WO2013146157A1 - 車両用表示装置 - Google Patents

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WO2013146157A1
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display device
light source
temperature
driving
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誠 秦
俊 関谷
泰弘 山川
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日本精機株式会社
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    • H01S5/4087—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar emitting more than one wavelength
    • H01S5/4093—Red, green and blue [RGB] generated directly by laser action or by a combination of laser action with nonlinear frequency conversion

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle display device that is mounted on an automobile or the like and displays vehicle information by a virtual image, and more particularly to a vehicle display device using a laser diode as a light source.
  • various vehicle display devices have been proposed in which a display image is projected onto a transflective plate called a windshield or combiner of a vehicle, and a virtual image is visually recognized by a vehicle driver.
  • vehicle display devices are, for example, As shown in FIG. 9, the virtual image of the display image V and the scenery are superimposed on the vehicle driver 3 by irradiating the windshield 2 with the display light L, which is disposed in the dashboard of the vehicle. It can be visually recognized.
  • 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.
  • LD semiconductor laser
  • the output characteristics of a high output LD used in a display device for a vehicle are deteriorated in a low temperature environment (for example, ⁇ 40 to ⁇ 10 ° C.) as in a vehicle, and 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.
  • the LD can be heated to a temperature range in which the LD can be normally operated with a thermoelectric element such as a Peltier element, the temperature rise takes several minutes, 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.
  • the present invention can quickly raise the temperature of a laser light source (LD) in a low-temperature environment in a configuration with reduced member costs, and can promptly output a stable image.
  • LD laser light source
  • the first invention provides a housing having a light transmitting portion that transmits light, a laser light source that emits laser light, and a light source driving unit that drives the laser light source.
  • a scanning unit that scans the laser beam to generate an image
  • a scanning unit driving unit that drives the scanning unit
  • a reflecting unit that reflects display light representing the image in the direction of the translucent unit.
  • the light source driving means causes the laser light source to emit the laser light and perform self-heating driving to raise the temperature of the laser light source. Without increasing the number of members, it is possible to quickly raise the temperature of the laser light source in a low-temperature environment and to promptly output a stable image.
  • the scanning unit driving means causes the scanning unit to perform a scanning at a temperature rising time during which the laser unit scans the laser light at a predetermined period while the laser light source performs the self-heating driving. In this way, by scanning unnecessary laser light emitted from the laser light source at the time of self-heating driving by the scanning unit, it is possible to prevent the predetermined portion from being burned by the laser light.
  • the light source driving means causes the laser light source to perform the self-heating driving to raise the temperature of the laser light source by energizing a direct current.
  • the temperature of the laser light source can be raised quickly, and stable image output can be performed quickly.
  • the fourth aspect of the invention further includes a temperature detection unit that detects a temperature of the laser light source, and the light source driving unit is configured such that the detected temperature detected by the temperature detection unit is lower than a predetermined first threshold value.
  • the laser light source is driven by the self-heating. With such a configuration, the laser light source can be self-heated in accordance with the temperature condition of the laser light source, and power consumption due to unnecessary self-heating can be suppressed.
  • the fifth aspect of the invention further includes angle adjusting means for adjusting the reflecting means so as to have a desired angle, and the angle adjusting means is configured to adjust the reflecting means while the laser light source performs the self-heating drive.
  • the position is an invisible position where the laser beam is reflected in the housing.
  • the scanning unit driving unit scans the laser beam by the scanning unit 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 unit.
  • the uncomfortable feeling felt by the vehicle driver due to an unnecessary display image (laser light) can be prevented.
  • the seventh invention further includes auxiliary temperature raising means for raising the temperature of the laser light source, and the auxiliary temperature raising means controls the laser light source so that the detected temperature does not fall below a predetermined second threshold value.
  • the temperature of the laser light source is such that the temperature of the laser light source is the output characteristic of the laser light source when the laser light source is normally driven to output a display image instead of self-heating driving. It is possible to suppress the temperature from decreasing to a temperature at which the temperature decreases, and it is possible to continuously output a stable image even in a low temperature environment.
  • the auxiliary temperature raising means is a Peltier element.
  • the auxiliary temperature raising of the laser light source and the gradual heating of the laser light source can be performed by one element called a Peltier element. Both can be performed, and without increasing the number of members such as a new heater, the temperature of the laser light source can be quickly raised in a low-temperature environment, and stable image output can be promptly performed.
  • the light source driving means gradually decreases the driving power of the laser light source based on the increase in the detected temperature.
  • a laser-resistant member is further provided in a scannable region of the scanning unit, and the scanning unit driving unit is configured to scan the laser beam by the scanning unit while the laser light source performs the self-heating driving. Is applied to the laser-resistant member, and with such a configuration, it is possible to prevent seizure of a predetermined portion by laser light.
  • the present invention provides a display device for a vehicle that can quickly raise the temperature of a laser light source (LD) in a low temperature environment and can stably output a stable image in a configuration with reduced material costs.
  • LD laser light source
  • FIG. 1 is a side view of the vehicle head-up display device 1 of the present embodiment
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of the synthetic laser light output unit 10 of the present embodiment.
  • the head-up display device 1 for a vehicle receives a combined laser light output unit 10 that outputs a combined laser beam RGB, and receives the combined laser beam RGB, with the respective light intensities of the combined laser beam RGB.
  • a color sensor (first light intensity detecting means) 20 that detects a certain first light intensity
  • a scanning unit 30 that scans the synthetic laser light RGB in the direction of the screen 40, and a screen on which a display image M is projected by the scanned light.
  • a photosensor (second light intensity detecting means) 50 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, and the screen 40 Through a plane mirror 60 that turns back the display light L indicating the projected display image M to the concave mirror 70, and the light transmission unit 90 described later.
  • a concave mirror 70 that emits light to the Indian shield 2 a reflection means movement control unit 300 that moves and rotates the concave mirror 70 (angle adjusting means described in the claims), the combined laser light output unit 10, and a color sensor 20, a scanning unit 30, a screen 40, a photosensor 50, a plane mirror 60, a concave mirror 70, and a reflecting means movement control unit 300, and a part of the casing 80
  • the display light L emitted from the vehicle head-up display device 1 is reflected by the windshield 2 and is visually recognized as a virtual image V by the vehicle driver 3.
  • the combined laser light output unit 10 includes a laser diode (laser light source described in claims) (hereinafter LD: Laser Diode) 11, 12, and 13, a condensing optical system 14, A wave means 15 and a Peltier element 16 connected to the LDs 11, 12, 13 for cooling the LDs 11, 12, 13 or heating the LDs 11, 12, 13 at a low temperature (auxiliary temperature raising means in the claims) And a heat sink 17 that is connected to the Peltier element 16 and releases the heat absorbed by the Peltier element 16 to the outside of the head-up display device 1 for a vehicle, and disposed in the vicinity of the LDs 11, 12, 13. A temperature detecting means 18 for detecting the temperature, and the synthesized laser light RGB outputted from the LDs 11, 12, 13 And the wave is output as a single synthetic laser light RGB.
  • LD Laser Diode
  • LDs laser light sources described in claims
  • LDs laser light sources described in claims
  • the LDs 11, 12, and 13 are a red LD 11 that emits red laser light R, a green LD 12 that emits green laser light G, and a blue LD 13 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 LDs 11, 12, and 13 are connected to a Peltier element 16 described later, and radiate or absorb heat via the Peltier element 16.
  • the condensing optical system 14 uses a lens or the like to reduce the spot diameter of the combined laser light RGB to be converged light, and a red condensing unit 14a that condenses the red laser light R and a green laser light.
  • a green light condensing part 14b for condensing G and a blue light condensing part 14c for condensing blue laser light B are provided.
  • the multiplexing means 15 includes a dichroic mirror that reflects light of a specific wavelength and transmits light of other wavelengths.
  • the first multiplexing unit 15a that reflects the red laser light R and the red laser light R are Second combining means 15b that transmits and reflects green laser light G, and third combining means 15c that transmits red laser light R and green laser light G and reflects blue laser light B. Is.
  • the Peltier element (auxiliary temperature raising means described in the claims) 16 is a plate-like thermoelectric element that utilizes the Peltier effect, and is connected to the red LD 11 and the red Peltier element 16a connected to the green LD 12 and the red color.
  • Peltier element 16b and blue Peltier element 16c connected to blue LD 11 are configured to absorb heat from one surface and to generate heat from the other surface when a current is passed. By making the heat absorption, the heat absorption and heat generation can be reversed.
  • the Peltier element 16 is provided for each of the LDs 11, 12, and 13, but these may be shared by a plurality of LDs.
  • the heat sink 17 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 red Peltier element 16a, the green Peltier element 16b, and the blue Peltier element 16c.
  • the red heat sink 17a, the green heat sink 17b, and the blue heat sink 17c are arranged so that the other connected to the Peltier element 16 protrudes to the outside of the casing 80, absorbs heat from the Peltier element 16, and By discharging to the outside of the body 80, the Peltier element 16 and the LDs 11, 12, and 13 are cooled.
  • the temperature detector 18 is a temperature sensor that detects the temperatures of the LDs 11, 12, and 13, and outputs the detected temperature T, which is the temperature detected by the LDs 11, 12, and 13, to the general controller 400 as temperature data.
