(57)【要約】【課題】高輝度から低輝度までの連続的な光量の調整を非常に簡単な構成で実現する。【解決手段】直線偏光である光を出力する光源部１１と、回転中心から扇形状に形成されて偏光透過軸を有する直線偏光子を有し、前記光の光路に配置されるフィルタ１２２と、前記フィルタ１２２を回転駆動させ、前記光の入射位置を前記直線偏光子内で移動させる駆動部１２１と、調光情報を入力する調光情報入力部８と、前記調光情報に応じて予め決められた前記フィルタ１２２の回転角度となるように前記駆動部１２１を制御して前記フィルタ１２２を移動させて前記直線偏光子の偏光透過軸を傾ける制御部５と、を備える。【選択図】図２
2018017866.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線偏光である光を出力する光源部と、
回転中心から扇形状に形成されて偏光透過軸を有する直線偏光子を有し、前記光の光路に配置されるフィルタと、
前記フィルタを回転駆動させ、前記光の入射位置を前記直線偏光子内で移動させる駆動部と、
調光情報を入力する調光情報入力部と、
前記調光情報に応じて予め決められた前記フィルタの回転角度となるように前記駆動部を制御して前記フィルタを移動させて前記直線偏光子の偏光透過軸を傾ける制御部と、
を備えることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記フィルタは、前記直線偏光子と同一の回転中心から扇形状に形成されて当該直線偏光子に隣接配置され、当該直線偏光子よりも前記光の透過率が高い高透過率領域を更に有し、
前記駆動部は、前記光の入射位置を前記高透過率領域と前記直線偏光子との間で移動させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記調光情報として複数段階の調光段階が設定されていることを条件として、１段階前後の前記光の光量比が略一定となるように、前記フィルタを移動させる、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の光走査装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記直線偏光子の偏光透過軸の傾きにより決まる前記光の透過率が低くなるほど、１段階毎の前記フィルタの回転角度の角度変化を小さくする、
ことを特徴とする請求項３に記載の光走査装置。
【請求項５】
前記直線偏光子は、前記偏光透過軸に相当した前記光を透過させ、前記偏光透過軸に直交する前記光を反射させる反射型である、
ことを特徴とする請求項１ないし４の何れか一項に記載の光走査装置。
【請求項６】
前記フィルタは、所定の入射角を有して前記光を入射させるように当該光の射出方向に対して傾けて配置されている、
ことを特徴とする請求項５に記載の光走査装置。
【請求項７】
前記フィルタにおける前記直線偏光子での反射光の光路に設けられ、当該反射光の光強度を検出する光検出器を更に備え、
前記制御部は、前記光検出器により得られる前記反射光の光強度の検出量に基づいて前記光の減光率を検出する、
ことを特徴とする請求項６に記載の光走査装置。
【請求項８】
光偏向器と、
レーザを所望の発散角で発散させるスクリーンと、
前記光偏向器に対して光を射出する請求項１ないし７の何れか一項に記載の光走査装置と、
前記光偏向器により偏向された光束を折り返し、前記スクリーンに２次元像を描画する走査ミラーと、
を備えることを特徴とする画像照射ユニット。
【請求項９】
光偏向器と、
光を所望の発散角で発散させるスクリーンと、
前記光偏向器に対して光を射出する請求項１ないし７の何れか一項に記載の光走査装置と、
前記光偏向器により偏向された光束を折り返し、前記スクリーンに２次元像を描画する走査ミラーと、
前記スクリーンから射出された光束を投影面に投射する凹面ミラーと、
を備えることを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光走査装置、画像照射ユニットおよび画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ走査により２次元あるいは３次元的に光を高速に走査し、人間の目の残像現象を利用した表示画像を得るレーザ走査型の画像表示装置が最近使われ始めている。自動車のダッシュボード内に納められるヘッドアップディスプレイ（Head  Up  Display：ＨＵＤ）は、レーザ走査型の画像表示装置の一例である。
