(57)【要約】【課題】  表示品位の低下を抑えつつ、速やかに所望の調光をする。【解決手段】  調光部１２は、入力される調光値Ｓｄに基づいて、光源１１から走査部２０に向かうレーザー光の調光率Ｄを制御し、調光部１２が調光率Ｄを変更する際、階調補正部３２は、光源１１がレーザー光を出射する時間が遅くなる画像データの画素Ｐｎの階調値Ｇｎほど、付加する補正値ΔＧｎを、連続的または／および段階的に小さくしていき、光源制御部３１は、階調補正部３２が補正値ΔＧｎを付加した階調値Ｇｎに基づき、光源１１の出力レベルを調整する。【選択図】図６
2018116082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光を出射する光源（１１）と、
画像データの画素（Ｐｎ）毎に定められた階調値（Ｇｎ）に応じて前記光源の出力レベルを順次調整する光源制御部（３１）と、
前記光源から出射された前記レーザー光を走査することで表示画像（Ｍ）を生成する走査部（２０）と、
前記光源と前記走査部との間の前記レーザー光の光路上に配置され、入力される調光値（Ｓｄ）に基づいて、前記走査部に向かう前記レーザー光の調光率（Ｄ）を制御する調光部（１２）と、
前記画像データの前記階調値に補正値（ΔＧｎ）を付加する階調補正部（３２）と、を備え、
前記調光部が前記調光率を変更する際、
前記階調補正部は、前記光源が前記レーザー光を出射する時間が遅くなる前記画像データの前記画素の前記階調値ほど、付加する前記補正値を、連続的または／および段階的に小さくしていき、
前記光源制御部は、前記階調補正部が前記補正値を付加した前記階調値に基づき、前記光源の前記出力レベルを調整する、
表示装置。
【請求項２】
前記調光部または前記調光部の周囲の温度（Ｔ）を検出する温度検出部（１３）をさらに備え、
前記階調補正部は、前記温度検出部が検出した前記温度が高い程、前記画像データの前記画素の前記階調値に付加する前記補正値の変化率を大きくする、
請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記階調補正部は、前記調光部が変化させる元の調光率（Ｄｒ）から目標の調光率（Ｄｔ）までの差が大きい程、前記画像データの前記画素の前記階調値に付加する前記補正値の変化率を大きくする、
請求項１または請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記階調補正部は、前記階調値に付加する前記補正値がゼロになった場合、前記補正値の生成を停止する、
請求項１乃至３のいずれかに記載の表示装置。
【請求項５】
前記調光部を通過した後の前記レーザー光の光強度を検出可能であり、前記調光部が前記調光率を切り替えた後の第１の時間で前記レーザー光の第１光強度を少なくとも検出可能な光強度検出部（１５）をさらに備え、
前記階調補正部は、少なくとも前記第１光強度に基づいて、記画像データの前記画素の前記階調値に付加する前記補正値の変化率を調整可能とする、
請求項１乃至４のいずれかに記載の表示装置。
【請求項６】
前記調光部を通過した後の前記レーザー光の光強度を検出する光強度検出部（１５）をさらに備え、
前記階調補正部は、前記光強度検出部から検出される前記光強度に応じて、前記補正値を連続的に調整可能とする、
請求項１乃至５のいずれかに記載の表示装置。
【請求項７】
前記階調補正部は、前記補正値を付加した前記階調値が最大の階調値より大きくなる場合、前記補正値を付加した前記階調値が前記最大の階調値より大きくならないように、前記表示画像全体の前記補正値を付加した前記階調値を一定の割合で小さくする、
請求項１乃至６のいずれかに記載の表示装置。
【請求項８】
前記光源は、異なる色のレーザー光を出射する複数の光源からなり、
前記複数の光源から出射される前記レーザー光を合波する合波部（１４）をさらに備え、
前記調光部は、前記複数の光源と前記合波部との間の前記レーザー光の光路上にそれぞれ配設され、
前記階調補正部は、前記光源毎に前記補正値を設定する、
請求項１乃至７のいずれかに記載の表示装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の表示装置と、
前記表示装置が表示する前記表示画像を投影部材に投影することで視認者に前記表示画像の虚像を視認させる投射部（２００）と、
前記表示装置と前記投射部とを収納する筐体（３００）と、を備え、
前記走査部は、前記投射部により前記筐体の外部に向けて投影されることで視認者に視認される有効表示エリア（４１）と、前記投射部により前記筐体の外部に向けて投影されずに視認者に視認されない無効表示エリア（４２）とに、前記レーザー光を走査可能であり、
前記調光部は、前記走査部が前記無効表示エリアを走査している間に、前記調光率を、目標の調光率（Ｄｔ）よりも離れた調光率に変化させた後、前記目標の調光率に設定する、
ヘッドアップディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー光を空間光変調することにより画像を生成する表示装置およびヘッドアップディスプレイに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示された表示装置は、レーザー光を発するレーザー光源と、レーザー光源から出射したレーザー光の偏光角度を液晶素子が変化させ、偏光板で所定の偏光角度のレーザー光をカットする調光部と、調光部を通過して適宜減衰されたレーザー光を二次元的に走査することでスクリーン上に画像を生成する走査部と、を備える。レーザー光源の駆動電流を調整することと、液晶素子を用いた調光部によりレーザー光を適宜減衰させることで、画像を生成するレーザー光のダイナミックレンジを確保している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１６９６９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、所望の調光率を達成するべく、液晶素子に印加する電圧を変えてから、液晶素子の液晶分子配列が目標の配列になるまで時間がかかってしまう。具体的には、液晶素子に印加する電圧を切り替えてから、液晶素子の液晶分子が目標の分子配列になって所望の調光率に到達するまで、数[ｍｓｅｃ]から十数[ｍｓｅｃ]の時間がかかっていた。これにより、生じる問題を、図１０を用いて説明する。
【０００５】
図１０は、従来のレーザー光を走査することで表示画像Ｍを生成する表示装置における、走査部に向かうレーザー光を調光する調光部の調光率５０１と表示画像Ｍの輝度５０２のタイミングチャートである。時間ｔ０で、調光部が元の調光率から目標の調光率に向けて調光率の変化を開始しても、上述したように目標の調光率に到達する時間ｔ１まで時間がかかってしまうため、調光部の調光率５０１の時間変化に影響されて、表示画像Ｍの輝度５０２が意図せず変化してしまう。これにより、例えば、図１１に示す表示画像Ｍのように、表示画像Ｍ内で輝度バランスが崩れたり、所望の表示画像Ｍの輝度５０２が迅速に得られなかったりするおそれがあった。
【０００６】
したがって、本発明は、表示品位の低下を抑えつつ、速やかに所望の調光をすることができる表示装置およびヘッドアップディスプレイを提供することを目的の一つとしている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
本発明は、走査部に向かうレーザー光を調光部により調光する際、調光部の調光率の時間変化が表示する画像に影響しないように、調光部の調光率の時間変化を考慮した補正値を、元の画像データの階調値に付加することで、画像内で輝度バランスが崩れてしまうことを防止しつつ、速やかに画像の輝度を調整する、ことを要旨としている。
【０００８】
本発明の第一の観点における表示装置は、
レーザー光を出射する光源１１と、
画像データの画素Ｐｎ毎に定められた階調値Ｇｎに応じて前記光源の出力レベルを順次調整する光源制御部３１と、
前記光源から出射された前記レーザー光を走査することで表示画像Ｍを生成する走査部２０と、
前記光源と前記走査部との間の前記レーザー光の光路上に配置され、入力される調光値Ｓｄに基づいて、前記走査部に向かう前記レーザー光の調光率Ｄを制御する調光部１２と、
前記画像データの前記階調値に補正値ΔＧｎを付加する階調補正部３２と、を備え、
前記調光部が前記調光率を変更する際、
前記階調補正部は、前記光源が前記レーザー光を出射する時間が遅くなる前記画像データの前記画素の前記階調値ほど、付加する前記補正値を、連続的または／および段階的に小さくしていき、
前記光源制御部は、前記階調補正部が前記補正値を付加した前記階調値に基づき、前記光源の前記出力レベルを調整する。
【０００９】
また、本発明の第二の観点におけるヘッドアップディスプレイは、
前記表示装置と、
前記表示装置が表示する前記表示画像を投影部材に投影することで視認者に前記表示画像の虚像を視認させる投射部２００と、
前記表示装置と前記投射部とを収納する筐体３００と、を備え、
前記走査部は、前記投射部により前記筐体の外部に向けて投影されることで視認者に視認される有効表示エリア４１と、前記投射部により前記筐体の外部に向けて投影されずに視認者に視認されない無効表示エリア４２とに、前記レーザー光を走査可能であり、