  • the synthetic laser light output unit 10 includes a transmission film 21 disposed on the optical path of the synthetic laser light RGB, and a color sensor 20 disposed in the reflection direction of the synthetic laser light RGB by the transmission film 21. .
  • the transmission film 21 is made of a transmissive member having a reflectivity of about 5%, transmits the synthetic laser light RGB, and reflects a part of the synthetic laser light RGB in the direction of the color sensor 20.
  • the color sensor (first light intensity detection means) 20 receives a part of the synthetic laser light RGB reflected from the transmission film 21, and the first light intensity of the synthetic laser light RGB (red light intensity Ir of the red laser light R). , The green light intensity Ig of the green laser light G and the blue light intensity Ib) of the blue laser light B are detected and output to the overall control section 400 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. Therefore, the first light intensity detection means 20 is provided not at the optical path of the synthetic 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 scanning unit 30 is a MEMS (Micro Electro Mechanical System) mirror, receives the synthetic laser light RGB from the synthetic laser light output unit 10, and based on a scanning unit control signal from the scanning control unit 200 described later, this synthetic laser.
  • the display image M is generated on the screen 40 by scanning the light RGB on the screen 40.
  • the screen 40 receives the display image M from the MEMS mirror 30 from the back surface, diffuses and transmits the display image M, and displays the display image M on the front surface side.
  • 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. .
  • the photodiode (second light intensity detection means) 50 is disposed in the area of the non-display area 40b of the screen 40 on the MEMS mirror 30 side of the screen 40 and in the area where the MEMS mirror 30 can scan.
  • the light intensity of the synthetic laser light RGB scanned by the above is detected.
  • the photodiode 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 it to the general controller 400 described later.
  • the sampling frequency of the photodiode 50 and the modulation frequency of the LDs 11, 12, and 13 are synchronized, and the comprehensive control unit 400 detects the second reference light intensity of the LDs 11, 12, and 13 recorded in advance in the recording unit 402. From the timing and the detection timing of the second light intensity detected by the photodiode 50, the position of the display image M that the MEMS mirror 20 actually projects on the screen 30 and the position of the target where the display image M is to be projected. A deviation correction value is calculated, and the position deviation correction value is output to the general control unit 400 described later, recorded in the recording unit 402, and position deviation correction is performed. (Position deviation correction value recording means)
  • 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.
  • 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 wind mirror 2 of the vehicle via the translucent portion 90.
  • the concave mirror 70 is equipped with a motor 301 for adjusting the angle, and the reflection direction of the display light L is changed by driving the motor 301 based on a reflection means control signal from a reflection means movement control unit 300 described later. It can be adjusted.
  • the housing 80 houses the synthetic laser light output unit 10, the color sensor 20, the MEMS mirror 30, the screen 40, the photodiode 50, the flat mirror 60, the concave mirror 70, and the like, and is formed of a light-shielding member.
  • a general control unit 400 that performs electrical control of the vehicle head-up display device 1 to be described later may be provided in the housing 80, but is disposed outside the vehicle head-up display device 1, It may be electrically connected by wiring.
  • the translucent part 90 is fitted into a case 80 to be described later, and is made of a translucent resin such as acrylic. External light from the outside of the vehicle head-up display device 1 is directed toward the vehicle driver 3. It is formed in a curved shape so as not to be reflected.
  • an LD control unit 100 that drives the LDs 11, 12, and 13, a scanning control unit 200 that drives the MEMS mirror 30, and a motor 301 attached to the concave mirror 70 are driven. Then, the reflection means movement control section (angle adjusting means described in claims) 300 that moves and rotates the concave mirror 70 and the LD control section 100, the scanning control section 200, and the reflection means movement control section 300 are controlled. And a general control unit 400.
  • the LD control unit 100 includes an LD driving unit (light source driving unit described in claims) 101, an LD current detection unit 102, an LD 11, an LD driver circuit configured to turn on the red LD 11, the green LD 12, and the blue LD 13.
  • LD power supply means 103 comprising a power supply circuit for supplying power to 12 and 13.
  • the LD power supply means 103 may be provided independently for each of the red LD 11, the green LD 12, and the blue LD 13, and the LD power supply means 103 may be shared by a plurality of LDs.
  • the LD drive means (light source drive means described in claims) 101 receives LD control data output from a general control unit 400 described later, and based on the LD control data, each LD 11, 12, 13 is input. PWM (Pulse Width Modulation) control, PAM (Pulse Amplitude Modulation) control, or DC (Direct Current) control.
  • the LD control data includes normal LD control data for driving each LD 11, 12, 13 to display a desired display image M (normal driving), and self-heating driving of the LD 11, 12, 13 in a low temperature environment.
  • the self-heating LD control data for heating the LDs 11, 12, and 13 themselves are classified.
  • the LD control means 101 performs DC control on the LDs 11, 12, and 13 in the self-heating drive. By performing DC control on the LDs 11, 12, and 13 as described above, a large amount of current flows through the LDs 11, 12, and 13, and the LD can be quickly heated. Also,
  • LD current detection means 102 detects the current value flowing through each of red LD 11, green LD 12, and blue LD 13, and outputs LD current data indicating the current value to LD drive means 101.
  • the LD current detection means 102 always detects the current value flowing through the LDs 11, 12, and 13, but may be detected only during a predetermined operation of the vehicle head-up display device 1, or may be detected every predetermined period.
  • the scanning control unit 200 includes a MEMS mirror driving unit 201 that drives the MEMS mirror 30 and a mirror position detection unit 202 that detects the position of the MEMS mirror 30.
  • the MEMS mirror driving unit 201 is configured by a drive circuit of the MEMS mirror 30, and based on the MEMS mirror control data from the general control unit 400, the MEMS mirror 30 is driven horizontally and vertically as shown in FIG.
  • the synthetic laser light RGB is scanned.
  • the MEMS mirror drive unit 201 inputs the scanning position detection data output from the mirror position detection unit 202 after driving the MEMS mirror 30, calculates feedback data from the scanning position detection data, and combines the feedback data. Output to the control unit 400.
  • the feedback data output from the MEMS mirror driving means 201 includes the measured resonance frequency, which is the resonance frequency of the piezo element when the mirror of the MEMS mirror 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.
  • the mirror position detection unit 202 detects the shake position of the piezo element that moves the mirror of the MEMS mirror 30 for each time, and outputs it to the MEMS mirror drive unit 201 as scanning position detection data.
  • the reflection means movement control unit 300 includes a motor 301 that adjusts the angle of the concave mirror 70, a motor drive unit 302 that drives the motor 301, and a concave mirror state detection unit 303 that detects the angle of the concave mirror 70. Based on the angle adjustment data from the general control unit 400, the motor driving unit 302 drives the motor 301 to adjust the concave mirror 70 to a desired angle.
  • the motor 301 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 motor drive unit 302.
  • the angular region in which the motor 301 can adjust the concave mirror 70 includes a visible position where the concave mirror 70 irradiates the display light L from the translucent part 90 and the concave mirror 70 irradiates the display light L from the translucent part 90 to the outside. Not classified as an invisible position.
  • the visible position is the angular position of the concave mirror 70 in normal driving of the vehicle head-up display device 1 of the present embodiment as shown in FIG. 5B, or the concave mirror as shown in FIGS. 5A and 5C.
  • Reference numeral 70 denotes an angular position at which the display light L is irradiated from the translucent portion 90 to the outside. Further, by adjusting the angle of the concave mirror 70 by operating a push button switch (not shown) mounted on the vehicle within the visible position, the position where the display light L is projected onto the windshield 2 (the virtual image V is visually recognized). Position) can be adjusted.
  • the invisible position is a concave surface that does not emit extra display light L from the translucent portion 90 when the LD 11, 12, 13 of the vehicle head-up display device 1 of this embodiment is driven to self-heat. This is the angular position of the mirror 70.
  • the motor 301 adjusts the angle of the concave mirror 70 between the visible position and the invisible position, and the display light L is projected onto the windshield 2 within the visible position.
  • the one that adjusts the position is shown as a common motor, these may be provided separately.
  • the motor 301 adjusts the angle of the concave mirror 70.
  • the motor 301 may move the concave mirror 70 between a visible position and an invisible position.
  • the motor drive unit 302 is a driver circuit for the stepping motor, and drives the motor 301 based on the angle adjustment data output from the general control unit 400.
  • the angle adjustment data is data for adjusting the angle with a predetermined origin of a concave mirror 70 described later as a reference, and is recorded in advance in the recording unit 402.
  • the concave mirror state detection unit 303 is a mechanical switch that detects whether the concave mirror 70 is at the origin, detects contact and depression at one point of the concave mirror 70, and detects an origin detection signal. Is output to the overall control unit 400.
  • the concave mirror state detection unit 303 detects only whether the concave mirror 70 is at the origin in the present embodiment. However, the angle of the concave mirror 70 may be detected using an angle sensor or the like.
  • the general control unit 400 includes a CPU 401 including a microcomputer, an FPGA (Field, Programmable, Gate, Array), an ASIC, and the like, and a recording unit 402 that records programs and data for driving the CPU 401 and includes an EEPROM, a Flash, and the like.
