JP2019215494A - 車両用表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像のコントラストを向上させることができる車両用表示装置を提供する。【解決手段】車両用表示装置１は、レーザ光を出射する光源７と、レーザ光を反射する可動式のミラーと、ミラーを回転振動させることでレーザ光を主走査方向および副走査方向に沿って走査する駆動装置と、ミラーによって反射されたレーザ光を車両におけるアイポイントと対向する位置に配置された反射部に投影する投影手段と、反射部における画像投影対象の領域を除く領域に対してレーザ光が投影されることを規制する規制手段１０と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、車両用表示装置に関する。

従来、画像のコントラストを高める技術がある。特許文献１には、バックライトにて表示パネルを照射する表示装置の技術が開示されている。特許文献１において、バックライトは、表示パネルの広さに対応する１枚の導光板の側端面から白色光を入射して導光板の出射面から出射させる複数の第１発光部と、導光板の背面から光を入射して導光板の出射面から出射させる複数の第２発光部とを備える。特許文献１の表示装置には、表示パネルに表示される映像の輝度に応じて、第１発光部及び第２発光部の照射光量を制御する制御部が設けられている。

特開２０１７−１７３７８５号公報

画像のコントラストを向上させる点について、なお改良の余地がある。例えば、車両用表示装置の場合、配置スペースの大きさに制約があるため、装置の小型化が望まれる。バックライトとして多数の発光部を配置しようとすると、装置の大型化を招いてしまうという問題がある。

本発明の目的は、画像のコントラストを向上させることができる車両用表示装置を提供することである。

本発明の車両用表示装置は、レーザ光を出射する光源と、前記レーザ光を反射する可動式のミラーと、前記ミラーを回転振動させることで前記レーザ光を主走査方向および副走査方向に沿って走査する駆動装置と、前記ミラーによって反射された前記レーザ光を車両におけるアイポイントと対向する位置に配置された反射部に投影する投影手段と、前記反射部における画像投影対象の領域を除く領域に対して前記レーザ光が投影されることを規制する規制手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明に係る車両用表示装置は、レーザ光を出射する光源と、レーザ光を反射する可動式のミラーと、ミラーを回転振動させることでレーザ光を主走査方向および副走査方向に沿って走査する駆動装置と、ミラーによって反射されたレーザ光を車両におけるアイポイントと対向する位置に配置された反射部に投影する投影手段と、反射部における画像投影対象の領域を除く領域に対してレーザ光が投影されることを規制する規制手段と、を備える。本発明に係る車両用表示装置によれば、画像投影対象の領域を除く領域に対するレーザ光の投影を規制することで、画像のコントラストを向上させることができるという効果を奏する。

図１は、第１実施形態に係る車両用表示装置の配置を示す図である。 図２は、第１実施形態に係る車両用表示装置の内部を示す斜視図である。 図３は、第１実施形態に係るレーザ表示器の内部を示す斜視図である。 図４は、第１実施形態のレーザ表示器によるレーザ光の走査を説明する図である。 図５は、第１実施形態における拡散部材の配置を示す図である。 図６は、第１実施形態に係るＭＥＭＳミラーの斜視図である。 図７は、第１実施形態に係るＭＥＭＳミラーの断面図である。 図８は、第１実施形態の画素幅およびスポット径を示す図である。 図９は、第１実施形態の照射領域を説明する図である。 図１０は、比較例における光の照射を示す図である。 図１１は、入力画像の一例を示す図である。 図１２は、比較例において表示される画像を示す図である。 図１３は、第１実施形態の第１変形例に係る車両用表示装置の概略構成図である。 図１４は、第２実施形態に係る車両用表示装置の概略構成図である。 図１５は、ミラーデバイスの拡大図である。

以下に、本発明の実施形態に係る車両用表示装置につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。

［第１実施形態］
図１から図１２を参照して、第１実施形態について説明する。本実施形態は、車両用表示装置に関する。図１は、第１実施形態に係る車両用表示装置の配置を示す図、図２は、第１実施形態に係る車両用表示装置の内部を示す斜視図、図３は、第１実施形態に係るレーザ表示器の内部を示す斜視図、図４は、第１実施形態のレーザ表示器によるレーザ光の走査を説明する図、図５は、第１実施形態における拡散部材の配置を示す図、図６は、第１実施形態に係るＭＥＭＳミラーの斜視図、図７は、第１実施形態に係るＭＥＭＳミラーの断面図、図８は、第１実施形態の画素幅およびスポット径を示す図、図９は、第１実施形態の照射領域を説明する図である。

図１に示すように、実施形態に係る車両用表示装置１は、所謂ヘッドアップディスプレイ装置である。車両用表示装置１は、車両１００のアイポイント２０１の前方に虚像を表示する。アイポイント２０１は、運転席に着座したドライバ２００の視点位置として予め定められた位置である。

