JP6569318B2 - Optical scanning device - Google Patents
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Description
本発明は、光走査装置に関する。 The present invention relates to an optical scanning device.
従来、投影面に画像を投影することにより、観察者の視野に重ねて画像を表示するヘッドアップディスプレイ(HUD:Head-Up Display)装置が知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a head-up display (HUD) device that displays an image superimposed on an observer's field of view by projecting the image onto a projection surface is known.
また、HUD装置と、運転者の目を撮影する視点検知用カメラと、運転者の手を撮影するジェスチャ検知用カメラとを備えた車載用の虚像表示装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。この虚像表示装置では、運転者の目位置と指先位置を検出することにより運転者の視線を特定することができる。 Further, a vehicle-mounted virtual image display device including a HUD device, a viewpoint detection camera that captures a driver's eyes, and a gesture detection camera that captures a driver's hand is known (for example, Patent Documents). 1). In this virtual image display device, the driver's line of sight can be specified by detecting the driver's eye position and fingertip position.
しかしながら、上述した虚像表示装置では、画像を表示するために用いられる光源とは別に、運転者の目位置や指先位置等を検出するための新たな光源が必要となる。 However, in the above-described virtual image display device, a new light source for detecting the driver's eye position, fingertip position, and the like is required in addition to the light source used for displaying an image.
そこで、上記課題に鑑み、新たに光源を設けることなく、観察者の位置を検出するための光を照射可能な光走査装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an optical scanning device capable of emitting light for detecting the position of an observer without newly providing a light source.
上記目的を達成するため、一実施形態において、光走査装置は、
光源と、
前記光源から出射された光が入射する入射光学系と、
前記入射光学系から出射された光を2次元的に偏向する光偏向器と、
前記光偏向器により偏向された光を用いて画像が形成される画像形成領域を含むスクリーンと、
前記光偏向器により偏向された光の一部を反射する反射光学系と
を備え、
前記反射光学系は、前記光偏向器により偏向された光のうち、前記画像形成領域に入射する光以外の光の光路上に配置され、
前記光偏向器により偏向された光を前記スクリーンに導く走査光学系を更に備え、前記反射光学系は、前記走査光学系が配置される平面上に設けられ、前記画像形成領域に入射する光と異なる方向に光を反射する。
In order to achieve the above object, in one embodiment, an optical scanning device comprises:
A light source;
An incident optical system into which light emitted from the light source is incident;
An optical deflector for two-dimensionally deflecting light emitted from the incident optical system;
A screen including an image forming region in which an image is formed using light deflected by the light deflector;
A reflective optical system that reflects a portion of the light deflected by the optical deflector, and
The reflection optical system is disposed on an optical path of light other than light incident on the image forming region among light deflected by the light deflector ,
A scanning optical system that guides the light deflected by the optical deflector to the screen; and the reflection optical system is provided on a plane on which the scanning optical system is disposed, and is incident on the image forming area. Reflects light in different directions .
本実施形態によれば、新たに光源を設けることなく、観察者の位置を検出するための光を照射可能な光走査装置を提供することができる。 According to this embodiment, it is possible to provide an optical scanning device capable of emitting light for detecting the position of an observer without newly providing a light source.
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。 Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted.
本発明の光走査装置は、特に車両に搭載されるヘッドアップディスプレイ(HUD)装置に関し、新たに光源を設けることなく、観察者(運転者)の位置を検出するための光を照射可能であることを特徴とするものである。 The optical scanning device of the present invention particularly relates to a head-up display (HUD) device mounted on a vehicle, and can irradiate light for detecting the position of an observer (driver) without newly providing a light source. It is characterized by this.
なお、以下の実施形態では、光走査装置を車両に搭載した場合について説明するが、本発明はこの点において限定されるものではない。 In the following embodiments, a case where the optical scanning device is mounted on a vehicle will be described, but the present invention is not limited in this respect.
[第1実施形態]
第1実施形態に係るHUD装置の構成の一例について説明する。図1は、第1実施形態に係るHUD装置の概略構成図である。
[First Embodiment]
An example of the configuration of the HUD device according to the first embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the HUD device according to the first embodiment.
