画像表示装置
【課題】外光による悪影響を排除し、高コントラストで表示することができる画像表示装置を提供する。
【解決手段】画像表示装置は、波長が４２０ｎｍ以下の紫外または青色の表示用レーザ光を出射するレーザ光源１１と、前記表示用レーザ光の照射により蛍光を生成する表示膜１３ａを含み、該表示膜１３ａにて生成された蛍光を用いて画像を表示する表示部１３と、を備え、表示部１３は、その背面側から照射される外光であって、前記蛍光が生成される波長領域にある外光が表示膜１３ａに入射されないように透明板１２及び外光フィルタ膜１３ｅをさらに含んでいる。
【解決手段】画像表示装置は、波長が４２０ｎｍ以下の紫外または青色の表示用レーザ光を出射するレーザ光源１１と、前記表示用レーザ光の照射により蛍光を生成する表示膜１３ａを含み、該表示膜１３ａにて生成された蛍光を用いて画像を表示する表示部１３と、を備え、表示部１３は、その背面側から照射される外光であって、前記蛍光が生成される波長領域にある外光が表示膜１３ａに入射されないように透明板１２及び外光フィルタ膜１３ｅをさらに含んでいる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示用レーザ光の照射により生成された蛍光を用いて画像を表示する画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用の表示装置は、主にドライバーに対して車両の情報をアナログ式計器やデジタル式計器により表示する表示装置である。車両用の表示装置には、アナログ式の指針やインジケーターによる表示方式や、デジタル式のＬＥＤや電子管のセグメントを組み合わせた表示方式が用いられ、時々刻々と変化する車両の様々な情報を的確にリアルタイムで表示するように構成されている。
【０００３】
一方、ドライバーは、運転中に車外の状況の把握、車両の表示装置の情報の読み取りおよび運転操作等を、安全かつ迅速に行うことが要求される。このため、ドライバーの視点移動の範囲が運転中の車外の状況の把握に必要な範囲内で車両の表示装置の情報が読み取れることが望ましい。したがって、例えば車両のフロントガラスなどの透明板の一部にレーザ光を照射することにより文字または画像を表示する画像表示装置の実現などが期待されている。
【０００４】
このような画像表示装置として、車両のフロントガラスをスクリーンとして自分が運転する車両の情報やナビゲーション情報をレーザ光で表示する画像表示装置が提案されている。例えば、車両のフロントガラスの車内側の面に情報表示領域を設定して、所望の波長の発光が得られる蛍光色素を含有した透明樹脂からなる表示膜をこの情報表示領域内に形成し、表示膜上に青色のレーザ光を照射することにより車両の情報が表示される画像表示装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このときに、表示膜に対してレーザ光を走査して、かつ透過光や反射光の発生量を制御することにより画像表示装置の表示画面の高精細化および高輝度化を図り、ドライバーが見やすい画像表示装置としている。
【０００５】
また、他の例では、車両のフロントガラスの半透明用反射板に情報を表示する画像表示装置において、車両内で使用される複数のスイッチを半透明用反射板に表示して、ドライバーが所望のスイッチのオン／オフを少ない視点移動の回数や範囲内で実施できる構成が提案されている（例えば、特許文献２参照）。このことにより、ドライバーは安全かつ迅速に車両および車外の状況や情報などを把握して運転操作などを行うことができる。
【特許文献１】特開２０００−１６８３５２号公報
【特許文献２】特開平８−７６０５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の従来の構成では、フロントガラスを経て車内に直接入射する太陽光によって、車内が明るくなり表示面上に表示される画像などの明るさと車内の明るさの差が小さくなり、表示された情報が見難くなるという課題が生じる。また、フロントガラス表面の表示領域は、蛍光色素を含有した透明樹脂からなる表示膜で形成されている。このため、フロントガラスを経て車内に直接入射する太陽光の紫外線が、透明樹脂中の蛍光色素を励起して目的外の領域を発光させて、必要とする情報が鮮明に表示できなくなるという課題も生じる。
【０００７】
また、上記の従来の構成では、光源としてレーザ光源を使用しているが、レーザ光線が予期しないところで反射し、あるいは散乱することによりドライバーや同乗者の眼に入ることを妨げるような安全性についての配慮がなされていない。
【０００８】
本発明の目的は、外光による悪影響を排除し、高コントラストで表示することができる画像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一局面に係る画像表示装置は、波長が４２０ｎｍ以下の紫外または青色の表示用レーザ光を出射するレーザ光源と、前記表示用レーザ光の照射により蛍光を生成する蛍光生成部を含み、該蛍光生成部にて生成された蛍光を用いて画像を表示する表示部と、を備え、前記表示部は、その背面側から照射される外光であって、前記蛍光が生成される波長領域にある外光が前記蛍光生成部に入射されないように遮断する外光遮断部をさらに備えている。
【００１０】
表示用レーザ光が照射されることにより蛍光を発して画像を表示する表示部を備えた画像表示装置において、前記蛍光が生成される波長領域にある外光が前記表示部の背面側から入射されると、前記表示用レーザ光に加え、外光からも蛍光が生成される。このため、全体として、表示に用いられる蛍光が多くなりすぎ、表示部で表示のコントラストが低下してしまう。
【００１１】
これに対し、上記の構成によれば、前記表示部は、その背面側から照射される外光であって、前記蛍光が生成される波長領域にある外光が前記蛍光生成部に入射されないように遮断する外光遮断部を備えていることにより、前記外光が、表示に用いる蛍光を生成する蛍光生成部に入射されることを防止することができる。このため、前記蛍光生成部は、前記外光の影響がない蛍光を生成することができ、スペックルノイズのない高い視認性の画像（文字を含む）を高輝度かつ高コントラストで前記表示部に表示することができる。
【００１２】
上記の構成において、前記外光遮断部は、前記蛍光生成部の背面側に形成された透明板を含み、当該透明板は、前記蛍光が生成される波長領域にある外光を遮断する材料を含むことが望ましい。
【００１３】
また、上記の構成において、前記外光遮断部は、前記蛍光生成部の背面側に形成された外光フィルタ膜を含み、前記外光フィルタ膜は、前記蛍光が生成される波長領域にある外光を遮断する材料を含むことが望ましい。
【００１４】
上記の構成によれば、前記蛍光が生成される波長領域にある外光が蛍光生成部に入射されることを防止できる確実性を向上させることができる。このため、スペックルノイズのない高い視認性の画像（文字を含む）を高輝度かつ高コントラストでより安定的に表示部に表示することができる。
【００１５】
上記の構成において、上記表示部は、前記蛍光生成部の背面側に形成され、当該蛍光生成部に到達する外光の量を調整する光量調節膜をさらに含む構成とすることが望ましい。
【００１６】
前記光量調節膜としては、例えば、予め所定の可視光透過率を有する遮光性被膜などを用いることができる。
【００１７】
上記の構成において、さらに、前記光量調節膜を制御する制御部と、前記蛍光生成部の背面側に配置された受光素子とを含み、前記制御部は、前記受光素子で受光した外光の光量に基づいて、前記光量調節膜を制御し、前記外光が当該光量調節膜を透過する光量を調節する構成とすることが望ましい。
【００１８】
上記の構成によれば、前記蛍光生成部の背面側に形成された光量調節膜により、当該蛍光生成部に到達する外光の量を調整することができる。このため、例えば、前記蛍光生成部に照射される表示用レーザ光の光量との関係で、当該外光の量を適切に調整することができる。よって、前記光量調節膜での外光量の調整と、前記外光遮断部での蛍光が生成される波長領域にある外光の遮断とにより、蛍光が生成される波長領域にある外光による悪影響をより低減することができる。この結果、スペックルノイズのない高い視認性の画像を高輝度かつ高コントラストでより安定的に表示部に表示することができる。
【００１９】
上記の構成において、前記表示部が、少なくとも前記蛍光生成部の内側の表面を覆うように形成された反射防止膜をさらに含むことが望ましい。
【００２０】
上記の構成によれば、前記蛍光生成部に照射される前記表示用レーザ光が、前記蛍光生成部の内側の表面を覆うように形成された反射防止膜を透過し、前記蛍光生成部及び透明板に吸収される。これにより、前記表示用レーザ光の反射光を抑制することができるため、反射光による影響のない高輝度かつ高コントラストの表示が可能となることに加え、安全面にも配慮した画像表示装置を実現することができる。
【００２１】
上記の構成において、前記反射防止膜が、光触媒作用を有する材料を含むことが望ましい。
【００２２】
上記の構成によれば、反射防止膜の光触媒材料の作用により、反射防止膜表面の塵埃や気体による汚れが光触媒反応により除去されるため、反射防止膜表面を清浄に維持することができる。これにより、常に反射防止膜表面での反射や散乱を防止することができる。
【００２３】
前記反射防止膜は、単層または多層で構成されていてもよい。この反射防止膜の材料としては、例えば、高屈折率の誘電体材料からなる単層膜や、高屈折率の誘電体材料と低屈折率の誘電体材料とを交互に積層させた２層以上の多層膜を用いることができる。高屈折率の材料としてはＴａ２Ｏ５、ＴｉＯ２等を挙げることができる。低屈折率の誘電体材料としては、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＦ２、フッソ系樹脂、シリコーン系樹脂等を挙げることができる。
【００２４】
上記の構成において、前記レーザ光源は、前記表示用レーザ光が、前記蛍光生成部の中に焦点を結ぶように集光される構成としてもよい。
【００２５】
上記の構成によれば、前記蛍光生成部は、集光された表示用レーザ光により効率的に蛍光を生成することができる。
【００２６】
上記の構成において、前記表示部に対して前記表示用レーザ光を走査する走査部をさらに備え、前記蛍光生成部は、前記走査部により前記表示用レーザ光が前記蛍光生成部上を走査することよって前記画像を表示する蛍光を生成する構成とすることが望ましい。
【００２７】
上記の構成によれば、前記走査部で前記表示用レーザ光を迅速に走査させて２次元画像を高輝度かつ高コントラストで描画することができる。
【００２８】
前記レーザ光源は、複数のストライプ状の活性領域を有する半導体レーザ素子を含むことが望ましい。
【００２９】
上記の構成によれば、集光性に優れた高出力のレーザ光源を実現することができる。
【００３０】
前記蛍光としては、緑色が望ましい。
【００３１】
上記の構成によれば、視認者に対して視感度が最も高く、かつ連続視認で視覚神経疲労が小さい緑色波長による画像（文字を含む）であり、疲れにくく高い視認性の画像を表示することができる。
【００３２】
上記の構成において、前記レーザ光源は、少なくとも中心波長が異なる３つの波長領域のレーザ光を出射する半導体レーザ素子を含み、前記蛍光生成部は、前記表示用レーザ光の照射により、赤色、緑色及び青色の蛍光を生成する構成とすることが望ましい。
【００３３】
上記の構成によれば、スペックルノイズのない高い視認性のカラー画像（文字を含む）を高コントラストで前記表示部に表示することができる。
【００３４】
上記の構成において、前記蛍光生成部の裏面側に形成された透明板が車両のフロントガラスの一部を構成する画像表示装置であって、前記表示部に対して前記表示用レーザ光を走査する走査部と、前記レーザ光源から出射される前記表示用レーザ光を前記走査部に導く光ファイバとを備えている構成とすることが望ましい。
【００３５】
上記の光ファイバを用いた構成によれば、前記レーザ光源を、ダッシュボードまたは座席の下部等の放熱性が高い金属部等に配置することができる。これにより、高い配置自由度で前記レーザ光源の発熱による問題を抑制することができる車両用の画像表示装置を実現することができる。また、前記レーザ光源から発生する発熱を効率よく車両全体に放熱することにより、低消費電力動作および高信頼性動作を実現することができる。
【００３６】
上記の構成において、前記レーザ光源は、前記車両におけるダッシュボードまたは座席の下部に配置されている構成とすることが望ましい。
【００３７】
前記レーザ光源を、前記車両におけるダッシュボードまたは座席の下部の放熱環境のよいところや収納しやすい場所に配置した上記の構成によれば、レーザ光源で発熱した熱を効果的に放熱することができる。これにより、レーザ光源を室温に近い温度で低消費電力かつ長寿命で動作させることができる。
【００３８】
上記の構成において、さらに、前記走査部にて走査した前記表示用レーザ光が、前記車両の乗車者の視覚空間へ入ることを防止する表示用レーザ光遮蔽部を備えている構成とすることが望ましい。
【００３９】
上記の構成によれば、前記車両の乗車者の眼への表示用レーザ光の入射による問題を防止し、安全で快適な運転を可能にする車両用の画像表示装置を実現することができる。
【００４０】
上記の構成において、前記制御部は、前記運転席または前記助手席のシートベルトが所定の位置に固定されていない状態では、前記レーザ光源の電源を切断するように制御する構成とすることが望ましい。
【００４１】
上記の構成によれば、安全性がより高い車両用の画像表示装置を実現することができる。
【００４２】
本発明の画像表示装置によれば、外光の強弱に影響されることなく、高輝度かつ高コントラストで画像を表示することができる。また、本画像表示装置を車両に用いた場合、運転に必要な車両情報などを車両のフロントガラスの一部に表示することができる。この場合、運転中のドライバーは視点を大きく移動させる必要がないため、安全かつ快適な車両の運転が可能となる。
【発明の効果】
