JP5998681B2 - フィールドシーケンシャル画像表示装置 - Google Patents
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Description
斯かるヘッドアップディスプレイ装置は、異なる発光色を有する複数の発光素子からなり、液晶表示素子を透過照明する照明手段と、発光素子の輝度を制御する制御手段と、を備え、画像を形成するフレームを時間分割したサブフレーム毎に異なる発光色の発光素子を順次点灯させるフィールドシーケンシャル駆動方式にて画像表示を行うものであり、液晶表示素子の透過率に応じて発光素子の透過率を制御し、液晶表示素子を透過する光の輝度を略均一にするものである。
斯かる構成により、表示画像を所望の輝度で表示しつつ、表示素子の画素(ミラー)を、表示画像とは関連しないオン/オフ制御(非表示期間駆動)をさせることができ、画素がある一定の状態で固着することにより発生する輝点欠陥あるいは黒点欠陥の発生を抑制し、表示素子の寿命を長く保つことができる。
斯かる構成により、表示期間割合を低くする際の表示画像の輝度変化が起こらず、表示期間割合の切り替えに基づく表示画像の輝度変化による視認者が感じる違和感を抑制することができる。
斯かる構成により、高温における表示素子の画素の固着を防止することができる。
図1は、本発明の一実施例であるフィールドシーケンシャル画像表示装置1を車両に搭載した際の概観を示した図である。フィールドシーケンシャル画像表示装置1は、車両のダッシュボード内に設けられ、生成した表示画像Dを表す表示光Lをウインドシールド2で反射させることにより、車両運転者3に車両情報を表す表示画像Dの虚像Vを視認させるものである。車両運転者3は、前方から視線を逸らさずに虚像Vを視認できる。
ダイクロイックミラー13bは、緑色LED11gからの緑色光Gの進行方向側に所定の角度をもって配設され、反射ミラー13aに反射された赤色光Rを透過し、緑色光Gを反射する。
ダイクロイックミラー13cは、青色LED11bからの青色光Bの進行方向側に所定の角度をもって配設され、ダイクロイックミラー13bにより透過、反射された赤色光Rと緑色光Gとを透過し、青色光Bを反射する。
表示素子30の各ミラーは、フィールドシーケンシャル画像表示装置1が電源オフの時、オン制御における傾斜と、オフ制御における傾斜の中間点に戻され、本実施形態においては0度の位置で駆動を停止する。
また、温度センサ41は、表示素子30の温度ではなく、表示素子30の温度に影響を及ぼすハウジング80内またはハウジング80周辺の温度を測定してもよい。
また、温度センサ41は、制御部90が実装される制御基板(図示しない)上に配設され、表示素子30の温度を制御基板上からリモートで測定してもよい。
凹面ミラー71は、凹面鏡等であり、平面ミラー70で反射された表示光Lを凹面で反射させることで、反射光を後述の窓部81に向かって出射する。これにより、結像される虚像Vは、スクリーン60に表示された表示画像Dが拡大された大きさになる。
照明制御部91は、前記サブフレームSF毎に異なる色のLED11r、11g、11bを照明制御データ310の要求する光強度とタイミングで高速に順次切替えさせるフィールドシーケンシャル駆動方式により照明装置10を制御する。
表示制御部92は、表示制御データ320に基づき、表示素子30の個々のミラーをPWM方式(オンの時間比率を変化させること)等により、オン/オフ制御し、照明装置10の出射する光R、G、Bをスクリーン60の方向へ反射させることで、LED11r、11g、11bを基本色にして、加法混合方式による混色を利用し、表示画像Dをフルカラーで表現する。
(1)制御部90は、外部からの映像信号300に基づき、照明制御データ310と表示制御データ320を生成する。
(2)照明装置10は、照明制御データ310に基づき、フィールドシーケンシャル駆動方式により照明光Cを表示素子30に出射する。
