JP6074964B2 - Vehicle display device - Google Patents
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Description
本発明は、レーザー光源を備えた車両用表示装置に関し、例えば、ヘッドアップディスプレイなどの車両用表示装置に適用できる。 The present invention relates to a vehicle display device including a laser light source, and can be applied to a vehicle display device such as a head-up display.
車両の運転手が運転中に視線をほとんど動かさずに車両情報（速度、走行速度等）を読み取れるようにするため、フロントガラスの前方に情報を虚像表示させるヘッドアップディスプレイ装置が、例えば、特許文献１に提案されている。 A head-up display device that displays a virtual image of information in front of a windshield in order to enable a vehicle driver to read vehicle information (speed, traveling speed, etc.) with little movement of the line of sight while driving is disclosed in, for example, Patent Literature 1 is proposed.
車両用のヘッドアップディスプレイ装置は、車両用のヘッドアップディスプレイ装置１は、図８に示すように車両２のダッシュボード内に配置されており、この車両用のヘッドアップディスプレイ装置１が投射する表示光Ｊはウインドシールド３により反射され、車両運転者４は虚像Ｘを風景と重畳させて視認させることができる。 In the vehicle head-up display device, the vehicle head-up display device 1 is disposed in the dashboard of the vehicle 2 as shown in FIG. The light J is reflected by the windshield 3, and the vehicle driver 4 can visually recognize the virtual image X superimposed on the landscape.
このような車両用ヘッドアップディスプレイ装置１では、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。斯かるヘッドアップディスプレイ装置１は、半導体レーザーと走査系とスクリーンとを備え、半導体レーザーが出射したレーザー光を走査系でスクリーンに向け走査して表示画像を生成するものである。 As such a head-up display device 1 for a vehicle, a device using a semiconductor laser as a light source has been proposed, and is disclosed in Patent Document 2, for example. Such a head-up display device 1 includes a semiconductor laser, a scanning system, and a screen, and generates a display image by scanning laser light emitted from the semiconductor laser toward the screen by the scanning system.
ヘッドアップディスプレイ装置１では、運転手が昼間の明るい環境から夜間の暗い環境であっても、明瞭且つ、適切な輝度の表示を見ることができる必要がある。そのため、ヘッドアップディスプレイ装置１の外部の明るさ（外部照度）に合わせて表示画像の表示輝度を大きく変化させる必要がある。 In the head-up display device 1, the driver needs to be able to see a clear and appropriate luminance display even in a dark environment at night from a bright environment in the daytime. Therefore, it is necessary to greatly change the display luminance of the display image in accordance with the external brightness (external illuminance) of the head-up display device 1.
昼間の明るい環境下でも表示が見えるためにヘッドアップディスプレイ装置１の表示する表示画像の輝度は、最大輝度で数千〜数万ｃｄ/ｍ２以上が要求され、夜間の暗い環境下では、表示の眩しさが運転の妨げにならないような最小輝度として数ｃｄ/ｍ２が要求される。ヘッドアップディスプレイ装置１には上記のような幅広いダイナミックレンジにおいても高視認性を維持し、運転手に必要な情報を提供する必要がある。 Since the display can be seen even in a daytime bright environment, the display image displayed by the head-up display device 1 is required to have a maximum luminance of several thousand to several tens of thousands of cd / m 2 , and in a dark environment at night, the display is required. As the minimum brightness so that the dazzle of the camera does not hinder driving, several cd / m 2 is required. The head-up display device 1 needs to maintain high visibility even in the wide dynamic range as described above, and provide the driver with necessary information.
一方、走査型レーザーディスプレイは、ＭＥＭＳスキャナーでレーザービームをラスタースキャンし、映像信号に同期してレーザー光を変調することで描画する装置である。高精細な解像度での表示を実現するため、数１０ＭＨｚ程度の比較的早い周波数でパルス的に半導体レーザーを駆動する必要がある。半導体レーザーは、レーザー発振開始電流値（閾値電流値）以上の駆動電流を印加することによって、誘導放出によるレーザー発振を開始してレーザー光を発するものである。 On the other hand, a scanning laser display is an apparatus that performs drawing by raster scanning a laser beam with a MEMS scanner and modulating laser light in synchronization with a video signal. In order to realize display with high resolution, it is necessary to drive the semiconductor laser in a pulse manner at a relatively fast frequency of about several tens of MHz. The semiconductor laser emits laser light by starting laser oscillation by stimulated emission by applying a driving current equal to or greater than the laser oscillation start current value (threshold current value).
上記、走査型レーザーディスプレイをヘッドアップディスプレイ装置（以下、ＨＵＤ装置と記す）の表示装置として用いる場合、昼間の明るい環境下での表示については、高輝度を実現でき有利であるものの、夜間の暗い環境下での低輝度な表示も両立するために改善の余地があった。 When the above-described scanning laser display is used as a display device for a head-up display device (hereinafter referred to as a HUD device), the display in a bright daytime environment is advantageous because it can achieve high brightness but is dark at night. There is room for improvement in order to achieve both low-brightness display in the environment.
