JP2018116207A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】精度良く迅速に画像の輝度や色を調整することができる画像表示装置を提供する。【解決手段】画像データが供給される周期Ｅ内に、光源１０１が色光を所定の点灯パターンで２回以上出射し、表示器２０１は、点灯パターンで順次出射される色光を変調することで表示画像を生成し、積分回路１０４が、１つの点灯パターンの期間Ｆａ内で光強度検出部が検出した色光の光強度値ＦＢ１を色別に選択的に積分対象とすることで、１つの点灯パターンの期間内の単色の光強度値ＦＢ１の全てを時間積分した単色光強度積分値ＦＢ２を生成し、この単色光強度積分値ＦＢ２に応じて、光源１０１の出力量を目標の出力量に調整する。【選択図】図５

Description

本発明は、画像表示装置に関する。

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。

特開２０１５−１３２６５８号公報

しかしながら、光源が出射する光量をモニタリングする期間が短いと、検出値に誤差が生じるおそれがあり、逆にモニタリングする期間が長いと、光源の光量を検出してから光源の制御量を調整するフィードバックに時間がかかり過ぎ、精度良くまたは迅速に画像の輝度や色を調整することができないおそれがあった。

本発明は、上記実状を鑑みてなされたものであり、精度良く迅速に画像の輝度や色を調整することが可能な画像表示装置を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明の画像表示装置は、画像データが供給される周期内に、光源が色光を所定の点灯パターンで２回以上出射し、表示器は、点灯パターンで順次出射される色光を変調することで画像を生成し、積分回路が、１つの点灯パターンの期間内で光強度検出部が検出した色光の光強度を色別に選択的に積分対象とすることで、１つの点灯パターンの期間内の単色の光強度の全てを時間積分した単色光強度積分値を生成し、この単色光強度積分値に応じて、光源の出力量を目標の出力量に調整することで、精度良く迅速に画像の輝度や色を調整することができる、ことを要旨としている。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点における画像表示装置は、所定の点灯パターンで異なる色の色光Ｌを順次切り替えて出射する光源１０１と、供給される画像データに基づいて、点灯パターンで順次出射される色光Ｌを変調することで表示画像Ｍを表示する表示器２０１と、光源１０１から表示器２０１に向かう複数の色の色光Ｌを受光可能な位置に配置され、色光Ｌの光強度値ＦＢ１を検出する光強度検出部１０３と、点灯パターンの開始から終了までのパターン点灯期間Ｆａ内で光強度検出部１０３が検出した色光Ｌの光強度値ＦＢ１を色別に選択的に積分対象とすることで、単色の光強度値ＦＢ１の全てを時間積分した単色光強度積分値ＦＢ２を生成する積分回路１０４と、積分回路１０４が生成した単色光強度積分値ＦＢ２に基づき、光源１０１の制御値Ｐを調整する制御部３００と、を備え、制御部３００は、画像データが供給される周期Ｅ内に、光源１０１を点灯パターンで２回以上駆動する。 かかる構成によれば、画像が生成される光源のパターン点灯内の単色の光強度の全てを時間積分した単色光強度積分値に基づき、光源の出力量を目標の出力量に調整することができるため、パターン点灯の一部の光強度のみをサンプリングする場合と比較して、精度良く光源の出力量を調整することができる。また、画像データが供給される周期内に、単色光強度積分値をサンプリングする点灯パターンを２回以上設け、迅速に光強度のサンプリングを実行することができるため、迅速に光源の出力量を目標の出力量に調整することができる。

本発明の第２の観点における画像表示装置において、前記積分回路は、前記光強度検出部から複数の色の色光の前記光強度を入力可能な共通の積分回路で構成され、１つの前記パターン点灯期間につき１色ずつ前記色光の前記光強度積分値を生成した後、前記制御部に出力し、前記制御部は、前記色光の全ての色の前記光強度積分値を前記積分回路から入力した後、前記光強度積分値に基づき、前記光源の全ての色の前記出力量を概ね同時に切り替えてもよい。斯かる構成により、積分回路を色光毎に設ける必要がなくなり、部品費を削減することができる。

本発明の第３の観点における画像表示装置において、前記積分回路の前記光強度積分値を放電させる放電手段１０４ａをさらに備え、前記制御部は、前記色光のうち第１の色の前記光強度積分値を生成した後、該光強度積分値を記憶し、前記放電手段が前記第１の色の光強度積分値の放電をしてから前記色光のうち第２の色の前記光強度積分値を生成する。斯かる構成により、光強度積分値を保持するサンプルホールド回路を共通化した場合でも、異なる色光の光強度積分値同士が混合してしまうことを防止することができる。

本発明の第４の観点における画像表示装置において、前記制御部は、前記パターン点灯期間と次の前記パターン点灯期間との間に、前記画像が視認者に視認されないように、実質的に前記光源に前記色光を出射させない非表示期間Ｆｂを設け、前記放電手段は、前記非表示期間中に、前記積分回路の前記光強度積分値を放電させる。斯かる構成により、光強度積分値を保持するサンプルホールド回路を共通化した場合でも、異なる色光の光強度積分値同士が混合してしまうことをより確実に防止することができる。