  • the LD control unit 100, the scanning control unit 200, and the reflection means movement control unit 300 are controlled.
  • the general control unit 400 includes vehicle information and start signals from a vehicle ECU (not shown), LD current data indicating current values flowing through the LDs 11, 12, and 13, and detected temperatures of the LDs 11, 12, and 13 from the temperature detection unit 18.
  • Temperature data indicating T first light intensity data from the first light intensity detecting means 20, second light intensity data from the second light intensity detecting means 50, feedback data from the scanning control unit 200, reflecting means
  • An origin detection signal indicating that the concave mirror 70 is at the origin position from the movement control unit 300 is input, and LD drive data (normal LD control data, self-heating LD) for driving the LD control unit 100 based on these pieces of information is input.
  • Control data), scanning unit control data for driving the scanning control unit 200, and angle adjustment data for driving the reflecting means movement control unit 300 are generated and output. It is to the overall control of the head vehicle up display apparatus 1 in.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining how the synthetic laser light output unit 10 (LD11, 12, 13) is warmed based on the detected temperature T detected by the temperature detecting means 18, and the CPU 401 shows the temperature detecting means.
  • 18 is lower than the first threshold T1 ( ⁇ 10 ° C.) recorded in the recording unit 402 in advance, self-heating LD control data is output to the LD driving means 101, and LD driving is performed.
  • the means 101 drives the LDs 11, 12, and 13 to self-heat generation.
  • self-heating is caused by flowing a direct current through the LDs 11, 12, and 13, and thus the laser light source can be heated more quickly by driving the laser light source with the direct current. .
  • the LD driving unit 101 gradually decreases the driving power of the LDs 11, 12, and 13 (for example, low current driving) as the temperatures of the LDs 11, 12, and 13 increase. Thus, by reducing the driving power based on the temperature rise, it is possible to suppress overcurrent to the laser light source due to the temperature rise of the laser light source and prevent the laser light source from being destroyed.
  • the CPU 401 causes the surfaces connected to the LDs 11, 12, and 13 to generate heat by passing a current through the Peltier element 16, and the LDs 11, 12, and 13 Assist in raising the temperature.
  • the CPU 401 determines that the temperature rises due to self-heating of the LDs 11, 12, and 13, Do not heat up due to heat generation.
  • the CPU 401 when the detected temperature T is higher than the second threshold value T2 that is higher than the first threshold value T1 recorded in advance in the recording unit 402, the CPU 401 normally sets the LDs 11, 12, and 13 via the LD control unit 100.
  • the MEMS mirror 30 is normally scanned via the scanning unit 200 to display the display image M on the screen 40.
  • the first threshold value T1 that is a threshold value for whether or not the LDs 11, 12, and 13 are to perform self-heating driving
  • the second threshold value T2 that is a threshold value for whether or not to normally drive the display image M to be displayed. are provided separately (a temperature difference is provided), so that it is possible to prevent the LD control means 101 from switching the self-heating drive and the normal drive of the LDs 11, 12, and 13 busy.
  • the CPU 401 causes a current to flow in the direction opposite to the current that flows through the Peltier element 16 when it generates heat, absorbs the heat of the LDs 11, 12, and 13 and heats it via the heat sink 17. To release.
  • the oscillation threshold current value that needs to flow for laser oscillation increases, and laser oscillation does not occur unless a large amount of current is applied. Therefore, the Peltier element 16 has the LD 11, 12, The temperature of 13 is equal to or higher than the temperature at which the output characteristics are stabilized, and among these, control is performed so as to absorb heat or generate heat so as to make the temperature as low as possible.
  • the MEMS mirror 30 performs a temperature rising scan in which the synthetic laser light RGB is scanned onto the screen 40 at a predetermined cycle while the LDs 11, 12, and 13 are driven by self-heating (scanning unit driving according to claims) means).
  • This temperature rising scan is a normal scan in which horizontal scanning driving and vertical scanning driving are performed in the same cycle as when the LDs 11, 12, and 13 are normally driven as shown in FIG.
  • the generated display light L is not reflected in the direction of the translucent part 90 by setting the concave mirror 70 to an invisible position and is not visually recognized by the vehicle driver 3.
  • the MEMS mirror 30 itself or the screen 40 is used by 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 may be changed to such an extent that the screen 40 is not burned by the unnecessary display light L while the LDs 11, 12 and 13 are driven to generate heat.
  • the scanning unit 30 may be stopped and scanned repeatedly at a predetermined cycle so that the screen 40 does not burn.
  • the concave mirror 70 is placed in an invisible position so that unnecessary display light L during self-heating is not emitted to the outside.
  • the concave mirror 70 is used.
  • the MEMS mirror 70 scans the non-display area 40b while the LD driving means 101 is driving the LDs 11, 12, and 13 by self-heating. Only the timing may cause the LDs 11, 12, and 13 to self-heat drive and not drive the LD in the display area 40a, thereby preventing unnecessary display light L from being emitted to the outside.
  • the MEMS mirror driving means 201 changes the MEMS mirror 70 to a non-display area as shown in FIG. In this configuration, unnecessary display light L can be prevented from being emitted to the outside as in the above-described embodiment.
  • the composite mirror light RGB when the LDs 11, 12, and 13 are driven by self-heating when the vehicle head-up display device 1 is activated is displayed on the screen 40 by the MEMS mirror 70 as shown in FIGS. 3 and 8.
  • the screen 40 is prevented from being burned by scanning when the temperature is raised, but the MEMS mirror 70 does not move normally when the vehicle head-up display device 1 is started, and the LDs 11, 12, and 13 are self-heating.
  • the synthetic laser light RGB when being driven is locally irradiated to a part of the screen 40 and the screen 40 may be burned.
  • the screen 40 is burned by reducing the laser light applied to the MEMS mirror 70 by the light reducing element 22. It is possible to prevent.
  • a dimming element for adjusting the transmittance (dimming rate P) of the synthetic laser light RGB on the optical path of the synthetic laser light RGB. 22 and a dimming element control unit (dimming unit control means) 500 (see FIG. 11) configured by a drive circuit that controls the dimming rate P of the dimming element 22.
  • the light-reducing element (light-reducing part) 22 includes a front polarizing filter 220, a liquid crystal element 221, and a rear polarizing filter 222, and reduces laser light R, G, and B immediately after the start switch is turned on, which will be described later.
  • the screen 40 can be prevented from being burned by the laser beams R, G, and B.
  • the front polarizing filter 220 and the rear polarizing filter 222 are composed of polarizing elements having durability against laser light, such as an aluminum wire grid polarizing filter.
  • the liquid crystal element 221 is configured by 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 element control unit 500.
  • the light attenuation rate P is adjusted based on the signal.
  • the liquid crystal element 221 is composed of VA liquid crystal, but may be composed of reflective or transmissive LCOS (Liquid Crystal On Silicon) or the like.
  • the light reduction element 22 since the light reduction element 22 only needs to be able to reduce the laser light of the LDs 11, 12, and 13, it is provided not in the optical path of the synthetic laser light RGB but in each of the red laser light R, the green laser light G, and the blue laser light B. May be. Further, since the dimming element 22 is always irradiated with laser light 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 element 22 is comprised with the polarizing filter and the liquid crystal element, since it should just be able to attenuate a laser beam, it may be comprised, for example with a variable density type ND filter.
  • the dimming element control section (dimming section control means) 500 is composed of a VA liquid crystal voltage variable pulse waveform generation circuit that adjusts the polarization angle of the liquid crystal element 221 and includes an oscillation, integration, and amplification circuit.
  • the dimming element control unit 500 is electrically connected to the general control unit 400, and generates a liquid crystal drive pulse waveform having a voltage of about 0 to ⁇ 20V from the luminance adjustment data (PWM signal) input from the general control unit 400. .
  • the dimming element control unit 500 adjusts the polarization angle of the laser light by the liquid crystal element 221 according to the voltage width of the liquid crystal driving pulse waveform, and reduces the light intensity P of the laser light by the difference from the transmission polarization angle of the rear polarizing filter 222. Adjust.
  • the general control unit 400 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 LDs 11, 12, and 13, and the LD 11 from the temperature detection unit 18. , 12 and 13, temperature data indicating the detected temperature T, first light intensity data from the first light intensity detecting means 20, second light intensity data from the second light intensity detecting means 50, and the scanning control unit 200. And the origin detection signal indicating that the concave mirror 70 is the origin position from the reflection means movement control unit 300, and brightness adjustment data for driving the dimming element control unit 500 based on these pieces of information. And the light reduction amount P of the laser light by the liquid crystal element 221 is adjusted via the light reduction element control unit 500.
  • the above is the control configuration of the vehicle head-up display device 1 according to the fourth embodiment. Next, the operation process of the vehicle head-up display device 1 according to the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. .
  • FIG. 12 illustrates the time transition of the LD 11, 12, 13, the Peltier element 16, the MEMS mirror 30, and the dimming element 22 when the start-up time of the vehicle head-up display device 1 is set to time t0.
  • FIG. 12 When the detected temperature T detected by the temperature detecting unit 18 is lower than the first threshold T1 ( ⁇ 10 ° C.) recorded in advance in the recording unit 402 at time t0, the CPU 401 The generated LD control data is output, and the LD driving means 101 drives the LDs 11, 12, and 13 to generate heat.
