[go: up one dir, main page]

JP2017015955A - Display device - Google Patents

Display device Download PDF

Info

Publication number
JP2017015955A
JP2017015955A JP2015133141A JP2015133141A JP2017015955A JP 2017015955 A JP2017015955 A JP 2017015955A JP 2015133141 A JP2015133141 A JP 2015133141A JP 2015133141 A JP2015133141 A JP 2015133141A JP 2017015955 A JP2017015955 A JP 2017015955A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser light
light
red
laser
green
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
JP2015133141A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
俊 関谷
Shun Sekiya
俊 関谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Seiki Co Ltd
Original Assignee
Nippon Seiki Co Ltd
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 Nippon Seiki Co Ltd filed Critical Nippon Seiki Co Ltd
Priority to JP2015133141A priority Critical patent/JP2017015955A/en
Publication of JP2017015955A publication Critical patent/JP2017015955A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
  • Fittings On The Vehicle Exterior For Carrying Loads, And Devices For Holding Or Mounting Articles (AREA)
  • Instrument Panels (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a display device which reduces unevenness of the light intensity emitted from a screen.SOLUTION: A HUD device includes: green and blue LDs 11 g, 11 b for emitting green and blue laser beams G, B, respectively; a red LD 11 r for emitting a red laser beam R longer in wavelength than these laser beams G, B; a light combining part; and a MEMS scanner for scanning a synthesized laser beam synthesized by the light combining part in a scanning direction and a sub-scanning direction on a transmission screen. Each of the laser beams R, G, and B includes an elliptic cross-section Ab having the longitudinal direction. The green and blue LDs 11 g and 11 b are installed such that the longitudinal direction of the beam cross-section Ab of the green and blue laser beams G and B corresponds to the sub-scanning direction on the transmission screen. The red LD 11 r is installed in the direction to cross the longitudinal direction of the beam cross section Ab in the green and blue laser beams G and B viewed from the direction along an optical axis Ia.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、表示装置に関する。   The present invention relates to a display device.

従来から、表示装置の一例として、表示画像を表す光をフロントガラス等に照射して、表示画像に応じた虚像を運転者に視認可能に構成するヘッドアップディスプレイ装置が提案されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, as an example of a display device, a head-up display device has been proposed in which light representing a display image is irradiated on a windshield or the like so that a driver can visually recognize a virtual image corresponding to the display image.

例えば、特許文献1に記載のヘッドアップディスプレイ装置は、半導体レーザーが発するレーザー光をスクリーンに向けて走査することでスクリーン上に表示画像を生成する。このヘッドアップディスプレイ装置では、レーザー光の干渉によって表示画像にスペックルと呼ばれる斑点模様が生じるおそれがある。   For example, the head-up display device described in Patent Document 1 generates a display image on a screen by scanning a laser beam emitted from a semiconductor laser toward the screen. In this head-up display device, there is a possibility that a speckle pattern called a speckle is generated in a display image due to interference of laser light.

特開平7−270711号公報JP-A-7-270711

このような問題を解決するため、本出願人は、ヘッドアップディスプレイ装置において、マイクロレンズアレイ(Micro Lens Array;MLA)スクリーンを用い、そのレンズピッチよりも投射されるレーザー光のビーム径を小さく設定することを検討している。これにより、レーザー光同士が干渉することが抑制されて、スペックルや干渉縞の発生を抑制できる。この種のヘッドアップディスプレイ装置は、レーザー光をマイクロレンズアレイ上で主走査方向に往復運動させつつ、その走査方向に直交する副走査方向に移動させるように走査する。所定時間における主走査方向におけるレーザー光の移動量は、副走査方向におけるレーザー光の移動量に比べて極めて大きい。   In order to solve such a problem, the present applicant uses a micro lens array (MLA) screen in a head-up display device, and sets a beam diameter of laser light to be projected smaller than the lens pitch. I'm considering doing that. Thereby, it is suppressed that laser beams interfere, and generation | occurrence | production of a speckle or an interference fringe can be suppressed. This type of head-up display device scans laser light so as to move in a sub-scanning direction orthogonal to the scanning direction while reciprocating in the main scanning direction on the microlens array. The amount of movement of the laser light in the main scanning direction during a predetermined time is extremely large compared to the amount of movement of the laser light in the sub-scanning direction.

ところで、一般的に、レーザー光の色によってその波長が異なることが知られている。上記本出願人により検討されるヘッドアップディスプレイ装置においては、この各色レーザー光の波長の違いにより、スクリーン上の各色レーザー光のビーム径が異なる。具体的には、最も波長が長い赤色レーザー光のビーム径は、それより波長の短い青色レーザー光又は緑色レーザー光のビーム径より大きくなる。主走査方向における各レーザー光のビーム径の差は、主として主走査方向にレーザー光が移動するため、表示画像に影響を与え難い。しかし、主走査方向とは異なり、レーザー光は副走査方向に直接的に移動しないため、副走査方向における各色レーザー光のビーム径の差に伴い、スクリーンから射出される光の強度が均一とならず、視認者が表示画像を見た際に輝度ムラや色ムラとして感じるおそれがある。   By the way, it is generally known that the wavelength differs depending on the color of laser light. In the head-up display device studied by the present applicant, the beam diameter of each color laser beam on the screen varies depending on the wavelength difference of each color laser beam. Specifically, the beam diameter of red laser light having the longest wavelength is larger than the beam diameter of blue laser light or green laser light having a shorter wavelength. The difference in the beam diameter of each laser beam in the main scanning direction hardly affects the display image because the laser beam moves mainly in the main scanning direction. However, unlike the main scanning direction, the laser light does not move directly in the sub-scanning direction, so that the intensity of the light emitted from the screen becomes uniform with the difference in the beam diameter of each color laser light in the sub-scanning direction. However, when the viewer looks at the display image, there is a risk that the viewer may perceive brightness unevenness or color unevenness.

本発明は、上記実状を鑑みてなされたものであり、スクリーンから射出される光の強度のムラを低減した表示装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a display device in which unevenness in intensity of light emitted from a screen is reduced.

上記目的を達成するため、本発明に係る表示装置は、第1のレーザー光を発する第1のレーザー光源と、前記第1のレーザー光よりも波長の長い第2のレーザー光を発する第2のレーザー光源と、前記第1のレーザー光及び前記第2のレーザー光を合成して合成レーザー光を生成する光合成部と、前記合成レーザー光をスクリーン上に走査方向に沿って往復運動させつつ、前記走査方向に直交する副走査方向に移動させるように走査する走査部と、を備え、前記第1のレーザー光及び前記第2のレーザー光は、それぞれ、前記第1のレーザー光及び前記第2のレーザー光の光軸に直交する方向に切断されたとき、長手方向及び短手方向を持つ楕円形のビーム断面を備え、前記第1のレーザー光源は、前記第1のレーザー光における前記ビーム断面の前記長手方向が前記スクリーン上の前記副走査方向に対応するように設置され、前記第2のレーザー光源は、前記第2のレーザー光の光軸に沿う方向から見て、前記第2のレーザー光における前記ビーム断面の長手方向が、前記第1のレーザー光における前記ビーム断面の長手方向に交わる向きに設置される。   To achieve the above object, a display device according to the present invention includes a first laser light source that emits a first laser beam, and a second laser beam that emits a second laser beam having a longer wavelength than the first laser beam. A laser light source, a light combining unit that combines the first laser light and the second laser light to generate a combined laser light, and a reciprocating motion of the combined laser light along a scanning direction on a screen, And a scanning section that scans in a sub-scanning direction orthogonal to the scanning direction, and the first laser light and the second laser light are the first laser light and the second laser light, respectively. When the laser beam is cut in a direction perpendicular to the optical axis of the laser beam, the laser beam has an elliptical beam cross section having a longitudinal direction and a short direction, and the first laser light source is the beam in the first laser beam. The longitudinal direction of the surface corresponds to the sub-scanning direction on the screen, and the second laser light source is the second laser light source when viewed from a direction along the optical axis of the second laser light. The longitudinal direction of the beam cross section in the laser light is installed in a direction crossing the longitudinal direction of the beam cross section in the first laser light.

本発明によれば、スクリーンから射出される光の強度のムラを低減できる。   According to the present invention, unevenness in intensity of light emitted from a screen can be reduced.

本発明の一実施形態に係るHUD装置を搭載した車両を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing a vehicle carrying a HUD device concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係るHUD装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the HUD apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る合成レーザー光発生装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the synthetic | combination laser beam generator which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る走査軌跡を示すスクリーンの平面図である。It is a top view of the screen which shows the scanning locus | trajectory which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る2つの走査軌跡を示すスクリーンの平面図である。It is a top view of the screen which shows two scanning traces which concern on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る合成レーザー光発生装置内の構成を概略的に示す斜視図である。It is a perspective view showing roughly the composition in the synthetic laser light generator concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る(a)はマイクロレンズアレイの平面図であって、(b)はアパーチャアレイの平面図である。(A) which concerns on one Embodiment of this invention is a top view of a micro lens array, (b) is a top view of an aperture array. 本発明の一実施形態に係る透過スクリーンを概略的に示す側面図である。1 is a side view schematically showing a transmission screen according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る(a)〜(e)は、主走査方向への走査時における合成レーザー光の位置を示したマイクロレンズアレイの側面図及びその位置におけるアイボックス内での配光強度分布を示す図である。(A)-(e) which concerns on one Embodiment of this invention is a side view of the micro lens array which showed the position of the synthetic | combination laser beam at the time of the scanning to a main scanning direction, and the light distribution in the eye box in the position It is a figure which shows intensity distribution. 本発明の一実施形態に係る図9(a)〜(e)の配光強度分布を時間で積分した場合における、主走査方向のアイボックス内での配光強度分布を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the light distribution intensity distribution in the eye box in the main scanning direction when the light distribution intensity distributions of FIGS. 9A to 9E according to an embodiment of the present invention are integrated with time. 本発明の一実施形態に係る(a)及び(b)は副走査方向における合成レーザー光の位置及びその位置におけるアイボックス内での配光強度分布を示す図であって、(c)は、その図11(a)及び(b)の配光強度分布を時間で積分した場合における、副走査方向のアイボックス内での配光強度分布を示す図である。(A) and (b) according to an embodiment of the present invention is a diagram showing the position of the synthetic laser light in the sub-scanning direction and the light distribution intensity distribution in the eye box at that position, (c), It is a figure which shows the light distribution intensity distribution in the eye box of the subscanning direction at the time of integrating the light distribution intensity distribution of the FIG. 11 (a) and (b) with time. 本発明の一実施形態に係る(a)〜(c)は、透過スクリーン上の各レーザー光のビーム形状を示す図面であって、(d)〜(f)は、マイクロレンズ中心に各色レーザー光が入射した際の副走査方向におけるアイボックス内の配光強度分布を示す図であって、(g)〜(i)は、マイクロレンズの境界部分に各色レーザー光が入射した際の副走査方向におけるアイボックス内の配光強度分布を示す図であって、(j)〜(l)は、それぞれ上記(d)〜(f)及び(g)〜(i)の配光強度分布を積分した場合における、副走査方向におけるアイボックス内での配光強度分布を示す図である。(A)-(c) which concerns on one Embodiment of this invention is drawing which shows the beam shape of each laser beam on a transmission screen, Comprising: (d)-(f) is each color laser beam centering on a micro lens FIGS. 4A to 4I are diagrams showing the light distribution intensity distribution in the eye box in the sub-scanning direction when light is incident, and FIGS. It is a figure which shows the light distribution intensity distribution in the eye box in (j)-(l), and integrated the light distribution intensity distribution of said (d)-(f) and (g)-(i), respectively. It is a figure which shows the light distribution intensity distribution in the eye box in the subscanning direction in the case.

