JP2013178344A - 車両用表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】
高温環境下で使用しても表示素子の寿命を長くすることができ、さらに表示画像の輝度変化による違和感を防止することができる車両用表示装置を提供する。
【解決手段】
制御部９０は、表示画像Ｍを構成するフレームＦ内に、表示画像信号に基づき、照明制御部９１が光源１１を点灯させ、表示制御部９２が表示素子３０に表示画像Ｍを生成させる表示期間Ｆａと、照明制御部９１が光源１１を全て消灯させ、表示制御部９２が、フレームＦ内おける表示素子３０の各ミラーＥのオン駆動する割合が略半分になるように、表示素子３０を駆動する非表示期間Ｆｂと、を設け、表示制御部９２は、所定の条件により表示素子３０の各ミラーＥのオン駆動割合Ａを変化させる際、輝度を変化させないように光源１１の駆動電流Ｉと駆動期間Ｈとを同時に変化させる。
【選択図】 図９

Description

本発明は、光源からの光を空間光変調素子により空間光変調することにより画像表示する車両用表示装置に関するものである。
従来、車両のウインドシールド或いはコンバイナと称される半透過板に表示像を投影し、虚像を表示する車両用表示装置が種々提案されており、例えば特許文献１に開示されている。車両用表示装置１は、車両のダッシュボード内に配設されており、この車両用表示装置１が投影する表示光Ｌはウインドシールド２により反射され、車両運転者３は虚像Ｖを風景と重畳させて視認することができる（図１参照）。
このような車両用表示装置において、フィールドシーケンシャル駆動方式を用いた空間光変調素子を備えたものがある。空間光変調素子として、反射型表示デバイスであるＤＭＤ（ＤＭＤ；Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ−Ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）を車載のような高温環境下で使用する場合、常温環境下と同じようにＤＭＤを駆動してしまうと、ＤＭＤのミラーがオン／オフどちらか一定の状態に固着し、不可逆的な輝点欠陥あるいは黒点欠陥が発生してしまい、ＤＭＤの寿命が短くなるという問題があったが、本願出願人は、これに対し、表示画像を形成するフレームに、光源とＤＭＤとを駆動して画像表示させる表示期間と、光源を消灯させ、ＤＭＤを適宜駆動する非表示期間と、を設け、フレーム内のＤＭＤのミラーそれぞれのオン駆動の期間とオフ駆動の期間との割合が略均等になるように、非表示期間中にＤＭＤを駆動させる車両用表示装置を提案した（特願２０１１−２１００４２号）。
特開平５−１９３４００号公報
ところで、ＤＭＤの各ミラーの１フレーム内におけるオン期間とオフ期間との割合が変化した場合、表示される表示画像の輝度も変化し、車両運転者が違和感を覚えるおそれがある。
そこで、本発明は、前述の課題を鑑みて、高温環境下で使用しても表示素子の寿命を長くすることができ、さらに表示画像の輝度変化による違和感を防止することができる車両用表示装置を提供するものである。
本発明は、前述した課題を解決するため、第１の発明では、複数色の光を射出することができる光源と、表示画像信号に基づき、前記光源をフィールドシーケンシャルカラー制御する光源制御部と、前記光源からの光を所定の方向に空間光変調させるオン駆動と、前記オン駆動以外のオフ駆動とを少なくとも行う複数の画素を有し、前記所定の方向に前記表示画像信号に基づく表示画像をフレーム期間毎に生成する空間光変調素子と、前記表示画像信号に基づき、前記空間光変調素子の前記画素それぞれを前記オン駆動または前記オフ駆動させる光変調素子制御部と、を備え、前記フレーム期間は、前記表示画像信号に基づき、前記光源制御部が前記光源を点灯させ、前記光変調素子制御部が前記空間光変調素子に前記表示画像を生成させる表示期間と、前記光源制御部が前記光源を全て消灯させ、前記フレーム期間内において、前記画素それぞれの前記オン駆動の割合が略半分になるように前記空間光変調素子を駆動する非表示期間と、を有し、前記光変調素子制御部は、所定の条件により前記空間光変調素子の前記オン駆動割合を変化させる場合、前記光源の駆動電流値と駆動期間とを同時に変化させるものであり、斯かる構成により、高温環境下で使用しても表示素子の寿命を長くすることができ、さらに表示画像の輝度変化による違和感を防止することができる。
