(57)【要約】【課題】光学系に障害物が侵入したときにおいてもスクリーン上の画像表示を中断させることなく、明るさや輝度も障害物が侵入する前後で変化がない画像表示をすることができる画像表示装置を提供する。【解決手段】本発明の画像表示装置１０は、レーザ光を出射する光源１２とレーザ光を走査する走査部とをそれぞれ含む走査ユニット１４と、走査光１５が照射されるスクリーン１６と、走査ユニット１４とスクリーン１６との間に侵入または落下などにより配置された障害物１８ａを検知する障害物検知部１８と、を備え、障害物検知部１８により障害物１８ａを検知して複数の走査ユニット１４のうちの少なくともいずれかの走査ユニット１４の走査範囲１４ａを変更して所定の輝度以上の画像をスクリーン１６上に継続して表示している構成としている。【選択図】図１
2010243940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出射する光源と前記レーザ光を走査する走査部とをそれぞれ含む複数の走査ユニットと、
前記走査ユニットから走査される走査光が照射されるスクリーンと、
前記走査ユニットと前記スクリーンとの間に侵入または配置された障害物を検知する障害物検知部と、
前記障害物検知部の結果から、各走査ユニットが前記障害物を避けて前記スクリーンに前記走査光を走査できる走査可能領域を判定する走査可能領域判定部と、
前記スクリーンに表示する映像の表示輝度を決定する輝度決定部と、
各走査ユニットの前記光源からの光出力、前記走査光の投影角度および走査角のうちの少なくとも一つを変更して画像の表示を行う画像表示調節部と、
を備えることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
スクリーン周辺部の光量を検知する周辺光量検知部を備え、
前記輝度決定部は、前記周辺光量検知部の検知結果から表示輝度を決定することを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記光源は、赤色レーザ光源、緑色レーザ光源および青色レーザ光源からなるＲＧＢ光源に加えて赤外レーザ光源を備え、前記スクリーンは可視光と赤外光とを異なる角度で反射する波長選択性を有し、
前記障害物検知部は、前記赤外レーザ光源から出射される赤外光により前記障害物を検知していることを特徴とする請求項１または２記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記緑色レーザ光源は、励起用の半導体レーザ光源とＳＨＧ素子とを含み、前記赤外光は前記半導体レーザ光源から出射されていることを特徴とする請求項３記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記障害物検知部により前記障害物を検知して前記走査ユニットからの前記走査光の波面形状を制御してコヒーレンシーを低下させる波面制御部を前記走査ユニットの近傍にさらに備えた請求項１から５のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記複数の走査ユニットは、走査部がレーザ光を走査する走査パターンが互いに異なることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車などにおいてレーザ光を走査して画像を表示するヘッドアップディスプレイ（以下、「ＨＵＤ」とする）などの画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ光を走査して画像を表示する画像表示装置は簡単な光学系で色再現性がよく高輝度で表示できることから、その開発が期待されている。高輝度化や明るさの増加のために光学系が工夫される一方、レーザ光が走査される光学系に障害物などが侵入した場合の安全面での対処も工夫されている。
【０００３】
このような画像表示装置として、画像を表示するスクリーン上にレーザ光を投射すると共に検出波を投射し、このスクリーンからの検出波の反射波を検出することにより、レーザ光の投射領域への障害物の侵入を検知してレーザ光を遮断することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような構成とすることにより、検出波は視聴者に視認されることなくレーザ光も遮断されるため安全性の高い画像投射装置を提供することができる。