【０００３】
ＨＵＤにおける表示は風景や道路に重畳させられるため、ＨＵＤに求められる明るさは、外界の明るさに対して違和感のない明るさである必要がある。具体的には、雪道のような明るい背景では、それに負けないくらいの明るさが必要である。また、暗い夜には、眩しすぎない適切な明るさが必要である。
【０００４】
特許文献１には、照射されたレーザ光の透過率を段階的に変化させて投影される画像の明るさを調整する複数段階の減光フィルタを切り替え、レーザ光の光量を暗い領域から明るい領域まで変化させる技術が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の技術によれば、減光フィルタが多段に必要であって複雑な制御が必要な構成となり、量産性が低く、コスト的に高コストである、という課題がある。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高輝度から低輝度までの連続的な光量の調整を非常に簡単な構成で実現することができる光走査装置、画像照射ユニットおよび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】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の光走査装置は、直線偏光である光を出力する光源部と、回転中心から扇形状に形成されて偏光透過軸を有する直線偏光子を有し、前記光の光路に配置されるフィルタと、前記フィルタを回転駆動させ、前記光の入射位置を前記直線偏光子内で移動させる駆動部と、調光情報を入力する調光情報入力部と、前記調光情報に応じて予め決められた前記フィルタの回転角度となるように前記駆動部を制御して前記フィルタを移動させて前記直線偏光子の偏光透過軸を傾ける制御部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、高輝度から低輝度までの連続的な光量の調整を非常に簡単な構成で実現することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１の実施の形態にかかるヘッドアップディスプレイ装置の概略構成を示す図である。
【図２】図２は、光走査装置の概略構成を示す図である。
【図３】図３は、制御部のハードウェア構成の一例を示す図である。
【図４】図４は、減光手段の制御例を示す図である。
【図５】図５は、フィルタの回転角とレーザ光の透過率との関係の一例を示すグラフである。
【図６】図６は、調光情報入力部で入力される調光情報とレーザ光の光量との関係の一例を示す図である。
【図７】図７は、第２の実施の形態にかかる減光手段のフィルタの配置例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に添付図面を参照して、光走査装置、画像照射ユニットおよび画像表示装置の実施の形態を詳細に説明する。
【００１１】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態にかかるヘッドアップディスプレイ装置１の概略構成を示す図である。画像表示装置としてのヘッドアップディスプレイ（Head  Up  Display）装置１は、一例として、車両、航空機、船舶等の移動体に搭載される。なお、以下においては、便宜上、ヘッドアップディスプレイ装置１を「ＨＵＤ１」と称する。
【００１２】
ＨＵＤ１は、例えば、移動体のフロントガラス（フロントウインドシールド）５０を介して該移動体の操縦に必要なナビゲーション情報（例えば速度、走行距離等の情報）等を視認可能にする。この場合、フロントガラス５０は、入射された光の一部を透過させ、残部の少なくとも一部を反射させる透過反射部材としても機能する。以下では、ＨＵＤ１がフロントガラス５０を備える自動車に搭載される例について説明する。
【００１３】
図１に示すように、ＨＵＤ１は、画像を照射する画像照射ユニット６０と、凹面ミラー４０とを備えている。なお、画像照射ユニット６０から照射される画像情報は、例えばパーソナルコンピュータ、メモリ、ハードディスク、各種ディスクプレーヤ、テレビ会議端末、タブレット端末、スマートフォン等の画像データ出力機器からの画像情報である。なお、画像情報としては、例えば車両等の運転、運航に関する情報が挙げられる。ＨＵＤ１は、画像照射ユニット６０から照射された画像に基づいた光をフロントガラス５０に対して凹面ミラー４０を介して照射する。これにより、ＨＵＤ１は、観察者Ａの視点から虚像Ｉを視認可能にする。