車両用表示装置１は、車両１００のダッシュボード１０１の内側に配置されている。ダッシュボード１０１の上面には、開口部１０１ａが設けられている。車両用表示装置１は、この開口部１０１ａを介してウインドシールド１０２に画像を投影する。ウインドシールド１０２は、車両１００におけるアイポイント２０１の前方に位置する反射部である。ウインドシールド１０２は、例えば、半透過性を有しており、車両用表示装置１から入射する光をアイポイント２０１に向けて反射する。ドライバ２００は、ウインドシールド１０２によって反射された画像を虚像１１０として認識する。ドライバ２００にとって、虚像１１０はウインドシールド１０２よりも前方に存在するかのように認識される。

なお、本明細書において、特に記載しない限り、「前後方向」は車両用表示装置１が搭載された車両１００の車両前後方向を示すものとする。また、特に記載しない限り、「横方向」は車両１００の車幅方向を示し、「上下方向」は車両１００の車両上下方向を示すものとする。

図２に示すように、車両用表示装置１は、筐体２、レーザ表示器３、平面ミラー４、曲面ミラー５、および液晶表示部９を有する。レーザ表示器３、平面ミラー４、曲面ミラー５、および液晶表示部９は、筐体２に収容されている。レーザ表示器３は、後述するように液晶表示部９に対して背面側からレーザ光を照射する。液晶表示部９に生成された画像は、平面ミラー４および曲面ミラー５によって反射される。曲面ミラー５によって反射された画像は、筐体２に形成された開口部、およびダッシュボード１０１の開口部１０１ａを通過してウインドシールド１０２に投影される。平面ミラー４および曲面ミラー５は、液晶表示部９に生成された画像をウインドシールド１０２に投影する投影手段１２である。なお、筐体２の開口部やダッシュボード１０１の開口部１０１ａは、透明なカバーによって閉塞されていてもよい。

曲面ミラー５の反射面５ａは、凹状の曲面であり、平面ミラー４からの入射光を拡大してウインドシールド１０２に向けて反射する。つまり、曲面ミラー５は、ウインドシールド１０２と液晶表示部９との間の光路に設けられ、液晶表示部９の画像を拡大して反射し、ウインドシールド１０２に投影する拡大手段である。本実施形態の曲面ミラー５は、非球面ミラーや、自由曲面ミラーである。

図３に示すように、レーザ表示器３は、筐体６、レーザユニット７、およびＭＥＭＳミラー８を有する。レーザ表示器３は、光源としてのレーザユニット７とＭＥＭＳミラー８とを含む照射手段３０を有し、この照射手段３０によって液晶表示部９に対して背面側からレーザ光を照射する。本実施形態の筐体６の形状は、直方体形状である。レーザユニット７およびＭＥＭＳミラー８は、筐体６の内部に収容されている。レーザユニット７は、レーザ光を出射する光源であり、レーザ光を生成して出力する。本実施形態のレーザユニット７は、赤色、緑色、および青色のレーザ光を発生させ、これら三色のレーザ光を重畳させて出力する。

液晶表示部９は、筐体６の側面に形成された開口部に配置されている。本実施形態の液晶表示部９は、ＴＦＴ−ＬＣＤ（Thin Film Transistor−Liquid Crystal Display）である。本実施形態の液晶表示部９は、単色の液晶表示装置である。言い換えると、液晶表示部９は、カラーフィルタ等の色を調整する機構を備えていない。従って、本実施形態の液晶表示部９は、各画素の開口面積を大きくして輝度効率の向上を実現することができる。

レーザユニット７は、筐体７０、赤色レーザダイオード７１、緑色レーザダイオード７２、青色レーザダイオード７３、ダイクロイックミラー７４，７５、およびミラー７６を有する。本実施形態の筐体７０の形状は、直方体形状である。各レーザダイオード７１，７２，７３、ダイクロイックミラー７４，７５、およびミラー７６は、筐体７０の内部に収容されている。

赤色レーザダイオード７１、緑色レーザダイオード７２、および青色レーザダイオード７３は、互いに異なる波長帯のレーザ光を生成するレーザ素子である。各レーザダイオード７１，７２，７３は、供給される電流値に応じた出力のレーザ光を出射する。

赤色レーザダイオード７１は、赤色の波長帯のレーザ光を発生する。赤色レーザダイオード７１が出力するレーザ光は、コリメータレンズ７９Ａ（図４参照）を通過してダイクロイックミラー７４に照射される。緑色レーザダイオード７２は、緑色の波長帯のレーザ光を発生する。緑色レーザダイオード７２が出力するレーザ光は、コリメータレンズ７９Ｂを通過してダイクロイックミラー７４に照射される。青色レーザダイオード７３は、青色の波長帯のレーザ光を発生する。青色レーザダイオード７３が出力するレーザ光は、コリメータレンズ７９Ｃを通過してダイクロイックミラー７５に照射される。