また、第２の発明では、前記光変調素子制御部は、前記非表示期間において、前記フレーム期間における前記画素それぞれのオフ駆動の期間がオン駆動の期間よりも長くなるように、前記空間光変調素子を駆動させるものであり、このように表示素子の個々の画素が持つヒンジ（表示素子の支点）にかかるオフ駆動の期間が、オン駆動の期間より若干長くなることで、仮に画素の固着が発生した場合でも、オン駆動で固着する可能性を低下させることができ、それにより特に輝点欠陥の発生を抑制し、視認者が輝点欠陥（表示）を注視することによる集中力の低下を抑制することができる。
本発明は、高温環境下で使用しても表示素子の寿命を長くすることができ、さらに表示画像の輝度変化による違和感を防止することができるフィールドシーケンシャル車両用表示装置を提供するものである。
本発明の実施形態における概観図 上記実施形態を示す表示装置の側面図 上記実施形態の照明光を発生する照明装置の概念図 上記実施形態の電気的構成説明図 上記実施形態の表示素子の概略図 上記実施形態における非表示期間を設けない場合の車両用表示装置の１フレーム内の動作を表すタイムチャート 上記実施形態における温度Ｔに基づく非表示期間割合Ａと駆動電流Ｉと駆動期間Ｈの推移を表す説明図であり、（ａ）は非表示期間割合Ａの温度特性であり、（ｂ）は駆動電流Ｉの温度特性であり、（ｃ）は駆動期間Ｈの温度特性である。 上記実施形態における表示期間Ｆａと非表示期間Ｆｂの関係を説明する説明図 上記実施形態における温度に基づき表示期間割合Ａ変更時の車両用表示装置の動作を表すフローチャート 上記実施形態における温度Ｔに基づき表示期間割合Ａ変更後の車両用表示装置の動作を表すタイムチャート 本発明の第２実施形態における温度に基づき表示期間割合Ａ変更時の車両用表示装置の動作を表すフローチャート 本発明の第２実施形態における車両用表示装置の動作を表すタイムチャート 本発明の第３実施形態における温度に基づき表示期間割合Ａ変更時の車両用表示装置の動作を表すフローチャート 本発明の第３実施形態における車両用表示装置の動作を表すタイムチャート 上記実施形態における温度Ｔに基づく表示期間割合Ａの変形例
以下、添付図面に基づいて、本発明を車両用表示装置１に適用した一実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態である車両用表示装置１を車両に搭載した際の概観を示した図である。車両用表示装置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Ｍ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Ｍ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。
図２は、本発明の一実施例である車両用表示装置１の構成図である。車両用表示装置１は、照明装置１０と、照明光学系２０と、表示素子３０と、温度検出手段４０と、投射光学系５０と、スクリーン６０と、平面ミラー７０と、凹面ミラー７１と、表示光Ｌが外部へ射出する窓部８１を有するハウジング８０と、制御部９０と、を備えている。
照明装置１０は、図３に示すように、光源１１と、アルミ基板からなり前記光源１１を実装する回路基板１２と、反射透過光学手段１３と、輝度ムラ低減光学手段１４と、を備える。
光源１１は、赤色照明光Ｒを発する赤色ＬＥＤ１１ｒと、緑色照明光Ｇを発する緑色ＬＥＤ１１ｇと、青色照明光Ｂを発する青色ＬＥＤ１１ｂと、から構成される。
反射透過光学手段１３は、光を反射する反射ミラー１３ａと、誘電体の多層膜等の薄膜が鏡面に形成された鏡で構成され、光の透過と反射を行うダイクロイックミラー１３ｂ、１３ｃと、からなるものである。
反射ミラー１３ａは、赤色ＬＥＤ１１ｒから発する光の進行方向側に所定の角度をもって配設され、赤色ＬＥＤ１１ｒからの赤色照明光Ｒを反射する。
ダイクロイックミラー１３ｂは、緑色ＬＥＤ１１ｇからの緑色照明光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に反射された光Ｒを透過し、緑色照明光Ｇを反射する。
