JP6900165B2 - 車両用表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両用表示装置に関する。
従来、車両用表示装置において、回転振動するミラーによって画像を投影する技術がある。例えば、特許文献１には、光反射面を有するミラー部と、一端がミラー部に固定され、ミラー部を回転振動可能に支持する一対の弾性支持部材と、電圧を印加することにより変形する構成を有し、一端が弾性支持部材の他端側に固定された一対の駆動梁と、一対の駆動梁の他端側が片持ち状態で固定されたベース部材と、を備え、電圧印加による駆動梁の変形が弾性支持部材を介して伝達されることによりミラー部が回転振動する光偏向器、及びこの光偏向器を有する画像投影装置の技術が開示されている。
特開２０１６−３３６５１号公報
ここで、車両用表示装置によって表示される画像は、種類に応じて適切な表示位置が異なる場合がある。例えば、車両の前景と重畳して表示されることが好ましい画像もあれば、前景と重畳して表示される必要性が低い画像もある。各画像をそれぞれ適切な位置に表示させることについて、なお改良の余地がある。例えば、一つのミラーの回転振動によって各画像をそれぞれ適切な位置に投影しようとすると、ミラーの走査範囲が過大となる可能性がある。
本発明の目的は、ミラーによる走査範囲の拡大を抑制しつつ各画像を適切な位置に表示できる車両用表示装置を提供することである。
本発明の車両用表示装置は、レーザ光を出射する光源と、直交する２本の回転軸の周りに回転振動しながら前記光源からのレーザ光をスクリーンに向けて反射することで前記スクリーンに画像を投影するミラーと、を含む画像生成手段と、車両のアイポイント前方に位置する反射部と前記スクリーンとの間に設けられ、前記スクリーンの画像を拡大して前記反射部に投影する拡大手段と、を備え、前記画像生成手段は、前記反射部の第一領域に投影される画像を生成する第一画像生成手段、および前記反射部の第二領域に投影される画像を生成する第二画像生成手段を有し、前記第一領域は、前記反射部において、前記アイポイントから見た場合に前記車両の前景と重畳する領域であり、前記第二領域は、前記第一領域の周辺に位置する領域であることを特徴とする。
上記車両用表示装置において、前記画像生成手段は、前記第一画像生成手段に設けられた前記ミラーである第一ミラー、前記第二画像生成手段に設けられた前記ミラーである第二ミラー、および前記光源からのレーザ光を前記第一ミラーおよび前記第二ミラーの一方に選択的に入射させる切り替え手段を有することが好ましい。
上記車両用表示装置において、前記第二領域は、前記第一領域の下側に位置する領域であることが好ましい。
上記車両用表示装置において、前記第一領域に投影された画像による虚像は、前記第二領域に投影された画像による虚像よりも前記アイポイントから見て前記車両の前側に位置することが好ましい。
本発明に係る車両用表示装置は、光源と、回転振動しながらレーザ光をスクリーンに向けて反射することでスクリーンに画像を投影するミラーと、を含む画像生成手段と、車両のアイポイント前方に位置する反射部とスクリーンとの間に設けられ、スクリーンの画像を拡大して反射部に投影する拡大手段と、を備える。
画像生成手段は、反射部の第一領域に投影される画像を生成する第一画像生成手段、および反射部の第二領域に投影される画像を生成する第二画像生成手段を有する。第一領域は、反射部において、アイポイントから見た場合に車両の前景と重畳する領域であり、第二領域は、第一領域の周辺に位置する領域である。本発明に係る車両用表示装置によれば、ミラーによる走査範囲の拡大を抑制しつつ各画像を適切な位置に表示できるという効果を奏する。
図１は、第１実施形態に係る車両用表示装置の配置を示す図である。 図２は、第１実施形態に係る車両用表示装置の内部を示す斜視図である。 図３は、第１実施形態に係るレーザ表示器の内部を示す斜視図である。 図４は、第１実施形態のレーザ表示器による画像の生成を説明する図である。 図５は、第１実施形態に係るＭＥＭＳミラーの斜視図である。 図６は、第１実施形態に係るＭＥＭＳミラーの断面図である。 図７は、第１実施形態に係る画像生成手段の図である。 図８は、第１実施形態の第一領域および第二領域を示す図である。 図９は、第１実施形態の虚像の結像位置を示す図である。 図１０は、第１実施形態の第１変形例に係る画像生成手段の図である。 図１１は、第１実施形態の第２変形例に係る画像生成手段の図である。 図１２は、第２実施形態に係る画像生成手段の図である。 図１３は、折り返しミラーによる入射方向の調整の一例を示す図である。 図１４は、液晶表示装置によって画像が投影されているウインドシールドを示す図である。
