JP2015056600A - レーザ光源制御装置および車両用表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低温環境下におけるレーザ光源（ＬＤ）を速やかに昇温することができ、安定した画像出力を速やかにおこなうことができる車両用表示装置を提供する。
【解決手段】レーザ光源１１はレーザ光を射出し、走査部３０はこのレーザ光を走査して表示画像を生成し、凹面ミラーは表示画像を表す表示光を透光性の透光部を介して外部方向へ反射し、ＬＤ駆動手段、低温時にレーザ光源１１にレーザ光源１１自身を昇温する自己発熱駆動を行わせる。
【選択図】図７

Description

本発明は、レーザ光を出射するレーザ光源制御装置および自動車などに搭載され、実景に虚像を重畳させることにより車両情報等を認識させる車両用表示装置に関するものである。

従来、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（透過投影体）に表示像を投影し、虚像を車両運転者に視認させる車両用表示装置が種々提案されており、これらの車両用表示装置は、例えば、図１６に示すように、車両のダッシュボード内に配設され、ウインドシールド２に表示光Ｌを照射することにより、車両運転者３に、この表示の虚像Ｖと風景とを重畳して視認させることができるものである。

このような車両用表示装置において、半導体レーザ（ＬＤ：Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）を光源としたものが提案されており、例えば、特許文献１に開示されている。このような車両用表示装置は、光源であるＬＤと、スクリーンと、レーザ光をスクリーンに走査して表示画像を生成する走査系と、を備えてなるものである。

特開平７−２７０７１１号公報

しかしながら、車両用表示装置に使用するような高出力のＬＤは、車載のような低温環境下（例えば−４０〜−１０℃）において、出力性能が低下してしまい、従って光源にＬＤを用いた車両用表示装置は、低温環境下における表示性能の向上の点で改良の余地があった。また、ＬＤをペルチェ素子等の熱電素子で通常動作可能な温度範囲まで温めることは出来るものの、温度上昇に時間がかかってしまい、通常動作できる温度に至るまで時間を要していた。また、ヒータ等の高出力の熱電素子を新たに設けた場合、コストアップしてしまうという問題があった。

そこで本発明は、前述の課題を鑑みて、低温環境下においても安定したレーザ光を速やかに出射することができるレーザ光源制御装置、および、安定した画像出力を速やかにおこなうことができる車両用表示装置を提供するものである。

前述した課題を解決するため、第１の発明におけるレーザ光源制御装置は、レーザ光源と、前記レーザ光源を加熱する温度調整素子と、前記レーザ光源の温度に関連する温度情報を取得する温度情報取得手段と、前記温度情報が予め定められた第一閾値以下であると判定した際、前記レーザ光源に前記レーザ光源自身を加熱する自己発熱駆動をさせるとともに、前記温度調整素子に前記レーザ光源を加熱する加熱駆動をさせ、所定条件成立を判定した際、前記レーザ光源を通常駆動させる温度制御手段と、を備えるものであり、斯かる構成により、レーザ光源及び温度調整素子の双方による加熱により、低温環境下においてもレーザ光源の温度を速やかに昇温させることができ、安定したレーザ光を速やかに出射することができる。

また、第２の発明におけるレーザ光源制御装置において、前記温度制御手段は、前記レーザ光源が自己発熱駆動を所定時間行うまたは前記温度情報が第二閾値以上になった場合、前記レーザ光源の自己発熱駆動を停止させ、前記レーザ光源が自己発熱駆動を停止した後においても、前記温度調整素子に前記加熱駆動させるものである。

また、第３の発明におけるレーザ光源制御装置において、前記温度制御手段は、前記レーザ光源が自己発熱駆動を停止した後、前記加熱駆動を所定時間行うまたは前記温度情報が前記第二閾値より高い第三閾値以上になった場合、前記所定条件が成立したと判定し、前記レーザ光源を通常駆動させるものである。

また、第４の発明におけるレーザ光源制御装置において、前記温度制御手段は、前記温度情報の増大に基づき、前記温度調整素子へ供給する電力を漸減させるものである。

また、第５の発明における車両用表示装置は、光を透過する透光部を有する筐体と、レーザ光源と、前記レーザ光源を加熱する温度調整素子と、前記レーザ光源の温度に関連する温度情報を取得する温度情報取得手段と、
前記温度情報が予め定められた第一閾値以下であると判定した際、前記レーザ光源に前記レーザ光源自身を加熱する自己発熱駆動をさせるとともに、前記温度調整素子に前記レーザ光源を加熱する加熱駆動をさせ、所定条件成立を判定した際、前記レーザ光源を通常駆動させる温度制御手段と、
前記レーザ光源から出射されるレーザ光を空間光変調して画像を生成する空間光変調素子と、
前記空間光変調素子を駆動する変調素子駆動手段と、
前記画像を表す表示光を前記透光部の方向へ反射する反射手段と、を備えるものである。

また、第６の発明における車両用表示装置において、前記温度制御手段は、前記レーザ光源が自己発熱駆動を所定時間行うまたは前記温度情報が第二閾値以上になった場合、前記レーザ光源の自己発熱駆動を停止させ、前記レーザ光源の自己発熱駆動を停止した後においても、前記温度調整素子に前記加熱駆動させるものである。

また、第７の発明における車両用表示装置において、前記温度制御手段は、前記レーザ光源が自己発熱駆動を停止した後、前記加熱駆動を所定時間行うまたは前記温度情報が前記第二閾値より高い第三閾値以上になった場合、前記所定条件が成立したと判定し、前記レーザ光源を通常駆動させるものである。

また、第８の発明における車両用表示装置において、前記温度制御手段は、前記温度情報の増加に基づき、前記温度調整素子へ供給する電力を漸減させるものである。

また、第９の発明における車両用表示装置において、前記空間光変調素子は、前記レーザ光を走査することで画像を生成する走査素子であり、前記変調素子駆動手段は、前記レーザ光源が前記自己発熱駆動を行う間、前記走査素子により前記レーザ光を所定の周期で走査する昇温時走査を行わせるものである。

また、第１０の発明における車両用表示装置において、前記昇温時走査は、前記走査素子により前記レーザ光を、前記走査素子が走査可能な領域のうち前記画像として表示されない領域である非表示エリアに走査してなるものである。

また、第１１の発明における車両用表示装置において、前記反射手段が反射する前記表示光の反射方向を変えるミラーアクチュエータをさらに備え、前記ミラーアクチュエータは、前記レーザ光源が前記自己発熱駆動を行う間、前記表示光の反射方向を、前記レーザ光が前記筐体内に反射される不可視方向とするものである。

また、第１２の発明における車両用表示装置において、前記レーザ光源から前記空間光変調素子までの光路上に配設された減光部と、前記減光部を制御する減光部制御手段をさらに備え、前記減光部制御手段は、前記レーザ光源が前記自己発熱駆動を行っている間、前記減光部に対し昇温時減光を行わせるものである。

また、第１３の発明における車両用表示装置において、前記減光部は液晶素子と、偏光フィルターと、を有し、前記液晶素子は、ノーマリーブラック特性を備えるものである。

本発明は低温環境下においても安定したレーザ光を速やかに出射することができるレーザ光源制御装置、および、安定した画像出力を速やかにおこなうことができる車両用表示装置を提供することができる。