  • self-heating drive self-heating is caused by passing a direct current through the LDs 11, 12, and 13.
  • the CPU 401 causes the surfaces connected to the LDs 11, 12, and 13 to generate heat by passing a current through the Peltier element 16, and the LDs 11, 12, and 13 Assist in raising the temperature.
  • the MEMS mirror 30 performs scanning at the time of temperature rise in which the synthetic laser light RGB is scanned onto the screen 40 at a predetermined cycle while the LDs 11, 12 and 13 are driven to generate heat.
  • the dimming element 22 performs the dimming at the time of temperature rise to diminish the laser light RGB during this time. Do.
  • FIG. 13 shows the transition of the dimming rate P of the dimming element 22 with respect to the elapsed time t (solid line in FIG. 13) and the transition of the scannable range Q of the MEMS mirror 70 with respect to the elapsed time t (dotted line in FIG. 13).
  • FIG. The scanable range Q of the MEMS mirror 70 gradually increases from the time of activation (time t0), and at the time tx, it becomes possible to scan by the width of the normal scan. At this time, the MEMS mirror 70 can first be driven by horizontal scanning, and then can be gradually driven by vertical scanning over a wide range. As a result, the scanable range Q of the MEMS mirror 70 is expanded. The smaller the scanable range Q of the MEMS mirror 70 is, the more easily the screen 40 is burned. The wider the scanable range Q is, the less the screen 40 is burned.
  • the general control unit 400 After the start switch is turned on (time t0), the general control unit 400 sends the brightness adjustment data of the maximum dimming rate Pm to the dimming element control unit 500. Since the dimming element 22 has a normally black characteristic, the luminance adjustment data of the maximum dimming rate Pm is a no-voltage pulse waveform. After that, after the overall control unit 400 determines from the feedback data from the scanning control unit 200 that the MEMS mirror 70 has been stably scanned (tx), the overall control unit 400 determines the brightness information from the vehicle ECU. Arbitrary (requested) brightness adjustment data Pn is sent to the dimming element control unit 500 to control the dimming element 22 (see FIG. 13).
  • the laser beam can be reliably reduced immediately after the activation.
  • the determination as to whether the MEMS mirror 70 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 memory in advance.
  • the dimming element 22 may be dimmed when the temperature rises until the predetermined time (tx) elapses.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a transition of the risk factor R 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 MEMS mirror 70 with respect to the elapsed time t (dotted line in FIG. 14). is there.
  • the damage risk factor R of the screen 40 varies depending on the scannable range Q of the MEMS mirror 70. The narrower the scannable range Q of the MEMS mirror 70 is, the easier the screen 40 is burned (the damage risk factor R becomes larger). The wider the possible range Q, the harder the screen 40 becomes (the damage risk factor R becomes smaller).
  • the damage risk factor R is inversely proportional to the scannable range Q of the MEMS mirror 70. Therefore, as shown in FIG. 15, the dimming rate P of the dimming element 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 R). .
  • the light reduction element 22 is disposed in each of the LDs 11, 12, and 13, and when the self-heating drive range is different for each LD, only the light reduction element paired with the LD that performs the self-heating drive is dimmed at the time of temperature rise. It is also good to do.
  • the temperature detection unit 18 detects the temperature, and whether or not the LDs 11, 12, and 13 are driven to self-heat at low temperatures is controlled by the vehicle head-up display. This is performed when the apparatus 1 is activated.
  • the vehicle head-up display device 1 is activated by turning on a vehicle activation switch (ignition (hereinafter IGN) or accessory (hereinafter ACC) or key unlocking), and a temperature detection unit 18 detects a detected temperature T and detects the detected temperature T. Based on the temperature T, temperature rise control is performed as necessary.
  • IGN vehicle activation switch
  • ACC accessory
  • key unlocking key unlocking
  • the subsequent temperature increase control is performed by the Peltier element 16, and the Peltier element 16 is driven so that the detected temperature T does not become the second threshold value T2 or less.
  • 12 and 13 should not be stopped to perform self-heating driving.
  • the LDs 11, 12, and 13 are not driven by self-heating until the detected temperature T detected by the temperature detection unit 18 exceeds the first threshold value, but are driven by self-heating only for a predetermined time, and then normally driven. There may be. Further, it may be configured that the self-heating drive is stopped by estimating that the LDs 11, 12, and 13 are heated when the light intensity detected by the color sensor 20 or the photodiode 50 reaches a predetermined value.
  • the MEMS mirror 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.
  • the laser-resistant member may be irradiated with the synthetic laser light RGB by the MEMS mirror 30.
  • the non-display area 40b on the screen 40 is provided with a laser resistant member, and the laser resistant member is irradiated with synthetic laser light RGB during self-heating driving. By doing so, unnecessary display light L can be prevented from being emitted outside without adjusting the concave mirror 70 to the invisible position.
