CN105900167B - 光源驱动装置和显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的课题在于即使在高速地进行点亮熄灭的场序彩色驱动方式中,仍可以良好的精度调整从光源射出的光强度,确保从高亮度到低亮度的动态范围。获得表示光源(11)发出的光的强度的光强度检测信号(SFB),比较电路(410)根据光强度检测信号(SFB)和已设定的基准信号(SA),形成呈现导通(on)与截止(off)的比较信号(SB),逻辑电路(420)在副帧期间内,反复进行基于由比较电路(410)所输入的脉冲信号的导通(on)/截止(off),对应于作为设定值的基准信号(SA),输出使光源(11)发光的点亮信号(SD 1),输出不使光源(11)发光的非点亮信号(SD2)。
Description
技术领域
本发明涉及显示装置,具体来说,本发明涉及一种通过场序彩 色方式显示图像的显示装置与用于它的光源驱动装置。
背景技术
作为通过场序彩色方式(在下面称为“FSC”)显示图像的显示 装置,在专利文献1中公开了下述的类型:采用作为反射型显示元 件的DMD(注册商标:Digital Micro-mirrorDevice)。这种显示装置 根据来自外部的图像信号,通过DMD所具有的各个的反射镜反射光源所射出的光,实现高分辨率的显示。
在采用FSC方式的显示装置中,由于必须在短时间对显示元 件照射许多的光,故如果没有采用高输出类型的光源(比如,最大 额定电流为数个安培的LED),则不能确保显示亮度。但是,如果 采用高输出类型的光源,则保证发光的最低电流也增加。由此,难 以实现稳定的低亮度显示,无法确保从高亮度到超低亮度的动态范 围。
于是,作为解决这样的问题的技术,通过采用并联电路,将三 角波电流供给到光源,即使在为高输出的光源的情况下,仍以低的 程度抑制从光源输出的光量的技术由本申请人,在申请号为JP特 愿2012—284087的申请中在先申请。
图13为红色光源1000r,绿色光源1000g,蓝色光源1000b的 驱动电路,各光源与供电机构1001连接,根据控制机构10002的 控制,驱动开关机构1003r、1003g、1003b,由此,将电流供给到 各光源中的从供电机构1001而选择的光源,点亮光源。另外,相 对供电机构1001,具有与各颜色光源并联的切换机构1004,高速 地使切换机构1004进行开关,使供给到光源侧的电流为多个三角 波,由此,减少流过光源的电流,这样,以较低程度而抑制光源所 输出的光量,确保动态范围。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:JP特开2002—251163号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是,对于这样的电路,具有下述的危险,即,在切换机构 1004上,短脉冲信号的切换与大电流直接地流向GND,由此,负 载大的负荷。
本发明是针对上述问题而提出的,本发明的目的在于提供光源 驱动装置和显示装置,其中,即使对于高速地进行点亮熄灭的场序 彩色驱动方式,仍可以良好的精度调整从光源输出的光强度,可确 保从高亮度到低亮度的动态范围。
用于解决课题的技术方案
为了实现上述目的,本发明的光源驱动装置包括:
控制信号输出机构,该控制信号输出机构获得表示光源发出的 光的强度的光强度,根据上述光强度和已设定的设定值,形成呈现 导通(on)与截止(off)的脉冲信号,作为驱动信号而输出;
驱动机构,该驱动机构在从上述控制信号输出机构输出了的上 述驱动信号呈现导通(on)或截止(off)中的任意一者时,驱动上述光 源,
上述光源射出针对规定的每个副帧而颜色不同的光,
上述控制信号输出机构于上述副帧期间内,反复进行基于上述 脉冲信号的导通(on)与截止(off),将对应于上述设定值而使上述光 源发光的点亮信号、与对应于上述设定值而不使上述光源发光的非 点亮信号作为上述驱动信号,输出给上述驱动机构,针对每个上述 副帧,在预定的驱动期间输出上述点亮信号。
另外,本发明的光源驱动装置包括:
控制信号输出机构,该控制信号输出机构获得光源的驱动电 流,根据基于上述驱动电流的值和已设定的目标值,形成呈现导通 (on)和截止(off)的脉冲信号,作为驱动信号而输出;
驱动机构,该驱动机构在从上述控制信号输出机构输出了的上 述驱动信号呈现导通(on)或截止(off)中的任意一者时,驱动上述光 源,
上述光源射出针对规定的每个副帧而颜色不同的光,
上述控制信号输出机构于上述副帧期间内,反复进行基于上述 脉冲信号的导通(on)与截止(off),将对应于上述设定值而使上述光 源发光的点亮信号、与对应于上述设定值而不使上述光源发光的非 点亮信号作为上述驱动信号,输出给上述驱动机构,针对每个上述 副帧,在预定的驱动期间输出上述点亮信号。
此外,本发明的光源驱动装置包括:
控制信号输出机构,该控制信号输出机构获得表示光源发出的 光的强度的光强度,根据上述光强度和已设定的设定值,形成呈现 导通(on)和截止(off)的脉冲信号,作为驱动信号而输出;
驱动机构,该驱动机构在从上述控制信号输出机构输出了的上 述驱动信号呈现导通(on)或截止(off)中的任意一者时,驱动上述光 源,
上述光源射出针对规定的每个副帧而颜色不同的光,
上述控制信号输出机构于上述副帧期间内,反复进行基于上述 脉冲信号的导通(on)与截止(off),将对应于上述设定值而使上述光 源发光的点亮信号、与对应于上述设定值而不使上述光源发光的非 点亮信号作为上述驱动信号,输出给上述驱动机构,针对每个上述 副帧,仅仅以预定的脉冲数量输出上述点亮信号。
还有,本发明的光源驱动装置包括:
控制信号输出机构,该控制信号输出机构获得光源的驱动电 流,根据基于上述驱动电流的值和已设定的目标值,形成表示导通 (on)和截止(off)脉冲信号,作为驱动信号而输出;
驱动机构,该驱动机构在从上述控制信号输出机构输出了的上 述驱动信号呈现导通(on)、截止(off)中的任意一者时,驱动上述光 源,