本発明の第５の観点における画像表示装置において、前記制御部は、内部の温度を示す温度情報Ｔまたは前記内部の温度を推定可能な温度推定情報Ｔａを受信し、前記内部の温度の上昇に応じて、前記パターン点灯期間に対する前記非表示期間の割合を段階的または／および連続的に増加させ、前記内部の温度が所定の閾値以上であると判定される場合、２以上の前記パターン点灯期間で前記光強度を積分することで生成された前記光強度積分値に基づき、前記光源の前記出力量を調整する。斯かる構成により、非表示期間Ｆｂの割合が増加し、色光Ｌの光強度値ＦＢ１を検出できるパターン点灯期間Ｆａが短縮されても、色光Ｌの光強度値ＦＢ１を検出するパターン点灯期間Ｆａを、２以上に増加させることで、多くの光強度値ＦＢ１をサンプリングすることができるため、精度良く光源の出力量を目標の出力量に調整することができる。

本発明の第６の観点における画像表示装置において、前記制御部は、前記画像の輝度を示す調光値（ＥＬ，Ｓｄ）を受信し、前記画像の輝度の低下に応じて、前記パターン点灯期間に対する前記非表示期間の割合を段階的または／および連続的に増加させ、前記制御部は、表示する前記画像の輝度を所定の閾値より低くする場合、２以上の前記パターン点灯期間で前記光強度を積分することで生成された前記光強度積分値に基づき、前記光源の前記出力量を調整する。斯かる構成により、非表示期間Ｆｂの割合が増加し、色光Ｌの光強度値ＦＢ１を検出できるパターン点灯期間Ｆａが短縮されても、色光Ｌの光強度値ＦＢ１を検出するパターン点灯期間Ｆａを、２以上に増加させることで、多くの光強度値ＦＢ１をサンプリングすることができるため、精度良く光源の出力量を目標の出力量に調整することができる。

本発明によれば、精度良く迅速に画像の輝度や色を調整することができる。

本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイの構成を示す概略図である。 図１の画像表示装置における表示割合を説明する図である。 図１の画像表示装置が第１表示割合制御を実行する際の各種制御データを示しており、（ａ）は、要求輝度レベルと表示割合とを対応付けた表示割合制御データを示し、（ｂ）は、要求輝度レベルと表示割合とを対応付けた光源制御データを示し、（ｃ）は、要求輝度レベルと虚像の輝度との関係を示す。 図１の画像表示部の処理手順を示すフローチャートである。 図１の積分回路の動作を説明する図である。

本発明に係る画像表示装置１０をヘッドアップディスプレイ１（以下、ＨＵＤ１と記載）に具体化した実施形態について図面を参照して説明する。

（ＨＵＤ１の構成） 図１は、本実施形態のＨＵＤ１の構成を示す図である。 ＨＵＤ１は、画像表示装置１０と、画像表示装置１０が表示した表示画像Ｍをウインドシールドに向ける投射部２０と、照度センサなどの外部の照度を検出可能な外光検出部３０と、を備える。ＨＵＤ１は、図示しない車両のダッシュボードに設置され、画像表示装置１０が表示画像Ｍを表示し、この表示画像Ｍを投射部２０が視認者の前方に位置する透過反射部の一例であるウインドシールド（図示しない）に映すことで視認者に表示画像Ｍの虚像を表示する。表示画像Ｍには、車両に関する情報（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。なお、前記透過反射部は、車両のウインドシールドに限定されず、一部の光を反射し、一部の光（前記透過反射部を介した視認者前方の実景からの光）を透過する透光性のコンバイナであってもよい。

また、本実施形態におけるＨＵＤ１は、外光検出部３０によりＨＵＤ１の外側の照度（外部照度）を検出し、該照度情報ＥＬ（調光値）に基づき、生成する前記虚像の輝度を自動的に調整することができる。なお、外光検出部３０は、ＨＵＤ１に設けられる必要はなく、ＨＵＤ１が搭載される前記車両に設けられる車両側外光検出部３で代替えされてもよい。この場合、ＨＵＤ１（画像表示装置１０）は、前記外部照度に関する外部照度情報を、前記車両のネットワークを介して後述する入力部３３０から受信する。

（画像表示装置１０） 画像表示装置１０は、異なる色の色光Ｌを順次出射可能なバックライト部１００と、バックライト部１００からの色光Ｌを空間光変調することで表示画像Ｍを生成する表示部２００と、バックライト部１００および表示部２００を制御する制御部３００と、から構成され、表示面（後述するスクリーン２０２）に表示画像Ｍを表示する。なお、本実施形態における画像表示装置１０は、フィールドシーケンシャルカラー方式で表示画像Ｍを生成する。