【０００４】
また、投射型画像表示装置において、レーザ光を投射する投射ユニットに加えて投射領域をカバーする赤外線センサを備えて、検知領域に人が侵入した場合に、この赤外線センサにより検知することによりレーザ光の出力を停止して誤って人に照射されることを防止することを提案している（例えば、特許文献２参照）。このような構成とすることにより、人に対して安全性の高い投射型画像表示装置が実現できるとしている。
【０００５】
一方、表示される画像の明るさを増加させるために、複数のレーザプロジェクタを使用して同一のスクリーン上に投射されるレーザビームの位置をほぼ同一の点に重ね合わせる走査手段を備えるなどの光学系の工夫が提案されている（例えば、特許文献３参照）。このような構成とすることにより、スクリーン上に高輝度の大画面映像を投影することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２４９３９９号公報
【特許文献２】特開２００６−１７８３４２号公報
【特許文献３】特開平６−１０９９９２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、上記で説明した従来技術においては、複数のレーザ光源を使用してスクリーン上の画像の明るさや輝度を向上させても、人や障害物などが光学系に侵入したときに安全性に対処するために画像表示が中断されてしまうという問題がある。
【０００８】
図３は従来の画像表示装置１、２の概略構成図で、（ａ）は単一の走査ユニット３を有する画像表示装置１の平面図、（ｂ）は複数の走査ユニット３を有する画像表示装置２の平面図である。走査ユニットはレーザ光を出力する光源と、光源から出力されたレーザ光をスクリーンに向けて走査する走査部からなり、スクリーン上にレーザ光を投射することでユーザに画像を表示する。
【０００９】
図３（ａ）に示すような単一の走査ユニット３から構成されている画像表示装置１の場合には、障害物４が走査ユニット３の近傍の正面に侵入すると、走査光５がスクリーンで散乱せず、直接ユーザの眼に向かってしまう可能性がある。これを防ぐために特許文献１などでは、障害物４を検知すると走査ユニットの出力を停止する。そのために障害物４が走査ユニットの前に侵入した場合、画像表示が中断されてしまう。
【００１０】
また、図３（ｂ）に示すように複数の走査ユニット３から構成されている画像表示装置２の場合でも、それぞれの走査ユニット３の走査範囲がスクリーン７全体を同じようにカバーしていると図３（ａ）と同様に、障害物４による走査光５の反射を防ぐために画像表示が中断されてしまう。
【００１１】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、光学系に障害物が侵入したときにおいてもスクリーン上の画像表示を中断させることなく、明るさや輝度も障害物が侵入する前後で変化がない画像表示をすることができる画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】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の画像表示装置は、
レーザ光を出射する光源と前記レーザ光を走査する走査部とをそれぞれ含む複数の走査ユニットと、
前記走査ユニットから走査される走査光が照射されるスクリーンと、
前記走査ユニットと前記スクリーンとの間に侵入または配置された障害物を検知する障害物検知部と、
前記障害物検知部の結果から、各走査ユニットが前記障害物を避けて前記スクリーンに前記走査光を走査できる走査可能領域を判定する走査可能領域判定部と、
前記スクリーンに表示する映像の表示輝度を決定する輝度決定部と、
各走査ユニットの前記光源からの光出力、前記走査光の投影角度および走査角のうちの少なくとも一つを変更して画像の表示を行う画像表示調節部とを備えることを特徴とする。
【００１３】
本構成により、走査ユニットとスクリーンとの間に携帯電話や手鏡などの反射体が落下した場合でも、反射体によるレーザ光の散乱を防止しながら必要な情報を明るさや輝度を維持しつつ画像表示することができる。
【００１４】
また本発明の画像表示装置は、スクリーン周辺部の光量を検知する周辺光量検知部を備え、
