特許 6150254 映像表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6150254

(24)【登録日】2017年6月2日

(45)【発行日】2017年6月21日

(54)【発明の名称】映像表示装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 27/01 20060101AFI20170612BHJP

   G02B 27/48 20060101ALI20170612BHJP

   B60K 35/00 20060101ALI20170612BHJP

   G03B 21/00 20060101ALI20170612BHJP

【ＦＩ】

   G02B27/01

   G02B27/48

   B60K35/00 A

   G03B21/00 E

【請求項の数】4

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-199776(P2013-199776)

(22)【出願日】2013年9月26日

(65)【公開番号】特開2015-64539(P2015-64539A)

(43)【公開日】2015年4月9日

【審査請求日】2016年2月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】000010098

【氏名又は名称】アルプス電気株式会社

(72)【発明者】

【氏名】吉田 徹

【審査官】 堀部 修平

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１６４４８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１０５１０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５１２８９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１３０８３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２７１５５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０６３０６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１５６３１４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ２７／０１

Ｇ０２Ｂ ２７／４８

Ｂ６０Ｋ ３５／００

Ｇ０３Ｂ ２１／００

Ｇ０３Ｈ １／２２

Ｇ０９Ｇ ３／００ − ３／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コヒーレント光を出射する光源と、
該光源に電力を供給する光源駆動部と、
前記コヒーレント光の光強度を制御する光制御手段と、
前記コヒーレント光から所望の表示画像を生成する画像生成部と、を備え、
前記表示画像の映像を観察者に観察させる映像表示装置であって、
前記画像生成部は、前記コヒーレント光を回折させ映像光とするホログラフィック光学素子と、該ホログラフィック光学素子からの前記映像光を導く光学部材と、を備え、
前記光制御手段は、前記映像光の前記光強度を検出する検出部と、
該検出部の検出結果に基づいて前記光源駆動部の出力電圧を調整する電圧調整部と、
前記出力電圧の出力時間を調整する時間調整部と、を有し、
前記電圧調整部及び前記時間調整部は、前記映像光の前記光強度の検出結果に基づいて、表示される映像の輝度を一定に保持するように前記光源の出力を制御し、前記映像光の前記光強度の検出値が所定の境界値以下の場合、前記時間調整部により前記出力時間を調整することを特徴とする映像表示装置。

【請求項2】

前記光制御手段は、外光の照度を検出する外光検出部を有し、
前記外光検出部により測定された外部照度測定値に基づき、前記電圧調整部と前記時間調整部の少なくとも一方を用いて前記光源の出力を制御することを特徴とする請求項１に記載の映像表示装置。

【請求項3】

前記光制御手段は、前記光源に流れる電流を制限する電流制限部を有し、
該電流制限部は、予め設定されていた基準電流値以下の電流値となるように、前記光源駆動部を制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の映像表示装置。

【請求項4】

前記光源が複数個設けられているとともに、複数個の前記光源に対応して、前記電圧調整部及び前記時間調整部が複数個設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の映像表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コヒーレント光を用いた映像表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、コヒーレント光、主にレーザ光は、小型、高効率、高い指向性等の特徴を生かし、光記録装置、計測器、プリンタ、医療機器、事務機器等、幅広い分野で応用されてきた。特に、最近では、レーザ光をスクリーンや壁等の投射面に照射して画像を表示する映像表示装置、所謂レーザプロジェクタが、一般的に知られるようになってきた。また、レーザプロジェクタ以外の映像表示装置として、三次元ディスプレイやヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ、Head Mounted Display）、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ、Head-Up Display）等へ適用されるようになってきた。

【0003】

上述のヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）に適用される映像表示装置の例として、特許文献１では、図６に示すようなヘッドアップディスプレイ装置９００が提案されている。図６は、従来例１のヘッドアップディスプレイ装置９００を説明する図であって、図６（ａ）は、ヘッドアップディスプレイ装置９００を示す構成図であり、図６（ｂ）は、合成レーザー光発生装置９１０の構成図である。

【0004】

図６（ａ）に示すヘッドアップディスプレイ装置９００は、合成レーザー光発生装置９１０と、ＭＥＭＳスキャナ９２０と、カラーセンサ９３０と、透過スクリーン９４０と、反射部９５０と、ハウジング９６０と、ライトセンサ９７０と、ヘッドアップディスプレイ装置９００の電気的な制御を行う制御部９８０と、を備えて構成されている。また、合成レーザー光発生装置９１０は、図６（ｂ）に示すように、複数のレーザーダイオード（９１１ｒ、９１１ｇ、９１１ｂ）と、複数のレーザーダイオード（９１１ｒ、９１１ｇ、９１１ｂ）のそれぞれに対応した集光光学系（９１２ｒ、９１２ｇ、９１２ｂ）と、液晶パネル（偏光制御素子）９１３と、偏光板（偏光部）９１４と、複数のレーザーダイオード（９１１ｒ、９１１ｇ、９１１ｂ）のそれぞれに対応したダイクロイックミラー（９１５ｒ、９１５ｇ、９１５ｂ）と、を備えている。そして、ヘッドアップディスプレイ装置９００は、複数のレーザーダイオード（９１１ｒ、９１１ｇ、９１１ｂ）から生成した車両情報を表す表示画像を運転者に視認させる装置である。

