(57)【要約】【課題】装置を大型化させることなく投影用画像のディミング比を向上できる表示装置を提供する。【解決手段】表示装置１は、レーザ光Ｌを出力する光源部２と、レーザ光Ｌの複数の光路を構成する導光光学系３と、レーザ光Ｌの光路を複数の光路のいずれかに切り替える光路切替素子４と、複数の光路の後段側で単一の光路を構成する光学部材５と、単一の光路を通ったレーザ光Ｌを走査してスクリーンＳに投影される投影用画像Ｇを形成する投影用ミラー６と、を備え、複数の光路は、レーザ光Ｌの輝度を互いに異ならせる低輝度用光路Ｍ１及び高輝度用光路Ｍ２を含み、光路切替素子４は、光源部２と投影用ミラー６との間の光路上に配置され、光源部２におけるレーザ光Ｌの出力の制御と、光路切替素子４によるレーザ光Ｌの光路の切り替えの制御とによって投影用画像Ｇの輝度を制御する制御部８を有している。【選択図】図１
2018120030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出力する光源部と、
前記レーザ光の複数の光路を構成する導光光学系と、
前記レーザ光の光路を前記複数の光路のいずれかに切り替える光路切替素子と、
前記複数の光路の後段側で単一の光路を構成する光学部材と、
前記単一の光路を通った前記レーザ光を走査してスクリーンに投影される投影用画像を形成する投影用ミラーと、を備え、
前記複数の光路は、前記レーザ光の輝度を互いに異ならせる低輝度用光路及び高輝度用光路を含み、
前記光路切替素子は、前記光源部と前記投影用ミラーとの間の光路上に配置され、
前記光源部における前記レーザ光の出力の制御と、前記光路切替素子による前記レーザ光の光路の切り替えの制御とによって前記投影用画像の輝度を制御する制御部を有している、表示装置。
【請求項２】
前記複数の光路のうち、少なくとも前記低輝度用光路が複数の輝度減衰素子によって構成されている、請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
前記スクリーンに対して前記レーザ光を集光させる集光レンズが前記レーザ光を出力する光源と前記投影用ミラーとの間に配置されている、請求項１又は２記載の表示装置。
【請求項４】
前記光源部は、互いに波長の異なる前記レーザ光を出力する複数の光源を有している、請求項１〜３のいずれか一項記載の表示装置。
【請求項５】
前記複数の光源から出力する前記レーザ光を合波する合波光学系を有している、請求項４記載の表示装置。
【請求項６】
前記光路切替素子と前記投影用ミラーとの間にアパーチャが配置されている、請求項１〜５のいずれか一項記載の表示装置。
【請求項７】
前記光学部材と前記投影用ミラーとの間にアパーチャが配置されている、請求項６記載の表示装置。
【請求項８】
前記光学部材よりも後段側に前記レーザ光を検出する受光素子が配置されている、請求項１〜７のいずれか一項記載の表示装置。
【請求項９】
前記受光素子は、少なくとも前記低輝度用光路を通った前記レーザ光を検出する、請求項８記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えばユーザの視野前方に配置したディスプレイに投影用画像を投影し、背景と重畳させて表示するヘッドアップディスプレイ或いはヘッドマウントディスプレイといった表示装置の開発が進められている。このような表示装置では、良好な視認性の確保の観点から、周囲の状況（特に明るさ）に応じて投影用画像の輝度を調整することが必要となる。したがって、表示装置としては、投影用画像のディミング比（輝度の階調性）を十分に有していることが要求される。
【０００３】
例えば特許文献１に記載のヘッドアップディスプレイ装置は、相対的に高輝度となる第１のレーザ光を出力する第１のレーザ光源と、相対的に低輝度となる第２のレーザ光を出力する第２のレーザ光源とを有している。この従来のヘッドアップディスプレイ装置では、周囲の状況に応じて第１の光源と第２の光源とを切り替えることで、投影用画像のディミング比の確保を図っている。
