JP6202384B2 - Laser light source control device and vehicle display device - Google Patents

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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。   The present invention relates to a laser light source control device that emits laser light and a vehicle display device that is mounted on an automobile or the like and recognizes vehicle information and the like by superimposing a virtual image on a real scene.

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。   Conventionally, various vehicle display devices for projecting a display image onto a transflective plate (transmission projection body) called a windshield or combiner of a vehicle and allowing a vehicle driver to visually recognize a virtual image have been proposed. For example, as shown in FIG. 16, the display device is disposed in the dashboard of the vehicle. By irradiating the windshield 2 with the display light L, the vehicle driver 3 is given a virtual image V and a landscape. Can be visually recognized.

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。   As such a vehicle display device, a semiconductor laser (LD) that uses a laser diode (LD) as a light source has been proposed. Such a vehicle display device includes an LD that is a light source, a screen, and a scanning system that generates a display image by scanning the screen with laser light.

特開平７−２７０７１１号公報JP-A-7-270711

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。   However, a high-power LD used in a vehicle display device has a reduced output performance in a low-temperature environment (for example, −40 to −10 ° C.) such as in-vehicle. Therefore, the LD is used as a light source. The vehicle display device has room for improvement in terms of improvement of display performance in a low temperature environment. Further, although the LD can be heated to a temperature range in which the LD can be normally operated by a thermoelectric element such as a Peltier element, it takes time to increase the temperature, and it takes time to reach a temperature at which the LD can normally operate. Further, when a high-power thermoelectric element such as a heater is newly provided, there is a problem that the cost increases.

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。   Therefore, in view of the above-described problems, the present invention provides a laser light source control device capable of promptly emitting stable laser light even in a low temperature environment, and a vehicle display capable of promptly performing stable image output. A device is provided.

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、表示画像を表示するためのレーザ光を出射するレーザ光源制御装置であって、前記レーザ光を出射するレーザ光源と、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、前記画像を表示させる際に前記レーザ光源を通常駆動させ、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通常駆動より発熱量が多くな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。
In order to solve the above-described problem, a laser light source control device in a first invention is a laser light source control device that emits laser light for displaying a display image, the laser light source that emits the laser light, A temperature adjusting element that heats the laser light source; temperature information acquisition means that acquires temperature information related to the temperature of the laser light source; and the laser light source is normally driven when the image is displayed, and the temperature information is predetermined. when obtained was determined first at one less than the threshold value, it causes the said self-heating drive usually increases the amount of heat generated from the drive to the laser light source, thereby heating drive for heating the laser light source to the temperature adjusting element temperature With such a configuration, the laser light source can be heated even in a low-temperature environment by heating by both the laser light source and the temperature adjusting element. Temperature can be rapidly raised in temperature, it is possible to emit stable laser light quickly.

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。   In the laser light source control device according to the second aspect of the present invention, the temperature control means may perform self-heating of the laser light source when the laser light source performs self-heating driving for a predetermined time or when the temperature information becomes a second threshold value or more. Even after the drive is stopped and the laser light source stops the self-heat generation drive, the temperature adjustment element is heated.

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。   In the laser light source control device according to a third aspect of the invention, the temperature control means performs the heating drive for a predetermined time after the laser light source stops the self-heating drive, or the temperature information is higher than the second threshold value. When the threshold value is three or more, it is determined that the predetermined condition is satisfied, and the laser light source is normally driven.

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。   In the laser light source control device according to the fourth aspect of the invention, the temperature control means gradually reduces the power supplied to the temperature adjustment element based on the increase in the temperature information.

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、前記画像を表示させる際に前記レーザ光源を通常駆動させ、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通常駆動より発熱量が多くな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る温度制御手段と、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。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a display device for a vehicle, comprising: a housing having a light transmitting portion that transmits light; a laser light source; a temperature adjusting element that heats the laser light source; Temperature information acquisition means for acquiring information, spatial light modulation element for spatially modulating laser light emitted from the laser light source to generate an image, modulation element driving means for driving the spatial light modulation element, When the image is displayed, the laser light source is normally driven, and when it is determined that the temperature information is equal to or less than a predetermined first threshold, the laser light source is subjected to self-heating driving that generates more heat than the normal driving. And a temperature control unit that causes the temperature adjustment element to heat and drive the laser light source, and a reflection unit that reflects the display light representing the image in the direction of the light transmitting portion. It is.

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。   In the vehicle display device according to a sixth aspect of the present invention, the temperature control means is configured such that when the laser light source performs self-heating driving for a predetermined time or when the temperature information exceeds a second threshold value, the laser light source self-heats. Even after the driving is stopped and the self-heating driving of the laser light source is stopped, the temperature adjusting element is driven to heat.

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。   In the vehicle display device according to a seventh aspect of the invention, the temperature control means performs the heating drive for a predetermined time after the laser light source stops the self-heating drive, or the temperature information is higher than the second threshold value. When the threshold value is three or more, it is determined that the predetermined condition is satisfied, and the laser light source is normally driven.

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。   In the vehicular display device according to an eighth aspect of the invention, the temperature control means gradually reduces the power supplied to the temperature adjustment element based on the increase in the temperature information.

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。   In the vehicle display device according to a ninth aspect of the invention, the spatial light modulation element is a scanning element that generates an image by scanning the laser light, and the modulation element driving means is configured such that the laser light source is the self-light source. During the heat generation drive, the scanning element performs scanning at the time of temperature rise in which the laser beam is scanned at a predetermined cycle.

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。   In the vehicular display device according to a tenth aspect of the present invention, the temperature rising scan is a non-display area that is an area in which the laser beam is not displayed as the image in an area that can be scanned by the scanning element. Are scanned.

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。   The vehicle display device according to an eleventh aspect of the present invention further includes a mirror actuator that changes a reflection direction of the display light reflected by the reflecting means, and the mirror actuator is configured so that the laser light source performs the self-heating driving. The reflection direction of the display light is an invisible direction in which the laser light is reflected in the housing.

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。   The vehicle display device according to a twelfth aspect of the present invention further includes a dimming section disposed on an optical path from the laser light source to the spatial light modulation element, and a dimming section control means for controlling the dimming section. The dimming unit control means is configured to cause the dimming unit to perform dimming at the time of temperature rise while the laser light source performs the self-heating driving.

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。   In the vehicular display device according to a thirteenth aspect of the present invention, the dimming section includes a liquid crystal element and a polarizing filter, and the liquid crystal element has a normally black characteristic.

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。   The present invention can provide a laser light source control device capable of promptly emitting stable laser light even in a low temperature environment, and a vehicle display device capable of promptly performing stable image output.