前記輝度決定部は、前記周辺光量検知部の検知結果から表示輝度を決定することを特徴とする。
【００１５】
本構成により、昼間は表示輝度を上げ、夜間は表示輝度を落とすといったスクリーンの周辺光量にあわせて輝度を調節し、表示画像の視認性を上げることが可能になる。
【００１６】
また、本発明の前記光源は、赤色レーザ光源、緑色レーザ光源および青色レーザ光源からなるＲＧＢ光源に加えて赤外レーザ光源を備え、前記スクリーンは可視光と赤外光とを異なる角度で反射する波長選択性を有し、
前記障害物検知部は、前記赤外レーザ光源から出射される赤外光により前記障害物を検知していることを特徴とする。
【００１７】
本構成により、ＲＧＢ光は画像を表示して赤外光は障害物を検知することができる。このことにより、ＲＧＢ光の明るさや輝度を維持しつつ画像表示することができる。
【００１８】
また本発明の前記緑色レーザ光源は、励起用の半導体レーザ光源とＳＨＧ素子とを含み、前記赤外光は前記半導体レーザ光源から出射されていることを特徴とする第３の請求項記載の画像表示装置。
【００１９】
本構成により、赤外光源を付加することなく赤外光を利用できるので光源の小型化を行うことができる。
【００２０】
また本発明の画像表示装置は、前記障害物検知部により、前記障害物を検知して前記走査ユニットからの前記走査光の波面形状を制御してコヒーレンシーを低下させる波面形状制御部をさらに備えたことを特徴とする。
【００２１】
本構成により、反射体を検知するだけでなく走査光を散乱させてさらに安全性の高い画像表示装置を実現することができる。
【００２２】
また本発明の画像表示装置は、前記複数の走査ユニットは、走査部がレーザ光を走査する走査パターンが互いに異なることを特徴とする。
【００２３】
本構成により、複数の走査ユニットからの複数のレーザ光が反射体などの障害物により同時に反射しないようにすることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、走査ユニットとスクリーンとの間に、携帯電話や手鏡などの反射体が障害物として落下した場合でも、反射体によるレーザ光の散乱を防止しながら、必要な画像情報を明るさや輝度を維持しつつ表示する画像表示装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる画像表示装置の概略構成図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は障害物が侵入したときの平面図
【図２】本発明の実施の形態１にかかる画像表示装置の構成要素である走査ユニットの光学系を模式的に示す図
【図３】従来の画像表示装置の概略構成図で、（ａ）は単一の走査ユニットを有する画像表示装置の平面図、（ｂ）は複数の走査ユニットを有する画像表示装置の平面図
【図４】本発明の実施の形態１にかかる画像表示装置をＨＵＤとして自動車に適用した例を示す図で、（ａ）は通常通り動作していることを示す側面図、（ｂ）は障害物が侵入したときの動作を示す側面図
【図５】本発明の実施の形態１にかかる画像表示装置をＨＵＤとして自動車に適用した例を示す図で、赤外光により障害物を検知していることを示す側面図
【図６】本発明の実施の形態１にかかる画像表示装置で表示される画像情報の例を示す図で、（ａ）はフルスクリーンで運転情報を示している図、（ｂ）は表示領域を縮小して運転情報を示している図
【図７】本発明の実施の形態１にかかる走査可能領域の例を示す図
【図８】本発明の実施の形態１にかかる障害物が侵入した場合の走査範囲の変更手順を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、同じ構成要素には同じ符号を付しており、説明を省略する場合もある。
【００２７】
（実施の形態１）
図１に本発明の実施の形態１にかかる画像表示装置１０の概略構成図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は障害物が侵入したときの平面図を示す。図２は画像表示装置１０の構成要素である走査ユニット１４の光学系を模式的に示す図である。
【００２８】
