JP5333943B2

JP5333943B2 - Display device

Info

Publication number: JP5333943B2
Application number: JP2010047289A
Authority: JP
Inventors: 誠秦; 祐一高橋
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 2010-03-04
Filing date: 2010-03-04
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2030-03-04
Also published as: JP2011180541A

Description

本発明は、レーザー光源を備えたヘッドアップディスプレイ装置等の表示装置に関するものである。 The present invention relates to a display device such as a head-up display device provided with a laser light source.

従来より、車両のウインドシールド或いはコンバイナと称される半透過板に表示像を投影し、虚像を表示する車両用ヘッドアップディスプレイ装置が種々提案されており、例えば特許文献１に開示されている。車両用ヘッドアップディスプレイ装置１１は車両のダッシュボード内に配設されており、この車両用ヘッドアップディスプレイ装置１１が投射する表示像Ｌはウインドシールド１２により車両運転者１３に反射され、車両運転者１３は虚像Ｖを風景と重畳させて視認することができる（図７参照）。 Conventionally, various vehicle head-up display devices for projecting a display image on a transflective plate called a windshield or combiner of a vehicle to display a virtual image have been proposed. The vehicle head-up display device 11 is disposed in the dashboard of the vehicle, and the display image L projected by the vehicle head-up display device 11 is reflected by the windshield 12 to the vehicle driver 13, so that the vehicle driver Reference numeral 13 can visually recognize the virtual image V superimposed on the landscape (see FIG. 7).

このような車両用ヘッドアップディスプレイ装置１において、半導体レーザーを光源としたものが提案されており、例えば特許文献２に開示されている。斯かる車両用ヘッドアップディスプレイ装置１１は、半導体レーザー，走査系，スクリーンを備えており、半導体レーザーから発せられたレーザー光を走査系でスクリーン上に走査して表示像を生成するものである。 In such a vehicle head-up display device 1, a device using a semiconductor laser as a light source has been proposed, and is disclosed in Patent Document 2, for example. Such a vehicle head-up display device 11 includes a semiconductor laser, a scanning system, and a screen, and generates a display image by scanning a laser beam emitted from the semiconductor laser on the screen with the scanning system.

特開平５−１９３４００号公報JP-A-5-193400 特開平７−２７０７１１号公報JP-A-7-270711

しかしながら、温度等の外的要因により、半導体レーザーを保持する支持部材が僅かながら膨張して、レーザー光の光軸がずれてしまい、表示品位が低下するという問題を有していた。
本発明は、レーザー光の光軸のズレを補正することで、表示品位が高い表示像を視認することができる表示装置を提供するものである。 However, due to external factors such as temperature, the support member holding the semiconductor laser is slightly expanded, and the optical axis of the laser beam is shifted, resulting in a deterioration in display quality.
The present invention provides a display device capable of visually recognizing a display image with high display quality by correcting a deviation of an optical axis of a laser beam.

本発明は、少なくとも２色のレーザー光を発するレーザー群４４と、光検出窓３２ａ，３２ｂ，３２ｃを有するスクリーン２０と、前記レーザー群４４から発せられた前記レーザー光を前記スクリーン２０上に走査して表示像Ｌを生成する走査手段１８と、前記レーザー光の強度を検出する少なくとも２個の光検出部３４ａ，３４ｂ，３４ｃを有する光検出手段３６と、前記光検出手段３６からの光検出データに基づいて前記レーザー光の光軸のズレ量を補正するように表示データを変換する表示データ変換手段３８と、を備えたものである。 The present invention scans the screen 20 with a laser group 44 that emits laser beams of at least two colors, a screen 20 having light detection windows 32a, 32b, and 32c, and the laser light emitted from the laser group 44. Scanning means 18 for generating a display image L, light detection means 36 having at least two light detection portions 34a, 34b, 34c for detecting the intensity of the laser light, and light detection data from the light detection means 36. And display data conversion means 38 for converting display data so as to correct the amount of deviation of the optical axis of the laser beam.