(3)表示素子30は、表示制御データ320に基づき、表示素子30の個々のミラーをオン/オフ制御することで、照明装置10からの照明光Cを表示画像Dとしてスクリーン60に向けて投影する。
(4)スクリーン60に表示された表示画像Dを表す表示光Lは平面ミラー70によって凹面ミラー71に向けて反射される。
(5)表示画像Dは、凹面ミラー71によって所定の大きさに拡大され、拡大された表示画像Dを表す表示光Lが、ウインドシールド2で反射されることで、ウインドシールド2の前方に表示画像Dの虚像Vが結ばれる。このように、フィールドシーケンシャル画像表示装置1は、車両運転者3に表示画像Dを虚像Vとして視認させることを可能とする。
この非表示期間駆動とは、フレームFにおけるミラーEそれぞれのオン期間とオフ期間が略均等になるように、ミラーEそれぞれを、オン/オフ制御させる駆動である。
具体的に図5を用いて説明すると、表示期間内オン駆動期間Fapと非表示期間内オン駆動期間Fbpとの和(総オン駆動期間Fp)が、表示期間内オフ駆動期間Faqと非表示期間内オフ駆動期間Fbqとの和と略均等になるように、制御部90は、非表示期間駆動の非表示期間内オン駆動期間Fbpと非表示期間内オフ駆動期間Fbqとを調整する。
制御部90は、表示画像Dを第1輝度閾値L1より低い輝度で表示させる際(輝度領域La)、表示期間割合Aを50%にする。また、表示画像Dの輝度Lが第1輝度閾値L1から第2輝度閾値L2の間の際(輝度領域Lb)、表示期間割合Aを70%にし、表示画像Dの輝度Lが第2輝度閾値L2以上の際(輝度領域Lc)、表示期間割合Aを100%にする。このように、制御部90が表示画像Dを表示したい輝度Lが、表示期間Faを短くしても達成できる程低い場合、フレームF内に占める非表示期間Fbを増加させることで、表示画像Dの輝度Lを制御部90が望む輝度Lに保ちつつ、フレームF内の総オン駆動期間Fpと総オフ駆動期間Fqとを略均等になるように調節することができ、表示素子のミラーEが、オン/オフ駆動状態のどちらか一定の状態に固着するのを防止し、表示素子の寿命を長くすることができる。
図8(a)は、輝度領域が第1輝度領域Laの場合を示す図である。輝度Lが第1輝度領域Laにある場合、全ての温度範囲において、表示期間割合Aが50%の状態を維持する。図8(b)は、輝度領域が第2輝度領域Lbの場合を示す図であり、制御部90は、温度Tが温度閾値T1より高くなった場合、表示期間割合Aを70%から50%に切り替える。また、図9(c)は、輝度領域が第3輝度領域Lcの場合を示す図であり、制御部90は、温度Tが温度閾値T1より高くなった場合、表示期間割合Aを100%から50%に切り替える。
具体的に説明すると、図10に示すような表示期間割合Aが100%のものから、図11に示すような表示期間割合Aが50%のものへ表示期間割合Aを切り替えた際、照明手段10の駆動電流値(Iro,Igo,Ibo)と駆動電流値を流す駆動期間(Hro,Hgo,Hbo)とを同時に変化させ、駆動電流値(Irx,Igx,Ibx)と駆動電流値を流す駆動期間(Hrx,Hgx,Hbx)に調整し、表示期間割合Aを切り替える。表示期間割合Aが減少(100%→50%)することによって、表示期間Faが減少するが、その表示期間Faの減少分を補うために、LED11の駆動電流値Iを増加させる。かかる構成により、表示期間割合Aを減少させても表示画像Dの輝度Lをそのまま維持することができ、視認者が表示期間割合Aの切り替わりによる表示画像D(虚像V)の輝度変化による違和感を抑制することができる。また、制御部90は、表示画像Dの輝度Lを輝度閾値より低くした後に、表示期間割合Aを低くしてもよい。
2 ウインドシールド
3 車両運転者視点
10 照明装置
11 照明手段
11r 赤色LED(第一照明手段)
11g 緑色LED(第二照明手段)
11b 青色LED(第三照明手段)
12 回路基板
13 反射透過光学手段
13a 反射板
13b ダイクロイックミラー
13c ダイクロイックミラー