【０００４】
また、例えば特許文献２に記載のヘッドアップディスプレイ装置では、光源の後段側にフィルタ等の光減衰手段が設けられている。そして、アクチュエータ等の駆動手段によって、レーザ光の光路に対して光減衰手段を進退させることで、投影用画像のディミング比の確保を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−２５４３０号公報
【特許文献２】特表２０１５−５２５８９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に、レーザ光源は、低出力で安定した動作を維持することが難しい装置である。従来のヘッドアップディスプレイではレーザ光源の出力制御によって輝度調整を行っていたが、レーザ光源の出力制御のみの輝度調整では低出力で安定した動作が難しいという問題があった。このため、低輝度の投影用画像の表示に限界があり、十分なディミング比を実現することが困難であった。また、上述した特許文献１のように、異なる２つのレーザ光源を切り替える構成では、装置の大型化及びこれに伴うコストアップを招くおそれもある。特許文献２のように、光減衰手段をレーザの光路に対して進退させる構成においても、装置が大型化してしまうことが考えられる。
【０００７】
本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、装置を大型化させることなく投影用画像のディミング比を向上できる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】
【０００８】
本発明の一側面に係る表示装置は、レーザ光を出力する光源部と、複数の光路を構成する導光光学系と、前記レーザ光の光路を前記複数の光路のいずれかに切り替える光路切替素子と、複数の光路の後段側で単一の光路を構成する光学部材と、単一の光路を通ったレーザ光を走査してスクリーンに投影される投影用画像を形成する投影用ミラーと、を備え、複数の光路は、レーザ光の輝度を互いに異ならせる低輝度用光路及び高輝度用光路を含み、光路切替素子は、光源部と投影用ミラーとの間の光路上に配置され、光源部におけるレーザ光の出力の制御と、光路切替素子によるレーザ光の光路の切り替えの制御とによって投影用画像の輝度を制御する制御部を有している。
【０００９】
この表示装置では、光源部におけるレーザ光の出力の制御と、光路切替素子によるレーザ光の光路の切り替えの制御とによって投影用画像の輝度が制御される。このような制御により、投影用画像のディミング比を十分に向上させることができる。また、この表示装置では、低輝度用光路及び高輝度用光路を切り替える光路切替素子が光源部と投影用ミラーとの間の光路上に配置されている。投影用ミラーの前段に光路切替素子が配置されていることで、投影用ミラーでレーザ光が走査されて拡がる前に光路切替えによる輝度制御を行うことができる。これにより、輝度の異なる光源を別々に設ける構成、或いはレーザ光の光路に対して光減衰手段を進退させる構成に比べて装置の大型化を回避できる。
【００１０】
また、複数の光路のうち、少なくとも低輝度用光路が複数の輝度減衰素子によって構成されていてもよい。この場合、複数の輝度減衰素子によってレーザ光の所望の減衰量を確保できればよい。したがって、一の輝度減衰素子に対して過剰な減衰特性を持たせる必要がなくなり、輝度の減衰の安定性を確保できる。
【００１１】
また、スクリーンに対してレーザ光を集光させる集光レンズがレーザ光を出力する光源と投影用ミラーとの間に配置されていてもよい。これにより、スクリーンにおいて高解像度の投影用画像を表示させることができる。
【００１２】
また、光源部は、互いに波長の異なるレーザ光を出力する複数の光源を有していてもよい。この場合、例えばＲＧＢのそれぞれに対応するレーザ光によって投影用画像を形成できる。
【００１３】