図1に示すように、HUD装置1は、車両に搭載され、ダッシュボードDB内に収容されている。HUD装置1は、車両のフロントガラス(ウインドシールド)FGに画像を投影することで、車両の運転者Dの視野に重ねて画像(虚像I)を表示する。これにより、運転者Dは、車両前方側の視野(車両の前方風景)を確保し、かつ、車速、車両状態、道路情報等の運転者Dを支援するための情報を確認することができる。
As shown in FIG. 1, the
HUD装置1は、光源10と、レンズアレイ20と、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)ミラー30と、折り返しミラー40と、スクリーン50と、凹面ミラー60と、第1の反射ミラー70と、第2の反射ミラー80と、受光器90とを有する。HUD装置1の各部は、例えば車両に搭載された電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)等の制御装置によってその動作が制御される。制御装置については後述する。
The
光源10は、赤色、緑色、青色のレーザ光源を含む。各色のレーザ光源には、MEMSミラー30の走査角度に合わせた映像信号が送信され、その信号に応じて光強度が変調されたレーザ光が出射される。そして、光強度変調された光がMEMSミラー30により偏向されることにより、スクリーン50に目的の画像が表示される。
The
レンズアレイ20は、光源10から出射された光が入射する入射光学系の一例である。具体的には、レンズアレイ20は、3色のレーザ光源から出射された光をコリメートするコリメートレンズと、コリメートされた3色のレーザ光を合成する光合成手段と、合成されたレーザ光を集光する集光レンズとを有する。光合成手段としては、3色のレーザ光を合成可能であれば特に限定されないが、例えばダイクロイックミラー、ダイクロイックプリズムを用いることができる。
The
MEMSミラー30は、レンズアレイ20から出射された光を2次元的に偏向する光偏向器の一例である。具体的には、MEMSミラー30は、後述するミラー部31の角度を変えることで、例えば水平方向に高速で光を偏向し、かつ、垂直方向に水平方向よりも低速で光を偏向する2次元MEMSミラーである。以下、高速で光を走査する方向を主走査方向、主走査方向に対して相対的に低速で光を走査する方向を副走査方向という。
The
MEMSミラー30の駆動方式としては、特に限定されないが、例えば圧電駆動方式、電磁駆動方式、静電駆動方式を用いることができる。以下、圧電駆動方式のMEMSミラー30について、図2を参照しながら説明する。図2は、2次元MEMSミラーの概略構成図である。
The driving method of the
図2に示すように、MEMSミラー30は、光を反射するアルミニウム(Al)や白金(Pt)等の反射率の高い材料により形成された反射膜を含むミラー部31と、ミラー部31に連結されたトーションバー32と、トーションバー32を介してミラー部31を駆動する2対の第1の圧電アクチュエータ33と、第1の圧電アクチュエータ33を支持する可動枠34と、可動枠34を駆動する蛇行状に形成された1対の第2の圧電アクチュエータ35と、第2の圧電アクチュエータ35を支持する支持部36とを有する。
As shown in FIG. 2, the
MEMSミラー30においては、第1の圧電アクチュエータ33にミラー部31の共振周波数と同等の周波数を有する正弦波電圧を印加し、トーションバー32を撓ませることでY軸を回転軸とした周期的振動を発生させる。また、第2の圧電アクチュエータ35における領域35a、35bに対して交互に逆向きののこぎり波状電圧を印加し、蛇行状の第2の圧電アクチュエータ35の撓みによる小さな変位を重畳させることで、X軸を回転軸とした周期的振動を発生させる。これにより、主走査方向(X軸方向)に高速で光を走査すると共に、副走査方向(Y軸方向)に主走査方向よりも低速で光を走査することができる。
In the
折り返しミラー40は、MEMSミラー30により偏向された光をスクリーン50に導く走査光学系の一例である。折り返しミラー40は、その角度を変えることによりスクリーン50に形成される画像の位置を変更する。
The
スクリーン50は、折り返しミラー40から出射された光により画像が形成される画像形成領域を含む。
The
凹面ミラー60は、折り返しミラー40からスクリーン50を介して出射された光の方向を変えて、フロントガラスFGに向けて光を反射するミラーである。凹面ミラー60は、その角度を変えることによりフロントガラスFGに向けて反射する光の方向を変更する。
The
第1の反射ミラー70は、MEMSミラー30により偏向された光の一部を反射する反射光学系の一例である。第1の反射ミラー70は、MEMSミラー30により偏向された光のうち、画像形成領域に入射する光以外の光の光路上に配置される。
The
第1の反射ミラー70を設ける位置の一例について、図3を参照しながら説明する。図3は、スクリーン50と第1の反射ミラー70との間の位置関係の一例を説明する図である。図3において、矢印LBは、MEMSミラー30によって走査される光を表す。また、実線で示す領域は、スクリーン50が配置された平面上におけるMEMSミラー30により光を走査することができる領域(以下、「走査可能領域A」という。)を表す。また、スクリーン50と走査可能領域Aとが重なった領域は、折り返しミラー40から出射された光により画像が形成される領域(以下、「画像形成領域B」という。)を表す。また、走査可能領域Aのうちスクリーン50と重なっていない領域は、画像形成に用いられない領域(以下、「非画像形成領域C」)を表す。
An example of the position where the
図3に示すように、第1の反射ミラー70は、例えばスクリーン50が配置される平面上に設けられる。具体的には、第1の反射ミラー70は、非画像形成領域Cに入射する光を反射する位置、例えば走査可能領域A内の右上方の位置等、走査可能領域A内であって画像形成領域Bの外側を通る光を受光できる位置に設けられる。
As shown in FIG. 3, the