図１（ａ）、および、図２に示される本実施の形態１の画像表示装置１０は、レーザ光１１を出射する光源１２とレーザ光１１を走査する走査部１３とをそれぞれ含む走査ユニット１４と、走査ユニット１４から走査される走査光１５が照射されるスクリーン１６と、スクリーン１６の周辺の光量を検出する周辺光検知部１７と、走査ユニット１４とスクリーン１６との間に侵入、または、落下などにより配置された障害物１８ａを検知する障害物検知部１８と、を備えている。そして、この障害物検知部１８により障害物１８ａを検知して、複数の走査ユニット１４のうちの少なくともいずれかの走査ユニット１４の走査範囲１４ａを変更して所定の輝度以上の画像をスクリーン１６上に継続して表示している構成としている。
【００２９】
次に走査ユニット１４の構成について具体的に説明する。
【００３０】
本実施の形態では走査ユニット１４は、三つの走査ユニット１４ｂ、１４ｃ、１４ｄから構成され、それぞれの走査ユニットは図２に示される光学系で構成される。
【００３１】
図２に示すように光源１２は、たとえば、レーザ光源１２を使用している。このレーザ光源１２は、少なくとも赤色レーザ光源（以下、「Ｒ光源」とする）１２Ｒ、緑色レーザ光源（以下、「Ｇ光源」とする）１２Ｇおよび青色レーザ光源（以下、「Ｂ光源」とする）１２ＢからなるＲＧＢ光源である。ここで、Ｒ光源１２ＲおよびＢ光源１２Ｂには、波長６５０ｎｍおよび波長４５０ｎｍのレーザ光を出射する半導体レーザを用い、Ｇ光源１２Ｇには、波長５３０ｎｍのレーザ光を出射する半導体レーザ励起のＳＨＧレーザを用いている。
【００３２】
なお、本実施の形態では、Ｇ光源として半導体レーザ光源と、赤外線を緑色に変換するＳＨＧ（Ｓｅｃｏｎｄ−Ｈａｒｍｏｎｉｃ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ：第２次高調波発生）素子の組合せを用いているが、Ｇ光源１２Ｇが緑色の半導体レーザ光源でもよいし、各光源が固体レーザ、液体レーザ、ガスレーザ、発光ダイオードでもよい。
【００３３】
なお、図２では各レーザ光源でレーザ光の変調を行っているが、レーザ光源から出力された光を変調する手段を、レーザ光源と組み合わせて用いることで、レーザ光を変調してもよい。
【００３４】
この光源１２を構成するＲ光源１２Ｒ、Ｇ光源１２Ｇ、および、Ｂ光源１２Ｂから出射されたレーザ光１１は、コリメータレンズ１１ａによりそれぞれ平行光線に変換されて、ダイクロイックプリズム１１ｂに入射したのちにレーザ光１１として１つにまとめられてダイクロイックプリズム１１ｂから出射する。そして、レーザ光１１は光路長調整部２１に入射して、走査ユニット制御部２０に含まれるビーム形状調節部２０ａにより制御されるサーボ用ミラー２０ｂの位置を矢印の方向に移動させることにより、スクリーン１６までの光路長が調整される。そののちにレーザ光１１は反射ミラー１３ａで反射されて走査部１３に導かれ、反射ミラー１３ａの上部または下部よりスクリーン１６の面上に走査光１５として所定のスポットサイズで走査される。
【００３５】
なお本実施の形態では走査ユニットは三つで構成されているが、三つ以上の走査ユニットを用いる構成としても良いし、二つの走査ユニットを用いる構成としても良い。
【００３６】
また、画像表示装置１０は、走査可能領域判定部１９ａと、輝度決定部１９ｂと、走査範囲決定部１９ｃと、画像表示調節部１９ｄと、をさらに備えた構成としている。これらは、画像表示制御部１９ｅにより統括して制御され、全体として画像表示装置１０の制御部１９の中に他の機能部などと共に含まれて構成されている。
【００３７】
輝度決定部１９ｂは、複数の走査ユニット１４のうちスクリーン１６にそれぞれの走査ユニット１４から走査する走査光１５の輝度をそれぞれ決定する機能を有し、走査範囲決定部１９ｃはそれぞれの走査ユニット１４の走査範囲１４ａを決定する機能を有している。画像表示調節部１９ｄは光源１２からの光出力、走査光１５の投影角度および走査角のうちの少なくとも一つを変更して所定の輝度以上の画像の表示を行う機能を有している。これらの機能部の働きについては後述する。
【００３８】
このような構成とすることにより、反射体１８ａなどの障害物１８ａが侵入した場合でも必要な情報をさらに正確に明るさや輝度を維持しつつ画像表示することができる。
【００３９】
次に、走査ユニット１４とスクリーン１６との間に反射体１８ａが落下した場合の本発明の画像表示装置の動作例を示す。本実施の形態では、障害物によって画像表示が中断されることを防ぐために図８に示すステップ８０１〜８０５の処理が行われる。以下、障害物がスクリーン１６の手前に落下した場合の処理を図８の各ステップに沿って示す。