  • a plurality of laser resistant members may be provided on the screen 40 in the scanable region of the MEMS mirror 30 and the laser resistant members that irradiate the synthetic laser light RGB at a predetermined cycle may be switched.
  • 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 on a windshield of the vehicle, and displays a virtual image.
  • Vehicle Head-up Display Device (Vehicle Display Device) 10 Synthetic laser light output unit 11 Red LD (laser light source) 12 Green LD (Laser light source) 13 Blue LD (Laser light source) 14 Condensing optical system 15 Multiplexing means 16 Peltier element (auxiliary temperature raising means) 17 heat sink 18 temperature detection means 20 color sensor (first light intensity detection means) 30 MEMS mirror (scanning unit) 40 screen 50 photodiode (second light intensity detection means) 60 Flat mirror 70 Concave mirror (reflecting means) 80 Housing 90 Translucent part 100 LD control part 101 LD driving means (light source driving means) DESCRIPTION OF SYMBOLS 102 LD current detection means 103 LD power supply means 200 Scan control part 201 MEMS mirror drive means (scan part drive means) 202 Mirror position detection means 300 Reflection means movement control unit (angle adjustment means) DESCRIPTION OF SYMBOLS 301 Motor 302 Motor drive part 303 Concave mirror state detection part 400 Total control part 401 CPU 402

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Abstract

　部材費を抑えた構成において、低温環境下におけるレーザー光源（ＬＤ）を速やかに昇温することができ、安定した画像出力を速やかにおこなうことができる車両用表示装置を提供する。　ＬＤ１１，１２，１３はレーザー光ＲＧＢを射出し、ＭＥＭＳミラー３０はこのレーザー光ＲＧＢを走査して表示画像Ｍを生成し、凹面ミラー７０は表示画像Ｍを表す表示光Ｌを透光性の透光部９０を介して外部方向へ反射し、ＬＤ駆動手段１０１は、低温時にＬＤ１１，１２，１３にレーザー光ＲＧＢを射出させ、ＬＤ１１，１２，１３自身を昇温する自己発熱駆動を行わせる。

Description

車両用表示装置
　本発明は、自動車などに搭載され、虚像により車両情報を表示する車両用表示装置において、特に光源にレーザーダイオードを用いた車両用表示装置に関するものである。
　従来、車両のウインドシールド或いはコンバイナと称される半透過板に表示像を投影し、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９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、この表示像Ｖの虚像と風景とを重畳して視認させることができるものである。
　このような車両用表示装置において、半導体レーザー（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、レーザー光をスクリーンに走査して表示画像を生成する走査系と、を備えてなるものである。
特開平７－２７０７１１号公報
　しかしながら、車両用表示装置に使用するような高出力のＬＤは、車載のような低温環境下（例えば－４０～－１０℃）において、出力特性が低下してしまい、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、温度上昇に数分間かかってしまい、通常動作できる温度に至るまで時間を要していた。また、ヒータ等の高出力の熱電素子を新たに設けた場合、コストアップしてしまうという問題があった。
　そこで本発明は、前述の課題を鑑みて、部材費を抑えた構成において、低温環境下におけるレーザー光源（ＬＤ）を速やかに昇温することができ、安定した画像出力を速やかにおこなうことができる車両用表示装置を提供するものである。
　本発明は、前述した課題を解決するため、第１の発明は、光を透過する透光部を有する筐体と、レーザー光を射出するレーザー光源と、前記レーザー光源を駆動する光源駆動手段と、前記レーザー光を走査して画像を生成する走査部と、前記走査部を駆動する走査部駆動手段と、前記画像を表す表示光を前記透光部の方向へ反射する反射手段と、を備える車両用表示装置において、前記光源駆動手段は、前記レーザー光源に前記レーザー光を射出させ、前記レーザー光源を昇温する自己発熱駆動を行わせるものであり、斯かる構成により、新たなヒータ等の部材を増やすことなく、低温環境下において速やかにレーザー光源を昇温し、安定した画像出力を速やかにおこなうことができる。
　また、第２の発明において、前記走査部駆動手段は、前記レーザー光源が前記自己発熱駆動を行う間、前記走査部により前記レーザー光を所定の周期で走査する昇温時走査を行なわせるものであり、このように、自己発熱駆動時にレーザー光源から射出される不要なレーザー光を走査部により走査することによりレーザー光による所定箇所の焼付けを防止することができる。
　また、第３の発明において、前記光源駆動手段は、前記レーザー光源に、直流電流を通電することにより前記レーザー光源を昇温する前記自己発熱駆動を行わせるものであり、斯かる構成により、より速やかにレーザー光源を昇温することができ、安定した画像出力を速やかにおこなうことができる。
　また、第４の発明は、前記レーザー光源の温度を検出する温度検出手段をさらに備え、前記光源駆動手段は、前記温度検出手段において検出された検出温度が予め定められた第一閾値より低い場合、前記レーザー光源を前記自己発熱駆動させるものであり、斯かる構成により、レーザー光源の温度状況に即して自己発熱させることができ、不要な自己発熱による電力消費を抑えることができる。
　また、第５の発明は、前記反射手段を所望の角度になるように調整する角度調整手段をさらに備え、前記角度調整手段は、前記レーザー光源が前記自己発熱駆動を行う間、前記反射手段の位置を、前記レーザー光が前記筐体内に反射される不可視位置とするものである。
　また、第６の発明は、前記走査部駆動手段は、前記走査部により前記レーザー光を、前記走査部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り、このような第４，５の発明により、不要な表示画像（レーザー光）により車両運転者が感じる違和感を防止することができる。
　また、第７の発明は、前記レーザー光源を昇温する補助昇温手段をさらに備え、前記補助昇温手段は、前記検出温度が予め定められた第二閾値以下にならないように前記レーザー光源を昇温してなるものであり、斯かる構成により、レーザー光源が自己発熱駆動ではなく、表示画像を出力するための通常駆動をしている際に、レーザー光源の温度が、レーザー光源の出力特性が低下する温度まで低下してしまうのを抑制することができ、低温環境化においても継続して安定した画像出力をすることができる。
　また、第８の発明は、前記補助昇温手段は、ペルチェ素子であるものであり、斯かる構成により、ペルチェ素子という１つの素子によりレーザー光源の補助的な昇温とレーザー光源の徐熱の双方を行うことができ、新たなヒータ等の部材を増やすことなく、低温環境下において速やかにレーザー光源を昇温し、安定した画像出力を速やかにおこなうことができる。
　また、第９の発明は、前記光源駆動手段は、前記レーザー光源の駆動電力を、前記検出温度の増加に基づき漸減させてなるものであり、斯かる構成により、レーザー光源の温度上昇によるレーザー光源への過電流を抑制し、レーザー光源が破壊されるのを防止することができる。
　また、第１０の発明は、前記走査部の走査可能な領域に耐レーザー部材をさらに備え、前記走査部駆動手段は、前記レーザー光源が前記自己発熱駆動を行う間、前記走査部により前記レーザー光を前記耐レーザー部材に照射してなるものであり、斯かる構成により、レーザー光による所定箇所の焼付けを防止することができる。
　本発明は、部材費を抑えた構成において、低温環境下におけるレーザー光源（ＬＤ）を速やかに昇温することができ、安定した画像出力を速やかにおこなうことができる車両用表示装置を提供する。
本発明の一実施形態である車両用ヘッドアップディスプレイ装置の断面図である。 上記実施形態における合成レーザー光出力部の断面図である。 上記実施形態におけるスクリーン上に表示画像が走査される様子を表した説明図である。 上記実施形態における車両用ヘッドアップディスプレイ装置の構成図である。 上記実施形態における凹面ミラーの可視位置を説明する説明図である。 上記実施形態における凹面ミラーの不可視位置を説明する説明図である。 上記実施形態における車両用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。 本発明の車両用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ー光を走査する様子を説明した説明図であり、（ａ）は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（第二実施形態）、（ｂ）は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（第三実施形態）。 本発明の実施形態における車両用ヘッドアップディスプレイ装置の概観図である。 本発明の第４実施形態における合成レーザー光出力部の断面図である。 上記実施形態における車両用ヘッドアップディスプレイ装置の構成図である。 上記実施形態における車両用ヘッドアップディスプレイ装置の動作の時間推移を説明する説明図である。 上記実施形態における減光素子の減光率ＰとＭＥＭＳミラーの走査可能範囲Ｑの時間推移を説明する図である。 上記実施形態におけるスクリーンの焼きつきに関連する損傷危険因子ＲとＭＥＭＳミラーの走査可能範囲Ｑとの関係を説明する図である。 上記実施形態における減光素子の減光率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。
　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に採用した実施例を図面と共に説明する。まず図１は、本実施形態の車両用ヘッドアップディスプレイ装置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ー光出力部１０の説明図である。
　車両用ヘッドアップディスプレイ装置１は、図１に示すように、合成レーザー光ＲＧＢを出力する合成レーザー光出力部１０と、この合成レーザー光ＲＧＢを受光し、合成レーザー光ＲＧＢのそれぞれの光強度である第一光強度を検出するカラーセンサ（第一光強度検出手段）２０と、合成レーザー光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ー光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・回転させる反射手段移動制御部３００（特許請求の範囲に記載の角度調整手段）と、これら合成レーザー光出力部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、反射手段移動制御部３００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、車両用ヘッドアップディスプレイ装置１から出射された表示光Ｌは、ウインドシールド２により反射され、車両運転者３により虚像Ｖとして視認される。