以下、本発明の一実施形態に係る表示装置の一例であるヘッドアップディスプレイ(Head-Up Display;HUD)装置について添付図面を参照しつつ説明する。   Hereinafter, a head-up display (HUD) device as an example of a display device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

HUD装置1は、図1に模式的に示すように、車両2のダッシュボード内に設けられ、生成した表示画像Mを表す光Lをウインドシールド3に向けて射出する。視認者(主に運転者)は、その視域であるアイボックス4において、ウインドシールド3に反射した表示画像Mを表す光Lを受けることで、ウインドシールド3を介して見える実景に重畳した表示画像Mに対応した虚像Wを視認可能となる。   As schematically shown in FIG. 1, the HUD device 1 is provided in the dashboard of the vehicle 2 and emits light L representing the generated display image M toward the windshield 3. The viewer (mainly the driver) receives the light L representing the display image M reflected on the windshield 3 in the eyebox 4 that is the viewing area, so that the display is superimposed on the actual scene seen through the windshield 3. The virtual image W corresponding to the image M can be visually recognized.

(HUD装置の全体構成)
HUD装置1は、図2に示すように、合成レーザー光発生装置10と、走査部の一例であるMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)スキャナ20と、フィールドレンズ30と、透過スクリーン40と、リレー光学部50と、制御部70と、ハウジング60と、を備える。
(Overall configuration of HUD device)
As shown in FIG. 2, the HUD device 1 includes a synthetic laser light generator 10, a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) scanner 20, which is an example of a scanning unit, a field lens 30, a transmission screen 40, and a relay optical unit. 50, a control unit 70, and a housing 60.

ハウジング60は、硬質樹脂等によって箱状に形成されている。ハウジング60には、そのウインドシールド3に対向する位置に、貫通した開口部60aが形成されている。ハウジング60の開口部60aには、湾曲板状の窓部61が取り付けられる。窓部61は、表示画像Mを表す光Lが透過するようにアクリル等の透光性樹脂からなる。ハウジング60の内部には、HUD装置1の各構成が収納されている。   The housing 60 is formed in a box shape from hard resin or the like. The housing 60 has a penetrating opening 60 a formed at a position facing the windshield 3. A curved plate-like window 61 is attached to the opening 60 a of the housing 60. The window 61 is made of a translucent resin such as acrylic so that the light L representing the display image M is transmitted. Each component of the HUD device 1 is accommodated in the housing 60.

(合成レーザー光発生装置の構成)
合成レーザー光発生装置10は、制御部70による制御のもと、R(レッド),G(グリーン),B(ブルー)の三原色のレーザー光R,G,Bを合波して1本の合成レーザー光CをMEMSスキャナ20に向けて出射する。詳しくは、合成レーザー光発生装置10は、図3に示すように、レーザーダイオード(Laser Diode;LD)群11と、集光レンズ群12と、偏光軸変換素子13と、光合成部14と、調光部19とを備える。
(Configuration of synthetic laser light generator)
The combined laser beam generator 10 combines the laser beams R, G, and B of the three primary colors of R (red), G (green), and B (blue) under the control of the control unit 70 to combine one. Laser light C is emitted toward the MEMS scanner 20. Specifically, as shown in FIG. 3, the combined laser beam generator 10 includes a laser diode (LD) group 11, a condenser lens group 12, a polarization axis conversion element 13, a light combining unit 14, and an adjustment unit. And an optical part 19.

LD群11は、図3に示すように、赤色レーザー光Rを発する赤色LD11rと、緑色レーザー光Gを発する緑色LD11gと、青色レーザー光Bを発する青色LD11bとから構成される。赤色LD11rは赤色レーザー光源又は第2のレーザー光源に相当し、緑色LD11gは緑色レーザー光源又は第1のレーザー光源に相当し、青色LD11bは青色レーザー光源又は第1のレーザー光源に相当する。各LD11r,11g,11bは、図6に示すように、それぞれ一定距離間隔で配列される。各レーザー光R,G,Bの偏光度は数百対1程度であって、すなわち、各レーザー光R,G,Bは直線偏光している。各レーザー光R,G,Bは、その光軸Iaに直交する方向に切断されたとき、長手方向及び短手方向を持つ楕円形のビーム断面Abを備える。各レーザー光R,G,Bの偏光軸Ipは、ビーム断面Abの短手方向に沿う。赤色LD11rは、緑色LD11g及び青色LD11bに対して光軸Iaを中心に90°回転した向きに設置されている。言い換えると、赤色レーザー光Rの光軸Iaに沿う方向から見て、赤色レーザー光Rが広がるビーム断面Abの長手方向が緑色レーザー光G及び青色レーザー光Bが広がるビーム断面Abの長手方向に直交する方向に延びるように、赤色LD11rは緑色LD11g及び青色LD11bに対して設置される。よって、赤色LD11rからの赤色レーザー光Rの偏光軸Ipは、赤色レーザー光Rの光軸Iaに沿う方向から見て、緑色LD11g及び青色LD11bからの緑色レーザー光G及び青色レーザー光Bの偏光軸Ipに対して直交する方向に延びている。   As shown in FIG. 3, the LD group 11 includes a red LD 11 r that emits red laser light R, a green LD 11 g that emits green laser light G, and a blue LD 11 b that emits blue laser light B. The red LD 11r corresponds to a red laser light source or a second laser light source, the green LD 11g corresponds to a green laser light source or a first laser light source, and the blue LD 11b corresponds to a blue laser light source or a first laser light source. As shown in FIG. 6, the LDs 11r, 11g, and 11b are arranged at regular distance intervals. The degree of polarization of each laser beam R, G, B is about several hundred to one, that is, each laser beam R, G, B is linearly polarized. Each of the laser beams R, G, and B includes an elliptical beam section Ab having a longitudinal direction and a short direction when cut in a direction perpendicular to the optical axis Ia. The polarization axes Ip of the laser beams R, G, and B are along the short direction of the beam cross section Ab. The red LD 11r is installed in a direction rotated 90 ° around the optical axis Ia with respect to the green LD 11g and the blue LD 11b. In other words, when viewed from the direction along the optical axis Ia of the red laser beam R, the longitudinal direction of the beam section Ab in which the red laser beam R spreads is orthogonal to the longitudinal direction of the beam section Ab in which the green laser beam G and the blue laser beam B spread. The red LD 11r is installed with respect to the green LD 11g and the blue LD 11b so as to extend in the direction in which the light is emitted. Therefore, the polarization axis Ip of the red laser light R from the red LD 11r is the polarization axis of the green laser light G and the blue laser light B from the green LD 11g and the blue LD 11b when viewed from the direction along the optical axis Ia of the red laser light R. It extends in a direction orthogonal to Ip.

集光レンズ群12は、図3に示すように、各LD11r,11g,11bから出射された発散光である各レーザー光B,R,Gを屈折させることで収束光に変換する3つの集光レンズ12r、12g、12bから構成される。集光レンズ12rは、赤色LD11rから出射される赤色レーザー光Rの光路に設置され、集光レンズ12gは、緑色LD11gから出射される緑色レーザー光Gの光路に設置され、集光レンズ12bは、青色LD11bから出射される青色レーザー光Bの光路に設置される。各集光レンズ12r、12g、12bからの収束光は、透過スクリーン40上でほぼ最小ビーム径となる。各集光レンズ12r、12g、12bは、LD群11のいずれかからのレーザー光R,G,Bの波長又はその中間的な波長に合わせて最適設計された非球面形状を有する。各集光レンズ12r、12g、12bは、それぞれ同一のレンズで構成される。各集光レンズ12r、12g、12bに同一のレンズを使用する場合、各LD11r,11g,11bの発光点と各集光レンズ12r、12g、12bとの間の距離を調整することで、各LD11r,11g,11bから異なる波長のレーザー光R,G,Bが発されても、透過スクリーン40にレーザー光を集光することが可能である。   As shown in FIG. 3, the condensing lens group 12 includes three condensing lights that are converted into convergent light by refracting the laser beams B, R, and G, which are diverging lights emitted from the LDs 11r, 11g, and 11b. It consists of lenses 12r, 12g, and 12b. The condenser lens 12r is installed in the optical path of the red laser light R emitted from the red LD 11r, the condenser lens 12g is installed in the optical path of the green laser light G emitted from the green LD 11g, and the condenser lens 12b is It is installed in the optical path of the blue laser light B emitted from the blue LD 11b. The convergent light from each of the condensing lenses 12r, 12g, and 12b has a substantially minimum beam diameter on the transmission screen 40. Each condensing lens 12r, 12g, 12b has an aspherical shape optimally designed according to the wavelength of laser light R, G, B from any of the LD groups 11 or an intermediate wavelength thereof. Each condensing lens 12r, 12g, 12b is comprised with the same lens, respectively. When the same lens is used for each condenser lens 12r, 12g, 12b, each LD 11r is adjusted by adjusting the distance between the light emitting point of each LD 11r, 11g, 11b and each condenser lens 12r, 12g, 12b. , 11g, and 11b, even if laser beams R, G, and B having different wavelengths are emitted, the laser beams can be condensed on the transmission screen 40.

