JP2014126640A - 車両用光源制御装置、及び車両用画像投影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
光源の光強度検出を高速化した場合でも、部品コストの上昇を抑えつつ、良好なホワイトバランスを保つことができる車両用光源制御装置、及び車両用画像投影装置を提供する。
【解決手段】
光源１１を点灯する際に、点灯信号と同期して出力される駆動信号Ｄから、Ｆ／Ｂ回路（波形整形手段）４２が、光源１１の点灯開始タイミングよりも遅れた立ち上がりをするイネーブル信号（整形信号）Ｄｒｂを生成し、これに基づき、第１スイッチ部（スイッチ手段）ＳＷ１が光源１１の点灯開始から所定時間遅れてオンする（光強度信号Ｌのうち光源１１の点灯開始から所定時間後の光強度信号Ｌのみ出力する）ことができ、Ｆ／Ｂ回路４２は光源１１の点灯開始直後のノイズの少ない光強度（Ｌｐ）に基づき光源１１の出力強度を調整する
【選択図】 図６

Description

本発明は、光源からの光を空間光変調することで表示画像を生成して所定箇所に投影する画像投影装置と、この画像投影装置に用いられる光源制御装置に関するものであり、特に昼夜様々な照度環境下で使用される車両に搭載されるものである。

従来の車両用画像投影装置としては、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画像を投影し、この表示画像を虚像として視認する車両用ヘッドアップディスプレイ装置（以下、ＨＵＤ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。

上記のＨＵＤ装置のように、表示画像を投影する画像投影装置として、特許文献２に開示されるような、フィールドシーケンシャルカラー方式（以下、ＦＳＣ方式と記載）を用いるフィールドシーケンシャルカラー画像投影装置（以下、ＦＳＣ画像投影装置と記載）が知られている。
このようなＦＳＣ画像投影装置は、表示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、光源を異なる発光色で順次点灯させ、マトリクス状に配設された画素を有するＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）や液晶表示器（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）などからなる空間光変調素子(ＳＬＭ；Ｓｐａｔｉａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ)を、画像データに基づいて各画素を個別に駆動することで、光源からの照明光を空間光変調し、画像データに基づく所望の表示画像を生成するものである。

このような画像投影装置の光源としては、半導体発光素子が用いられるが、これらの半導体発光素子は、光特性（駆動電流と光強度との関係）が経時変化や使用温度などによって大きく異なる。よって、所望の光強度を得ようと、対応した駆動電流を供給して半導体発光素子を駆動したとしても、上記の理由により所望の光強度を得られず、結果として出力される表示画像の明るさやホワイトバランスが崩れてしまう。この問題を解決するため、光源から出射された光の光強度をフォトダイオードなどの光強度検出手段により検出し、この検出した光強度をフィードバックして光源が出射する光の光強度を調整する必要がある。

この点について特許文献２には、光源の駆動電流の出力開始タイミングより所定の遅延時間だけ遅れたタイミングにおける光強度をサンプリングデータとして取得することで、光源の光出力のタイミングと、光強度検出手段の光強度検出タイミングとの間で同期をとり、どの光源による光強度であるかを関連づけ、さらにサンプリングデータの取得タイミングを所定時間遅らせることで、光源の点灯開始直後におけるリンギング等の光の揺らぎ（ノイズ）を検出してしまうことによる光強度検出精度の低下を防止するフィードバック制御が開示されている。

ところで、このようなＦＳＣ方式では、１フレームにおける３色光の加法混色によりカラーが認識されるものであり、例えば図９（ａ）に示すように、ＳＬＭの第１の画素Ｍ１が、１フレーム内に赤色Ｒのみをユーザが視認可能方向に変調した場合、第１の画素Ｍ１はユーザにとって赤色に認識され、また、ＳＬＭの第２の画素Ｍ２が、１フレーム内に緑色Ｇと青色Ｂのみを視認可能方向に変調した場合、第２の画素Ｍ２はユーザにとって緑色と青色の混色に認識される。実際、ユーザによるまばたきや急速な視線移動などによりＳＬＭの画素とユーザの視認位置との関係は一定でなくなり、図９（ｂ）に示すように、第１の画素Ｍ１は、画素と視線位置が一定の場合には赤色で視認されるところ、緑色Ｇの発光タイミングで画素とユーザの視認位置がずれてしまうと、赤色と緑色の混色に視認されてしまうカラーブレイクアップ（色ワレ）という現象が発生してしまう。