ところで、レーザ走査式の描画方式においては、一般的にMEMSミラー30を正弦波駆動させることで光を走査するが、正弦波の山や谷の部分(図3中、「P」で示す。)では速度変化が大きいため、画像形成領域Bとして用いないことが多い。また、スクリーン50の端部には、レーザ走査制御のために光検出器等を配置している領域がある。第1実施形態では、これらの画像形成領域Bとして用いない領域や光検出器等を配置している領域に第1の反射ミラー70を配置することで、2次元走査したレーザ光を有効に活用することができる。
By the way, in the laser scanning drawing method, light is generally scanned by driving the
また、第1の反射ミラー70を設ける位置としては、前述したスクリーン50が配置される平面上に限定されるものではない。第1の反射ミラー70を設ける位置としては、HUD装置1の内部における非画像形成領域Cに入射する光の光路上であればよく、例えば折り返しミラー40が配置される平面上、折り返しミラー40とスクリーン50との間とすることもできる。折り返しミラー40が配置される平面上に第1の反射ミラー70を設ける場合、画像形成領域Bに入射する光と異なる方向に、非画像形成領域Cに入射する光を反射するように第1の反射ミラー70を配置する。
Further, the position where the
第1の反射ミラー70としては、MEMSミラー30により偏向された光の一部を反射可能であれば特に限定されず、単純な反射鏡であってもよく、1次元MEMSミラー、2次元MEMSミラー等の光偏向素子、ガルバノミラー、ポリゴンミラーであってもよい。なお、第1の反射ミラー70として1次元MEMSミラー、2次元MEMSミラー等の光偏向素子、ガルバノミラー、ポリゴンミラーを用いた場合、第1の反射ミラー70に入射した光を走査することが可能となるため、運転者Dに対して照射する光の走査範囲を拡大させることができる。
The
第2の反射ミラー80は、第1の反射ミラー70で反射した光の向きを変え、運転者Dに光を照射するミラーである。第2の反射ミラー80としては、第1の反射ミラー70で反射した光の向きを変えることが可能であれば特に限定されず、単純な反射鏡であってもよく、1次元MEMSミラー、2次元MEMSミラー等の光偏向素子、ガルバノミラー、ポリゴンミラーであってもよい。なお、第2の反射ミラー80として1次元MEMSミラー、2次元MEMSミラー等の光偏向素子、ガルバノミラー、ポリゴンミラーを用いた場合、第2の反射ミラー80に入射した光を走査することが可能となるため、運転者Dに対して照射する光の走査範囲が拡大させることができる。
The
受光器90は、運転者Dで反射した光を検出する。そして、後述する制御装置により、受光器90により検出された光に基づいて、運転者Dの位置情報が算出される。なお、運転者Dの位置情報を算出する方法については後述する。受光器90としては、例えばフォトダイオード、撮像素子を用いることができる。
The
制御装置は、HUD装置1の各部の動作を制御する。また、制御装置は、運転者Dと受光器90との間の距離情報と予めメモリ等に記憶された距離情報とに基づいて、運転者Dの位置情報を取得する。さらに、制御装置は、運転者Dの位置情報に基づいて、例えばスクリーン50に形成される画像の表示位置や表示内容、アイボックスの位置を制御する。なお、アイボックスとは、運転者Dが画像(虚像I)を見ることができる範囲を意味する。
The control device controls the operation of each unit of the
以下、HUD装置1の動作の一例について説明する。図4は、HUD装置の動作の一例を説明するフローチャートである。図5は、運転者の距離情報を取得する方法の一例を説明する図である。
Hereinafter, an example of the operation of the
まず、制御装置は、図5に示すように、MEMSミラー30により2次元的に偏向された光のうち第1の反射ミラー70及び第2の反射ミラー80で反射した光LBを運転者Dに照射することにより、運転者Dの距離情報を取得する(ステップS1)。
First, as shown in FIG. 5, the control device gives the driver D the light LB reflected by the first reflecting
具体的には、制御装置は、例えば飛行時間計測(TOF:Time Of Flight)法により運転者Dと受光器90との間の距離情報を取得する。TOF法とは、運転者Dへ光を照射し、その光が受光器90により検出されるまでの時間から距離を計測する方法である。このとき、光の速度が光の走査速度と比較して非常に大きいことから、どの位置に照射した光であるかが分かっていれば、どの場所から反射した光なのかを判定することができる。
Specifically, the control device acquires distance information between the driver D and the
なお、第1の反射ミラー70及び第2の反射ミラー80で反射した光の照射範囲については、運転者Dのみに限定されず、運転者D及び運転者Dが着座している座席シートを含む範囲であることが好ましい。
In addition, about the irradiation range of the light reflected by the 1st
次いで、制御装置は、ステップS1において取得した運転者Dの距離情報と予めメモリ等に記憶された距離情報とに基づいて、運転者Dの着座位置、着座姿勢等の位置情報を算出する(ステップS2)。 Next, the control device calculates position information such as the sitting position and the sitting posture of the driver D based on the distance information of the driver D acquired in step S1 and the distance information stored in advance in a memory or the like (step). S2).