以下に、本発明の実施形態に係る車両用表示装置につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。
［第１実施形態］
図１から図９を参照して、第１実施形態について説明する。本実施形態は、車両用表示装置に関する。図１は、第１実施形態に係る車両用表示装置の配置を示す図、図２は、第１実施形態に係る車両用表示装置の内部を示す斜視図、図３は、第１実施形態に係るレーザ表示器の内部を示す斜視図、図４は、第１実施形態のレーザ表示器による画像の生成を説明する図、図５は、第１実施形態に係るＭＥＭＳミラーの斜視図、図６は、第１実施形態に係るＭＥＭＳミラーの断面図、図７は、第１実施形態に係る画像生成手段の図、図８は、第１実施形態の第一領域および第二領域を示す図、図９は、第１実施形態の虚像の結像位置を示す図である。なお、図６には、図５のVI−VI断面が示されている。
図１に示すように、第１実施形態に係る車両用表示装置１は、所謂ヘッドアップディスプレイ装置であり、車両１００のアイポイント２０１の前方に虚像を表示する。アイポイント２０１は、運転席に着座したドライバ２００の視点位置として予め定められた位置である。車両用表示装置１は、車両１００のダッシュボード１０１の内側に配置されている。ダッシュボード１０１の上面には、開口部１０１ａが設けられている。車両用表示装置１は、この開口部１０１ａを介してウインドシールド１０２に画像を投影する。ウインドシールド１０２は、車両１００のアイポイント２０１の前方に位置する反射部である。ウインドシールド１０２は、例えば、半透過性を有しており、車両用表示装置１から入射する光をアイポイント２０１に向けて反射する。ドライバ２００は、ウインドシールド１０２によって反射された画像を虚像１１０として認識する。ドライバ２００にとって、虚像１１０はウインドシールド１０２よりも前方に存在するかのように認識される。
なお、本明細書において、特に記載しない限り、「前後方向」は車両用表示装置１が搭載された車両１００の車両前後方向を示すものとする。また、特に記載しない限り、「横方向」は車両１００の車幅方向を示し、「上下方向」は車両１００の車両上下方向を示すものとする。
図２に示すように、車両用表示装置１は、筐体２、レーザ表示器３、平面ミラー４、および曲面ミラー５を有する。レーザ表示器３、平面ミラー４、および曲面ミラー５は、筐体２に収容されている。レーザ表示器３は、後述するようにレーザ光によってスクリーン９に画像を投影する。スクリーン９に投影された画像は、平面ミラー４および曲面ミラー５によって反射される。曲面ミラー５によって反射された画像は、筐体２に形成された開口部、およびダッシュボード１０１の開口部１０１ａを通過してウインドシールド１０２に投影される。曲面ミラー５の反射面５ａは、凹状の曲面であり、平面ミラー４からの入射光を拡大してウインドシールド１０２に向けて反射する。つまり、曲面ミラー５は、ウインドシールド１０２とスクリーン９との間に設けられ、スクリーン９の画像を拡大してウインドシールド１０２に投影する拡大手段である。本実施形態の曲面ミラー５は、非球面ミラーである。
図３に示すように、レーザ表示器３は、筐体６、レーザユニット７、ＭＥＭＳミラー８、およびスクリーン９を有する。レーザ表示器３は、光源としてのレーザユニット７とＭＥＭＳミラー８とを含む画像生成手段３０を有し、この画像生成手段３０によって画像を生成する。本実施形態の筐体６の形状は、直方体形状である。レーザユニット７およびＭＥＭＳミラー８は、筐体６の内部に収容されている。レーザユニット７は、レーザ光を出射する光源であり、レーザ光を生成して出力する。本実施形態のレーザユニット７は、赤色、緑色、および青色のレーザ光を発生させ、これら三色のレーザ光を重畳させて出力する。スクリーン９は、筐体６の側面に配置されている。
レーザユニット７は、筐体７０、赤色レーザダイオード７１、緑色レーザダイオード７２、青色レーザダイオード７３、ダイクロイックミラー７４，７５、およびミラー７６を有する。本実施形態の筐体７０の形状は、直方体形状である。各レーザダイオード７１，７２，７３、ダイクロイックミラー７４，７５、およびミラー７６は、筐体７０の内部に収容されている。