このようなカラーブレイクアップを防止する方法として、特許文献３に、画像を形成するフレーム周波数をヒトの臨界融合周波数より高い１８０Ｈｚ以上とすることで、カラーブレイクアップが知覚されることを軽減または消退させることが開示されている。

特開平５−１９３４００号公報 特開２００９−２５８７４５号公報 特開２００３−８０４９２号公報

しかしながら、特許文献３に開示されるように、カラーブレイクアップを防止するためにフレーム周波数を上げた場合、光源の切り替わりが高速になり、これに基づき光源の光強度検出も高速化する必要があり、特許文献２のように、光源の駆動電流の出力開始タイミングより所定の遅延時間だけソフトウエアなどで遅らせる場合、ソフトウエアの処理速度を高速化する必要があり、高速のソフトウエア処理が可能な部品を用いることにより、部品コストが上昇するおそれがあった。

そこで、本発明は、前述の課題を鑑みて、部品コストの上昇を抑えつつ、良好なホワイトバランスを保つことができる車両用光源制御装置、及び車両用画像投影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の発明は、異なる色の光を順次射出する複数種類の光源と、前記光源が射出する光の光強度を検出して光強度信号を生成する光強度検出部と、前記複数種類の光源うち点灯する光源を示す選択信号を生成する光源選択信号生成手段と、前記選択信号を入力し、信号のリーディング・エッジが所定の基準レベル以上または以下になるタイミングを、前記選択信号のリーディング・エッジのタイミングより遅れた整形信号に波形整形する波形整形手段と、前記整形信号が前記基準レベル近傍以上または以下になる際、前記光強度信号を出力するスイッチ手段と、前記スイッチ手段が出力する前記光強度信号に基づき、前記光源の出力強度が目標値に近づくように制御する光源制御手段と、を備えることを特徴とする車両用光源制御装置である。

また、第２の発明は、本発明における車両用光源制御装置と、前記車両用光源制御装置からの光を空間光変調することで画像を所定方向に投影する空間変調素子と、を備えたことを特徴とする車両用画像投影装置である。

前記車両用光源制御装置においては、波形整形手段が光源の点灯開始タイミング（選択信号のリーディング・エッジ）よりも遅れたリーディング・エッジを有する整形信号を生成し、これに基づき、スイッチ手段が光源の点灯開始から所定時間遅れてオンする（光強度信号のうち光源の点灯開始から所定時間後の光強度信号のみ出力する）ことができ、光源制御手段は光源の点灯開始直後のノイズの少ない光強度に基づき光源の出力強度を調整することができる。

また、光源の点灯開始を検出して所定時間経過を計時した後に光強度を検出する構成ではないので、計時開始のタイミングを検出して高速で計時するような高速のソフトウエア処理ができる部品が必要なく、部品コストを抑えることができる。

また、前記選択信号を矩形波信号とすることで、光源の点灯開始タイミング（選択信号のリーディング・エッジ）に合わせて、常に略一定の遅延時間で、整形信号のリーディング・エッジを形成できるため、安定した光強度検出ができる。

また、前記整形信号を、前記波形整形手段により、信号のトレーリング・エッジが所定の基準レベル以上または以下になるタイミングを、前記選択信号のトレーリング・エッジのタイミングより早めて波形整形された信号とすることにより、光強度検出において不安定になりがちな光源消灯時の光強度信号を光源制御手段に出力しない構成になるので、光強度の誤検出を防止することができる。

また、前記光強度検出部が、光源が射出する異なる色の光を順次検出することで、各色毎に光強度検出部を設ける必要がなく、光強度検出部の数を削減することができ、部品コストを抑えることができる。また、上記のように光源制御手段には、光強度信号のうち光源の点灯開始から所定時間後の光強度信号のみが入力されるので、前の色の光強度検出とその後の光強度検出との間は、必ず光強度信号が入力されない期間があるため、異なる色の光を順次検出したとしても他の色の光強度信号の影響を受けることがなく、精度のいい光強度検出を行うことができる。

また、前記波形整形手段と前記スイッチ手段とを、前記光源の射出する光の色毎にそれぞれ設け、前記スイッチ手段と前記光源制御手段との間に、前記スイッチ手段が出力する前記光強度信号の最大値を保持するピーク保持回路をそれぞれ設けることにより、各色毎の光強度信号を一定時間保持しておくことができ、光源制御手段が、各色の光強度信号を検出するタイミングに自由度を持たせることができ、斯かる構成により光源制御手段のスペックを落とし、部品コストを抑えることができる。

