WO2017217196A1 - 画像表示装置 - Google Patents

画像表示装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2017217196A1
WO2017217196A1 PCT/JP2017/019253 JP2017019253W WO2017217196A1 WO 2017217196 A1 WO2017217196 A1 WO 2017217196A1 JP 2017019253 W JP2017019253 W JP 2017019253W WO 2017217196 A1 WO2017217196 A1 WO 2017217196A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
image
screen
display device
region
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/019253
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
寿明 本木
Original Assignee
アルプス電気株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by アルプス電気株式会社 filed Critical アルプス電気株式会社
Publication of WO2017217196A1 publication Critical patent/WO2017217196A1/ja

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K35/00Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles
    • B60K35/90Calibration of instruments, e.g. setting initial or reference parameters; Testing of instruments, e.g. detecting malfunction
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K35/00Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles
    • B60K35/20Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor
    • B60K35/21Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor using visual output, e.g. blinking lights or matrix displays
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K35/00Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles
    • B60K35/20Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor
    • B60K35/21Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor using visual output, e.g. blinking lights or matrix displays
    • B60K35/22Display screens
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K35/00Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles
    • B60K35/20Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor
    • B60K35/21Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor using visual output, e.g. blinking lights or matrix displays
    • B60K35/23Head-up displays [HUD]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K35/00Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles
    • B60K35/20Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor
    • B60K35/28Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor characterised by the type of the output information, e.g. video entertainment or vehicle dynamics information; characterised by the purpose of the output information, e.g. for attracting the attention of the driver
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K35/00Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles
    • B60K35/80Arrangements for controlling instruments
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10Scanning systems
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01Head-up displays
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09GARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/02Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes by tracing or scanning a light beam on a screen