ダイクロイックミラー１３ｃは、青色ＬＥＤ１１ｂからの青色照明光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、反射された赤色照明光Ｒと緑色照明光Ｇとを透過し、青色照明光Ｂを反射する。
輝度ムラ低減光学手段１４は、ミラーボックスやアレイレンズなどからなるもので、上述の照明光Ｃを乱反射、散乱、屈折させることで光のムラを低減する。このように照明装置１０は、後述する照明光学系２０の方向へ照明光Ｃを出射する。
照明光学系２０は、例えば凹状のレンズ等で構成され、照明装置１０から出射された照明光Ｃを後述する表示素子３０の大きさに調整する。
表示素子３０は、可動式のミラーＥ（特許請求の範囲における画素）を複数備えたＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ−Ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）からなり、このミラーＥの下部に設けた電極をマイクロセカンドオーダという非常に短い時間で駆動することによりオン／オフの二つの状態を持たせることで各ミラーＥは鏡面をヒンジを支点に±１２度傾斜させることができる。ミラーＥがオンのときは、ヒンジを支点に＋１２度傾斜し、照明光学系２０から出射された照明光Ｃを後述する投射光学系５０方向に反射する。オフのときは、ヒンジを支点に−１２度傾斜し、照明光Ｃは投射光学系５０方向に反射しない。従って、表示画像Ｍを表す表示画像データに基づき各ミラーＥを個別に駆動することにより、表示画像Ｍを投射光学系５０方向に投射する。
表示素子３０の各ミラーＥは、オン／オフの２つの状態以外に、車両用表示装置１の電源が切られた時、オン制御における傾斜とオフ制御における傾斜との中間点に制御される中間制御も行われ、本実施形態における中間点は０度の位置である。
温度検出手段４０は、表示素子３０のベース基板のセラミック部分に内蔵されるサーミスタ等からなる温度センサ４１と、Ａ／Ｄ変換器４２と、から構成され、温度センサ４１は、表示素子３０の温度を測定し、温度センサ４１から出力されたアナログデータをＡ／Ｄ変換器４２でデジタルデータに変換し、制御部９０に温度データＴを出力する。Ａ／Ｄ変換器４２は、制御部９０に内蔵されていてもよい。
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。
投射光学系５０は、例えば凹レンズもしくは凸レンズ等で構成され、表示素子３０から投影された表示画像Ｍの表示光Ｌを後述するスクリーン６０に効率よく照射するための光学系である。
スクリーン６０は、拡散板，ホログラフィックディフューザ，マイクロレンズアレイ等から構成され、投射光学系５０からの表示光Ｌを下面で受光して上面に表示画像Ｍを表示する。
平面ミラー７０は、スクリーン６０に表示された表示画像Ｍを後述する凹面ミラー７１に向かって反射させる。
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、表示光Ｌを後述の窓部８１から車両用表示装置１の外部へ射出する。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Ｍが拡大された大きさになる。
ハウジング８０は、硬質樹脂等から形成され、上方に所定の大きさの窓部８１を備えた箱状に形成される。ハウジング８０は、照明装置１０と、照明光学系２０と、表示素子３０と、温度検出手段４０と、投射光学系５０と、スクリーン６０と、平面ミラー７０と、凹面ミラー７１等を所定の位置に収納する。後述する制御部９０は、ハウジング８０の中に収納されてもよく、ハウジング８０の外部に配設され、配線などによりハウジング８０内部の構成部品と電気的な接続を行ってもよい。
窓部８１は、アクリル等の透光性樹脂から湾曲形状に形成されており、ハウジング８０の開口部に溶着等により取り付けられる。窓部８１は、凹面ミラー７１で反射された光を透過させる。
次に、図４を用いて車両用表示装置１の電気的構成について説明する。図４は本実施形態の表示装置の電気的構成説明図である。