偏光軸変換素子13は、例えば1/2λ板等の波長板にて構成され、赤色レーザー光Rの光路上に設置される。偏光軸変換素子13は、図6に示すように、赤色レーザー光Rの偏光軸Ipを、光軸Iaを中心に90°回転させる。よって、赤色レーザー光Rの偏光軸Ipは、偏光軸変換素子13を通過した後、緑色レーザー光G及び青色レーザー光Bの偏光軸Ipと同一方向に延びる。しかし、偏光軸変換素子13によって赤色レーザー光Rの光の広がり方は変化しないため、依然として、赤色レーザー光Rのビーム断面Abの長手方向は、緑色レーザー光G及び青色レーザー光Bのビーム断面Abの長手方向に直交した方向に延びている。   The polarization axis conversion element 13 is configured by a wave plate such as a 1 / 2λ plate, for example, and is installed on the optical path of the red laser light R. As shown in FIG. 6, the polarization axis conversion element 13 rotates the polarization axis Ip of the red laser light R by 90 ° about the optical axis Ia. Therefore, the polarization axis Ip of the red laser light R extends in the same direction as the polarization axes Ip of the green laser light G and the blue laser light B after passing through the polarization axis conversion element 13. However, since the polarization direction of the red laser light R does not change by the polarization axis conversion element 13, the longitudinal direction of the beam cross section Ab of the red laser light R is still the beam cross section Ab of the green laser light G and the blue laser light B. It extends in a direction perpendicular to the longitudinal direction.

調光部19は、透過後のレーザー光の光量を調整するものであり、図3に示すように、第1の偏光板15と、液晶素子16と、第2の偏光板17と、を備える。   The light control unit 19 adjusts the amount of laser light after transmission, and includes a first polarizing plate 15, a liquid crystal element 16, and a second polarizing plate 17, as shown in FIG. .

具体的には、第1の偏光板15は、偏光軸変換素子13を経た赤色レーザー光Rの光路、緑色LD11gからの緑色レーザー光Gの光路及び青色LD11bからの青色レーザー光Bの光路に設置される。第1の偏光板15は、偏光軸変換素子13を経た赤色レーザー光Rの偏光軸Ipに沿う方向(緑色LD11g及び青色LD11bからの緑色レーザー光G及び青色レーザー光Bの偏光軸Ipと同一の方向)の透過軸Ibを備える。第1の偏光板15は、各レーザー光R,G,Bのうち透過軸Ibに沿った光のみを透過させる。   Specifically, the first polarizing plate 15 is installed in the optical path of the red laser light R that has passed through the polarization axis conversion element 13, the optical path of the green laser light G from the green LD 11g, and the optical path of the blue laser light B from the blue LD 11b. Is done. The first polarizing plate 15 has a direction along the polarization axis Ip of the red laser light R that has passed through the polarization axis conversion element 13 (the same as the polarization axis Ip of the green laser light G and the blue laser light B from the green LD 11g and the blue LD 11b). Direction) transmission axis Ib. The first polarizing plate 15 transmits only the light along the transmission axis Ib among the laser beams R, G, and B.

液晶素子16は、何れも図示しない液晶層及び電極を備える。液晶素子16は、この電極への印加電圧に応じて、液晶層の液晶分子の配列が変化することにより、各レーザー光R,G,Bの偏光軸Ipの向きを変化させることができる。   The liquid crystal element 16 includes a liquid crystal layer and an electrode (not shown). The liquid crystal element 16 can change the directions of the polarization axes Ip of the laser beams R, G, and B by changing the arrangement of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer according to the voltage applied to the electrodes.

第2の偏光板17は、図3に示すように、詳しくは後述する光合成部14からの合成レーザー光Cの光路に設置されている。第2の偏光板17の透過軸は、第1の偏光板15の透過軸Ibと直交する。ここで、ウインドシールド3は、P偏光波よりS偏光波の反射率が高い。このため、虚像Wの視認性を考慮すると、ウインドシールド3には、S偏光成分の割合の高い光を照射することが望まれる。よって、本例では、第2の偏光板17の透過軸は、ウインドシールド3のS偏光成分の方向と一致するように設定されている。第2の偏光板17は、合成レーザー光Cのうち第2の偏光板17の透過軸に沿った光のみを透過させる。調光部19は、その液晶素子16を通じて各レーザー光R,G,Bの偏光軸Ipの向きを変化させることで、第2の偏光板17を透過する合成レーザー光Cの光量を調整できる。   As shown in FIG. 3, the second polarizing plate 17 is installed in the optical path of the synthetic laser light C from the photosynthesis unit 14 described later in detail. The transmission axis of the second polarizing plate 17 is orthogonal to the transmission axis Ib of the first polarizing plate 15. Here, the windshield 3 has a higher reflectance of the S-polarized wave than the P-polarized wave. For this reason, considering the visibility of the virtual image W, it is desirable that the windshield 3 is irradiated with light having a high ratio of the S-polarized component. Therefore, in this example, the transmission axis of the second polarizing plate 17 is set to coincide with the direction of the S polarization component of the windshield 3. The second polarizing plate 17 transmits only the light along the transmission axis of the second polarizing plate 17 in the synthetic laser light C. The light adjusting unit 19 can adjust the amount of the combined laser light C transmitted through the second polarizing plate 17 by changing the direction of the polarization axis Ip of each laser light R, G, B through the liquid crystal element 16.

光合成部14は、図3に示すように、各レーザー光R,G,Bの光軸Iaを概ね揃えることで合成レーザー光Cを生成する。詳しくは、光合成部14は、ダイクロイックミラー14r、14g、14bから構成される。各ダイクロイックミラー14r、14g、14bは、屈折率のそれぞれ異なる誘電体の多層膜からなる。赤用ダイクロイックミラー14rは、赤色レーザー光Rの波長領域のみを反射し、他の波長領域の光を透過させる。緑用ダイクロイックミラー14gは、緑色レーザー光Gの波長領域のみを反射し、他の波長領域の光を透過させる。青用ダイクロイックミラー14bは、青色レーザー光Bの波長領域のみを反射し、他の波長領域の光を透過させる。各ダイクロイックミラー14r、14g、14bは、それらの反射光が一致して合成レーザー光Cを生成するように配置されている。   As shown in FIG. 3, the light combining unit 14 generates the combined laser light C by substantially aligning the optical axes Ia of the laser lights R, G, and B. Specifically, the light combining unit 14 includes dichroic mirrors 14r, 14g, and 14b. Each of the dichroic mirrors 14r, 14g, and 14b is made of a dielectric multilayer film having a different refractive index. The red dichroic mirror 14r reflects only the wavelength region of the red laser light R and transmits light in other wavelength regions. The dichroic mirror for green 14g reflects only the wavelength region of the green laser light G and transmits light in other wavelength regions. The blue dichroic mirror 14b reflects only the wavelength region of the blue laser light B and transmits light in other wavelength regions. The dichroic mirrors 14r, 14g, and 14b are arranged so that their reflected lights coincide with each other to generate the combined laser beam C.

絞り部材18は、図3に示すように、第2の偏光板17を通過した合成レーザー光Cの光路に設置され、後述するMEMSスキャナ20のミラー直径よりわずかに大きな開口(アパーチャ)が設けられている。絞り部材18は、合成レーザー光CをMEMSスキャナ20のミラーに合わせて整形する。これにより、MEMSスキャナ20のミラーにおけるケラレの発生を防止する。仮にMEMSスキャナ20のミラーにおいてケラレが発生するとミラー面20aの周囲に存在するヒンジ部やシリコン基板面で光が反射し、迷光となるおそれがある。   As shown in FIG. 3, the aperture member 18 is installed in the optical path of the synthetic laser light C that has passed through the second polarizing plate 17, and is provided with an opening (aperture) that is slightly larger than the mirror diameter of the MEMS scanner 20 described later. ing. The aperture member 18 shapes the synthetic laser light C according to the mirror of the MEMS scanner 20. Thereby, the occurrence of vignetting in the mirror of the MEMS scanner 20 is prevented. If vignetting occurs in the mirror of the MEMS scanner 20, light may be reflected from the hinge portion or the silicon substrate surface existing around the mirror surface 20a, resulting in stray light.

(MEMSスキャナ、フィールドレンズ及び透過スクリーンの構成)
MEMSスキャナ20は、図2に示すように、ミラー面20aを備え、そのミラー面20aを振動可能に構成される。MEMSスキャナ20は、ピエゾ型、電磁型及び静電型の何れが採用されてもよい。MEMSスキャナ20は、ミラー面20aを振動させることで、合成レーザー光発生装置10が出射した合成レーザー光Cを透過スクリーン40に向けて反射させつつ走査する。これにより、透過スクリーン40の上面に表示画像Mが生成される。
(Configuration of MEMS scanner, field lens and transmission screen)
As shown in FIG. 2, the MEMS scanner 20 includes a mirror surface 20a and is configured to be able to vibrate the mirror surface 20a. The MEMS scanner 20 may be a piezo type, an electromagnetic type, or an electrostatic type. The MEMS scanner 20 performs scanning while reflecting the synthetic laser light C emitted from the synthetic laser light generator 10 toward the transmission screen 40 by vibrating the mirror surface 20a. As a result, a display image M is generated on the upper surface of the transmissive screen 40.

フィールドレンズ30は、MEMSスキャナ20と透過スクリーン40との間に設けられるとともに、MEMSスキャナ20で走査された合成レーザー光Cを、走査位置に応じた入射角で透過スクリーン40へ入射させる。フィールドレンズ30は、合成レーザー光Cの透過スクリーン40への入射角を、透過スクリーン40以降の光学系(リレー光学部50、ウインドシールド3)の特性に合わせて最適化するように構成されている。   The field lens 30 is provided between the MEMS scanner 20 and the transmission screen 40, and makes the synthetic laser light C scanned by the MEMS scanner 20 incident on the transmission screen 40 at an incident angle corresponding to the scanning position. The field lens 30 is configured to optimize the incident angle of the synthetic laser light C on the transmission screen 40 according to the characteristics of the optical system (relay optical unit 50, windshield 3) after the transmission screen 40. .

