JP2017227806A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】要求輝度に基づき表示輝度を変化させる際、色度の変化を低減できる表示装置を提供する。【解決手段】ＨＵＤ装置は、３つの光源と、光の反射する角度を制御する表示素子と、選択した一つの光源を順次切り替えることで所望の色の照明光を生成するとともに照明光のうち画像に対応した光を反射させる制御部と、光の照度を検出する照度センサと、を備える。制御部は、要求輝度が低下するにつれて表示期間割合を階段状に小さくするとともに、表示期間割合が変化する変化点（輝度Ｌａ，Ｌｂ）を挟む境界領域Ｅにおいては予め記憶されるＲＧＢ比が所望値となるように設定される第１及び第２の電流制御値Ａ１，Ａ２に応じて電流を各光源に供給し、２つの境界領域Ｅの間に設定される中央領域Ｃにおいては、照度センサによって検出された光の照度に基づき、ＲＧＢ比が所望値となるように各光源に電流を供給する。【選択図】図８

Description

本発明は、表示装置に関する。

従来から表示装置として、例えば、表示素子であるＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）が設けられた構成が知られている。この種の表示装置は、ＤＭＤが有する複数のマイクロミラーにて照明光を反射させることで画像光を生成する。例えば、特許文献１に記載の表示装置は、それぞれ赤色、緑色及び青色の光を発する３つの光源のうち何れか一つを選択的に発光させ、発光する光源をサブフレーム毎に高速で切り替えることで所望の色の照明光を生成する、いわゆるフィールドシーケンシャル方式により動作する。

例えば、特許文献１に記載の表示装置は、フィールドシーケンシャル方式にて各光源に電流を供給する制御部を備える。制御部は、光源へ電流を供給する際、サブフレームに占める電流供給期間であるオンデューティ比を変化させるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御と、電流値を変化させるＰＡＭ（Pulse Amplitude Modulation）制御と、を同時に実行する。具体的には、制御部は、要求される光源の輝度（要求輝度）が低下するにつれてオンデューティ比を階段状に小さくするようにＰＷＭ制御を行うとともに、オンデューティ比が所定の値にあるときに要求される輝度が低下するにつれて光源に供給する電流値を低下させるＰＡＭ制御を行う。これにより、要求輝度に応じた表示輝度が実現される。

特開２０１４−０６６９２０号公報

上記特許文献１に記載の表示装置において、制御部は、オンデューティ比が変化する複数の変化点のうち隣り合う２つの変化点の間においては、要求される輝度の変化に伴い直線的に電流値を変化させている。よって、２つの変化点間においては、実際の光源の色度を加味した電流値になっておらず、色度調整の点で改善の余地があった。

本発明は、上記実状を鑑みてなされたものであり、要求輝度に基づき表示輝度を変化させる際、色度の変化を低減できる表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の表示装置は、それぞれ異なる色の光を発する複数の光源と、前記光の反射する角度を制御する複数の反射部を有する表示素子と、前記複数の光源のうち選択した一つの光源に電流を供給することで発光させ、制御周期であるフレームを構成するサブフレーム毎に前記選択した一つの光源を順次切り替えるフィールドシーケンシャル方式にて前記複数の光源から発される光から所望の色の照明光を生成するとともに、前記反射部を通じて前記照明光のうち表示画像に対応した光を反射させる制御部と、前記各光源から発される前記光の照度を検出する照度センサと、を備えた表示装置であって、前記フレームは、前記光源を駆動させ、前記表示画像を生成する表示期間と、前記光源を消灯させ、前記表示画像を生成しない非表示期間と、を有し、前記制御部は、要求される前記光源の輝度が低下するにつれて前記フレームに占める前記表示期間の割合である表示期間割合を階段状に小さくするとともに、前記表示期間割合が変化する変化点を含む境界領域においては予め記憶される前記各光源からの前記光の光量の比率である光比率が所望値となるように設定される電流制御値に応じて電流を前記各光源に供給し、２つの前記境界領域の間に設定される中央領域においては、前記照度センサによって検出された前記光の照度に基づき、前記光比率が前記所望値となるように前記各光源に電流を供給する。

本発明によれば、要求輝度に基づき表示輝度を変化させる際、色度の変化を低減できる。

第１の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置が搭載された車両の模式図である。 第１の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の構成を示す概略図である。 第１の実施形態に係る照明装置の構成を示す概略図である。 第１の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の電気的構成を示すブロック図である。 第１の実施形態に係る積分信号生成部の構成を示すブロック図である。 第１の実施形態に係る積分信号生成部の積分制御の処理手順を示すフローチャートである。 第１の実施形態に係る（ａ）は制御部による表示期間割合制御に係る処理手順を示すフローチャートであり、（ｂ）は制御部によるＰＡＭ制御に係る処理手順を示すフローチャートである。 第１の実施形態に係る（ａ）は要求輝度及び電流値の関係を示すグラフであり、（ｂ）は要求輝度及び表示期間割合の関係を示すグラフであり、（ｃ）は要求輝度及び実際の輝度の関係を示すグラフである。 第１の実施形態に係る（ａ）は光源温度とデータテーブルとの対応関係を示した図であり、（ｂ）は光源温度毎に設定されるデータテーブルを表したグラフである。 第１の実施形態に係る表示素子の状態と各光源に供給される電流を示すタイミングチャートである 第２の実施形態に係る（ａ）は光源温度毎に設定されるデータテーブルを表したグラフであり、（ｂ）は（ａ）の一部を拡大した図である。 第２の実施形態に係る制御部によるＰＡＭ制御に係る処理手順を示すフローチャートである。