制御部９０は、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）やマイコン、ＡＳＩＣなどのＣＰＵと、ＣＰＵを駆動させるプログラムやデータを記憶するメモリなどにより構成され、ＬＶＤＳ（Ｌｏｗ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｉｇｎａｌ）通信等によって表示画像Ｍを表示するための表示画像信号３００が外部より入力され、この表示画像信号３００の要求する光の輝度と発光タイミングで照明装置１０を制御するための照明制御データ３１０と、さらに前記表示画像信号３００の要求する表示画像Ｍを表示素子３０に表示するための表示制御データ３２０を、照明制御部９１と表示制御部９２とにそれぞれ出力することで、車両用表示装置１は表示画像Ｍを生成する。
本発明の車両用表示装置１における表示画像Ｍの生成方法としてフィールドシーケンシャルカラー（以下ＦＳＣ；Ｆｉｅｌｄ Ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ Ｃｏｌｏｒ）制御を行っており、本実施形態におけるＦＳＣ制御において、表示画像Ｍを構成する周期であるフレーム（特許請求の範囲におけるフレーム期間）Ｆは、ヒトがちらつきを視認できる臨界融合周波数以上の１／６０秒未満（６０Ｈｚ以上）に設定され、このフレームＦは、赤色ＬＥＤ１１ｒ，緑色ＬＥＤ１１ｇ，青色ＬＥＤ１１ｂが駆動する期間としてそれぞれ１／１８０秒ずつに分割され、さらに各色の駆動期間（１／１８０秒）をそれぞれ８ビットの時間階調が可能なように不均等な期間のサブフレームＳＦに分割される。本実施形態におけるＦＳＣ制御における設定は、概念的に説明したものであり、これらの記載に限定されるものではない。
照明制御部（光源制御部）９１は、照明制御データ３１０の要求する光強度とタイミングで、サブフレームＳＦ毎に異なる色の光源１１（赤色ＬＥＤ１１ｒ，緑色ＬＥＤ１１ｇ，青色ＬＥＤ１１ｂ）を高速に順次切替えるＦＳＣ制御を行う。照明制御データ３１０は、表示画像Ｍが所望の表示輝度および表示色が得られるように、光源１１が点灯するサブフレームＳＦ、点灯するタイミング、光源１１を駆動する駆動電流Ｉ、駆動期間Ｈなどを表すデータであり、照明制御部９１は、この照明制御データ３１０に基づき、選択されたサブフレームＳＦの所望のタイミング、駆動電流Ｉ、駆動期間Ｈで光源１１を駆動する。
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Ｅを＋１２度傾斜させるオン駆動または−１２度傾斜させるオフ駆動させるものである。表示制御データ３２０は、表示素子３０の個々のミラーＥ毎に生成されるものであり、そのミラーが所望の表示輝度および表示色を表現できるように、オン駆動するタイミング、オン駆動する期間などを表すデータである。表示制御部９２は、この表示制御データ３２０に基づく所望のサブフレームＳＦのタイミングとオン駆動する期間で各ミラーＥをオン／オフ駆動する。
つまり、表示画像Ｍを構成するために、照明装置１０は所望のサブフレームＳＦ毎に照明光Ｃ（赤色照明光Ｒ、緑色照明光Ｇ、青色照明光Ｂ）を所望の光強度で出力し、表示素子３０を照明する。表示素子３０の各ミラーＥは、表示画像Ｍを生成するため、ミラーＥ毎に所望のタイミングでスクリーン６０の方向へ照明光Ｃを反射させる。斯かる構成により、光源１１の赤色照明光Ｒ、緑色照明光Ｇ、青色照明光Ｂを基本色にして、時分割の加法混合による混色が行われ、表示画像Ｍはカラーで表現される。
このようなＦＳＣ制御による照明装置１０と表示素子３０の具体的な動作について、図５，６を用いて説明する。図５は、複数のミラーＥ（単色ミラーＥａ，混色ミラーＥｂ，消灯ミラーＥｃ）を備えた表示素子３０の概略図であり、図６は、表示素子３０の各ミラーＥ（単色ミラーＥａ，混色ミラーＥｂ，消灯ミラーＥｃ）の動作と光源１１（赤色ＬＥＤ１１ｒ，緑色ＬＥＤ１１ｇ，青色ＬＥＤ１１ｂ）の動作を説明するタイムチャートである。
表示素子３０において単色を表現する単色ミラーＥａは、例えば、図６に示すように緑色ＬＥＤ１１ｇが発光するタイミング（ｔ６１〜ｔ６２）に合わせてオン駆動されることにより、緑色ＬＥＤ１１ｇの緑色照明光Ｇを所定の方向に反射する。また、表示素子３０において混色を表現する混色ミラーＥｂは、例えば、図６に示すように赤色ＬＥＤ１１ｒと緑色ＬＥＤ１１ｇが発光するタイミング（ｔ６０〜ｔ６１及びｔ６１〜ｔ６２）に合わせてオン駆動されることにより、赤色照明光Ｒと緑色照明光Ｇとの混合の光を所定の方向に反射する。また、表示素子３０において何も表示しない消灯ミラーＥｃは、例えば、図６に示すように全てのタイミング（ｔ６０〜ｔｘ）において、オフ駆動されることにより、いずれの光も反射されることなく表示は行われない。