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。It is sectional drawing of the head-up display apparatus which is one Embodiment of this invention. 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。It is sectional drawing of the synthetic | combination laser beam output part in the said embodiment. 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。It is explanatory drawing showing a mode that a display image was scanned on the screen in the said embodiment. 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。It is a block diagram of the head-up display apparatus in the said embodiment. 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。It is explanatory drawing explaining the visible direction of the concave mirror in the said embodiment. 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。It is explanatory drawing explaining the invisible direction of the concave mirror in the said embodiment. 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。It is explanatory drawing explaining operation | movement in each temperature range of the head-up display apparatus in the said embodiment. 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。It is a figure which shows the electric power supplied to the laser light source etc. in the head-up display apparatus of the said embodiment. 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。It is explanatory drawing explaining a mode that the MEMS mirror in the modification of the head-up display apparatus of this invention scans a laser beam on a screen, (a) is explanatory drawing which shows 2nd embodiment, It is a figure showing a mode that LD is light-extinguished only during scanning of a display area among horizontal and vertical scanning, and (b) is an explanatory view showing a third embodiment. It is a figure showing a mode that the scanning range was only a non-display area. 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。It is sectional drawing of the synthetic | combination laser beam output part in 4th embodiment of this invention. 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。It is a block diagram of the head-up display apparatus in the said embodiment. 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。It is explanatory drawing explaining the time transition of operation | movement of the head-up display apparatus in the said embodiment. 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。It is a figure explaining the time transition of the light reduction rate P of the light reduction part in the said embodiment, and the scanable range Q of a MEMS mirror. 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。It is a figure explaining the relationship between the damage risk factor D relevant to the screen burning in the said embodiment, and the scanning possible range Q of a MEMS mirror. 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。It is a figure explaining the time transition of the light attenuation rate P of the light reduction part in the said embodiment, and the scanable range Q of a MEMS mirror, and is a figure explaining the case where the light attenuation rate P is decreased gradually. 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。It is a general-view figure of the head up display device in the embodiment of the present invention.

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。   Hereinafter, an embodiment in which the configuration of the vehicle display device of the present invention is adopted in a head-up display device (hereinafter referred to as a HUD device) 1 mounted on a vehicle will be described with reference to the drawings. The laser light source control device according to the present invention is provided in the HUD device 1, and includes a laser light source (laser light source 11), a temperature adjustment element (Peltier element 14), and temperature information acquisition means (temperature) described later. The detection means 16) and the temperature control means (total control unit 500) are configured. First, FIG. 1 is a side view of the HUD device 1 of the present embodiment, and FIG. 2 is an explanatory diagram of the synthetic laser light output unit 10 of the present embodiment.

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。   As shown in FIG. 1, the HUD device 1 includes a combined laser beam output unit 10 that outputs a combined laser beam RGB, a scanning unit 30 that scans the combined laser beam RGB toward the screen 40, and a display image using the scanned light. A screen 40 on which M is projected, and a photosensor (second light intensity detection means) that is disposed on the screen 40 and detects the second light intensity that is the light intensity of the combined laser light RGB scanned by the scanning unit 30. 50, a flat mirror 60 for turning back the display light L showing the display image M displayed on the screen 40 to the concave mirror 70, and the concave mirror 70 for emitting the display light L to the windshield 2 through a light transmitting portion 90 described later. A mirror angle adjusting means 71 (mirror actuator described in claims) for moving and rotating the concave mirror 70, and a combined laser beam output unit 0, a color sensor 20, a scanning unit 30, a screen 40, a photo sensor 50, a flat mirror 60, a concave mirror 70, and a mirror angle adjusting means 71, and a housing The display light L emitted from the HUD device 1 is reflected by the windshield (transmission projection body) 2 and is reflected by the vehicle driver 3. It is visually recognized as a virtual image V.

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。   As shown in FIG. 2, the combined laser light output unit 10 is connected to a laser light source 11 including a laser diode, a condensing optical system 12, a multiplexing unit 13, and the laser light source 11. The Peltier element (temperature adjusting element in the claims) 14 that cools the laser light source 11 at a low temperature and the Peltier element 14 that absorbs heat absorbed by the Peltier element 14 A heat sink 15 that emits to the outside, and a temperature detection means (temperature information acquisition means in the claims) 16 that is disposed in the vicinity of the laser light source 11 and detects the temperature of the laser light source 11. 11, the combined laser light RGB output from 11 is combined and output as a single combined laser light RGB.

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。   The laser light source 11 includes a red laser light source 11 a that emits red laser light R, a green laser light source 11 b that emits green laser light G, and a blue laser light source 11 c that emits blue laser light B. The light emission intensity and the light emission timing are independently adjusted based on the LD drive signal of the LD control unit 100 described later. The laser light source 11 is connected to a Peltier element 14 described later in a heat exchangeable state, and radiates or absorbs heat through the Peltier element 14.

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。   The condensing optical system 12 uses a lens or the like to reduce the spot diameter of the combined laser light RGB to be converged light, and the first condensing optical system 12a that condenses the red laser light R, and green A second condensing optical system 12b that condenses the laser light G and a third condensing optical system 12c that condenses the blue laser light B are provided.

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。   The multiplexing means 13 is composed of a dichroic mirror or the like that reflects light of a specific wavelength and transmits light of other wavelengths. The first multiplexing unit 13a that reflects the red laser light R and the red laser light R are The second combining unit 13b that transmits and reflects the green laser beam G, and the third combining unit 13c that transmits the red laser beam R and the green laser beam G and reflects the blue laser beam B. Is.

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。   The Peltier element (temperature adjusting element described in claims) is a plate-like thermoelectric element using the Peltier effect, and is connected to the first Peltier element 14a connected to the red laser light source 11a and the green laser light source 11b. The second Peltier element 14b and the third Peltier element 14c connected to the blue laser light source 11c are configured to absorb heat from one surface and to generate heat on the other surface by passing a current. By reversing the direction of the current, heat absorption and heat generation can be reversed. In this embodiment, the Peltier element 14 is provided for each laser light source 11, but these may be shared by a plurality of laser light sources 11.

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。   The heat sink 15 has a fin shape so as to increase the surface area, is formed of a member having good heat conductivity such as metal, and is connected to the first Peltier element 14a, the second Peltier element 14b, and the third Peltier element 14c. The first heat sink 15a, the second heat sink 15b, and the third heat sink 15c are arranged so that the other connected to the Peltier element 14 protrudes outside the housing 80, and absorbs heat from the Peltier element 14. In addition, the Peltier element 14 and the laser light source 11 are cooled by being emitted to the outside of the housing 80.

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。   The temperature detection means (temperature information acquisition means described in claims) 16 is a temperature sensor that detects the temperature of the laser light source 11, and performs comprehensive control using the detected temperature T detected by the laser light source 11 as temperature data. Output to the unit 500. The temperature detection means 16 may be any temperature sensor that can estimate the temperature of the laser light source 11, and is a temperature sensor that measures the temperature at a predetermined location in the housing 80 of the HUD device 1. Eleven temperatures may be estimated. Moreover, the temperature detection means 16 may be an input unit that inputs temperature information (T) related to the temperature around the vehicle from the vehicle side. However, in order to improve the temperature detection accuracy of the laser light source 11, it is desirable to dispose the laser light source 11 in the vicinity.

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。   The combined laser light output unit 10 includes a reflection / transmission film 21 disposed on the optical path of the combined laser light RGB, a color sensor 20 disposed in the reflection direction of the combined laser light RGB by the reflection / transmission film 21, and Is provided.

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。   The reflection / transmission film 21 is made of a transmissive member having a reflectivity of about 5%, transmits the combined laser light RGB, and reflects a part of the combined laser light RGB toward the color sensor 20.

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。   The color sensor (first light intensity detection means) 20 receives a part of the combined laser light RGB reflected from the reflection / transmission film 21, and the first light intensity of the combined laser light RGB (red light intensity of the red laser light R). , The green light intensity of the green laser light G and the blue light intensity of the blue laser light B) are detected and output to the overall control section 500 described later via the A / D conversion section. The first light intensity detection means 20 only needs to be able to detect the light intensity, and is provided not at the optical path of the combined laser light RGB but at the respective locations where the red laser light R, the green laser light G, and the blue laser light B can be detected. It may be composed of a photodiode or the like. The first light intensity detection means 20 may be a photodiode instead of a color sensor, and the red laser light R, the red laser light source 11a, the green laser light source 11b, and the blue laser light source 11c are turned on in a time division manner. The light intensity of each of the green laser beam G and the blue laser beam B may be detected.