例えば、夜間用に別の光源や表示器を用意して切り替えたり、夜間時に光源からの輝度を低減するための光学フィルタを介するなど考えられるが、いずれも専用の部品や構造が必要となるだけでなく、表示切り替え時に違和感を与えてしまうという問題があった。 For example, it is possible to use another light source or indicator for nighttime and switch, or through an optical filter to reduce the luminance from the light source at night, but all require dedicated parts and structure In addition, there was a problem of giving a sense of incongruity when switching the display.
また、光源出力に対してパルス幅変調制御を行うことによって、ある程度の輝度調整を実現できるが、特に、夜間などの低輝度で照明する必要がある場合には、レーザー光を走査する際に、表示がチラついてしまうため、調整範囲に限界があった。 In addition, by performing pulse width modulation control on the light source output, it is possible to achieve a certain degree of brightness adjustment, but particularly when it is necessary to illuminate at low brightness such as at night, when scanning with laser light, Since the display flickers, there is a limit to the adjustment range.
そこで本発明の目的は、上記課題に着目してなされたものであり、レーザー光を走査して表示する表示装置に関し、表示輝度の調整範囲を広くできる車両用表示装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a vehicular display device capable of widening the display luminance adjustment range with respect to a display device that scans and displays laser light.
本発明の車両用表示装置は、
レーザー光を発する複数のレーザー光源と、
前記レーザー光を合波した合成レーザー光をスクリーンに走査する走査手段と、
前記複数のレーザー光源からの夫々のレーザー光強度を検出するカラーセンサと、
このカラーセンサから出力される光強度値に基づいて、前記レーザー光源の出力を調整するとともに、所定条件に基づいて、前記合成レーザー光の走査範囲を可変するように促す制御手段と、を備えて車両に搭載する車両用表示装置であって、
前記カラーセンサは、前記スクリーンにおける可変する前記走査範囲のうち共通する位置で、且つ表示画像として用いられる表示エリアの外に配置された
ことを特徴とする。
The vehicle display device of the present invention includes:
A plurality of laser light sources emitting laser light;
Scanning means for scanning a synthetic laser light combined with the laser light on a screen;
A color sensor for detecting the intensity of each laser beam from the plurality of laser light sources;
On the basis of the light intensity values output from the color sensor, with adjusting the output of the laser light source, based on a predetermined condition, provided with a control means for prompting to vary the scanning range of the combined laser beam A vehicle display device mounted on a vehicle,
The color sensor is arranged at a common position in the variable scanning range on the screen and outside a display area used as a display image .
また、前記制御手段は、前記所定条件として昼夜判定処理の判定結果を適用し、
前記昼夜判定処理によって、夜間であると判定した場合には、昼間よりも走査範囲を大きくしてなることを特徴とする。
Further, the control means applies a determination result of day / night determination processing as the predetermined condition,
When it is determined that it is nighttime by the day / night determination process, the scanning range is made larger than the daytime.
また、前記制御手段は、前記車両の前照灯の点灯／消灯状態に基づいて判定してなることを特徴とする。 Further, the control means makes a determination based on a lighting / extinguishing state of a headlight of the vehicle.
また、前記制御手段は、前記昼夜判定処理によって、夜間であると判定した場合に、前記走査手段は、前記車両外の撮影画像を前記スクリーンに表示することを特徴とする。 In addition, when the control unit determines that it is nighttime by the day / night determination process, the scanning unit displays a photographed image outside the vehicle on the screen.
本発明は、レーザー光を走査して表示する車両用表示装置に関し、表示輝度の調整範囲を広くできる。 The present invention relates to a display device for a vehicle that scans and displays a laser beam and can widen a display luminance adjustment range.
以下、添付の図面に基づいて、本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
（ＨＵＤ装置の構造）
ＨＵＤ装置１は、車両２のダッシュボード内に設けられ、生成した表示画像を表す表示光Ｊをウインドシールド３で反射させることにより、車両運転者４に車両情報を表す表示画像の虚像Ｘを視認させる装置である。これにより、車両運転者４は、運転中に前方から視線を逸らさずに車両情報を視認できる。
(Structure of HUD device)
The HUD device 1 is provided in the dashboard of the vehicle 2, and the display light J representing the generated display image is reflected by the windshield 3 so that the vehicle driver 4 visually recognizes the virtual image X representing the vehicle information. It is a device to let you. Thereby, the vehicle driver 4 can visually recognize the vehicle information without diverting the line of sight from the front during driving.
ＨＵＤ装置１は、図１に示すように、合成レーザー光発生装置１０と、ＭＥＭＳスキャナー２０と、カラーセンサ３０と、透過スクリーン（スクリーン）４０と、反射部５０と、ハウジング６０と、ライトセンサ７０と、ＨＵＤ装置１の電気的な制御を行う制御部８０と、を備える。 As shown in FIG. 1, the HUD device 1 includes a synthetic laser light generation device 10, a MEMS scanner 20, a color sensor 30, a transmission screen (screen) 40, a reflection unit 50, a housing 60, and a light sensor 70. And a control unit 80 that performs electrical control of the HUD device 1.