また、複数の光源から出力するレーザ光を合波する合波光学系を有していてもよい。これにより、複数の光源を用いる場合でもそれぞれのレーザ光の光路が共通化され、装置の小型化が図られる。
【００１４】
また、光路切替素子と投影用ミラーとの間にアパーチャが配置されていてもよい。光路切替素子の角度ずれが生じる場合、光路切替素子よりも後段側でレーザ光の光軸ずれが生じることが考えられる。光軸ずれが生じた状態でレーザ光が投影用ミラーに入射すると、迷光が発生するおそれがある。したがって、光路切替素子と投影用ミラーとの間にアパーチャを配置することにより、当該アパーチャによって光軸がずれた部分のレーザ光の成分をカットすることができ、迷光の発生を抑制できる。
【００１５】
また、光学部材と投影用ミラーとの間にアパーチャが配置されていてもよい。光学部材において屈折によってレーザ光の光軸ずれが生じる場合、光軸ずれが生じた状態でレーザ光が投影用ミラーに入射すると、迷光が発生するおそれがある。したがって、光学部材と投影用ミラーとの間にアパーチャを配置することにより、当該アパーチャによって光軸がずれた成分をカットすることができ、迷光の発生を抑制できる。このような構成は、光学部材がレーザ光の光軸に対して傾斜して配置されている場合に特に有用である。
【００１６】
また、光学部材よりも後段側にレーザ光を検出する受光素子が配置されていてもよい。受光素子によってレーザ光の光軸位置を監視することで、迷光の発生を一層確実に抑制できる。また、受光素子によってレーザ光の光量を監視することで、投影用画像の輝度の制御を安定して実施できる。
【００１７】
また、受光素子は、少なくとも低輝度用光路を通ったレーザ光を検出してもよい。低輝度用光路では、高輝度用光路に比べてレーザ光の減衰量が大きいため、受光素子によってレーザ光の光量を監視することが特に有用である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、装置を大型化させることなく投影用画像のディミング比を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】表示装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】表示装置の変形例を示す概略構成図である。
【図３】表示装置の他の変形例を示す概略構成図である。
【図４】表示装置の他の変形例を示す概略構成図である。
【図５】表示装置の他の変形例を示す概略構成図である。
【図６】表示装置の他の変形例を示す概略構成図である。
【図７】表示装置の他の変形例を示す概略構成図である。
【図８】表示装置の他の変形例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら、本発明の一側面に係る表示装置の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００２１】
図１は、表示装置の一実施形態を示す概略構成図である。この表示装置１は、レーザ光ＬをスクリーンＳ上に走査することによって投影用画像Ｇを形成する走査型投影表示装置である。かかる表示装置１は、例えば車載用のヘッドアップディスプレイに適用される。スクリーンＳは、例えば拡散板を含んで構成されている。所定の投影用信号によって変調されたレーザ光Ｌが拡散板に投影されることで投影用画像Ｇが形成される。投影用画像Ｇが車両のフロントガラスに映し出されることで、ユーザは、フロントガラスに投影された像を背景と重畳して視認することができる。
【００２２】
表示装置１は、図１に示すように、レーザ光Ｌを出力する光源部２と、レーザ光Ｌの複数の光路を構成する導光光学系３と、レーザ光Ｌの光路を複数の光路のいずれかに切り替える光路切替素子４と、複数の光路の後段側で単一の光路を形成する光学部材５と、レーザ光Ｌを走査して投影用画像Ｇを形成する投影用ミラー６と、レーザ光Ｌを検出する受光素子７と、当該表示装置１の駆動を制御する制御部８とを含んで構成されている。
