JP5353749B2

JP5353749B2 - 表示装置

Info

Publication number: JP5353749B2
Application number: JP2010033494A
Authority: JP
Inventors: 誠秦; 剛中原; 俊関谷
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 2010-02-18
Filing date: 2010-02-18
Publication date: 2013-11-27
Anticipated expiration: 2030-02-18
Also published as: JP2011170084A

Description

本発明は、レーザーダイオード等のレーザー光源を備えた表示装置に関するものである。

従来より、車両のウインドシールド或いはコンバイナと称される半透過板に表示像を投影し、虚像を表示する車両用ヘッドアップディスプレイ装置が種々提案されており、例えば特許文献１に開示されている。車両用ヘッドアップディスプレイ装置１は車両のダッシュボード内に配設されており、この車両用ヘッドアップディスプレイ装置１が投射する表示像Ｌはウインドシールド２により車両運転者３に反射され、車両運転者３は虚像Ｖを風景と重畳させて視認することができる（図４参照）。

このような車両用ヘッドアップディスプレイ装置１において、半導体レーザーを光源としたものが提案されており、例えば特許文献２に開示されている。斯かる車両用ヘッドアップディスプレイ装置１は、半導体レーザー，走査系，スクリーンを備えており、半導体レーザーから発せられたレーザー光を走査系でスクリーン上に走査して表示像を生成するものである。

特開平５−１９３４００号公報特開平７−２７０７１１号公報

しかしながら、半導体レーザーが発するレーザー光は、スペクトル特性が急峻で色純度が高いため、赤単色表示のような赤味の強い表示や、青単色表示のような青味の強い表示の際に、三刺激値のＹ値に対する輝度値が高くなり、観察者は表示像が実際の輝度値よりも明るいように感じてしまい、観察者に違和感を与えてしまうという問題を有していた。
本発明は、この問題に鑑みなされたものであり、種々の表示色の明るさの差が少ない表示像を視認することができる表示装置を提供するものである。

本発明は、少なくとも２色のレーザー光を発する半導体レーザー群１４と、前記半導体レーザー群１４から発せられた前記レーザー光をスクリーン２０上に走査して表示像Ｌを生成する走査手段１８と、前記レーザー光の強度を検出する光検出手段３６と、前記半導体レーザー群１４の出力を制御する出力制御手段３８と、を備えた表示装置であって、前記出力制御手段３８は、前記光検出手段３６からの検出信号に基づいて、映像信号中の赤味または青味成分の強い前記表示像Ｌの場合に前記半導体レーザー群１４の出力を抑え、前記表示像Ｌが所定の色度となるように前記半導体レーザー群１４を制御するものである。

また、本発明は、前記出力制御手段３８は、前記表示像Ｌの階調が、赤の階調が１／２以上で少なくともその他の１色の階調が１／２未満で構成される時、赤味が強い表示像と判定し、青の階調が１／２以上で少なくともその他の１色の階調が１／２未満で構成される時、青味が強い表示像と判定し、前記半導体レーザー群１４の赤または青の半導体レーザー１１，１３の出力を抑える制御をなすものである。

また、本発明は、前記半導体レーザー群１４は、赤，緑，青の半導体レーザー１１，１２，１３を有するものである。

また、本発明は、前記出力制御手段３８は、前記光検出手段３６に赤単色表示，青単色表示，緑単色表示，白色表示，黄色表示，シアン表示，マゼンダ表示の前記各レーザー光を一定時間毎に出力するものである。

半導体レーザー群の出力を表示色に応じて制御することにより、種々の表示色を明るさの差が少ない表示像を視認することができる。

本発明の実施形態を示す側面図。同上実施形態を示す透過率の説明図。同上実施形態を示すブロック図。従来例を示す概観図。

以下、添付の図面に基づいて、本発明を車両用ヘッドアップディスプレイ装置に適用した一実施形態について説明する。

１１は赤色レーザーダイオード（半導体レーザー）であり、この赤色レーザーダイオード１１は赤色のレーザー光Ｒを発するものである。１２は緑色レーザーダイオード（半導体レーザー）であり、この緑色レーザーダイオード１２は緑色のレーザー光Ｇを発するものである。１３は青色レーザーダイオード（半導体レーザー）であり、この青色レーザーダイオード１３は青色のレーザー光Ｂを発するものである。半導体レーザー群１４は、レーザーダイオード１１，１２，１３からなるものである。