合成レーザー光発生装置１０は、Ｒ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）の三原色のレーザー光を合波して１本の合成レーザー光Ｃを出射する装置であり、図２に示すように、レーザーダイオード（レーザー光源）１１と、集光光学系１２と、ダイクロイックミラー１５と、を備える。 The synthetic laser beam generator 10 is a device that combines the three primary colors of R (red), G (green), and B (blue) and emits one synthetic laser beam C, as shown in FIG. As described above, a laser diode (laser light source) 11, a condensing optical system 12, and a dichroic mirror 15 are provided.
レーザーダイオード１１は、半導体レーザーであり、赤色のレーザー光Ｒを発するレーザーダイオード１１ｒと、緑色のレーザー光Ｇを発する緑色レーザーダイオード１１ｇと、青色のレーザー光Ｂを発する青色レーザーダイオード１１ｂと、から構成されている。 The laser diode 11 is a semiconductor laser and includes a laser diode 11r that emits red laser light R, a green laser diode 11g that emits green laser light G, and a blue laser diode 11b that emits blue laser light B. Has been.
レーザーダイオード１１ｒ，１１ｇ，１１ｂは、後述するレーザー光制御部８２からの駆動データに基づき、集光光学系１２の方向へレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂを夫々出射する。 The laser diodes 11r, 11g, and 11b respectively emit laser beams R, G, and B in the direction of the condensing optical system 12 based on drive data from a laser beam control unit 82 described later.
集光光学系１２は、レーザーダイオード１１ｒ，１１ｇ，１１ｂの各々に対応する集光レンズ１２ｒ，１２ｇ，１２ｂを備える。 The condensing optical system 12 includes condensing lenses 12r, 12g, and 12b corresponding to the laser diodes 11r, 11g, and 11b, respectively.
集光レンズ１２ｒは、レーザーダイオード１１ｒが出射するレーザー光Ｒの光路上に配置され、レーザー光Ｒを収束光にする。集光レンズ１２ｇと緑色レーザーダイオード１１ｇ、集光レンズ１２ｂと青色レーザーダイオード１１ｂの対応関係についても同様である。 The condenser lens 12r is disposed on the optical path of the laser light R emitted from the laser diode 11r, and makes the laser light R converged light. The same applies to the correspondence between the condenser lens 12g and the green laser diode 11g, and the condenser lens 12b and the blue laser diode 11b.
ダイクロイックミラー１５は、誘電体の多層膜等の薄膜が鏡面に形成された鏡で構成され、レーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂの夫々の光路上に配置されたダイクロイックミラー１５ｒ，１５ｇ，１５ｂで構成される。レーザーダイオード１１ｒ，１１ｇ，１１ｂの各々が出射したレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂを反射又は透過させ、レーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂを１本の合成レーザー光Ｃに合波する。 The dichroic mirror 15 is composed of a mirror in which a thin film such as a dielectric multilayer film is formed on a mirror surface, and is composed of dichroic mirrors 15r, 15g, and 15b disposed on the optical paths of the laser beams R, G, and B, respectively. The The laser beams R, G, and B emitted from the laser diodes 11r, 11g, and 11b are reflected or transmitted, and the laser beams R, G, and B are combined into one synthetic laser beam C.
具体的に説明すると、ダイクロイックミラー１５ｒは、集光レンズ１２ｒからのレーザー光Ｒの進行方向に位置し、光の進行方向に対して所定の角度をもって配設される。これにより、レーザー光Ｒを反射する。 More specifically, the dichroic mirror 15r is positioned in the traveling direction of the laser light R from the condenser lens 12r, and is disposed at a predetermined angle with respect to the traveling direction of the light. Thereby, the laser beam R is reflected.
また、ダイクロイックミラー１５ｇは、集光レンズ１２ｇとダイクロイックミラー１５ｒからの光の進行方向に位置し、各々の光の進行方向に対して所定の角度をもって配設される。これにより、レーザー光Ｒを透過し、レーザー光Ｇを反射する。即ち、ダイクロイックミラー１５ｇは、レーザー光ＲとＧを合波する。 The dichroic mirror 15g is positioned in the traveling direction of light from the condenser lens 12g and the dichroic mirror 15r, and is disposed at a predetermined angle with respect to the traveling direction of each light. Thereby, the laser beam R is transmitted and the laser beam G is reflected. That is, the dichroic mirror 15g combines the laser beams R and G.
また、ダイクロイックミラー１５ｂは、集光レンズ１２ｂとダイクロイックミラー１５ｇからの光の進行方向に位置し、各々の光の進行方向に対して所定の角度をもって配設される。これにより、合波されたレーザー光Ｒ，Ｇを透過し、レーザー光Ｂを反射する。即ち、ダイクロイックミラー１５ｂは、レーザー光Ｒ，Ｇとレーザー光Ｂをさらに合波する。 The dichroic mirror 15b is located in the traveling direction of light from the condenser lens 12b and the dichroic mirror 15g, and is disposed at a predetermined angle with respect to the traveling direction of each light. Thereby, the combined laser beams R and G are transmitted, and the laser beam B is reflected. That is, the dichroic mirror 15b further combines the laser beams R and G and the laser beam B.