ダイクロイックミラー７４は、赤色のレーザ光を透過させ、かつ緑色のレーザ光を反射する。赤色のレーザ光と、ダイクロイックミラー７４によって反射された緑色のレーザ光とは同じ光軸上のレーザ光となってダイクロイックミラー７５に入射する。ダイクロイックミラー７５は、赤色および緑色のレーザ光を透過させ、かつ青色のレーザ光を反射する。赤色および緑色のレーザ光と、ダイクロイックミラー７５によって反射された青色のレーザ光とは同じ光軸上のレーザ光となってミラー７６に入射する。ミラー７６は、レーザ光を全反射するミラーである。ミラー７６によって反射された各色のレーザ光は、筐体７０の出射孔７０ａを通過してＭＥＭＳミラー８に入射する。

車両用表示装置１は、レーザユニット７、ＭＥＭＳミラー８、および液晶表示部９を制御する制御部１０を有する。制御部１０は、レーザユニット７が生成して出射するレーザ光の光量や色を制御する。制御部１０は、出射させるレーザ光の光量や色の目標値に基づいて、各レーザダイオード７１，７２，７３の出力制御を行う。また、制御部１０は、後述するＭＥＭＳミラー８の回転振動の振動範囲および周波数を制御する。制御部１０には、車両１００に搭載された照度センサー１０３が接続されている。照度センサー１０３は、例えば、ダッシュボード１０１等に配置されており、車両１００の外部の明るさを検出する。制御部１０は、照度センサー１０３の検出結果に基づいて、生成する画像の輝度を調節する。

図４に示すように、ＭＥＭＳミラー８は、互いに直交する２本の回転軸Ｘ１，Ｘ２の周りに回転振動する可動式のミラー８２を有する。ＭＥＭＳミラー８は、ミラー８２を回転振動させながらレーザ光を液晶表示部９に向けて反射することで液晶表示部９に画像を生成する。ＭＥＭＳミラー８は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System：微小電気機械システム）技術を用いて制作されている。ＭＥＭＳミラー８は、機械要素部品、センサー、アクチュエータ、電子回路等が半導体基板上に集積化されたデバイスである。ＭＥＭＳミラー８の具体的な構成については後述する。

ＭＥＭＳミラー８によって反射されたレーザ光７８は、ＭＥＭＳミラー８のミラー８２が第一回転軸Ｘ１周りに回転振動することにより、液晶表示部９を画像横方向に走査する。画像横方向は、液晶表示部９における主走査方向である。レーザ光７８は、ＭＥＭＳミラー８のミラー８２が第二回転軸Ｘ２周りに回転振動することにより、液晶表示部９を画像縦方向に走査する。画像縦方向は、液晶表示部９における副走査方向である。レーザ表示器３は、レーザ光７８によって液晶表示部９を主走査方向および副走査方向に走査するバックライトとして機能する。

図５に示すように、液晶表示部９の背面側には、拡散部材１１が配置されている。拡散部材１１は、レーザ表示器３から入射するレーザ光７８を拡散させて液晶表示部９に向けて出射させる。これにより、ドライバ２００の姿勢の変化等によりドライバ２００の視点が所定の範囲内で変動したとしても、ウインドシールド１０２で反射されるレーザ光７８が視認可能となる。

本実施形態の拡散部材１１は、複数のマイクロレンズ１１ａを有するマイクロレンズアレイである。マイクロレンズ１１ａは、液晶表示部９の主走査方向および副走査方向に沿って配列されている。拡散部材１１は、マイクロレンズ１１ａの凸面をレーザ表示器３側に向けて配置されている。拡散部材１１は、例えば、液晶表示部９の背面に接触するように配置されている。本実施形態では、液晶表示部９の一画素に対して、一つのマイクロレンズ１１ａが対向している。

図６に示すように、ＭＥＭＳミラー８は、本体８０、ステージ８１、ミラー８２、梁８３，８４、マグネット８５，８６、およびコイル８７を含む。ＭＥＭＳミラー８は、単結晶シリコンウエハをベースに構成されている。本体８０は、貫通孔を有する板状部材である。本体８０は、例えば、制御回路等が形成された基板である。ステージ８１は、ミラー８２を支持する支持体であり、本体８０の貫通孔に配置されている。ステージ８１は、板状部材であり、ミラー８２を収容する収容部８１ｂを有する。収容部８１ｂは、例えば、ステージ８１を板厚方向に貫通する貫通孔である。ステージ８１は、第二回転軸Ｘ２方向に延在する２本の梁８３によって本体８０と接続されている。本体８０は、梁８３を介してステージ８１と接続されており、ステージ８１を回転振動可能に支持している。梁８３は、ステージ８１の両側面と本体８０とをつないでいる。ステージ８１の表面には、渦状に巻かれたコイル８７が配置されている。コイル８７には、本体８０側から電力が供給される。