【００１４】
画像照射ユニット６０は、光走査装置１０と、光偏向器１５と、走査ミラー２０と、スクリーン３０とを備えている。
【００１５】
光走査装置１０は、詳細は後述するが、Ｒ,Ｇ,Ｂの３種のレーザダイオードからの３つのレーザ光が合成されてなるレーザ光（合成光）を、光偏向器１５に対して射出する。
【００１６】
光偏向器１５は、半導体プロセス等で作製されたＭＥＭＳ（Micro  Electro  Mechanical  Systems）ミラーであり、直交する２軸に対して揺動する単一の微小なミラーである。なお、光偏向器１５は、１軸に揺動／回動するミラー二つから成るミラー系であってもよい。
【００１７】
走査ミラー２０は、光偏向器１５により偏向された光束を折り返し、被走査面であるスクリーン３０に２次元像（中間像）を描画する。
【００１８】
スクリーン３０は、レーザ光を所望の発散角で発散させる機能を有しており、マイクロレンズアレイ構造が好適である。スクリーン３０から射出された光束は、単一の凹面ミラー４０を介して投影面であるフロントガラス５０に投射される。これにより、フロントガラス５０には、虚像Ｉが拡大表示される。
【００１９】
単一の凹面ミラー４０は、フロントガラス５０の影響で中間像の水平線が上または下に凸形状となる光学歪み要素を補正するように設計・配置されている。
【００２０】
なお、ＨＵＤ１は、フロントガラス５０とは別に、フロントガラス５０と同じ機能（部分反射）を持つ部分反射鏡（コンバイナ）を投影面として有した構成であっても良い。
【００２１】
次に、光走査装置１０について詳述する。
【００２２】
ここで、図２は光走査装置１０の概略構成を示す図である。図２に示すように、光走査装置１０は、制御部５と、モータドライバ６と、光源ドライバ７と、調光情報入力部８と、光源部１１とを備えている。
【００２３】
調光情報入力部８は、ＨＵＤ１の輝度をどれだけにするか、すなわち投影画像の輝度の指標である調光情報を外部機器から入力する。調光情報は、外界の明るさに応じて変化する。
【００２４】
制御部５は、画像情報を光源ドライバ７に送る。また、制御部５は、調光情報入力部８で入力された調光情報に基づいてモータドライバ６を制御する。
【００２５】
図３は、制御部５のハードウェア構成の一例を示す図である。制御部５は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）１０１、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）１０２、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）１０３、ＨＤＤ（Hard  Disk  Drive）１０４、ネットワークＩ／Ｆ（Interface）１０５およびバス１０７を備える。ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、ＨＤＤ１０４、ネットワークＩ／Ｆ（Interface）１０５は、バス１０７を介して互いに接続されている。
【００２６】
ＣＰＵ１０１は、プログラムを実行する。ＲＯＭ１０２には、起動プログラム等が記憶されている。ＲＡＭ１０３は、ＣＰＵ１０１がプログラムを実行するときに使用するメモリである。ＨＤＤ１０４は、ＨＵＤ１が動作するためのアプリケーションプログラム、および各種のデータ等を記憶する。なお、ＨＤＤ１０４は、光学ドライブやフラッシュメモリ等でもよい。光学ドライブが読み出し又は書き込みする被記録部材は、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact  Disk  Read  Only  Memory）、ＣＤ−Ｒ（Compact  Disk  Recordable）およびＤＶＤ（Digital  Versatile  Disk）等である。ネットワークＩ／Ｆ１０５は、外部機器と各種の情報を送受信する。
【００２７】
なお、ＲＯＭ１０２やＨＤＤ１０４に記憶されているプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な被記録部材に記録して提供するように構成してもよい。
【００２８】
また、ＲＯＭ１０２やＨＤＤ１０４に記憶されているプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、ＲＯＭ１０２やＨＤＤ１０４に記憶されているプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。