バックライト部１００は、例えば、緑色の色光Ｌｇを発する第１光源１０１ｇと、赤色の色光Ｌｒを発する第２光源１０１ｒと、青色の色光Ｌｂを発する第３光源１０１ｂと、から構成される光源１０１と、制御部３００（光源制御部３２０）から入力する制御値Ｐに基づいて、光源１０１の出力量を調整する回路からなる光源駆動部１０２と、例えばフォトダイオードを有する受光素子からなり、光源１０１から出射される色光Ｌの一部を分岐させた色光Ｌの光強度値ＦＢ１を検出する光強度センサである光強度検出部１０３と、光強度検出部１０３と光源制御部３２０との間に接続され、光強度値ＦＢ１を積分することで光強度値ＦＢ１の時間積分値である光強度積分値（単色光強度積分値）ＳＢ２を生成する積分回路１０４と、積分回路１０４と光源制御部３２０との間に接続され、入力した光強度積分値ＦＢ２を増幅させた増幅光強度積分値ＦＢ３を生成するゲイン調整部１０５と、を備える。

本実施形態のバックライト部１００は、前記外部照度に基づいて、光源１０１の出力量を自動的に調整する。ここでいう光源１０１の出力量とは、光源１０１が所定時間内で出射する色光Ｌの光エネルギーの総和である。すなわち、光源１０１の出力量調整とは、光源１０１に供給される電力（電流、電圧）を調整することによる瞬間的な出力量調整と、所定時間内で光源１０１に電力が供給される時間を調整することによる累積的な出力量調整と、を含む。また、所定時間とは、好ましくは人がちらつきを視認できる臨界融合周波数以上に相当する時間であり、例えば、１画像を生成する１フレーム期間以下であり、一般的に１／６０秒以下である。

また、本実施形態のバックライト部１００は、光強度検出部１０３を設け、光強度検出部１０３で検出した色光Ｌの光強度値ＦＢ１を単色毎に時間積分した単色光強度積分値ＦＢ２に基づいて光源１０１の出力量を補正するフィードバック制御を行う。これにより、光源１０１の温度変化による特性変化、経年劣化による特性変化などに追従して、設計値通りの出力量を得ることができる。そして、画像表示装置１０（ＨＵＤ１）が生成する表示画像Ｍ（前記虚像）の輝度や色を、所望の値に近づけることができる。また、本実施形態のバックライト部１００では、光強度検出部１０３が検出した光強度値ＦＢ１を、積分回路１０４で積分している。これにより、検出値のダイナミックレンジを大きくすることができ、精度良い光強度検出が可能となる。特に、本実施形態のバックライト部１００では、光源１０１のパターン点灯の一部期間の光強度を積分するのではなく、表示画像Ｍを実質的に表現するパターン点灯全体における光強度値ＦＢ１の総量を検出するので、表示画像Ｍの輝度および色を高精度に調整する事ができる。また、本実施形態のバックライト部１００では、積分回路１０４で生成した単色光強度積分値ＦＢ２を、ゲイン調整部１０５により適宜増幅している。これにより、生成する表示画像Ｍの輝度を低くするために光源１０１の出力量を低出力量とした場合でも、色光Ｌの光強度値ＦＢ１を高精度に計測することができる。

光源駆動部１０２は、光源１０１の出力量を制御するための制御値Ｐを入力し、これに基づいて光源１０１の出力量を調整する。制御値Ｐは、例えば、光源１０１に流れる電流制御値を制御する値または／および光源１０１に印加する電圧値を制御する値または／および点灯させる期間を制御する値または／および光強度検出部１０３から入力する光強度ＦＢと比較する対象となる基準値である。制御値Ｐは、ＨＵＤ１が生成する前記虚像の輝度Ｂを指示する複数段階のデータである要求輝度レベルＬｖに対応づけられたデータであり、詳しくは後述する。

なお、光源駆動部１０２は、光強度検出部１０３から光強度値ＦＢ１を入力し、光強度値ＦＢ１に基づいても光源１０１の出力量を調整してもよい。具体的に例えば、光源駆動部１０２は、比較器（コンパレータ）
を含み、光強度検出部１０３から入力する光強度値ＦＢ１と、光源制御部３２０から入力する制御値Ｐ（基準値）とを比較し、自動的に光源１０１に流れる電流を調整してもよい。

表示部２００は、ＤＭＤからなる表示器２０１と、表示器２０１で生成した表示画像Ｍを表示する表示面であるスクリーン２０２とから構成される。なお、ＤＭＤ２０１は、画素を構成する可動式の複数のマイクロミラーを有し、この複数のマイクロミラーが個別に、光源１０１からの色光Ｌをスクリーン２０２に向けるオン状態、または光源１０１からの色光Ｌをスクリーン２０２とは異なる方向に向けるオフ状態に順次切り替えることで、フレームＦ内の時分割による加法混色により、所望の輝度、所望の色の表示画像Ｍをスクリーン２０２上に表示する。なお、表示器２０１には、透過型の液晶ディスプレイや反射型のＬＣｏＳ（登録商標）などを適用してもよい。また、バックライト部１００と表示器２０１との間や表示器２０１とスクリーン２０２との間には、一般的に、ＨＵＤ１が適切な虚像を生成するためのレンズやミラーなどのリレー光学系（図示しない）が設けられるが、説明は省略する。

