(57)【要約】【課題】低輝度領域においても、安定して白色を表現することができる混色装置及び表示装置を提供する。【解決手段】混色装置１０及び表示装置は、供給される第１電流に応じた光強度で赤色の光Ｒを出射する赤色光源ＬＤ１１と、供給される第２電流に応じた光強度で緑色の光Ｇを出射する緑色光源ＬＤ１２と、供給される第３電流に応じた光強度で青色の光Ｂを出射する青色光源ＬＤ１３と、赤色の光Ｒと緑色の光Ｇと青色の光Ｂとを合わせて混色する混色手段１５と、を備え、混色手段１５と青色光源ＬＤ１３との間に当該青色光源ＬＤ１３が出射する青色の光Ｂを減衰させる光減衰部材１８を設ける。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給される第１電流に応じた光強度で赤色の光を出射する赤色光源と、
供給される第２電流に応じた光強度で緑色の光を出射する緑色光源と、
供給される第３電流に応じた光強度で青色の光を出射する青色光源と、
前記赤色の光と前記緑色の光と前記青色の光とを合わせて混色する混色手段と、を備え、
前記混色手段と前記青色光源との間に当該青色光源が出射する前記青色の光を減衰させる光減衰部材を設けた、
ことを特徴とする混色装置。
【請求項２】
前記混色手段によって混色された光は光の透過率を調整する光強度調整部に到達し、
前記光強度調整部は、前記混色された光が到達する部分に有機材料で形成された部分を備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の混色装置。
【請求項３】
前記光減衰部材は、前記青色光源から出射された前記青色の光の光強度分布が照射面内で均一になるように当該光を透過させる、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の混色装置。
【請求項４】
前記光減衰部材は、前記青色光源から出射された前記青色の光の光強度分布に反比例した透過率分布を有する、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の混色装置。
【請求項５】
前記光減衰部材は、前記青色光源から出照された前記青色の光に対する入射角が垂直とは異なる入射角となるように設置される、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の混色装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の混色装置と、
前記混色手段によって混色された光を走査することで画像を生成する走査部と、を備える、
ことを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、混色装置及び表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
表示装置として、レーザー光源が出射したレーザー光を走査系でスクリーン上に走査して表示像を生成するものが特許文献１に開示されている。
【０００３】
上述した表示装置では、例えば、赤色、緑色及び青色のレーザー光を合成してカラーで画像を表示する混色装置を備える。この混色装置は、赤色、緑色及び青色を所定の比率で混色することで白色を表現するホワイトバランス調整を行う。例えば、混色装置は、赤色、緑色及び青色の光強度の混色比が約２．９：２．４：１程度となるように混色して白色を表現する。具体的には、混色装置は、各レーザー光の混色比が所定の比率になるように、各レーザー光源の電流値を制御することでホワイトバランス調整を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２７０７１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上述したレーザー光源は、レーザー発振を開始する電流閾値を有している。この電流閾値付近では、レーザー発振が不安定(不安定発振領域)となる。そのため、不安定発振領域では、混色装置は所望の輝度を得ることができず、安定して白色を表現することができないといった問題が生じる。
【０００６】
そこで本発明は、上述の課題を鑑みて、低輝度領域においても、安定して白色を表現することができる混色装置及び表示装置を提供することを目的とする。