【００４３】
本発明によれば、外光による悪影響を排除し、高コントラストで表示することができる画像表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
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。
【００４５】
（実施の形態１）
本発明の一実施の形態に画像表示装置について、図１ないし図８を参照し以下に説明する。
【００４６】
図１は、本実施の形態に係る画像表示装置を搭載した車両の概略構成を示す説明図である。すなわち、図１は、前記車両の乗車者である運転席と助手席との間で車両を垂直方向に切断し、切断面から運転席側を見た概略断面図である。図２は、実施の形態に係る画像表示装置の構成を示す機能ブロック図である。図３は、本実施の形態に係る表示部の概略構成を示す断面図である。図３中、（ａ）は、図１の表示部の概略構成を示す拡大断面図、であり、（ｂ）及び（ｃ）は、図１に示す表示部の変形例としての表示部の概略構成を示す拡大断面図である。図４は、本実施の形態に係る画像表示装置の表示部が備える画像光量検出部の概略構成を示している。
【００４７】
本実施の形態に係る車両２１は、図１に示すように、画像表示装置１０を構成する透明板１２が車両のフロントガラス２１ａの一部を構成している。
【００４８】
図１に示すように、本実施の形態に係る画像表示装置１０は、図中、破線で囲んだ領域内に、波長が４２０ｎｍ以下の紫外または青色の表示用レーザ光（不図示）１６を出射するレーザ光源１１、画像（文字を含む）を表示する表示部１３、表示部１３に対して表示用レーザ光１６を走査するビーム走査部（走査部）１８、レーザ光源１１から出射される表示用レーザ光１６を走査部に導く光ファイバ１８ａ及び、レーザ光源１１、表示部１３、ビーム走査部１８等を制御する制御部１４を備えている。
【００４９】
表示部１３は、表示用レーザ光１６の照射により蛍光１７を生成する表示膜（蛍光生成部）１３ａを含み、当該表示膜１３ａで生成された蛍光１７を用いて画像を表示する。表示膜１３ａの材料としては、例えば紫外線や可視光を透過するエポキシ系、ビフェニール系、アクリル系、ポリイミド系もしくはシリコーン系のうちの何れかの樹脂を用いることができる。
【００５０】
また、表示膜１３ａ中に含有させる蛍光材料には、例えば無機材料で透明性の高いＳｎをドーピングしたＩｎ２Ｏ（酸化インジウム）、ＺｎＯ、希土類−金属ナノクラスタを分散した有機材料、不透明なものではＣｕ、Ａｕ、ＡｌをドーピングしたＺｎＳ等の緑色蛍光で発光する材料を用いることができる。
【００５１】
このように、視認者に対して視感度が最も高く、かつ連続視認で視覚神経疲労が小さい緑色発光波長による画像（文字を含む）の表示を行うことにより、疲れにくく視認性の高い画像を表示することができる。
【００５２】
表示部１３は、さらに表示膜１３ａの背面側に、表示部１３の背面１３ｃ側から照射される太陽光等を含む外光であって、蛍光が生成される波長領域にある外光が表示膜１３ａに入射されないように遮断する外光遮断部としての透明板１２を備えている。透明板１２は、厚さｔに形成されており、表示膜１３ａが、この透明板１２の表示側の主面１２ｂ上に形成されている。
【００５３】
ここで、蛍光が生成される波長領域にある外光が表示部１３の背面側から入射されると、表示用レーザ光１６に加え、外光からも蛍光が生成されることとなる。このため、全体として、表示に用いられる蛍光が多くなりすぎ、表示部での表示のコントラストが低下してしまう。
【００５４】
これに対し、本実施の形態に係る画像表示装置１０の構成によれば、蛍光１７が生成される波長領域にある外光が表示膜１３ａに入射されないように遮断する外光遮断部としての透明板１２を備えることにより、前記外光が、表示に用いる蛍光１７を生成する表示膜１３ａに入射されることを防止することができる。このため、表示膜１３ａは、外光による悪影響を受けることなく、適正量の蛍光１７を生成することができる。これにより、スペックルノイズのない高い視認性の画像（文字含む）を高輝度かつ高コントラストで表示膜１３ａに表示することができる。
【００５５】
透明板１２としては、例えば、酸化セリウム（ＣｅＯ２）含有紫外線カットガラスや金属微粒子含有紫外線カットガラス等公知の紫外線カットガラスを用いることができる。
【００５６】
表示部１３は、前記外光遮断部として、さらに表示膜１３ａの背面側に形成された外光フィルタ膜１３ｅを備えている。外光フィルタ膜１３ｅの基材としては、例えばポリイミド樹脂等の可撓性膜を用いてもよく、またアクリル樹脂等を用いてもよい。さらに、外光フィルタ膜１３ｅには、例えば、金属クロム、酸化クロムもしくはＳｉ等の単層膜や、ＭｏとＮｉにＦｅとＴａ、ＭｏとＮｉにＦｅおよびＭｏとＮｉにＺｒなどを含有した多層膜を使用してもよい。
【００５７】
すなわち、外光フィルタ膜（外光遮断部）１３ｅは、蛍光１７が生成される波長領域にある外光を遮断する材料から形成されている。
【００５８】
本実施の形態に係る画像表示装置１０は、外光フィルタ膜１３ｅを備えることにより、蛍光１７が生成される波長領域にある外光が表示膜１３ａに入射されること防止できる確実性を向上させることができる。このため、スペックルノイズのない高い視認性の画像情報を高輝度かつ高コントラストでより安定的に表示膜１３ａに表示することができる。
【００５９】
なお、本実施の形態では、透明板１２及び外光フィルタ膜１３ｅの双方が、蛍光１７が生成される波長領域にある外光を遮断する外光遮断部としての機能を備えている。しかしながら、本実施の形態はこれに限らず、透明板１２及び外光フィルタ膜１３ｅのうちの少なくとも何れか一方が上記外光遮断部としての機能を備えていればよい。
【００６０】
本実施の形態に係る外光フィルタ膜１３ｅは、外光中の紫外線および波長が４２０ｎｍ以下の青色光に対して高い遮光率を有する一方、波長４２０ｎｍの青色よりも波長の長い可視光に対しては高い透過率を有する膜で構成されている。
【００６１】
このように外光フィルタ膜１３ｅを車両２１内の乗車者から見て表示膜１３ａの外側に設けることにより、車両２１外からの外光が表示膜１３ａの外側から表示膜１３ａに入射することを防止することができる。これにより、外光によって生成される蛍光に起因する画像ノイズの発生を防止することができる。この結果、画像表示装置１０の表示部１３で表示される画像を鮮明に視認しうるコントラストを得ることができる。一方、外部の景色を見る際、４２０ｎｍの青色光よりも長い波長の可視光波長領域の外光は表示部１３を透過し、運転者は外部の景色を見ることが可能であり、運転に支障をきたすことはない。また、同乗者にとっても、同様に、表示部１３が実際の景色と異なる配色になることがないため不快感をもつことはない。
【００６２】
図３及び図４に示すように、表示部１３は、さらに少なくとも表示膜１３ａの内側の表面を覆うように形成された反射防止膜１３ｂを備えている。反射防止膜１３ｂは、波長が４２０ｎｍ以下の紫外または青色の表示用レーザ光１６のほとんどを透過させるように構成されている。したがって、表示膜１３ａに照射される表示用レーザ光１６は、反射防止膜１３ｂを透過し、表示膜１３ａ及び透明板１２に吸収される。
【００６３】
本実施の形態では、乗車者の眼２２ａ（図１）への安全性を考慮して反射光１６ｂのパワーは５０μＷ以下に抑えている。通常レーザ安全性のクラス２は１ｍＷ以下で良いが、ここでは運転中安全な５０μＷ以下とした。この出力は所定の値とすることができる。このように、反射防止膜１３ｂを備えることにより、反射光１６ｂによる影響を低減することができ、高輝度かつ高コントラストの表示が可能となることに加え、安全面にも配慮した画像表示装置を実現することができる。
【００６４】
反射防止膜１３ｂは、少なくとも表示膜１３ａの内側の表面全体を覆うように形成されており、乗車者の眼２２ａを保護する機能を有している。本実施の形態では、図３に示すように、さらに表示膜１３ａ周辺の透明板１２の内側の面上にも形成されている。
【００６５】
反射防止膜１３ｂの材料としては、例えば、誘電体材料からなる単層膜や、高屈折率の誘電体材料と低屈折率の誘電体材料とを交互に積層させた２層以上の多層膜を用いることができる。高屈折率の材料としてはＴａ２Ｏ５、ＴｉＯ２等を挙げることができる。低屈折率の誘電体材料としては、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＦ２、フッソ系樹脂、シリコーン系樹脂等を挙げることができる。
【００６６】
反射防止膜１３ｂは、一部に光触媒作用を有する光触媒材料を混ぜて形成することが望ましい。このように、光触媒作用を有する材料を含むことにより、反射防止膜１３ｂは、光触媒材料の作用により、反射防止膜１３ｂの表面の塵埃や気体による汚れが光触媒反応により除去される。このため、反射防止膜１３ｂの表面を清浄に維持することができる。これにより、常に反射防止膜１３ｂの表面での反射や散乱を防止することができる。
【００６７】
表示部１３は、表示膜１３ａの背面側に形成され、車両２１の外から表示膜１３ａに到達する太陽光に含まれる紫外線、可視光等外光の量を調整する光量調節膜１３ｄをさらに含んでいる。光量調整膜１３ｄは、外光フィルタ膜１３ｅの外側に形成されている。光量調節膜１３ｄとしては、例えばマトリクス上に配列されて複数のシャッターを備える膜において任意の場所と数のシャッターを電気的に開閉することで所望する採光量が得られる薄膜電子シャッター（液晶シャッター等）や、予め所定の可視光透過率を有する遮光性被膜などを用いることができる。このような光量調節膜１３ｄを、表示膜１３ａの背面側に形成することにより、蛍光生成部としての表示膜１３ａに到達する外光の量を調整することができる。このため、例えば、表示膜１３ａに照射される表示用レーザ光１６の光量との関係で、当該外光の量を適切に調整することができる。
【００６８】
次に、少なくとも前記外光が光量調節膜１３ｄを透過する光量を調節する本実施の形態に係る画像表示装置１０が備える制御部１４による制御について、図２の機能ブロック図を参照し説明する。
【００６９】
図２に示すように、本実施の形態に係る画像表示装置１０は、レーザ電源Ａ１、視認性判定部Ａ２、外光光量検出部Ｂ１、画像光量検出部Ｂ２、レーザ光源１１、表示部１３、ビーム走査部１８、及びこれらを制御する制御部１４を備えている。
【００７０】
視認性判定部Ａ２は、外光光量検出部Ｂ１で検出した外光光量データと、画像光量検出部Ｂ２で検出した画像光量データとを比較して表示画像の表示面に対するコントラストを判定する。そして、制御部１４は、視認性判定部Ａ２の判定結果に基づいて、適宜コントラストを調節するように構成されている。
【００７１】
なお、コントラストの調整は、例えば図１に示すレーザ光源１１から出射される表示用レーザ光１６の光出力の調整により行うことができる。このように、制御部１４は、視認性判定部Ａ２から各種の外光および画像などの光量データ並びにコントラストの判定結果などの情報に基づいて、レーザ電源Ａ１およびレーザ光源１１を制御して表示用レーザ光１６の光出力を調整している。
【００７２】
外光光量検出部Ｂ１は、鮮明なコントラストを得るために外光の光量を検出している。外光光量検出部Ｂ１は、車両２１の外部の光量を図１に示す受光素子１９などで連続して検出し、検出した信号を視認性判定部Ａ２に送信している。
【００７３】
図１に示すように、受光素子１９は、表示膜１３ａの背面側１２ａに設けられている。そして、受光素子１９で受光した太陽光１５などの外光の光量に基づいて、光量調節膜１３ｄを制御し、前記外光が光量調節膜１３ｄを透過する光量を調節している。より具体的には、受光素子１９は、例えば車両２１の外部のフロントガラス２１ａ近傍の表示部１３に隣接する領域の周辺や、ボンネット（不図示）上に設けることができる。
【００７４】
受光素子１９の受光面は、大気中の塵埃の付着や、雨水または雪による水滴や雪の付着によって、受光感度の変化を生じることがある。このため、塵埃や雨水の付着を回避して受光面を清浄に維持するために、例えば、受光面材料中もしくはその表面層に光触媒作用を有する材料を配合した構成にしてもよい。また、受光面に光触媒作用を有する材料を配合した透明膜を貼り付けてもよい。
【００７５】
表示部１３の背面側から照射される外光は、昼間は主に太陽１５ａからの太陽光１５などが対象となる。一方、夜間は照明灯や車両のヘッドランプなどからの可視光および紫外光などが対象となる。
【００７６】
本実施の形態では、表示膜１３ａの背面側に光量調節膜１３ｄを設けた構成により、表示膜１３ａに照射される表示用レーザ光１６の光量との関係で、外光の量を適切に調整することができる。これにより、光量調節膜１３ｄでの外光量の調整と、表示膜１３ａで蛍光１７が生成される波長領域にある外光の遮断（透明板１２等の外光遮断部による作用）とにより、蛍光が生成される波長領域にある外光による悪影響をより確実に防止することができる。この結果、スペックルノイズのない高い視認性の画像を高輝度かつ高コントラストでより安定的に表示膜１３ａに表示することができる。
【００７７】
また、本実施の形態に係る表示部は、例えば、図３中、（ｂ）に示す構成の表示部１３Ａや、（ｃ）に示す構成の表示部１３Ｂとしてもよい。
【００７８】
表示部１３Ａ（図３中、（ｂ））は、保護膜１３ｆが光量調節膜１３ｄおよび外光フィルタ膜１３ｅを覆うように形成されている。
【００７９】
表示部１３Ｂ（図３中、（ｃ））は、外光フィルタ膜１３ｅが、表示膜１３ａと透明板１２との間に挿入されており、反射防止膜１３ｂが、外光フィルタ膜１３ｅ及び表示膜１３ａの全体を覆うように形成されている。
【００８０】
なお、図３中、（ａ）に示すように、表示用レーザ光１６は表示膜１３ａの中に焦点を結ぶように集光され、集光されたレーザ光１６により効率的に表示膜１３ａから蛍光１７を発生させることができる。この構成により、当然、空間分解能を高めることができる。
【００８１】