本発明の一実施形態であるヘッドアップディスプレイ装置の断面図である。 上記実施形態における合成レーザ光出力部の断面図である。 上記実施形態におけるスクリーン上に表示画像が走査される様子を表した説明図である。 上記実施形態におけるヘッドアップディスプレイ装置の構成図である。 上記実施形態における凹面ミラーの可視方向を説明する説明図である。 上記実施形態における凹面ミラーの不可視方向を説明する説明図である。 上記実施形態におけるヘッドアップディスプレイ装置のそれぞれの温度領域における動作を説明する説明図である。 上記実施形態のヘッドアップディスプレイ装置におけるレーザ光源などへの供給電力を示す図である。 本発明のヘッドアップディスプレイ装置の変形例におけるＭＥＭＳミラーがスクリーン上にレーザ光を走査する様子を説明した説明図であり、（ａ）は、第二実施形態を示す説明図であり、ＭＥＭＳミラーの水平・垂直走査のうち表示エリアを走査する間のみ、ＬＤを消灯する様子を表した図であり、（ｂ）は、第三実施形態を示す説明図であり、ＬＤを点灯させ、ＭＥＭＳミラーの走査範囲を非表示エリアのみにした様子を表す図である。 本発明の第四実施形態における合成レーザ光出力部の断面図である。 上記実施形態におけるヘッドアップディスプレイ装置の構成図である。 上記実施形態におけるヘッドアップディスプレイ装置の動作の時間推移を説明する説明図である。 上記実施形態における減光部の減光率ＰとＭＥＭＳミラーの走査可能範囲Ｑの時間推移を説明する図である。 上記実施形態におけるスクリーンの焼きつきに関連する損傷危険因子ＤとＭＥＭＳミラーの走査可能範囲Ｑとの関係を説明する図である。 上記実施形態における減光部の減光率ＰとＭＥＭＳミラーの走査可能範囲Ｑの時間推移を説明する図であり、減光率Ｐを漸減させる場合を説明する図である。 本発明の実施形態におけるヘッドアップディスプレイ装置の概観図である。

以下に、本発明の車両用表示装置の構成を、車両に搭載するヘッドアップディスプレイ装置（以下、ＨＵＤ装置と記載）１に採用した実施例を図面と共に説明する。なお、本発明におけるレーザ光源制御装置は、ＨＵＤ装置１内に設けられ、後述する本実施形態のレーザ光源（レーザ光源１１）と、温度調整素子（ペルチェ素子１４）と、温度情報取得手段（温度検出手段１６）と、温度制御手段（総合制御部５００）と、により構成される。まず図１は、本実施形態のＨＵＤ装置１における側面図であり、図２は、本実施形態の合成レーザ光出力部１０の説明図である。

ＨＵＤ装置１は、図１に示すように、合成レーザ光ＲＧＢを出力する合成レーザ光出力部１０と、合成レーザ光ＲＧＢをスクリーン４０方向へ走査する走査部３０と、この走査した光により表示画像Ｍが投影されるスクリーン４０と、スクリーン４０上に配設され、走査部３０によって走査された合成レーザ光ＲＧＢの光強度である第二光強度を検出するフォトセンサ（第二光強度検出手段）５０と、スクリーン４０に映し出された表示画像Ｍを示す表示光Ｌを凹面ミラー７０へ折り返す平面ミラー６０と、表示光Ｌを後述する透光部９０を介してウインドシールド２へ出射する凹面ミラー７０と、凹面ミラー７０を移動・回転させるミラー角度調整手段７１（特許請求の範囲に記載のミラーアクチュエータ）と、これら合成レーザ光出力部１０と、カラーセンサ２０と、走査部３０と、スクリーン４０と、フォトセンサ５０と、平面ミラー６０と、凹面ミラー７０と、ミラー角度調整手段７１と、を収納する筐体８０と、この筐体８０の一部に配設された透光部９０と、を備えるものであり、ＨＵＤ装置１から出射された表示光Ｌは、ウインドシールド（透過投影体）２により反射され、車両運転者３により虚像Ｖとして視認される。

合成レーザ光出力部１０は、図２に示すように、レーザダイオード（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）からなるレーザ光源１１と、集光光学系１２と、合波手段１３と、レーザ光源１１に接続され、レーザ光源１１を冷却する、もしくは低温においてレーザ光源１１を加熱するペルチェ素子（特許請求の範囲の記載における温度調整素子）１４と、ペルチェ素子１４に接続され、ペルチェ素子１４が吸熱した熱をＨＵＤ装置１の外部に放出するヒートシンク１５と、レーザ光源１１近傍に配設され、レーザ光源１１の温度を検出する温度検出手段（特許請求の範囲の記載における温度情報取得手段）１６と、から構成され、レーザ光源１１から出力された合成レーザ光ＲＧＢを、合波して１本の合成レーザ光ＲＧＢとして出力するものである。

レーザ光源１１は、赤色のレーザ光Ｒを発する赤色レーザ光源１１ａと、緑色のレーザ光Ｇを発する緑色レーザ光源１１ｂと、青色のレーザ光Ｂを発する青色レーザ光源１１ｃと、から構成されるものであり、後述するＬＤ制御部１００のＬＤ駆動信号に基づき、それぞれ独立して発光強度、発光タイミングが調整される。また、レーザ光源１１は、後述するペルチェ素子１４に熱交換可能な状態で接続され、このペルチェ素子１４を介して放熱または吸熱するものである。

集光光学系１２は、レンズなどを用いて、合成レーザ光ＲＧＢのスポット径を小さくし、収束光とするものであり、赤色レーザ光Ｒを集光する第一集光光学系１２ａと、緑色レーザ光Ｇを集光する第二集光光学系１２ｂと、青色レーザ光Ｂを集光する第三集光光学系１２ｃと、を具備してなるものである。

合波手段１３は、特定の波長の光を反射し、その他の波長の光は透過するダイクロイックミラーなどから構成され、赤色レーザ光Ｒを反射する第一合波部１３ａと、赤色レーザ光Ｒは透過し、緑色レーザ光Ｇを反射する第二合波部１３ｂと、赤色レーザ光Ｒと緑色レーザ光Ｇとを透過し、青色レーザ光Ｂを反射する第三合波部１３ｃと、から構成されるものである。

ペルチェ素子（特許請求の範囲に記載の温度調整素子）１４は、ペルチェ効果を利用した板状の熱電素子であり、赤色レーザ光源１１ａに接続される第一ペルチェ素子１４ａ、緑色レーザ光源１１ｂに接続される第二ペルチェ素子１４ｂ、青色レーザ光源１１ｃに接続される第三ペルチェ素子１４ｃ、により構成され、電流を流すことにより、一方の面より吸熱し、もう一方の面が発熱するものであり、電流の向きを逆にすることで、吸熱と発熱を逆にすることができる。本実施形態においては、レーザ光源１１毎にペルチェ素子１４を設けているが、これらを複数のレーザ光源１１で共用してもよい。

ヒートシンク１５は、表面積を大きくするようにフィン形状を有し、金属などの熱伝導がよい部材により形成され、第一ペルチェ素子１４ａ，第二ペルチェ素子１４ｂ，第三ペルチェ素子１４ｃにそれぞれ接続される第一ヒートシンク１５ａ，第二ヒートシンク１５ｂ，第三ヒートシンク１５ｃ、により構成され、ペルチェ素子１４に接続される他方が筐体８０の外部に突出するように配設され、ペルチェ素子１４からの熱を吸熱し、筐体８０の外部に放出することにより、ペルチェ素子１４及びレーザ光源１１を冷やす効果を有する。

温度検出手段（特許請求の範囲に記載の温度情報取得手段）１６は、レーザ光源１１の温度を検出する温度センサであり、レーザ光源１１の検出した温度である検出温度Ｔを温度データとして総合制御部５００へ出力するものである。また、温度検出手段１６は、レーザ光源１１の温度が推定できるものであればよく、ＨＵＤ装置１の筐体８０内の所定箇所の温度を測定する温度センサであり、その検出温度Ｔからレーザ光源１１の温度を推定してもよい。また、温度検出手段１６は、車両周辺の温度に関連する温度情報（Ｔ）を車両側から入力する入力部であってもよい。しかしながら、レーザ光源１１の温度検出の精度を向上させるため、レーザ光源１１の近傍に配設することが望ましい。

また、合成レーザ光出力部１０は、合成レーザ光ＲＧＢの光路上に配設される反射透過膜２１と、反射透過膜２１による合成レーザ光ＲＧＢの反射方向に配設されるカラーセンサ２０と、を備える。

反射透過膜２１は、５％程度の反射率を有する透過性の部材により構成され、合成レーザ光ＲＧＢを透過し、合成レーザ光ＲＧＢの一部をカラーセンサ２０の方向へ反射させるものである。