【００４０】
[ステップ８０１]  障害物の位置検知
本ステップでは障害物検知部１８が、障害物１８ａが落下したことを検知し、その位置を判定する。本実施の形態においては、画像を表示するＲＧＢレーザ光のほかに、障害物を検知するための赤外レーザを走査ユニット１４によって照射することで障害物の侵入の有無、およびその場所の判定を行う。
【００４１】
図２に示すように、光源１２は、Ｒ光源１２Ｒ、Ｇ光源１２ＧおよびＢ光源１２ＢからなるＲＧＢ光源に加えて赤外レーザ光源（以下、「ＩＲ光源」とする）１２ＩＲを備える。また本実施の形態においてはＧ光源１２Ｇは、励起用の半導体レーザ光源であるＩＲ光源１２ＩＲとＳＨＧ素子１２Ｓとを含み、赤外光１１ＩＲはＩＲ光源１２ＩＲから出射されている構成としている。すなわち、赤外レーザ光１１ＩＲを出射する半導体レーザ光源１２ＩＲを、Ｇ光源１２Ｇの励起用の光源として用い、この赤外レーザ光１１ＩＲの出力の一部を、ハーフミラーなどで光路を変えて別に設けた光学系（図示せず）によりＲＧＢ光と同じ光軸に導く。そして、ＲＧＢ光と赤外レーザ光１１ＩＲとを共に走査部１３によりスクリーン１６に走査光１５として走査している。このような構成とすることにより、赤外光源を付加することなく赤外光１１ＩＲを利用できるので光源１２の小型化を行うことができる。
【００４２】
スクリーン１６は、可視光と赤外光１１ＩＲとを異なる角度で反射する波長選択性を有し、可視光線に関してはスクリーン１６上で拡散させ、ＩＲ光源１２ＩＲから出射される赤外光１１ＩＲに関しては走査ユニット１４へ戻るように反射させるように設計されている。ここで、スクリーン１６の表面の少なくとも一部には、例えば、樹脂などの材料によりレーザ光１１の波長程度の深さの凹凸が周期的に形成された回折格子などを形成して可視光と赤外光とを異なる角度で反射する波長選択性を有する構成としている。
【００４３】
スクリーン１６によって反射された赤外光は、反射光２７ｂとして反射され、この反射光２７ｂは、レーザ光１１が出射された光路を逆進してダイクロイックプリズム１１ｂに入射したのち、光検出部２８の受光素子２８ａの受光面上にスポットサイズ２７ｃ、２７ｄを投影する。反射光２７ｂは、対物レンズ２８ｂにより絞られアパーチャ２８ｃを通過して光検出用の回折格子２８ｄにより相補的なレンズ作用を与えられて２つの回折光２８ｆ、２８ｇに分離されて検出される。このときに、回折格子２８ｄから光検出部２８上の２つの受光素子２８ａまでの光学的な距離は等距離となるように配置されている。したがって、回折光２８ｆ、２８ｇの受光素子２８ａ上のスポットサイズ２７ｃ、２７ｄは、走査光１５がスクリーン１６上で所定の形状のスポットサイズと等しくなるように、走査ユニット制御部２０およびビーム形状調節部２０ａにより予め調整されている。
【００４４】
障害物検知部１８は、光検出部１８ａからの入力を受け取り、障害物の侵入を検知する。図１（ｂ）に示すように走査ユニット１４とスクリーン１６の間に障害物１８ａが侵入すると、光検出部２８によって検出される反射光のスポットサイズが変化する。走査ユニット１４によって赤外光は二次元走査されているため、反射光のスポットサイズが変化した際の赤外光の照射位置から、障害物１８ａの位置を検出することが可能になる。例えば、スクリーン１６の中心部分に向かって赤外光が照射されているときに、光検出部２８によって検出される反射光のスポットサイズが変化した場合には、スクリーン１６の中心部分と走査ユニット１４の間に障害物があることが判断できる。
【００４５】
なお、本実施の形態では障害物の検出に赤外光を用いたが、別の方法を用いても良い。例えば、タッチパネルのようなその上に荷重がかかると静電容量などが局部的に変化して障害物１８ａの侵入および侵入場所が瞬時にわかるものを使用してもよい。この場合、走査ユニット１４から光検出部２８などを省くことができ、走査ユニット１４の小型化およびコスト削減を図ることが可能になる。
【００４６】
また、スクリーン１６と走査ユニット１４の間をカメラで常時撮影することで、障害物１８ａの侵入の検知および場所の判定を行っても良い。この場合、スクリーン１６を回折格子で構成するなどの処理を行う必要が無く、スクリーン１６の作成を容易にすることが可能になる。
【００４７】