また、本発明は、前記光検出窓３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、前記スクリーン２０の非表示エリアで、且つ、前記走査手段１８が前記レーザー光を走査可能な領域に配設されているものである。 In the present invention, the light detection windows 32a, 32b, and 32c are disposed in a non-display area of the screen 20 and in an area where the scanning means 18 can scan the laser light. .

また、本発明は、前記レーザー群４４は、赤色の前記レーザー光を発する半導体レーザー４１と、緑色の前記レーザー光を発する半導体レーザー４２または波長変換レーザーと、青色の前記レーザー光を発する半導体レーザー４３と、を有するものである。 In the present invention, the laser group 44 includes a semiconductor laser 41 that emits the red laser beam, a semiconductor laser 42 or a wavelength conversion laser that emits the green laser beam, and a semiconductor laser 43 that emits the blue laser beam. And.

レーザー光の光軸のズレ量を補正するように表示データを変換することにより、レーザー光の光軸のズレを補正することで、表示品位が高い表示像を視認することができる。 By converting the display data so as to correct the shift amount of the optical axis of the laser beam, the display image with high display quality can be visually recognized by correcting the shift of the optical axis of the laser beam.

本発明の実施形態を示す側面図。The side view which shows embodiment of this invention. 同上実施形態を示すスクリーンの拡大図。The enlarged view of the screen which shows embodiment same as the above. 同上実施形態を示す透過率の説明図。Explanatory drawing of the transmittance | permeability which shows embodiment same as the above. 同上実施形態を示すレーザー光源の拡大図。The enlarged view of the laser light source which shows embodiment same as the above. 同上実施形態を示すブロック図。The block diagram which shows embodiment same as the above. 本発明の他の実施形態を示すスクリーンの拡大図。The enlarged view of the screen which shows other embodiment of this invention. 従来例を示す概観図。The general-view figure which shows a prior art example.

以下、添付の図面に基づいて、本発明を車両用ヘッドアップディスプレイ装置に適用した一実施形態について説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a vehicle head-up display device will be described with reference to the accompanying drawings.

１７はレーザー光源であり、このレーザー光源１７は、レーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂを発する。１８はＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ミラーであり、このＭＥＭＳミラー１８は、レーザー光源１７から出射されたレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂを走査して、後述するスクリーンに表示像Ｌを生成させる。１９は圧電素子であり、この圧電素子１９は後述するスクリーンを振動させ、スペックルノイズを低減させる。 Reference numeral 17 denotes a laser light source. The laser light source 17 emits laser beams R, G, and B. Reference numeral 18 denotes a MEMS (Micro Electro Mechanical System) mirror. The MEMS mirror 18 scans the laser beams R, G, and B emitted from the laser light source 17 to generate a display image L on a screen described later. Reference numeral 19 denotes a piezoelectric element. The piezoelectric element 19 vibrates a screen described later to reduce speckle noise.

２０はスクリーンであり、このスクリーン２０は、ＭＥＭＳミラー１８で走査されたレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂを背面で受光して表示像Ｌを生成する。スクリーン２０には、表示エリア２０ｄ外であって、ＭＥＭＳミラー１８で走査可能な領域２０ｅに、レーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂが通過する開口からなる光検出窓３２ａ，３２ｂ，３２ｃが設けられている。光検出窓３２ａ，３２ｂ，３２ｃを含む領域には、赤色表示エリア２０ａ，緑色表示エリア２０ｂ，青色表示エリア２０ｃが設けられている。スクリーン２０は拡散板からなるものであるが、例えば、ホログラフィックディフューザ，マイクロレンズアレイまたは偏光板からなるものであっても良い。 Reference numeral 20 denotes a screen. The screen 20 receives the laser beams R, G, and B scanned by the MEMS mirror 18 on the back surface to generate a display image L. The screen 20 is provided with light detection windows 32a, 32b, and 32c that are openings outside the display area 20d and that can be scanned by the MEMS mirror 18 and through which the laser beams R, G, and B pass. . A red display area 20a, a green display area 20b, and a blue display area 20c are provided in an area including the light detection windows 32a, 32b, and 32c. The screen 20 is made of a diffusion plate, but may be made of, for example, a holographic diffuser, a microlens array, or a polarizing plate.