以上の構成からなる車両用表示装置１が虚像Ｖを表示するまでの動作を簡潔に述べれば、
（１）制御部９０は、外部からの表示画像信号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、ＦＳＣ制御により照明光Ｃを表示素子３０に射出する。
（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Ｅ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Ｍ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Ｍ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Ｍ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Ｍ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Ｍの虚像Ｖが結ばれる。このように、車両用表示装置１は、車両運転者３に表示画像Ｍを虚像Ｖとして視認させることを可能とする。
次に本実施形態の車両用表示装置１における非表示期間Ｆｂについて説明する。図７（ａ）は、予め制御部９０の記憶部に記憶されたフレームＦ内の表示期間Ｆａが占める割合を表す表示期間割合Ａの温度特性図である。本実施形態における車両用表示装置１は、温度検出手段４０により測定される表示素子３０の温度Ｔが第一温度閾値Ｔ１以上になった場合、予め記憶部に記憶された図７（ａ）に示すような表示期間割合Ａの温度特性図に基づき、フレームＦ内に非表示期間Ｆｂを略０．５（５０％）設ける。温度Ｔが第一温度閾値Ｔ１より低い場合、制御部９０は、フレームＦ内に非表示期間Ｆｂを設けず、表示画像Ｍを生成するための表示期間Ｆａのみとする。このように、フレームＦ内を表示期間Ｆａのみとすることで、高輝度の表示画像Ｍを生成することができ、必要とされる高温時（温度Ｔが第一温度閾値Ｔ１以上になった場合）のみ、表示素子３０の各ミラーＥの固着を抑制することができる。また、温度Ｔが第一温度閾値Ｔ１より低い場合でも、非表示期間ＦｂをフレームＦ内に数パーセント設け、各ミラーＥにかかる負担を軽減する構成としてもよい。
フレームＦは、上述のように温度Ｔが第一閾値Ｔ１以上の際、図８に示すように、そのフレームＦ内に表示期間Ｆａと非表示期間Ｆｂを０．５（５０％）ずつ設ける。
表示期間Ｆａにおいて、照明制御部９１は、照明制御データ３１０の要求する光強度とタイミングで、サブフレームＳＦ毎に異なる色の光源１１（赤色ＬＥＤ１１ｒ，緑色ＬＥＤ１１ｇ，青色ＬＥＤ１１ｂ）を高速に順次切替えるＦＳＣ制御を行い、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Ｅを＋１２度傾斜させるオン駆動または−１２度傾斜させるオフ駆動させる。つまり、表示期間ＦａにおけるミラーＥがオン／オフ駆動する割合である表示期間内オン駆動割合Ｆａｐと表示期間内オフ駆動割合Ｆａｑは、各ミラーＥの表現する表示輝度、表示色により（各ミラーＥが入力する表示制御データ３２０により）異なる。
非表示期間Ｆｂにおいて、照明制御部９１は、光源１１を全て消灯させ、表示制御部９２は、個々のミラーＥをオン／オフ駆動させることにより、フレームＦ内における個々のミラーＥがオン駆動した割合であるフレーム内オン駆動割合Ｐを略０．５（５０％）になるように制御する。つまり、非表示期間ＦｂにおけるミラーＥがオン／オフ駆動する割合である非表示期間内オン駆動割合Ｆｂｐと非表示期間内オフ駆動割合Ｆｂｑは、フレーム内オン駆動割合Ｐが０．５（５０％）になるように制御される。このように、フレームＦ内の個々のミラーＥのフレーム内オン駆動割合Ｐを略０．５（５０％）にする（オン駆動とオフ駆動との割合を略等しくする）ことにより、個々のミラーＥが持つヒンジ（ミラーＥの支点）にかかる負担をオン駆動側とオフ駆動側とで均等にし、ミラーＥがオン／オフどちらかの状態で固着されるのを抑制でき、高温環境下で使用しても表示素子３０の寿命を長く保つことができる。