【００２３】
これらの構成要素は、例えば筐体１１内に配置された基板（不図示）上に設けられている。筐体１１は、例えばアルミニウム（例えばＡＤＣ１２等のアルミダイカスト）によって形成され、レーザ光Ｌ及び外乱光に対する遮光性を有している。筐体１１の一面側には、投影用ミラー６によって走査されたレーザ光ＬをスクリーンＳに向けて出力させる窓材１２が設けられている。窓材１２は、例えばＢＫ７等の光学ガラスによって形成されている。窓材１２には、レーザ光Ｌを透過し、かつ外乱光をカットする薄膜などが設けられていることが好適である。
【００２４】
光源部２は、ＲＧＢの各色の波長に対応したレーザ光Ｌを出射する複数の光源１３（１３Ａ（赤色），１３Ｂ（緑色），１３Ｃ（青色））のユニットを有している。光源１３としては、例えばＬＤ（レーザダイオード）、ＶＣＳＥＬ（垂直共振器面発光レーザ）、ＳＬＤ（スーパールミネッセントダイオード）、ＬＥＤ（発光ダイオード）などが用いられる。光源１３の駆動は、制御部８からの制御信号に基づいて制御される。
【００２５】
光源部２では、各光源１３Ａ〜１３Ｃに対応して集光レンズ１４（１４Ａ〜１４Ｃ）がそれぞれ配置されている。また、集光レンズ１４Ａ〜１４Ｃの後段側には、ダイクロイックミラー１５（１５Ａ〜１５Ｃ）がそれぞれ配置されている。集光レンズ１４は、例えば凸レンズであり、スクリーンＳに対してレーザ光Ｌを集光させる素子である。本実施形態では、各光源１３Ａ〜１３Ｃの近傍に集光レンズ１４Ａ〜１４Ｃが配置されているが、集光レンズ１４は、光源１３と投影用ミラー６との間の光路上であれば、任意の位置に配置してよい。
【００２６】
ダイクロイックミラー１５Ａ〜１５Ｃは、光源１３Ａ〜１３Ｃから出力するレーザ光Ｌを合波する合波光学系１６を構成している。光源１３Ａ〜１３Ｃから出力したレーザ光Ｌは、集光レンズ１４Ａ〜１４Ｃを経てダイクロイックミラー１５Ａ〜１５Ｃにより同軸となり、光路切替素子４に導光される。
【００２７】
導光光学系３は、本実施形態では、レーザ光Ｌの輝度を互いに異ならせる低輝度用光路Ｍ１及び高輝度用光路Ｍ２の２つの光路を構成する光学系である。低輝度用光路Ｍ１は、光路切替素子４と、ミラー（輝度減衰素子）２１Ａ，２１Ｂとによって構成されている。一方、高輝度用光路Ｍ２は、光路切替素子４と、１つのミラー２１Ｂとによって構成されている。光路切替素子４は、光源部２と投影用ミラー６との間の光路上に配置される素子である。光路切替素子４としては、例えばＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラー、ポリゴンミラーなどが用いられる。光路切替素子４は、制御部８からの制御信号に基づいて駆動し、光源部２からのレーザ光Ｌを低輝度用光路Ｍ１及び高輝度用光路Ｍ２のいずれか一方に導光する。
【００２８】
ミラー２１Ａ，２１Ｂは、いずれもレーザ光Ｌの一部を反射させ、大部分を透過させる一部反射ミラーである。光路切替素子４によって低輝度用光路Ｍ１にレーザ光Ｌが導光された場合、レーザ光Ｌは、ミラー２１Ａ及びミラー２１Ｂでそれぞれ反射することによって大きく減衰する。光路切替素子４によって高輝度用光路Ｍ２にレーザ光Ｌが導光された場合、レーザ光Ｌは、減衰をさほど受けずにミラー２１Ｂを透過する。なお、低輝度用光路Ｍ１を通るレーザ光Ｌのうち、ミラー２１Ｂを透過する成分については、筐体１１の壁部によってカットされる。
【００２９】
ミラー２１Ｂの減衰率は、５０％以上であり、低輝度用光路Ｍ１におけるミラー２１Ｂの前段の輝度減衰素子（ここではミラー２１Ａ）の減衰率は、５０％以上であることが好ましい。ミラー２１Ｂの前段の輝度減衰素子が複数配置されている場合には、複数の輝度減衰素子によって５０％以上の減衰率を実現してもよい。
【００３０】