２１は平面ミラーであり、この平面ミラー２１はスクリーン２０に表示された表示像Ｌを後述する凹面ミラーに折り返すものである。２２は凹面ミラーであり、この凹面ミラー２２は平面ミラー２１で反射された表示像Ｌをウインドシールドに投影する。２３はハウジングであり、このハウジング２３には、レーザー光源１７，ＭＥＭＳミラー１８，スクリーン２０，平面ミラー２１，凹面ミラー２２等が収容される。ハウジング２３には、表示像Ｌが出射する窓部２４が設けられている。この窓部２４はアクリル等の透光性樹脂からなるものであり、湾曲形状になっている。 21 is a plane mirror, and this plane mirror 21 folds the display image L displayed on the screen 20 to a concave mirror described later. A concave mirror 22 projects the display image L reflected by the flat mirror 21 onto the windshield. Reference numeral 23 denotes a housing. The housing 23 accommodates a laser light source 17, a MEMS mirror 18, a screen 20, a plane mirror 21, a concave mirror 22, and the like. The housing 23 is provided with a window portion 24 through which the display image L is emitted. The window portion 24 is made of a translucent resin such as acrylic and has a curved shape.

２６は吸収型のバンドパスフィルターであり、このバンドパスフィルター２６は、後述するレーザーダイオードが発する波長のみを透過させる特性を有する（図３参照）。一方、それ以外の波長の光はバンドパスフィルター２６にて吸収されるため、平面ミラー２１で反射する太陽光Ｓをカットできる。そのため、表示像Ｌの明るさを損なうことなく太陽光Ｓによるスクリーン２０のウォッシュアウトを低減することができる。バンドパスフィルター２６の表面に反射防止膜が形成されており、レーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂの反射を抑えて、効率を高めている。 Reference numeral 26 denotes an absorption band-pass filter, and this band-pass filter 26 has a characteristic of transmitting only a wavelength emitted by a laser diode described later (see FIG. 3). On the other hand, since light of other wavelengths is absorbed by the band pass filter 26, the sunlight S reflected by the flat mirror 21 can be cut. Therefore, it is possible to reduce the washout of the screen 20 caused by the sunlight S without impairing the brightness of the display image L. An antireflection film is formed on the surface of the bandpass filter 26, and the reflection of the laser beams R, G, and B is suppressed, and the efficiency is increased.

バンドパスフィルター２６は、スクリーン２０と窓部２４との間の光路に配置すれば良いが、スクリーン２０から遠くなるほど大きな面積が必要になるため、スクリーン２０の近くに配置することが望ましい。なお、バンドパスフィルター２６は吸収型に限定されるものではなく、反射型のバンドパスフィルター２６を傾斜配置しても良い。 The band pass filter 26 may be disposed in the optical path between the screen 20 and the window portion 24, but a larger area is required as the distance from the screen 20 increases. Therefore, the band pass filter 26 is desirably disposed near the screen 20. The band pass filter 26 is not limited to the absorption type, and the reflection type band pass filter 26 may be inclined.

４１は赤色レーザーダイオード（半導体レーザー）であり、この赤色レーザーダイオード４１は赤色のレーザー光Ｒを発するものである。４２は緑色レーザーダイオード（半導体レーザー）であり、この緑色レーザーダイオード４２は緑色のレーザー光Ｇを発するものである。４３は青色レーザーダイオード（半導体レーザー）であり、この青色レーザーダイオード４３は青色のレーザー光Ｂを発するものである。レーザー群４４は、レーザーダイオード４１，４２，４３からなるものである。 Reference numeral 41 denotes a red laser diode (semiconductor laser), and the red laser diode 41 emits red laser light R. Reference numeral 42 denotes a green laser diode (semiconductor laser). The green laser diode 42 emits green laser light G. Reference numeral 43 denotes a blue laser diode (semiconductor laser). The blue laser diode 43 emits blue laser light B. The laser group 44 includes laser diodes 41, 42 and 43.

