JP5988074B2 - 車両用ヘッドアップディスプレイ装置およびそのセルフチェック方法 - Google Patents

車両用ヘッドアップディスプレイ装置およびそのセルフチェック方法 Download PDF

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Description

本発明は、自動車などに搭載され、虚像により車両情報を表示する車両用ヘッドアップディスプレイ装置において、特に光源にレーザーダイオードを用いた車両用ヘッドアップディスプレイ装置およびそのセルフチェック方法に関するものである。
従来、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、虚像を車両運転者に視認させ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、これらの車両用ヘッドアップディスプレイ装置は、例えば、図13に示すように、車両のダッシュボード内に配設され、ウインドシールド2に表示光Lを照射することにより、車両運転者3に、この表示像Vの虚像と風景とを重畳して視認させることができるものである。
このような車両用ヘッドアップディスプレイ装置において、半導体レーザー(LD:Laser Diode)を光源としたものが提案されており、例えば、特許文献1に開示されている。このような車両用ヘッドアップディスプレイ装置は、光源であるLDと、スクリーンと、レーザー光をスクリーンに走査して表示画像を生成する走査系と、を備えてなるものである。
特開平7−270711号公報
しかしながら、レーザー走査型の車両用ヘッドアップディスプレイ装置は、クラス3B程度の光強度のレーザー光を用いる必要があり、例えば、スクリーンが破損した場合、車両運転者の眼にレーザー光が入射し、車両運転者の眼に悪影響を及ぼすおそれがあった。
そこで本発明は、前述の問題点に鑑なされたものであり、レーザー光が直接外部に出力されることを抑えることができる車両用ヘッドアップディスプレイ装置およびそのセルフチェック方法を提供するものである。
そこで本発明は、前記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
すなわち本発明は、車両の起動スイッチがオンされた後、発光手段が検査用の駆動として検査用レーザー光を射出し、発光手段を流れる電流値またはレーザー光の光強度を検出する。少なくともこの検査用レーザー光を射出してから発光手段の安全性が確認できるまでの間、反射手段の角度調整を行うことにより検査用レーザー光を外部へ射出させないようにすることをその要旨とする。
本発明は、前述した課題を解決するため、第1の発明は、透光部を有する筐体と、レーザー光を出力する発光手段と、この発光手段からの前記レーザー光を走査して画像を生成する走査手段と、前記走査手段によって生成された前記画像を反射して前記筐体の外部へ投影する反射手段と、前記反射手段を所望の角度になるように調整する角度調整手段と、を備え、前記透光部から前記画像を投影する車両用ヘッドアップディスプレイ装置において、車両の起動スイッチがオンされた後、予め記録手段に記録された検査用レーザー光出力データに基づく検査用レーザー光を、前記発光手段に出力させる検査用レーザー光出力手段と、前記発光手段が前記検査用レーザー光を出力する際に、前記発光手段に流れる電流値を検出するまたは前記検査用レーザー光の光強度である第一光強度を検出する光源状態検出手段と、少なくとも前記発光手段が前記検査用レーザー光を出力させてから前記光源状態検出手段が検出する前記電流値または前記光強度が予め定められた正常動作範囲内であるか判定されるまでの間、前記反射手段の位置を、前記検査用レーザー光が前記筐体内に反射される不可視位置とするように前記角度調整手段を制御する不可視位置保持手段と、を備えるものであり、斯かる構成により、レーザー光を発する発光手段を検査する際、発光手段から出力されるレーザー光は、反射手段により筐体内に反射されるため、レーザー光が直接車両運転者の眼に入射し、車両運転者の眼に悪影響を及ぼすことを防止することができる。
また、第2の発明は、前記車両の起動スイッチがオフされた場合に、前記反射手段を、前記不可視位置である第一不可視位置に角度調整する第一不可視位置調整手段をさらに備え、
前記不可視位置保持手段は、前記反射手段の位置を、前記第一不可視位置に保持してなるものであり、斯かる構成により、起動スイッチがオンされて車両ヘッドアップディスプレイ装置が起動された際に、反射手段は、既にレーザー光を外部へ反射しない不可視位置に位置しているため、すぐに検査用レーザー光を出力してもレーザー光が外部へ出射されることがなく、直ちに検査を開始することができる。
また、第3の発明は、前記車両の起動スイッチがオフされた場合に、前記反射手段を、前記不可視位置である第一不可視位置に角度調整する第一不可視位置調整手段をさらに備え、
前記不可視位置保持手段は、前記反射手段の位置を、前記第一不可視位置から前記不可視位置内の前記第一不可視位置とは異なる第二不可視位置へ角度調整してなるものであり、斯かる構成により、起動スイッチがオンされて車両用ヘッドアップディスプレイ装置が起動された際に、反射手段は、既にレーザー光を外部へ反射しない不可視位置に位置しているため、すぐに検査用レーザー光を出力してもレーザー光が外部へ出射されることがなく、直ちに検査を開始することができる。
また、第4の発明は、前記角度調整手段は、所定の原点を基準とする予め前記記録手段に記録された角度調整データを読み出すことで、前記反射手段を、所望の位置に角度調整するものであり、前記原点は前記第一不可視位置であるものであり、斯かる構成により、車両の起動スイッチがオンされた際に反射手段が位置する第一不可視位置が、反射手段の角度調整の原点であるので、車両の起動スイッチがオンされると、直ちに発光手段の検査と反射手段の角度調整の原点検出を行うことができ、その後、反射手段の角度調整を正確に行うことができる。
また、第5の発明は、前記角度調整手段は、所定の原点を基準とする予め前記記録手段に記録された角度調整データを読み出すことで、前記反射手段を、所望の位置に角度調整するものであり、前記原点は前記第二不可視位置であるものであり、斯かる構成により、車両の起動スイッチがオンされた際に、反射手段を、レーザー光を外部へ反射しない不可視位置に維持しつつ、反射手段の原点検出をすることができる。