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。   The scanning unit 30 is a MEMS (Micro Electro Mechanical System) mirror, receives the combined laser light RGB from the combined laser light output unit 10, and based on a scanning unit control signal from the scanning control unit 200 described later, this combined laser. The display image M is generated on the screen 40 by scanning the light RGB on the screen 40.

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。   The screen 40 receives the display image M from the scanning unit 30 from the back side, diffuses and transmits the display image M, and displays the display image M on the front side. For example, the screen 40 includes a holographic diffuser, a microlens array, or a polarizing plate. Composed. As shown in FIG. 3, the screen 40 is classified into a display area 40 a that is reflected by the plane mirror 60 and visually recognized as a virtual image V by the vehicle driver 3, and a non-display area 40 b that is not reflected by the plane mirror 60. .

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。 The photosensor (second light intensity detecting means) 50 is disposed in the region of the non-display area 40b of the screen 40 on the scanning unit 30 side of the screen 40 and in the region where the scanning unit 30 can scan. This is a photosensor composed of a photodiode or the like that detects the light intensity of the combined laser light RGB scanned by the laser beam.
The photosensor 50 outputs the detected second light intensity, which is the light intensity, as an analog signal, converts it into a digital signal via the A / D converter, and outputs the digital signal to the general controller 500 described later.

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。   The plane mirror 60 is a plane mirror that folds the display light L of the display image M projected on the front surface of the screen 40 toward the concave mirror 70 side.

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。 The concave mirror 70 is a concave mirror that emits the display light L reflected from the flat mirror 60 in the direction of the windshield 2 of the vehicle via the light transmitting portion 90.
The concave mirror 70 includes a mirror angle adjusting unit 71 that rotates the concave mirror 70 and a mirror state detection unit 71a that detects the angle of the concave mirror 70, and a control signal from a mirror control unit 300 described later. Based on the above, the reflection direction of the display light L can be adjusted by driving the mirror angle adjusting means 71.

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。   The mirror angle adjusting means (mirror actuator described in claims) 71 is configured by an actuator such as a stepping motor that adjusts the angle of the concave mirror 70 based on a drive signal from the mirror control unit 300.

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。   The mirror state detection unit 71a is a mechanical switch that detects whether or not the concave mirror 70 is at the origin, and detects contact and depression at one point of the concave mirror 70 and outputs an origin detection signal to a mirror control unit 300 described later. It is. Further, although the mirror state detection unit 71a detects only whether the concave mirror 70 is at the origin in the present embodiment, the angle detection of the concave mirror 70 may be performed using an angle sensor or the like.

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。   The housing 80 accommodates the synthetic laser light output unit 10, the scanning unit 30, the screen 40, the photosensor 50, the flat mirror 60, the concave mirror 70, and the like, and is formed of a light-shielding member. A control group (LD control unit 100, scanning control unit 200, mirror control unit 300, Peltier element driving unit 400, general control unit 500, etc.) that performs electrical control of the HUD device 1 to be described later is provided in the housing 80. However, it may be provided outside the HUD device 1 and electrically connected by wiring.

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。   The translucent part 90 is fitted to the housing 80 and is made of a translucent resin such as acrylic so that external light from the outside of the HUD device 1 is not reflected toward the vehicle driver 3. It is formed in a curved shape.

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。   The above is the configuration of the HUD device 1 according to the present embodiment. From now, the control of the HUD device 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

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。   As a control configuration in the HUD device 1, an LD control unit 100 that drives the laser light source 11, a scanning control unit 200 that drives the scanning unit 30, and a mirror angle adjustment unit 71 attached to the concave mirror 70 are driven to form a concave surface. Controls the mirror controller 300 that moves and rotates the mirror 70, the Peltier element driver 400 that drives the Peltier element 14, and the LD controller 100, the scanning controller 200, the mirror controller 300, and the Peltier element driver 400. And a general control unit 500.

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。   The LD control unit 100 includes an LD driving unit 101 including an LD driver circuit for lighting the red laser light source 11a, the green laser light source 11b, and the blue laser light source 11c, and an LD current detection unit 102 that detects a current flowing through the laser light source 11. And LD power supply means 103 comprising a power supply circuit for supplying power to the laser light source 11. The LD power supply means 103 may be provided independently for each of the red laser light source 11a, the green laser light source 11b, and the blue laser light source 11c, or the LD power supply means 103 may be shared by a plurality of LDs.

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。   The LD driving means 101 receives LD control data output from a general control unit 500 to be described later. Based on the LD control data, each laser light source 11 is controlled by PWM (Pulse Width Modulation) control or PAM. (Pulse Amplitude Modulation) control or DC (Direct Current) control is performed. The LD control data includes normal LD control data for driving (normal driving) each laser light source 11 to display a desired display image M, and self-heating driving of the laser light source 11 in a low temperature environment. And self-heating LD control data for warming up. The LD driving means 101 performs self-heating driving and DC control of the laser light source 11. By controlling the laser light source 11 in this way, a large amount of current flows through the laser light source 11 and the temperature of the LD can be quickly raised. In the present embodiment, the LD driving unit 101 performs DC control of the laser light source 11 as self-heating driving. However, the laser light source 11 itself may be heated by performing PWM control or PAM control.

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。   The LD current detection means 102 detects the current value flowing through each of the red laser light source 11a, the green laser light source 11b, and the blue laser light source 11c, and outputs LD current data indicating the current value to the LD driving means 101. . The LD current detection means 102 always detects the value of the current flowing through the laser light source 11, but it may be detected only during a predetermined operation of the HUD device 1 or detection every predetermined period.

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。 Next, the scanning control unit 200 will be described.
The scanning control unit (a modulation element driving unit described in claims) 200 includes a scanning unit driving unit 201 that drives the scanning unit 30 and a scanning position detection unit 202 that detects a scanning position of the scanning unit 30.

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。   The scanning unit driving unit 201 is configured by a drive circuit of the scanning unit 30, and based on control data from the general control unit 500, the scanning unit 30 is driven horizontally and vertically, thereby generating a combined laser as shown in FIG. The light RGB is scanned.

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。 The scanning unit driving unit 201 inputs the scanning position detection data output from the scanning position detection unit 202 after driving the scanning unit 30, calculates feedback data from the scanning position detection data, and combines the feedback data. Output to the controller 500.
The feedback data output from the scanning unit driving unit 201 includes an actually measured resonance frequency that is a resonance frequency of the piezo element when the mirror of the scanning unit 30 is actually moved in the horizontal direction, and when the mirror is actually moved in the horizontal direction. This is data such as the measured vertical drive frequency, which is the horizontal frequency of the piezo element.

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。   The scanning position detection unit 202 detects a shake position for each time of a piezo element that moves the mirror of the scanning unit 30 and outputs it to the scanning unit driving unit 201 as scanning position detection data. The scanning unit driving unit 201 determines from the scanning position detection data whether the scanning unit 30 is in a state capable of normal scanning, and feeds back a signal indicating that the scanning unit 30 is in a state capable of normal scanning. Along with the data, the data is output to the general control unit 500 described later.