５０ａ，５０ｂ，５０ｃは集光光学系であり、この集光光学系５０ａ，５０ｂ，５０ｃは、レーザーダイオード４１，４２，４３から出射されたレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂを夫々収束光にする。５１ａ，５１ｂはダイクロイックミラーであり、このダイクロイックミラー５１ａ，５１ｂは、レーザーダイオード４１，４３から出射されたレーザー光Ｒ，Ｂを反射させると共に、レーザーダイオード４２から出射されたレーザー光Ｇを透過させ、レーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂを１本のビームに合波する。 Reference numerals 50a, 50b, and 50c denote condensing optical systems. The condensing optical systems 50a, 50b, and 50c convert the laser beams R, G, and B emitted from the laser diodes 41, 42, and 43 into convergent lights, respectively. 51a and 51b are dichroic mirrors. The dichroic mirrors 51a and 51b reflect the laser beams R and B emitted from the laser diodes 41 and 43 and transmit the laser beam G emitted from the laser diode 42, Laser beams R, G, and B are combined into one beam.

光検出手段３６は、フォトセンサ群３４及びマイコン３５からなるものである。フォトセンサ群３４は、フォトセンサ（光検出部）３４ａ，３４ｂ，３４ｃを有しており、平面ミラー２１側でスクリーン２０の近傍に配置され、夫々、光検出窓３２ａ，３２ｂ，３２ｃを通過したレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂを受光する。光検出手段３６は、フォトセンサ群３４から出力されたレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂの光強度のアナログデータをマイコン３５のＡ／Ｄ変換機能にてデジタルデータに変換し、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）３９に光検出データを出力する。 The light detection means 36 includes a photo sensor group 34 and a microcomputer 35. The photosensor group 34 includes photosensors (light detection units) 34a, 34b, and 34c. The photosensor group 34 is disposed near the screen 20 on the flat mirror 21 side, and has passed through the light detection windows 32a, 32b, and 32c, respectively. Laser light R, G, B is received. The light detection means 36 converts the analog data of the light intensity of the laser beams R, G, and B output from the photosensor group 34 into digital data by the A / D conversion function of the microcomputer 35, and performs ASIC (Application Specific Integrated Circuit). ) 39 to output photodetection data.

ＡＳＩＣ３９は、出力制御部３７を介して、レーザー群４４を駆動すると共に、ミラードライバー４０を介して、ＭＥＭＳミラー１８を駆動する。表示データ変換手段３８は、ＡＳＩＣ３９及び画像メモリ３３からなるものであり、光検出手段３６からの光検出データから、レーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂの光軸のズレ量を水平同期信号及びドットクロックにて監視し、そのズレ量を補正するように、表示データを変換する。出力制御部３７は、変換後の表示データをＡＳＩＣ３９から受け取り、レーザー群４４の各レーザーダイオード４１，４２，４３の出力を制御する。 The ASIC 39 drives the laser group 44 via the output control unit 37 and drives the MEMS mirror 18 via the mirror driver 40. The display data conversion means 38 is composed of an ASIC 39 and an image memory 33. From the light detection data from the light detection means 36, the amount of deviation of the optical axes of the laser beams R, G and B is converted into a horizontal synchronization signal and a dot clock. The display data is converted so that the amount of deviation is corrected. The output control unit 37 receives the converted display data from the ASIC 39 and controls the outputs of the laser diodes 41, 42, and 43 of the laser group 44.

例えば、各レーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂの光軸が揃った状態において、フォトセンサ３４ａがレーザー光Ｒを受光する時間をＴｒとして、温度等の外的要因でレーザー光Ｒの光軸がずれたとすると、フォトセンサ３４ａがレーザー光Ｒを受光する時間はＴｒ＋ΔＴとなる。表示データ変換手段３８は、その時間のズレ量ΔＴからレーザー光Ｒの光軸のズレ量を判定し、そのズレ量を補正するように、画像メモリ３３のＲ成分の画像データを補正する。出力制御部３７は、補正後の入力データを表示データ変換手段３８から受け取り、各レーザーダイオード４１，４２，４３の出力を制御する。 For example, when the optical axes of the laser beams R, G, and B are aligned, the time for the photosensor 34a to receive the laser beam R is Tr, and the optical axis of the laser beam R is shifted due to external factors such as temperature. Then, the time for the photosensor 34a to receive the laser beam R is Tr + ΔT. The display data conversion unit 38 determines the amount of deviation of the optical axis of the laser light R from the amount of deviation ΔT of the time, and corrects the R component image data in the image memory 33 so as to correct the amount of deviation. The output control unit 37 receives the corrected input data from the display data conversion means 38 and controls the output of each laser diode 41, 42, 43.

