(57)【要約】【課題】反射部に対して画像を投影する際の表示品質を向上可能な車両用表示装置を提供する。【解決手段】車両用表示装置は、レーザ光を出射する光源７１，７２，７３と、互いに直交する第一回転軸Ｘ１および第二回転軸Ｘ２の周りに回転振動しながら光源からのレーザ光をスクリーン９に向けて反射することでスクリーンに画像を投影するミラー８２と、車両のアイポイント前方に位置する反射部とスクリーンとの間の光路に設けられ、スクリーンの画像を拡大して反射する曲面ミラーと、を備え、曲面ミラーによって反射される画像を反射部におけるアイポイントから見た場合に車両の前景と重畳する領域に投影する。【選択図】図４
2018060023.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、
互いに直交する第一回転軸および第二回転軸の周りに回転振動しながら前記光源からのレーザ光をスクリーンに向けて反射することで前記スクリーンに画像を投影するミラーと、
車両のアイポイント前方に位置する反射部と前記スクリーンとの間の光路に設けられ、前記スクリーンの画像を拡大して反射する曲面ミラーと、
を備え、
前記曲面ミラーによって反射される画像を前記反射部における前記アイポイントから見た場合に前記車両の前景と重畳する領域に投影する
ことを特徴とする車両用表示装置。
【請求項２】
更に、前記第一回転軸の方向に延在する梁を介して前記ミラーと接続されており、前記ミラーを回転振動可能に支持する支持体と、
前記ミラーにおけるレーザ光を反射する面とは反対側の裏面に配置された低減手段と、を備え、
前記低減手段は、前記第一回転軸と直交する方向の力を前記裏面に加えることにより、回転振動する前記ミラーの変形を抑制する
請求項１に記載の車両用表示装置。
【請求項３】
前記低減手段は、前記裏面における前記第一回転軸を挟んだ両側にそれぞれ配置されている
請求項２に記載の車両用表示装置。
【請求項４】
前記低減手段は、前記裏面に対して、前記第一回転軸と直交する方向に沿った収縮する向きの力および伸張する向きの力を前記ミラーの回転振動の周期に応じて交互に加える
請求項２または３に記載の車両用表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ドライバの前方に虚像を表示する車両用表示装置がある。例えば、特許文献１には、ウインドシールドの運転席前方の下端付近に位置する表示領域に、液晶パネルから出力された複合画像を表示する情報提供装置の技術が開示されている。この複合画像はドライバにはウインドシールドよりも前方に位置する虚像として認識される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−００９６７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
車両用表示装置において、ウインドシールド等の反射部に対して画像を投影する際の表示品質を向上することについて、なお改良の余地がある。例えば、液晶パネルでは、表示する画像以外の背景部分においてバックライトの光の一部が液晶を透過してしまう。透過した光が反射部に投影されることで、虚像の周りの背景部分が靄がかかったように白茶けてしまうことがある。これにより、車両の前景と重畳させて虚像を表示した場合に、ドライバが違和感を覚える可能性がある。
【０００５】
本発明の目的は、反射部に対して画像を投影する際の表示品質を向上可能な車両用表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の車両用表示装置は、レーザ光を出射する光源と、互いに直交する第一回転軸および第二回転軸の周りに回転振動しながら前記光源からのレーザ光をスクリーンに向けて反射することで前記スクリーンに画像を投影するミラーと、車両のアイポイント前方に位置する反射部と前記スクリーンとの間の光路に設けられ、前記スクリーンの画像を拡大して反射する曲面ミラーと、を備え、前記曲面ミラーによって反射される画像を前記反射部における前記アイポイントから見た場合に前記車両の前景と重畳する領域に投影することを特徴とする。
【０００７】
上記車両用表示装置において、更に、前記第一回転軸の方向に延在する梁を介して前記ミラーと接続されており、前記ミラーを回転振動可能に支持する支持体と、前記ミラーにおけるレーザ光を反射する面とは反対側の裏面に配置された低減手段と、を備え、前記低減手段は、前記第一回転軸と直交する方向の力を前記裏面に加えることにより、回転振動する前記ミラーの変形を抑制することが好ましい。
【０００８】
上記車両用表示装置において、前記低減手段は、前記裏面における前記第一回転軸を挟んだ両側にそれぞれ配置されていることが好ましい。
【０００９】