このように、レーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂは１本の合成レーザー光Ｃに合波される。なお、レーザーダイオード１１ｒ，１１ｇ，１１ｂの各々が調整して配設されることにより、合波されたレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂの各々の偏光角度は一致しており、ウインドシールド３の反射率の偏光依存性を考慮して決定される。合波された合成レーザー光Ｃは合成レーザー光発生装置１０を出射し、ＭＥＭＳスキャナー２０へ向かう。 Thus, the laser beams R, G, and B are combined into one synthetic laser beam C. The laser diodes 11r, 11g, and 11b are arranged and adjusted so that the polarization angles of the combined laser beams R, G, and B coincide with each other, and the reflectivity of the windshield 3 is increased. It is determined in consideration of the polarization dependence of. The combined synthetic laser beam C is emitted from the synthetic laser beam generator 10 and travels to the MEMS scanner 20.
図３は、透過スクリーン４０をＭＥＭＳスキャナー２０側から見た説明図であり、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）スキャナー２０は、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を走査して、透過スクリーン４０に表示画像Ｄ１を生成する走査手段である。 FIG. 3 is an explanatory view of the transmissive screen 40 as viewed from the MEMS scanner 20 side. The MEMS (Micro Electro Mechanical System) scanner 20 scans the transmissive laser beam C emitted from the synthetic laser beam generator 10 and transmits the transmissive screen 40. Scanning means for generating a display image D1 on the screen 40.
ＭＥＭＳスキャナー２０でラスタースキャンによって描画される表示画像Ｄ１は走査可能範囲Ｅｎ１よりも小さくなる。水平方向では、数１０ｋＨｚ程度の共振周波数で反射面を機械的に振らせるが、走査の往復の切り替わりポイント付近では反射面の動作速度が遅くなる、あるいは完全に停止する。よって、走査の往復の切り替わりポイント付近は、表示エリアＥｐ１として使用しない。 The display image D1 drawn by the raster scan with the MEMS scanner 20 is smaller than the scannable range En1. In the horizontal direction, the reflecting surface is mechanically shaken at a resonance frequency of about several tens of kHz. However, the operating speed of the reflecting surface becomes slow or stops completely near the reciprocation switching point of scanning. Therefore, the vicinity of the scanning reciprocation switching point is not used as the display area Ep1.
また、図４に示すように、ＭＥＭＳスキャナー２０は、後述する制御部８０による制御によって、走査可能範囲Ｅｎ２内において、表示画像Ｄ１よりも大きな表示画像Ｄ２にて表示させることができる。
この際、水平方向では、前述と同様な共振周波数によって機械的に振らせる。また、上述と同様に、走査の往復の切り替わりポイント付近は、表示エリアＥｐ２として使用しない。なお、この場合、表示画像Ｄ１を描画する際に比べて、同じフレーム周波数（画像更新周期）にて、走査距離を長く設定できる（走査する動作を速くできる）ため、単位面積当たりの照射光量が低くなり、低輝度な表示画像Ｄ２を出力できる。
Further, as shown in FIG. 4, the MEMS scanner 20 can display a display image D2 larger than the display image D1 within the scannable range En2 under the control of the control unit 80 described later.
At this time, in the horizontal direction, it is mechanically shaken at the same resonance frequency as described above. Similarly to the above, the vicinity of the scanning reciprocation switching point is not used as the display area Ep2. In this case, as compared with when drawing the display image D1, at the same frame frequency (image update period), the scanning distance may be set longer (the operation of scanning can rapidly), the light quantity per unit area The display image D <b> 2 having a low brightness can be output.
カラーセンサ３０は、レーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂ夫々のレーザー光強度を検出し、レーザー光強度のアナログデータをマイコン（制御手段）８１に出力する。カラーセンサ３０は、透過スクリーン４０の下面の走査可能範囲Ｅｎ１，Ｅｎ２、且つ表示エリアＥｐ１，Ｅｐ２外の非表示エリアにカラーセンサ３０を配置され、これにより表示画像Ｄ１，Ｄ２に影響を及ぼすことなく、レーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂのレーザー光強度が検出可能である。
また、本実施形態では、カラーセンサ３０は、透過スクリーン４０の下面に設置されているが、表示に影響しないように表示画像Ｄ２を通過する光路を避けて、走査可能範囲Ｅｎ２を通過する光路に重なる位置であれば、設置場所は任意である。
The color sensor 30 detects the laser beam intensity of each of the laser beams R, G, and B, and outputs analog data of the laser beam intensity to the microcomputer (control unit) 81. In the color sensor 30, the color sensor 30 is disposed in the scannable range En1, En2 on the lower surface of the transmissive screen 40 and in the non-display area outside the display areas Ep1, Ep2, thereby preventing the display images D1, D2 from being affected. The laser beam intensity of the laser beams R, G and B can be detected.
In the present embodiment, the color sensor 30 is installed on the lower surface of the transmissive screen 40, but avoids the optical path that passes through the display image D2 so as not to affect the display, and the optical path that passes through the scannable range En2. As long as the positions overlap, the installation location is arbitrary.
透過スクリーン４０は、拡散板，ホログラフィックディフューザ，マイクロレンズアレイ等から構成され、ＭＥＭＳスキャナー２０で走査されたレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂを下面で受光して上面に表示画像Ｄ１，Ｄ２を表示する。 The transmission screen 40 includes a diffusion plate, a holographic diffuser, a microlens array, and the like. The transmission screen 40 receives laser beams R, G, and B scanned by the MEMS scanner 20 on the lower surface and displays display images D1 and D2 on the upper surface. .
