JP6146161B2

JP6146161B2 - Color mixing device and display device

Info

Publication number: JP6146161B2
Application number: JP2013135730A
Authority: JP
Inventors: 泰弘山川; 俊関谷
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 2013-06-28
Filing date: 2013-06-28
Publication date: 2017-06-14
Anticipated expiration: 2033-06-28
Also published as: JP2015011141A

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。 Patent Document 1 discloses a display device that generates a display image by scanning laser light emitted from a laser light source on a screen using a scanning system.

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てカラーで画像を表示する混色装置を備える。この混色装置は、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。 The display device described above includes, for example, a color mixing device that combines red, green, and blue laser lights to display an image in color. This 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.

特開平７−２７０７１１号公報JP-A-7-270711

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。この電流閾値付近では、レーザー発振が不安定(不安定発振領域)となる。そのため、不安定発振領域では、混色装置は所望の輝度を得ることができず、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, laser oscillation becomes unstable (unstable oscillation region). Therefore, in the unstable oscillation region, there is a problem that the color mixing device cannot obtain a desired luminance 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の発明における表示装置は、供給される第１電流に応じた光強度で赤色の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の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の光を出射する青色光源と、前記赤色の光と前記緑色の光と前記青色の光とを合わせて混色する混色手段と、前記混色手段と前記青色光源との間の前記青色の光の光路上に配置され、前記青色の光を減衰させて前記混色手段に向ける減衰部材と、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走査部と、を備える、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 display device according to the first aspect of the invention emits a red light source that emits red light with a light intensity corresponding to the supplied first current, and emits green light with a light intensity corresponding to the supplied second current. A green light source, a blue light source that emits blue light with a light intensity corresponding to the supplied third current, and a color mixing unit that mixes the red light, the green light, and the blue light together An attenuating member disposed on an optical path of the blue light between the color mixing unit and the blue light source and attenuating the blue light toward the color mixing unit; and scanning the light mixed by the color mixing unit And a scanning unit that generates an image .

また、第１の発明における表示装置では、前記混色手段によって混色された光は光の透過率を調整する光強度調整部に到達し、前記光強度調整部は、前記混色された光が到達する部分に有機材料で形成された部分を備えてもよい。
In the display device according to the first aspect of the invention, the light mixed by the color mixing unit reaches the light intensity adjusting unit that adjusts the light transmittance, and the light intensity adjusting unit reaches the mixed light. You may provide the part formed with the organic material in the part.

また、第１の発明における表示装置では、前記光減衰部材は、前記青色光源から出射された前記青色の光の光強度分布が照射面内で均一になるように当該光を透過させてもよい。
In the display device according to the first aspect of the present invention, the light attenuating member may transmit the light so that the light intensity distribution of the blue light emitted from the blue light source is uniform within the irradiation surface. .

また、第１の発明における表示装置では、前記光減衰部材は、前記青色光源から出射された前記青色の光の光強度分布に反比例した透過率分布を有してもよい。
In the display device according to the first aspect, the light attenuating member may have a transmittance distribution inversely proportional to the light intensity distribution of the blue light emitted from the blue light source.

また、第１の発明における表示装置では、前記光減衰部材は、前記青色光源から出射された前記青色の光に対する入射角が垂直とは異なる入射角となるように設置されてもよい。
In the display device according to the first aspect of the present invention, the light attenuating member may be installed such that an incident angle with respect to the blue light emitted from the blue light source is different from a vertical angle.

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.

本発明の実施形態に係るＨＵＤ装置の搭載態様を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the mounting aspect of the HUD apparatus which concerns on embodiment of this invention. 上記実施形態のＨＵＤ装置の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the HUD apparatus of the said embodiment. 上記実施形態のレーザー光出射部の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the laser beam emission part of the said embodiment. 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光強度―電流特性を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the light intensity-current characteristic which considered the light intensity color mixing ratio in the white balance adjustment of a RGB laser light source. 上記実施形態のＨＵＤ装置における電気構成図である。It is an electrical block diagram in the HUD apparatus of the said embodiment. 光減衰部材を備えていない場合の全階調・白色表示におけるレーザー光Ｂを基準としたときのレーザー光Ｒ及びレーザー光Ｇの分光放射輝度比の関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship of the spectral radiance ratio of the laser beam R and the laser beam G on the basis of the laser beam B in all the gradations and white display in case the light attenuation member is not provided. 光減衰部材を備える場合の全階調・白色表示におけるレーザー光Ｂを基準としたときのレーザー光Ｒ及びレーザー光Ｇの分光放射輝度比の関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship of the spectral radiance ratio of the laser beam R and the laser beam G on the basis of the laser beam B in all gradation and white display in the case of providing an optical attenuation member.

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) device 1 shown in FIG. As shown in the figure, the HUD device 1 is disposed on the dashboard of the vehicle 2 and emits display light L representing an image M (see FIG. 2) for notifying predetermined information toward the windshield 3. The display light L reflected by the windshield 3 is viewed as a virtual image V of an image formed in front of the windshield 3 by the observer 4 (mainly the driver of the vehicle 2). In this way, the HUD device 1 causes the observer 4 to visually recognize an image.

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６０と、第２反射部７０と、筐体８０と、透光部９０と、を備える。 As shown in FIG. 2, the HUD device 1 includes a laser light emitting unit 10, a light intensity detecting unit 20, a MEMS (Micro Electro Mechanical System) mirror 30, a screen 40, a first reflecting unit 60, a second The reflection part 70, the housing | casing 80, and the translucent part 90 are provided.

