JP6108169B2 - Color mixing device and display device - Google Patents
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Description
本発明は、混色装置及び表示装置に関するものである。 The present invention relates to a color mixing device and a display device.
表示装置として、レーザー光源が出射し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が特許文献1に開示されている。
上述した表示装置では、例えば、赤色、緑色及び青色のレーザー光を合成し、この合成したレーザー光(合成レーザー光)を出射する混色装置と、この混色装置から出射される合成レーザー光を走査することでカラーの画像を生成する走査部と、を備える。混色装置は、赤色、緑色及び青色を所定の比率で混色することで白色を表現するホワイトバランス調整を行う。例えば、混色装置は、赤色、緑色及び青色の光強度の混色比が約2.9:2.4:1程度となるように混色して白色を表現する。具体的には、混色装置は、各レーザー光の混色比が所定の比率になるように、各レーザー光源の電流値を制御することでホワイトバランス調整を行う。 In the above-described display device, for example, a red, green, and blue laser beam is synthesized, a color mixing device that emits the synthesized laser beam (synthetic laser beam), and a synthetic laser beam emitted from the color mixing device is scanned. And a scanning unit that generates a color image. The color mixing device performs white balance adjustment that expresses white by mixing red, green, and blue at a predetermined ratio. For example, the color mixing device expresses white by mixing colors so that the color mixture ratio of red, green, and blue light intensities is about 2.9: 2.4: 1. Specifically, the color mixing device performs white balance adjustment by controlling the current value of each laser light source so that the color mixing ratio of each laser beam becomes a predetermined ratio.
ところが、上述したレーザー光源は、レーザー発振を開始する電流閾値を有している。この電流閾値付近(不安定発振領域)では、レーザー発振が不安定となる。そのため、不安定発振領域では、混色装置は所望の光強度を有する光を出射することができず、安定して白色を表現することができないといった問題が生じる。 However, the laser light source described above has a current threshold value for starting laser oscillation. Near this current threshold (unstable oscillation region), laser oscillation becomes unstable. Therefore, in the unstable oscillation region, there is a problem that the color mixing device cannot emit light having a desired light intensity and cannot stably express white.
そこで本発明は、上述の課題を鑑みて、低輝度領域においても、安定して白色を表現することができる混色装置及び表示装置を提供することを目的とする。 In view of the above-described problems, an object of the present invention is to provide a color mixing device and a display device that can stably express white even in a low luminance region.
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、第1の発明における混色装置は、供給される第1電流に応じた光強度で赤色光を出射する赤色光源と、供給される第2電流に応じた光強度で緑色光を出射する緑色光源と、供給される第3電流に応じた光強度で青色光を出射する青色光源と、これらの光源を制御する光源制御部と、前記赤色光と前記緑色光と前記青色光とを合わせた光を出射する混色手段と、を備え、前記混色手段は、前記青色光を透過または反射し、減衰させて出射方向に進行させる光強度減衰部を設け、前記青色光源が出射する前記青色光を、他の色光よりも減衰させて出射させる、ことを特徴とする。 The present invention employs the following means in order to solve the above problems. That is, the color mixing device according to the first aspect of the invention is a red light source that emits red light with a light intensity corresponding to the supplied first current and a green light that emits green light with a light intensity corresponding to the supplied second current. A light source, a blue light source that emits blue light with a light intensity according to the supplied third current, a light source control unit that controls these light sources, and the red light, the green light, and the blue light are combined. And a color mixing unit that emits light, and the color mixing unit includes a light intensity attenuating unit that transmits or reflects the blue light and attenuates the light to travel in an emission direction, and the blue light source emits the blue light. The light is emitted after being attenuated from other color lights.
また、第1の発明における混色装置では、前記光強度減衰部は、前記青色光と他の色光とを入射し、前記青色光を、他の色光よりも減衰させて出射方向に進行させてもよい。 In the color mixing device according to the first aspect of the present invention, the light intensity attenuating unit may receive the blue light and another color light and cause the blue light to attenuate more than the other color light and travel in the emission direction. Good.