（第１の実施形態）
本発明に係る表示装置をヘッドアップディスプレイ装置（以下、ＨＵＤ装置と記載）に具体化した第１の実施形態について図面を参照して説明する。

図１に示すように、ＨＵＤ装置１は、車両２のダッシュボードに設置され、画像Ｍ（図２参照）を表す表示光Ｌを生成し、生成した表示光Ｌをウインドシールド３に向けて出射する。この表示光Ｌは、ウインドシールド３で反射したうえで視認者４（主に、車両２の運転者）に到達する。これにより、視認者４は、ウインドシールド３の前方に形成された画像Ｍを表す虚像Ｖを視認可能となる。画像Ｍには、車両２に関する情報（例えば、エンジン回転数、ナビゲーション情報等）が表示される。

（ＨＵＤ装置１の構成）
図２に示すように、ＨＵＤ装置１は、照明装置１０と、照度センサ５００と、照明光学系２０と、表示素子３０と、制御部１１０と、投射光学系４０と、スクリーン５０と、平面鏡６１と、凹面鏡６２と、筐体７０と、透光部７１と、を備える。

筐体７０は、例えば、遮光性の材質により箱状に形成されている。筐体７０内には、照明装置１０、照明光学系２０等のＨＵＤ装置１の各構成が収納される。筐体７０には、表示光Ｌが通過する開口部７０ａが形成されている。
透光部７１は、アクリル等の透光性樹脂からなり、筐体７０の開口部７０ａを塞ぐように、開口部７０ａに嵌め込まれている。透光部７１は、到達した外光が視認者４に向かって反射することを抑制するため、例えば湾曲して形成されている。

照明装置１０は、照明光Ｃを生成し、その生成した照明光Ｃを照明光学系２０に向けて出射する。具体的には、照明装置１０は、図３に示すように、光源部１１と、回路基板１２と、合波部１３と、輝度ムラ低減部１４と、透過膜１５と、温度センサ１７と、を備える。

光源部１１は、例えば、それぞれＬＥＤ（Light Emitting Diode）からなる３つの光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂを備える。光源１１ｒは赤色光Ｒを発し、光源１１ｇは緑色光Ｇを発し、光源１１ｂは青色光Ｂを発する。各光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂは、制御部１１０によって制御され、所定の光強度及びタイミングで発光する。

回路基板１２は、プリント回路板からなる。回路基板１２には、各光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂ及び温度センサ１７が実装されている。

温度センサ１７は、各光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂの温度を検出し、その検出結果を
制御部１１０（正確には、後述するマイコン１００）に出力する。

合波部１３は、光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂから順次出射される赤色光Ｒ、緑色光Ｇ又は青色光Ｂの光軸を合わせることで照明光Ｃを生成し、その照明光Ｃを輝度ムラ低減部１４に向けて出射する。
具体的には、合波部１３は、反射ミラー１３ａと、特定の波長の光を反射し、かつ、当該特定の波長以外のその他の波長の光を透過するダイクロイックミラー１３ｂ，１３ｃと、から構成されている。反射ミラー１３ａは、光源１１ｂの出射側に位置する。反射ミラー１３ａは、入射した青色光Ｂを、ダイクロイックミラー１３ｂに向けて反射させる。ダイクロイックミラー１３ｂは、光源１１ｇの出射側に位置する。ダイクロイックミラー１３ｂは、入射した緑色光Ｇをダイクロイックミラー１３ｃに向けて反射させつつ、反射ミラー１３ａからの青色光Ｂをそのまま透過させる。ダイクロイックミラー１３ｃは、光源１１ｒの出射側に位置する。ダイクロイックミラー１３ｃは、入射した赤色光Ｒを輝度ムラ低減部１４に向けて反射させつつ、ダイクロイックミラー１３ｂからの光Ｂ，Ｇをそのまま透過させる。

輝度ムラ低減部１４は、ミラーボックス、アレイレンズ等からなり、合波部１３からの照明光Ｃを乱反射、散乱、屈折させることで光のムラを低減する。

透過膜１５は、例えば数％程度の反射率を有する透過性部材からなり、輝度ムラ低減部１４を介して到達した照明光Ｃの大部分をそのまま透過させるが、一部の光を照度センサ５００に向けて反射させる。

照度センサ５００は、例えばフォトダイオードを有する受光素子からなり、透過膜１５で反射した照明光Ｃを受ける位置に設けられている。照度センサ５００は、照明光Ｃの一部を受光し、照明光Ｃを構成する光Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの光強度を時分割で検出する。

図２に示すように、照明光学系２０は、凹状のレンズ等からなり、照明装置１０から出射された照明光Ｃを表示素子３０に対応した大きさに調整する。

表示素子３０は、図２に示すように、反射部の一例である複数の可動式のマイクロミラー３０ａを備えたＤＭＤからなる。このマイクロミラー３０ａは、図示しない電極を備え、この電極に印加される電圧値を切り替えることでオン／オフの何れかの状態となる。マイクロミラー３０ａがオンのとき、マイクロミラー３０ａは、ヒンジを支点に例えば＋１２度傾斜した姿勢を取って、このとき照明光学系２０から出射された照明光Ｃを、投射光学系４０を経てスクリーン５０に向けて反射する。マイクロミラー３０ａがオフのときは、マイクロミラー３０ａは、ヒンジを支点に例えば−１２度傾斜した姿勢を取って、このとき照明光Ｃを投射光学系４０とは異なる方向に反射する。従って、表示素子３０は、制御部１１０による制御のもと、各マイクロミラー３０ａを個別に駆動することにより、照明光Ｃのうち画像Ｍに対応する光のみを投射光学系４０に向けて投射する。