【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。
すなわち、第１の発明における混色装置は、供給される第１電流に応じた光強度で赤色の光を出射する赤色光源と、供給される第２電流に応じた光強度で緑色の光を出射する緑色光源と、供給される第３電流に応じた光強度で青色の光を出射する青色光源と、前記赤色の光と前記緑色の光と前記青色の光とを合わせて混色する混色手段と、を備え、前記混色手段と前記青色光源との間に当該青色光源が出射する前記青色の光を減衰させる光減衰部材を設けた、ことを特徴とする。
【０００８】
また、第１の発明における混色装置では、前記混色手段によって混色された光は光の透過率を調整する光強度調整部に到達し、前記光強度調整部は、前記混色された光が到達する部分に有機材料で形成された部分を備えてもよい。
【０００９】
また、第１の発明における混色装置では、前記光減衰部材は、前記青色光源から出射された前記青色の光の光強度分布が照射面内で均一になるように当該光を透過させてもよい。
【００１０】
また、第１の発明における混色装置では、前記光減衰部材は、前記青色光源から出射された前記青色の光の光強度分布に反比例した透過率分布を有してもよい。
【００１１】
また、第１の発明における混色装置では、前記光減衰部材は、前記青色光源から出射された前記青色の光に対する入射角が垂直とは異なる入射角となるように設置されてもよい。
【００１２】
また、第２の発明における表示装置は、第１の発明における混色装置と、前記混色手段によって混色された光を走査することで画像を生成する走査部と、を備える、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の混色装置及び表示装置によれば、低輝度領域においても、安定して白色を表現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係るＨＵＤ装置の搭載態様を説明するための図である。
【図２】上記実施形態のＨＵＤ装置の概略断面図である。
【図３】上記実施形態のレーザー光出射部の概略断面図である。
【図４】ＲＧＢレーザー光源のホワイトバランス調整における光強度混色比を加味した光強度―電流特性を説明するための図である。
【図５】上記実施形態のＨＵＤ装置における電気構成図である。
【図６】光減衰部材を備えていない場合の全階調・白色表示におけるレーザー光Ｂを基準としたときのレーザー光Ｒ及びレーザー光Ｇの分光放射輝度比の関係を説明する図である。
【図７】光減衰部材を備える場合の全階調・白色表示におけるレーザー光Ｂを基準としたときのレーザー光Ｒ及びレーザー光Ｇの分光放射輝度比の関係を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、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装置（ＨＵＤ装置）に適用した一実施形態について説明する。なお、本実施の形態では、表示装置をＨＵＤ装置に適用した例について説明したが、これには限定されない。
【００１６】
本発明の一実施の形態に係る表示装置は、図１に示すヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置１である。ＨＵＤ装置１は、図示するように、車両２のダッシュボードに配設され、所定の情報を報知する画像Ｍ（図２参照）を表す表示光Ｌをウインドシールド３に向けて出射する。ウインドシールド３で反射した表示光Ｌは、観察者４（主に、車両２の運転者）により、ウインドシールド３の前方に形成された画像の虚像Ｖとして視認される。このようにしてＨＵＤ装置１は、観察者４に画像を視認させる。
【００１７】
ＨＵＤ装置１は、図２に示しように、レーザー光出射部１０と、光強度検出部２０と、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ミラー３０と、スクリーン４０と、第１反射部６０と、第２反射部７０と、筐体８０と、透光部９０と、を備える。
【００１８】
レーザー光出射部１０は、複数色の光を混色してカラー表示を行うものであり、後述する合成レーザー光ＲＧＢをＭＥＭＳミラー３０に向け出射するものである。レーザー光出射部１０は、図３に示すように、レーザーダイオード（以下、ＬＤという）１１、１２、１３と、集光光学系１４と、合波ユニット１５と、光強度調整部１６と、透過膜１７と、光減衰部材１８とを有する。なお、レーザー光出射部１０は、本発明における「混色装置」の一具体例に相当する。
