upper end of the projection area 13 in the forward period of time t0 to t1, and linearly connects the control signal voltages Pv0 to Pv1. As described in the embodiment, for the period from time t4 to t5 and time t6 to t7 when no video is displayed, as shown in FIG. By reducing the range, the power consumption of the image display device 20 can be reduced. In generating such a control signal, a control signal is generated by combining resonance frequency components equal to or lower than the natural resonance frequency of the scanning unit 106, thereby connecting a period in which an image is displayed and a period in which no image is displayed. The portion can be formed in a smooth curved shape, and generation of unnecessary stress on the scanning unit 106 can be reduced.

以上の制御は、図4に示す画像処理回路201によって行われる。この制御により、時刻t0〜時刻t2の間に、奥行き画像N1と鉛直画像M1と鉛直画像M2が虚像として表示される。上記の制御では、奥行き画像N1の表示タイミングと鉛直画像M1の表示タイミングと鉛直画像M2の表示タイミングにずれが生じるが、このずれは極めて短時間であるため、運転者2は、奥行き画像N1と鉛直画像M1と鉛直画像M2を重ねた画像を認識する。こうして、運転者2は、投射領域13の前方に、映像信号に基づく画像(奥行き画像N1、鉛直画像M1、鉛直画像M2)を、道路R1および歩行者H1、歩行者H2を含む風景に重ねて見ることができる。   The above control is performed by the image processing circuit 201 shown in FIG. By this control, the depth image N1, the vertical image M1, and the vertical image M2 are displayed as virtual images between time t0 and time t2. In the above control, the display timing of the depth image N1, the display timing of the vertical image M1, and the display timing of the vertical image M2 are shifted. However, since this shift is extremely short, the driver 2 An image obtained by superimposing the vertical image M1 and the vertical image M2 is recognized. Thus, the driver 2 superimposes an image based on the video signal (depth image N1, vertical image M1, vertical image M2) in front of the projection area 13 on a landscape including the road R1, the pedestrian H1, and the pedestrian H2. Can see.

本発明は、奥行き感のある映像表現をより高度に行うことが出来るという効果を有し、特に車載用ヘッドアップディスプレイにおいて有効となる。   The present invention has the effect of being able to perform video expression with a sense of depth to a higher degree, and is particularly effective in an in-vehicle head-up display.

20 画像表示装置
22 ミラー(光学系)
101 光源
106 走査部
108 スクリーン
109 駆動部
201 画像処理回路
203 ミラー駆動回路
204 スクリーン駆動回路
20 Image display device 22 Mirror (optical system)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Light source 106 Scan part 108 Screen 109 Drive part 201 Image processing circuit 203 Mirror drive circuit 204 Screen drive circuit

Claims (5)