ミラー８２は、円盤形状の部材である。ミラー８２は、レーザ光を反射する反射面８２ｄを有する。ミラー８２は、ステージ８１の収容部８１ｂに収容されている。ミラー８２は、第一回転軸Ｘ１方向に延在する２本の梁８４によってステージ８１と接続されている。ステージ８１は、梁８４を介してミラー８２と接続されており、ミラー８２を回転振動可能に支持している。第一回転軸Ｘ１と第二回転軸Ｘ２とは直交している。マグネット８５，８６は、本体８０を挟んで第一回転軸Ｘ１の方向において対向して配置されている。図７に示すように、一方のマグネット８５は、そのＮ極をコイル８７に向けており、他方のマグネット８６は、そのＳ極をコイル８７に向けている。本実施形態では、コイル８７およびマグネット８５，８６が、ミラー８２を回転振動させる駆動装置（アクチュエータ）として設けられている。コイル８７およびマグネット８５，８６は、梁８３，８４の軸周りにミラー８２を回転振動させる。

コイル８７に電流が流れると、図７に示すようにマグネット８５，８６の磁界によって、コイル８７にローレンツ力Ｆ１が作用する。このローレンツ力Ｆ１により、ステージ８１は第二回転軸Ｘ２を回転中心として本体８０に対して相対回転する。制御部１０は、コイル８７に流す電流を制御する。制御部１０は、コイル８７に流す電流の向きおよび電流値を制御することにより、ステージ８１を予め定められた第一周波数で回転振動させる。より具体的には、制御部１０は、コイル８７に流す電流の向きを第一周波数に応じて周期的に逆転させる。これにより、ステージ８１は正位相の側および逆位相の側に交互に回転しながら周期的に回転振動する。第一周波数は、例えば、液晶表示部９が生成する画像の単位時間当りのフレーム数に応じて定められている。

ミラー８２は、共振により第一回転軸Ｘ１の周りに回転振動する。すなわち、ミラー８２は、共振によってステージ８１に対して相対回転する。ステージ８１が第一周波数で回転振動する場合に、共振によってミラー８２が第二周波数で回転振動するように、ミラー８２および梁８４の諸源が設計されている。第二周波数は、一フレームにおいて液晶表示部９における画像表示領域の全域をレーザ光によって照射できるように定められる。言い換えると、第二周波数は、一フレームにおいて液晶表示部９の全画素に対してレーザ光が照射されるように定められる。第二周波数は、例えば、液晶表示部９におけるレーザ光のスポット径と、副走査方向における液晶表示部９の幅に基づいて定められている。

以上のように構成されたＭＥＭＳミラー８は、ミラー８２を回転振動させることでレーザ光７８によって液晶表示部９を主走査方向および副走査方向に走査する（図４参照）。液晶表示部９に対して照射されたレーザ光７８は、拡散部材１１および液晶表示部９を透過し、平面ミラー４に入射する。

図８に示すように、本実施形態の車両用表示装置１では、レーザ光のスポット径ＤＬが液晶表示部９の画素Ｐｘの幅（以下、単に「画素幅」と称する。）Ｗｐよりも大きい。本実施形態では、スポット径ＤＬは、画素幅Ｗｐの三倍よりも大きく、画素幅Ｗｐの四倍よりも小さい。つまり、本実施形態のレーザ表示器３は、一度に少なくとも三列の画素Ｐｘに対してレーザ光７８を照射することができる。

図９には、レーザ光が照射される照射領域Ｒｏｎが示されている。照射領域Ｒｏｎは、液晶表示部９においてレーザ光７８の照射対象とされる領域である。制御部１０は、照射領域Ｒｏｎに対してレーザ光７８を照射し、かつ照射領域Ｒｏｎを除く領域にはレーザ光を照射しないようにレーザユニット７のレーザ出力を制御する。制御部１０は、生成する画像に応じて、照射領域Ｒｏｎに照射するレーザ光７８の色および輝度を制御する。つまり、本実施形態の車両用表示装置１は、光源としてのレーザユニット７によって画像の色を制御する。

図９において、表示画素Ｐｏｎは、表示画像の構成要素となる画素である。表示画素Ｐｏｎは、光を透過させる透過状態に制御された画素である。非表示画素Ｐｏｆｆは、表示画像の構成要素以外の画素である。非表示画素Ｐｏｆｆは、光を透過させない非透過状態に制御された画素である。