【0005】

そして、運転者に表示画像を視認させる際には、運転者が視認しやすいように、表示画像の輝度を調整する必要があった。従来例のヘッドアップディスプレイ装置９００では、調整例１として、算出された輝度目標値に基づき、制御部９８０の偏光制御部を介し液晶パネル９１３の偏光角度を調整し、偏光板９１４の透過率を制御することにより、表示画像の表示輝度を調整している。或いは、調整例２として、外部照度測定値が所定の境界外部照度以上の場合、ライトセンサ９７０から出力された外部照度測定値から適した表示画像の輝度である輝度目標値を算出し、その算出結果に基づき、制御部９８０のレーザー光制御部を介し複数のレーザーダイオード（９１１ｒ、９１１ｇ、９１１ｂ）のレーザー光強度を制御することにより、表示画像の表示輝度を調整している。一方、外部照度測定値が所定の境界外部照度未満の場合、算出された輝度目標値に基づき、制御部９８０の偏光制御部を介し液晶パネル９１３の偏光角度を調整し、偏光板９１４の透過率を制御することにより、表示画像の表示輝度を調整している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１３−１５７３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、調整例１、調整例２のいずれの場合も、偏光板９１４を用いており、液晶パネル９１３により偏光角度を調整しているので、細かい輝度の調整が難しく、安定して輝度目標値にするのは難しかった。更に、偏光板９１４を透過させて光を減じることで、輝度を調節しているので、光の利用効率が必ず落ちてしまうという課題があった。

【0008】

本発明は、上述した課題を解決するもので、光の利用効率が良く安定した目標輝度が得られる映像表示装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

この課題を解決するために、本発明の映像表示装置は、コヒーレント光を出射する光源と、該光源に電力を供給する光源駆動部と、前記コヒーレント光の光強度を制御する光制御手段と、前記コヒーレント光から所望の表示画像を生成する画像生成部と、を備え、前記表示画像の映像を観察者に観察させる映像表示装置であって、 前記画像生成部は、前記コヒーレント光を回折させ映像光とするホログラフィック光学素子と、該ホログラフィック光学素子からの前記映像光を導く光学部材と、を備え、前記光制御手段は、前記映像光の前記光強度を検出する検出部と、該検出部の検出結果に基づいて前記光源駆動部の出力電圧を調整する電圧調整部と、前記出力電圧の出力時間を調整する時間調整部と、を有し、前記電圧調整部及び前記時間調整部は、前記映像光の前記光強度の検出結果に基づいて、表示される映像の輝度を一定に保持するように前記光源の出力を制御し、前記映像光の前記光強度の検出値が所定の境界値以下の場合、前記時間調整部により前記出力時間を調整することを特徴としている。

【0010】

これによれば、本発明の映像表示装置は、出力レベルを細かく分けて調整することができ、所望の目標光強度（輝度）に対して細かく制御することができる。更に、従来例のように偏光板を用いて光強度（輝度）調整をしていないので、出力したコヒーレント光を無駄にすることがない。更に、表示画像に対応して表示画像の輝度調整を随時行うことができる。更に、光強度の検出値が所定の境界値以下の場合、つまり光源が低出力の場合、電圧（電流）を一定にしたまま光源の出力を変えている。このため、この低出力である領域は、電圧（電流）の変化に対する出力の変化が小さく、しかも不安定な変化領域となっているので、この低出力領域において、電圧（電流）値を一定にして、光源の出力を調整することができる。これらのことにより、光の利用効率が良く、目標光強度（輝度）に対して安定して光強度（輝度）を合わせることができる。

【0013】

また、本発明の映像表示装置は、前記光制御手段が、外光の照度を検出する外光検出部を有し、前記外光検出部により測定された外部照度測定値に基づき、前記電圧調整部と前記時間調整部の少なくとも一方を用いて前記光源の出力を制御することを特徴としている。

【0014】

これによれば、外光の明るさの違い、例えば昼と夜等に対応して、光源の出力を調整することができる。このことにより、観察者により視認される映像の明るさをその時の状況に合うように変更することができ、観察者が見やすい映像を提供することができる。

【0015】

また、本発明の映像表示装置は、前記光制御手段が、前記光源に流れる電流を制限する電流制限部を有し、該電流制限部が、予め設定されていた基準電流値以下の電流値となるように、前記光源駆動部を制御することを特徴としている。

【0016】

これによれば、光源の劣化や衝撃による光軸のズレ等により、光源に過剰な電流が流れることを防止できる。このことにより、光源に与えるダメージを低減することができ、光源の寿命を延ばすことができる。