また、第1の発明における混色装置では、前記光強度減衰部が透過または反射することで出射方向に進行しない前記青色の光の光強度を検出する光強度検出部をさらに備え、前記光源制御部は、前記光強度検出部により検出された前記青色の光の光強度に応じて、前記青色光源を制御してもよい。 In the color mixing device according to the first aspect of the present invention, the light source controller further includes a light intensity detector that detects the light intensity of the blue light that does not travel in the emission direction when the light intensity attenuator transmits or reflects. May control the blue light source in accordance with the light intensity of the blue light detected by the light intensity detector.
また、第1の発明における混色装置では、前記光強度減衰部は、前記光強度検出部に入射する前記青色光の光強度が、出射方向に進行する前記青色光の光強度以上になるように透過率または/および反射率が調整されてもよい。 In the color mixing device according to the first aspect of the present invention, the light intensity attenuating unit is configured such that the light intensity of the blue light incident on the light intensity detection unit is equal to or greater than the light intensity of the blue light traveling in the emission direction. The transmittance or / and reflectivity may be adjusted.
また、第2の発明における表示装置は、第1の発明における混色装置と、前記混色手段によって混色された光を走査することで画像を生成する空間光変調部(走査部)と、を備える、ことを特徴とする。 Further, a display device according to a second aspect includes the color mixing device according to the first aspect, and a spatial light modulation unit (scanning unit) that generates an image by scanning the light mixed by the color mixing unit. It is characterized by that.
本発明の混色装置及び表示装置によれば、低輝度領域においても、安定して白色を表現することができる。 According to the color mixing device and the display device of the present invention, white can be stably expressed even in a low luminance region.
以下、図面を参照して、本発明の表示装置を車両に搭載するヘッドアップディスプレイ装置(HUD装置)に適用した一実施形態について説明する。なお、本実施の形態では、表示装置をHUD装置に適用した例について説明したが、これには限定されない。 Hereinafter, an embodiment in which a display device of the present invention is applied to a head-up display device (HUD device) mounted on a vehicle will be described with reference to the drawings. Note that although an example in which the display device is applied to a HUD device has been described in this embodiment, the present invention is not limited to this.
本発明の一実施の形態に係る表示装置は、図1に示すヘッドアップディスプレイ(HUD)装置1である。HUD装置1は、図示するように、車両2のダッシュボードに配設され、所定の情報を報知する画像M(図2参照)を表す表示光Lをウインドシールド3に向けて出射する。ウインドシールド3で反射した表示光Lは、観察者4(主に、車両2の運転者)により、ウインドシールド3の前方に形成された画像Mの虚像Vとして視認される。このようにしてHUD装置1は、観察者4に画像を視認させる。
A display device according to an embodiment of the present invention is a head-up display (HUD)
HUD装置1は、図2に示しように、レーザー光出射部10と、光強度検出部20と、MEMS(Micro Electro Mechanical System)ミラー30と、スクリーン40と、第1反射部50と、第2反射部60と、筐体70と、照度検出部80と、を備える。
As shown in FIG. 2, the
レーザー光出射部10は、複数色の光を混色して、後述する合成レーザー光CをMEMSミラー30に向け出射するものである。レーザー光出射部10は、図3に示すように、レーザーダイオード(以下、LDという)11、12、13と、集光光学系14と、合波ユニット15と、調光部16と、光強度検出部20と、を有する。なお、レーザー光出射部10は、本発明における「混色装置」の一具体例に相当する。