レーザー光出射部１０は、複数色の光を混色してカラー表示を行うものであり、後述する合成レーザー光ＲＧＢ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、光強度調整部１６と、透過膜１７と、光減衰部材１８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 beam emitting unit 10 performs color display by mixing light of a plurality of colors, and emits synthetic laser beam RGB (described later) toward the MEMS mirror 30. As shown in FIG. 3, the laser beam emitting unit 10 includes laser diodes (hereinafter referred to as LDs) 11, 12, and 13, a condensing optical system 14, a multiplexing unit 15, a light intensity adjusting unit 16, and a transmission. A film 17 and a light attenuating member 18 are included. The laser beam emitting unit 10 corresponds to a specific example of “color mixing device” in the present invention.

ＬＤ１１は、赤色のレーザー光Ｒを出射する。ＬＤ１２は、緑色のレーザー光Ｇを出射する。ＬＤ１３は、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。 The LD 11 emits red laser light R. The LD 12 emits green laser light G. The LD 13 emits blue laser light B. The LDs 11, 12, and 13 are supplied with a drive signal (drive current) from an LD control unit 100 described later, and each emits light at a predetermined light intensity and timing. The LDs 11, 12, and 13 have current-light intensity characteristics (see FIG. 4). The current-light intensity characteristics of the LDs 11, 12, and 13 will be described in detail later.

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 LD 11 corresponds to a specific example of “red light source” in the present invention. The LD 12 corresponds to a specific example of “green light source” in the present invention. The LD 13 corresponds to a specific example of “blue light source” in the present invention.

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 optical system 14 condenses the laser beams R, G, and B emitted from the LDs 11, 12, and 13, reduces the spot diameter, and forms convergent light. Specifically, the condensing optical system 14 includes condensing optical systems 14a, 14b, and 14c each formed of a lens or the like. The condensing optical system 14a is located on the optical path of the laser light R emitted from the LD 11, the condensing optical system 14b is located on the optical path of the laser light G emitted from the LD 12, and the condensing optical system 14c is emitted from the LD 13. Located on the optical path of the laser beam B.

合波ユニット１５は、各ＬＤ１１、１２、１３から出射されるとともに、集光光学系１４を介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ＲＧＢ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、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反射部１５ａ、合波部１５ｂ、及び合波部１５ｃ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 that have been emitted from the LDs 11, 12, and 13 and reached via the condensing optical system 14 to form a single combined laser beam RGB. The light is emitted. Specifically, the multiplexing unit 15 includes a reflection unit 15a, a multiplexing unit 15b, and a multiplexing unit 15c each formed of a dichroic mirror that reflects light of a specific wavelength but transmits light of other wavelengths. It is configured. The multiplexing unit 15 corresponds to a specific example of “color mixing means” in the present invention.

反射部１５ａは、入射したレーザー光Ｒを、合波部１５ｂに向けて反射させる。
合波部１５ｂは、反射部１５ａ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を合波部１５ｃに向けて反射させる。これにより、合波部１５ｂ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ＲＧが合波部１５ｃに向け出射される。
合波部１５ｃは、合波部１５ｂからの合成レーザー光ＲＧをそのまま透過させると共に、入射したレーザー光ＢをＭＥＭＳミラー３０に向けて反射させる。このようにして、レーザー光ＲＧとレーザー光Ｂとを合波したた合成レーザー光ＲＧＢが、合波部１５ｃから光強度調整部１６に向け出射される。 The reflection unit 15a reflects the incident laser light R toward the multiplexing unit 15b.
The multiplexing unit 15b transmits the laser beam R from the reflecting unit 15a as it is and reflects the incident laser beam G toward the multiplexing unit 15c. Thus, the combined laser beam RG obtained by combining the laser beam R and the laser beam G is emitted from the combining unit 15b toward the combining unit 15c.
The multiplexing unit 15 c transmits the combined laser beam RG from the multiplexing unit 15 b as it is and reflects the incident laser beam B toward the MEMS mirror 30. In this way, the combined laser beam RGB obtained by combining the laser beam RG and the laser beam B is emitted from the combining unit 15 c toward the light intensity adjusting unit 16.

光強度調整部１６は、液晶パネルなどの偏光制御素子（図示しない）と、この偏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。この光強度調整部１６は、後述する偏光制御部３００の制御のもとで（偏光制御部３００から供給される偏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ＲＧＢの偏光角度を調整し、光強度調整部１６を透過する合成レーザー光ＲＧＢの光強度を調整する。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。光強度調整部１６を透過した合成レーザー光ＲＧＢは、透過膜１７に向け出射される。 The light intensity adjusting unit 16 includes a polarization control element (not shown) such as a liquid crystal panel, and polarizing plates (not shown) disposed on both sides of the polarization control element. This light intensity adjusting unit 16 is based on the polarization control unit 300 described later (based on the polarization control data supplied from the polarization control unit 300), and the polarization angle of the combined laser light RGB incident on the polarization control element And the light intensity of the combined laser light RGB transmitted through the light intensity adjusting unit 16 is adjusted. Note that an organic material and an insulating film are used for a portion constituting the alignment film of the liquid crystal panel. Organic materials have the property of deteriorating when irradiated with blue or laser light having a shorter wavelength than blue. The combined laser light RGB transmitted through the light intensity adjusting unit 16 is emitted toward the transmission film 17.