MEMSスキャナ20は、制御部70による制御に基づき、図4に示すように、合成レーザー光Cを、長方板状の透過スクリーン40の長手方向に延びる主走査方向Hに沿って往復運動させつつ、透過スクリーン40の短手方向に延びる副走査方向Vに沿って移動させる。これにより、走査軌跡500は、走査開始位置Yaから走査終了位置Ybまで副走査方向Vに沿って略正弦波をなす。走査開始位置Ya及び走査終了位置Ybは、対角線上に位置する透過スクリーン40の2つの角部にそれぞれ位置する。MEMSスキャナ20は、制御部70による制御に基づき、合成レーザー光Cが走査終了位置Ybに達した後に、合成レーザー光Cをその走査終了位置Ybから走査開始位置Yaまで戻す。本例において、1フレーム分の走査とは、合成レーザー光Cが走査開始位置Yaから走査終了位置Ydに達して、再び走査開始位置Yaに戻るまでをいう。具体的には、MEMSスキャナ20は、図5に示すように、フレーム毎に後述するマイクロレンズアレイ41の副走査方向VのピッチdV1の1/2だけ副走査方向Vに走査軌跡をずらして走査する。すなわち、MEMSスキャナ20は、交互に異なる2つの走査軌跡500a,500bに沿って合成レーザー光Cを走査する。本例では、MEMSスキャナ20は、1/120秒で1フレーム分の走査を行うことで、1秒間に120フレーム分の走査、すなわち120Hzの高速な周波数で走査を行う。このため、視認者にとっては2つの走査軌跡500a,500bに係る2フレームが実質的に1フレームに見える。制御部70は、走査中に合成レーザー光Cが照射されたオン状態と合成レーザー光Cが照射されないオフ状態との間で切り替えることで、数字又は記号等を示す表示画像Mを透過スクリーン40に生成する。なお、主走査方向Hは表示画像Mの横方向に対応し、副走査方向Vは表示画像Mの縦方向に対応する。   Under the control of the control unit 70, the MEMS scanner 20 reciprocates the synthetic laser light C along the main scanning direction H extending in the longitudinal direction of the rectangular transmission screen 40 as shown in FIG. The transmissive screen 40 is moved along the sub-scanning direction V extending in the short direction. Thereby, the scanning locus 500 forms a substantially sine wave along the sub-scanning direction V from the scanning start position Ya to the scanning end position Yb. The scanning start position Ya and the scanning end position Yb are respectively located at two corners of the transmission screen 40 located on the diagonal line. Based on the control by the control unit 70, the MEMS scanner 20 returns the synthetic laser light C from the scanning end position Yb to the scanning start position Ya after the synthetic laser light C reaches the scanning end position Yb. In this example, scanning for one frame refers to the period from when the combined laser beam C reaches the scanning end position Yd from the scanning start position Ya and then returns to the scanning start position Ya again. Specifically, as shown in FIG. 5, the MEMS scanner 20 performs scanning by shifting the scanning locus in the sub-scanning direction V by 1/2 of the pitch dV1 in the sub-scanning direction V of the microlens array 41 described later for each frame. To do. That is, the MEMS scanner 20 scans the synthetic laser light C along two alternately different scanning loci 500a and 500b. In this example, the MEMS scanner 20 performs scanning for one frame in 1/120 seconds, thereby scanning for 120 frames per second, that is, scanning at a high frequency of 120 Hz. For this reason, for the viewer, the two frames related to the two scanning trajectories 500a and 500b are substantially seen as one frame. The control unit 70 switches the display image M indicating numbers or symbols on the transmission screen 40 by switching between an ON state in which the synthetic laser light C is irradiated during scanning and an OFF state in which the synthetic laser light C is not irradiated. Generate. The main scanning direction H corresponds to the horizontal direction of the display image M, and the sub-scanning direction V corresponds to the vertical direction of the display image M.

透過スクリーン40は、図4に示すように、MEMSスキャナ20が走査した合成レーザー光Cに基づき、その表面(MEMSスキャナ20と反対側の面)に表示画像Mを表示する。詳しくは、透過スクリーン40は、MEMSスキャナ20から入射した合成レーザー光Cの射出瞳(Exit Pupil)を拡大して表示画像Mを表示し、その表示画像Mを表す光L(表示光L)はリレー光学部50に向けて出射される。透過スクリーン40の具体的構成については後述する。   As shown in FIG. 4, the transmission screen 40 displays the display image M on the surface (the surface opposite to the MEMS scanner 20) based on the synthetic laser light C scanned by the MEMS scanner 20. Specifically, the transmission screen 40 enlarges the exit pupil (Exit Pupil) of the synthetic laser light C incident from the MEMS scanner 20 to display a display image M, and light L (display light L) representing the display image M is displayed. The light is emitted toward the relay optical unit 50. A specific configuration of the transmission screen 40 will be described later.

リレー光学部50は、図2に示すように、透過スクリーン40とウインドシールド3との光路間に設けられ、具体的には平面ミラー51及び拡大ミラー52の2枚の鏡から構成される。平面ミラー51は、平面状の全反射ミラー等であり、透過スクリーン40を透過した表示画像Mを表す光Lを拡大ミラー52に向かって反射させる。   As shown in FIG. 2, the relay optical unit 50 is provided between the light path between the transmission screen 40 and the windshield 3, and specifically includes two mirrors, a plane mirror 51 and a magnifying mirror 52. The plane mirror 51 is a planar total reflection mirror or the like, and reflects the light L representing the display image M transmitted through the transmission screen 40 toward the enlargement mirror 52.

拡大ミラー52は、凹面鏡等であり、平面ミラー51で反射された表示光Lを凹面で反射させることで、反射光をウインドシールド3に向かって反射させる。上述のように、この表示光LはS偏光成分を多く含む光であるため、ウインドシールド3は高い反射率で表示光Lを視認者に向けて反射させる。視認者は、ウインドシールド3に反射した表示光Lを受けることで、表示画像Mが拡大された虚像Wを視認可能となる。   The magnifying mirror 52 is a concave mirror or the like, and reflects the reflected light toward the windshield 3 by reflecting the display light L reflected by the flat mirror 51 on the concave surface. As described above, since the display light L is light containing a large amount of S-polarized light components, the windshield 3 reflects the display light L toward the viewer with high reflectivity. The viewer can visually recognize the virtual image W in which the display image M is enlarged by receiving the display light L reflected by the windshield 3.

(透過スクリーンの具体的構成)
透過スクリーン40は、図7(a),(b)及び図8に示すように、合成レーザー光Cの入射側に位置するマイクロレンズアレイ41と、合成レーザー光Cの出射側に位置するアパーチャアレイ42とから構成される。マイクロレンズアレイ41及びアパーチャアレイ42は、互いに対面するように配置される。なお、図8は透過スクリーン40の垂直断面を概略的に示した図である。
(Specific configuration of the transmission screen)
As shown in FIGS. 7A, 7B, and 8, the transmission screen 40 includes a microlens array 41 positioned on the incident side of the synthetic laser light C and an aperture array positioned on the emission side of the synthetic laser light C. 42. The microlens array 41 and the aperture array 42 are disposed so as to face each other. FIG. 8 is a diagram schematically showing a vertical cross section of the transmissive screen 40.

マイクロレンズアレイ41は、図7(a)に示すように、その厚さ方向から見て、マトリックス状に配列された長方形のマイクロレンズ41aを備える。マイクロレンズ41aは、例えばレンズサイズが100μm程度であって、主走査方向HにピッチdH1で、副走査方向VにピッチdV1で配列されている。本実施形態では、主走査方向HのピッチdH1が垂直方向のピッチdV1より大きい、すなわちdH1>dV1の関係が成立する。マイクロレンズアレイ41は、隣り合うマイクロレンズ41a同士に生じる隙間や段差が最小限となるように形成されている。ここでのピッチとは、互いに隣接するマイクロレンズ41aのレンズ中心間の距離であり、以後、このピッチを「マイクロレンズアレイ41のピッチ」と呼ぶ。本例では、図12(a)〜(c)に示すように、赤色レーザー光Rが最も長波長であるため、透過スクリーン40上では、合成レーザー光Cとしての赤色レーザー光Rのビーム径DV,DHは、同じく合成レーザー光Cとしての青色レーザー光B及び緑色レーザー光Gのビーム径DV,DHに比べて大きくなる。ビーム径DV,DHがマイクロレンズアレイ41のピッチに対して大きくなると、上記背景技術でも説明したように、スペックルや干渉縞が発生するおそれがある。このため、マイクロレンズアレイ41のピッチは、ビーム径の最も大きい赤色レーザー光Rを基準として決定する必要がある。また、アイボックス4のアスペクト比を考慮するとマイクロレンズアレイ41のピッチは、図7(a)に示すように、主走査方向Hに大きい長方形形状が望ましい。   As shown in FIG. 7A, the microlens array 41 includes rectangular microlenses 41a arranged in a matrix as viewed from the thickness direction. The microlenses 41a have a lens size of about 100 μm, for example, and are arranged with a pitch dH1 in the main scanning direction H and with a pitch dV1 in the sub-scanning direction V. In the present embodiment, the pitch dH1 in the main scanning direction H is larger than the pitch dV1 in the vertical direction, that is, a relationship of dH1> dV1 is established. The microlens array 41 is formed such that gaps and steps generated between adjacent microlenses 41a are minimized. Here, the pitch is the distance between the lens centers of the microlenses 41a adjacent to each other, and this pitch is hereinafter referred to as the “pitch of the microlens array 41”. In this example, as shown in FIGS. 12A to 12C, since the red laser light R has the longest wavelength, the beam diameter DV of the red laser light R as the synthetic laser light C on the transmission screen 40. , DH are larger than the beam diameters DV, DH of the blue laser light B and the green laser light G as the combined laser light C. When the beam diameters DV and DH are larger than the pitch of the microlens array 41, speckles and interference fringes may occur as described in the background art. For this reason, the pitch of the microlens array 41 needs to be determined based on the red laser beam R having the largest beam diameter. In consideration of the aspect ratio of the eye box 4, the pitch of the microlens array 41 is desirably a rectangular shape large in the main scanning direction H as shown in FIG.

アパーチャアレイ42は、可視光を吸収する材料から形成されるとともに、図7(b)に示すように、その厚さ方向から見てマトリックス状に配列された複数の開口部42aを備える。複数の開口部42aは、上記マイクロレンズアレイ41のマイクロレンズ41aに対応して設けられ、アパーチャアレイ42をその厚さ方向に貫通するように形成される。複数の開口部42aは、主走査方向HにピッチdHAで、副走査方向VにピッチdVAで周期的に配列されている。複数の開口部42aは、フォトリソグラフィ技術等により形成されるものである。ここでのピッチとは、互いに隣接する開口部42aの中心間の距離であり、以後、このピッチを「アパーチャアレイ42のピッチ」と呼ぶ。   The aperture array 42 is formed of a material that absorbs visible light, and includes a plurality of openings 42a arranged in a matrix as seen from the thickness direction, as shown in FIG. 7B. The plurality of openings 42a are provided corresponding to the microlenses 41a of the microlens array 41, and are formed so as to penetrate the aperture array 42 in the thickness direction. The plurality of openings 42a are periodically arranged at a pitch dHA in the main scanning direction H and at a pitch dVA in the sub-scanning direction V. The plurality of openings 42a are formed by a photolithography technique or the like. Here, the pitch is the distance between the centers of the openings 42a adjacent to each other, and this pitch is hereinafter referred to as the “pitch of the aperture array 42”.