カラーセンサ（第一光強度検出手段）２０は、反射透過膜２１から反射された合成レーザ光ＲＧＢの一部を受光し、合成レーザ光ＲＧＢの第一光強度（赤色レーザ光Ｒの赤色光強度、緑色レーザ光Ｇの緑色光強度、青色レーザ光Ｂの青色光強度）をそれぞれ検出して、Ａ／Ｄ変換部を介して、後述する総合制御部５００へ出力する。また、第一光強度検出手段２０は、光強度を検出できればいいので、合成レーザ光ＲＧＢの光路ではなく、赤色レーザ光Ｒ，緑色レーザ光Ｇ，青色レーザ光Ｂをそれぞれ検出できる箇所にそれぞれ設けられたフォトダイオードなどで構成されてもよい。また、第一光強度検出手段２０は、カラーセンサではなく、フォトダイオードでもよく、赤色レーザ光源１１ａ、緑色レーザ光源１１ｂ、青色レーザ光源１１ｃを時分割的に点灯させることで、赤色レーザ光Ｒ，緑色レーザ光Ｇ，青色レーザ光Ｂそれぞれの光強度を検出してもよい。

走査部３０は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）ミラーであり、合成レーザ光出力部１０からの合成レーザ光ＲＧＢを受光し、後述する走査制御部２００からの走査部制御信号に基づき、この合成レーザ光ＲＧＢをスクリーン４０へ走査することによりスクリーン４０上に表示画像Ｍを生成するものである。

スクリーン４０は、走査部３０からの表示画像Ｍを背面から受光し、透過拡散させ、前面側に表示画像Ｍを表示するものであり、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、または偏光板などから構成される。スクリーン４０は、図３に示すように、平面ミラー６０に反射されて車両運転者３に虚像Ｖとして視認される表示エリア４０ａと、平面ミラー６０に反射されない非表示エリア４０ｂと、に分類される。

フォトセンサ（第二光強度検出手段）５０は、スクリーン４０の走査部３０側のスクリーン４０の非表示エリア４０ｂの領域内、かつ走査部３０が走査可能な領域内に配設され、走査部３０により走査された合成レーザ光ＲＧＢの光強度を検出するフォトダイオードなどで構成されるフォトセンサである。
フォトセンサ５０は、検出した光強度である第二光強度をアナログ信号として出力し、Ａ／Ｄ変換部を介してデジタル信号に変換して、後述する総合制御部５００へ出力する。

平面ミラー６０は、スクリーン４０の前面に投影された表示画像Ｍの表示光Ｌを凹面ミラー７０側へ折り返す平面鏡である。

凹面ミラー７０は、平面ミラー６０から反射された表示光Ｌを、透光部９０を介して、車両のウインドシールド２の方向へ出射する凹面鏡である。
また、凹面ミラー７０は、凹面ミラー７０を回動させるミラー角度調整手段７１と、凹面ミラー７０の角度を検出するミラー状態検出部７１ａと、を有し、後述するミラー制御部３００からの制御信号に基づき、ミラー角度調整手段７１が駆動されることで表示光Ｌの反射方向を調整することができるものである。

ミラー角度調整手段（特許請求の範囲に記載のミラーアクチュエータ）７１は、ミラー制御部３００からの駆動信号に基づいて凹面ミラー７０の角度を調整するステッピングモーターなどのアクチュエーターで構成される。

ミラー状態検出部７１ａは、凹面ミラー７０が原点にあるかを検出する機械スイッチであり、凹面ミラー７０の一点による接触，押下を検出し、原点検出信号を後述するミラー制御部３００に出力するものである。また、ミラー状態検出部７１ａは、本実施形態において凹面ミラー７０が原点にあるかのみを検出しているが、角度センサなどを用いて凹面ミラー７０の角度検出を行ってもよい。

筐体８０は、合成レーザ光出力部１０、走査部３０、スクリーン４０、フォトセンサ５０、平面ミラー６０、凹面ミラー７０等を収納するものであり、遮光性の部材により形成される。また、後述するＨＵＤ装置１の電気的な制御を行う制御群（ＬＤ制御部１００、走査制御部２００、ミラー制御部３００、ペルチェ素子駆動部４００、総合制御部５００など）は、筐体８０内に備えられてもいいが、ＨＵＤ装置１の外部に配設され、配線により電気的に接続されてもよい。

透光部９０は、筐体８０に嵌合されたものであり、アクリル等の透光性樹脂からなり、ＨＵＤ装置１の外部からの外光が車両運転者３の方向へ反射されないように、湾曲形状に形成される。

以上が、本実施形態におけるＨＵＤ装置１の構成であるが、これより、図４を用いて、本実施形態のＨＵＤ装置１の制御について説明する。

ＨＵＤ装置１における制御構成としては、レーザ光源１１を駆動するＬＤ制御部１００と、走査部３０を駆動する走査制御部２００と、凹面ミラー７０に取り付けられたミラー角度調整手段７１を駆動し、凹面ミラー７０を移動・回転させるミラー制御部３００と、ペルチェ素子１４を駆動するペルチェ素子駆動部４００と、これらＬＤ制御部１００、走査制御部２００、ミラー制御部３００、ペルチェ素子駆動部４００、を制御する総合制御部５００と、を備える。

ＬＤ制御部１００は、赤色レーザ光源１１ａ、緑色レーザ光源１１ｂ、青色レーザ光源１１ｃを点灯させるためのＬＤドライバー回路からなるＬＤ駆動手段１０１と、レーザ光源１１に流れる電流を検出するＬＤ電流検出手段１０２と、レーザ光源１１に電源供給する電源回路からなるＬＤ電源供給手段１０３と、を備える。ＬＤ電源供給手段１０３は、赤色レーザ光源１１ａ、緑色レーザ光源１１ｂ、青色レーザ光源１１ｃ各々に対して独立して設けられてもよく、複数のＬＤでＬＤ電源供給手段１０３を共用してもよい。

ＬＤ駆動手段１０１は、後述する総合制御部５００の出力するＬＤ制御データを入力し、このＬＤ制御データに基づいて、各々のレーザ光源１１を、ＰＷＭ（パルス幅変調：Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御またはＰＡＭ（パルス振幅変調：Ｐｕｌｓｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御またはＤＣ（直流：Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）制御するものである。ＬＤ制御データは、各レーザ光源１１を、所望の表示画像Ｍを表示させるために駆動（通常駆動）させる通常ＬＤ制御データと、低温環境下においてレーザ光源１１を自己発熱駆動させ、レーザ光源１１自身を温める自己発熱ＬＤ制御データと、に分類される。ＬＤ駆動手段１０１は、自己発熱駆動、レーザ光源１１をＤＣ制御する。このようにレーザ光源１１をＤＣ制御することにより、レーザ光源１１により多くの電流が流れ、速やかにＬＤの昇温を行うことができる。本実施形態において、ＬＤ駆動手段１０１は、自己発熱駆動として、レーザ光源１１をＤＣ制御するが、上記ＰＷＭ制御やＰＡＭ制御することによって、レーザ光源１１自身を加熱してもよい。

ＬＤ電流検出手段１０２は、赤色レーザ光源１１ａ、緑色レーザ光源１１ｂ、青色レーザ光源１１ｃ各々に流れる電流値を検出し、この電流値を示すＬＤ電流データを、ＬＤ駆動手段１０１に出力するものである。ＬＤ電流検出手段１０２は、常にレーザ光源１１に流れる電流値を検出するが、ＨＵＤ装置１の所定の動作時のみの検出や、所定期間毎の検出としてもよい。

次に、走査制御部２００について説明する。
走査制御部（特許請求の範囲に記載の変調素子駆動手段）２００は、走査部３０を駆動させる走査部駆動手段２０１と、走査部３０走査位置を検出する走査位置検出手段２０２と、を備える。

走査部駆動手段２０１は、走査部３０のドライブ回路により構成され、総合制御部５００からの制御データに基づき、走査部３０を水平駆動及び垂直駆動することにより、図３に示すように、合成レーザ光ＲＧＢを走査するものである。

走査部駆動手段２０１は、走査部３０を駆動させた後、走査位置検出手段２０２から出力される走査位置検出データを入力し、この走査位置検出データよりフィードバックデータを算出し、このフィードバックデータを総合制御部５００へ出力する。
走査部駆動手段２０１から出力されるフィードバックデータは、走査部３０のミラーを水平方向に実際に動かした際のピエゾ素子の共振周波数である実測共振周波数、ミラーを水平方向に実際に動かした際のピエゾ素子の水平周波数である実測垂直駆動周波数、などのデータである。