図９において、照射可能領域Ｒ１は、主走査方向に沿った一回の走査においてレーザ光７８を照射可能な領域である。言い換えると、照射可能領域Ｒ１は、レーザ光７８を照射したままで一本の走査線が走査された場合にレーザ光７８によって照射される領域である。照射可能領域Ｒ１の幅ＷＬは、レーザ光７８のスポット径ＤＬと等しい。

照射領域Ｒｏｎは、照射可能領域Ｒ１のうち、表示画素Ｐｏｎと重なる範囲である。照射領域Ｒｏｎは、照射可能領域Ｒ１と重なる表示画素Ｐｏｎに対してレーザ光７８を照射し、非表示画素Ｐｏｆｆには可能な限りレーザ光７８を照射しないように定められる。また、照射領域Ｒｏｎは、レーザスポットが何れの表示画素Ｐｏｎとも重ならないようなタイミングではレーザ光７８の出射が停止されるように定められる。また、レーザ光７８が少なくとも一つの表示画素Ｐｏｎを照射していれば、近接する非表示画素Ｐｏｆｆにレーザ光７８が当たることは許容される。

上記のように、本実施形態の車両用表示装置１では、液晶表示部９のうち表示画素Ｐｏｎを含む領域（照射領域Ｒｏｎ）に選択的にレーザ光が照射され、表示画素Ｐｏｎを含まない領域にはレーザ光が照射されない。これにより、以下に説明するように、画像と背景とのコントラストが向上する。図１０には、比較例における光の照射が示されている。比較例では、液晶表示部９の全域に対してバックライトの光が照射される。すなわち、表示画素Ｐｏｎのみならず、全ての非表示画素Ｐｏｆｆにもバックライトの光が照射される。非表示画素Ｐｏｆｆは非透過状態とされているものの、バックライトの光がわずかに前面側に漏れる。このため、以下に説明するように、液晶表示部９の一部に画像を表示する場合に、背景と画像とのコントラストが低下してしまう。

図１１には、入力画像２１の一例が示されている。入力画像２１は、液晶表示部９に画像を表示させるための入力データである。入力画像２１に基づき液晶表示部９において表示画素Ｐｏｎおよび非表示画素Ｐｏｆｆが設定される。制御部１０は、液晶表示部９において、入力画像２１に対応する画素Ｐｘを表示画素Ｐｏｎとし、入力画像２１に対応する画素Ｐｘ以外の画素Ｐｘを非表示画素Ｐｏｆｆとする。

ウインドシールド１０２には、画像を表示可能な領域１０２Ｘがある。画像を表示可能な領域１０２Ｘは、液晶表示部９に表示された画像を投影可能な範囲である。図１１に示す入力画像２１が液晶表示部９に表示される場合、ウインドシールド１０２における画像を表示可能な領域１０２Ｘの一部に文字が表示される。ウインドシールド１０２において、入力画像２１が投影される領域を「画像投影対象の領域１０２Ａ」と称する。

画像を表示可能な領域１０２Ｘにおいて、画像投影対象の領域１０２Ａ以外の領域は、投影対象外の領域１０２Ｂである。投影対象外の領域１０２Ｂは、非表示画素Ｐｏｆｆに対応する領域である。投影対象外の領域１０２Ｂは、入力画像２１の背景に対応する領域である。

比較例では、非表示画素Ｐｏｆｆに対してもバックライトの光が照射される。この場合、図１２に示すように、背景２４と画像２３とのコントラストが低下する。画像２３は、表示画素Ｐｏｎを透過した光によって生成される画像である。非表示画素Ｐｏｆｆからの光漏れにより、背景２４と画像２３とのコントラストが低下している。

これに対して、本実施形態の車両用表示装置１は、表示画素Ｐｏｎに対して選択的にレーザ光を照射し、非表示画素Ｐｏｆｆに対するレーザ光７８の投影を規制する。その結果、液晶表示部９において、表示画素Ｐｏｎの領域が発光し、表示画素Ｐｏｎを含まない領域は発光しない。従って、本実施形態の車両用表示装置１は、画像と背景とのコントラスト低減を抑制することができる。また、本実施形態の車両用表示装置１は、表示画素Ｐｏｎを含まない領域においてレーザ光の照射を停止することで、輝度効率を向上させることができる。