Definitions

  • the present invention relates to an image display device used for a head-up display device or the like.
  • the head-up display device described in Patent Literature 1 includes an image generation unit that generates a desired display image from laser light emitted from a laser light source.
  • the image light of the display image is transmitted to a windshield of a vehicle by an optical member.
  • This optical member is a diffuser that diffuses image light, and a slitter that defines the display range of the display screen is provided in front of the diffuser, that is, on the laser light source side.
  • a light intensity detector that receives light blocked by the slitter and detects the light intensity is disposed.
  • the diffuser in the head-up display device described in Patent Document 1 is an optical member that emits incident light as diffused light, the light intensity of the emitted light is attenuated relative to the incident light. Therefore, it is difficult to precisely match the light intensity detected by the light intensity detector provided near the slitter in front of the diffuser and the intensity of the diffused light guided to the windshield. Based on the result, it is difficult to adjust the light intensity of the image visually recognized by the driver with high accuracy.
  • a microlens array behind the diffuser.
  • light incident on the diffuser is also transmitted to the microlens array in addition to the diffuser.
  • the intensity is attenuated. For this reason, the detection result of the light intensity detector disposed in front of the diffuser and the light intensity of the image visually recognized by the driver are more difficult to correspond, and it becomes increasingly difficult to maintain the adjustment accuracy of the light intensity.
  • the present invention can detect the light intensity accurately corresponding to the light intensity in an image display device used for a head-up display device or the like without affecting the generation of an image visually recognized by a subject such as a driver.
  • An object of the present invention is to provide an image display device capable of maintaining the light intensity of an image visually recognized by a subject at a desired value with high accuracy according to the detection result.
  • an image display device of the present invention includes a screen, an image forming unit that forms an intermediate image on the screen, and video light corresponding to the intermediate image formed on the screen on a projection surface.
  • An image display device including a projection optical system for projecting, wherein the screen has a light receiving region that receives light emitted from the image forming unit, and the light receiving region includes an effective image region on which an intermediate image is formed,
  • the image display device includes a light intensity detector that detects the intensity of light emitted from the detection area between the screen and the projection optical system.
  • the intensity of light emitted from the screen is detected, the intensity of the light corresponding to the image light projected by the projection optical system can be detected with high accuracy, and thus the light intensity of the projected image can be detected with high accuracy.
  • the desired value can be maintained.
  • the light intensity is detected in a detection area that is separate from the effective image area projected by the projection optical system, the generation of an image visually recognized by the subject is not affected.
  • the optical system is enlarged, an additional optical system is provided, or the optical path is changed to allow the light to travel to the light intensity detector as in the past.
  • the optical system for forming the intermediate image on the screen can be used as it is.
  • the light receiving area includes a plurality of effective image areas
  • the projection optical system projects video light corresponding to each of the plurality of effective image areas onto the projection surface
  • the detection areas include a plurality of detection areas. It is preferable to be provided between the effective image areas. As a result, even when a plurality of effective image areas are provided, the intensity of light corresponding to the image light projected by the projection optical system can be accurately detected, and the generation of the projected image is affected.
  • the projection optical system further includes a projection mirror and a plurality of reflection mirrors disposed between the screen and the projection mirror, and the plurality of reflection mirrors include a plurality of effective images.
  • the video light corresponding to each of the areas is arranged so as to reflect the video light of at least one area.
  • the image light projected by the projection optical system corresponding to each effective image area is visually recognized as a virtual image at a different position in the near and near positions.
  • the screen is preferably a diffuser that emits video light as diffused light to the projection optical system side. Even if a diffuser that emits incident light as diffused light is used as the screen, the light intensity detector detects the same diffused light as the projected image, so the light intensity of the projected image is set to a desired value with high accuracy. Can be held.
  • the light intensity detector is preferably arranged so as to be in contact with the exit surface of the screen.
  • the light intensity corresponding to the light intensity can be detected accurately without affecting the generation of an image visually recognized by a subject such as a driver, and the subject visually recognizes according to the detection result.
  • the light intensity of the image can be held at a desired value with high accuracy.
  • FIG. 1 is a side view illustrating a schematic configuration of an image display device according to an embodiment of the present invention. It is a block diagram which shows the structure of the image display apparatus of embodiment of this invention. It is a top view which shows the structure of the diffuser in embodiment of this invention.
  • This embodiment is an embodiment in which the image display device of the present invention is applied to a vehicle head-up display device.