【0017】

また、本発明の映像表示装置は、前記光源が複数個設けられているとともに、複数個の前記光源に対応して、前記電圧調整部及び前記時間調整部が複数個設けられていることを特徴としている。

【0018】

これによれば、光源が複数個設けられているので、観察者により視認される映像の色を複数にすることができ、映像の表現を豊かにすることができる。更に、複数個の光源に対応して電圧調整部及び時間調整部が複数個設けられているので、異なる色で異なる表示画像の面積であっても、それぞれの電圧調整部及び時間調整部によりそれぞれの光源の出力を調整し、表示される映像のそれぞれの光強度（輝度）を一定に保持することができる。

【発明の効果】

【0021】

本発明の映像表示装置は、出力レベルを細かく分けて調整することができ、所望の目標光強度（輝度）に対して細かく制御することができる。更に、従来例のように偏光板を用いて光強度（輝度）調整をしていないので、出力したコヒーレント光を無駄にすることがない。これらのことにより、光の利用効率が良く、目標光強度（輝度）に対して安定して光強度（輝度）を合わせることができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の第１実施形態の映像表示装置を説明する構成図である。

【図2】本発明の第１実施形態の映像表示装置に係わる制御系統を説明するブロック図である。

【図3】本発明の第２実施形態の映像表示装置を説明する構成図である。

【図4】本発明の第２実施形態の映像表示装置に係わる制御系統を説明するブロック図である。

【図5】本発明の第１実施形態の変形例１の映像表示装置に係わる制御系統を説明するブロック図である。

【図6】従来例１のヘッドアップディスプレイ装置９００を説明する図であって、図６（ａ）は、ヘッドアップディスプレイ装置９００を示す構成図であり、図６（ｂ）は、合成レーザー光発生装置９１０の構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

【0024】

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態の映像表示装置１０１を説明する構成図である。図２は、本発明の第１実施形態の映像表示装置１０１に係わる制御系統を説明するブロック図である。

【0025】

本発明の第１実施形態の映像表示装置１０１は、図１に示すように、車両に搭載され、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ、Head-Up Display）として、使用される。

【0026】

また、本発明の第１実施形態の映像表示装置１０１は、図１に示すように、コヒーレント光Ｌｃを出射する光源ＬＤと、光源ＬＤに電力を供給する光源駆動部１４と、コヒーレント光Ｌｃから所望の表示画像を生成する画像生成部１１と、コヒーレント光Ｌｃの光強度を制御する光制御手段Ｍ１５と、を備えて構成される。そして、光制御手段Ｍ１５により光源ＬＤの出力を調整し、その調整された映像光Ｌｆによる映像ＶＭを、フロントガラスＦＧを通して、観察者ＳＴに観察させる（視認させる）ようにしている。

【0027】

映像表示装置１０１の光源ＬＤは、図１及び図２に示すように、本発明の第１実施形態では、赤色（Red）及び緑色（Green）と２色の光源ＬＤ（ＲＬＤ、ＧＬＤ）が設けられている。また、詳細に図示はしていないが、赤色（Red）及び緑色（Green）を発光させるために、２種類の半導体レーザ素子を用いている。これにより、半導体レーザ素子を用いているので、高い可干渉性（コヒーレント）を有したコヒーレント光Ｌｃを光源ＬＤから出射させることができる。また、光源ＬＤが複数個設けられているので（本発明の第１実施形態では２個）、観察者ＳＴにより視認される映像ＶＭの色を複数にすることができ、映像ＶＭの表現を豊かにすることができる。

【0028】

また、半導体レーザ素子として、例えば、赤色の場合は６４２ｎｍの波長等の光を出射する素子が好適に用いられ、緑色の場合は５１５ｎｍの波長等の光を出射する素子が好適に用いられている。なお、本発明の第１実施形態では、高い可干渉性（コヒーレント）を有したコヒーレント光Ｌｃを得るために、半導体レーザ素子を好適に用いたが、これに限るものではない。例えば、ナトリウムランプの光のような単色光をピンホールに通すことによってもコヒーレント光を作ることができ、このような光源を用いても良い。

【0029】

映像表示装置１０１の光源駆動部１４は、オペレーショナル・アンプリファイア(Operational Amplifier)が組み込まれた駆動回路であって、それぞれの光源ＬＤ（ＲＬＤ、ＧＬＤ）に接続されて、それぞれの光源ＬＤ（ＲＬＤ、ＧＬＤ）を駆動している。

【0030】

映像表示装置１０１の画像生成部１１は、コヒーレント光Ｌｃを回折させ映像光Ｌｆとするホログラフィック光学素子４１と、ホログラフィック光学素子４１からの映像光Ｌｆを導く光学部材ＯＰと、を備えて構成される。