前記調光部は、前記走査部が前記無効表示エリアを走査している間に、前記調光率を、目標の調光率Ｄｔよりも離れた調光率に変化させた後、前記目標の調光率に設定する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、表示品位の低下を抑えつつ、速やかに所望の調光をすることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付の図面に基づいて、本発明の表示装置を車両に搭載するヘッドアップディスプレイ（以下、ＨＵＤと記載）に適用した一実施形態について説明する。
【００１２】
本発明の実施形態に係るＨＵＤ１は、図１に示したように、表示画像Ｍを生成する画像表示部（表示装置）１００と、画像表示部１００が表示した表示画像Ｍの表示光Ｋを投影部材（例えば、車両のフロントウインドシールド）に向ける投射部２００である第一反射部２０１，第二反射部２０２と、これら画像表示部１００，投射部２００などを収納する筐体３００と、ＨＵＤ１の外部の照度を検出する照度センサ４００と、により構成される。
【００１３】
筐体３００は、レーザー光源部１０と、走査部２０と、スクリーン４０と、第一反射部２０１と、第二反射部２０２等を収納するものであり、遮光性の部材により形成され、一部に表示光Ｋを透過する透光部３１０を有する。なお、筐体３００は、後述するスクリーン４０上の有効表示エリア４１に表示された表示画像Ｍの表示光Ｋを外部に出射し、後述するスクリーン４０上の無効表示エリア４２からの光を遮光して視認者に視認させない。透光部３１０の内面には、照度センサ４００が配設され、この照度センサ４００は、ＨＵＤ１の外部照度を検出し、外部照度に関する照度情報を後述する制御部３０（入力部３３）に出力する。
【００１４】
（画像表示部（表示装置）１００）
画像表示部１００は、例えば、合成レーザー光Ｃを出射するレーザー光源部１０と、レーザー光源部１０が出射した合成レーザー光Ｃを走査する走査部２０と、レーザー光源部１０と走査部２０とを制御する制御部３０と、走査部２０により走査された合成レーザー光Ｃを受光して表示画像Ｍを表示するスクリーン４０と、により構成され、スクリーン４０上に表示画像Ｍを生成するものである。
【００１５】
図２は、レーザー光源部１０の構成の例を示す図である。レーザー光源部１０は、光源１１と、調光部１２と、温度検出部１３と、光合成部１４と、光分岐部１５と、光強度検出部１６と、から主に構成される。
【００１６】
光源１１は、色の異なる色光を出射する複数の光源から構成され、例えば、青色のレーザー光を出射する第一光源１１ａと、緑色のレーザー光を出射する第二光源１１ｂと、赤色のレーザー光を出射する第三光源１１ｃと、から構成される。各光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、具体的に例えば、各色２５６階調の出力レベルで光出力が可能であり、制御部３０が受信する画像データの各画素Ｐｎに定められた階調値Ｇｎに基づいて、時分割的に階調制御される。
【００１７】
調光部１２は、例えば、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）型の液晶素子（図示しない）と、この液晶素子を挟む吸収型または反射型の２枚の偏光フィルタ（図示しない）とを備え、入力される調光値Ｓｄに基づき、液晶素子を、パルス振幅変調（Ｐｕｌｓｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：ＰＡＭ）方式やパルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：ＰＷＭ）方式で駆動することにより、調光部１２を通過するレーザー光の透過率（調光率）を変化させる（調光する）。なお、本実施形態の調光部１２は、赤色のレーザー光、緑色のレーザー光、青色のレーザー光の光路上にそれぞれ配置されるが、複数のレーザー光が合成された合成レーザー光Ｃの光路上に配置されてもよい。また、調光部１２は、透過型液晶素子ではなく、反射型のＬＣｏＳ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ）等で構成されてもよい。調光部１２は、具体的に例えば、外部照度が高い（明るい）場合には、輝度Ｌの高い表示画像Ｍを表示するため、調光部１２の調光値Ｓｄは高く設定され、外部照度が低い（暗い）場合には、輝度Ｌの低い表示画像Ｍを表示するため、調光部１２の調光値Ｓｄは低く設定される。また、調光部１２は、液晶素子の焼きつきを防止するため、同じ大きさの印加電圧を正極及び負極でそれぞれ印加される期間が同じになるように駆動されることが望ましい。また、調光部１２における液晶素子と２枚の偏光フィルタは、それぞれ離れた位置に設けられてもよい。なお、液晶素子よりも光源１１側に位置する偏光フィルタは、省略されてもよい。
【００１８】