The laser
LD11は、約640nmの波長にピークをもつ赤色のレーザー光Rを出射する。LD12は、約520nmの波長にピークをもつ緑色のレーザー光Gを出射する。LD13は、約450nmの波長にピークをもつ青色のレーザー光Bを出射する。LD11、12、13は、後述するLD制御部100から駆動信号(駆動電流)が供給され、各々が所定の光強度及びタイミングで発光する。また、LD11、12、13は電流−光強度特性を有する(図4参照)。LD11、12、13の電流−光強度特性については、後述により詳説する。なお、LD11は、本発明における「赤色光源」の一具体例に相当する。また、LD12は、本発明における「緑色光源」の一具体例に相当する。また、LD13は、本発明における「青色光源」の一具体例に相当する。
The
集光光学系14は、各LD11、12、13が出射した各レーザー光R,G,Bを集光し、スポット径を小さくして収束光とするものである。具体的には、集光光学系14は、それぞれがレンズ等からなる集光光学系14a、14b及び14cから構成されている。集光光学系14aはLD11が発したレーザー光Rの光路上に位置し、集光光学系14bはLD12が発したレーザー光Gの光路上に位置し、集光光学系14cはLD13が発したレーザー光Bの光路上に位置する。
The condensing
合波ユニット15は、各LD11、12、13から出射され集光光学系14を通過して到達した各レーザー光R,G,Bを合波して、1本の合成レーザー光Cとして出射するものである。具体的には、合波ユニット15は、光を反射する第1合波部151と、それぞれが特定の波長の光を反射するがその他の波長の光は透過するダイクロイックミラー等からなる第2合波部152及び第3合波部153と、光強度減衰部154と、から構成されている。なお、合波ユニット15は、本発明における「混色手段」の一具体例に相当する。
The multiplexing unit 15 combines the laser beams R, G, and B emitted from the
第1合波部151は、入射したレーザー光Rを、第2合波部152に向けて反射させる。なお、第1合波部151は、反射のみだけではなく、透過を伴う部材で構成されてもよく、入射したレーザー光Rを、第2合波部152に向けて透過させるものであってもよい。 第2合波部152は、第1合波部151からのレーザー光Rをそのまま透過させると共に、入射したレーザー光Gを第3合波部153に向けて反射させる。これにより、第2合波部152からは、レーザー光Rとレーザー光Gとが合波された合成レーザー光が第3合波部153に向け出射される。 第3合波部153は、第2合波部152からの合成レーザー光をそのまま透過させると共に、入射したレーザー光Bを調光部16に向けて反射させる。このようにして、レーザー光R,Gとレーザー光Bとを合波した合成レーザー光Cが、第3合波部153から光強度減衰部154に向け進行する。
The
光強度減衰部154は、レーザー光Bの光強度を減衰させる部材であり、例えば、長い波長領域の光を比較的よく透過し、短い波長領域の光をあまり透過させない(反射させる)ものであり、図5に示すような波長−透過率特性(ハイパス特性)を有する誘電体多層膜を設けたダイクロイックミラーや反射型のバンドパスフィルターなどで構成される。この光強度減衰部154は、第3合波部153と調光部16との間に、合成レーザー光Cが所定の入射角を有して入射するように入光面を斜めにして配置され、一部の合成レーザー光Cを調光部16の方向へ透過し、一部の合成レーザー光Cを光強度検出部20の方向へ反射光Dとして反射する。この光強度減衰部154の詳しい作用については、後述する。
The light
調光部16は、液晶パネルなどの偏光制御素子(図示しない)と、この調光制御素子の両面に配設される偏光板(図示しない)と、を有する。この調光部16は、後述する調光制御部300の制御のもとで(調光制御部300から供給される調光制御データに基づいて)、偏光制御素子が入射する合成レーザー光Cの偏光角度を調整し、調光部16を透過する合成レーザー光Cの光強度を調整する。光強度減衰部154を透過した合成レーザー光Cは、MEMSミラー30に向け出射される。なお、液晶パネルの配向膜を構成する部分には有機材料及び絶縁膜が用いられる。有機材料は青色もしくは青色より短波長のレーザー光を照射すると劣化するという特性を有している。そのため、光強度減衰部154がLD13から調光部16までの間に設置されることで、減衰されたレーザー光Bを液晶パネルへ照射することができ、有機材料の劣化を抑えつつ混色の精度を上げることが可能となる。
The
光強度検出部20は、カラーセンサやフォトダイオード等からなり、光強度減衰部154で反射した反射光Dを受光し、受光した反射光Dを構成する各色レーザー光Cそれぞれの光強度を検出する。具体的には、光強度検出部20は、光強度に応じた検出信号(電圧)を出力し、この検出信号が図示しないA/D(Analog/Digital)変換器によりデジタル値に変換されて、光強度情報として、後述する主制御部400に出力する。光強度検出部20は、各色レーザー光Cそれぞれの光強度を検出することができればいいので、合成レーザー光Cの光路ではなく、例えば、合成される前のレーザー光R、レーザー光G、レーザー光Bそれぞれの光強度を検出できる箇所に別々に設けられていてもよい。
The light
MEMSミラー30は、レーザー光出射部10からの合成レーザー光Cを受光し、後述する走査制御部200の制御のもとで(走査制御部200から供給される走査制御信号に基づいて)、受光した合成レーザー光Cをスクリーン40上に走査する。これにより、スクリーン40には、画像Mが表示される。なお、MEMSミラー3
0は、本発明における「走査部」の一具体例に相当する。
The
0 corresponds to a specific example of “scanning unit” in the present invention.