【0031】

ホログラフィック光学素子４１は、光源ＬＤからのコヒーレント光Ｌｃを回折させ映像光Ｌｆとする機能を有している。具体的には、本発明の第１実施形態では、位相変調方式ＬＣＯＳ（Liquid crystal on silicon）を用いており、この位相変調方式ＬＣＯＳに書き込まれた「ホログラムパターン」にコヒーレント光Ｌｃが照射されることによって、回折光が発生し、図１に示すフーリエレンズＦＬ１を通して、コヒーレント光である映像光Ｌｆとして出射されている。なお、「ホログラムパターン」には、光の強度と位相が記録されている。

【0032】

また、ホログラフィック光学素子４１には、図１に示すように、ＬＣＯＳドライバ５１が接続されており、このＬＣＯＳドライバ５１は、中央演算処理装置７１により作成された「ホログラムパターン」を位相変調方式ＬＣＯＳに、随時書き込む機能を有している。

【0033】

光学部材ＯＰは、主に、ホログラフィック光学素子４１からの映像光Ｌｆを導く光学部品から構成され、本発明の第１実施形態では、図１に示すように、光路を変更する平面ミラー（１２、２２）と、光を集光またはコリメートする光学レンズ３２と、表示画面の表示範囲を規定するスリッタ５２と、コヒーレント光である映像光Ｌｆを拡散するディフューザ１３と、を有している。他に、光学部材ＯＰには、光源ＬＤからのコヒーレント光Ｌｃを集光またはコリメートする光学レンズ４２も有している。

【0034】

スリッタ５２は、映像光Ｌｆの照射範囲の殆どを通過させており、この通過した映像光Ｌｆに相当する範囲が、観察者ＳＴにより視認される映像ＶＭ（図１を参照）の表示範囲、つまり表示画像となる。

【0035】

ディフューザ１３は、図１に示すように、スリッタ５２の光路の後側に配置され、透過する映像光Ｌｆを拡散している。また、ディフューザ１３には、ディフューザ１３を駆動する駆動部１３ｄが接続されており、ディフューザ１３を回転させている。これにより、コヒーレント光である映像光Ｌｆの指向性を低減させている。このことにより、コヒーレント光に起因するスペックルパターンを低減することができ、観察者ＳＴにより視認される映像ＶＭの品質を向上させることができる。ここで言うスペックルパターンとは、高い可干渉性（コヒーレント）を有した光が被照射物体にあたって散乱される際に、被照射物体上の各部分で散乱された散乱光同士が干渉することによって生じる微細な干渉縞のことを言う。なお、本発明の第１実施形態では、ディフューザ１３を回転させた構成にしたが、これに限るものではなく、例えば振動させて動かしても良い。

【0036】

平面ミラー（１２、２２）や光学レンズ３２及び光学レンズ４２は、一般に使用されている光学部品を用いており、特別な仕様を有するものではない。なお、光学部材ＯＰとして、昼光の悪影響を防止するために、各種フィルタを用い、光路の途中に配置しても良いし、平面ミラー（１２、２２）の代わりに曲面ミラーを用いても良い。また、図１に示す光学部材ＯＰの組合せのみに限るものではない。

【0037】

映像表示装置１０１の光制御手段Ｍ１５は、図１に示すように、光強度を検出する検出部３５と、検出部３５の検出結果に基づいて光源駆動部１４の出力電圧を調整する電圧調整部５５と、光源駆動部１４の出力電圧の出力時間を調整する時間調整部７５と、電圧調整部５５及び時間調整部７５を制御する制御部９５と、を有して構成される。

【0038】

検出部３５は、コヒーレント光である映像光Ｌｆの光強度を検出しており、図１に示すように、スリッタ５２の近傍に配置され、２個の光源ＲＬＤ及び光源ＧＬＤに対応して、２個の検出部３５Ｒと検出部３５Ｇが設けられている。そして、それぞれの検出部３５に照射される映像光Ｌｆに対して、赤色（Red）及び緑色（Green）の色毎に別個に光強度を検出している。この検出部３５として、フォトダイオード（ＰＤ、Photodiode）を好適に用いている。

【0039】

電圧調整部５５は、Ｄ／Ａコンバーター（Digital to Analog Converter）を有する制御回路からなり、検出部３５（３５Ｒ、３５Ｇ）の検出結果に基づいて、光源駆動部１４の出力電圧を調整している。また、電圧調整部５５は、図１に示すように、２個の光源ＬＤ（ＲＬＤ、ＧＬＤ）に対応して、電圧調整部５５Ｒ及び電圧調整部５５Ｇが２個の光源ＬＤ（ＲＬＤ、ＧＬＤ）にそれぞれに光源駆動部１４を介して接続されているとともに、電圧調整部５５Ｒ及び電圧調整部５５Ｇが検出部３５Ｒ及び検出部３５Ｇのそれぞれに制御部９５を介して接続されている。これにより、異なる色で異なる表示画像の面積であっても、それぞれの電圧調整部５５（５５Ｒ、５５Ｇ）によりそれぞれの光源ＬＤの出力を調整することができる。