投射光学系４０は、凹レンズ又は凸レンズ等で構成され、表示素子３０からの表示光Ｌをスクリーン５０に効率良く投射する。

スクリーン５０は、ホログラフィックディフューザ、マイクロレンズアレイ、拡散板等から構成され、投射光学系４０からの表示光Ｌを背面（図２中下側の面）で受光し、前面（図２中上側の面）に画像Ｍを表示する。

平面鏡６１は、スクリーン５０に表示された画像Ｍを表す表示光Ｌを、凹面鏡６２に向けて反射させる。
凹面鏡６２は、平面鏡６１からの表示光Ｌをウインドシールド３に向けて反射する。この表示光Ｌは、筐体７０の透光部７１を透過したうえでウインドシールド３に到達する。

制御部１１０は、図１０に示すように、画像Ｍを表示する制御周期であるフレームＦ毎に制御を行う。フレームＦは、表示期間Ｆａ及び非表示期間Ｆｂを備える。制御部１１０は、表示期間Ｆａにおいては、画像Ｍを生成するように、表示素子３０の各マイクロミラー３０ａ及び光源１１を駆動させる。制御部１１０は、表示期間Ｆａにおいては、サブフレームＦｓ毎に異なる光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂに電流Ｉ（ＩＲ，ＩＧ，ＩＢ）が供給されることで光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂを順次点灯させるフィールドシーケンシャル制御を行う。また、制御部１１０は、非表示期間Ｆｂにおいては、光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂを全て消灯する。制御部１１０は、各マイクロミラー３０ａが表示期間Ｆａにおいてオンする期間（以下、オン期間とも呼ぶ）またはオンする割合（以下、オン割合とも呼ぶ）を求め、この表示期間Ｆａにおける前記オン期間または前記オン割合に応じて、非表示期間Ｆｂにおける前記オン期間または前記オン割合を決定し、各マイクロミラー３０ａを駆動する。例えば、表示期間Ｆａにおいてオンする期間が長いマイクロミラー３０ａは、非表示期間Ｆｂにおいてオフする期間が長くなるように制御される。なお、制御部１１０は、フレームＦにおけるマイクロミラー３０ａのオン期間とオフ期間とが略同一となるように表示素子３０のマイクロミラー３０ａを駆動させる。言い換えると、制御部１１０は、表示期間Ｆａにおける前記オン期間と非表示期間Ｆｂにおける前記オン期間との和が、フレームＦの略半分になるように、表示期間Ｆａにおける前記オン期間に応じて、非表示期間Ｆｂにおける前記オン期間を調整する。このように、非表示期間Ｆｂが設定されることで、表示素子３０の各マイクロミラー３０ａが故障することが抑制される。

制御部１１０は、図４に示すように、マイコン１００と、光源駆動回路４３０と、表示素子コントローラ２００と、を備える。制御部１１０の各構成は、例えば、筐体７０内に配設された回路基板１２以外のプリント回路基板（図示せず）に実装されている。なお、回路基板１２上に制御部１１０の一部又は全部の構成が実装されていてもよい。

マイコン１００は、ＣＰＵ（中央処理装置）、メモリ等を備えるマイクロコントローラからなる。マイコン１００には、車両２の車両ＥＣＵ（Electronic Control Unit）６から、ＬＶＤＳ（Low Voltage Differential Signal）通信等によって、画像Ｍを表示するための映像信号が入力される。
マイコン１００は、入力された映像信号を図示しない画像処理ＩＣ（Integrated Circuit）などを経由させて表示素子コントローラ２００に出力する。なお、車両ＥＣＵ６からの映像信号は、マイコン１００を経由せずに、表示素子コントローラ２００に、図示しない画像処理ＩＣなどを経由して、直接入力されてもよい。
また、マイコン１００は、この映像信号の要求する表示画像Ｍを表示素子３０に表示させるための表示制御データと、この表示制御データに基づく表示素子３０の駆動に合わせて光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂを駆動させる照明制御データと、を表示素子コントローラ２００に出力する。
マイコン１００のメモリ１００ａには、光源温度Ｔ（Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｚ…）に対応した複数のデータテーブルＤｔ（Ｄｔｘ，Ｄｔｙ，Ｄｔｚ…）などが予め記憶されている。

表示素子コントローラ２００は、図４に示すように、所望の機能をハードウェアで実現するＬＳＩ（Large Scale Integration）であり、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などから構成されている。

表示素子コントローラ２００は、マイコン１００からの表示制御データに基づき、表示素子３０における各マイクロミラー３０ａをオン／オフ制御する。表示素子コントローラ２００は、マイコン１００からの照明制御データに応じて光源部１１の発光タイミングを制御する。これにより、表示素子コントローラ２００は、光源部１１の発光タイミングを表示素子３０の画面制御に同期させることができる。

光源駆動回路４３０は、電流を供給する対象を３つの光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂの間で切り替えるスイッチング回路４３１と、マイコン１００及び表示素子コントローラ２００による制御のもと適切なタイミングでスイッチング回路４３１を切り替える論理回路４３２と、を備える。