上記車両用表示装置において、前記低減手段は、前記裏面に対して、前記第一回転軸と直交する方向に沿った収縮する向きの力および伸張する向きの力を前記ミラーの回転振動の周期に応じて交互に加えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る車両用表示装置は、レーザ光を出射する光源と、互いに直交する第一回転軸および第二回転軸の周りに回転振動しながら光源からのレーザ光をスクリーンに向けて反射することでスクリーンに画像を投影するミラーと、車両のアイポイント前方に位置する反射部とスクリーンとの間の光路に設けられ、スクリーンの画像を拡大して反射する曲面ミラーと、を備え、曲面ミラーによって反射される画像を反射部におけるアイポイントから見た場合に車両の前景と重畳する領域に投影する。本発明に係る車両用表示装置によれば、レーザ光の走査により画像が投影される。これにより、液晶画像が投影される場合のような背景部分の白茶けが発生せず、画像を投影する際の表示品質が向上するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施形態に係る車両用表示装置の配置を示す図である。
【図２】図２は、実施形態に係る車両用表示装置の内部を示す斜視図である。
【図３】図３は、実施形態に係るレーザ表示器の内部を示す斜視図である。
【図４】図４は、実施形態のレーザ表示器による画像の生成を説明する図である。
【図５】図５は、実施形態に係るＭＥＭＳミラーの斜視図である。
【図６】図６は、実施形態に係るＭＥＭＳミラーの断面図である。
【図７】図７は、実施形態の表示領域を示す図である。
【図８】図８は、実施形態の低減手段を備えたミラーを示す平面図である。
【図９】図９は、実施形態の低減手段を備えたミラーを示す側面図である。
【図１０】図１０は、ミラーの変形を示す側面図である。
【図１１】図１１は、低減手段の収縮を示す図である。
【図１２】図１２は、低減手段の伸張を示す図である。
【図１３】図１３は、低減手段に発生させる力の向きを示す側面図である。
【図１４】図１４は、低減手段による変形抑制を説明する図である。
【図１５】図１５は、低減手段に対する印加電圧の一例を示す図である。
【図１６】図１６は、レーザ光のスポット径を説明する図である。
【図１７】図１７は、実施形態の第１変形例に係るミラーを示す図である。
【図１８】図１８は、実施形態の第２変形例に係るミラーを示す図である。
【図１９】図１９は、液晶表示装置の画像が投影されているウインドシールドを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の実施形態に係る車両用表示装置につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００１３】
［実施形態］
図１から図１６を参照して、実施形態について説明する。本実施形態は、車両用表示装置に関する。図１は、実施形態に係る車両用表示装置の配置を示す図、図２は、実施形態に係る車両用表示装置の内部を示す斜視図、図３は、実施形態に係るレーザ表示器の内部を示す斜視図、図４は、実施形態のレーザ表示器による画像の生成を説明する図、図５は、実施形態に係るＭＥＭＳミラーの斜視図、図６は、実施形態に係るＭＥＭＳミラーの断面図、図７は、実施形態の表示領域を示す図、図８は、実施形態の低減手段を備えたミラーを示す平面図、図９は、実施形態の低減手段を備えたミラーを示す側面図、図１０は、ミラーの変形を示す側面図、図１１は、低減手段の収縮を示す図、図１２は、低減手段の伸張を示す図、図１３は、低減手段に発生させる力の向きを示す側面図、図１４は、低減手段による変形抑制を説明する図、図１５は、低減手段に対する印加電圧の一例を示す図、図１６は、レーザ光のスポット径を説明する図である。図６には、図５のVI−VI断面が示されている。
【００１４】
図１に示すように、実施形態に係る車両用表示装置１は、所謂ヘッドアップディスプレイ装置であり、車両１００のアイポイント２０１の前方に虚像を表示する。アイポイント２０１は、運転席に着座したドライバ２００の視点位置として予め定められた位置である。車両用表示装置１は、車両１００のダッシュボード１０１の内側に配置されている。ダッシュボード１０１の上面には、開口部１０１ａが設けられている。車両用表示装置１は、この開口部１０１ａを介してウインドシールド１０２に画像を投影する。ウインドシールド１０２は、車両１００のアイポイント２０１の前方に位置する反射部である。ウインドシールド１０２は、例えば、半透過性を有しており、車両用表示装置１から入射する光をアイポイント２０１に向けて反射する。ドライバ２００は、ウインドシールド１０２によって反射された画像を虚像１１０として認識する。ドライバ２００にとって、虚像１１０はウインドシールド１０２よりも前方に存在するかのように認識される。
【００１５】
なお、本明細書において、特に記載しない限り、「前後方向」は車両用表示装置１が搭載された車両１００の車両前後方向を示すものとする。また、特に記載しない限り、「横方向」は車両１００の車幅方向を示し、「上下方向」は車両１００の車両上下方向を示すものとする。
【００１６】