以上説明したように、本実施形態の車両用表示装置１は、レーザユニット７と、可動式のミラー８２と、駆動装置としてのコイル８７およびマグネット８５，８６と、投影手段１２と、制御部１０と、を有する。レーザユニット７は、レーザ光７８を出射する光源である。ミラー８２は、レーザ光を反射する。コイル８７およびマグネット８５，８６は、ミラー８２を回転振動させることでレーザ光７８を主走査方向および副走査方向に沿って走査する。投影手段１２は、ミラー８２によって反射されたレーザ光７８を車両１００におけるアイポイント２０１と対向する位置に配置されたウインドシールド１０２に投影する。制御部１０は、規制手段であり、ウインドシールド１０２における投影対象外の領域１０２Ｂに対してレーザ光７８が投影されることを規制する。

本実施形態の車両用表示装置１は、投影対象外の領域１０２Ｂに対するレーザ光７８の投影を規制することで、画像のコントラストを向上させることができる。また、本実施形態の車両用表示装置１は、多数の光源を必要とせずに、ローカルディミング（部分駆動）と同様の光量制御を実行することができる。

本実施形態の車両用表示装置１は、液晶表示部９を有する。ミラー８２は、レーザ光７８を液晶表示部９に向けて反射する。投影手段１２は、液晶表示部９を透過したレーザ光７８をウインドシールド１０２に投影する。制御部１０は、規制手段として、液晶表示部９における非透過状態の画素を走査するときにレーザ光７８の出射を停止させる。制御部１０は、表示画素Ｐｏｎを走査するときにレーザユニット７からレーザ光７８を出射させる一方、非表示画素Ｐｏｆｆを走査するときにはレーザ光７８の出射を中断させる。よって、投影対象外の領域１０２Ｂにレーザ光７８が投影されることが規制される。

本実施形態のレーザユニット７は、互いに異なる波長帯のレーザ光を生成する複数のレーザダイオード７１，７２，７３を含む。車両用表示装置１は、レーザユニット７によって画像の色を制御する。本実施形態の構成によれば、液晶表示部９において色を制御する機構が不要となるため、液晶表示部９における輝度効率が向上する。

本実施形態の車両用表示装置１は、液晶表示部９の背面に配置され、レーザ光７８を拡散させる拡散部材１１を有する。レーザ光７８が拡散されることで、ドライバ２００の視点位置が変化したとしても、ドライバ２００が画像を視認することができる。

本実施形態の拡散部材１１は、主走査方向および副走査方向に沿ってマイクロレンズ１１ａが配列されたマイクロレンズアレイである。液晶表示部９の一画素Ｐｘに対して一つのマイクロレンズ１１ａが対向している。つまり、各画素Ｐｘと各マイクロレンズ１１ａとが一対一に対応している。これにより、生成される画像の品質が向上する。

［第１実施形態の第１変形例］
第１実施形態の第１変形例について説明する。図１３は、第１実施形態の第１変形例に係る車両用表示装置の概略構成図である。実施形態の第１変形例に係る車両用表示装置１において、上記第１実施形態の車両用表示装置１と異なる点は、拡散部材１１が液晶表示部９の前面側に配置されている点である。拡散部材１１は、マイクロレンズ１１ａの凸面を液晶表示部９側に向けて配置されている。拡散部材１１は、例えば、液晶表示部９の前面と接触するように配置されている。レーザ表示器３から出射されたレーザ光７８は、液晶表示部９を透過して拡散部材１１に入射する。拡散部材１１は、レーザ光７８を拡散させて投影手段１２に向けて出射させる。

［第１実施形態の第２変形例］
第１実施形態の第２変形例について説明する。画素Ｐｘとマイクロレンズ１１ａは、一対一に対応していなくてもよい。例えば、複数の画素Ｐｘに対して一つのマイクロレンズ１１ａが対応していてもよい。拡散部材１１は、マイクロレンズアレイには限定されない。拡散部材１１は、拡散板等であってもよい。

［第１実施形態の第３変形例］
第１実施形態の第３変形例について説明する。液晶表示部９は、画像の色を調整する機能を有するカラー液晶表示装置であってもよい。液晶表示部９は、例えば、カラーフィルタによって画像の色を調整する。この場合、各画素Ｐｘは、互いに異なる色のフィルタを有する複数の副画素によって構成される。液晶表示部９によって各画素Ｐｘの色が調節される場合、レーザユニット７は白色のレーザ光を出射してもよい。

［第２実施形態］
図１４および図１５を参照して、第２実施形態について説明する。第２実施形態については、上記第１実施形態で説明したものと同様の機能を有する構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。図１４は、第２実施形態に係る車両用表示装置の概略構成図、図１５は、ミラーデバイスの拡大図である。第２実施形態の車両用表示装置１において、上記第１実施形態の車両用表示装置１と異なる点は、例えば、液晶表示部９に代えてミラーデバイス４０を有する点である。ミラーデバイス４０は、画像投影対象の領域を除く領域に対してレーザ光が投影されることを規制することができる。

