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JP-2026076480-A - 投影型表示装置

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Abstract

【課題】光源からの光を投影像に効率的に利用することができる投影型表示装置を提供する。 【解決手段】投影型表示装置１００は、表示光Ｌを放射する光放射部１０Ａを有するプロジェクタ１０と、光放射部１０Ａに対面するように並べられ、プロジェクタ１０からの表示光Ｌを互いに離れる方向に反射して被投射面２０３Ｌ，２０３Ｒに投影像ＶＬ，ＶＲを投影させる一対のミラー２１Ｌ，２１Ｒと、を備える。プロジェクタ１０は、照明光を放射するレーザ光源と、ＣＧＨ変調領域に計算機生成ホログラムを表示することで照明光を表示光へと変調する空間位相変調器と、計算機生成ホログラムを生成する制御部と、を備える。制御部は、一対のミラー２１Ｌ，２１Ｒの間に対応するエリアＡｒの表示光Ｌの輝度がゼロとなるように計算機生成ホログラムを生成する。 【選択図】図２

Inventors

  • 山田 哲也

Assignees

  • 日本精機株式会社

Dates

Publication Date
20260512
Application Date
20241024

Claims (3)

  1. 表示光を放射する光放射部を有するプロジェクタと、 前記光放射部に対面するように並べられ、前記プロジェクタからの前記表示光を互いに離れる方向に反射して被投射面に投影像を投影させる一対のミラーと、を備え、 前記プロジェクタは、 照明光を放射する光源と、 変調領域に計算機生成ホログラムを表示することで前記照明光を前記表示光へと変調する空間位相変調器と、 前記計算機生成ホログラムを生成する制御部と、を備え、 前記制御部は、前記一対のミラーの間に対応するエリアの前記表示光の輝度がゼロとなるように前記計算機生成ホログラムを生成する、 投影型表示装置。
  2. 表示光を放射する光放射部を有するプロジェクタと、 前記光放射部に対面するように並べられ、前記プロジェクタからの前記表示光を互いに離れる方向に反射して被投射面に投影像を投影させる一対のミラーと、を備え、 前記プロジェクタは、 照明光を放射する光源と、 変調領域に計算機生成ホログラムを表示することで前記照明光を変調する空間位相変調器と、 前記空間位相変調器からの前記照明光を受けて前記表示光を放射する表示素子と、 前記計算機生成ホログラムを生成する制御部と、を備え、 前記制御部は、前記一対のミラーの間に対応するエリアの前記表示光の輝度がゼロとなるように前記計算機生成ホログラムを生成する、 投影型表示装置。
  3. 前記制御部は、前記投影像の前記光放射部からの距離に応じた前記投影像の輝度のバラツキが小さくなるように、前記変調領域内に複数の輝度調整用パターンを設定した前記計算機生成ホログラムを生成する、 請求項１又は２に記載の投影型表示装置。