【００１９】
ＬＤ１１は、赤色のレーザー光Ｒを出射する。ＬＤ１２は、緑色のレーザー光Ｇを出射する。ＬＤ１３は、青色のレーザー光Ｂを出射する。ＬＤ１１、１２、１３は、後述するＬＤ制御部１００から駆動信号（駆動電流）が供給され、各々が所定の光強度及びタイミングで発光する。また、ＬＤ１１、１２、１３は電流−光強度特性を有する（図４参照）。ＬＤ１１、１２、１３の電流−光強度特性については、後述により詳説する。
【００２０】
なお、ＬＤ１１は、本発明における「赤色光源」の一具体例に相当する。また、ＬＤ１２は、本発明における「緑色光源」の一具体例に相当する。また、ＬＤ１３は、本発明における「青色光源」の一具体例に相当する。
【００２１】
集光光学系１４は、各ＬＤ１１、１２、１３が出射した各レーザー光Ｒ、Ｇ、Ｂを集光し、スポット径を小さくして収束光とするものである。具体的には、集光光学系１４は、それぞれがレンズ等からなる集光光学系１４ａ、１４ｂ及び１４ｃから構成されている。集光光学系１４ａはＬＤ１１が発したレーザー光Ｒの光路上に位置し、集光光学系１４ｂはＬＤ１２が発したレーザー光Ｇの光路上に位置し、集光光学系１４ｃはＬＤ１３が発したレーザー光Ｂの光路上に位置する。
【００２２】
合波ユニット１５は、各ＬＤ１１、１２、１３から出射されるとともに、集光光学系１４を介して到達した各レーザー光Ｒ、Ｇ、Ｂを合波して、１本の合成レーザー光ＲＧＢとして出射するものである。具体的には、合波ユニット１５は、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反射部１５ａ、合波部１５ｂ、及び合波部１５ｃから構成されている。なお、合波ユニット１５は、本発明における「混色手段」の一具体例に相当する。
【００２３】
反射部１５ａは、入射したレーザー光Ｒを、合波部１５ｂに向けて反射させる。
合波部１５ｂは、反射部１５ａからのレーザー光Ｒをそのまま透過させると共に、入射したレーザー光Ｇを合波部１５ｃに向けて反射させる。これにより、合波部１５ｂからは、レーザー光Ｒとレーザー光Ｇとが合波された合成レーザー光ＲＧが合波部１５ｃに向け出射される。
合波部１５ｃは、合波部１５ｂからの合成レーザー光ＲＧをそのまま透過させると共に、入射したレーザー光ＢをＭＥＭＳミラー３０に向けて反射させる。このようにして、レーザー光ＲＧとレーザー光Ｂとを合波したた合成レーザー光ＲＧＢが、合波部１５ｃから光強度調整部１６に向け出射される。
【００２４】
光強度調整部１６は、液晶パネルなどの偏光制御素子（図示しない）と、この偏光制御素子の両面に配設される偏光板（図示しない）とを有する。この光強度調整部１６は、後述する偏光制御部３００の制御のもとで（偏光制御部３００から供給される偏光制御データに基づいて）、偏光制御素子が入射する合成レーザー光ＲＧＢの偏光角度を調整し、光強度調整部１６を透過する合成レーザー光ＲＧＢの光強度を調整する。なお、液晶パネルの配向膜を構成する部分には有機材料及び絶縁膜が用いられる。有機材料は青色もしくは青色より短波長のレーザー光を照射すると劣化するという特性を有している。光強度調整部１６を透過した合成レーザー光ＲＧＢは、透過膜１７に向け出射される。
【００２５】
透過膜１７は、例えば、５％程度の反射率を有する透過性部材からなる。透過膜１７は、合波部１５ｃからの合成レーザー光ＲＧＢの大部分をそのまま透過させるが、一部の光を光強度検出部２０の方向へ反射させる。このようにして、光強度調整部１６を透過した合成レーザー光ＲＧＢの大部分はＭＥＭＳミラー３０に向け出射される。
【００２６】
光減衰部材１８は、ＬＤ１３から出射されるレーザー光Ｂの光強度を減衰させる光学系である。光減衰部材１８は、レーザー光Ｂの光路上に配置される。具体的には、光減衰部材１８は、集光光学系１４ｃと合波部１５ｃとの間に設置される。光減衰部材１８を所定の透過率で減衰して透過したレーザー光Ｂは、光強度が減衰した状態で、合波部１５ｃに向け出射される。なお、本実施の形態では、光減衰部材１８の光路上に配置して、レーザー光Ｂの光強度を減衰させるようにしたが、これには限定されない。例えば、光減衰部材１８を、レーザー光Ｒの光路上またはレーザー光Ｇの光路上に配置してもよい。
