JP2018116166A - レーザー走査型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶セル及び偏光板を備える透過光調整部の透過率を制御して表示画像の輝度を調整できるレーザー走査型表示装置において、透過率の変動幅が小さい場合でも、ユーザーの違和感が少ない画像表示を可能とする。【解決手段】制御部は、第１フレームにおける透過光調整部２３の透過率と、第１フレームに続く第２フレームにおける透過光調整部２３の透過率との差が所定の透過率差閾値未満である場合には、第１フレームの画像表示期間の終了から第２フレームの画像表示期間の開始までのブランキング期間内での透過光調整部２３の透過率の変動幅を透過率差閾値以上に設定し、これに応じて液晶駆動部２００を制御して液晶セル２１を、第２フレームの画像表示期間用の駆動電圧よりも高い、あるいは低い駆動電圧でオーバードライブさせ、又は、第２フレームの画像表示期間用の駆動電圧にて液晶セル２１を駆動させる。【選択図】図４

Description

本発明は、レーザー走査型表示装置に関する。

レーザー走査型表示装置は、例えば、レーザー光を出射する光源と、液晶セル及び偏光板からなる透過光調整部を備える調光部と、透過光調整部を通過したレーザー光を走査する走査部と、走査部によって走査されたレーザー光を裏面で受光し、表面に画像を表示する光透過性のスクリーンと、スクリーン上の画像を拡大して投射する光学系と、を有している。

レーザー走査型表示装置は、レーザー光源を表示画像の階調データに基づいて駆動し、その一方で、例えば、外部環境の変化（外光強度の変化や、ユーザーによる画像の輝度調整のための機器操作等）に応じて、液晶セル及び偏光板を備える透過光調整部の透過率を制御することで、レーザー光源の発振状態とは独立に表示画像の輝度を調整することができる。これによって、レーザー光源の直接の制御のみの場合において、レーザー発振が停止してしまうほどに低輝度な画像であっても確実に表示することが可能となる。

レーザー走査型表示装置は、例えば、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置として利用することができる。例えば、やや薄暗い中で車両を運転している際に、周囲がさらに暗くなった場合において、その外光強度の変化を検出して、ＨＵＤ装置が表示しているＡＲコンテンツの虚像（例えば注意喚起マーク）の輝度を自動的に低下させて眩しさを軽減することで、ユーザー（車両の運転者等）の目に優しい輝度による表示を自動的に実現することが可能である。

なお、ＨＵＤ装置としてのレーザー走査型表示装置については、例えば、特許文献１に記載されている。

特開２０１５−１８４４３５号公報

レーザー走査型表示装置は、液晶セル及び偏光板からなる透過光調整部を透過するレーザー光の割合を、液晶セルの駆動制御により調整する。例えば、液晶セルとして、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）型のネマティック液晶（例えばＴＮ液晶）を用い、この液晶セルに与える駆動電圧を調整することで、液晶分子の配光角を制御して液晶セルを通過するレーザー光の偏光方向を制御する。レーザー光の偏光方向の変化に伴って偏光板を通過する光の光量が変化し、透過光の強度が調整される。

しかし、駆動信号に対する液晶セルの応答性は、駆動信号の変動幅（これは、透過光調整部における透過率の変動幅と言い換えることができる）が小さくなるほど遅くなってしまう。ここで図１６を参照する。図１６は、透過光調整部における透過率の変動幅（ΔＴ）と、液晶セルの応答性との関係を示す図である。図１６から明らかなように、透過率の変動幅ΔＴが小さくなるほど、液晶セルの応答性が低下している。液晶セルの応答性が低いということは、つまり、液晶セルを所定の駆動値で駆動した後、表示画像が所望の輝度に到達するまでの時間が長くなるということである。

新しいフレームが開始されて画像の描画が開始された後も、液晶セルの応答の遅延に起因して、ある程度の期間にわたって透過光調整部における透過率が変動し続けると、その透過率の変化が表示画像の輝度の変動としてユーザーの目に把握されてしまうことがあり、この場合、ユーザーに違和感を生じさせることになる。

このような不都合が生じ易い状況の一例としては、低輝度の画像を表示中に外光強度が微妙に変動し、その変動に合わせて画像の輝度を微調整する場合や、ＨＵＤ装置を起動したときに、周囲が薄暗いために、初期表示するべき画像の輝度が低輝度である場合（つまり、透過率ゼロの状態から、透過率がわずかに上昇した状態への変化が必要な場合）があげられる。ＨＵＤ装置は、車両運行の安全を確保する表示を行うことが多く、どのような環境下であっても、できるだけ正確な画像表示を行うことが好ましい。

したがって、液晶セルの応答性を早めて、透過光調整部における透過率を、できるだけ早くそのフレーム用の透過率に到達させることが望まれる。

本発明の１つの目的は、透過光調整部の透過率の変動幅が小さい場合でも、画像を描画中において輝度が変化する時間を短縮して、違和感の少ない画像を表示できるレーザー走査型表示装置を提供することにある。本発明の他の目的は、以下に例示する態様及び好ましい実施形態、並びに添付の図面を参照することによって、当業者に明らかになるであろう。

以下に、本発明の概要を容易に理解するために、本発明に従う態様を例示する。
第１の態様において、レーザー走査型表示装置は、
レーザー光を出射する光源と、表示画像の階調データに基づいて前記光源を駆動する光源駆動部と、を備える光源部と、
偏光制御素子としての液晶セル及び偏光板を備える透過光調整部と、前記液晶セルを駆動する液晶駆動部と、を備え、前記液晶駆動部が前記液晶セルを駆動することで、前記液晶セルを通過する前記光源からのレーザー光の偏光方向を変化させて前記透過光調整部の透過率を制御し、これによって前記透過光調整部から出射されるレーザー光の光強度を調整する調光部と、
外部環境の変化に基づいて前記調光部を制御し、かつフレームレートに基づいて前記調光部、前記光源部及び前記走査部を制御する制御部と、
前記調光部によって光強度が調整されたレーザー光を走査する走査部と、
前記走査部によって走査されたレーザー光を受け、表面に前記表示画像を表示する光透過性のスクリーンと、
を有し、
前記制御部は、第１フレームにおける前記透過光調整部の透過率と、前記第１フレームに続く第２フレームにおける前記透過光調整部の透過率との差が、所定の透過率差閾値未満である場合には、
前記第１フレームの画像表示期間の終了から前記第２フレームの画像表示期間の開始までのブランキング期間内における前記透過光調整部の透過率の変動幅が前記透過率差閾値以上となるように設定し、前記ブランキング期間において、設定された透過率の変動幅に応じて前記調光部における前記液晶駆動部を制御して前記液晶セルを、前記第２フレームの画像表示期間用の駆動電圧よりも高い、あるいは低い駆動電圧でオーバードライブさせ、
又は、
前記ブランキング期間において、前記調光部における前記液晶駆動部を制御して前記液晶セルを、前記第２フレームの画像表示期間用の駆動電圧にて駆動させる。

第１の態様では、制御部は、第１フレームの画像表示期間の終了から第２フレームの画像表示期間の開始までのブランキング期間内における透過光調整部の透過率の変動幅が透過率差閾値以上となるように設定し、設定された透過率の変動幅に応じて、液晶セルを、第２フレームの画像表示期間用の駆動電圧よりも高い、あるいは低い駆動電圧でオーバードライブさせ、又は、ブランキング期間において、液晶セルを、第２フレームの画像表示期間用の駆動電圧にて駆動させる。なお、オーバードライブの駆動値は、実際の透過率が目標とする透過率を超えるオーバーシュート（あるいは下回るアンダーシュート）が生じないように適切な値に設定される。ブランキング期間内で、透過率差閾値を超える透過率差に相当する大きな駆動電圧差（駆動信号差）による液晶セルのオーバードライブがなされると、ブランキング期間内において、透過光調整部の透過率が目標とする値に急速に近づく。言い換えれば、第２フレームが開始された後、短い期間内に透過率を目標値に到達させることが可能であり、これによって画像の輝度変動が抑制され、ユーザーの違和感が少ない画像表示が実現される。また、オーバードライブではなく、第２フレームの表示画像期間用の駆動電圧を液晶セルに印加することによっても、ブランキング期間内で、透過光調整部の透過率を目標値に近づけることができ、液晶セルの応答を早める効果が得られる。この場合、オーバードライブしないことから、液晶セルへの負担が軽減されるという効果も得られる。

第１の態様に従属する第２の態様において、
前記スクリーンに設けられ、前記走査部によって走査されたレーザー光の光強度を検出する光強度検出部を有し、前記光強度検出部は、前記スクリーンの、前記走査部による走査エリア内で、かつ画像表示エリアの外側に配置されており、
前記光強度検出部が、前記走査されたレーザー光を受光して受光強度を検出している期間を光強度検出期間とする場合に、
前記制御部は、前記ブランキング期間の内の、前記光強度検出期間を除く期間内で、前記液晶セルをオーバードライブさせ、又は、前記第２フレームの画像表示期間用の駆動電圧にて駆動させてもよい。

第２の態様では、オーバードライブや第２フレームの画像表示期間用の駆動電圧による駆動は、ブランキング期間の内の、光強度検出期間を除く期間において行う。言い換えれば、光強度検出期間においてレーザー光の強度が変動して、光強度検出部による受光強度の検出精度が低下する事態が生じない。

第２の態様に従属する第３の態様において、
前記光源として、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各色に対応する光源が設けられ、前記制御部は、前記光強度検出期間内において、前記光強度検出部からの受光強度情報に基づいて前記光源駆動部を制御し、前記各光源の発光強度を増減させてホワイトバランスを調整させてもよい。

第３の態様では、光強度検出期間においてホワイトバランス調整処理が実行される。言い換えれば、ホワイトバランスがより向上したレーザー光を用いて、より高品質な表示を実現することができる。

第１乃至第３の何れか１つの態様に従属する第４の態様において、
外光の強度を検出する外光強度検出部を有し、
前記制御部は、外光強度の変化に応じて前記透過光調整部の透過率を制御させてもよい。

第４の態様では、外光強度の変化に応じて透過光調整部の透過率が制御される。言い換えれば、例えば、低輝度の画像を表示中に外光強度が微妙に変動した場合に、その変動に合わせて画像の輝度を自動的に微調整することができ、そして、上述のとおり、その際に、ブランキング期間において、所定の閾値を超える変動幅による液晶セルのオーバードライブ等がなされることから、違和感の少ない高品質の画像の表示が可能である。

第５の態様において、レーザー走査型表示装置は、
レーザー光を出射する光源と、表示画像の階調データに基づいて前記光源を駆動する光源駆動部と、を備える光源部と、
偏光制御素子としての液晶セル及び偏光板を備える透過光調整部と、前記液晶セルを駆動する液晶駆動部と、を備え、前記液晶駆動部が前記液晶セルを駆動することで、前記液晶セルを通過する前記光源からのレーザー光の偏光方向を変化させて前記透過光調整部の透過率を制御し、これによって前記透過光調整部から出射されるレーザー光の光強度を調整する調光部と、
外部環境の変化に基づいて前記調光部における前記液晶駆動部を制御し、かつフレームレートに基づいて、前記調光部、前記光源部及び前記走査部を制御する制御部と、
前記調光部によって光強度が調整されたレーザー光を走査する走査部と、
前記走査部によって走査されたレーザー光を受け、表面に前記表示画像を表示するスクリーンと、
を有し、
前記制御部は、
第１フレーム及び前記第１フレームに続く第２フレームの各々を、前半のサブフレームと後半のサブフレームとに分割してサブフレーム単位で画像表示を制御し、
前記第１フレームにおける前記透過光調整部の透過率と、前記第２フレームにおける前記透過光調整部の透過率との差が、所定の透過率差閾値未満である場合には、前記第２フレームの前半のサブフレームの全期間において前記光源をオフさせて非表示期間とすることで、前記第１フレームの後半のサブフレームにおける画像表示期間の終了から、前記第２フレームの後半のサブフレームの画像表示期間の開始までの期間をブランキング期間とすると共に、
前記ブランキング期間内における前記透過光調整部の透過率の変動幅が前記透過率差閾値以上となるように設定し、設定された透過率の変動幅に応じて、前記調光部における前記液晶駆動部を制御して前記液晶セルを、前記第２フレームの画像表示期間用の駆動電圧よりも高い、あるいは低い駆動電圧でオーバードライブさせ、かつ、前記第２フレームの後半のサブフレームの画像表示期間において、前記光源部を制御して前記光源の発光強度を通常の２倍にさせて画像を表示させ、
又は、
前記ブランキング期間内において、前記調光部における前記液晶駆動部を制御して前記液晶セルを、前記第２フレームの画像表示期間用の駆動電圧にて駆動させ、かつ、前記第２フレームの後半のサブフレームの画像表示期間において、前記光源部を制御して前記光源の発光強度を通常の２倍にさせて画像を表示させる。