Description

本開示は、投影型表示装置に関する。 特許文献１に記載のプロジェクタは、光源からの光を基に生成される表示光を放射することで投影先に投影像を投影させる。 特開２０２４－７７０２２号公報 本開示の第１実施形態に係る投影型表示装置が搭載された車室内のインストルメントパネルの概略正面図である。第１実施形態に係る投影型表示装置の概略底面図である。第１実施形態に係る投影型表示装置のブロック図である。第１実施形態に係るＣＧＨ変調領域を示す概略図である。第１実施形態に係るＣＧＨ変調領域を示す概略図である。第２実施形態に係る投影型表示装置のブロック図である。第２実施形態に係る空間位相変調器から表示素子への照明光の放射態様を示す模式図である。 （第１実施形態） 本開示の第１実施形態に係る投影型表示装置について、図面を参照して説明する。 図１に示すように、投影型表示装置１００は、車両２００に搭載されている。本例では、投影型表示装置１００は、車室内のステアリングホイール２０１が設けられるインストルメントパネル２０２に搭載されている。具体的には、投影型表示装置１００は、インストルメントパネル２０２における、車両情報を表示する表示器であるセンターインフォメーションディスプレイ（ＣＩＤ）２０５の運転者から見た裏側に配置されている。投影型表示装置１００は、運転者（視認者）から見た左右方向Ｌｄ，Ｒｄにおいて、インストルメントパネル２０２の中央部に位置する。投影型表示装置１００は、投影型表示装置１００の左右両側のインストルメントパネル２０２の被投射面２０３Ｌ，２０３Ｒに表示光Ｌを投射することにより投影像ＶＬ，ＶＲを表示する。投影像ＶＬ，ＶＲは、本実施形態では、３次元の像であり、模様、車両情報、車両情報以外の情報などを表示する。 図２に示すように、投影型表示装置１００は、プロジェクタ１０と、一対のミラー２１Ｌ，２１Ｒと、を備える。 一対のミラー２１Ｌ，２１Ｒは、プロジェクタ１０の光放射部１０Ａに対面する位置に、左右方向Ｌｄ，Ｒｄに隙間Ｇを持って並べられる。すなわち、ミラー２１Ｌの右方向Ｒｄの側面とミラー２１Ｒの左方向Ｆｄの側面は隙間Ｇを持って向かい合っている。ミラー２１Ｌは、光放射部１０Ａから放射される表示光Ｌの左半分を受けて反射し、ミラー２１Ｒは、光放射部１０Ａから放射される表示光Ｌの右半分を受けて反射する。一対のミラー２１Ｌ，２１Ｒは、それぞれプロジェクタ１０からの表示光Ｌを左右両側の被投射面２０３Ｌ，２０３Ｒに向けて反射する。ミラー２１Ｌ，２１Ｒが反射した表示光Ｌは、互いに離れる方向に２つに分かれる。一対のミラー２１Ｌ，２１Ｒは、それぞれ矩形板状の平面ミラーであり、左右方向Ｌｄ，Ｒｄにおいて互いに離れるにつれてプロジェクタ１０の光放射部１０Ａから遠ざかる向きに、左右方向Ｌｄ，Ｒｄに傾斜して設けられている。よって、一対のミラー２１Ｌ，２１Ｒと光放射部１０Ａとの光路は、左右方向Ｌｄ，Ｒｄの両外側に進むにつれて長くなる。隙間Ｇは、例えば、８ｍｍ～１２ｍｍ、一例として、約１０ｍｍである。 図３に示すように、プロジェクタ１０は、レーザ光源１１と、空間位相変調器１３と、投射レンズ１８と、偏光ビームスプリッタ１９と、制御部１５と、を備える。 レーザ光源１１は、照明光ＩＬであるレーザ光を放射する光源であり、例えば、緑色のレーザ光を放射するレーザダイオードである。なお、レーザ光源１１は、単一（１色）の色の光を放射してもよいし、複数色の光を放射してもよく、例えば、Ｒ（Ｒｅｄ）Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）Ｂ（Ｂｌｕｅ）の３色の光を放射する光源であってもよい。 空間位相変調器１３は、干渉縞の画像を表示する、例えば反射型の変調器（空間光変調器）である。空間位相変調器１３は、干渉縞の画像（ＣＧＨ画像）を表示した状態で、照明光ＩＬを受けて３次元映像を再生する。