図４に示すように、画像光量検出部Ｂ２は、蛍光受光素子２３ａと、蛍光受光素子２３ａに隣接して設けられた光量検出領域２３ｂとを含んでいる。蛍光受光素子２３ａは、図４中、（ｂ）に示すように透明接着剤２３ｃに囲まれて配置されており、透明板１２における車両２１の内部側の面上の表示部１３の領域内に少なくとも１個設けられている。本実施の形態では、蛍光受光素子２３ａは、表示部１３における画像表示領域２３の周辺部外側の左右にそれぞれ設けられている。蛍光受光素子２３ａは、表示用レーザ光１６が表示膜１３ａに照射されることにより生成された蛍光１７の一部を検出している。一方、光量検出領域２３ｂは、表示膜１３ａを走査するレーザ光（不図示）の一部を受光素子（不図示）にて検出している。
【００８２】
また、制御部１４は、必要に応じて、ビーム走査部１８および表示部１３における、表示用レーザ光１６および画像光量データに関係した部分の機能や動作などを制御する構成としてもよい。そして、制御部１４は、車両制御部Ｃ１によって車両２１全体の中で電気的に制御され、車両制御部Ｃ１との間で様々な情報をやり取りしている。前記車両制御部Ｃ１は、車両２１自体を制御すると共に、車両２１の内部および車両２１の外部の様々な情報を処理するものである。
【００８３】
なお、レーザ電源Ａ１および視認性判定部Ａ２は、図１に示す制御部１４が備える構成にすることもできる。
【００８４】
ところで、レーザ光源１１は、座席２０の下部における放熱の良い、例えば金属部などに取り付けられている。そして、レーザ光源１１から発生する発熱を効率よく車両全体に放熱することにより低消費電力動作および高信頼性動作を実現することができる。
【００８５】
本実施の形態に係る画像表示装置１０では、図１に示すように、レーザ光源１１はダッシュボード２１ｂまたは座席２０の下部に配置されている。そして、レーザ光源１１から出射される表示用レーザ光１６は、光ファイバ１１ａにより表示部１３に対して表示用レーザ光１６を走査するビーム走査部１８に導かれている。
【００８６】
上記の光ファイバ１１ａを用いた構成によれば、レーザ光源１１を、ダッシュボード２１ｂまたは座席２０の下部等の放熱性が高い金属部等に配置することができる。これにより、高い配置自由度でレーザ光源１１の発熱による問題を抑制することができる車両用の画像表示装置１０を実現することができる。また、レーザ光源１１から発生する発熱を効率よく車両全体に放熱することにより、低消費電力動作および高信頼性動作を実現することができる。
【００８７】
また、上記の構成のように、放熱環境のよい場所や、収納しやすい場所にレーザ光源１１を配置すれば、レーザ光源１１で発熱した熱を効果的に放熱することができる。これにより、レーザ光源１１を室温に近い温度で低消費電力かつ長寿命で動作させることができる。
【００８８】
また、本実施の形態に係る画像表示装置１０は、車両２１の乗車者の眼２２ａに表示用レーザ光１６が入射する問題を防止するための安全装置として、以下の構成を備えている。すなわち、シートベルトが使用されている時の適正な位置やシートベルトに係る張力の異常を感知する検知機構（不図示）を備え、制御部１４（図１及び図２）は、この検知機構による検知結果に基づいて、シートベルトが適正に着用されていない状態では、表示用レーザ光１６の遮蔽やレーザ光源１１の遮断機能が作動するように電源遮断機構を制御している。
【００８９】
上記の構成によれば、シートベルト不使用時の乗車者の眼への表示用レーザ光１６の入射による問題を防止することができる。これにより、安全かつ安心な車両の運転を可能にする車両用の画像表示装置を実現することができる。
【００９０】
また、本実施の形態の車両用の画像表示装置１０は、乗車者の眼に対する安全性についても配慮した他の構成として、図１に示すように、表示用レーザ光を遮蔽する表示用レーザ光遮蔽部２２ｃを備えている。この表示用レーザ光遮蔽部２２ｃは、ビーム走査部１８から表示部１３に表示用レーザ光１６が走査される走査空間１８ａと、当該走査空間１８ａから運転席２２および助手席（図示せず）の乗車者の眼２２ａが位置する視覚空間２２ｂとの間に設けられている。
【００９１】
表示用レーザ光遮蔽部２２ｃは、ビーム走査部１８にて走査した表示用レーザ光１６が、車両２１の乗車者の視覚空間２２ｂへ入ることを防止する機能を有している。
【００９２】
上記の表示用レーザ光遮蔽部２２ｃを備えた構成によれば、表示用レーザ光１６が予期せぬ反射や散乱をした場合であっても、車両２１の乗車者の眼２２ａへ表示用レーザ光１６が入射するのを防止し、安全で快適な運転を可能にする車両用の画像表示装置１０を実現することができる。
【００９３】
上記の各安全機構は、以下に示す本実施の形態においても当然適用できる。
【００９４】
次に、本実施の形態に係る画像表示装置１０のレーザ光源１１を含む光学系について、図５ないし図８を参照し以下に説明する。
【００９５】
図５は、本実施の形態に係る画像表示装置が備える表示部近傍の光学系の概略構成を示す説明図である。図６は、本実施の形態に係る画像表示装置が備えるレーザ光源近傍の光学系の概略構成を示す説明図である。図７は、本実施の形態に係る画像表示装置が備えるレーザ光源近傍の他の光学系の概略構成を示す説明図である。図８は、本実施の形態に係る画像表示装置が備える表示用レーザ光の走査部を含む光学系の概略構成を示す説明図である。
【００９６】
本実施の形態に係る画像表示装置１０が備えるレーザ光源１１は、前述の通り、波長が４２０ｎｍ以下の紫外または青色の表示用レーザ光１６（この例では４０５ｎｍを使用）を出射している。
【００９７】
図５に示すように、レーザ光源１１から出射された表示用レーザ光１６は、光ファイバ１１ａにより導波されてレンズ１１ｂにより緩やかに集光されて、表示部１３における表示膜１３ａの中で焦点を結んでいる。表示膜１３ａは、この表示用レーザ光１６の照射により生成された蛍光１７を用いて画像を表示し、乗車者の眼２２ａで視認されることになる。
【００９８】
なお、説明の便宜上図５中、表示用レーザ光１６の走査系については省略している。
【００９９】
次に、レーザ光源１１の近傍の光学系について図６を参照し説明する。
【０１００】
図６に示す光学系は、レーザ光源１１と光ファイバ１１ａとが結合されてなる。レーザ光源１１は、図６に示すように、複数のストライプ状の活性領域２４ａを有する半導体レーザ素子２４を備えている。半導体レーザ素子２４は、放熱性の良い金属板２４ｂに、電気的かつ機械的にはんだ接続されている。半導体レーザ素子２４の複数の活性領域２４ａから出射される各表示用レーザ光１６は、レンズ２４ｃにより集光され光ファイバ１１ａに効率よく入射される。
【０１０１】
１つの活性領域からのレーザ光を表示用レーザ光として用いる構成では、画像表示装置の表示部に走査される光量が不足してしまう。そこで、本実施の形態に係るレーザ光源１１は、複数の活性領域２４ａを備える構成とし、走査に要する表示用レーザ光１６の充分な光量が確保できるようにしている。さらに、半導体レーザ素子２４は、放熱性の良い金属板２４ｂに接続されているため、Ｗ級の出力光を出射した場合であっても、半導体レーザ素子２４の温度上昇を抑えることができる。
【０１０２】
したがって、低動作電流で動作することができる集光性に優れた高出力のレーザ光源１１を利用することができる。さらに、複数のストライプ状の活性領域２４ａの隣接距離を数μｍ程度にすると、それぞれの活性領域２４ａで発生するレーザ光の位相が互いにロックされたレーザアレイとして半導体レーザ素子２４を動作させることができる。このようなレーザアレイとして走査する半導体レーザ素子２４は、水平方向の拡がり角が数度と平行光線に近い状態で出射される。このため、シリンドリカルレンズなどを用いた簡単な光学系で光ファイバ１１ａと結合することができる。
【０１０３】
図７は、本実施の形態のレーザ光源１１と光ファイバ１１ａとが結合されてなる他の光学系について示している。図７ではストライプ状の活性領域２４ａが、各半導体レーザ素子２４に形成されている。半導体レーザ素子２４は、図６の光学系と同様に、例えば、はんだにより放熱性のよい金属板２４ｂに電気的かつ機械的に接続されている。また、分離して配置された各半導体レーザ素子２４の活性領域２４ａから出射される表示用レーザ光１６は、例えば複数のレンズ２４ｄ、２４ｅ、２４ｆからなる光学レンズ系により光ファイバ１１ａに結合される。
【０１０４】
１つの活性領域からのレーザ光を表示用レーザ光として用いる構成では、画像表示装置の表示部に走査される光量が不足してしまうところ、本実施の形態の図７に示すレーザ光源１１は、複数の半導体レーザ素子２４がそれぞれ活性領域２４ａを備える構成とし、走査に要する表示用レーザ光１６の充分な光量が確保できるようにしている。さらに、半導体レーザ素子２４は、放熱性の良い金属板２４ｂに接続されているため、Ｗ級の出力光を出射した場合であっても、半導体レーザ素子２４の温度上昇を抑えることができる。これにより、低動作電流で動作することができる集光性に優れた高出力のレーザ光源１１を利用することができる。
【０１０５】
なお、レーザ光源１１の金属板２４ｂは比較的低温が維持される車両の金属部分に熱的に接続されることにより、良好な放熱経路が確保されている。また、半導体レーザ素子２４には、例えばＧａＮ系の材料で構成された波長が４２０ｎｍ以下の紫外または青色の表示用レーザ光を出射する半導体レーザ素子を用いている。
【０１０６】
次に、本実施の形態に係る画像表示装置１０が備える表示用レーザ光の走査部を含む光学系について図８を参照し説明する。この光学系は、表示膜１３ａに対して表示用レーザ光１６を走査するビーム走査部２５をさらに備えている。表示膜１３ａは、この表示用レーザ光１６の走査により生成された蛍光（不図示）を用いて画像を表示している。
【０１０７】
図８中破線で示すように、ビーム走査部２５は、ポリゴンミラー２５ａ、反射ミラー２５ｂ及び光変調器２５ｃを備えている。図８に示すように、光ファイバ１１ａによって導波された表示用レーザ光１６は、ポリゴンミラー２５ａで走査光２６（２６ａ、２６ｂ、２６ｃ）として矢印２７ａの方向に走査されて反射ミラー２５ｂに入射される。反射ミラー２５ｂに入射された走査光２６は、さらに矢印２７ｂの方向に反射ミラー２５ｂが回転することにより、矢印２７ａの方向と直交する矢印２７ｃの方向に走査されて表示膜１３ａに照射される。
【０１０８】
上記の構成により、ビーム走査部２５で表示膜１３ａに対して表示用レーザ光１６を迅速に走査して２次元画像を高輝度かつ高コントラストで描画することができる。なお、表示用レーザ光１６を走査するポリゴンミラー２５ａに換えてガルバノミラー（Galvano-mirror（不図示））を用いてもよい。また、図８中、破線で示している光の強度を変調する光変調器２５ｃを用いて表示用レーザ光１６を変調しながら走査する構成としてもよい。この場合、ポリゴンミラー２５ａの位置に、矢印２７ａの方向に回転可能な反射ミラーを配置すればよい。
【０１０９】
なお、走査方法として、光ＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems)（マイクロマシーン）用いれば、小型化が容易となる。また、走査方法として光ＭＥＭＳを用いれば、１つの素子（光ＭＥＭＳ）で２軸ともに走査することも可能となる。
【０１１０】
（実施の形態２）
本発明の他の実施の形態について、図面を参照し以下に説明する。
【０１１１】
なお、本実施の形態に係る画像表示装置は、実施の形態１の画像表示装置と基本的な構成が共通するため、特徴部分のみを説明し、共通する部分について共通の符号を図示することにしてそれらの説明は適宜省略する。
【０１１２】
本実施の形態に係る車両用の画像表示装置の構成について、図９及び図１０を参照し以下に説明する。
【０１１３】
図９は、本発明の実施の形態２に係る車両用のカラー画像表示装置３０に使用する表示部１３の主要部を示す概略断面図である。図１０は、本実施の形態に係るカラー画像の表示が可能な画像表示装置４０の表示レーザ光の走査部を含む光学系の構成を示す説明図である。
【０１１４】
本実施の形態に係る画像表示装置は、カラー画像の表示が可能な画像表示装置である。このため、前述の実施の形態１に係る画像表示装置１０と、表示膜及び光学系の構成が異なっている。しかしながら、他の基本構成については、実施の形態１とほぼ同様であるため、重複する部分の説明は省略する。
【０１１５】
本実施の形態に係る表示部１３は、図９に示すように、実施の形態１に係る表示膜１３ａに換えて、透明板１２における車両２１の内部側の面に形成された表示膜３１を備えている。この表示膜３１は、それぞれ異なる蛍光材料を含有する３層の透明膜からなる。具体的には、表示膜３１は、透明板１２側から赤色蛍光発光膜３１ａ、緑色蛍光発光膜３１ｂ、及び青色蛍光発光膜３１ｃがこの順番で積層された積層構造を有している。
【０１１６】
赤色蛍光発光膜３１ａは、紫外の表示用レーザ光３２ａで照射することで中心波長が６１０ｎｍ近傍の赤色の蛍光発光が得られる蛍光材料を含有している。緑色蛍光発光膜３１ｂは、紫外の表示用レーザ光３２ｂで照射することで中心波長が５４０ｎｍ近傍の緑色の蛍光発光が得られる蛍光材料を含有している。青色蛍光発光膜３１ｃは、紫外の表示用レーザ光３２ｃで照射することで中心波長が４７０ｎｍ近傍の青色の蛍光発光が得られる蛍光材料を含有している。
【０１１７】
画像表示装置３０は、実施の形態１のレーザ光源１１に換えて、レーザ光源３６を備えている。
【０１１８】
また、本実施の形態に使用するレーザ光源３６の主要部を構成する半導体レーザ素子２４は、少なくとも中心波長が異なる３つの波長領域の表示用レーザ光３２ａ、３２ｂ及び３２ｃを出射する３つのストライプ状の活性領域２４ａ、２４ｂ及び２４ｃを備えている。紫外レーザ光３２の中心波長は、それぞれ赤色蛍光発光膜３１ａに入射させる表示用レーザ光３２ａが４０５ｎｍ、緑色蛍光発光膜 ３１ｂに入射させる表示用レーザ光３２ｂが３９０ｎｍ、青色蛍光発光膜３１ｃに入射させる表示用レーザ光３２ｃが３８０ｎｍとなっている。表示膜３１は、これらの表示用レーザ光の照射により、赤色、緑色及び青色の各蛍光を生成する。