第５の態様では、フレームレートを上昇させて、第１フレーム及び第２のフレームの各々を前半のサブフレームと後半のサブフレームに分割し、第２フレームの前半のサブフレームにおいて光源をオフすることで、第２フレームの前半のサブフレームの全期間をブランキング期間に含ませる。言い換えれば、第１フレームの後半のサブフレームの画像表示期間が終了してから、第２フレームの後半のサブフレームの画像表示期間が開始されるまでの期間がブランキング期間となり、ブランキング期間を十分に確保することが可能となる。言い換えれば、例えば、透過光調整部の透過率の変動幅がかなり小さい場合でも、液晶セルのオーバードライブ（又は、第２フレームの画像表示期間用の駆動電圧による駆動）によって、ブランキング期間内で透過率を目標値に十分に近づけることができ、また、ブランキング期間が延長されていることから、その分、液晶セルの駆動電圧を低下させることができ、液晶セルの負担軽減及び消費電力の削減が可能であり、また、１つのフレームに属する２つのサブフレームの一方を非表示としても、他方のサブフレームにおいて、光源の発光強度を２倍にして画像を表示することにより、そのフレームにおける画像の輝度は通常の画像表示の輝度と同じとなり、ユーザーには違和感が生じない。

第６の態様において、レーザー走査型表示装置は、
レーザー光を出射する光源と、表示画像の階調データに基づいて前記光源を駆動する光源駆動部と、を備える光源部と、
偏光制御素子としての液晶セル及び偏光板を備える透過光調整部と、前記液晶セルを駆動する液晶駆動部と、を備え、前記液晶駆動部が前記液晶セルを駆動することで、前記液晶セルを通過する前記光源からのレーザー光の偏光方向を変化させて前記透過光調整部の透過率を制御し、これによって前記透過光調整部から出射されるレーザー光の光強度を調整する調光部と、
外部環境の変化に基づいて前記調光部における前記液晶駆動部を制御し、かつフレームレートに基づいて、前記調光部、前記光源部及び前記走査部を制御する制御部と、
前記調光部によって光強度が調整されたレーザー光を走査する走査部と、
前記走査部によって走査されたレーザー光を受け、表面に前記表示画像を表示するスクリーンと、
を有し、
前記制御部は、
第１フレーム及び前記第１フレームに続く第２フレームの各々を、前半のサブフレームと後半のサブフレームとに分割してサブフレーム単位で画像表示を制御し、
前記第１フレームにおける前記透過光調整部の透過率と、前記第２フレームにおける前記透過光調整部の透過率との差が、所定の透過率差閾値未満である場合において、
前記第１フレームの前半のサブフレームの画像表示期間において、前記光源部を制御して前記光源の発光強度を通常の２倍にさせて画像を表示させ、前記第１フレームの後半のサブフレームの全期間において前記光源をオフさせて非表示期間とすることで、前記第１フレームの前半のサブフレームの画像表示期間の終了から、前記第２フレームの前半のサブフレームの画像表示期間の開始までの期間をブランキング期間とすると共に、前記ブランキング期間内における前記透過光調整部の透過率の変動幅が前記透過率差閾値以上となるように設定し、設定された透過率の変動幅に応じて、前記調光部における前記液晶駆動部を制御して前記液晶セルを、前記第２フレームの画像表示期間用の駆動電圧よりも高い、あるいは低い駆動電圧でオーバードライブさせ、
又は、
前記第１フレームの前半のサブフレームの画像表示期間において、前記光源部を制御して前記光源の発光強度を通常の２倍にさせて画像を表示させると共に、前記第１フレームの後半のサブフレームの全期間、及び前記第２フレームの前半のサブフレームの全期間において前記光源をオフさせて非表示期間とすることで、前記第１フレームの前半のサブフレームの画像表示期間の終了から、前記第２フレームの後半のサブフレームの画像表示期間の開始までの期間をブランキング期間とすると共に、前記ブランキング期間内において前記調光部における前記液晶駆動部を制御して前記液晶セルを、前記第２フレームの画像表示期間用の駆動電圧にて駆動させ、かつ、前記第２フレームの後半のサブフレームの画像表示期間において、前記光源部を制御して前記光源の発光強度を通常の２倍にさせて画像を表示させる。

第６の態様では、液晶セルをオーバードライブする場合において、第５の態様とは逆に、第1フレームの前半のサブフレーム期間において光源の光強度を２倍として画像を表示し、第１フレームの後半のサブフレームにおいて光源をオフして非表示期間（つまり、ブランキング期間の一部）とし、第１フレームの前半のサブフレームの画像表示期間が終了してブランキング期間が開始されると、この期間で液晶セルのオーバードライブを行い、この結果として、透過光調整部の透過率は、第１フレームの後半のサブフレーム期間が終了する前に、目標値（つまり、第２フレームの画像表示期間用の透過率）に到達する。また、ブランキング期間において、液晶セルをオーバードライブせず、その代わりに第２フレームの画像表示期間用の電圧を印加する場合においても、上記と同様に、まず、第１フレームの前半のサブフレームにて通常の２倍の発光強度での画像表示を行い、第１フレームの後半のサブフレームを非表示としてブランキング期間に組み込むが、オーバードライブしていないことから液晶の応答は遅れ、従って、第２フレームの前半のサブフレームも非表示としてブランキング期間を延長する。このブランキング期間内で、透過光調整部の透過率は、目標値（つまり、第２フレームの画像表示期間（この場合は、第２フレームの後半のサブフレームにおける画像表示期間である）用の透過率に到達し、これによって第２フレームにおける画像表示期間用の適正な透過率が実現され、続いて、第２フレームの後半のサブフレームの画像表示期間において、光源の発光強度を通常の２倍として画像を表示させる。

第６の態様に従属する第７の態様において、
前記光源の発光強度を通常の２倍にしたときの発光強度が前記光源の限界を超える場合において、
前記第１フレームの前半のサブフレームの画像表示期間の終了から、前記第２フレームの前半のサブフレームの画像表示期間の開始までの期間内において前記液晶セルをオーバードライブさせる場合には、
前記制御部は、前記第１フレームの後半のサブフレームの全期間を非表示期間とせず、前記第１フレームの前半のサブフレーム及び後半のサブフレームの各々において、前記光源を制御して通常出力で画像を表示させ、
又は、
前記第１フレームの前半のサブフレームの画像表示期間の終了から、前記第２フレームの後半のサブフレームの画像表示期間の開始までの期間内で、前記液晶セルを前記第２フレームの画像表示期間用の駆動電圧にて駆動させる場合には、
前記制御部は、前記第１フレームの後半のサブフレームの全期間、及び前記第２フレームの前半のサブフレームの全期間を非表示期間とせず、前記第１フレームの前半のサブフレーム、前記第１フレームの後半のサブフレーム、前記第２フレームの前半のサブフレーム前記第２フレームの後半のサブフレームの連続する４つのサブフレームの各々において、前記光源を制御して通常出力で画像を表示させてもよい。

第７の態様では、第６の態様において、光源の発光強度を通常の２倍にして画像表示を行おうとしても光源の限界を超えてしまって実現ができない場合（例えば、周囲が明るいことから光源がかなり高い輝度で発光している場合等にこのような事態が生じ得る）、各フレームの各サブフレームにて、光源の発光強度を一倍出力（つまり通常出力）にして画像を表示し、同時に、液晶セルには、第６の態様と同じ期間においてオーバードライブ電圧、又は第２フレームの画像表示期間用の電圧を印加して液晶セルの応答を早くする処理を行う。言い換えれば、画像を表示中の一部の期間において、透過光調整部の透過率が変動することで、透過率変動の影響を受けたサブフレームの画像の品質が低下することはやむを得ないが、しかし、１フレームで見れば、透過率変動の影響を受けないサブフレームの画像（正常な画像）との加法混色にて一枚の画像が形成されることから、透過率変動の影響は軽減される。

第５乃至７のいずれか１つの態様に従属する第８の態様において、
前記制御部は、前記第１フレームにおける前記透過光調整部の透過率と、前記第２フレームにおける前記透過光調整部の透過率との差が前記透過率閾値以上である場合には、前記第２フレームの前半のサブフレーム及び後半のサブフレームの各々の画像表示期間において画像を表示させてもよい。

第８の態様では、透過率差が透過率差閾値以上である場合、液晶セルの応答性は高いことから、制御部は、通常どおり、第２フレームの前半、後半の各サブフレームにおいて画像を表示させる。なお、当然のことながら、この画像表示は、光源の通常出力での表示である。

第５乃至７のいずれか１つの態様に従属する第９の態様において、
前記液晶セルの温度を検出する温度検出部を有し、
前記制御部は、
前記第１フレームにおける前記透過光調整部の透過率と、前記第２フレームにおける前記透過光調整部の透過率との差が前記透過率閾値以上であり、かつ前記温度検出部によって検出された温度が、所定の温度閾値以上の場合には、前記第２フレームの前半のサブフレーム及び後半のサブフレームの各々の画像表示期間において画像を表示させ、
前記第１フレームにおける前記透過光調整部の透過率と、前記第２フレームにおける前記透過光調整部の透過率との差が前記透過率閾値以上であり、かつ前記温度検出部によって検出された温度が、所定の温度閾値未満の場合には、前記第１フレームにおける前記透過光調整部の透過率と前記第２フレームにおける前記透過光調整部の透過率との差が前記透過率閾値未満である場合と同じ制御を実行するようにしてもよい。

第９の態様では、制御部は、透過率差が透過率差閾値以上であり、かつ液晶セルの温度が所定の温度閾値よりも高い場合において、第２フレームの前半、後半の各サブフレームにおいて画像を表示させる。なお、当然のことながら、この画像表示は、光源の通常出力での表示である。一方、透過率差が透過率差閾値以上であり、かつ液晶セルの温度が所定の温度閾値よりも低い場合には、透過率差が透過率差閾値未満である場合と同じ制御を実行する。液晶セルの温度が低いと、液晶セルの応答性が低下して、透過率差が透過率差閾値以上であったとしても、液晶セルの応答遅延による画像品質の低下が問題となることもあり得ることから、この場合には、透過率差が透過率閾値未満である場合と同様の制御を行うこととしたものである。