【００２９】
なお、制御部５は、ＩＣなどのハードウェアで構築されていてもよい。
【００３０】
以下において、光源部１１について詳述する。
【００３１】
図２に示すように、光源部１１は、単数あるいは複数の発光点を有する複数の光源素子１１１Ｒ,１１１Ｂ，１１１Ｇを備えている。光源素子１１１Ｒ,１１１Ｂ，１１１Ｇは、光源ドライバ７を介して制御部５により制御される。光源素子１１１Ｒ,１１１Ｂ，１１１Ｇは、ＬＤ（レーザダイオード：半導体レーザ素子）である。光源素子１１１Ｒは、赤色レーザであり、赤色光（波長λＲ＝６４０ｎｍ）の光束を射出する。光源素子１１１Ｂは、青色レーザであり、青色光（波長λＢ＝４４５ｎｍ）の光束を射出する。光源素子１１１Ｇは、緑色レーザであり、緑色光（波長λＧ＝５３０ｎｍ）の光束を射出する。
【００３２】
また、光源部１１は、カップリングレンズ１１２Ｒ,１１２Ｂ，１１２Ｇと、アパーチャ１１３Ｒ,１１３Ｂ，１１３Ｇと、を備えている。カップリングレンズ１１２Ｒおよびアパーチャ１１３Ｒは、光源素子１１１Ｒの光束射出側に配置されている。カップリングレンズ１１２Ｂおよびアパーチャ１１３Ｂは、光源素子１１１Ｂの光束射出側に配置されている。カップリングレンズ１１２Ｇおよびアパーチャ１１３Ｇは、光源素子１１１Ｇの光束射出側に配置されている。
【００３３】
光源素子１１１Ｒ,１１１Ｂ，１１１Ｇから出射された波長λＲ,λＢ,λＧの光束は、それぞれカップリングレンズ１１２Ｒ,１１２Ｂ，１１２Ｇにより後続の光学系にカップリングされる。
【００３４】
カップリングレンズ１１２Ｒ,１１２Ｂ，１１２Ｇによりカップリングされた光束は、それぞれ設けられたアパーチャ１１３Ｒ,１１３Ｂ，１１３Ｇにより、周辺部をカットされて所望の大きさのビーム径に整形される。なお、アパーチャ１１３Ｒ,１１３Ｂ，１１３Ｇは、光束の発散角等に応じて円形、楕円形、長方形、正方形等、様々な形状とすることができる。
【００３５】
また、図２に示すように、光源部１１は、合成素子１１５とレンズ１１６とを備えている。合成素子１１５は、アパーチャ１１３Ｒ,１１３Ｂ，１１３Ｇにより整形されたそれぞれの光束を光路合成する。合成素子１１５は、プレート状或いはプリズム状のダイクロイックミラーであり、波長に応じて光束を反射／透過し、一つの光路に合成する。なお、合成されたレーザ光が直線偏光となるように、ＲＧＢ各色の光源素子１１１Ｒ,１１１Ｂ，１１１Ｇの偏光軸はそろえておく必要がある。
【００３６】
なお、本実施の形態における直線偏光を有した光源光は、上記のレーザ光源（光源素子１１１Ｒ,１１１Ｂ，１１１Ｇ）が好適であるが、必ずしもレーザ光源そのものでなくてもよい。すなわち、無偏光のＬＥＤ（Light  Emitting  Diode）などから発する光線について、直線偏光子を介して直接偏光を取り出した光源光としてもよい。また、偏光ビームスプリッターと１／２波長板を組み合わせて偏光を一方向にそろえる偏光変換して直線偏光とした光源ユニットから生成する光源光としてもよい。
【００３７】
合成素子１１５により合成された光束は、レンズ１１６により光偏向器１５の反射面に向かって導かれる。レンズ１１６は、光偏向器１５に向かって凹面を向けたメニスカスレンズである。
【００３８】
加えて、光源部１１は、レーザ光に対する減光を実現する減光手段１２０を、合成素子１１５による合成後の光路に配置している。減光手段１２０は、駆動部である回転モータ１２１と、当該回転モータ１２１により回転駆動される円形状のフィルタ１２２とを備えている。図２に示すように、減光手段１２０のフィルタ１２２は、レーザ光の射出方向Ｘに対してほぼ垂直となるように配置されている。
【００３９】
回転モータ１２１は、モータドライバ６を介して制御部５により制御される。概略的には、制御部５は、ＨＵＤ１の投影画像の輝度の指標である調光情報から減光率を決定する。制御部５は、減光率に応じて減光手段１２０のフィルタ１２２の回転角度を決定する。制御部５は、決定したフィルタ１２２の回転角度となるように回転モータ１２１を駆動制御し、フィルタ１２２を移動させる。このようにして、ＨＵＤ１は、所望の減光を行うことができる。
【００４０】
次に、減光手段１２０について詳述する。ここで、図４は減光手段１２０の制御例を示す図である。図４に示すように、フィルタ１２２は、隣接配置した高透過率領域１２２ａと直線偏光子１２２ｂとを有している。本実施の形態においては、高透過率領域１２２ａと直線偏光子１２２ｂとは、同一の回転中心を持つ扇形状に形成されている。ここで回転中心は、回転モータ１２１の回転軸１２１ａに一致する。