ＨＵＤ装置１は、さらに、図４に示すように、制御部１１０と照度センサ５００との間に積分信号生成部４１０及び増幅回路４４０を備える。増幅回路４４０は、照度センサ５００の検出信号を増幅し、その増幅した検出信号を積分信号生成部４１０に出力する。積分信号生成部４１０は、増幅された照度センサ５００の検出信号を積分することで、一定期間における各光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂの光量を積分した積分信号を算出する。

積分信号生成部４１０は、照度センサ５００からの検出信号を積分し、この積分信号を制御部１１０（マイコン１００）及び光源駆動回路４３０に出力する。積分信号生成部４１０は、図５に示すように、入力した信号を積分する積分回路４１１と、積分回路４１１が検出信号を積分した積分信号を増幅するオペアンプ４１２と、増幅回路４４０（照度センサ５００）からの検出信号を積分回路４１１に伝達する信号伝達部４１３と、伝達タイミング調整部４１４と、積分回路４１１の積分信号を放電することでリセットする放電部４１５と、を備える。

信号伝達部４１３は、増幅回路４４０からの増幅した検出信号を積分回路４１１に伝達するものであり、伝達タイミング調整部４１４からの信号に基づき、伝達／非伝達を切り替える。伝達タイミング調整部４１４は、光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂの３色のうち特定の色のサブフレームＦｓで検出された検出信号を断続的に積分回路４１１に伝達するようにタイミングを調整する。例えば、１フレームＦに１色ずつ検出する場合、信号伝達部４１３は、フレームＦのうち特定の１色が選択された複数またはすべてのサブフレームＦｓ毎に、信号伝達部４１３に検出信号を積分回路４１１へ伝達させ、他の２色が選択されたサブフレームＦｓでは、信号伝達部４１３に検出信号を積分回路４１１へ伝達させない。本実施形態の伝達タイミング調整部４１４は、マイコン１００からフレームＦ内で検出する色を特定する信号をマイコン１００から入力し、サブフレームＦｓが選択する色を特定する信号を表示素子コントローラ２００から入力し、これらの信号に基づき伝達タイミングを調整するが、他の信号を用いて伝達タイミングを調整してもよい。また、信号伝達部４１３または／および伝達タイミング調整部４１４の機能は、マイコン１００または表示素子コントローラ２００に備えられていてもよい。
積分信号生成部４１０は、オペアンプ４１２を通じて、増幅した積分信号を制御部１１０（マイコン１００）及び光源駆動回路４３０に出力する。マイコン１００は、後述する変化点において、増幅回路４４０及びオペアンプ４１２それぞれのゲインの切り替えを行う。

図６のフローチャートを参照しつつ積分制御について説明する。
信号伝達部４１３は、赤色が選択されたサブフレームＦｓで検出した赤色光Ｒの検出信号と、緑色が選択されたサブフレームＦｓで検出した緑色光Ｇの検出信号と、青色が選択されたサブフレームＦｓで検出した青色光Ｂの検出信号と、を時分割的に連続して入力する（ステップＳ１１）。伝達タイミング調整部４１４は、マイコン１００から一定の期間（１フレームＦ）内で検出する特定の色を示す信号を入力し、一定の期間（１フレームＦ）内で検出する色を決定する（ステップＳ１２）。伝達タイミング調整部４１４は、ステップＳ１２で決定した特定の色の複数またはすべてのサブフレームＦｓにおける検出信号を積分回路４１１に断続的に伝達させ、他の２色が選択されたサブフレームＦｓでは、検出信号を積分回路４１１へ伝達させないように信号伝達部４１３を駆動する（ステップＳ１３）。マイコン１００は、特定の色の検出を行う一定の期間が終了したかを判定（ステップＳ１４）し、一定の期間が終了するまでステップＳ１３の特定の色の検出信号の積分を繰り返す。マイコン１００は、特定の色が選択された複数またはすべてのサブフレームＦｓで検出された検出信号を積分した積分信号を読み込む（ステップＳ１５）。その後、マイコン１００は、放電部４１５を制御し、積分信号をリセットする（ステップＳ１６）。これにより、マイコン１００は、特定の色が選択された複数のサブフレームＦｓで検出された検出信号を参照することができるため、Ｓ／Ｎ比を高くすることでき、光源部１１が出射する光の光強度を精度よく検出することができ、延いては、光源部１１の出力を所望の出力に正確に調整することができる。特に、１フレームＦ内の特定の色が選択されたすべてのサブフレームＦｓで検出された検出信号を積分して読み込むことで、マイコン１００は、実際に画像を生成する１フレームＦ内の光の総光量を参照することができるため、所望の輝度・色の画像をより確実に生成することができる。

（制御部１１０の制御内容）
制御部１１０は、画像Ｍの色度を一定に保ちつつ、要求輝度に応じて画像Ｍの表示輝度を変化させるように、表示期間割合制御及びＰＡＭ制御を同時に行う。以降に説明する制御部１１０の制御内容は、マイコン１００が表示素子コントローラ２００及び光源駆動回路４３０を介して実行するものである。

ここでは、図７（ａ）のフローチャートを参照しつつ表示期間割合制御について説明する。
制御部１１０は、まず、照明制御データに含まれる要求輝度を取得する（Ｓ１０１）。そして、制御部１１０は、要求輝度に基づき表示期間割合を決定し（Ｓ１０２）、フローチャートに係る処理を終了する。表示期間割合は、図１０に示すように、フレームＦ内に占める表示期間Ｆａの割合である。制御部１１０は、フレームＦにおいて、決定した表示期間割合にて光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂに電流を供給する。