スクリーン２０２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、拡散板等により構成される透過型のスクリーンであるが反射型のスクリーンで構成されてもよい。

制御部３００は、プログラムにより作動する単数または複数のマイクロコンピュータ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣなどで構成されている。制御部３００は、外部から各種信号を入力する入力部３３０と、入力部３３０から入力した各種信号に基づき、表示器２０１を制御する表示制御部３１０と、光源１０１を制御する光源制御部３２０と、により構成される。本実施形態の制御部３００は、ＨＵＤ１の外部（例えば、車両ＥＣＵ２）から画像データＤを入力し、これに基づき、表示器２０１を制御することで所定の情報を示す表示画像Ｍを表示部２００に表示する。

制御部３００は、各色光Ｌｇ，Ｌｒ，Ｌｂを出射する光源１０１の出力量を調整することで、ＨＵＤ１が表示する虚像の輝度Ｂ及び色を所望の値に調整する。制御部３００は、ＨＵＤ１の外部の照度（明るさ）に関する照度情報ＥＬを、入力部（照度情報取得部）３３０から取得する。制御部３００は、入力した照度情報ＥＬに基づき、ＨＵＤ１が表示すべき前記虚像の輝度Ｂを指示する要求輝度レベルＬｖを決定する。制御部３００は、この要求輝度レベルＬｖに光源１０１の出力量を制御するための制御値Ｐを対応づけた光源制御データ６００と、同じく要求輝度レベルＬｖにパターン点灯期間割合Ｒを対応付けた表示割合制御データ５００と、を予め図示しない記憶部に記憶し、照度情報ＥＬに基づいて決定した要求輝度レベルＬｖに応じて、光源１０１の出力量及び表示器２０１のパターン点灯期間割合Ｒを制御し、ＨＵＤ１が生成する前記虚像の輝度Ｂを調整する。また、制御部３００は、異なる色の色光Ｌを予め定められたパターンで順次点灯させる。この予め定められたパターンで光源１０１を点灯させることを、以下では、パターン点灯とも呼ぶ。制御部３００は、画像データＤが供給される周期Ｅ内で、パターン点灯を２回以上繰り返すように光源１０１を駆動する。ＨＵＤ１の表示制御方法は、後で詳述する。以上が、画像表示装置１０の構成である。

投射部２０は、画像表示装置１０が表示した表示画像Ｍを、前記透過反射部に映す光学部材であり、例えば、画像表示装置１０が表示する表示画像Ｍの光を反射する第１反射部２１と、第１反射部２１が反射した表示画像Ｍの光を前記透過反射部に向けて反射する第２反射部２２と、から構成される。投射部２０は、主に画像表示装置１０が表示する表示画像Ｍを拡大する機能、ＨＵＤ１が生成する虚像の結像位置を定める機能を有するが、前記透過反射部の歪みなどで生じてしまう前記虚像の歪みを軽減する歪み抑制機能などそれ以外の機能を含んでいてもよい。なお、投射部２０は、鏡などの光反射部材ではなく、レンズ等の光屈折部材や、回折光学部材などを組み合わせてもよい。以上が、本実施形態のＨＵＤ１の構成である。これより、図２乃至図７を用いて、本実施形態の制御部３００が行う前記虚像の表示制御方法を説明する。

まず、図２を用いて、パターン点灯期間Ｆａ、非表示期間Ｆｂおよびパターン点灯期間割合Ｒについて説明する。 図２は、制御部３００が、画像データＤが供給される周期Ｅ内で、パターン点灯を２回行うように光源１０１を駆動した例を示す図であり、図２（ａ）は、画像データＤが供給される周期Ｅに占めるパターン点灯期間Ｆａの割合を示すパターン点灯期間割合Ｒが５０％である例を示し、図２（ｂ）は、パターン点灯期間割合Ｒが７０％である例を示し、図２（ｃ）は、パターン点灯期間割合Ｒが１００％である例を示す。

制御部３００は、画像データＤが供給される周期Ｅを第１のフレームＦ１，第２のフレームＦ２の２つに分割する。各フレームＦ（Ｆ１，Ｆ２）は、光源１０１が少なくとも予め定められたパターンで順次点灯し、表示器２０１がパターン点灯による色光Ｌを変調することで表示画像Ｍを表示するパターン点灯期間Ｆａを有し、後述する条件に応じて、光源１０１が全消灯して表示画像Ｍを表示しない非表示期間Ｆｂを適宜設ける。例えば、各フレームＦにおける各色の階調の総数が２５６段階である場合には、パターン点灯期間Ｆａにはサブフレームが各色８ビット２５６階調表現可能な８個程度ずつ含まれ、カラーブレイクが抑制されるように、予め定められたサブフレームの順番（パターン）に合わせて光源１０１が各色光Ｌを順次出射する。第１のフレームＦ１における光源１０１のパターン点灯と、第２のフレームＦ２における光源１０１のパターン点灯と、は同じである。