上述光源射出针对规定的每个副帧而颜色不同的光,
上述控制信号输出机构于上述副帧期间内,反复进行基于上述 脉冲信号的导通(on)与截止(off),将对应于上述设定值而使上述光 源发光的点亮信号、与对应于上述设定值而不使上述光源发光的非 点亮信号作为上述驱动信号,输出给上述驱动机构,针对每个上述 副帧,仅仅以预定的脉冲数量输出上述点亮信号。
另外,本发明的显示装置包括光源驱动装置;通过上述光源驱 动装置而发光的光源;通过调制来自上述光源的光,形成图像的显 示元件。
发明的效果
按照本发明,对于高速地进行点亮熄灭的场序彩色驱动方式, 仍可以良好的精度调整从光源输出的光强度,可确保从高亮度到低 亮度的动态范围。
附图说明
图1为说明本发明的实施方式的HUD装置装载于车辆上时的 样子的图;
图2为表示上述实施方式的HUD装置的结构的外观结构图;
图3为表示上述实施方式的照明装置的结构的外观结构图;
图4为用于说明上述实施方式的光源驱动装置的电气结构的 方框图;
图5为用于说明上述实施方式的逻辑电路的电气结构的方框 图;
图6(a)~图6(f)为用于说明第1副帧处理的各种信号与驱动电 流的时序图;
图7(a)~图7(f)为用于说明第2副帧处理的各种信号与驱动电 流的时序图;
图8为用于说明上述实施方式的动作处理的流程图;
图9为用于说明上述实施方式的副帧处理的流程图;
图10为用于说明第2实施方式的光源驱动装置的电气结构的 方框图;
图11(a)~图11(f)为用于说明第3实施方式的第2副帧帧处理 的各种信号与驱动电流的时序图;
图12(a)~图12(c)为用于说明第4实施方式的限制信号的变化 的时序图;
图13为表示现有的光源驱动装置的电气结构的图。
具体实施方式
本发明的一个实施方式的显示装置为图1所示的平视显示装 置(在下面记载为“HUD装置”)1。HUD装置1像图示的那样,设 置于车辆2的仪表盘上,将表示形成的图像M(参照图2)的显示光 L朝向挡风玻璃3而射出。通过挡风玻璃3反射的显示光L由观察 者4(主要是车辆2的驾驶员),作为于挡风玻璃3的前方形成的图 像的虚像V而辨认。像这样,对于HUD装置1,辨认者4将图像 M作为虚像V而辨认。图像M通报与车辆2有关的信息(比如,引 擎转数、导航信息等)。
HUD装置1像图2所示的那样,包括:照明装置10、照明光 学***20、显示元件30、投射光学***40、屏幕50、平面镜61、 凹面镜62、壳体70以及透光部71。
另外,HUD装置1(照明装置10)像图4所示的那样,包括: 第1控制部100、第2控制部200、供电机构300、光源驱动机构 400以及光强度检测部500。
照明装置10将后述的光RGB(照明光C)朝向照明光学***20 射出,像图3所示的那样,包括:光源11、电路基板12、合波机 构13、亮度不均匀降低机构14以及透射膜15。
光源11由光源11r、11g、11b构成,该光源11r、11g、11b 比如由发光二极管(LED(Light Emitting Diode)形成。光源11r发出 红色光R,光源11g发出绿色光G,光源11b发出蓝色光B。光源 11r、11g、11b的各个光源通过后述的光源驱动装置5而驱动,以 规定的光强度和时刻而发出光。另外,在本实施方式中,光源11r、 11g、11b为独立的光源11,但是,也可从共同的光源11射出多个 颜色的光。另外,光源11可射出多色的光即可,既可仅仅由两个颜色构成,也可由4个颜色(还包括白色)构成。
电路基板12由印刷电路板构成。在电路基板12上安装光源 11r、11g、11b。
合波机构13使从光源11r、11g、11b射出并到达了的光R、G、 B朝向基本一个方向(亮度不均匀降低机构14侧)。具体来说,合 波机构13由通过反射镜形成的反射部13a与由二向色镜构成的合 波部13b和13c构成,,该二向色镜反射特定的波长的光,但是使 其它的波长的光透射。
反射部13a位于光源11b的射出侧。反射部13a将射入的蓝色 光B朝向合波部13b反射。
合波部13b位于光源11g的出射侧。合波部13b将射入的绿色 光G朝向合波部13c反射,另外,使来自反射部13a的蓝色光B 原样地透射。
合波部13c位于光源11r的出射侧。合波部13c将射入的红色 光R朝向照明光学***20反射,另外使来自反射部13b的光B、 光G原样地透射。即,从合波部13c开始,向基本一个方向(亮度 不均匀降低机构14侧)射出从光源11依次射出的照明光C(蓝色光 B或绿色光G或红色光R)。即,合波机构13将各光源11r、11g、 11b的光轴一致化,在从1个光源11射出多个颜色的光的场合, 也可省略该机构13。
亮度不均匀降低机构14由镜箱、阵列透镜等构成,通过使来 自合波机构13的照明光C漫反射、散射、折射,减少光的不均匀。
照明装置10将从光源11射出的光经由以上描述的合波机构 13以及亮度不均匀降低机构14(以及,在下面描述的透射膜15), 作为照明光C(蓝色光B或绿色光G或红色光R),朝向照明光学系 统20而射出。
透射膜15由具有比如5%左右的反射率的透射性部件构成, 使经由亮度不均匀降低机构14而到达了的照明光C的大部分原样 地透射,但是,一部分的光向光强度检测部500的方向反射。
光强度检测部500由比如具有光电二极管的感光元件构成,设 置于接受通过透射膜15反射的照明光C的位置。光强度检测部500 接收照明光C的一部分,按照时间分割方式检测光R、G、B各自 的光强度。另外,由于光强度检测部500可检测R、G、B各自的 光强度即可,故也可不设置于照明光C的光路上,而设置于比如 可检测合波之前的光R、G、B的相应光强度的部位。另外,光强 度检测部500也可以适当地设置于可检测从照明光学***30射出的照明光C的一部分的光强度的部位。关于光强度检测部500的 功能,将在后面具体描述。
照明光学***20由凹状的透镜等构成,将从照明装置10射出 的照明光C调整到与显示元件30相对应的尺寸。