走査位置検出手段２０２は、走査部３０のミラーを動かすピエゾ素子の時間ごとの振れ位置を検出し、走査位置検出データとして走査部駆動手段２０１に出力するものである。走査部駆動手段２０１は、この走査位置検出データから走査部３０が通常の走査が可能な状態であるかを判定し、走査部３０が通常走査が可能な状態になったことを示す信号をフィードバックデータとともに、後述する総合制御部５００に出力する。

次に、ミラー制御部３００について説明する。
ミラー制御部３００は、凹面ミラー７０の角度を調整するミラー角度調整手段７１と、凹面ミラー７０の角度を検出するミラー状態検出部７１ａと、電気的に接続されており、ミラー角度調整手段７１を駆動するドライバー回路であり、総合制御部５００から出力される角度調整データに基づき、ミラー角度調整手段７１を駆動制御することで凹面ミラー７０を所望の角度に調整するものである。
角度調整データは、後述する凹面ミラー７０の所定の原点を基準として角度調整するためのデータであり、後述する総合制御部５００のメモリ（図示しない）に予め記録されるものである。
ミラー制御部３００は、凹面ミラー７０の角度を調整することで、凹面ミラー７０の角度状態（方向）を制御する。角度状態（方向）は、凹面ミラー７０が表示光Ｌを透光部９０から外部に照射（反射）する可視方向と、凹面ミラー７０が表示光Ｌを透光部９０から外部に照射（反射）しない不可視方向と、に分類され、ミラー制御部３００は、凹面ミラー７０の角度方向を、これら可視方向と不可視方向とに切り替えることができる。

可視方向は、図５（ｂ）に示すような本実施形態のＨＵＤ装置１の通常表示動作における凹面ミラー７０の角度方向、または図５（ａ）や（ｃ）のように凹面ミラー７０が表示光Ｌを透光部９０から外部へ照射する角度方向である。
また、可視方向内において、車両に搭載される押釦スイッチ（図示しない）の操作により、ミラー制御部３００が凹面ミラー７０の角度を調整することで、表示光Ｌがウインドシールド２に投影される位置（虚像Ｖが視認される位置）を調整することができる。

不可視方向は、図６に示すように、本実施形態のＨＵＤ装置１のレーザ光源１１を自己発熱駆動させるときに、余計な表示光Ｌを透光部９０から射出しない凹面ミラー７０の角度位置である。

なお、本実施形態のＨＵＤ装置１において、ミラー角度調整手段７１を、凹面ミラー７０の角度を可視方向と不可視方向とに調整するものと、可視方向内で表示光Ｌがウインドシールド２に投影される位置を調整するものと、を共通のミラーアクチュエータとして示しているが、これらは別々に設けられてもよい。
また、ミラー角度調整手段７１は、本実施形態においては、凹面ミラー７０の角度を調整するものであるが、凹面ミラー７０を車両の前後または／および上下または／および左右方向に移動させることで、光を筐体８０の外部へ出射する状態と、光を筐体８０の外部へ出射しない状態と、で切り替えるものであってもよい。

次に、ペルチェ素子駆動部４００について説明する。
ペルチェ素子駆動部４００は、ペルチェ素子１４を駆動するペルチェ素子ドライバー回路４０１と、車両側の電源からペルチェ素子１４に駆動電流を供給する電源回路からなるペルチェ素子電源供給手段４０２と、ペルチェ素子１４の駆動電流を検出するペルチェ素子電流検出手段４０３と、を備え、後述する総合制御部５００からのペルチェ素子駆動信号に基づいて、ペルチェ素子１４を駆動させ、レーザ光源１１の温度調整（冷却または発熱）を行う。

ペルチェ素子電流検出手段４０３は、ペルチェ素子１４に流れる電流を連続的または断続的に検出し、この電流値のデータを後述する総合制御部５００に出力し、総合制御部５００は、ペルチェ素子ドライバー回路４０１を介して、ペルチェ素子１４に所望の電流値を供給する。このように、ペルチェ素子１４に流れる電流値を監視することによって、環境温度に応じて、ペルチェ素子１４に過電流が供給されることを防止し、温度調整を精度よく行うことができる。また、このようにペルチェ素子１４に流れる電流値を監視して、ペルチェ素子１４に流れる電流値を調整する機能は、総合制御部５００でなく、ペルチェ素子ドライバー回路４０１が行ってもよい。

次に、総合制御部５００について説明する。
総合制御部５００は、マイコン、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）などからなり、ＬＤ制御部１００（レーザ光源１１）と、走査制御部２００（走査部３０）と、ミラー制御部３００（凹面ミラー７０）と、ペルチェ素子駆動部４００（ペルチェ素子１４）と、を制御するものであり、表示画像Ｍを生成する通常表示動作を行うための表示制御手段と、レーザ光源１１の温度制御動作を行うための温度制御手段と、を機能として有する。本実施形態において、総合制御部５００は、ＬＤ制御部１００、走査制御部２００、ミラー制御部３００、ペルチェ素子駆動部４００を介して、レーザ光源１１、走査部３０、凹面ミラー７０、ペルチェ素子１４を駆動制御しているが、これらを直接制御できるように構成されていてもよい。
総合制御部５００は、様々な処理を行うためのプログラムやデータなどを格納するためのメモリ（図示しない）を有し、様々な情報信号を入力し、演算処理しＨＵＤ装置１内の電子機器を制御する。具体的に、総合制御部５００は、車両ＥＣＵ（図示しない）からの車両情報や起動信号、レーザ光源１１に流れる電流値を示すＬＤ電流データと、温度検出手段１６からのレーザ光源１１の検出温度（温度情報）Ｔを示す温度データと、第一光強度検出手段２０からの第一光強度データと、第二光強度検出手段５０からの第二光強度データと、走査制御部２００からのフィードバックデータ、ミラー角度調整手段７１からの凹面ミラー７０が原点位置であることを示す原点検出信号と、を入力し、これらの情報信号より、ＬＤ制御部１００を駆動するＬＤ駆動データ（通常ＬＤ制御データ、自己発熱ＬＤ制御データ）と、走査制御部２００を駆動する走査部制御データと、ミラー角度調整手段７１を駆動する角度調整データと、ミラー制御部３００を駆動するペルチェ素子制御データと、を生成・出力し、本実施形態におけるＨＵＤ装置１の総合的な制御をするものである。

以上が、本実施形態のＨＵＤ装置１における制御構成であり、つづいて、本実施形態におけるＨＵＤ装置１の温度制御動作について図７、８を用いて説明する。

（温度制御動作）
図７は、温度検出手段１６より検出された検出温度Ｔに基づく、温度制御動作を説明した図であり、図８は、検出温度Ｔに応じた、（ａ）レーザ光源１１及び（ｂ）ペルチェ素子１４への電力供給を示した図である。

（検出温度Ｔ＜Ｔ１）
総合制御部５００は、温度検出手段１６により検出された検出温度Ｔが、予め記憶された第一温度Ｔ１（−１０℃）より低い場合、ＬＤ駆動手段１０１に対して、自己発熱ＬＤ制御データを出力し、ＬＤ駆動手段１０１は、レーザ光源１１を自己発熱駆動させ、さらに、ペルチェ素子ドライバー回路４０１に対して、加熱制御データを出力し、ペルチェ素子ドライバー回路４０１は、ペルチェ素子１４を加熱駆動させ、レーザ光源１１を加熱する。このように、レーザ光源１１とペルチェ素子１４との双方を同時に加熱駆動させることにより、レーザ光源１１の熱がペルチェ素子１４側に吸熱されることなく、速やかにレーザ光源１１を昇温させることができる。