【０１１９】
そして、中心波長がそれぞれ４０５ｎｍ、３９０ｎｍ、３８０ｎｍの表示用レーザ光３２ａ、３２ｂ及び３２ｃは、半導体レーザ素子２４の活性領域２４ａ、２４ｂ、２４ｃに注入する電流を変調させる変調信号（図示せず）をそれぞれの活性領域２４ａ、２４ｂ及び２４ｃに印加することすることにより、原画像の色調に対応して変調される。また、表示膜３１は、これらの表示用レーザ光の照射により、赤色、緑色及び青色の各蛍光３３を生成し、カラー表示を行うことができる。これにより、高輝度かつ高コントラストのカラー表示を行うことができる画像表示装置３０を実現することができる。
【０１２０】
さらに、実施の形態１におけるビーム走査部１８と同様の構成のビーム走査部３５を使用することにより２次元のカラー画像を表示することもできる。
【０１２１】
図１０は、本実施の形態に係る画像表示装置の他の構成例として画像表示装置４０を示している。画像表示装置４０は、レーザ光源３６が、少なくとも中心波長が異なる３つの波長領域の表示用レーザ光３２ａ、３２ｂ及び３２ｃを出射する３つの半導体レーザ素子３４Ａ、３４Ｂ及び３４Ｃを備えている点で図９の画像表示装置３０と異なっている。そして、表示膜３１は、図９の画像表示装置３０と同様に、表示用レーザ光３２ａ、３２ｂ及び３２ｃの照射により生成された赤色、緑色および青色の蛍光３３を用いてカラー画像の表示を行っている。
【０１２２】
上記の構成によれば、太陽光に混じっている４２０ｎｍ以下の紫外線は遮断されるため、邪魔な蛍光が励起されることはない。また、太陽光下の車両２１の内部においても多彩な色調で、高輝度かつ高コントラストのカラー画像表示が可能な車両用のカラー画像表示装置を実現することができる。
【０１２３】
本実施の形態に係るレーザ光源は、図９に示すように、１つの半導体レーザ素子２４により構成してもよいし、図１０に示すように複数の半導体レーザ素子３４Ａ、３４Ａ、３４Ａにより構成してもよい。図１０の構成では、複数の半導体レーザ素子３４Ａ、３４Ａ、３４Ａから出射される表示用レーザ光３２ａ、３２ｂ、３２ｃをダイクロイックミラー３７ａ、３７ｂにより１本の表示用レーザ光３２にまとめてビーム走査部３５に入射させることができる。
【０１２４】
また、３つのレーザ光源を別々の光ファイバに入射させバンドル化させてもよいし、光合波としてもよい。これにより、安定性の面でより優れた画像表示装置を実現することができる。
【０１２５】
なお、実施の形態中では、透明板１２等の外光遮断部で遮断される外光の波長を４２０ｎｍ以下として説明しているが、例えばレーザ光源として、波長４１０ｎｍの場合でかつ、蛍光が４３０ｎｍまで発生する可能性がある場合、外光遮断部で遮断される外光の波長を４３０ｎｍ以下にすれば良い。また、レーザ光源として、波長３９０ｎｍの場合でかつ、蛍光が４１０ｎｍまで発生する可能性がある場合、外光遮断部で遮断される外光の波長を４１０ｎｍ以下にすれば良い。これにより、蛍光生成部としての表示膜３１は、太陽光等に含まれる蛍光の生成に寄与し得る外光の影響を受けることなく、所望の蛍光を生成することができる。これにより、外光によるコントラストの低下を防止することができる。
【０１２６】
なお、外光遮断部としての紫外線遮蔽膜や蛍光生成部としての表示膜をシート状の有機膜シートで作り透明板に貼ると簡単である。この際、紫外線遮蔽膜は運転席側から見て外側に貼ると良い。また、蛍光生成部としての表示膜は運転席側から見て内側に貼ると良い。どちらかのみ有機膜シートとして貼ることもコストを下げることができ有効である。
【０１２７】
なお、本実施の形態１及び２で説明した画像表示装置は車両用を例にとって説明してきたが、本発明の画像表示装置は、車両用に限定するものではなく、背面から太陽光などの外光が照射するような透明板の表面に表示部を形成しているものであれば車両用以外の用途のものにも適用することができる。
【０１２８】
また、本実施の形態１および２において、画像表示装置の蛍光生成部としての表示膜にレーザ光を走査して照射する構成例を用いて説明したが、レーザ光が２次元画像デバイスを用いて変調されたのちに表示膜全体または一部に照射されて蛍光を生じさせて文字または画像が表示されるようにしてもよい。２次元画像デバイスには透過型液晶よりも反射型のディジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）が適している。何故なら、紫外レーザ光を透過させる場合、透過率が落ちたり、また紫外レーザ光で液晶が劣化したりということが生じるからである。一方、ＤＭＤは紫外レーザ光を反射させるだけなので、このような問題は生じない。また、レーザ光源から２次元画像デバイスにレーザ光を照射するまでのレーザ光の伝搬に関し、レーザ光を２次元画像デバイスの直前まで光ファイバで引いてくるのが良い。このような構成とすることにより、放熱環境のよいところや収納しやすいところにレーザ光源を配置して、レーザ光源で発熱した熱を効果的に放熱することができる。これにより、レーザ光源を室温に近い温度で低消費電力かつ長寿命で動作させることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２９】
本画像表示装置は、運転に必要な車両情報などがフロントガラスの一部に表示されるために運転中のドライバーは視点を大きく移動させる必要がなく、また、表示される画像情報などを外光の強弱に関係なく高輝度かつ高コントラストで表示することができる。本画像表示装置によれば、安全かつ快適な車両の運転が可能となるため、車両などの移動用の乗り物などに特に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態に係る画像表示装置を搭載した車両の概略構成を示す説明図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る画像表示装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る画像表示装置の表示部の概略構成を示す拡大断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る画像表示装置の表示部を構成する画像光量検出部の概略構成を示す説明図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る画像表示装置が備える表示部近傍の光学系の概略構成を示す説明図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係る画像表示装置が備えるレーザ光源近傍の光学系の概略構成を示す説明図である。
【図７】本発明の一実施の形態に係る画像表示装置が備えるレーザ光源近傍の他の光学系の概略構成を示す説明図である。
【図８】本発明の一実施の形態に係る画像表示装置が備える表示用レーザ光の走査部を含む光学系の概略構成を示す説明図である。
【図９】本発明の他の実施の形態に係る車両用のカラー画像表示装置が備える表示部の主要部の概略構成を示す断面図である。
【図１０】本発明の他の実施の形態に係る車両用のカラー画像表示装置が備える走査部を含む光学系の概略構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【０１３１】
１０ 画像表示装置
１１，３６ レーザ光源
１１ａ 光ファイバ
１１ｂ レンズ
１２ 透明板（外光遮断部）
１２ａ 背面側
１２ｂ 主面
１３，１３Ａ，１３Ｂ，３０ ４０ 表示部
１３ａ，３１ 表示膜（蛍光生成部）
１３ｂ 反射防止膜
１３ｃ 背面
１３ｄ 光量調節膜
１３ｅ 外光フィルタ膜（外光遮断部）
１３ｆ 保護膜
１４ 制御部
１５ 太陽光
１５ａ 太陽
１６，３２（３２ａ，３２ｂ，３２ｃ） レーザ光
１６ｂ 反射光
１７，３３ 蛍光
１８，２５，３５ ビーム走査部
１８ａ 走査空間
１９ 受光素子
２０ 座席
２１ 車両
２１ａ フロントガラス
２１ｂ ダッシュボード
２２ 運転席
２２ａ 眼
２２ｂ 視覚空間
２２ｃ 表示用レーザ光遮蔽部
２３ 画像表示領域
２３ａ 蛍光受光素子
２３ｂ 光量検出領域
２３ｃ 透明接着剤
２４，３４（３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ） 半導体レーザ素子
２４ａ （２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ） 活性領域
２４ｂ 金属板
２４ｃ，２４ｄ，２４ｅ，２４ｆ レンズ
２５ａ ポリゴンミラー
２５ｂ 反射ミラー
２５ｃ 光変調器
２６（２６ａ，２６ｂ，２６ｃ） 走査光
２７ａ，２７ｂ，２７ｃ 矢印
３１ａ 赤色蛍光発光膜（蛍光生成部）
３１ｂ 緑色蛍光発光膜（蛍光生成部）
３１ｃ 青色蛍光発光膜（蛍光生成部）
３４Ａ, ３４Ｂ, ３４Ｃ 半導体レーザ素子
３７ａ，３７ｂ ダイクロイックミラー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示用レーザ光の照射により生成された蛍光を用いて画像を表示する画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用の表示装置は、主にドライバーに対して車両の情報をアナログ式計器やデジタル式計器により表示する表示装置である。車両用の表示装置には、アナログ式の指針やインジケーターによる表示方式や、デジタル式のＬＥＤや電子管のセグメントを組み合わせた表示方式が用いられ、時々刻々と変化する車両の様々な情報を的確にリアルタイムで表示するように構成されている。
【０００３】
一方、ドライバーは、運転中に車外の状況の把握、車両の表示装置の情報の読み取りおよび運転操作等を、安全かつ迅速に行うことが要求される。このため、ドライバーの視点移動の範囲が運転中の車外の状況の把握に必要な範囲内で車両の表示装置の情報が読み取れることが望ましい。したがって、例えば車両のフロントガラスなどの透明板の一部にレーザ光を照射することにより文字または画像を表示する画像表示装置の実現などが期待されている。
【０００４】
このような画像表示装置として、車両のフロントガラスをスクリーンとして自分が運転する車両の情報やナビゲーション情報をレーザ光で表示する画像表示装置が提案されている。例えば、車両のフロントガラスの車内側の面に情報表示領域を設定して、所望の波長の発光が得られる蛍光色素を含有した透明樹脂からなる表示膜をこの情報表示領域内に形成し、表示膜上に青色のレーザ光を照射することにより車両の情報が表示される画像表示装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このときに、表示膜に対してレーザ光を走査して、かつ透過光や反射光の発生量を制御することにより画像表示装置の表示画面の高精細化および高輝度化を図り、ドライバーが見やすい画像表示装置としている。
【０００５】
また、他の例では、車両のフロントガラスの半透明用反射板に情報を表示する画像表示装置において、車両内で使用される複数のスイッチを半透明用反射板に表示して、ドライバーが所望のスイッチのオン／オフを少ない視点移動の回数や範囲内で実施できる構成が提案されている（例えば、特許文献２参照）。このことにより、ドライバーは安全かつ迅速に車両および車外の状況や情報などを把握して運転操作などを行うことができる。
【特許文献１】特開２０００−１６８３５２号公報
【特許文献２】特開平８−７６０５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の従来の構成では、フロントガラスを経て車内に直接入射する太陽光によって、車内が明るくなり表示面上に表示される画像などの明るさと車内の明るさの差が小さくなり、表示された情報が見難くなるという課題が生じる。また、フロントガラス表面の表示領域は、蛍光色素を含有した透明樹脂からなる表示膜で形成されている。このため、フロントガラスを経て車内に直接入射する太陽光の紫外線が、透明樹脂中の蛍光色素を励起して目的外の領域を発光させて、必要とする情報が鮮明に表示できなくなるという課題も生じる。
【０００７】
また、上記の従来の構成では、光源としてレーザ光源を使用しているが、レーザ光線が予期しないところで反射し、あるいは散乱することによりドライバーや同乗者の眼に入ることを妨げるような安全性についての配慮がなされていない。
【０００８】
本発明の目的は、外光による悪影響を排除し、高コントラストで表示することができる画像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一局面に係る画像表示装置は、波長が４２０ｎｍ以下の紫外または青色の表示用レーザ光を出射するレーザ光源と、前記表示用レーザ光の照射により蛍光を生成する蛍光生成部を含み、該蛍光生成部にて生成された蛍光を用いて画像を表示する表示部と、を備え、前記表示部は、その背面側から照射される外光であって、前記蛍光が生成される波長領域にある外光が前記蛍光生成部に入射されないように遮断する外光遮断部をさらに備えている。
【００１０】
表示用レーザ光が照射されることにより蛍光を発して画像を表示する表示部を備えた画像表示装置において、前記蛍光が生成される波長領域にある外光が前記表示部の背面側から入射されると、前記表示用レーザ光に加え、外光からも蛍光が生成される。このため、全体として、表示に用いられる蛍光が多くなりすぎ、表示部で表示のコントラストが低下してしまう。
【００１１】
これに対し、上記の構成によれば、前記表示部は、その背面側から照射される外光であって、前記蛍光が生成される波長領域にある外光が前記蛍光生成部に入射されないように遮断する外光遮断部を備えていることにより、前記外光が、表示に用いる蛍光を生成する蛍光生成部に入射されることを防止することができる。このため、前記蛍光生成部は、前記外光の影響がない蛍光を生成することができ、スペックルノイズのない高い視認性の画像（文字を含む）を高輝度かつ高コントラストで前記表示部に表示することができる。
【００１２】