透過膜１７は、例えば、５％程度の反射率を有する透過性部材からなる。透過膜１７は、合波部１５ｃからの合成レーザー光ＲＧＢの大部分をそのまま透過させるが、一部の光を光強度検出部２０の方向へ反射させる。このようにして、光強度調整部１６を透過した合成レーザー光ＲＧＢの大部分はＭＥＭＳミラー３０に向け出射される。 The transmissive film 17 is made of a transmissive member having a reflectivity of about 5%, for example. The transmission film 17 transmits most of the combined laser light RGB from the multiplexing unit 15 c as it is, but reflects a part of the light toward the light intensity detection unit 20. In this way, most of the combined laser light RGB transmitted through the light intensity adjusting unit 16 is emitted toward the MEMS mirror 30.

光減衰部材１８は、ＬＤ１３から出射されるレーザー光Ｂの光強度を減衰させる光学系である。光減衰部材１８は、レーザー光Ｂの光路上に配置される。具体的には、光減衰部材１８は、集光光学系１４ｃと合波部１５ｃとの間に設置される。光減衰部材１８を所定の透過率で減衰して透過したレーザー光Ｂは、光強度が減衰した状態で、合波部１５ｃに向け出射される。なお、本実施の形態では、光減衰部材１８の光路上に配置して、レーザー光Ｂの光強度を減衰させるようにしたが、これには限定されない。例えば、光減衰部材１８を、レーザー光Ｒの光路上またはレーザー光Ｇの光路上に配置してもよい。 The light attenuating member 18 is an optical system that attenuates the light intensity of the laser light B emitted from the LD 13. The light attenuating member 18 is disposed on the optical path of the laser beam B. Specifically, the light attenuating member 18 is installed between the condensing optical system 14c and the multiplexing unit 15c. The laser beam B attenuated and transmitted through the light attenuating member 18 is emitted toward the multiplexing unit 15c with the light intensity attenuated. In the present embodiment, the light attenuating member 18 is disposed on the optical path to attenuate the light intensity of the laser light B, but the present invention is not limited to this. For example, the light attenuating member 18 may be disposed on the optical path of the laser light R or the optical path of the laser light G.

光減衰部材１８としては、例えば、０．５のＯＤ（Optical Density）値、すなわち３２．０％の透過率を有する光学形が用いられ、例えば、ＮＤ（Neutral Density：減光）フィルタが用いられる。特に、ブルズアイタイプのアポダイジングフィルタ等のＮＤフィルタが好適である。なお、本実施の形態では、光減衰部材１８として、３２．０％の透過率を有するＮＤフィルタを例に挙げて説明したが、これには限定されず、例えば、２０．０％〜５０．０％の透過率を有するＮＤフィルタを用いてもよい。 As the light attenuating member 18, for example, an optical shape having an OD (Optical Density) value of 0.5, that is, a transmittance of 32.0% is used, and for example, an ND (Neutral Density) filter is used. . In particular, an ND filter such as a bullseye type apodizing filter is suitable. In the present embodiment, the ND filter having a transmittance of 32.0% has been described as an example of the light attenuating member 18. However, the present invention is not limited to this, and for example, 20.0% to 50.50. An ND filter having a transmittance of 0% may be used.

なお、本実施の形態では、レーザー光Ｂの光強度を減衰させるために光減衰部材１８を配置した例について説明したが、これには限定されない。例えば、レーザー光Ｂを出射するＬＤ１３の出射窓部の透過率を低下させてもよく、もしくは、レーザー光Ｂを反射させる合波部１５ｃ（ダイクロイックミラー）の反射率を７０％程度に減少させてもよい。 In the present embodiment, the example in which the light attenuating member 18 is disposed in order to attenuate the light intensity of the laser light B has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, the transmittance of the exit window portion of the LD 13 that emits the laser beam B may be reduced, or the reflectivity of the multiplexing unit 15c (dichroic mirror) that reflects the laser beam B is reduced to about 70%. Also good.

また、光減衰部材１８は、レーザー光の光強度分布に比例した減衰率分布（＝反比例した透過率分布）を有していることが望ましい。これにより、光減衰部材１８を透過したあとのレーザー光は、照射面内で均一な光強度分布を有する。 The light attenuating member 18 desirably has an attenuation rate distribution proportional to the light intensity distribution of the laser light (= an inversely proportional transmittance distribution). Thereby, the laser light after passing through the light attenuating member 18 has a uniform light intensity distribution in the irradiation surface.

また、光減衰部材１８は、レーザー光に対する耐光性を有していることが望ましい。レーザー光に対する耐光性を有する光減衰部材１８としては、一般的に、反射型ＮＤフィルタが用いられる。反射型ＮＤフィルタをレーザー光Ｂの入射角に対して垂直に設置すると、光強度が減衰した後のレーザー光Ｂ’はＬＤ１３側へ反射される。この場合には、レーザー光Ｂ’の照射によるＬＤ１３の劣化が懸念され、長時間の駆動を妨げる恐れがある。従って、光減衰部材１８にレーザー光に対する耐光性を付与する場合には、光減衰部材１８は、レーザー光Ｂの入射角に対して、垂直からずらして設置されることが望ましい。 The light attenuating member 18 desirably has light resistance to laser light. In general, a reflective ND filter is used as the light attenuating member 18 having light resistance to laser light. When the reflective ND filter is installed perpendicular to the incident angle of the laser beam B, the laser beam B ′ after the light intensity is attenuated is reflected to the LD 13 side. In this case, there is a concern about the deterioration of the LD 13 due to the irradiation of the laser beam B ', which may hinder driving for a long time. Therefore, when the light attenuation member 18 is provided with light resistance to laser light, it is desirable that the light attenuation member 18 be installed with a shift from the vertical with respect to the incident angle of the laser light B.