[ステップ８０２]  走査可能領域判定
本ステップでは、走査可能領域判定部１９ａが前ステップによって検出された障害物１８ａの場所に基づいて、複数の走査ユニット１４のそれぞれについて、障害物１８ａによって遮られずにスクリーン１６に光を投影できる走査可能領域４０の判定を行う。
【００４８】
図７に障害物による走査可能領域の変動の例を示す。７ａは、障害物が無い場合の、中央の走査ユニット１４ｃの走査可能領域を示す図である。この場合、走査可能領域判断部１９ａは、レーザ光の走査を遮るものがないため、走査ユニット１４ｃの走査可能領域４０はスクリーン１６全域として判断している。７ｂは、障害物がスクリーン手前に進入した場合の走査ユニット１４ｃの走査可能領域を示す図である。この例では、走査可能領域判断部１９ａは、前ステップで判定した障害物１８aの位置から走査ユニット１４ｃが障害物に邪魔されずに描画を行える領域はないと判断している。
【００４９】
７ｃは障害物が無い場合の右側の走査ユニット１４ｄの走査可能領域を示す図である。この場合、走査ユニット１４ｃと同様に、走査可能領域判断部１９ａは、スクリーン１６全域を走査ユニット１４ｄの走査可能領域４０として判断している。７ｄは、障害物がスクリーン手前に進入した場合の走査ユニット１４ｄの走査可能領域４０を示す図である。この例では、走査可能領域判断部１９ａは、前ステップで判定した障害物１８aの位置から、走査ユニット１４ｄが障害物に邪魔されずに描画を行える走査可能領域４０はスクリーン１６の右側であると判断している。
【００５０】
なお各走査ユニット１４ｂから１４ｄは、投影の向きが固定されているものではなく、移動可能なものであっても良い。例えば、走査ユニットの下に回転可能な台座を設置することで走査ユニットの投影方向を自由に変更できる構成としても良い。この場合、障害物がある場合でも、各走査ユニットの走査可能領域を増やすことが可能になる。
【００５１】
[ステップ８０３]  表示輝度の決定
本ステップでは輝度決定部１９ｂがスクリーン１６上に表示する画像の輝度を決定する。本実施の形態においては周辺光検知部１７が、スクリーン周辺の明るさを計測し、その結果から輝度決定部１９ｂが表示するべき画像の輝度を判断する。スクリーン周辺が明るい場合は、画像の輝度が低いと視認性が落ちてしまうため、輝度決定部１９ｂは表示輝度を高く設定する。また、夜間などスクリーン周辺が暗い場合には、表示輝度が低くても画像を視認することができるため輝度決定部１９ｂは表示輝度を低く決定する。
【００５２】
なお輝度決定部１９ｂは、周辺光の検知をせず、時間帯によって表示輝度を決定しても良い。例えば昼間など周辺が明るい時間帯は輝度を高くし、夜間などは輝度を低くする設定を行っても良い。この場合、周辺光を検知するためのセンサーを省略し、画像表示装置のコストを下げることが可能になる。
【００５３】
また輝度決定部１９ｂは、ユーザに表示される画像の内容によって表示輝度を決定しても良い。この場合、警告表示など安全に関する情報は高い輝度で表示することで視認性を高め、ユーザの安全性を向上させることができる。
【００５４】
[ステップ８０４]  走査範囲、出力の決定
本ステップでは、前ステップで決定された表示輝度を実現するために、走査範囲決定部１９ｃが各走査ユニット１４ｂ〜１４ｄの走査方向、走査範囲および光源出力を決定する。
【００５５】
一般的に、個々の走査ユニットの出力が一定の場合、スクリーン１６上に表示する輝度と、各走査ユニットの走査面積の間には、数１の関係が成り立つ。つまり、走査ユニットの出力が一定の場合、表示面積を小さくするほど表示輝度を大きくすることができる。
【００５６】
【数１】
2010243940.tif 000003
【００５７】
また、スクリーン１６上で、複数の走査ユニットの走査領域が重なる場合、その部分の表示輝度は各走査ユニットによって実現される輝度を足し合わせたものになる。例えば、図１（ａ）で示されるように、走査ユニット１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの三つの表示ユニットの表示が全てスクリーン１６上で重なっている場合、ユーザ１０ａが視認する画像の表示輝度は、三つの表示ユニットのそれぞれの輝度を足し合わせたものになる。逆に、図１（ｂ）で示されるように、各走査ユニットの走査領域に重なりが無い場合には、ユーザが視認する画像の表示輝度は、走査ユニット１４ｂ、もしくは１４ｄのいずれかの輝度のみとなる。具体的には図１（ｂ）の例では画面の左半分を見るときには走査ユニット１４ｂによる輝度、画面の右半分を見るときには走査ユニット１４ｄによる輝度をユーザが表示画像の表示輝度として認識する。このことを考慮するために、走査範囲決定部１９ｃはステップ８０２で判定した各走査ユニットの走査可能範囲４０の情報を用いて、スクリーン１６上のどの領域に、複数の走査ユニットの表示を重ねることが出来るのかの判断を行う。