自己発熱駆動は、レーザ光源１１に直流電流を流すことにより自己発熱させるものであり、このように直流電流によりレーザ光源１１を駆動することにより、より速くレーザ光源１１を昇温させることができる。電流値の大きさが大きい程、昇温の速度を速めることができるが、総合制御部５００は、レーザ光源１１を、レーザ光源１１が破壊される電流値（レーザ光源１１の寿命を考慮した電流値）未満で駆動する。また、総合制御部５００は、温度検出手段１６から検出される検出温度ＴやＬＤ電流検出手段１０２から検出されるレーザ光源１１に流れる電流値から自己発熱駆動で流す電流値を調節してもよい。

総合制御部５００は、レーザ光源１１の温度上昇に伴い、レーザ光源１１の駆動電力を漸減させていく（例えば、総合制御部５００は、レーザ光源１１を定電流駆動により駆動電流を低下させる、またはレーザ光源１１を定電圧駆動により駆動電圧を低下させる）。具体的に、総合制御部５００は、図８（ａ）に示すように、検出温度Ｔが第一温度Ｔ１より低い温度Ｔ０になってから検出温度Ｔの上昇に応じて、レーザ光源１１の駆動電力を低下させていき、第一温度Ｔ１でレーザ光源１１の駆動電力をゼロにする（自己発熱駆動を停止する）。このように、検出温度Ｔに応じて、レーザ光源１１の駆動電力を低下させていくことにより、温度上昇によるレーザ光源１１への過電流を抑制し、レーザ光源１１が破壊されるのを防止することができ、さらに、レーザ光源１１にかかる電力を瞬断しないことにより、逆起電力等によるレーザ光源１１へのストレスを抑制することができる。さらに、レーザ光源１１の駆動電力を漸減させていくことで、レーザ光源１１の自己発熱駆動によるレーザ光源１１の温度変化率を抑え、ペルチェ素子１４（ペルチェ素子駆動部４００）による温度制御でレーザ光源１１の温度を調整することができるため、ＬＤ制御部１００とペルチェ素子駆動部４００との双方による温度制御に比べて、レーザ光源１１の温度制御がしやすく、精度よく温度制御が可能となる。

（Ｔ１≦検出温度Ｔ＜Ｔ２）
総合制御部５００は、検出温度Ｔが、第一温度Ｔ１（−１０℃）と第二温度Ｔ２（０℃）との間である場合、レーザ光源１１の自己発熱駆動を停止し、検出温度Ｔが第三温度Ｔ３に達するまでペルチェ素子１４のみでレーザ光源１１の昇温を行う（第二温度Ｔ２から第三温度Ｔ３まではレーザ光源１１は通常駆動を行うことにより、レーザ光源１１自身も加熱される）。

また、総合制御部５００は、検出温度Ｔが、第一温度Ｔ１（−１０℃）と第二温度Ｔ２（０℃）との間である場合、カラーセンサ２０、フォトセンサ５０から検出される光強度情報に基づき、レーザ光源１１それぞれの光出力調整を行う。具体的には、総合制御部５００は、カラーセンサ２０、フォトセンサ５０から検出される光強度情報に基づき、総合制御部５００のメモリに記憶されたレーザ光源１１の駆動電流と光強度とを関連付けた電流−光強度特性を断続的または連続的に補正する。このように、レーザ光源１１が通常駆動を開始する第二温度Ｔ２まで温度が上昇する間に、電流−光強度特性を調整することによって、第二温度Ｔ２においてレーザ光源１１が通常駆動する際、速やかに所望の光強度をレーザ光源１１に出力させることができる。

また、総合制御部５００は、検出温度Ｔが、第一温度Ｔ１（−１０℃）と第二温度Ｔ２（０℃）との間である場合、検出温度Ｔの上昇に伴い、ペルチェ素子１４の駆動電力を漸減させてもよい。具体的には、図８（ｂ）に示すように、検出温度Ｔが第一温度Ｔ１以上になってから検出温度Ｔの上昇に応じて、ペルチェ素子１４の駆動電力を漸減させていき、レーザ光源１１の温度変化率を緩やかにする。これにより、レーザ光源１１が通常駆動を開始する第二温度Ｔ２になる際、レーザ光源１１の温度が安定するので、レーザ光源１１の光出力を安定させることができる。さらに、上述したように、レーザ光源１１が通常駆動を開始する第二温度Ｔ２まで温度が上昇する間に、電流−光強度特性を調整することによって、検出温度Ｔの温度変化率が第二温度Ｔ２付近で緩やかになるため、第二温度Ｔ２に近い温度環境で電流−光強度特性を調整することができ、第二温度Ｔ２においてレーザ光源１１が通常駆動する際、速やかに所望の光強度を精度よくレーザ光源１１に出力させることができる。

（Ｔ２≦検出温度Ｔ）
総合制御部５００は、検出温度Ｔが、第二温度Ｔ２（０℃）以上である場合、レーザ光源１１を通常駆動させ、走査制御部２００を介して走査部３０を通常駆動させ、スクリーン４０上に表示画像Ｍを表示させる。この際、総合制御部５００は、ミラー制御部３００を介して凹面ミラー７０を回動させ、表示光Ｌを外部へ出射する可視方向に調整しておく。したがって、スクリーン４０上に表示された表示画像Ｍの表示光Ｌは、ウインドシールド２に投影され、車両運転者３は表示画像Ｍの虚像Ｖを視認することができる。ちなみに、ペルチェ素子１４は、検出温度Ｔが第二温度Ｔ２（０℃）以上であり、レーザ光源１１が通常駆動を開始した後でも、検出温度Ｔが第三温度Ｔ３に達するまで加熱駆動を停止せず、少なくとも検出温度Ｔが減少しない程度に加熱駆動を継続する。レーザ光源１１が通常駆動を開始する第二温度Ｔ２と、ペルチェ素子１４が加熱駆動を停止する第三温度Ｔ３とを別々に設けない（温度差を設けない）場合、ペルチェ素子１４が加熱駆動を停止した後、レーザ光源１１の熱がペルチェ素子１４を介してヒートシンク１５側から吸熱され、レーザ光源１１が、再度第二温度Ｔ２を下回ってしまい、レーザ光源１１の光強度が安定しないおそれがあるが、本実施形態のように、レーザ光源１１が通常駆動を開始する第二温度Ｔ２と、ペルチェ素子１４が加熱駆動を停止する第三温度Ｔ３とを別々に設ける（温度差を設ける）ことにより、レーザ光源１１が通常駆動により十分に自己発熱しているため、ペルチェ素子１４が停止してもレーザ光源１１の温度低下を抑えることができ、レーザ光源１１の光出力を安定させることができる。

また、総合制御部５００は、検出温度Ｔが、第四温度Ｔ４（６０℃）以上である場合、ペルチェ素子１４に発熱時に流す電流とは逆に電流を流し、レーザ光源１１の熱を吸熱させ、ヒートシンク１５を介して熱を放出させる。レーザ光源１１の動作可能温度範囲およそ０℃〜６０℃であり、６０℃を超えると、レーザ発振するために流す必要のある発振閾値電流値が上昇してしまうだけではなく、レーザ発振しなくなってしまう虞がある。従って、ペルチェ素子１４は、レーザ光源１１の温度が動作可能温度範囲内となるように吸熱もしくは発熱を行うように制御される。

走査部３０は、レーザ光源１１が自己発熱駆動している間、合成レーザ光ＲＧＢを所定の周期でスクリーン４０へ走査する昇温時走査を行う。この昇温時走査とは、図３に示すような、レーザ光源１１が通常駆動しているときと同様の周期で水平走査駆動、垂直走査駆動を行う通常走査であり、この通常走査により生成される表示光Ｌは、凹面ミラー７０を不可視方向とすることで透光部９０の方向へ反射されず、車両運転者３に視認されることはない。このように、レーザ光源１１が自己発熱駆動している間に、走査部３０を所定の周期で走査させることにより、自己発熱駆動による光強度の強いレーザ光ＲＧＢにより、走査部３０自身もしくはスクリーン４０が破壊されることを防止することができる。
また、昇温時走査は、レーザ光源１１が自己発熱駆動している間の不要な表示光Ｌによりスクリーン４０が焼きつかない程度に表示光Ｌの走査位置を変えればいいので、常に走査している必要はなく、スクリーン４０が焼きつかない程度に、所定の周期で走査部３０が停止と走査を繰り返すものであってもよい。