パターン点灯期間Ｆａにおいて、制御部３００は、画像データＤに基づいて、表示器２０１の各画素を時分割的にオンまたはオフし、画素をオンした際の色光Ｌがスクリーン２０２に向けられる。画像データＤが供給される周期Ｅは、人がちらつきを認識する臨界融合周波数に相当する時間以下に設定されているため、周期Ｅ内の２つのフレームＦ１，Ｆ２それぞれでスクリーン２０２に向けられた色光Ｌは、加法混合されて所望の輝度及び所望の色からなる表示画像Ｍとして認識される。

他方、非表示期間Ｆｂにおいて、表示制御部３１０は、パターン点灯期間Ｆａにおける表示器２０１の各画素のオン、オフの時間または割合を算出し、この算出結果に基づき、非表示期間Ｆｂにおける各画素のオン、オフの時間または割合を決定する。そして、表示制御部３１０は、算出した非表示期間Ｆｂにおける各画素のオン、オフの時間または割合に基づいて、非表示期間Ｆｂ内で各画素をオンまたは／およびオフにする。例えば、パターン点灯期間Ｆａにおいてオンが長い画素は、非表示期間Ｆｂにおいてオフを長くするようにし、パターン点灯期間Ｆａにおいてオンが短い画素は、非表示期間Ｆｂにおいてオンを長くするようにし、フレームＦ内または複数のフレームＦ毎で、オンされる期間とオフされる期間とが概ね均等になるように調整する。これにより、表示器２０１の各画素で、極端にオンされる期間が長くなったり、極端にオフされる期間が長くなったりすることを防止し、表示器２０１の各画素の故障を防止することができる。なお、非表示期間Ｆｂでは、光源制御部３２０は、光源１０１を全て消灯もしくはかなり低い出力量（実質的全消灯）で駆動するので、表示器２０１が故障防止のためにオンになった場合でもスクリーン２０２に表示画像Ｍが表示されないもしくは視認されない程の低輝度で表示されるので、非表示期間Ｆｂで生成されてしまう不要な表示画像Ｍが前記虚像として視認者に視認されるのを防止している。

パターン点灯期間割合Ｒとは、フレームＦ内に占めるパターン点灯期間Ｆａの割合であり、図２（ａ）では、フレームＦに占めるパターン点灯期間Ｆａの割合が半分なので、パターン点灯期間割合Ｒは５０％と言える。なお、本実施形態の表示制御部３１０は、このパターン点灯期間割合Ｒを段階的に変化させることが可能である。表示制御部３１０は、表示する虚像の輝度Ｂ（表示画像Ｍの輝度）の低下に応じて、パターン点灯期間割合Ｒを減少させる。

本実施形態において、表示制御部３１０は、前記虚像の輝度Ｂを指示するためのデータである要求輝度レベルＬｖにパターン点灯期間割合Ｒを対応づけ、要求輝度レベルＬｖの切り替えに応じて表示器２０１のパターン点灯期間割合Ｒを段階的に調整する表示割合制御データ５００を図示しない記憶部に記憶する。

また、光源制御部３２０は、要求輝度レベルＬｖに制御値Ｐを対応づけ、要求輝度レベルＬｖの切り替えに応じて光源１０１の制御値Ｐ（電流制御値）を連続的に調整する光源制御データ６００を図示しない記憶部に記憶する。

図３は、要求輝度レベルＬｖに応じたパターン点灯期間割合Ｒ、制御値Ｐおよび虚像の輝度Ｂの変化を示す図である。図３（ａ）は、要求輝度レベルＬｖにパターン点灯期間割合Ｒを対応づけ、要求輝度レベルＬｖの切り替えに応じて表示器２０１のパターン点灯期間割合Ｒを段階的に調整する表示割合制御データ５００を示し、図３（ｂ）は、要求輝度レベルＬｖに制御値Ｐを対応づけ、パターン点灯期間割合Ｒが一定の間の要求輝度レベルＬｖの切り替えに応じて光源１０１の制御値Ｐ（電流制御値）を連続的に調整する光源制御データ６００を示す。表示制御部３１０が、要求輝度レベルＬｖの低下に応じて、表示割合制御データ５００に基づき表示器２０１のパターン点灯期間割合Ｒを段階的に低下させ、光源制御部３２０が、パターン点灯期間割合Ｒが一定の間の要求輝度レベルＬｖの低下に応じて、光源制御データ６００に基づき光源１０１の制御値Ｐを連続的に低下させる。また、光源制御部３２０は、要求輝度レベルＬｖの低下に応じて表示器２０１のパターン点灯期間割合Ｒが一段階下がる際、パターン点灯期間割合Ｒの低下により生じる前記虚像の輝度Ｂの急激な低下を抑えるように、光源１０１に流れる電流制御値（制御値Ｐ）を増加させる。これらパターン点灯期間割合Ｒの段階的な変化と制御値Ｐの連続的な変化とにより、横軸を要求輝度レベルＬｖ、縦軸を前記虚像の輝度Ｂで表す図３（ｃ）で示すように、要求輝度レベルＬｖの変化に応じて、前記虚像の輝度Ｂを連続的に変化させている。本実施形態の画像表示装置１０における複数段階の要求輝度レベルＬｖと前記虚像の輝度Ｂとの関係は、図３（ｃ）に示すように、前記虚像の輝度Ｂの低輝度側の傾きが、前記虚像の輝度Ｂの高輝度側の傾きよりも小さくなっている。すなわち、要求輝度レベルＬｖの切り替えによる前記虚像の輝度Ｂの低輝度側の変化量が、前記虚像の輝度Ｂの高輝度側の変化量より小さく設定されており、低輝度側では、前記虚像の輝度Ｂを細かく設定可能となっているが、これに限定されない。