显示元件30由具有可动式的多个微镜的DMD构成,在各镜 动作(on)和非动作(off)的任意一个状态下进行控制,由此,适当反 射从照明光学***20射出的照明光C。显示元件30通过像这样地 反射照明光C,由此将图像M(用于形成图像M的光)朝向透射光学***40投射。
具体来说,电极设置于微镜的下部,通过该电极,以非常短的 周期(比如μsec的等级)驱动各镜,由此,各镜处于动作(on)或非动 作(off)状态。各镜可以铰链为支点而运动,在镜处于动作(on)状态 时,镜面以铰链为支点而倾斜+12度,在镜处于非动作(off)状态时,镜面以铰链为支点而倾斜-12度。动作(on)状态的镜将来自照 明光学***20的照明光C向投射光学***40方向反射,非动作(off) 状态的镜不将照明光C向投射光学***40方向反射。显示元件30 通过分别驱动各镜,将图像M朝向投射光学***40而投射。
投射光学***40为下述的光学***,其由凹透镜或凸透镜等 构成,以良好的效率将来自显示元件30的显示光L投射于屏幕50 上。
屏幕50由全息散射器、微透镜阵列、扩散板等构成,通过背 面(图2中下侧的面)接受来自投射光学***40的显示光L,于前 面(图2中上侧的面)上显示图像M。
平面镜61将表示显示于屏幕50上的图像M的显示光L,朝 向凹面镜62反射。
凹面镜62借助凹面反射来自平面镜61并到达的显示光L,由 此将反射光向挡风玻璃3的方向射出。由此,与显示于屏幕50上 的图像M相比较,实现成像的虚像V放大。通过凹面镜62反射的 显示光L经由透光部71,到达挡风玻璃3。
壳体70在规定的位置接纳照明装置10、照明光学***20、显 示元件30、投射光学***40、屏幕50、平面镜61以及凹面镜62 等。壳体70通过比如遮光性的部件形成。
透光部71由丙烯酸酯等的透光性树脂构成,使来自凹面镜62 的显示光L透射。透光部71例如嵌合于壳体70。透光部71按照 已到达的外光不向观察者4的方向反射的方式呈比如弯曲状。
下面参照图4~图9,具体地对本实施方式的光源驱动装置5 进行说明。
(光源驱动装置)
光源驱动装置5像图4所示的那样,包括:第1控制部100、 第2控制部200、供电机构300、光源驱动机构400以及光强度检 测部500。这些部件安装或形成于比如设置在壳体70的内部的电 路基板12以外的印刷电路板(在图中未示出)上。另外,也可在电 路基板12上安装第1控制部100、第2控制部200、供电机构300、 光源驱动机构400的一部分或全部。
第1控制部100由微型计算机构成,包括:CPU、存储器(RAM、 ROM)等。CPU通过读取、执行预先存储于ROM中的对于HUD装 置1的动作来说必要的程序,从而控制各部分。在第1控制部100 中,从车辆2的车辆ECU(Electronic Control Unit(电子控制器))6, 通过LVDS(Low Voltage Differential Signal(低压差分信号))通信 等,输入用于显示图像M的图像信号,另外,在第1控制部100 中,从车辆ECU6输入车辆2的周边的外部照度信号(调光信号)SL, 根据这些信号,调整光源11的发光强度,此外经由第2控制部200, 于显示元件30上显示所希望的显示图像M。还有,从第1控制部 100输出的图像信号经由在图中未示出的图像处理IC等,输入到 第2控制部200中。
另外,来自车辆ECU6的图像信号也可不经由第1控制部100, 而经由在图中未示出的图像处理IC等,直接输入到后述的第2控 制部200中。
第1控制部100按照下述方式,对各部分进行控制,以便控制 光源11。
(1)第1控制部100将基准信号SA输出给比较电路410的一个 输入端子。该基准信号SA表示光源11的设定值,根据从车辆ECU6 输入到第1控制部100中的外部照度信号(调光信号)SL而形成。 具体来说,比如,第1控制部100从存储器参照外部照度信号SL 所表示的强度值和设定值相对应的表格数据,输出与已获得的外部 照度信号SL所表示的强度值相对应的设定值的占空比的脉冲信 号,将该脉冲信号通过在图中未示出的积分电路构成的模拟变换 器,变换为模拟信号,该模拟信号作为基准信号SA,输出给比较 电路410。另外,用于从第1控制部100输出的基准信号SA的形 成的脉冲信号的频率最好在30kHz以上。
另外,与外部照度信号SL相对应的基准信号SA的值的大小 针对光源11射出的光的每个颜色而不同。于是,针对射出不同的 颜色的每个副帧,第1控制部100向比较电路410输出的基准信号 SA的值也不同。通过该方案,即使在通过共同的比较电路410来 处理各色的光的光强度检测信号SFB的情况下,仍可适当判断并 调整光源11所射出的各色光的光量。
(2)第1控制部100经由第2控制部200,将限制信号SC输出 给逻辑电路420的输入端子。相对从比较电路410而输入的比较信 号SB,该限制信号SC由允许信号SC1或禁止信号SC2构成,该 允许信号SC1以规定期间,将与比较信号SB相对应的驱动信号 SD(后述的点亮信号SD1)输出给逻辑电路420,该禁止信号SC2用 于将不依赖于比较信号SB的驱动信号SD(后述的非点亮信号SD2) 输出给逻辑电路420。第1控制部100判断从车辆ECU6输入了的 外部照度信号SL是否小于阈值P,在外部照度信号SL小于阈值P 的场合,将由允许信号SC1和禁止信号SC2构成的限制信号SC 输出给第2控制部200,在外部照度信号SL为阈值P以上的场合, 将由允许信号SC1构成的限制信号SC输出给第2控制部200。
(3)此外,第1控制部100控制供电机构300,设定外加于光源 11上的电压。
(4)还有,第1控制部100将与从车辆ECU6输入的外部照度 信号SL相对应的预先设定的增益,输出给设置于光强度检测部500 和比较电路410之间的在图中未示出的放大电路。