非表示期間Ｆｂを設ける際の車両用表示装置１の動作を図８（ｂ）（ｃ）と図９、図１０とを用いて説明する。図８（ｂ）（ｃ）は、表示期間割合Ａを切り替えた際の光源１１を駆動する駆動電流Ｉと駆動期間Ｈの推移を表した図であり、図９は、温度Ｔに基づき表示期間割合Ａを切り替える際の車両用表示装置１の動作を表すフローチャートであり、図１０は、表示期間割合Ａが０．５（５０％）になった際の表示素子３０の各ミラーＥの動作と光源１１の動作を説明するタイムチャートである。
図９のフローチャートのステップＳ１１において、制御部９０は、温度検出手段４０が検出した表示素子３０の温度Ｔが第一温度閾値Ｔ１以上であるかを判定する。温度Ｔが第一温度閾値Ｔ１以上であると判定された場合、ステップＳ１２において、制御部９０は、フレーム内オン駆動割合Ｐが０．５（５０％）になるように、非表示期間Ｆｂ内おけるミラーＥがオン駆動する割合である非表示期間内オン駆動割合Ｆｂｐを算出する。非表示期間内オン駆動割合Ｆｂｐは、フレーム内オン駆動割合Ｐと、表示期間内オン駆動割合Ｆａｐと、表示期間割合Ａにより式１で求められる。
Figure 2013178344
図１０の単色ミラーＥａの非表示期間内オン駆動割合Ｆｂｐを具体的に計算してみると、フレーム内オン駆動割合Ｐは、表示素子３０のミラーＥのヒンジの負担をオン駆動側とオフ駆動側で均一にするために０．５（５０％）に設定され、表示期間割合Ａは、予め記憶部９１に記憶された図７（ａ）のような温度特性に基づき設定されるので、本実施形態においては０．５（５０％）に設定され、表示期間内オン駆動割合Ｆａｐは、各ミラーの表現したい表示輝度、表示色によるが、計算上０．４（４０％）と想定すると、非表示期間内オン駆動割合Ｆｂｐは０．６（６０％）と算出される。つまり、図１０の単色ミラーＥａは、非表示期間Ｆｂにおいて、オン駆動を６０％（オフ駆動４０％）とすることで、フレームＦ内のオン駆動とオフ駆動との割合が等しくなる（フレーム内オン駆動割合Ｐが０．５（５０％）になる）ので、ミラーＥが持つヒンジ（ミラーＥの支点）にかかる負担をオン駆動側とオフ駆動側とで均等にし、ミラーＥがオン／オフどちらかの状態で固着されるのを抑制できる。
同様に図１０の混色ミラーＥｂにおいては、表示期間内オン駆動割合Ｆａｐが０．８（８０％）であるので、非表示期間内オン駆動割合Ｆｂｐは、０．２（２０％）と算出され、消灯ミラーＥｃにおいては、表示期間内オン駆動割合Ｆａｐが０（０％）であるので、非表示期間内オン駆動割合Ｆｂｐは、１．０（１００％）と算出される。
ステップＳ１３において、制御部９０は、後述するステップＳ１６ｂによって切り替える前の光源１１の駆動電流Ｉである切替前駆動電流Ｉｏ（切替前赤色ＬＥＤ駆動電流Ｉｒｏ，切替前緑色ＬＥＤ駆動電流Ｉｇｏ，切替前青色ＬＥＤ駆動電流Ｉｂｏ）をもとに、後述するステップＳ１６ｂによって切り替える際の目標とする光源１１の駆動電流Ｉである目標駆動電流Ｉｘ（目標赤色ＬＥＤ駆動電流Ｉｒｘ，目標緑色ＬＥＤ駆動電流Ｉｇｘ，目標青色ＬＥＤ駆動電流Ｉｂｘ）を算出する。
目標駆動電流Ｉｘは、後述するステップＳ１６ａによって切り替える前の表示期間Ａである切替前表示期間割合Ａｏと、後述するステップＳ１６ａによって切り替える際の目標とする表示期間Ａである目標表示期間割合Ａｘから式２により求められる。本実施形態においては、切替前表示期間割合Ａｏが１．０（１００％）であり、目標表示期間割合Ａｘが０．５（５０％）であるので、目標駆動電流Ｉｘは切替前駆動電流Ｉｏの２倍になる。
Figure 2013178344
さらにステップＳ１４において、制御部９０は、後述するステップＳ１６ｂによって切り替える前の光源１１の駆動期間Ｈである切替前駆動期間Ｈｏ（切替前赤色ＬＥＤ駆動期間Ｈｒｏ，切替前緑色ＬＥＤ駆動期間Ｈｇｏ，切替前青色ＬＥＤ駆動期間Ｈｂｏ）をもとに、後述するステップＳ１６ｂによって切り替える際の目標とする光源１１の駆動期間Ｈである目標駆動期間Ｈｘ（目標赤色ＬＥＤ駆動期間Ｈｒｘ，目標緑色ＬＥＤ駆動期間Ｈｇｘ，目標青色ＬＥＤ駆動期間Ｈｂｘ）を算出する。
目標駆動期間Ｈｘは、後述するステップＳ１６ａによって切り替える前の表示期間Ａである切替前表示期間割合Ａｏと、後述するステップＳ１６ａによって切り替える際の目標とする表示期間Ａである目標表示期間割合Ａｘから式３により求められる。本実施形態においては、切替前表示期間割合Ａｏが１．０（１００％）であり、目標表示期間割合Ａｘが０．５（５０％）であるので、目標駆動電流Ｉｘは切替前駆動電流Ｉｏの０．５倍になる。
