JP2019109547A

JP2019109547A - 投影装置

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Publication number: JP2019109547A
Application number: JP2019055962A
Authority: JP
Inventors: 真武下平; Masatake Shimodaira
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2019-03-25
Filing date: 2019-03-25
Publication date: 2019-07-04
Anticipated expiration: 2034-11-20
Also published as: JP6737370B2

Abstract

【課題】１つの光源ユニットにより複数の画像を表示することが可能な投影装置を提供する。【解決手段】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。【選択図】図１

Description

本発明は、複数の画像を投影する投影装置に関する。

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。

特開２００５−２０５９７４号公報

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。

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。

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。

第１実施例に係る投影装置の概略構成を示す。第１実施例の投影装置の構成を示すブロック図である。第１実施例の投影装置による画像表示方法を説明する図である。第２実施例に係る投影装置の概略構成を示す。第２実施例の投影装置による画像表示方法を説明する図である。変形例の投影装置による画像表示方法を説明する図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。
［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。

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（ＥｘｉｔＰｕｐｉｌＥｘｐａｎｄｅｒ）１４ａ、１４ｄと、ハーフミラー１５と、ＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｓ）ミラー１６ａ、１６ｄと、を備える。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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（ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。
［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。
［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。

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。

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。

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。

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。

１光源ユニット
３ビデオＡＳＩＣ
７レーザドライバＡＳＩＣ
８ＭＥＭＳ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、１４ｄＥＰＥ
１５ハーフミラー
１６ａ、１６ｄＭＥＭＳミラー

Claims

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ことを特徴とする投影装置。