JP6649134B2 - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents
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Description
特許文献2に記載の画像表示装置は、青と赤の光源に半導体レーザーダイオード(LD)をそれぞれ用いるとともに、緑の光源に発光ダイオード(LED)を用い、これによりスペックルノイズの影響を抑制することとしている。
また、特許文献2に記載の画像表示装置のように光源としてLDを常用した場合、レーザー光が作り出すスペックルノイズ等により表示画像の画質が低下しやすい。このような画質の低下は、光源がLDのみの場合に顕著であり、スペックルノイズを除去する手段を設けるなどの対策が必要であった。
本発明のヘッドアップディスプレイ装置は、少なくとも表示領域に入射する外光の光学特性を検出する外光センサを備え、前記制御部は、外光センサによる検出結果に基づいて、表示領域に入射した外光と異なる光学特性の画像光を表示領域に投影させることが好ましい。
これにより、ウインドシールドの表示領域にどのような外光が入射していても、特に、投影された画像光に光学特性の近似した外光が重なるように入射しても、投影された画像が明りょうに表示されるため、確実に識別することができる。
図1は、本実施形態のヘッドアップディスプレイ装置10の機能ブロック図、図2は、ヘッドアップディスプレイ装置10における3つの光源11、12、13からスクリーン50までの光学系の構成を示す図、図3は、スクリーン50からウインドシールド52に至る光学経路を示す図である。
青色LED11からの出射光は反射ミラー21で反射された後にハーフミラー22を透過する。この透過光は、赤色LD12から出射されてハーフミラー22で反射された光とともにハーフミラー23で反射される。この反射光は、緑色LED13から出射されてハーフミラー23を透過した光とともに、走査ミラー25側へ進行する。
なお、青色LED11、赤色LD12、および緑色LED13の配置は図2に示す順序に限定されない。
なお、フィルタ24に代えて、または、フィルタ24に加えて、青色LED11と反射ミラー21との間、赤色LD12とハーフミラー22との間、および、緑色LED13とハーフミラー23との間のいずれか1箇所以上に、同様のフィルタを配置してもよい。
また、赤色LD12の点灯によって、外光と投影光が重なったときの識別性が確保できれば、フィルタ24を設けなくてもよい。
なお、走査ミラー25に代えて、反射型や透過型のLCOS(Liquid Crystal On Silicon)などを用いて、スクリーン50上に中間画像を形成してもよい。
制御部40は、事前に取得しておいたウインドシールド52の表示領域52aに入射する外光の光学特性に基づいて、ウインドシールド52の表示領域52aに入射する外光と異なる光学特性の画像光をウインドシールド52の表示領域52aに投影させることができる。外光と異なる光学特性の画像光は、事前に取得しておいたウインドシールド52の表示領域52aに入射する外光の光学特性に基づいて、画像生成部42に画像を生成され、その画像データは制御部40へ出力される。制御部40は、この画像データにしたがって、第1LEDドライバ31、レーザードライバ32、および第2LEDドライバ33を駆動させる。
制御部40は、外光センサ41による検出結果に基づいて、ウインドシールド52の表示領域52aに入射した外光と異なる光学特性の画像光をウインドシールド52の表示領域52aに投影させることができる。外光と異なる光学特性の画像光は、外光センサ41による検出結果に基づいて、画像生成部42に画像を生成または補正され、その画像データは制御部40へ出力される。制御部40は、この画像データにしたがって、第1LEDドライバ31、レーザードライバ32、および第2LEDドライバ33を駆動させる。
このように、ウインドシールド52の表示領域52aに投影する画像光の光学特性を、表示領域52aに入射した外光と異なる光学特性と異なるものにすると、表示領域52aに投影された画像と光学特性が類似した外光が重なったとしても、外光から投影画像を容易に識別可能となる。よって、投影画像に運転者に対する注意喚起表示が含まれていた場合に、外光の影響を受けずに確実に運転者に注意喚起を認識させることができ、注意喚起表示にともなう緊急の対応が可能となり、運転の安全性確保等に寄与することができる。また、LD光源のみでなくLED光源を用いて画像を生成することにより、画質の低下を抑えることができる。
(1)スペクトル分布が表示領域52aに入射した外光と異なる画像光である。この画像光は、ハーフミラー23から走査ミラー25への光路上に、フィルタ24を挿入し、一定の範囲の波長帯域の光を減衰させることにより得られる。また、青色LED11、赤色LD12、および緑色LED13の重ね合わせの組合せによってスペクトル分布を変化させることもできる。