スクリーン40は、MEMSミラー30からの合成レーザー光Cを背面で受光し、透過させることで、前面側に画像Mを表示するものである。スクリーン40は、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、拡散板等によって構成される。
The
第1反射部50は、平面鏡等からなり、スクリーン40に表示された画像Mを表す表示光Lを受け、第2反射部60側へ反射させる。
The first reflecting
第2反射部60は、凹面鏡等からなり、第1反射部50からの表示光Lを、ウインドシールド3の方向へ反射させる。第2反射部60で反射した表示光Lは、透光部71を介して、ウインドシールド3に到達する。
The
筐体70は、レーザー光出射部10と、光強度検出部20と、MEMSミラー30と、スクリーン40と、第1反射部50と、第2反射部60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。なお、筐体70の一部には、アクリル等の透光性樹脂からなる透光部71が嵌合されており、この透光部71は、第2反射部60からの表示光Lをウインドシールド3方向に透過し、HUD装置1の外部からの外光が観察者4の方向へ反射しないように湾曲形状で形成される。
The
照度検出部80は、透光部71の内側に配置した照度センサーであり、観察者4(車両2)の周辺の照度を検出して、画像Mの輝度調節に関連する照度データを主制御部400に電気信号として出力する。なお、照度検出部80は、HUD装置1の透光部71に設けるのではなく、車両2の周辺の照度を検出できればいいので、車両2のウインドシールド3やダッシュボード(図示しない)に配置されてもよい。また、照度検出部80は、HUD装置1の主制御部400に照度データを直接出力するのではなく、車両2のECUにて照度データをHUD輝度信号に変換してから主制御部400に出力されてもよい。
The
次に、HUD装置1の電気的構成について説明する。
Next, the electrical configuration of the
HUD装置1は、上記したものの他、図6に示すように、LD制御部100と、走査制御部200と、調光制御部300と、LD制御部100、走査制御部200及び調光制御部300を制御する主制御部400と、を備える。これらの制御部は、例えば、筐体70内に配設されたプリント回路板(図示せず)に実装されている。なお、これらの制御部は、HUD装置1の外部に配設され、配線によりHUD装置1(LD11、12、13、調光部(偏光制御素子)16、光強度検出部20及びMEMSミラー30等)と電気的に接続されていてもよい。
In addition to the above, the
LD制御部100は、LD11、12、13を駆動するドライバIC(Integrated Circuit)等からなり、主制御部400の制御のもとで(主制御部400からの階調制御データに基づいて)、LD11、12、13の各々を、PWM(パルス幅変調:Pulse Width Modulation)制御方式、又は、PAM(パルス振幅変調:Pulse Amplitude Modulation)制御方式により階調制御する。
The
走査制御部200は、MEMSミラー30を駆動するドライバIC等からなり、主制御部400の制御のもとで、(主制御部400からの走査制御データに基づいて)、MEMSミラー30を駆動してスクリーン40上に画像Mを生成する。
The
調光制御部300は、偏光制御素子を制御するドライバIC等からなり、主制御部400の制御のもとで(主制御部400からの調光制御データに基づいて)、偏光制御素子による合成レーザー光Cの偏光角度を調整し、調光部16における合成レーザー光Cの透過率を制御する。調光制御データは、少なくとも調光部16の透過率が高い高光出力モードと、透過率が低い低光出力モードと、を示す信号であり、主制御部400は、後述する車両2のECU(Electronic Control Unit)から入力される信号に応じた調光制御データを調光制御部300に対して出力する。
The dimming
高出力モードは、観察者4が画像Mを視認する環境が昼間など明るい場合に、画像Mの輝度を高くする(高輝度にする)ためのモードであり、調光部16は、合成レーザー光Cをほとんど減衰させることなく透過させる。 また、低出力モードは、観察者4が画像Mを視認する環境が夜間など暗い場合に、画像Mの輝度を低くする(低輝度にする)ためのモードであり、調光部16は、合成レーザー光Cを減衰させる。この低出力モードにおいて、LD制御部100は、高出力モードと略同等の階調制御をするだけで、LD11、12、13の駆動電流を低下させなくても(不安定発振領域付近で駆動しなくても)画像Mの低輝度表示を実現できる。
The high output mode is a mode for increasing the luminance of the image M (increasing the luminance) when the environment in which the
主制御部400は、マイクロコントローラ、FPGA(Field Programmable Gate Array)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)等からなり、CPU(Central Processing Unit)401と、記憶部402と、を備える。記憶部402は、HUD装置1の動作に必要なプログラムや、データを記憶するものであり、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)、Flash等からなる。