光学部材５は、本実施形態では、上記ミラー２１Ｂによって構成されている。このミラー２１Ｂにより、低輝度用光路Ｍ１及び高輝度用光路Ｍ２の後段側にレーザ光Ｌに対する単一の光路が構成されている。すなわち、低輝度用光路Ｍ１及び高輝度用光路Ｍ２のいずれの光路を通過したレーザ光Ｌについても、ミラー２１Ｂよりも後段側では光軸が一致し、同一の光路となる。また、ミラー２１Ｂの後段側には、レーザ光Ｌの光路を折り曲げる反射部として、一部透過ミラー２３が配置されている。一部透過ミラー２３は、レーザ光Ｌの一部を透過させ、大部分を反射させる素子である。一部透過ミラー２３で反射したレーザ光Ｌは、投影用ミラー６に導光される。一部透過ミラー２３は、ミラー２１Ｂからのレーザ光Ｌの光路を所定の角度で折り曲げることで装置の小型化に寄与しているが、一部透過ミラー２３の配置は省略してもよい。
【００３１】
また、光学部材５と投影用ミラー６との間の光路上には、レーザ光Ｌのビーム径に対応するアパーチャ２２が配置されている。本実施形態では、アパーチャ２２は、一部透過ミラー２３と投影用ミラー６との間に配置されている。アパーチャ２２により、仮に光学部材５からのレーザ光Ｌに光軸ずれが生じた場合には、光軸がずれた部分のレーザ光Ｌの成分がカットされる。なお、アパーチャ２２は、光路切替素子４と投影用ミラー６との間に配置されていればよい。アパーチャ２２は、ミラー２１Ｂと一部透過ミラー２３との間に配置されていてもよく、低輝度用光路Ｍ１及び高輝度用光路Ｍ２のそれぞれに配置されていてもよい。
【００３２】
投影用ミラー６は、単一の光路を通ったレーザ光Ｌを走査してスクリーンＳに投影される投影用画像Ｇを形成する素子である。投影用ミラー６としては、例えばＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラー、ポリゴンミラーなどが用いられる。投影用ミラー６は、制御部８からの制御信号に基づいて所定の周波数で揺動する。投影用ミラー６が揺動することにより、窓材１２を通って筐体１１の外部に出力したレーザ光ＬがスクリーンＳ上に走査され、スクリーンＳで投影用画像Ｇが形成される。
【００３３】
受光素子７は、レーザ光Ｌの光軸及び光量をモニタリングする素子である。受光素子７としては、例えばＰＩＮフォトダイオードが用いられる。受光素子７は、光学部材５よりも後段側に配置され、少なくとも低輝度用光路Ｍ１を通ったレーザ光Ｌについて、一部透過ミラー２３を透過した成分を検出する。受光素子７は、レーザ光Ｌの検出結果を示す情報を生成し、制御部８に出力する。
【００３４】
特に、低輝度時のレーザ光Ｌの検出において、外乱光を含む不要な光の影響を避ける観点から、受光素子７の前段にバンドパスフィルタなどを設けることが好ましい。また、ＲＧＢそれぞれのレーザ光Ｌを別々に検出する複数の受光素子７を設けるようにしてもよい。この場合、ＲＧＢのいずれかを基準色として予め設定し、基準色のレーザ光Ｌの出力を調整した後、当該出力に合わせて他の色のレーザ光Ｌの出力を調整すればよい。受光素子７でレーザ光Ｌの光量を検出する際には、受光素子７の回路上で信号を増倍し、当該増倍値を検出結果としてもよい。
【００３５】
制御部８は、物理的には、ＲＡＭ、ＲＯＭ等のメモリ、及びＣＰＵ等のプロセッサ（演算回路）、通信インターフェイス、ハードディスク等の格納部、ディスプレイ等の表示部を備えて構成されたコンピュータである。かかるコンピュータとしては、例えばパーソナルコンピュータ、クラウドサーバ、スマートデバイス（スマートフォン、タブレット端末など）などが挙げられる。コンピュータは、メモリに格納されたプログラムをＣＰＵで実行することにより、下記の機能的な処理を実行する。
【００３６】
制御部８は、機能的には、光源１３、光路切替素子４、及び投影用ミラー６の駆動を制御する部分である。制御部８は、例えば装置外部の明るさセンサなどから車外の明るさに関する検出情報を受信する。そして、当該検出情報に基づいて、光源部２におけるレーザ光Ｌの出力の制御と、光路切替素子４によるレーザ光Ｌの光路の切り替えの制御とを組み合わせて投影用画像Ｇの輝度を制御し、投影用画像Ｇの視認性を確保する。制御部８は、例えば車外が明るい場合には、レーザ光Ｌの光路を高輝度用光路Ｍ２に切り替えることにより、投影用画像Ｇの輝度を高くする。また、制御部８は、例えば車外が暗く、高輝度用光路Ｍ２では投影用画像Ｇの輝度の低下が十分に得られない場合には、レーザ光Ｌの光路を低輝度用光路Ｍ１に切り替えることにより、投影用画像Ｇの輝度を十分に低くする。