赤色レーザダイオード７１は、赤色のレーザ光を発生する。赤色レーザダイオード７１が出力するレーザ光は、コリメータレンズ７９Ａ（図４参照）を通過してダイクロイックミラー７４に照射される。緑色レーザダイオード７２は、緑色のレーザ光を発生する。緑色レーザダイオード７２が出力するレーザ光は、コリメータレンズ７９Ｂを通過してダイクロイックミラー７４に照射される。青色レーザダイオード７３は、青色のレーザ光を発生する。青色レーザダイオード７３が出力するレーザ光は、コリメータレンズ７９Ｃを通過してダイクロイックミラー７５に照射される。
ダイクロイックミラー７４は、赤色のレーザ光を透過させ、かつ緑色のレーザ光を反射する。赤色のレーザ光と、ダイクロイックミラー７４によって反射された緑色のレーザ光とは同じ光軸上のレーザ光となってダイクロイックミラー７５に入射する。ダイクロイックミラー７５は、赤色および緑色のレーザ光を透過させ、かつ青色のレーザ光を反射する。赤色および緑色のレーザ光と、ダイクロイックミラー７５によって反射された青色のレーザ光とは同じ光軸上のレーザ光となってミラー７６に入射する。ミラー７６は、レーザ光を全反射するミラーである。ミラー７６によって反射された各色のレーザ光は、筐体７０の出射孔７０ａを通過してＭＥＭＳミラー８に入射する。
車両用表示装置１は、レーザユニット７およびＭＥＭＳミラー８を制御する制御部１０を有する。制御部１０は、レーザユニット７が生成して出射するレーザ光の光量や色を制御する。制御部１０は、出射させるレーザ光の光量や色の目標値に基づいて、各レーザダイオード７１，７２，７３の出力制御を行う。また、車両用表示装置１は、後述するＭＥＭＳミラー８の回転振動の振動範囲および周波数を制御する。
図４に示すように、ＭＥＭＳミラー８は、直交する２本の回転軸Ｘ１，Ｘ２の周りに回転振動しながらレーザ光をスクリーン９に向けて反射することでスクリーン９に画像を投影する。ＭＥＭＳミラー８は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System：微小電気機械システム）技術を用いて制作されている。ＭＥＭＳミラー８は、機械要素部品、センサー、アクチュエータ、電子回路等が半導体基板上に集積化されたデバイスである。ＭＥＭＳミラー８の具体的な構成については後述する。
ＭＥＭＳミラー８によって反射された反射光７８は、ＭＥＭＳミラー８のミラー８２が第一回転軸Ｘ１周りに回転振動することにより、スクリーン９を画像横方向に走査する。また、反射光７８は、ＭＥＭＳミラー８のミラー８２が第二回転軸Ｘ２周りに回転振動することにより、スクリーン９を画像縦方向に走査する。レーザ表示器３は、反射光７８によってスクリーン９を画像横方向および画像縦方向に走査しながらスクリーン９に画像を投影する。
スクリーン９は、マイクロレンズアレイであり、集積された多数のマイクロレンズからなる。つまり、スクリーン９は、光を透過させる透過性スクリーンである。各マイクロレンズは、レーザ光を拡散させる。これにより、ドライバ２００の姿勢の変化等によりアイポイント２０１が所定の範囲内で変動したとしても、ウインドシールド１０２で反射されるレーザ光が視認可能となる。
図５に示すように、ＭＥＭＳミラー８は、本体８０、ステージ８１、ミラー８２、梁８３，８４、マグネット８５，８６、およびコイル８７を含む。ＭＥＭＳミラー８は、単結晶シリコンウエハをベースに構成されている。本体８０は、貫通孔を有する板状部材である。本体８０は、例えば、制御回路等が形成された基板である。ステージ８１は、貫通孔を有する板状部材であり、本体８０の貫通孔に配置されている。ステージ８１は、第二回転軸Ｘ２方向に延在する２本の梁８３によって本体８０と接続されている。梁８３は、ステージ８１の両側面と本体８０とをつないでいる。ステージ８１の表面には、渦状に巻かれたコイル８７が配置されている。コイル８７には、本体８０側から電力が供給される。