温度検出部１３は、調光部１２の液晶素子または液晶素子周辺の温度Ｔを検出し、検出した温度Ｔを制御部３０（入力部３３）に出力する。温度検出部１３は、調光部１２ａ，１２ｂ，１２ｃそれぞれに設けられる温度検出部１３ａ，１３ｂ，１３ｃで構成され、それぞれ検出した温度Ｔを制御部３０に出力する。
【００１９】
光合成部１４は、各光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃから出射された各レーザー光の光軸を合わせて合成レーザー光Ｃとして走査部２０に向けるものであり、青色のレーザー光の光軸を調整する第一光合成部１４ａと、緑色のレーザー光の光軸を調整する第二光合成部１４ｂと、赤色のレーザー光の光軸を調整する第三光合成部１４ｃと、を有する。
【００２０】
光分岐部１５は、例えば、５％程度の反射率を有する透過性部材からなり、光合成部１４から走査部２０までの間の合成レーザー光Ｃの光路上に配設され、調光部１２からの合成レーザー光Ｃの大部分をそのまま透過させるが、一部の光を反射光Ｃ１として後述する光強度検出部１６の方向へ反射させる。
【００２１】
光強度検出部１６は、例えば、フォトダイオードやカラーセンサ等からなり、光分岐部１５で反射した反射光Ｃ１を受光し、受光した反射光Ｃ１のうち、各色レーザー光の光強度を検出する。光強度検出部１６は、受光した反射光Ｃ１の各色レーザー光の光強度を示す光強度情報を後述する制御部３０（入力部３３）に出力する。
【００２２】
図３は、図１に記載の画像表示部１００の電気的構成を示す図である。
制御部３０は、例えば、１以上のマイコンやＦＰＧＡ及び１以上のＲＯＭなどの記憶部などで構成される。制御部３０は、光源１１を制御する光源制御部３１と、画像データの階調値Ｇｎに補正値ΔＧｎを付加する階調補正部３２と、制御部３０内に各種情報を取り込む入力部３３と、を有する。なお、制御部３０は、調光部１２を制御する調光制御手段、走査部２０を制御する走査部制御手段としての機能も有する。制御部３０は、入力部３３から車両ＥＣＵ６００などの外部機器や各種センサなどから車両情報などの情報を取得し、取得した情報に基づき、階調値Ｇｎを含む画像データを生成する。光源制御部３１は、走査部２０の走査位置と同期をとり、走査位置に対応した画像データの画素Ｐｎの階調値Ｇｎに応じて各光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃの出力レベルを制御する。なお、制御部３０は、画像データを、外部（例えば、車両ＥＣＵ）から入力部３３を介して入力してもよい。
【００２３】
また、制御部３０は、入力部３３を介して、照度センサ４００からＨＵＤ１の外部の照度を示す照度情報を取得し、この照度情報に応じて、調光部１２の調光値Ｓｄを変更する。調光部１２が調光値Ｓｄを変更する際、階調補正部３２は、画像データの画素Ｐｎ毎に定められた階調値Ｇｎそれぞれに適切な補正係数Ｅｎを乗算することで、階調値Ｇｎそれぞれに適切な補正値ΔＧｎを付加した新たな補正画像データ（図示しない）を生成する。光源制御部３１は、補正値ΔＧｎにより補正された階調値Ｇｎを含む新たな補正画像データにもとづき、光源１１の出力レベルを順次調整する。これにより、調光部１２の調光率Ｄが緩やかに変化した場合でも、光源１１側の出力レベルを調整することで、あたかも速やかに調光率Ｄが変化したかのように、所望の輝度Ｌの表示画像Ｍを視認者に視認させることができる。画像データの階調値Ｇｎを補正する補正値ΔＧｎについては、後で詳述する。
【００２４】
図４は、図１に示される走査部２０がスクリーン４０上に合成レーザー光Ｃを走査する態様の例を示した図である。走査部２０は、レーザー光源部１０からの合成レーザー光Ｃを受光し、受光した合成レーザー光Ｃを、スクリーン４０上の主走査方向Ｘに複数回走査しながら副走査方向Ｙに走査し、所望の表示画像Ｍをスクリーン４０上に表示する。
【００２５】
スクリーン４０は、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、拡散板等から構成され、走査部２０が走査した合成レーザー光Ｃを背面で受光し、前面側に表示画像Ｍを表示し、表面から表示画像Ｍを示す表示光Ｋを第一反射部２０１（リレー光学系）に向けて出射する。
【００２６】
スクリーン４０は、例えば、図４の太線枠で示すスクリーン４０の外形より小さく、視認者が虚像として視認可能な領域（つまり、投射部２００等で反射され、筐体３００で遮光されることなく、表示光Ｋとして外部へ出射する領域）である有効表示エリア４１と、図４で塗りつぶして示す有効表示エリア４１の周りを囲む領域であり、視認者が通常視認しない領域である無効表示エリア４２（４２ａ，４２ｂ，４２ｃ）と、に分類される。この無効表示エリア４２は、図４で有効表示エリア４１の上側に配置される第１無効表示エリア４２ａと、図４で有効表示エリア４１の左右に分かれて設けられる第２無効表示エリア４２ｂと、図４で有効表示エリア４１の下側に配置される第３無効表示エリア４２ｃと、に分類される。