図１４に示すように、第２実施形態に係る車両用表示装置１は、レーザ表示器３、拡散部材１１、コリメートレンズ１３、投射レンズ１４、およびミラーデバイス４０を有する。コリメートレンズ１３は、レーザ光を平行光にするレンズである。レーザ表示器３から出射されたレーザ光７８は、コリメートレンズ１３によって平行光とされてミラーデバイス４０に入射する。これにより、ミラーデバイス４０上におけるレーザスポットの大きさが均一化される。投射レンズ１４および拡散部材１１は、ミラーデバイス４０と投影手段１２との間に配置されている。投射レンズ１４は、拡散部材１１よりもミラーデバイス４０側に配置されている。

図１５に示すように、ミラーデバイス４０は、所謂デジタルマイクロミラーデバイス（Digital Micromirror Device）であり、複数のマイクロミラー４１を有する。複数のマイクロミラー４１は、主走査方向および副走査方向に沿って配列されている。マイクロミラー４１は、微小な反射部材であり、傾斜角度を変化させることができるように支持されている。ミラーデバイス４０は、各マイクロミラー４１の傾斜角度を変化させる駆動機構を有する。

マイクロミラー４１は、レーザ光７８を投影手段１２に向けて反射するオン状態と、レーザ光７８を投影手段１２に向けて反射しないオフ状態とに制御される。オン状態のマイクロミラー４１の傾斜角度は、第一の角度である。オフ状態のマイクロミラー４１の傾斜角度は、上記の第一の角度とは異なる第二の角度である。オン状態のマイクロミラー４１は、レーザ光７８を投影手段１２に向けて反射する。一方、オフ状態のマイクロミラー４１は、レーザ光７８を投影手段１２とは異なる方向に向けて反射する。本実施形態では、一つのマイクロミラー４１が、生成する画像の一画素に対応する。

レーザ表示器３およびミラーデバイス４０は、制御部１０によって制御される。レーザ表示器３は、ミラー８２を回転振動させることでレーザ光７８によってミラーデバイス４０を主走査方向および副走査方向に沿って走査する。レーザ表示器３は、例えば、ミラーデバイス４０を走査するときにレーザユニット７によって常にレーザ光７８を出射させてもよい。ミラーデバイス４０から投影手段１２に向けて反射されるレーザ光は、投射レンズ１４および拡散部材１１を介して投影手段に入射する。投射レンズ１４は、拡散部材１１に画像を結像させるレンズである。投射レンズ１４は、例えば、凸レンズである。

制御部１０は、生成する画像に応じて各マイクロミラー４１の状態を制御する。例えば、生成する画像が、図１１に示す入力画像２１であるとする。制御部１０は、入力画像２１に対応する位置のマイクロミラー４１をオン状態とする。これにより、ウインドシールド１０２における画像投影対象の領域１０２Ａにレーザ光７８が投影される。一方、制御部１０は、入力画像２１に対応するマイクロミラー４１以外のマイクロミラー４１をオフ状態とする。つまり、制御部１０は、投影対象外の領域１０２Ｂに対応するマイクロミラー４１をオフ状態とする。これにより、ウインドシールド１０２における投影対象外の領域１０２Ｂに対してレーザ光７８が投影されることが規制される。

このように、本実施形態の制御部１０は、投影対象外の領域１０２Ｂに対してレーザ光７８が投影されることをミラーデバイス４０によって規制する。投影対象外の領域１０２Ｂにレーザ光７８が投影されないことで、画像と背景とのコントラストが向上する。

なお、レーザ表示器３は、オフ状態のマイクロミラー４１を走査するときにレーザ光７８の出射を停止してもよい。この場合、制御部１０は、ミラーデバイス４０およびレーザ表示器３の両方によって、投影対象外の領域１０２Ｂに対してレーザ光７８が投影されることを規制する。

本実施形態の車両用表示装置１は、ウインドシールド１０２に対してレーザ光７８を投影するか否かをミラーデバイス４０の各マイクロミラー４１によって制御する。よって、画像のエッジを際立たせることが可能となる。例えば、レーザ光７８のスポット径ＤＬがマイクロミラー４１の幅（画素幅）よりも大きい場合には、画像の範囲外にあるマイクロミラー４１にもレーザ光が照射されることがある。この場合に、画像の範囲外にあるマイクロミラー４１をオフ状態とすることで、入力画像を忠実に再現して画像を生成することが可能となる。

以上説明したように、第２実施形態の車両用表示装置１は、ミラーデバイス４０と、ミラーデバイス４０を制御する制御部１０と、を有する。ミラーデバイス４０は、複数のマイクロミラー４１を有する。各マイクロミラー４１は、レーザ光７８を投影手段１２に向けて反射するオン状態と、レーザ光７８を投影手段１２に向けて反射しないオフ状態とに制御される。複数のマイクロミラー４１は、主走査方向および副走査方向に沿って配列されている。