具体的には、制御装置は、ステップS1において取得した運転者Dと受光器90との間の距離情報と、予めメモリ等に記憶された運転者Dの顎と首との間の距離差に関する情報とに基づいて、運転者Dの顎と首との境界を推定し、運転者Dの位置情報を取得する。
Specifically, the control device relates to the distance information between the driver D and the
また、制御装置は、例えばステップS1において取得した運転者D及び座席シートと受光器90との間の距離情報と、予めメモリ等に記憶された運転者Dと座席シートとの間の距離差に関する情報とに基づいて、運転者Dの姿勢を推定し、運転者Dが右又は左に寄っている等の運転者Dの位置情報を取得する。 Further, the control device relates to the distance information between the driver D and the seat seat acquired in step S1, for example, and the distance information between the driver D and the seat seat previously stored in a memory or the like. Based on the information, the posture of the driver D is estimated, and the position information of the driver D such as the driver D leaning to the right or left is acquired.
なお、運転者Dの位置情報の算出方法については、これらに限定されず、例えば座席シートの位置を基準位置(距離ゼロ)とし、座席シートからの距離により運転者Dの姿勢や頭の位置を推定してもよい。 Note that the calculation method of the position information of the driver D is not limited to these. For example, the position of the seat is the reference position (distance zero), and the posture of the driver D and the position of the head are determined by the distance from the seat. It may be estimated.
次いで、制御装置は、ステップS2で算出した運転者Dの位置情報に基づいて、スクリーン50に形成される画像の位置や内容を制御する(ステップS3)。
Next, the control device controls the position and content of the image formed on the
具体的には、制御装置は、例えば車両を右折させるとき等、運転者Dの顔の位置が所定の距離だけ右に傾いたことを検出した場合、スクリーン50に形成される画像を右に移動させるように、例えば折り返しミラー40の角度、凹面ミラー60の角度、HUD装置1の向きを制御する。
Specifically, when the control device detects that the position of the face of the driver D is tilted to the right by a predetermined distance, for example, when the vehicle is turned to the right, the control device moves the image formed on the
また、制御装置は、運転者Dの手の位置が受光器90から所定の距離(例えば20cm)以内の位置になったことを検出した場合、スクリーン50に形成される画像の内容を速度表示からナビゲーション表示に切り替えるように、例えば映像信号を制御する。
In addition, when the control device detects that the position of the hand of the driver D is within a predetermined distance (for example, 20 cm) from the
また、制御装置は、運転者Dの手の位置が受光器90から所定の距離(例えば10cm)以内の位置になったことを検出した場合、スクリーン50に形成される画像をオフにするように、例えば光源10の動作を制御する。
When the control device detects that the position of the hand of the driver D is within a predetermined distance (for example, 10 cm) from the
また、制御装置は、運転者Dの顔の位置が上下に移動したことを検出した場合、アイボックスの位置が顔の位置の上下に対応して移動するように、例えばMEMSミラー30の角度、凹面ミラー60の角度、HUD装置1の向きを制御する。
