JPWO2011132407A1 - 画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図13は、車両に搭載されたヘッドアップディスプレイ装置の概略図である。図14は、図13に示されるヘッドアップディスプレイ装置の内部の構造の概略図である。図13及び図14を用いて、ホログラム光学素子を用いた一般的なヘッドアップディスプレイ装置が説明される。尚、後述される一連の実施形態において、ヘッドアップディスプレイ装置は、画像表示装置として例示される。代替的に、以下に説明される一連の実施形態の原理は、画像を表示するための他の装置にも適用可能である。
第1実施形態において、画像表示装置としてヘッドアップディスプレイ装置が例示される。第1実施形態の原理では、ホログラム光学素子の周辺の温度とホログラム光学素子の周辺に入射する外光の光量とに基づき、ホログラム光学素子の温度が予測される。また、レーザ光源の温度がモニタされ、レーザ光源から出力されるレーザ光の中心波長が予測される。予測されたホログラム光学素子の温度及びレーザ光の中心波長に基づき、ホログラム光学素子の回折効率が最も高くなる適切な回折角が算出される。画像形成部が形成する画像の表示位置は、算出された回折角の数値に基づき調整される。この結果、運転者が視認する画像の劣化が低減される。
第2実施形態において、ホログラム光学素子の温度は、ホログラム光学素子のうち画像の表示に寄与しない領域に設けられたホログラムパターンを用いて測定される。温度測定のために形成されたホログラムパターンによって回折されたレーザビームの位置に基づいて、ホログラム光学素子の温度が判定され、表示される画像のシフト量が決定される。
図8は、画像の表示位置を決定するための制御方法を表す概略的なフローチャートである。図9は、図8に示されるフローチャートに従う制御に基づき変動する映像光ILの光路を概略的に示す。尚、図9には、図4と同様に、ホログラム光学素子120Aの温度変動Δtが0℃のときの映像光ILの光路が点線で示され、温度変動Δtが55℃のときの映像光ILの光路が実線で示されている。図5、図8及び図9を用いて、ホログラム光学素子120Aの温度及びレーザ光源130R、130G、130Bの発振波長に基づき、画像の表示位置を補償する方法が説明される。尚、図8は、図9示される光学的構成を用いて実行される制御を表す。したがって、他の光学的構成が用いられるならば、表示される画像のシフト方向やシフト量は図8の説明とは相違してもよい。
制御が開始されると、ステップS110が実行される。ステップS110において、受光部122A上での回折光DLの移動量(x)が計測される。位置制御部181Aは、計測された回折光DLの移動量の絶対値abs(x)に対して定められた閾値Xsetを予め記憶している。位置制御部181Aは、回折光DLの移動量の絶対値abs(x)と閾値Xsetとを比較する。絶対値abs(x)がXset以下であるならば、ステップS120が実行される。絶対値abs(x)がXsetより大きいならば、ステップS130が実行される。
図8に示される如く、ステップS110とステップS120との間で処理が繰り返されるループ1が規定されている。位置制御部181Aには、ループ1の連続的な通過の回数に対して定められた閾値rが予め設定されている。ループ1を連続的に通過する処理がr回繰り返されると、位置制御は終了する。
ステップS130において、第2測温部121は、車両の室内の温度を周辺温度として測定する。位置制御部181Aには、測定される周辺温度に対して定められた温度範囲に関する閾値範囲が予め設定されている。閾値範囲外の温度が測定されるならば、制御エラーとして、制御が終了され、エラーフラグが立てられる。閾値範囲内の温度が測定されるならば、ステップS140が実行される。
ステップS140において、第1測温部131R、131G、131Bは、レーザ光源130R、130G、130Bの温度tを測定する。位置制御部181Aには、測定されたレーザ光源130R、130G、130Bの温度に対して定められた閾値温度tsetが予め設定されている。位置制御部181Aは、測定されたレーザ光源130R、130G、130Bの温度tと、閾値温度tsetとを比較する。測定された温度tが、閾値温度tset以下であるならば、ステップS150が実行される。測定された温度tが、閾値温度tsetより大きいならば、ステップS160が実行される。
ステップS150において、位置制御部181Aは、温度変動Δtが0℃であるときの表示領域DA1より上方に表示領域をシフトさせる。その後、ステップS170が実行される。
ステップS160において、位置制御部181Aは、温度変動Δtが0℃であるときの表示領域DA1より下方に表示領域をシフトさせる。その後、ステップS170が実行される。
第1実施形態及び第2実施形態に関連して説明された原理において、半導体レーザ装置の温度に基づき、発振中心波長が予測されている。代替的に、半導体レーザ装置の発振波長が直接的に測定されてもよい。半導体レーザ装置の発振波長の直接的な測定の結果、光源から発せられるレーザ光の波長シフト量に関する正確な情報が取得される。この結果、画像の表示位置に対する制御の精度が向上する。
第1実施形態及び第2実施形態の原理は、画像形成部140として2次元変調素子が用いられたヘッドアップディスプレイ装置100,100Aに関連して主に説明されている。しかしながら、画像形成部に対して、ミラー素子を用いた走査を通じて画像形成並びに画像表示を行う走査型の光学系が適用されてもよい。
Claims (18)
- レーザ光を発するレーザ光源と、
前記レーザ光を用いて、画像を表示するための映像光を出射する画像形成要素と、
前記映像光を回折する第1回折素子と、