当業者は、例示した本発明に従う態様が、本発明の精神を逸脱することなく、さらに変更され得ることを容易に理解できるであろう。

本発明の一実施形態に係るレーザー走査型表示装置の搭載態様（ＨＵＤ装置）を説明するための図である。 （ａ）は、本発明の一実施形態に係るレーザー走査型表示装置（ＨＵＤ装置）の全体構成例を示す図、（ｂ）は、レーザー光出力部（光源部及び透過光調整部を含む）の構成例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るレーザー走査型表示装置（ＨＵＤ装置）のシステム構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係るレーザー走査型表示装置（ＨＵＤ装置）の主要な構成を示す機能ブロック図である。 ルックアップテーブル（液晶セル駆動用テーブル）の構成例を示す図である。 ルックアップテーブル（補正用テーブル）の構成例を示す図である。 （ａ）、（ｂ）は、線形補間による、任意温度における透過率の算出方法を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るレーザー走査型表示装置（ＨＵＤ装置）におけるオーバードライブ電圧の設定範囲を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るレーザー走査型表示装置における、オーバードライブ電圧(及び、オーバードライブの際の透過率変動幅)と透過光調整部の透過率との関係を示す図である。 （ａ）は、１フレーム期間において光透過性のスクリーン上に画像が描画される様子を示す図、（ｂ）は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色に対応する光源がＰＷＭ駆動される様子を示すタイミング図である。 ブランキング期間において液晶セルをオーバードライブする場合における、レーザー走査型表示装置の主要な動作手順を示すフロー図である。 ブランキング期間において液晶セルに、ブランキング期間終了後の画像表示期間において印加するべき電圧（つまり、画像表示用の駆動電圧）を印加する場合における、レーザー走査型表示装置の主要な動作手順を示すフロー図である。 （ａ）は、１フレームを２つのサブフレームに分割して表示する場合において、光透過性のスクリーン上に画像が描画される様子を示す図、（ｂ）は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色に対応する光源がＰＷＭ駆動される様子を示すタイミング図である。 （ａ）は、第１フレーム及び第２フレームを各々２つのサブフレームに分割し、第１フレームの前半のサブフレームで光源の発光強度を２倍にして画像を表示した後、第１フレームの後半のサブフレームをブランキング期間に組み込み、このブランキング期間内で液晶セルをオーバードライブする例を説明するための図であり、（ｂ）は、光源の限界によって光源の発光強度を２倍にできない場合の画像表示の例を示す図である。 （ａ）は、第１フレーム及び第２フレームを各々２つのサブフレームに分割し、第１フレームの前半のサブフレームで光源の発光強度を２倍にして画像を表示した後、第１フレームの後半のサブフレーム及び第２フレームの前半のサブフレームをブランキング期間に組み込み、このブランキング期間内で液晶セルに、第２フレームの画像表示期間用の駆動電圧（言い換えれば、第２フレームの後半のサブフレームの画像表示期間に印加する電圧）を印加する例を説明するための図であり、（ｂ）は、光源の限界によって光源の発光強度を２倍にできない場合の画像表示の例を示す図である。 透過光調整部の透過率差（透過率の変動幅）と、透過光調整部を構成する液晶セルの応答性との関係を示す図である。

以下に説明する好ましい実施形態は、本発明を容易に理解するために用いられている。従って、当業者は、本発明が、以下に説明される実施形態によって不当に限定されないことを留意すべきである。

まず、本発明の概要を説明する。本発明は、表示画像データに応じて光強度が変調されるレーザー光源と、レーザー光源に対して前置される透過光調整部（液晶セル、偏光板を含む）とを備え、かつ透過光調整部の透過率が、画像表示データとは無関係に、外部環境の変化（周囲の明るさの変化、ユーザーの機器操作による表示画像の輝度調整等）に応じて、例えばフレーム毎に更新されるレーザー走査型表示装置において、液晶セルの応答遅延に起因する透過光調整部の透過率変動が画像表示に与える影響を軽減するべく、ブランキング期間において、透過率差が所定閾値を超えるように設定して、これに応じて液晶セルをオーバードライブすることを基本とする。例えば、前フレームの透過率が１０％、次フレームの透過率が３０％であるとき、透過率差が２０％しかないため（ここで、透過率差閾値ΔＴｔｈを３０％すると、透過率の変動幅がΔＴｔｈに満たない）、そこで、ブランキング期間において、透過率差が例えば９０％（≧ΔＴｔｈ）になるように設定して、その設定に対応する駆動電圧で液晶セルをオーバードライブし、ブランキング期間が終わると、透過率を３０％に戻す。これにより、透過光調整部の透過率は、次のフレームの描画が開始されてから早期の期間に目標値に到達し、よって表示画像の品質の低下は最小限にとどめられる（実施形態１）。なお、光強度を検出してフィードバック処理等を行っている場合には、光強度検出の信頼性を確保する観点から、オーバードライブ電圧を印加する期間から、光強度検出期間を除外してもよい。なお、オーバードライブとは、画像表示期間用の駆動電圧よりも高い、あるいは低い駆動電圧で液晶セルを駆動することであり、言い換えれば、液晶セルの駆動値として、本来の目標値を通過して、より高い値、あるいは、より低い値を設定し、その設定に応じて液晶セルを駆動することであり、これによって、駆動電圧の差（差分）がより拡大される態様にて液晶セルが駆動されることになる。

但し、液晶セルのオーバードライブは、液晶セルにかなりの負担を与えるものであるため、液晶セルの負担軽減のために、ブランキング期間において、液晶セルに、オーバードライブ電圧の代わりに、次のフレームの画像表示期間用の駆動電圧を与えることも選択肢として加える（実施形態１）。

なお、あるフレームにおける「画像表示期間用の駆動電圧」とは、「そのフレームが開始されてから最初に到来する画像表示期間において液晶セルに印加する駆動電圧」ということができ、例えば、フレーム期間が、２つのサブフレームに分割され、前半のサブフレームは非表示期間とされてブランキング期間に組み込まれる場合には、後半のサブフレームの画像表示期間が、そのフレームにおいて最初に到来する画像表示期間であり、このときに液晶セルに印加すべき電圧が、そのフレームについての「画像表示期間用の駆動電圧」である。

また、フレームレートを変更して、１つのサブフレームを２つのサブフレームに分割して、いずれか一方のサブフレームにおいて光源をオフして非表示とすることで、そのサブフレーム期間をブランキング期間に組み込むことができ、これによってブランキング期間を延長することができ、また、この場合には、１フレームにおける画像の輝度低下を防ぐために、いずれか他方のサブフレームで画像を表示する際に、光源の発光強度を通常の２倍とする（実施形態２、３）。

サブフレームを利用してブランキング期間を延長する態様としては、１つのフレームにおける前半のサブフレームをブランキング期間に組み込む例、あるいは、後半のサブフレームをブランキング期間に組み込む例があり、これらを適宜、使い分けして、必要なブランキング期間を確保しつつ、オーバードライブ電圧又は画像期間用の駆動電圧による液晶セルの駆動を実行し、併せて、光源の発光強度を変化させて１フレームとしての輝度を通常と同じに保ち（実施形態２、３）、また、光源の限界から、光源の発光輝度を倍増できない場合には、各サブフレームで画像を表示するといった次善の措置を採る（図１４（ｂ）、図１５（ｂ）の例）。

また、サブフレーム単位で画像を表示する例において、第１フレームの透過光調整部の透過率と第２フレームの透過光調整部の透過率との差が所定の透過率差閾値以上であったときは、第２フレームの各サブフレームで画像を表示させてもよい。但し、液晶セルの温度が所定の温度閾値よりも低い場合には、透過率差が大きくても液晶セルの応答性が低下する場合があるため、この場合には、透過率差が透過率差閾値未満の場合と同様の制御を行い、透過率差が透過率差閾値以上で、かつ液晶セルの温度が温度閾値以上である場合において、第２フレームの各サブフレームで画像を表示するようにしてもよい。このような変形は適宜、なし得る。このような変形例も、本発明の技術的範囲に含まれる。

以下、順を追って説明する。なお、以下の例では、主として、液晶セルをオーバードライブする場合について説明する。上述のとおり、液晶セルの負担軽減を重視する場合には、液晶セルにオーバードライブ電圧を印加する代わりに、次のフレームの画像表示期間用の駆動電圧を印加してもよい（この点は、各実施形態に共通である）。

（実施形態１）
本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態に係るレーザー走査型表示装置は、一例として、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置として構成することができる。以下、本発明を適用したＨＵＤ装置について説明する。

図１に示されるように、ＨＵＤ装置１は、車両２のダッシュボードに配設することができる。ＨＵＤ装置１は、表示画像を表す光（表示光）をウインドウシールド３に向けて出射し、例えば車両２の運転者であるユーザー４に、表示画像（ＡＲコンテンツ）を虚像Ｖとして視認させる。表示画像は、例えば、車両２の運行に関する情報（運転速度等）や安全運転のための報知情報（例えば注意喚起マーク等）である。

図２（ａ）、（ｂ）を参照する。図２（ａ）はＨＵＤ装置の全体構成例を示す図、図２（ｂ）はレーザー光出力部（光源部及び透過光調整部を含む）の構成例を示す図である。
図２（ａ）に示すように、ＨＵＤ装置１は、レーザー光出力部（合成レーザー光生成部ということもできる）１０と、液晶セルと偏光板を利用した透過光調整部２０と、液晶セルの温度を検出する温度検出部３０と、走査部（例えばＭＥＭＳミラー）４０と、画像Ｍが表面に形成される光透過性のスクリーン（透過スクリーンと称する場合がある）５０と、光透過性のスクリーン５０の裏面に設けられ、走査されたレーザー光の強度を検出する光強度検出部６０と、光を反射する反射部材７１、７２（共に、光を拡大して投射する光学系を構成する）と、筐体８０（レーザー光の出射窓８１を含む）と、外光強度検出部９０と、を備える。

レーザー光出力部１０は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色のレーザー光を合成して合成レーザー光Ｃを生成し、走査部４０に向けて出射する。光源（レーザー光源）の光強度は表示画像データ（階調データ）に応じて変調されるが、これとは独立に、透過光調整部２０による透過率制御によって、合成レーザー光の強度を増減する、つまり調整することが可能である。これによって、光源を直接的に制御するだけでは実現できないような低輝度の表示が可能である。

合成レーザー光Ｃは走査部４０で走査され、これによって、レーザー光が光透過性のスクリーン５０の裏面上で主走査方向及び副走査方向に走査され、これに応じて光透過性のスクリーン５０の表面（前面）に表示画像Ｍが表示される。なお、光透過のスクリーン５０は、走査部４０からの合成レーザー光Ｃを背面で受光して透過拡散させることで、表面（前面）に表示画像Ｍを表示するものであり、例えば、ホログラフィックディフューザ、マイクロレンズアレイ、拡散板などで構成される。表示画像Ｍを表す光（表示光）Ｋは、反射部材７１、７２を介してレーザー出射窓８１からウインドウシールド３に向けて出射される。なお、スクリーン５０は、光反射性のスクリーンに変更されてもよい。

次に、図２（ｂ）を参照する。レーザー光出力部１０は、光源部１４と、透過光調整部２０と、合波ユニット１３（１３ｒ、１３ｇ、１３ｂ）と、を有する。光源部１４は、光源駆動部１００と、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色に対応した光源１１ｒ、１１ｇ、１１ｂ（これらをまとめて光源１１と称する）と、各色の光源に対応して設けられる集光レンズ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂ（これらをまとめて集光レンズと称する）と、各色のレーザー光源１１ｒ、１１ｇ、１１ｂ毎に設けられる温度センサ２６０ｒ、２６０ｇ、２６０ｂと、を備える。光源１１としては、例えば、レーザーダイオード（ＬＤ）を用いることができる。

透過光調整部２０は、光源部１４に対して前置される。言い換えれば、透過光調整部２０は、光源部１４と合波ユニット１３との間に位置し、各色のレーザー光源１１ｒ、１１ｇ、１１ｂから出射されたレーザー光が透過される際の透過率を制御することで、透過光の強度を適宜、調整する。透過光調整部２０は、液晶セル２１と、偏光板２２と、を有し、例えばノーマリーブラック型の一つの液晶表示装置（液晶パネル）とみなすことができる。

液晶セル２１は、図示はしないが、一対の透明基板と、基板間に封入された液晶層とを有し、液晶セル２１の各透明基板の液晶層側には、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等からなる透明電極が形成されている。液晶セル２１は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色に対応させて個別に設けられている。つまり、液晶セル２１は、Ｒ，Ｇ，Ｂに対応した３つの液晶セル２１ｒ、２１ｇ、２１ｂからなる（この点は、図３に明記されている）。各色に対応した各液晶セル２１ｒ、２１ｇ、２１ｂには、後述する制御部の制御の下で液晶駆動部を介して、個別に駆動電圧が印加される。液晶セル２１（２１ｒ，２１ｇ，２１ｂ）は、各セルに共用の一対の透明基板に、セル毎に駆動電圧を印加可能な透明電極が設けられることで構成されていてもよいし、各々別体の液晶セルとして構成されていてもよい。なお、液晶セル２１としては、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）型のネマティック液晶（例えばＴＮ液晶）を用いることができるが、これは一例であり、液晶の種類は、特に問わない。