  • FIG. 1 is a side view showing a schematic configuration of an image display apparatus 10 according to the present embodiment
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the image display apparatus 10 of the present embodiment.
  • XYZ coordinates are shown as reference coordinates.
  • the Z direction is along the optical axis direction of the field lens 42 and the diffuser 50
  • the XY plane is a plane orthogonal to the Z direction.
  • the image display device 10 includes an image forming unit 20, a diffuser 50 as a screen, a light intensity sensor 51 as a light intensity detector, and a projection optical system 60. Furthermore, as shown in FIG. 2, the image display device 10 includes an LED driver 14, a mirror driving unit 43, a control unit 80, and a memory 81.
  • the image forming unit 20 includes three LEDs 11, 12 and 13 as light sources, an LED driver 14, three collimator lenses 21, 22 and 23, a mirror 31, two dichroic prisms 32 and 33, and a scanning mirror 41.
  • a field lens 42 and a mirror driving unit 43 and forms a predetermined intermediate image on the diffuser 50.
  • Three LEDs (light emitting diodes) are a red LED 11, a green LED 12, and a blue LED 13. These LEDs 11, 12, and 13 are respectively driven by the LED driver 14 according to control by the control unit 80 so as to form a predetermined intermediate image on the diffuser 50 based on image data stored in advance in the memory 81.
  • a light source you may use the light source of a single color or two colors according to the image to form.
  • Red light emitted from the red LED 11 is converted into parallel light by the collimator lens 21 and reflected by the mirror 31 to the dichroic prism 32 side.
  • Green light emitted from the green LED 12 is converted into parallel light by the collimator lens 22 and reflected by the dichroic prism 32 to the dichroic prism 33 side.
  • the dichroic prism 32 reflects the green light emitted from the collimator lens 22 and transmits the red light reflected by the mirror 31 to the dichroic prism 33 side.
  • Blue light emitted from the blue LED 13 is converted into parallel light by the collimator lens 23 and reflected by the dichroic prism 33 toward the scanning mirror 41.
  • the dichroic prism 33 reflects the blue light emitted from the collimator lens 23 and transmits the combined light of red light and green light emitted from the dichroic prism 32 to the scanning mirror 41 side.
  • the scanning mirror 41 is, for example, a galvanometer mirror, and as a two-dimensional scanner, the reflection surface 41a is rotated about two rotation axes by the mirror driving unit 43.
  • the light incident from the dichroic prism 33 side is emitted as scanning light by being reflected by the rotating reflecting surface 41a.
  • this scanning for example, light for one line is first irradiated on the field lens 42 by rotation about a first rotation axis (not shown) along the Y direction. Next, after a predetermined amount of rotation about the second rotation axis along the X direction, rotation about the first rotation axis is performed, whereby light for the next one line is emitted. The light is irradiated downward in the Y direction.
  • one frame of light is irradiated onto the field lens 42.
  • the rotation direction and rotation speed of the scanning mirror 41 are controlled by the control unit 80, and the mirror driving unit 43 rotates the scanning mirror 41 in accordance with a control signal from the control unit 80.
  • the field lens 42 is a lens having a positive refractive power and emits the reflected light from the scanning mirror 41 to the diffuser 50 side in parallel with the optical axis 50 a of the diffuser 50.
  • the diffuser 50 emits incident light from the field lens 42 as diffused image light.
  • a microlens array, a diffusion plate, a random phase plate, or a diffraction grating is used as the diffuser 50.
  • FIG. 3 is a plan view showing the configuration of the diffuser 50, as viewed from the Z direction.
  • the diffuser 50 is provided with a light receiving region 52 having a rectangular shape in plan view for receiving light emitted from the field lens 42.
  • the light receiving area 52 is disposed inside the frame-shaped outer edge area 56, and in order from the upper side to the lower side in the Y direction, the first effective image area 53, the detection area 54, the non-light receiving area 57, and the second effective area. It is divided into an image area 55.
  • These four areas 53, 54, 55, and 57 do not overlap each other, and the detection area 54 does not receive light from the area between the first effective image area 53 and the second effective image area 55 in the light receiving area 52. This is an area excluding the area 57.
  • the emitted light from the field lens 42 also enters the detection region 54 in a predetermined pattern.
  • the predetermined pattern include monochromatic light from each of the three LEDs 11, 12, and 13, combined light of these lights, an intermediate image formed in the first effective image region 53 and the second effective image region 55, The same image light can be mentioned.
  • the applied voltage from the LED driver 14 to each LED and the drive signal from the mirror drive unit 43 to the scanning mirror 41 are such that the light from the field lens 42 does not enter the outer edge region 56 and the non-light receiving region 57. Be controlled.
  • the light from the field lens 42 is also incident on the outer edge area 56 and the non-light receiving area 57, and a light shielding layer is provided in a range corresponding to the outer edge area 56 and the non-light receiving area 57 on the exit surface 50b of the diffuser 50. It is good also as a structure which provides and does not radiate
  • the light receiving region 52 is disposed inside the outer edge region 56 of the diffuser 50, but the entire surface of the diffuser 50 may be used as the light receiving region without providing the outer edge region 56. Further, the number and arrangement of effective image areas and detection areas are not limited to those shown in FIG.
  • a light intensity sensor 51 is provided on the exit surface 50b of the diffuser 50 at a position corresponding to the detection region 54, and the detection surface is in contact with the exit surface 50b (FIGS. 1 and 3).
  • the light intensity sensor 51 various light sensors, for example, a photodiode and a photoresistor can be used.