また、前記波形整形手段が、前記光源の出力強度の大きさを検出し、前記光源の出力強度が大きい場合、前記整形信号のリーディング・エッジが前記基準レベル以上または以下になるタイミングをさらに遅らせることで、出力強度が大きく光強度の安定が遅い場合には、それに合わせて、光強度信号出力をさらに遅延させることができ、ノイズの影響のない精度のいい光強度検出を行うことができる。

さらに、前記車両用画像投影装置においては、前記車両用光源制御装置と、車両用光源制御装置からの光を空間光変調することで画像を所定方向に投影する空間変調素子とを備えたことにより、カラーブレイク抑制のためにフレーム周波数を高くしても、部品コストの上昇を抑えつつ、良好なホワイトバランスを有する表示画像を生成することができる。

本発明の実施形態であるＨＵＤ装置１を車両に搭載した際の概観図 上記実施形態のＨＵＤ装置１の断面の概念図 上記実施形態の画像投影装置１０の概念図 上記実施形態のＨＵＤ装置１の電気的構成図 上記実施形態のＨＵＤ装置１の電気的構成図のうち、フィードバック回路４２を中心に詳細化した電気的構成図 上記実施形態のフィードバック回路４２の電気的構成図 上記実施形態のフィードバック回路４２の動作を示すタイミングチャート 上記実施形態の制御群４０の動作を示すタイミングチャート カラーブレイクを説明する概念図

以下、添付図面に基づいて、本発明の車両用画像投影装置を車両に搭載するヘッドアップディスプレイ装置（以下、ＨＵＤ装置と記載）１に適用した一実施形態について説明する。

図１は、本発明の一実施例であるＨＵＤ装置１を車両に搭載した際の概観を示した図である。

ＨＵＤ装置１は、図１に示すように、車両のダッシュボード内に設けられ、生成した表示画像を示す表示光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の虚像Ｖを視認させるものである。これにより、車両運転者３は、前方から視線を逸らさずに虚像Ｖを視認することができる。

図２は、ＨＵＤ装置１の断面の概念図である。ＨＵＤ装置１は、図２に示すように、画像光Ｌを生成して凹面ミラー２０の方向へ画像光Ｌを投射する画像投影部１０と、画像投影部１０からの画像光Ｌをウインドシールド２へ反射する凹面ミラー２０と、ハウジング３０と、図示しない制御群４０と、を備える。

ＨＵＤ装置１は、図１に示すように車両ＥＣＵ４に電気的に接続され、車両ＥＣＵ４から出力される車両情報、警告情報、表示指示情報などの入力情報を電気信号で入力し、これらの入力情報を制御群４０で演算処理して、画像投影部１０と凹面ミラー２０とを駆動させることで、所望の表示画像を示す表示光Ｌを、所望のタイミング、所望の表示輝度でウインドシールド２に投影するものである。以下に、画像投影部１０の構成を、図３を用いて説明する。図３は、画像投影部１０の部品構成を示すブロック図である。

（画像投影部１０）
画像投影部（特許請求の範囲における車両用画像投影装置）１０は、図３に示すように、光源１１と、光合成手段１２と、反射部１３と、プリズム１４と、空間光変調素子１５と、光センサ（光強度検出部）１６と、投写レンズ１７と、透過型スクリーン１８と、を備え、フィールドシーケンシャルカラー方式（以下、ＦＳＣ方式と記載）でカラーの表示画像を生成するものであり、光源１１が異なる色の照明光Ｃを順次点灯し、空間光変調素子１５が光源１１からの照明光Ｃを受けて空間光変調することで所望の表示画像を、所望の表示輝度で生成し、この表示画像を示す表示光Ｌを凹面ミラー２０の方向へ投射するものである。また、画像投影部１０は、光センサ１６が照明光Ｃの光強度を検出し、この検出した光強度を制御群４０にフィードバックすることで光源１１の光出力が調整され、延いてはホワイトバランスが良好な表示画像を生成することができる。本願の特許請求の範囲に記載の車両用光源制御装置は、光源１１と光センサ（光強度検出部）１６と制御群４０からなるものであり、制御群４０は、本願の特許請求の範囲に記載の光源選択信号生成手段と、光源制御手段と、波形整形手段と、スイッチ手段と、を機能として備える。

光源１１は、発光ダイオードなどの半導体発光素子で構成され、波長の異なる赤色光源１１ｒと，緑色光源１１ｇと、青色光源１１ｂと、を有し、後述する制御部４１から供給される駆動電流に基づき、照明光Ｃ（赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂ）を射出するものであり、赤色光源１１ｒと，緑色光源１１ｇと、青色光源１１ｂとが時分割的に個別に点灯することで、順次、赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂを発する。