液晶セル２１は、レーザー光の偏光方向を制御する偏光制御素子として機能し、偏光板２２と組み合わせることで、透過光の光量（つまり、透過光の強度）を増減させることができる。

偏光板２２は、ワイヤグリッド偏光板、ヨウ素系や色素系の偏光板、ガラス偏光子などから構成されている。偏光板２２は、透過軸を有し、入射した光のうち、透過軸と平行な偏光角度の光を透過させ、それ以外の偏光角度の光を透過させない。なお、各レーザー光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂは、出射する光の偏光角度が偏光板２２の透過軸と直交するように配置されている。また、偏光板２２の透過軸の向きは、ウインドウシールド３の反射率の偏光依存性を考慮して決定される。

液晶セル２１に加える印加電圧の大きさを制御することで、レーザー光の偏光角を０°〜９０°の範囲で任意に制御でき、これによって、偏光板２２を透過する透過光の光量を制御することができる。つまり、液晶セル２１の印加電圧に応じて、透過光調整部２０におけるレーザー光の透過率を連続的に変化させることができる。また、液晶セル２１として、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色に対応する３つの液晶セル２１ｒ、２１ｇ、２１ｂを用意しておき、個別に印加電圧を制御することで、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色のレーザー光の透過率を、各々独立に制御することができる。

透過光調整部２０は、例えば、１つのノーマリーブラック型の液晶表示装置（液晶パネル）とみることができ、液晶セル２１の駆動電圧を変化させることで、透過光の光量（透過光の強度）を、例えば１フレーム毎に微調整することができる。

合波ユニット１３は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色に対応する各レーザー光を合波して、合成レーザー光Ｃを生成する。合波ユニット１３は、平面鏡等からなる反射部１３ｒと、それぞれが特定の波長の光を反射するがその他の波長の光は透過するダイクロイックミラー等からなる合波部１３ｇ及び合波部１３ｂと、で構成される。

このように、各色に対応した各レーザー光は、透過光調整部２０で透過率が調整されると共に、偏光板２２を透過した後に、合成されてレーザー光出力部１０から出射される。したがって、合成レーザー光Ｃに含まれる各色のレーザー光の偏光角度は一致している。レーザー光出力部１０から出射された合成レーザー光Ｃは、走査部４０に向かう。

走査部４０は、例えばＭＥＭＳミラー等で構成され、走査駆動部（図２には記載されないが、図３、図４にて符号４００と表記される）によって駆動されてレーザー光Ｃを走査する。

次に、図３を参照してシステム構成について説明する。ＨＵＤ装置１は、制御部３００を備える。制御部３００は、マイクロコントローラ等からなり、ＣＰＵ３１０と、記憶部３２０と、を備える。記憶部３２０は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等からなり、ＨＵＤ装置１の動作に必要なプログラムや、各種データを記憶している。記憶部３２０には、後述する各処理の動作プログラムのデータや、各種のルックアップテーブルＬＵＴが記憶されている。ＬＵＴとしては、例えば、液晶駆動用テーブルＴＡ１（図５）、補正用テーブルＴＡ２（図６）等がある。

ＣＰＵ３１０は、記憶部３２０からプログラムを読み出し、実行することで各部を制御する。ＣＰＵ３１０には、車両２のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）５から、表示画像Ｍを表示するための画像データが供給される。なお、画像データの少なくとも一部は、記憶部３２０に予め記憶されていてもよい。ＣＰＵ３１０は、この画像データに従って光源駆動１００を制御する。光源駆動部１００は光源１１を駆動し、これによって、光源１１の発光強度が制御される。この結果、表示画像Ｍが光透過性のスクリーン５０上に形成される。

また、ＣＰＵ３１０は、走査部４００を走査する走査駆動部４００から供給されるフィードバックデータに基づいて、透過スクリーン５０上における現在の合成レーザー光Ｃの走査位置を特定する。

また、制御部３００には、温度検出部３０、発光強度検出部６０、外光強度検出部９０から検出情報（測定データ）が入力される。各検出部は、各種のセンサで構成することができる。また、ＣＰＵ３１０は、液晶駆動部４００を制御して、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色に対応した液晶セル２１ｒ、２１ｇ、２１ｂの駆動電圧値を、１フレームを単位として更新させる。

なお、以下の説明では、透過光調整部２０及び液晶駆動部２００を含む機能ブロックを調光部２３と称する。

次に、本実施形態における主要な機能ブロックについて説明する。先に図１６を用いて説明したように、駆動信号に対する液晶セルの応答性は、駆動信号の変動幅（これは、透過光調整部における透過率の変動幅と言い換えることができる）が小さくなるほど遅くなってしまい、例えば、新しいフレームが開始されて画像の描画が開始された後も、液晶セルの応答の遅延に起因して、ある程度の期間にわたって透過光調整部における透過率が変動し続けると、その透過率の変化が表示画像の輝度の変動としてユーザーの目に把握されてしまうことがあり、ユーザーに違和感を生じさせることになる。

この不都合を軽減するために、本実施形態では、ブランキング期間において、液晶セルを所定の閾値を超えてオーバードライブすることで液晶の応答を早め、透過光調整部２０における透過率が、できるだけ早くそのフレーム用の透過率に到達するように制御する。したがって、本実施形態では、この処理に必要な機能ブロックが設けられる。

図４に示されるように、制御部３００に関係する機能ブロックとして、液晶駆動制御値（ＰＷＭ値）算出部３０２と、透過率算出部３０４と、記憶部３０６と、透過率差判定部３０８と、タイミング制御部３１１と、バイアス設定部３１２と、が設けられている。また、図４では、画像処理部１０２と、ホワイトバランス調整処理部１０４と、動作クロック発生部９２と、を明記している。

画像処理部１０２は、表示画像データを加工する等の処理が必要な場合に備えて設けられている。また、ホワイトバランス調整処理部１０４は、光強度検出部６０からの受光強度情報（フィードバック情報）に基づいて、例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色に対応したレーザー光源１１ｒ、１１ｇ、１１ｂの発光強度を個別に制御し、これによって合成レーザー光Ｃのホワイトバランスを向上させる処理を行う。なお、ホワイトバランス調整処理は、例えばブランキング期間に行われる。また、動作クロック発生部９２は、例えば６０Ｈｚに対応した動作クロックＣＬ１と、１２０Ｈｚに対応した動作クロックＣＬ２と、を選択的に、又は同時に、制御部３００に供給することができる。これによって、ＨＵＤ装置１の動作中に、フレームレートを適宜、変更して、１フレームを複数のサブフレームに分割して画像表示を行うことが可能である。

次に、図４に示される構成の主要な動作を説明する。制御部３００の液晶駆動制御値（ＰＷＭ値）算出部３０２は、表示画像Ｍ用の輝度が決定されると、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色に対応した液晶セル２１ｒ、２１ｇ、２１ｂの各駆動制御値（ＰＷＭ値）を算出する。駆動制御値（ＰＷＭ値）の算出は、外光強度検出部９０によって検出される外光強度情報と、温度検出部３０によって検出される各液晶セル２１ｒ、２１ｇ、２１ｂの温度情報と、に基づいて行われる。

まず、液晶駆動制御値（ＰＷＭ値）算出部３０２は、外光強度検出部９０から取得した外光強度情報に基づいて、図５に記載されるルックアップテーブルを参照する。図５に示されるように、ルックアップテーブルＴＡ１には、ある温度（基準温度とする）における外光強度Ｐ（Ｐ０〜Ｐｋ）に対応付けされて、各色の液晶セル２１ｒ、２１ｇ、２１ｂ毎の液晶駆動制御値（ＰＷＭ値）（Ｄｒ_０〜Ｄｒ_ｋ、Ｄｇ_０〜Ｄｇ_ｋ、Ｄｂ_０〜Ｄｂ_ｋ）と、各色に対応したレーザー光の、透過光調整部２０における透過率Ｔｒ（Ｔｒ_０〜Ｔｒ_ｋ、Ｔｇ_０〜Ｔｇ_ｋ、Ｔｂ_０〜Ｔｂ_ｋ）と、が記憶されている。

なお、図５において、Ｐ０は外光強度Ｐの最小値を表し、Ｐｋ（ｋは正の整数）は外光強度Ｐの最大値を表す。また、ｊは、０以上ｋ−１以下（０≦ｊ≦ｋ−１）の整数であり、Ｐｊ＋１はＰｊよりも大きい（Ｐｊ＋１＞Ｐｊ）。また、各ＰＷＭ値Ｄｒ，Ｄｇ，Ｄｂと各液晶セルの透過率Ｔｒ、Ｔｇ、Ｔｂのインデックスは、外光強度Ｐのインデックスに対応する。このルックアップテーブルＴＡ１を参照すれば、ある温度（基準温度）における液晶駆動値（ＰＷＭ値）と透過率とが求まる。

但し、ルックアップテーブルＴＡ１を参照して得られるのは、ある温度（基準温度）における液晶駆動値（ＰＷＭ値）であるため、温度検出部３０で検出された現実の温度に対応する液晶駆動値に補正して使用する。この補正に必要な補正係数は、図６に示されるルックアップテーブルＴＡ２に記載されている。図６に示されるように、ルックアップテーブルＴＡ２には、温度検出部３０による検出温度（Ｔ０〜ｔｎ）に対応付けされて、各色の液晶セル２１ｒ、２１ｇ、２１ｂ毎の、液晶駆動制御値を補正するための補正係数（Ｃｒ_０〜Ｃｒ_ｎ、Ｃｇ_０〜Ｃｇ_ｎ、Ｃｂ_０〜Ｃｂ_ｎ）が記憶されている。この補正係数を用いて、ルックアップテーブルＴＡ１を参照して取得された、ある温度（基準温度）における液晶駆動値（ＰＷＭ値）が、現実の液晶セルの温度に応じた液晶駆動制御値（ＰＷＭ値）に補正される。液晶駆動制御値（ＰＷＭ値）算出部３０２は、得られた液晶駆動値（ＰＷＭ値）を、液駆動部２００に与える。

また、透過率については、液晶セルの応答速度を上げるために加えるバイアス電圧（オーバードライブ電圧）を決定するために必要であり、正確に算出する必要があることから、外光強度検出部９０によって検出された現実の外光強度Ｐにおける透過率を補間演算により求める。ここで、図７（ａ）、（ｂ）を参照する。

赤色用液晶セル２１ｒを例に説明すると、外光強度検出部９０で検出された現実の外光強度Ｐが、Ｐｊ以上でＰｊ＋１以下（つまり、Ｐｊ≦Ｐ≦Ｐｊ＋１）の値であった場合、制御部３００の透過率算出部３０４（図４）は、液晶駆動用テーブルＴＡ１（図５）を参照して、外光強度ｐｊ、ｐｊ＋１の各々に対応する、透過光調整部２０の透過率Ｔｒ_ｊ、Ｔｒ_ｊ＋１を取得する。次に、図７（ａ）に示すように、線形補間を行って、現実の外光強度Ｐに対応する透過率Ｔｒを算出する。具体的には、図７（ｂ）の（１）式の演算が行われてＲ（赤）に対応するレーザー光の、透過光調整部２０における透過率Ｔｒ（これを便宜上、赤色用液晶セル２１ｒの透過率Ｔｒと称する場合がある。他の色についても同様である）が算出される。同様に、図７（ｂ）の（２）式によって、Ｇ（緑）に対応するレーザー光の、透過光調整部２０における透過率Ｔｇが算出され、（３）式によって、Ｇ（緑）に対応するレーザー光の、透過光調整部２０における透過率Ｔｇが算出される。

図４に戻って説明を続ける。上記の線形補間によって算出された各色のレーザー光の透過率Ｔｒ、Ｔｇ、Ｔｂは、フレームＦ（ａ−１）における透過率Ｔ（Ｆ（ａ−１））として、記憶部３０６に一時的に記憶される。透過率算出部３０４は、次のフレームＦ（ａ）についても、同様にして上記の線形補間を行って各色のレーザー光の透過率Ｔｒ、Ｔｇ、Ｔｂを算出する。