本実施形態によれば、温度等の外的要因によって生じるレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂの光軸のずれを補正することにより、表示品位の高い表示像Ｌを得ることができる。また、バンドパスフィルター２６を配設することにより、窓部２４から入射した太陽光Ｓがスクリーン２０に入射する前に、バンドパスフィルター２６でカットされると共に、レーザー光Ｒの波長はバンドパスフィルター２６を透過することができるため、表示像Ｌの輝度を損なうことなく、スクリーン２０のウォッシュアウトを低減することができる。 According to this embodiment, a display image L with high display quality can be obtained by correcting the deviation of the optical axes of the laser beams R, G, and B caused by external factors such as temperature. Also, by providing the band pass filter 26, the sunlight S incident from the window 24 is cut by the band pass filter 26 before entering the screen 20, and the wavelength of the laser light R is changed to the band pass filter. Therefore, the washout of the screen 20 can be reduced without impairing the brightness of the display image L.

なお、本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、レーザーダイオード４２は、波長変換レーザーであっても良い。また、本実施形態は、スクリーン２０に３個の光検出窓３２ａ，３２ｂ，３２ｃを設けたものであるが、図６に示す他の実施形態のように、光検出窓３２ｄを含む表示エリア２０ｆに赤色，緑色，青色を順次表示して、表示レーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂの光軸のズレ量を順次検出しても良い。 In addition, this invention is not limited to this embodiment, A various deformation | transformation is possible. For example, the laser diode 42 may be a wavelength conversion laser. In this embodiment, the screen 20 is provided with three light detection windows 32a, 32b, and 32c. However, as in the other embodiment shown in FIG. 6, the display area 20f including the light detection window 32d is provided. In addition, red, green, and blue may be sequentially displayed, and the shift amounts of the optical axes of the display laser beams R, G, and B may be sequentially detected.

１８ＭＥＭＳミラー（走査手段）
２０スクリーン
３２ａ光検出窓
３２ｂ光検出窓
３２ｃ光検出窓
３２ｄ光検出窓
３４ａフォトセンサ（光検出部）
３４ｂフォトセンサ（光検出部）
３４ｃフォトセンサ（光検出部）
３６光検出手段
３８表示データ変換手段
４１レーザーダイオード（半導体レーザー）
４２レーザーダイオード（半導体レーザー）
４３レーザーダイオード（半導体レーザー）
４４レーザー群
Ｌ表示像
18 MEMS mirror (scanning means)
20 screen 32a light detection window 32b light detection window 32c light detection window 32d light detection window 34a photosensor (light detection unit)
34b Photosensor (light detector)
34c Photosensor (light detector)
36 Photodetection means 38 Display data conversion means 41 Laser diode (semiconductor laser)
42 Laser diode (semiconductor laser)
43 Laser diode (semiconductor laser)
44 Laser group L Display image

Claims

A laser group emitting laser beams of at least two colors; a screen having a light detection window; scanning means for scanning the laser beam emitted from the laser group on the screen to generate a display image; and the laser beam A light detection means having a light detection unit for detecting the intensity of the light, and a display data conversion means for converting the display data so as to correct the amount of deviation of the optical axis of the laser beam based on the light detection data from the light detection means And a display device.

The display device according to claim 1, wherein the light detection window is disposed in a non-display area of the screen and in an area where the scanning unit can scan the laser light.

The laser group includes: a semiconductor laser that emits the red laser beam; a semiconductor laser that emits the green laser beam or a wavelength conversion laser; and a semiconductor laser that emits the blue laser beam. Item 4. The display device according to Item 1.