The
CPU401は、記憶部402からプログラムを読み出し、実行することで、各部を制御する。CPU401には、車両2のECU等の外部装置(図示せず)からの車両情報及び起動信号、照度検出部80からの照度データ、HUD輝度信号、LD11、12、13に流れる電流値を示すLD電流データ、光強度検出部20からの光強度情報、等の各種情報が入力され、これらの情報より、CPU401は、調光部16を制御する調光制御データと、LD制御部100を駆動する階調制御データと、走査制御部200を駆動する走査制御データと、を生成・出力し、HUD装置1の総合的な制御を行う。つまり、CPU401は、入力される情報に応じて、LD制御部100及び走査制御部200及び調光制御部300を介してLD11、12、13及びMEMSミラー30及び調光部16を駆動し、画像Mを生成する。これにより、画像Mを表す表示光Lがウインドシールド3に向けて出射され、観察者4は、画像Mを虚像Vとして視認することができる。
The
以上の構成からなるHUD装置1は、LD11、12、13から出射されるレーザー光R、レーザー光G、レーザー光Bを所定の比率で混色することで、白色を表現する。白色を表現する所定の比率とは、例えば、C=2.9:2.4:1である。例えば、HUD装置1では、LD11、12、13の電流値を制御することでホワイトバランス調整を行う。以下、ホワイトバランス調整の方法について具体的に説明する。
The
まず、HUD装置1を構成するLD11、12、13の電流−光強度特性について説明する。 また、LD11、12、13は、図4に示すような電流−光強度特性を有する。図4は、RGBレーザー光源のホワイトバランス調整における光強度混色比を加味した電流−光強度特性を説明するための図である。図示するように、LD11、12、13は、レーザー発振を開始する電流閾値It(Itr、Itg、Itb)をそれぞれ有する。電流閾値It付近の電流値域は、レーザー発振が不安定になる不安定発振領域となり、マージンを加味すると、不安定発振領域にならないようにLD11、12、13を駆動する下限の電流値である下限駆動電流値は、It+αとなる。ここで、αは数mA程度である。
First, the current-light intensity characteristics of the
不安定発振領域では、光強度が不安定となり、表示画像のちらつきやホワイトバランス崩れが発生する。なぜなら、LD11、12、13が出射する各レーザー光R,G,Bを合成して色彩表現を行うが、各LD11、12、13では、不安定発振領域における光強度は同程度であるためである。
In the unstable oscillation region, the light intensity becomes unstable, and the display image flickers or white balance is lost. This is because the laser beams R, G, and B emitted from the
また、LD11、12、13は、ホワイトバランス調整における光強度混色比を加味した最大光強度となる上限駆動電流値Ih(Ihr、Ihg、Ihb1(Ihb2))を有する。なお、図4、図7には、光強度減衰部154を備えていない場合のホワイトバランス調整における光強度混色比を加味した最大光強度となる電流値を(Ihb1)と記載し、図7には、光強度減衰部154を備えた場合のホワイトバランス調整における光強度混色比を加味した最大光強度となる電流値を(Ihb2)と記載する。
Further, the
ところで、表示装置は、階調表現をLDのAPC(Auto Power Control)により行われる。従って、安定した表示、ホワイトバランス調整が可能な領域(以下、安定領域という)とは、上限駆動電流値Ihから下限駆動電流値(It+α)までのIh−(It+α) である。従って、Ih−(It+α)の領域内で全階調表現及び全階調に渡るホワイトバランス調整が行われることが望ましい。 By the way, the display device performs gradation expression by LD APC (Auto Power Control). Accordingly, a region where stable display and white balance adjustment are possible (hereinafter referred to as a stable region) is Ih− (It + α) from the upper limit drive current value Ih to the lower limit drive current value (It + α). Therefore, it is desirable that all gradation expression and white balance adjustment over all gradations are performed within the region of Ih− (It + α).