Further, when the control device detects that the position of the face of the driver D has moved up and down, for example, the angle of the
MEMSミラー30の角度を制御する方法としては、例えばMEMSミラー30に角度調整用の可動部を取り付けることにより、MEMSミラー30の角度を調整する方法が挙げられる。凹面ミラー60の角度を制御する方法としては、例えば凹面ミラー60に角度調整用の可動部を取り付けることにより、凹面ミラー60の角度を調整する方法が挙げられる。HUD装置1の向きを制御する方法としては、例えばHUD装置1に角度調整用の可動部を取り付けることにより、HUD装置1の向きを調整する方法が挙げられる。
As a method of controlling the angle of the
以上に説明したように、第1実施形態に係るHUD装置1は、光源10と、光源10から出射された光が入射するレンズアレイ20と、レンズアレイ20から出射された光を2次元的に偏向するMEMSミラー30と、MEMSミラー30により偏向された光をスクリーン50に導く折り返しミラー40と、折り返しミラー40から出射された光により画像が形成される画像形成領域Bを含むスクリーン50と、MEMSミラー30により偏向された光の一部を反射する第1の反射ミラー70とを備える。また、第1の反射ミラー70は、MEMSミラー30により偏向された光のうち、画像形成領域Bに入射する光以外の光の光路上に配置される。このため、フロントガラスFGに投影する画像を形成するために用いられる光源10を利用して、投影される画像に影響を与えることなく、運転者Dに光を照射することができる。結果として、新たに光源を設けることなく、観察者の位置を検出するための光を照射することができる。
As described above, the
また、HUD装置1は、受光器90により運転者Dで反射した光を検出することで、新たな光源を設けることなく、観察者の位置を検出することができる。
Further, the
なお、第1実施形態では、第1の反射ミラー70及び第2の反射ミラー80で反射した光が運転者Dに照射される形態について説明したが、第2の反射ミラー80を用いることなく第1の反射ミラー70で反射した光が運転者Dに直接照射される形態であってもよい。
In addition, although 1st Embodiment demonstrated the form with which the light reflected by the 1st
また、第1実施形態では、受光器90がHUD装置1に含まれる形態について説明したが、受光器90はHUD装置1の外部に設けられていてもよい。しかしながら、光源10から出射され運転者Dに照射される光以外の光(以下、「外光」という。)が受光器90内に入り込むことを抑制することができるという観点から、HUD装置1の内部であることが好ましい。
In the first embodiment, the
また、第1実施形態では、制御装置が車両に搭載されたECUである形態について説明したが、これに限定されず、制御装置がHUD装置1の内部に組み込まれている形態であってもよい。
Moreover, although 1st Embodiment demonstrated the form which is ECU with which the control apparatus was mounted in the vehicle, it is not limited to this, The form by which the control apparatus is integrated in the inside of the
また、運転者Dの眼の位置が予め設定された位置よりも低いと検出された場合、第1の反射ミラー70及び/又は第2の反射ミラー80の反射面の向きをずらす、又は塞ぐ等の方法により、運転者Dに光を照射しないようにする機構を設けてもよい。これにより、第1の反射ミラー70で反射した光が運転者Dの眼に入射することを抑制することができる。
Further, when it is detected that the position of the eye of the driver D is lower than a preset position, the direction of the reflecting surface of the first reflecting
[第2実施形態]
第2実施形態に係るHUD装置の構成の一例について説明する。図6は、第2実施形態に係るHUD装置の概略構成図である。
[Second Embodiment]
An example of the configuration of the HUD device according to the second embodiment will be described. FIG. 6 is a schematic configuration diagram of the HUD device according to the second embodiment.