ＭＥＭＳミラー８のミラー８２は、レーザ光７８をミラーデバイス４０に向けて反射する。投影手段１２は、マイクロミラー４１によって反射されたレーザ光７８をウインドシールド１０２に投影する。制御部１０は、規制手段として、投影対象外の領域１０２Ｂに対応するマイクロミラー４１をオフ状態とする。よって、本実施形態の車両用表示装置１は、画像のコントラストを向上させることができる。なお、ミラーデバイス４０は、他の表示デバイス（例えば、ＬＣＯＳ）に置き換えてもよい。

上記の各実施形態および変形例に開示された内容は、適宜組み合わせて実行することができる。

１ 車両用表示装置
２ 筐体
３ レーザ表示器
４ 平面ミラー
５ 曲面ミラー
６ 筐体
７ レーザユニット（光源）
８ ＭＥＭＳミラー
９ 液晶表示部
１０ 制御部
１１ 拡散部材
１２ 投影手段
２１ 入力画像
２２ 非表示領域
３０ 照射手段
４０ ミラーデバイス
４１ マイクロミラー
７０ 筐体
７０ａ 出射孔
７１ 赤色レーザダイオード
７２ 緑色レーザダイオード
７３ 青色レーザダイオード
７４，７５ ダイクロイックミラー
７６ ミラー
７８ レーザ光
７９Ａ，７９Ｂ，７９Ｃ コリメータレンズ
８０ 本体
８１ ステージ
８１ｂ 収容部
８２ ミラー
８３，８４ 梁
８５，８６ マグネット
８７ コイル
１００ 車両
１０１ ダッシュボード
１０１ａ 開口部
１０２ ウインドシールド（反射部）
１０２Ａ 画像投影対象の領域
１０２Ｂ 投影対象外の領域
１０２Ｘ 画像を表示可能な領域
１０３ 照度センサー
１１０ 虚像
２００ ドライバ
２０１ アイポイント
Ｐｏｎ 表示画素
Ｐｏｆｆ 非表示画素
Ｐｘ 画素
Ｒ１ 照射可能領域
Ｒｏｎ 照射領域
ＤＬ スポット径
Ｗｐ 画素幅
ＷＬ 照射可能領域の幅
Ｘ１ 第一回転軸
Ｘ２ 第二回転軸

Claims (6)

1. レーザ光を出射する光源と、
   前記レーザ光を反射する可動式のミラーと、
   前記ミラーを回転振動させることで前記レーザ光を主走査方向および副走査方向に沿って走査する駆動装置と、
   前記ミラーによって反射された前記レーザ光を車両におけるアイポイントと対向する位置に配置された反射部に投影する投影手段と、
   前記反射部における画像投影対象の領域を除く領域に対して前記レーザ光が投影されることを規制する規制手段と、
   を備えたことを特徴とする車両用表示装置。
2. 更に、画像を表示する液晶表示部と、
   前記光源を制御する制御部と、
   を備え、
   前記ミラーは、前記レーザ光を前記液晶表示部に向けて反射し、
   前記投影手段は、前記液晶表示部を透過した前記レーザ光を前記反射部に投影し、
   前記制御部は、前記規制手段として、前記液晶表示部における非透過状態の画素を走査するときに前記レーザ光の出射を停止させる
   請求項１に記載の車両用表示装置。
3. 前記光源は、互いに異なる波長帯のレーザ光を生成する複数のレーザ素子を含み、
   前記光源によって前記画像の色を制御する
   請求項２に記載の車両用表示装置。
4. 更に、前記液晶表示部の前面または背面に配置され、前記レーザ光を拡散させる拡散部材を備える
   請求項２または３に記載の車両用表示装置。
5. 前記拡散部材は、前記主走査方向および前記副走査方向に沿って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、
   前記液晶表示部の一画素に対して、一つの前記マイクロレンズが対向している
   請求項４に記載の車両用表示装置。
6. 更に、前記レーザ光を前記投影手段に向けて反射するオン状態と、前記レーザ光を前記投影手段に向けて反射しないオフ状態とに制御される複数のマイクロミラーを有し、前記複数のマイクロミラーが主走査方向および副走査方向に沿って配列されたミラーデバイスと、
   前記ミラーデバイスを制御する制御部と、
   を備え、
   前記ミラーは、前記レーザ光を前記ミラーデバイスに向けて反射し、
   前記投影手段は、前記マイクロミラーによって反射された前記レーザ光を前記反射部に投影し、
   前記制御部は、前記規制手段として、前記画像投影対象の領域を除く領域に対応する前記マイクロミラーを前記オフ状態とする
   請求項１に記載の車両用表示装置。

Images