【００３７】
以上説明したように、表示装置１では、光源部２におけるレーザ光Ｌの出力の制御と、光路切替素子４によるレーザ光Ｌの光路の切り替えの制御とによって投影用画像Ｇの輝度が制御される。このような制御により、投影用画像Ｇのディミング比を十分に向上させることができる。本実施形態では、複数の光路のうち、少なくとも低輝度用光路Ｍ１が複数のミラー（輝度減衰素子）２１Ａ，２１Ｂによって構成されている。この場合、複数の輝度減衰素子によってレーザ光Ｌの所望の減衰量を確保できればよい。したがって、一の輝度減衰素子に対して過剰な減衰特性を持たせる必要がなくなり、輝度の減衰の安定性を確保できる。
【００３８】
低輝度用光路Ｍ１を１枚のミラーで構成する場合、１枚のミラーに高い減衰特性を持たせる必要があるが、製造上、減衰率９９％以上（透過率９９％以上或いは反射率１％以下）のミラーを安定して製造することは難しい。また、透過率９９％以下のミラーを１枚用いて低輝度用光路Ｍ１を構成する場合、レーザ光Ｌの強度を１ｍＷ〜１００ｍＷで制御すると仮定すると、最大でも９９００：１のディミング比となる。これに対し、複数のミラーで減衰を行う場合、過剰な減衰特性を持ったミラーは必要なく、安定して製造できる減衰率を持ったミラーで１００００：１以上のディミング比を得ることができる。また、複数のミラーで減衰を行う場合、各ミラーの減衰率に製造誤差が生じたとしても、所望の輝度値からのずれが小さくなる。そのため、製造上の負担を軽くすることができる。
【００３９】
例えば光源１３Ａ（赤色）から出力されるレーザ光Ｌの強度を２ｍＷ〜２００ｍＷの範囲で制御し、光源１３Ｂ（緑色）及び光源１３Ｃ（青色）から出力されるレーザ光Ｌの強度を１ｍＷ〜１００ｍＷで制御する場合を仮定する。この場合、ＲＧＢのそれぞれのレーザ光Ｌに対するミラー２１Ａの反射率を４．０％、ミラー２１Ｂの反射率を２０．０％、ミラー２１Ｂの透過率を８０．０％とすると、およそ１００００：１のディミング比が得られる。また、ミラー２１Ａ及びミラー２１Ｂの特性を変更することで、低輝度用光路Ｍ１及び高輝度用光路Ｍ２を入れ替えることもできる。この場合、例えばミラー２１Ａの反射率を１００．０％、ミラー２１Ｂの反射率を９９．０％、ミラー２１Ｂの透過率を１．０％とすると、およそ９９００：１のディミング比が得られる。
【００４０】
また、この表示装置１では、低輝度用光路Ｍ１及び高輝度用光路Ｍ２を切り替える光路切替素子４が光源部２と投影用ミラー６との間の光路上に配置されている。投影用ミラー６の前段に光路切替素子４が配置されていることで、レーザ光Ｌが投影用ミラー６で走査されて拡がる前に光路切替えによる輝度制御を行うことができる。これにより、輝度の異なる光源を別々に設ける構成、或いはレーザ光の光路に対して光減衰手段を進退させる構成に比べて装置の大型化を回避できる。この構成によれば、低輝度用光路Ｍ１及び高輝度用光路Ｍ２による光路長の増大も抑えることができる。光路長の増大を抑えることで、スクリーンＳ上にレーザ光Ｌを集光させるための集光レンズ１４のサイズを抑えることができる。
【００４１】
また、表示装置１では、スクリーンＳに対してレーザ光Ｌを集光させる集光レンズ１４が光源１３と投影用ミラー６との間に配置されている。これにより、スクリーンＳの位置でレーザ光Ｌを集光することが可能となり、高解像度の投影用画像Ｇを表示させることができる。
【００４２】
また、表示装置１では、光源部２が互いに波長の異なるレーザ光Ｌを出力する複数の光源１３Ａ〜１３Ｃを有している。これにより、例えばＲＧＢのそれぞれに対応するレーザ光Ｌによって投影用画像Ｇを形成できる。さらに、表示装置１では、複数の光源１３Ａ〜１３Ｃから出力するレーザ光Ｌを合波する合波光学系１６が設けられている。これにより、複数の光源１３Ａ〜１３Ｃを用いる場合でもそれぞれのレーザ光Ｌの光路が共通化され、装置の小型化が図られる。