光合成手段１２は、光を反射する反射ミラー１２ａ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１２ｂ、ダイクロイックミラー１２ｃと、からなるものである。

反射ミラー１２ａは、赤色光源１１ｒから発する赤色光Ｒの進行方向側に所定の角度をもって配設され、赤色光Ｒを反射する。
ダイクロイックミラー１２ｂは、緑色光源１１ｇ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１２ａ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１２ｃは、青色光源１１ｂ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１２ｂ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。

反射部１３は、平面鏡からなるものであり、光合成手段１２を介して光源１１から順次発せられる照明光Ｃ（赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂ）をプリズム１４に向けて反射するものである。

プリズム１４は、三角柱形状になっており、反射部１３と空間光変調素子１５との間に配設されている。プリズム１４は、傾斜面１４ａによって、光源１１からの照明光Ｃの一部（照明光Ｃ１）を光センサ１６に反射させると共に、他の一部（照明光Ｃ２）を空間光変調素子１５に透過させる。

空間光変調素子（ＤＭＤ）１５は、マトリックス状の多数の画素をもち、照明光Ｃを空間光変調することにより表示画像を生成する空間光変調素子(ＳＬＭ；Ｓｐａｔｉａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ)であり、可動式のマイクロミラーを備えたＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）である。ＤＭＤ１５は、このマイクロミラー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し、オン／オフの二つの状態を持たせることで各マイクロミラーは鏡面を、ヒンジを支点に±１２度傾斜させることができる。ミラーがオンのときは、ヒンジを支点に＋１２度傾斜し、光源１１からの照明光Ｃ２をプリズム１４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Ｃ２はプリズム１４方向に反射しない。従って、ＤＭＤ１５は、各マイクロミラーを個別に駆動することにより、所望の表示画像をプリズム１４方向に投射する。

光センサ（光強度検出部）１６は、フォトダイオード，フォトトランジスタ等であり、プリズム１４の傾斜面１４ａで反射された照明光Ｃ１を受光し、受光した照明光Ｃの光強度を示すアナログデータを光強度信号Ｌとして制御群４０に出力する。

投射レンズ１７は、例えば凹レンズもしくは凸レンズ等で構成され、ＤＭＤ１５から投影された表示画像の表示光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。

透過型スクリーン１８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、投射レンズ１７からの表示光Ｌを裏面（投射レンズ１７側）で受光して表面（凹面ミラー２０側）に表示画像を表示する。つまり、表示画像が透過型スクリーン１８の表面に表示されることにより、表示画像を示す表示光Ｌが凹面ミラー２０側に投射されたこととなる。以上が画像投影部１０の部品構成の説明であったが、これより、再び図２に戻り、ＨＵＤ装置１の部品構成の説明を行う。

凹面ミラー２０は、凹面鏡であり、画像投影部１０から投射された表示光Ｌをウインドシールド２の方向へ反射する。また、凹面ミラー２０は、駆動部（ステッピングモータ）２１を有し、制御群４０からの指示信号に基づきステッピングモータ２１が回動することで、凹面ミラー２０が回動する。これにより、表示光Ｌの投射される位置が移動し、虚像Ｖが視認される位置を調整することができる。

ハウジング３０は、上記の画像投影部１０と凹面ミラー２０とを収容する。ハウジング３０には表示光Ｌが出射する窓部３１が設けられている。この窓部３１は透光性樹脂（例えばアクリル）からなるものであり、湾曲形状になっている。ハウジング３０には遮光壁３０ａが設けられており、太陽光が画像投影部１０に入射するのを防止している。

制御群４０は、図４に示すように、車両ＥＣＵ４、光源１１、ＤＭＤ１５、ステッピングモータ２１に電気的に接続され、光源１１、ＤＭＤ１５、ステッピングモータ２１を駆動するドライバ（図示しない）やＣＰＵやメモリ及びＩ／Ｆ回路などで構成されるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）である。

制御群４０は、車両ＥＣＵ４からの入力情報（車両情報、警告情報、表示指示情報）及び後述するフィードバック回路４２からの最大光強度情報Ｌｐを入力し、これらを演算処理して、光源１１、ＤＭＤ１５、ステッピングモータ２１を駆動する制御部４１と、光センサ１６からの光強度信号Ｌを最大光強度情報Ｌｐに変換するフィードバック回路（以下、Ｆ／Ｂ回路と記載）４２と、を備える。