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。 Next, the mirror control unit 300 will be described.
The mirror control unit 300 is electrically connected to a mirror angle adjustment unit 71 that adjusts the angle of the concave mirror 70 and a mirror state detection unit 71 a that detects the angle of the concave mirror 70. This is a driver circuit for driving, and adjusts the concave mirror 70 to a desired angle by driving and controlling the mirror angle adjusting means 71 based on the angle adjustment data output from the general controller 500.
The angle adjustment data is data for adjusting the angle with reference to a predetermined origin of a concave mirror 70 described later, and is recorded in advance in a memory (not shown) of the general control unit 500 described later.
The mirror control unit 300 controls the angle state (direction) of the concave mirror 70 by adjusting the angle of the concave mirror 70. In the angle state (direction), the concave mirror 70 irradiates (reflects) the display light L from the translucent part 90 to the outside, and the concave mirror 70 irradiates (reflects) the display light L from the translucent part 90 to the outside. The mirror control unit 300 can switch the angular direction of the concave mirror 70 between the visible direction and the invisible direction.

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。 The visible direction is the angular direction of the concave mirror 70 in the normal display operation of the HUD device 1 of this embodiment as shown in FIG. 5B, or the concave mirror 70 displays as shown in FIGS. 5A and 5C. This is the angle direction in which the light L is irradiated from the translucent part 90 to the outside.
In the visible direction, the position of the display light L projected onto the windshield 2 by the mirror control unit 300 adjusting the angle of the concave mirror 70 by operating a push button switch (not shown) mounted on the vehicle. (Position at which the virtual image V is visually recognized) can be adjusted.

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。   As shown in FIG. 6, the invisible direction is an angular position of the concave mirror 70 that does not emit extra display light L from the translucent portion 90 when the laser light source 11 of the HUD device 1 of the present embodiment is driven by self-heating. is there.

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。 In the HUD device 1 of the present embodiment, the mirror angle adjusting means 71 adjusts the angle of the concave mirror 70 between the visible direction and the invisible direction, and the display light L is projected on the windshield 2 in the visible direction. However, they may be provided separately from each other.
Further, in this embodiment, the mirror angle adjusting means 71 adjusts the angle of the concave mirror 70. By moving the concave mirror 70 in the front-rear or / and up-down or / and left-right direction of the vehicle, Switching between a state in which light is emitted to the outside of the housing 80 and a state in which light is not emitted to the outside of the housing 80 may be performed.

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。 Next, the Peltier element driving unit 400 will be described.
The Peltier element driving unit 400 includes a Peltier element driver circuit 401 that drives the Peltier element 14, a Peltier element power supply unit 402 that includes a power supply circuit that supplies a drive current to the Peltier element 14 from a vehicle-side power source, And a Peltier element current detection unit 403 for detecting a drive current. The Peltier element 14 is driven on the basis of a Peltier element drive signal from a general control unit 500 described later to adjust the temperature of the laser light source 11 (cooling or heat generation). I do.

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。   The Peltier element current detection means 403 continuously or intermittently detects the current flowing through the Peltier element 14 and outputs data of this current value to the general control unit 500 described later. The general control unit 500 is a Peltier element driver circuit. A desired current value is supplied to the Peltier element 14 via 401. In this way, by monitoring the value of the current flowing through the Peltier element 14, it is possible to prevent overcurrent from being supplied to the Peltier element 14 according to the environmental temperature, and to perform temperature adjustment with high accuracy. The function of monitoring the current value flowing through the Peltier element 14 and adjusting the current value flowing through the Peltier element 14 as described above may be performed by the Peltier element driver circuit 401 instead of the general control unit 500.

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。 Next, the general control unit 500 will be described.
The general control unit 500 includes a microcomputer, a field programmable gate array (FPGA), an application specific integrated circuit (ASIC), and the like, and includes an LD control unit 100 (laser light source 11), a scan control unit 200 (scanning unit 30), a mirror, and the like. The control unit 300 (concave mirror 70) and the Peltier element driving unit 400 (Peltier element 14) are controlled, a display control unit for performing a normal display operation for generating the display image M, and the laser light source 11 Temperature control means for performing the temperature control operation as a function. In the present embodiment, the overall control unit 500 includes the laser light source 11, the scanning unit 30, the concave mirror 70, and the Peltier element 14 via the LD control unit 100, the scanning control unit 200, the mirror control unit 300, and the Peltier element driving unit 400. However, it may be configured such that these can be directly controlled.
The general control unit 500 has a memory (not shown) for storing programs and data for performing various processes, inputs various information signals, performs arithmetic processing, and controls electronic devices in the HUD device 1. Control. Specifically, the comprehensive control unit 500 includes vehicle information and a start signal from a vehicle ECU (not shown), LD current data indicating a current value flowing through the laser light source 11, and a detected temperature of the laser light source 11 from the temperature detecting unit 16. (Temperature information) Temperature data indicating T, first light intensity data from the first light intensity detector 20, second light intensity data from the second light intensity detector 50, and feedback from the scanning control unit 200 Data, an origin detection signal indicating that the concave mirror 70 from the mirror angle adjusting means 71 is at the origin position, and LD drive data (normal LD control data) for driving the LD control unit 100 from these information signals. , Self-heating LD control data), scanning unit control data for driving the scanning control unit 200, angle adjustment data for driving the mirror angle adjusting means 71, and mirror control unit A Peltier device control data for driving the 00, it generates and outputs, in which the overall control of the HUD device 1 in this embodiment.

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。   The above is the control configuration of the HUD device 1 according to the present embodiment. Next, the temperature control operation of the HUD device 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

（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。 (Temperature control operation)
FIG. 7 is a diagram for explaining the temperature control operation based on the detected temperature T detected by the temperature detecting means 16, and FIG. 8 shows (a) the laser light source 11 and (b) the Peltier according to the detected temperature T. FIG. 5 is a diagram showing power supply to an element 14.

（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。 (Detection temperature T <T1)
When the detected temperature T detected by the temperature detecting unit 16 is lower than the first temperature T1 (−10 ° C.) stored in advance, the general control unit 500 sends self-heating LD control data to the LD driving unit 101. The LD driving unit 101 self-heats the laser light source 11 and outputs heating control data to the Peltier element driver circuit 401. The Peltier element driver circuit 401 heats and drives the Peltier element 14 The laser light source 11 is heated. Thus, by simultaneously heating and driving both the laser light source 11 and the Peltier element 14, the laser light source 11 can be quickly heated without the heat of the laser light source 11 being absorbed into the Peltier element 14 side. it can.

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。   In the self-heating drive, self-heating is caused by flowing a direct current through the laser light source 11, and the laser light source 11 can be heated faster by driving the laser light source 11 with the direct current in this way. The larger the current value is, the faster the rate of temperature rise can be. However, the overall control unit 500 determines that the laser light source 11 has a current value at which the laser light source 11 is destroyed (a current considering the life of the laser light source 11). Drive less than (value). Further, the comprehensive control unit 500 may adjust the current value that flows by self-heating driving from the detected temperature T detected by the temperature detecting unit 16 and the current value flowing to the laser light source 11 detected by the LD current detecting unit 102. .