また、第6の発明は、前記第二不可視位置は、前記反射手段が前記画像を前記透光部方向へ反射する可視位置から前記第一不可視位置への最短方向と逆方向の位置であるものであり、斯かる構成により、発光手段の検査の際に、よりレーザー光を外部へ反射しにくい位置に反射手段を調整することができる。
また、第7の発明は、前記光源状態検出手段により検出された前記電流値または前記第一光強度と、予め前記記録手段に記録されたモデルとなる基準電流値または第一基準光強度と、を比較して電流補正値を求め、この電流補正値を前記記録手段に記録する電流補正値記録手段をさらに備えるものであり、発光手段の検査の際に、レーザー光を外部に出射することなく、安全に発光手段の出力するレーザー光の光強度補正を行うことができる。
また、第8の発明は、前記車両の起動スイッチがオンされた後、予め前記記録手段に記録された検査用走査データに基づいて前記走査手段を検査用駆動する検査用走査手段と、前記走査手段が前記検査用駆動をする際に、前記走査手段の水平駆動周波数と垂直駆動周波数とを検出する駆動周波数検出手段と、前記駆動周波数検出手段により検出された前記水平駆動周波数と前記垂直駆動周波数と、予め前記記録手段に記録されたモデルとなる基準水平駆動周波数と基準垂直駆動周波数と、を比較して周波数補正値を求め、この周波数補正値を前記記録手段に記録する周波数補正値記録手段と、をさらに備えるものであり、斯かる構成により、レーザー光を外部に出射することなく、安全に走査手段の駆動周波数の補正を行うことができる。
また、第9の発明は、前記車両の起動スイッチがオンされた後、予め前記記録手段に記録された位置ずれ検出用画像データに基づいて、前記発光手段と前記走査手段とを駆動し、位置ずれ検出用画像をスクリーンに生成する位置ずれ検出用画像生成手段と、前記位置ずれ検出用画像の所定箇所の光強度である第二光強度を検出する第二光強度検出手段と、前記第二光強度検出手段により検出された第二光強度と、予め前記記録手段に記録されたモデルとなる第二基準光強度と、を比較して位置ずれ補正値を求め、この位置ずれ補正値を前記記録手段に記録する位置ずれ補正値記録手段と、をさらに備えるものであり、斯かる構成により、レーザー光を外部に出射することなく、安全に表示画像の投影される位置ずれの補正を行うことができる。
また、第10の発明は、発光手段により出力したレーザー光を走査手段により走査して画像生成し、前記画像を反射手段により反射して投影する車両用ヘッドアップディスプレイ装置におけるセルフチェック方法において、車両の起動スイッチがオンされた後、予め記録手段に記録された検査用レーザー光出力データに基づく検査用レーザー光を、前記発光手段に出力させる検査用レーザー光出力ステップと、前記発光手段が前記検査用レーザー光を出力する際に、前記発光手段に流れる電流値を検出するまたは前記検査用レーザー光の第一光強度を検出する光源状態検出ステップと、前記光源状態検出ステップにおいて検出された前記電流値または前記第一光強度と、予め前記記録手段に記録されたモデルとなる基準電流値または第一基準光強度と、を比較して電流補正値を求め、この電流補正値を前記記録手段に記録する電流補正値記録ステップと、少なくとも前記発光手段が検査用レーザー光を出力してから前記光源状態検出ステップで検出する前記電流値または前記光強度が予め定められた正常動作範囲内であるか判定されるまでの間、前記反射手段の位置を、前記検査用レーザー光を前記筐体内に反射する不可視位置とするように前記角度調整手段を制御する不可視位置保持ステップと、を備える方法であり、斯かる方法により、レーザー光を発する発光手段を検査する際、発光手段から出力されるレーザー光は、反射手段により筐体内に反射されるため、レーザー光が直接車両運転者の眼に入射し、車両運転者の眼に悪影響を及ぼすことを防止することができ、さらにレーザー光を外部へ出射することなく、発光手段の出力するレーザー光の光強度を補正することができる。
また、第11の発明は、前記車両の起動スイッチがオンされてから前記検査用レーザー光出力ステップの前に、予め前記記録手段に記録された検査用走査データに基づいて前記走査手段を検査用駆動する検査用走査ステップと、前記走査手段が前記検査用駆動をする際に、前記走査手段の水平駆動周波数と垂直駆動周波数を検出とを検出する周波数検出ステップと、前記周波数検出手段により検出された前記水平駆動周波数と前記垂直駆動周波数と、予め前記記録手段に記録されたモデルとなる基準水平駆動周波数と基準垂直駆動周波数と、を比較して周波数補正値を求め、この周波数補正値を前記記録手段に記録する周波数補正値記録ステップと、をさらに備える方法であり、斯かる構成により、レーザー光を外部に出射することなく、安全に走査手段の駆動周波数の補正を行うことができる。
また、第12の発明は、前記検査用レーザー光出力ステップの後に、予め前記記録手段に記録された位置ずれ検出用画像データに基づいて、前記発光手段と前記走査手段とを駆動し、位置ずれ検出用画像をスクリーンに生成する位置ずれ検出用画像生成ステップと、前記位置ずれ検出用画像の所定箇所の光強度である第二光強度を検出する第二光強度検出ステップと、前記第二光強度検出手段により検出された第二光強度と、予め前記記録手段に記録されたモデルとなる第二基準光強度と、を比較して位置ずれ補正値を求め、この位置ずれ補正値を前記記録手段に記録する位置ずれ補正値記録ステップと、をさらに備える方法であり、斯かる構成により、レーザー光を外部に出射することなく、安全に表示画像の投影される位置ずれの補正を行うことができる。
レーザー光が直接外部に出力されることを抑えることができるヘッドアップディスプレイ装置およびそのセルフチェック方法を提供する。
本発明の車両用ヘッドアップディスプレイ装置の側面図である。 上記発明の車両用ヘッドアップディスプレイ装置における発光手段の説明図である。 上記発明の車両用ヘッドアップディスプレイ装置におけるスクリーン上に画像が走査される様子を表した説明図である。 上記発明の車両用ヘッドアップディスプレイ装置の構成図である。 上記発明の車両用ヘッドアップディスプレイ装置における反射手段の可視位置を説明する説明図である。 上記発明の車両用ヘッドアップディスプレイ装置における反射手段の不可視位置を説明する説明図である。 上記発明の車両用ヘッドアップディスプレイ装置の動作フロー図である。 上記発明の車両用ヘッドアップディスプレイ装置のMEMSミラーチェック工程のフロー図である。 上記発明の車両用ヘッドアップディスプレイ装置のLDチェック工程のフロー図である。 上記発明の車両用ヘッドアップディスプレイ装置の画像出力チェック工程のフロー図である。 上記発明の車両用ヘッドアップディスプレイ装置のエラー工程のフロー図である。 上記発明の車両用ヘッドアップディスプレイ装置における第二不可視位置の説明図である。 上記発明の車両用ヘッドアップディスプレイ装置の概観図である。