透過率差判定部３０８は、フレームＦ（ａ−１）の画像表示が終了するまでの期間において、次のフレームＦ（ａ）における透過率Ｔ（Ｆ（ａ））と、直前のフレームであるフレームＦ（ａ-１）における透過率Ｔ（Ｆ（ａ-１））との差分を求める。差分は、各色毎に求められる。各色についての透過率の差分をΔＴｒ、ΔＴｇ、ΔＴｂとすると、各々は以下のようにして求まる。
ΔＴｒ＝Ｔｒ（Ｆ（ａ））−Ｔｒ（Ｆ（ａ−１））
ΔＴｇ＝Ｔｇ（Ｆ（ａ））−Ｔｇ（Ｆ（ａ−１））
ΔＴｂ＝Ｔｂ（Ｆ（ａ））−Ｔｂ（Ｆ（ａ−１））。

透過率差判定部３０８は、続いて、求められた各差分を、予め用意されている透過率差閾値ΔＴｔｈと比較し、ΔＴｔｈ以上であるか、Ｔｔｈ未満であるかを判定する。Ｔｔｈ以上であれば、液晶セル２１ｒ、２１ｇ、２１ｂの応答性は高いために、ブランキング期間において液晶セル（２１ｒ、２１ｇ、２１ｂ）にバイアス電圧を印加する必要がないが、Ｔｔｈ未満の場合には、液晶セル（２１ｒ、２１ｇ、２１ｂ）の応答が遅れてしまうため、バイアス電圧を印加して液晶セル（２１ｒ、２１ｇ、２１ｂ）の応答を早める必要がある。なお、透過率差閾値ΔＴｔｈの値は、液晶セルの温度に応じて変化させることができ、また、各色毎に異なる値を用いることもできる。

バイアス設定部３１２は、透過率差判定部３０８の判定結果に基づいて、ブランキング期間にバイアス電圧を印加するか否かを決定し、バイアス電圧を印加する場合には、バイアス電圧の値を決定する。一例として、一律に最大のバイアス電圧値とすることができる。例えば、各色についての透過率差が最大となるように（つまり、ΔＴｒ、ΔＴｇ、ΔＴｂ＝１００となるように）、バイアス電圧を各液晶セル（２１ｒ、２１ｇ、２１ｂ）に印加することができる。

但し、消費電力の抑制、液晶セルの負担軽減の観点から、バイアス電圧は、透過率の差分の値（必要なら、さらに液晶セルの温度の値）に応じて、適宜、決定する、つまり、ΔＴｒ、ΔＴｇ、ΔＴｂが１００未満で、かつ、ΔＴｒ、ΔＴｇ、ΔＴｂが、必要最小限度の透過率変動幅ΔＴｍｉｎを超えるように、状況に応じて適応的に設定するのが、より好ましい。

バイアス設定部３１２は設定したバイアス電圧値を液晶駆動部２００に与える。液晶駆動部２００は、タイミング制御部３１１によるタイミング制御の下で、フレームＦ（ａ−１）の画像表示期間が終了してブランキング期間が開始されると、バイアス設定部３１２が設定したバイアス電圧を液晶セル（２１ｒ、２１ｇ、２１ｂ）に印加する。バイアス電圧の印加は、ブランキング期間が終了するまでの期間内、又はブランキング期間における光強度検出期間を除く期間内において行われる（この点については後述する）。

次に、バイアス電圧設定部３１２が、バイアス電圧を状況に応じて適応的に設定する場合における、バイアス電圧として設定できる範囲の一例について説明する。ここでは、図８を参照する。

上述のとおり、バイアス設定部３１２は、フレーム間における透過率差ΔＴ（ΔＴｒ、ΔＴｇ、ΔＴｂ）が１００未満で、かつ、ΔＴ（ΔＴｒ、ΔＴｇ、ΔＴｂ）が、必要最小限度の透過率変動幅ΔＴｍｉｎを超えるように、状況に応じて適応的に設定する。図８の特性線ＣＨＲは、液晶セル２１（２１ｒ、２１ｇ、２１ｂ）に印加する電圧と透過光調整部２０の透過率との関係を示している。

図８において、フレームＦ（ａ−１）における透過率、液晶セル２１への印加電圧を各々Ｔ（Ｆ（ａ−１））、Ｖ（Ｆ（ａ−１））とし、フレームＦ（ａ）における透過率、液晶セル２１への印加電圧を各々Ｔ（Ｆ（ａ））、Ｖ（Ｆ（ａ））とし、フレーム間の透過率差をΔＴとし、液晶セル２１の応答性を許容範囲にするために必要な、必要最小限の透過率変動幅をΔＴｍｉｎとする。図８では、Ｔ（Ｆ（ａ）＜Ｔ（Ｆ（ａ−１））であり、透過率差ΔＴを拡大させるためには、透過率Ｔ（Ｆ（ａ）に、さらにＴｍｉｎを上乗せした透過率Ｔ２以上とする必要があり、よって、バイアス電圧として印加可能なオーバードライブ電圧（バイアス電圧）の範囲は、電圧Ｖ２（透過率Ｔ２に対応する電圧）以上のＯＶＤ（ｐ）の範囲となる。

仮に、図８において、Ｔ（Ｆ（ａ）とＴ（Ｆ（ａ−１））が逆になって、Ｔ（Ｆ（ａ）＞Ｔ（Ｆ（ａ−１））である場合には、オーバードライブ電圧として印加可能な電圧範囲は、電圧Ｖ１以下のＯＶＤ（ｕ）以下の範囲となる。

次に、ブランキング期間において、バイアス電圧としてのオーバードライブ電圧を液晶セル２１に印加した場合の効果について説明する。ここでは、図９を参照する。図９の横軸には時間が示され、縦軸には、液晶セルへの印加電圧と透過光調整部２０の透過率とが同時に示されている。

ここでは、一例として、ＨＵＤ装置１を起動したときに、周囲が薄暗いために、初期表示するべき画像の輝度が低輝度である場合（つまり、ノーマリーブラックの透過光調整部２０を透過率ゼロの状態から、透過率がわずかに上昇した状態へと変化させる場合）を想定する。図８では、透過率ＴＰ１（＝０％）から、ＴＰ２（＝２０％）へと変化させるものとする。

この場合、透過率差ΔＴ（２０％）は、上述の透過率差閾値ΔＴｔｈ（例えば、ΔＴｔｈ＝３０％）より小さいことから、液晶セル２１の応答性を高めるためにバイアス電圧としてのオーバードライブ電圧を液晶セル２１に印加する必要がある。そこで、バイアス設定部３１２（図４参照）は、ブランキング期間（Ｂ）における目標とする透過率をＴＰ３（＝９０％）に高める。透過率ＴＰ３は、ＴＰ２（＝２０％）に、ΔＴｚ（＝７０％）を上乗せして得られる。ΔＴｚ（＝７０％）は、そのブランキング期間（Ｂ）において最小限必要な透過率の変動幅であるＴｍｉｎ（例えば３０％）を超えるように設定される。この設定によって、そのブランキング期間（Ｂ）における透過率差ΔＴは、ＴＰ３−ＴＰ１≧ΔＴｔｈであることから、透過率差閾値ΔＴｔｈを超える透過率差となる。なお、上記の例では、透過率差閾値ΔＴｔｈと、透過率変動幅の最小値ΔＴｍｉｎとを異なる値としているが、ΔＴｍｉｎ＝ΔＴｔｈとすることもできる。

液晶駆動部２００は、このような透過率差の設定に応じて、ブランキング期間（時刻ｔ１〜ｔ２）において、バイアス電圧としてのオーバードライブ電圧ＯＶＤを液晶セル２１に印加する。液晶セル２１に印加される電圧は、時刻ｔ1以前はＶＰ１であり、時刻ｔ１においてＶＰ２に上昇し、ブランキング期間が終了する時刻ｔ２において、ＶＰ３（次のフレームにおける画像表示用の電圧値である）に戻される。これに伴って透過光制御部２０における透過率は、特性線Ｑ１（破線で示される）のように、短期間で急速に目標値である透過率ＴＰ２（＝２０％）に近づき、次フレームの画像表示期間が開始されてから間もない早期のタイミングである時刻ｔ３にて、目標とする透過率ＴＰ２（＝２０％）に到達する。この場合、次フレームの画像表示期間の開始タイミングｔ２を基準とした遅延時間はＴｄ１である。

仮に、液晶セル２１を、上記のバイアス電圧の設定に基づいてオーバードライブしない場合には、透過光調整部２０の透過率は、特性線Ｑ２（一点鎖線）に示すように時刻ｔ４にならないと目標値であるＴＰ２（＝２０％）に到達しない。この場合の遅延時間はＴｄ２（＞Ｔｄ１）となり、次フレームの画像表示が開始された後、かなり長い時間にわたって透過光調整部２０の透過率が徐々に変動することになる。液晶セル２１をオーバードライブをすることによって、その透過率の変動期間が短縮されることから、ユーザーに違和感の少ない画像を提示することが可能である。

次に、図１０を参照する。図１０（ａ）は、１フレーム期間において光透過性のスクリーン上に画像が描画される様子を示す図、図１０（ｂ）は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色に対応する光源がＰＷＭ駆動される様子を示すタイミング図である。ここでは、フレームレートを６０Ｈｚとする。この場合、１フレーム期間は１６．７ｍｓｅｃであり、ブランキング期間は、例えば１．７ｍｓｅｃである。

図１０（ａ）に示されるように、光透過性のスクリーン５０の表面には、走査部４０による走査エリア５０ａと、表示画像Ｍの描画可能エリア（以下、画像表示エリアと称する）５０ｂと、画像表示エリア５０ｂの上側に位置する上側ブランキングエリア５０ｃ１と、画像表示エリア５０ｂの下側に位置する下側ブランキングエリア５０ｃ２と、を有する。ここで、画像表示エリア５０ｂの面積は、走査エリア５０ａの面積よりも小さく設定される。誤差の少ない画像描画を実現するために、このように設定される。よって、画像表示エリア５０ｂは、走査エリア５０ａの内側に位置することになる。

光透過性のスクリーン５０を表面から見た平面視で、走査エリア５０ａにおいてレーザー光が走査される。図１０（ａ）において、走査されるレーザー光の軌跡Ｒｘが、点線によって描かれている。なお、図１０（ａ）の例では、表示画像Ｍとして、右に折れる道路地点が近づいていることを示す太い矢印の図形、注意喚起マークおよび走行速度の情報等が表示されている。

図１０（ｂ）を参照する。以下の説明では、フレームＦ（ａ−１）を「第１フレーム」と称し、この第１フレームに続くフレームＦ（ａ）を「第２フレーム」と称する。各フレームにおける画像表示期間（画像描画期間：時刻ｔ１１〜ｔ１２、時刻ｔ１４〜ｔ１５）では、各色に対応した光源（ＬＤ）１１が、液晶駆動部２００によりＰＷＭ駆動される。また、例えば、第１フレームＦ（ａ−１）と第２フレームＦ（ａ）とにまたがるブランキング期間Ｂ内において、図９で説明したように、液晶セル２１（各液晶セル２１ｒ、２１ｇ、２１ｂ）に、バイアス電圧としてのオーバードライブ電圧ＯＶＤが印加される。

図１０（ｂ）に示されるように、時刻ｔ１２〜ｔ１４までがブランキング期間Ｂであり、このブランキング期間Ｂは、第１フレームＦ（ａ−１）における、下側ブランキングエリア５０ｃ２に対応するブランキング期間（Ｂ（ａ−１）（５０ｃ２））と、第２フレームＦ（ａ）における、上側ブランキングエリア５０ｃ１に対応するブランキング期間（Ｂ（ａ）（５０ｃ１））とを合計した期間である。

ここで、ブランキングＢの全期間を用いてオーバードライブ電圧ＯＶＤを印加する場合は、ブランキング期間Ｂのすべてをオーバードライブ電圧の印加期間としての利用できるという利点がある（ブランキング期間の利用態様１）。