例えば、図８（ｂ），（ｃ）に示すように、制御部１１０は、要求輝度が低下するにつれて表示期間割合を階段状に小さくする。本例では、要求輝度が最大の輝度Ｌｍａｘから輝度Ｌａ、輝度Ｌｂの順で小さくなり、表示期間割合は１００％からＲａ％、Ｒｂ％の順で小さくなる。この場合において、制御部１１０は、要求輝度が最大の輝度Ｌｍａｘ以下でかつ輝度Ｌａより高い場合、表示期間割合を１００％に決定する。また、制御部１１０は、要求輝度が変化点である輝度Ｌａに到達したとき、表示期間割合を１００％からＲａ％に変更する。制御部１１０は、要求輝度が輝度Ｌａ以下で、かつ輝度Ｌｂより高い場合、表示期間割合をＲａ％に決定する。また、制御部１１０は、要求輝度が変化点である輝度Ｌｂに到達したとき、表示期間割合をＲａ％からＲｂ％に変更する。以降、同様に、制御部１１０は、要求輝度の低下に応じて表示期間割合を低下させる。

次に、図７（ｂ）のフローチャートを参照しつつＰＡＭ制御について説明する。
まず、制御部１１０は、温度センサ１７によって検出された光源温度を取得する（Ｓ２０１）。そして、制御部１１０は、図９（ａ）に示すように、光源温度Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｚ…に応じたデータテーブルＤｔｘ，Ｄｔｙ，Ｄｔｚ…を選択する（Ｓ２０２）。制御部１１０は、検出された光源温度に最も近い光源温度Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｚ…のデータテーブルＤｔｘ，Ｄｔｙ，Ｄｔｚ…を選択する。
ここで、一般的に、光源温度が変化するにつれて、光Ｒ，Ｇ，Ｂのピーク波長がシフトするとともに、光Ｒ，Ｇ，Ｂの出力が変化することが知られている。各データテーブルＤｔｘ，Ｄｔｙ，Ｄｔｚ…は、光源温度の変化によるピーク波長シフト及び出力変化を加味したうえで、ＲＧＢ比が所望値で一定となるような第１及び第２の電流制御値Ａ１，Ａ２を含む。ＲＧＢ比は、一定時間における各光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂからの光Ｒ，Ｇ，Ｂの光量の比率であり、画像Ｍの色度に関する値である。例えば、光源温度Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｚ…は、等温度間隔（数℃〜数十℃間隔）で設定される。

次に、制御部１１０は、照明制御データに含まれる要求輝度を取得する（Ｓ２０３）。制御部１１０は、要求輝度が境界領域Ｅにあるか否かを判断する（Ｓ２０４）。境界領域Ｅは、図８（ｄ）に拡大して示すように、変化点である輝度Ｌａ，Ｌｂ…を挟んだ変化点周辺の領域であり、輝度Ｌａ，Ｌｂ…よりも大きい直上点Ｌａ１，Ｌｂ１と輝度Ｌａ，Ｌｂ…よりも小さい直下点Ｌａ２，Ｌｂ２の間に設定されている。制御部１１０は、要求輝度が境界領域Ｅにある旨判断したとき（Ｓ２０４でＹＥＳ）、上記選択したデータテーブルＤｔｘ，Ｄｔｙ，Ｄｔｚの第１及び第２の電流制御値Ａ１，Ａ２に基づき光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂに電流を供給する（Ｓ２０５）。より具体的には、図８（ａ），（ｄ）に示すように、制御部１１０は、要求輝度が直上点Ｌａ１，Ｌｂ１にあるときには第１の電流制御値Ａ１に合わせた電流値の電流を光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂへ供給し、要求輝度が直下点Ｌａ２，Ｌｂ２にあるときには第２の電流制御値Ａ２に合わせた電流値の電流を光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂへ供給する。制御部１１０は、直上点Ｌａ１，Ｌｂ１と直下点Ｌａ２，Ｌｂ２との間の境界領域Ｅにおいては、第１及び第２の電流制御値Ａ１，Ａ２を連結する直線に応じた電流値の電流を光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂへ供給してもよい。

第１及び第２の電流制御値Ａ１，Ａ２は、各光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂに供給される電流ＩＲ，ＩＧ，ＩＢの電流制御値からなり、ＲＧＢ比が一定となるように設定されている。すなわち、表示期間割合が小さくなった後の第２の電流制御値Ａ２は、表示期間割合が小さくなる前の第１の電流制御値Ａ１より大きい値に設定される。なお、ＲＧＢ比は、光源温度の変化によるピーク波長シフト及び出力変化を加味したうえで、要求輝度に応じて異なっていてもよい。