　合成レーザー光出力部１０は、図２に示すように、レーザーダイオード（特許請求の範囲に記載のレーザー光源）（以下ＬＤ：Ｌａｓｅｒ　Ｄｉｏｄｅ）１１，１２，１３と、集光光学系１４と、合波手段１５と、ＬＤ１１，１２，１３に接続され、ＬＤ１１，１２，１３を冷却する、もしくは低温においてＬＤ１１，１２，１３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補助昇温手段）１６と、ペルチェ素子１６に接続され、ペルチェ素子１６が吸熱した熱を車両用ヘッドアップディスプレイ装置１の外部に放出するヒートシンク１７と、ＬＤ１１，１２，１３近傍に配設され、ＬＤ１１，１２，１３の温度を検出する温度検出手段１８と、から構成され、ＬＤ１１，１２，１３から出力された合成レーザー光ＲＧＢを、合波して１本の合成レーザー光ＲＧＢとして出力するものである。
　ＬＤ（特許請求の範囲に記載のレーザー光源）１１，１２，１３は、赤色のレーザー光Ｒを発する赤色ＬＤ１１と、緑色のレーザー光Ｇを発する緑色ＬＤ１２と、青色のレーザー光Ｂを発する青色ＬＤ１３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、ＬＤ１１，１２，１３は、後述するペルチェ素子１６に接続され、このペルチェ素子１６を介して放熱または吸熱するものである。
　集光光学系１４は、レンズなどを用いて、合成レーザー光ＲＧＢのスポット径を小さくし、収束光とするものであり、赤色レーザー光Ｒを集光する赤色集光部１４ａと、緑色レーザー光Ｇを集光する緑色集光部１４ｂと、青色レーザー光Ｂを集光する青色集光部１４ｃと、を具備してなるものである。
　合波手段１５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、赤色レーザー光Ｒを反射する第一合波部１５ａと、赤色レーザー光Ｒは透過し、緑色レーザー光Ｇを反射する第二合波手段１５ｂと、赤色レーザー光Ｒと緑色レーザー光Ｇとを透過し、青色レーザー光Ｂを反射する第三合波手段１５ｃと、から構成されるものである。
　ペルチェ素子（特許請求の範囲に記載の補助昇温手段）１６は、ペルチェ効果を利用した板状の熱電素子であり、赤色ＬＤ１１に接続される赤色用ペルチェ素子１６ａ、緑色ＬＤ１２に接続される赤色用ペルチェ素子１６ｂ、青色ＬＤ１１に接続される青色用ペルチェ素子１６ｃ、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、ＬＤ１１，１２，１３毎にペルチェ素子１６を設けているが、これらを複数のＬＤで共用してもよい。
　ヒートシンク１７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、赤色用ペルチェ素子１６ａ，緑色用ペルチェ素子１６ｂ，青色用ペルチェ素子１６ｃにそれぞれ接続される赤色ヒートシンク１７ａ，緑色ヒートシンク１７ｂ，青色ヒートシンク１７ｃ、により構成され、ペルチェ素子１６に接続される他方を筐体８０の外部に突出するように配設され、ペルチェ素子１６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１６及びＬＤ１１，１２，１３を冷やす効果を有する。
　温度検出部１８は、ＬＤ１１，１２，１３の温度を検出する温度センサであり、ＬＤ１１，１２，１３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４００へ出力するものである。
　また、合成レーザー光出力部１０は、合成レーザー光ＲＧＢの光路上に配設される透過膜２１と、透過膜２１による合成レーザー光ＲＧＢの反射方向に配設されるカラーセンサ２０と、を備える。
　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、合成レーザー光ＲＧＢを透過し、合成レーザー光ＲＧＢの一部をカラーセンサ２０の方向へ反射させるものである。
　カラーセンサ（第一光強度検出手段）２０は、透過膜２１から反射された合成レーザー光ＲＧＢの一部を受光し、合成レーザー光ＲＧＢの第一光強度（赤色レーザー光Ｒの赤色光強度Ｉｒ、緑色レーザー光Ｇの緑色光強度Ｉｇ、青色レーザー光Ｂの青色光強度Ｉｂ）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４００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、合成レーザー光ＲＧＢの光路ではなく、赤色レーザー光Ｒ，緑色レーザー光Ｇ，青色レーザー光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。
　走査部３０は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ　Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍ）ミラーであり、合成レーザー光出力部１０からの合成レーザー光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、この合成レーザー光ＲＧＢをスクリーン４０へ走査することによりスクリーン４０上に表示画像Ｍを生成するものである。
　スクリーン４０は、ＭＥＭＳミラー３０からの表示画像Ｍを背面から受光し、透過拡散させ、前面側に表示画像Ｍを表示するものであり、例えば、ホログラフィックディフューザ、マイクロレンズアレイ、または偏光板などから構成される。スクリーン４０は、図３に示すように、平面ミラー６０に反射されて車両運転者３に虚像Ｖとして視認される表示エリア４０ａと、平面ミラー６０に反射されない非表示エリア４０ｂと、に分類される。
　フォトダイオード（第二光強度検出手段）５０は、スクリーン４０のＭＥＭＳミラー３０側のスクリーン４０の非表示エリア４０ｂの領域内、かつＭＥＭＳミラー３０が走査可能な領域内に配設され、ＭＥＭＳミラー３０により走査された合成レーザー光ＲＧＢの光強度を検出するものである。
　フォトダイオード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４００へ出力する。
　フォトダイオード５０のサンプリング周波数と、ＬＤ１１，１２，１３の変調周波数とは同期しており、総合制御手段４００は、予め記録部４０２に記録されたＬＤ１１，１２，１３の第二基準光強度の検出タイミングと、フォトダイオード５０で検出された第二光強度の検出タイミングから、実際にＭＥＭＳミラー２０がスクリーン３０上へ投影する表示画像Ｍの位置と、表示画像Ｍを投影したい目標の位置との位置ずれ補正値を算出し、この位置ずれ補正値は後述する総合制御部４００に出力され、記録手段４０２に記録され、位置ずれ補正される。（位置ずれ補正値記録手段）
　平面ミラー６０は、スクリーン４０の前面に投影された表示画像Ｍの表示光Ｌを凹面ミラー７０側へ折り返す平面鏡である。
　凹面ミラー７０は、平面ミラー６０から反射された表示光Ｌを、透光部９０を介して、車両のウインドミラー２の方向へ出射する凹面鏡である。
　また、凹面ミラー７０は、角度調整するためのモーター３０１が装着され、後述する反射手段移動制御部３００からの反射手段制御信号に基づき、モーター３０１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。
　筐体８０は、合成レーザー光出力部１０、カラーセンサ２０、ＭＥＭＳミラー３０、スクリーン４０、フォトダイオード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、後述する車両用ヘッドアップディスプレイ装置１の電気的な制御を行う総合制御部４００は、筐体８０内に備えられてもいいが、車両用ヘッドアップディスプレイ装置１の外部に配設され、配線により電気的に接続されてもよい。
　透光部９０は、後述する筐体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、車両用ヘッドアップディスプレイ装置１の外部からの外光が車両運転者３の方向へ反射されないように、湾曲形状に形成される。
　以上が、本実施形態における車両用ヘッドアップディスプレイ装置１の構成であるが、これより、図４を用いて、本実施形態の車両用ヘッドアップディスプレイ装置１の制御について説明する。
　車両用ヘッドアップディスプレイ装置１における制御構成としては、ＬＤ１１，１２，１３を駆動するＬＤ制御部１００と、ＭＥＭＳミラー３０を駆動する走査制御部２００と、凹面ミラー７０に取り付けられたモーター３０１を駆動し、凹面ミラー７０を移動・回転させる反射手段移動制御部（特許請求の範囲に記載の角度調整手段）３００と、これらＬＤ制御部１００、走査制御部２００、反射手段移動制御部３００、を制御する総合制御部４００と、を備える。
　ＬＤ制御部１００は、赤色ＬＤ１１、緑色ＬＤ１２、青色ＬＤ１３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（特許請求の範囲に記載の光源駆動手段）１０１、ＬＤ電流検出手段１０２と、ＬＤ１１，１２，１３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ＬＤ１１、緑色ＬＤ１２、青色ＬＤ１３各々に対して独立して設けられてもよく、複数のＬＤでＬＤ電源供給手段１０３を共用してもよい。
　ＬＤ駆動手段（特許請求の範囲に記載の光源駆動手段）１０１は、後述する総合制御部４００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ＬＤ１１，１２，１３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ＬＤ１１，１２，１３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ＬＤ１１，１２，１３を自己発熱駆動させ、ＬＤ１１，１２，１３自身を温める自己発熱ＬＤ制御データと、に分類される。ＬＤ制御手段１０１は、自己発熱駆動において、ＬＤ１１，１２，１３をＤＣ制御する。このようにＬＤ１１，１２，１３をＤＣ制御することにより、ＬＤ１１，１２，１３により多くの電流が流れ、速やかにＬＤの昇温を行なうことができる。また、
　ＬＤ電流検出手段１０２は、赤色ＬＤ１１、緑色ＬＤ１２、青色ＬＤ１３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ＬＤ１１，１２，１３に流れる電流値を検出するが、車両用ヘッドアップディスプレイ装置１の所定の動作時のみの検出や、所定期間毎の検出としてもよい。
　次に、走査制御部２００について説明する。
　走査制御部２００は、ＭＥＭＳミラー３０を駆動させるＭＥＭＳミラー駆動手段２０１と、ＭＥＭＳミラー３０の位置を検出するミラー位置検出手段２０２と、を備える。
　ＭＥＭＳミラー駆動手段２０１は、ＭＥＭＳミラー３０のドライブ回路により構成され、総合制御部４００からのＭＥＭＳミラー制御データに基づき、ＭＥＭＳミラー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、合成レーザー光ＲＧＢを走査するものである。
　ＭＥＭＳミラー駆動手段２０１は、ＭＥＭＳミラー３０を駆動させた後、ミラー位置検出手段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４００へ出力する。
　ＭＥＭＳミラー駆動手段２０１から出力されるフィードバックデータは、ＭＥＭＳミラー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。
　ミラー位置検出手段２０２は、ＭＥＭＳミラー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ＭＥＭＳミラー駆動手段２０１に出力するものである。
　次に、反射手段移動制御部３００について説明する。
　反射手段移動制御部３００は、凹面ミラー７０の角度を調整するモーター３０１と、モーター３０１を駆動するモーター駆動部３０２と、凹面ミラー７０の角度を検出する凹面ミラー状態検出部３０３と、を備えるものであり、総合制御部４００からの角度調整データに基づき、モーター駆動部３０２がモーター３０１を駆動し、凹面ミラー７０を所望の角度に調整するものである。
　モーター３０１は、モーター駆動部３０２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。
　モーター３０１が凹面ミラー７０を調整できる角度領域は、凹面ミラー７０が表示光Ｌを透光部９０から外部に照射する可視位置と、凹面ミラー７０が表示光Ｌを透光部９０から外部に照射しない不可視位置と、に分類される。