但し、光強度検出部６０による光源（ＬＤ）１１の発光強度のフィードバック制御等を行う場合、例えば、ホワイトバランス調整処理を行う場合、光強度検出期間（つまり、光強度検出部６０がレーザー光を受光して受光強度を検出している期間）においてもオーバードライブ電圧ＯＶＤを印加していると、光強度検出開始時点から光強度検出終了時点に至るまでに、レーザー光強度が常に変動することになり（つまり、一定せず）、このことは、受光強度の測定精度を低下させる原因となる。この不都合は、光強度検出期間において、オーバードライブ電圧ＯＶＤの印加を一時的に停止することで回避可能である。つまり、ブランキング期間Ｂの内の、光強度検出期間を除く期間をオーバードライブ電圧ＯＶＤを印加する期間とする（ブランキング期間の利用態様２）。したがって、制御部３００のバイアス設定部３１２（図４）は、ブランキング期間Ｂの内の、光強度検出期間を除く期間内で、液晶駆動部２００を制御して液晶セル２１をオーバードライブさせることになる。

本実施形態における、液晶セルをオーバードライブする場合の制御部３００の制御手順をまとめると、図１１の手順となる。すなわち、ＨＵＤ装置１の起動スイッチがオンされると、まず、外光強度情報を取得し（ステップＳ１）、続いて、液晶セル２１（つまり各液晶セル２１ｒ、２１ｇ、２１ｂ）の表示画像用の駆動制御値を算出する（ステップＳ２）。次に、各液晶セル２１ｒ、２１ｇ、２１ｂの透過率を算出し（（ステップＳ３）、次に、各液晶セル２１ｒ、２１ｇ、２１ｂの、バイアス電圧（オーバードライブ電圧）用の液晶の駆動制御値を算出する（ステップＳ４）。次に、ブランキング期間が開始されると（ステップＳ５）、各液晶セル２１ｒ、２１ｇ、２１ｂの、バイアス電圧（オーバードライブ電圧）用の駆動制御値を出力し（ステップＳ６）、ブランキング期間が終了すると（ステップＳ７）、各液晶セル２１ｒ、２１ｇ、２１ｂの、表示画像用の駆動値を出力する（ステップＳ８）。ＨＵＤ装置１がオフされるまで、上記の動作が繰り返される。

また、本実施形態における、液晶セルに画像表示期間用の駆動電圧を印加する場合の制御部３００の制御手順をまとめると、図１２の手順となる。すなわち、ＨＵＤ装置１の起動スイッチがオンされると、まず、外光強度情報を取得し（ステップＳ１０）、続いて、液晶セル２１（つまり各液晶セル２１ｒ、２１ｇ、２１ｂ）の表示画像用の駆動制御値を算出する（ステップＳ１２）。次に、ブランキング期間が開始されると（ステップＳ１３）、各液晶セル２１ｒ、２１ｇ、２１ｂの、表示画像用の駆動制御値を出力し（ステップＳ１４）、ブランキング期間が終了すると（ステップＳ１５）、液晶セルの応答を早めるための処理が終了する。そして、その液晶セルの駆動電圧はそのままに維持され、次のフレームにおける画像描画が開始される。ＨＵＤ装置１がオフされるまで、上記の動作が繰り返される。

（実施形態２）
ここでは、図１３（ａ）、（ｂ）を参照する。図１３（ａ）は、１フレームを２つのサブフレームに分割して表示する場合において、光透過性のスクリーン上に画像が描画される様子を示す図、（ｂ）は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色に対応する光源がＰＷＭ駆動される様子を示すタイミング図である。ここでは、フレームレートを１２０Ｈｚとする。この場合、１つのサブフレーム期間は８．３ｍｓｅｃであり、１つのサブフレームの画像表示期間が終了してから次のサブフレームの画像表示期間が開始されるまでの期間は、例えば、０．８ｍｓｅｃである。

図１３（ａ）に示されるように、あるフレームＦ（ｘ）における前半のサブフレームをＦ（ｘ）ｓ１とし、後半のサブフレームをＦ（ｘ）ｓ２とする場合に、本実施形態では、前半のサブフレームでは光源部１４の光源１１（１１ｒ、１１ｇ、１１ｂ）をオフさせて非表示期間を作成し（よって、この期間はブランキング期間Ｂｂに組み込まれる）、後半のサブフレームにおいて、光源部１４の光源１１（１１ｒ、１１ｇ、１１ｂ）を通常の２倍の輝度で発光させて画像を表示する。以下の説明では、Ｆ（ａ−１）を第１フレームとし、これに続くＦ（ａ）を第２フレームとする。

制御部３００は、第１フレームＦ（ａ−１）及び第１フレームに続く第２フレームＦ（ａ）の各々を、前半のサブフレーム（Ｆ（ａ−１）ｓ１、Ｆ（ａ）ｓ１）と、後半のサブフレーム（Ｆ（ａ−１）ｓ２、Ｆ（ａ）ｓ２）とに分割してサブフレーム単位で画像表示を制御する。

そして、第１フレームＦ（ａ−１）における透過光調整部２０の透過率と、第２フレームＦ（ａ）における透過光調整部２０の透過率との差が、所定の透過率差閾値（ΔＴｔｈ）未満である場合には、第２フレームＦ（ａ）の前半のサブフレームＦ（ａ）ｓ１の全期間において光源１１（１１ｒ、１１ｇ、１１ｂ）をオフさせて非表示期間とすることで、第１フレームＦ（ａ−１）の後半のサブフレームＦ（ａ−１）ｓ１における画像表示期間の終了時点（図１３（ｂ）の時刻ｔ１４）から、第２フレームＦ（ａ）の後半のサブフレームＦ（ａ）ｓ２の画像表示期間の開始時点（図１３（ｂ）の時刻ｔ１６）までの期間をブランキング期間Ｂｂとする。このブランキング期間Ｂｂは、サブフレームＦ（ａ）ｓ１の全期間を非表示としていることによって、サブフレーム分割しない場合のブランキング期間（図１０（ｂ）のブランキング期間Ｂ）よりも延長されており、よって、十分なブランキング期間を確保することができる。よって、オーバードライブ電圧を低下させることができ、液晶セルへの負担軽減、装置の消費電力の削減等を図ることも可能である。

また、第１フレームＦ（ａ−１）における透過光調整部２０の透過率と、第２フレームＦ（ａ）における透過光調整部２０の透過率の差（ΔＴ）が、透過率差閾値ΔＴｔｈ未満である場合には、制御部３００は、前掲の実施形態と同様に、ブランキング期間Ｂｂ内における透過光調整部２０の透過率の変動幅（ΔＴ）が透過率差閾値（ΔＴｔｈ）以上となるように設定し、設定された透過率の変動幅に応じて、調光部２３における液晶駆動部２００を制御して液晶セル２１（２１ｒ、２１ｇ、２１ｂ）を、第２フレームＦ（ａ）の画像表示期間用の駆動電圧（ここでは、第２フレームの後半のサブフレームＦ（ａ）ｓ２における画像表示期間に液晶セルに印加すべき駆動電圧である）を超えてオーバードライブさせ、かつ、第２フレームＦ（ａ）の後半のサブフレーム（Ｆ（ａ）Ｓ２の画像表示期間（図１３（ｂ）の時刻ｔ１６〜ｔ１８）において、光源部１４を制御して、光源部１４における光源１１（１１ｒ、１１ｇ、１１ｂ）の発光強度を通常の２倍にさせて画像を表示させる。

又は、オーバードライブする代わりに、ブランキング期間Ｂｂ内において、調光部２３における液晶駆動部２００を制御して液晶セル２１（２１ｒ、２１ｇ、２１ｂ）を、第２フレームＦ（ａ）の画像表示期間用の駆動電圧（つまり、第２フレームＦ）（ａ）の後半のサブフレームＦ（ａ）ｓ２の画像表示期間用の駆動電圧）にて駆動させ、かつ、第２フレームＦ（ａ）の後半のサブフレームＦ（ａ）ｓ２の画像表示期間（図１３（ｂ）の時刻ｔ１６〜ｔ１８）において、光源部１４を制御して光源１１（１１ｒ、１１ｇ、１１ｂ）の発光強度を通常の２倍にさせて画像を表示させる。

このように、本実施形態では、十分なブランキング期間Ｂｂを確保することができることから、例えば、透過光調整部２０の透過率の変動幅ΔＴがかなり小さい場合でも、液晶セル２１のオーバードライブ（又は、第２フレームＦ（ａ）の画像表示期間用の駆動電圧による駆動）によって、ブランキング期間Ｂｂ内で透過率を目標値に十分に近づけることができ、また、ブランキング期間Ｂｂが延長されていることから、その分、液晶セル２１の駆動電圧を低下させることができ、液晶セル２１の負担軽減及び消費電力の削減が可能であり、また、１つのフレームに属する２つのサブフレームの一方を非表示としても、他方のサブフレームにおいて、光源の発光強度を２倍にして画像を表示することにより、そのフレームにおける画像の輝度は通常の画像表示の輝度と同じとなり、ユーザーには違和感が生じない。

また、第１フレームＦ（ａ−１）における透過光調整部２０の透過率と、第２フレームＦ（ａ）における透過光調整部２０の透過率の差ΔＴが、透過率差閾値ΔＴｔｈ以上である場合には、制御部３００は、第２フレームＦ（ａ）における前半、後半の各サブフレーム（Ｆ（ａ）ｓ１、Ｆ（ａ）ｓ２）の双方において画像を表示させる（表示態様１）。但し、透過率差ΔＴが透過率差閾値ΔＴｔｈ未満であった場合と同様に、制御部３００は、第２フレームＦ（ａ）における前半のサブフレームＦ（ａ）ｓ１を非表示とし、後半のサブフレームＦ（ａ）ｓ２にて、光源１１の発光強度を２倍にして画像を表示させてもよい（表示態様２）。

また、制御部３００は、上記の表示態様１、２の内のどちらを選択するかを、液晶セル２１の温度情報も考慮して決定することも可能である。つまり、液晶セル２１の温度Ｓが所定の温度閾値Ｓｔｈよりも低い場合には、液晶セル２１の応答性が低下し、ΔＴ＞ΔＴｔｈであったとしても、液晶セル２１の応答遅延による画像品質の低下が問題となることもあり得る。この場合には、上記の表示態様２を採用するのが好ましい。

すなわち、制御部３００は、ΔＴ＞ΔＴｔｈ、かつＳ＞Ｓｔｈである場合に、上記の表示態様１（つまり、第２フレームＦ（ａ）における前半、後半の各サブフレーム（Ｆ（ａ）ｓ１、Ｆ（ａ）ｓ２）の双方において画像を表示させる態様）にて画像を表示し、ΔＴ＜ΔＴｔｈである場合、又はΔＴ＞ΔＴｔｈ、かつＳ＜Ｓｔｈである場合には、表示態様２（つまり、第２フレームＦ（ａ）における前半のサブフレームＦ（ａ）ｓ１を非表示とし、後半のサブフレームＦ（ａ）ｓ２にて、光源１１の発光強度を２倍にして画像を表示させる態様）にて画像を表示させる。この場合、液晶セル２１の温度も考慮して画像表示方式を切り替えるため、環境温度の低下に起因して生じる画像品質の低下に対しても対策することが可能である。

（実施形態３）
次に、図１４（ａ）、（ｂ）及び図１５（ａ）、（ｂ）を参照して、実施形態３について説明する。まず、図１４（ａ）、（ｂ）を参照する。図１４（ａ）は、第１フレーム及び第２フレームを各々２つのサブフレームに分割し、第１フレームの前半のサブフレームで光源の発光強度を２倍にして画像を表示した後、第１フレームの後半のサブフレームをブランキング期間に組み込み、このブランキング期間内で液晶セルにオーバードライブ電圧を印加する例を説明するための図であり、（ｂ）は、光源の限界によって光源の発光強度を２倍にできない場合の画像表示の例を示す図である。