空間位相変調器１３は、この３次元映像に係る表示光Ｌを放射する。この干渉縞の画像は、例えば、計算機生成ホログラフィを利用して生成された計算機生成ホログラム（ＣＧＨ：Computer-Generated Hologram）である。空間位相変調器１３は、例えば、ＬＣＯＳ－ＳＬＭ（Liquid Crystal on Sili con-Spatial Light Modulator）である。 偏光ビームスプリッタ１９は、特定の偏光状態を持つ光のみを選択的に反射または透過させる光学デバイスである。偏光ビームスプリッタ１９は、レーザ光源１１からの照明光ＩＬを空間位相変調器１３に向けて透過し、空間位相変調器１３からの表示光Ｌを投射レンズ１８に向けて反射する。 投射レンズ１８は、プロジェクタ１０の筐体１４の開口部に嵌め込まれており、表示光Ｌがプロジェクタ１０の外部に向けて透過する。 制御部１５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備える制御用コンピュータである。 制御部１５は、ハードウェアとソフトウェアとの協働により実現される機能構成として、ＣＧＨ生成器１５Ａと、レーザーコントローラ１５Ｂと、を備える。 レーザーコントローラ１５Ｂは、レーザ光源１１の点灯制御を行う。 ＣＧＨ生成器１５Ａは、表示光Ｌを生成するために、ＣＧＨ変調領域ＡにＣＧＨ画像を生成し、生成したＣＧＨ画像（干渉縞の画像）を空間位相変調器１３に表示する。ＣＧＨ変調領域Ａは、左右方向Ｌｄ，Ｒｄに長く、上下方向Ｕｄ，Ｄｄに短い長方形をなす。ここで、ＣＧＨ変調領域Ａの左右方向Ｌｄ，Ｒｄは、表示光Ｌに関する方向としては、視認者から見た左右方向Ｌｄ，Ｒｄと同じ方向であり、ＣＧＨ変調領域Ａの上下方向Ｕｄ，Ｄｄは、表示光Ｌに関する方向としては、視認者から見た上下方向又は奥行き方向である。 図４に示すように、ＣＧＨ変調領域Ａは、使用領域Ａ１と、不使用領域Ａ２と、を備える。 不使用領域Ａ２は、ＣＧＨ変調領域Ａの左右方向Ｌｄ，Ｒｄの中央に位置し、ＣＧＨ変調領域Ａの上下方向Ｕｄ，Ｄｄの全域にわたって形成されている。不使用領域Ａ２は、上下方向Ｕｄ，Ｄｄに長い長方形をなす。 不使用領域Ａ２は、表示光Ｌとしては一対のミラー２１Ｌ，２１Ｒ間の隙間Ｇに到達するエリアＡｒ（図２参照）に対応する。エリアＡｒは、光放射部１０Ａから隙間Ｇ側に進むにつれて断面積が大きくなるように形成されている。エリアＡｒ内での表示光Ｌの輝度がゼロ、すなわち、黒となるように、不使用領域Ａ２の干渉縞が生成されている。エリアＡｒにより、表示光Ｌは左右方向Ｌｄ，Ｒｄに２つに分断される。 使用領域Ａ１は、不使用領域Ａ２の左右方向Ｌｄ，Ｒｄの両側に設定され、投影像ＶＬ，ＶＲを再生可能な干渉縞が生成されている。 以上のように、エリアＡｒ内で無駄に表示光Ｌの輝度や光干渉が生じないため、その分、投影像ＶＬ，ＶＲの輝度を高めることができる。各使用領域Ａ１は、不使用領域Ａ２と上下方向Ｕｄ，Ｄｄの長さが同一で、不使用領域Ａ２よりも左右方向Ｌｄ，Ｒｄの長さが長い長方形をなす。 また、図５の上段に示すように、２つの使用領域Ａ１には、不使用領域Ａ２から遠ざかる左右方向Ｌｄ，Ｒｄの外側に向かうにつれて表示光Ｌ（投影像ＶＬ，ＶＲ）の輝度が大きくなる輝度調整用パターンＰ１～Ｐ４が形成されている。輝度調整用パターンＰ１～Ｐ４は、不使用領域Ａ２に近い方から、Ｐ１→Ｐ２→Ｐ３→Ｐ４の順で設定されている。 不使用領域Ａ２の右方向Ｒｄにある使用領域Ａ１の輝度調整用パターンＰ１～Ｐ４は、投影像ＶＲに対応しており、不使用領域Ａ２の左方向Ｌｄにある使用領域Ａ１の輝度調整用パターンＰ１～Ｐ４は、投影像ＶＬに対応している。輝度調整用パターンＰ１は、左右方向Ｌｄ，Ｒｄにおいて、投影像ＶＲの光放射部１０Ａ側の端部に位置し、輝度調整用パターンＰ４は、左右方向Ｌｄ，Ｒｄにおいて、投影像ＶＲの光放射部１０Ａから遠い側の端部に位置する。 