反射部５０は、透過スクリーン４０の上面に表示された表示画像Ｄ１，Ｄ２が、所望の位置に、所望の大きさで、虚像Ｘとして結ばれるように、透過スクリーン４０とウインドシールド３の光路間に設けられる光学系部材である。 The reflection unit 50 is arranged between the optical paths of the transmission screen 40 and the windshield 3 so that the display images D1 and D2 displayed on the upper surface of the transmission screen 40 are connected to the desired position as a virtual image X with a desired size. It is the optical system member provided in.
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を透過した表示光Ｊを受ける位置に配置され、表示光Ｊを拡大ミラー５２に向かって反射させる。
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Ｊを凹面で反射させることで、表示光Ｊをウインドシールド３に向かって出射する。これにより、結ばれる虚像Ｘの大きさは、表示画像Ｄが拡大された大きさのものになる。なお、本実施形態では、反射部５０は、平面ミラー５１と拡大ミラー５２の２枚の鏡から構成されるが、その構成は任意である。
The plane mirror 51 is a planar total reflection mirror or the like, is disposed at a position for receiving the display light J that has passed through the transmission screen 40, and reflects the display light J toward the magnifying mirror 52.
The magnifying mirror 52 is a concave mirror or the like, and emits the display light J toward the windshield 3 by reflecting the display light J reflected by the flat mirror 51 on the concave surface. As a result, the size of the virtual image X to be connected becomes a size obtained by enlarging the display image D. In the present embodiment, the reflecting unit 50 is configured by two mirrors, a plane mirror 51 and a magnifying mirror 52, but the configuration is arbitrary.
ハウジング６０は、硬質樹脂等から箱状に形成され、上方に所定の大きさの窓部６１を備え、上記の各部１０〜５０を所定の位置に収納する。
窓部６１は、アクリル等の透光性樹脂から湾曲形状に形成されており、ハウジング６０の開口部に溶着等により取り付けられる。また、窓部６１は、拡大ミラー５２で反射された光を透過させる。また窓部６１は、その下面に、後述するライトセンサ７０を備える。
The housing 60 is formed in a box shape from a hard resin or the like, and includes a window portion 61 having a predetermined size on the upper side, and stores the above-described portions 10 to 50 at predetermined positions.
The window 61 is formed in a curved shape from a translucent resin such as acrylic, and is attached to the opening of the housing 60 by welding or the like. Further, the window part 61 transmits the light reflected by the magnifying mirror 52. Moreover, the window part 61 is provided with the light sensor 70 mentioned later in the lower surface.
本実施形態では、ライトセンサ７０は、窓部６１の下面に設置されているが、設置場所は、外部照度測定値が所定値以上検出可能な範囲であれば任意である。 In the present embodiment, the light sensor 70 is installed on the lower surface of the window 61, but the installation location is arbitrary as long as the external illuminance measurement value is detectable within a predetermined value or more.
（ＨＵＤ装置の制御系統）
図５は、本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置のブロック図である。
本発明におけるＨＵＤ装置１の制御系統は、合成レーザー光発生装置１０と、ＭＥＭＳスキャナー２０と、カラーセンサ３０と、ライトセンサ７０と、制御部８０と、から構成されている。
(HUD device control system)
FIG. 5 is a block diagram of a head-up display device according to the present invention.
The control system of the HUD device 1 according to the present invention includes a synthetic laser light generation device 10, a MEMS scanner 20, a color sensor 30, a light sensor 70, and a control unit 80.
カラーセンサ３０は、レーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂ夫々のレーザー光強度を検出し、レーザー光強度のアナログデータである光強度測定値を制御部８０に出力する。ライトセンサ７０は、ＨＵＤ装置１の外部照度を検出し、照度のアナログデータである外部照度測定値を制御部８０に出力する。 The color sensor 30 detects the laser beam intensity of each of the laser beams R, G, and B, and outputs a light intensity measurement value that is analog data of the laser beam intensity to the control unit 80. The light sensor 70 detects the external illuminance of the HUD device 1 and outputs an external illuminance measurement value that is analog data of the illuminance to the control unit 80.
制御部８０は、マイコン（制御手段）８１と、レーザー光制御部８２と、バイアス制御部８３と、ＭＥＭＳドライバ９０と、を備える。 The control unit 80 includes a microcomputer (control means) 81, a laser light control unit 82, a bias control unit 83, and a MEMS driver 90.
マイコン（マイクロコンピュータ）８１は、車両ＥＣＵ５から表示画像Ｄ１，Ｄ２を表示するための画像データをＬＶＤＳ（Ｌｏｗ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｉｇｎａｌ）通信等によって供給され、この画像データに従い、レーザー光制御部８２を介してレーザーダイオード１１を制御し、さらにＭＥＭＳドライバ９０を介してＭＥＭＳスキャナー２０を制御することにより、所望の表示画像Ｄ１，Ｄ２を透過スクリーン４０に投影させる。 The microcomputer 81 is supplied with image data for displaying the display images D1 and D2 from the vehicle ECU 5 by LVDS (Low Voltage Differential Signal) communication or the like, and via the laser light control unit 82 according to the image data. By controlling the laser diode 11 and further controlling the MEMS scanner 20 via the MEMS driver 90, desired display images D 1 and D 2 are projected onto the transmission screen 40.