第2控制部200为通过硬件而实现所希望的功能的LSI(Large Scale Integration(大规模集成电路)),由比如ASIC(Application Specific Integrated circuit(专用集成电路)),FPGA(Field Programmable Gate Array(现场可编程门阵列))等构成。在第2控制部200上连接在图中未示出的存储器,在该存储器中,存储:用于 输出与来自第1控制部100的信号相对应的限制信号SC的数据; 用于对应于来自第1控制部100的照明控制数据,对光源11的发 光时刻进行控制的使能信号EN(R—EN,G—EN,B—EN)的数据; 用于对应于来自第1控制部100的显示控制数据,控制显示元件 30的数据。
供电机构300由电源IC(Integrated Circuit(集成电路)),采用晶 体管的开关电路等构成,供电机构300降低来自车辆2的电池(在 图中未示出)的电力,根据第1控制部100的控制,将适当的值的 电压外加于光源11上。供电机构300像图4所示的那样,与光源 11r、11g、11b的阳极侧连接。像这样,通过在各色LED的阳极侧 设置共同的供给电压线,可削减供电机构110等的部件数量、布线 的数量。另外,供电机构300也可一体地组装于后述的光源驱动机 构400的LSI的内部。
光源驱动机构400为通过硬件而实现所希望的功能的LSI,由 比如与第2控制部200独立的ASIC、FPGA构成。光源驱动机构 400包括:比较电路410、逻辑电路420以及开关机构430,从光 强度检测部500输入基于光源11射出的照明光C(蓝色光B或绿色 光G或红色光R)的光强度的光强度检测信号SFB,根据该光强度 检测信号SFB,形成用于驱动光源11的驱动信号SD,根据该驱动 信号SD,开关机构430进行打开/关闭动作,由此,点亮/熄灭光 源11。
比较电路410由比较器构成,进行从光强度检测部500而输入 的光强度检测信号SFB与第1控制部100所输出的基准信号SA的 比较,将作为比较结果的比较信号SB输出给逻辑电路420。另外, 在光强度检测部500和比较电路410之间,设置有图中未示出的放 大电路,光强度检测信号SFB通过该放大电路而放大,然后输入 到比较电路410中。另外,对于该放大电路,像上述那样,第1 控制部100对应于从车辆ECU6而输入的外部照度信号SL,确定增益。
逻辑电路420像5所示的那样,包括:第1“与”电路421、 红色“与”电路422、绿色“与”电路423以及蓝色“与”电路424。 逻辑电路420输入来自第2控制部200的限制信号SC、使能信号 EN(红色使能信号R—EN、绿色使能信号G—EN、蓝色使能信号 B—EN)以及来自比较电路410的比较信号SB,通过这些“与”电 路,将驱动红色光源11r的红色驱动信号SDR,驱动绿色光源11g 的绿色驱动信号SDG,或驱动蓝色光源11b的蓝色驱动信号SDB 分别输出给红色开关机构431、绿色开关机构432、蓝色开关机构 433。
第1“与”电路421将作为驱动信号SD的来自第2控制部200 的限制信号SC与来自比较电路410的比较信号SB的“与”信号, 输出给各“与”电路422、423、424。
红色“与”电路422将作为红色驱动信号SDR的来自第2控 制部200的红色使能信号R—EN与来自第1“与”电路421的驱 动信号SD的“与”信号,输出给红色开关机构431。另外,绿色 “与”电路423也同样地,将作为绿色驱动信号SDG的来自第2 控制部200的绿色使能信号G—EN与来自第1“与”电路421的 驱动信号SD的“与”信号,输出给绿色开关机构432,蓝色“与” 电路424同样地,将作为蓝色驱动信号SDB的来自第2控制部200 的蓝色使能信号B—EN与来自第1“与”电路421的驱动信号SD 的“与”信号,输出给蓝色开关机构433。
开关机构430由比如开关电路构成,该开关电路采用n型沟道 或p型沟道的FET(Field Effect Transistor(场效应晶体管))。开关机 构430对应于来自逻辑电路420的输出,进行打开/关闭动作。
开关机构430比如像图4所示的那样,包括:与红色光源11r 的阴极侧连接的红色开关机构431、与绿色光源11g的阴极侧连接 的绿色开关机构432、与蓝色光源11b的阴极侧连接的蓝色开关机 构433。与红色光源11r相对应的红色开关机构431在红色“与” 电路422的输出呈现导通(on)(high(高))时处于打开(on)状态,由此, 将驱动电流IR(参见图6(f)或图7(f))供给到红色光源11r,红色光 源11r发出红色光R。在红色“与”电路422的输出呈现截止 (off)(Low(低))时处于关闭状态,红色光源11r处于熄灭状态。同样 地,在与绿色光源11g相对应的绿色“与”电路423处于导通(on) 状态时,绿色光源11g发出绿色光G,在与蓝色光源11b相对应的 蓝色“与”电路424处于导通(on)状态时,蓝色光源11b发出蓝色 光B。
通过像这样构成的光源驱动机构400,像图6(f)或图7(f)所示 的那样,在各光源11r、11g、11b中,按照各使能信号R、G、B—EN 按照确定的发光时刻,被供给驱动电流。由此,每规定期间(使能 信号呈现导通(on)的期间),不同颜色的光源11r、11g、11b依次点 亮(场序彩色方式)。另外,在图6(f)和图7(f)中记载的IR表示流过 光源11r的驱动电流,IG表示流过光源11g的驱动电流,IB表示 流过光源11b的驱动电流。
光强度检测部500接受光源11射出的照明光C,以时间分割 方式检测光R、G、B各自的光强度。光强度检测部500输出表示 已检测到的发光强度的光强度检测信号SFB(电压信号)。像以上说 明的那样,在本实施方式的光源驱动装置5中,输入通过光强度检 测部500输入的表示光源11的发光强度的光强度检测信号SFB, 光源驱动机构400基于光强度检测信号SFB形成驱动信号SD(红 色驱动信号SDR、绿色驱动信号SDG、蓝色驱动信号SDB),根据该驱动信号SD,再次进行驱动各色光源11的反馈控制,由此,以 光源11为所期望的发光强度为目标,进行监视控制。
