JP2017227806A - Display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、表示装置に関する。 The present invention relates to a display device.
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。
Conventionally, as a display device, for example, a configuration in which a DMD (Digital Micro-mirror Device) as a display element is provided is known. This type of display device generates image light by reflecting illumination light with a plurality of micromirrors of the DMD. For example, the display device described in
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。
For example, the display device described in
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。
In the display device described in
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。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a display device that can reduce the change in chromaticity when the display luminance is changed based on the required luminance.
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。 In order to achieve the above object, a display device according to the present invention includes a plurality of light sources that emit light of different colors, a display element that includes a plurality of reflection units that control the angle at which the light is reflected, and the plurality of light sources. The selected one light source emits light by supplying current, and is emitted from the plurality of light sources by a field sequential method in which the selected one light source is sequentially switched for each subframe constituting a frame that is a control cycle. A control unit that generates illumination light of a desired color from light and reflects light corresponding to a display image out of the illumination light through the reflection unit, and an illuminance for detecting the illuminance of the light emitted from each light source A display device including a sensor, wherein the frame drives the light source, generates a display image, turns off the light source, and displays the display image. A non-display period that is not generated, and the control unit reduces the display period ratio that is the ratio of the display period to the frame as the required luminance of the light source decreases in a stepwise manner, and In the boundary region including the changing point at which the display period ratio changes, the current according to the current control value set so that the light ratio, which is the ratio of the amount of light from each of the light sources stored in advance, becomes a desired value. In the central region set between the two boundary regions, the light ratio is set to the desired value based on the illuminance of the light detected by the illuminance sensor. A current is supplied to each light source.
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。 According to the present invention, when the display luminance is changed based on the required luminance, the change in chromaticity can be reduced.
(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。
(First embodiment)
A first embodiment in which a display device according to the present invention is embodied as a head-up display device (hereinafter referred to as a HUD device) will be described with reference to the drawings.
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。
As shown in FIG. 1, the
(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。
(Configuration of HUD device 1)
As shown in FIG. 2, the
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。
The
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
Specifically, the
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。
The luminance
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。
The
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。
The
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。
As shown in FIG. 2, the illumination
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。
As shown in FIG. 2, the
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。
The projection
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。
The
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。
The
The
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。
As illustrated in FIG. 10, the
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。
As shown in FIG. 4, the
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。
The
The
Further, the
In the
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。
As shown in FIG. 4, the
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。
The
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。
The light
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。
As shown in FIG. 4, the
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。
The integration
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。
The
The integration
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。
The integration control will be described with reference to the flowchart of FIG.
The
(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。
(Control content of control unit 110)
The
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。
Here, the display period ratio control will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, the
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。
For example, as shown in FIGS. 8B and 8C, the
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。
Next, PAM control is demonstrated, referring the flowchart of FIG.7 (b).
First, the
Here, it is generally known that as the light source temperature changes, the peak wavelengths of the light R, G, B shift and the output of the light R, G, B changes. Each of the data tables Dtx, Dty, Dtz... Includes first and second current control values A1, such that the RGB ratio becomes constant at a desired value, taking into account peak wavelength shift and output change due to changes in the light source temperature. Includes A2. The RGB ratio is a ratio of the amount of light R, G, B from each of the
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。
Next, the
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。
The first and second current control values A1 and A2 are made up of current control values of the currents IR, IG, and IB supplied to the
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。
On the other hand, when determining that the requested luminance is not in the boundary region E (NO in S204), the
In addition, when the process of step S205 or step S207 is completed, the
(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。
(effect)
As mentioned above, according to 1st Embodiment demonstrated, there exist the following effects.
(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。
(1) The
According to this configuration, current is supplied to each of the
(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。
(2) The
According to this configuration, changes in chromaticity at the directly above points La1, Lb1 and the directly below points La2, Lb2 are suppressed.
(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。
(Second Embodiment)
A second embodiment in which a display device according to the present invention is embodied as a HUD device will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, when the appropriate data tables Dtx, Dty, Dtz... Are not selected in the intermediate region C, the appropriate data tables Dtz, Dty, Dtz. Hereinafter, the difference from the first embodiment will be mainly described.