また、マイコン８１は、ＭＥＭＳスキャナー２０の同期信号から合成レーザー光Ｃの走査位置を特定し、あらかじめ設置されているカラーセンサ３０の位置情報をメモリしておき、カラーセンサ３０の位置と走査位置が重なったタイミングでレーザー光制御部８２を介してレーザーダイオード１１ｒ，１１ｇ，１１ｂを駆動する。 Further, the microcomputer 81 specifies the scanning position of the synthetic laser light C from the synchronization signal of the MEMS scanner 20, stores the position information of the color sensor 30 installed in advance, and the position and scanning position of the color sensor 30 are determined. The laser diodes 11r, 11g, and 11b are driven via the laser light control unit 82 at the overlapping timing.
また、マイコン８１は、表示画像Ｄ１，Ｄ２の表示輝度を調整する表示輝度調整手段８１ａと、表示画像Ｄ１，Ｄ２のホワイトバランスを調整する画質補正手段８１ｂと、昼夜に応じて表示画像Ｄ１と表示画像Ｄ２とを切り替えるための切替手段８１ｃとを備える。 In addition, the microcomputer 81 includes a display brightness adjusting unit 81a that adjusts the display brightness of the display images D1 and D2, an image quality correcting unit 81b that adjusts the white balance of the display images D1 and D2, and a display image D1 and a display according to day and night. And a switching unit 81c for switching between the image D2.
表示輝度調整手段８１ａは、ライトセンサ７０から出力された外部照度測定値から適した表示画像の輝度である輝度目標値を算出し、その算出結果に基づき、レーザー光制御部８２を介しレーザーダイオード１１のレーザー光強度を制御する。 The display luminance adjusting unit 81a calculates a luminance target value that is a luminance of a suitable display image from the external illuminance measurement value output from the light sensor 70, and based on the calculation result, the laser diode 11 via the laser light control unit 82. Control the laser light intensity.
画質補正手段８１ｂは、カラーセンサ３０から出力されたレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂの夫々の光強度測定値をもとに所望のホワイトバランスになるように、レーザーダイオード１１ｒ，１１ｇ，１１ｂ夫々のレーザー光強度を調整する。
レーザー光制御部８２は、マイコン８１からのレーザー光源制御データに基づき、レーザーダイオード１１を駆動する。
The image quality correcting unit 81b is configured to provide lasers for the laser diodes 11r, 11g, and 11b so that a desired white balance is obtained based on the light intensity measurement values of the laser beams R, G, and B output from the color sensor 30. Adjust the light intensity.
The laser light control unit 82 drives the laser diode 11 based on the laser light source control data from the microcomputer 81.
切替手段８１ｃは、車両ＥＣＵからの情報のうち昼夜を判定するために必要な情報に基づいて、昼夜判定処理を行い、昼間であれば表示画像Ｄ１を表示させ、夜間であれば表示画像Ｄ１よりも表示サイズが大きな表示画像Ｄ２を表示させるようにレーザー光制御部８２やＭＥＭＳドライバ９０を制御する。
The switching unit 81c performs day / night determination processing based on information necessary for determining day and night among the information from the vehicle ECU, and displays the display image D1 during daytime, and from the display image D1 during nighttime. Also, the laser light control unit 82 and the MEMS driver 90 are controlled so as to display the display image D2 having a large display size.
この場合、切替手段８１ｃは、前照灯の点灯／消灯状態に基づいて昼夜判定処理を行い、前照灯が消灯状態である場合には、昼間と判定し、例えば、図６に示すように車両の走行速度等の車両情報を示す表示画像Ｄ１を出力させる。この場合、表示画像Ｄ１として、走行速度１０１、区間走行距離１０２、ギアポジション１０３、路面制限速度１０４を文字（数字）表示して、背景部分については、車両前方の風景を透過するような画像を出力する。表示画像Ｄ１は、昼間、車外が明るい場合であっても、高輝度に表示出力でき、車外の視認性を損なわないように夜間よりも小さな範囲ながら、出力した文字の認識性を確保できる。 In this case, the switching unit 81c performs day / night determination processing based on the lighting / extinguishing state of the headlamp. When the headlamp is off, the switching unit 81c determines that it is daytime. For example, as illustrated in FIG. A display image D1 indicating vehicle information such as the traveling speed of the vehicle is output. In this case, as the display image D1, the travel speed 101, the section travel distance 102, the gear position 103, and the road surface speed limit 104 are displayed as characters (numbers), and the background portion is an image that transmits the scenery in front of the vehicle. Output. The display image D1 is daytime, even if outside the vehicle is bright, can display the output in the high brightness, while smaller range than at night so as not to impair the exterior of visibility can be secured recognition of the output character.