【００２７】
光減衰部材１８としては、例えば、０．５のＯＤ（Optical Density）値、すなわち３２．０％の透過率を有する光学形が用いられ、例えば、ＮＤ（Neutral Density：減光）フィルタが用いられる。特に、ブルズアイタイプのアポダイジングフィルタ等のＮＤフィルタが好適である。なお、本実施の形態では、光減衰部材１８として、３２．０％の透過率を有するＮＤフィルタを例に挙げて説明したが、これには限定されず、例えば、２０．０％〜５０．０％の透過率を有するＮＤフィルタを用いてもよい。
【００２８】
なお、本実施の形態では、レーザー光Ｂの光強度を減衰させるために光減衰部材１８を配置した例について説明したが、これには限定されない。例えば、レーザー光Ｂを出射するＬＤ１３の出射窓部の透過率を低下させてもよく、もしくは、レーザー光Ｂを反射させる合波部１５ｃ（ダイクロイックミラー）の反射率を７０％程度に減少させてもよい。
【００２９】
また、光減衰部材１８は、レーザー光の光強度分布に比例した減衰率分布（＝反比例した透過率分布）を有していることが望ましい。これにより、光減衰部材１８を透過したあとのレーザー光は、照射面内で均一な光強度分布を有する。
【００３０】
また、光減衰部材１８は、レーザー光に対する耐光性を有していることが望ましい。レーザー光に対する耐光性を有する光減衰部材１８としては、一般的に、反射型ＮＤフィルタが用いられる。反射型ＮＤフィルタをレーザー光Ｂの入射角に対して垂直に設置すると、光強度が減衰した後のレーザー光Ｂ’はＬＤ１３側へ反射される。この場合には、レーザー光Ｂ’の照射によるＬＤ１３の劣化が懸念され、長時間の駆動を妨げる恐れがある。従って、光減衰部材１８にレーザー光に対する耐光性を付与する場合には、光減衰部材１８は、レーザー光Ｂの入射角に対して、垂直からずらして設置されることが望ましい。
【００３１】
光強度検出部２０は、フォトダイオード等からなり、透過膜１７で反射した反射光Ｃを受光し、受光した合成レーザー光ＲＧＢを構成する各色レーザー光Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの光強度を検出する。具体的には、光強度検出部２０は、光強度に応じた検出信号（電圧）を出力し、この検出信号が図示しないＡ／Ｄ（Analog/Digital）変換器によりデジタル値に変換されて、光強度情報として、後述する主制御部４００に出力される。なお、光強度検出部２０は、各色レーザー光Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの光強度を検出することができればいいので、合成レーザー光ＲＧＢの光路ではなく、例えば、合成される前のレーザー光Ｒ、レーザー光Ｇ、レーザー光Ｂそれぞれの光強度を検出できる箇所に別々に設けられていてもよい。
【００３２】
ＭＥＭＳミラー３０は、レーザー光出射部１０からの合成レーザー光ＲＧＢを受光し、後述する走査制御部２００の制御のもとで（走査制御部２００から供給される走査制御信号に基づいて）、受光した合成レーザー光ＲＧＢをスクリーン４０上に走査する。これにより、スクリーン４０には、画像Ｍが表示される。なお、ＭＥＭＳミラー３０は、本発明における「走査部」の一具体例に相当する。
【００３３】
スクリーン４０は、ＭＥＭＳミラー３０からの合成レーザー光ＲＧＢを背面で受光し、透過させることで、前面側に画像Ｍを表示するものである。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、拡散板等によって構成される。
【００３４】
第１反射部６０は、平面鏡等からなり、スクリーン４０に表示された画像Ｍを表す表示光Ｌを受け、第２反射部７０側へ反射させる。
【００３５】
第２反射部７０は、凹面鏡等からなり、第１反射部６０からの表示光Ｌを、ウインドシールド３の方向へ反射させる。第２反射部７０で反射した表示光Ｌは、透光部９０を介して、ウインドシールド３に到達する。
【００３６】
筐体８０は、レーザー光出射部１０と、光強度検出部２０と、ＭＥＭＳミラー３０と、スクリーン４０と、第１反射部６０と、第２反射部７０等を収納するものであり、遮光性の部材により形成される。
【００３７】