上記の構成において、前記外光遮断部は、前記蛍光生成部の背面側に形成された透明板を含み、当該透明板は、前記蛍光が生成される波長領域にある外光を遮断する材料を含むことが望ましい。
【００１３】
また、上記の構成において、前記外光遮断部は、前記蛍光生成部の背面側に形成された外光フィルタ膜を含み、前記外光フィルタ膜は、前記蛍光が生成される波長領域にある外光を遮断する材料を含むことが望ましい。
【００１４】
上記の構成によれば、前記蛍光が生成される波長領域にある外光が蛍光生成部に入射されることを防止できる確実性を向上させることができる。このため、スペックルノイズのない高い視認性の画像（文字を含む）を高輝度かつ高コントラストでより安定的に表示部に表示することができる。
【００１５】
上記の構成において、上記表示部は、前記蛍光生成部の背面側に形成され、当該蛍光生成部に到達する外光の量を調整する光量調節膜をさらに含む構成とすることが望ましい。
【００１６】
前記光量調節膜としては、例えば、予め所定の可視光透過率を有する遮光性被膜などを用いることができる。
【００１７】
上記の構成において、さらに、前記光量調節膜を制御する制御部と、前記蛍光生成部の背面側に配置された受光素子とを含み、前記制御部は、前記受光素子で受光した外光の光量に基づいて、前記光量調節膜を制御し、前記外光が当該光量調節膜を透過する光量を調節する構成とすることが望ましい。
【００１８】
上記の構成によれば、前記蛍光生成部の背面側に形成された光量調節膜により、当該蛍光生成部に到達する外光の量を調整することができる。このため、例えば、前記蛍光生成部に照射される表示用レーザ光の光量との関係で、当該外光の量を適切に調整することができる。よって、前記光量調節膜での外光量の調整と、前記外光遮断部での蛍光が生成される波長領域にある外光の遮断とにより、蛍光が生成される波長領域にある外光による悪影響をより低減することができる。この結果、スペックルノイズのない高い視認性の画像を高輝度かつ高コントラストでより安定的に表示部に表示することができる。
【００１９】
上記の構成において、前記表示部が、少なくとも前記蛍光生成部の内側の表面を覆うように形成された反射防止膜をさらに含むことが望ましい。
【００２０】
上記の構成によれば、前記蛍光生成部に照射される前記表示用レーザ光が、前記蛍光生成部の内側の表面を覆うように形成された反射防止膜を透過し、前記蛍光生成部及び透明板に吸収される。これにより、前記表示用レーザ光の反射光を抑制することができるため、反射光による影響のない高輝度かつ高コントラストの表示が可能となることに加え、安全面にも配慮した画像表示装置を実現することができる。
【００２１】
上記の構成において、前記反射防止膜が、光触媒作用を有する材料を含むことが望ましい。
【００２２】
上記の構成によれば、反射防止膜の光触媒材料の作用により、反射防止膜表面の塵埃や気体による汚れが光触媒反応により除去されるため、反射防止膜表面を清浄に維持することができる。これにより、常に反射防止膜表面での反射や散乱を防止することができる。
【００２３】
前記反射防止膜は、単層または多層で構成されていてもよい。この反射防止膜の材料としては、例えば、高屈折率の誘電体材料からなる単層膜や、高屈折率の誘電体材料と低屈折率の誘電体材料とを交互に積層させた２層以上の多層膜を用いることができる。高屈折率の材料としてはＴａ２Ｏ５、ＴｉＯ２等を挙げることができる。低屈折率の誘電体材料としては、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＦ２、フッソ系樹脂、シリコーン系樹脂等を挙げることができる。
【００２４】
上記の構成において、前記レーザ光源は、前記表示用レーザ光が、前記蛍光生成部の中に焦点を結ぶように集光される構成としてもよい。
【００２５】
上記の構成によれば、前記蛍光生成部は、集光された表示用レーザ光により効率的に蛍光を生成することができる。
【００２６】
上記の構成において、前記表示部に対して前記表示用レーザ光を走査する走査部をさらに備え、前記蛍光生成部は、前記走査部により前記表示用レーザ光が前記蛍光生成部上を走査することよって前記画像を表示する蛍光を生成する構成とすることが望ましい。
【００２７】
上記の構成によれば、前記走査部で前記表示用レーザ光を迅速に走査させて２次元画像を高輝度かつ高コントラストで描画することができる。
【００２８】
前記レーザ光源は、複数のストライプ状の活性領域を有する半導体レーザ素子を含むことが望ましい。
【００２９】
上記の構成によれば、集光性に優れた高出力のレーザ光源を実現することができる。
【００３０】
前記蛍光としては、緑色が望ましい。
【００３１】
上記の構成によれば、視認者に対して視感度が最も高く、かつ連続視認で視覚神経疲労が小さい緑色波長による画像（文字を含む）であり、疲れにくく高い視認性の画像を表示することができる。
【００３２】
上記の構成において、前記レーザ光源は、少なくとも中心波長が異なる３つの波長領域のレーザ光を出射する半導体レーザ素子を含み、前記蛍光生成部は、前記表示用レーザ光の照射により、赤色、緑色及び青色の蛍光を生成する構成とすることが望ましい。
【００３３】
上記の構成によれば、スペックルノイズのない高い視認性のカラー画像（文字を含む）を高コントラストで前記表示部に表示することができる。
【００３４】
上記の構成において、前記蛍光生成部の裏面側に形成された透明板が車両のフロントガラスの一部を構成する画像表示装置であって、前記表示部に対して前記表示用レーザ光を走査する走査部と、前記レーザ光源から出射される前記表示用レーザ光を前記走査部に導く光ファイバとを備えている構成とすることが望ましい。
【００３５】
上記の光ファイバを用いた構成によれば、前記レーザ光源を、ダッシュボードまたは座席の下部等の放熱性が高い金属部等に配置することができる。これにより、高い配置自由度で前記レーザ光源の発熱による問題を抑制することができる車両用の画像表示装置を実現することができる。また、前記レーザ光源から発生する発熱を効率よく車両全体に放熱することにより、低消費電力動作および高信頼性動作を実現することができる。
【００３６】
上記の構成において、前記レーザ光源は、前記車両におけるダッシュボードまたは座席の下部に配置されている構成とすることが望ましい。
【００３７】
前記レーザ光源を、前記車両におけるダッシュボードまたは座席の下部の放熱環境のよいところや収納しやすい場所に配置した上記の構成によれば、レーザ光源で発熱した熱を効果的に放熱することができる。これにより、レーザ光源を室温に近い温度で低消費電力かつ長寿命で動作させることができる。
【００３８】
上記の構成において、さらに、前記走査部にて走査した前記表示用レーザ光が、前記車両の乗車者の視覚空間へ入ることを防止する表示用レーザ光遮蔽部を備えている構成とすることが望ましい。
【００３９】
上記の構成によれば、前記車両の乗車者の眼への表示用レーザ光の入射による問題を防止し、安全で快適な運転を可能にする車両用の画像表示装置を実現することができる。
【００４０】
上記の構成において、前記制御部は、前記運転席または前記助手席のシートベルトが所定の位置に固定されていない状態では、前記レーザ光源の電源を切断するように制御する構成とすることが望ましい。
【００４１】
上記の構成によれば、安全性がより高い車両用の画像表示装置を実現することができる。
【００４２】
本発明の画像表示装置によれば、外光の強弱に影響されることなく、高輝度かつ高コントラストで画像を表示することができる。また、本画像表示装置を車両に用いた場合、運転に必要な車両情報などを車両のフロントガラスの一部に表示することができる。この場合、運転中のドライバーは視点を大きく移動させる必要がないため、安全かつ快適な車両の運転が可能となる。
【発明の効果】
【００４３】
本発明によれば、外光による悪影響を排除し、高コントラストで表示することができる画像表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
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。
【００４５】
（実施の形態１）
本発明の一実施の形態に画像表示装置について、図１ないし図８を参照し以下に説明する。
【００４６】
図１は、本実施の形態に係る画像表示装置を搭載した車両の概略構成を示す説明図である。すなわち、図１は、前記車両の乗車者である運転席と助手席との間で車両を垂直方向に切断し、切断面から運転席側を見た概略断面図である。図２は、実施の形態に係る画像表示装置の構成を示す機能ブロック図である。図３は、本実施の形態に係る表示部の概略構成を示す断面図である。図３中、（ａ）は、図１の表示部の概略構成を示す拡大断面図、であり、（ｂ）及び（ｃ）は、図１に示す表示部の変形例としての表示部の概略構成を示す拡大断面図である。図４は、本実施の形態に係る画像表示装置の表示部が備える画像光量検出部の概略構成を示している。
【００４７】
本実施の形態に係る車両２１は、図１に示すように、画像表示装置１０を構成する透明板１２が車両のフロントガラス２１ａの一部を構成している。
【００４８】
図１に示すように、本実施の形態に係る画像表示装置１０は、図中、破線で囲んだ領域内に、波長が４２０ｎｍ以下の紫外または青色の表示用レーザ光（不図示）１６を出射するレーザ光源１１、画像（文字を含む）を表示する表示部１３、表示部１３に対して表示用レーザ光１６を走査するビーム走査部（走査部）１８、レーザ光源１１から出射される表示用レーザ光１６を走査部に導く光ファイバ１８ａ及び、レーザ光源１１、表示部１３、ビーム走査部１８等を制御する制御部１４を備えている。
【００４９】
表示部１３は、表示用レーザ光１６の照射により蛍光１７を生成する表示膜（蛍光生成部）１３ａを含み、当該表示膜１３ａで生成された蛍光１７を用いて画像を表示する。表示膜１３ａの材料としては、例えば紫外線や可視光を透過するエポキシ系、ビフェニール系、アクリル系、ポリイミド系もしくはシリコーン系のうちの何れかの樹脂を用いることができる。
【００５０】
また、表示膜１３ａ中に含有させる蛍光材料には、例えば無機材料で透明性の高いＳｎをドーピングしたＩｎ２Ｏ（酸化インジウム）、ＺｎＯ、希土類−金属ナノクラスタを分散した有機材料、不透明なものではＣｕ、Ａｕ、ＡｌをドーピングしたＺｎＳ等の緑色蛍光で発光する材料を用いることができる。
【００５１】
このように、視認者に対して視感度が最も高く、かつ連続視認で視覚神経疲労が小さい緑色発光波長による画像（文字を含む）の表示を行うことにより、疲れにくく視認性の高い画像を表示することができる。
【００５２】
表示部１３は、さらに表示膜１３ａの背面側に、表示部１３の背面１３ｃ側から照射される太陽光等を含む外光であって、蛍光が生成される波長領域にある外光が表示膜１３ａに入射されないように遮断する外光遮断部としての透明板１２を備えている。透明板１２は、厚さｔに形成されており、表示膜１３ａが、この透明板１２の表示側の主面１２ｂ上に形成されている。
【００５３】
ここで、蛍光が生成される波長領域にある外光が表示部１３の背面側から入射されると、表示用レーザ光１６に加え、外光からも蛍光が生成されることとなる。このため、全体として、表示に用いられる蛍光が多くなりすぎ、表示部での表示のコントラストが低下してしまう。
【００５４】
これに対し、本実施の形態に係る画像表示装置１０の構成によれば、蛍光１７が生成される波長領域にある外光が表示膜１３ａに入射されないように遮断する外光遮断部としての透明板１２を備えることにより、前記外光が、表示に用いる蛍光１７を生成する表示膜１３ａに入射されることを防止することができる。このため、表示膜１３ａは、外光による悪影響を受けることなく、適正量の蛍光１７を生成することができる。これにより、スペックルノイズのない高い視認性の画像（文字含む）を高輝度かつ高コントラストで表示膜１３ａに表示することができる。
【００５５】
透明板１２としては、例えば、酸化セリウム（ＣｅＯ２）含有紫外線カットガラスや金属微粒子含有紫外線カットガラス等公知の紫外線カットガラスを用いることができる。
【００５６】
表示部１３は、前記外光遮断部として、さらに表示膜１３ａの背面側に形成された外光フィルタ膜１３ｅを備えている。外光フィルタ膜１３ｅの基材としては、例えばポリイミド樹脂等の可撓性膜を用いてもよく、またアクリル樹脂等を用いてもよい。さらに、外光フィルタ膜１３ｅには、例えば、金属クロム、酸化クロムもしくはＳｉ等の単層膜や、ＭｏとＮｉにＦｅとＴａ、ＭｏとＮｉにＦｅおよびＭｏとＮｉにＺｒなどを含有した多層膜を使用してもよい。
【００５７】
すなわち、外光フィルタ膜（外光遮断部）１３ｅは、蛍光１７が生成される波長領域にある外光を遮断する材料から形成されている。
【００５８】
本実施の形態に係る画像表示装置１０は、外光フィルタ膜１３ｅを備えることにより、蛍光１７が生成される波長領域にある外光が表示膜１３ａに入射されること防止できる確実性を向上させることができる。このため、スペックルノイズのない高い視認性の画像情報を高輝度かつ高コントラストでより安定的に表示膜１３ａに表示することができる。
【００５９】
なお、本実施の形態では、透明板１２及び外光フィルタ膜１３ｅの双方が、蛍光１７が生成される波長領域にある外光を遮断する外光遮断部としての機能を備えている。しかしながら、本実施の形態はこれに限らず、透明板１２及び外光フィルタ膜１３ｅのうちの少なくとも何れか一方が上記外光遮断部としての機能を備えていればよい。
【００６０】
本実施の形態に係る外光フィルタ膜１３ｅは、外光中の紫外線および波長が４２０ｎｍ以下の青色光に対して高い遮光率を有する一方、波長４２０ｎｍの青色よりも波長の長い可視光に対しては高い透過率を有する膜で構成されている。
【００６１】