また、前照灯が点灯状態である場合には、夜間と判定し、例えば、図７に示すように、前記走行速度に加えて、車両前方側の撮影画像を表示画像Ｄ２として出力させる。この場合、表示画像Ｄ２として、車両の前方の撮影画像２０１を表示するとともに、路面形状の補助線２０２、人体認識結果を示す枠線２０３、図６と同様の走行速度２０４を重ねた画像を出力する。表示画像Ｄ２は、夜間、車外が暗い場合であっても、表示による眩しさを低減できる。また、大きな画像にて、車両前方の撮像画像を表示することで、広範囲の車外情報を表示でき、認識性を高めることで運転支援のための表示出力として有利である。 Further, when the headlamp is in a lighting state, it is determined that it is nighttime. For example, as shown in FIG. 7, in addition to the traveling speed, a captured image on the vehicle front side is output as a display image D2. In this case, the captured image 201 in front of the vehicle is displayed as the display image D2, and an image in which the road surface auxiliary line 202, the frame line 203 indicating the human body recognition result, and the traveling speed 204 similar to FIG. To do. The display image D2 can reduce glare due to display even at night when the outside of the vehicle is dark. Further, by displaying a captured image in front of the vehicle as a large image, it is possible to display a wide range of information outside the vehicle, and it is advantageous as a display output for driving support by enhancing the recognizability.
バイアス制御部８３は、マイコン８１からのバイアス電流制御データに基づき、レーザーダイオード１１に流すバイアス電流値と所定のタイミングで、レーザー光制御部８２を介してレーザーダイオード１１に電流を供給する。 Based on the bias current control data from the microcomputer 81, the bias control unit 83 supplies current to the laser diode 11 via the laser light control unit 82 with a bias current value flowing through the laser diode 11 and a predetermined timing.
かかる車両用表示装置は、レーザー光を発するレーザー光源Ｃと、レーザー光Ｃを透過スクリーン４０に走査するＭＥＭＳスキャナー（走査手段）２０と、所定条件に基づいて、レーザー光Ｃの走査範囲を可変するように促すマイコン（制御手段）８１と、を備える。 Such a vehicle display device varies the scanning range of the laser light C based on a laser light source C that emits laser light, a MEMS scanner (scanning means) 20 that scans the laser light C onto the transmission screen 40, and predetermined conditions. And a microcomputer (control means) 81 for prompting the user.
従って、レーザー光を走査して表示する車両用表示装置に関し、走査範囲を拡大することによって、表示輝度を所望の値まで低減したり、逆に縮小することで輝度を高めるなど、表示輝度の調整範囲を広く確保できるため、視認性の良い表示装置となる。
また、表示輝度を低輝度まで広く調整するために、新たな表示器や、輝度を低減するためのフィルタなど専用の光学部材などを必要としないため有利である。
Therefore, for a vehicle display device that scans and displays a laser beam, the display brightness is adjusted by, for example, reducing the display brightness to a desired value by expanding the scanning range or increasing the brightness by reducing the display brightness. Since a wide range can be secured, a display device with high visibility is obtained.
Further, in order to adjust the display brightness widely to a low brightness, a new display or a dedicated optical member such as a filter for reducing the brightness is not required, which is advantageous.
また、マイコン８１は、前記所定条件として昼夜判定処理の判定結果を適用し、前記昼夜判定処理によって、夜間であると判定した場合には、昼間よりも走査範囲を大きくしてなることによって、夜間の暗い環境であっても、最適な表示輝度にて情報出力できるだけでなく、拡大表示によって視認性を高めることができる。 Further, the microcomputer 81 applies the determination result of the day / night determination process as the predetermined condition, and when the day / night determination process determines that it is nighttime, the microcomputer 81 makes the scanning range larger than the daytime, Even in a dark environment, not only can information be output at an optimum display brightness, but also visibility can be enhanced by enlarged display.
また、マイコン８１は、前記車両の前照灯の点灯／消灯状態に基づいて判定することによって、車両利用者の操作に基づいて、表示切り替えすることができるため、車両利用者に違和感を与えにくい。また、新たな操作を増やすことなく表示切り替えできるため、車両利用者にとって利便性がよい。 Moreover, since the microcomputer 81 can switch the display based on the operation of the vehicle user by making a determination based on the lighting / extinguishing state of the headlight of the vehicle, it is difficult to give the vehicle user a sense of incongruity. . Moreover, since the display can be switched without increasing new operations, it is convenient for the vehicle user.
また、マイコン８１は、前記昼夜判定処理によって、夜間であると判定した場合に、ＭＥＭＳスキャナー２０は、前記車両外の撮影画像を透過スクリーン４０に表示することによって、車両外が暗い環境であっても、大きな表示にて車両外の状態を確認できるため、視認性を高めることができる。また、表示輝度についても眩しすぎない最適な輝度を実現できる。 Further, when the microcomputer 81 determines that it is nighttime by the day / night determination process, the MEMS scanner 20 displays the photographed image outside the vehicle on the transmissive screen 40 so that the environment outside the vehicle is dark. In addition, since the state outside the vehicle can be confirmed with a large display, visibility can be improved. Moreover, the optimal brightness | luminance which is not too dazzling also about display brightness is realizable.