【0040】

時間調整部７５は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）回路を有する制御回路からなり、検出部３５（３５Ｒ、３５Ｇ）の検出結果に基づいて、光源ＬＤの出力時間を調整している。また、時間調整部７５は、図１に示すように、２個の光源ＬＤ（ＲＬＤ、ＧＬＤ）に対応して、時間調整部７５Ｒ及び時間調整部７５Ｇが２個の光源ＬＤ（ＲＬＤ、ＧＬＤ）にそれぞれに光源駆動部１４を介して接続されているとともに、時間調整部７５Ｒ及び時間調整部７５Ｇが検出部３５Ｒ及び検出部３５Ｇのそれぞれに制御部９５を介して接続されている。これにより、異なる色で異なる表示画像の面積であっても、それぞれの時間調整部７５（７５Ｒ、７５Ｇ）によりそれぞれの光源ＬＤの出力を調整することができる。

【0041】

制御部９５は、集積回路（ＩＣ、integrated circuit）を用い、主に電圧調整部５５及び時間調整部７５を制御して、光源ＬＤの出力を調整している。また、この制御部９５は、検出部３５の検出結果に基づいて光源ＬＤの出力を調整する機能の他に、光源ＬＤの発熱による温度変化に伴う光源ＬＤの出力変化に対しても調整する機能を有している。

【0042】

以上のように構成された映像表示装置１０１は、図２に示すように、電圧調整部５５（５５Ｒ、５５Ｇ）と時間調整部７５（７５Ｒ、７５Ｇ）とを組み合わせて、光源ＬＤ（ＲＬＤ、ＧＬＤ）の出力を制御し、表示される映像ＶＭの輝度を一定に保持するようにしている。

【0043】

具体的には、例えば、電圧調整部５５により、１０ビットのＡ／Ｄ変換を用い、電圧を１０２４段階に調整し、更に、時間調整部７５により、パルス幅のデュ−ティ・サイクルを変え、電圧の出力時間を２００段階に調整している。これにより、映像表示装置１０１は、光源ＬＤの出力レベルを細かく分けて調整することができ、所望の目標光強度（輝度）に対して細かく制御することができる。また、映像表示装置１０１は、従来例のように偏光板９１４を用いて光強度（輝度）調整をしていないので、出力したコヒーレント光Ｌｃを無駄にすることがなく、光の利用効率が良い。

【0044】

特に、本発明の第１実施形態では、映像表示装置１０１は、光強度の検出値が所定の境界値以下の場合、例えば最高の光強度に対して１０％（これが境界値）以下の場合、時間調整部７５により出力時間を調整するようにしている。この光源ＬＤが低出力である、この１０％（これが境界値）以下の領域は、電圧（電流）の変化に対する出力の変化が小さく、しかも不安定な変化領域となっているので、この低出力領域において、電圧（電流）値を一定にして、光源ＬＤの出力を調整することができる。このことにより、目標光強度（輝度）に対して安定して光強度（輝度）を合わせることができる。

【0045】

以上のように構成された本発明の第１実施形態の映像表示装置１０１における、効果について、以下に説明する。

【0046】

本発明の第１実施形態の映像表示装置１０１は、光源駆動部１４の出力電圧を調整する電圧調整部５５（５５Ｒ、５５Ｇ）と出力電圧の出力時間を調整する時間調整部７５（７５Ｒ、７５Ｇ）とを組み合わせて、光源ＬＤの出力を制御するので、出力レベルを細かく分けて調整することができる。このため、所望の目標光強度（輝度）に対して細かく制御することができる。更に、従来例のように偏光板９１４を用いて光強度（輝度）調整をしていないので、出力したコヒーレント光Ｌｃを無駄にすることがない。これらのことにより、光の利用効率が良く、目標光強度（輝度）に対して安定して光強度（輝度）を合わせることができる。

【0047】

また、光強度の検出値が所定の境界値以下の場合、時間調整部７５により出力時間を調整するので、つまり光源ＬＤが低出力の場合、電圧（電流）を一定にしたまま光源ＬＤの出力を変えている。このため、この低出力である領域は、電圧（電流）の変化に対する出力の変化が小さく、しかも不安定な変化領域となっているので、この低出力領域において、電圧（電流）値を一定にして、光源ＬＤの出力を調整することができる。このことにより、目標光強度（輝度）に対して安定して光強度（輝度）を合わせることができる。

【0048】

また、光源ＬＤが複数個設けられているので、観察者ＳＴにより視認される映像ＶＭの色を複数にすることができ、映像ＶＭの表現を豊かにすることができる。更に、複数個の光源ＬＤに対応して電圧調整部５５及び時間調整部７５が複数個設けられているので、異なる色で異なる表示画像の面積であっても、それぞれの電圧調整部５５及び時間調整部７５により、それぞれの光源ＬＤの出力を調整し、表示される映像ＶＭのそれぞれの光強度（輝度）を一定に保持することができる。