一方、制御部１１０は、要求輝度が境界領域Ｅにない旨判断したとき（Ｓ２０４でＮＯ）、要求輝度が中央領域Ｃにあると判断する（Ｓ２０６）。中央領域Ｃは、図８（ａ）に示すように、表示期間割合が一定の値をとる期間のうち境界領域Ｅを除く期間である。制御部１１０は、要求輝度が中央領域Ｃにある旨判断すると（Ｓ２０６）、照度センサ５００の検出信号が積分された積分信号を受けて、その積分信号に基づきＲＧＢ比が一定となるように第３の電流制御値Ａ３（図８（ａ）参照）を設定し（Ｓ２０７）、設定した第３の電流制御値Ａ３に応じた電流値の電流を光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂへ供給する。第３の電流制御値Ａ３は、照度センサ５００の検出結果が加味されたうえでＲＧＢ比が一定となる各光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂに供給される電流ＩＲ，ＩＧ，ＩＢの電流制御値からなる。具体的には、制御部１１０は、中央領域Ｃにおける要求輝度に応じた所望の光量のデータを、光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂのいずれか１色のみ予め記憶しておき、まず、要求輝度に応じた光量が出力されるように、照度センサ５００の検出信号に基づいて基準となる１色の光量を調整する（第３の電流制御値Ａ３を決定する）。その後、基準となる光量との比が所望の値になるように、他の２色の光量を調整する（第３の電流制御値Ａ３を決定する）。一例として、制御部１１０は、ＲＧＢ比を一定とするため、まず比視感度が最も高い緑色光Ｇの光量を基準として決定し、その後、赤色光Ｒ及び青色光Ｂの光量を決定する。すなわち、制御部１１０は、まず緑色光源１１ｇに供給される電流ＩＧの電流制御値を決定した後、その他の光源１１ｒ，１１ｂに供給される電流ＩＲ，ＩＢの電流制御値を決定する。これにより、制御部１１０は、中央領域Ｃにおいて迅速にＲＧＢ比を一定とする制御を行うことができる。
また、制御部１１０は、上記ステップＳ２０５又はステップＳ２０７の処理を終了すると、要求輝度の変化が終了したか否かを判断する（Ｓ２０８）。制御部１１０は、要求輝度の変化が終了していない旨判断すると（Ｓ２０８でＮＯ）、上記ステップＳ２０３の処理に戻る。すなわち、要求輝度の変化が続く限り、上記ステップＳ２０３〜Ｓ２０７の処理が繰り返される。制御部１１０は、要求輝度の変化が終了した旨判断すると（Ｓ２０８でＹＥＳ）、当該フローチャートに係る処理を終了する。

（効果）
以上、説明した第１の実施形態によれば、以下の効果を奏する。

（１）ＨＵＤ装置１は、それぞれ赤色光Ｒ、緑色光Ｇ及び青色光Ｂを発する３つの光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂと、光Ｒ，Ｇ，Ｂの反射する角度を制御する複数のマイクロミラー３０ａを有する表示素子３０と、複数の光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂのうち選択した一つの光源に電流を供給することで発光させ、制御周期であるフレームＦを構成するサブフレームＦｓ毎に選択した一つの光源を順次切り替えるフィールドシーケンシャル方式にて複数の光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂから発される光から所望の色の照明光Ｃを生成するとともに、マイクロミラー３０ａを通じて照明光Ｃのうち画像Ｍに対応した光を反射させる制御部１１０と、複数の光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂから発される光Ｒ，Ｇ，Ｂの照度を検出する照度センサ５００と、を備える。制御部１１０は、要求される光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂの輝度が低下するにつれてフレームＦに占める光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂに電流を供給する表示期間Ｆａの割合である表示期間割合を階段状に小さくするとともに、表示期間割合が変化する変化点（輝度Ｌａ，Ｌｂ）を挟む境界領域Ｅにおいては予め記憶される各光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂからの光の光量の比率である光比率が所望値となるように設定される第１及び第２の電流制御値Ａ１，Ａ２に応じて電流を各光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂに供給し、２つの境界領域Ｅの間に設定される中央領域Ｃにおいては、照度センサ５００によって検出された光Ｒ，Ｇ，Ｂの照度に基づき、ＲＧＢ比が所望値となるように各光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂに電流を供給する。
この構成によれば、中央領域Ｃにおいて実際の光Ｒ，Ｇ，Ｂの照度に応じてＲＧＢ比が所望値となるように各光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂに電流が供給される。これにより、中央領域ＣにおいてもＲＧＢ比が所望値に保たれる。よって、要求輝度に基づき表示輝度を変化させる際、色度の変化を低減することができる。

（２）制御部１１０は、境界領域Ｅの上限に位置する変化点の直上点Ｌａ１，Ｌｂ１において、第１の電流制御値Ａ１に応じた電流を各光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂに供給し、境界領域Ｅの下限に位置する変化点の直下点Ｌａ２，Ｌｂ２において、第１の電流制御値Ａ１よりも大きい第２の電流制御値Ａ２に応じた電流を各光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂに供給する。
この構成によれば、直上点Ｌａ１，Ｌｂ１及び直下点Ｌａ２，Ｌｂ２において色度が変化することが抑制される。

（第２の実施形態）
本発明に係る表示装置をＨＵＤ装置に具体化した第２の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態では、中間領域Ｃにおいて、適切なデータテーブルＤｔｘ，Ｄｔｙ，Ｄｔｚ…が選択されていない場合に、適切なデータテーブルＤｔｘ，Ｄｔｙ，Ｄｔｚ…が再選択される。以下、上記第１の実施形態との相違点を中心に説明する。

各データテーブルＤｔｘ，Ｄｔｙ，Ｄｔｚ…は、第１及び第２の電流制御値Ａ１，Ａ２に加えて、予想電流値Ｈ及び閾値Ｔｈ（Ｔｈ１，Ｔｈ２）を含む。図１１（ｂ）に示すように、予想電流値Ｈは、中央領域Ｃにおいて、光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂに供給が予想される電流値である。閾値Ｔｈは、各データテーブルＤｔｘ，Ｄｔｙ，Ｄｔｚ…の予想電流値Ｈ間に設定されている。例えば、データテーブルＤｔｙの閾値Ｔｈ１は、図１１（ｂ）に示すように、予想電流値Ｈｙと予想電流値Ｈｚの間に設定され、データテーブルＤｔｙの閾値Ｔｈ２は、予想電流値Ｈｘと予想電流値Ｈｙの間に設定されている。