Figure 2013178344
ステップＳ１５において、制御部９０は、上記の計算の算出が終了後、どのタイミングで（例えば算出後３フレーム後から）切り替えを行うかを予め記憶部に記憶されたデータに基づき、照明制御部９１と表示制御部９２との切り替えタイミングの同期を行う。
ステップＳ１５において調整されたタイミングで、制御部９０は、表示制御部９２を介して行う表示素子３０の各ミラーＥの表示期間割合Ａの切り替え（Ｓ１６ａ）と、照明制御部９１を介して行う光源１１の駆動タイミング、駆動電流Ｉ、駆動期間Ｈの切り替え（Ｓ１６ｂ）と、を以下に示すように同時に行う。
ステップＳ１６ａにおいて、制御部９０は、表示制御部９２を介して、表示素子３０の各ミラーＥの表示期間割合Ａを切替前表示期間割合Ａｏ（１．０（１００％））から目標表示期間割合Ａｘ（０．５（５０％））に切り替え、非表示期間Ｆｂにおいて、ステップＳ１１において算出した非表示期間内オン期間Ｆｂｐになるようにオン／オフ駆動をさせる。
ステップＳ１６ａにおいて、表示期間割合Ａが切替前表示期間割合Ａｏから目標表示期間Ａｘに切り替えられると、サブフレームＳＦのタイミングもそれに基づき変更される。
ステップＳ１６ｂにおいて、制御部９０は、照明制御部９２を介して、光源１１の駆動タイミングをステップＳ１６ａにより変更されたサブフレームＳＦのタイミングに合わせ、さらに光源１１の駆動電流Ｉ（赤色ＬＥＤ駆動電流Ｉｒ，緑色ＬＥＤ駆動電流Ｉｇ，青色ＬＥＤ駆動電流Ｉｂ）を目標駆動電流Ｉｘ（目標赤色ＬＥＤ駆動電流Ｉｒｘ，目標緑色ＬＥＤ駆動電流Ｉｇｘ，目標青色ＬＥＤ駆動電流Ｉｂｘ）に切り替え、光源１１の駆動期間Ｈ（赤色ＬＥＤ駆動期間Ｈｒ，緑色ＬＥＤ駆動期間Ｈｇ，青色ＬＥＤ駆動期間Ｈｂ）を目標駆動期間Ｈｘ（目標赤色ＬＥＤ駆動期間Ｈｒｘ，目標緑色ＬＥＤ駆動期間Ｈｇｘ，目標青色ＬＥＤ駆動期間Ｈｂｘ）に切り替える。
以上の構成により本実施形態の車両用表示装置１は、表示素子３０の温度Ｔが予め記憶部に記憶された第一温度閾値Ｔ１以上になった際、記憶部に記憶された表示期間割合Ａの温度特性に基づき、フレームＦ内に非表示期間Ｆｂを設け、この非表示期間Ｆｂにおいて、表示素子３０の各ミラーＥを、フレームＦ内のオン駆動とオフ駆動の割合が略均等（フレーム内オン駆動割合Ｐが０．５（５０％））になるようにオン／オフ駆動させることにより、個々のミラーＥが持つヒンジ（ミラーＥの支点）にかかる負担をオン駆動側とオフ駆動側とで均等にし、ミラーＥがオン／オフどちらかの状態で固着されるのを抑制でき、高温環境下で使用しても表示素子３０の寿命を長く保つことができる。さらに、表示素子３０の表示期間割合Ａの切り替えに基づき、光源１１の駆動タイミングと駆動電流Ｉと駆動期間Ｈを切り替えるので、温度Ｔが第一温度閾値Ｔ１以上になり、フレーム内オン駆動割合Ｐが変更されても虚像Ｖ（表示画像Ｍ）の表示輝度の変化を防止することができ、車両運転者３が違和感を覚えることを抑制することができる。
また、上記実施形態において、表示素子３０の温度Ｔが第一温度閾値Ｔ１以上になった際のフレーム内オン駆動割合Ｐを５０％に設定したが、フレーム内における個々のミラーＥのオン駆動が４９％、オフ駆動が５１％のように、オフ駆動の期間をオン駆動の期間より若干長くすることが望ましい。
斯かる構成により、仮にミラーＥが固着した場合でも、ミラーＥがオン駆動の状態で固着する可能性を極端に低下させることができ、つまりは照明光Ｃをスクリーン５０側へ反射する輝点欠陥の発生する可能性を極端に低下させることができる。よって、本実施例における車両用表示装置を視認するものが輝点欠陥（表示）を注視し、運転に対する集中力が低下することを抑制することができる。
また、同様の理由から、フレームＦ内における非表示期間Ｆｂを、表示期間Ｆａより長く設定することが望ましい。
以上が本発明における第１実施形態であったが、これより図を用いて、変形例を説明する。
（第２実施形態）