前記レーザ光の波長と前記第1回折素子の温度とに基づき、前記画像の表示位置を制御する制御要素と、を備えることを特徴とする画像表示装置。 - 前記レーザ光源の温度及び前記レーザ光源の周辺温度のうち少なくとも一方を測定し、第1温度データを出力する第1測温部と、
前記第1回折素子の温度及び前記第1回折素子の周辺温度のうち少なくとも一方を測定し、第2温度データを出力する第2測温部と、を更に備え、
前記制御要素は、前記第1温度データと前記第2温度データとに基づき、前記画像の表示位置を制御することを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。 - 前記制御要素は、前記第1温度データと前記第2温度データとに基づき、前記画像の表示位置に対するシフト量を決定し、該シフト量に関するシフト情報を前記画像形成要素に出力し、
該画像形成要素は、前記シフト情報に基づき、前記画像の表示位置を変更することを特徴とする請求項2に記載の画像表示装置。 - 前記レーザ光源は、第1色相の第1レーザ光を発する第1レーザ光源と、第2色相の第2レーザ光を発する第2レーザ光源と、を含み、
前記画像は、前記第1レーザ光によって表現される第1画像と前記第2レーザ光によって表現される第2画像とによって表され、
前記シフト情報は、前記第1画像の表示位置のシフト量に関する第1シフト情報と、前記第2画像の表示位置のシフト量に関する第2シフト情報と、を含み、
前記制御要素は、前記第1シフト情報と前記第2シフト情報とに基づき、前記第1画像及び前記第2画像の表示位置をそれぞれ独立に変更することを特徴とする請求項3に記載の画像表示装置。 - 前記第1回折素子に入射する外光及び前記第1回折素子の周辺に入射する外光のうち少なくとも一方の光量を測定し、前記少なくとも一方の光量に関する光量データを出力する測光部を更に備え、
前記制御要素は、前記第1温度データ、前記第2温度データ及び前記光量データに基づき、前記シフト情報を生成することを特徴とする請求項3又は4に記載の画像表示装置。 - 前記第2測温部は、前記映像光の一部を前記第1回折素子と異なる方向に回折する第2回折素子と、該第2回折素子によって回折された前記映像光を受光する受光要素と、を含み、
前記第2回折素子は、該第2回折素子の温度に応じて、前記映像光の回折方向を変化させ、
前記受光要素は、前記回折方向の変化に応じた前記第2温度データを前記制御要素に出力することを特徴とする請求項2乃至5のいずれか1項に記載の画像表示装置。 - 前記受光要素に設けられたフィルタ要素を更に備え、
該フィルタ要素は、迷光を抑制することを特徴とする請求項6に記載の画像表示装置。 - 前記画像形成要素は、前記レーザ光を走査し、前記画像を形成し、
前記受光要素は、複数の受光領域を含むことを特徴とする請求項6に記載の画像表示装置。 - 前記受光要素は、前記回折方向の変化方向に整列された複数の受光領域を含むことを特徴とする請求項6に記載の画像表示装置。
- 前記レーザ光源へ電力を供給する電源要素を更に備え、
前記受光要素が前記映像光を受光しないとき、又は、前記受光要素が受光した前記映像光の光量が、該光量に対して定められた光量閾値を下回るとき、前記制御要素は、前記電源要素を制御し、前記電力の供給を停止させることを特徴とする請求項3に記載の画像表示装置。 - 前記制御要素は、前記レーザ光源の温度特性と前記第1回折素子の温度特性とを含む温度特性データを記憶する記憶部と、
前記第1温度データ、前記第2温度データ及び前記温度特性データに基づき、前記シフト情報を生成する生成部と、
前記シフト情報を含む信号を生成及び出力する出力部と、を含むことを特徴とする請求項2に記載の画像表示装置。 - 前記レーザ光の波長を測定し、該波長に関する波長データを出力する波長測定部を更に備え、
前記制御要素は、前記波長データと前記第2温度データとに基づき、前記画像の表示位置を制御することを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の画像表示装置。 - 前記波長測定部は、前記レーザ光を回折するホログラム素子と、該ホログラム素子によって回折された前記レーザ光を受光し、前記ホログラム素子の回折角の変化を検出する受光アレイと、を含み、
前記ホログラム素子は、前記レーザ光の波長に応じて、該レーザ光に対する回折角を変化させることを特徴とする請求項12に記載の画像表示装置。 - 前記波長測定部は、前記レーザ光の一部を透過させる透過要素と、該透過要素を透過した前記レーザ光の光量を検出する光量検出部と、を含み、
前記透過要素は、前記レーザ光の波長に応じて、前記レーザ光の透過光量を変動させ、
前記光量検出部は、前記透過光量の変動に基づき、前記波長データを生成することを特徴とする請求項13に記載の画像表示装置。 - 前記画像形成要素は、前記レーザ光を走査するための反射素子を含むことを特徴とする請求項1乃至14のいずれか1項に記載の画像表示装置。
- 前記反射素子は、静電駆動又は圧電駆動されるMEMSミラーを含むことを特徴とする請求項15に記載の画像表示装置。
- 前記第1回折素子は、車両のフロントガラスに取り付けられることを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。
- 請求項6乃至9のいずれか1項に記載の画像表示装置が車両に搭載された車載用画像表示装置であって、
前記車両を運転する運転者と前記車両のフロントガラスとの間に配設された前記受光要素は、第1受光領域と、前記第1受光領域よりも前記運転者の近くに配設された第2受光領域と、を含み、
前記第2受光領域は、前記第1受光領域よりも大きな受光面を有することを特徴とする車載用画像表示装置。
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