以下に、本発明の実施例を図面と共に説明する。まず図1は、本実施形態の車両用ヘッドアップディスプレイ装置1における側面図であり、図2は、本実施形態の発光手段の説明図である。
車両用ヘッドアップディスプレイ装置1は、図1に示すように、レーザー光RGBを出力する発光手段10と、このレーザー光RGBを入力し、レーザー光RGBのそれぞれの光強度である第一光強度を検出するカラーセンサー(第一光強度検出手段)20と、レーザー光RGBをスクリーン40方向へ走査する走査手段30と、この走査した光により表示画像Mが投影されるスクリーン40と、スクリーン40上に配設され、走査手段30によって走査されたレーザー光RGBの光強度である第二光強度を検出するフォトセンサー(第二光強度検出手段)50と、スクリーン40に映し出された表示画像Mを示す表示光Lを凹面ミラー70へ折り返す平面ミラー60と、表示光Lをウインドシールド2へ出射する凹面ミラー70と、これら発光手段10と、カラーセンサー20と、走査手段30と、スクリーン40と、フォトセンサー50と、平面ミラー60と、凹面ミラー70と、を収納する筐体80と、この筐体80の一部に配設された透光部90と、を備えるものであり、車両用ヘッドアップディスプレイ装置1から出射された表示光Lは、ウインドシールド2により反射され、車両運転者3により虚像Vとして視認される。
発光手段10は、図2に示したように、レーザーダイオード(以下LD:Laser Diode)11,12,13と、集光光学系14と、合波手段15と、から構成され、LD11,12,13から出力されたレーザー光R,G,Bを、合波して1本のレーザー光RGBとして出力するものである。
LD11,12,13は、赤色のレーザー光Rを発する赤色LD11と、緑色のレーザー光Gを発する緑色LD12と、青色のレーザー光Bを発する青色LD13と、から構成されるものであり、後述するLD制御部100のLD駆動信号に基づき、それぞれ独立して発光強度、発光タイミングが調整される。
集光光学系14は、レンズなどを用いて、レーザー光RGBのスポット径を小さくし、収束光とするものであり、赤色レーザー光Rを集光する赤色集光部14aと、緑色レーザー光Gを集光する緑色集光部14bと、青色レーザー光Bを集光する青色集光部14cと、を具備してなるものである。
合波手段15は、特定の波長の光を反射し、その他の波長の光は透過するダイクロイックミラーなどから構成され、赤色レーザー光Rを反射する第一合波部15aと、赤色レーザー光Rは透過し、緑色レーザー光Gを反射する第二合波手段15bと、赤色レーザー光Rと緑色レーザー光Gとを透過し、青色レーザー光Bを反射する第三合波手段15cと、から構成されるものである。
斯かる構成により、発光手段10は、後述するLD制御部100からのLD駆動信号に基づき、複数のレーザー光RGBを所望の光強度で出力し、集光光学系14によりそれぞれのレーザー光RGBを収束光にして、合波手段15によりそれぞれのレーザー光RGBを1本のレーザー光RGBにして出力するものである。
また、発光手段10は、レーザー光RGBの光路上に配設される透過膜21と、透過膜21によるレーザー光RGBの反射方向に配設されるカラーセンサー20と、を備える。
透過膜21は、5%程度の反射率を有する透過性の部材により構成され、レーザー光RGBを透過し、レーザー光RGBの一部をカラーセンサー20の方向へ反射させるものである。
カラーセンサー(第一光強度検出手段)20は、透過膜21から反射されたレーザー光RGBの一部を受光し、レーザー光RGBの第一光強度(赤色レーザー光Rの赤色光強度Ir、緑色レーザー光Gの緑色光強度Ig、青色レーザー光Bの青色光強度Ib)をそれぞれ検出して、A/D変換部を介して、後述する総合制御部400へ出力される。
第一光強度検出手段20は、光強度を検出できればいいので、レーザー光RGBの光路ではなく、赤色レーザー光R、緑色レーザー光G、青色レーザー光Bをそれぞれ検出できる箇所にそれぞれ設けられたフォトダイオードなどで構成されてもよい。
走査手段30は、MEMS(Micro Electro Mechanical System)ミラーであり、発光手段10からのレーザー光RGBを受光し、後述する走査手段制御部200からの走査手段制御信号に基づき、このレーザー光RGBをスクリーン40へ走査することによりスクリーン40上に表示画像Mを生成するものである。
スクリーン40は、MEMSミラー30からの表示画像Mを背面から受光し、透過拡散させ、前面側に表示画像Mを表示するものであり、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、または偏光板などから構成される。スクリーン40は、図3に示すように、平面ミラー60に反射されて車両運転者3に虚像Vとして視認される表示エリア40aと、平面ミラー60に反射されない非表示エリア40bと、に分類される。
フォトダイオード(第二光強度検出手段)50は、スクリーン40のMEMSミラー30側のスクリーン40の非表示エリア40bの領域内、かつMEMSミラー30が走査可能な領域内に配設され、MEMSミラー30により走査された合成レーザー光RGBの光強度を検出するものである。
フォトダイオード50は、検出した光強度である第二光強度をアナログ信号として出力し、A/D変換部を介してデジタル信号に変換して、後述する総合制御部400へ出力する。
フォトダイオード50のサンプリング周波数と、LD11,12,13の変調周波数とは同期しており、総合制御手段400は、予め記録部402に記録されたLD11,12,13の第二基準光強度の検出タイミングと、フォトダイオード50で検出された第二光強度の検出タイミングから、実際にMEMSミラー20がスクリーン30上へ投影する表示画像Mの位置と、表示画像Mを投影したい目標の位置との位置ずれ補正値を算出し、この位置ずれ補正値は後述する総合制御部400に出力され、記録手段402に記録され、位置ずれ補正される。(位置ずれ補正値記録手段)