【００４１】
本実施の形態の直線偏光子１２２ｂは、反射型である。直線偏光子１２２ｂが反射型の場合、直線偏光子１２２ｂの偏光透過軸に相当した成分が透過し、偏光透過軸に直交する成分は反射される。このように反射型の直線偏光子１２２ｂを採用することにより、減光率が高いときに吸収による発熱を抑えることが可能となり、装置の信頼性を向上させることができる。
【００４２】
なお、直線偏光子１２２ｂは、反射面に対し角度を持って反射した光が部分的に偏光することを利用し、多重反射を利用して直線偏光を作り出すいわゆる光学薄膜を構築した偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）であってもよい。また、直線偏光子１２２ｂは、金属を微小な格子構造としたワイヤーグリット型の偏光子であってもよい。
【００４３】
なお、本実施の形態の直線偏光子１２２ｂは反射型であるとしたが、これに限るものではなく、吸収型であっても良い。直線偏光子１２２ｂは吸収型であれば、直線偏光子１２２ｂの偏光透過軸に相当した成分が透過し、偏光透過軸に直交する成分は吸収される。吸収型の偏光子としては、ポリマーで作られたフィルム偏光子が挙げられる。
【００４４】
制御部５は、減光手段１２０のフィルタ１２２の所望の領域に対して、合成素子１１５により合成されたレーザ光（直線偏光）を入射させる制御を行う。
【００４５】
図４（ａ）に示す例は、合成素子１１５により合成されたレーザ光の入射位置をフィルタ１２２の高透過率領域１２２ａとするように、制御部５により回転モータ１２１を駆動制御した例である。図４（ａ）に示すフィルタ１２２の位置では、減光手段１２０は、レーザ光に対して減光をしていない。
【００４６】
図４（ｂ）に示す例は、合成素子１１５により合成されたレーザ光の入射位置をフィルタ１２２の直線偏光子１２２ｂとするように、制御部５により回転モータ１２１を駆動制御してフィルタ１２２を図４（ａ）に示す状態から回転させた例である。
【００４７】
前述したように、合成素子１１５により合成されたレーザ光は、フィルタ１２２に入射する手前では直線偏光を有している。直線偏光子１２２ｂの偏光透過軸は、高透過率領域１２２ａと直線偏光子１２２ｂの境目になる際にレーザ光の透過率が最も高くなるような偏光透過軸としている。
【００４８】
図４（ｂ）に示すフィルタ１２２の位置では、直線偏光子１２２ｂの偏光透過軸が、光源素子１１１Ｒ,１１１Ｂ，１１１Ｇの偏光軸から少なからず傾いた状態となっている。すなわち、減光手段１２０は、フィルタ１２２の回転に応じてレーザ光の透過を制限し、レーザ光に対する減光を実現している。
【００４９】
図４（ｃ）に示す例は、制御部５により回転モータ１２１を駆動制御して、図４（ｂ）に示す状態からレーザ光の直線偏光軸に対して直線偏光子１２２ｂの偏光透過軸が垂直となる位置までフィルタ１２２を回転させ、レーザ光の入射位置とした例である。この状態では、レーザ光の直線偏光軸と直線偏光子１２２ｂの偏光透過軸とが互いに垂直になる、いわゆるクロスニコルの関係となり、レーザ光の透過率を実質０％にすることができる。
【００５０】
すなわち、本実施の形態の減光手段１２０によれば、フィルタ１２２の直線偏光子１２２ｂの傾き加減により、レーザ光の透過率を制御することができる。
【００５１】
ここで、図５はフィルタ１２２の回転角とレーザ光の透過率との関係の一例を示すグラフである。図５に示すフィルタ１２２の横軸は回転角（ｄｅｇ）を示している。フィルタ１２２の回転角０度は、高透過率領域１２２ａと直線偏光子１２２ｂの境目である。フィルタ１２２の回転角９０度は、レーザ光の直線偏光軸と直線偏光子１２２ｂの偏光透過軸とが垂直となって実質遮光される状態を示す。
【００５２】
図５に示すように、フィルタ１２２は、レーザ光の直線偏光軸と直線偏光子１２２ｂの偏光透過軸とが互いに並行となる最大透過率（パラレルニコル）となる位置では、レーザ光の透過率が８０％となる。また、図５に示すように、フィルタ１２２は、レーザ光の直線偏光軸と直線偏光子１２２ｂの偏光透過軸とが互いに垂直となるクロスニコルとなる位置では、レーザ光の透過率が０％となる。なお、実際には光吸収や偏光解消がおこり、レーザ光の透過率が０％になることはないが、ここでは説明上０％とする。
【００５３】