光強度検出部２０は、フォトダイオード等からなり、透過膜１７で反射した反射光Ｃを受光し、受光した合成レーザー光ＲＧＢを構成する各色レーザー光Ｒ、Ｇ、Ｂ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に出力される。なお、光強度検出部２０は、各色レーザー光Ｒ、Ｇ、Ｂ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ＲＧＢ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 intensity detection unit 20 is made of a photodiode or the like, receives the reflected light C reflected by the transmission film 17, and detects the light intensity of each color laser light R, G, B constituting the received combined laser light RGB. . Specifically, the light intensity detector 20 outputs a detection signal (voltage) corresponding to the light intensity, and this detection signal is converted into a digital value by an A / D (Analog / Digital) converter (not shown). The light intensity information is output to the main control unit 400 described later. Note that the light intensity detection unit 20 only needs to be able to detect the light intensity of each color laser beam R, G, and B. Therefore, instead of the optical path of the combined laser beam RGB, for example, the laser beam R before being combined, You may provide separately in the location which can detect the light intensity of each of the laser beam G and the laser beam B.

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ＲＧＢ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ＲＧＢ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３０は、本発明における「走査部」の一具体例に相当する。 The MEMS mirror 30 receives the combined laser light RGB from the laser light emitting unit 10 and receives the light under the control of the scanning control unit 200 described later (based on the scanning control signal supplied from the scanning control unit 200). The synthesized laser beam RGB thus scanned is scanned on the screen 40. As a result, the image M is displayed on the screen 40. The MEMS mirror 30 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ＲＧＢ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 screen 40 displays the image M on the front side by receiving and transmitting the synthetic laser light RGB from the MEMS mirror 30 on the back side. The screen 40 is configured by, for example, a holographic diffuser, a microlens array, a diffusion plate, or the like.

第１反射部６０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７０側へ反射させる。 The first reflection unit 60 includes a plane mirror or the like, receives display light L representing the image M displayed on the screen 40, and reflects the display light L toward the second reflection unit 70 side.

第２反射部７０は、凹面鏡等からなり、第１反射部６０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７０で反射した表示光Ｌは、透光部９０を介して、ウインドシールド３に到達する。 The second reflecting unit 70 is formed of a concave mirror or the like, and reflects the display light L from the first reflecting unit 60 in the direction of the windshield 3. The display light L reflected by the second reflecting unit 70 reaches the windshield 3 via the light transmitting unit 90.

筐体８０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６０と、第２反射部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。 The casing 80 houses the laser beam emitting unit 10, the light intensity detecting unit 20, the MEMS mirror 30, the screen 40, the first reflecting unit 60, the second reflecting unit 70, and the like, and has a light shielding property. These members are formed.

透光部９０は、アクリル等の透光性樹脂からなり、第２反射部７０からの表示光Ｌを透過するものであり、例えば、筐体８０に嵌合されている。透光部９０は、到達した外光が観察者４の方向へ反射しないように湾曲形状に形成されている。 The light transmitting portion 90 is made of a light transmitting resin such as acrylic and transmits the display light L from the second reflecting portion 70, and is fitted to the housing 80, for example. The translucent part 90 is formed in a curved shape so that the external light that has reached does not reflect in the direction of the observer 4.

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 device 1 will be described.

ＨＵＤ装置１は、上記したものの他、図５に示すように、ＬＤ制御部１００と、走査制御部２００と、偏光制御部３００と、ＬＤ制御部１００、走査制御部２００及び偏光制御部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８０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、光強度調整部（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 HUD device 1 includes an LD control unit 100, a scan control unit 200, a polarization control unit 300, an LD control unit 100, a scan control unit 200, and a polarization control unit 300, as shown in FIG. And a main control unit 400 for controlling. These control units are mounted, for example, on a printed circuit board (not shown) disposed in the housing 80. These control units are arranged outside the HUD device 1 and are connected to the HUD device 1 (LDs 11, 12, 13, light intensity adjusting unit (polarization control element) 16, light intensity detecting unit 20, and MEMS mirror 30 by wiring. Etc.) may be electrically connected.

ＬＤ制御部１００は、ＬＤ１１、１２、１３を駆動するものであり、第１駆動部１０１と、給電部１０２と、を備える。 The LD control unit 100 drives the LDs 11, 12, and 13 and includes a first drive unit 101 and a power feeding unit 102.

第１駆動部１０１は、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 first drive unit 101 includes a driver IC (Integrated Circuit) or the like, and each of the LDs 11, 12, 13 is controlled under the control of the main control unit 400 (based on the gradation control data from the main control unit 400). Is controlled by a PWM (Pulse Width Modulation) control method or a PAM (Pulse Amplitude Modulation) control method.

給電部１０２は、第１駆動部１０１を介して、ＬＤ１１、１２、１３に電力を供給するものであり、電源ＩＣ、トランジスタを用いたスイッチング回路等からなる。給電部１０２は、主制御部４００の制御のもとで、ＬＤ１１、１２、１３各々への電力の供給・非供給を切り替える（オンのときに供給で、オフときに非供給）。なお、給電部１０２は、ＬＤ１１、１２、１３の各々に独立して設けられてもよいし、これらに共用のものであってもよい。 The power supply unit 102 supplies power to the LDs 11, 12, and 13 via the first drive unit 101, and includes a power supply IC, a switching circuit using a transistor, and the like. Under the control of the main control unit 400, the power supply unit 102 switches between supply and non-supply of power to each of the LDs 11, 12, and 13 (supply when on and non-supply when off). The power feeding unit 102 may be provided independently for each of the LDs 11, 12, and 13, or may be shared by these.