このように外光フィルタ膜１３ｅを車両２１内の乗車者から見て表示膜１３ａの外側に設けることにより、車両２１外からの外光が表示膜１３ａの外側から表示膜１３ａに入射することを防止することができる。これにより、外光によって生成される蛍光に起因する画像ノイズの発生を防止することができる。この結果、画像表示装置１０の表示部１３で表示される画像を鮮明に視認しうるコントラストを得ることができる。一方、外部の景色を見る際、４２０ｎｍの青色光よりも長い波長の可視光波長領域の外光は表示部１３を透過し、運転者は外部の景色を見ることが可能であり、運転に支障をきたすことはない。また、同乗者にとっても、同様に、表示部１３が実際の景色と異なる配色になることがないため不快感をもつことはない。
【００６２】
図３及び図４に示すように、表示部１３は、さらに少なくとも表示膜１３ａの内側の表面を覆うように形成された反射防止膜１３ｂを備えている。反射防止膜１３ｂは、波長が４２０ｎｍ以下の紫外または青色の表示用レーザ光１６のほとんどを透過させるように構成されている。したがって、表示膜１３ａに照射される表示用レーザ光１６は、反射防止膜１３ｂを透過し、表示膜１３ａ及び透明板１２に吸収される。
【００６３】
本実施の形態では、乗車者の眼２２ａ（図１）への安全性を考慮して反射光１６ｂのパワーは５０μＷ以下に抑えている。通常レーザ安全性のクラス２は１ｍＷ以下で良いが、ここでは運転中安全な５０μＷ以下とした。この出力は所定の値とすることができる。このように、反射防止膜１３ｂを備えることにより、反射光１６ｂによる影響を低減することができ、高輝度かつ高コントラストの表示が可能となることに加え、安全面にも配慮した画像表示装置を実現することができる。
【００６４】
反射防止膜１３ｂは、少なくとも表示膜１３ａの内側の表面全体を覆うように形成されており、乗車者の眼２２ａを保護する機能を有している。本実施の形態では、図３に示すように、さらに表示膜１３ａ周辺の透明板１２の内側の面上にも形成されている。
【００６５】
反射防止膜１３ｂの材料としては、例えば、誘電体材料からなる単層膜や、高屈折率の誘電体材料と低屈折率の誘電体材料とを交互に積層させた２層以上の多層膜を用いることができる。高屈折率の材料としてはＴａ２Ｏ５、ＴｉＯ２等を挙げることができる。低屈折率の誘電体材料としては、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＦ２、フッソ系樹脂、シリコーン系樹脂等を挙げることができる。
【００６６】
反射防止膜１３ｂは、一部に光触媒作用を有する光触媒材料を混ぜて形成することが望ましい。このように、光触媒作用を有する材料を含むことにより、反射防止膜１３ｂは、光触媒材料の作用により、反射防止膜１３ｂの表面の塵埃や気体による汚れが光触媒反応により除去される。このため、反射防止膜１３ｂの表面を清浄に維持することができる。これにより、常に反射防止膜１３ｂの表面での反射や散乱を防止することができる。
【００６７】
表示部１３は、表示膜１３ａの背面側に形成され、車両２１の外から表示膜１３ａに到達する太陽光に含まれる紫外線、可視光等外光の量を調整する光量調節膜１３ｄをさらに含んでいる。光量調整膜１３ｄは、外光フィルタ膜１３ｅの外側に形成されている。光量調節膜１３ｄとしては、例えばマトリクス上に配列されて複数のシャッターを備える膜において任意の場所と数のシャッターを電気的に開閉することで所望する採光量が得られる薄膜電子シャッター（液晶シャッター等）や、予め所定の可視光透過率を有する遮光性被膜などを用いることができる。このような光量調節膜１３ｄを、表示膜１３ａの背面側に形成することにより、蛍光生成部としての表示膜１３ａに到達する外光の量を調整することができる。このため、例えば、表示膜１３ａに照射される表示用レーザ光１６の光量との関係で、当該外光の量を適切に調整することができる。
【００６８】
次に、少なくとも前記外光が光量調節膜１３ｄを透過する光量を調節する本実施の形態に係る画像表示装置１０が備える制御部１４による制御について、図２の機能ブロック図を参照し説明する。
【００６９】
図２に示すように、本実施の形態に係る画像表示装置１０は、レーザ電源Ａ１、視認性判定部Ａ２、外光光量検出部Ｂ１、画像光量検出部Ｂ２、レーザ光源１１、表示部１３、ビーム走査部１８、及びこれらを制御する制御部１４を備えている。
【００７０】
視認性判定部Ａ２は、外光光量検出部Ｂ１で検出した外光光量データと、画像光量検出部Ｂ２で検出した画像光量データとを比較して表示画像の表示面に対するコントラストを判定する。そして、制御部１４は、視認性判定部Ａ２の判定結果に基づいて、適宜コントラストを調節するように構成されている。
【００７１】
なお、コントラストの調整は、例えば図１に示すレーザ光源１１から出射される表示用レーザ光１６の光出力の調整により行うことができる。このように、制御部１４は、視認性判定部Ａ２から各種の外光および画像などの光量データ並びにコントラストの判定結果などの情報に基づいて、レーザ電源Ａ１およびレーザ光源１１を制御して表示用レーザ光１６の光出力を調整している。
【００７２】
外光光量検出部Ｂ１は、鮮明なコントラストを得るために外光の光量を検出している。外光光量検出部Ｂ１は、車両２１の外部の光量を図１に示す受光素子１９などで連続して検出し、検出した信号を視認性判定部Ａ２に送信している。
【００７３】
図１に示すように、受光素子１９は、表示膜１３ａの背面側１２ａに設けられている。そして、受光素子１９で受光した太陽光１５などの外光の光量に基づいて、光量調節膜１３ｄを制御し、前記外光が光量調節膜１３ｄを透過する光量を調節している。より具体的には、受光素子１９は、例えば車両２１の外部のフロントガラス２１ａ近傍の表示部１３に隣接する領域の周辺や、ボンネット（不図示）上に設けることができる。
【００７４】
受光素子１９の受光面は、大気中の塵埃の付着や、雨水または雪による水滴や雪の付着によって、受光感度の変化を生じることがある。このため、塵埃や雨水の付着を回避して受光面を清浄に維持するために、例えば、受光面材料中もしくはその表面層に光触媒作用を有する材料を配合した構成にしてもよい。また、受光面に光触媒作用を有する材料を配合した透明膜を貼り付けてもよい。
【００７５】
表示部１３の背面側から照射される外光は、昼間は主に太陽１５ａからの太陽光１５などが対象となる。一方、夜間は照明灯や車両のヘッドランプなどからの可視光および紫外光などが対象となる。
【００７６】
本実施の形態では、表示膜１３ａの背面側に光量調節膜１３ｄを設けた構成により、表示膜１３ａに照射される表示用レーザ光１６の光量との関係で、外光の量を適切に調整することができる。これにより、光量調節膜１３ｄでの外光量の調整と、表示膜１３ａで蛍光１７が生成される波長領域にある外光の遮断（透明板１２等の外光遮断部による作用）とにより、蛍光が生成される波長領域にある外光による悪影響をより確実に防止することができる。この結果、スペックルノイズのない高い視認性の画像を高輝度かつ高コントラストでより安定的に表示膜１３ａに表示することができる。
【００７７】
また、本実施の形態に係る表示部は、例えば、図３中、（ｂ）に示す構成の表示部１３Ａや、（ｃ）に示す構成の表示部１３Ｂとしてもよい。
【００７８】
表示部１３Ａ（図３中、（ｂ））は、保護膜１３ｆが光量調節膜１３ｄおよび外光フィルタ膜１３ｅを覆うように形成されている。
【００７９】
表示部１３Ｂ（図３中、（ｃ））は、外光フィルタ膜１３ｅが、表示膜１３ａと透明板１２との間に挿入されており、反射防止膜１３ｂが、外光フィルタ膜１３ｅ及び表示膜１３ａの全体を覆うように形成されている。
【００８０】
なお、図３中、（ａ）に示すように、表示用レーザ光１６は表示膜１３ａの中に焦点を結ぶように集光され、集光されたレーザ光１６により効率的に表示膜１３ａから蛍光１７を発生させることができる。この構成により、当然、空間分解能を高めることができる。
【００８１】
図４に示すように、画像光量検出部Ｂ２は、蛍光受光素子２３ａと、蛍光受光素子２３ａに隣接して設けられた光量検出領域２３ｂとを含んでいる。蛍光受光素子２３ａは、図４中、（ｂ）に示すように透明接着剤２３ｃに囲まれて配置されており、透明板１２における車両２１の内部側の面上の表示部１３の領域内に少なくとも１個設けられている。本実施の形態では、蛍光受光素子２３ａは、表示部１３における画像表示領域２３の周辺部外側の左右にそれぞれ設けられている。蛍光受光素子２３ａは、表示用レーザ光１６が表示膜１３ａに照射されることにより生成された蛍光１７の一部を検出している。一方、光量検出領域２３ｂは、表示膜１３ａを走査するレーザ光（不図示）の一部を受光素子（不図示）にて検出している。
【００８２】
また、制御部１４は、必要に応じて、ビーム走査部１８および表示部１３における、表示用レーザ光１６および画像光量データに関係した部分の機能や動作などを制御する構成としてもよい。そして、制御部１４は、車両制御部Ｃ１によって車両２１全体の中で電気的に制御され、車両制御部Ｃ１との間で様々な情報をやり取りしている。前記車両制御部Ｃ１は、車両２１自体を制御すると共に、車両２１の内部および車両２１の外部の様々な情報を処理するものである。
【００８３】
なお、レーザ電源Ａ１および視認性判定部Ａ２は、図１に示す制御部１４が備える構成にすることもできる。
【００８４】
ところで、レーザ光源１１は、座席２０の下部における放熱の良い、例えば金属部などに取り付けられている。そして、レーザ光源１１から発生する発熱を効率よく車両全体に放熱することにより低消費電力動作および高信頼性動作を実現することができる。
【００８５】
本実施の形態に係る画像表示装置１０では、図１に示すように、レーザ光源１１はダッシュボード２１ｂまたは座席２０の下部に配置されている。そして、レーザ光源１１から出射される表示用レーザ光１６は、光ファイバ１１ａにより表示部１３に対して表示用レーザ光１６を走査するビーム走査部１８に導かれている。
【００８６】
上記の光ファイバ１１ａを用いた構成によれば、レーザ光源１１を、ダッシュボード２１ｂまたは座席２０の下部等の放熱性が高い金属部等に配置することができる。これにより、高い配置自由度でレーザ光源１１の発熱による問題を抑制することができる車両用の画像表示装置１０を実現することができる。また、レーザ光源１１から発生する発熱を効率よく車両全体に放熱することにより、低消費電力動作および高信頼性動作を実現することができる。
【００８７】
また、上記の構成のように、放熱環境のよい場所や、収納しやすい場所にレーザ光源１１を配置すれば、レーザ光源１１で発熱した熱を効果的に放熱することができる。これにより、レーザ光源１１を室温に近い温度で低消費電力かつ長寿命で動作させることができる。
【００８８】
また、本実施の形態に係る画像表示装置１０は、車両２１の乗車者の眼２２ａに表示用レーザ光１６が入射する問題を防止するための安全装置として、以下の構成を備えている。すなわち、シートベルトが使用されている時の適正な位置やシートベルトに係る張力の異常を感知する検知機構（不図示）を備え、制御部１４（図１及び図２）は、この検知機構による検知結果に基づいて、シートベルトが適正に着用されていない状態では、表示用レーザ光１６の遮蔽やレーザ光源１１の遮断機能が作動するように電源遮断機構を制御している。
【００８９】
上記の構成によれば、シートベルト不使用時の乗車者の眼への表示用レーザ光１６の入射による問題を防止することができる。これにより、安全かつ安心な車両の運転を可能にする車両用の画像表示装置を実現することができる。
【００９０】
また、本実施の形態の車両用の画像表示装置１０は、乗車者の眼に対する安全性についても配慮した他の構成として、図１に示すように、表示用レーザ光を遮蔽する表示用レーザ光遮蔽部２２ｃを備えている。この表示用レーザ光遮蔽部２２ｃは、ビーム走査部１８から表示部１３に表示用レーザ光１６が走査される走査空間１８ａと、当該走査空間１８ａから運転席２２および助手席（図示せず）の乗車者の眼２２ａが位置する視覚空間２２ｂとの間に設けられている。
【００９１】
表示用レーザ光遮蔽部２２ｃは、ビーム走査部１８にて走査した表示用レーザ光１６が、車両２１の乗車者の視覚空間２２ｂへ入ることを防止する機能を有している。
【００９２】
上記の表示用レーザ光遮蔽部２２ｃを備えた構成によれば、表示用レーザ光１６が予期せぬ反射や散乱をした場合であっても、車両２１の乗車者の眼２２ａへ表示用レーザ光１６が入射するのを防止し、安全で快適な運転を可能にする車両用の画像表示装置１０を実現することができる。
【００９３】
上記の各安全機構は、以下に示す本実施の形態においても当然適用できる。
【００９４】
次に、本実施の形態に係る画像表示装置１０のレーザ光源１１を含む光学系について、図５ないし図８を参照し以下に説明する。
【００９５】
図５は、本実施の形態に係る画像表示装置が備える表示部近傍の光学系の概略構成を示す説明図である。図６は、本実施の形態に係る画像表示装置が備えるレーザ光源近傍の光学系の概略構成を示す説明図である。図７は、本実施の形態に係る画像表示装置が備えるレーザ光源近傍の他の光学系の概略構成を示す説明図である。図８は、本実施の形態に係る画像表示装置が備える表示用レーザ光の走査部を含む光学系の概略構成を示す説明図である。
【００９６】
本実施の形態に係る画像表示装置１０が備えるレーザ光源１１は、前述の通り、波長が４２０ｎｍ以下の紫外または青色の表示用レーザ光１６（この例では４０５ｎｍを使用）を出射している。
【００９７】
図５に示すように、レーザ光源１１から出射された表示用レーザ光１６は、光ファイバ１１ａにより導波されてレンズ１１ｂにより緩やかに集光されて、表示部１３における表示膜１３ａの中で焦点を結んでいる。表示膜１３ａは、この表示用レーザ光１６の照射により生成された蛍光１７を用いて画像を表示し、乗車者の眼２２ａで視認されることになる。
【００９８】
なお、説明の便宜上図５中、表示用レーザ光１６の走査系については省略している。
【００９９】
次に、レーザ光源１１の近傍の光学系について図６を参照し説明する。
【０１００】