  • the light intensity sensor 51 detects the light intensity of the emitted light from the detection area 54 of the diffuser 50 and outputs the detection result to the control unit 80.
  • the control unit 80 controls the light intensity of the projection image to be held at a desired value by adjusting the power applied to each LED 11, 12, 13 according to the detection result received from the light intensity sensor 51.
  • the light intensity sensor 51 preferably detects the light intensity for each wavelength region separately corresponding to the wavelength of the light source.
  • the light intensity sensor 51 By arranging the light intensity sensor 51 in contact with the emission surface 50b, the emitted light from the detection region 54 is received by the light intensity sensor 51, and there is no possibility of leaking to the projection optical system 60 side. If the light intensity sensor 51 is not on the optical path of the image light emitted from the first effective image region 53 and the second effective image region 55, the light intensity sensor 51 is arbitrarily set in the space from the exit surface 50b of the diffuser 50 to the projection optical system 60. It can be arranged at the position.
  • the projection optical system 60 is an optical system for projecting video light corresponding to an intermediate image formed on the diffuser 50 onto a windshield 71 as a projection surface, and includes a first mirror 61 and a second mirror. 62 and a projection mirror 63.
  • the video light emitted from the first effective image area 53 of the diffuser 50 is sequentially reflected by the first mirror 61 and the second mirror 62 and then enters the projection mirror 63.
  • the image light emitted from the second effective image area 55 of the diffuser 50 directly enters the projection mirror 63.
  • the first mirror 61 and the second mirror 62 are arranged so that the reflected light does not pass on the optical path of the image light that directly enters the projection mirror 63 from the second effective image area 55.
  • the image light from the first effective image region 53 and the image light from the second effective image region 55 are incident on the windshield 71 independently of each other, and the projection mirror is projected from the first effective image region 53.
  • the optical path to 63 is longer than the optical path from the second effective image area 55 to the projection mirror 63.
  • the projection mirror 63 is a concave mirror (magnifying mirror) having a reflecting surface 63a, which magnifies and reflects incident light, and this reflected light is projected onto the display area of the windshield 71 of the vehicle. Since this display area functions as a semi-reflective surface, the incident image light is reflected toward the driver and a virtual image is formed at a position in front of the windshield 71. By visually observing the virtual image in front of the windshield 71, it appears to the driver's eye E that various information is displayed in front of the steering wheel.
  • Video lights emitted from the first effective image area 53 and the second effective image area 55 are respectively projected on the upper and lower positions of the windshield 71, and according to the difference in the length of the optical path from the diffuser 50 to the projection mirror 63,
  • the image light emitted from the first effective image region 53 is formed with a virtual image at a position far from the windshield 71 with respect to the image light from the second effective image region 55, and becomes a deep image.
  • the optical path from the first effective image region 53 to the projection mirror 63 is longer than the second effective image region 55 to the projection mirror. It is good also as a structure which arrange
  • a light receiving area 52 is provided in the diffuser 50, a first effective image area 53, a detection area 54, and a second effective image area 55 are provided in the light receiving area 52, and further on the emission surface 50 b of the diffuser 50. Since the light intensity sensor 51 is arranged in a region corresponding to the detection region 54, the intensity of the light diffused by the diffuser 50 can be detected in the same manner as the projection image, so that the light corresponding to the image light projected by the projection optical system 60 can be detected. The intensity can be detected with high accuracy. Since the light intensity is detected in the detection area 54 provided separately from the two effective image areas 53 and 55, the generation of the projection image is not affected.
  • the optical system is enlarged to introduce light to the light intensity sensor 51, an additional optical system is provided, or the optical path is increased as in the conventional case.
  • the optical system for forming an intermediate image on the diffuser 50 can be used as it is without changing.
  • the present invention Since the light intensity sensor 51 is disposed in contact with the exit surface 50b of the diffuser 50, the emitted light from the detection region 54 can be received efficiently, so that highly accurate intensity detection can be performed. In addition, since the light emitted from the detection region 54 is difficult to leak, the influence on the image light can be suppressed.
  • the present invention has been described with reference to the above embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment, and can be improved or changed within the scope of the purpose of the improvement or the idea of the present invention.
  • the image display device is useful in that the light intensity of the image visually recognized by the subject can be held at a desired value with high accuracy.
  • Image display device 11 Red LED 12 Green LED 13 Blue LED DESCRIPTION OF SYMBOLS 14 LED driver 20 Image formation part 21, 22, 23 Collimator lens 31 Mirror 32, 33 Dichroic prism 41 Scanning mirror 41a Reflecting surface 42 Field lens 43 Mirror drive part 50 Diffuser 50a Optical axis 50b Output surface 51 Light intensity sensor 52 Light receiving area 53 First effective image area 54 Detection area 55 Second effective image area 56 Outer edge area 57 Non-light receiving area 60 Projection optical system 61 First mirror 62 Second mirror 63 Projection mirror 63a Reflecting surface 71 Windshield 80 Control unit 81 Memory