走査制御部２００は、ＭＥＭＳミラー３０を駆動するものであり、第２駆動部２０１と、ミラー位置検出部２０２と、を備える。 The scanning control unit 200 drives the MEMS mirror 30 and includes a second driving unit 201 and a mirror position detection unit 202.

第２駆動部２０１は、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を駆動する。第２駆動部２０１は、ＭＥＭＳミラー３０を駆動させた後、ミラー位置検出部２０２が出力した走査位置検出データを取得し、取得した走査位置検出データに基づいて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主制御部４００へ出力する。第２駆動部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、ミラーを垂直方向に実際に動かした際のピエゾ素子の垂直周波数である実測垂直駆動周波数等のデータである。 The second drive unit 201 includes a driver IC and the like, and drives the MEMS mirror 30 (based on the scanning control data from the main control unit 400) under the control of the main control unit 400. The second drive unit 201 drives the MEMS mirror 30, acquires the scan position detection data output from the mirror position detection unit 202, calculates feedback data based on the acquired scan position detection data, and outputs the feedback data. Is output to the main control unit 400. The feedback data output from the second drive unit 201 is the measured resonance frequency that is the resonance frequency of the piezo element when the mirror of the MEMS mirror 30 is actually moved in the horizontal direction, and when the mirror is actually moved in the vertical direction. This is data such as the measured vertical drive frequency, which is the vertical frequency of the piezo element.

ミラー位置検出部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、検出した位置を走査位置検出データとして第２駆動部２０１に出力するものである。 The mirror position detection unit 202 detects the shake position of the piezo element that moves the mirror of the MEMS mirror 30 for each time, and outputs the detected position to the second drive unit 201 as scanning position detection data.

偏光制御部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からの偏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ＲＧＢの偏光角度を調整し、光強度調整部１６における合成レーザー光ＲＧＢの透過率を制御する。偏光制御データは、少なくとも光強度調整部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偏光制御データを偏光制御部３００に対して出力する。 The polarization control unit 300 includes a driver IC that controls the polarization control element and the like, and under the control of the main control unit 400 (based on the polarization control data from the main control unit 400), a combined laser by the polarization control element. The polarization angle of the light RGB is adjusted, and the transmittance of the combined laser light RGB in the light intensity adjustment unit 16 is controlled. The polarization control data is a signal indicating at least a high light output mode in which the transmittance of the light intensity adjusting unit 16 is high and a low light output mode in which the transmittance is low. The main control unit 400 is an ECU ( Polarization control data corresponding to a signal input from the electronic control unit) is output to the polarization control unit 300.

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、光強度調整部１６は、合成レーザー光ＲＧＢ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、光強度調整部１６は、合成レーザー光ＲＧＢを減衰させる。この低出力モードにおいて、第１駆動部１０１（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 observer 4 visually recognizes the image M is bright such as in the daytime. Light RGB is transmitted with almost no attenuation.
The low output mode is a mode for lowering the brightness of the image M when the environment in which the observer 4 views the image M is dark, such as at night (making the brightness low). The synthetic laser light RGB is attenuated. In this low output mode, the first drive unit 101 (LD control unit 100) only performs gradation control substantially equivalent to that in the high output mode, and does not have to reduce the drive current of the LDs 11, 12, and 13 (not good). A low-luminance display of the image M can be realized (without driving near the stable oscillation region).

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 main control unit 400 includes a microcontroller, an FPGA (Field Programmable Gate Array), an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), and the like, and includes a CPU (Central Processing Unit) 401 and a storage unit 402. The storage unit 402 stores programs and data necessary for the operation of the HUD device 1, and includes an EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), Flash, and the like.

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、車両２周辺の照度信号、ＨＵＤ輝度信号、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、光強度検出部２０からの光強度情報、走査制御部２００からのフィードバックデータ等の各種情報が入力され、これらの情報より、ＣＰＵ４０１は、光強度調整部１６を制御する偏光制御データと、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及び偏光制御部３００を介してＬＤ１１、１２、１３及びＭＥＭＳミラー３０及び光強度調整部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 CPU 401 controls each unit by reading a program from the storage unit 402 and executing the program. The CPU 401 includes vehicle information and a start signal from an external device (not shown) such as an ECU of the vehicle 2, an illuminance signal around the vehicle 2, a HUD luminance signal, and an LD current error signal indicating an LD abnormality from the LD control unit 100. Various information such as LD current data indicating current values flowing through the LDs 11, 12, and 13, light intensity information from the light intensity detection unit 20, and feedback data from the scanning control unit 200 is input. The polarization control data for controlling the light intensity adjustment unit 16, the gradation control data for driving the LD control unit 100, and the scanning control data for driving the scanning control unit 200 are generated and output, and the HUD device 1 is integrated. Control. That is, the CPU 401 drives the LD 11, 12, 13, the MEMS mirror 30, and the light intensity adjustment unit 16 via the LD control unit 100, the scan control unit 200, and the polarization control unit 300 in accordance with the input information, and the image M is generated. Thereby, the display light L representing the image M is emitted toward the windshield 3, and the observer 4 can visually recognize the image M as the virtual image V.