【0049】

また、ホログラフィック光学素子４１からの映像光Ｌｆの光強度を検出部３５（３５Ｒ、３５Ｇ）が検出し、電圧調整部５５及び時間調整部７５が、検出部３５の検出結果に基づいて、光源ＬＤの出力を制御するので、表示画像に対応して表示画像の輝度調整を随時行うことができる。このことにより、目標光強度（輝度）に対して正確に光強度（輝度）を合わせることができるとともに、光の利用効率を向上させることができる。

【0050】

［第２実施形態］
図３は、本発明の第２実施形態の映像表示装置１０２を説明する構成図である。図４は、本発明の第２実施形態の映像表示装置１０２に係わる制御系統を説明するブロック図である。また、第２実施形態の映像表示装置１０２は、第１実施形態に対し、光制御手段Ｍ２５が外光検出部２７及び電流制限部２８を有している構成が異なる。なお、第１実施形態と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明は省略する。

【0051】

本発明の第２実施形態の映像表示装置１０２は、図３に示すように、本発明の第１実施形態と同様に、車両に搭載され、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ、Head-Up Display）として、使用される。

【0052】

また、本発明の第２実施形態の映像表示装置１０２は、図３に示すように、コヒーレント光Ｌｃを出射する光源ＬＤと、光源ＬＤに電力を供給する光源駆動部２４と、コヒーレント光Ｌｃから所望の表示画像を生成する画像生成部１１と、コヒーレント光Ｌｃの光強度を制御する光制御手段Ｍ２５と、を備えて構成される。そして、光制御手段Ｍ２５により光源ＬＤの出力を調整し、フロントガラスＦＧを通して、その調整された映像光Ｌｆによる映像ＶＭを観察者ＳＴに観察させる（視認させる）ようにしている。

【0053】

映像表示装置１０２の光源ＬＤは、図３及び図４に示すように、本発明の第２実施形態では、赤色（Red）及び青色（Blue）と２色の光源ＬＤ（ＲＬＤ、ＢＬＤ）が設けられている。また、詳細に図示はしていないが、赤色（Red）及び青色（Blue）を発光させるために、２種類の半導体レーザ素子を用いている。また、半導体レーザ素子として、例えば、赤色の場合は６４２ｎｍの波長等の光を出射する素子が好適に用いられ、青色の場合は４４５ｎｍの波長等の光を出射する素子が好適に用いられている。

【0054】

映像表示装置１０２の光源駆動部２４は、オペレーショナル・アンプリファイア(Operational Amplifier)が組み込まれた駆動回路であって、それぞれの光源ＬＤ（ＲＬＤ、ＢＬＤ）に接続されて、それぞれの光源ＬＤ（ＲＬＤ、ＢＬＤ）を駆動している。

【0055】

映像表示装置１０２の画像生成部１１は、本発明の第１実施形態と同様に、コヒーレント光Ｌｃを回折させ映像光Ｌｆとするホログラフィック光学素子４１と、ホログラフィック光学素子４１からの映像光Ｌｆを導く光学部材ＯＰと、を備えて構成される。

【0056】

光学部材ＯＰは、主に、ホログラフィック光学素子４１からの映像光Ｌｆを導く光学部品から構成され、本発明の第２実施形態では、図３に示すように、光路を変更する平面ミラー（１２、２２）と、光を集光またはコリメートする光学レンズ３２と、表示画面の表示範囲を規定するスリッタ５２と、映像光Ｌｆを拡散するディフューザ１３と、を有している。他に、光学部材ＯＰには、光源ＬＤからのコヒーレント光Ｌｃを集光またはコリメートする光学レンズ４２も有している。

【0057】

映像表示装置１０２の光制御手段Ｍ２５は、図３に示すように、光強度を検出する検出部３５と、検出部３５の検出結果に基づいて光源駆動部２４の出力電圧を調整する電圧調整部５５と、光源駆動部２４の出力電圧の出力時間を調整する時間調整部７５と、外光ＤＬの照度を検出する外光検出部２７と、光源ＬＤに流れる電流を制限する電流制限部２８と、電圧調整部５５及び時間調整部７５を制御する制御部９５と、を有して構成される。

【0058】

検出部３５は、映像光Ｌｆの光強度を検出しており、図３に示すように、スリッタ５２の近傍に配置され、２個の光源ＲＬＤ及び光源ＢＬＤに対応して、２個の検出部３５Ｒと検出部３５Ｂが設けられている。そして、それぞれの検出部３５に照射される映像光Ｌｆに対して、赤色（Red）及び青色（Blue）の色毎に別個に光強度を検出している。この検出部３５として、フォトダイオード（ＰＤ、Photodiode）を好適に用いている。