本実施形態では、主走査方向HのピッチdHAは、副走査方向VのピッチdVAより大きい、すなわちdHA>dVAの関係が成立する。また、アパーチャアレイ42の主走査方向HのピッチdHAは、マイクロレンズアレイ41の主走査方向HのピッチdH1よりも僅かに大きく、すなわちdHA>dH1の関係が成立する。   In the present embodiment, the pitch dHA in the main scanning direction H is larger than the pitch dVA in the sub-scanning direction V, that is, the relationship dHA> dVA is established. Further, the pitch dHA of the aperture array 42 in the main scanning direction H is slightly larger than the pitch dH1 of the microlens array 41 in the main scanning direction H, that is, a relationship of dHA> dH1 is established.

アパーチャアレイ42の開口部42aは、アパーチャアレイ42の厚さ方向から見て、その大きさがマイクロレンズ41aのレンズサイズの1/5〜1/10程度となるように形成されている。アパーチャアレイ42は、上述のように、例えば液晶パネルに用いられるブラックレジストのような可視光を吸収する材料から形成されている。このため、アパーチャアレイ42の開口部42a以外の領域は遮光部42bとして機能する。よって、アパーチャアレイ42に到達したレーザー光のうち、開口部42aを通過する光以外は、遮光部42bでその大部分が吸収される。   The opening 42a of the aperture array 42 is formed so that the size thereof is about 1/5 to 1/10 of the lens size of the micro lens 41a when viewed from the thickness direction of the aperture array 42. As described above, the aperture array 42 is formed of a material that absorbs visible light, such as a black resist used in a liquid crystal panel, for example. For this reason, the area other than the opening 42a of the aperture array 42 functions as a light shielding part 42b. Therefore, most of the laser light that has reached the aperture array 42 is absorbed by the light shielding portion 42b except for the light that passes through the opening 42a.

マイクロレンズアレイ41及びアパーチャアレイ42は、図8に示すように、それらの厚さ方向において、マイクロレンズ41aの焦点距離fの間隔だけ隔てて配置されている。マイクロレンズアレイ41を厚さ方向から見てマイクロレンズアレイ41の中央に位置するマイクロレンズ41aと、同厚さ方向から見てアパーチャアレイ42の中央に位置する開口部42aの中心とを同一の光軸AXが通過するように、マイクロレンズアレイ41及びアパーチャアレイ42が設置されている。また、マイクロレンズアレイ41による合成レーザー光Cの集光点Pが各開口部42aの中心に位置する。このように合成レーザー光Cは、アパーチャアレイ42の開口部42aに集光されるため、LD群11が出射した各レーザー光R,G,Bを効率良く表示画像Mを表す光Lとすることができる。また、HUD装置1の外部から侵入する外光がレーザー光の光路を逆方向に伝搬した場合であっても、その外光の大部分がアパーチャアレイ42の遮光部42bに吸収される。そのため、外光反射は大幅に低減される。このように遮光部42bを設けることで、透過スクリーン40で拡散反射した外光がHUD装置1の光路を経て視認者の眼に届くことが抑制され、ひいては、表示画像Mに透過スクリーン40が重なって白い枠状に浮かび上がって視認性を悪化させることが抑制される。   As shown in FIG. 8, the microlens array 41 and the aperture array 42 are arranged in the thickness direction with a distance of the focal length f of the microlens 41 a. The microlens 41a positioned at the center of the microlens array 41 when the microlens array 41 is viewed from the thickness direction and the center of the opening 42a positioned at the center of the aperture array 42 when viewed from the thickness direction are the same light. A microlens array 41 and an aperture array 42 are installed so that the axis AX passes through. Moreover, the condensing point P of the synthetic laser light C by the microlens array 41 is located at the center of each opening 42a. Since the synthetic laser light C is thus focused on the openings 42a of the aperture array 42, each laser light R, G, B emitted from the LD group 11 is efficiently converted into light L representing the display image M. Can do. Even when external light entering from the outside of the HUD device 1 propagates in the reverse direction of the optical path of the laser light, most of the external light is absorbed by the light shielding portion 42 b of the aperture array 42. Therefore, external light reflection is significantly reduced. By providing the light shielding part 42b in this manner, it is possible to suppress the external light diffused and reflected by the transmissive screen 40 from reaching the viewer's eyes through the optical path of the HUD device 1, and as a result, the transmissive screen 40 overlaps the display image M. It is suppressed that the visibility rises in a white frame shape.

また、透過スクリーン40に到達した合成レーザー光Cのうち、アパーチャアレイ42の開口部42aを通過する表示画像Mを表す光L以外の光は、その大部分がアパーチャアレイ42の遮光部42bに吸収される。そのため、透過スクリーン40によって合成レーザー光Cがフィールドレンズ30に向かって反射することも抑制される。マイクロレンズアレイ41のマイクロレンズ41aによって屈折した合成レーザー光Cは、アパーチャアレイ42の開口部42aを通過して発散した後にリレー光学部50等を経てアイボックス4を照明する。   Of the synthetic laser light C that has reached the transmission screen 40, most of the light other than the light L representing the display image M that passes through the openings 42 a of the aperture array 42 is absorbed by the light shielding portion 42 b of the aperture array 42. Is done. Therefore, reflection of the synthetic laser beam C toward the field lens 30 by the transmission screen 40 is also suppressed. The synthetic laser light C refracted by the microlens 41a of the microlens array 41 diverges through the opening 42a of the aperture array 42 and then illuminates the eye box 4 through the relay optical unit 50 and the like.

(主走査方向の配光強度分布)
次に、合成レーザー光Cが主走査方向Hに移動する際のアイボックス4内での配光強度分布について、図9(a)〜(e)を参照しつつ説明する。
(Light distribution intensity distribution in the main scanning direction)
Next, the light distribution intensity distribution in the eye box 4 when the synthetic laser light C moves in the main scanning direction H will be described with reference to FIGS.

合成レーザー光Cが1つのマイクロレンズ41aに対して主走査方向Hに走査されたとき、図9(a)〜(e)それぞれの右下のグラフで示すように、異なる配光強度分布が得られる。これら異なる配光強度分布を、マイクロレンズ41aを1個分だけ主走査方向Hに走査する時間で積分すると、図10に示すように、アイボックス4内の主走査方向Hの全域で略均一な配光強度分布を形成することができる。   When the synthesized laser light C is scanned in the main scanning direction H with respect to one micro lens 41a, different light distribution intensity distributions are obtained as shown in the lower right graphs of FIGS. 9 (a) to 9 (e). It is done. When these different light distribution intensity distributions are integrated by the time for scanning one microlens 41a in the main scanning direction H, as shown in FIG. 10, it is substantially uniform throughout the main scanning direction H in the eye box 4. A light distribution intensity distribution can be formed.

(副走査方向の配光強度分布)
次に、副走査方向Vにおけるアイボックス4内での配光強度分布について、図11(a)〜(c)を参照しつつ説明する。
(Light distribution intensity distribution in the sub-scanning direction)
Next, the light distribution intensity distribution in the eye box 4 in the sub-scanning direction V will be described with reference to FIGS.

合成レーザー光Cが第1の走査軌跡500aを経て走査されている場合において、マイクロレンズ41aの中心付近に合成レーザー光Cが照射されたとき、図11(a)に示すように、アイボックス4内における合成レーザー光Cの配光強度分布は、ほぼガウス分布をなしている。そして、次のフレームにおいて、合成レーザー光Cが第2の走査軌跡500bを経て走査されている場合に、2つのマイクロレンズ41aの境界付近に合成レーザー光Cが照射されたとき、図11(b)に示すように、アイボックス4内における合成レーザー光Cの配光強度分布は、2つのピークを持つ配光強度分布をなしている。ここで、1秒間に120フレーム分の走査が高速で行われるため、視認者は、図11(a)の配光強度分布と、図11(b)の配光強度分布とを足し合わせた図11(c)のような略均一な強度配光分布の光を視認できる。   When the synthetic laser beam C is scanned through the first scanning locus 500a, when the synthetic laser beam C is irradiated near the center of the microlens 41a, as shown in FIG. The light distribution intensity distribution of the synthetic laser beam C in the inside is almost Gaussian. In the next frame, when the synthetic laser light C is scanned through the second scanning locus 500b, when the synthetic laser light C is irradiated near the boundary between the two microlenses 41a, FIG. ), The light distribution intensity distribution of the synthetic laser light C in the eye box 4 is a light distribution intensity distribution having two peaks. Here, since scanning for 120 frames per second is performed at a high speed, the viewer adds the light distribution intensity distribution of FIG. 11A and the light distribution intensity distribution of FIG. Light having a substantially uniform intensity distribution as shown in FIG.

(副走査方向のビーム径)
図12(a)〜(c)には、透過スクリーン40上の各レーザー光R,G,Bのビーム形状Rf,Gf,Bfが示されている。この各レーザー光R,G,Bは、赤色、緑色又は青色の単色からなる合成レーザー光Cである。各レーザー光R,G,Bのビーム形状Rf,Gf,Bfは、主走査方向Hのビーム径DH及び副走査方向Vのビーム径DVを持つ楕円形である。上述のように、赤色レーザー光Rは、緑色レーザー光G及び青色レーザー光Bよりも波長が長い。このため、赤色レーザー光Rのビーム形状Rfは、緑色レーザー光Gのビーム形状Gf及び青色レーザー光Bのビーム形状Bfよりもサイズが大きい。すなわち、赤色レーザー光Rのビーム径DH,DVは、緑色レーザー光G及び青色レーザー光Bのビーム径DH,DVに比べて大きい。また、本実施形態では、上述のように、赤色LD11rは、緑色LD11g及び青色LD11bに対して光軸Iaを中心に90°回転させた向きに設置される。これにより、図12(a)に示すように、赤色レーザー光Rのビーム形状Rfは、その長手方向が主走査方向Hに沿い、緑色レーザー光Gのビーム形状Gf及び青色レーザー光Bのビーム形状Bfは、その長手方向が副走査方向Vに沿う。すなわち、赤色レーザー光Rのビーム形状Rfと、緑色レーザー光G及び青色レーザー光Bのビーム形状Gf,Bfとでは向きが90°異なる。赤色レーザー光Rの短手方向のビーム径(本例では副走査方向Vのビーム径DV)と、緑色レーザー光G又は青色レーザー光Bの長手方向のビーム径(本例では主走査方向Hのビーム径DV)との差は比較的に小さい。このため、上述のように各LD11r,11g,11bを配置することで、各レーザー光R,G,B間で副走査方向Vにおけるビーム径DVの差を低減することができる。
(Beam diameter in the sub-scanning direction)
12A to 12C show the beam shapes Rf, Gf, and Bf of the laser beams R, G, and B on the transmission screen 40. FIG. Each of the laser beams R, G, and B is a synthetic laser beam C composed of a single color of red, green, or blue. The beam shapes Rf, Gf, and Bf of the laser beams R, G, and B are elliptical shapes having a beam diameter DH in the main scanning direction H and a beam diameter DV in the sub-scanning direction V. As described above, the red laser light R has a longer wavelength than the green laser light G and the blue laser light B. For this reason, the beam shape Rf of the red laser light R is larger in size than the beam shape Gf of the green laser light G and the beam shape Bf of the blue laser light B. That is, the beam diameters DH and DV of the red laser light R are larger than the beam diameters DH and DV of the green laser light G and the blue laser light B. In the present embodiment, as described above, the red LD 11r is installed in a direction rotated by 90 ° about the optical axis Ia with respect to the green LD 11g and the blue LD 11b. Thereby, as shown in FIG. 12A, the beam shape Rf of the red laser light R has a longitudinal direction along the main scanning direction H, and the beam shape Gf of the green laser light G and the beam shape of the blue laser light B. The longitudinal direction of Bf is along the sub-scanning direction V. That is, the direction of the beam shape Rf of the red laser light R differs from the direction of the beam shapes Gf and Bf of the green laser light G and the blue laser light B by 90 °. The beam diameter of the red laser beam R in the short direction (in this example, the beam diameter DV in the sub-scanning direction V) and the beam diameter in the longitudinal direction of the green laser beam G or blue laser beam B (in this example, in the main scanning direction H). The difference from the beam diameter DV) is relatively small. For this reason, by arranging the LDs 11r, 11g, and 11b as described above, the difference in the beam diameter DV in the sub-scanning direction V between the laser beams R, G, and B can be reduced.