【００４３】
また、表示装置１では、光路切替素子４と投影用ミラー６との間にアパーチャ２２が配置されている。光路切替素子４の角度ずれが生じる場合、光路切替素子４よりも後段側でレーザ光Ｌの光軸ずれが生じることが考えられる。光軸ずれが生じた状態でレーザ光Ｌが投影用ミラー６に入射すると、迷光が発生するおそれがある。したがって、光路切替素子４と投影用ミラー６との間にアパーチャ２２を配置することにより、当該アパーチャ２２によって光軸がずれた部分のレーザ光Ｌの成分をカットすることができ、迷光の発生を抑制できる。
【００４４】
本実施形態では、光学部材５（ミラー２１Ｂ）と投影用ミラー６との間にアパーチャ２２が配置されている。光学部材５において屈折によってレーザ光Ｌの光軸ずれが生じる場合、光軸ずれが生じた状態でレーザ光Ｌが投影用ミラー６に入射すると、迷光が発生するおそれがある。したがって、光学部材５と投影用ミラー６との間にアパーチャ２２を配置することにより、当該アパーチャ２２によって光軸がずれた成分をカットすることができ、迷光の発生を抑制できる。また、光軸のずれによって生じる色ずれに起因する投影用画像Ｇの画質の劣化を防止できる。このような構成は、光学部材５がレーザ光Ｌの光軸に対して傾斜して配置されている場合に特に有用である。
【００４５】
また、表示装置１では、少なくとも低輝度用光路を通ったレーザ光Ｌを検出する受光素子７が光学部材５よりも後段側に配置されている。受光素子７によってレーザ光Ｌの光軸位置を監視することで、迷光の発生を一層確実に抑制できる。また、受光素子７によってレーザ光Ｌの光量を監視することで、投影用画像Ｇの輝度の制御を安定して実施できる。特に、低輝度用光路Ｍ１では、高輝度用光路Ｍ２に比べてレーザ光の減衰量が大きいため、受光素子７によってレーザ光Ｌの光量を監視することが有用である。なお、受光素子７は、レーザ光Ｌの光量及び光軸位置のいずれか一方のみを検出してもよい。
【００４６】
本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上記実施形態では、ミラー２１Ａ，２１Ｂを用いて低輝度用光路Ｍ１を構成し、ミラー２１Ｂを用いて高輝度用光路Ｍ２を構成したが、低輝度用光路Ｍ１及び高輝度用光路Ｍ２を構成する輝度減衰素子の配置数は任意としてよい。例えば図２に示すように、高輝度用光路Ｍ２に一部反射ミラー２１Ｃを更に配置してもよい。この一部反射ミラー２１Ｃは、ミラー２１Ｂと一部透過ミラー２３との間に配置してもよい。このような構成によれば、レーザ光Ｌの輝度の減衰が複数のミラーによってなされるため、減衰率に製造誤差があったとしても所望の輝度値からのずれを小さくすることができる。なお、図２の例では、一部反射ミラー２１Ｃに代えて、例えば減衰フィルタのようにレーザ光Ｌのエネルギーの一部を吸収する素子を輝度減衰素子として配置してもよい。
【００４７】
また、例えば図３に示すように、低輝度用光路Ｍ１に一部反射ミラー２１Ｄ，２１Ｅを更に配置し、レーザ光Ｌをより段階的に減衰させるようにしてもよい。このような構成によれば、低輝度用光路Ｍ１においてミラー２１Ｂの前段に２つ以上の輝度減衰手段を設けることにより、各輝度減衰素子の減衰率を小さくすることができる。したがって、各輝度減衰素子における製造上の負担を軽くすることができる。また、各輝度減衰素子の減衰率を小さくすることで、減衰率に製造誤差があったとしても所望の輝度値からのずれを小さくすることができる。
【００４８】