以上説明したように、本実施形態におけるＨＵＤ装置１において、総合制御部５００は、温度検出手段１６により検出された検出温度Ｔが第一温度Ｔ１より低い場合、レーザ光源１１を自己発熱駆動させ、さらに、ペルチェ素子１４を加熱駆動させてレーザ光源１１を加熱する。このように、レーザ光源１１とペルチェ素子１４との双方を同時に加熱駆動させることにより、レーザ光源１１の熱がペルチェ素子１４側に吸熱されることなく、速やかにレーザ光源１１を昇温させることができる。

また、総合制御部５００は、検出温度Ｔが、第一温度Ｔ１（−１０℃）になった場合、レーザ光源１１の自己発熱駆動を停止し、検出温度Ｔが第三温度Ｔ３に達するまでペルチェ素子１４のみでレーザ光源１１の昇温を行う（レーザ光源１１は通常駆動を行う）。斯かる構成により、所定の温度まで達した時に、自動的にレーザ光源１１の自己発熱駆動を停止させることができ、レーザ光源１１の自己発熱駆動によるレーザ光源１１の温度変化率を抑え、ペルチェ素子１４（ペルチェ素子駆動部４００）による温度制御のみでレーザ光源１１の温度を調整することができるため、ＬＤ制御部１００とペルチェ素子駆動部４００との双方による温度制御に比べて、レーザ光源１１の温度制御がしやすく、精度よく温度制御が可能となると供に、レーザ光源１１の温度勾配を緩やかすることでレーザ光源１１が通常駆動する際、速やかに所望の光強度を精度よくレーザ光源１１に出力させることができる。
ちなみに、レーザ光源１１が自己発熱駆動を停止する契機は、上述した検出温度Ｔが第一温度Ｔ１以上になることのみではなく、レーザ光源１１が一定時間行った後に自己発熱駆動を停止するようにしてもよく、このような構成においてもレーザ光源１１が十分昇温してから自動的にレーザ光源１１の自己発熱駆動を停止させることができる。なお、温度検出手段１６が始めに検出する検出温度Ｔに応じて、レーザ光源１１が自己発熱駆動する時間を切り替えてもよい。

また、総合制御部５００は、レーザ光源１１が自己発熱駆動を停止し、ペルチェ素子１４が加熱駆動している際に、カラーセンサ２０、フォトセンサ５０から検出される光強度情報に基づき、総合制御部５００のメモリに記憶されたレーザ光源１１の駆動電流と光強度とを関連付けた電流−光強度特性を断続的または連続的に補正するので、レーザ光源１１が通常駆動する際、速やかに所望の光強度をレーザ光源１１に出力させることができる。

また、総合制御部５００は、レーザ光源１１が通常駆動を開始する第二温度Ｔ２と、ペルチェ素子１４が加熱駆動を停止する第三温度Ｔ３とを別々に設ける（温度差を設ける）ことにより、ペルチェ素子１４が停止してもレーザ光源１１の温度低下を抑えることができ、レーザ光源１１の光出力を安定させることができる。
ちなみに、ペルチェ素子１４が加熱駆動を停止する契機は、上述した検出温度Ｔが第三温度Ｔ３以上になることのみではなく、レーザ光源１１の自己発熱駆動停止後、ペルチェ素子１４が加熱駆動を一定時間行った後に加熱駆動を停止するようにしてもよく、このような構成においても、ペルチェ素子１４が停止してもレーザ光源１１の温度低下を抑えることができ、レーザ光源１１の光出力を安定させることができる。なお、温度検出手段１６が始めに検出する検出温度Ｔに応じて、ペルチェ素子１４が加熱駆動する時間を切り替えてもよい。

また、総合制御部５００は、レーザ光源１１の温度上昇に伴い、レーザ光源１１の駆動電力を漸減させていくので、温度上昇によるレーザ光源１１への過電流を抑制し、レーザ光源１１が破壊されるのを防止することができ、さらに、レーザ光源１１にかかる電力を瞬断しないことにより、逆起電力等によるレーザ光源１１へのストレスを抑制することができる。さらに、レーザ光源１１の駆動電力を漸減させていくことで、レーザ光源１１の自己発熱駆動によるレーザ光源１１の温度変化率を抑え、ペルチェ素子１４（ペルチェ素子駆動部４００）による温度制御でレーザ光源１１の温度を調整することができるため、ＬＤ制御部１００とペルチェ素子駆動部４００との双方による温度制御に比べて、レーザ光源１１の温度制御がしやすく、精度よく温度制御が可能となる。

また、総合制御部５００は、検出温度Ｔの上昇に伴い、ペルチェ素子１４の駆動電力を漸減させ、レーザ光源１１の温度変化率を緩やかにすることで、レーザ光源１１が通常駆動を開始する際、レーザ光源１１の温度が安定するので、レーザ光源１１の光出力を安定させることができる。さらに、上述したように、レーザ光源１１が通常駆動を開始する第二温度Ｔ２まで温度が上昇する間に、電流−光強度特性を調整することによって、レーザ光源１１が通常駆動を開始する温度（第二温度Ｔ２）付近で温度変化が緩やかになるため、レーザ光源１１が通常駆動を開始する環境（第二温度Ｔ２）に近い状態で電流−光強度特性及びホワイトバランスを調整することができ、レーザ光源１１が通常駆動する際、速やかに所望の光強度を精度よくレーザ光源１１に出力させることができる。

なお、以上に説明した第一温度Ｔ１は、特許請求の範囲における第一閾値及び第二閾値の一具体例であり、第二温度Ｔ２は、特許請求の範囲における第三閾値の一具体例であり、本発明の第一閾値及び第二閾値を、本実施形態においては、共通の温度（第一温度Ｔ１）としているが別々に設けてもよい。以下に、本発明における実施形態の変形例を説明する。

（第二実施形態）
上記実施形態においては、凹面ミラー７０を不可視方向にすることにより、自己発熱時の不要な表示光Ｌが外部へ射出されないようにしたが、本発明の第二実施形態は、凹面ミラー７０を不可視方向にする必要がなく、レーザ光源１１が、自己発熱駆動している間、図９（ａ）に示すように、走査部３０が非表示エリア４０ｂを走査するタイミングのみレーザ光源１１に自己発熱駆動させ、表示エリア４０ａにてＬＤを駆動させないことにより、不要な表示光Ｌが外部へ射出されるのを防止してもよい。

（第三実施形態）
また、本発明の第三実施形態としては、レーザ光源１１が自己発熱駆動している間、走査部駆動手段２０１が走査部３０を、図９（ｂ）に示すように、非表示エリア４０ｂのみで走査させるものであり、かかる構成においても上記の実施形態と同様に、不要な表示光Ｌが外部へ射出されるのを防止することができる。

上記実施形態において、ＨＵＤ装置１の起動時にレーザ光源１１を自己発熱駆動した際の合成レーザ光ＲＧＢを、走査部３０が、図３や図９に示すように、スクリーン４０上に昇温時走査させることで、スクリーン４０の焼きつきを防止している。しかしながら、ＨＵＤ装置１の起動時において走査部３０が正常に動かず、レーザ光源１１を自己発熱駆動した際の合成レーザ光ＲＧＢがスクリーン４０の一部に局所的に照射され、スクリーン４０が焼きつくおそれがある。そこで、以下の第四実施形態によれば、走査部３０が正常に起動するまでに、走査部３０に照射されるレーザ光を減光部２２により減光することで、スクリーン４０の焼きつきを防止することができる。以下に、本発明の第四実施形態について、図１０乃至１５を用いて説明する。

（第四実施形態）
本発明の第四実施形態としては、図１０に示すように、合成レーザ光ＲＧＢの光路上に、合成レーザ光ＲＧＢの透過率（減光率Ｐ）を調整する減光部２２と、この減光部２２の減光率Ｐを制御する駆動回路で構成される減光部制御手段６００（図１１参照）と、をさらに備える。

減光部２２は、前偏光フィルター２２ａと、液晶素子２２ｂと、後偏光フィルター２２ｃと、を備え、後述する、起動スイッチＯＮ直後のレーザ光Ｒ，Ｇ，Ｂを減光して、レーザ光Ｒ，Ｇ，Ｂによるスクリーン４０の焼きつきを防止することが出来る。