由此,主要参照图6、图7所示的流程图,对光源驱动装置5 所进行的光源驱动处理进行说明。该处理以比如启动HUD装置1 的情况为契机而开始,反复进行,直至HUD装置1停止。
(光源驱动处理)
首先,光源驱动装置5的第1控制部100于步骤S10,从车辆 ECU6,输入表示车辆2的外部的亮度的外部照度信号(调光信 号)SL。
接着,第1控制部100于步骤S20,从存储器读取与已输入了 的外部照度信号SL相对应的基准信号SA。比如,外部照度信号 SL所呈现的强度值与设定值相对应的表格数据存储于存储器中, 第1控制部100参照该表格数据,形成与已获得了的外部照度信号 SL所表示的强度值相对应的设定值的基准信号SB。对于与规定的 外部照度信号SL相对应的基准信号SA,针对各色,设置各自独 立值的基准信号SA,设定保持白平衡的值。
第1控制部100于步骤S30,对外部照度信号SL与预先存储 于存储器中的阈值P进行比较,在外部照度信号SL为阈值P以上 的场合(步骤S30;是),假定HUD装置1的周围亮,第1控制部 100设定无禁止信号SC2的限制信号SC(步骤S40a)。另一方面, 在外部照度信号SL小于阈值P的场合(步骤S30;否),假定HUD 装置1的周围暗,则第1控制部100设定具有禁止信号SC2的限 制信号SC(步骤S40b)。限制信号SC为预先存储于存储器中的数 据,相对于从比较电路410而输入的比较信号SB,由允许信号SC1 或禁止信号SC2构成,该允许信号SC1用于仅仅在驱动期间T将 与比较信号SB相对应的驱动信号SD(后述的点亮信号SD1)输出给逻辑电路420,该禁止信号SC2用于将不依赖于比较信号SB的驱 动信号SD(后述的非点亮信号SD2)输出给逻辑电路420。
接着,于步骤S50转到副帧处理,针对对1帧进行时间分割 的每个副帧,反复进行该副帧处理,在1帧结束后,结束副帧处理。 另外,即使在该副帧处理结束的情况下,在HUD装置1停止之前, 返回到步骤S10,反复光源驱动处理。在下面,采用图6、图7的 时序图与图9的流程图,对光源驱动处理中的副帧处理S50进行 说明。另外,对于限制信号SC,将设定为没有禁止信号SC2的限 制信号SC的场合的副帧处理S30称为第1副帧处理,另一方面, 将设定为具有禁止信号SC2的限制信号SC的场合的副帧处理S30 称为第2副帧处理,进行说明。图6为用于说明第1副帧处理中的 各种信号与驱动电流的时序图,图7为用于说明第2副帧处理中的 各种信号与驱动电流的时序图。
(第1副帧处理)
在第1副帧处理中,光源驱动装置5的比较电路410从光强度 检测部500,输入作为与光源11的发光强度有关的值的光强度检 测信号SFB(步骤S51),通过比较电路410,对来自光强度检测部 500的光强度检测信号SFB和来自第1控制部100的基准信号SA 进行比较,形成比较信号SB(步骤S52)。具体来说,比较电路410 像图6(b)、图6(c)所示的那样,在光强度检测信号SFB所表示的 值超过基准信号SA所示的设定值时,则使比较信号SB截止 (off)(Low(低))。在像这样使比较信号SB截止(off)的场合,由于流 过光源11的驱动电流下降,由此,作为光源11的发光强度的反馈 数据的光强度检测信号SFB所表示的值下降,低于基准信号SA所 示的值,虽然关于这一点的具体内容将在后面描述。比较电路410 在光强度检测信号SFB所示的值小于基准信号SA所示的值的时 刻,此次,使比较信号SB为导通(on)(high(高))。通过反复进行该 动作,比较电路410形成作为重复导通(on)和截止(off)的脉冲信号 的比较信号SB。
于步骤S53,第2控制部200形成限制信号SC,输出给逻辑 电路420的输入端子。在第1副帧处理中,第2控制部200按照于 步骤S40a确定的方式,经常输出表示导通(on)(high(高))的允许信 号SC1(没有禁止信号SC2的限制信号SC)。
接着,于步骤S54,逻辑电路420的第1“与”电路421,像 图6(c)、图6(d)、图6(e)所示的那样,对来自第2控制部200的限 制信号SC(允许信号SC1),与来自比较电路410的比较信号SB进 行逻辑积处理,形成驱动信号SD,输出给各“与”电路422、423、 424。另外,在第1副帧处理中,由于第1“与”电路421将比较 信号SB和经常呈现导通(on)(high(高))的允许信号SC1的逻辑积作 为驱动信号SD而输出,故输出作为与比较信号SB相同的脉冲信 号的驱动信号SD。接着,各“与”电路422、423、424对来自第 1“与”电路421的驱动信号SD,与来自第2控制部200的使能信 号EN进行与运算,作为各驱动信号SD(红色驱动信号SDR,或绿 色驱动信号SDG,或蓝色驱动信号SDB),输出给开关机构430。
另外,开关机构430对应于驱动信号SD,进行开/关动作,驱 动光源11r、11g、11b(步骤S55)。此时,流过红色光源11r的驱动 电流IR、流过绿色光源11g的驱动电流IG、流过蓝色光源11b的 驱动电流IB像图6(f)所示的那样。
光源驱动装置5反复进行以上的第1副帧处理,直至1帧完成。
(第2副帧处理)
另一方面,在第2副帧处理中,光源驱动装置5的比较电路 410从光强度检测部500,输入作为与光源11的发光强度有关的值 的光强度检测信号SFB(步骤S51),通过比较电路410,对来自光 强度检测部500的光强度检测信号SFB和来自第1控制部100的 基准信号SA进行比较,形成比较信号SB(步骤S52)。具体来说, 比较电路410像图7(b)、图7(c)所示的那样,在光强度检测信号 SFB所表示的值超过基准信号SA所示的设定值时,使比较信号SB 截止(off)(Low(低))。
于步骤S53,第2控制部200形成限制信号SC,输出给逻辑 电路420的输入端子。在第2副帧处理中,第2控制部200输出呈 现导通(on)(high(高))的允许信号SC1,与呈现截止(off)(Low(低)) 的禁止信号SC2。