図６に示す光学系は、レーザ光源１１と光ファイバ１１ａとが結合されてなる。レーザ光源１１は、図６に示すように、複数のストライプ状の活性領域２４ａを有する半導体レーザ素子２４を備えている。半導体レーザ素子２４は、放熱性の良い金属板２４ｂに、電気的かつ機械的にはんだ接続されている。半導体レーザ素子２４の複数の活性領域２４ａから出射される各表示用レーザ光１６は、レンズ２４ｃにより集光され光ファイバ１１ａに効率よく入射される。
【０１０１】
１つの活性領域からのレーザ光を表示用レーザ光として用いる構成では、画像表示装置の表示部に走査される光量が不足してしまう。そこで、本実施の形態に係るレーザ光源１１は、複数の活性領域２４ａを備える構成とし、走査に要する表示用レーザ光１６の充分な光量が確保できるようにしている。さらに、半導体レーザ素子２４は、放熱性の良い金属板２４ｂに接続されているため、Ｗ級の出力光を出射した場合であっても、半導体レーザ素子２４の温度上昇を抑えることができる。
【０１０２】
したがって、低動作電流で動作することができる集光性に優れた高出力のレーザ光源１１を利用することができる。さらに、複数のストライプ状の活性領域２４ａの隣接距離を数μｍ程度にすると、それぞれの活性領域２４ａで発生するレーザ光の位相が互いにロックされたレーザアレイとして半導体レーザ素子２４を動作させることができる。このようなレーザアレイとして走査する半導体レーザ素子２４は、水平方向の拡がり角が数度と平行光線に近い状態で出射される。このため、シリンドリカルレンズなどを用いた簡単な光学系で光ファイバ１１ａと結合することができる。
【０１０３】
図７は、本実施の形態のレーザ光源１１と光ファイバ１１ａとが結合されてなる他の光学系について示している。図７ではストライプ状の活性領域２４ａが、各半導体レーザ素子２４に形成されている。半導体レーザ素子２４は、図６の光学系と同様に、例えば、はんだにより放熱性のよい金属板２４ｂに電気的かつ機械的に接続されている。また、分離して配置された各半導体レーザ素子２４の活性領域２４ａから出射される表示用レーザ光１６は、例えば複数のレンズ２４ｄ、２４ｅ、２４ｆからなる光学レンズ系により光ファイバ１１ａに結合される。
【０１０４】
１つの活性領域からのレーザ光を表示用レーザ光として用いる構成では、画像表示装置の表示部に走査される光量が不足してしまうところ、本実施の形態の図７に示すレーザ光源１１は、複数の半導体レーザ素子２４がそれぞれ活性領域２４ａを備える構成とし、走査に要する表示用レーザ光１６の充分な光量が確保できるようにしている。さらに、半導体レーザ素子２４は、放熱性の良い金属板２４ｂに接続されているため、Ｗ級の出力光を出射した場合であっても、半導体レーザ素子２４の温度上昇を抑えることができる。これにより、低動作電流で動作することができる集光性に優れた高出力のレーザ光源１１を利用することができる。
【０１０５】
なお、レーザ光源１１の金属板２４ｂは比較的低温が維持される車両の金属部分に熱的に接続されることにより、良好な放熱経路が確保されている。また、半導体レーザ素子２４には、例えばＧａＮ系の材料で構成された波長が４２０ｎｍ以下の紫外または青色の表示用レーザ光を出射する半導体レーザ素子を用いている。
【０１０６】
次に、本実施の形態に係る画像表示装置１０が備える表示用レーザ光の走査部を含む光学系について図８を参照し説明する。この光学系は、表示膜１３ａに対して表示用レーザ光１６を走査するビーム走査部２５をさらに備えている。表示膜１３ａは、この表示用レーザ光１６の走査により生成された蛍光（不図示）を用いて画像を表示している。
【０１０７】
図８中破線で示すように、ビーム走査部２５は、ポリゴンミラー２５ａ、反射ミラー２５ｂ及び光変調器２５ｃを備えている。図８に示すように、光ファイバ１１ａによって導波された表示用レーザ光１６は、ポリゴンミラー２５ａで走査光２６（２６ａ、２６ｂ、２６ｃ）として矢印２７ａの方向に走査されて反射ミラー２５ｂに入射される。反射ミラー２５ｂに入射された走査光２６は、さらに矢印２７ｂの方向に反射ミラー２５ｂが回転することにより、矢印２７ａの方向と直交する矢印２７ｃの方向に走査されて表示膜１３ａに照射される。
【０１０８】
上記の構成により、ビーム走査部２５で表示膜１３ａに対して表示用レーザ光１６を迅速に走査して２次元画像を高輝度かつ高コントラストで描画することができる。なお、表示用レーザ光１６を走査するポリゴンミラー２５ａに換えてガルバノミラー（Galvano-mirror（不図示））を用いてもよい。また、図８中、破線で示している光の強度を変調する光変調器２５ｃを用いて表示用レーザ光１６を変調しながら走査する構成としてもよい。この場合、ポリゴンミラー２５ａの位置に、矢印２７ａの方向に回転可能な反射ミラーを配置すればよい。
【０１０９】
なお、走査方法として、光ＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems)（マイクロマシーン）用いれば、小型化が容易となる。また、走査方法として光ＭＥＭＳを用いれば、１つの素子（光ＭＥＭＳ）で２軸ともに走査することも可能となる。
【０１１０】
（実施の形態２）
本発明の他の実施の形態について、図面を参照し以下に説明する。
【０１１１】
なお、本実施の形態に係る画像表示装置は、実施の形態１の画像表示装置と基本的な構成が共通するため、特徴部分のみを説明し、共通する部分について共通の符号を図示することにしてそれらの説明は適宜省略する。
【０１１２】
本実施の形態に係る車両用の画像表示装置の構成について、図９及び図１０を参照し以下に説明する。
【０１１３】
図９は、本発明の実施の形態２に係る車両用のカラー画像表示装置３０に使用する表示部１３の主要部を示す概略断面図である。図１０は、本実施の形態に係るカラー画像の表示が可能な画像表示装置４０の表示レーザ光の走査部を含む光学系の構成を示す説明図である。
【０１１４】
本実施の形態に係る画像表示装置は、カラー画像の表示が可能な画像表示装置である。このため、前述の実施の形態１に係る画像表示装置１０と、表示膜及び光学系の構成が異なっている。しかしながら、他の基本構成については、実施の形態１とほぼ同様であるため、重複する部分の説明は省略する。
【０１１５】
本実施の形態に係る表示部１３は、図９に示すように、実施の形態１に係る表示膜１３ａに換えて、透明板１２における車両２１の内部側の面に形成された表示膜３１を備えている。この表示膜３１は、それぞれ異なる蛍光材料を含有する３層の透明膜からなる。具体的には、表示膜３１は、透明板１２側から赤色蛍光発光膜３１ａ、緑色蛍光発光膜３１ｂ、及び青色蛍光発光膜３１ｃがこの順番で積層された積層構造を有している。
【０１１６】
赤色蛍光発光膜３１ａは、紫外の表示用レーザ光３２ａで照射することで中心波長が６１０ｎｍ近傍の赤色の蛍光発光が得られる蛍光材料を含有している。緑色蛍光発光膜３１ｂは、紫外の表示用レーザ光３２ｂで照射することで中心波長が５４０ｎｍ近傍の緑色の蛍光発光が得られる蛍光材料を含有している。青色蛍光発光膜３１ｃは、紫外の表示用レーザ光３２ｃで照射することで中心波長が４７０ｎｍ近傍の青色の蛍光発光が得られる蛍光材料を含有している。
【０１１７】
画像表示装置３０は、実施の形態１のレーザ光源１１に換えて、レーザ光源３６を備えている。
【０１１８】
また、本実施の形態に使用するレーザ光源３６の主要部を構成する半導体レーザ素子２４は、少なくとも中心波長が異なる３つの波長領域の表示用レーザ光３２ａ、３２ｂ及び３２ｃを出射する３つのストライプ状の活性領域２４ａ、２４ｂ及び２４ｃを備えている。紫外レーザ光３２の中心波長は、それぞれ赤色蛍光発光膜３１ａに入射させる表示用レーザ光３２ａが４０５ｎｍ、緑色蛍光発光膜 ３１ｂに入射させる表示用レーザ光３２ｂが３９０ｎｍ、青色蛍光発光膜３１ｃに入射させる表示用レーザ光３２ｃが３８０ｎｍとなっている。表示膜３１は、これらの表示用レーザ光の照射により、赤色、緑色及び青色の各蛍光を生成する。
【０１１９】
そして、中心波長がそれぞれ４０５ｎｍ、３９０ｎｍ、３８０ｎｍの表示用レーザ光３２ａ、３２ｂ及び３２ｃは、半導体レーザ素子２４の活性領域２４ａ、２４ｂ、２４ｃに注入する電流を変調させる変調信号（図示せず）をそれぞれの活性領域２４ａ、２４ｂ及び２４ｃに印加することすることにより、原画像の色調に対応して変調される。また、表示膜３１は、これらの表示用レーザ光の照射により、赤色、緑色及び青色の各蛍光３３を生成し、カラー表示を行うことができる。これにより、高輝度かつ高コントラストのカラー表示を行うことができる画像表示装置３０を実現することができる。
【０１２０】
さらに、実施の形態１におけるビーム走査部１８と同様の構成のビーム走査部３５を使用することにより２次元のカラー画像を表示することもできる。
【０１２１】
図１０は、本実施の形態に係る画像表示装置の他の構成例として画像表示装置４０を示している。画像表示装置４０は、レーザ光源３６が、少なくとも中心波長が異なる３つの波長領域の表示用レーザ光３２ａ、３２ｂ及び３２ｃを出射する３つの半導体レーザ素子３４Ａ、３４Ｂ及び３４Ｃを備えている点で図９の画像表示装置３０と異なっている。そして、表示膜３１は、図９の画像表示装置３０と同様に、表示用レーザ光３２ａ、３２ｂ及び３２ｃの照射により生成された赤色、緑色および青色の蛍光３３を用いてカラー画像の表示を行っている。
【０１２２】
上記の構成によれば、太陽光に混じっている４２０ｎｍ以下の紫外線は遮断されるため、邪魔な蛍光が励起されることはない。また、太陽光下の車両２１の内部においても多彩な色調で、高輝度かつ高コントラストのカラー画像表示が可能な車両用のカラー画像表示装置を実現することができる。
【０１２３】
本実施の形態に係るレーザ光源は、図９に示すように、１つの半導体レーザ素子２４により構成してもよいし、図１０に示すように複数の半導体レーザ素子３４Ａ、３４Ａ、３４Ａにより構成してもよい。図１０の構成では、複数の半導体レーザ素子３４Ａ、３４Ａ、３４Ａから出射される表示用レーザ光３２ａ、３２ｂ、３２ｃをダイクロイックミラー３７ａ、３７ｂにより１本の表示用レーザ光３２にまとめてビーム走査部３５に入射させることができる。
【０１２４】
また、３つのレーザ光源を別々の光ファイバに入射させバンドル化させてもよいし、光合波としてもよい。これにより、安定性の面でより優れた画像表示装置を実現することができる。
【０１２５】
なお、実施の形態中では、透明板１２等の外光遮断部で遮断される外光の波長を４２０ｎｍ以下として説明しているが、例えばレーザ光源として、波長４１０ｎｍの場合でかつ、蛍光が４３０ｎｍまで発生する可能性がある場合、外光遮断部で遮断される外光の波長を４３０ｎｍ以下にすれば良い。また、レーザ光源として、波長３９０ｎｍの場合でかつ、蛍光が４１０ｎｍまで発生する可能性がある場合、外光遮断部で遮断される外光の波長を４１０ｎｍ以下にすれば良い。これにより、蛍光生成部としての表示膜３１は、太陽光等に含まれる蛍光の生成に寄与し得る外光の影響を受けることなく、所望の蛍光を生成することができる。これにより、外光によるコントラストの低下を防止することができる。
【０１２６】
なお、外光遮断部としての紫外線遮蔽膜や蛍光生成部としての表示膜をシート状の有機膜シートで作り透明板に貼ると簡単である。この際、紫外線遮蔽膜は運転席側から見て外側に貼ると良い。また、蛍光生成部としての表示膜は運転席側から見て内側に貼ると良い。どちらかのみ有機膜シートとして貼ることもコストを下げることができ有効である。
【０１２７】
なお、本実施の形態１及び２で説明した画像表示装置は車両用を例にとって説明してきたが、本発明の画像表示装置は、車両用に限定するものではなく、背面から太陽光などの外光が照射するような透明板の表面に表示部を形成しているものであれば車両用以外の用途のものにも適用することができる。
【０１２８】
また、本実施の形態１および２において、画像表示装置の蛍光生成部としての表示膜にレーザ光を走査して照射する構成例を用いて説明したが、レーザ光が２次元画像デバイスを用いて変調されたのちに表示膜全体または一部に照射されて蛍光を生じさせて文字または画像が表示されるようにしてもよい。２次元画像デバイスには透過型液晶よりも反射型のディジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）が適している。何故なら、紫外レーザ光を透過させる場合、透過率が落ちたり、また紫外レーザ光で液晶が劣化したりということが生じるからである。一方、ＤＭＤは紫外レーザ光を反射させるだけなので、このような問題は生じない。また、レーザ光源から２次元画像デバイスにレーザ光を照射するまでのレーザ光の伝搬に関し、レーザ光を２次元画像デバイスの直前まで光ファイバで引いてくるのが良い。このような構成とすることにより、放熱環境のよいところや収納しやすいところにレーザ光源を配置して、レーザ光源で発熱した熱を効果的に放熱することができる。これにより、レーザ光源を室温に近い温度で低消費電力かつ長寿命で動作させることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２９】
本画像表示装置は、運転に必要な車両情報などがフロントガラスの一部に表示されるために運転中のドライバーは視点を大きく移動させる必要がなく、また、表示される画像情報などを外光の強弱に関係なく高輝度かつ高コントラストで表示することができる。本画像表示装置によれば、安全かつ快適な車両の運転が可能となるため、車両などの移動用の乗り物などに特に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態に係る画像表示装置を搭載した車両の概略構成を示す説明図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る画像表示装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る画像表示装置の表示部の概略構成を示す拡大断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る画像表示装置の表示部を構成する画像光量検出部の概略構成を示す説明図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る画像表示装置が備える表示部近傍の光学系の概略構成を示す説明図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係る画像表示装置が備えるレーザ光源近傍の光学系の概略構成を示す説明図である。