【００５８】
走査範囲決定部１９ｃは、上記のような走査面積と輝度の関係、および各走査ユニットの走査範囲の重なりを考慮して、各走査ユニットの走査範囲および光源出力を決定する。
【００５９】
例えば、図１（ｂ）のように、障害物によって走査ユニット１４ｃが使用できなくなった場合にも、障害物の侵入前と表示輝度が必要とされる場合には、走査範囲決定部１９ｃは、使用可能な走査ユニットの光源出力を上げる、もしくは、走査範囲を小さくするなどの処理を行う。
【００６０】
[ステップ８０５]  表示内容の決定
本ステップでは、画像表示調節部１９ｄが前ステップで決定された各走査ユニットの走査範囲に基づいて、表示する画像の内容を決定する。
【００６１】
図６は本発明の実施の形態１にかかる画像表示装置１０で表示される画像情報の例を示す図で、（ａ）はフルスクリーンで運転情報を示している図、（ｂ）は表示領域を縮小して運転情報を示している図である。
【００６２】
本実施の形態では、スクリーン１６全域が走査範囲である場合には、図６（ａ）に示されるように、スクリーン１６上にいっぱいにスピードメータ３６によるスピードのリアルタイムでの表示、自己の自動車の後方の状況を示すバックモニタ映像情報３７、および、その他の領域での地図情報などのナビ情報３８などを含んで必要十分な情報が表示されている。
【００６３】
しかしながら、障害物によって走査範囲を小さくする必要がある場合には、画像表示調節部１９ｄは図６（ｂ）に示すように、自動車の運転に最低限必要な情報のみを選択することで、縮小した表示範囲３９でもユーザに重要な情報を表示することを可能にする。
【００６４】
[ステップ８０６]  表示方法の決定
本ステップでは、画像表示調節部１９ｄが前ステップまでで決定された各走査ユニットの走査範囲、光源出力および表示内容に基づいて、各走査ユニットの動作を制御する。
【００６５】
例えば、複数の走査ユニット１４のうち走査範囲にどうしても障害物１８ａが入ってしまう走査ユニット１４ｃは、走査光１５を走査する動作を停止させる。そして、障害物１８ａの位置を避けて走査光１５を走査できる走査ユニット１４ｂ、１４ｄは、その走査範囲を変化させるように走査部１３の走査角を変更する。更に、走査光１５の走査を継続するともに動作を停止させた走査ユニット１４ｂからの走査光１５を補うように走査ユニット１４ｂ、１４ｄからの走査光１５の明るさおよび輝度を増加させている。
【００６６】
このように、本実施の形態における画像表示装置は、このステップ８０１から８０６を繰り返すことにより、光学系に障害物１８ａが侵入したときにおいてもスクリーン１６上の画像表示を中断させることなく、明るさや輝度も障害物１８ａが侵入する前後で変化がない画像表示をすることができる。
【００６７】
以上のように構成された画像表示装置１０は、例えば自動車、電車、飛行機などの移動体などのＨＵＤとして用いることができる。
【００６８】
図４および図５は本実施の形態１の画像表示装置１０をＨＵＤとして自動車に適用した例を示す。図４（ａ）は画像表示装置１０が通常通り動作していることを示す側面図、図４（ｂ）は画像表示装置１０に障害物１８ａが侵入したときの動作を示す側面図である。図５は赤外光１１ＩＲにより障害物１８ａを検知していることを示す側面図である。なお、図および図５は、自動車の中の構成を見やすくするためにドア、側部の窓および助手席などを除去した状態の側面図として示している。
【００６９】
図４（ａ）に示すように、ドライバー３１はハンドル近傍に置かれた画像表示装置１０の走査ユニット１４からの走査光１５によりスクリーン１６において画像表示がされ、その画像情報をスクリーン１６上からの反射光により確認することができる。
【００７０】