実施形態２と同様に、第１フレームをＦ（ａ−１）とし、第２フレームをＦ（ａ）とする。また、各フレームにおける前半のサブフレームをＦ（ａ−１）ｓ１、Ｆ（ａ）ｓ１とし、後半のサブフレームをＦ（ａ−１）ｓ２、Ｆ（ａ）ｓ２とする。

本実施形態では、制御部３００は、図１４（ａ）に示すように、第１フレームＦ（ａ−１）及び第１フレームに続く第２フレームＦ（ａ）の各々を、前半のサブフレーム（Ｆ（ａ−１）ｓ１、Ｆ（ａ）ｓ１と、後半のサブフレームＦ（ａ−１）ｓ２、Ｆ（ａ）ｓ２に分割して、サブフレーム単位で画像表示を制御する。

ここで、第１フレームＦ（ａ−１）における透過光調整部２０の透過率と、第２フレームＦ（ａ）における透過光調整部２０の透過率との差（ΔＴ）が、所定の透過率差閾値（ΔＴｔｈ）未満である場合において、第１フレームの前半のサブフレームＦ（ａ−１）ｓ１の画像表示期間（図１４（ａ）の時刻ｔ４０〜ｔ５０）において、光源部１４を制御して光源１１（１１ｒ、１１ｇ、１１ｂ）の発光強度を通常の２倍にさせて画像を表示させ、続いて、第１フレームの後半のサブフレームＦ（ａ−１）ｓ２の全期間において光源１１（１１ｒ、１１ｇ、１１ｂ）をオフさせて非表示期間とすることで、第１フレームの前半のサブフレームＦ（ａ−１）ｓ１の画像表示期間の終了時点（図１４（ａ）の時刻ｔ５０）から、第２フレームの前半のサブフレームＦ（ａ）ｓ１の画像表示期間の開始時点（図１４（ａ）の時刻ｔ５３）までの期間をブランキング期間Ｂ１とする。

そして、制御部３００は、ブランキング期間Ｂ１内における透過光調整部２０の透過率の変動幅（ΔＴ）が透過率差閾値（ΔＴｔｈ）以上となるように設定し、設定された透過率の変動幅に応じて、調光部２３における液晶駆動部２００を制御して液晶セル２１（２１ｒ、２１ｇ、２１ｂ）を、第２フレームの画像表示期間用の駆動電圧（図１４（ａ）の時刻ｔ５３〜ｔ５４の、サブフレームＦ（ａ）ｓ１における画像表示期間において液晶セルに印加するべき駆動電圧）を超えてオーバードライブさせる。

ここで、図１０（ａ）に示されるように、時刻ｔ５０から液晶セル２１へのオーバードライブ電圧の印加が開始されると、ブランキング期間Ｂ１内の、比較的早いタイミング（時刻ｔ５２）において、透過光調整部２０の透過率は、目標値（つまり、第２フレームの画像表示期間用の透過率：具体的には、第２フレームの前半のサブフレームＦ（ａ）ｓ１の画像表示期間における透過率）に到達する。つまり、液晶セル２１をオーバードライブした結果として、透過光調整部２０の透過率は、第１フレームの後半のサブフレームＦ（ａ−１）ｓ２の期間が終了する前に、目標値（第２フレームの画像表示期間用の透過率）に到達する。

時刻ｔ５０〜ｔ５２に至る期間ＸＬ１(例えば、最長で５ｍｓｅｃ程度である)においては、透過光調整部２０の透過率が変化し続けるため、仮に、サブフレームＦ（ａ−１）ｓ２において画像を表示するとしたときには、グラデーション（中間調）表示となってしまうが、図１４（ｂ）の例では、非表示期間（ブランキング期間Ｂ１内）であるため、上記のような不都合は生じない。そして、時刻ｔ５３において、第２フレームの前半のサブフレームＦ（ａ）ｓ１の画像表示期間が開始されると、光源１１の発光強度を２倍として画像が表示されることから、フレーム単位での表示画像の輝度は低下しない。

但し、現実には、光源１１（例えば、レーザーダイオード）の発光強度の限界から、光源の発光強度を２倍にしようとしても、できない場合があり得る。例えば、外光強度に応じて光源１１の強度を適応的に自動調整しており、すでにかなり高い輝度での発光を行っている場合には、その発光輝度をさらに倍増させるのは難しいといえる。

このような場合には、図１４（ｂ）に示されるように、図１４（ａ）の場合と同様に、時刻ｔ５０から液晶セル２１のオーバードライブを開始し、一方、各サブフレームＦ（ａ−１）ｓ１、Ｆ（ａ−１）ｓ２、Ｆ（ａ）ｓ１、Ｆ（ａ）ｓ２において、光源１１の発光強度を一倍出力（つまり通常出力）にして画像を表示する。これによって、各フレームでの画像表示が可能である。

但し、この場合には、サブフレームＦ（ａ−１）ｓ１の期間のうちの、図１４（ａ）における期間ＸＬ１においてグラデーション（中間調）の表示となってしまい、これがユーザーに視認される。透過光調整部２０の透過率が変動することで、透過率変動の影響を受けたサブフレームＦ（ａ−１）ｓ２の画像の品質が一部で低下することはやむを得ないが、しかし、第１フレームＦ（ａ−１）の全体で見れば、品質がやや低下した画像（Ｆ（ａ−１）ｓ２の画像）は、透過率変動の影響を受けないサブフレームＦ（ａ−１）ｓ１の画像（正常な画像）と加法混色されて一枚の画像が形成されることから、透過率変動の影響は抑制され、ユーザーにとっての違和感は軽減される。

次に、図１５（ａ）、（ｂ）を参照する。図１５（ａ）は、第１フレーム及び第２フレームを各々２つのサブフレームに分割し、第１フレームの前半のサブフレームで光源の発光強度を２倍にして画像を表示した後、第１フレームの後半のサブフレーム及び第２フレームの前半のサブフレームをブランキング期間に組み込み、このブランキング期間内で液晶セルに、第２フレームの画像表示期間用の駆動電圧（言い換えれば、第２フレームの後半のサブフレームの画像表示期間に印加される電圧）を印加する例を説明するための図であり、（ｂ）は、光源の限界によって光源の発光強度を２倍にできない場合の画像表示の例を示す図である。

図１５（ａ）の例では、液晶セルをオーバードライブせずに、画像表示期間用の駆動電圧にて液晶を駆動することから、透過光調整部２０の透過率が目標値に到達するまでに要する時間は、図１４（ａ）の例に比べて長くなる。つまり、液晶セル２１の調光を開始してから、透過光調整部２０の透過率が目標値に到達するまでの期間は、図１４（ａ）の例ではＸＬ１であったが、図１５（ａ）の例では、ＸＬ２（＞ＸＬ１）となる。期間ＸＬ２は、例えば、最長で１５ｍｓｅｃである。よって、これに合わせて、ブランキング期間を延長する必要がある。図１４（ａ）の例では、ブランキング期間Ｂ１であったが、図１５（ａ）の例では、ブランキング期間Ｂ２（＞Ｂ１）となる。

つまり、図１５（ａ）の例では、制御部３００は、第１フレームの前半のサブフレームＦ（ａ−１）ｓ１の画像表示期間（図１５（ａ）の時刻ｔ４０〜ｔ５０）において、光源部１４を制御して光源１１（１１ｒ、１１ｇ、１ｂ）の発光強度を通常の２倍にさせて画像を表示させると共に、第１フレームの後半のサブフレームＦ（ａ−１）ｓ２の全期間、及び第２フレームの前半のサブフレームＦ（ａ）ｓ１の全期間において光源１１（１１ｒ、１１ｇ、１１ｂ）をオフさせて非表示期間とすることで、第１フレームの前半のサブフレームＦ（ａ−１）ｓ１の画像表示期間の終了時点（時刻ｔ５０）から、第２フレームの後半のサブフレームＦ（ａ）ｓ２の画像表示期間の開始時点（時刻ｔ５６）までの期間をブランキング期間Ｂ２とすると共に、ブランキング期間Ｂ２内において、調光部２３における液晶駆動部２００を制御して、液晶セル２１（２１ｒ、２１ｇ、２１ｂ）を、第２フレームの画像表示期間用の駆動電圧（つまり、サブフレームＦ（ａ）ｓ２の画像表示期間において液晶セル２１に印加する駆動電圧）にて駆動させる。

また、制御部３００は、時刻ｔ５６以降、サブフレームＦ（ａ）ｓ２の画像表示期間が開始されると、ブランキング期間Ｂ２における液晶セル２１の駆動電圧の状態を維持させる。また、第２フレームの後半のサブフレームＦ（ａ）ｓ２の画像表示期間（時刻ｔ５６〜ｔ５７）において、光源部１４を制御して光源１１（１１ｒ、１１ｇ、１１ｂ）の発光強度を通常の２倍にさせて画像を表示させる。以降、同様の動作が繰り返される。

図１５（ａ）の例では、時刻ｔ５０〜ｔ５５に至る期間ＸＬ２においては、透過光調整部２０の透過率が変化し続けるため、仮に、サブフレームＦ（ａ−１）ｓ２及びＦ（ａ）ｓ１において画像を表示するとしたときには、グラデーション（中間調）表示となってしまうが、図１５（ｂ）の例では、非表示期間（ブランキング期間Ｂ２内）であるため、上記のような不都合は生じない。

また、図１４（ｂ）で説明したように、光源１１の発光強度の限界から、光源の発光強度を２倍にすることができない場合があり得る。この場合には、図１５（ｂ）に示されるように、図１５（ａ）の場合と同様に、時刻ｔ５０から液晶セル２１に画像表示期間用の駆動電圧を印加して調光を開始すると共に、一方、各サブフレームＦ（ａ−１）ｓ１、Ｆ（ａ−１）ｓ２、Ｆ（ａ）ｓ１、Ｆ（ａ）ｓ２において、光源１１の発光強度を一倍出力（つまり通常出力）にして画像を表示する。これによって、各フレームでの画像表示が可能である。

但し、この場合には、サブフレームＦ（ａ−１）ｓ２の全期間及びＦ（ａ）ｓ１の一部の期間（図１５（ａ）における期間ＸＬ２の期間）においてグラデーション（中間調）の表示となってしまい、これがユーザーに視認される。

透過光調整部２０の透過率が変動することで、透過率変動の影響を受けたサブフレームＦ（ａ−１）ｓ２、Ｆ（ａ）ｓ１の画像の品質がやや低下することはやむを得ないが、しかし、第１フレームＦ（ａ−１）の全体で見れば、品質がやや低下した画像（Ｆ（ａ−１）ｓ２の画像）は、透過率変動の影響を受けないサブフレームＦ（ａ−１）ｓ１の画像（正常な画像）と加法混色されて一枚の画像が形成されることから、透過率変動の影響は抑制され、同様に、第２フレームＦ（ａ）の全体で見れば、品質がやや低下した画像（Ｆ（ａ）ｓ１の画像）は、透過率変動の影響を受けないサブフレームＦ（ａ）ｓ２の画像（正常な画像）と加法混色されて一枚の画像が形成されることから、透過率変動の影響は抑制される。よって、ユーザーの違和感は低減される。

以上、レーザー走査型表示装置がＨＵＤ装置として構成された例を説明したが、これに限定されるものではない。その他の装置、例えばカーナビゲーション装置として構成されてもよい。但し、ＨＵＤ装置は、車両運行の安全性を確保するために、どのような環境下でも適正な輝度での画像表示をできるだけ正確に行うことが望まれる点を踏まえると、上記のように各処理を実行するレーザー走査型表示装置は、特に、ＨＵＤ装置として構成されることが好適である。

以上説明したように、本発明の実施形態によれば、レーザー走査型表示装置において、外部環境の変化（周辺の照度の変化、ユーザーによる表示画像の輝度調整のための機器操作等）に合わせて、透過光調整部の透過率を変化させて表示画像の輝度レベルを調整する場合に、透過率の変動幅が小さい場合であっても、透過率を目標値に到達させるまでの期間を短縮でき、よって、ユーザーに対して違和感の少ない画像を提示することが可能となる。