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。
Each data table Dtx, Dty, Dtz... Includes an expected current value H and a threshold Th (Th1, Th2) in addition to the first and second current control values A1, A2. As shown in FIG. 11B, the expected current value H is a current value expected to be supplied to the
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。 Specifically, the expected current value Hx corresponding to the light source temperature Tx in the central area C is stored in the data table Dtx, and the expected current value corresponding to the light source temperature Ty in the central area C is stored in the data table Dty. Hy is stored, and the expected current value Hz corresponding to the light source temperature Tz in the central region C is stored in the data table Dtz.
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。
Next, the control procedure of the
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。
When determining that the requested luminance is in the central region C as in step S206 of FIG. 7 described above, the
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。 For example, when the actual current value IZ exceeds the threshold value Th1 of the data table Dty, as shown by “●” in FIG. The data table Dtz having the expected current value Hz closest to the actual current value IZ is selected again.
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。
On the other hand, when determining that the actual current value IZ does not exceed the threshold Th (NO in S301), the
(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。
(effect)
As mentioned above, according to 2nd Embodiment demonstrated, there exist the following effects.
(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。
(1) The
(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。
(Modification)
In addition, the said embodiment can be implemented with the following forms which changed this suitably.
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。
In the above embodiment, the
According to this configuration, for example, as the required luminance decreases, the light emission levels of the
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。
In the above embodiment, the
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。
In the above embodiment, the light source temperatures Tx, Ty, Tz... Corresponding to the data tables Dtx, Dty, Dtz... Are set at equal temperature intervals (several degrees C. to several tens of degrees C.), but are not limited thereto. For example, the
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。
In the above embodiment, the
According to this configuration, for example, even when there is no linearity in the relationship between the current control value and the luminance, the current value can be accurately controlled, and changes in luminance and chromaticity in the central region C are suppressed. can do.
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。
In the above embodiment, the
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。
In the above-described embodiment, the
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。 In the above embodiment, the display device is applied to a vehicle-mounted HUD device. However, the display device is not limited to a vehicle-mounted device, but may be applied to a HUD device mounted on a vehicle such as an airplane or a ship. Further, the display light L from the HUD device is projected onto the windshield 3, but may be projected onto a dedicated combiner. Further, the display device may be applied to a display device such as a projector that is used indoors or outdoors, instead of the HUD device.
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
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (3)
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。 A plurality of light sources emitting light of different colors,
A display element having a plurality of reflecting portions for controlling the angle at which the light is reflected;
The plurality of light sources are caused to emit light by supplying current to the selected one light source, and the selected one light source is sequentially switched for each subframe constituting a frame that is a control cycle. A controller that generates illumination light of a desired color from light emitted from a light source and reflects light corresponding to a display image among the illumination light through the reflector;
An illuminance sensor that detects the illuminance of the light emitted from each of the light sources, and a display device comprising:
The frame has a display period in which the light source is driven and the display image is generated, and a non-display period in which the light source is turned off and the display image is not generated.
The controller is
As the required luminance of the light source decreases, the display period ratio, which is the ratio of the display period occupying the frame, is reduced stepwise, and stored in advance in a boundary region including a change point at which the display period ratio changes. Supplying a current to each of the light sources in accordance with a current control value set so that a light ratio that is a ratio of the amount of light from each of the light sources is a desired value;
In the central region set between the two boundary regions, based on the illuminance of the light detected by the illuminance sensor, current is supplied to each light source so that the light ratio becomes the desired value.
A display device characterized by that.
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。 The controller is
The current corresponding to the first current control value, which is the current control value, is supplied to each of the light sources at a point immediately above the change point located at the upper limit of the boundary region, and the change located at the lower limit of the boundary region Supplying a current corresponding to a second current control value larger than the first current control value, which is the current control value, to each of the light sources at a point immediately below the point;
The display device according to claim 1.
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。 A temperature sensor for detecting the temperature of the light source;
The control unit stores a plurality of different data tables for each temperature of the light source, which includes the current control value and an expected current value expected to be supplied in the central region.
The control unit selects the data table that matches the temperature of the light source detected by the temperature sensor, and then the actual current value supplied to the light source in the central area and the selected data table. If the difference with the expected current value exceeds a threshold, reselect the data table with the expected current value close to the actual current value,
The threshold is set between the expected current values of each data table.
The display device according to claim 1 or 2.
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Cited By (1)
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