接着,于步骤S54,逻辑电路420的第1“与”电路421像图 7(c)、图7(d)、图7(e)所示的那样,对来自第2控制部200的限制 信号SC(允许信号SC1和禁止信号SC2)、与来自比较电路410的 比较信号SB进行逻辑积处理,形成驱动信号SD,输出给各“与” 电路422、423、424。
另外,在第2副帧处理中,由于第1“与”电路421将比较信 号SB和呈现导通(on)(high(高))的允许信号SC1和呈现截止 (off)(Low(低))的禁止信号SC2的逻辑积作为驱动信号SD而输出, 故在限制信号SC为呈现导通(on)(high(高))的允许信号SC1的场 合,输出作为与比较信号SB相同的脉冲信号的驱动信号SD(点亮 信号SD1),在限制信号SC为呈现截止(off)(Low(低))的禁止信号 SC2的场合,将不基于比较信号SB的脉冲信号的驱动信号SD(非 点亮信号SD2)输出给各“与”电路422、423、424。接着,各“与” 电路422、423、424对来自第1“与”电路421的驱动信号SD、 来自第2控制部200的使能信号EN进行“与”运算,作为各驱动 信号SD(红色驱动信号SDR,或绿色驱动信号SDG,或蓝色驱动 信号SDB),输出给开关机构430。
另外,在第2副帧处理中,限制信号SC仅仅在针对每个副帧 而确定的驱动期间T(图7(d)中的T1)内,使限制信号SC为导通 (on)(允许信号SC1),在其以外的期间,使限制信号SCoff(禁止信 号SC2)。
以作为来自比较电路410的脉冲信号的比较信号SB中的,输 入于各副帧(F1……)的起始部的比较信号SB的立起边(脉冲信号 的上升)为契机,第2控制部200仅仅在预定的驱动期间T,将点 亮信号SD1输出给逻辑电路420。逻辑电路420仅仅在该驱动期间 T,将作为基于比较信号SB的脉冲信号的驱动信号SD(点亮信号 SD1),输出给各开关机构430,在其以外的副帧期间内,将不基于 比较信号SB的脉冲信号的驱动信号SD(非点亮信号SD2)输出给各 开关机构430。
接着,开关机构430对应于驱动信号SD,进行开/关动作,驱 动光源11r、11g、11b(步骤S55)。此时,流过红色光源11r的驱动 电流IR、流过绿色光源11g的驱动电流IG、流过蓝色光源11b的 驱动电流IB像图7(f)所示的那样。
光源驱动装置5反复进行以上的第1副帧处理,直至1帧完成。
像以上说明的那样,本实施方式的光源驱动装置5获得表示光 源11发出的光的强度的光强度检测信号SFB,比较电路410根据 光强度检测信号SFB和已设定的基准信号SA,形成呈现导通(on)/ 截止(off)的比较信号SB,逻辑电路420于副帧期间内,反复进行 基于从比较电路410输入的脉冲信号的导通(on)/截止(off),输出对 应于作为设定值的基准信号SA而使光源11发光的点亮信号SD1、 与对应于设定值而不使光源11发光的非点亮信号SD2。通过上述 方案,根据光源11的实际的光强度,自动地以良好地精度调整光 源11发出的光的光量,由于可在副帧期间内,设置不使光源11 发光的非点亮信号SD2,故可降低副帧期间内的光源11所射出的 光的光量,进而可形成低亮度的显示图像M,可确保动态范围。
还有,光源驱动机构400以作为副帧期间内的脉冲信号的比较 信号SB的输入为契机,开始基于比较信号SB的导通(on)/截止(off) 点亮信号SD1的输出,驱动光源11,仅仅在预定的驱动期间T继 续点亮信号SD1的输出。
由于通过上述结构,可对应于比较信号SB的脉冲信号的导通 (on)/截止(off)的时刻,仅仅在规定期间,通过点亮信号SD1点亮 光源11,故可将规定期间内的脉冲数量(点亮期间)保持一定,可抑 制副帧内的光源11发出的光量的偏差。
另外,本发明不限于以上的实施方式和附图。可在不改变本发 明的实质的范围内,适当地对实施方式和附图进行变更(还包括结 构元件的删除)。在下面给出变形的一个例子。
(第2实施方式)
在以上说明的实施方式中,光源驱动装置5将来自光强度检测 部500的光强度检测信号SFB作为反馈信号,输入到比较电路410 中,比较电路410对来自光强度检测部500的光强度检测信号SFB 与来自第1控制部100的基准信号SA进行比较,形成作为脉冲信 号的比较信号SB,而第2实施方式的光源驱动装置5的不同之处 在于:像图10所示的那样,通过电流检测部600检测流过光源11 的驱动电流lr、lg、lb,根据它计算电压值,将与该电压值有关的 电压信号VFB作为反馈信号,输出给比较电路410。
第2实施方式的比较电路410,进行从电流检测部600所输入 的电压信号VFB与第1控制部100所输出的基准信号SA的比较, 将表示比较结果的比较信号SB向逻辑电路420输出。
即使在像这样,从基于第2实施方式中的光源11的驱动电流 lr、lg、lb的电压信号VFB,形成脉冲信号的情况下,可实现与上 述实施方式相同的效果。另外,电流检测部600进行电流检测的位 置不限于图10所示的位置,也可为检测不与开关机构430的光源 11连接的位置的电流。
(第3实施方式)
在上述实施方式中,光源驱动机构400仅仅在针对每个副帧而 预先确定的驱动期间T,输出点亮信号SD1,但是,第3实施方式 的光源驱动装置5的不同之处在于,仅仅以针对每个副帧而确定的 脉冲数量U,输出点亮信号SD1。即,第2控制部200输出给逻辑 电路420的允许信号SC1(禁止信号SC2)的切换时刻不同。在下面, 采用图11的时序图,对第3实施方式的第2控制部200的允许信 号SC1(禁止信号SC2)的切换动作进行说明。