図４（ｂ）は光学系３３に障害物１８ａが侵入したところを示し、この場合は、前述したように、障害物検知部１８によって障害物の位置を検知することができる。また、カメラ３５により障害物の位置を検知することもできる。
【００７１】
なお、各走査ユニットは、複数の走査ユニットが同時にスクリーン上の同じ場所にレーザ光の照射を行わないように、走査部がレーザ光を走査する走査パターンが互いに異なっていても良い。例えば、走査ユニット１４ｃがラスター軌跡を描く走査パターンである場合に、他の走査ユニットはリサージュ軌跡を描く走査パターンを有していても良い。この場合、各走査ユニットによるレーザ光が障害物によって同時に反射する可能性を低減することができる。
【００７２】
なお、各走査ユニットは障害物の侵入を検知した場合に、ビーム形状調節部を動作させることにより、走査ユニットからのレーザ光のコヒーレンシーを低下させる処置を行っても良い。この場合、障害物に反射したレーザ光のコヒーレンシーを低下させることで安全性をより高めることが可能になる。
【００７３】
なお、上記した各実施の形態での制御処理は、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク等）に格納された上述した処理手順を実行可能な所定のプログラムデータが、ＣＰＵによって解釈実行されることで実現される。この場合、プログラムデータは、記録媒体を介して記憶装置内に導入されてもよいし、記録媒体上から直接実行されてもよい。なお、記録媒体は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等の半導体メモリ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスクメモリ、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤやＢＤ等の光ディスクやＳＤカード等のメモリカード等の記録媒体をいう。また、記録媒体は、電話回線や搬送路等の通信媒体も含む概念である。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明の画像表示装置は、障害物が落下した場合でも障害物によるレーザ光の散乱を防止しながら必要な画像情報を明るさや輝度を維持しつつ、継続して表示する画像表示装置を実現でき、移動体などに搭載する投射型の画像表示装置として有用である。
【符号の説明】
【００７５】
１０，５０    画像表示装置
１０ａ    人
１１    レーザ光
１１ａ    コリメータレンズ
１１ｂ    ダイクロイックプリズム
１１ＩＲ    赤外光
１２    レーザ光源（光源）
１２Ｒ    赤色レーザ光源（Ｒ光源）
１２Ｇ    緑色レーザ光源（Ｇ光源）
１２Ｂ    青色レーザ光源（Ｂ光源）
１２ＩＲ    赤外レーザ光源（ＩＲ光源）
１２Ｓ    ＳＨＧ素子
１３    走査部
１３ａ    反射ミラー
１４，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ    走査ユニット
１４ａ    走査範囲
１５，１５ａ    走査光（レーザ光）
１６    スクリーン
１７    周辺光検知部
１８    障害物検知部
１８ａ    反射体（障害物）
１９    制御部
１９ａ    走査可能領域判定部
１９ｂ    輝度決定部
１９ｃ    走査範囲決定部
１９ｄ    画像表示調節部
１９ｅ    画像表示制御部
２０    走査ユニット制御部
２０ａ    ビーム形状調節部
２０ｂ    サーボ用ミラー
２１    光路長調整部
２１ａ    プリズム
２１ｂ，２８ｂ    対物レンズ
２７ａ    反射体
２７ｂ    反射光
２７ｃ，２７ｄ    スポットサイズ
２８    光検出部
２８ａ    受光素子
２８ｃ    アパーチャ
２８ｄ    回折格子
２８ｆ，２８ｇ    回折光
３１    ドライバー
３２    フロントガラス
３３    光学系
３４    自動車
３５    カメラ
３６    スピードメータ
３７    バックモニタ映像情報
３８    ナビ情報
３９    縮小した表示範囲
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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