図２に示すように、車両用表示装置１は、筐体２、レーザ表示器３、平面ミラー４、および曲面ミラー５を有する。レーザ表示器３、平面ミラー４、および曲面ミラー５は、筐体２に収容されている。レーザ表示器３は、後述するようにレーザ光によってスクリーン９に画像を投影する。スクリーン９に投影された画像は、平面ミラー４および曲面ミラー５によって反射される。曲面ミラー５によって反射された画像は、筐体２に形成された開口部、およびダッシュボード１０１の開口部１０１ａを通過してウインドシールド１０２に投影される。曲面ミラー５の反射面５ａは、凹状の曲面であり、平面ミラー４からの入射光を拡大してウインドシールド１０２に向けて反射する。つまり、曲面ミラー５は、ウインドシールド１０２とスクリーン９との間の光路に設けられ、スクリーン９の画像を拡大して反射し、ウインドシールド１０２に投影する拡大手段である。本実施形態の曲面ミラー５は、非球面ミラーである。
【００１７】
図３に示すように、レーザ表示器３は、筐体６、レーザユニット７、ＭＥＭＳミラー８、およびスクリーン９を有する。レーザ表示器３は、光源としてのレーザユニット７とＭＥＭＳミラー８とを含む画像生成手段３０を有し、この画像生成手段３０によって画像を生成する。本実施形態の筐体６の形状は、直方体形状である。レーザユニット７およびＭＥＭＳミラー８は、筐体６の内部に収容されている。レーザユニット７は、レーザ光を出射する光源であり、レーザ光を生成して出力する。本実施形態のレーザユニット７は、赤色、緑色、および青色のレーザ光を発生させ、これら三色のレーザ光を重畳させて出力する。スクリーン９は、筐体６の側面に配置されている。
【００１８】
レーザユニット７は、筐体７０、赤色レーザダイオード７１、緑色レーザダイオード７２、青色レーザダイオード７３、ダイクロイックミラー７４，７５、およびミラー７６を有する。本実施形態の筐体７０の形状は、直方体形状である。各レーザダイオード７１，７２，７３、ダイクロイックミラー７４，７５、およびミラー７６は、筐体７０の内部に収容されている。
【００１９】
赤色レーザダイオード７１は、赤色のレーザ光を発生する。赤色レーザダイオード７１が出力するレーザ光は、コリメータレンズ７９Ａ（図４参照）を通過してダイクロイックミラー７４に照射される。緑色レーザダイオード７２は、緑色のレーザ光を発生する。緑色レーザダイオード７２が出力するレーザ光は、コリメータレンズ７９Ｂを通過してダイクロイックミラー７４に照射される。青色レーザダイオード７３は、青色のレーザ光を発生する。青色レーザダイオード７３が出力するレーザ光は、コリメータレンズ７９Ｃを通過してダイクロイックミラー７５に照射される。
【００２０】
ダイクロイックミラー７４は、赤色のレーザ光を透過させ、かつ緑色のレーザ光を反射する。赤色のレーザ光と、ダイクロイックミラー７４によって反射された緑色のレーザ光とは同じ光軸上のレーザ光となってダイクロイックミラー７５に入射する。ダイクロイックミラー７５は、赤色および緑色のレーザ光を透過させ、かつ青色のレーザ光を反射する。赤色および緑色のレーザ光と、ダイクロイックミラー７５によって反射された青色のレーザ光とは同じ光軸上のレーザ光となってミラー７６に入射する。ミラー７６は、レーザ光を全反射するミラーである。ミラー７６によって反射された各色のレーザ光は、筐体７０の出射孔７０ａを通過してＭＥＭＳミラー８に入射する。
【００２１】
車両用表示装置１は、レーザユニット７およびＭＥＭＳミラー８を制御する制御部１０を有する。制御部１０は、レーザユニット７が生成して出射するレーザ光の光量や色を制御する。制御部１０は、出射させるレーザ光の光量や色の目標値に基づいて、各レーザダイオード７１，７２，７３の出力制御を行う。また、車両用表示装置１は、後述するＭＥＭＳミラー８の回転振動の振動範囲および周波数を制御する。
【００２２】
図４に示すように、ＭＥＭＳミラー８は、互いに直交する２本の回転軸Ｘ１，Ｘ２の周りに回転振動しながらレーザ光をスクリーン９に向けて反射することでスクリーン９に画像を投影する。ＭＥＭＳミラー８は、ＭＥＭＳ（Micro  Electro  Mechanical  System：微小電気機械システム）技術を用いて制作されている。ＭＥＭＳミラー８は、機械要素部品、センサー、アクチュエータ、電子回路等が半導体基板上に集積化されたデバイスである。ＭＥＭＳミラー８の具体的な構成については後述する。
【００２３】
ＭＥＭＳミラー８によって反射された反射光７８は、ＭＥＭＳミラー８のミラー８２が第一回転軸Ｘ１周りに回転振動することにより、スクリーン９を画像横方向に走査する。また、反射光７８は、ＭＥＭＳミラー８のミラー８２が第二回転軸Ｘ２周りに回転振動することにより、スクリーン９を画像縦方向に走査する。レーザ表示器３は、反射光７８によってスクリーン９を画像横方向および画像縦方向に走査しながらスクリーン９に画像を投影する。
【００２４】