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。   The overall control unit 500 gradually decreases the driving power of the laser light source 11 as the temperature of the laser light source 11 rises (for example, the overall control unit 500 reduces the driving current by driving the laser light source 11 by constant current, or The driving voltage of the laser light source 11 is lowered by constant voltage driving). Specifically, as shown in FIG. 8A, the general control unit 500 drives the laser light source 11 in accordance with an increase in the detected temperature T after the detected temperature T becomes a temperature T0 lower than the first temperature T1. The power is decreased and the drive power of the laser light source 11 is made zero at the first temperature T1 (self-heating drive is stopped). Thus, by reducing the driving power of the laser light source 11 according to the detected temperature T, the overcurrent to the laser light source 11 due to the temperature rise is suppressed, and the laser light source 11 is prevented from being destroyed. In addition, since the power applied to the laser light source 11 is not momentarily interrupted, the stress on the laser light source 11 due to the counter electromotive force or the like can be suppressed. Further, by gradually decreasing the driving power of the laser light source 11, the temperature change rate of the laser light source 11 due to the self-heating driving of the laser light source 11 is suppressed, and the laser light source is controlled by temperature control by the Peltier element 14 (Peltier element driving unit 400). 11 can be adjusted, the temperature control of the laser light source 11 is easier to control than the temperature control by both the LD control unit 100 and the Peltier element driving unit 400, and the temperature control can be performed with high accuracy.

（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）。 (T1 ≦ detected temperature T <T2)
When the detected temperature T is between the first temperature T1 (−10 ° C.) and the second temperature T2 (0 ° C.), the general control unit 500 stops the self-heating drive of the laser light source 11 and detects the detected temperature T Until the temperature reaches the third temperature T3, the laser light source 11 is heated only by the Peltier element 14 (from the second temperature T2 to the third temperature T3, the laser light source 11 is normally driven to heat the laser light source 11 itself. )

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。   In addition, when the detected temperature T is between the first temperature T1 (−10 ° C.) and the second temperature T2 (0 ° C.), the general controller 500 detects light detected from the color sensor 20 and the photosensor 50. Based on the intensity information, the light output of each laser light source 11 is adjusted. Specifically, the comprehensive control unit 500 associates the drive current of the laser light source 11 and the light intensity stored in the memory of the comprehensive control unit 500 based on the light intensity information detected from the color sensor 20 and the photosensor 50. The current-light intensity characteristic is corrected intermittently or continuously. Thus, when the laser light source 11 is normally driven at the second temperature T2 by adjusting the current-light intensity characteristic while the temperature rises to the second temperature T2 at which the laser light source 11 starts normal driving, A desired light intensity can be quickly output to the laser light source 11.

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。   In addition, when the detected temperature T is between the first temperature T1 (−10 ° C.) and the second temperature T2 (0 ° C.), the general control unit 500 increases the detected temperature T and the Peltier element 14 The driving power may be gradually reduced. Specifically, as shown in FIG. 8B, the driving power of the Peltier element 14 is gradually decreased in accordance with the increase in the detected temperature T after the detected temperature T becomes equal to or higher than the first temperature T1, and the laser The rate of temperature change of the light source 11 is moderated. Thereby, when the laser light source 11 reaches the second temperature T2 at which normal driving is started, the temperature of the laser light source 11 is stabilized, so that the light output of the laser light source 11 can be stabilized. Furthermore, as described above, the temperature change rate of the detected temperature T is adjusted to the second temperature by adjusting the current-light intensity characteristic while the temperature rises to the second temperature T2 at which the laser light source 11 starts normal driving. Since it becomes gentle in the vicinity of T2, the current-light intensity characteristic can be adjusted in a temperature environment close to the second temperature T2, and when the laser light source 11 is normally driven at the second temperature T2, the desired light intensity is quickly obtained. The laser light source 11 can be output with high accuracy.

（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。 (T2 ≤ detection temperature T)
When the detected temperature T is equal to or higher than the second temperature T2 (0 ° C.), the general control unit 500 normally drives the laser light source 11 and normally drives the scanning unit 30 via the scanning control unit 200, and then on the screen 40. The display image M is displayed on the screen. At this time, the overall control unit 500 rotates the concave mirror 70 via the mirror control unit 300 and adjusts the display light L in the visible direction to be emitted to the outside. Therefore, the display light L of the display image M displayed on the screen 40 is projected onto the windshield 2, and the vehicle driver 3 can visually recognize the virtual image V of the display image M. Incidentally, the Peltier element 14 stops heating driving until the detected temperature T reaches the third temperature T3 even after the detected temperature T is equal to or higher than the second temperature T2 (0 ° C.) and the laser light source 11 starts normal driving. Without heating, the heating drive is continued at least to the extent that the detected temperature T does not decrease. When the second temperature T2 at which the laser light source 11 starts normal driving and the third temperature T3 at which the Peltier element 14 stops heating driving are not provided separately (no temperature difference is provided), the Peltier element 14 performs heating driving. After the stop, the heat of the laser light source 11 is absorbed from the heat sink 15 side through the Peltier element 14, and the laser light source 11 falls below the second temperature T2 again, and the light intensity of the laser light source 11 may not be stabilized. However, as in this embodiment, the second temperature T2 at which the laser light source 11 starts normal driving and the third temperature T3 at which the Peltier element 14 stops heating driving are separately provided (providing a temperature difference). Since the laser light source 11 is sufficiently self-heated by normal driving, the temperature drop of the laser light source 11 can be suppressed even when the Peltier element 14 is stopped. The light output can be stabilized for.

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。   In addition, when the detected temperature T is equal to or higher than the fourth temperature T4 (60 ° C.), the general control unit 500 causes the current to flow in the Peltier element 14 in reverse to the current that flows when the heat is generated, thereby absorbing the heat of the laser light source 11. Then, heat is released through the heat sink 15. The operable temperature range of the laser light source 11 is approximately 0 ° C. to 60 ° C. When the temperature exceeds 60 ° C., not only does the oscillation threshold current value that needs to flow for laser oscillation increase, but also laser oscillation does not occur. There is a risk of it. Therefore, the Peltier element 14 is controlled to absorb heat or generate heat so that the temperature of the laser light source 11 falls within the operable temperature range.

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。 While the laser light source 11 is driven by self-heating, the scanning unit 30 performs scanning at the time of temperature rise, in which the combined laser light RGB is scanned onto the screen 40 at a predetermined cycle. This temperature increase scan is a normal scan in which horizontal scanning drive and vertical scan drive are performed in the same cycle as when the laser light source 11 is normally driven as shown in FIG. 3, and is generated by this normal scan. The display light L is not reflected in the direction of the translucent part 90 by setting the concave mirror 70 to the invisible direction, and is not visually recognized by the vehicle driver 3. In this way, by scanning the scanning unit 30 at a predetermined cycle while the laser light source 11 is driven by self-heating, the scanning unit 30 itself or the screen 40 is scanned with the laser light RGB having high light intensity by the self-heating driving. Can be prevented from being destroyed.
Further, the scanning at the time of temperature rise is always performed because the scanning position of the display light L is changed so that the screen 40 is not burned by the unnecessary display light L while the laser light source 11 is driven by self-heating. The scanning unit 30 may be stopped and scanned repeatedly at a predetermined cycle so that the screen 40 does not burn.

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。   As described above, in the HUD device 1 according to the present embodiment, the integrated control unit 500 causes the laser light source 11 to drive by self-heating when the detected temperature T detected by the temperature detecting unit 16 is lower than the first temperature T1, Further, the laser light source 11 is heated by driving the Peltier element 14 to heat. Thus, by simultaneously heating and driving both the laser light source 11 and the Peltier element 14, the laser light source 11 can be quickly heated without the heat of the laser light source 11 being absorbed into the Peltier element 14 side. it can.