前偏光フィルター２２ａと後偏光フィルター２２ｃとは、アルミワイヤグリッド偏光フィルター等、レーザ光に耐久性のある偏光素子で構成される。

液晶素子２２ｂは、無電圧時に透過率最小（最大減光率Ｐｍ）となるノーマリーブラックモードであるＶＡ型（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ型）等の液晶素子で構成され、減光部制御手段６００からの制御信号に基づき、減光率Ｐを調整するものである。液晶素子２２ｂは、ＶＡ型液晶で構成されているが、反射型及び透過型のＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ）等で構成されてもよい。

また、減光部２２は、レーザ光源１１のレーザ光を減光出来ればよいので、合成レーザ光ＲＧＢの光路ではなく、赤色レーザ光Ｒ，緑色レーザ光Ｇ，青色レーザ光Ｂそれぞれに設けられてもよい。また、減光部２２は、レーザ光が一点に常時照射されるため、耐光性や耐熱性を有した部材を用いることが望ましく、それぞれに放熱部材などを接続しておくことが望ましい。また、減光部２２は偏光フィルター２２ａ，２２ｃと液晶素子２２ｂとで構成されているが、レーザ光を減光出来ればよいので、例えば可変濃度型ＮＤフィルターで構成されてもよい。

減光部制御手段６００は、液晶素子２２ｂの偏光角度を調整する、発振，積分及び増幅回路などからなるＶＡ液晶用電圧可変型パルス波形生成回路で構成される。減光部制御手段６００は、総合制御部５００に電気的に接続され、総合制御部５００から入力される輝度調整データ（ＰＷＭ信号）から０〜±２０Ｖ程度の電圧の液晶駆動パルス波形を生成する。減光部制御手段６００は、この液晶駆動パルス波形の電圧幅により、液晶素子２２ｂによるレーザ光の偏光角を調整し、後偏光フィルター２２ｃの透過偏光角との差異により、レーザ光の減光率Ｐを調節する。

また、第四実施形態における総合制御部５００は、車両ＥＣＵ（図示しない）から表示輝度情報及び起動信号、レーザ光源１１に流れる電流値を示すＬＤ電流データと、温度検出手段１６からのレーザ光源１１の検出温度Ｔを示す温度データと、第一光強度検出手段２０からの第一光強度データと、第二光強度検出手段５０からの第二光強度データと、走査制御部２００からのフィードバックデータ、ミラー角度調整手段７１からの凹面ミラー７０が原点位置であることを示す原点検出信号と、を入力し、これらの情報より、減光部制御手段６００を駆動する輝度調整データを生成して、減光部制御手段６００を介して液晶素子２２ｂによるレーザ光の減光率Ｐを調節する。
以上が、第四実施形態のＨＵＤ装置１における制御構成であるが、つづいて、第四実施形態におけるＨＵＤ装置１の温度制御動作について図１２乃至１５を用いて説明する。

（第四実施形態におけるＨＵＤ装置１の温度制御動作）
図１２は、ＨＵＤ装置１を、起動開始時間を時間ｔ０とした際のレーザ光源１１と、ペルチェ素子１４と、走査部３０と、減光部２２との時間推移を説明した図である。総合制御部５００は、時間ｔ０において、温度検出手段１６により検出された検出温度Ｔが、予め記憶された第一温度Ｔ１（−１０℃）より低い場合、ＬＤ駆動手段１０１に対して、自己発熱ＬＤ制御データを出力し、ＬＤ駆動手段１０１は、レーザ光源１１を自己発熱駆動させる。この自己発熱駆動は、レーザ光源１１に直流電流を流すことにより自己発熱させる。また、このようにレーザ光源１１を自己発熱駆動させている際、総合制御部５００は、ペルチェ素子１４に電流を流すことによりレーザ光源１１に接続された面を発熱させ、レーザ光源１１の昇温を補助する。また、走査部３０は、レーザ光源１１が自己発熱駆動している間、合成レーザ光ＲＧＢを所定の周期でスクリーン４０へ走査する昇温時走査を行う。しかしながら、前述したように、起動時において走査部３０が安定的な走査ができるまで、時間がかかってしまうため、この間、減光部２２は、レーザ光ＲＧＢを減光する昇温時減光を行う。

図１３は、経過時間ｔに対する減光部２２の減光率Ｐの推移（図１３の実線）と、経過時間ｔに対する走査部３０の走査可能範囲Ｑの推移（図１３の点線）とを示す図である。走査部３０の走査可能範囲Ｑは、起動時（時間ｔ０）から徐々に増加していき、時間ｔｘには通常走査における広さだけ走査できるようになる。この際、走査部３０は、まず水平走査駆動が可能になり、その後、垂直走査駆動が徐々に広範囲で可能になり、これらの結果、走査部３０の走査可能範囲Ｑが広がっていく。この走査部３０の走査可能範囲Ｑが小さいほど、スクリーン４０は焼きつきやすく、走査可能範囲Ｑが大きいほど、スクリーン４０は焼きつきにくくなる。

起動スイッチがＯＮされた（時間ｔ０）後、総合制御部５００は、減光部制御手段６００へ、最大減光率Ｐｍの輝度調整データを送る。減光部２２はノーマリーブラックの特性を有しているため、最大減光率Ｐｍの輝度調整データは無電圧パルス波形である。その後、総合制御部５００が走査制御部２００からのフィードバックデータより、走査部３０が安定走査となった(ｔｘ)ことを判断した後、総合制御部５００は、車両ＥＣＵからの輝度情報を基に、任意の(要求)輝度調整データＰｎを減光部制御手段６００へ送り、減光部２２を制御する（図１３参照）。このように、液晶素子２２がノーマリーブラックモードであるので、起動直後からレーザ光を確実に減光させることができる。走査部３０が安定走査をしたかの判定は、上記のように走査制御部２００からのフィードバックデータより判定するのではなく、安定走査までにかかると予想される時間ｔｘを予めメモリに記憶しておき、その所定時間（ｔｘ）が経過するまで減光部２２に昇温時減光をさせるようにしてもよい。

図１４は、経過時間ｔに対するスクリーン４０の損傷危険因子Ｄの推移（図１４の実線）と、経過時間ｔに対する走査部３０の走査可能範囲Ｑの推移（図１４の点線）とを示す図である。スクリーン４０の損傷危険因子Ｄは、走査部３０の走査可能範囲Ｑにより変化し、走査部３０の走査可能範囲Ｑが狭いほど、スクリーン４０は焼きつきやすく（損傷危険因子Ｄが大きくなる）、走査可能範囲Ｑが広いほど、スクリーン４０は焼きつきにくくなる（損傷危険因子Ｄが小さくなる）。具体的には、損傷危険因子Ｄは、走査部３０の走査可能範囲Ｑと反比例の関係をもつ。よって、減光部２２の減光率Ｐを、図１５に示すように、この走査可能範囲Ｑの増加（損傷危険因子Ｄの減少）に反比例させた形で漸減させるように制御してもよい。

また、減光部２２は、レーザ光源１１各々に配設され、自己発熱駆動範囲がＬＤ各々異なる場合、自己発熱駆動を行っているレーザ光源１１と対となる減光部２２のみ昇温時減光を行うこととしても良い。

本発明のＨＵＤ装置１において、上記のような温度検出手段１６により温度検出を行い、低温時にレーザ光源１１を自己発熱駆動させるか否かの制御は、ＨＵＤ装置１の起動時に行われる。ＨＵＤ装置１は、車両の起動スイッチ（イグニッション（以下ＩＧＮ）もしくはアクセサリー（以下ＡＣＣ）もしくはキー開錠）のオンにより起動され、温度検出手段１６にて検出温度Ｔを検出し、検出温度Ｔに基づき、必要に応じて温度制御動作を行う。総合制御部５００は、レーザ光源１１の通常駆動を開始した場合、その後の温度制御動作はペルチェ素子１４にて行い、検出温度Ｔが第二温度Ｔ２以下にならないようにペルチェ素子１４は駆動され、レーザ光源１１の通常駆動を中止して自己発熱駆動を行うようなことはしないことが望ましい。斯かる構成により、ＨＵＤ装置１が表示画像Ｍを表示している際に、レーザ光源１１が自己発熱駆動により車両運転者３が予期しない（自己発熱駆動による）表示が行われるのを防ぐことができる。