制御部（光源制御手段）４１は、Ｆ／Ｂ回路４２から入力される最大光強度情報Ｌｐと、メモリに記憶された光強度基準値とを比較して、最大光強度情報Ｌｐが目標値に一致または近づくように調整する。また、制御部（光源制御手段）４１は、赤色光源１１ｒ、緑色光源１１ｇ、青色光源１１ｂを点灯する際に、点灯信号と同期した赤色駆動信号（赤色選択信号）Ｄｒ，緑色駆動信号（緑色選択信号）Ｄｇ，青色駆動信号（青色選択信号）Ｄｂを、点灯している間（点灯開始から点灯終了までの間）はハイレベル、消灯している間はローレベルとなる矩形波として、Ｆ／Ｂ回路４２に出力する。また、駆動信号Ｄは、赤色光源１１ｒ、緑色光源１１ｇ、青色光源１１ｂの点灯している期間を表す信号ではなく、赤色光源１１ｒ、緑色光源１１ｇ、青色光源１１ｂがＦＳＣ方式のサブフィールドで点灯可能な最大期間を示す信号であってもよい。
以上が本実施形態におけるＨＵＤ装置１の部品構成である。以下に、本実施形態におけるＦ／Ｂ回路４２を、図５，６を用いて説明する。図５は、図４の電気的構成図のＦ／Ｂ回路４２を中心に詳細化した電気的構成図であり、図６は、Ｆ／Ｂ回路４２の電気的構成をさらに詳細に説明した図である。

（フィードバック回路４２）
フィードバック回路（Ｆ／Ｂ回路）４２は、図５に示すように、赤色用Ｆ／Ｂ回路４２ｒと、緑色用Ｆ／Ｂ回路４２ｇと、青色用Ｆ／Ｂ回路４２ｂと、を備え、それぞれが制御部４１と光センサ１６とに電気的に接続される。Ｆ／Ｂ回路は、制御部４１から出力されるモード信号Ｍ及び駆動信号Ｄと、光センサ１６から出力される光強度情報Ｌとを入力し、制御部４１に光強度情報Ｌに基づく最大光強度情報Ｌｐ（赤色最大光強度情報Ｌｐｒ、緑色最大光強度情報Ｌｐｇ、青色最大光強度情報Ｌｐｂ）を出力する。なお、モード信号Ｍは、ＨＵＤ装置１が投射する表示画像の輝度が高輝度で表示される高輝度モードであるか、低輝度で表示される低輝度モードであるかを示す信号であり、ハイレベル（高輝度）またはローレベル（低輝度）で示される。また、駆動信号Ｄは、制御部４１が赤色光源１１ｒ、緑色光源１１ｇ、青色光源１１ｂを点灯する際に、点灯信号と同期した駆動信号Ｄｒ，Ｄｇ，Ｄｂであり、点灯している間（点灯開始から点灯終了までの間）はハイレベルであり、消灯している間はローレベルで出力される。

赤色用Ｆ／Ｂ回路４２ｒは、図６に示すように、イネーブル信号生成部（波形整形手段）４２１と、第１スイッチ部（スイッチ手段）ＳＷ１と、ピーク保持部（ピーク保持回路）４２２と、を備え、イネーブル信号生成部４２１からのイネーブル信号（整形信号）Ｄｒｂにより第１スイッチ部ＳＷ１がオンし、第１スイッチ部ＳＷ１がオンした期間のみアナログ信号である光強度信号Ｌがピーク保持部４２２に伝達され、ピーク保持部４２２が光強度信号Ｌの最大値を保持して赤色光Ｒの最大発光強度信号Ｌｐｒを生成し、制御部４１に出力する。

イネーブル信号生成部（波形整形手段）４２１は、制御部４１から入力される赤色駆動信号（赤色選択信号）Ｄｒの立ち上りを検出して、この信号の立ち上がりを遅延させる遅延回路４２１ａと、遅延回路４２１ａから入力される遅延信号Ｄｒａを、赤色駆動信号Ｄｒの信号立ち下りより前に立ち下げるイネーブル信号（整形信号）Ｄｒｂに変換する信号立ち下げ回路４２１ｂと、を備える。