【図７】本発明の一実施の形態に係る画像表示装置が備えるレーザ光源近傍の他の光学系の概略構成を示す説明図である。
【図８】本発明の一実施の形態に係る画像表示装置が備える表示用レーザ光の走査部を含む光学系の概略構成を示す説明図である。
【図９】本発明の他の実施の形態に係る車両用のカラー画像表示装置が備える表示部の主要部の概略構成を示す断面図である。
【図１０】本発明の他の実施の形態に係る車両用のカラー画像表示装置が備える走査部を含む光学系の概略構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【０１３１】
１０ 画像表示装置
１１，３６ レーザ光源
１１ａ 光ファイバ
１１ｂ レンズ
１２ 透明板（外光遮断部）
１２ａ 背面側
１２ｂ 主面
１３，１３Ａ，１３Ｂ，３０ ４０ 表示部
１３ａ，３１ 表示膜（蛍光生成部）
１３ｂ 反射防止膜
１３ｃ 背面
１３ｄ 光量調節膜
１３ｅ 外光フィルタ膜（外光遮断部）
１３ｆ 保護膜
１４ 制御部
１５ 太陽光
１５ａ 太陽
１６，３２（３２ａ，３２ｂ，３２ｃ） レーザ光
１６ｂ 反射光
１７，３３ 蛍光
１８，２５，３５ ビーム走査部
１８ａ 走査空間
１９ 受光素子
２０ 座席
２１ 車両
２１ａ フロントガラス
２１ｂ ダッシュボード
２２ 運転席
２２ａ 眼
２２ｂ 視覚空間
２２ｃ 表示用レーザ光遮蔽部
２３ 画像表示領域
２３ａ 蛍光受光素子
２３ｂ 光量検出領域
２３ｃ 透明接着剤
２４，３４（３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ） 半導体レーザ素子
２４ａ （２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ） 活性領域
２４ｂ 金属板
２４ｃ，２４ｄ，２４ｅ，２４ｆ レンズ
２５ａ ポリゴンミラー
２５ｂ 反射ミラー
２５ｃ 光変調器
２６（２６ａ，２６ｂ，２６ｃ） 走査光
２７ａ，２７ｂ，２７ｃ 矢印
３１ａ 赤色蛍光発光膜（蛍光生成部）
３１ｂ 緑色蛍光発光膜（蛍光生成部）
３１ｃ 青色蛍光発光膜（蛍光生成部）
３４Ａ, ３４Ｂ, ３４Ｃ 半導体レーザ素子
３７ａ，３７ｂ ダイクロイックミラー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長が４２０ｎｍ以下の紫外または青色の表示用レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記表示用レーザ光の照射により蛍光を生成する蛍光生成部を含み、該蛍光生成部にて生成された蛍光を用いて画像を表示する表示部と、を備え、
前記表示部は、その背面側から照射される外光であって、前記蛍光が生成される波長領域にある外光が前記蛍光生成部に入射されないように遮断する外光遮断部をさらに含むことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記外光遮断部は、前記蛍光生成部の背面側に形成された透明板を含み、
前記透明板は、前記蛍光が生成される波長領域にある外光を遮断する材料を含むことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記外光遮断部は、前記蛍光生成部の背面側に形成された外光フィルタ膜を含み、
前記外光フィルタ膜は、前記蛍光が生成される波長領域にある外光を遮断する材料を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
上記表示部は、前記蛍光生成部の背面側に形成され、当該蛍光生成部に到達する外光の量を調整する光量調節膜をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし３の何れか１項に記載の画像表示装置。
【請求項５】
さらに、前記光量調節膜を制御する制御部と、
前記蛍光生成部の背面側に配置された受光素子と、を含み、
前記制御部は、前記受光素子で受光した外光の光量に基づいて、前記光量調節膜を制御し、前記外光が当該光量調節膜を透過する光量を調節することを特徴とする請求項４に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記表示部は、少なくとも前記蛍光生成部の内側の表面を覆うように形成された反射防止膜をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし５の何れか１項に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記反射防止膜が、光触媒作用を有する材料を含むことを特徴とする請求項６に記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記反射防止膜は、単層または多層で構成されていることを特徴とする請求項６または７に記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記レーザ光源は、前記表示用レーザ光が、前記蛍光生成部の中に焦点を結ぶように構成されていることを特徴とする請求項１ないし８の何れか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１０】
前記表示部に対して前記表示用レーザ光を走査する走査部をさらに備え、
前記蛍光生成部は、前記走査部により前記表示用レーザ光が前記蛍光生成部上を走査することよって前記画像を表示する蛍光を生成することを特徴とする請求項１ないし９の何れか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１１】
前記レーザ光源は、複数のストライプ状の活性領域を有する半導体レーザ素子を含むことを特徴とする請求項１ないし１０の何れか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１２】
前記蛍光が緑色であることを特徴とする請求項１ないし１１の何れか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１３】
前記レーザ光源は、少なくとも中心波長が異なる３つの波長領域のレーザ光を出射する半導体レーザ素子を含み、前記蛍光生成部は、前記表示用レーザ光の照射により、赤色、緑色及び青色の蛍光を生成することを特徴とする請求項１ないし１１の何れか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１４】
前記蛍光生成部の裏面側に形成された透明板が車両のフロントガラスの一部を構成する画像表示装置であって、
前記表示部に対して前記表示用レーザ光を走査する走査部と、
前記レーザ光源から出射される前記表示用レーザ光を前記走査部に導く光ファイバと、を備えたことを特徴とする請求項１ないし１３の何れか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１５】
前記レーザ光源は、前記車両におけるダッシュボードまたは座席の下部に配置されていることを特徴とする請求項１４に記載の画像表示装置。
【請求項１６】
さらに、前記走査部にて走査した前記表示用レーザ光が、前記車両の乗車者の視覚空間へ入ることを防止する表示用レーザ光遮蔽部を備えていることを特徴とする請求項１４または１５に記載の画像表示装置。
【請求項１７】
前記車両の乗車者のシートベルトが所定の位置に固定されていない状態では、前記レーザ光源の電源を切断するように制御する制御部をさらに備えることを特徴とする請求項１４ないし１６の何れか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１】
波長が４２０ｎｍ以下の紫外または青色の表示用レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記表示用レーザ光の照射により蛍光を生成する蛍光生成部を含み、該蛍光生成部にて生成された蛍光を用いて画像を表示する表示部と、を備え、
前記表示部は、その背面側から照射される外光であって、前記蛍光が生成される波長領域にある外光が前記蛍光生成部に入射されないように遮断する外光遮断部をさらに含むことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記外光遮断部は、前記蛍光生成部の背面側に形成された透明板を含み、
前記透明板は、前記蛍光が生成される波長領域にある外光を遮断する材料を含むことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記外光遮断部は、前記蛍光生成部の背面側に形成された外光フィルタ膜を含み、
前記外光フィルタ膜は、前記蛍光が生成される波長領域にある外光を遮断する材料を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
上記表示部は、前記蛍光生成部の背面側に形成され、当該蛍光生成部に到達する外光の量を調整する光量調節膜をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし３の何れか１項に記載の画像表示装置。
【請求項５】
さらに、前記光量調節膜を制御する制御部と、
前記蛍光生成部の背面側に配置された受光素子と、を含み、
前記制御部は、前記受光素子で受光した外光の光量に基づいて、前記光量調節膜を制御し、前記外光が当該光量調節膜を透過する光量を調節することを特徴とする請求項４に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記表示部は、少なくとも前記蛍光生成部の内側の表面を覆うように形成された反射防止膜をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし５の何れか１項に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記反射防止膜が、光触媒作用を有する材料を含むことを特徴とする請求項６に記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記反射防止膜は、単層または多層で構成されていることを特徴とする請求項６または７に記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記レーザ光源は、前記表示用レーザ光が、前記蛍光生成部の中に焦点を結ぶように構成されていることを特徴とする請求項１ないし８の何れか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１０】
前記表示部に対して前記表示用レーザ光を走査する走査部をさらに備え、
前記蛍光生成部は、前記走査部により前記表示用レーザ光が前記蛍光生成部上を走査することよって前記画像を表示する蛍光を生成することを特徴とする請求項１ないし９の何れか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１１】
前記レーザ光源は、複数のストライプ状の活性領域を有する半導体レーザ素子を含むことを特徴とする請求項１ないし１０の何れか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１２】
前記蛍光が緑色であることを特徴とする請求項１ないし１１の何れか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１３】
前記レーザ光源は、少なくとも中心波長が異なる３つの波長領域のレーザ光を出射する半導体レーザ素子を含み、前記蛍光生成部は、前記表示用レーザ光の照射により、赤色、緑色及び青色の蛍光を生成することを特徴とする請求項１ないし１１の何れか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１４】
前記蛍光生成部の裏面側に形成された透明板が車両のフロントガラスの一部を構成する画像表示装置であって、
前記表示部に対して前記表示用レーザ光を走査する走査部と、
前記レーザ光源から出射される前記表示用レーザ光を前記走査部に導く光ファイバと、を備えたことを特徴とする請求項１ないし１３の何れか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１５】
前記レーザ光源は、前記車両におけるダッシュボードまたは座席の下部に配置されていることを特徴とする請求項１４に記載の画像表示装置。
【請求項１６】
さらに、前記走査部にて走査した前記表示用レーザ光が、前記車両の乗車者の視覚空間へ入ることを防止する表示用レーザ光遮蔽部を備えていることを特徴とする請求項１４または１５に記載の画像表示装置。
【請求項１７】
前記車両の乗車者のシートベルトが所定の位置に固定されていない状態では、前記レーザ光源の電源を切断するように制御する制御部をさらに備えることを特徴とする請求項１４ないし１６の何れか１項に記載の画像表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−１３９９４０（Ｐ２００９−１３９９４０Ａ）
【公開日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２９０９５５（Ｐ２００８−２９０９５５）
【出願日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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