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。 In addition, when the detected temperature T reaches the first temperature T1 (−10 ° C.), the general controller 500 stops the self-heating drive of the laser light source 11, and the Peltier until the detected temperature T reaches the third temperature T3. The temperature of the laser light source 11 is raised only by the element 14 (the laser light source 11 is normally driven). With such a configuration, the self-heating drive of the laser light source 11 can be automatically stopped when a predetermined temperature is reached, the temperature change rate of the laser light source 11 due to the self-heating drive of the laser light source 11 is suppressed, and the Peltier element 14 (Peltier element driving unit 400), the temperature of the laser light source 11 can be adjusted only by temperature control. Therefore, compared with the temperature control by both the LD control unit 100 and the Peltier element driving unit 400, the laser light source 11 It is easy to control the temperature, and the temperature control can be performed with high accuracy. In addition, when the laser light source 11 is normally driven by reducing the temperature gradient of the laser light source 11, the desired light intensity can be quickly and accurately applied to the laser light source 11. Can be output.
Incidentally, the trigger for the laser light source 11 to stop the self-heating driving is not only the detection temperature T described above becomes equal to or higher than the first temperature T1, but the laser light source 11 stops the self-heating driving after the laser light source 11 has performed for a certain time. Even in such a configuration, the self-heating drive of the laser light source 11 can be automatically stopped after the laser light source 11 is sufficiently heated. Note that the time during which the laser light source 11 is driven to generate heat may be switched according to the detected temperature T detected by the temperature detection means 16 first.

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。   The comprehensive control unit 500 also performs comprehensive control based on light intensity information detected from the color sensor 20 and the photosensor 50 when the laser light source 11 stops self-heating driving and the Peltier element 14 is heated. Since the current-light intensity characteristic associated with the drive current and the light intensity of the laser light source 11 stored in the memory of the unit 500 is corrected intermittently or continuously, when the laser light source 11 is normally driven, it can be quickly obtained. The light intensity can be output to the laser light source 11.

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。 Further, the comprehensive control unit 500 separately provides a second temperature T2 at which the laser light source 11 starts normal driving and a third temperature T3 at which the Peltier element 14 stops heating driving (provides a temperature difference). Even if the Peltier element 14 stops, the temperature drop of the laser light source 11 can be suppressed, and the light output of the laser light source 11 can be stabilized.
Incidentally, the trigger for the Peltier element 14 to stop the heating drive is not only that the detected temperature T becomes equal to or higher than the third temperature T3, but the Peltier element 14 keeps the heating drive constant after the self-heating driving of the laser light source 11 is stopped. The heating drive may be stopped after the time has elapsed, and even in such a configuration, even if the Peltier element 14 is stopped, the temperature drop of the laser light source 11 can be suppressed, and the light output of the laser light source 11 can be stabilized. Can be made. Note that the time for which the Peltier element 14 is driven to heat may be switched according to the detected temperature T detected by the temperature detecting means 16 first.

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。   Further, since the overall control unit 500 gradually decreases the driving power of the laser light source 11 as the temperature of the laser light source 11 rises, the overcurrent to the laser light source 11 due to the temperature rise is suppressed, and the laser light source 11 is destroyed. In addition, since the power applied to the laser light source 11 is not momentarily interrupted, the stress on the laser light source 11 due to the counter electromotive force or the like can be suppressed. Further, by gradually decreasing the driving power of the laser light source 11, the temperature change rate of the laser light source 11 due to the self-heating driving of the laser light source 11 is suppressed, and the laser light source is controlled by temperature control by the Peltier element 14 (Peltier element driving unit 400). 11 can be adjusted, the temperature control of the laser light source 11 is easier to control than the temperature control by both the LD control unit 100 and the Peltier element driving unit 400, and the temperature control can be performed with high accuracy.

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。   In addition, the overall control unit 500 gradually decreases the driving power of the Peltier element 14 as the detection temperature T rises, and makes the temperature change rate of the laser light source 11 gentle so that the laser light source 11 starts normal driving. Since the temperature of the laser light source 11 is stabilized, the light output of the laser light source 11 can be stabilized. Further, as described above, by adjusting the current-light intensity characteristic while the temperature rises to the second temperature T2 at which the laser light source 11 starts normal driving, the temperature at which the laser light source 11 starts normal driving ( Since the temperature change becomes gentle in the vicinity of the second temperature T2), the current-light intensity characteristic and the white balance can be adjusted in a state close to the environment (second temperature T2) in which the laser light source 11 starts normal driving, When the laser light source 11 is normally driven, a desired light intensity can be quickly output to the laser light source 11 with high accuracy.

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。   The first temperature T1 described above is a specific example of the first threshold value and the second threshold value in the claims, and the second temperature T2 is a specific example of the third threshold value in the claims. Yes, the first threshold value and the second threshold value of the present invention are the common temperature (first temperature T1) in the present embodiment, but may be provided separately. Below, the modification of embodiment in this invention is demonstrated.

（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。 (Second embodiment)
In the embodiment described above, the concave mirror 70 is set in an invisible direction so that unnecessary display light L at the time of self-heating is not emitted to the outside. However, in the second embodiment of the present invention, the concave mirror 70 is invisible. While the laser light source 11 is driven by self-heating, the laser light source 11 is driven by self-heating only when the scanning unit 30 scans the non-display area 40b as shown in FIG. 9A. In addition, unnecessary display light L may be prevented from being emitted to the outside by not driving the LD in the display area 40a.

（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。 (Third embodiment)
Further, as a third embodiment of the present invention, while the laser light source 11 is driven by self-heating, the scanning unit driving means 201 replaces the scanning unit 30 with only the non-display area 40b as shown in FIG. 9B. Even in such a configuration, it is possible to prevent unnecessary display light L from being emitted to the outside as in the above embodiment.

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。   In the above embodiment, the scanning unit 30 scans the combined laser light RGB when the laser light source 11 is self-heated when the HUD device 1 is activated on the screen 40 at the time of temperature rise as shown in FIGS. By doing so, the screen 40 is prevented from being burned. However, when the HUD device 1 is activated, the scanning unit 30 does not move normally, and the combined laser light RGB when the laser light source 11 is driven by self-heating is locally irradiated to a part of the screen 40, and the screen 40 is burned. There is a fear. Therefore, according to the following fourth embodiment, the screen 40 is burned out by dimming the laser light applied to the scanning unit 30 by the dimming unit 22 until the scanning unit 30 starts up normally. Can be prevented. Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

（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。 (Fourth embodiment)
As a fourth embodiment of the present invention, as shown in FIG. 10, a dimming unit 22 that adjusts the transmittance (dimming rate P) of the combined laser beam RGB on the optical path of the combined laser beam RGB, It further includes a dimming unit control means 600 (see FIG. 11) configured by a drive circuit that controls the dimming rate P of the light unit 22.

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。   The light reduction unit 22 includes a front polarization filter 22a, a liquid crystal element 22b, and a rear polarization filter 22c. The light reduction unit 22 attenuates laser light R, G, and B immediately after the start switch is turned on, which will be described later. , G, B can prevent the screen 40 from being burned.

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。   The front polarizing filter 22a and the rear polarizing filter 22c are composed of polarizing elements having durability against laser light, such as an aluminum wire grid polarizing filter.