【００２７】
走査部２０は、合成レーザー光Ｃを、スクリーン４０の走査開始画素Ｐ０から、表示開始画素Ｐ１及び表示終了画素Ｐ２を経由して、走査終了画素Ｐ３まで走査していき（符号Ｃで示す実線を参照）、走査終了画素Ｐ３に到達すると再び走査開始画素Ｐ０に戻って走査する。走査部２０の走査期間は、走査部２０が有効表示エリア４１と第２無効表示エリア４２ｂとの間を往復走査し、表示画像Ｍを実際に表示する期間である表示期間Ｆａと、走査部２０が第１無効表示エリア４２ａを走査する期間と、走査部２０が第３無効表示エリア４２ｃを走査する期間と、走査部２０が走査終了画素Ｐ３から再び走査開始画素Ｐ０に戻す期間とで構成され、表示画像Ｍを表示しない期間である非表示期間Ｆｂと、に分類することができる。走査部２０の走査位置が走査開始画素Ｐ０から走査を開始し、有効表示エリア４１上を走査する表示開始画素Ｐ１及び表示終了画素Ｐ２を経由し、その後、走査終了画素Ｐ３に到達してから再び走査開始画素Ｐ０に帰還するまでのフレームの期間Ｆは、ヒトがちらつきを視認できる臨界融合周波数以上の１／６０秒未満（６０Ｈｚ以上）に設定される。以上が、本実施形態における画像表示部１００の構成である。
【００２８】
これより、本実施形態の画像表示部（表示装置）１００の調光制御について説明する。図５は、本実施形態の画像表示部（表示装置）１００が行う調光制御のフローチャートである。以下に示す調光制御は、ＨＵＤ１または表示装置１００の起動とともに処理を開始し、ＨＵＤ１または表示装置１００が停止されるまで処理を繰り返す。
【００２９】
ステップＳ１において、制御部３０は、入力部３３を介して、照度センサ４００から照度情報を連続的または／および断続的に取得し、入力した照度情報に応じて調光値Ｓｄを決定し、調光部１２の調光値Ｓｄを変更する必要があるか判定する。制御部３０は、調光値Ｓｄを変更する必要がないと判定した場合（ステップＳ１でＮＯ）、ステップＳ６に移行し、光源制御部３１が、通常の画像データに応じて、光源１１の出力レベルを順次調整することで、表示画像Ｍを表示する。また、制御部３０は、調光値Ｓｄを変更する必要があると判定した場合（ステップＳ１でＹＥＳ）、ステップＳ２に移行する。
【００３０】
ステップＳ２において、制御部３０は、入力部３３を介して、温度検出部１３から温度情報（温度Ｔ）を取得する。制御部３０は、取得した温度Ｔが予め定められた閾値Ｔｈより低いか判定する（ステップＳ３）。閾値Ｔｈは、例えば、摂氏０℃である。制御部３０は、取得した温度Ｔが予め定められた閾値Ｔｈ以上であると判定した場合（ステップＳ３でＮＯ）、ステップＳ５に移行し、調光部１２の調光値Ｓｄを、目標の調光値Ｓｄに切り替え、光源制御部３１が、通常の画像データに応じて、光源１１の出力レベルを順次調整することで、表示画像Ｍを表示する（ステップＳ６）。温度Ｔが閾値Ｔｈ以上である場合、調光部１２の液晶素子の液晶分子配列が目標の配列に速やかに切り替わり、調光部１２の調光率Ｄが元の調光率Ｄｒから目標の調光率Ｄｔに速やかに切り替わるため、調光率Ｄの変化による影響が表示画像Ｍに出にくい。したがって、階調補正部３２が、画像データの階調値Ｇｎを補正する処理を省くことができるため、制御部３０の処理負荷を軽減することができる。また、制御部３０は、取得した温度Ｔが予め定められた閾値Ｔｈ未満であると判定した場合（ステップＳ３でＹＥＳ）、ステップＳ４に移行する。
【００３１】
ステップＳ４において、制御部３０は、階調補正部３２に、元の画像データの画素Ｐｎ毎に定められた階調値Ｇｎそれぞれに適切な補正値ΔＧｎを付加させた後、ステップＳ５に移行する。補正値ΔＧｎについては、後で詳述する。
【００３２】
ステップＳ５において、制御部３０は、調光部１２の調光値Ｓｄを、目標の調光値Ｓｄに切り替える。調光部１２の実際の調光率Ｄは、緩やかに変化するため、元の調光率Ｄｒから目標の調光率Ｄｔに変化するまでに期間ｔｃを要する。この期間ｔｃにおいて、ステップＳ６で、制御部３０は、光源制御部３１に、ステップＳ４で補正値ΔＧｎを付加した階調値Ｇｎに従って、光源１１の出力レベルを順次調整させる。これにより、調光部１２の調光率Ｄが目標の調光率Ｄｔにあたかも迅速に変化したような目標の輝度Ｌｔの表示画像Ｍを表示することができる。以上が、本実施形態の画像表示部（表示装置）１００が行う調光制御のフローチャートである。これより、階調値Ｇｎの補正に用いられる補正値ΔＧｎについて説明する。
【００３３】
本実施形態の階調補正部３２は、元の階調値Ｇｎに補正係数Ｅｎを乗算することで、結果として元の階調値Ｇｎに補正値ΔＧｎを付加している。