本発明は、上述の例示的な実施形態に限定されず、また、当業者は、上述の例示的な実施形態を特許請求の範囲に含まれる範囲まで、容易に変更することができるであろう。

１・・・ＨＵＤ装置、２・・・車両、３・・・ウインドウシールド、４・・・ユーザー、５・・・ＥＣＵ、１０・・・レーザー光出射部、１１・・・光源（レーザーダイオード）、１４・・・光源部、２０・・・透過光調整部、２１・・・液晶セル、２２・・・偏光板、２３・・・調光部、３０・・・温度検出部、４０・・・走査部（ＭＥＭＳミラー等）、５０・・・光透過性のスクリーン、６０・・・光強度検出部、Ｍ・・・表示画像、７１、７２・・・反射部材、８１・・・レーザー出射窓、８０・・・筐体、９０・・・外光強度検出部、２００・・・液晶駆動部、３００・・・制御部、３０２・・・液晶駆動制御値（ＰＷＭ値算出部）、３０４・・・透過率算出部、３０６・・・記憶部、３０８・・・透過率差判定部、３１１・・・タイミング制御部、３１２・・・バイアス設定部、３１０・・・ＣＰＵ、３２０・・・記憶部、４００・・・走査駆動部。

Claims (9)

1. レーザー光を出射する光源と、表示画像の階調データに基づいて前記光源を駆動する光源駆動部と、を備える光源部と、
   偏光制御素子としての液晶セル及び偏光板を備える透過光調整部と、前記液晶セルを駆動する液晶駆動部と、を備え、前記液晶駆動部が前記液晶セルを駆動することで、前記液晶セルを通過する前記光源からのレーザー光の偏光方向を変化させて前記透過光調整部の透過率を制御し、これによって前記透過光調整部から出射されるレーザー光の光強度を調整する調光部と、
   外部環境の変化に基づいて前記調光部を制御し、かつフレームレートに基づいて前記調光部、前記光源部及び前記走査部を制御する制御部と、
   前記調光部によって光強度が調整されたレーザー光を走査する走査部と、
   前記走査部によって走査されたレーザー光を受け、表面に前記表示画像を表示するスクリーンと、
   を有し、
   前記制御部は、第１フレームにおける前記透過光調整部の透過率と、前記第１フレームに続く第２フレームにおける前記透過光調整部の透過率との差が、所定の透過率差閾値未満である場合には、
   前記第１フレームの画像表示期間の終了から前記第２フレームの画像表示期間の開始までのブランキング期間内における前記透過光調整部の透過率の変動幅が前記透過率差閾値以上となるように設定し、前記ブランキング期間において、設定された透過率の変動幅に応じて前記調光部における前記液晶駆動部を制御して前記液晶セルを、前記第２フレームの画像表示期間用の駆動電圧よりも高い、あるいは低い駆動電圧でオーバードライブさせ、
   又は、
   前記ブランキング期間において、前記調光部における前記液晶駆動部を制御して前記液晶セルを、前記第２フレームの画像表示期間用の駆動電圧にて駆動させることを特徴とするレーザー走査型表示装置。
2. 前記スクリーンに設けられ、前記走査部によって走査されたレーザー光の光強度を検出する光強度検出部を有し、前記光強度検出部は、前記スクリーンの、前記走査部による走査エリア内で、かつ画像表示エリアの外側に配置されており、
   前記光強度検出部が、前記走査されたレーザー光を受光して受光強度を検出している期間を光強度検出期間とする場合に、
   前記制御部は、前記ブランキング期間の内の、前記光強度検出期間を除く期間内で、前記液晶セルをオーバードライブさせ、又は、前記第２フレームの画像表示期間用の駆動電圧にて駆動させることを特徴とする請求項１に記載のレーザー走査型表示装置。
3. 前記光源として、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各色に対応する光源が設けられ、前記制御部は、前記光強度検出期間内において、前記光強度検出部からの受光強度情報に基づいて前記光源駆動部を制御し、前記各光源の発光強度を増減させてホワイトバランスを調整させることを特徴とする請求項２に記載のレーザー走査型表示装置。
4. 外光の強度を検出する外光強度検出部を有し、
   前記制御部は、外光強度の変化に応じて前記透過光調整部の透過率を制御することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のレーザー走査型表示装置。
5. レーザー光を出射する光源と、表示画像の階調データに基づいて前記光源を駆動する光源駆動部と、を備える光源部と、
   偏光制御素子としての液晶セル及び偏光板を備える透過光調整部と、前記液晶セルを駆動する液晶駆動部と、を備え、前記液晶駆動部が前記液晶セルを駆動することで、前記液晶セルを通過する前記光源からのレーザー光の偏光方向を変化させて前記透過光調整部の透過率を制御し、これによって前記透過光調整部から出射されるレーザー光の光強度を調整する調光部と、
   外部環境の変化に基づいて前記調光部における前記液晶駆動部を制御し、かつフレームレートに基づいて、前記調光部、前記光源部及び前記走査部を制御する制御部と、
   前記調光部によって光強度が調整されたレーザー光を走査する走査部と、
   前記走査部によって走査されたレーザー光を受け、表面に前記表示画像を表示するスクリーンと、
   を有し、
   前記制御部は、
   第１フレーム及び前記第１フレームに続く第２フレームの各々を、前半のサブフレームと後半のサブフレームとに分割してサブフレーム単位で画像表示を制御し、
   前記第１フレームにおける前記透過光調整部の透過率と、前記第２フレームにおける前記透過光調整部の透過率との差が、所定の透過率差閾値未満である場合には、前記第２フレームの前半のサブフレームの全期間において前記光源をオフさせて非表示期間とすることで、前記第１フレームの後半のサブフレームにおける画像表示期間の終了から、前記第２フレームの後半のサブフレームの画像表示期間の開始までの期間をブランキング期間とすると共に、
   前記ブランキング期間内における前記透過光調整部の透過率の変動幅が前記透過率差閾値以上となるように設定し、設定された透過率の変動幅に応じて、前記調光部における前記液晶駆動部を制御して前記液晶セルを、前記第２フレームの画像表示期間用の画像表示期間用の駆動電圧よりも高い、あるいは低い駆動電圧でオーバードライブさせ、かつ、前記第２フレームの後半のサブフレームの画像表示期間において、前記光源部を制御して前記光源の発光強度を通常の２倍にさせて画像を表示させ、
   又は、
   前記ブランキング期間内において、前記調光部における前記液晶駆動部を制御して前記液晶セルを、前記第２フレームの画像表示期間用の駆動電圧にて駆動させ、かつ、前記第２フレームの後半のサブフレームの画像表示期間において、前記光源部を制御して前記光源の発光強度を通常の２倍にさせて画像を表示させることを特徴とするレーザー走査型表示装置。
6. レーザー光を出射する光源と、表示画像の階調データに基づいて前記光源を駆動する光源駆動部と、を備える光源部と、
   偏光制御素子としての液晶セル及び偏光板を備える透過光調整部と、前記液晶セルを駆動する液晶駆動部と、を備え、前記液晶駆動部が前記液晶セルを駆動することで、前記液晶セルを通過する前記光源からのレーザー光の偏光方向を変化させて前記透過光調整部の透過率を制御し、これによって前記透過光調整部から出射されるレーザー光の光強度を調整する調光部と、
   外部環境の変化に基づいて前記調光部における前記液晶駆動部を制御し、かつフレームレートに基づいて、前記調光部、前記光源部及び前記走査部を制御する制御部と、
   前記調光部によって光強度が調整されたレーザー光を走査する走査部と、
   前記走査部によって走査されたレーザー光を受け、表面に前記表示画像を表示するスクリーンと、
   を有し、
   前記制御部は、
   第１フレーム及び前記第１フレームに続く第２フレームの各々を、前半のサブフレームと後半のサブフレームとに分割してサブフレーム単位で画像表示を制御し、
   前記第１フレームにおける前記透過光調整部の透過率と、前記第２フレームにおける前記透過光調整部の透過率との差が、所定の透過率差閾値未満である場合において、
   前記第１フレームの前半のサブフレームの画像表示期間において、前記光源部を制御して前記光源の発光強度を通常の２倍にさせて画像を表示させ、前記第１フレームの後半のサブフレームの全期間において前記光源をオフさせて非表示期間とすることで、前記第１フレームの前半のサブフレームの画像表示期間の終了から、前記第２フレームの前半のサブフレームの画像表示期間の開始までの期間をブランキング期間とすると共に、前記ブランキング期間内における前記透過光調整部の透過率の変動幅が前記透過率差閾値以上となるように設定し、設定された透過率の変動幅に応じて、前記調光部における前記液晶駆動部を制御して前記液晶セルを、前記第２フレームの画像表示期間用の画像表示期間用の駆動電圧よりも高い、あるいは低い駆動電圧でオーバードライブさせ、
   又は、
   前記第１フレームの前半のサブフレームの画像表示期間において、前記光源部を制御して前記光源の発光強度を通常の２倍にさせて画像を表示させると共に、前記第１フレームの後半のサブフレームの全期間、及び前記第２フレームの前半のサブフレームの全期間において前記光源をオフさせて非表示期間とすることで、前記第１フレームの前半のサブフレームの画像表示期間の終了から、前記第２フレームの後半のサブフレームの画像表示期間の開始までの期間をブランキング期間とすると共に、前記ブランキング期間内において前記調光部における前記液晶駆動部を制御して前記液晶セルを、前記第２フレームの画像表示期間用の駆動電圧にて駆動させ、かつ、前記第２フレームの後半のサブフレームの画像表示期間において、前記光源部を制御して前記光源の発光強度を通常の２倍にさせて画像を表示させることを特徴とするレーザー走査型表示装置。
7. 前記光源の発光強度を通常の２倍にしたときの発光強度が前記光源の限界を超える場合において、
   前記第１フレームの前半のサブフレームの画像表示期間の終了から、前記第２フレームの前半のサブフレームの画像表示期間の開始までの期間内において前記液晶セルをオーバードライブさせる場合には、
   前記制御部は、前記第１フレームの後半のサブフレームの全期間を非表示期間とせず、前記第１フレームの前半のサブフレーム及び後半のサブフレームの各々において、前記光源を制御して通常出力で画像を表示させ、
   又は、
   前記第１フレームの前半のサブフレームの画像表示期間の終了から、前記第２フレームの後半のサブフレームの画像表示期間の開始までの期間内で、前記液晶セルを前記第２フレームの画像表示期間用の駆動電圧にて駆動させる場合には、
   前記制御部は、前記第１フレームの後半のサブフレームの全期間、及び前記第２フレームの前半のサブフレームの全期間を非表示期間とせず、前記第１フレームの前半のサブフレーム、前記第１フレームの後半のサブフレーム、前記第２フレームの前半のサブフレーム、前記第２フレームの後半のサブフレームの連続する４つのサブフレームの各々において、前記光源を制御して通常出力で画像を表示させることを特徴とする請求項６に記載のレーザー走査型表示装置。
8. 前記制御部は、前記第１フレームにおける前記透過光調整部の透過率と、前記第２フレームにおける前記透過光調整部の透過率との差が前記透過率閾値以上である場合には、前記第２フレームの前半のサブフレーム及び後半のサブフレームの各々の画像表示期間において画像を表示させることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載のレーザー走査型表示装置。
9. 前記液晶セルの温度を検出する温度検出部を有し、
   前記制御部は、
   前記第１フレームにおける前記透過光調整部の透過率と、前記第２フレームにおける前記透過光調整部の透過率との差が前記透過率閾値以上であり、かつ前記温度検出部によって検出された温度が、所定の温度閾値以上の場合には、前記第２フレームの前半のサブフレーム及び後半のサブフレームの各々の画像表示期間において画像を表示させ、
   前記第１フレームにおける前記透過光調整部の透過率と、前記第２フレームにおける前記透過光調整部の透過率との差が前記透過率閾値以上であり、かつ前記温度検出部によって検出された温度が、所定の温度閾値未満の場合には、前記第１フレームにおける前記透過光調整部の透過率と前記第２フレームにおける前記透過光調整部の透過率との差が前記透過率閾値未満である場合と同じ制御を実行することを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載のレーザー走査型表示装置。

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