スクリーン９は、マイクロレンズアレイであり、集積された多数のマイクロレンズからなる。つまり、スクリーン９は、光を透過させる透過性スクリーンである。各マイクロレンズは、レーザ光を拡散させる。これにより、ドライバ２００の姿勢の変化等によりアイポイント２０１が所定の範囲内で変動したとしても、ウインドシールド１０２で反射されるレーザ光が視認可能となる。
【００２５】
図５に示すように、ＭＥＭＳミラー８は、本体８０、ステージ８１、ミラー８２、梁８３，８４、マグネット８５，８６、およびコイル８７を含む。ＭＥＭＳミラー８は、単結晶シリコンウエハをベースに構成されている。本体８０は、貫通孔を有する板状部材である。本体８０は、例えば、制御回路等が形成された基板である。ステージ８１は、ミラー８２を支持する支持体であり、本体８０の貫通孔に配置されている。ステージ８１は、ミラー８２を収容する収容部８１ｂを有する板状部材である。収容部８１ｂは、例えば、ステージ８１を板厚方向に貫通する貫通孔である。ステージ８１は、第二回転軸Ｘ２方向に延在する２本の梁８３によって本体８０と接続されている。梁８３は、ステージ８１の両側面と本体８０とをつないでいる。ステージ８１の表面には、渦状に巻かれたコイル８７が配置されている。コイル８７には、本体８０側から電力が供給される。
【００２６】
ミラー８２は、円盤形状の部材である。ミラー８２は、レーザ光を反射する反射面８２ｄを有する。ミラー８２は、ステージ８１の収容部８１ｂに収容されている。収容部８１ｂに収容されているミラー８２は、第一回転軸Ｘ１方向に延在する２本の梁８４によってステージ８１と接続されている。ステージ８１は、梁８４を介してミラー８２と接続されており、ミラー８２を回転振動可能に支持している。第一回転軸Ｘ１と第二回転軸Ｘ２とは直交している。マグネット８５，８６は、本体８０を挟んで第一回転軸Ｘ１の方向において対向して配置されている。図６に示すように、一方のマグネット８５は、そのＮ極をコイル８７に向けており、他方のマグネット８６は、そのＳ極をコイル８７に向けている。本実施形態では、コイル８７およびマグネット８５，８６が、梁８４の軸周りにミラー８２を回転振動させるアクチュエータとして設けられている。
【００２７】
図６に示すようにコイル８７に電流が流れると、マグネット８５，８６の磁界によって、コイル８７にローレンツ力Ｆ１が作用する。このローレンツ力Ｆ１により、ステージ８１は第二回転軸Ｘ２を回転中心として本体８０に対して相対回転する。制御部１０は、コイル８７に流す電流を制御する。制御部１０は、コイル８７に流す電流の向きおよび電流値を制御することにより、ステージ８１を予め定められた第一周波数で回転振動させる。より具体的には、制御部１０は、コイル８７に流す電流の向きを第一周波数に応じて周期的に逆転させる。これにより、ステージ８１は正位相の側および逆位相の側にそれぞれ回転しながら周期的に回転振動する。第一周波数は、スクリーン９に投影する画像の単位時間当りのフレーム数に応じて定められている。
【００２８】
ミラー８２は、共振により第一回転軸Ｘ１の周りに回転振動する。すなわち、ミラー８２は、共振によってステージ８１に対して相対回転する。ステージ８１が第一周波数で回転振動する場合に、共振によってミラー８２が第二周波数で回転振動するように、ミラー８２及び梁８４の諸源が設計されている。第二周波数は、１フレーム当りの画像横方向の走査回数に応じて定められている。
【００２９】
図７には、本実施形態の車両用表示装置１によって投影される画像の表示領域１０３が示されている。表示領域１０３は、ウインドシールド１０２におけるアイポイント２０１から見た場合に車両１００の前景と重畳する領域である。曲面ミラー５は、スクリーン９の画像を表示領域１０３に向けて反射する。表示領域１０３の位置や範囲は、アイポイント２０１から見た先行車両２０２や歩行者２０３が表示領域１０３の内側に見えるように定められている。本実施形態では、車両１００の前方に存在する物体のうち、ドライバ２００に対する警告や注意喚起の対象となる物体が表示領域１０３の内側に見えるように、表示領域１０３の位置、表示領域１０３の横幅および縦幅が定められている。表示領域１０３の形状は、例えば、アイポイント２０１から見た場合の形状が矩形となるように定められる。
【００３０】
本実施形態の車両用表示装置１によれば、不要な光がウインドシールド１０２に映り込む所謂白茶けが抑制される。例えば、画像を投影する装置としてＴＦＴ−ＬＣＤ等の液晶表示装置が用いられる場合がある。図１９は、液晶表示装置の画像が投影されているウインドシールドを示す図である。液晶表示装置では、虚像として表示する文字や図形以外の背景領域においてバックライトの光が漏れてウインドシールド１０２に映り込んでしまう。これにより、図１９に示すように画像表示領域１２０が靄がかかったように白茶けてしまうことがある。一方、本実施形態の車両用表示装置１は、背景領域ではレーザユニット７によるレーザ光の出射が停止される。よって、ドライバ２００に煩わしさを感じさせる白茶けが発生しにくい。従って、本実施形態の車両用表示装置１は、ドライバ２００に与える違和感を抑制しつつ前景と重畳して虚像１１０を表示することができる。つまり、車両用表示装置１は、ウインドシールド１０２に対して画像を投影する際の表示品質を向上させることができるのである。