光強度減衰部154を備えていない場合、LD13の安定領域は、 Ihb1−(Itb+α) となる。すなわち、LD13は、Ihb1−(Itb+α)の値を有する第3電流に応じた光強度でレーザー光Bを出射する。同様に、LD11は、Ihr−(Itr+α)の値を有する第1電流に応じた光強度でレーザー光Rを出射する。また、LD12は、Ihg−(Itg+α)の値を有する第2電流に応じた光強度でレーザー光Gを出射する。
When the light
LD13の安定領域の値域幅は、LD11、12の安定領域の値域幅と比べて狭い。加えて、第1駆動部におけるLD印加電流の分解能による限界もある。そのため、低輝度領域、すなわち、低階調領域において階調表現を行う場合、LD13に入力する電流値が、Itb+αを下回ってしまう。すなわち、不安定発振領域が使用されることとなる。LD13が不安定発振領域において使用される場合には、レーザー光Bの光強度が極度に低下することで、白色を表現する所定の比率、例えば、C=2.9:2.4:1が崩れることになる。
The range width of the stable region of the
図8に、光強度減衰部154を備えていない場合の、全階調・ホワイト表示におけるLD13を基準としたときの分光放射輝度比の実測値及び理想比を示す。図示するように、R比は、高階調領域及び中階調領域(21〜64/64)ではR理想比に近似する一方、低階調領域(1〜20/64)ではR理想比から乖離して高い値となる。同様に、G比も、高階調領域及び中階調領域(21〜64/64)ではG理想比に近似する一方、低階調領域(1〜20/64)ではG理想比から乖離して高い値となる。 特に1〜8階調では、LD13の駆動電流Iが電流閾値Itを下回り、R比及びG比の実測値は理想比から10倍以上の大きな値となる。そのため、ホワイトバランス調整を安定して行うことができず、表示画面も基準となるホワイトから大きく外れる、いわゆる、ホワイトバランス崩れとなる。
FIG. 8 shows measured values and ideal ratios of spectral radiance ratios when the
次に、光強度減衰部154を備えた場合について説明する。光強度減衰部154を備えることで、低階調領域においても所定値(下限電流値Itb+α)以上の駆動電流Iを入力することができるため、安定に階調表現ができる領域がIhb1−(Itb+α)から、Ihb2−(Itb+α)へ拡大する(図7参照)。これにより、ホワイトバランス調整が安定して実行できる安定領域も拡大する。
Next, a case where the light
図9に、光強度減衰部154を備えた場合の、全階調・ホワイト表示におけるLD13を基準としたときの分光放射輝度比の実測値及び理想比を示す。図8に示す測定結果と比較してもホワイトバランス調整のためのR、G理想比からのずれが劇的に改善していることが分かる。理想比からの最大のずれが2.25倍まで抑えることが出来、光強度減衰部154を備えていないとき(図8参照)と比べ約5倍ものホワイトバランス調整精度が向上することとなる。
FIG. 9 shows an actual measurement value and an ideal ratio of the spectral radiance ratio when the light
上述のとおり本実施の形態に係るHUD装置1によれば、合波ユニット15と調光部16との間に光強度減衰部154を備えることで、波長の短い(約450nm)LD13から出射されたレーザー光Bの光強度を減衰させることができる。そのため、光強度減衰部154を備えていない場合に比べ、高い電流値(Ihb2)でLD13を使用することができる。従って、低階調領域においてLD13使用するときは、不安
定領域よりも高い電流値域でLD13を使用することができる。このように、不安定領域を回避した電流値域でLD13を使用するため、LD13の光強度を安定させることができる。その結果、HUD装置1では、安定して白色を表現することができる。
As described above, according to the