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、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝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 HUD device 1 having the above configuration expresses white by mixing the laser light R, laser light G, and laser light B emitted from the LDs 11, 12, and 13 at a predetermined ratio. The predetermined ratio for expressing white is, for example, R: G: B = 2.9: 2.4: 1. For example, in the HUD device 1, white balance adjustment is performed by controlling the current values of the LDs 11, 12, and 13. The white balance adjustment method will be specifically described below.

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Ｉ_ｔｈ（Ｒ−Ｉ_ｔｈ、Ｇ−Ｉ_ｔｈ、Ｂ−Ｉ_ｔｈ）をそれぞれ有する。電流閾値Ｉ_ｔｈ付近の値域は、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、Ｉ_ｔｈ＋αとなる。ここで、αは数ｍＡ程度である。 First, the current-light intensity characteristics of the LDs 11, 12, and 13 constituting the HUD device 1 will be described.
The LDs 11, 12, and 13 have current-light intensity characteristics as shown in FIG. FIG. 4 is a diagram for explaining the current-light intensity characteristics in consideration of the light intensity mixing ratio in the white balance adjustment of the RGB laser light source. As illustrated, the LDs 11, 12, and 13 have current threshold values I _th (R−I _th , G−I _th , and B−I _th ) for starting laser oscillation, respectively. Range near the current threshold I _th becomes unstable oscillation region lasing becomes unstable, a current value of the lower limit for driving when considering the margin, the LD11,12,13 so as not to unstable oscillating region lower The drive current value is I _th + α. Here, α is about several mA.

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 LDs 11, 12, and 13 are combined for color expression, but the light intensity in the unstable oscillation region is approximately the same in the LDs 11, 12, and 13. is there.

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Ｉ_ｐｅａｋ（Ｒ−Ｉ_ｐｅａｋ、Ｇ−Ｉ_ｐｅａｋ、Ｂ−Ｉ_ｐｅａｋ）を有する。なお、図４には、光減衰部材１８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（Ｂ−Ｉ_{ｐｅａｋ１}）と記載し、光減衰部材１８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（Ｂ−Ｉ_{ｐｅａｋ２}）と記載する。 Further, LD11,12,13 has white upper drive current value becomes the maximum light intensity in consideration of the light intensity mixing ratio in balance _{_{_{I peak (R-I peak,}}} G-I peak, B-I peak) and. In FIG. 4, the current value that is the maximum light intensity in consideration of the light intensity color mixture ratio in white balance adjustment when the light attenuation member 18 is not provided is described as ( _BI peak 1), and the light attenuation member 18 is described. The current value at which the maximum light intensity takes into account the light intensity color mixture ratio in white balance adjustment in the case of having a white balance is described as (B-I _peak2 ).

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Ｉ_ｐｅａｋから下限駆動電流値（Ｉ_ｔｈ＋α）までの
Ｉ_ｐｅａｋ−（Ｉ_ｔｈ＋α）
である。従って、Ｉ_ｐｅａｋ−（Ｉ_ｔｈ＋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). Thus, stable display, capable of white balance adjustment region (hereinafter, stability of the region) and are from the upper drive current _{I peak} to the lower drive current _{_{(I th + α) I peak}} - (I th + α)
It is. Accordingly, it is desirable that all gradation representations and white balance adjustment over all gradations be performed within the region of I _peak − (I _th + α).

光減衰部材１８を備えていない場合、ＬＤ１３の安定領域は、
Ｂ−Ｉ_{ｐｅａｋ１}−（Ｂ−Ｉ_ｔｈ＋α）
となる。すなわち、ＬＤ１３は、Ｂ−Ｉ_{ｐｅａｋ１}−（Ｂ−Ｉ_ｔｈ＋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、Ｒ−Ｉ_ｐｅａｋ−（Ｒ−Ｉ_ｔｈ＋α）の値を有する第１電流に応じた光強度でレーザー光Ｂを出射する。また、ＬＤ１２は、Ｇ−Ｉ_ｐｅａｋ−（Ｇ−Ｉ_ｔｈ＋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 attenuating member 18 is not provided, the stable region of the LD 13 is
_{_{B-I peak1 - (B-}} I th + α)
It becomes. That, LD 13 _{is, B-I} peak 1 - emits a laser beam B by the light intensity corresponding to the third current having a value of _{(B-I th + α)} . Similarly, the LD 11 emits the laser beam B with a light intensity corresponding to the first current having a value of R−I _peak − (R−I _th + α). Further, the LD 12 emits the laser light G with a light intensity corresponding to the second current having a value of GI _peak − (GI− _th + α).

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、Ｂ−Ｉ_ｔｈ＋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、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝２．９：２．４：１が崩れることになる。 The range width of the stable region of the LD 13 is narrower than the range width of the stable region of the LDs 11 and 12. In addition, there is a limit due to the resolution of the LD applied current in the first drive unit. Therefore, when gradation representation is performed in a low luminance region, that is, a low gradation region, the current value input to the LD 13 is less than B−I _th + α. That is, an unstable oscillation region is used. When the LD 13 is used in the unstable oscillation region, the light intensity of the laser light B is extremely reduced, so that a predetermined ratio expressing white, for example, R: G: B = 2.9: 2. 4: 1 will collapse.