図６は、調光部１２の調光率Ｄと、階調値Ｇｎを補正するために階調値Ｇｎに乗算される補正係数Ｅｎと、表示画像Ｍの輝度Ｌと、のタイミングチャートである。なお、図６（ｃ）は、補正係数Ｅｎが表示画像Ｍの輝度Ｌに与える作用の説明を容易にするため、表示画像Ｍの全ての画素Ｐｎが、同じ表示（同じ階調値Ｇ）をしていることを前提として記載してある。図６において、調光部１２の調光率Ｄは、時間ｔ０から時間ｔ１までは定常状態であり、時間ｔ１で調光値Ｓｄの切り替えを実行することで元の調光率Ｄｒから目標の調光率Ｄに向けて調光率Ｄの変化が開始され、時間ｔ１から時間ｔ２までの期間ｔｃの間に、実際の調光率Ｄが元の調光率Ｄｒから目標の調光率Ｄｔへ徐々に移行する。
【００３４】
図６のタイミングチャートに、図５のフローチャートの処理を関連付けて説明する。
制御部３０は、時間ｔ０で、図５のステップＳ１で調光値Ｓｄの変更があるものと判定する。そして、時間ｔ０から時間ｔ１の間で、制御部３０は、図５のステップＳ２で温度Ｔを検出し、ステップＳ３で温度Ｔに基づき画像データの階調値Ｇｎの補正が必要であると判定し、ステップＳ４で各画素Ｐｎの元の階調値Ｇに対して補正値ΔＧｎを付加する（補正係数Ｅｎを乗算する）。時間ｔ１で、制御部３０は、図５のステップＳ５で調光部１２の調光値Ｓｄを切り替える。調光部１２は、調光部１２の実際の調光率Ｄが目標の調光率Ｄｔに到達するまで、調光値Ｓｄが切り替えられた時間ｔ１から所定の期間ｔｃを要する。時間ｔ１から期間ｔｃが経過するまでの時間ｔ２まで、光源制御部３１は、図５のステップＳ４で求められた補正値ΔＧｎをそれぞれ付加した補正後の階調値Ｇｎに基づき、光源１１の出力レベルを順次調整する。
【００３５】
階調補正部３２は、調光部１２の元の調光率Ｄｒを基準とした目標の調光率Ｄｔの割合および調光部１２の温度Ｔに応じて、元の階調値Ｇｎのそれぞれに乗算する補正係数Ｅｎを決定する。具体的には、階調補正部３２は、調光部１２の元の調光率Ｄｒを基準とした目標の調光率Ｄｔの割合（Ｄｔ／Ｄｒ）に応じて、補正係数Ｅｎのうち最大の補正係数Ｅｍａｘを算出する。例えば、元の調光率Ｄｒが５０％であり、目標の調光率Ｄｔが６０％である場合、最大の補正係数Ｅｍａｘは、１．２倍と算出される。したがって、時間ｔ１に調光部１２を通過するレーザー光の階調値Ｇｓは、元の階調値Ｇｓに最大の補正係数Ｅｍａｘである１．２を乗算することで求められる。
【００３６】
また、階調補正部３２は、調光部１２の温度Ｔに応じて、調光部１２の実際の調光率Ｄが目標の調光率Ｄｔに到達するまでにかかる期間ｔｃを決定する。階調補正部３２は、温度Ｔが低温である程、期間ｔｃを長く設定する。調光部１２の調光率Ｄの変化は、時間ｔに概ね比例するため、階調補正部３２は、階調値Ｇｎに乗算される補正係数Ｅｎも時間ｔに比例するように最大の補正係数Ｅｍａｘから１まで期間ｔｃで均等に変化させることで、調光部１２の調光率Ｄの時間変化に追従した階調値Ｇｎで光源１１の出力レベルを調整することができる。このように、調光部１２の調光率Ｄの時間変化に追従した補正係数Ｅｎで補正した階調値Ｇで光源１１の出力レベルを調整することができるため、調光部１２の調光率Ｄの時間変化に応じて、意図せず表示画像Ｍの輝度Ｌが不均一になることを抑えることができる。また、表示画像Ｍが、全ての画素Ｐｎを同じ表示にした場合ではなく、様々な画像要素（画像コンテンツ）が配列させた元々不均一な輝度で表示されるものであった場合でも、上記補正係数Ｅｎによる階調値Ｇの補正により、表示画像Ｍ内の輝度Ｌのバランスが意図せずに崩れることを防止することができる。また、調光部１２の調光率Ｄの変化が緩やかな場合でも、上記補正係数Ｅｎによる階調値Ｇの補正により、調光部１２の調光率が目標の調光率Ｄｔにあたかも変化したような輝度Ｌｔの表示画像Ｍを迅速に表示することができる。
【００３７】
図７は、調光部１２の実際の調光率Ｄが目標の調光率Ｄｔに到達するまでにかかる期間ｔｃが１フレーム期間Ｆより長い場合の、調光率Ｄと補正係数Ｅｎと表示画像Ｍの輝度Ｌのタイミングチャートである。調光値Ｓｄの変更が指示された場合、制御部３０は、非表示期間Ｆｂの間に、調光値Ｓｄを切り替え、調光率Ｄの変化を開始する。具体的に例えば、制御部３０は、表示期間Ｆａの終了と同時または直後の時間ｔｓで、調光値Ｓｄを切り替える。これにより、例えば、調光部１２は、１つ目のフレームＦ１の表示期間Ｆａの終了と同時または直後の時間ｔｓから、３つ目のフレームＦ３の表示期間Ｆａの途中の時間ｔｅまでの期間ｔｃの間、調光率Ｄが緩やかに変化する。階調補正部３２は、期間ｔｃの間に調光部１２を通過するレーザー光の階調値Ｇｎ全てに補正係数Ｅｎによる補正を付加してもよいが、期間ｔｃ内の表示期間Ｆａに調光部１２を通過するレーザー光の階調値Ｇｎのみに補正係数Ｅｎによる補正を付加する。これにより、調光部１２の調光率Ｄが変化している最中の期間ｔｃであっても、表示画像Ｍの輝度Ｌを、現在の輝度Ｌｒから目標の輝度Ｌｔに迅速に変化させることができる。また、調光率Ｄの時間変化に追従して連続的に補正係数Ｅｎを変えることによって、表示画像Ｍ全体の輝度Ｌのバランスを維持することができる。