また、光強度減衰部154に入射した合成レーザー光Cのうちレーザー光Bの多くは反射光Dとして光強度検出部20側へ反射されるため、光強度検出部20は、光強度の強いレーザー光Bを検出することができ、レーザー光Bの光強度検出精度が向上する。これによりLD制御部100は、この光強度検出部20により検出されたレーザー光Bの光強度に基づき、LD13の駆動電流(第3電流)Iを精度よく調整することができるため、ホワイトバランス調整精度を向上させることができる。
In addition, since most of the laser beam B out of the combined laser beam C incident on the light
また、MEMSミラー30に入射するレーザー光R、レーザー光G及びレーザー光Bの光強度を調整する調光部16を有することで、LD11,LD12,LD13の駆動電流を低下させなくても(不安定発振領域付近で駆動しなくても)画像Mの低輝度表示を実現できる。 さらに、調光部16に入射するレーザー光Bが光強度減衰部154により減衰されているため、調光部16は、レーザー光Rやレーザー光Gと同様にレーザー光Bの光強度調整を行えばよく、レーザー光Bのみを特別な光強度調整をする(大きく減衰させる)必要がなく、調光部16の容易な制御によって、白色を実現することができる。
In addition, since the
また、LD制御部100は、調光部16の合成レーザー光Cの透過率を低下させる低出力モードと合成レーザー光Cの透過率を低出力モードより高くする高出力モードとにおいて、LD11、12、13を、同様に階調制御させるものであり、LD制御部100による階調制御を複雑にすることなく、画像Mを、高輝度(高出力モード)及び低輝度(低出力モード)において安定した階調制御をすることができる。
In addition, the
また、レーザー光R、レーザー光G及びレーザー光Bを混色した合成レーザー光Cを、液晶パネルに照射する場合には、レーザー光Bの光強度を減衰させることで、液晶パネルの劣化を抑制することができる。なぜなら、液晶パネルの配向膜及び絶縁膜を構成する有機材料は、レーザー光Bを照射されることで劣化する。この有機材料の劣化の度合いは、レーザー光Bの光強度に比例するため、液晶パネルに入射するレーザー光Bの光強度を予め減衰させることで、液晶パネルの有機材料に対する負荷を軽減することができる。 Further, when the liquid crystal panel is irradiated with the synthetic laser light C that is a mixture of the laser light R, the laser light G, and the laser light B, the deterioration of the liquid crystal panel is suppressed by attenuating the light intensity of the laser light B. be able to. This is because the organic material constituting the alignment film and the insulating film of the liquid crystal panel deteriorates when irradiated with the laser beam B. Since the degree of deterioration of the organic material is proportional to the light intensity of the laser beam B, the load on the organic material of the liquid crystal panel can be reduced by attenuating the light intensity of the laser beam B incident on the liquid crystal panel in advance. it can.