透光部９０は、アクリル等の透光性樹脂からなり、第２反射部７０からの表示光Ｌを透過するものであり、例えば、筐体８０に嵌合されている。透光部９０は、到達した外光が観察者４の方向へ反射しないように湾曲形状に形成されている。
【００３８】
次に、ＨＵＤ装置１の電気的構成について説明する。
【００３９】
ＨＵＤ装置１は、上記したものの他、図５に示すように、ＬＤ制御部１００と、走査制御部２００と、偏光制御部３００と、ＬＤ制御部１００、走査制御部２００及び偏光制御部３００を制御する主制御部４００と、を備える。これらの制御部は、例えば、筐体８０内に配設されたプリント回路板（図示せず）に実装されている。なお、これらの制御部は、ＨＵＤ装置１の外部に配設され、配線によりＨＵＤ装置１（ＬＤ１１、１２、１３、光強度調整部（偏光制御素子）１６、光強度検出部２０及びＭＥＭＳミラー３０等）と電気的に接続されていてもよい。
【００４０】
ＬＤ制御部１００は、ＬＤ１１、１２、１３を駆動するものであり、第１駆動部１０１と、給電部１０２と、を備える。
【００４１】
第１駆動部１０１は、ドライバＩＣ（Integrated Circuit）等からなり、主制御部４００の制御のもとで（主制御部４００からの階調制御データに基づいて）、ＬＤ１１、１２、１３の各々を、ＰＷＭ（パルス幅変調：Pulse Width Modulation）制御方式、又は、ＰＡＭ（パルス振幅変調：Pulse Amplitude Modulation）制御方式により階調制御する。
【００４２】
給電部１０２は、第１駆動部１０１を介して、ＬＤ１１、１２、１３に電力を供給するものであり、電源ＩＣ、トランジスタを用いたスイッチング回路等からなる。給電部１０２は、主制御部４００の制御のもとで、ＬＤ１１、１２、１３各々への電力の供給・非供給を切り替える（オンのときに供給で、オフときに非供給）。なお、給電部１０２は、ＬＤ１１、１２、１３の各々に独立して設けられてもよいし、これらに共用のものであってもよい。
【００４３】
走査制御部２００は、ＭＥＭＳミラー３０を駆動するものであり、第２駆動部２０１と、ミラー位置検出部２０２と、を備える。
【００４４】
第２駆動部２０１は、ドライバＩＣ等からなり、主制御部４００の制御のもとで、（主制御部４００からの走査制御データに基づいて）、ＭＥＭＳミラー３０を駆動する。第２駆動部２０１は、ＭＥＭＳミラー３０を駆動させた後、ミラー位置検出部２０２が出力した走査位置検出データを取得し、取得した走査位置検出データに基づいてフィードバックデータを算出し、このフィードバックデータを主制御部４００へ出力する。第２駆動部２０１から出力されるフィードバックデータは、ＭＥＭＳミラー３０のミラーを水平方向に実際に動かした際のピエゾ素子の共振周波数である実測共振周波数、ミラーを垂直方向に実際に動かした際のピエゾ素子の垂直周波数である実測垂直駆動周波数等のデータである。
【００４５】
ミラー位置検出部２０２は、ＭＥＭＳミラー３０のミラーを動かすピエゾ素子の時間ごとの振れ位置を検出し、検出した位置を走査位置検出データとして第２駆動部２０１に出力するものである。
【００４６】
偏光制御部３００は、偏光制御素子を制御するドライバＩＣ等からなり、主制御部４００の制御のもとで、（主制御部４００からの偏光制御データに基づいて）、偏光制御素子による合成レーザー光ＲＧＢの偏光角度を調整し、光強度調整部１６における合成レーザー光ＲＧＢの透過率を制御する。偏光制御データは、少なくとも光強度調整部１６の透過率が高い高光出力モードと、透過率が低い低光出力モードと、を示す信号であり、主制御部４００は、後述する車両２のＥＣＵ（Electronic Control Unit）から入力される信号に応じた偏光制御データを偏光制御部３００に対して出力する。
【００４７】
高出力モードは、観察者４が画像Ｍを視認する環境が昼間など明るい場合に、画像Ｍの輝度を高くする（高輝度にする）ためのモードであり、光強度調整部１６は、合成レーザー光ＲＧＢをほとんど減衰させることなく透過させる。
また、低出力モードは、観察者４が画像Ｍを視認する環境が夜間など暗い場合に、画像Ｍの輝度を低くする（低輝度にする）ためのモードであり、光強度調整部１６は、合成レーザー光ＲＧＢを減衰させる。この低出力モードにおいて、第１駆動部１０１（ＬＤ制御部１００）は、高出力モードと略同等の階調制御をするだけで、ＬＤ１１、１２、１３の駆動電流を低下させなくても（不安定発振領域付近で駆動しなくても）画像Ｍの低輝度表示を実現できる。