図6に示すように、第2実施形態に係るHUD装置1Aは、第2の反射ミラー80と運転者Dとの間に光の波長を変換する波長変換素子110が設けられている点で、第1実施形態に係るHUD装置1と異なる。なお、その他の構成については、第1実施形態に係るHUD装置1と同様であるため、第1実施形態と異なる点を中心に説明する。
As shown in FIG. 6, the
図6に示すように、HUD装置1Aは、車両に搭載され、ダッシュボードDB内に収容されている。HUD装置1Aは、車両のフロントガラスFGに画像を投影することで、車両の運転者Dの視野に重ねて画像を表示する。これにより、運転者Dは、車両前方側の視野を確保し、かつ、車速、車両状態、道路情報等の運転者Dを支援するための情報を確認することができる。
As shown in FIG. 6, the
HUD装置1Aは、光源10と、レンズアレイ20と、MEMSミラー30と、折り返しミラー40と、スクリーン50と、凹面ミラー60と、第1の反射ミラー70と、第2の反射ミラー80と、受光器90と、波長変換素子110とを有する。HUD装置1Aの各部は、例えば車両に搭載されたECU等の制御装置によってその動作が制御される。
The
波長変換素子110は、第2の反射ミラー80と運転者Dとの間に設けられている。波長変換素子110は、第2の反射ミラー80で反射した光を可視光以外の光(例えば赤外光)に変換する。これにより、外光が受光器90に入り込んだ場合であっても、光源10から出射され運転者Dに照射される光と外光とを区別することができる。結果として、受光器90による誤検出を抑制することができる。
The
また、波長変換素子110を設けた場合、波長変換素子110と運転者Dとの間、運転者Dと受光器90との間、又は受光器90の受光面に、可視光を透過しない、又は可視光をほとんど透過しないバンドパスフィルタ等の光学フィルタを設けることが好ましい。これにより、外光がHUD装置1Aの光学系に入り込んだ場合であっても、外光が受光器90に入り込むことを抑制することができる。結果として、受光器90による誤検出を特に抑制することができる。さらに、受光器90に一定以上の輝度の光のみを検出できる機能を設けてもよい。なお、図6では、波長変換素子110と運転者Dとの間にバンドパスフィルタ120が設けられた場合を示している。
When the
以上に説明したように、第2実施形態では、前述した第1実施形態による効果に加えて、以下の効果が得られる。 As described above, in the second embodiment, the following effects are obtained in addition to the effects of the first embodiment described above.
第2実施形態では、HUD装置1Aは、第2の反射ミラー80と運転者Dとの間に設けられた波長変換素子110を有する。このため、受光器90による誤検出を抑制することができる。
In the second embodiment, the
なお、第2実施形態では、第2の反射ミラー80と運転者Dとの間に波長変換素子110が設けられている形態について説明したが、波長変換素子110が設けられる位置についてはこれに限定されない。波長変換素子110は、第1の反射ミラー70と受光器90との間に設けられていればよく、例えば第1の反射ミラー70と第2の反射ミラー80との間、運転者Dと受光器90との間に設けられていてもよい。
In the second embodiment, the mode in which the
[第3実施形態]
第3実施形態に係るHUD装置の構成の一例について説明する。図7は、第3実施形態に係るHUD装置の概略構成図である。
[Third Embodiment]
An example of the configuration of the HUD device according to the third embodiment will be described. FIG. 7 is a schematic configuration diagram of the HUD device according to the third embodiment.
図7に示すように、第3実施形態に係るHUD装置1Bは、第2の反射ミラー80と運転者Dとの間にビームスプリッタ210が設けられている点で、第1実施形態に係るHUD装置1と異なる。なお、その他の構成については、第1実施形態に係るHUD装置1と同様であるため、第1実施形態と異なる点を中心に説明する。
As shown in FIG. 7, the HUD device 1B according to the third embodiment is such that a
図7に示すように、HUD装置1Bは、車両に搭載され、ダッシュボードDB内に収容されている。HUD装置1Bは、車両のフロントガラスFGに画像を投影することで、車両の運転者Dの視野に重ねて画像を表示する。これにより、運転者Dは、車両前方側の視野を確保し、かつ、車速、車両状態、道路情報等の運転者Dを支援するための情報を確認することができる。 As shown in FIG. 7, the HUD device 1B is mounted on a vehicle and accommodated in the dashboard DB. The HUD device 1B projects the image onto the windshield FG of the vehicle, and displays the image so as to overlap the field of view of the driver D of the vehicle. Thereby, the driver D can confirm the information for assisting the driver D such as the vehicle speed, the vehicle state, and the road information while ensuring the field of view on the vehicle front side.
HUD装置1Bは、光源10と、レンズアレイ20と、MEMSミラー30と、折り返しミラー40と、スクリーン50と、凹面ミラー60と、第1の反射ミラー70と、第2の反射ミラー80と、受光器90と、ビームスプリッタ210とを有する。HUD装置1Bの各部は、例えば車両に搭載されたECU等の制御装置によってその動作が制御される。
The HUD device 1B includes a
ビームスプリッタ210は、第2の反射ミラー80で反射した光を2つの光路(運転者Dに向かう光路、及び、受光器90に向かう光路)に分離する。
The
受光器90は、2つの光路に分離された光(運転者Dで反射した後に入射する光、及び、ビームスプリッタ210から直接入射する光)を受光する。
The
制御装置は、2つの光路に分離された光による干渉光を用いて光路長の差を検出することで、運転者Dの動きの速度を算出する。そして、制御装置は、運転者Dの動きの速度に応じて、スクリーン50に形成される画像の表示位置や表示内容を制御することができる。具体的には、制御装置は、運転者Dの手を払いのける動作に基づいて、スクリーン50に形成される画像を手の動きに対応させて移動させる。また、制御装置は、運転者Dの指の動きに基づいて、スクリーン50に形成されるナビゲーションマップを拡大縮小させる。
The control device calculates the speed of movement of the driver D by detecting the difference in optical path length using the interference light generated by the light separated into the two optical paths. Then, the control device can control the display position and display content of the image formed on the
以上に説明したように、第3実施形態では、前述した第1実施形態による効果に加えて、以下の効果が得られる。 As described above, in the third embodiment, the following effects are obtained in addition to the effects of the first embodiment described above.