また、図５に示すように、フィルタ１２２の高透過率領域１２２ａであるフィルタ１２２の回転角０度から回転角−１０度の間は、レーザ光の透過率は１００％になる。すなわち、フィルタ１２２の高透過率領域１２２ａは、何も部材を介在しない場合に相当する。本実施の形態のフィルタ１２２の高透過率領域１２２ａは、透明ガラス板やそれに順ずる素子を挿入することで、１００％に近い値となる透過率を得ている。また、フィルタ１２２の高透過率領域１２２ａは偏光依存性なく、透過率を直線偏光子１２２ｂの最大透過率（パラレルニコル）の状態に合わせることも可能である。
【００５４】
光源素子１１１Ｒ,１１１Ｂ，１１１Ｇからのレーザ光のパワーを最大限に利用する場合、制御部５は、フィルタ１２２の回転角が−１０度〜０度までの範囲になるように回転角度を決定し、決定したフィルタ１２２の回転角度となるように回転モータ１２１を駆動制御する。
【００５５】
なお、図５に示すように、フィルタ１２２は、フィルタ１２２の回転角が０度に入った瞬間に透過率が１００％から８０％に低下する。しかしながら、このような透過率の低下は、視認上まず変化を感じにくいので、問題になることはない。更に、図５に示すように、フィルタ１２２を回転していくと、ｃｏｓθの自乗に比例した透過率となり、角度０度の位置より低下していく。このように、制御部５は、フィルタ１２２を回転制御することで、レーザ光に対する所望の減光が可能となる。
【００５６】
ここで、図６は調光情報入力部８で入力される調光情報とレーザ光の光量との関係の一例を示す図である。図６（ａ）は調光情報とレーザ光の光量との関係を示すグラフ、図６（ｂ）は各調光情報における回転角と透過率と光量との関係を示すテーブルを示す図である。図６に示す例では、ＨＵＤ１の投影画像の輝度の指標である調光情報として１２段階の調光段階を設定する。
【００５７】
図６（ａ）に示すように、調光情報として設定される１２段階の調光段階は、一段前後のレーザ光の光量比が略一定であるようにしている。この一定値は１／２とした。これによって、光量の変化は直線的な変化でなくとも、視覚的には段階的な変化と感じる。なお、レーザ光の光量が半減することは比較的大きな変化量と思われるが、視覚的には十分である。ウェバー・フェヒナーの法則によれば、知覚強度は刺激の対数に比例するとされている。
【００５８】
制御部５は、ＨＤＤ１０４に、図６（ｂ）に示すテーブルに示される調光段階とフィルタ１２２の回転角の角度情報との対応関係を予め記憶する。図６（ｂ）に示すように、本実施の形態における１２段階の調光段階は、ＨＵＤ１の最大の明るさが１００００ｃｄ／ｃｍ２とすると、最小値を８ｃｄ／ｃｍ２まで減光できるようにし、その間を１０分割したものである。
【００５９】
図６（ｂ）に示すように、フィルタ１２２の回転角度は、光量が多く輝度が高い段階では、段階毎の角度変化が比較的大きくなる。一方、光量が少ない段階（段階８〜段階１１など）では、フィルタ１２２の回転角度は、段階毎の角度変化が小さくなる。このように調光段階に対してリニアに変化させないことで、減光率を対数的に変化させることができる。すなわち、制御部５は、減光率が小さく明るいときには荒いステップでフィルタ１２２を回転制御し、減光率が高く暗い輝度の時には細かなステップでフィルタ１２２を回転制御する。こうすることで、光量の変化を、対数的に行うことができる。対数的に変化させることで、人の知覚認識上の変化レベルが自然な変化とすることができ、より高品質なＨＵＤ１を実現できる。
【００６０】
このように直線偏光子１２２ｂの偏光透過軸の傾きにより決まるレーザ光の透過率が低くなるほど１段階毎のフィルタ１２２の回転角度の角度変化を小さくするような調光段階を回転運動により変化させることができる。これにより、減光手段１２０の構造を小さくでき、より小型な画像表示装置としてのＨＵＤ１を実現することができる。
【００６１】
なお、本実施の形態においては、１段階をレーザ光の光量が半減する値に設定する１／２ステップの回転制御にしたが、これに限るものではない。一段前後のレーザ光の光量比を一定とするように回転制御すればよい。例えば、更に半分の１／√２ステップとしてもよい。この場合は、１２段階の間に更に１段階ずつ設定されるので、２３段階となる。また、当然、一定値とする一段前後のレーザ光の光量比をより小さな値とし、回転角のステップを限りなく小さくすることで、実質無段階の調光も可能である。
【００６２】
このように本実施の形態によれば、高輝度から低輝度までの連続的な光量の調整を非常に簡単な構成で実現することができ、画像表示装置としてのＨＵＤ１の品質を上げながら、部品点数が少なく量産性に富み、信頼性を高く維持したまま、安価な画像表示装置を実現することができる。