図12(d),(e)及び(f)は、上記図11(a)に対応する各レーザー光R,G,Bにおける配光強度分布を示し、図12(g),(h)及び(i)は、上記図11(b)に対応する各レーザー光R,G,Bにおける配光強度分布を示し、図12(j),(k)及び(l)は、上記図11(c)に対応する、図12(d),(e)及び(f)と、図12(g),(h)及び(i)とをそれぞれ足し合わせた配光強度分布を示す。上記のように、副走査方向Vにおける各レーザー光R,G,Bのビーム径DVの差を低減することで、図12(j),(k)及び(l)に示すように、各レーザー光R,G,B間でほぼ同一の強度配光分布が得られる。   12 (d), (e) and (f) show the light distribution intensity distribution in each of the laser beams R, G and B corresponding to FIG. 11 (a), and FIG. 12 (g), (h) and FIG. (I) shows the light distribution intensity distribution in each of the laser beams R, G, and B corresponding to FIG. 11 (b), and FIGS. 12 (j), (k), and (l) show FIG. 11 (c). 12 (d), (e), and (f), and FIGS. 12 (g), (h), and (i), respectively, are added to each other to show light distribution intensity distributions. As described above, by reducing the difference between the beam diameters DV of the laser beams R, G, and B in the sub-scanning direction V, as shown in FIGS. 12 (j), (k), and (l), Almost the same intensity light distribution is obtained among the lights R, G, and B.

ところで、上述のように各LD11r,11g,11bを配置することで、主走査方向Hにおける赤色レーザー光Rのビーム径DHと、緑色レーザー光G及び青色レーザー光Bのビーム径DHとの差は従来技術に比べて大きくなる。しかし、MEMSスキャナ20によって合成レーザー光Cが走査される際、合成レーザー光Cは主走査方向Hに連続的に移動するため、時間積分によって形成されるアイボックス4における配光強度分布はいずれも略均一な配光強度分布が得られる。このため、主走査方向Hのビーム径DHの差が表示画像Mに与える影響はほぼない。   By the way, by arranging the LDs 11r, 11g, and 11b as described above, the difference between the beam diameter DH of the red laser light R in the main scanning direction H and the beam diameters DH of the green laser light G and the blue laser light B is as follows. Compared to the prior art. However, when the synthetic laser beam C is scanned by the MEMS scanner 20, since the synthetic laser beam C continuously moves in the main scanning direction H, the light distribution intensity distribution in the eye box 4 formed by time integration is all. A substantially uniform light distribution intensity distribution is obtained. For this reason, the difference in the beam diameter DH in the main scanning direction H has almost no influence on the display image M.

(効果)
以上、説明した一実施形態によれば、以下の効果を奏する。
(effect)
As mentioned above, according to one Embodiment described, there exist the following effects.

(1)HUD装置1は、緑色レーザー光Gを発する緑色LD11gと、青色レーザー光Bを発する青色LD11bと、緑色レーザー光G及び青色レーザー光Bよりも波長の長い赤色レーザー光Rを発する赤色LD11rと、各LD11r,11g,11bからの各レーザー光R,G,Bを合成して合成レーザー光Cを生成する光合成部14と、合成レーザー光Cを透過スクリーン40上に、走査方向Hに沿って往復運動させつつ、走査方向Hに直交する副走査方向Vに移動させるように走査するMEMSスキャナ20と、を備える。各LD11r,11g,11bからの各レーザー光R,G,Bを、レーザー光R,G,Bの光軸Iaに直交する方向に切断したビーム断面Abは、長手方向及び短手方向を持つ楕円形である。緑色LD11g及び青色LD11bは、緑色レーザー光G及び青色レーザー光Bのビーム断面Abの長手方向が副走査方向Vに対応するように設置される。赤色LD11rは、赤色LD11rからの赤色レーザー光Rの光軸Iaに沿う方向から見て、赤色レーザー光Rのビーム断面Abの長手方向が、緑色レーザー光G及び青色レーザー光Bのビーム断面Abの長手方向に交わる向きに設置される。   (1) The HUD device 1 includes a green LD 11g that emits green laser light G, a blue LD 11b that emits blue laser light B, and a red LD 11r that emits red laser light R having a longer wavelength than the green laser light G and blue laser light B. And a laser beam synthesis unit 14 that synthesizes the laser beams R, G, and B from the laser diodes 11r, 11g, and 11b to generate a synthesized laser beam C, and the synthesized laser beam C on the transmission screen 40 along the scanning direction H. And a MEMS scanner 20 that performs scanning so as to move in the sub-scanning direction V orthogonal to the scanning direction H. A beam cross section Ab obtained by cutting each laser beam R, G, B from each LD 11r, 11g, 11b in a direction perpendicular to the optical axis Ia of the laser beams R, G, B is an ellipse having a longitudinal direction and a short direction. It is a shape. The green LD 11g and the blue LD 11b are installed such that the longitudinal direction of the beam cross section Ab of the green laser light G and the blue laser light B corresponds to the sub-scanning direction V. In the red LD 11r, when viewed from the direction along the optical axis Ia of the red laser light R from the red LD 11r, the longitudinal direction of the beam cross section Ab of the red laser light R is the beam cross section Ab of the green laser light G and the blue laser light B. It is installed in the direction that intersects the longitudinal direction.

一般的に、光の波長が長いほど透過スクリーン40におけるその光のビーム径は大きくなる。上記のように各LD11r,11g,11bを配置することで、図12(a)〜(c)に示すように、赤色レーザー光Rのビーム形状Rfの長手方向と、緑色レーザー光G及び青色レーザー光Bのビーム形状Gf,Bfの長手方向とが異なる角度に設定される。これにより、副走査方向Vにおける赤色レーザー光Rのビーム径DVは、副走査方向Vにおける緑色レーザー光G及び青色レーザー光Bのビーム径DVに長さが近づく。この副走査方向Vにおける各色レーザー光R,G,Bのビーム径DVの差が小さくなることで、各色レーザー光R,G,B毎に、透過スクリーン40から射出される光の強度が均一化される。このため、視認者が虚像Wを見た際に輝度ムラや色ムラとして感じることが抑制される。   In general, the longer the wavelength of light, the larger the beam diameter of the light on the transmission screen 40. By disposing the LDs 11r, 11g, and 11b as described above, as shown in FIGS. 12A to 12C, the longitudinal direction of the beam shape Rf of the red laser light R, the green laser light G, and the blue laser The beam shapes Gf and Bf of the light B are set at different angles from the longitudinal direction. As a result, the beam diameter DV of the red laser light R in the sub-scanning direction V approaches the beam diameter DV of the green laser light G and the blue laser light B in the sub-scanning direction V. By reducing the difference in the beam diameter DV of each color laser beam R, G, B in the sub-scanning direction V, the intensity of light emitted from the transmission screen 40 is made uniform for each color laser beam R, G, B. Is done. For this reason, when the viewer views the virtual image W, it is suppressed that the viewer perceives luminance unevenness or color unevenness.

(2)さらに、HUD装置1は、赤色LD11r、緑色LD11g及び青色LD11bにそれぞれ対応して設けられ、対応する各レーザー光R,G,Bを拡散光から収束光に変換する、それぞれ同一の構成からなる3つの集光レンズ12r,12g,12bを備える。各集光レンズ12r、12g、12bとしてそれぞれ同一のレンズを使用することで、各集光レンズ12r、12g、12bを配置する際の取り違いを防止できるとともに、部品の共通化を通じてコスト低減に寄与できる。また、同一の構成からなる複数の集光レンズ12r,12g,12bを用いた場合であっても、上記のように各LD11r,11g,11bを配置することで、副走査方向Vにおける各色レーザー光R,G,Bのビーム径DVの差を小さくすることができる。   (2) Further, the HUD device 1 is provided corresponding to each of the red LD 11r, the green LD 11g, and the blue LD 11b, and converts the corresponding laser beams R, G, and B from the diffused light to the convergent light, respectively. Are provided with three condensing lenses 12r, 12g, and 12b. By using the same lens as each condensing lens 12r, 12g, 12b, it is possible to prevent mistakes when arranging the condensing lenses 12r, 12g, 12b, and to contribute to cost reduction through the common use of parts. it can. Further, even when a plurality of condensing lenses 12r, 12g, and 12b having the same configuration is used, by arranging the LDs 11r, 11g, and 11b as described above, each color laser beam in the sub-scanning direction V is provided. The difference in beam diameter DV between R, G, and B can be reduced.

(3)HUD装置1は、各レーザー光R,G,Bのそれぞれの偏光軸Ipを同一方向に変換する偏光軸変換素子13と、前記偏光軸変換素子13を経て偏光軸Ipが同一方向に変換された各レーザー光R,G,Bに係る合成レーザー光Cを調光する調光部19と、を備える。この構成によれば、各レーザー光R,G,Bの偏光軸Ipが同一方向に変換されている場合、調光部19は、その第1の偏光板15及び第2の偏光板17それぞれの透過軸の関係により、調光を各レーザー光R,G,B間で画一的に行うことができる。特に、各レーザー光R,G,Bの偏光軸Ipをウインドシールド3における反射率が高い方向に一致させることで、効率的にアイボックス4まで光を導くことができる。   (3) The HUD device 1 includes a polarization axis conversion element 13 that converts the respective polarization axes Ip of the laser beams R, G, and B in the same direction, and the polarization axis Ip that passes through the polarization axis conversion element 13 in the same direction. A dimming unit 19 for dimming the combined laser beam C relating to the converted laser beams R, G, and B. According to this configuration, when the polarization axes Ip of the laser beams R, G, and B are converted in the same direction, the dimming unit 19 has the first polarizing plate 15 and the second polarizing plate 17 respectively. Dimming can be performed uniformly between the laser beams R, G, and B due to the relationship of the transmission axes. In particular, the light can be efficiently guided to the eye box 4 by matching the polarization axes Ip of the laser beams R, G, and B with the direction in which the reflectance at the windshield 3 is high.