【００３１】
また、本実施形態に係る車両用表示装置１は、以下に説明するように、ＭＥＭＳミラー８の変形を低減する低減手段２０を有する。低減手段２０は、図８に示すように、ミラー８２の裏面８２ａに固定されている。裏面８２ａは、レーザ光を反射する反射面８２ｄとは反対側の面である。低減手段２０は、第一回転軸Ｘ１と交差する方向に伸縮することにより、回転振動するミラー８２の変形を抑制する。言い換えると、低減手段２０は、第一回転軸Ｘ１と直交する方向の力をミラー８２の裏面８２ａに加えることにより、回転振動するミラー８２の変形を抑制する。
【００３２】
本実施形態の低減手段２０は、圧電素子の膜である。ミラー８２には、複数の低減手段２０が貼付等により固定されている。低減手段２０は、第一低減手段２１および第二低減手段２２を有する。図８および図９に示すように、第一低減手段２１と第二低減手段２２とは第一回転軸Ｘ１を挟んで裏面８２ａにおける互いに異なる側に配置されている。第一低減手段２１は、ミラー８２の第一構成部８２ｂに配置され、第二低減手段２２は、ミラー８２の第二構成部８２ｃに配置されている。第一構成部８２ｂは、ミラー８２における第一回転軸Ｘ１よりも第二回転軸Ｘ２方向の一方側の部分である。第二構成部８２ｃは、ミラー８２における第一回転軸Ｘ１よりも第二回転軸Ｘ２方向の他方側の部分である。第一構成部８２ｂおよび第二構成部８２ｃは、それぞれ半円形の構成部である。このように、本実施形態では、裏面８２ａにおける第一回転軸Ｘ１を挟んだ両側に独立した低減手段２１，２２がそれぞれ配置されている。
【００３３】
第一低減手段２１および第二低減手段２２は、それぞれ複数配置されている。本実施形態では、第一構成部８２ｂに４枚の第一低減手段２１が配置され、第二構成部８２ｃに４枚の第二低減手段２２が配置されている。第一低減手段２１および第二低減手段２２は、それぞれ細長い帯状のものである。第一低減手段２１および第二低減手段２２は、第一回転軸Ｘ１と直交する方向に延在している。第一低減手段２１および第二低減手段２２は、第一回転軸Ｘ１に沿って等間隔で配置されている。また、第一低減手段２１と第二低減手段２２とは、第一回転軸Ｘ１に関して線対称の位置に配置されている。
【００３４】
第一低減手段２１および第二低減手段２２には、図示しない導電材を介して電力が供給される。導電材は、例えば、ミラー８２および梁８４に形成された銅箔である。導電材は制御回路を介して電源に接続されている。第一低減手段２１および第二低減手段２２に対する電力の供給は、制御部１０によって制御される。回転振動するミラー８２には、例えば、図１０を参照して説明するような変形が生じる。
【００３５】
図１０において、中立位置ＲＰ０は、コイル８７に通電されていないときのミラー８２の停止位置である。最大振れ角位置ＲＰ１は、中立位置ＲＰ０に対するミラー８２の振れ角が最大となる回転位置である。ミラー８２が梁８４周りに中立位置ＲＰ０から最大振れ角位置ＲＰ１に向けて回転するときに、ミラー８２には、図１０に実線で示すような撓み変形が発生する。すなわち、ミラー８２の周縁部において、回転方向の前方に向けて凸となる変形が生じてしまう。この変形は、回転振動するミラー８２において、回転軸から遠い周縁部の位相が回転軸の位相に対して遅れるような変形である。
【００３６】
本実施形態の車両用表示装置１は、低減手段２０によって回転振動するミラー８２の変形を抑制する。本実施形態の低減手段２０は、図１１および図１２を参照して説明するように、印加される電圧の向きに応じて伸張または収縮する圧電素子である。低減手段２０に対する印加電圧を一方の向きの電圧にすると、図１１に示すように低減手段２０には長手方向に沿って収縮する向きの力Ｆ２が発生する。これに対して、低減手段２０に対する印加電圧を他方の向きの電圧にすると、図１２に示すように低減手段２０には長手方向に沿って伸張する向きの力Ｆ３が発生する。
【００３７】
制御部１０は、図１３に示すように、ミラー８２の変形を抑制する力を低減手段２０によって発生させる。具体的には、制御部１０は、低減手段２０が引き延ばされるようなミラー８２の変形に対しては収縮する向きの力Ｆ２を低減手段２０によって発生させる。図１３では、第二構成部８２ｃにおいて、第二低減手段２２を引き延ばすような変形が発生している。言い換えると、第二構成部８２ｃには、裏面８２ａが凸面となるように湾曲させる力が作用している。制御部１０は、これに対して、収縮する向きの力Ｆ２を第二低減手段２２によって発生させる。
【００３８】
一方、制御部１０は、低減手段２０が押し縮められるようなミラー８２の変形に対しては伸張する向きの力Ｆ３を低減手段２０によって発生させる。図１３では、第一構成部８２ｂにおいて、第一低減手段２１を押し縮めるような変形が発生している。言い換えると、第一構成部８２ｂには、裏面８２ａが凹面となるように湾曲させる力が作用している。制御部１０は、これに対して、伸張する向きの力Ｆ３を第一低減手段２１によって発生させる。つまり、制御部１０は、回転振動によってミラー８２に加わる力に抗する力を低減手段２０によって発生させる。