【００６３】
なお、制御部５は、ＲＧＢ各色の光源素子１１１Ｒ,１１１Ｂ，１１１Ｇに対する電流制御を行って減光するようにしても良い。これにより、さらに細かな制御が可能となる。
【００６４】
なお、本実施の形態においては、減光手段１２０を、合成素子１１５による合成後の光路に配置するようにしたが、これに限るものではない。例えば、減光手段１２０をレンズ１１６の後に配置するようにしてもよいし、ＲＧＢ各色の光源素子１１１Ｒ,１１１Ｂ，１１１Ｇの光路にそれぞれ配置するようにしてもよい。
【００６５】
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態について説明する。なお、前述した第１の実施の形態と同じ部分は同じ符号で示し説明も省略する。
【００６６】
第２の実施の形態では、減光手段１２０のフィルタ１２２が、所定の入射角を有してレーザ光を入射させるように配置されている点で、第１の実施の形態とは異なるものとなっている。
【００６７】
第１の実施の形態では、図２に示すように、減光手段１２０のフィルタ１２２は、レーザ光の射出方向Ｘに対してほぼ垂直となるように配置されていた。図２に示す構成の場合、フィルタ１２２の直線偏光子１２２ｂが反射型であると、直線偏光子１２２ｂでの反射光が合成素子１１５や光源素子１１１Ｒ,１１１Ｂ，１１１Ｇへ戻ってしまう場合がある。この場合、反射光により合成素子１１５や光源素子１１１Ｒ,１１１Ｂ，１１１Ｇの発熱など予期せぬ問題が生じる可能性がある。
【００６８】
ここで、図７は第２の実施の形態にかかる減光手段１２０のフィルタ１２２の配置例を示す図である。図７に示すように、本実施の形態においては、減光手段１２０のフィルタ１２２が、所定の入射角を有してレーザ光を入射させるようにレーザ光の射出方向Ｘに対して傾けて配置されている。このため、直線偏光子１２２ｂでの反射光が合成素子１１５や光源素子１１１Ｒ,１１１Ｂ，１１１Ｇに戻ることを回避させることができる。
【００６９】
また、図７に示すように、本実施の形態の減光手段１２０は、光検出器１２３を直線偏光子１２２ｂでの反射光の光路に設けている。これにより、制御部５は、光検出器１２３により反射光の光強度の検出量を得ることによって、光源部１１の射出光の光量を算出することができる。すなわち、制御部５は、減光率が所望の値となっているかを逐次モニターすることが可能となる。
【００７０】
このように本実施の形態によれば、反射型の直線偏光子１２２ｂに入射する入射角度が垂直でないように、フィルタ１２２を傾斜させて配置したことにより、フィルタ１２２からの戻り光により、合成素子１１５や光源素子１１１Ｒ,１１１Ｂ，１１１Ｇへの影響を防ぐことで、信頼性の高い装置を実現することができる。
【００７１】
また、本実施の形態によれば、反射型の直線偏光子１２２ｂによる反射光の光強度を検出する光検出器１２３を備え、制御部５は、光検出器１２３により得られる反射光の光強度の検出量に基づいてレーザ光の減光率を検出する。これにより、所望の減光率に設定されているかどうかを判定でき、より信頼性の高い画像表示装置としてのＨＵＤ１を実現することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１        画像表示装置
５        制御部
８        調光情報入力部
１０      光走査装置
１１      光源部
１５      光偏向器
２０      走査ミラー
３０      スクリーン
４０      凹面ミラー
６０      画像照射ユニット
１２１    駆動部
１２２    フィルタ
１２２ａ  高透過率領域
１２２ｂ  直線偏光子
１２３    光検出器
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７３】
【特許文献１】特開２０１４−１９４４９３号公報
【図１】
2018017866.tif 000003
【図２】
2018017866.tif 000004
【図３】
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【図４】
2018017866.tif 000006
【図５】
2018017866.tif 000007
【図６】
2018017866.tif 000008
【図７】
2018017866.tif 000009