遅延回路４２１ａは、赤色駆動信号Ｄｒの立ち上りを検出して、この信号の立ち上がりを遅延させる回路であり、図６に示すように、抵抗器Ｒ１と第１のコンデンサＣ１を有する一般的なＲＣ積分回路であり、ＲＣの定数は信号立ち上り時間により適宜設定される。また、遅延回路４２１ａは、制御部４１からモード信号Ｍを入力し、このモード信号Ｍ（ハイまたはロー）に基づき、オンオフ動作する第２スイッチ部ＳＷ２と、第２スイッチ部ＳＷ２とＧＮＤとの間に接続される第２のコンデンサＣ２と、を有し、第２のコンデンサＣ２は、制御部４１からのモード信号Ｍ（ハイまたはロー）に基づき、遅延回路４２１ａと接続または未接続とされ、第２コンデンサＣ２が接続された場合、遅延回路４２１ａは信号立ち上り時間を遅くすることができる。つまり、ＨＵＤ装置１が高輝度モード（モード信号Ｍがハイレベル）のとき、遅延回路４２１ａの信号立ち上り時間を遅くすることができる。

信号立ち下げ回路４２１ｂは、遅延回路４２１ａから入力される遅延信号Ｄｒａを、赤色駆動信号Ｄｒの信号立ち下り以前に信号を立ち下げる回路であり、一般的なＣＲ微分回路などで構成される。

すなわち、イネーブル信号生成部４２１の各箇所における出力波形は、図７に示すようになる。遅延回路４２１ａは、赤色駆動信号Ｄｒの信号を入力し、これを積分することにより赤色駆動信号Ｄｒの立ち上がりを遅延させた信号Ｄｒａを出力する。また、信号立ち下げ回路４２１ｂは、遅延回路４２１ａからの信号Ｄｒａを入力し、これを微分することにより赤色駆動信号Ｄｒの信号立ち下り以前に信号を立ち下げたイネーブル信号（整形信号）Ｄｒｂを、第１スイッチ部ＳＷ１に出力する。イネーブル信号生成部４２１は、信号Ｄｒｂの電圧値が第１スイッチ部ＳＷ１をオンさせる閾値電圧（基準レベル）Ｖｔより大きい期間Ｔだけ、第１スイッチ部ＳＷ１をオンさせる（イネーブルにする）。つまり、赤色駆動信号Ｄｒの立ち上がり（時間ｔ１）よりも所定時間だけ遅延した時間ｔ２から、赤色駆動信号Ｄｒの立ち下がり（ｔ４）よりも早い時間ｔ３までの期間Ｔだけ第１スイッチ部ＳＷ１をオンさせることができる。

第１スイッチ部ＳＷ１は、アナログスイッチ（トランスミッションゲート）で構成され、イネーブル信号生成部４２１から出力されるイネーブル信号Ｄｒｂのうち第１スイッチ部ＳＷ１の閾値電圧Ｖｔより大きい間だけオン状態となり、光センサ１６からの光強度信号Ｌをピーク保持回路４２２に伝達し、信号Ｄｒｂが第１スイッチ部ＳＷ１の閾値電圧Ｖｔより小さい場合、光センサ１６からの光強度信号Ｌをピーク保持回路４２２に伝達しない。

ピーク保持回路４２２は、発光強度信号Ｌの最大値を保持して赤色光Ｒの最大発光強度信号Ｌｐｒを生成する。また、ピーク保持回路４２２は、制御部４１が最大発光強度信号Ｌｐｒしてから次の赤色光Ｒの発光強度信号Ｌが入力されるまでの間に、最大発光強度信号Ｌｐｒの値をリセットする。以上が赤色用Ｆ／Ｂ回路４２ｒの構成であったが、緑色用Ｆ／Ｂ回路４２ｇ及び青色用Ｆ／Ｂ回路４２ｂについても同様の構成となっている。

すなわち、Ｆ／Ｂ回路４２は、赤色光源１１ｒ、緑色光源１１ｇ、青色光源１１ｂを点灯する際に、図８に示すような点灯信号と同期した駆動信号Ｄｒ，Ｄｇ，Ｄｂを制御部４１から入力し、この入力した駆動信号Ｄｒ，Ｄｇ，Ｄｂからイネーブル信号生成部４２１がイネーブル信号Ｄｒｂ，Ｄｇｂ，Ｄｂｂを生成し、このイネーブル信号Ｄｒｂ，Ｄｇｂ，Ｄｂｂが電圧閾値Ｖｔ以上である場合、第１スイッチ部ＳＷ１がオン状態となり、光センサ１６からの光強度信号Ｌがピーク保持回路４２２に伝達され、ピーク保持回路４２２が光強度信号Ｌの最大値を保持して、赤色光Ｒの最大発光強度信号Ｌｐｒ，緑色光Ｇの最大発光強度信号Ｌｐｇ，青色光Ｂの最大発光強度信号Ｌｐｂを制御部４１に出力する。

制御部４１は、最大発光強度信号Ｌｐ（赤色光Ｒの最大発光強度信号Ｌｐｒ，緑色光Ｇの最大発光強度信号Ｌｐｇ，青色光Ｂの最大発光強度信号Ｌｐｂ）をデジタル信号に変換して、各色の最大発光強度信号Ｌｐと、メモリに記憶された各色の光強度基準値とを比較して、最大光強度情報Ｌｐが目標値に一致または近づくように調整する。

以上の構成において、Ｆ／Ｂ回路（波形整形手段）４２が光源１１の点灯開始タイミングよりも遅れた立ち上がりをするイネーブル信号（整形信号）Ｄｒｂを生成し、これに基づき、第１スイッチ部（スイッチ手段）ＳＷ１が光源１１の点灯開始から所定時間遅れてオンする（光強度信号Ｌのうち光源１１の点灯開始から所定時間後の光強度信号Ｌのみ出力する）ことができ、Ｆ／Ｂ回路４２は光源１１の点灯開始直後のノイズの少ない光強度（Ｌｐ）に基づき光源１１の出力強度を調整することができる。

また、光源１１の点灯開始を検出して所定時間経過を計時した後に光強度を検出する構成ではないので、計時開始のタイミングを検出して高速で計時するような高速のソフトウエア処理ができる部品が必要なく、部品コストを抑えることができる。

また、駆動信号（選択信号）Ｄを矩形波信号とすることで、光源１１の点灯開始タイミングに合わせて、常に略一定の遅延時間で、整形信号Ｄｒｂの立ち上がりを実現できるため、安定した光強度検出ができる。

また、整形信号Ｄｒｂを、Ｆ／Ｂ回路４２により、信号の立ち下がりが基準レベルＶｔ未満になるタイミングを、光源１１の消灯タイミングより早めて波形整形された信号とすることにより、光強度検出において不安定になりがちな光源消灯時の光強度信号を制御部４１に出力しない構成になるので、光強度の誤検出を防止することができる。

また、光センサ（光強度検出部）１６が、光源１１が射出する異なる色の光Ｃを順次検出することで、各色毎に光センサ１６を設ける必要がなく、光センサ１６の数を削減することができ、部品コストを抑えることができる。また、上記のように制御部（光源制御手段）４１には、光強度信号Ｌのうち光源の点灯開始から所定時間後の光強度信号（Ｌｐ）のみが入力されるので、前の色の光強度検出とその後の光強度検出との間は、必ず光強度信号Ｌが入力されない期間があるため、異なる色の光を順次検出したとしても他の色の光強度信号の影響を受けることがなく、精度のいい光強度検出を行うことができる。

また、Ｆ／Ｂ回路４２と第１スイッチ部ＳＷ１とを、光源１１の射出する光の色毎にそれぞれ設け、第１スイッチ部ＳＷ１と制御部４１との間に、第１スイッチ部ＳＷ１が出力する光強度信号Ｌの最大値を保持するピーク保持回路４２２をそれぞれ設けることにより、各色毎の光強度信号Ｌを一定時間保持しておくことができ、制御部４１が、各色の光強度信号（Ｌｐｒ，Ｌｐｇ，Ｌｐｂ）を検出するタイミングに自由度を持たせることができ、斯かる構成により制御部４１のスペックを落とし、部品コストを抑えることができる。

また、前記波形整形手段が、前記光源の出力強度の大きさを検出し、前記光源の出力強度が大きい場合、前記整形信号の立ち上がりが基準レベル以上になるタイミングをさらに遅らせることで、出力強度が大きく光強度の安定が遅い場合には、それに合わせて、光強度信号出力をさらに遅延させることができ、ノイズの影響のない精度のいい光強度検出を行うことができる。

さらに、車両用画像投影装置１０においては、車両用光源制御装置（光源１１，光センサ１６，制御群４０）と、車両用光源制御装置からの光を空間光変調することで画像を所定方向に投影するＤＭＤ（空間変調素子）１５とを備えたことにより、カラーブレイク抑制のためにフレーム周波数を高くしても、部品コストの上昇を抑えつつ、良好なホワイトバランスを有する表示画像を生成することができる。