(4)赤色LD11rは、赤色レーザー光Rの光軸Iaに沿う方向から見て、赤色レーザー光Rのビーム断面Abの長手方向が、緑色レーザー光G及び青色レーザー光Bのビーム断面Abの長手方向に直交する向きに設置される。これにより、副走査方向Vにおける赤色レーザー光Rのビーム径DVと副走査方向Vにおける緑色レーザー光G及び青色レーザー光Bのビーム径DVとの差を最小化することができる。これにより、各色レーザー光R,G,B毎で、透過スクリーン40から射出される光の強度のムラが低減されて均一化されるため、視認者が表示画像を見た際に輝度ムラや色ムラとして感じることがいっそう抑制される。   (4) In the red LD 11r, when viewed from the direction along the optical axis Ia of the red laser light R, the longitudinal direction of the beam cross section Ab of the red laser light R is the longitudinal direction of the beam cross section Ab of the green laser light G and the blue laser light B. Installed in a direction perpendicular to the direction. Thereby, the difference between the beam diameter DV of the red laser light R in the sub scanning direction V and the beam diameter DV of the green laser light G and the blue laser light B in the sub scanning direction V can be minimized. As a result, unevenness in intensity of light emitted from the transmission screen 40 is reduced and uniformized for each color laser beam R, G, and B. Feeling as unevenness is further suppressed.

(5)調光部19のうち第2の偏光板17は、光合成部14からの合成レーザー光Cの光路に設けられている。第2の偏光板17をこの位置に設けることで、第2の偏光板17は1本の合成レーザー光Cが透過可能な大きさで済むため、第2の偏光板17をコンパクトに構成することができる。   (5) The second polarizing plate 17 in the light control unit 19 is provided in the optical path of the combined laser light C from the light combining unit 14. By providing the second polarizing plate 17 at this position, the second polarizing plate 17 needs only to have a size capable of transmitting one synthetic laser beam C. Therefore, the second polarizing plate 17 can be made compact. Can do.

(変形例)
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することができる。
(Modification)
In addition, the said embodiment can be implemented with the following forms which changed this suitably.

上記実施形態では、偏光軸変換素子13は、赤色レーザー光Rの偏光軸Ipの向きを変化させることで、各レーザー光R,G,Bの偏光軸Ipを同一方向に変換していた。しかし、偏光軸変換素子13は、レーザー光R,G,Bの偏光軸Ipを同一方向に変換することができればこれに限らず、例えば、緑色レーザー光G及び青色レーザー光Bの偏光軸Ipを変化させてもよい。また、偏光軸変換素子13は、各レーザー光R,G,Bの偏光軸Ipを光軸Iaを中心に45°回転させることで、各レーザー光R,G,Bの偏光軸Ipを同一方向に変換してもよい。また、偏光軸変換素子13は、各レーザー光R,G,Bを直線偏光から円偏光に変換する円偏光板であってもよい。   In the embodiment described above, the polarization axis conversion element 13 changes the polarization axis Ip of each of the laser beams R, G, and B in the same direction by changing the direction of the polarization axis Ip of the red laser beam R. However, the polarization axis conversion element 13 is not limited to this as long as it can convert the polarization axes Ip of the laser beams R, G, and B in the same direction. For example, the polarization axis conversion element 13 converts the polarization axes Ip of the green laser beam G and the blue laser beam B. It may be changed. Further, the polarization axis conversion element 13 rotates the polarization axes Ip of the laser beams R, G, and B by 45 ° about the optical axis Ia so that the polarization axes Ip of the laser beams R, G, and B are in the same direction. May be converted to Further, the polarization axis conversion element 13 may be a circularly polarizing plate that converts each of the laser beams R, G, and B from linearly polarized light to circularly polarized light.

上記実施形態の合成レーザー光発生装置10において、集光レンズ群12、偏光軸変換素子13、調光部19又は絞り部材18は適宜省略してもよい。   In the synthetic laser light generation apparatus 10 of the above embodiment, the condenser lens group 12, the polarization axis conversion element 13, the light control unit 19, or the diaphragm member 18 may be omitted as appropriate.

上記実施形態では、赤色LD11rは、緑色LD11g及び青色LD11bに対して光軸Iaを中心に90°回転した向きに設置されていた。しかし、赤色LD11rは、緑色LD11g及び青色LD11bに対して光軸Iaを回転中心に異なる向きにあれば90°以外であってもよい。すなわち、赤色LD11rは、赤色LD11rが発する赤色レーザー光Rの光軸Iaから見て、赤色レーザー光Rが広がるビーム断面Abの長手方向が、レーザー光G,Bが広がるビーム断面Abの長手方向に交わる向きに設置されていれば、これら長手方向が必ずしも直交していなくてもよい。   In the above embodiment, the red LD 11r is installed in a direction rotated by 90 ° about the optical axis Ia with respect to the green LD 11g and the blue LD 11b. However, the red LD 11r may be other than 90 ° as long as the red LD 11r is oriented in a different direction around the optical axis Ia with respect to the green LD 11g and the blue LD 11b. That is, in the red LD 11r, when viewed from the optical axis Ia of the red laser light R emitted from the red LD 11r, the longitudinal direction of the beam cross section Ab in which the red laser light R spreads is in the longitudinal direction of the beam cross section Ab in which the laser lights G and B spread. As long as it is installed in the intersecting direction, these longitudinal directions do not necessarily have to be orthogonal.

上記実施形態における赤色LD11r、緑色LD11g及び青色LD11bのうち、緑色LD11g又は青色LD11bを省略してもよい。また、赤色LD11rは、他のLDよりも波長の長い光であれば赤色に限らない。また、緑色LD11g又は青色LD11bも、赤色LD11rよりも波長が短ければその色に限らない。   Of the red LD 11r, green LD 11g, and blue LD 11b in the above embodiment, the green LD 11g or the blue LD 11b may be omitted. The red LD 11r is not limited to red as long as it has a longer wavelength than other LDs. Further, the green LD 11g or the blue LD 11b is not limited to the color as long as the wavelength is shorter than that of the red LD 11r.

上記実施形態においては、第2の偏光板17は、光合成部14からの合成レーザー光Cの光路に設けられていたが、これに限らず、液晶素子16を通過した各レーザー光R,G,Bの光路に設けられていてもよい。また、調光部19の全ての構成が、合成レーザー光Cの光路に設けられていてもよい。   In the above embodiment, the second polarizing plate 17 is provided in the optical path of the combined laser light C from the light combining unit 14, but not limited to this, each laser light R, G, It may be provided in the optical path B. Further, all the configurations of the light control unit 19 may be provided in the optical path of the synthetic laser light C.

上記実施形態では、マイクロレンズアレイ41は、長方形形状のマイクロレンズ41aが格子状に配列されて構成されていたが、マイクロレンズの形状は正方形であってもよい。また、マイクロレンズアレイは、六角形形状のマイクロレンズがハニカム状に配列されて構成されてもよい。   In the above embodiment, the microlens array 41 is configured by arranging rectangular microlenses 41a in a lattice shape, but the shape of the microlenses may be square. The microlens array may be configured by arranging hexagonal microlenses in a honeycomb shape.

上記実施形態においては、制御部70は、HUD装置1のハウジング60に内蔵されていたが、ハウジング60の外部に設けられていてもよい。   In the above embodiment, the control unit 70 is built in the housing 60 of the HUD device 1, but may be provided outside the housing 60.

上記施形態では、透過スクリーン40は、アパーチャアレイ42を備えていたが、このアパーチャアレイ42を省略してマイクロレンズアレイ41のみから構成されてもよい。   In the above embodiment, the transmissive screen 40 includes the aperture array 42. However, the aperture array 42 may be omitted and the transmissive screen 40 may be configured by only the microlens array 41.

上記施形態では、アパーチャアレイ42の入射側だけにマイクロレンズアレイ41が設けられていたが、さらに、アパーチャアレイ42の出射側にも同様のマイクロレンズアレイを設けて、いわゆるデュアル−マイクロレンズアレイとして構成されてもよい。   In the above embodiment, the microlens array 41 is provided only on the incident side of the aperture array 42. However, a similar microlens array is provided on the exit side of the aperture array 42 as a so-called dual-microlens array. It may be configured.

上記実施形態では、各集光レンズ12r、12g、12bは、それぞれ同一のレンズで構成されていたが、対応する各レーザー光R,G,Bの波長に合わせて異なる構成をなしていてもよい。   In the above embodiment, each of the condensing lenses 12r, 12g, and 12b is composed of the same lens. However, the condensing lenses 12r, 12g, and 12b may have different configurations according to the wavelengths of the corresponding laser beams R, G, and B. .

上記実施形態では、本発明に係る表示装置を車載用のヘッドアップディスプレイ装置に適用したが、車載用に限らず、飛行機、船等の乗り物に搭載されるヘッドアップディスプレイ装置に適用してもよい。また、HUD装置1は、表示画像Mを表す光Lを、ウインドシールド3ではなく、専用のコンバイナに投射してもよい。また、本発明に係る表示装置をヘッドアップディスプレイ装置ではなく、屋内または屋外で使用されるプロジェクタ等の表示装置に適用してもよい。また、投射部材は透光性を有するものに限られず、反射型のスクリーンなどであってもよい。また、例えば、本発明に係る表示装置をメガネ型ウェアラブル端末に搭載してもよい。   In the above embodiment, the display device according to the present invention is applied to a vehicle-mounted head-up display device. However, the display device is not limited to a vehicle-mounted device, and may be applied to a head-up display device mounted on a vehicle such as an airplane or a ship. . Further, the HUD device 1 may project the light L representing the display image M on a dedicated combiner instead of the windshield 3. Further, the display device according to the present invention may be applied not to a head-up display device but to a display device such as a projector used indoors or outdoors. Further, the projection member is not limited to a light-transmitting member, and may be a reflective screen or the like. Further, for example, the display device according to the present invention may be mounted on a glasses-type wearable terminal.