第3実施形態では、HUD装置1Bは、第2の反射ミラー80で反射した光を、運転者Dに向かう光路と、受光器90に向かう光路とに分離するビームスプリッタ210を有する。このため、運転者Dの動きに対応させてスクリーン50に形成される画像を制御することができる。
In the third embodiment, the
[第4実施形態]
第4実施形態に係るHUD装置の構成の一例について説明する。図8は、第4実施形態に係るHUD装置の概略構成図である。
[Fourth Embodiment]
An example of the configuration of the HUD device according to the fourth embodiment will be described. FIG. 8 is a schematic configuration diagram of the HUD device according to the fourth embodiment.
図8に示すように、第4実施形態に係るHUD装置1Cは、光源10と受光器90とが同軸となるように配置された同軸光学系である点で、第1実施形態に係るHUD装置1と異なる。なお、その他の構成については、第1実施形態に係るHUD装置1と同様であるため、第1実施形態と異なる点を中心に説明する。
As shown in FIG. 8, the
図8に示すように、HUD装置1Cは、車両に搭載され、ダッシュボードDB内に収容されている。HUD装置1Cは、車両のフロントガラスFGに画像を投影することで、車両の運転者Dの視野に重ねて画像を表示する。これにより、運転者Dは、車両前方側の視野を確保し、かつ、車速、車両状態、道路情報等の運転者Dを支援するための情報を確認することができる。 As shown in FIG. 8, the HUD device 1C is mounted on a vehicle and accommodated in a dashboard DB. The HUD device 1C projects the image onto the windshield FG of the vehicle, and displays the image so as to overlap the field of view of the driver D of the vehicle. Thereby, the driver D can confirm the information for assisting the driver D such as the vehicle speed, the vehicle state, and the road information while ensuring the field of view on the vehicle front side.
HUD装置1Cは、光源10と、レンズアレイ20と、MEMSミラー30と、折り返しミラー40と、スクリーン50と、凹面ミラー60と、第1の反射ミラー70と、第2の反射ミラー80と、受光器90と、ハーフミラー310とを有する。HUD装置1Cの各部は、例えば車両に搭載されたECU等の制御装置によってその動作が制御される。
The
ハーフミラー310は、第1の反射ミラー70と第2の反射ミラー80との間に設けられている。ハーフミラー310は、第1の反射ミラー70で反射し、第2の反射ミラー80に向かう光を透過し、かつ、運転者Dで反射した後、第2の反射ミラー80で反射した光の方向を受光器90に向かう方向に変えるミラーである。
The
受光器90は、運転者Dで反射した後、第2の反射ミラー80及びハーフミラー310で反射した光を受光する。
The
以上に説明したように、第4実施形態では、前述した第1実施形態による効果に加えて、以下の効果が得られる。 As described above, in the fourth embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects of the first embodiment described above.
第4実施形態では、HUD装置1Cは、光源10と受光器90とが同軸となるように配置された同軸光学系であることから、外光が受光器90内に入り込むことを抑制することができる。その結果、外光が多い環境下であっても高い精度で運転者Dの位置を検出することができる。
In the fourth embodiment, the
なお、第4実施形態では、第1の反射ミラー70と第2の反射ミラー80との間にハーフミラー310が設けられている形態について説明したが、ハーフミラー310が設けられる位置についてはこれに限定されない。ハーフミラー310が設けられる位置は、光源10及び受光器90が同軸光学系を形成可能となる位置であれば特に限定されず、例えば第2の反射ミラー80と運転者Dとの間であってもよい。
In the fourth embodiment, the
以上、光走査装置を実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。 The optical scanning device has been described above by way of the embodiment. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications and improvements can be made within the scope of the present invention.