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)

Abstract

【課題】対象者が視認する画像の生成に影響することなく、その光強度に精度よく対応した光強度を検出可能であり、その検出結果にしたがって、対象者が視認する画像の光強度を高精度で所望の値に保持する。 【解決手段】スクリーン(50)と、スクリーン上に中間画像を形成する画像形成部(20)と、スクリーン上に形成された中間画像に対応する映像光を被投影面に投影する投影光学系(60)とを備えた画像表示装置(10)であって、スクリーン(50)は、画像形成部からの出射光を受光する受光領域を有し、受光領域は、中間画像が形成される有効画像領域と、有効画像領域の領域外の検出領域とを含み、画像表示装置は、スクリーン(50)と投影光学系(60)の間において、検出領域からの出射光の強度を検出する光強度検出器(51)を備える。

Description

画像表示装置
 本発明は、ヘッドアップディスプレイ装置などに用いる画像表示装置に関する。
 特許文献1に記載のヘッドアップディスプレイ装置は、レーザ光源から出射したレーザ光から所望の表示画像を生成する画像生成部を備え、この表示画像の映像光は、光学部材によって、車両のウインドシールドに導かれる。この光学部材は映像光を拡散するディフューザであり、このディフューザの手前、すなわちレーザ光源側には、表示画面の表示範囲を規定するスリッタが設けられている。このスリッタの近傍でレーザ光源側には、スリッタで遮られた光を受光して、その光強度を検出する光強度検出部が配置されている。この光強度検出部の検出結果に基づいてレーザ光源に供給する電力を調整することにより、運転者が視認する画像の光強度を所望の値に保持することができる。
特開2015-68837号公報
 しかしながら、特許文献1に記載のヘッドアップディスプレイ装置におけるディフューザは入射光を拡散光として出射する光学部材であるため、その出射光は入射光よりも光強度が減衰している。したがって、ディフューザよりも手前のスリッタの近傍に設けた光強度検出部によって検出する光強度と、ウインドシールドに導かれる拡散光の強度とは厳密に対応させることが難しいため、光強度検出部による検出結果に基づいて、運転者が視認する画像の光強度を高精度に調整することは困難である。
 さらに、ヘッドアップディスプレイ装置においては、ディフューザの後方にマイクロレンズアレイを配置することが一般的であり、このような構成においては、ディフューザに入射した光は、ディフューザに加えてマイクロレンズアレイにおいても光強度が減衰する。このため、ディフューザよりも手前に配置した光強度検出部の検出結果と運転者が視認する画像の光強度とはさらに対応しづらくなり、光強度の調整精度を保つことはますます難しくなる。
 そこで本発明は、ヘッドアップディスプレイ装置などに用いる画像表示装置において、運転者などの対象者が視認する画像の生成に影響することなく、その光強度に精度よく対応した光強度を検出可能であり、その検出結果にしたがって、対象者が視認する画像の光強度を高精度で所望の値に保持することができる画像表示装置を提供することを目的とする。
 上記課題を解決するために、本発明の画像表示装置は、スクリーンと、スクリーン上に中間画像を形成する画像形成部と、スクリーン上に形成された中間画像に対応する映像光を被投影面に投影する投影光学系とを備えた画像表示装置であって、スクリーンは、画像形成部からの出射光を受光する受光領域を有し、受光領域は、中間画像が形成される有効画像領域と、有効画像領域の領域外の検出領域とを含み、画像表示装置は、スクリーンと投影光学系の間において、検出領域からの出射光の強度を検出する光強度検出器を備えることを特徴としている。
 これにより、スクリーンから出射された光の強度を検出するため、投影光学系で投影される映像光に対応する光の強度を精度よく検出することができ、したがって、投影画像の光強度を高精度で所望の値に保持することが可能となる。また、投影光学系によって投影される有効画像領域とは別個の検出領域について光強度を検出するため、対象者が視認する画像の生成に影響を与えることがない。さらに、受光領域内に検出領域を設けたことから、従来のように光強度検出器へ光を進行させるために光学系を大きくしたり、追加の光学系を設けたり、または、光路を変更したりする必要がなく、スクリーン上に中間画像を形成するための光学系をそのまま利用することができる。
 本発明の画像表示装置において、受光領域は有効画像領域を複数含み、投影光学系は、複数の有効画像領域のそれぞれに対応する映像光を、被投影面にそれぞれ投影し、検出領域は、複数の有効画像領域の間に設けられていることが好ましい。
 これにより、複数の有効画像領域を設けた場合であっても、投影光学系で投影される映像光に対応する光の強度を精度よく検出することができ、また、投影画像の生成に影響を与えることがない。
 さらに、スクリーンが1つであって、投影光学系は、投影ミラーと、スクリーンと投影ミラーとの間に配置される複数の反射ミラーと、を有し、複数の反射ミラーは、複数の有効画像領域のそれぞれに対応する映像光に対して少なくとも1つの領域の映像光を反射するように配置されていることが好ましい。
 これにより、それぞれの有効画像領域に対応して投影光学系で投影される映像光が遠近の異なる位置の虚像として視認される。 
 本発明の画像表示装置において、スクリーンは、映像光を拡散光として投影光学系側へ出射するディフューザであることが好ましい。
 スクリーンとして、入射光を拡散光として出射するディフューザを用いても、光強度検出器が検出するのは、投影画像と同じ拡散光であるため、投影画像の光強度を高精度で所望の値に保持することができる。
 本発明の画像表示装置において、光強度検出器は、スクリーンの出射面に接触するように配置されていることが好ましい。
 これにより、検出領域からの出射光を効率よく受光できるため、精度の高い強度検出を行うことができる。また、検出領域からの出射光がもれにくくなるため、映像光への影響を抑えることができる。
 本発明によると、運転者などの対象者が視認する画像の生成に影響することなく、その光強度に精度よく対応した光強度を検出可能であり、その検出結果にしたがって、対象者が視認する画像の光強度を高精度で所望の値に保持することができる。