平面ミラー60は、スクリーン40の前面に投影された表示画像Mの表示光Lを凹面ミラー70側へ折り返す平面鏡である。
凹面ミラー70は、平面ミラー60から反射された表示光Lを、透光部90を介して、車両のウインドミラー2の方向へ出射する凹面鏡である。
また、凹面ミラー70は、角度調整するためのモーター301が装着され、後述する反射手段制御部300からの反射手段制御信号に基づき、モーター301が駆動することで表示光Lの反射方向を調整することができるものである。
筐体80は、発光手段10、カラーセンサー20、MEMSミラー30、スクリーン40、フォトダイオード50、平面ミラー60、凹面ミラー70等を収納するものであり、遮光性の部材により形成される。また、後述する車両用ヘッドアップディスプレイ装置1の電気的な制御を行う総合制御部400は、筐体80内に備えられてもいいが、車両用ヘッドアップディスプレイ装置1の外部に配設され、配線により電気的に接続してもよい。
透光部90は、後述する筐体80に嵌合されたものであり、アクリル等の透光性樹脂からなり、車両用ヘッドアップディスプレイ装置1の外部からの外光が車両運転者3の方向へ反射されないように、湾曲形状に形成される。
以上が、本実施形態における車両用ヘッドアップディスプレイ装置1の構成であるが、これより、図4を用いて、本実施形態の車両用ヘッドアップディスプレイ装置1の制御について説明する。
車両用ヘッドアップディスプレイ装置1における制御構成としては、LD11,12,13を駆動するLD制御部100と、MEMSミラー30を駆動する走査手段制御部200と、凹面ミラー70に取り付けられたモーター301を駆動し、凹面ミラー70を移動・回転させる反射手段制御部300と、これらLD制御部100、走査手段制御部200、反射手段制御部300、を制御する総合制御部400と、を備える。
LD制御部100は、赤色LD11、緑色LD12、青色LD13を点灯させるためのLDドライバー回路からなるLD出力制御手段101、LD電流検出手段102と、LD11,12,13に電源供給する電源回路からなるLD電源供給手段103と、を備える。LD電源供給手段103は、赤色LD11、緑色LD12、青色LD13各々独立して設けられてもよく、複数のLDでLD電源供給手段103を共用してもよい。
LD出力制御手段101は、後述する総合制御部400の出力するLD制御データを入力し、このLD制御データに基づいて、各々のLD11,12,13を、PWM(パルス幅変調:Pulse Width Modulation)制御またはPAM(パルス振幅変調:Pulse Amplitude Modulation)制御するものである。
また、LD出力制御手段101は、後述するLD電流検出手段102から各々のLD11,12,13に流れる電流値を示すLD電流データを入力し、過電流等の異常判定を行い、この異常判定に基づいたLD電流エラー信号を、後述する総合制御部400へ出力する。
LD電流検出手段102は、赤色LD11、緑色LD12、青色LD13各々に流れる電流値を検出し、この電流値を示すLD電流データを、LD出力制御手段101に出力するものである。LD電流検出手段102は、常にLD11,12,13に流れる電流値を検出するが、車両用ヘッドアップディスプレイ装置1の所定の動作時のみの検出や、所定期間毎の検出としてもよい。
また、本実施形態において、LD出力制御手段101が、LD電流データの異常判定を行っているが、LD電流検出手段102からのLD電流データを後述する総合制御部400に出力し、この総合制御部400によりLD電流データの異常判定を行ってもよく、LD出力制御部101と総合制御部400との双方で異常判定を行ってもよい。
LD電源供給手段103は、LD出力制御手段101を介してLD11,12,13に電源供給するものであり、後述する総合制御部400の指示により、電源がON/OFFされるものである。LD電流エラー等の異常が検出された場合は、総合制御部400からのLD電源停止信号に基づき、電源をOFFにする。電源OFFが完了した場合、総合制御部400に電源OFF完了信号を出力してもよい。
次に、走査手段制御部200について説明する。
走査手段制御部200は、MEMSミラー30を駆動させるMEMSミラー駆動手段201と、MEMSミラー30の位置を検出するミラー位置検出手段202と、を備える。
MEMSミラー駆動手段201は、MEMSミラー30のドライブ回路により構成され、総合制御部400からのMEMSミラー制御データに基づき、MEMSミラー30を駆動するものである。
MEMSミラー駆動手段201は、MEMSミラー30を駆動させた後、ミラー位置検出手段202から出力される走査位置検出データを入力し、この走査位置検出データよりフィードバックデータを算出し、このフィードバックデータを総合制御部400へ出力する。
MEMSミラー駆動手段201から出力されるフィードバックデータは、MEMSミラー30のミラーを水平方向に実際に動かした際のピエゾ素子の共振周波数である実測共振周波数、ミラーを水平方向に実際に動かした際のピエゾ素子の水平周波数である実測垂直駆動周波数、などのデータである。
ミラー位置検出手段202は、MEMSミラー30のミラーを動かすピエゾ素子の時間ごとの振れ位置を検出し、走査位置検出データとしてMEMSミラー駆動手段201に出力するものである。
次に、反射手段制御部300について説明する。
反射手段制御部300は、凹面ミラー70の角度を調整するモーター301と、モーター301を駆動するモーター駆動部302と、凹面ミラー70の角度を検出する凹面ミラー状態検出部303と、を備えるものであり、総合制御部400からの角度調整データに基づき、モーター駆動部302がモーター301を駆動し、凹面ミラー70を所望の角度に調整するものである。
モーター301は、モーター駆動部302からの駆動信号に基づいて凹面ミラー70の角度を調整するステッピングモーターなどのアクチュエーターで構成される。
モーター301が凹面ミラー70を調整できる角度領域は、凹面ミラー70が表示光Lを透光部90から外部に照射する可視位置と、凹面ミラー70が表示光Lを透光部90から外部に照射しない不可視位置と、に分類される。
可視位置は、図5(b)に示すような本実施形態の車両用ヘッドアップディスプレイ装置1の通常動作における凹面ミラー70の角度位置、または図5(a)や(c)のように凹面ミラー70が表示光Lを透光部90から外部へ照射する角度位置である。