【0059】

電圧調整部５５は、Ｄ／Ａコンバーター（Digital to Analog Converter）を有する制御回路からなり、検出部３５（３５Ｒ、３５Ｂ）の検出結果に基づいて、光源駆動部２４の出力電圧を調整している。また、電圧調整部５５は、図３に示すように、２個の光源ＬＤ（ＲＬＤ、ＢＬＤ）に対応して、電圧調整部５５Ｒ及び電圧調整部５５Ｂが２個の光源ＬＤ（ＲＬＤ、ＢＬＤ）にそれぞれに光源駆動部２４を介して接続されているとともに、電圧調整部５５Ｒ及び電圧調整部５５Ｂが検出部３５Ｒ及び検出部３５Ｂのそれぞれに制御部９５を介して接続されている。これにより、異なる色で異なる表示画像の面積であっても、それぞれの電圧調整部５５（５５Ｒ、５５Ｂ）によりそれぞれの光源ＬＤ（ＲＬＤ、ＢＬＤ）の出力を調整することができる。

【0060】

時間調整部７５は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）回路を有する制御回路からなり、検出部３５（３５Ｒ、３５Ｂ）の検出結果に基づいて、光源ＬＤの出力時間を調整している。また、時間調整部７５は、図３に示すように、２個の光源ＬＤ（ＲＬＤ、ＢＬＤ）に対応して、時間調整部７５Ｒ及び時間調整部７５Ｂが２個の光源ＬＤ（ＲＬＤ、ＢＬＤ）にそれぞれに光源駆動部２４を介して接続されているとともに、時間調整部７５Ｒ及び時間調整部７５Ｂが検出部３５Ｒ及び検出部３５Ｂのそれぞれに制御部９５を介して接続されている。これにより、異なる色で異なる表示画像の面積であっても、それぞれの時間調整部７５（７５Ｒ、７５Ｂ）によりそれぞれの光源ＬＤの出力を調整することができる。

【0061】

光制御手段Ｍ２５の外光検出部２７は、フォトダイオード（ＰＤ、Photodiode）と電流増幅回路を内蔵した照度センサを用いており、図３に示すように、フロントガラスＦＧの近傍に配設し、外光ＤＬ、ここでは主に昼光（太陽光）の照度を検出している。そして、光制御手段Ｍ２５は、この外光検出部２７により測定された外部照度測定値に基づき、電圧調整部５５と時間調整部７５の少なくとも一方を用いて、光源ＬＤの出力を制御している。これにより、外光ＤＬの明るさの違い、例えば昼と夜、晴れと曇り、或いはトンネル内外等に対応して、光源ＬＤの出力を調整することができる。このことにより、観察者ＳＴにより視認される映像ＶＭの明るさをその時の状況に合うように変更することができ、観察者ＳＴが見やすい映像ＶＭを提供することができる。

【0062】

また、図３に示すディフューザ１３と平面ミラー２２との間に外光検出部２７を配設することで、フロントガラスＦＧから映像表示装置１０２内に入光して平面ミラー２２で反射されディフューザ１３に到達された外光ＤＬの照度を検出することができる。これにより、外光ＤＬの影響による映像ＶＭのコントラスト変化に対して、光源ＬＤの出力を微妙に調整することができる。このことにより、観察者ＳＴに視認される映像ＶＭのコントラストの補正が可能となり、観察者ＳＴがより見やすい映像ＶＭを提供することができる。なお、本発明の第２実施形態の映像表示装置１０２は、光源駆動部２４の出力電圧を調整する電圧調整部５５（５５Ｒ、５５Ｂ）と出力電圧の出力時間を調整する時間調整部７５（７５Ｒ、７５Ｂ）とを組み合わせて、光源ＬＤの出力を制御しているので、このような微妙な調整を容易にしている。

【0063】

光制御手段Ｍ２５の電流制限部２８（２８Ｒ、２８Ｂ）は、コンパレータ（comparator）を用いており、図３に示すように、それぞれの光源ＬＤ（ＲＬＤ、ＢＬＤ）を駆動する光源駆動部２４にそれぞれ接続されている。そして、予め設定されていた基準電流値以下の電流値となるように、光源駆動部２４を制御して、光源ＬＤに流れる電流を制限している。これにより、光源ＬＤの劣化や衝撃による光軸のズレ等により、光源ＬＤに過剰な電流が流れることを防止できる。このことにより、光源ＬＤに与えるダメージを低減することができ、光源ＬＤの寿命を延ばすことができる。

【0064】

以上のように構成された映像表示装置１０２は、図４に示すように、電圧調整部５５（５５Ｒ、５５Ｂ）と時間調整部７５（７５Ｒ、７５Ｂ）とを組み合わせて、光源ＬＤ（ＲＬＤ、ＢＬＤ）の出力を制御し、表示される映像ＶＭの輝度を一定に保持するようにしている。