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。   The liquid crystal element 22b is composed of a liquid crystal element such as a VA type (Vertical Alignment type) which is a normally black mode in which the transmittance is minimum (maximum dimming rate Pm) when there is no voltage, and is controlled by the dimming unit control means 600. The light attenuation rate P is adjusted based on the signal. The liquid crystal element 22b is composed of VA-type liquid crystal, but may be composed of reflective or transmissive LCOS (Liquid Crystal On Silicon) or the like.

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。   Further, since the light reduction unit 22 only needs to be able to attenuate the laser light from the laser light source 11, the light reduction unit 22 is provided in each of the red laser light R, the green laser light G, and the blue laser light B, not the optical path of the combined laser light RGB. Also good. Moreover, since the light reduction part 22 is always irradiated with a laser beam at one point, it is desirable to use a member having light resistance and heat resistance, and it is desirable to connect a heat radiating member or the like to each. Moreover, although the light reduction part 22 is comprised by the polarizing filters 22a and 22c and the liquid crystal element 22b, since it should just be able to attenuate a laser beam, it may be comprised, for example by a variable density type ND filter.

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。   The dimming unit control means 600 is composed of a voltage variable pulse waveform generation circuit for VA liquid crystal, such as an oscillation, integration and amplification circuit, which adjusts the polarization angle of the liquid crystal element 22b. The dimming unit control means 600 is electrically connected to the general control unit 500 and generates a liquid crystal drive pulse waveform having a voltage of about 0 to ± 20 V from the luminance adjustment data (PWM signal) input from the general control unit 500. . The light reduction unit control means 600 adjusts the polarization angle of the laser light by the liquid crystal element 22b according to the voltage width of the liquid crystal drive pulse waveform, and the light attenuation rate of the laser light by the difference from the transmission polarization angle of the rear polarization filter 22c. Adjust P.

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。 Further, the comprehensive control unit 500 in the fourth embodiment includes display luminance information and a start signal from a vehicle ECU (not shown), LD current data indicating a current value flowing through the laser light source 11, and the laser light source 11 from the temperature detection unit 16. Temperature data indicating the detected temperature T, first light intensity data from the first light intensity detector 20, second light intensity data from the second light intensity detector 50, and feedback data from the scanning controller 200. Then, an origin detection signal indicating that the concave mirror 70 from the mirror angle adjustment means 71 is the origin position is input, and brightness adjustment data for driving the dimming unit control means 600 is generated from these information, The dimming rate P of the laser beam by the liquid crystal element 22b is adjusted via the dimming unit control means 600.
The above is the control configuration of the HUD device 1 according to the fourth embodiment. Next, the temperature control operation of the HUD device 1 according to the fourth embodiment will be described with reference to FIGS.

（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。 (Temperature control operation of the HUD device 1 in the fourth embodiment)
FIG. 12 is a diagram illustrating the time transition of the laser light source 11, the Peltier element 14, the scanning unit 30, and the dimming unit 22 when the HUD device 1 is started at time t0. When the detected temperature T detected by the temperature detection means 16 is lower than the first temperature T1 (−10 ° C.) stored in advance at the time t0, the integrated control unit 500 self-heats the LD drive means 101. The LD control data is output, and the LD driving unit 101 drives the laser light source 11 to generate heat. This self-heating drive causes the laser light source 11 to self-heat by passing a direct current. In addition, when the laser light source 11 is driven to self-heat in this way, the general control unit 500 generates heat on the surface connected to the laser light source 11 by passing a current through the Peltier element 14, thereby increasing the temperature of the laser light source 11. To assist. In addition, the scanning unit 30 performs scanning at the time of temperature rise in which the combined laser beam RGB is scanned onto the screen 40 at a predetermined cycle while the laser light source 11 is driven to generate heat. However, as described above, since it takes time until the scanning unit 30 can perform stable scanning at the time of startup, the dimming unit 22 performs dimming at the time of temperature rise to diminish the laser light RGB during this time. Do.

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。   FIG. 13 shows a transition of the light attenuation rate P of the light reduction unit 22 with respect to the elapsed time t (solid line in FIG. 13) and a transition of the scannable range Q of the scanning unit 30 with respect to the elapsed time t (dotted line in FIG. 13). FIG. The scanable range Q of the scanning unit 30 gradually increases from the time of activation (time t0), and at time tx, it is possible to scan by the width of normal scanning. At this time, the scanning unit 30 can first perform horizontal scanning driving, and then can gradually perform vertical scanning driving over a wide range. As a result, the scanable range Q of the scanning unit 30 increases. The smaller the scanable range Q of the scanning unit 30 is, the more easily the screen 40 is burned. The larger the scanable range Q is, the less the screen 40 is burned.

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。   After the start switch is turned on (time t0), the overall control unit 500 sends the brightness adjustment data of the maximum dimming rate Pm to the dimming unit control means 600. Since the dimming unit 22 has normally black characteristics, the luminance adjustment data of the maximum dimming rate Pm is a no-voltage pulse waveform. After that, after the comprehensive control unit 500 determines from the feedback data from the scanning control unit 200 that the scanning unit 30 has performed stable scanning (tx), the comprehensive control unit 500 determines based on the luminance information from the vehicle ECU. Arbitrary (request) luminance adjustment data Pn is sent to the dimming unit control means 600 to control the dimming unit 22 (see FIG. 13). As described above, since the liquid crystal element 22 is in the normally black mode, the laser beam can be reliably reduced immediately after activation. The determination as to whether or not the scanning unit 30 has performed stable scanning is not performed based on the feedback data from the scanning control unit 200 as described above, but the time tx that is expected to be taken until stable scanning is stored in a memory in advance. Alternatively, the dimming unit 22 may be dimmed when the temperature rises until the predetermined time (tx) elapses.

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。   FIG. 14 is a diagram illustrating a transition of the risk factor D of the screen 40 with respect to the elapsed time t (solid line in FIG. 14) and a transition of the scanable range Q of the scanning unit 30 with respect to the elapsed time t (dotted line in FIG. 14). is there. The damage risk factor D of the screen 40 varies depending on the scannable range Q of the scanning unit 30. The narrower the scannable range Q of the scan unit 30 is, the easier the screen 40 is burned (the damage risk factor D increases). The wider the possible range Q, the less likely the screen 40 will be seized (the damage risk factor D becomes smaller). Specifically, the damage risk factor D has an inversely proportional relationship with the scanable range Q of the scanning unit 30. Therefore, the dimming rate P of the dimming unit 22 may be controlled so as to be gradually decreased in inverse proportion to the increase in the scannable range Q (decrease in the damage risk factor D) as shown in FIG. .

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。   In addition, the dimming unit 22 is disposed in each laser light source 11, and when the self-heating drive range is different for each LD, only the dimming unit 22 paired with the laser light source 11 performing self-heating driving is reduced when the temperature rises. It is good also as performing light.

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。   In the HUD device 1 of the present invention, temperature detection is performed by the temperature detection means 16 as described above, and whether or not the laser light source 11 is driven to generate heat at a low temperature is controlled when the HUD device 1 is started. The HUD device 1 is activated by turning on a vehicle activation switch (ignition (hereinafter IGN) or accessory (hereinafter ACC) or key unlocking), detects a detection temperature T by the temperature detection means 16, and based on the detection temperature T If necessary, perform temperature control operation. When the general controller 500 starts normal driving of the laser light source 11, the temperature control operation thereafter is performed by the Peltier element 14, and the Peltier element 14 is driven so that the detected temperature T does not fall below the second temperature T2. It is desirable not to stop the normal driving of the laser light source 11 and perform self-heating driving. With such a configuration, when the HUD device 1 is displaying the display image M, the laser light source 11 can prevent the vehicle driver 3 from displaying unexpectedly (due to self-heating driving) due to self-heating driving. it can.