表示割合制御データ５００及び光源制御データ６００について、具体的に説明する。 要求輝度レベルＬｖが、前記虚像の輝度Ｂの高い輝度Ｂ１に対応する要求輝度レベルＬｖ１ｙから要求輝度レベルＬｖ１ｘまでの間、表示割合制御データ５００は、要求輝度レベルＬｖの変化に依らず表示器２０１のパターン点灯期間割合Ｒを７０％に保持し、光源制御データ６００は、要求輝度レベルＬｖがＬｖ１ｙからＬｖ１ｘへ低下するにつれ、連続的に光源１０１の制御値Ｐを低下させる。そして、要求輝度レベルＬｖが、Ｌｖ１ｘから該Ｌｖ１ｘの１つ低いレベルのＬｖ２ｙへの変化において、表示割合制御データ５００は、表示器２０１のパターン点灯期間割合Ｒを７０％から６０％に所定の変化量Ｒ１１（１０％）下げ、光源制御データ６００は、パターン点灯期間割合Ｒの低下により生じる前記虚像の輝度Ｂの急激な低下を抑えるように、光源１０１に流れる電流制御値（制御値Ｐ）を増加させる。 さらに、要求輝度レベルＬｖが、要求輝度レベルＬｖ２ｙから要求輝度レベルＬｖ２ｘまでの間、表示割合制御データ５００は、要求輝度レベルＬｖの変化
に依らず表示器２０１のパターン点灯期間割合Ｒを６０％に保持し、光源制御データ６００は、要求輝度レベルＬｖがＬｖ２ｙからＬｖ２ｘへ低下するにつれ、連続的に光源１０１の制御値Ｐを低下させる。そして、要求輝度レベルＬｖが、Ｌｖ２ｘから該Ｌｖ２ｘより１つ低いレベルのＬｖ３ｙへの変化において、表示割合制御データ５００は、表示器２０１のパターン点灯期間割合Ｒを６０％から５０％に所定の変化量Ｒ１２（１０％）下げ、光源制御データ６００は、パターン点灯期間割合Ｒの低下により生じる前記虚像の輝度Ｂの急激な低下を抑えるように、光源１０１に流れる電流制御値（制御値Ｐ）を増加させる。

次に、図４のフローチャートを参照しつつＨＵＤ１の表示制御方法について説明する。

ステップＳ１において、制御部３００は、ＨＵＤ１の外部の照度に関する照度情報ＥＬを、入力部３３０から取得する。具体的には、ＨＵＤ１に設けられた外光検出部３０または、ＨＵＤ１が搭載される車両に設けられた車両側外光検出部３から照度情報ＥＬを取得する。ステップＳ２では、表示制御部３１０は、表示割合制御データ５００に基づき、ステップＳ１で検出した照度情報ＥＬに対応するパターン点灯期間割合Ｒを決定する。また、ステップＳ３では、光源制御部３２０は、光源制御データ６００に基づき、ステップＳ１で検出した照度情報ＥＬに対応する制御値Ｐを決定する。そして、ステップＳ４において、表示制御部３１０および光源制御部３２０は、光源１０１および表示器２０１の駆動条件を更新する。具体的には、表示制御部３１０は、ステップＳ２で決定したパターン点灯期間割合Ｒにて表示器２０１を制御し、これと同時に、光源制御部３２０は、ステップＳ３で決定した制御値Ｐにて光源１０１を制御する。