なお、本発明の車両用表示装置を上述した実施の形態の構成にて例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の構成においても、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良、並びに設計の変更が可能なことは勿論である。例えば、表示輝度調整手段８１ａと、切替手段８１ｃとがそれぞれ制御することで、最適な輝度にて表示出力するものを示したが、ＭＥＭＳスキャナー２０による表示更新周期を可変することによって、更なる輝度調整を行うこともできる。 The vehicle display device of the present invention has been described by way of example in the configuration of the embodiment described above, but the present invention is not limited to this, and the gist of the present invention is also achieved in other configurations. It goes without saying that various improvements and design changes can be made without departing from the scope. For example, the display brightness adjustment unit 81a and the switching unit 81c are respectively controlled to display and output at the optimum brightness. However, by changing the display update cycle by the MEMS scanner 20, further brightness can be obtained. Adjustments can also be made.
本発明は、車両用表示装置に関し、例えば、自動車やオートバイ、あるいは農業機械や建設機械を備えた移動体に搭載される車両用表示装置として適用できる。 The present invention relates to a vehicle display device, and can be applied, for example, as a vehicle display device mounted on a moving body including an automobile, a motorcycle, an agricultural machine, or a construction machine.
１ ＨＵＤ装置（ヘッドアップディスプレイ装置）
２ 車両
３ ウインドシールド
４ 車両運転者
５ 車両ＥＣＵ
１０ 合成レーザー光発生装置
１１ レーザーダイオード（レーザー光源）
１１ｒ 赤色レーザーダイオード
１１ｇ 緑色レーザーダイオード
１１ｂ 赤色レーザーダイオード
１２ 集光光学系
１２ｒ 集光レンズ
１２ｇ 集光レンズ
１２ｂ 集光レンズ
１５ ダイクロイックミラー
２０ ＭＥＭＳスキャナー（走査手段）
３０ カラーセンサ
４０ 透過スクリーン（スクリーン）
５０ 反射部
５１ 平面ミラー
５２ 拡大ミラー
６０ ハウジング
６１ 窓部
７０ ライトセンサ
８０ 制御部（出力制御手段）
８１ マイコン（制御手段）
８１ａ 表示輝度調整手段
８１ｂ 画質補正手段
８２ レーザー光制御部
８３ バイアス制御部
９０ ＭＥＭＳドライバ
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
Ｄ１，Ｄ２ 表示画像
Ｊ 表示光
Ｘ 虚像
Ｅｎ１，Ｅｎ２ 走査可能範囲
Ｅｐ１，Ｅｐ２ 表示エリア
1 HUD device (head-up display device)
2 Vehicle 3 Windshield 4 Vehicle driver 5 Vehicle ECU
10 Synthetic laser light generator 11 Laser diode (laser light source)
11r Red laser diode 11g Green laser diode 11b Red laser diode 12 Condensing optical system 12r Condensing lens 12g Condensing lens 12b Condensing lens 15 Dichroic mirror 20 MEMS scanner (scanning means)
30 Color sensor 40 Transmission screen (screen)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 50 Reflecting part 51 Flat mirror 52 Magnifying mirror 60 Housing 61 Window part 70 Light sensor 80 Control part (output control means)
81 Microcomputer (control means)
81a Display brightness adjusting means 81b Image quality correcting means 82 Laser light control section 83 Bias control section 90 MEMS driver R Red laser light G Green laser light B Blue laser light C Synthetic laser light D1, D2 Display image J Display light X Virtual image En1, En2 Scannable range Ep1, Ep2 display area
Claims (4)
前記レーザー光を合波した合成レーザー光をスクリーンに走査する走査手段と、
前記複数のレーザー光源からの夫々のレーザー光強度を検出するカラーセンサと、
このカラーセンサから出力される光強度値に基づいて、前記レーザー光源の出力を調整するとともに、所定条件に基づいて、前記合成レーザー光の走査範囲を可変するように促す制御手段と、を備えて車両に搭載する車両用表示装置であって、
前記カラーセンサは、前記スクリーンにおける可変する前記走査範囲のうち共通する位置で、且つ表示画像として用いられる表示エリアの外に配置された
ことを特徴とする車両用表示装置。 A plurality of laser light sources emitting laser light;
Scanning means for scanning a synthetic laser light combined with the laser light on a screen;
A color sensor for detecting the intensity of each laser beam from the plurality of laser light sources;
Based on the light intensity values output from the color sensor, with adjusting the output of the laser light source, based on a predetermined condition, provided with a control means for prompting to vary the scanning range of the combined laser beam A vehicle display device mounted on a vehicle,
The vehicular display device , wherein the color sensor is arranged at a common position in the variable scanning range on the screen and outside a display area used as a display image .
前記昼夜判定処理によって、夜間であると判定した場合には、昼間よりも走査範囲を大きくしてなることを特徴とする請求項１に記載の車両用表示装置。 The control means applies a determination result of day / night determination processing as the predetermined condition,
The vehicle display device according to claim 1, wherein when the day / night determination process determines that it is nighttime, the scanning range is made larger than that in the daytime.
前記走査手段は、前記車両外の撮影画像を前記スクリーンに表示することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の車両用表示装置。 When the control means determines that it is nighttime by the day / night determination process,
The vehicle display device according to claim 2, wherein the scanning unit displays a photographed image outside the vehicle on the screen.
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