【００４８】
主制御部４００は、マイクロコントローラ、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等からなり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４０１と、記憶部４０２と、を備える。記憶部４０２は、ＨＵＤ装置１の動作に必要なプログラムや、データを記憶するものであり、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）、Ｆｌａｓｈ等からなる。
【００４９】
ＣＰＵ４０１は、記憶部４０２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。ＣＰＵ４０１には、車両２のＥＣＵ等の外部装置（図示せず）からの車両情報及び起動信号、車両２周辺の照度信号、ＨＵＤ輝度信号、ＬＤ制御部１００からＬＤの異常を示すＬＤ電流エラー信号、ＬＤ１１、１２、１３に流れる電流値を示すＬＤ電流データ、光強度検出部２０からの光強度情報、走査制御部２００からのフィードバックデータ等の各種情報が入力され、これらの情報より、ＣＰＵ４０１は、光強度調整部１６を制御する偏光制御データと、ＬＤ制御部１００を駆動する階調制御データと、走査制御部２００を駆動する走査制御データと、を生成・出力し、ＨＵＤ装置１の総合的な制御を行う。つまり、ＣＰＵ４０１は、入力される情報に応じて、ＬＤ制御部１００及び走査制御部２００及び偏光制御部３００を介してＬＤ１１、１２、１３及びＭＥＭＳミラー３０及び光強度調整部１６を駆動し、画像Ｍを生成する。これにより、画像Ｍを表す表示光Ｌがウインドシールド３に向けて出射され、観察者４は、画像Ｍを虚像Ｖとして視認することができる。
【００５０】
以上の構成からなるＨＵＤ装置１は、ＬＤ１１、１２、１３から出射されるレーザー光Ｒ、レーザー光Ｇ、レーザー光Ｂを所定の比率で混色することで、白色を表現する。白色を表現する所定の比率とは、例えば、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝２．９：２．４：１である。例えば、ＨＵＤ装置１では、ＬＤ１１、１２、１３の電流値を制御することでホワイトバランス調整を行う。以下、ホワイトバランス調整の方法について具体的に説明する。
【００５１】
まず、ＨＵＤ装置１を構成するＬＤ１１、１２、１３の電流−光強度特性について説明する。
また、ＬＤ１１、１２、１３は、図４に示すような電流−光強度特性を有する。図４は、ＲＧＢレーザー光源のホワイトバランス調整における光強度混色比を加味した電流−光強度特性を説明するための図である。図示するように、ＬＤ１１、１２、１３は、レーザー発振を開始する電流閾値Ｉｔｈ（Ｒ−Ｉｔｈ、Ｇ−Ｉｔｈ、Ｂ−Ｉｔｈ）をそれぞれ有する。電流閾値Ｉｔｈ付近の値域は、レーザー発振が不安定になる不安定発振領域となり、マージンを加味すると、不安定発振領域にならないようにＬＤ１１、１２、１３を駆動する下限の電流値である下限駆動電流値は、Ｉｔｈ＋αとなる。ここで、αは数ｍＡ程度である。
【００５２】
不安定発振領域では、光強度が不安定となり、表示画像のちらつきやホワイトバランス崩れが発生する。なぜなら、ＬＤ１１、１２、１３が出射する各レーザー光Ｒ、Ｇ、Ｂを合成して色彩表現を行うが、各ＬＤ１１、１２、１３では、不安定発振領域における光強度は同程度であるためである。
【００５３】
また、ＬＤ１１、１２、１３は、ホワイトバランス調整における光強度混色比を加味した最大光強度となる上限駆動電流値Ｉｐｅａｋ（Ｒ−Ｉｐｅａｋ、Ｇ−Ｉｐｅａｋ、Ｂ−Ｉｐｅａｋ）を有する。なお、図４には、光減衰部材１８を備えていない場合のホワイトバランス調整における光強度混色比を加味した最大光強度となる電流値を（Ｂ−Ｉｐｅａｋ１）と記載し、光減衰部材１８を備えた場合のホワイトバランス調整における光強度混色比を加味した最大光強度となる電流値を（Ｂ−Ｉｐｅａｋ２）と記載する。
【００５４】
ところで、表示装置は、階調表現をＬＤのＡＰＣ（Auto Power Control）により行われる。従って、安定した表示、ホワイトバランス調整が可能な領域（以下、安定領域という）とは、上限駆動電流値Ｉｐｅａｋから下限駆動電流値（Ｉｔｈ＋α）までの
Ｉｐｅａｋ−（Ｉｔｈ＋α）