具体的には、データテーブルＤｔｘには、中央領域Ｃにおける、光源温度Ｔｘに対応した予想電流値Ｈｘが記憶され、データテーブルＤｔｙには、中央領域Ｃにおける、光源温度Ｔｙに対応した予想電流値Ｈｙが記憶され、データテーブルＤｔｚには、中央領域Ｃにおける、光源温度Ｔｚに対応した予想電流値Ｈｚが記憶されている。

次に、図１２のフローチャートを参照しつつ、制御部１１０の制御手順について説明する。当該フローチャートに係る処理は、上記図７（ｂ）のフローチャートにおけるステップＳ２０６，Ｓ２０７の間に実行される。

制御部１１０は、上記図７のステップＳ２０６のように、要求輝度が中央領域Ｃにある旨判断すると、実際の電流値ＩＺが閾値Ｔｈを超えるか否かを判断する（Ｓ３０１）。制御部１１０は、実際の電流値ＩＺが閾値Ｔｈを超えた旨判断すると（Ｓ３０１でＹＥＳ）、データテーブルＤｔを再選択し（Ｓ３０２）、再選択したデータテーブルＤｔを利用しつつ、上記ステップＳ２０７以降の処理を行う。

例えば、制御部１１０は、データテーブルＤｔｙを選択した状態で、図１１（ｂ）の「●」で示すように、実際の電流値ＩＺがデータテーブルＤｔｙの閾値Ｔｈ１を超えた場合には、その実際の電流値ＩＺが最も近い予想電流値ＨｚのデータテーブルＤｔｚを選択し直す。

一方、制御部１１０は、実際の電流値ＩＺが閾値Ｔｈを超えていない旨判断すると（Ｓ３０１でＮＯ）、データテーブルＤｔを再選択することなく、上記ステップＳ２０７以降の処理を行う。なお、テーブルデータの再選択は、中央領域Ｃでは行わず、境界領域Ｅのみで行ってもよい。

（効果）
以上、説明した第２の実施形態によれば、以下の効果を奏する。

（１）ＨＵＤ装置１は、光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂの温度を検出する温度センサ１７を備える。制御部１１０には、第１及び第２の電流制御値Ａ１，Ａ２、中央領域Ｃにおいて供給が予想される予想電流値Ｈ（Ｈｘ，Ｈｙ，Ｈｚ）、並びに閾値Ｔｈを含む、光源温度毎に異なる複数のデータテーブルＤｔ（Ｄｔｘ，Ｄｔｙ，Ｄｔｚ…）が記憶される。また、制御部１１０は、温度センサ１７によって検出された光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂの温度に合ったデータテーブルＤｔｘ，Ｄｔｙ，Ｄｔｚ…を選択した後、中央領域Ｃにおいて光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂに供給される実際の電流値ＩＺ（第３の電流制御値Ａ３と同一の電流値）と選択されたデータテーブルＤｔｘ，Ｄｔｙ，Ｄｔｚ…の予想電流値Ｈｘ，Ｈｙ，Ｈｚとの差分が閾値Ｔｈを超えた場合、実際の電流値ＩＺに近い予想電流値Ｈｘ，Ｈｙ，Ｈｚを持つデータテーブルＤｔｘ，Ｄｔｙ，Ｄｔｚ…を選択し直す。閾値Ｔｈは、各データテーブルＤｔｘ，Ｄｔｙ，Ｄｔｚ…の予想電流値Ｈｘ，Ｈｙ，Ｈｚの間に設定される。

（変形例）
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することができる。

上記実施形態において、制御部１１０は、複数の境界領域Ｅの少なくとも何れか一つに到達したときに、増幅回路４４０及びオペアンプ４１２のゲインの切り替えを行ってもよい。
この構成によれば、例えば、要求輝度が低下するにつれて、光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂの発光レベルが低下する。この際、制御部１１０は、照度センサ５００の検出信号及び積分信号生成部４１０の積分信号に対する分解能を高めるため、増幅回路４４０及びオペアンプ４１２のゲインを上げる。境界領域Ｅにおいては、照度センサ５００の検出結果ではなく、予め記憶される第１及び第２の電流制御値Ａ１，Ａ２に基づき光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂに電流が供給される。このため、境界領域Ｅでゲインを上げることで、照度センサ５００の検出結果が供給電流に影響する中央領域Ｃでゲインを上げる場合に比べて、輝度及び色度の変化を抑制することができる。

上記実施形態において、マイコン１００の制御内容の一部を、表示素子コントローラ２００が実行してもよいし、反対に、表示素子コントローラ２００の制御内容の一部を、マイコン１００が実行してもよい。

上記実施形態においては、データテーブルＤｔｘ，Ｄｔｙ，Ｄｔｚ…に対応する光源温度Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｚ…は等温度間隔（数℃〜数十℃間隔）で設定されていたが、これに限定されない。例えば、制御部１１０は、４０℃〜８５℃においては等温度間隔に設定されたデータテーブルＤｔｘ，Ｄｔｙ，Ｄｔｚ…の何れかを選択し、４０℃〜８５℃以外の低温度領域、常温領域においては同じデータテーブルを使用してもよい。また、データテーブルＤｔｘ，Ｄｔｙ，Ｄｔｚ…が設けられる光源温度Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｚ…は、高温側または低温側にシフトするにつれて、温度間隔が狭くなるように設定されてもよい。