【００３９】
これにより、図１４を参照して説明するように回転振動するミラー８２の変形が抑制される。図１４において、二点鎖線は、低減手段２０による変形抑制がなされない場合のミラー８２の形状を示し、実線は、低減手段２０による変形抑制がなされた場合のミラー８２の形状を示す。低減手段２０による変形抑制がなされることで、ミラー８２の反射面８２ｄを歪ませるような変形が抑制される。よって、反射面８２ｄの歪みに起因するレーザ光のスポット径の増大が抑制される。
【００４０】
図１５を参照して、低減手段２０に対する印加電圧の制御について説明する。図１５のタイムチャートにおいて、上段は低減手段２０に対する印加電圧Ｖｃ、下段は低減手段２０による変形抑制がなされない場合のミラー８２の推定変形量Ｄｅである。なお、推定変形量Ｄｅは、図１０に示す変形の変形量であり、梁８４と直交する断面で見た場合の中立位置ＲＰ０の形状に対する変形量である。上段および下段において、「伸張」は、低減手段２０を伸張させる側の電圧値および変形量を示し、「収縮」は、低減手段２０を収縮させる側の電圧値および変形量を示す。
【００４１】
図１５に示すように、低減手段２０を伸張させるようなミラー８２の変形に対しては、低減手段２０を収縮させる電圧が低減手段２０に印加される。例えば、時刻Ｔ１において、推定変形量Ｄｅは収縮側の値である。この場合、低減手段２０に対する印加電圧Ｖｃは、伸張側の値とされる。また、推定変形量Ｄｅが大きくなるタイミングでは、印加電圧Ｖｃの絶対値が大きくされる。例えば、時刻Ｔ１において、推定変形量Ｄｅは収縮側の最大値となる。このときに、制御部１０は、印加電圧Ｖｃを伸張側の最大値とする。また、推定変形量Ｄｅが伸張側の最大値となる時刻Ｔ２において、制御部１０は、印加電圧Ｖｃを収縮側の最大値とする。更に、制御部１０は、推定変形量Ｄｅの絶対値の増加に応じて印加電圧Ｖｃの絶対値を増加させ、推定変形量Ｄｅの絶対値の減少に応じて印加電圧Ｖｃの絶対値を減少させる。
【００４２】
推定変形量Ｄｅの変化の周期は、第一回転軸Ｘ１周りのミラー８２の回転振動の周期に対応している。つまり、制御部１０は、ミラー８２の回転振動の周期に応じて印加電圧Ｖｃを変化させる。従って、低減手段２０は、裏面８２ａに対して、第一回転軸Ｘ１と直交する方向に沿った収縮する向きの力Ｆ２および伸張する向きの力Ｆ３をミラー８２の回転振動の周期に応じて交互に加えることになる。
【００４３】
制御部１０は、例えば、ミラー８２の変形量の検出結果に基づいて印加電圧Ｖｃを制御してもよい。この場合、制御部１０は、例えば、ミラー８２の歪みを検出するセンサの検出結果に基づいて印加電圧Ｖｃを制御する。ミラー８２の歪みを検出するセンサは、例えば、低減手段２０の近傍に配置される。制御部１０は、梁８４の変形量の検出結果に基づいて印加電圧Ｖｃを制御してもよい。梁８４の変形量は、例えば、ミラー８２の振れ角を示すものである。制御部１０は、例えば、梁８４の歪みを検出するセンサの検出結果に基づいて印加電圧Ｖｃを制御する。梁８４の歪みを検出するセンサは、例えば、ステージ８１における梁８４の近傍に配置される。
【００４４】
制御部１０は、ミラー８２の変形量やミラー８２を変形させようとする力の大きさに対応する物理量に基づいて印加電圧Ｖｃを制御してもよい。その一例として、制御部１０は、コイル８７に流す電流の向きおよび電流の大きさに基づいて低減手段２０に対する印加電圧Ｖｃを制御する。この場合、シミュレーションや適合実験により、コイル８７に流す電流とミラー８２に作用する力やミラー８２の変形量との相関関係が事前に取得される。制御部１０による印加電圧Ｖｃの制御は、取得された相関関係に基づいてなされる。なお、印加電圧Ｖｃは、温度に応じて可変とされてもよい。例えば、温度の上昇に従ってミラー８２の剛性が低下し、変形しやすくなるとする。この場合、制御部１０は、ミラー８２の温度が上昇するに従って印加電圧Ｖｃの絶対値を増加させてもよい。温度センサーの検出結果からミラー８２の温度を取得してもよく、レーザユニット７によるレーザ光の連続照射時間や累計照射時間、レーザ光の光量等に基づいてミラー８２の温度を算出してもよい。
【００４５】
本実施形態の車両用表示装置１によれば、回転振動するミラー８２の変形が抑制されることで、スクリーン９におけるレーザ光のスポット径の増大が抑制される。スポット径の増大が抑制されることで、スクリーン９に投影される画像の解像度を向上させることが可能となる。スポット径の増大が抑制されると、ウインドシールド１０２に画像を投影する際の表示品質が向上する。また、ミラー８２の変形が抑制されることで、迷光の発生が抑制され、レーザ光の利用効率が向上する。
【００４６】