である。従って、Ｉｐｅａｋ−（Ｉｔｈ＋α）の領域内で全階調表現及び全階調に渡るホワイトバランス調整が行われることが望ましい。
【００５５】
光減衰部材１８を備えていない場合、ＬＤ１３の安定領域は、
Ｂ−Ｉｐｅａｋ１−（Ｂ−Ｉｔｈ＋α）
となる。すなわち、ＬＤ１３は、Ｂ−Ｉｐｅａｋ１−（Ｂ−Ｉｔｈ＋α）の値を有する第３電流に応じた光強度でレーザー光Ｂを出射する。同様に、ＬＤ１１は、Ｒ−Ｉｐｅａｋ−（Ｒ−Ｉｔｈ＋α）の値を有する第１電流に応じた光強度でレーザー光Ｂを出射する。また、ＬＤ１２は、Ｇ−Ｉｐｅａｋ−（Ｇ−Ｉｔｈ＋α）の値を有する第２電流に応じた光強度でレーザー光Ｇを出射する。
【００５６】
ＬＤ１３の安定領域の値域幅は、ＬＤ１１、１２の安定領域の値域幅と比べて狭い。加えて、第１駆動部におけるＬＤ印加電流の分解能による限界もある。そのため、低輝度領域、すなわち、低階調領域において階調表現を行う場合、ＬＤ１３に入力する電流値が、Ｂ−Ｉｔｈ＋αを下回ってしまう。すなわち、不安定発振領域が使用されることとなる。ＬＤ１３が不安定発振領域において使用される場合には、レーザー光Ｂの光強度が極度に低下することで、白色を表現する所定の比率、例えば、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝２．９：２．４：１が崩れることになる。
【００５７】
図６に、光減衰部材１８を備えていない場合の、全階調・ホワイト表示におけるＬＤ１３を基準としたときの分光放射輝度比の実測値及び理想比を示す。図示するように、Ｒ比は、高階調領域及び中階調領域（２１〜６４／６４）ではＲ理想比に近似する一方、低階調領域（１〜２０／６４）ではＲ理想比から乖離して高い値となる。同様に、Ｇ比も、高階調領域及び中階調領域（２１〜６４／６４）ではＧ理想比に近似する一方、低階調領域（１〜２０／６４）ではＧ理想比から乖離して高い値となる。
特に１〜８階調では、ＬＤ１３の入力電流値ＩＬＤが電流閾値Ｉｔｈを下回り、Ｇ比及びＢ比の実測値は理想比から１０倍以上の大きな値となる。そのため、ホワイトバランス調整を安定して行うことができず、表示画面も基準となるホワイトから大きく外れる、いわゆる、ホワイトバランス崩れとなる。
【００５８】
次に、光減衰部材１８を備えた場合について説明する。光減衰部材１８を備えることで、低階調領域においても所定値（下限電流値Ｂ−Ｉｔｈ＋α）以上の電流値ＩＬＤを入力することができるため、安定に階調表現ができる領域がＢ−Ｉｐｅａｋ１−（Ｂ−Ｉｔｈ＋α）から、Ｂ−Ｉｐｅａｋ２−（Ｂ−Ｉｔｈ＋α）へ拡大する（図４参照）。これにより、ホワイトバランス調整が安定して実行できる安定領域も拡大する。
【００５９】
図７に光減衰部材１８を備えた場合の、全階調・ホワイト表示におけるＬＤ１３を基準としたときの分光放射輝度比の実測値及び理想比を示す。図６に示す測定結果と比較してもホワイトバランス調整のためのＲ、Ｇ理想比からのずれが劇的に改善していることが分かる。理想比からの最大のずれが２．２５倍まで抑えることが出来、光減衰部材１８を備えていないとき（図６参照）と比べ約５倍ものホワイトバランス調整精度が向上することとなる。
【００６０】
上述のとおり本実施の形態に係るＨＵＤ装置１によれば、合波ユニット１５を構成する合波部１５ｃとＬＤ１３との間に光減衰部材１８を備えることで、ＬＤ１３から出射されてレーザー光Ｂの光強度を減衰させることができる。そのため、光減衰部材１８を備えていない場合に比べ、高い電流値でＬＤ１３を使用することができる。従って、低階調領域においてＬＤ１３使用するときは、不安定領域よりも高い電流値域でＬＤ１３を使用することができる。このように、不安定領域を回避した電流値域でＬＤ１３を使用するため、ＬＤ１３の光強度を安定させることができる。その結果、ＨＵＤ装置１では、安定して白色を表現することができる。
【００６１】
また、ＭＥＭＳミラー３０に入射するレーザー光Ｒ、レーザー光Ｇ及びレーザー光Ｂの光強度を調整する光強度調整部１６を有することで、ＬＤ１１，ＬＤ１２，ＬＤ１３の駆動電流を低下させなくても（不安定発振領域付近で駆動しなくても）画像Ｍの低輝度表示を実現できる。
さらに、光強度調整部１６に入射するレーザー光Ｂが光減衰部材１８により減衰されているため、光強度調整部１６は、レーザー光Ｒやレーザー光Ｇと同様にレーザー光Ｂの光強度調整を行えばよく、レーザー光Ｂのみを特別な光強度調整をする（大きく減衰させる）必要がなく、光強度調整部１６の容易な制御によって、白色を実現することができる。