ミラー８２は、円盤形状の部材である。ミラー８２は、ステージ８１の貫通孔に配置されている。ミラー８２は、第一回転軸Ｘ１方向に延在する２本の梁８４によってステージ８１と接続されている。第一回転軸Ｘ１と第二回転軸Ｘ２とは直交している。マグネット８５，８６は、本体８０を挟んで第一回転軸Ｘ１の方向において対向して配置されている。図６に示すように、一方のマグネット８５は、そのＮ極をコイル８７に向けており、他方のマグネット８６は、そのＳ極をコイル８７に向けている。図６に示すようにコイル８７に電流が流れると、マグネット８５，８６の磁界によって、コイル８７にローレンツ力Ｆ１が作用する。このローレンツ力Ｆ１により、ステージ８１は第二回転軸Ｘ２を回転中心として本体８０に対して相対回転する。制御部１０は、コイル８７に流す電流を制御する。制御部１０は、コイル８７に流す電流の向きおよび電流値を制御することにより、ステージ８１を予め定められた第一周波数で回転振動させる。より具体的には、制御部１０は、コイル８７に流す電流の向きを第一周波数に応じて周期的に逆転させる。これにより、ステージ８１は正位相の側および逆位相の側にそれぞれ回転しながら周期的に回転振動する。第一周波数は、スクリーン９に投影する画像の単位時間当りのフレーム数に応じて定められている。
ミラー８２は、共振により第一回転軸Ｘ１の周りに回転振動する。すなわち、ミラー８２は、共振によってステージ８１に対して相対回転する。ステージ８１が第一周波数で回転振動する場合に、共振によってミラー８２が第二周波数で回転振動するように、ミラー８２及び梁８４の諸源が設計されている。第二周波数は、１フレーム当りの画像横方向の走査回数に応じて定められている。
本実施形態の画像生成手段３０は、レーザユニット７およびＭＥＭＳミラー８を含むものである。レーザユニット７は、レーザ光を出射する光源である。ＭＥＭＳミラー８のミラー８２は、回転軸Ｘ１，Ｘ２の周りに回転振動しながら反射光７８をスクリーン９に向けて反射することでスクリーン９に画像を投影する。
本実施形態の画像生成手段３０は、図７に示すように、第一画像生成手段３１および第二画像生成手段３２を有する。第一画像生成手段３１は、図８に示すウインドシールド１０２の第一領域１０３に投影される画像を生成する。第二画像生成手段３２は、図８に示すウインドシールド１０２の第二領域１０４に投影される画像を生成する。図８に示すように、本実施形態では、二つの領域１０３，１０４は互いに異なる領域である。第一領域１０３は、ウインドシールド１０２において、アイポイント２０１から見た場合に車両１００の前景と重畳する領域である。第二領域１０４は、第一領域１０３の周辺に位置する領域である。本実施形態の第二領域１０４は、ウインドシールド１０２における第一領域１０３よりも下側に位置する領域である。第二領域１０４の面積は、第一領域１０３の面積よりも小さい。また、第二領域１０４の縦方向の幅は、第一領域１０３の縦方向の幅よりも狭い。第一領域１０３の縦幅は、ウインドシールド１０２の縦幅の半分以上であってもよく、ウインドシールド１０２の縦幅の４分の３以上とされてもよい。
図７に戻り、第一画像生成手段３１は、レーザユニット７、第一ＭＥＭＳミラー８Ａ、および折り返しミラー３４を有する。第二画像生成手段３２は、レーザユニット７および第二ＭＥＭＳミラー８を有する。すなわち、レーザユニット７は二つの画像生成手段３１，３２に共通である。また、ＭＥＭＳミラー８は、第一ＭＥＭＳミラー８Ａおよび第二ＭＥＭＳミラー８Ｂを有する。第一ＭＥＭＳミラー８Ａは、第一画像生成手段３１に配置されたＭＥＭＳミラー８であり、第二ＭＥＭＳミラー８Ｂは、第二画像生成手段３２に配置されたＭＥＭＳミラー８である。
画像生成手段３０は、切り替えミラー３３を有する。切り替えミラー３３は、レーザユニット７が出射するレーザ光（以下、単に「出射光７７」と称する。）を第一ＭＥＭＳミラー８Ａおよび第二ＭＥＭＳミラー８Ｂの一方に選択的に入射させる切り替え手段に相当する。本実施形態の切り替えミラー３３は、ＭＥＭＳミラーである。切り替えミラー３３は、回転位置を変化させるアクチュエータを有する。切り替えミラー３３の回転位置は、アクチュエータによって第一の回転位置および第二の回転位置に切り替えられる。
第一の回転位置は、図７に示すように、出射光７７を第一ＭＥＭＳミラー８Ａに入射させる回転位置である。第一の回転位置にある切り替えミラー３３は、出射光７７の光路上に位置しており、出射光７７を折り返しミラー３４に向けて反射する。折り返しミラー３４は、切り替えミラー３３から入射するレーザ光を第一ＭＥＭＳミラー８Ａに向けて反射する。第一ＭＥＭＳミラー８Ａは、スクリーン９の第一スクリーン領域９１に向けてレーザ光を反射する。第一スクリーン領域９１は、ウインドシールド１０２の第一領域１０３に対応している。つまり、第一スクリーン領域９１の画像は、平面ミラー４および曲面ミラー５によってウインドシールド１０２の第一領域１０３に投影される。