また、各レーザー光R,G,Bの輝度分布に反比例した透過率分布を有する光強度減衰部154を用いることで、レーザー光の照射面内における光強度分布を均一にすることができる。これにより、各レーザー光R,G,Bを液晶パネルに照射する場合には、当該液晶パネルの劣化を抑制することができる。なぜなら、レーザー光の特性として、照射範囲の中心では光強度がより強く、照射範囲の周辺に向かうにつれて光強度が弱まることが知られている。そのため、有機材料等の劣化は、レーザー光の光強度分布が特に高い、レーザー光中心から発生し、周辺へ徐々に拡大していく。その結果、液晶パネル(偏光制御素子)は、レーザー光Bを照射することにより、有機材料等の劣化及び損傷が起こる。これに起因して、長寿命の調光機能の実現が困難となるためである。
Further, by using the light
また、上述した構成を有する混色装置を備える表示装置では、LD13がレーザー光Bを安定して出射することで、ホワイトバランス調整を行うことができ、安定して白色を表現することができる。その結果、白色以外の表示画像を安定して表示することができる。特に、調光部16として液晶パネルを用い、この液晶パネルにレーザー光を照射する場合には、最もエネルギーが高いレーザー光Bの光強度を減衰することで、液晶パネルを構成する有機材料の劣化を抑制することができる。その結果、液晶パネルの長寿命化を実現することができる。
Further, in the display device including the color mixing device having the above-described configuration, the
[変形例] なお、本発明は、以上の実施形態及び図面によって限定されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で、適宜、実施形態及び図面に変更(構成要素の削除も含む)を加えることが可能である。以下に、変形例の一例を記す。 [Modification] The present invention is not limited to the above embodiments and drawings. Changes (including deletion of constituent elements) can be added to the embodiments and the drawings as appropriate without departing from the scope of the present invention. Below, an example of a modification is described.
上記実施の形態では、光強度減衰部154は、波長が短いレーザー光の透過率を低くするものであったが、波長が短いレーザー光の反射率を低くする第2光強度減衰部154aであってもよく、このような場合、レーザー光出射部10は、例えば図10に示すように、第2光強度減衰部154aのレーザー光Bの反射方向を、合成レーザー光Cの光路と一致させるように配置する。これにより、合成レーザー光C内のレーザー光Bの光強度を低下させることができ、ホワイトバランス調整が安定して実行できる。
In the above embodiment, the light
例えば、上記実施の形態では、光路上で、レーザー光R、レーザー光G及びレーザー光Bは、合波ユニット15により、光路上で合波し、混色するようにしたが、これには限定されない。例えば、レーザー光R、レーザー光G及びレーザー光Bを照射するスクリーン40上で合波し、混色するようにしてもよい。この場合、スクリーン40が混色手段として機能する。
For example, in the above embodiment, the laser light R, the laser light G, and the laser light B are combined on the optical path and mixed by the combining unit 15 on the optical path. However, the present invention is not limited to this. . For example, the colors may be mixed and mixed on the
また、上記実施の形態では、画像を生成する空間光変調素子として、MEMSミラー30(走査部)を用いたが、これには限定されない。本発明における表示装置(HUD装置1)は、TFT(Thin Film Transistor)、LCOS(登録商標:Liquid crystal on silicon)、DMD(Digital Micromirror Device)等の空間光変調部と、赤色光を出射するLD11、緑色光を出射するLD12及び青色光を出射するLD13と、により画像を表示するものであってもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the MEMS mirror 30 (scanning part) was used as a spatial light modulation element which produces | generates an image, it is not limited to this. The display device (HUD device 1) according to the present invention includes a spatial light modulator such as a TFT (Thin Film Transistor), LCOS (registered trademark: Liquid crystal on silicon), DMD (Digital Micromirror Device), etc., and an
1 HUD装置(表示装置) 2 車両 3 ウインドシールド 4 観察者 10 レーザー光出射部(混色装置) 11 LD(赤色光源) 12 LD(緑色光源) 13 LD(青色光源) 14 集光光学系 14a 集光光学系 14b 集光光学系 14c 集光光学系 15 合波ユニット(混色手段) 15a 反射部 15b 第1合波部 15c 第2合波部 16 光強度減衰部 17 調光部 20 光強度検出部 30 MEMSミラー(走査部) 40 スクリーン 50 第1反射部 60 第2反射部 70 筐体 710 透光部 100 LD制御部(光源制御部) 200 走査制御部 300 調光制御部 400 主制御部 401 CPU 402 記憶部 C 合成レーザー光 L 表示光 M 画像 V 虚像
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