　可視位置は、図５（ｂ）に示すような本実施形態の車両用ヘッドアップディスプレイ装置１の通常駆動における凹面ミラー７０の角度位置、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位置である。
　また、可視位置内において、車両に搭載される押釦スイッチ（図示しない）の操作により凹面ミラー７０の角度を調整することで、表示光Ｌがウインドシールド２に投影される位置（虚像Ｖが視認される位置）を調整することができる。
　不可視位置は、図６に示すように、本実施形態の車両用ヘッドアップディスプレイ装置１のＬＤ１１，１２，１３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。
　本実施形態の車両用ヘッドアップディスプレイ装置１において、モーター３０１を、凹面ミラー７０の角度を可視位置と不可視位置とに調整するものと、可視位置内で表示光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、を共通のモーター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、モーター３０１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を可視位置と不可視位置とに移動させるものであってもよい。
　モーター駆動部３０２は、ステッピングモーターのドライバー回路であり、総合制御部４００から出力される角度調整データに基づき、モーター３０１を駆動するものである。
　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、記録手段４０２に予め記録されるものである。
　凹面ミラー状態検出部３０３は、図６（ｃ）に示すように、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、原点検出信号を総合制御部４００に出力するものである。
　また、凹面ミラー状態検出部３０３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。
　次に、総合制御部４００について説明する。
　総合制御部４００は、マイコン、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ・Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ・Ｇａｔｅ・Ａｒｒａｙ）、ＡＳＩＣなどからなるＣＰＵ４０１と、ＥＥＰＲＯＭ、Ｆｌａｓｈなどからなり、ＣＰＵ４０１を駆動させるプログラムやデータを記録する記録手段４０２と、から構成され、ＬＤ制御部１００と、走査制御部２００と、反射手段移動制御部３００と、を制御するものである。
　総合制御部４００は、車両ＥＣＵ（図示しない）からの車両情報や起動信号、ＬＤ１１，１２，１３に流れる電流値を示すＬＤ電流データと、温度検出部１８からのＬＤ１１，１２，１３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、反射手段移動制御部３００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、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、反射手段移動制御部３００を駆動する角度調整データと、を生成・出力し、本実施形態における車両用ヘッドアップディスプレイ装置１の総合的な制御をするものである。
　以上が、本実施形態の車両用ヘッドアップディスプレイ装置１における制御構成であるが、つづいて、本実施形態における車両用ヘッドアップディスプレイ装置１の動作工程について図７を用いて説明する。
（自己発熱駆動）
　図７は、温度検出手段１８より検出された検出温度Ｔに基づき、合成レーザー光出力部１０（ＬＤ１１，１２，１３）をどのように温めるかを説明した図であり、ＣＰＵ４０１は、温度検出手段１８により検出された検出温度Ｔが、予め記録部４０２に記録された第一閾値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、ＬＤ１１，１２，１３を自己発熱駆動させる。この自己発熱駆動は、ＬＤ１１，１２，１３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ー光源を駆動することにより、より速くレーザー光源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、レーザー光源が破壊される電流値未満で駆動し、温度または実際流れる電流値から自己発熱駆動で流す電流を調節してもよい。ＬＤ駆動手段１０１は、ＬＤ１１，１２，１３の温度上昇に伴い、ＬＤ１１，１２，１３の駆動電力を漸減させていく（例えば、低電流駆動させる）。このように温度上昇に基づき、駆動電力を低下させていくことにより、レーザー光源の温度上昇によるレーザー光源への過電流を抑制し、レーザー光源が破壊されるのを防止することができる。また、このようにＬＤ１１，１２，１３を自己発熱駆動させている際、ＣＰＵ４０１は、ペルチェ素子１６に電流を流すことによりＬＤ１１，１２，１３に接続された面を発熱させ、ＬＤ１１，１２，１３の昇温を補助する。
　また、ＣＰＵ４０１は、検出温度Ｔが、予め記録部４０２に記録された第一閾値Ｔ１（－１０℃）と第三閾値Ｔ３（１０℃）との間である場合、ＣＰＵ４０１は、ＬＤ１１，１２，１３の自己発熱駆動を停止し、ペルチェ素子１６のみでＬＤ１１，１２，１３の昇温を行う。
　また、ＣＰＵ４０１は、検出温度Ｔが、予め記録部４０２に記録された第三閾値Ｔ３（１０℃）より高い場合、ＣＰＵ４０１は、ＬＤ１１，１２，１３の自己発熱による昇温や、ペルチェ素子１６の発熱による昇温を行わない。
　また、ＣＰＵ４０１は、検出温度Ｔが、予め記録部４０２に記録された第一閾値Ｔ１より高い温度である第二閾値Ｔ２より高い場合、ＬＤ制御部１００を介して、ＬＤ１１，１２，１３を通常駆動させ、走査部２００介して、ＭＥＭＳミラー３０を通常走査させ、スクリーン４０上に表示画像Ｍを表示させる。
　このように、ＬＤ１１，１２，１３を、自己発熱駆動を行うか停止させるかの閾値である第一閾値Ｔ１と、表示画像Ｍを表示させる通常駆動させるか否かの閾値である第二閾値Ｔ２を別々に設ける（温度差を設ける）ことにより、ＬＤ制御手段１０１によるＬＤ１１，１２，１３の自己発熱駆動と通常駆動との切り替えが忙忙しく行われることを防ぐことが出来る。
　また、ＣＰＵ４０１は、検出温度Ｔが第４閾値Ｔ４を超えると、ペルチェ素子１６に発熱時に流す電流とは逆に電流を流し、ＬＤ１１，１２，１３の熱を吸熱させ、ヒートシンク１７を介して熱を放出させる。レーザー光源は温度が高くなると、レーザー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い、たくさん電流を流さないとレーザー発振しなくなってしまうため、ペルチェ素子１６は、ＬＤ１１，１２，１３の温度が出力特性の安定する温度以上であり、その中でもなるべく温度を低くするように吸熱もしくは発熱を行うように制御される。
　ＭＥＭＳミラー３０は、ＬＤ１１，１２，１３が自己発熱駆動している間、合成レーザー光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（特許請求の範囲に記載の走査部駆動手段）。この昇温時走査とは、図３に示すような、ＬＤ１１，１２，１３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を不可視位置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、ＭＥＭＳミラー３０が自己発熱駆動している間に、ＭＥＭＳミラー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ー光ＲＧＢにより、ＭＥＭＳミラー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、ＬＤ１１，１２，１３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。
（第二実施形態）
　また、上記実施形態においては、凹面ミラー７０を不可視位置にすることにより、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を不可視位置にする必要がなく、ＬＤ駆動手段１０１が、ＬＤ１１，１２，１３の自己発熱駆動している間、図８（ａ）に示すように、ＭＥＭＳミラー７０が非表示エリア４０ｂを走査するタイミングのみＬＤ１１，１２，１３に自己発熱駆動させ、表示エリア４０ａにてＬＤを駆動させないことにより、不要な表示光Ｌが外部へ射出されるのを防止してもよい。
（第三実施形態）
　また、本発明の第三実施形態としては、ＬＤ１１，１２，１３が自己発熱駆動している間、ＭＥＭＳミラー駆動手段２０１がＭＥＭＳミラー７０を、図８（ｂ）に示すように、非表示エリア４０ｂのみで走査させるものであり、かかる構成においても上記の実施形態と同様に、不要な表示光Ｌが外部へ射出されるのを防止することができる。
　上記実施形態において、車両用ヘッドアップディスプレイ装置１の起動時にＬＤ１１，１２，１３を自己発熱駆動した際の合成レーザー光ＲＧＢを、ＭＥＭＳミラー７０が、図３や図８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が、車両用ヘッドアップディスプレイ装置１の起動時においてＭＥＭＳミラー７０が正常に動かず、ＬＤ１１，１２，１３を自己発熱駆動した際の合成レーザー光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が、以下の第４実施形態によれば、ＭＥＭＳミラー７０が正常に起動するまでに、ＭＥＭＳミラー７０に照射されるレーザー光を減光素子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４実施形態について、図１０乃至１５を用いて説明する。
（第四実施形態）
　本発明の第四実施形態としては、図１０に示すように、合成レーザー光ＲＧＢの光路上に、合成レーザー光ＲＧＢの透過率（減光率Ｐ）を調整する減光素子（減光部）２２と、この減光素子２２の減光率Ｐを制御する駆動回路で構成される減光素子制御部（減光部制御手段）５００（図１１参照）と、をさらに備える。
　減光素子（減光部）２２は、前偏光フィルター２２０と、液晶素子２２１と、後偏光フィルター２２２と、を備え、後述する、起動スイッチＯＮ直後のレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂを減光して、レーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂによるスクリーン４０の焼きつきを防止することが出来る。
　前偏光フィルター２２０と後偏光フィルター２２２とは、アルミワイヤグリッド偏光フィルター等、レーザー光に耐久性のある偏光素子で構成される。
　液晶素子２２１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、減光素子制御部５００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２２１は、ＶＡ型液晶で構成されているが、反射型及び透過型のＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｏｎ　Ｓｉｌｉｃｏｎ）等で構成されてもよい。
　また、減光素子２２は、ＬＤ１１，１２，１３のレーザー光を減光出来ればよいので、合成レーザー光ＲＧＢの光路ではなく、赤色レーザー光Ｒ，緑色レーザー光Ｇ，青色レーザー光Ｂそれぞれに設けられてもよい。また、減光素子２２は、レーザー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、減光素子２２は偏光フィルターと液晶素子で構成されているが、レーザー光を減光出来ればよいので、例えば可変濃度型ＮＤフィルターで構成されてもよい。
　減光素子制御部（減光部制御手段）５００は、液晶素子２２１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。減光素子制御部５００は、総合制御部４００に電気的に接続され、総合制御部４００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。減光素子制御部５００は、この液晶駆動パルス波形の電圧幅により、液晶素子２２１によるレーザー光の偏光角を調整し、後偏光フィルター２２２の透過偏光角との差異により、レーザー光の減光量Ｐを調節する。