第二の回転位置にある切り替えミラー３３は、出射光７７の光路から待避し、出射光７７を第二ＭＥＭＳミラー８Ｂに向けて直進させる。第二ＭＥＭＳミラー８Ｂに入射した出射光７７は、第二ＭＥＭＳミラー８Ｂによってスクリーン９に向けて反射される。第二ＭＥＭＳミラー８Ｂは、スクリーン９における第二スクリーン領域９２に向けて出射光７７を反射する。第二スクリーン領域９２は、ウインドシールド１０２の第二領域１０４に対応している。つまり、第二スクリーン領域９２の画像は、平面ミラー４および曲面ミラー５によってウインドシールド１０２の第二領域１０４に投影される。
切り替えミラー３３は、制御部１０によって制御される。制御部１０は、例えば、フレームの移行時に切り替えミラー３３の回転位置を切り替える。一例として、制御部１０は、第一スクリーン領域９１に対する一フレームの画像投影が完了すると、切り替えミラー３３の回転位置を第一の回転位置から第二の回転位置に切り替える。また、制御部１０は、第二スクリーン領域９２に対する一フレームの画像投影が完了すると、切り替えミラー３３の回転位置を第二の回転位置から第一の回転位置に切り替える。これにより、ウインドシールド１０２の第一領域１０３および第二領域１０４に交互に画像が投影される。なお、制御部１０は、単位時間当りに第一領域１０３に投影されるフレーム数を第二領域１０４に投影されるフレーム数よりも多くするように切り替えミラー３３を制御してもよい。
以上説明したように、本実施形態の車両用表示装置１は、スクリーン９の画像を拡大してウインドシールド１０２に投影する拡大手段としての曲面ミラー５を有している。曲面ミラー５は、ウインドシールド１０２の第一領域１０３および第二領域１０４に画像を投影する。第一領域１０３に投影された画像は、アイポイント２０１から見た場合に車両１００の前景と重畳する虚像としてドライバ２００に認識される。第一領域１０３に投影される画像は、例えば、ドライバ２００に対する注意喚起のためのものである。拡大手段としての曲面ミラー５を有する本実施形態の車両用表示装置１は、ウインドシールド１０２上に広範な第一領域１０３を設定することを可能とする。これにより、アイポイント２０１の前方の広範な領域に、前景と重畳させて虚像を表示させることが可能となる。よって、本実施形態の車両用表示装置１は、車両１００の搭乗者に対する多様な情報提供を可能とする。
また、第二領域１０４は、第一領域１０３の周辺に位置する領域である。本実施形態では、第二領域１０４には、前景と重畳させる必要性が小さい情報が表示される。第二領域１０４に表示される情報は、例えば、車両１００の状態に関する情報のうち、前景との関連性が低い情報である。第二領域１０４に表示される情報には、車両１００の走行速度や機関回転速度、燃費などの走行状態についての情報が含まれる。
なお、第二領域１０４には、車両１００の周辺環境に関する情報であって、前景と重畳させる必要性が小さい情報が表示されてもよい。周辺環境に関する情報には、車両１００の周辺に存在する他車両や歩行者などの移動体に関する情報、周辺の道路に関する情報が含まれる。周辺に移動体が存在したとしても、その移動体がドライバ２００の運転に影響を与える可能性が低い場合、その移動体にドライバ２００の注意を向けさせる必要性が小さい。このような移動体の存在は、第二領域１０４に表示されてもよい。第二領域１０４には、ナビゲーション情報などその他の情報が表示されてもよい。第二領域１０４は、例えば、アイポイント２０１から見た場合に車両１００の車体と重畳する領域や、アイポイント２０１からの俯角が所定角度以上となる領域、アイポイント２０１から水平前方を見た場合に周辺視野となる領域である。
本実施形態の車両用表示装置１は、画像の投影対象が第一領域１０３と第二領域１０４とに分けられていることで、領域が過大となることが抑制される。仮に、第一領域１０３の画像および第二領域１０４の画像の両方を一つのＭＥＭＳミラー８で表示させるとする。この場合、スクリーン９において、一つのＭＥＭＳミラー８で画像を表示すべき領域が大きくなるため、ＭＥＭＳミラー８の振れ角を大きくする必要がある。これに対して、本実施形態の車両用表示装置１では、各領域１０３，１０４に応じて画像生成手段３０が二つに分かれている。このため、第一ＭＥＭＳミラー８Ａおよび第二ＭＥＭＳミラー８Ｂの必要振れ角が小さくなる。よって、回転振動時におけるＭＥＭＳミラー８Ａ，８Ｂの変形が抑制される。その結果、各領域１０３，１０４に投影される画像の解像度低下が抑制されるなどの効果がある。