図１１は、本発明の第２実施形態における車両用表示装置１のフローチャートであり、図１２は、図１１におけるステップＳ２６の後の表示素子３０と光源１１の動作を表したタイムチャートである。第１実施形態において、光源１１の駆動タイミングと駆動電流Ｉと駆動期間Ｈを同時に変更したが、ステップＳ２６ａにより表示素子３０の各ミラーＥの表示期間割合Ａを切り替え、ステップＳ２６ｂにより、表示期間割合Ａの切り替えに合わせて、光源１１の駆動タイミングを切り替え、その後のステップＳ２７において、光源１１の駆動電流Ｉと駆動期間ＨをサブフレームＳＦに合わせ、目標駆動電流Ｉｘと目標駆動期間Ｈｘに切り替えてもよい。Ｓ２６ａ，Ｓ２６ｂにおいては、表示素子３０の各ミラーＥの表示期間割合Ａの切り替えに基づき、光源１１の発光タイミングを調整しただけなので、表示素子３０による表示画像Ｍの輝度は切り替え前と変わらない。
（第３実施形態）
図１３は、本発明の第３実施形態における車両用表示装置１のフローチャートであり、図１４は、図１３におけるステップＳ３５の後の表示素子３０と光源１１の動作を表したタイムチャートである。ステップＳ３５において、表示期間割合Ａが目標表示期間割合Ａｘになった場合のサブフレームＳＦの期間に合うように、光源１１の駆動電流Ｉと駆動期間Ｈを、目標駆動電流Ｉｘと目標駆動期間Ｈｘに切り替え、その後のステップＳ３７ａにより表示素子３０の各ミラーＥの表示期間割合Ａを切り替え、ステップＳ３７ｂにより、表示期間割合Ａの切り替えに合わせて、光源１１の駆動タイミングを切り替えてもよい。
また、表示期間割合Ａを切り替える温度Ｔの閾値を第一温度閾値Ｔ１のみとしていたが、図２１に示すように、第２温度閾値Ｔ２をさらに設け、ヒステリシス制御特性を持たせてもよい。このようにヒステリシス制御特性を持たせることにより、閾値付近における温度データＴの揺らぎによる表示期間割合Ａの揺らぎを軽減できる。
１ 車両用表示装置
２ ウインドシールド
３ 車両運転者
１０ 照明装置
１１ 光源
１１ｒ 赤色ＬＥＤ
１１ｇ 緑色ＬＥＤ
１１ｂ 青色ＬＥＤ
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 表示素子（空間光変調素子）
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
９０ 制御部
９１ 照明制御部（光源制御部）
９２ 表示制御部（光変調素子制御部）
３００ 表示画像信号
３１０ 照明制御データ
３２０ 表示制御データ

Ａ 表示期間割合
Ａｏ 切替前表示期間割合
Ａｘ 目標表示期間割合
Ｂ 青色照明光
Ｃ 照明光
Ｅ ミラー（画素）
Ｅａ 単色ミラー
Ｅｂ 混色ミラー
Ｅｃ 消灯ミラー
Ｆ フレーム（フレーム期間）
Ｆａ 表示期間
Ｆａｐ 表示期間内オン駆動割合
Ｆａｑ 表示期間内オフ駆動割合
Ｆｂ 非表示期間
Ｆｂｐ 非表示期間内オン駆動割合
Ｆｂｑ 非表示期間内オフ駆動割合
Ｇ 緑色照明光
Ｌ 表示光
Ｍ 表示画像
Ｐ フレーム内オン駆動割合
Ｒ 赤色照明光
ＳＦ サブフレーム
Ｔ 温度
Ｔ１ 第一温度閾値
Ｔ２ 第二温度閾値
Ｖ 虚像

Claims (2)

  1. 複数色の光を射出することができる光源と、
    表示画像信号に基づき、前記光源をフィールドシーケンシャルカラー制御する光源制御部と、
    前記光源からの光を所定の方向に空間光変調させるオン駆動と、前記オン駆動以外のオフ駆動とを少なくとも行う複数の画素を有し、前記所定の方向に前記表示画像信号に基づく表示画像をフレーム期間毎に生成する空間光変調素子と、
    前記表示画像信号に基づき、前記空間光変調素子の前記画素それぞれを前記オン駆動または前記オフ駆動させる光変調素子制御部と、を備え、
    前記フレーム期間は、
    前記表示画像信号に基づき、前記光源制御部が前記光源を点灯させ、前記光変調素子制御部が前記空間光変調素子に前記表示画像を生成させる表示期間と、
    前記光源制御部が前記光源を全て消灯させ、前記フレーム期間内において、前記画素それぞれの前記オン駆動の割合が略半分になるように前記空間光変調素子を駆動する非表示期間と、を有し、
    前記光変調素子制御部は、所定の条件により前記空間光変調素子の前記オン駆動割合を変化させる場合、前記光源の駆動電流値と駆動期間とを同時に変化させることを特徴とする車両用表示装置。
  2. 前記光変調素子制御部は、前記非表示期間において、前記フレーム期間における前記画素それぞれのオフ駆動の期間がオン駆動の期間よりも長くなるように、前記空間光変調素子を駆動させることを特徴とする請求項１に記載の車両用表示装置。


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