図６に、光減衰部材１８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の入力電流値Ｉ_ＬＤが電流閾値Ｉ_ｔｈを下回り、Ｇ比及びＢ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. 6 shows an actual measurement value and an ideal ratio of the spectral radiance ratio when the light attenuating member 18 is not provided and the LD 13 in all gradations / white display is used as a reference. As shown in the figure, the R ratio approximates the R ideal ratio in the high gradation region and the medium gradation region (21 to 64/64), but deviates from the R ideal ratio in the low gradation region (1 to 20/64). And become a high value. Similarly, the G ratio approximates to the G ideal ratio in the high gradation region and the medium gradation region (21 to 64/64), but deviates from the G ideal ratio in the low gradation region (1 to 20/64). High value.
In particular 1-8 gradation, input current value _{I LD} of the LD13 is below the current threshold value _{I th,} the measured value of the G ratio and B ratio is a large value of more than 10 times from the ideal ratio. For this reason, white balance adjustment cannot be performed stably, and the display screen is greatly deviated from the standard white, which is so-called white balance collapse.

次に、光減衰部材１８を備えた場合について説明する。光減衰部材１８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Ｂ−Ｉ_ｔｈ＋α）以上の電流値Ｉ_ＬＤ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Ｂ−Ｉ_{ｐｅａｋ１}−（Ｂ−Ｉ_ｔｈ＋α）から、Ｂ−Ｉ_{ｐｅａｋ２}−（Ｂ−Ｉ_ｔｈ＋α）へ拡大する（図４参照）。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, the case where the light attenuation member 18 is provided will be described. Since the light attenuating member 18 is provided, a current value I _LD greater than or equal to a predetermined value (lower limit current value B−I _th + α) can be input even in a low gradation region, and thus there is a region where gradation expression can be stably performed. _B-I peak 1 - from _{(B-I th + α)} , B-I peak2 - to enlarge _{(B-I th} + α) (see FIG. 4). As a result, a stable region where white balance adjustment can be stably performed is also expanded.

図７に光減衰部材１８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６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、光減衰部材１８を備えていないとき（図６参照）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. 7 shows the measured value and ideal ratio of the spectral radiance ratio when the light attenuating member 18 is provided and using the LD 13 in all gradations and white display as a reference. Even when compared with the measurement results shown in FIG. 6, it can be seen that the deviation from the ideal ratio of R and G for white balance adjustment is dramatically improved. The maximum deviation from the ideal ratio can be suppressed to 2.25 times, and the white balance adjustment accuracy is improved by about 5 times compared with the case where the light attenuation member 18 is not provided (see FIG. 6).

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を構成する合波部１５ｃとＬＤ１３との間に光減衰部材１８を備えることで、ＬＤ１３から出射されてレーザー光Ｂの光強度を減衰させることができる。そのため、光減衰部材１８を備えていない場合に比べ、高い電流値で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 HUD device 1 according to the present embodiment, the light attenuating member 18 is provided between the multiplexing unit 15c constituting the multiplexing unit 15 and the LD 13, so that the laser beam B emitted from the LD 13 is emitted. Can be attenuated. Therefore, the LD 13 can be used with a higher current value than when the light attenuation member 18 is not provided. Therefore, when the LD 13 is used in the low gradation region, the LD 13 can be used in a current value region higher than the unstable region. In this way, since the LD 13 is used in the current value region that avoids the unstable region, the light intensity of the LD 13 can be stabilized. As a result, the HUD device 1 can stably express white.

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光強度調整部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、光強度調整部１６に入射するレーザー光Ｂが光減衰部材１８により減衰されているため、光強度調整部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、光強度調整部１６の容易な制御によって、白色を実現することができる。 Further, by having the light intensity adjusting unit 16 that adjusts the light intensity of the laser light R, laser light G, and laser light B incident on the MEMS mirror 30, it is possible to reduce the drive current of the LD11, LD12, and LD13 ( A low-luminance display of the image M can be realized (without driving near the unstable oscillation region).
Furthermore, since the laser beam B incident on the light intensity adjusting unit 16 is attenuated by the light attenuating member 18, the light intensity adjusting unit 16 adjusts the light intensity of the laser beam B in the same manner as the laser beam R and the laser beam G. There is no need to perform special light intensity adjustment (large attenuation) of only the laser beam B, and white can be realized by easy control of the light intensity adjusting unit 16.

また、第１駆動部１０１（ＬＤ制御部１００）は、光強度調整部１６の合成レーザー光ＲＧＢの透過率を低下させる低出力モードと合成レーザー光ＲＧＢ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、第１駆動部１０１（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。 Further, the first drive unit 101 (LD control unit 100) has a low output mode for reducing the transmittance of the combined laser beam RGB of the light intensity adjusting unit 16 and a high output mode for increasing the transmittance of the combined laser beam RGB as compared with the low output mode. In the output mode, the LDs 11, 12, and 13 are similarly controlled in gradation, and the image M is displayed with high brightness without complicated gradation control by the first drive unit 101 (LD control unit 100). Stable gradation control can be performed in (high output mode) and low luminance (low output mode).

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ＲＧＢ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。 In addition, when the liquid crystal panel is irradiated with the synthetic laser light RGB in which the laser light R, the laser light G, and the laser light B are mixed, the light intensity of the laser light B is attenuated to suppress deterioration of the liquid crystal panel. 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減衰部材１８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 attenuating member 18 having a transmittance distribution inversely proportional to the luminance distribution of each of the laser beams R, G, and B, the light intensity distribution in the irradiation surface of the laser beam can be made uniform. Thereby, when irradiating a liquid crystal panel with each laser beam R, G, and B, degradation of the liquid crystal panel can be suppressed. This is because, as a characteristic of laser light, it is known that the light intensity is stronger at the center of the irradiation range, and the light intensity decreases toward the periphery of the irradiation range. Therefore, the deterioration of the organic material or the like occurs from the center of the laser beam where the light intensity distribution of the laser beam is particularly high, and gradually spreads to the periphery. As a result, when the liquid crystal panel (polarization control element) is irradiated with the laser beam B, the organic material is deteriorated and damaged. This is because it is difficult to realize a long-life dimming function.