また、本実施形態の車両用表示装置１は、図１６を参照して説明するように、ミラー８２の大型化を可能とし、スクリーン９に投影する画像の解像度を向上させることができる。図１６において、Ｄ１はＭＥＭＳミラー８の有効径、Ｄ２はコリメータレンズ７９Ａ，７９Ｂ，７９Ｃに入射するレーザ光のビーム径、Ｄ０はスクリーン９におけるレーザ光のスポット径である。光利用効率を向上させる観点から、ＭＥＭＳミラー８の有効径Ｄ１の値は、ビーム径Ｄ２以上であることが望ましい。スポット径Ｄ０は、下記式（１）で決まる。なお、ａは係数、λはレーザ光の波長、ｆ１はＭＥＭＳミラー８からスクリーン９までの光路長である。
Ｄ０＝ａ×λ×ｆ１／Ｄ２…（１）
【００４７】
式（１）から分かるように、スポット径Ｄ０の小径化には、ビーム径Ｄ２の拡大が有効である。ビーム径Ｄ２を拡大するためには、ＭＥＭＳミラー８のミラー８２の有効径Ｄ１を大径化することが必要となる。しかしながら、ミラー８２の有効径Ｄ１が大きくなると、回転振動する際のミラー８２の変形量が大きくなりやすいという背反がある。
【００４８】
本実施形態の車両用表示装置１では、低減手段２０によってミラー８２の変形が抑制される。よって、ミラー８２の大径化と回転振動するミラー８２の変形抑制とが両立可能である。ミラー８２の大径化により、レーザ光のビーム径Ｄ２の拡大によるスポット径Ｄ０の小径化を実現することができる。よって、本実施形態の車両用表示装置１によれば、解像度の向上により、ウインドシールド１０２に対して画像を投影する際の表示品質を向上させることができる。
【００４９】
以上説明したように、本実施形態に係る車両用表示装置１は、光源としてのレーザユニット７と、ＭＥＭＳミラー８と、曲面ミラー５とを有する。ＭＥＭＳミラー８のミラー８２は、互いに直交する第一回転軸Ｘ１および第二回転軸Ｘ２の周りに回転振動しながらレーザユニット７からのレーザ光をスクリーン９に向けて反射することでスクリーン９に画像を投影する。曲面ミラー５は、車両１００のアイポイント２０１の前方に位置するウインドシールド１０２とスクリーン９との間の光路に設けられており、スクリーン９の画像を拡大して反射する。本実施形態の車両用表示装置１は、曲面ミラー５によって反射される画像を表示領域１０３に投影する。表示領域１０３は、ウインドシールド１０２の領域であって、アイポイント２０１から見た場合に車両１００の前景と重畳する領域である。
【００５０】
本実施形態の車両用表示装置１によれば、レーザ光の走査によりスクリーン９に画像が投影されるため、画像以外の背景領域に対して不要な光が投影されにくい。つまり、背景領域において白茶けが発生しにくい。前景と重畳する表示領域１０３に画像が投影される場合に、背景領域に不要な光が映り込まないため、ドライバ２００に対して違和感を与えにくい。このように、本実施形態に係る車両用表示装置１は、ウインドシールド１０２等の反射部に対して画像を投影する際の表示品質を向上させることができる。
【００５１】
また、本実施形態に係る車両用表示装置１は、ミラー８２の裏面８２ａに配置された低減手段２０を有する。低減手段２０は、第一回転軸Ｘ１と直交する方向の力Ｆ２，Ｆ３を裏面８２ａに加えることにより、回転振動するミラー８２の変形を抑制する。低減手段２０によってミラー８２の変形が抑制されることで、反射部に対して画像を投影する際の表示品質が向上する。
【００５２】
また、本実施形態の車両用表示装置１において、低減手段２０は、裏面８２ａにおける第一回転軸Ｘ１を挟んだ両側にそれぞれ配置されている。よって、ミラー８２における第一回転軸Ｘ１よりも一方側の部分の変形をその一方側に配置された低減手段２０によって抑制し、他方側の部分の変形をその他方側に配置された低減手段２０によって抑制することができる。
【００５３】
また、本実施形態の車両用表示装置１において、低減手段２０は、裏面８２ａに対して、第一回転軸Ｘ１と直交する方向に沿った収縮する向きの力Ｆ２および伸張する向きの力Ｆ３をミラー８２の回転振動の周期に応じて交互に加える。裏面８２ａに対して加える力を回転振動の周期に応じて変化させることで、ミラー８２の変形を適切に抑制することができる。
【００５４】
［実施形態の第１変形例］
実施形態の第１変形例について説明する。図１７は、実施形態の第１変形例に係るミラーを示す図である。第１変形例に係る低減手段２０は、第一低減手段２３および第二低減手段２４を有する。第一低減手段２３および第二低減手段２４は、第一回転軸Ｘ１に対して傾斜している。より具体的には、第一低減手段２３および第二低減手段２４は、裏面８２ａの中央部８２ｅから周縁部へと向けて延在する放射状に配置されている。第一低減手段２３および第二低減手段２４は、第二回転軸Ｘ２に向けて凸となるように湾曲している。つまり、第一低減手段２３および第二低減手段２４は、中央部８２ｅから周縁部へ向かうに従って第二回転軸Ｘ２から離間するように湾曲している。
【００５５】
このように第一回転軸Ｘ１に対して傾斜している第一低減手段２３および第二低減手段２４は、第二回転軸Ｘ２方向の力だけでなく第一回転軸Ｘ１方向の力をミラー８２に加えることができる。つまり、第一低減手段２３および第二低減手段２４は、第一回転軸Ｘ１方向の力および第二回転軸Ｘ２方向の力によってミラー８２の変形を抑制することができる。