また、表示装置１には、低輝度用光路Ｍ１と高輝度用光路Ｍ２との間の光路長差を補正する構成が更に設けられていてもよい。この場合、例えば図４に示すように、高輝度用光路Ｍ２に光路補正用素子３１を配置してもよく、図５に示すように、遅延回路を形成するミラー２１Ｆ，２１Ｇを高輝度用光路Ｍ２に配置してもよい。光路補正用素子３１としては、例えば例えばＢＫ７等の光学ガラスが挙げられる。これらの構成によれば、低輝度用光路Ｍ１と高輝度用光路Ｍ２との間の光路長差が補正され、低輝度表示と高輝度表示とのフォーカスを合わせることが可能となるので、投影用画像Ｇの画像劣化を防止できる。
【００４９】
また、表示装置１には、ミラー２１Ｂによるレーザ光Ｌの光軸ずれを抑制する構成が更に設けられていてもよい。この場合、例えば図６に示すように、ミラー２１Ｂに代えて、低輝度用光路Ｍ１からのレーザ光Ｌ及び高輝度用光路Ｍ２からのレーザ光Ｌが垂直に入射するようにプリズム３２を光学部材５として配置してもよい。このような構成によれば、レーザ光Ｌがプリズム３２に垂直に入射することで屈折による光軸ずれが生じないため、光軸ずれによる迷光や色ずれを防ぐことができる。なお、プリズム３２を輝度減衰素子として機能させてもよい。例えばプリズム３２は、低輝度用光路Ｍ１を通るレーザ光Ｌを５０％以上減衰させるプリズムであってもよい。
【００５０】
また、例えば図７に示すように、ミラー２１Ｂでのレーザ光Ｌの光軸ずれを相殺するミラー２１Ｈを高輝度用光路Ｍ２に配置してもよい。このような構成によれば、ミラー２１Ｈの配置によってミラー２１Ｂでのレーザ光Ｌの屈折の影響を相殺することが可能となり、光軸ずれの補正を実現できる。
【００５１】
また、投影用ミラー６と受光素子７との位置関係についても変更可能である。図８に示す例では、図１等における一部透過ミラー２３に代えて、例えばレーザ光Ｌの一部を反射させ、大部分を透過させる一部反射ミラー２５が用いられている。この例では、図１に示した形態に対し、投影用ミラー６及びアパーチャ２２と受光素子７との位置関係が反転した構成となっている。このような構成によれば、投影用ミラー６と受光素子７との位置関係が反転することでスクリーンＳまでの光路長が短くなるため、集光レンズ１４のサイズを抑えることができる。
【００５２】
また、上記実施形態では、光学部材５よりも後段側にのみ受光素子７が配置されているが、ディミング比の向上によって受光素子７に広い光量検出範囲が要求される場合には、光量検出範囲の異なる複数の受光素子７を配置するようにしてもよい。この場合、例えば光学部材５よりも後段側に配置した受光素子７によって低輝度用光路Ｍ１を通るレーザ光Ｌの光量を検出し、光源１３側に配置した受光素子によって高輝度用光路Ｍ２を通るレーザ光Ｌの光量を検出してもよい。このような構成によれば、低輝度用光路Ｍ１を通るレーザ光Ｌ及び高輝度用光路を通るレーザ光Ｌに対してそれぞれ受光素子を設けることで光量の検出可能範囲が広がるため、ディミング比が向上しても光量検出が可能となる。
【００５３】
なお、上記実施形態では、車載用のヘッドアップディスプレイに適用する表示装置１を例示したが、表示装置１は、ヘッドアップディスプレイ以外の用途に適用することも可能である。この場合、制御部８は、車外の明るさだけではなく、車外の明るさを含む環境光の明るさに応じてレーザ光Ｌの光路の切り替えの制御を実行すればよい。また、受光素子７は、必ずしも設けなくてもよい。受光素子７の配置を省略する場合、一部透過ミラー２３に代えて、高反射ミラー等を配置してもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１…表示装置、２…光源部、３…導光光学系、４…光路切替素子、５…光学部材、６…投影用ミラー、７…受光素子、８…制御部、１３（１３Ａ〜１３Ｃ）…光源、１４（１４Ａ〜１４Ｃ）…集光レンズ、２１Ａ〜２１Ｅ…ミラー（輝度減衰素子）、２２…アパーチャ、Ｇ…投影用画像、Ｌ…レーザ光、Ｍ１…低輝度用光路、Ｍ２…高輝度用光路、Ｓ…スクリーン。
【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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