１５は光ファイバーであり、この光ファイバー１５は、レーザーダイオード１１，１２，１３が発したレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂを伝播させる。レーザーダイオード１１，１２，１３が発したレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂは、光ファイバー１５の一端から入射し、光ファイバー１５の他端から出射する。１６はファイバーカプラであり、このファイバーカプラ１６は、光ファイバー１５の前記他端から出射したレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂを受光して混色させる。

１７はコリメート光学系であり、このコリメート光学系１７は、ファイバーカプラ１６にて混色されたレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂを平行光にするものである。１８はＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ミラーであり、このＭＥＭＳミラー１８は、コリメート光学系１７から出射されたレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂを走査して、後述するスクリーンに表示像Ｌを生成させる。１９は圧電素子であり、この圧電素子１９は後述するスクリーンを振動させ、スペックルノイズを低減させる。

２０はスクリーンであり、このスクリーン２０は、ＭＥＭＳミラー１８で走査されたレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂを背面で受光して表示像Ｌを生成する。スクリーン２０は拡散板からなるものであるが、例えば、ホログラフィックディフューザ，マイクロレンズアレイまたは偏光板からなるものであっても良い。２１は平面ミラーであり、この平面ミラー２１はスクリーン２０に表示された表示像Ｌを後述する凹面ミラーに折り返すものである。２２は凹面ミラーであり、この凹面ミラー２２は平面ミラー２１で反射された表示像Ｌをウインドシールドに投影する。

２３はハウジングであり、このハウジング２３には、コリメート光学系１７，ＭＥＭＳミラー１８，スクリーン２０，平面ミラー２１，凹面ミラー２２等が収容される。ハウジング２３には、表示像Ｌが出射する窓部２４が設けられている。この窓部２４はアクリル等の透光性樹脂からなるものであり、湾曲形状になっている。レーザーダイオード１１，１２，１３，ファイバーカプラ１６は、ハウジング２３外に配置されており、ファイバーカプラ１６にて混色されたレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂは、光ファイバー２５でコリメート光学系１７に伝播される。

２６は吸収型のバンドパスフィルターであり、このバンドパスフィルター２６は、レーザーダイオード１１，１２，１３が発する波長のみを透過させる特性を有する（図２参照）。一方、それ以外の波長の光はバンドパスフィルター２６にて吸収されるため、平面ミラー２１で反射する太陽光Ｓをカットできる。そのため、表示像Ｌの明るさを損なうことなく太陽光Ｓによるスクリーン２０のウォッシュアウトを低減することができる。バンドパスフィルター２６の表面に反射防止膜が形成されており、レーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂの反射を抑えて、効率を高めている。

バンドパスフィルター２６は、スクリーン２０と窓部２４との間の光路に配置すれば良いが、スクリーン２０から遠くなるほど大きな面積が必要になるため、スクリーン２０の近くに配置することが望ましい。なお、バンドパスフィルター２６は吸収型に限定されるものではなく、反射型のバンドパスフィルター２６を傾斜配置しても良い。

次に、図３に基づいて、車両用ヘッドアップディスプレイ装置の電気的構成について説明する。光検出手段３６は、カラーセンサ３４及びマイコン３５からなるものであり、カラーセンサ３４から出力されたレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂの光強度のアナログデータをマイコン３５のＡ／Ｄ変換機能にてデジタルデータに変換し、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）３９に光検出データを出力する。カラーセンサ３４は、スクリーン２０上の光源側で、更に車両用ヘッドアップディスプレイ装置の非表示エリア、且つＭＥＭＳミラー１８でレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂを走査可能なエリアに配設される。カラーセンサ３４には、一定時間毎に、赤単色表示，緑単色表示，青単色表示，白色表示，黄色表示，シアン表示，マゼンダ表示のレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂを入力する。