なお、前述の実施形態では、MEMSミラー30により偏向された光を折り返しミラー40によりスクリーン50に導く形態について説明したが、本発明はこの点において限定されない。例えば、MEMSミラー30により偏向された光を、折り返しミラー40を用いることなく、直接スクリーン50に導いてもよい。
In the above-described embodiment, the mode in which the light deflected by the
1 HUD装置
10 光源
20 レンズアレイ
30 MEMSミラー
40 折り返しミラー
50 スクリーン
60 凹面ミラー
70 第1の反射ミラー
80 第2の反射ミラー
90 受光器
110 波長変換素子
120 バンドパスフィルタ
210 ビームスプリッタ
310 ハーフミラー
A 走査可能領域
B 画像形成領域
C 非画像形成領域
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記光源から出射された光が入射する入射光学系と、
前記入射光学系から出射された光を2次元的に偏向する光偏向器と、
前記光偏向器により偏向された光を用いて画像が形成される画像形成領域を含むスクリーンと、
前記光偏向器により偏向された光の一部を反射する反射光学系と
を備え、
前記反射光学系は、前記光偏向器により偏向された光のうち、前記画像形成領域に入射する光以外の光の光路上に配置され、
前記光偏向器により偏向された光を前記スクリーンに導く走査光学系を更に備え、
前記反射光学系は、前記走査光学系が配置される平面上に設けられ、前記画像形成領域に入射する光と異なる方向に光を反射する、
光走査装置。 A light source;
An incident optical system into which light emitted from the light source is incident;
An optical deflector for two-dimensionally deflecting light emitted from the incident optical system;
A screen including an image forming region in which an image is formed using light deflected by the light deflector;
A reflective optical system that reflects a portion of the light deflected by the optical deflector, and
The reflection optical system is disposed on an optical path of light other than light incident on the image forming region among light deflected by the light deflector ,
A scanning optical system for guiding the light deflected by the light deflector to the screen;
The reflection optical system is provided on a plane on which the scanning optical system is disposed, and reflects light in a direction different from light incident on the image forming region.
Optical scanning device.
前記反射光学系は、前記画像形成領域に入射する光以外の光のうち前記正弦波の山の部分及び/又は谷の部分の光を反射する、
請求項1に記載の光走査装置。 The optical deflector is for driving the light emitted from the incident optical system in a sine wave,
The reflection optical system reflects light of a peak portion and / or a valley portion of the sine wave out of light other than light incident on the image forming region,
The optical scanning device according to claim 1 .
請求項1又は2に記載の光走査装置。 The reflection optical system includes a light deflection element,
The optical scanning device according to claim 1 or 2.
請求項1乃至3のいずれか一項に記載の光走査装置。 A light receiver for receiving the light reflected by the reflection optical system;
The optical scanning device according to any one of claims 1 to 3.
請求項4に記載の光走査装置。 The light source and the light receiver form a coaxial optical system;
The optical scanning device according to claim 4 .
請求項1乃至5のいずれか一項に記載の光走査装置。 A wavelength conversion element that converts light reflected by the reflective optical system into light other than visible light;
The optical scanning device according to any one of claims 1 to 5.
請求項6に記載の光走査装置。 An optical filter that transmits light having a wavelength converted by the wavelength conversion element and does not transmit visible light;
The optical scanning device according to claim 6 .
請求項1乃至7のいずれか一項に記載の光走査装置。 A beam splitter for separating the light reflected by the reflection optical system into two optical paths;
The optical scanning device according to any one of claims 1 to 7.
前記光源から出射された光が入射する入射光学系と、
前記入射光学系から出射された光を2次元的に偏向する光偏向器と、
前記光偏向器により偏向された光を用いて画像が形成される画像形成領域を含むスクリーンと、
前記光偏向器により偏向された光の一部を反射し、前記光の一部を対象へと照射する反射光学系と、
前記対象で反射した前記光の一部を受光する受光器と、
前記受光器により検出された光に基づいて、前記対象の位置情報を算出する制御部と、
を備え、
前記反射光学系は、前記光偏向器により偏向された光のうち、前記画像形成領域に入射する光以外の光の光路上に配置される、
光走査装置。 A light source;
An incident optical system into which light emitted from the light source is incident;
An optical deflector for two-dimensionally deflecting light emitted from the incident optical system;
A screen including an image forming region in which an image is formed using light deflected by the light deflector;
A reflective optical system that reflects a part of the light deflected by the light deflector and irradiates the part of the light to a target ;
A light receiver for receiving a part of the light reflected by the object;
A control unit that calculates position information of the object based on light detected by the light receiver;
With
The reflection optical system is disposed on an optical path of light other than light incident on the image forming region among light deflected by the light deflector.
Optical scanning device.
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