また、本実施形態の車両用表示装置１は、不要な光がウインドシールド１０２に映り込む所謂黒浮きが抑制される。例えば、画像を投影する装置としてＴＦＴ−ＬＣＤ等の液晶表示装置が用いられる場合がある。図１４は、液晶表示装置によって画像が投影されているウインドシールドを示す図である。液晶表示装置では、虚像として表示する文字や図形以外の背景領域においてバックライトの光が漏れてウインドシールド１０２に映り込んでしまう。これにより、図１４に示すように画像表示領域１２０が靄がかかったように黒浮きしてしまうことがある。一方、本実施形態の車両用表示装置１は、背景領域ではレーザユニット７によるレーザ光の出射が停止される。よって、ドライバ２００に煩わしさを感じさせる黒浮きが発生しにくい。
また、本実施形態の車両用表示装置１では、第一画像生成手段３１の第一ＭＥＭＳミラー８Ａと第二画像生成手段３２の第二ＭＥＭＳミラー８Ｂとが別となっている。切り替えミラー３３は、レーザユニット７から出射されるレーザ光を第一ＭＥＭＳミラー８Ａおよび第二ＭＥＭＳミラー８Ｂの一方に選択的に入射させる。これにより、各ＭＥＭＳミラー８Ａ，８Ｂにおける発熱量の低減が可能となっている。
また、本実施形態の車両用表示装置１は、図９に示すように、第一領域１０３に投影される画像による虚像１１１が、第二領域１０４に投影される画像による虚像１１２よりもアイポイント２０１から見て車両１００の前側に位置するように構成されている。つまり、ドライバ２００にとって、前景に重畳される虚像１１１が第二領域１０４の虚像１１２よりも前方に位置するように見える。その手段として、本実施形態の車両用表示装置１では、第一画像生成手段３１の光路長が第二画像生成手段３２の光路長よりも長くされている。前景に重畳される虚像が車両１００の前後方向における前側の位置で結像することで、ドライバ２００が虚像を視認しやすくなる。
［第１実施形態の第１変形例］
第１実施形態の第１変形例について説明する。図１０は、第１実施形態の第１変形例に係る画像生成手段の図である。第１変形例の画像生成手段３０において、上記第１実施形態の画像生成手段３０と異なる点は、ハーフミラー３５およびシャッター３６，３７を有する点である。ハーフミラー３５は、レーザユニット７によって出射される出射光７７の光路上に配置されている。ハーフミラー３５は、出射光７７の一部を透過させ、一部を反射する半透過性のミラーである。
折り返しミラー３４は、ハーフミラー３５によって反射されるレーザ光の光路上に配置されている。折り返しミラー３４は、ハーフミラー３５からの入射光を第一ＭＥＭＳミラー８Ａに向けて反射する。折り返しミラー３４と第一ＭＥＭＳミラー８Ａとの間の光路上には、第一シャッター３６が配置されている。第一シャッター３６は、折り返しミラー３４と第一ＭＥＭＳミラー８Ａとの間の光路を遮断および開放する。
第二ＭＥＭＳミラー８Ｂは、ハーフミラー３５を透過するレーザ光の光路上に配置されている。ハーフミラー３５と第二ＭＥＭＳミラー８Ｂとの間の光路上には、第二シャッター３７が配置されている。第二シャッター３７は、ハーフミラー３５と第二ＭＥＭＳミラー８Ｂとの間の光路を遮断および開放する。
第一シャッター３６および第二シャッター３７は、一方が開放状態で他方が遮断状態となるように制御部１０によって切り替え制御される。例えば、第一スクリーン領域９１に画像が投影される場合には、第一シャッター３６が開放状態とされ、かつ第二シャッター３７が遮断状態とされる。これにより、第一画像生成手段３１の光路が開放され、第二画像生成手段３２の光路が遮断される。この場合、制御部１０は、第一スクリーン領域９１に投影する画像に応じて各レーザダイオード７１，７２，７３に対する出力制御を行う。
一方、第二スクリーン領域９２に画像が投影される場合には、第二シャッター３７が開放状態とされ、かつ第一シャッター３６が遮断状態とされる。この場合、制御部１０は、第二スクリーン領域９２に投影する画像に応じて各レーザダイオード７１，７２，７３に対する出力制御を行う。
なお、ハーフミラー３５に代えて、ダイクロイックミラーが配置されてもよい。この場合、レーザユニット７から出射されるレーザ光のうち、限定された波長領域のレーザ光が第二スクリーン領域９２に投影される。例えば、第二スクリーン領域９２に投影可能なレーザ光の波長領域が１種類に限定されてもよい。一例として、ダイクロイックミラーとして、青色のレーザ光を反射し、赤色および緑色のレーザ光を透過させる特性のミラーが用いられるとする。この場合、第一スクリーン領域９１には赤色および緑色の波長領域のレーザ光による画像が投影可能であり、第二スクリーン領域９２には青色のレーザ光による画像が投影可能である。このように、ダイクロイックミラーを用いることにより、一つのレーザユニット７から二つのスクリーン領域９１，９２に画像を投影することができる。