レーザ光を出射する光源と、
前記光源から出射されたレーザ光を走査させる走査部と、
前記走査されたレーザ光により画像が形成されるスクリーンと、
前記スクリーンを透過もしくは前記スクリーンで反射した前記画像により虚像を生成する光学系と、
少なくとも前記レーザ光の進行方向に平行に前記スクリーンを移動させる駆動部と、
前記駆動部を駆動するスクリーン駆動回路と
前記走査部を駆動させ前記レーザ光の走査を制御するミラー駆動回路と
表示する映像情報に基づいて前記駆動部の駆動パターンを決定し前記スクリーン駆動回路に出力するとともに、前記映像情報と前記駆動パターンに基づいて前記走査部の走査パターンを決定し前記ミラー駆動回路に出力する画像処理回路を備えた画像表示装置。
A light source that emits laser light;
A scanning unit that scans the laser light emitted from the light source;
A screen on which an image is formed by the scanned laser beam;
An optical system that generates a virtual image from the image transmitted through or reflected by the screen;
A drive unit that moves the screen parallel to at least the traveling direction of the laser beam;
A screen driving circuit for driving the driving unit, a mirror driving circuit for driving the scanning unit to control scanning of the laser beam, and a driving pattern of the driving unit are determined based on video information to be displayed and output to the screen driving circuit. And an image display device including an image processing circuit that determines a scanning pattern of the scanning unit based on the video information and the driving pattern and outputs the scanning pattern to the mirror driving circuit.
レーザ光を出射する光源と、
前記光源から出射されたレーザ光を走査させる走査部と、
前記走査されたレーザ光により画像が形成されるスクリーンと、
前記スクリーンを透過もしくは前記スクリーンで反射した前記画像により虚像を生成する光学系と、
少なくとも前記レーザ光の進行方向に平行に前記スクリーンを移動させる駆動部と、
前記駆動部を駆動させるスクリーン駆動回路と
前記走査部を駆動させて前記レーザ光の走査を制御するミラー駆動回路と
表示する映像情報に基づき前記スクリーン駆動回路と前記ミラー駆動回路を制御する画像処理回路を備え、
前記画像処理回路は、表示する映像情報に基づいて前記駆動部の駆動パターンを決定して前記駆動回路に出力し、かつ、前記映像情報および前記駆動パターンに基づいて前記走査部の走査パターンを決定して前記ミラー駆動回路に出力する画像表示装置の制御方法。
A light source that emits laser light;
A scanning unit that scans the laser light emitted from the light source;
A screen on which an image is formed by the scanned laser beam;
An optical system that generates a virtual image from the image transmitted through or reflected by the screen;
A drive unit that moves the screen parallel to at least the traveling direction of the laser beam;
A screen driving circuit for driving the driving unit; a mirror driving circuit for controlling scanning of the laser beam by driving the scanning unit; and an image processing circuit for controlling the screen driving circuit and the mirror driving circuit based on video information to be displayed. With
The image processing circuit determines a driving pattern of the driving unit based on video information to be displayed and outputs the driving pattern to the driving circuit, and determines a scanning pattern of the scanning unit based on the video information and the driving pattern. Then, a method for controlling the image display device that outputs to the mirror drive circuit.
前記駆動パターンの決定は、
表示する映像情報に基づき前記スクリーンの停止位置を決定するステップと、
前記スクリーンの停止位置に対する前記スクリーンの停止開始のタイミングと、前記スクリーンの停止終了のタイミングを決定するステップとを有し、
前記走査パターンの決定は、
前記停止開始のタイミングと前記停止終了のタイミングおよび前記映像情報に基づき決定するステップを有する請求項2に記載の画像表示装置の制御方法。
The determination of the driving pattern is as follows:
Determining a stop position of the screen based on video information to be displayed;
Determining the timing of the screen stop start relative to the screen stop position, and determining the screen stop end timing;
The determination of the scanning pattern is as follows:
The method for controlling an image display device according to claim 2, further comprising a step of determining based on the timing of the stop start, the timing of the stop end, and the video information.
前記駆動パターンは、前記停止位置が異なる第1、第2の停止期間を有し、
前記映像情報は、前記第1の停止期間にある前記スクリーンに前記レーザ光を走査させる第1の走査期間と、前記第2の停止期間にある前記スクリーンに前記レーザ光を走査させる第2の走査期間と、前記第1の停止期間と前記第2の停止期間の間にある前記スクリーンに前記レーザ光を走査させない非表示期間を有し、
前記ミラー駆動回路は、前記ミラー駆動回路で形成し前記走査部に印加する制御信号を形成するにあたり、前記非表示期間の前記制御信号を、前記走査部の固有振動数以下の周波数成分のみを組み合わせて形成する請求項3に記載の画像表示装置の制御方法。
The drive pattern has first and second stop periods with different stop positions;
The video information includes a first scanning period in which the laser beam is scanned on the screen in the first stop period, and a second scan in which the screen is scanned on the screen in the second stop period. A non-display period during which the laser beam is not scanned on the screen between the first stop period and the second stop period,
When the mirror drive circuit forms a control signal formed by the mirror drive circuit and applied to the scanning unit, the control signal in the non-display period is combined with only a frequency component equal to or lower than the natural frequency of the scanning unit. The method of controlling an image display device according to claim 3, wherein
前記非表示期間において、前記走査部の垂直走査方向の速度成分が0になる点を有する請求項4に記載の画像表示装置の制御方法。 5. The method of controlling an image display device according to claim 4, wherein a velocity component in a vertical scanning direction of the scanning unit becomes zero in the non-display period.
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