第2控制部200按照输入来自比较电路410的比较信号SB, 仅仅以针对每个副帧而预先确定的脉冲数量U(图11中的U1)而输 出的方式,将限制信号SC(允许信号SC1或禁止信号SC2)输出给 逻辑电路420。具体来说,第2控制部200以于各副帧(F1……)的 起始部而输入的比较信号SB的立起边(脉冲信号的上升)为契机, 开始脉冲数量的计数,按照仅仅以预定的脉冲数量U,从逻辑电路 420输出的方式,将允许信号SC1输出给逻辑电路420。逻辑电路 420仅仅以该预定的脉冲数量U,将作为基于比较信号SB的脉冲 信号的驱动信号SD(点亮信号SD1)输出给各开关机构430,在其以 外的副帧期间内,将不基于比较信号SB的脉冲信号的驱动信号 SD(非点亮信号SD2)输出给各开关机构430。
(第4实施方式)
另外,在上述实施方式中,第2控制部200根据外部照度信号 SL的值,确定限制信号SC内的非点亮信号SD2(禁止信号SC2) 的有无,但是,第4实施方式的第2控制部200根据外部照度信号 SL的值,控制各副帧期间内的禁止信号SD2所占据的比例。图12 为表示根据外部照度信号SL的值,驱动期间T变化的样子时序图, 图12(a)为使能信号EN,图12(b)、图12(c)分别为表示外部照度信 号SL不同时的限制信号SC的样子的图。另外,图12(b)表示外部 照度信号SL大(调光值大)的场合,图12(c)表示外部照度信号SL 小(调光值小)的场合。具体来说,比如,第4实施方式的第2控制 部200伴随外部照度信号(调光信号)SL的增加,减少各副帧期间 中的非点亮信号SD2所占据的比例,伴随外部照度信号(调光信 号)SL的降低,减少各副帧期间中的非点亮信号SD2所占据的比 例。另外,各副帧F的期间t(t1、t2、t3)与驱动期间T成比例关系, 即,t1∶t2∶t3=T11∶T12∶T13=T21∶T22∶T23。通过上述方案, 可对应于外部照度信号(调光信号)SL,容易地调整光源11的光量。 另外,由于每个副帧的驱动期间T与各副帧F期间的长度成比例, 故在各副帧F可将从各光源11射出的光量的比例保持一定,可一 边保持白平衡,一边容易地调整光源11。
另外,在上述实施方式中,第2控制部200根据外部照度信号 SL的值,控制非点亮信号SD2(禁止信号SC2)的增减(有无),但是 并不限于此,也可测定显示元件30的温度,在该温度大于预定的 阈值的场合,增加各副帧期间内的非点亮信号SD2所占据的比例。 像这样,通过来自第2控制部200的信号的简单的控制,增加各副 帧期间内的禁止信号SD2所占据的比例,由此,可容易地降低光 源11的发光强度,可抑制光源11的照明光C导致的显示元件30 的温度上升,可防止显示元件30的故障。另外,也可监视光源11 的驱动电流lr、1g、1b,在驱动电流lr、1g、1b为过电流的场合, 增加各副帧期间内的禁止信号SD2所占据的比例。像这样,通过 来自第2控制部200的信号的简单的控制,可通过增加非点亮信号 SD2,容易地降低光源11的发光强度。
还有,开关机构430也可设置于具有比较电路410和逻辑电路 420的LSI的外部。像这样,通过使开关机构430独立于具有比较 电路410和逻辑电路420的LSI,可抑制从开关机构430产生的热 量传递给比较电路410和逻辑电路420的情况,进而可抑制比较电 路410、逻辑电路420的动作不良、故障。
此外,在上述实施方式中,将各色的光源11r、11g、11b设为 1个光源,但是,也可将各色的光源11r、11g、11b以多个并联或 串联的方式排列于红色开关机构431、绿色开关机构432、蓝色开 关机构433上。另外,也可设置多个各色的光源11r、11g、11b, 驱动它们的红色开关机构431、绿色开关机构432、蓝色开关机构 433也可设置多个。
还有,在上述实施方式中,供电机构300根据第1控制部100 的控制,控制所施加的电压,但是,并不限于此,也可为将一定的 电压外加于光源11上的恒定电压电路。
再有,在上述实施方式中,第2控制部200输出给逻辑电路 420的限制信号SC在规定的驱动期间T(或规定的脉冲数量U)完成 之前,为导通(on)(high(高)),但是,并不限于此,限制信号SC也 可在规定的驱动期间T(或规定的脉冲数量U)完成之前,为与比较 信号SB的导通(on)截止(off)同步的脉冲信号。
另外,作为与光源11连接的周边电路,不但连接上述实施方 式的供电机构300、开关机构430,还可适当连接电感器、电阻器 等。另外,因这些周边电路的阻抗,流过光源11的1r、1g、1b的 上升/下降不同。即,由于因光源11的周边电路的阻抗,光源11 的发光时间(所射出的光量)不同,故最好各副帧期间内的禁止信号 SC2(非点亮信号SD2)所占据的比例通过驱动各光源11的布线的阻 抗而适当设定。
此外,在上述实施方式中,第2控制部200以作为来自比较电 路410的脉冲信号的比较信号SB中的,于各副帧(F1……)的起始 部而输入的比较信号SB的立起边(脉冲信号的上升)为契机,仅仅 在预定的驱动期间T(或规定的脉冲数量U),相对逻辑电路420输 出点亮信号SD1,但是,也可以以在各副帧(F1……)中输入的比较 信号SB的第两个、其以后的脉冲信号的上升为契机,相对逻辑电 路420开始点亮信号SD1的输出。
还有,也可设置于各副帧的期间没有点亮任意的光源11的熄 灭期间。通过该方案,即使在多种颜色的光源11共同地设置光强 度检测部500、比较电路410、逻辑电路420的情况下,仍可在副 帧的边界,防止其它的颜色的光强度检测信号SFB从光强度检测 部500输入到光源驱动机构400中造成的光源11的误动作。
另外,第2控制部200也可在各副帧的期间,使限制信号SC 为禁止信号SC2。同样在该方案中,可设置在各副帧的期间没有点 亮任何的光源11的熄灭期间,可防止光源11的误动作。
此外,在上述实施方式中,形成用于进行光源11的调光的调 光信号,形成从车辆ECU6输入的外部照度信号SL,但是,并不 限于此,也可于HUD装置1中设置获得外光强度的照度传感器, 将来自设置于HUD装置1中的照度传感器的信号,作为用于进行 光源11的调光的调光信号。另外,观察者4对设置于HUD装置1、 车辆2上的在图中未示出的操作部进行操作,由此,也可调光。另 外,还可对应于对车辆2的灯进行打开和关闭的开关的操作,形成调光信号。