［第１実施形態の第２変形例］
第１実施形態の第２変形例について説明する。図１１は、第１実施形態の第２変形例に係る画像生成手段の図である。第２変形例の画像生成手段３０において、上記第１実施形態の画像生成手段３０と異なる点は、第一スクリーン領域９１と第二スクリーン領域９２とが画像横方向において隣接している点である。従って、ウインドシールド１０２において、第一領域１０３と第二領域１０４とが横方向において隣接することになる。第一画像生成手段３１は、第一スクリーン領域９１に対して画像を投影し、第二画像生成手段３２は、第二スクリーン領域９２に対して画像を投影する。
このように二つのスクリーン領域９１，９２を画像横方向において隣接させることで、ワイドディスプレイ化が可能である。例えば、車両１００の前景と重畳する領域のうち左半分の領域に対しては第一画像生成手段３１で画像を投影させ、右半分の領域に対しては第二画像生成手段３２で画像を投影させることが可能である。ＭＥＭＳミラー８Ａ，８Ｂを回転振動させる振れ角の増加を抑制しつつ、ワイドディスプレイ化や解像度の向上を実現できる。
［第２実施形態］
図１２および図１３を参照して、第２実施形態について説明する。図１２は、第２実施形態に係る画像生成手段の図である。第２実施形態については、上記第１実施形態で説明したものと同様の機能を有する構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。第２実施形態の画像生成手段３０において、上記第１実施形態の画像生成手段３０と異なる点は、一つのＭＥＭＳミラー８に対して二つのレーザユニット７Ａ，７Ｂが設けられている点である。図１２に示すように、レーザユニット７は、第一レーザユニット７Ａおよび第二レーザユニット７Ｂを有する。第一レーザユニット７Ａは、第一画像生成手段３１に設けられたレーザユニット７である。第一画像生成手段３１は、第一レーザユニット７ＡおよびＭＥＭＳミラー８を有する。第二レーザユニット７Ｂは、第二画像生成手段３２に設けられたレーザユニット７である。第二画像生成手段３２は、第二レーザユニット７ＢおよびＭＥＭＳミラー８を有する。
第一レーザユニット７Ａおよび第二レーザユニット７Ｂは、一つのＭＥＭＳミラー８に対して互いに異なる方向からレーザ光を照射する。第一レーザユニット７ＡからＭＥＭＳミラー８に入射するレーザ光は、スクリーン９の第一スクリーン領域９１に向けて反射される。第二レーザユニット７ＢからＭＥＭＳミラー８に入射するレーザ光は、スクリーン９の第二スクリーン領域９２に向けて反射される。
図１３は、折り返しミラーによる入射方向の調整の一例を示す図である。ＭＥＭＳミラー８に対するレーザ光の入射方向は、図１３に示すように折り返しミラー３８，３９によって調節されてもよい。折り返しミラー３８，３９の利用により、レーザユニット７Ａ，７Ｂの配置の自由度が向上する。
なお、画像生成手段３０は、第一レーザユニット７Ａおよび第二レーザユニット７Ｂだけでなく、三つ以上のレーザユニット７を有していてもよい。
［各実施形態の変形例］
上記第１実施形態および第２実施形態の変形例について説明する。ＭＥＭＳミラー８におけるレーザ光の走査方向と回転軸Ｘ１，Ｘ２との組み合わせは、例示した組み合わせには限定されない。例えば、上記各実施形態とは逆に、第一回転軸Ｘ１周りのミラー８２の回転振動により、画像縦方向の走査がなされ、第二回転軸Ｘ２周りのミラー８２の回転振動により、画像横方向の走査がなされてもよい。また、スキャン方法は、上記各実施形態のようなラスタースキャンに限定されず、例えば、リサージュスキャン等であってもよい。ＭＥＭＳミラー８の駆動方式は、電磁方式、静電方式、圧電方式が代表的であるが、これには限定されない。
スクリーン９の画像を拡大して投影する拡大手段は、曲面ミラー５には限定されない。拡大手段は、例えば、凸レンズやフレネルレンズ等の拡大レンズであっても、その他の構成であってもよい。
アイポイント２０１の前方の反射部は、ウインドシールド１０２には限定されない。反射部は、例えば、コンバイナ等であってもよい。