ステップＳ４で駆動条件を更新した後、制御部３００は、入力部３３０を介して光源１０１から出射された色光Ｌの光強度値ＦＢ１を取得（ステップＳ５）する。積分回路１０４は、例えば、図示しないサンプルホールド回路を有し、指定された色の色光Ｌの光強度値ＦＢ１のみを選択的に時間積分する。制御部３００は、緑色の色光Ｌｇのサンプリングを指定する色選択信号ＥＮＧまたは赤色の色光Ｌｒのサンプリングを指定する色選択信号ＥＮＲまたは青色の色光Ｌｂのサンプリングを指定する色選択信号ＥＮＢからなる色選択信号ＥＮを積分回路１０４に出力する。積分回路１０４は、図示しないマルチプレクサ回路などを有し、該マルチプレクサ回路により、選択されている色選択信号ＥＮと各色光Ｌが出射されるサブフレームの色識別記号とが合致しているか判定し、合致していれば、前記マルチプレクサ回路は、前記サンプルホールド回路をサンプルモードにして、該サブフレーム期間に光強度検出部１０３から検出される光強度値ＦＢ１を前記サンプルホールド回路に時間積分させる。前記サンプルホールド回路は、１つのパターン点灯期間Ｆａの開始から終了までを通して、１色の色光Ｌのみの光強度値ＦＢ１を時間積分することで、光強度積分値ＦＢ２を生成する。ゲイン調整部１０５は、制御部３００から入力するゲインＧに応じて、積分回路１０４から入力した光強度積分値ＦＢ２を適宜増幅した増幅光強度積分値ＦＢ３を、制御部３００に出力する。積分回路１０４は、光強度積分値ＦＢ２を放電する放電手段１０４ａを有し、パターン点灯期間Ｆａと、次のパターン点灯期間Ｆａとの間の非表示期間Ｆｂで光強度積分値ＦＢ２を放電する。

なお、制御部３００は、図２（ｃ）に示すように、フレームＦ内に非表示期間Ｆｂを有さない場合、パターン点灯期間Ｆａ内に、光強度積分値ＦＢ２を放電する期間を設ける。これにより、制御部３００は、１つのパターン点灯期間Ｆａの開始から終了までの光強度値ＦＢ１を積分した光強度積分値ＦＢ２を生成することができなくなるが、光源１０１のパターン点灯が一定であるため、パターン点灯期間Ｆａの開始から特定のサブフレームが終了するまでを積分期間と定めることで、各色光Ｌの光強度値ＦＢ１が目標値に到達しているか判定することが可能となる。また、放電期間を設けて積分する期間を短くした場合であっても、フレームＦ１に非表示期間Ｆｂがなく、長いパターン点灯期間Ｆａの光強度値ＦＢ１を積分することができるので、十分な量の光強度値ＦＢ１を積分することができるため、精度良いフィードバック制御をすることができる。

［変形例］
なお、本発明は、以上の実施形態及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、実施形態及び図面に変更（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、変形例の一例を記す。

上記実施形態では、表示制御部３１０は、表示する虚像の輝度Ｂ（表示画像Ｍの輝度）に応じて、パターン点灯期間割合Ｒを調整していたが、光源１０１または／および表示器２０１の温度情報Ｔに応じて、パターン点灯期間割合Ｒを調整してもよい。具体的には、表示制御部３１０は、温度情報Ｔが予め定められた閾値より高かった場合、パターン点灯期間割合Ｒを強制的に下げるディレーティングを実行してもよい。

表示制御部３１０は、ＨＵＤ１または画像表示装置１０の内部の温度を推定可能な温度推定情報Ｔａを受信し、この温度推定情報Ｔａに基づき、パターン点灯期間割合Ｒを制御してもよい。温度推定情報Ｔａとは、例えば、ＨＵＤ１の外部に設けられた車両側温度検出部４からの温度情報Ｔである。この場合、表示制御部３１０は、車両側温度検出部４からの温度情報Ｔが示す温度が高い場合、ＨＵＤ１および画像表示装置１０の内部が高温であると推定してもよい。また、温度推定情報Ｔａとは、例えば、ＨＵＤ１の内部に設けられた外光検出部３０からの照度情報ＥＬ、ＨＵＤ１の外部の車両側外光検出部３からの照度情報ＥＬなどである。表示制御部３１０は、照度情報ＥＬが示す外部照度が高い場合、ＨＵＤ１および画像表示装置１０の内部が高温であると推定してもよい。また、温度推定情報Ｔａとは、例えば、光源１０１に設けられた光源１０１に流れる電流値を検出する電流検出部４０２からの電流情報Ｉと光強度検出部１０３からの光強度値ＦＢ１（または光強度積分値ＦＢ２）とを組み合わせた情報である。この場合、表示制御部３１０は、電流情報Ｉが示す光源１０１に流れる電流値と実際の光源１０１の出力に相当する光強度値ＦＢ１とを組み合わせた出力効率が低い場合、ＨＵＤ１および画像表示装置１０の内部が高温であると推定してもよい。

上記実施形態では、制御部３００は、ＨＵＤ１に設けられた外光検出部３０から入力した照度情報（調光値）ＥＬに基づき、ＨＵＤ１が表示すべき前記虚像の輝度Ｂを調整していたが、車両に設けられた車両側外光検出部３から検出された照度情報ＥＬに基づき、前記虚像の輝度Ｂを調整してもよい。また、制御部３００は、車両ＥＣＵ２から送信される調光値Ｓｄに基づき、前記虚像の輝度Ｂを調整してもよい。