【００３８】
［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。
【００３９】
上記実施形態では、階調補正部３２は、補正係数Ｅｎを調光率Ｄの時間変化に追従して連続的に変化させていたが、図８（ｂ）に示すように、補正係数Ｅｎを調光率Ｄの時間変化に追従して段階的に変化させてもよい。これにより、表示画像Ｍ内の輝度Ｌのバランスが、大きく崩れることを防止することができる。なお、上記実施形態と組み合わせて、所定の条件に応じて、階調補正部３２は、調光率Ｄの時間変化に追従して、補正係数Ｅｎの変化の態様を、連続的または段階的に切り替えてもよい。
【００４０】
上記実施形態では、階調補正部３２は、画像データの画素Ｐｎ毎に定められた階調値Ｇｎそれぞれに適切な補正係数Ｅｎを付加することで新たな画像データを生成し、光源制御部３１は、補正係数Ｅｎが付加された階調値Ｇｎを含む新たな画像データにもとづき、光源１１の出力レベルを順次調整していたが、階調補正部３２が有する階調値Ｇｎそれぞれに適切な補正係数Ｅｎを付加する機能は、光源制御部３１に含まれていてもよい。すなわち、光源制御部３１は、階調補正部３２が生成した新たな画像データを入力するのではなく、制御部３０から入力される元の画像データに基づき駆動され、元の画像データに含まれる階調値Ｇｎに補正係数Ｅｎを順次付加しながら光源１１の出力レベルを調整してもよい。
【００４１】
上記実施形態では、階調補正部３２は、調光部１２の温度Ｔに応じて、調光部１２の実際の調光率Ｄが目標の調光率Ｄｔに到達するまでにかかる期間ｔｃを決定していたが、調光部１２が変化させる調光率Ｄｎの差（元の調光率Ｄｒから目標の調光率Ｄｔまでの差）に応じて、期間ｔｃに補正を加えてもよい。調光部１２の実際の調光率Ｄが目標の調光率Ｄｔに到達するまでにかかる期間ｔｃは、調光部１２が変化させる調光率Ｄｎの差が大きいほど短くなる。したがって、階調補正部３２は、調光部１２が変化させる調光率Ｄｎの差が大きいほど、調光部１２の実際の調光率Ｄが目標の調光率Ｄｔに到達するまでにかかる期間ｔｃを短く設定し、期間ｔｃの間に調光部１２を通過するレーザー光の階調値Ｇｎに付加する補正係数Ｅｎの変化率を大きくする（期間ｔｃの間に変化する補正係数Ｅｎの傾きを大きくする）ことで、より正確に調光部１２の調光率Ｄの時間変化に追従して補正係数Ｅｎを変化させることができる。
【００４２】
また、階調補正部３２は、調光部１２の調光率Ｄが定常状態になり、階調値Ｇｎを補正する必要がなくなった（階調値Ｇｎに付加する補正値がゼロになった）場合、補正値（補正係数Ｅｎ）の生成を停止してもよい。これにより、階調補正部３２の負荷を軽減することができる。
【００４３】
また、調光部１２の調光率Ｄは、予想していた時間変化とは異なる時間変化をすることも考えられる。調光部１２の調光率Ｄの時間変化を監視し、予想していた時間変化と異なる場合、調光部１２の調光率Ｄの実際の時間変化に応じて、補正係数Ｅｎの時間変化を補正してもよい。これにより、調光部１２の実際の時間変化に追従した補正係数Ｅｎを変化させることができる。具体的には、調光部１２を通過した後のレーザー光の光強度を検出可能な光強度検出手段（光強度検出部１６）を設け、図９に示すように、調光部１２の調光率Ｄを変化させた後の第１の時間ｔ１ａにおけるレーザー光の第１光強度を少なくとも検出し、制御部３０が、前記第１光強度から第１の時間ｔ１ａにおける調光部１２の調光率Ｄを推定し、予想していた時間変化（図９の点線）と異なる場合、実際の調光率Ｄの時間変化（図９の実線）に応じて、補正係数Ｅｎの時間変化を補正してもよい。なお、ここでいう光強度検出手段は、スクリーン４０を撮像するカメラで構成されてもよく、スクリーン４０上の特定の画素Ｐｎの輝度（第１光強度）を検出することで、実際の調光率Ｄの時間変化を推定し、補正係数Ｅｎの時間変化を補正してもよい。
【００４４】
上記実施形態では、制御部３０は、補正係数Ｅｎを付加することで、表示画像Ｍの階調値Ｇを大きくするまたは小さくする補正をする。しかし、例えば、元の画像データの所定の画素Ｐｎの階調値Ｇｎが、最大の階調値付近であった場合、必要な補正係数Ｅｎを付加すると、最大の階調値より大きくなってしまう可能性がある。すなわち、元の画像データの画素Ｐｎの階調値Ｇｎの値によっては、補正係数Ｅｎを付加した所望の階調値Ｇｎを実現することができず、特定の画素Ｐｎのみ輝度バランスおよび色バランスが崩れてしまう可能性がある。この問題を解決するため、階調補正部３２は、補正係数Ｅｎを付加した階調値Ｇｎが最大の階調値である２５６より大きくなる場合、補正係数Ｅｎを付加した階調値Ｇｎが最大の階調値である２５６より大きくならないように、表示画像Ｍ全体の補正係数Ｅｎを付加した階調値Ｇｎを一定の割合で小さくしていってもよい。例えば、特定の画素Ｐｎの階調値Ｇｎが、補正係数Ｅｎを付加されて、最大の階調値である２５６を２０％超えてしまう場合、表示画像Ｍ全体の補正係数Ｅｎを付加した階調値Ｇｎを一律１／１．２倍に小さくする。これにより、表示画像Ｍの輝度Ｌは、目標の輝度Ｌｔに到達しないが、表示画像Ｍ全体の輝度バランスおよび色バランスを維持することができる。
【００４５】
また、上記実施形態において、光分岐部１５を用いることにより表示画像Ｍを生成しながら光検出を行っていたが、光強度検出部１６は、スクリーン４０における視認者が通常視認しない領域である無効表示エリア４２に走査されたレーザー光の光強度を検出するように配置されていてもよい。
【００４６】
また、上記実施形態では、算出された補正係数Ｅｎを階調値Ｇｎに乗算することで、階調値Ｇｎそれぞれに所望の補正値ΔＧｎを付加していたが、階調値Ｇｎそれぞれに対する補正値ΔＧｎを算出し、階調値Ｇｎそれぞれに加算することで、階調値Ｇｎを補正してもよい。
【００４７】
また、階調値Ｇｎを補正するための補正係数Ｅｎまたは補正値ΔＧｎは、算出ではなく、調光部１２が変化させる調光率Ｄｎの差（元の調光率Ｄｒから目標の調光率Ｄｔまでの差）または温度Ｔに応じて、予め制御部３０の記憶部に記憶されたテーブルデータを参照することで、読み出されてもよい。
【００４８】
また、調光部１２は、走査部２０が無効表示エリア４２を走査している間に、調光率Ｄを、元の調光率Ｄｒを基準として、目標の調光率Ｄｔよりも離れた調光率Ｄｘに変化させた後、目標の調光率Ｄｔに設定してもよい。このような駆動は、一般的に、オーバードライブと呼ばれ、液晶素子の液晶分子の配列を迅速に目標の配列に変化させることができる。すなわち、調光部１２の調光率Ｄを目標の調光率Ｄｔに迅速に到達させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】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の例を示す図である。
【図２】上記実施形態におけるレーザー光源部の構成の例を示す図である。
【図３】上記実施形態における画像表示部の電気構成の例を示す図である。
【図４】上記実施形態における画像表示部のスクリーン上の走査態様の例を示す図である。
【図５】上記実施形態における画像表示部が行う調光制御のフローチャートである。
【図６】上記実施形態における調光部の調光率と、階調値に付加される補正係数と、表示画像の輝度とのタイミングチャートである。
【図７】上記実施形態における走査部の副走査位置と、調光部の調光率と、階調値に付加される補正係数と、表示画像の輝度とのタイミングチャートである。
【図８】本発明の変形例における調光部の調光率と、階調値に付加される補正係数と、表示画像の輝度とのタイミングチャートである。
【図９】本発明の変形例における調光部の調光率のタイミングチャートである。
【図１０】従来の表示装置の調光部の調光率と、画像の輝度との関係を示すタイミングチャートである。
【図１１】従来の表示装置で表示される画像の態様を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０…レーザー光源部、１１…光源、１２…調光部、１３…温度検出部、１４…光合成部、１５…光分岐部、１６…光強度検出部、２０…走査部、３０…制御部、３１…光源制御部、３２…階調補正部、３３…入力部、４０…スクリーン、１００…画像表示部（表示装置）、２００…投射部、２０１…第一反射部、２０２…第二反射部、３００…筐体、３１０…透光部、４００…照度センサ、５０１…調光率、５０２…輝度、６００…車両ＥＣＵ、Ｃ  …合成レーザー光、Ｃ１…反射光、Ｄ  …調光率、Ｄｒ…元の調光率、Ｄｔ…目標の調光率、Ｅｎ…補正係数、Ｆａ…表示期間、Ｆｂ…非表示期間、Ｇｎ…階調値、Ｇｓ…階調値、Ｋ…表示光、Ｌ…輝度、Ｌｒ…元の輝度、Ｌｔ…目標の輝度、Ｍ…表示画像、Ｓｄ…調光値、Ｔ…温度、Ｔｈ…閾値、Ｖ…虚像、ΔＧｎ…補正値
【図１】
2018116082.tif 000003
【図２】
2018116082.tif 000004
【図３】
2018116082.tif 000005
【図４】
2018116082.tif 000006
【図５】
2018116082.tif 000007
【図６】
2018116082.tif 000008
【図７】
2018116082.tif 000009
【図８】
2018116082.tif 000010
【図９】
2018116082.tif 000011
【図１０】
2018116082.tif 000012
【図１１】
2018116082.tif 000013