　また、第４実施形態における総合制御部４００は、車両ＥＣＵ（図示しない）から表示輝度情報及び起動信号、ＬＤ１１，１２，１３に流れる電流値を示すＬＤ電流データと、温度検出部１８からのＬＤ１１，１２，１３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、反射手段移動制御部３００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、減光素子制御部５００を駆動する輝度調整データを生成して、減光素子制御部５００を介して液晶素子２２１によるレーザー光の減光量Ｐを調節する。
　以上が、第４実施形態の車両用ヘッドアップディスプレイ装置１における制御構成であるが、つづいて、第４実施形態における車両用ヘッドアップディスプレイ装置１の動作工程について図１２乃至１５を用いて説明する。
（自己発熱駆動）
　図１２は、車両用ヘッドアップディスプレイ装置１を、起動開始時間を時間ｔ０とした際のＬＤ１１，１２，１３と、ペルチェ素子１６と、ＭＥＭＳミラー３０と、減光素子２２との時間推移を説明した図である。ＣＰＵ４０１は、時間ｔ０において、温度検出手段１８により検出された検出温度Ｔが、予め記録部４０２に記録された第一閾値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、ＬＤ１１，１２，１３を自己発熱駆動させる。この自己発熱駆動は、ＬＤ１１，１２，１３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ＬＤ１１，１２，１３を自己発熱駆動させている際、ＣＰＵ４０１は、ペルチェ素子１６に電流を流すことによりＬＤ１１，１２，１３に接続された面を発熱させ、ＬＤ１１，１２，１３の昇温を補助する。また、ＭＥＭＳミラー３０は、ＬＤ１１，１２，１３が自己発熱駆動している間、合成レーザー光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ＭＥＭＳミラー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、減光素子２２は、レーザー光ＲＧＢを減光する昇温時減光を行う。
　図１３は、経過時間ｔに対する減光素子２２の減光率Ｐの推移（図１３の実線）と、経過時間ｔに対するＭＥＭＳミラー７０の走査可能範囲Ｑの推移（図１３の点線）とを示す図である。ＭＥＭＳミラー７０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、ＭＥＭＳミラー７０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、ＭＥＭＳミラー７０の走査可能範囲Ｑが広がっていく。このＭＥＭＳミラー７０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、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。
　起動スイッチがＯＮされた（時間ｔ０）後、総合制御部４００は、減光素子制御部５００へ、最大減光率Ｐｍの輝度調整データを送る。減光素子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４００が走査制御部２００からのフィードバックデータより、ＭＥＭＳミラー７０が安定走査となった(ｔｘ)ことを判断した後、総合制御部４００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を減光素子制御部５００へ送り、減光素子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ー光を確実に減光させることができる。ＭＥＭＳミラー７０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素子２２に昇温時減光をさせるようにしてもよい。
　図１４は、経過時間ｔに対するスクリーン４０の損傷危険因子Ｒの推移（図１４の実線）と、経過時間ｔに対するＭＥＭＳミラー７０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Ｒは、ＭＥＭＳミラー７０の走査可能範囲Ｑにより変化し、ＭＥＭＳミラー７０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Ｒ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Ｒが小さくなる）。具体的には、損傷危険因子Ｒは、ＭＥＭＳミラー７０の走査可能範囲Ｑと反比例の関係をもつ。よって、減光素子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Ｒの減少）に反比例させた形で漸減させるように制御してもよい。
　また、減光素子２２は、ＬＤ１１，１２，１３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ＬＤと対となる減光素子のみ昇温時減光を行うこととしても良い。
　本発明の車両用ヘッドアップディスプレイ装置１において、上記のような温度検出部１８により温度検出を行い、低温時にＬＤ１１，１２，１３を自己発熱駆動させるか否かの制御は、車両用ヘッドアップディスプレイ装置１の起動時に行われる。車両用ヘッドアップディスプレイ装置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、温度検出部１８にて検出温度Ｔを検出し、検出温度Ｔに基づき、必要に応じて昇温制御を行う。ＣＰＵ４０１は、ＬＤ１１，１２，１３の通常駆動を開始した場合、その後の昇温制御はペルチェ素子１６にて行い、検出温度Ｔが第二閾値Ｔ２以下にならないようにペルチェ素子１６は駆動され、ＬＤ１１，１２，１３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、車両用ヘッドアップディスプレイ装置１が表示画像Ｍを表示している際に、ＬＤ１１，１２，１３が自己発熱駆動により車両運転者が予期しない（自己発熱駆動による）表示が行われるのを防ぐことができる。
　また、温度検出部１８によって検出される検出温度Ｔが第一閾値を超えるまでＬＤ１１，１２，１３を自己発熱駆動するのではなく、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、カラーセンサ２０やフォトダイオード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、ＬＤ１１，１２，１３が昇温したことを推測し、自己発熱駆動を停止する構成としてもよい。
　また、ＭＥＭＳミラー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ー部材をさらに備え、前記ＭＥＭＳミラー駆動手段２０１は、ＬＤ１１，１２，１３が自己発熱駆動を行う間、ＭＥＭＳミラー３０により合成レーザー光ＲＧＢを耐レーザー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に耐レーザー部材を備え、自己発熱駆動時の合成レーザー光ＲＧＢを耐レーザー部材に照射することにより、凹面ミラー７０を不可視位置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、ＭＥＭＳミラー３０の走査可能な領域のスクリーン４０上に耐レーザー部材を複数個所に設け、所定の周期で合成レーザー光ＲＧＢを照射する耐レーザー部材を切り替えてもよい。
　本発明は、車両の表示装置に関し、例えば、自動車などの移動体に搭載され、車両のウインドシールド等に表示像を投影し、虚像を表示する車両情報表示用の表示装置として適用できる。
　　　１　　　車両用ヘッドアップディスプレイ装置（車両用表示装置）
　　１０　　　合成レーザー光出力部
　　１１　　　赤色ＬＤ（レーザー光源）
　　１２　　　緑色ＬＤ（レーザー光源）
　　１３　　　青色ＬＤ（レーザー光源）
　　１４　　　集光光学系
　　１５　　　合波手段
　　１６　　　ペルチェ素子（補助昇温手段）
　　１７　　　ヒートシンク
　　１８　　　温度検出手段
　　２０　　　カラーセンサ（第一光強度検出手段）
　　３０　　　ＭＥＭＳミラー（走査部）
　　４０　　　スクリーン
　　５０　　　フォトダイオード（第二光強度検出手段）
　　６０　　　平面ミラー
　　７０　　　凹面ミラー（反射手段）
　　８０　　　筐体
　　９０　　　透光部
　１００　　　ＬＤ制御部
　１０１　　　ＬＤ駆動手段（光源駆動手段）
　１０２　　　ＬＤ電流検出手段
　１０３　　　ＬＤ電源供給手段
　２００　　　走査制御部
　２０１　　　ＭＥＭＳミラー駆動手段（走査部駆動手段）
　２０２　　　ミラー位置検出手段
　３００　　　反射手段移動制御部（角度調整手段）
　３０１　　　モーター
　３０２　　　モーター駆動部
　３０３　　　凹面ミラー状態検出部
　４００　　　総合制御部
　４０１　　　ＣＰＵ
　４０２　　　記録手段

Claims (12)

  1. 　光を透過する透光部を有する筐体と、
    　レーザー光を射出するレーザー光源と、
    　前記レーザー光源を駆動する光源駆動手段と、
    　前記レーザー光を走査して画像を生成する走査部と、
    　前記走査部を駆動する走査部駆動手段と、
    　前記画像を表す表示光を前記透光部の方向へ反射する反射手段と、を備える車両用表示装置において、
    　前記光源駆動手段は、前記レーザー光源に前記レーザー光を射出させ、前記レーザー光源を昇温する自己発熱駆動を行わせることを特徴とする車両用表示装置。
  2. 　請求項１に記載の車両用表示装置において、
    　前記走査部駆動手段は、前記レーザー光源が前記自己発熱駆動を行う間、前記走査部により前記レーザー光を所定の周期で走査する昇温時走査を行なわせることを特徴とする車両用表示装置。
  3. 　請求項１に記載の車両用表示装置において、
    　前記光源駆動手段は、前記レーザー光源に、直流電流を通電することにより前記レーザー光源を昇温する前記自己発熱駆動を行わせることを特徴とする車両用表示装置。
  4. 　請求項１に記載の車両用表示装置において、
    　前記レーザー光源の温度を検出する温度検出手段をさらに備え、
    　前記光源駆動手段は、前記温度検出手段において検出された検出温度が予め定められた第一閾値より低い場合、前記レーザー光源を前記自己発熱駆動させることを特徴とする車両用表示装置。
  5. 　請求項１に記載の車両用表示装置において、
    　前記反射手段を所望の角度になるように調整する角度調整手段をさらに備え、
    　前記角度調整手段は、前記レーザー光源が前記自己発熱駆動を行う間、前記反射手段の位置を、前記レーザー光が前記筐体内に反射される不可視位置とすることを特徴とする車両用表示装置。
  6. 　請求項１に記載の車両用表示装置において、
    　前記走査部駆動手段は、前記走査部により前記レーザー光を、前記走査部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車両用表示装置。
  7. 　請求項１に記載の車両用表示装置において、
    　前記レーザー光源の温度を検出する温度検出手段と、
    　前記レーザー光源を昇温する補助昇温手段と、をさらに備え、前記補助昇温手段は、前記温度検出手段において検出された検出温度が予め定められた第二閾値以下にならないように前記レーザー光源を昇温してなることを特徴とする車両用表示装置。
  8. 　請求項７に記載の車両用表示装置において、
    前記補助昇温手段は、ペルチェ素子であることを特徴とする車両用表示装置。
  9. 　請求項７に記載の車両用表示装置において、
    　前記光源駆動手段は、前記レーザー光源の駆動電力を、前記検出温度の増加に基づき漸減させてなることを特徴とする車両用表示装置。
  10. 　請求項１に記載の車両用表示装置において、
    　前記走査部の走査可能な領域に耐レーザー部材をさらに備え、
    　前記走査部駆動手段は、前記レーザー光源が前記自己発熱駆動を行う間、前記走査部により前記レーザー光を前記耐レーザー部材に照射してなることを特徴とする車両用表示装置。
  11. 　請求項１に記載の車両用表示装置において、
    　前記レーザー光源から前記走査部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駆動手段をさらに備え、
    　減光部駆動手段は、前記光源駆動手段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車両用表示装置。
  12. 　請求項１１に記載の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ことを特徴とする車両用表示装置。
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