上記実施形態のバックライト部１００では、異なる色光Ｌｇ，Ｌｒ，Ｌｂを共通の光強度検出部１０３で検出し、共通の積分回路１０４で積分し、共通のゲイン調整部１０５で増幅していたが、光強度検出部１０３、積分回路１０４およびゲイン調整部１０５を、色光Ｌｇ，Ｌｒ，Ｌｂ毎に個別に設けてもよい。また、光強度検出部１０３を共通にして、積分回路１０４のサンプルホールド回路を異なる色光Ｌｇ，Ｌｒ，Ｌｂ毎に個別で設けてもよい。

上記実施形態において、光源１０１ｒ，１０１ｇ，１０１ｂ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。

１ ：ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）
２ ：車両ＥＣＵ
３ ：車両側外光検出部
４ ：車両側温度検出部
１０ ：画像表示装置
２０ ：投射部
２１ ：第１反射部
２２ ：第２反射部
３０ ：外光検出部
１００ ：バックライト部
１０３ ：光強度検出部
１０４ ：積分回路
１０４ａ ：放電手段
２００ ：表示部
２０１ ：表示器
２０２ ：スクリーン
３００ ：制御部
３１０ ：表示制御部
３２０ ：光源制御部
３３０ ：入力部
４０２ ：電流検出部
Ｂ ：輝度
ＦＢ ：光強度
ＦＢ１ ：光強度値
ＦＢ２ ：光強度積分値（単色光強度積分値）
ＦＢ３ ：増幅光強度積分値
Ｆａ ：パターン点灯期間
Ｆｂ ：非表示期間
Ｌ ：色光
Ｍ ：表示画像
Ｐ ：制御値
Ｒ ：パターン点灯期間割合
Ｓｄ ：調光値
Ｔ ：温度情報
Ｔａ ：温度推定情報

Claims (6)

1. 所定の点灯パターンで異なる色の色光を順次切り替えて出射する光源（１０１）と、 供給される画像データに基づいて、前記点灯パターンで前記光源から順次出射される前記色光を変調することで画像（Ｍ）を表示する表示器（２０１）と、 前記光源から前記表示器に向かう複数の色の色光を受光可能な位置に配置され、前記色光の光強度（ＦＢ１）を検出する光強度検出部（１０３）と、 前記点灯パターンの開始から終了までのパターン点灯期間（Ｆａ）内で前記光強度検出部が検出した前記色光の前記光強度を色別に選択的に積分対象とすることで、単色の前記光強度の全てを時間積分した単色光強度積分値（ＦＢ２）を生成する積分回路（１０４）と、 前記積分回路が生成した前記光強度積分値に基づき、前記光源の出力量（Ｐ）を調整する制御部（３００）と、を備え、 前記制御部は、前記画像データが供給される周期（Ｅ）内に、前記光源を前記点灯パターンで２回以上駆動する、 画像表示装置。
2. 前記積分回路は、前記光強度検出部から複数の色の色光の前記光強度を入力可能な共通の積分回路で構成され、１つの前記パターン点灯期間につき１色ずつ前記色光の前記光強度積分値を生成した後、前記制御部に出力し、 前記制御部は、前記色光の全ての色の前記光強度積分値を前記積分回路から入力した後、前記光強度積分値に基づき、前記光源の全ての色の前記出力量を概ね同時に切り替える、 請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記積分回路の前記光強度積分値を放電させる放電手段（１０４ａ）をさらに備え、 前記制御部は、前記色光のうち第１の色の前記光強度積分値を生成した後、該光強度積分値を記憶し、前記放電手段が前記第１の色の光強度積分値の放電をしてから前記色光のうち第２の色の前記光強度積分値を生成する、 請求項２に記載の画像表示装置。
4. 前記制御部は、前記パターン点灯期間と次の前記パターン点灯期間との間に、前記画像が視認者に視認されないように、実質的に前記光源に前記色光を出射させない非表示期間（Ｆｂ）を設け、 前記放電手段は、前記非表示期間中に、前記積分回路の前記光強度積分値を放電させる、 請求項３に記載の画像表示装置。
5. 前記制御部は、内部の温度を示す温度情報（Ｔ）または前記内部の温度を推定可能な温度推定情報（Ｔａ）を受信し、前記内部の温度の上昇に応じて、前記パターン点灯期間に対する前記非表示期間の割合を段階的または／および連続的に増加させ、 前記内部の温度が所定の閾値以上であると判定される場合、２以上の前記パターン点灯期間で前記光強度を積分することで生成された前記光強度積分値に基づき、前記光源の前記出力量を調整する、 請求項４に記載の画像表示装置。
6. 前記制御部は、前記画像の輝度を示す調光値（ＥＬ，Ｓｄ）を受信し、前記画像の輝度の低下に応じて、前記パターン点灯期間に対する前記非表示期間の割合を段階的または／および連続的に増加させ、 前記制御部は、表示する前記画像の輝度を所定の閾値より低くする場合、２以上の前記パターン点灯期間で前記光強度を積分することで生成された前記光強度積分値に基づき、前記光源の前記出力量を調整する、
   請求項４または５に記載の画像表示装置。

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