本発明の実施形態に係る画像表示装置の概略構成を示す側面図である。 本発明の実施形態の画像表示装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態におけるディフューザの構成を示す平面図である。
 以下、本発明の実施形態に係る画像表示装置について図面を参照しつつ詳しく説明する。本実施形態は、本発明の画像表示装置を車両用ヘッドアップディスプレイ装置に適用した実施形態である。
 図1は本実施形態に係る画像表示装置10の概略構成を示す側面図、図2は本実施形態の画像表示装置10の構成を示すブロック図である。図1には、基準座標としてX-Y-Z座標が示されている。Z方向は、フィールドレンズ42およびディフューザ50の光軸方向に沿っており、X-Y面はZ方向に直交する面である。
 図1に示すように、画像表示装置10は、画像形成部20と、スクリーンとしてのディフューザ50と、光強度検出器としての光強度センサ51と、投影光学系60とを備える。さらに、図2に示すように、画像表示装置10は、LEDドライバ14と、ミラー駆動部43と、制御部80と、メモリ81とを備える。
 画像形成部20は、光源としての3つのLED11、12、13と、LEDドライバ14と、3つのコリメータレンズ21、22、23と、ミラー31と、2つのダイクロイックプリズム32、33と、走査ミラー41と、フィールドレンズ42と、ミラー駆動部43とを備え、ディフューザ50上に所定の中間画像を形成する。
 3つのLED(発光ダイオード)は、赤色LED11、緑色LED12、および、青色LED13である。これらのLED11、12、13は、メモリ81に予め記憶された画像データに基づいてディフューザ50上に所定の中間画像を形成するように、制御部80による制御にしたがって、LEDドライバ14によってそれぞれ駆動される。
 なお、光源としては、形成する画像に合わせて、単色や2色の光源を用いてもよい。
 赤色LED11から出射された赤色光は、コリメータレンズ21によって平行光とされ、ミラー31によってダイクロイックプリズム32側へ反射される。
 緑色LED12から出射された緑色光は、コリメータレンズ22で平行光とされ、ダイクロイックプリズム32によってダイクロイックプリズム33側へ反射される。ダイクロイックプリズム32は、コリメータレンズ22から出射された緑色光を反射させるとともに、ミラー31で反射された赤色光をダイクロイックプリズム33側へ透過させる。
 青色LED13から出射された青色光は、コリメータレンズ23で平行光とされ、ダイクロイックプリズム33によって走査ミラー41側へ反射される。ダイクロイックプリズム33は、コリメータレンズ23から出射された青色光を反射させるとともに、ダイクロイックプリズム32から出射した、赤色光と緑色光の合成光を走査ミラー41側へ透過させる。
 なお、上記の構成に限定されず、レーザ等の光源を用いてもよい。 
 走査ミラー41は、例えばガルバノミラーであって、2次元スキャナとして、ミラー駆動部43によって反射面41aが2つの回動軸を中心として回動する。ダイクロイックプリズム33側から入射した光は、回動する反射面41aで反射されることにより走査光として出射される。この走査においては、例えば、まず、Y方向に沿った第1の回動軸(不図示)を中心とした回動によって1ライン分の光がフィールドレンズ42上に照射される。次に、X方向に沿った第2の回動軸を中心とした所定量の回動の後に、第1の回動軸を中心とする回動を行うことによって次の1ライン分の光がY方向下側に照射され、これらを繰り返すことによって1フレーム分の光がフィールドレンズ42上に照射される。走査ミラー41の回動方向及び回動速度は、制御部80によって制御され、制御部80からの制御信号にしたがって、ミラー駆動部43は走査ミラー41を回動させる。
 フィールドレンズ42は、正の屈折力を有するレンズであって、走査ミラー41からの反射光をディフューザ50の光軸50aに平行にしてディフューザ50側へ出射させる。
 ディフューザ50は、フィールドレンズ42からの入射光を拡散光の映像光として出射する。ディフューザ50としては、例えば、マイクロレンズアレイ、拡散板、ランダム位相板、回折格子を用いる。
 図3は、ディフューザ50の構成を示す平面図であって、Z方向から見た図である。
 図3に示すように、ディフューザ50には、フィールドレンズ42からの出射光を受光する平面視矩形状の受光領域52が設定されている。この受光領域52は、枠状の外縁領域56の内側に配置されており、Y方向上側から下側へ順に、第1有効画像領域53と、検出領域54および非受光領域57と、第2有効画像領域55とに分けられる。これら4つの領域53、54、55、57は互いに重なっておらず、検出領域54は、受光領域52のうち、第1有効画像領域53と第2有効画像領域55に挟まれた領域から非受光領域57を除いた領域となっている。
 第1有効画像領域53と第2有効画像領域55には中間画像がそれぞれ形成される。一方、検出領域54にもフィールドレンズ42からの出射光が所定のパターンで入射する。この所定のパターンとしては、例えば、3つのLED11、12、13のそれぞれからの単色光、これらの光の合成光、第1有効画像領域53および第2有効画像領域55に形成される中間画像と同じイメージ光が挙げられる。
 ここで、外縁領域56と非受光領域57にフィールドレンズ42からの光が入射しないように、LEDドライバ14から各LEDへの印加電圧と、ミラー駆動部43から走査ミラー41への駆動信号とが制御される。これに対して、外縁領域56と非受光領域57にもフィールドレンズ42からの光を入射させるとともに、ディフューザ50の出射面50bにおいて外縁領域56と非受光領域57に対応する範囲に光遮蔽層を設けて投影光学系60側へ光を出射させない構成としてもよい。また、フィールドレンズ42を介することなく、走査ミラー41からの反射光を直接ディフューザ50に入射させる構成としてもよい。 
 なお、図3に示す例では、受光領域52は、ディフューザ50の外縁領域56の内側に配置されていたが、外縁領域56を設けずにディフューザ50の全面を受光領域としてもよい。また、有効画像領域と検出領域の数と配置は図3に示すものに限定されない。