図５の下段に示すように、輝度調整用パターンＰ１～Ｐ４により設定される輝度は、不使用領域Ａ２から遠くなるほど高くなるようにステップ状に設定されている。 隣り合う２つの輝度調整用パターンＰ１～Ｐ４の輝度差は一定に設定されている。 なお、当該輝度差は、一定でなくてもよく、例えば、左右方向Ｌｄ，Ｒｄに不使用領域Ａ２から遠ざかるにつれて当該輝度差が大きくなるように設定されてもよい。また、この輝度は、ステップ状の変化に限らず、リニアに変化してもよい。 ここで、投影型表示装置１００のコンパクト化を図るために、一対のミラー２１Ｌ，２１Ｒは、プロジェクタ１０の光放射部１０Ａに近い位置に設けられることが好ましい。しかしながら、この場合には、表示光Ｌの被投射面２０３Ｌ，２０３Ｒに対する入射角度θ（図２参照）が小さくなる。入射角度θは、例えば、５°～３０°に設定されている。このように、入射角度θが小さくなると、左右方向Ｌｄ，Ｒｄにおける投影像ＶＬ，ＶＲの均斉度が低くなり、色収差が大きくなる。 具体的には、投影像ＶＬ，ＶＲのプロジェクタ１０から遠い位置での拡大倍率は、投影像ＶＬ，ＶＲのうち光放射部１０Ａの近い位置での拡大倍率よりも大きくなる。このため、投影像ＶＬ，ＶＲのうち光放射部１０Ａから遠い位置での輝度は小さくなりやすい。よって、輝度調整用パターンＰ１～Ｐ４なしの構成では均斉度が低下しやすい。 この点、本実施形態では、輝度調整用パターンＰ１～Ｐ４により、投影像ＶＬ，ＶＲのうち光放射部１０Ａから遠い位置で輝度が、光放射部１０Ａから近い位置での輝度に対して高められる。これにより、均斉度の低下を抑制することができる。 なお、ＣＧＨ変調領域Ａには、実際には干渉縞の画像が表示されているが、図４と図５では、干渉縞は省略して図示されている。 （第１実施形態の効果） 以上、説明した第１実施形態によれば、以下の効果を奏する。 （１）投影表示装置１００は、表示光Ｌを放射する光放射部１０Ａを有するプロジェクタ１０と、光放射部１０Ａに対面するように並べられ、プロジェクタ１０からの表示光Ｌを互いに離れる方向に反射して被投射面２０３Ｌ，２０３Ｒに投影像ＶＬ，ＶＲを投影させる一対のミラー２１Ｌ，２１Ｒと、を備える。プロジェクタ１０は、照明光ＩＬを放射する光源の一例であるレーザ光源１１と、ＣＧＨ変調領域Ａに計算機生成ホログラム（ＣＧＨ画像）を表示することで照明光ＩＬを表示光Ｌへと変調する空間位相変調器１３と、計算機生成ホログラムを生成する制御部１５と、を備える。制御部１５は、一対のミラー２１Ｌ，２１Ｒの間に対応するエリアＡｒの表示光Ｌの輝度がゼロとなるように計算機生成ホログラムを生成する。 この構成によれば、一対のミラー２１Ｌ，２１Ｒの間に対応するエリアＡｒでの光の無駄がなくなり、レーザ光源１１からの光を効率的に利用することができる。 また、単一のプロジェクタ１０により物理的に離れた２つの投影像ＶＬ，ＶＲを表示可能となる。 （２）制御部１５は、投影像ＶＬ，ＶＲの光放射部１０Ａからの距離に応じた投影像ＶＬ，ＶＲの輝度のバラツキが小さくなるように、ＣＧＨ変調領域Ａ内に複数の輝度調整用パターンＰ１～Ｐ４を設定した計算機生成ホログラムを生成する。 この構成によれば、上述したように、均斉度の低下を抑制することができる。 （第２実施形態） 本開示の第２実施形態に係る投影型表示装置について、図面を参照して説明する。以下、第１実施形態との相違点を中心に説明する。 図６に示すように、プロジェクタ１１０は、上記第１実施形態の構成に加えて、表示素子１７を備え、制御部１５は、上記第１実施形態の構成に加えて、表示素子コントローラ１５Ｃを備える。 本実施形態では、空間位相変調器１３と偏光ビームスプリッタ１９により照明調整部１６を構成する。すなわ