【００５６】
［実施形態の第２変形例］
実施形態の第２変形例について説明する。図１８は、実施形態の第２変形例に係るミラーを示す図である。図１８に示すように、第２変形例に係る低減手段２０の形状は、折り返し形状である。低減手段２０は、第二回転軸Ｘ２の方向に延在する複数の線状部２５を有する。各線状部２５は、隣接する線状部２５と端部においてつながっている。低減手段２０は、全体がジグザグ形状となるようにして隣接する線状部２５がつながれている。なお、ミラー８２の第一構成部８２ｂおよび第二構成部８２ｃのそれぞれに折り返し形状の低減手段２０が配置されてもよい。
【００５７】
［実施形態の第３変形例］
実施形態の第３変形例について説明する。低減手段２０は、圧電素子に代えて、磁歪材料および電磁コイルによって構成されてもよい。この場合、圧電素子の膜に代えて、磁歪材料の膜がミラー８２に対して固定される。電磁コイルは、磁歪材料の膜に対して磁界を印加する。電磁コイルが発生させる磁界は、磁歪材料の膜を伸縮させる。制御部１０は、ミラー８２を回転振動させるときに、磁歪材料の膜を伸縮させる磁界を電磁コイルに発生させるようにすればよい。例えば、同じ向きの磁界に対して、第一低減手段２１，２３が伸張する場合には第二低減手段２２，２４が収縮し、第一低減手段２１，２３が収縮する場合には第二低減手段２２，２４が伸張するように低減手段２１，２２，２３，２４の特性が定められる。
【００５８】
ＭＥＭＳミラー８におけるレーザ光の走査方向と回転軸Ｘ１，Ｘ２との組み合わせは、例示した組み合わせには限定されない。例えば、上記各実施形態とは逆に、第一回転軸Ｘ１周りのミラー８２の回転振動により、画像縦方向の走査がなされ、第二回転軸Ｘ２周りのミラー８２の回転振動により、画像横方向の走査がなされてもよい。また、スキャン方法は、上記各実施形態のようなラスタースキャンに限定されず、例えば、リサージュスキャン等であってもよい。ＭＥＭＳミラー８の駆動方式は、電磁方式、静電方式、圧電方式が代表的であるが、これには限定されない。
【００５９】
スクリーン９の画像を拡大して反射する曲面ミラー５は、例示したものには限定されない。例えば、曲面ミラー５の形状や配置は適宜変更可能である。また、曲面ミラー５とウインドシールド１０２との間の光路に他のミラーが配置されてもよい。スクリーン９の画像が複数の曲面ミラー５によってウインドシールド１０２側に向けて反射されてもよい。
【００６０】
アイポイント２０１の前方の反射部は、ウインドシールド１０２には限定されない。反射部は、例えば、コンバイナ等であってもよい。
【００６１】
なお、上記各実施形態において、レーザユニット７が有するレーザダイオードは、三色のレーザダイオード７１，７２，７３には限定されない。レーザユニット７は、例えば、赤、緑、青のうち一色あるいは二色のレーザダイオードを備えるものであってもよい。
【００６２】
上記の実施形態および変形例に開示された内容は、適宜組み合わせて実行することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１  車両用表示装置
２  筐体
３  レーザ表示器
４  平面ミラー
５  曲面ミラー
６  筐体
７  レーザユニット（光源）
８  ＭＥＭＳミラー
９  スクリーン
１０  制御部
２０  低減手段
２１，２３  第一低減手段
２２，２４  第二低減手段
２５  線状部
７０  筐体
７０ａ  出射孔
７１  赤色レーザダイオード
７２  緑色レーザダイオード
７３  青色レーザダイオード
７４，７５  ダイクロイックミラー
７６  ミラー
７８  反射光
７９Ａ，７９Ｂ，７９Ｃ  コリメータレンズ
８０  本体
８１  ステージ（支持体）
８１ｂ  収容部
８２  ミラー
８２ａ  裏面
８２ｂ  第一構成部
８２ｃ  第二構成部
８２ｄ  反射面
８２ｅ  中央部
８３，８４  梁
８５，８６  マグネット（アクチュエータ）
８７  コイル（アクチュエータ）
１００  車両
１０１  ダッシュボード
１０１ａ  開口部
１０２  ウインドシールド（反射部）
１０３  表示領域
１１０  虚像
２００  ドライバ
２０１  アイポイント
Ｆ２  収縮する向きの力
Ｆ３  伸張する向きの力
Ｘ１  第一回転軸
Ｘ２  第二回転軸
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2018060023.tif 000015
【図１４】
2018060023.tif 000016
【図１５】
2018060023.tif 000017
【図１６】
2018060023.tif 000018
【図１７】
2018060023.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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