 ディフューザ50の出射面50b上であって検出領域54に対応する位置には、光強度センサ51が設けられており、その検出面が出射面50bに接触している(図1、図3)。この光強度センサ51は、各種の光センサ、例えばフォトダイオード、フォトレジスタを用いることができる。光強度センサ51は、ディフューザ50の検出領域54からの出射光の光強度を検出し、検出結果を制御部80へ出力する。制御部80では、光強度センサ51から受けた検出結果にしたがって、各LED11、12、13へ与える電力を調整することによって、投影画像の光強度が所望の値に保持されるように制御する。なお、光強度センサ51は光源の波長に対応して波長領域毎の光強度を別々に検出することが好ましい。 
 光強度センサ51を出射面50bに接触配置したことにより、検出領域54からの出射光は光強度センサ51に受光され、投影光学系60側へ漏れ出るおそれがない。
 なお、光強度センサ51は、第1有効画像領域53および第2有効画像領域55から出射される映像光の光路上でなければ、ディフューザ50の出射面50bから投影光学系60までの空間の任意の位置に配置できる。
 投影光学系60は、ディフューザ50上に形成された中間画像に対応する映像光を、被投影面としてのウインドシールド71に投影するための光学系であって、第1ミラー61と、第2ミラー62と、投影ミラー63とを備える。ディフューザ50の第1有効画像領域53から出射した映像光は、第1ミラー61と第2ミラー62とで順に反射された後に投影ミラー63に入射する。一方、ディフューザ50の第2有効画像領域55から出射した映像光は直接投影ミラー63に入射する。ここで、第1ミラー61と第2ミラー62は、その反射光が、第2有効画像領域55から投影ミラー63へ直接入射する映像光の光路上を通らないように配置されている。このような構成により、第1有効画像領域53からの映像光と第2有効画像領域55からの映像光が互いに独立してウインドシールド71に入射し、また、第1有効画像領域53から投影ミラー63に至る光路の方が、第2有効画像領域55から投影ミラー63に至る光路より長くなる。
 投影ミラー63は、反射面63aを有する凹面鏡(拡大鏡)であって、入射光を拡大・反射し、この反射光は、車両のウインドシールド71の表示領域に投影される。この表示領域は半反射面として機能するため、入射したイメージ光は、運転者に向けて反射されるとともに、ウインドシールド71の前方位置に虚像が形成される。ウインドシールド71の前方の虚像を目視することで、運転者の眼Eには、ステアリングホイールの上方の前方に各種の情報が表示されているように見える。第1有効画像領域53と第2有効画像領域55から出射される映像光は、ウインドシールド71の上下位置にそれぞれ投影され、ディフューザ50から投影ミラー63までの光路の長さの違いに応じて、第1有効画像領域53から出射される映像光は、第2有効画像領域55からの映像光に対して、ウインドシールド71から遠い位置に虚像が形成され、奥行きのある画像となる。なお、図1に示す第1ミラー61と第2ミラー62との配置以外であっても、第1有効画像領域53から投影ミラー63に至る光路の方が、第2有効画像領域55から投影ミラー63に至る光路より長くするように、複数の反射ミラーを配置する構成としてもよい。 
 以上のように構成されたことから、上記実施形態によれば、次の効果を奏する。
(1)ディフューザ50に受光領域52を設け、この受光領域52内に第1有効画像領域53、検出領域54、および、第2有効画像領域55を設け、さらに、ディフューザ50の出射面50b上の検出領域54に対応する領域に光強度センサ51を配置した構成により、投影画像と同じくディフューザ50で拡散された光の強度を検出できるため、投影光学系60で投影される映像光に対応する光強度を精度よく検出することができる。2つの有効画像領域53、55とは別個に設けた検出領域54について光強度を検出するため、投影画像の生成に影響を与えることがない。さらに、受光領域52内に検出領域54を設けたことから、従来のように、光強度センサ51へ光を導くために光学系を大きくしたり、追加の光学系を設けたり、または、光路を変更したりする必要がなく、ディフューザ50上に中間画像を形成するための光学系をそのまま利用することができる。
(2)1つのディフューザ50における2つの有効画像領域53、55の間 に検出領域54を設けたため、複数の有効画像領域を設けても、投影光学系60で投影される映像光に対応する光の強度を精度よく検出することができ、また、投影画像の生成に影響を与えることがない。
(3)ディフューザ50の出射面50b上に光強度センサ51を接触して配置したため、検出領域54からの出射光を効率よく受光できるため、精度の高い強度検出を行うことができる。また、検出領域54からの出射光がもれにくくなるため、映像光への影響を抑えることができる。
 本発明について上記実施形態を参照しつつ説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、改良の目的または本発明の思想の範囲内において改良または変更が可能である。
 以上のように、本発明に係る画像表示装置は、対象者が視認する画像の光強度を高精度で所望の値に保持することができる点で有用である。
 10  画像表示装置
 11  赤色LED
 12  緑色LED
 13  青色LED
 14  LEDドライバ
 20  画像形成部
 21、22、23 コリメータレンズ
 31  ミラー
 32、33 ダイクロイックプリズム
 41  走査ミラー
 41a 反射面
 42  フィールドレンズ
 43  ミラー駆動部
 50  ディフューザ
 50a 光軸
 50b 出射面
 51  光強度センサ
 52  受光領域
 53  第1有効画像領域
 54  検出領域
 55  第2有効画像領域
 56  外縁領域
 57  非受光領域
 60  投影光学系
 61  第1ミラー
 62  第2ミラー
 63  投影ミラー
 63a 反射面
 71  ウインドシールド
 80  制御部
 81  メモリ