また、可視位置内において、車両に搭載される押釦スイッチ(図示しない)の操作により凹面ミラー70の角度を調整することで、表示光Lがウインドシールド2に投影される位置(虚像Vが視認される位置)を調整することができる。
不可視位置は、本実施形態の車両用ヘッドアップディスプレイ装置1のセルフチェック工程SCまたは異常発生時における凹面ミラー70の角度位置であり、図6(a)乃至(c)に示すような凹面ミラー70が表示光Lを透光部90から照射しない角度である。
本実施形態の車両用ヘッドアップディスプレイ装置1において、モーター301を、凹面ミラー70の角度を可視位置と不可視位置とに調整するものと、可視位置内で表示光Lのウインドシールド2に対する投影する位置を調整するものと、を共通のモーターとして示しているが、これらは別々に設けられてもよい。
また、モーター301は、本実施形態においては、凹面ミラー70の角度を調整するものであるが、凹面ミラー70を可視位置と不可視位置とに移動させるものであってもよい。
モーター駆動部302は、ステッピングモーターのドライバー回路であり、総合制御部400から出力される角度調整データに基づき、モーター301を駆動するものである。
角度調整データは、後述する凹面ミラー70の所定の原点を基準として角度調整するためのデータであり、記録手段402に予め記録されるものである。
凹面ミラー状態検出部303は、図6(c)に示すように、凹面ミラー70が原点にあるかを検出する機械スイッチであり、凹面ミラー70の一点による接触、押下を検出するものである。この凹面ミラー状態検出部303は、凹面ミラー70が原点に調整され、凹面ミラー70の一点が、凹面ミラー状態検出部303に接触、押下した際に、原点検出信号を総合制御部400に出力する。
また、凹面ミラー状態検出部303は、本実施形態において凹面ミラー70が原点にあるかのみを検出しているが、角度センサーなどを用いて凹面ミラー70の角度検出を行ってもよい。
次に、総合制御部400について説明する。
総合制御部400は、マイコン、FPGA(FielD・Programmable・Gate・Array)、ASICなどから構成され、LD制御部100と、走査手段制御部200と、反射手段制御部300と、を制御するCPU401と、EEPROM、Flashなどから構成され、CPU401を駆動させるプログラムやデータを記録する記録手段402と、を備えるものである。
総合制御部400は、車両ECU(図示しない)からの車両情報や起動信号、LD制御部100からLDの異常を示すLD電流エラー信号、LD11,12,13に流れる電流値を示すLD電流データと、第一光強度検出手段20からの第一光強度データと、第二光強度検出手段50からの第二光強度データと、走査手段制御部200からのフィードバックデータ、MEMSミラー30の動作エラーを示すMEMSミラーエラー信号と、反射手段制御部300からの凹面ミラー70が原点位置であることを示す原点検出信号と、を入力し、これらの情報より、LD制御部100を駆動するLD駆動データと、走査手段制御部200を駆動する走査手段制御データと、反射手段制御部300を駆動する角度調整データと、を生成・出力し、本実施形態における車両用ヘッドアップディスプレイ装置1の総合的な制御をするものである。
以上が、本実施形態の車両用ヘッドアップディスプレイ装置1における制御構成であるが、つづいて、本実施形態における車両用ヘッドアップディスプレイ装置1の動作工程について図7を用いて説明する。
車両の起動スイッチ(イグニッション(以下IGN)もしくはアクセサリー(以下ACC)もしくはキー開錠)のオンにより、本実施形態における車両用ヘッドアップディスプレイ装置1は起動される。
ステップS10において、CPU401は、モーター駆動部302を介してモーター301を制御することにより、凹面ミラー70を第一不可視位置(Parking位置(以下P位置))Xから第二不可視位置(原点位置)Yへ角度調整を開始する。
P点位置(第一不可視位置)Xは、車両用ヘッドアップディスプレイ装置1の外部からの外光が透光部90から入射し、凹面ミラー70により平面ミラー60またはスクリーン40方向へ反射されない凹面ミラー70の角度であり、車両が起動スイッチをOFFした際に、凹面ミラー70が設定される角度である。また、このP点位置Xは、凹面ミラー70が透光部90から表示光Lを外部に照射しない不可視位置でもある。
原点位置(第二不可視位置)Yは、凹面ミラー70の角度調整をする際の基準となる凹面ミラー70の角度であり、記録手段402に格納されている角度調整データは、この原点位置Yを基準とした角度調整するデータである。また、この原点位置Yは、凹面ミラー70が透光部90から表示光Lを外部に照射しない不可視位置でもある。
凹面ミラー70が動き始めると、CPU401は、セルフチェック工程SCを開始する。
セルフチェック工程SCは、MEMSミラーチェック工程S20と、LDチェック工程S30と、フォトダイオードチェック工程S40と、により構成される。
(MEMSミラーチェック工程)
MEMSミラーチェック工程S20において、MEMSミラー30の水平駆動信号と垂直駆動信号の補正と、MEMSミラー30のエラー検出を行う。(図8)
まず、MEMSミラー30の水平駆動におけるエラーチェックと水平駆動信号の補正を行う。(検査用走査手段)
ステップS21において、CPU401は、予め記録手段402に記録された検査用走査手段駆動用データを読み取り、MEMSミラー駆動手段201を介してMEMSミラー30の検査用水平走査を開始する。(検査用走査手段)
ステップS22において、CPU401は、MEMSミラー駆動手段201から出力された水平フィードバックデータ(実測水平駆動周波数(実測共振周波数))をA/D変換回路を介し、デジタルデータとして入力する。
ステップS23において、CPU401は、実測共振周波数が正しく入力できたかを判定し、異常と判定した場合はエラーモードS70へ移行する。
ステップS24において、CPU401は、実測共振周波数と予め記録手段402に記録された基準水平駆動周波数とを比較し、周波数補正値を算出し、この周波数補正値を記録手段402に記録し、MEMSミラー30の水平駆動信号(共振周波数)の補正を行う。(周波数補正値記録手段)
つづいて、MEMSミラー30の垂直駆動におけるエラーチェックと垂直駆動信号の補正を行う。
ステップS25において、CPU401は、予め記録手段402に記録された検査用走査手段駆動用データを読み取り、MEMSミラー駆動手段201を介してMEMSミラー30の検査用垂直走査を開始する。(検査用走査手段)
ステップS26において、CPU401は、MEMSミラー駆動手段201から出力された垂直フィードバックデータ(実測垂直駆動周波数)をA/D変換回路を介し、デジタルデータとして入力する。
ステップS27において、CPU401は、実測垂直駆動周波数が正しく入力できたかを判定し、異常と判定した場合はエラーモードS70へ移行する。
ステップS28において、CPU401は、実測垂直駆動周波数と基準垂直駆動周波数とを比較し、周波数補正値を算出し、この周波数補正値を記録手段402に記録し、MEMSミラー30の垂直駆動信号の補正を行う。(周波数補正値記録手段)
ステップS29において、判断部400は、水平フィードバックデータ、垂直フィードバックデータと、記録手段402に予め記録された正常動作判定基準値と比較し、正常/異常判定を行い、異常と判定された場合はエラーモードS70へ移行する。
(LDチェック工程)
MEMSミラーチェック工程S20において、MEMSミラー30の水平駆動信号と垂直駆動信号の補正と、MEMSミラー30のエラー検出が終了した後、CPU401は、LDチェック工程S30を開始する。(図9)
ステップS31において、CPU401からの電源投入信号により、LD電源供給手段103は、LD11,12,13と、LD出力制御手段101と、LD電流検出手段102、に電源が投入される。
ステップS32において、LD電源供給手段103において、過電流や短絡等の異常検出を行い、異常と判定された場合はエラーモードS70へ移行する。
ステップS33において、CPU401は、予め記録手段402に記録された検査用レーザー光出力データを読み出し、LD制御部200を介してLD11,12,13それぞれを駆動する。(検査用レーザー光出力手段)
検査用レーザー光は、LD11,12,13の電流検出やLDの光強度検出をするために出力されるレーザー光なので、画像データを有していなくてもよい。また、車両用ヘッドアップディスプレイ装置1において使用される最大電流値を流すことにより検査用レーザー光を出力してもよい。斯かる構成により、使用するレーザー光R,G,Bの最大光強度の出力時のエラーをチェックし、使用する範囲内での安全性を確認できる。また、本実施形態においては第一光強度検出手段20をカラーセンサーとしているが、第一光強度検出手段20をフォトダイオードとした場合、この検出用レーザー光は、光強度を測定するため、赤色レーザー光R、緑色レーザー光G、青色レーザー光Bを時間毎に個別に出力させるものである。
その間、ステップS34において、LD電流検出手段102は、LD11,12,13の電流値を検出し、この電流値を示すLD電流データを、LD出力制御手段101に出力する。
そして、ステップS35において、LD出力制御部101は、LD電流データの正常/異常の判定を行い、異常と判定された場合はエラーモードS70へ移行する。
ステップS36において、CPU401は、カラーセンサー(第一光強度検出手段)20が検出したLD11,12,13の光強度Ir,Ig,Ibを、A/D変換部を介してデジタル信号として入力する。
ステップS37において、CPU401は、LD11,12,13それぞれの光強度データIr,Ig,Ibと、予め記録手段402に記録されたカラーセンサー正常動作判断基準値と、を比較して正常動作範囲内であるかの判断を行う。異常と判定された場合はエラーモードS70へ移行する。
ステップS38において、CPU401は、検出されたLD電流データまたは光強度データ(第一光強度)と、予め記録手段402に記録された基準電流値または第一基準光強度と、を比較し、LD11,12,13が所望の光強度になるように、電流補正値を算出し、この電流補正値を記録手段402に記録し、LD11,12,13の駆動電流の補正を行う。
(画像出力チェック工程)
総合制御部400は、LD11,12,13の動作チェックが終了した際、検出画像出力チェック工程S40において、表示画像Mがスクリーン40上へ投影される位置の補正と、第二光強度検出手段50のエラー検出を行う。
ステップS41において、CPU401は、予め記録手段402に記録された位置ずれ検出用画像データを読み出し、位置ずれ検出用画像データに基づき、LD11,12,13と、MEMSミラー30と、を駆動して、位置ずれ検出画像用画像をスクリーン40に生成する。(位置ずれ検出用画像生成手段)
ステップS42において、フォトダイオード(第二光強度検出手段)50は、位置ずれ検出用画像の光強度を検出して、A/D変換してCPU401に出力する。
ステップS43において、CPU401は、フォトダイオード50からの光強度データと、記録手段402に予め記録されたフォトダイオード正常動作判断基準値と、を比較して正常動作範囲内であるかの判断を行う。異常と判定された場合はエラーモードS70へ移行する。
ステップS44において、CPU401は、検出された第二光強度データと、予め記録手段402に記録された第二基準光強度と、を比較し、位置ずれ検出用画像が所望の位置になるように、位置ずれ補正値を算出し、この位置ずれ補正値を記録手段402に記録し、表示画像の位置ずれ補正を行う。(位置ずれ補正値記録手段)
(原点検出確認工程)
セルフチェック工程SC(MEMSミラーチェック工程S20、LDチェック工程、出力画像チェック工程S40)が、異常なく終了したら、CPU401は、凹面ミラー原点検出部303により凹面ミラー70が第二不可視位置(原点位置)Yに到達しているかを確認し、凹面ミラー原点検出部303により原点検出が行われるまで状態を保持する。(ステップS50)
また、セルフチェック処理SCが終了する前に、凹面ミラー70が第二不可視位置(原点位置)Yに到達した場合、CPU401は、モーター駆動部302を介してモーター301を停止する。
凹面ミラー原点検出部303が原点検出する第二不可視位置(原点位置)Yは、図12に示したように、第一不可視位置(Parking位置(以下P位置))Xから可視位置角度領域Sまでの最短距離Qの角度領域ではなく、その逆方向Tの角度領域とすることが望ましい。斯かる構成により、LDの検査の際に、よりレーザー光を外部へ反射しにくい位置に凹面ミラー70を調整することができる。
CPU401は、凹面ミラー原点検出部303から原点到達信号を入力し、かつモーター301が停止していることを確認したら、モーター駆動部302を介してモーター301を駆動し、凹面ミラー70を、凹面ミラー70が表示光Lを透光部90から外部に照射する可視位置である通常位置に調節する。通常位置とは、車両運転者にとって虚像Vが最も良好に視認できる角度であり、予め記録手段402に記録されている標準的な角度であるが、車両運転者に合わせた最適な角度を記録手段402に記録させておき、その角度を通常位置としてもよい。
また、第一不可視位置(Parking位置(以下P位置))Xを原点とした場合、原点検出を行う必要がなく、セルフチェック工程SC時には、凹面ミラー70は、起動スイッチがオンしても第一不可視位置(Parking位置(以下P位置))Xの位置をそのまま保持する。
(エラーモード工程)
つぎに、図11を用いてエラーモード工程S70について説明する。
エラーモード工程S70が開始されると、ステップS71において、CPU401は、LD電源供給手段103を介してLD12,13,14への電源供給を遮断する。
ステップS72において、CPU401は、モーター駆動部302を介して、凹面ミラー70を原点方向へ移動させる。
ステップS73において、CPU401は、走査手段制御部200への駆動信号をOFFにする。
ステップS74において、総合制御部400は、凹面ミラー70が原点において停止しているかを検出し、凹面ミラー70が原点に到達し、停止するまでこの状態を保持する。
凹面ミラー70が原点にて停止したことを確認した場合、セルフチェックSCを開始する。
以上の構成により、車両の起動スイッチがオンされた後、発光手段10が検査用の駆動として検査用レーザー光を射出し、発光手段10を流れる電流値またはレーザー光の光強度を検出する。少なくともこの検査用レーザー光を射出してから発光手段10の安全性が確認できるまでの間、反射手段70の角度調整を行うことにより検査用レーザー光を外部へ射出させないようにすることで、レーザー光が直接外部に出力されることを抑えることができる。
1 車両用ヘッドアップディスプレイ装置
10 発光手段
11 赤色LD
12 緑色LD
13 青色LD
14 集光光学系
15 合波手段
20 カラーセンサー(第一光強度検出手段)
30 MEMSミラー(走査手段)
40 スクリーン
50 フォトダイオード(第二光強度検出手段)
60 平面ミラー
70 凹面ミラー(反射手段)
80 筐体
90 透光部
100 LD制御部
101 LD出力制御手段
102 LD電流検出手段
103 LD電源供給手段
200 走査手段制御部
201 MEMSミラー駆動手段
202 ミラー位置検出手段
300 反射手段制御部
301 モーター(角度調整手段)
302 モーター駆動部
303 凹面ミラー原点検出部
400 総合制御部
401 CPU
402 記録手段

Claims (12)

  1. 透光部を有する筐体と、
    レーザー光を出力する発光手段と、
    この発光手段からの前記レーザー光を走査して画像を生成する走査手段と、
    前記走査手段によって生成された前記画像を反射して前記筐体の外部へ投影する反射手段と、
    前記反射手段を所望の角度になるように調整する角度調整手段と、を備え、前記透光部から前記画像を投影する車両用ヘッドアップディスプレイ装置において、
    車両の起動スイッチがオンされた後、予め記録手段に記録された検査用レーザー光出力データに基づく検査用レーザー光を、前記発光手段に出力させる検査用レーザー光出力手段と、
    前記発光手段が前記検査用レーザー光を出力する際に、前記発光手段に流れる電流値を検出するまたは前記検査用レーザー光の光強度である第一光強度を検出する光源状態検出手段と、
    少なくとも前記発光手段が前記検査用レーザー光を出力させてから前記光源状態検出手段が検出する前記電流値または前記光強度が予め定められた正常動作範囲内であるか判定されるまでの間、前記反射手段の位置を、前記検査用レーザー光が前記筐体内に反射される不可視位置とするように前記角度調整手段を制御する不可視位置保持手段と、を備えることを特徴とする車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
  2. 請求項1に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置において、
    前記車両の起動スイッチがオフされた場合に、前記反射手段を、前記不可視位置である第一不可視位置に角度調整する第一不可視位置調整手段をさらに備え、
    前記不可視位置保持手段は、前記反射手段の位置を、前記第一不可視位置に保持してなることを特徴とする車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
  3. 請求項1に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置において、
    前記車両の起動スイッチがオフされた場合に、前記反射手段を、前記不可視位置である第一不可視位置に角度調整する第一不可視位置調整手段をさらに備え、
    前記不可視位置保持手段は、前記反射手段の位置を、前記第一不可視位置から前記不可視位置内の前記第一不可視位置とは異なる第二不可視位置へ角度調整してなることを特徴とする車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
  4. 請求項2または3記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置において、
    前記角度調整手段は、所定の原点を基準とする予め前記記録手段に記録された角度調整データを読み出すことで、前記反射手段を、所望の位置に角度調整するものであり、前記原点は前記第一不可視位置であることを特徴とする車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
  5. 請求項3に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置において、
    前記角度調整手段は、所定の原点を基準とする予め前記記録手段に記録された角度調整データを読み出すことで、前記反射手段を、所望の位置に角度調整するものであり、前記原点は前記第二不可視位置であることを特徴とする車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