また、総合制御部５００は、温度検出手段１６によって検出される検出温度Ｔが第一温度Ｔ１を超えるまでレーザ光源１１に自己発熱駆動させるのではなく、予めメモリに記憶しておいた所定の時間だけ自己発熱駆動させ、その後に通常駆動させるものであってもよい。また、自己発熱駆動を行う所定の時間を、メモリに複数記憶しておき、始めの検出温度Ｔに基づいて、自己発熱駆動を行う所定の時間を決定してもよい。
また、カラーセンサ２０やフォトセンサ５０により検出される光強度が所定の値に達することにより、レーザ光源１１が昇温したことを推測し、自己発熱駆動を停止する構成としてもよい。

また、走査部３０の走査可能な領域のスクリーン４０上に耐熱超合金やセラミック等の超高温耐熱材料である耐レーザ部材をさらに備え、前記走査部駆動手段２０１は、レーザ光源１１が自己発熱駆動を行う間、走査部３０により合成レーザ光ＲＧＢを耐レーザ部材に照射してもよい。斯かる構成により、スクリーン４０の焼付き・破損を防止することができ、特にスクリーン４０上の非表示エリア４０ｂ（図３もしくは図９）に耐レーザ部材を備え、自己発熱駆動時の合成レーザ光ＲＧＢを耐レーザ部材に照射することにより、凹面ミラー７０を不可視方向に調整することなく、外部に不要な表示光Ｌが射出されないようにすることができる。また、走査部３０の走査可能な領域のスクリーン４０上に耐レーザ部材を複数個所に設け、所定の周期で合成レーザ光ＲＧＢを照射する耐レーザ部材を切り替えてもよい。

また、上記実施形態では、画像を生成する空間光変調素子として、走査部３０（ＭＥＭＳミラー）を用いたが、これには限定されない。本発明におけるＨＵＤ装置１は、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＬＣＯＳ（登録商標：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ）、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）等の空間光変調素子と、赤色光を出射する赤色レーザ光源１１ａ、緑色光を出射する緑色レーザ光源１１ｂ及び青色光を出射する青色レーザ光源１１ｃと、により画像を生成するものであってもよい。

本発明は、車両の表示装置に関し、例えば、自動車などの移動体に搭載され、車両のウインドシールド等に表示像を投影し、虚像を表示する車両情報表示用の表示装置として適用できる。

１ ＨＵＤ装置、１０ 合成レーザ光出力部、１１ レーザ光源、１２ 集光光学系、１３ 合波手段、１４ ペルチェ素子、１５ ヒートシンク、１６温度検出手段（温度調整素子）、２０ カラーセンサ（第一光強度検出手段）、３０ 走査部（空間光変調素子）４０ スクリーン、５０ フォトセンサ（第二光強度検出手段）、６０ 平面ミラー、７０ 凹面ミラー、７１ ミラー角度調整手段（ミラーアクチュエータ）、８０ 筐体、９０ 透光部、１００ ＬＤ駆動部１００、２００ 走査制御部、３００ ミラー制御部、４００ ペルチェ素子駆動部、５００ 総合制御部（温度制御手段）、Ｍ 表示画像、Ｌ 表示光、Ｔ 検出温度（温度情報）

Claims (13)

1. レーザ光源と、前記レーザ光源を加熱する温度調整素子と、前記レーザ光源の温度に関連する温度情報を取得する温度情報取得手段と、
   前記温度情報が予め定められた第一閾値以下であると判定した際、前記レーザ光源に前記レーザ光源自身を加熱する自己発熱駆動をさせるとともに、前記温度調整素子に前記レーザ光源を加熱する加熱駆動をさせ、所定条件成立を判定した際、前記レーザ光源を通常駆動させる温度制御手段と、を備えることを特徴とするレーザ光源制御装置。
2. 前記温度制御手段は、前記レーザ光源が自己発熱駆動を所定時間行うまたは前記温度情報が第二閾値以上になった場合、前記レーザ光源の自己発熱駆動を停止させ、前記レーザ光源が自己発熱駆動を停止した後においても、前記温度調整素子に前記加熱駆動させることを特徴とする請求項１に記載のレーザ光源制御装置。
3. 前記温度制御手段は、前記レーザ光源が自己発熱駆動を停止した後、前記加熱駆動を所定時間行うまたは前記温度情報が前記第二閾値より高い第三閾値以上になった場合、前記所定条件が成立したと判定し、前記レーザ光源を通常駆動させることを特徴とする請求項２に記載のレーザ光源制御装置。
4. 前記温度制御手段は、前記温度情報の増大に基づき、前記温度調整素子へ供給する電力を漸減させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のレーザ光源制御装置。
5. 光を透過する透光部を有する筐体と、レーザ光源と、前記レーザ光源を加熱する温度調整素子と、前記レーザ光源の温度に関連する温度情報を取得する温度情報取得手段と、
   前記温度情報が予め定められた第一閾値以下であると判定した際、前記レーザ光源に前記レーザ光源自身を加熱する自己発熱駆動をさせるとともに、前記温度調整素子に前記レーザ光源を加熱する加熱駆動をさせ、所定条件成立を判定した際、前記レーザ光源を通常駆動させる温度制御手段と、
   前記レーザ光源から出射されるレーザ光を空間光変調して画像を生成する空間光変調素子と、
   前記空間光変調素子を駆動する変調素子駆動手段と、
   前記画像を表す表示光を前記透光部の方向へ反射する反射手段と、を備えることを特徴とする車両用表示装置。
6. 前記温度制御手段は、前記レーザ光源が自己発熱駆動を所定時間行うまたは前記温度情報が第二閾値以上になった場合、前記レーザ光源の自己発熱駆動を停止させ、前記レーザ光源の自己発熱駆動を停止した後においても、前記温度調整素子に前記加熱駆動させることを特徴とする請求項５に記載の車両用表示装置。
7. 前記温度制御手段は、前記レーザ光源が自己発熱駆動を停止した後、前記加熱駆動を所定時間行うまたは前記温度情報が前記第二閾値より高い第三閾値以上になった場合、前記所定条件が成立したと判定し、前記レーザ光源を通常駆動させることを特徴とする請求項６に記載の車両用表示装置。
8. 前記温度制御手段は、前記温度情報の増大に基づき、前記温度調整素子へ供給する電力を漸減させることを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の車両用表示装置。
9. 前記空間光変調素子は、前記レーザ光を走査することで画像を生成する走査素子であり、
   前記変調素子駆動手段は、前記レーザ光源が前記自己発熱駆動を行う間、前記走査素子により前記レーザ光を所定の周期で走査する昇温時走査を行わせることを特徴とする請求項５乃至８のいずれかに記載の車両用表示装置。
10. 前記昇温時走査は、前記走査素子により前記レーザ光を、前記走査素子が走査可能な領域のうち前記画像として表示されない領域である非表示エリアに走査してなることを特徴する請求項９に記載の車両用表示装置。
11. 前記反射手段が反射する前記表示光の反射方向を変えるミラーアクチュエータをさらに備え、
    前記ミラーアクチュエータは、前記レーザ光源が前記自己発熱駆動を行う間、前記表示光の反射方向を、前記レーザ光が前記筐体内に反射される不可視方向とすることを特徴とする請求項５乃至１０のいずれかに記載の車両用表示装置。
12. 前記レーザ光源から前記空間光変調素子までの光路上に配設された減光部と、
    前記減光部を駆動させる減光部制御手段をさらに備え、
    前記減光部制御手段は、前記レーザ光源が前記自己発熱駆動を行っている間、前記減光部に対し昇温時減光を行わせることを特徴とする請求項５乃至１１のいずれかに記載の車両用表示装置。
13. 前記減光部は液晶素子と、偏光フィルターと、を有し、
    前記液晶素子は、ノーマリーブラック特性を備えることを特徴とする請求項１２に記載の車両用表示装置。

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