Claims (5)

  1.  スクリーンと、
     前記スクリーン上に中間画像を形成する画像形成部と、
     前記スクリーン上に形成された前記中間画像に対応する映像光を被投影面に投影する投影光学系とを備えた画像表示装置であって、
     前記スクリーンは、前記画像形成部からの出射光を受光する受光領域を有し、
     前記受光領域は、前記中間画像が形成される有効画像領域と、前記有効画像領域の領域外の検出領域とを含み、
     前記画像表示装置は、前記スクリーンと前記投影光学系の間において、前記検出領域からの出射光の強度を検出する光強度検出器を備えることを特徴とする画像表示装置。
  2.  前記受光領域は前記有効画像領域を複数含み、
     前記投影光学系は、複数の前記有効画像領域のそれぞれに対応する映像光を、前記被投影面にそれぞれ投影し、
     前記検出領域は、複数の前記有効画像領域の間に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。
  3.  前記スクリーンが1つであって、
     前記投影光学系は、投影ミラーと、前記スクリーンと前記投影ミラーとの間に配置される複数の反射ミラーと、を有し、
     複数の前記反射ミラーは、複数の前記有効画像領域のそれぞれに対応する前記映像光に対して少なくとも1つの領域の前記映像光を反射するように配置されていることを特徴とする請求項2に記載の画像表示装置。 
  4.  前記スクリーンは、前記映像光を拡散光として前記投影光学系側へ出射するディフューザであることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の画像表示装置。
  5.  前記光強度検出器は、前記スクリーンの出射面に接触するように配置されていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の画像表示装置。
PCT/JP2017/019253 2016-06-17 2017-05-23 画像表示装置 WO2017217196A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016120477 2016-06-17
JP2016-120477 2016-06-17

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017217196A1 true WO2017217196A1 (ja) 2017-12-21

Family

ID=60664466

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2017/019253 WO2017217196A1 (ja) 2016-06-17 2017-05-23 画像表示装置

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2017217196A1 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110122049A1 (en) * 2009-11-23 2011-05-26 Matvey Lvovskiy Optoelectronic display system for transport vehicles
JP2014010409A (ja) * 2012-07-02 2014-01-20 Ricoh Co Ltd 投射型ディスプレイ装置
JP2014058204A (ja) * 2012-09-17 2014-04-03 Nippon Seiki Co Ltd 車両用表示装置
JP2014153450A (ja) * 2013-02-06 2014-08-25 Nippon Seiki Co Ltd 画像投影装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110122049A1 (en) * 2009-11-23 2011-05-26 Matvey Lvovskiy Optoelectronic display system for transport vehicles
JP2014010409A (ja) * 2012-07-02 2014-01-20 Ricoh Co Ltd 投射型ディスプレイ装置
JP2014058204A (ja) * 2012-09-17 2014-04-03 Nippon Seiki Co Ltd 車両用表示装置
JP2014153450A (ja) * 2013-02-06 2014-08-25 Nippon Seiki Co Ltd 画像投影装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3093708A1 (en) Transmissive screen and image display device using same
CN107209395A (zh) 用于借由全息光学元件来投影数据的方法和设备
EP3447561B1 (en) Head-up display device
US20170115553A1 (en) Scanning projector transmissive screen, and scanning projector system
JP6481649B2 (ja) ヘッドアップディスプレイ装置
US10042162B2 (en) Device and method for emitting a light beam intended to form an image, projection system, and display using said device
JP4289288B2 (ja) 光源装置及び画像表示装置
US11487126B2 (en) Method for calibrating a projection device for a head-mounted display, and projection device for a head-mounted display for carrying out the method
US9197790B2 (en) Optical scanning projection module
JP2017026675A (ja) ヘッドアップディスプレイ
KR20180090115A (ko) 3차원 프로젝션 시스템
KR20190071818A (ko) 허상 표시 장치, 중간상 형성부 및 화상 표시광 생성 유닛
JP6455802B2 (ja) 画像表示装置、物体装置、透過スクリーン及びスクリーン
US11385461B2 (en) Head-up display
US8169454B1 (en) Patterning a surface using pre-objective and post-objective raster scanning systems
US20120300273A1 (en) Floating virtual hologram display apparatus
WO2017217196A1 (ja) 画像表示装置
JP6188326B2 (ja) 三次元画像表示の画像歪補正方法
JP6311971B2 (ja) 照明装置、投射装置および照射装置
JP2018146761A (ja) 表示装置及び投影装置
JP2017227681A (ja) ヘッドアップディスプレイ装置
JP2020076941A (ja) 表示装置、表示システムおよび移動体
JP6907488B2 (ja) 光源装置、画像表示装置及び物体装置
JP2020112710A (ja) ヘッドアップディスプレイ
JP2015068837A (ja) ヘッドアップディスプレイ装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17813099

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17813099

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP