JP2017111165A - Light source device, display, and head-up display device - Google Patents
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Images
Abstract
Description
本発明は、所望の光量の光を出射する光源装置、表示装置およびヘッドアップディスプレイ装置に関する。 The present invention relates to a light source device that emits a desired amount of light, a display device, and a head-up display device.
光源が出射する光量をモニタリングして光源の駆動電流値にフィードバックすることで、光源をAPC(Auto Power Control)する光源装置が特許文献1に開示されている。このようなモニタリングした光量に応じて光源を駆動することで、所望の光量を光源から出射させることができ、この光源装置を用いた表示装置は、所定の画像を所望の輝度、所望の色で表示することが可能となる。
しかしながら、このような表示装置に、電源を投入した場合、図12に示すように、光源の寄生容量の影響により、光源に所望の駆動電流値以上の電流Iaが流れてしまい、一瞬明るい画像が表示された後、これよりも暗い画像が表示され、画像がちらついて視認されてしまうという問題があった。 However, when power is supplied to such a display device, as shown in FIG. 12, a current Ia exceeding a desired driving current value flows to the light source due to the influence of the parasitic capacitance of the light source, and a bright image is generated for a moment. After the display, there is a problem that an image darker than this is displayed and the image flickers and is visually recognized.
本発明は上記問題を鑑みてなされたものであり、APC制御を行いつつ、起動直後の表示のちらつきを抑制することができる光源装置または表示装置またはヘッドアップディスプレイ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a light source device, a display device, or a head-up display device that can suppress flickering of a display immediately after startup while performing APC control. .
上記目的を達成するため、本発明に係る光源装置は、異なる色光をそれぞれ出射する複数の光源と、前記複数の光源毎に設けられ、前記光源に供給する電力をオンまたはオフするスイッチ手段と、前記光源が発した色光の光強度を取得する光強度取得手段と、外部照度を示す情報を取得し、前記外部照度に基づいて基準値を設定する基準値設定手段と、を含み、前記光強度が前記基準値に近づくように前記スイッチ手段を自動的にオンまたはオフさせる光源駆動部と、を備える光源装置において、前記光源駆動部は、前記光源装置の始動時に、前記スイッチ手段を強制的にオンさせた後、前記光強度が前記基準値に近づくように前記スイッチ手段を自動的にオンまたはオフさせる、ものである。 In order to achieve the above object, a light source device according to the present invention includes a plurality of light sources that respectively emit different colored lights, and a switch unit that is provided for each of the plurality of light sources and that turns on or off power supplied to the light sources, Light intensity acquisition means for acquiring the light intensity of the color light emitted from the light source, and reference value setting means for acquiring information indicating external illuminance and setting a reference value based on the external illuminance, wherein the light intensity A light source drive unit that automatically turns on or off the switch unit so that the value approaches the reference value, the light source drive unit forcibly turns on the switch unit when starting the light source device. After being turned on, the switch means is automatically turned on or off so that the light intensity approaches the reference value.
また、本発明に係る表示装置は、前記光源装置と、前記光源装置から出射される前記光を変調することで視認者に向けて画像を生成する画像表示部と、を備えた表示装置において、前記画像表示部は、前記光源装置の始動時に、強制的に点灯させた前記光源の光を前記視認者に向けないものである。 Further, the display device according to the present invention is a display device including the light source device and an image display unit that generates an image toward a viewer by modulating the light emitted from the light source device. The image display unit does not direct the light of the light source that is forcibly turned on to the viewer when the light source device is started.
また、本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置は、前記表示装置と、前記表示装置が生成する画像を、前記視認者の前方に位置する透過反射部に向けて投射する投射部と、を備えるものである。 The head-up display device according to the present invention includes the display device and a projection unit that projects an image generated by the display device toward a transmission / reflection unit positioned in front of the viewer. is there.
本発明によれば、APC制御を行いつつ、起動直後の表示のちらつきを抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress display flicker immediately after startup while performing APC control.
本発明の一実施形態に係る表示装置は、例えば、車両に搭載されるヘッドアップディスプレイ装置(以下、HUD装置と記載)1に適用される。 A display device according to an embodiment of the present invention is applied to, for example, a head-up display device (hereinafter referred to as a HUD device) 1 mounted on a vehicle.
HUD装置1は、図1に示すように、画像表示部10と、画像表示部10が表示する画像Mからの表示光Nを、視認者2の視認方向に位置する透過反射部3に向ける投射部20と、を備える。 なお、HUD装置1(表示装置10、光源装置11)は、図2に示すように、第1の制御部100と、第2の制御部200と、給電手段300と、駆動信号生成部400と、光強度検出部500と、から構成される後述する光源駆動部14を備える。
As shown in FIG. 1, the
画像表示部(表示装置)10は、光源部(光源装置)11と、画像表示部12と、から構成され、光源部11が出射する色光Cを出射し、この色光Cを空間光変調することで画像Mを生成する。画像表示部12は、例えば、DMD(Digital Micro−mIrror Device)やLCoS(登録商標:Liquid Crystal on Silicon)などの反射型表示素子で構成される。また、光源部11は、例えば、LED(Light Emitting Diode)などにより構成される。
The image display unit (display device) 10 includes a light source unit (light source device) 11 and an
光源部(光源装置)11は、例えば、光源13(赤色光Rを出射する光源13r,緑色光Gを出射する光源13g,青色光Bを出射する光源13b)と、これら光源13r,13g,13bを駆動する光源駆動部14と、を含む。光源13の各々は、後述する光源駆動部14によって駆動され、所定の光強度およびタイミングで発光する。なお、本実施形態において、光源13は、独立した光源13としているが、共通の光源13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13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。
The light source unit (light source device) 11 includes, for example, a light source 13 (a
透過膜501は、光源部11から画像表示部12に向かう色光Cの光路上に位置し、例えば5%程度の反射率を有する透過性部材からなり、光源部11から出射された色光Cの大部分をそのまま透過させるが、一部の光を光強度検出部500の方向へ反射させる。
The
光強度検出部(光強度取得手段)500は、例えばフォトダイオードなどからなる受光素子であり、透過膜501で反射した色光Cを受ける位置に設けられている。光強度検出部500は、色光Cの一部を受光し、光R、G、Bそれぞれの光強度を時分割で検出する。なお、光強度検出部500は、光R、G、Bそれぞれの光強度を検出できればいいので、色光Cの光路ではなく、例えば、光軸が揃う前の光R、G、Bそれぞれの光強度を検出できる位置に設けられていてもよい。
The light intensity detector (light intensity acquisition means) 500 is a light receiving element such as a photodiode, and is provided at a position for receiving the color light C reflected by the
画像表示部12は、例えば、可動式の複数のマイクロミラーを有するDMDからなり、各ミラーがオンとオフとのいずれかの状態で制御されることで、光源部11から出射された色光Cを、適宜、図示しないスクリーンに反射し、前記スクリーン上に画像Mを表示する。 画像表示部12は、具体的には、マイクロミラーの下部には電極が設けられており、この電極により各ミラーを非常に短い周期(例えばμsecのオーダー)で駆動することにより、各ミラーは、オン又はオフ状態となる。各ミラーは、ヒンジを支点に可動可能であり、ミラーがオン状態のときには鏡面がヒンジを支点に+12度傾斜し、ミラーがオフ状態のときには鏡面がヒンジを支点に−12度傾斜する。オン状態のミラーは、光源部11からの色光Cを前記スクリーンの方向に反射させ、オフ状態のミラーは、色光Cを前記スクリーンの方向に反射させない。なお、画像表示部12は、上述したオンまたはオフ以外の状態も取り得る。
The
投射部20は、画像表示部10が表示した画像Mの表示光Nを、視認者2の視線方向に位置する透過反射部3に向ける。透過反射部3は、例えば、HUD1が搭載されるフロントガラスの一部であり、HUD1から出射された表示光Nを視認者2に向けて反射する。視認者2は、透過反射部3により反射された表示光Nにより、透過反射部3の奥側に画像表示部10が表示した画像Mの虚像Vを視認する。なお、投射部20は、画像Mを拡大する機能、画像Mの歪みを補正する機能、虚像Vが視認される視線方向における上下左右奥行き方向の位置を調整する機能、視認者2の視線が移動した場合でも視認される虚像Vの輝度が均一化されるように表示光Nを視認者2に向けて配光する機能などを有する。
The
次に、図2〜図8を参照して、本実施形態に係る光源駆動部14について詳細に説明する。
Next, the light
(光源駆動部) 光源駆動部14は、図2に示すように、第1の制御部100と、第2の制御部200と、給電手段300と、駆動信号生成部400と、光強度検出部500と、を備える。これらは、例えば、HUD1の光源部11が実装された図示しない回路基板に実装されている。なお、光源駆動部14の一部または全部は、光源13が実装された前記回路基板とは異なる回路基板としてHUD1内に実装されてもよく、またHUD1外の回路基板に実装されていてもよい。
(Light source drive part) As shown in FIG. 2, the light
第1の制御部(基準値設定手段、第2の色選択手段)100は、例えば、マイクロコントローラからなり、CPU、メモリ(RAM、ROM)等を備える。CPUは、ROMに予め記憶されたHUD装置1の動作に必要なプログラムを読み出し、実行することで各部を制御する。第1の制御部100には、車両の車両ECU(Electronic Control Unit)4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し、第2の制御部200を介して画像表示部12に所望の画像Mを表示させる。また、第1の制御部100は、例えば、車両ECU4から車両の周辺の照度を示す外部照度信号(外部光強度)SLを入力し、これに基づき、光源13の出力を調整することで、画像Mの輝度を調整する。 なお、第1の制御部100から出力される映像信号は、図示しない画像処理ICなどを経由して、第2の制御部200に入力される。 また、車両ECU4からの前記映像信号は、第1の制御部100を経由せずに、後述する第2の制御部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。
The first control unit (reference value setting means, second color selection means) 100 is composed of, for example, a microcontroller and includes a CPU, memory (RAM, ROM), and the like. The CPU controls each unit by reading and executing a program necessary for the operation of the
第1の制御部100は、光源13を制御するために以下のように各部を制御する。(1)第1の制御部100は、比較回路410の一方の入力端子へ基準信号SAを出力する。この基準信号SAは、光源13の出力の設定値を示し、車両ECU4から第1の制御部100に入力された外部照度SLに基づいて生成される。具体的に例えば、第1の制御部100は、メモリから外部照度SLと前記設定値とが対応したテーブルデータを参照し、取得した外部照度SLに対応した前記設定値のデューティー比のパルス信号を出力し、このパルス信号が図示しない積分回路からなるアナログ変換器によりアナログ信号に変換され、この所定のレベルを有するアナログ信号が基準信号SAとして比較回路410に出力される。なお、第1の制御部100から出力される基準信号SAを生成するためのパルス信号の周波数は30kHz以上であることが望ましい。 外部照度SLに対応付けられた基準信号SAの値の大きさは、光源13が出射する色光Cの色毎に異なる。従って、第1の制御部100は、異なる色光Cを出射するサブフレームSF毎に比較回路410に対して出力する基準信号SAの大きさを異ならせる。斯かる構成により、各色の光強度検出信号SFBを共通の比較回路410で処理した場合でも、光源13が出射する各色光の光量を適切に調整することができる。(2)第1の制御部100は、給電手段300にバッテリーが接続されたかを判定し、給電手段300にバッテリーが接続された場合、光源部11、画像表示部10の始動を開始させる。(3)第1の制御部100は、第2の制御部200を介し、論理回路420の入力端子へ制限信号SCを出力する。制限信号SCは、例えば、オン(High)を示す許可信号SC1と、オフ(Low)示す禁止信号SC2と、からなる。制限信号SCは、外部照度SLのレベルに基づき、各サブフレームSF内を占める許可信号SC1の割合Qを変化させる。具体的には、サブフレームSF内を占める許可信号SC1の割合Qは、外部照度SLのレベルが予め定めた閾値P以上である場合、100%であり、外部照度SLのレベルが閾値P未満である場合、外部照度SLのレベルの低下に応じて漸減する。(4)さらに、第1の制御部100は、外部照度SLに応じて給電手段300を制御し、光源13に印加する電圧を設定する。(5)また、第1の制御部100は、車両ECU4から入力される外部照度SLに応じて予め設定されたゲインを図示しない光強度検出部500と比較回路410との間に設けられる増幅回路に出力する。
The
第2の制御部(第1の色選択手段)200は、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。また、第2の制御部200には図示しないメモリが接続されており、このメモリには、第1の制御部100からの信号に応じた制限信号SCを出力するためのデータや、第1の制御部100からの照明制御データに応じて、画像表示部12の駆動に同期して光源13の発光タイミングを制御するイネーブル信号EN(R−EN,G−EN,B−EN)を制御するためのデータや、第1の制御部100からの表示制御データに応じて画像表示部12を制御するためのデータが格納されている。
The second control unit (first color selection means) 200 is an LSI (Large Scale Integration) that realizes a desired function by hardware, for example, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or an FPGA (Field Programmable Gate Array). ) Etc. In addition, a memory (not shown) is connected to the
給電手段300は、電源IC(Integrated Circuit)、トランジスタを用いたスイッチング回路等からなり、第1の制御部100の制御のもとで、車両のバッテリー(図示せず)からの電力を落とし、光源13に適当な値の電圧を印加する。給電手段300は、例えば、所定の調光値以上では、電圧を一定にし、所定の調光値未満では、所望の調光値に応じて、電圧を低下させる。給電手段300は、後述する駆動信号生成部400のLSI内に一体的に組み込まれてもよい。
The power supply means 300 includes a power supply IC (Integrated Circuit), a switching circuit using a transistor, and the like. Under the control of the
駆動信号生成部400は、所望の機能をハードウェアで実現するLSIであり、例えば、第2の制御部200とは独立したASICやFPGAから構成されている。駆動信号生成部400は、比較回路410と、論理回路420と、スイッチ手段430と、を備え、光源13が出射する色光C(青色光Bまたは緑色光Gまたは赤色光R)の光強度に基づく光強度検出信号(以下、光強度とも記す)SFBを光強度検出部500から入力し、この光強度検出信号SFBから光源13を駆動するための駆動信号SDを生成し、この駆動信号SDに基づき、スイッチ手段430がオン/オフ動作することで、光源13を点灯/消灯させるものである。
The drive
比較回路410は、比較器(Comparator)からなり、光強度検出部500から入力される光強度検出信号SFBと第1の制御部100が出力した基準信号SAとの比較を行い、比較結果として比較信号SBを論理回路420へ出力する。なお、光強度検出部500と比較回路410との間には、図示しない増幅回路が設けられており、光強度検出信号SFBは、この増幅回路により増幅された上で比較回路410に入力される。なお、この増幅回路は、上述したように、第1の制御部100が、車両ECU4から入力される外部照度SLに応じてゲインを決定する。
The
論理回路420は、図3に示すように、第1AND回路421と、赤色AND回路422と、緑色AND回路423と、青色AND回路424とを備える。論理回路420は、第2の制御部200からの制限信号SC,イネーブル信号EN(赤色イネーブル信号R−EN,緑色イネーブル信号G−EN,青色イネーブル信号B−EN)と、比較回路410からの比較信号SBと、を入力し、これらAND回路により、光源13rを駆動する赤色駆動信号SDR、または光源13gを駆動する緑色駆動信号SDG、または光源13bを駆動する青色駆動信号SD
Bを、赤色スイッチ手段431,緑色スイッチ手段432,青色スイッチ手段433それぞれに出力するものである。
As shown in FIG. 3, the
B is output to the red switch means 431, the green switch means 432, and the blue switch means 433, respectively.
第1AND回路421は、第2の制御部200からの制限信号SCと比較回路410からの比較信号SBとのAND信号である駆動信号SDを、各AND回路422,423,424に対して出力する。
The first AND
赤色AND回路422は、第2の制御部200からの赤色イネーブル信号R−ENと第1AND回路421からの駆動信号SDとのAND信号である赤色駆動信号SDRを、赤色スイッチ手段431に出力する。また、緑色AND回路423も同様に、第2の制御部200からの緑色イネーブル信号G−ENと第1AND回路421からの駆動信号SDとのAND信号である緑色駆動信号SDGを、緑色スイッチ手段432に出力し、青色AND回路424も同様に、第2の制御部200からの緑色イネーブル信号G−ENと第1AND回路421からの駆動信号SDとのAND信号である緑色駆動信号SDGを、緑色スイッチ手段432する。
The red AND
スイッチ手段430は、例えば、n型チャネルまたはp型チャネルのFET(Field Effect Transistor)を用いたスイッチング回路からなる。スイッチ手段430は、論理回路420からの出力に応じてオンまたはオフの動作を行う。 スイッチ手段430、例えば、図2に示すように、光源13rのカソード側に接続される赤色スイッチ手段431、光源13gのカソード側に接続される緑色スイッチ手段432、光源13bのカソード側に接続される青色スイッチ手段433を有する。光源13rに対応する赤色スイッチ手段431は、赤色AND回路422の出力がオン(High)を示すときにオン状態となり、これにより、光源13rに駆動電流Irが供給され、光源13rは赤色光Rを発する。赤色AND回路422の出力がオフ(Low)を示すときにオフ状態となり光源13rは消灯状態となる。同様に、光源13gに対応する緑色AND回路423がオン状態のときに、光源13gは緑色光Gを発し、光源13bに対応する青色AND回路424がオン状態のときに、光源13bは青色光Bを発する。
The switch means 430 is formed of a switching circuit using, for example, an n-type channel or p-type channel FET (Field Effect Transistor). The switch means 430 performs an on or off operation according to the output from the
このように構成される駆動信号生成部400により、図4(f)または図5(f)に示すように、光源13r,13g,13bの各々には、各イネーブル信号ENが定める発光タイミングに従って駆動電流が供給されることになる。これにより、所定の期間(イネーブル信号がオンを示す期間)毎に、異なる色の光源13r,13g,13bが順次点灯する(フィールドシーケンシャルカラー方式)。なお、図4(f)および図5(f)に記したIrは光源13rに流れる駆動電流を示し、Igは光源13gに流れる駆動電流を示し、Ibは光源13bに流れる駆動電流を示す。
As shown in FIG. 4 (f) or FIG. 5 (f), the
光強度検出部500は、光源13が出射した色光Cを受光し、光R、G、Bそれぞれの光強度を時分割で検出する。光強度検出部500は、検出した発光強度を示す光強度検出信号SFBを出力する。
The
本実施形態の光源駆動部14は、光強度検出部500で検出した光源13の発光強度を示す光強度検出信号SFBを生成し、駆動信号生成部400が、光強度検出信号SFBから駆動信号SD(赤色駆動信号SDR,緑色駆動信号SDG,青色駆動信号SDB)を生成し、この駆動信号SDに基づいて再び各色の光源13を駆動するAPC制御している。
The light
また、本実施形態の光源駆動部14は、画像表示部10が画像表示を開始する前に光源13の初回点灯を行う『予備駆動処理』を実行し、その後、光源13に所望の光強度の色光Cを出射させる「APC処理」を実行する。
Further, the light
まず、図6、図7に示すフローチャートを主に参照して、光源駆動部14が実行するAPC処理を説明する。
First, APC processing executed by the light
(APC処理) まず、光源駆動部14の第1の制御部100は、ステップS10において、車両ECU4から車両の外部の明るさを示す外部照度信号(外部照度)SLを入力する。
(APC Process) First, in step S10, the
次に、第1の制御部100は、ステップS20において、入力した外部照度SLに対応する基準値SAをメモリから読み出す。例えば、第1の制御部100は、メモリに記憶されたテーブルデータを参照して、取得した外部照度SLに対応した基準値SAを生成する。所定の外部照度SLに対応した基準値SAは、各色で別々に設けられ、ホワイトバランスを保つような値に設定される。
Next, in step S20, the
第1の制御部100は、ステップS30において、ステップS10で入力した外部照度SLと予めメモリに記憶された閾値Pとを比較する。 第1の制御部100は、外部照度SLが閾値P以上の場合(ステップS30;YES)、HUD装置1の周囲が明るいと判定し、禁止信号SC2のない制限信号SCを設定する(ステップS40a)。一方、第1の制御部100は、外部照度SLが閾値P未満の場合(ステップS30;NO)、HUD装置1の周囲が暗いと判定し、禁止信号SC2を有する制限信号SCを設定する(ステップS40b)。
In step S30, the
次に、ステップS50でサブフレーム処理に移行し、1フレームを時分割したサブフレームSF毎に、このサブフレーム処理を繰り返し、1フレームが終了してからサブフレーム処理を終了する。なお、このサブフレーム処理が終了してもHUD装置1が停止するまでは、ステップS10に戻って、APC処理を繰り返す。
Next, the process proceeds to subframe processing in step S50, and this subframe processing is repeated for each subframe SF obtained by time-dividing one frame, and the subframe processing is ended after one frame is completed. Even if the subframe processing is completed, the process returns to step S10 and the APC processing is repeated until the
以下に図4,図5のタイミングチャートと図7のフローチャートを用いて、APC処理におけるサブフレーム処理S50を説明する。なお、制限信号SCが、禁止信号SC2のない制限信号SCに設定された場合のサブフレーム処理S30を第1サブフレーム処理と称し、一方、禁止信号SC2を有する制限信号SCに設定された場合のサブフレーム処理S30を第2サブフレーム処理と称して説明する。図4は、第1サブフレーム処理における各種信号と駆動電流を説明するためのタイミングチャートであり、図5は、第2サブフレーム処理における各種信号と駆動電流を説明するためのタイミングチャートである。 The subframe processing S50 in the APC processing will be described below using the timing charts of FIGS. 4 and 5 and the flowchart of FIG. Note that the subframe processing S30 when the restriction signal SC is set to the restriction signal SC without the inhibition signal SC2 is referred to as first subframe processing, while the restriction signal SC is set to the restriction signal SC having the inhibition signal SC2. The subframe processing S30 will be described as second subframe processing. FIG. 4 is a timing chart for explaining various signals and drive currents in the first subframe process, and FIG. 5 is a timing chart for explaining various signals and drive currents in the second subframe process.
(第1サブフレーム処理) 第1サブフレーム処理では、光源駆動部14の比較回路410は、光強度検出部500から光源13の発光強度を示す光強度検出信号SFBを入力し(ステップS51)、光強度検出部500からの光強度SFBと第1の制御部100からの基準値SAとを比較し、比較信号SBを生成する(ステップS52)。具体的には、比較回路410は、図4(b),(c)に示すように、光強度SFBが、基準値SAを超えると、比較信号SBをオフ(Low)とする。このように比較信号SBをオフとした場合、光源13に流れる駆動電流が低下するため、これにより、光源13の光強度SFBが下降し、基準値SAを下回る。比較回路410は、光強度SFBが、基準値SAを下回ったタイミングで、今度は比較信号SBをオン(High)とする。この動作を繰り返すことで、比較回路410は、オンとオフとを繰り返すパルス状の比較信号SBを生成する。
(First Subframe Processing) In the first subframe processing, the
ステップS53において、第2の制御部200は、制限信号SCを生成し、論理回路420の入力端子に出力する。第1サブフレーム処理において、第2の制御部200は、ステップS40aで決定したように、常にオン(High)を示す許可信号SC1(禁止信号SC2のない制限信号SC)を出力する。
In step S <b> 53, the
次に、ステップS54において、論理回路420の第1AND回路421は、図4(c),(d),(e)に示すように、第2の制御部200からの制限信号SC(許可信号SC1)と、比較回路410からの比較信号SBとを論理積して駆動信号SDを生成し、各AND回路422,423,424に対して出力する。なお、第1サブフレーム処理においては、第1AND回路421は、比較信号SBと常にオン(High)を示す許可信号SC1との論理積を、駆動信号SDとして出力しているため、比較信号SBと同等のパルス信号である駆動信号SDを出力する。そして、各AND回路422,423,424は、第1AND回路421からの駆動信号SDと、第2の制御部200からのイネーブル信号ENと、を論理積して各駆動信号SD(赤色駆動信号SDR、または緑色駆動信号SDG、または青色駆動信号SDB)として、スイッチ手段430に出力する。
Next, in step S54, the first AND
そして、スイッチ手段430は、駆動信号SDに応じて、オンまたはオフ動作を行い、光源13を駆動する(ステップS55)。 光源駆動部14は、1フレームが完了するまで、以上に説明した第1サブフレーム処理を繰り返す。
Then, the
(第2サブフレーム処理) 一方、第2サブフレーム処理では、光源駆動部14の比較回路410は、光強度検出部500から光源13の発光強度に関連する値である光強度検出信号SFBを入力し(ステップS51)、光強度検出部500からの光強度SFBと第1の制御部100からの基準値SAとを比較し、比較信号SBを生成する(ステップS52)。具体的には、比較回路410は、図5(b),(c)に示すように、光強度SFBが、基準値SAを超えると、比較信号SBをオフ(Low)とする。
(Second Subframe Processing) On the other hand, in the second subframe processing, the
ステップS53において、第2の制御部200は、制限信号SCを生成し、論理回路420の入力端子に出力する。第2サブフレーム処理において、第2の制御部200は、オン(High)を示す許可信号SC1と、オフ(Low)示す禁止信号SC2と、から構成される制限信号SCを出力する。
In step S <b> 53, the
次に、ステップS54において、論理回路420の第1AND回路421は、図5(c),(d),(e)に示すように、第2の制御部200からの制限信号SC(許可信号SC1および禁止信号SC2)と、比較回路410からの比較信号SBとを論理積して駆動信号SD生成し、各AND回路422,423,424に対して出力する。 なお、第2サブフレーム処理においては、第1AND回路421は、比較信号SBと、オンとオフとからなる制限信号SCとの論理積を駆動信号SDとして出力する。したがって、第1AND回路421は、制限信号SCがオンである場合、比較信号SBと同等のパルス信号である駆動信号SD(点灯信号SD1)を出力し、制限信号SCがオフである場合、比較信号SBに基づかない駆動信号SD(非点灯信号SD2)を、各AND回路422,423,424に出力する。そして、各AND回路422,423,424は、第1AND回路421からの駆動信号SDと、第2の制御部200からのイネーブル信号ENと、を論理積して各駆動信号SD(赤色駆動信号SDR、または緑色駆動信号SDG、または青色駆動信号SDB)として、スイッチ手段430に出力する。
Next, in step S54, the first AND
なお、第2サブフレーム処理において、制限信号SCは、サブフレームSFに占める割合Q(図5(d)における割合Q)の間だけ、制限信号SCをオン(許可信号SC1)とし、それ以外では、制限信号SCをオフ(禁止信号SC2)とする。 第2の制御部200は、比較回路410からのパルス信号である比較信号SBのうち、各サブフレームSF(SF1・・・)の始めに入力された比較信号SBのリーディングエッジ(パルス信号の立ち上がり)を契機に、予め定められたサブフレームSFに占める割合Qの期間だけ論理回路420に対して点灯信号SD1を出力する。論理回路420は、このサブフレームSFに占める割合Qの期間だけ比較信号SBに基づくパルス信号である駆動信号SD(点灯信号SD1)を、各スイッチ手段430に対して出力し、それ以外のサブフレームSFの期間では、スイッチ手段430をオフさせる駆動信号SD(非点灯信号SD2)を、各スイッチ手段430に対して出力する。
In the second subframe processing, the limit signal SC is turned on (permission signal SC1) only during the ratio Q (the ratio Q in FIG. 5D) occupying the subframe SF. The limit signal SC is turned off (prohibition signal SC2). The
そして、スイッチ手段430は、駆動信号SDに応じて、オンまたはオフの動作を行い、光源13を駆動する(ステップS55)。光源駆動部14は、1フレームが完了するまで、以上の第1サブフレーム処理を繰り返す。
Then, the
(予備駆動処理) 図8は、予備駆動処理を説明するタイミングチャートである。図8(g)に示すHUD装置1(画像表示部10、光源部11)の
電源がオンされると、第1の制御部100は、自動的にスイッチ手段430をオンさせる程度に高い初期基準信号SA0をメモリから読み出し、予め定められた期間T1の間、スイッチ手段430を強制的にオンする。
(Preliminary Drive Process) FIG. 8 is a timing chart illustrating the preliminary drive process. When the power of the HUD device 1 (the
第1の制御部100は、画像表示部10の電源投入(図8(g)の時間t0)を検出すると、初期基準値SA0をメモリから読み出し、比較回路410の一方の入力端子に出力する。
When detecting the power-on of the image display unit 10 (time t0 in FIG. 8G), the
比較回路410は、光源13の色光Cの光強度検出信号SFBと、予めメモリに記憶された初期基準信号(以下、初期基準値とも記す)SA0とを比較し、オン/オフからなるパルス状の比較信号SBを生成する。初期基準値SA0が上述した通り高いレベルであるため、光強度SFBは、図8(b)に示されるように、期間T1の間、常に初期基準信号SA0を下回る。そのため、比較回路410は、図8(c)に示されるように、前記予備駆動処理を実行する期間T1の間、常にオン(High)となる比較信号SBを出力する。
The
なお、第2の制御部200は、図8(a)に示すように、前記予備駆動処理を実行する期間T1の間、全てのスイッチ手段430(赤色スイッチ手段431,緑色スイッチ手段432,青色スイッチ手段433)をオンさせるように、全ての色光Cに関わるイネーブル信号EN(赤色イネーブル信号R−EN,緑色イネーブル信号G−EN,青色イネーブル信号B−EN)をオン(High)にする。そして、第2の制御部200は、予め定められた期間T1の間、全ての色光Cに関わるイネーブル信号ENをオン(High)にした後、予め定められた期間T2の間、全ての色光Cに関わるイネーブル信号ENをオフ(Low)にする。
Note that, as shown in FIG. 8A, the
また、第2の制御部200は、前記予備駆動処理を実行する期間T1において、常にオン(High)を示す制限信号SC(許可信号SC1)を生成し、論理回路420の入力端子に出力する。
In addition, the
論理回路420の第1AND回路421は、前記予備駆動処理の期間T1において、図8(c)に示す比較信号SBと、図8(d)に示す制限信号SC(許可信号SC1)と、を論理積して、図8(e)に示す駆動信号SD生成し、各AND回路422,423,424に対して出力する。
The first AND
各AND回路422,423,424は、図8(a)に示す第2の制御部200からのイネーブル信号ENと、図8(e)に示す第1AND回路421からの駆動信号SDと、を論理積して、前記予備駆動処理の期間T1において、常にオン(High)となる赤色駆動信号SDR,緑色駆動信号SDG,青色駆動信号SDBをスイッチ手段430に出力する。
Each AND
そして、スイッチ手段430は、各駆動信号SDに応じて、前記予備駆動処理の期間T1の間、オン動作を行い、光源13r,13g,13bを点灯させる(初期点灯)。
Then, the switch means 430 performs an ON operation during the preliminary drive processing period T1 according to each drive signal SD, and lights the
この予備駆動処理の後、光源駆動部14は、光源部11に所望の光強度の光を出射させる上述した「APC処理」を実行し、画像表示部12が画像表示を開始する。
After the preliminary driving process, the light
本実施形態の光源駆動部14は、以上に説明したように、画像表示部10が画像表示を開始する前に光源13の初回点灯を行うため、光源13の寄生容量に基づく蓄電荷による光が画像表示に反映されない。すなわち、本実施形態の光源駆動部14を適用した光源装置11、表示装置10は、後述するAPC処理を行いつつ、起動直後の表示のちらつきを抑制することができる。
As described above, the light
以上に説明したように、本実施形態における光源装置11は、異なる色光R,G,Bをそれぞれ出射する複数の光源13(13r,13g,13b)と、複数の光源13毎に設けられ、光源13に供給する電力をオンまたはオフするスイッチ手段430(431,432,433)と、光源13が発した色光R,G,Bの光強度SFBを取得する光強度検出部500と、外部照度SLを示す情報を取得し、外部照度SLに基づいて基準値SAを設定する第1の制御部100と、を含み、光強度SFBが基準値SAに近づくようにスイッチ手段430を自動的にオンまたはオフさせる光源駆動部14と、を備え、第1の制御部100は、始動時に、光源駆動部14がスイッチ手段430を自動的にオンさせる程度に高い初期基準値SA0に基準値SAを設定することで、スイッチ手段430を強制的にオンさせた後、光源駆動部14は、光強度SFBが基準値SAに近づくようにスイッチ手段430を自動的にオンまたはオフさせる。このように、光源駆動部14は、始動時に、光源13を強制的に点灯させ、光源13の寄生容量の蓄電荷を放電する。この後、光源駆動部14は、外部照度SLに基づいて設定された基準値SAを基準として光源13の出力を自動的に制御することで、光源13の寄生容量に起因した過電流の影響を受けず、所望の光強度の光を光源13に出射させることができる。
As described above, the
また、光源駆動部14は、始動時に、スイッチ手段430を強制的にオン(図8の時間t1〜t2)させた後、スイッチ手段430を強制的にオフ(図8の時間t2〜t3)させ、その後、光強度SFBが基準値SAに近づくようにスイッチ手段430を自動的にオンまたはオフ(図8の時間t3以降)させる。このように、スイッチ手段430を強制的にオンさせてから、スイッチ手段430を光強度SFBに基づき自動的にオンまたはオンさせるまでの間に、スイッチ手段430をオフさせることで、表示に関わる前記APC処理における光源13の光に、前記予備駆動の光が影響することを防止することができる。
Further, the light
なお、光源駆動部14は、スイッチ手段430を強制的にオフさせる期間(図8の時間t2〜t3の期間T2)を、スイッチ手段430を強制的にオンさせる期間(図8の時間t1〜t2の期間T1)以上に長く設けることで、表示に関わる前記APC処理における光源13の光に、前記予備駆動の光が影響することをより確実に防止することができる。
The light
なお、上記実施形態では、第1の制御部100が、自動的にスイッチ手段430をオンさせる程度に高い初期基準値SA0に基準値SAを設定することで、スイッチ手段430を強制的にオンさせる。 ここでいう自動的にスイッチ手段430をオンさせる程度に高い初期基準値SA0とは、前記予備駆動で点灯した光源13の光強度SFBが上回らない程に高いレベルであり、具体的に例えば、全ての光源13r,13g,13bが点灯した際に想定される光強度SFBの1.1倍以上に設定される。なお、この初期基準値SA0は、所定の条件に応じて調整されてもよい。例えば、初期基準値SA0は、給電手段300が光源13に印加する電圧の大きさによって調整される。これにより、初期基準値SA0は、給電手段300の電圧が変化し、光源13が出力する光の光強度が大きく変化した場合でも、確実に予備駆動で点灯する光源13の光強度SFBが到達しない程に高いレベルを維持することができる。また、初期基準値SA0は、光源13の温度や外部照度SLなどによって調整されてもよい。
In the above embodiment, the
また、上記実施形態では、スイッチ手段430を強制的にオンさせた後、自動的にスイッチ手段430をオフさせる程度に低い低基準値SALに基準値SAを設定することで、スイッチ手段430を強制的にオフさせる。 ここでいう自動的にスイッチ手段430をオフさせる程度に低い低基準値SALとは、予備駆動した後の光源13の光強度SFBが下回らない程に低いレベルであり、具体的に例えば、ゼロレベルに設定される。このように、比較回路410の基準となる基準信号SAをゼロレベルに設定しておくことで、光強度SFBが確実に基準信号SA(低基準値SAL)を下回るため、比較回路410の比較結果に基づき、確実にスイッチ手段430をオフさせることができる。なお、この低基準値SALは、上述した初期基準値SA0のように所定の条件に応じて調整されてもよい。
In the above embodiment, the
なお、スイッチ手段430に入力される赤色駆動信号SDR、緑色駆動信号SDG、青色駆動信号SDBは、論理回路420の論理積により生成されるため、上述したように基準信号SAを低基準信号SALに設定する以外に、イネーブル信号ENや制限信号SCを調整することにより、スイッチ手段430を強制的にオフさせることができる。
Since the red drive signal SDR, green drive signal SDG, and blue drive signal SDB input to the switch means 430 are generated by the logical product of the
また、本実施形態の光源駆動部14は、始動時に、全てのスイッチ手段430を強制的にオンさせる。斯かる構成により、複数の光源13r,13g,13bで、比較回路410を共通化した構成であっても、制御を複雑化せずに、全ての光源13r,13g,13bの寄生容量の蓄電荷が放電することができる。なお、光源駆動部14は、始動時に、2以上のスイッチ手段430を強制的にオンさせる構成であってもよい。
Further, the light
また、本実施形態の表示装置10は、画像表示部12は、始動時に、強制的に点灯させた光源13の光を視認者2に向けないように光変調する。具体的には、画像表示部12が反射型表示素子である場合、光源13からの光を視認者が視認可能なスクリーンの領域とは異なる方向に反射させる。
Further, in the
なお、本発明は、以上の実施形態および図面によって限定されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で、適宜、実施形態および図面に変更(構成要素の削除も含む)を加えることが可能である。以下に変形の一例を示す。 In addition, this invention is not limited by the above embodiment and drawing. Changes (including deletion of constituent elements) can be added to the embodiments and the drawings as appropriate without departing from the scope of the present invention. An example of modification is shown below.
(変形例) 上記実施形態では、第1の制御部100が、始動時に、自動的にスイッチ手段430を自動的にオンさせる程度に高い初期基準値SA0に基準値SAを設定することで、スイッチ手段430を強制的にオンさせる比較信号SBを比較回路410で生成し、スイッチ手段430側の論理回路420に出力していたが、これに限定されない。例えば、第1の制御部100は、比較回路410を介さずに、スイッチ手段430を強制的にオンまたはオフできるように構成されてもよい。具体的には、第1の制御部100は、スイッチ手段430を強制的にオンまたはオフさせるための強制駆動信号SEを生成し、比較回路410からの比較信号SBと論理和される、図9に示すOR回路425に出力してもよい。
(Modification) In the above embodiment, the
なお、前記予備駆動処理において、HUD装置1の電源がオンされた後の第1の制御部100の起動の方が、第2の制御部200の起動よりも早い場合、第1の制御部100は、第2の制御部200が行う処理を代わりに実行してもよい。例えば、通常、第2の制御部200(第1の色選択手段)から論理回路420に入力されるイネーブル信号ENを、HUD装置1の起動時には、第1の制御部100(第1の色選択手段)が代わりに出力してもよい。この場合、第1の制御部100は、第2の制御部200からの各イネーブル信号ENと論理和される、図10に示すOR回路426,427,428に第2の制御部200の代わりのイネーブル信号ENを出力する。これにより、光源部11の始動時に、第1の制御部(第2の色選択手段)100により選択された色光R,G,Bを駆動するスイッチ手段430を強制的にオンさせた後、第2の制御部200(第1の色選択手段)により選択された色光R,G,Bを駆動するスイッチ手段430を、光強度SFBと基準値SAとに基づき自動的にオンまたはオフさせることが可能となる。斯かる構成により、第2の制御部200の始動を待たずに光源13を予備駆動させることができる。
In the preliminary driving process, when the
また、本発明におけるHUD装置1は、HUD装置1の外部から内部に侵入する太陽光などの外光が、図11に示されるように、画像表示部10に到達することを防止する外光回避手段14を設けてもよい。この外光回避手段14は、例えば、HUD装置1の投射部20を駆動(回転または/および移動)させるアクチュエータで構成され、第1の制御部100の制御のもと、投射部20を駆動させることで、外光が画像表示部10に到達することを防止することができる。外光回避手段14は、画像表示部10からの表示光Nを透過反射部3に向ける開放状態と、画像表示部10からの表示光Nを透過反射部3に向けず、かつ前記開放状態と比較して前記外光が画像表示部10に向かいにくい外光回避
状態と、の少なくとも2つの状態に変えることができる。外光回避手段14は、HUD装置1(表示装置10、光源装置11)が起動を開始する際、前記外光回避状態から前記開放状態へと遷移し、HUD装置1(表示装置10、光源装置11)が停止する際、前記開放状態から前記外光回避状態へと遷移する。 本発明における光源部11は、HUD装置1が起動し、外光回避手段14が、前記外光回避状態から前記開放状態に遷移した後、前記予備駆動処理を実行する。このように、外光回避手段14が表示光Nを透過反射部3に向ける前記開放状態になった後、表示装置10(光源部11)が前記予備駆動処理を実行し、画像Mを生成することで、光源12に電荷が蓄積される前に、画像Mを生成することができる。
Further, the
また、光源部11から画像表示部12に向かう色光Cの光路上には、色光Cを収束、発散、光強度調整、光強度分布調整などを行う屈折光学系、反射光学系、回折光学系などが設けられていてもよい。
Further, on the optical path of the color light C from the
また、スイッチ手段430は、比較回路410と論理回路420とを有するLSIの外部に設けられてもよい。このように、スイッチ手段430を比較回路410と論理回路420を有するLSIから独立させることで、スイッチ手段430から発生する熱が、比較回路410と論理回路420に伝達することを抑制し、延いては、比較回路410,論理回路420の動作不良や故障を抑制することができる。
Further, the
また、上記実施形態において、各色の光源13r,13g,13bを1灯としたが、各色の光源13r,13g,13bを、赤色スイッチ手段431,緑色スイッチ手段432,青色スイッチ手段433に複数個パラレルまたはシリーズに配列してもよい。また、各色の光源13r,13g,13bを複数個設け、これらを駆動する赤色スイッチ手段431,緑色スイッチ手段432,青色スイッチ手段433も複数個設けてもよい。
In the above embodiment, the
また、上記実施形態において、給電手段300は、第1の制御部100の制御のもと、印加する電圧を制御していたが、これに限られず、一定の電圧を光源13に印加する定電圧回路であってもよい。
In the above-described embodiment, the
なお、上記実施形態において、第1の制御部100は、車両ECU4から外部照度を示す外部照度信号SLを入力していたが、これに限られず、HUD装置1に外部照度を取得する照度センサを備え、このHUD装置1に設けた照度センサからの信号を光源13の調光を行うための外部照度信号SLとして使用してもよい。また、第1の制御部100は、HUD装置1や車両に設けられた図示しない操作部を視認者2が操作することで、基準値SAを調整してもよい。また、車両のライトをオン・オフするスイッチの操作に応じて、基準値SAを調整してもよい。
In the above-described embodiment, the
1 HUD装置
2 視認者
3 透過反射部
4 車両ECU
10 画像表示部(表示装置)
11 光源部(光源装置)
12 画像表示部
13 光源
14 光源駆動部
20 投射部
100 第1の制御部(基準値設定手段、第2の色選択手段)
200 第2の制御部(第1の色選択手段)
300 給電手段
400 駆動信号生成部
410 比較回路
420 論理回路
430 スイッチ手段
500 光強度検出部(光強度取得手段)
SA 基準信号(基準値)
SA0 初期基準信号(初期基準値)
SAL 低基準信号(低基準値)
SB 比較信号
SC 制限信号
SC1 許可信号
SC2 禁止信号
SD 駆動信号
SD1 点灯信号
SD2 非点灯信号
SFB 光強度検出信号(光強度)
SL 外部照度信号(外部照度)
EN イネーブル信号
DESCRIPTION OF
10 Image display (display device)
11 Light source part (light source device)
12
200 Second control unit (first color selection means)
DESCRIPTION OF
SA reference signal (reference value)
SA0 Initial reference signal (initial reference value)
SAL low reference signal (low reference value)
SB comparison signal SC limit signal SC1 enable signal SC2 prohibit signal SD drive signal SD1 lighting signal SD2 non-lighting signal SFB light intensity detection signal (light intensity)
SL External illumination signal (external illumination)
EN enable signal
Claims (11)
ことを特徴とする請求項10に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 An external light avoiding means for transitioning between an external light avoiding state in which the external light is difficult to reach the image display unit and an open state in which the external light is more easily directed to the image display unit than the external light avoiding state; The light source driving unit is configured to forcibly turn on the switch unit after the outside light avoiding unit transitions from the outside light avoiding state to the open state, so that the light intensity approaches the reference value. Automatically turn on or off,
The head-up display device according to claim 10.
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Cited By (1)
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WO2019031479A1 (en) * | 2017-08-09 | 2019-02-14 | シャープ株式会社 | Display device |
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