在以上的说明中,为了容易理解本发明,适当省略非重要的公 知的技术事项的说明。
产业上的利用可能性
本发明的光源驱动装置和显示装置适合于在屋外使用的显示 装置,适用于装载于车辆上的平视显示器等。
标号的说明:
标号1表示HUD装置(显示装置);
标号2表示车辆;
标号3表示挡风玻璃;
标号4表示观察者;
标号5表示光源驱动装置;
标号10表示照明装置;
标号11表示光源;
标号20表示照明光学***;
标号30表示显示元件;
标号40表示投射光学***;
标号50表示屏幕;
标号61表示平面镜;
标号62表示凹面镜;
标号70表示壳体;
标号100表示第1控制部;
标号200表示第2控制部;
标号300表示供电机构;
标号400表示光源驱动机构;
标号410表示比较电路(控制信号输出机构);
标号420表示逻辑电路(控制信号输出机构);
标号430表示开关机构(驱动机构);
标号500表示光强度检测部;
标号600表示电流检测部;
符号SA表示基准信号(设定值);
符号SB表示比较信号;
符号SC表示限制信号;
符号SC1表示允许信号;
符号SC2表示禁止信号;
符号SD表示驱动信号;
符号SD1表示点亮信号;
符号SD2表示非点亮信号;
符号SFB表示光强度检测信号(光强度);
符号SL表示外部照度信号(调光信号);
符号EN表示使能信号。
Claims (15)
1.一种光源驱动装置,其特征在于,该光源驱动装置包括:
控制信号输出机构,该控制信号输出机构获得光源发出的光的光强度,将上述光强度和设定值进行比较,形成由导通状态和截止状态构成的比较信号,该比较信号当上述光强度低于上述设定值时,表示上述导通状态,当上述光强度高于上述设定值时,表示上述截止状态,
上述光源射出针对规定的每个副帧而颜色不同的光,该控制信号输出机构对于每个副帧,输出以下驱动信号中的至少一个,1)第一驱动信号基于点亮期间、上述比较信号的上述导通状态和上述截止状态,点亮上述光源,2)第二驱动信号无论上述比较信号是上述导通状态还是上述截止状态,都关闭上述光源。
2.根据权利要求1所述的光源驱动装置,其特征在于,上述点亮期间从上述副帧中的上述比较信号的发出开始。
3.根据权利要求1或2所述的光源驱动装置,其特征在于,上述控制信号输出机构获得表示外光强度的信息,根据上述外光强度,设定上述设定值。
4.根据权利要求3所述的光源驱动装置,其特征在于,上述控制信号输出机构在上述外光强度大于规定的阈值的场合,延长上述副帧期间内的上述点亮期间。
5.一种光源驱动装置,其特征在于,该光源驱动装置包括:
控制信号输出机构,该控制信号输出机构获得光源的驱动电流,将基于上述驱动电流的值和目标值进行比较,形成由导通状态和截止状态构成的比较信号,该比较信号当基于上述驱动电流的值低于上述目标值时,表示上述导通状态,当基于上述驱动电流的值高于上述目标值时,表示上述截止状态,
上述光源射出针对规定的每个副帧而颜色不同的光,该控制信号输出机构对于每个副帧,输出以下驱动信号中的至少一个,1)第一驱动信号基于点亮期间、上述比较信号的上述导通状态和上述截止状态,点亮上述光源,2)第二驱动信号无论上述比较信号是上述导通状态还是上述截止状态,都关闭上述光源。
6.根据权利要求5所述的光源驱动装置,其特征在于,上述点亮期间从上述副帧中的上述比较信号的发出开始。
7.根据权利要求5或6所述的光源驱动装置,其特征在于,上述控制信号输出机构获得表示外光强度的信息,根据上述外光强度设定上述目标值。
8.根据权利要求7所述的光源驱动装置,其特征在于,上述控制信号输出机构在上述外光强度大于规定的阈值的场合,延长上述副帧期间内的上述点亮期间。
9.一种光源驱动装置,其特征在于,该光源驱动装置包括:
控制信号输出机构,该控制信号输出机构获得表示光源发出的光的光强度,将上述光强度和设定值进行比较,形成由导通状态和截止状态构成的比较信号,该比较信号当上述光强度低于上述设定值时,表示上述导通状态,当上述光强度高于上述设定值时,表示上述截止状态,
上述光源射出针对规定的每个副帧而颜色不同的光,该控制信号输出机构对于每个副帧,输出以下驱动信号中的至少一个,1)第一驱动信号仅以规定的脉冲数,基于上述比较信号的上述导通状态和上述截止状态,点亮上述光源,2)第二驱动信号无论上述比较信号是上述导通状态还是上述截止状态,都关闭上述光源。
10.根据权利要求9所述的光源驱动装置,其特征在于,上述控制信号输出机构获得表示外光强度的信息,根据该外光强度设定上述设定值。
11.根据权利要求10所述的光源驱动装置,其特征在于,上述控制信号输出机构在上述外光强度大于规定的阈值的场合,增加输出上述点亮信号的上述脉冲数量。
12.一种光源驱动装置,其特征在于,该光源驱动装置包括:
控制信号输出机构,该控制信号输出机构获得光源的驱动电流,将基于上述驱动电流的值和目标值进行比较,形成由导通状态和截止状态构成的比较信号,该比较信号当基于上述驱动电流的值低于上述目标值时,表示上述导通状态,当基于上述驱动电流的值高于上述目标值时,表示上述截止状态,
上述光源射出针对规定的每个副帧而颜色不同的光,该控制信号输出机构对于每个副帧,输出以下驱动信号中的至少一个,1)第一驱动信号仅以规定的脉冲数,基于比较信号的上述导通状态和上述截止状态,点亮上述光源,2)第二驱动信号无论上述比较信号是上述导通状态还是上述截止状态,都关闭上述光源。
13.根据权利要求12所述的光源驱动装置,其特征在于,上述控制信号输出机构获得表示外光强度的信息,根据该外光强度,设定上述目标值。
14.根据权利要求13所述的光源驱动装置,其特征在于,上述控制信号输出机构在上述外光强度大于规定的阈值的场合,增加输出上述点亮信号的上述脉冲数量。
15.一种显示装置,其特征在于,该显示装置包括权利要求1~14中任意一项所述的光源驱动装置;通过上述光源驱动装置而发光的光源;通过调制来自上述光源的光,形成图像的显示元件。
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