【0065】

以上のように構成された本発明の第２実施形態の映像表示装置１０２における、効果について、以下に説明する。

【0066】

本発明の第２実施形態の映像表示装置１０２は、光源駆動部２４の出力電圧を調整する電圧調整部５５（５５Ｒ、５５Ｂ）と出力電圧の出力時間を調整する時間調整部７５（７５Ｒ、７５Ｂ）とを組み合わせて、光源ＬＤの出力を制御するので、出力レベルを細かく分けて調整することができる。このため、所望の目標光強度（輝度）に対して細かく制御することができる。更に、従来例のように偏光板９１４を用いて光強度（輝度）調整をしていないので、出力したコヒーレント光Ｌｃを無駄にすることがない。これらのことにより、光の利用効率が良く、目標光強度（輝度）に対して安定して光強度（輝度）を合わせることができる。

【0067】

また、外光検出部２７により測定された外部照度測定値に基づき、電圧調整部５５と時間調整部７５の少なくとも一方を用いて、光源ＬＤの出力を制御するので、外光ＤＬの明るさの違い、例えば昼と夜、晴れと曇り、或いはトンネル内外等に対応して、光源ＬＤの出力を調整することができる。このことにより、観察者ＳＴにより視認される映像ＶＭの明るさをその時の状況に合うように変更することができ、観察者ＳＴが見やすい映像ＶＭを提供することができる。

【0068】

また、光制御手段Ｍ２５の電流制限部２８（２８Ｒ、２８Ｂ）が予め設定されていた基準電流値以下の電流値となるように、光源駆動部２４を制御するので、光源ＬＤの劣化や衝撃による光軸のズレ等により、光源ＬＤに過剰な電流が流れることを防止できる。このことにより、光源ＬＤに与えるダメージを低減することができ、光源ＬＤの寿命を延ばすことができる。

【0069】

また、光源ＬＤが複数個設けられているので、観察者ＳＴにより視認される映像ＶＭの色を複数にすることができ、映像ＶＭの表現を豊かにすることができる。更に、複数個の光源ＬＤに対応して電圧調整部５５及び時間調整部７５が複数個設けられているので、異なる色で異なる表示画像の面積であっても、それぞれの電圧調整部５５及び時間調整部７５により、それぞれの光源ＬＤの出力を調整し、表示される映像ＶＭのそれぞれの光強度（輝度）を一定に保持することができる。

【0070】

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば次のように変形して実施することができ、これらの実施形態も本発明の技術的範囲に属する。

【0071】

＜変形例１＞
図５は、本発明の第１実施形態の変形例１の映像表示装置Ｃ１０１に係わる制御系統を説明するブロック図である。上記第１実施形態では、２種類の光源ＬＤ（ＲＬＤ、ＧＬＤ）を用いて構成したが、３種類の光源ＬＤ（ＲＬＤ、ＧＬＤ、ＢＬＤ）を用いて構成しても良い。その際には、図５に示すように、３種類の光源ＬＤに対応した検出部Ｃ３５と電圧調整部Ｃ５５と時間調整部Ｃ７５を設けるようにすると良い。

【0072】

＜変形例２＞
変形例１では、光源ＬＤとして、赤色（Red）、緑色（Green）、青色（Blue）と３色の光源ＬＤ（ＲＬＤ、ＧＬＤ、ＢＬＤ）を設けるように好適に構成にしたが、更に、黄色（Yellow）を加えた４色の光源を設ける構成であっても良く、４色以上の光源を設ける構成であっても良い。また、逆に１色の光源を用いる構成であっても良い。

【0073】

＜変形例３＞
上記第１実施形態では、上記第２実施形態で用いた外光検出部２７を用いない構成としたが、照度計が車両に搭載されている場合は、その照度計からの外部照度測定値の情報を映像表示装置１０１に入力することができる。これにより、外光検出部２７を有することにより、上記第２実施形態の映像表示装置１０２で得られる機能を実現することができる。

【0074】

＜変形例４＞
上記実施形態では、ディフューザ１３をスリッタ５２の光路の後側に好適に配置したが、ディフューザ１３は、フーリエレンズＦＬ１以降の光路に配置されていれば良い。

【0075】

＜変形例５＞
上記実施形態では、車両に搭載されたヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ、Head-Up Display）への適用であったが、これに限るものでなく、例えば、三次元ディスプレイやヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ、Head Mounted Display）にも適用可能である。

【0076】

本発明は上記実施の形態に限定されず、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更することが可能である。

【符号の説明】

【0077】

１１ 画像生成部
４１ ホログラフィック光学素子
１４、２４ 光源駆動部
３５、３５Ｂ、３５Ｇ、３５Ｒ、Ｃ３５ 検出部
５５、５５Ｂ、５５Ｇ、５５Ｒ、Ｃ５５ 電圧調整部
７５、７５Ｂ、７５Ｇ、７５Ｒ、Ｃ７５ 時間調整部
２７ 外光検出部
２８ 電流制限部
ＤＬ 外光
ＬＤ、ＲＬＤ、ＧＬＤ、ＢＬＤ 光源
Ｌｃ コヒーレント光
Ｌｆ 映像光
Ｍ１５、Ｍ２５ 光制御手段
ＯＰ 光学部材
ＳＴ 観察者
ＶＭ 映像
１０１、１０２、Ｃ１０１ 映像表示装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】