照度分布が均一な画像光としては、インテグレータレンズ(フライアイレンズ)やロッドレンズなどのインテグレータ光学系を用いることにより得られる。このインテグレータ光学系を、例えばハーフミラー23とフィルタ24の間の光路上に配置すると、ハーフミラー23側から入射した光は、フィルタ24と走査ミラー25を経て、照度の均一性の高い光として照射面としてのスクリーン50へ照射される。スクリーン50に照射された光は、投影ミラー51によって反射され、照度分布の均一性の高い光としてウインドシールド52の表示領域52aに投影される。
一方、照度分布が不均一な画像光としては、青色LED11と緑色LED13のみで生成していた画像に、スポット状で光強度の大きな赤色LD12からの出射光を加えることにより得られる。
(1)LED光源に加えて、色純度が高く、コヒーレント性が高く、かつ、スペックルを有するレーザー光を出射するLD光源を用いており、レーザー光を緊急性の高い注意喚起表示などに対して使用することにより、投影光と、自然光や光強度の大きなストップランプの光などの外光との差別化が可能となり、これにより、外光が重なったとしても高い識別性を保持した画像を投影可能なヘッドアップディスプレイ装置を実現することが出来る。
上記実施形態では、コヒーレント光源として赤色LD12を用い、非コヒーレント光源として青色LED11と緑色LED13を用いたが、光源の組合せはこれに限定されない。すなわち、コヒーレント光源として赤色以外の発光色のLD光源を用い、かつ、非コヒーレント光源として、LD光源とは別の発光色を有するLED光源を用いてもよい。
図5に示すように、変形例にかかるヘッドアップディスプレイ装置では、上記実施形態の青色LED11、赤色LD12、および緑色LED13にそれぞれ対応する、青色LED111、赤色LD110、および緑色LED113に加えて、赤色LED112が設けられている。
赤色LED112は、非コヒーレント光源として、所定のスペクトル分布を有する赤色光を出射する発光ダイオードであり、上記実施形態の青色LED11や緑色LED13と同様にLEDドライバ(不図示)により駆動され、このLEDドライバは、画像生成部42で生成した画像データに基づいて制御部40によって制御される。
なお、赤色LD110、青色LED111、赤色LED112、および緑色LED113の配置は図5に示す順序に限定されない。
(A)通常表示でフルカラー画像を出力する場合、赤色、青色、緑色の3原色のLEDを使用することで色合いをより合わせやすく、自然な表示が可能となる。
(B)注意喚起が必要な場合や、インジケータを表示する場合に、赤色LDを使用することで、その点灯時間を短くでき、温度保障範囲の狭い赤色LDの温度上昇に対する対応への対策が軽減できる。
(C)高温環境下でもフルカラーの表示が可能になるため、エンジンスタート直後から映像の表示が可能となる。
本発明について上記実施形態を参照しつつ説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、改良の目的または本発明の思想の範囲内において改良または変更が可能である。
11、111 青色LED(光源)
12、110 赤色LD(光源)
13、113 緑色LED(光源)
21、120 反射ミラー
22、23、121、122、123 ハーフミラー
24、124 フィルタ
25、125 走査ミラー
31 第1LEDドライバ
32 レーザードライバ
33 第2LEDドライバ
34 フィルタ駆動部
35 ミラー駆動部
40 制御部
41 外光センサ
42 画像生成部
43 メモリ
50、150 スクリーン
51 投影ミラー
52 ウインドシールド
52a 表示領域
112 赤色LED(光源)
Claims (4)
- 車両のウインドシールドの表示領域に画像光を投影するヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記画像光を形成する光学特性の異なる複数の光源と、
前記表示領域に入射する外光の光学特性と異なる光学特性の前記画像光を前記表示領域に投影させる制御部とを備え、
前記複数の光源は、LD光源とLED光源とを含み、
前記制御部は、前記画像光の光源として前記LED光源を用い、
前記外光と前記画像光とで重なり部分があり、かつ前記重なり部分に注意喚起表示が含まれる場合には、少なくとも前記注意喚起表示の光源として前記LD光源を用いることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。 - 少なくとも前記表示領域に入射する外光の光学特性を検出する外光センサを備え、
前記制御部は、前記外光センサによる検出結果に基づいて、前記LD光源を用いることを特徴とする請求項1に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 - 前記LED光源は、緑色LED光源と、青色LED光源とを含み、前記LD光源が赤色LD光源であることを特徴とする請求項1または2に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
- 前記LED光源は、赤色LED光源と、緑色LED光源と、青色LED光源とを含み、前記LD光源が赤色LD光源であることを特徴とする請求項1または2に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
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