14 輝度ムラ低減光学手段
20 照明光学系
30 DMD(表示素子、マイクロミラーデバイス)
40 温度検出手段
41 温度センサ
42 A/D変換器
50 投射光学系
60 スクリーン
70 平面ミラー
71 凹面ミラー
80 ハウジング
81 窓部
82 照度センサ
90 制御部
91 照明制御部
92 表示制御部
300 映像信号
310 照明制御データ
320 表示制御データ
R 赤色光
G 緑色光
B 青色光
Claims (6)
- 複数のミラーを有し、表示画像を表示するマイクロミラーデバイスと、
前記複数のミラーを少なくともオン駆動またはオフ駆動させる表示制御手段と、
第一の発光色にて前記マイクロミラーデバイスを照明する第一照明手段と、
第二の発光色にて前記マイクロミラーデバイスを照明する第二照明手段と、
前記表示画像のフレームを時間分割したサブフレーム毎に前記第一照明手段及び前記第二照明手段をフィールドシーケンシャル方式により駆動する照明制御手段と、
前記表示画像に基づき、前記表示制御手段と前記照明制御手段とを制御する制御部と、を備え、
前記フレームは、
前記表示制御手段が前記複数のミラーを通常駆動させ、前記照明制御手段が前記第一照明手段及び前記第二照明手段を駆動させることで、前記マイクロミラーデバイスに前記表示画像を表示する表示期間と、
前記表示制御手段が前記複数のミラーを非表示期間駆動させ、前記照明制御手段が前記第一照明手段及び前記第二照明手段を消灯させることで、前記マイクロミラーデバイスに前記表示画像を表示させない非表示期間と、を備え、
前記制御部は、所定の輝度制御条件に基づき、前記表示画像の輝度を予め定められた輝度閾値より低くする際、前記フレーム期間内に占める前記表示期間の割合である表示期間割合を低くし、
前記表示制御手段は、
前記ミラーそれぞれの前記フレーム内に占める前記オン駆動の割合を略半分になるように、前記表示期間における前記複数のミラーそれぞれのオン駆動した期間とオフ駆動した期間との割合に応じて、前記非表示期間における前記複数のミラーそれぞれのオン駆動する期間とオフ駆動する期間との割合を調整する、
ことを特徴とするフィールドシーケンシャル画像表示装置。 - 前記非表示期間駆動は、前記複数のミラーそれぞれを、所定の周期でオン/オフ制御させてなること、を特徴とする請求項1に記載のフィールドシーケンシャル画像表示装置。
- 前記制御部は、前記表示画像の輝度を前記輝度閾値より低くする際、前記表示期間割合を略半分まで低くすること、を特徴とする請求項1または2のいずれかに記載のフィールドシーケンシャル画像表示装置。
- 前記制御部は、前記表示期間割合を低くする際、前記第一照明手段と前記第二照明手段のうち駆動している照明手段の駆動電流値と前記駆動電流値を流す駆動期間とを、前記表示画像の輝度を略一定に保つように同時に変化させること、を特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のフィールドシーケンシャル画像表示装置。
- 温度を検出し、前記制御部に温度データを出力する温度検出手段をさらに備え、前記温度データが予め定められた温度閾値以上であるとき、前記表示期間割合を略半分まで低くすること、を特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のフィールドシーケンシャル画像表示装置。
- 外部の照度を測定し、前記制御部に照度データを出力する照度検出手段をさらに備え、前記制御部は、前記照度データが予め定められた照度閾値以下であるとき、前記輝度制御条件が成立したと判定し、前記表示画像の輝度を前記輝度閾値より低くすること、を特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のフィールドシーケンシャル画像表示装置。
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