上記実施形態においては、制御部１１０は、表示期間割合が１００％にあるとき、ＲＧＢ比が一定（所望値）となるように第３の電流制御値Ａ３を設定していたが、表示期間割合が１００％にある場合において、要求輝度が最大の輝度Ｌｍａｘと輝度Ｌｃとの間にあるとき、ＲＧＢ比が第１の所望値Ｂ１となるように第３の電流制御値Ａ３を設定し、要求輝度が輝度Ｌｃと輝度Ｌｂとの間にあるとき、ＲＧＢ比が第２の所望値Ｂ２となるように第３の電流制御値Ａ３を設定してもよい。制御部１１０は、ＲＧＢ比を３以上の所望値の間で切り替えてもよい。また、制御部１１０は表示期間割合が１００％以外にあるときにも同様に要求輝度に応じてＲＧＢ比を変更してもよい。
この構成によれば、例えば、電流制御値と輝度の関係に線形性がない場合であっても、電流値を精度よく制御することができ、中央領域Ｃでの輝度及び色度の変化を抑制することができる。

上記実施形態において、光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂは、それぞれ独立した光源として構成されているが、共通の光源から複数の色の光を出射するものであってもよい。また、光源は、複数色の光を出射するものであればよく、２色のみで構成されてもよく、また、４色（白色も含む）以上で構成されていてもよい。

上記実施形態においては、照度センサ５００は、照明光Ｃの一部の光路に設置されていたが、光Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの光強度を検出することができればよく、例えば、合波される前の光Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの光強度を検出できる箇所に設けられていてもよい。また、照度センサ５００は、照明光学系２０から出射された照明光Ｃの一部の光強度を検出できる箇所に適宜設けられていてもよい。

上記実施形態においては、表示装置を車載用のＨＵＤ装置に適用したが、車載用に限らず、飛行機、船等の乗り物に搭載されるＨＵＤ装置に適用してもよい。また、ＨＵＤ装置からの表示光Ｌはウインドシールド３に投射されていたが、専用のコンバイナに投射されてもよい。また、表示装置をＨＵＤ装置ではなく、屋内又は屋外で使用されるプロジェクタ等の表示装置に適用してもよい。

１…ＨＵＤ装置
２…車両
３…ウインドシールド
４…視認者
６…車両ＥＣＵ
１０…照明装置
１１…光源部
１１ｒ…赤色光源
１１ｇ…緑色光源
１１ｂ…青色光源
１２…回路基板
１３…合波部
１４…輝度ムラ低減部
１５…透過膜
２０…照明光学系
３０…表示素子
３０ａ…マイクロミラー
４０…投射光学系
５０…スクリーン
６１…平面鏡
６２…凹面鏡
７０…筐体
７１…透光部
１００…マイコン
１１０…制御部
２００…表示素子コントローラ
４１０…積分信号生成部
４１１…積分回路
４１２…オペアンプ
４４０…増幅回路
４３０…光源駆動回路
５００…照度センサ

Claims (3)

1. それぞれ異なる色の光を発する複数の光源と、
   前記光の反射する角度を制御する複数の反射部を有する表示素子と、
   前記複数の光源のうち選択した一つの光源に電流を供給することで発光させ、制御周期であるフレームを構成するサブフレーム毎に前記選択した一つの光源を順次切り替えるフィールドシーケンシャル方式にて前記複数の光源から発される光から所望の色の照明光を生成するとともに、前記反射部を通じて前記照明光のうち表示画像に対応した光を反射させる制御部と、
   前記各光源から発される前記光の照度を検出する照度センサと、を備えた表示装置であって、
   前記フレームは、前記光源を駆動させ、前記表示画像を生成する表示期間と、前記光源を消灯させ、前記表示画像を生成しない非表示期間と、を有し、
   前記制御部は、
   要求される前記光源の輝度が低下するにつれて前記フレームに占める前記表示期間の割合である表示期間割合を階段状に小さくするとともに、前記表示期間割合が変化する変化点を含む境界領域においては予め記憶される前記各光源からの前記光の光量の比率である光比率が所望値となるように設定される電流制御値に応じて電流を前記各光源に供給し、
   ２つの前記境界領域の間に設定される中央領域においては、前記照度センサによって検出された前記光の照度に基づき、前記光比率が前記所望値となるように前記各光源に電流を供給する、
   ことを特徴とする表示装置。
2. 前記制御部は、
   前記境界領域の上限に位置する前記変化点の直上点において、前記電流制御値である第１の電流制御値に応じた電流を前記各光源に供給し、前記境界領域の下限に位置する前記変化点の直下点において、前記電流制御値である前記第１の電流制御値よりも大きい第２の電流制御値に応じた電流を前記各光源に供給する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記光源の温度を検出する温度センサを備え、
   前記制御部には、前記電流制御値及び前記中央領域において供給が予想される予想電流値からなる、前記光源の温度毎に異なる複数のデータテーブルが記憶され、
   前記制御部は、前記温度センサによって検出された前記光源の温度に合った前記データテーブルを選択した後、前記中央領域において前記光源に供給される実際の電流値と選択された前記データテーブルの前記予想電流値との差分が閾値を超えた場合、前記実際の電流値に近い前記予想電流値を持つ前記データテーブルを選択し直し、
   前記閾値は、各データテーブルの前記予想電流値の間に設定される、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の表示装置。

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