出力制御手段３８は、ＡＳＩＣ３９及び出力制御部３７からなるものである。ＡＳＩＣ３９は、出力制御部３７を介して、レーザーダイオード１１，１２，１３を駆動すると共に、ミラードライバー４０を介して、ＭＥＭＳミラー１８を駆動する。

ＡＳＩＣ３９は、得られた光検出データに基づいて、赤単色表示のような赤味の強い表示や、青色単色表示のような青味の強い表示の際は、観察者は実際の輝度値よりも明るく感じるため、レーザーダイオード１１やレーザーダイオード１３の出力を下げるような、また、白色表示などのその他の表示の際は、観察者は実際の輝度値と同程度の明るさだと感じるため、レーザーダイオード１１やレーザーダイオード１３の出力を上げるような制御データを出力制御部３７に出力することで、レーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂを制御する。

なお、赤味の強い表示とは、表示像Ｌが８ビット階調（０〜２５５）である場合、Ｒが１２８〜２５５、Ｇが０〜１２７、Ｂが０〜１２７で表現される表示色を表し、青味の強い表示とは、Ｒが０〜１２７、Ｇが０〜１２７、Ｂが１２８〜２５５で表現される表示色を表している。

レーザーダイオード１２を用いて表示する表示色については、観察者は実際の輝度値と同程度の明るさだと感じるため、目標の輝度値となるような制御データを出力制御部３７に出力し、レーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂを制御する。

本実施形態によれば、レーザーダイオード１１，１２，１３の出力を表示色に応じて制御することにより、種々の表示色を明るさの差が少ない表示像Ｌを視認することが可能である。そのため、観察者が種々の色が表示された表示像Ｌを見た際も違和感のない表示を見ることができる。

また、バンドパスフィルター２６を配設することにより、窓部２４から入射した太陽光Ｓがスクリーン２０に入射する前に、バンドパスフィルター２６でカットされると共に、レーザー光Ｒの波長はバンドパスフィルター２６を透過することができるため、表示像Ｌの輝度を損なうことなく、スクリーン２０のウォッシュアウトを低減することができる。

１１レーザーダイオード（半導体レーザー）
１２レーザーダイオード（半導体レーザー）
１３レーザーダイオード（半導体レーザー）
１４半導体レーザー群
１８ＭＥＭＳミラー（走査手段）
２０スクリーン
３６光検出手段
３８出力制御手段
Ｒレーザー光
Ｌ表示像

Claims

少なくとも２色のレーザー光を発する半導体レーザー群と、前記半導体レーザー群から発せられた前記レーザー光をスクリーン上に走査して表示像を生成する走査手段と、前記レーザー光の強度を検出する光検出手段と、前記半導体レーザー群の出力を制御する出力制御手段と、を備えた表示装置であって、
前記出力制御手段は、前記光検出手段からの検出信号に基づいて、映像信号中の赤味または青味成分の強い前記表示像の場合に前記半導体レーザー群の出力を抑え、前記表示像が所定の色度となるように前記半導体レーザー群を制御することを特徴とする表示装置。
前記出力制御手段は、前記表示像の階調が、赤の階調が１／２以上で少なくともその他の１色の階調が１／２未満で構成される時、赤味が強い表示像と判定し、青の階調が１／２以上で少なくともその他の１色の階調が１／２未満で構成される時、青味が強い表示像と判定し、前記半導体レーザー群の赤または青の半導体レーザーの出力を抑える制御をなすことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
前記半導体レーザー群は、赤，緑，青の半導体レーザーを有することを特徴とする請求項１に記載の車両用表示装置。
前記出力制御手段は、前記光検出手段に赤単色表示，青単色表示，緑単色表示，白色表示，黄色表示，シアン表示，マゼンダ表示の前記各レーザー光を一定時間毎に出力することを特徴とする請求項３に記載の車両用表示装置。