  6. 請求項3または5記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置において、
    前記第二不可視位置は、前記反射手段が前記画像を前記透光部方向へ反射する可視位置から前記第一不可視位置への最短方向と逆方向の位置であることを特徴とする車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
  7. 請求項1乃至6のいずれかに記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置において、
    前記光源状態検出手段により検出された前記電流値または前記第一光強度と、予め前記記録手段に記録されたモデルとなる基準電流値または第一基準光強度と、を比較して電流補正値を求め、この電流補正値を前記記録手段に記録する電流補正値記録手段をさらに備えることを特徴とする車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
  8. 請求項1乃至7のいずれかに記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置において、
    前記車両の起動スイッチがオンされた後、予め前記記録手段に記録された検査用走査データに基づいて前記走査手段を検査用駆動する検査用走査手段と、
    前記走査手段が前記検査用駆動をする際に、前記走査手段の水平駆動周波数と垂直駆動周波数とを検出する駆動周波数検出手段と、
    前記駆動周波数検出手段により検出された前記水平駆動周波数と前記垂直駆動周波数と、予め前記記録手段に記録されたモデルとなる基準水平駆動周波数と基準垂直駆動周波数と、を比較して周波数補正値を求め、この周波数補正値を前記記録手段に記録する周波数補正値記録手段と、をさらに備えることを特徴とする車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
  9. 請求項1乃至8のいずれかに記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置において、
    前記車両の起動スイッチがオンされた後、予め前記記録手段に記録された位置ずれ検出用画像データに基づいて、前記発光手段と前記走査手段とを駆動し、位置ずれ検出用画像をスクリーンに生成する位置ずれ検出用画像生成手段と、
    前記位置ずれ検出用画像の所定箇所の光強度である第二光強度を検出する第二光強度検出手段と、
    前記第二光強度検出手段により検出された第二光強度と、予め前記記録手段に記録されたモデルとなる第二基準光強度と、を比較して位置ずれ補正値を求め、この位置ずれ補正値を前記記録手段に記録する位置ずれ補正値記録手段と、をさらに備えることを特徴とする車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
  10. 発光手段により出力したレーザー光を走査手段により走査して画像生成し、前記画像を反射手段により反射して投影する車両用ヘッドアップディスプレイ装置におけるセルフチェック方法において、
    車両の起動スイッチがオンされた後、予め記録手段に記録された検査用レーザー光出力データに基づく検査用レーザー光を、前記発光手段に出力させる検査用レーザー光出力ステップと、
    前記発光手段が前記検査用レーザー光を出力する際に、前記発光手段に流れる電流値を検出するまたは前記検査用レーザー光の第一光強度を検出する光源状態検出ステップと、
    前記光源状態検出ステップにおいて検出された前記電流値または前記第一光強度と、予め前記記録手段に記録されたモデルとなる基準電流値または第一基準光強度と、を比較して電流補正値を求め、この電流補正値を前記記録手段に記録する電流補正値記録ステップと、
    少なくとも前記発光手段が検査用レーザー光を出力してから前記光源状態検出ステップで検出する前記電流値または前記光強度が予め定められた正常動作範囲内であるか判定されるまでの間、前記反射手段の位置を、前記検査用レーザー光を前記筐体内に反射する不可視位置とするように前記角度調整手段を制御する不可視位置保持ステップと、を備えることを特徴とする車両用ヘッドアップディスプレイ装置におけるセルフチェック方法。
  11. 請求項10に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置におけるセルフチェック方法において、
    前記車両の起動スイッチがオンされてから前記検査用レーザー光出力ステップの前に、
    予め前記記録手段に記録された検査用走査データに基づいて前記走査手段を検査用駆動する検査用走査ステップと、
    前記走査手段が前記検査用駆動をする際に、前記走査手段の水平駆動周波数と垂直駆動周波数を検出とを検出する周波数検出ステップと、
    前記周波数検出手段により検出された前記水平駆動周波数と前記垂直駆動周波数と、予め前記記録手段に記録されたモデルとなる基準水平駆動周波数と基準垂直駆動周波数と、を比較して周波数補正値を求め、この周波数補正値を前記記録手段に記録する周波数補正値記録ステップと、をさらに備えることを特徴とする車両用ヘッドアップディスプレイ装置におけるセルフチェック方法。
  12. 請求項10または請求項11のいずれかに記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置におけるセルフチェック方法において、
    前記検査用レーザー光出力ステップの後に、
    予め前記記録手段に記録された位置ずれ検出用画像データに基づいて、前記発光手段と前記走査手段とを駆動し、位置ずれ検出用画像をスクリーンに生成する位置ずれ検出用画像生成ステップと、
    前記位置ずれ検出用画像の所定箇所の光強度である第二光強度を検出する第二光強度検出ステップと、
    前記第二光強度検出手段により検出された第二光強度と、予め前記記録手段に記録されたモデルとなる第二基準光強度と、を比較して位置ずれ補正値を求め、この位置ずれ補正値を前記記録手段に記録する位置ずれ補正値記録ステップと、をさらに備えることを特徴とする車両用ヘッドアップディスプレイ装置におけるセルフチェック方法。
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