また、光減衰部材１８としては、入射光の一部を反射する反射型の光学系が一般的に用いられる。反射型の光減衰部材１８を用いる場合には、レーザー光Ｂと光減衰部材１８との関係が入射角９０°であれば、光減衰部材により反射された反射光はＬＤ１３へ戻ることになる。そのため、反射光がＬＤ１３の発熱や寿命劣化の原因となりうる。そこで、レーザー光Ｂの入射角が垂直とは異なる角度となるように、光減衰部材１８を配置ことで、ＬＤ１３への反射光戻りを防ぐとともに、ＬＤ１３の発熱や寿命劣化を低減することができる。 As the light attenuating member 18, a reflection type optical system that reflects a part of incident light is generally used. When the reflection type light attenuating member 18 is used, if the relationship between the laser beam B and the light attenuating member 18 is an incident angle of 90 °, the reflected light reflected by the light attenuating member returns to the LD 13. Therefore, the reflected light can cause heat generation and life deterioration of the LD 13. Therefore, by arranging the light attenuating member 18 so that the incident angle of the laser beam B is different from the vertical angle, it is possible to prevent the reflected light from returning to the LD 13 and to reduce the heat generation and life deterioration of the LD 13. .

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、光強度調整部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 LD 13 stably emits the laser light B, so that white balance can be adjusted and white can be stably expressed. As a result, display images other than white can be stably displayed. In particular, when a liquid crystal panel is used as the light intensity adjusting unit 16 and the liquid crystal panel is irradiated with laser light, the light intensity of the laser beam B having the highest energy is attenuated to reduce the organic material constituting the liquid crystal panel. Deterioration can be suppressed. As a result, the life of the liquid crystal panel can be extended.

［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]
In addition, this invention is not limited by the above embodiment and drawing. 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.

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 screen 40 that irradiates the laser light R, laser light G, and laser light B. In this case, the screen 40 functions as a color mixing unit.

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）等の空間光変調素子と、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 modulation element such as a TFT (Thin Film Transistor), an LD 11 that emits red light, an LD 12 that emits green light, and an LD 13 that emits blue light. May be displayed.

１ＨＵＤ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）
１１ＬＤ（赤色光源）
１２ＬＤ（緑色光源）
１３ＬＤ（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合波部
１５ｃ合波部
１６光強度調整部
１７透過膜
１８光減衰部材
２０光強度検出部
３０ＭＥＭＳミラー（走査部）
４０スクリーン
６０第１反射部
７０第２反射部
８０筐体
９０透光部
１００ＬＤ制御部
１０１第１駆動部
１０２給電部
２００走査制御部
２０１第２駆動部
２０２ミラー位置検出部
３００偏光制御部
４００主制御部
４０１ＣＰＵ
４０２記憶部
ＲＧＢ合成レーザー光
Ｃ反射光
Ｌ表示光
Ｍ画像
Ｖ虚像 1 HUD device (display device)
2 Vehicle 3 Windshield 4 Observer 10 Laser beam emitting part (color mixing device)
11 LD (red light source)
12 LD (green light source)
13 LD (blue light source)
14 condensing optical system 14a condensing optical system 14b condensing optical system 14c condensing optical system 15 multiplexing unit (color mixing means)
15a Reflector 15b Multiplexer 15c Combiner 16 Light intensity adjuster 17 Transmission film 18 Light attenuation member 20 Light intensity detector 30 MEMS mirror (scanning unit)
40 Screen 60 First Reflecting Unit 70 Second Reflecting Unit 80 Case 90 Translucent Unit 100 LD Control Unit 101 First Driving Unit 102 Power Feeding Unit 200 Scanning Control Unit 201 Second Driving Unit 202 Mirror Position Detection Unit 300 Polarization Control Unit 400 Main control unit 401 CPU
402 Storage Unit RGB Composite Laser Light C Reflected Light L Display Light M Image V Virtual Image

Claims

A red light source that emits red light at a light intensity corresponding to the supplied first current;
A green light source that emits green light at a light intensity corresponding to the supplied second current;
A blue light source that emits blue light with a light intensity corresponding to the supplied third current;
Color mixing means for mixing the red light, the green light, and the blue light together ;
An attenuating member disposed on an optical path of the blue light between the color mixing means and the blue light source, and attenuating the blue light toward the color mixing means;
A scanning unit that generates an image by scanning the light mixed by the color mixing unit,
A display device characterized by that.

The light mixed by the color mixing means reaches a light intensity adjusting unit that adjusts the light transmittance,
The light intensity adjusting unit includes a portion formed of an organic material in a portion where the mixed light reaches.
The display device according to claim 1.

The light attenuating member transmits the light so that the light intensity distribution of the blue light emitted from the blue light source is uniform within the irradiation surface;
The display device according to claim 1, wherein the display device is a display device .

The light attenuating member has a transmittance distribution inversely proportional to the light intensity distribution of the blue light emitted from the blue light source;
The display device according to claim 1, wherein the display device is a display device .

The light attenuating member is installed such that an incident angle with respect to the blue light emitted from the blue light source is different from a vertical angle.
The display device according to claim 1, wherein the display device is a display device .