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。 Further, the general control unit 500 does not drive the laser light source 11 to self-heat until the detected temperature T detected by the temperature detecting unit 16 exceeds the first temperature T1, but instead of the predetermined time stored in the memory in advance. Only the self-heating driving may be performed, and then the normal driving may be performed thereafter. Alternatively, a plurality of predetermined times for performing the self-heating drive may be stored in the memory, and the predetermined time for performing the self-heating driving may be determined based on the first detected temperature T.
Further, it may be configured that the self-heating drive is stopped by estimating that the laser light source 11 has been heated when the light intensity detected by the color sensor 20 or the photosensor 50 reaches a predetermined value.

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。   The scanning unit 30 further includes a laser-resistant member made of an ultra-high-temperature heat-resistant material such as a heat-resistant superalloy or ceramic on the screen 40 in the scannable region. During the process, the combined laser beam RGB may be applied to the laser resistant member by the scanning unit 30. With such a configuration, it is possible to prevent the screen 40 from being seized and damaged. In particular, the non-display area 40b (FIG. 3 or FIG. 9) on the screen 40 is provided with a laser-resistant member, and the combined laser beam during self-heating driving. By irradiating the laser resistant member with RGB, it is possible to prevent unnecessary display light L from being emitted outside without adjusting the concave mirror 70 in the invisible direction. Further, a plurality of laser resistant members may be provided on the screen 40 in the scanable area of the scanning unit 30 and the laser resistant members that irradiate the synthetic laser light RGB at a predetermined cycle may be switched.

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。 Moreover, in the said embodiment, although the scanning part 30 (MEMS mirror) was used as a spatial light modulation element which produces | generates an image, it is not limited to this. The HUD device 1 according to the present invention includes a spatial light modulation element such as TFT (Thin Film Transistor), LCOS (registered trademark: Liquid Crystal On Silicon), DMD (Digital Micromirror Device), and a red laser light source 11a that emits red light. An image may be generated by the green laser light source 11b that emits green light and the blue laser light source 11c that emits blue light.

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。   The present invention relates to a display device for a vehicle, and can be applied as a display device for vehicle information display that is mounted on a moving body such as an automobile, projects a display image onto a windshield of the vehicle, and displays a virtual image.

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） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 HUD apparatus, 10 synthetic | combination laser beam output part, 11 laser light source, 12 condensing optical system, 13 combining means, 14 Peltier element, 15 heat sink, 16 temperature detection means (temperature adjustment element), 20 color sensor (first light) Intensity detection means), 30 scanning unit (spatial light modulation element) 40 screen, 50 photosensor (second light intensity detection means), 60 plane mirror, 70 concave mirror, 71 mirror angle adjustment means (mirror actuator), 80 housing , 90 Translucent unit, 100 LD drive unit 100, 200 Scan control unit, 300 Mirror control unit, 400 Peltier element drive unit, 500 Total control unit (temperature control means), M display image, L display light, T detection temperature ( Temperature information)

Claims (13)

表示画像を表示するためのレーザ光を出射するレーザ光源制御装置であって、
前記レーザ光を出射するレーザ光源と、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、
前記画像を表示させる際に前記レーザ光源を通常駆動させ、
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通常駆動より発熱量が多くな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。 A laser light source control device that emits laser light for displaying a display image,
A laser light source that emits the laser light, a temperature adjustment element that heats the laser light source, and temperature information acquisition means that acquires temperature information related to the temperature of the laser light source,
When the image is displayed, the laser light source is normally driven,
When it is determined that the temperature information is equal to or less than a predetermined first threshold value, the laser light source is caused to perform self-heat generation driving that generates more heat than the normal driving , and the temperature adjustment element is heated to the laser light source. And a temperature control means for driving the heating. 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。   The temperature control means stops the self-heating driving of the laser light source when the laser light source performs self-heating driving for a predetermined time or the temperature information becomes a second threshold value or more, and the laser light source performs self-heating driving. 2. The laser light source control device according to claim 1, wherein the temperature adjusting element is driven to be heated even after stopping. 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。   The temperature control unit performs the heating drive for a predetermined time after the laser light source stops self-heating driving, or the predetermined condition is satisfied when the temperature information is equal to or higher than a third threshold higher than the second threshold. The laser light source control device according to claim 2, wherein the laser light source is determined to have been driven and the laser light source is normally driven. 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。   4. The laser light source control device according to claim 1, wherein the temperature control unit gradually reduces the power supplied to the temperature adjustment element based on the increase in the temperature information. 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、
前記画像を表示させる際に前記レーザ光源を通常駆動させ、
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通常駆動より発熱量が多くな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る温度制御手段と、
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。 A housing having a translucent part that transmits light, a laser light source, a temperature adjustment element that heats the laser light source, and temperature information acquisition means that acquires temperature information related to the temperature of the laser light source;
A spatial light modulator that spatially modulates laser light emitted from the laser light source to generate an image;
Modulation element driving means for driving the spatial light modulation element;
When the image is displayed, the laser light source is normally driven,
When it is determined that the temperature information is equal to or less than a predetermined first threshold value, the laser light source is caused to perform self-heat generation driving that generates more heat than the normal driving , and the temperature adjustment element is heated to the laser light source. a temperature control means for heating drive,
Reflecting means for reflecting display light representing the image in the direction of the translucent part. 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。   The temperature control means stops the self-heating drive of the laser light source when the laser light source performs self-heating driving for a predetermined time or when the temperature information becomes a second threshold value or more. The vehicular display device according to claim 5, wherein the temperature adjusting element is driven to be heated even after stopping. 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。   The temperature control unit performs the heating drive for a predetermined time after the laser light source stops self-heating driving, or the predetermined condition is satisfied when the temperature information is equal to or higher than a third threshold higher than the second threshold. The vehicle display device according to claim 6, wherein it is determined that the laser light source is normally driven. 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。   The vehicle display device according to any one of claims 5 to 7, wherein the temperature control means gradually reduces the power supplied to the temperature adjustment element based on the increase in the temperature information. 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。   The spatial light modulation element is a scanning element that generates an image by scanning the laser light, and the modulation element driving means is configured to scan the laser light by the scanning element while the laser light source performs the self-heating driving. The vehicle display device according to any one of claims 5 to 8, wherein scanning at a temperature rising time is performed at a predetermined cycle. 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。   The scanning at the time of temperature increase is performed by scanning the laser beam by the scanning element into a non-display area that is an area that is not displayed as the image in an area that can be scanned by the scanning element. The vehicle display device described. 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。 A mirror actuator that changes a reflection direction of the display light reflected by the reflection means;
11. The mirror actuator according to claim 5, wherein the display light is reflected in an invisible direction in which the laser light is reflected in the housing while the laser light source performs the self-heating driving. The vehicle display device according to any one of the above. 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。 A dimming unit disposed on an optical path from the laser light source to the spatial light modulator;
Further comprising a dimming unit control means for driving the dimming unit,
12. The dimming part control means causes the dimming part to perform dimming at the time of temperature rise while the laser light source is performing the self-heating driving. The vehicle display device described. 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。
The dimming part has a liquid crystal element and a polarizing filter,
The vehicle display device according to claim 12, wherein the liquid crystal element has a normally black characteristic.
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