1…HUD装置
2…車両
3…ウインドシールド
4…アイボックス
10…合成レーザー光発生装置
11…LD群
11r…赤色LD
11g…緑色LD
11b…青色LD
12…集光レンズ群
12r,12g,12b…集光レンズ
13…偏光軸変換素子
14…光合成部
14r,14g,14b…ダイクロイックミラー
15…第1の偏光板
16…液晶素子
17…第2の偏光板
18…絞り部材
20…MEMSスキャナ
20a…ミラー面
30…フィールドレンズ
40…透過スクリーン
41…マイクロレンズアレイ
41a…マイクロレンズ
42…アパーチャアレイ
42a…開口部
42b…遮光部
50…リレー光学部
R…赤色レーザー光
G…緑色レーザー光
B…青色レーザー光
C…合成レーザー光
W…虚像
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... HUD apparatus 2 ... Vehicle 3 ... Windshield 4 ... Eye box 10 ... Synthetic laser beam generator 11 ... LD group 11r ... Red LD
11g ... Green LD
11b ... Blue LD
DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 ... Condensing lens group 12r, 12g, 12b ... Condensing lens 13 ... Polarization axis conversion element 14 ... Photosynthesis part 14r, 14g, 14b ... Dichroic mirror 15 ... 1st polarizing plate 16 ... Liquid crystal element 17 ... 2nd polarization | polarized-light Plate 18 ... Diaphragm member 20 ... MEMS scanner 20a ... Mirror surface 30 ... Field lens 40 ... Transmission screen 41 ... Micro lens array 41a ... Micro lens 42 ... Aperture array 42a ... Opening 42b ... Light shielding part 50 ... Relay optical part R ... Red Laser beam G ... Green laser beam B ... Blue laser beam C ... Synthetic laser beam W ... Virtual image

Claims (4)

第1のレーザー光を発する第1のレーザー光源と、
前記第1のレーザー光よりも波長の長い第2のレーザー光を発する第2のレーザー光源と、
前記第1のレーザー光及び前記第2のレーザー光を合成して合成レーザー光を生成する光合成部と、
前記合成レーザー光をスクリーン上に走査方向に沿って往復運動させつつ、前記走査方向に直交する副走査方向に移動させるように走査する走査部と、を備え、
前記第1のレーザー光及び前記第2のレーザー光は、それぞれ、前記第1のレーザー光及び前記第2のレーザー光の光軸に直交する方向に切断されたとき、長手方向及び短手方向を持つ楕円形のビーム断面を備え、
前記第1のレーザー光源は、前記第1のレーザー光における前記ビーム断面の前記長手方向が前記スクリーン上の前記副走査方向に対応するように設置され、
前記第2のレーザー光源は、前記第2のレーザー光の光軸に沿う方向から見て、前記第2のレーザー光における前記ビーム断面の長手方向が、前記第1のレーザー光における前記ビーム断面の長手方向に交わる向きに設置される、
ことを特徴とする表示装置。
A first laser light source emitting a first laser beam;
A second laser light source that emits a second laser light having a longer wavelength than the first laser light;
A photosynthesis unit that synthesizes the first laser beam and the second laser beam to generate a synthesized laser beam;
A scanning section that scans the synthetic laser light so as to move in a sub-scanning direction orthogonal to the scanning direction while reciprocating along the scanning direction on the screen,
When the first laser beam and the second laser beam are cut in a direction perpendicular to the optical axes of the first laser beam and the second laser beam, respectively, the first laser beam and the second laser beam have a longitudinal direction and a short direction. With an elliptical beam cross section,
The first laser light source is installed so that the longitudinal direction of the beam cross section in the first laser light corresponds to the sub-scanning direction on the screen,
The second laser light source has a longitudinal direction of the beam cross section of the second laser light that is the longitudinal direction of the beam cross section of the first laser light, as viewed from the direction along the optical axis of the second laser light. Installed in the direction that intersects the longitudinal direction,
A display device characterized by that.
前記第1のレーザー光源は、青色レーザー光を発する青色レーザー光源及び緑色レーザー光を発する緑色レーザー光源の少なくとも何れか一方であって、
前記第2のレーザー光源は、赤色レーザー光を発する赤色レーザー光源であって、
前記赤色レーザー光源、前記緑色レーザー光源及び前記青色レーザー光源にそれぞれ対応して設けられ、前記赤色レーザー光、前記緑色レーザー光及び前記青色レーザー光を拡散光から収束光に変換する、それぞれ同一の構成からなる3つの集光レンズを備えた、
ことを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
The first laser light source is at least one of a blue laser light source emitting blue laser light and a green laser light source emitting green laser light,
The second laser light source is a red laser light source that emits red laser light,
The same configuration is provided corresponding to each of the red laser light source, the green laser light source, and the blue laser light source, and converts the red laser light, the green laser light, and the blue laser light from diffused light to convergent light, respectively. With three condenser lenses consisting of
The display device according to claim 1.
前記赤色レーザー光、前記緑色レーザー光及び前記青色レーザー光のそれぞれの偏光軸を同一方向に変換する偏光軸変換素子と、
前記偏光軸変換素子を経て前記偏光軸が同一方向に変換された前記赤色レーザー光、前記緑色レーザー光及び前記青色レーザー光又は前記合成レーザー光を調光する調光部と、を備えた、
ことを特徴とする請求項2に記載の表示装置。
A polarization axis conversion element that converts the polarization axes of the red laser light, the green laser light, and the blue laser light in the same direction;
A dimming unit for dimming the red laser light, the green laser light, the blue laser light, or the synthetic laser light, the polarization axis of which has been converted in the same direction through the polarization axis conversion element,
The display device according to claim 2.
前記赤色レーザー光源は、前記赤色レーザー光の光軸に沿う方向から見て、前記赤色レーザー光における前記ビーム断面の長手方向が、前記緑色レーザー光又は前記青色レーザー光における前記ビーム断面の長手方向に直交する向きに設置される、
ことを特徴とする請求項2又は3に記載の表示装置。
The red laser light source has a longitudinal direction of the beam cross section in the red laser light in a longitudinal direction of the beam cross section in the green laser light or the blue laser light as viewed from a direction along the optical axis of the red laser light. Installed in an orthogonal orientation,
The display device according to claim 2, wherein the display device is a display device.
JP2015133141A 2015-07-01 2015-07-01 Display device Pending JP2017015955A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015133141A JP2017015955A (en) 2015-07-01 2015-07-01 Display device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015133141A JP2017015955A (en) 2015-07-01 2015-07-01 Display device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2017015955A true JP2017015955A (en) 2017-01-19

Family

ID=57830662

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015133141A Pending JP2017015955A (en) 2015-07-01 2015-07-01 Display device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2017015955A (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019142431A1 (en) * 2018-01-18 2019-07-25 株式会社Jvcケンウッド Microlens array unit and display device
JP2019207315A (en) * 2018-05-29 2019-12-05 マクセル株式会社 Information display device
CN111722461A (en) * 2019-03-20 2020-09-29 青岛海信激光显示股份有限公司 Laser projection device
CN111722464A (en) * 2019-03-20 2020-09-29 青岛海信激光显示股份有限公司 Laser projection device
KR20210057298A (en) * 2019-11-12 2021-05-21 주식회사 엠쏘텍 Lidar apparatus using dual wavelength
JP2022003393A (en) * 2017-10-10 2022-01-11 マクセル株式会社 Information display device
US11275253B2 (en) * 2019-03-20 2022-03-15 Hisense Laser Display Co., Ltd. Laser projector

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022003393A (en) * 2017-10-10 2022-01-11 マクセル株式会社 Information display device
US11738646B2 (en) 2017-10-10 2023-08-29 Maxell, Ltd. Information display apparatus
JP7228646B2 (en) 2017-10-10 2023-02-24 マクセル株式会社 Information display device
WO2019142431A1 (en) * 2018-01-18 2019-07-25 株式会社Jvcケンウッド Microlens array unit and display device
JP2019207315A (en) * 2018-05-29 2019-12-05 マクセル株式会社 Information display device
JP7290919B2 (en) 2018-05-29 2023-06-14 マクセル株式会社 Information display device
US20220155606A1 (en) * 2019-03-20 2022-05-19 Hisense Laser Display Co., Ltd. Laser projector
US11275253B2 (en) * 2019-03-20 2022-03-15 Hisense Laser Display Co., Ltd. Laser projector
CN111722463B (en) * 2019-03-20 2023-02-17 青岛海信激光显示股份有限公司 Laser projection device
CN111722463A (en) * 2019-03-20 2020-09-29 青岛海信激光显示股份有限公司 Laser projection device
CN111722464A (en) * 2019-03-20 2020-09-29 青岛海信激光显示股份有限公司 Laser projection device
CN111722461A (en) * 2019-03-20 2020-09-29 青岛海信激光显示股份有限公司 Laser projection device
US12078814B2 (en) * 2019-03-20 2024-09-03 Hisense Laser Display Co., Ltd. Laser projector
KR102297399B1 (en) * 2019-11-12 2021-09-03 주식회사 엠쏘텍 Lidar apparatus using dual wavelength
KR20210057298A (en) * 2019-11-12 2021-05-21 주식회사 엠쏘텍 Lidar apparatus using dual wavelength

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11474349B2 (en) Head-up display device
CN108919512B (en) Image Display Devices and Moving Objects
JP2017015955A (en) Display device
US10698149B2 (en) Display for two-dimensional and/or three-dimensional images
US11598968B2 (en) Image display device having maximum emission angle of image light smaller than maximum viewing angle of virtual image
US8643928B2 (en) Illumination systems for visual displays
WO2015012138A1 (en) Scanning-type projection device
US20170115553A1 (en) Scanning projector transmissive screen, and scanning projector system
US9958679B2 (en) Electro-optical device having optical element including a plurality of light guiding materials bonded via a half mirror layer
JP6606998B2 (en) Screen, image display device and object device
JP2019045858A (en) Backlight unit and head-up display device
US20180321488A1 (en) Projection type display apparatus
JP2019191313A (en) Head-up display device
WO2020225963A1 (en) Virtual image display device
JP6402854B2 (en) Transmission screen and head-up display device using the same
WO2017130481A1 (en) Head up display apparatus and manufacturing method of same
JP6922655B2 (en) Virtual image display device
WO2015163270A1 (en) Transmission-type screen and headup display
US10527923B2 (en) Scanning projector transmissive screen, and scanning projector system
JP2016118808A (en) Image forming apparatus, and vehicle having image forming apparatus mounted thereon
US12174376B2 (en) Optical system, illumination system, and display system
US20240248306A1 (en) Virtual image display device and head-mounted display apparatus
WO2017179655A1 (en) Transmitting screen and laser-scanning display device
JP2008158190A (en) Lighting device and projector
JP2025053846A (en) Virtual image display device and optical unit