なお、上記各実施形態において、レーザユニット７が有するレーザダイオードは、三色のレーザダイオード７１，７２，７３には限定されない。レーザユニット７は、例えば、赤、緑、青のうち一色あるいは二色のレーザダイオードを備えるものであってもよい。
上記の各実施形態および変形例に開示された内容は、適宜組み合わせて実行することができる。
１ 車両用表示装置
２ 筐体
３ レーザ表示器
４ 平面ミラー
５ 曲面ミラー（拡大手段）
６ 筐体
７ レーザユニット（光源）
７Ａ 第一レーザユニット（光源）
７Ｂ 第二レーザユニット（光源）
８ ＭＥＭＳミラー（ミラー）
８Ａ 第一ＭＥＭＳミラー（ミラー）
８Ｂ 第二ＭＥＭＳミラー（ミラー）
９ スクリーン
１０ 制御部
３０ 画像生成手段
３１ 第一画像生成手段
３２ 第二画像生成手段
３３ 切り替えミラー（切り替え手段）
３４，３８，３９ 折り返しミラー
３５ ハーフミラー
３６ 第一シャッター
３７ 第二シャッター
７０ 筐体
７０ａ 出射孔
７１ 赤色レーザダイオード
７２ 緑色レーザダイオード
７３ 青色レーザダイオード
７４，７５ ダイクロイックミラー
７６ ミラー
７７ レーザ光
７８ 反射光
７９Ａ，７９Ｂ，７９Ｃ コリメータレンズ
８０ 本体
８１ ステージ
８２ ミラー
８３，８４ 梁
８５，８６ マグネット
８７ コイル
９１ 第一スクリーン領域
９２ 第二スクリーン領域
１００ 車両
１０１ ダッシュボード
１０１ａ 開口部
１０２ ウインドシールド（反射部）
１０３ 第一領域
１０４ 第二領域
１１０，１１１，１１２ 虚像
１２０ 画像表示領域
２００ ドライバ
２０１ アイポイント

Claims (5)

  1. レーザ光を出射する光源と、直交する２本の回転軸の周りに回転振動しながら前記光源からのレーザ光を一つのスクリーンに向けて反射することで前記スクリーンに画像を投影するミラーと、を含む画像生成手段と、
    車両のアイポイント前方に位置する反射部と前記スクリーンとの間に設けられ、前記スクリーンの画像を拡大して前記反射部に投影する拡大手段と、
    を備え、
    前記画像生成手段は、前記反射部の第一領域に投影される画像を生成する第一画像生成手段、および前記反射部の第二領域に投影される画像を生成する第二画像生成手段を有し、
    前記第一領域は、前記反射部において、前記アイポイントから見た場合に前記車両の前景と重畳する領域であり、
    前記第二領域は、前記第一領域の周辺に位置する領域であり、
    前記スクリーンは、前記第一領域に対応する第一スクリーン領域、および前記第二領域に対応する第二スクリーン領域を有し、
    前記画像生成手段は、前記第一画像生成手段に設けられた前記ミラーである第一ミラー、前記第二画像生成手段に設けられた前記ミラーである第二ミラー、および前記光源からのレーザ光を前記第一ミラーおよび前記第二ミラーの一方に選択的に入射させる切り替え手段を有し、
    前記第一ミラーは、前記光源からのレーザ光を前記第一スクリーン領域に向けて反射し、
    前記第二ミラーは、前記光源からのレーザ光を前記第二スクリーン領域に向けて反射し、
    前記画像生成手段は、前記光源からのレーザ光を前記切り替え手段によって前記第一ミラーおよび前記第二ミラーに交互に入射させることにより、前記第一領域および前記第二領域に交互に画像を投影する
    ことを特徴とする車両用表示装置。
  2. 前記第二領域は、前記第一領域の下側に位置する領域である
    請求項１に記載の車両用表示装置。
  3. 前記第一領域に投影された画像による虚像は、前記第二領域に投影された画像による虚像よりも前記アイポイントから見て前記車両の前側に位置する
    請求項１または２に記載の車両用表示装置。
  4. 前記切り替え手段は、前記光源からのレーザ光を前記第一ミラーに入射させる第一の回転位置、および前記光源からのレーザ光を前記第二ミラーに入射させる第二の回転位置に切り替え可能な切り替えミラーであり、
    前記画像生成手段は、フレームの移行時に前記切り替えミラーの回転位置を切り替える
    請求項１から３の何れか１項に記載の車両用表示装置。
  5. 前記画像生成手段は、単位時間当りに前記第一領域に投影されるフレーム数を単位時間当りに前記第二領域に投影されるフレーム数よりも多くする
    請求項１から４の何れか１項に記載の車両用表示装置。
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