また、上記実施例において、光強度信号Ｌの伝達／非伝達を制御する第１スイッチ部ＳＷ１は、閾値電圧Ｖｔより大きい間だけオン状態となるハイアクティブであったが、もちろんローアクティブのものであってもよい。
すなわち、Ｆ／Ｂ回路４２は、駆動信号Ｄを入力し、信号のリーディング・エッジ（立ち下り）が所定の基準レベル以下になるタイミングを、駆動信号Ｄのリーディング・エッジのタイミングより遅れた整形信号Ｄｂに波形整形し、第１スイッチ部（スイッチ手段）ＳＷ１が、整形信号Ｄｂが閾値電圧（基準レベル）Ｖｔ近傍以下になる際、オン状態となる（光強度信号を出力する）ように構成してもよい。この場合、整形信号Ｄｂのトレーリング・エッジ（立ち上がり）が閾値電圧Ｖｔ以上になるタイミングを、駆動信号Ｄのトレーリング・エッジのタイミングより早めて波形整形することにより、光強度検出において不安定になりがちな光源消灯時の光強度信号を光源制御手段に出力しない構成とすることができ、光強度の誤検出を防止することができる。

本発明に係る車両用画像投影装置は、例えば、自動車などのウインドシールドに画像を示す表示光を照射し、虚像として背景と重畳して視認させるヘッドアップディスプレイ装置として適用できる。

１ ＨＵＤ装置（ヘッドアップディスプレイ装置）
１０ 画像投影部（車両用画像投影装置）
１１ 光源
１２ 光合成手段
１３ 反射部
１４ プリズム
１５ ＤＭＤ（空間光変調素子）
１６ 光センサ（光強度検出部）
１７ 投写レンズ
１８ 透過型スクリーン
２０ 凹面ミラー
３０ ハウジング
４０ 制御群
４１ 制御部（光源制御手段）
４２ フィードバック回路（Ｆ／Ｂ回路）
４２１ イネーブル信号生成部（波形整形手段）
４２１ａ 遅延回路
４２１ｂ 信号立ち下げ回路
４２２ ピーク保持部（ピーク保持回路）

Claims (8)

1. 異なる色の光を順次射出する複数種類の光源と、
   前記光源が射出する光の光強度を検出して光強度信号を生成する光強度検出部と、
   前記複数種類の光源うち点灯する光源を示す選択信号を生成する光源選択信号生成手段と、
   前記選択信号を入力し、信号のリーディング・エッジが所定の基準レベル以上または以下になるタイミングを、前記選択信号のリーディング・エッジのタイミングより遅れた整形信号に波形整形する波形整形手段と、
   前記整形信号が前記基準レベル近傍以上または以下になる際、前記光強度信号を出力するスイッチ手段と、
   前記スイッチ手段が出力する前記光強度信号に基づき、前記光源の出力強度が目標値に近づくように制御する光源制御手段と、を備えることを特徴とする車両用光源制御装置。
2. 前記選択信号は、前記光源の点灯開始と消灯とを示す矩形波信号からなることを特徴とする請求項１に記載の車両用光源制御装置。
3. 前記整形信号は、前記波形整形手段により、信号のトレーリング・エッジが前記基準レベル以上または以下になるタイミングを、前記選択信号のトレーリング・エッジのタイミングより早めて波形整形された信号からな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車両用光源制御装置。
4. 前記光強度検出部は、前記光源が射出する異なる色の光を順次検出す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車両用光源制御装置。
5. 前記波形整形手段と前記スイッチ手段とは、前記光源の射出する光の色毎にそれぞれ設けられ、
   前記スイッチ手段と前記光源制御手段との間に、前記スイッチ手段が出力する前記光強度信号の最大値を保持するピーク保持回路をそれぞれ設けたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の車両用光源制御装置。
6. 前記波形整形手段は、前記光源の出力強度の大きさを検出し、前記光源の出力強度が大きい場合、前記整形信号のリーディング・エッジが前記基準レベル以上または以下になるタイミングをさらに遅らせ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車両用光源制御装置。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載の車両用光源制御装置と、
   前記車両用光源制御装置からの光を空間光変調することで画像を所定方向に投影する空間変調素子と、を備えたことを特徴とする車両用画像投影装置。
8. 請求項６に記載の車両用光源制御装置と、
   前記車両用光源制御装置から射出される光を空間光変調することで表示画像を所定方向に投影する空間変調素子と、を備えた車両用画像投影装置において、前記波形整形手段は、前記光源制御手段から前記表示画像を高輝度に調整する高輝度モードまたは前記表示画像を低輝度に調整する低輝度モードを信号入力し、前記高輝度モードまたは前記低輝度モードの信号入力により、前記光源の出力強度の大きさを検出することを特徴とする車両用画像投影装置。
   

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