【００６２】
また、第１駆動部１０１（ＬＤ制御部１００）は、光強度調整部１６の合成レーザー光ＲＧＢの透過率を低下させる低出力モードと合成レーザー光ＲＧＢの透過率を低出力モードより高くする高出力モードとにおいて、ＬＤ１１、１２、１３を、同様に階調制御させるものであり、第１駆動部１０１（ＬＤ制御部１００）による階調制御を複雑にすることなく、画像Ｍを、高輝度（高出力モード）及び低輝度（低出力モード）において安定した階調制御をすることができる。
【００６３】
また、レーザー光Ｒ、レーザー光Ｇ及びレーザー光Ｂを混色した合成レーザー光ＲＧＢを、液晶パネルに照射する場合には、レーザー光Ｂの光強度を減衰させることで、液晶パネルの劣化を抑制することができる。なぜなら、液晶パネルの配向膜及び絶縁膜を構成する有機材料は、レーザー光Ｂを照射されることで劣化する。この有機材料の劣化の度合いは、レーザー光Ｂの光強度に比例するため、液晶パネルに入射するレーザー光Ｂの光強度を予め減衰させることで、液晶パネルの有機材料に対する負荷を軽減することができる。
【００６４】
また、各レーザー光Ｒ、Ｇ、Ｂの輝度分布に反比例した透過率分布を有する光減衰部材１８を用いることで、レーザー光の照射面内における光強度分布を均一にすることができる。これにより、各レーザー光Ｒ、Ｇ、Ｂを液晶パネルに照射する場合には、当該液晶パネルの劣化を抑制することができる。なぜなら、レーザー光の特性として、照射範囲の中心では光強度がより強く、照射範囲の周辺に向かうにつれて光強度が弱まることが知られている。そのため、有機材料等の劣化は、レーザー光の光強度分布が特に高い、レーザー光中心から発生し、周辺へ徐々に拡大していく。その結果、液晶パネル（偏光制御素子）は、レーザー光Ｂを照射することにより、有機材料等の劣化及び損傷が起こる。これに起因して、長寿命の調光機能の実現が困難となるためである。
【００６５】
また、光減衰部材１８としては、入射光の一部を反射する反射型の光学系が一般的に用いられる。反射型の光減衰部材１８を用いる場合には、レーザー光Ｂと光減衰部材１８との関係が入射角９０°であれば、光減衰部材により反射された反射光はＬＤ１３へ戻ることになる。そのため、反射光がＬＤ１３の発熱や寿命劣化の原因となりうる。そこで、レーザー光Ｂの入射角が垂直とは異なる角度となるように、光減衰部材１８を配置ことで、ＬＤ１３への反射光戻りを防ぐとともに、ＬＤ１３の発熱や寿命劣化を低減することができる。
【００６６】
また、上述した構成を有する混色装置を備える表示装置では、ＬＤ１３がレーザー光Ｂを安定して出射することで、ホワイトバランス調整を行うことができ、安定して白色を表現することができる。その結果、白色以外の表示画像を安定して表示することができる。特に、光強度調整部１６として液晶パネルを用い、この液晶パネルにレーザー光を照射する場合には、最もエネルギーが高いレーザー光Ｂの光強度を減衰することで、液晶パネルを構成する有機材料の劣化を抑制することができる。その結果、液晶パネルの長寿命化を実現することができる。
【００６７】
［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。
【００６８】
例えば、上記実施の形態では、光路上で、レーザー光Ｒ、レーザー光Ｇ及びレーザー光Ｂは、合波ユニット１５により、光路上で合波し、混色するようにしたが、これには限定されない。例えば、レーザー光Ｒ、レーザー光Ｇ及びレーザー光Ｂを照射するスクリーン４０上で合波し、混色するようにしてもよい。この場合、スクリーン４０が混色手段として機能する。
【００６９】
また、上記実施の形態では、画像を生成する空間光変調素子として、ＭＥＭＳミラー３０（走査部）を用いたが、これには限定されない。本発明における表示装置（ＨＵＤ装置１）は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）等の空間光変調素子と、赤色光を出射するＬＤ１１、緑色光を出射するＬＤ１２及び青色光を出射するＬＤ１３と、により画像を表示するものであってもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１    ＨＵＤ装置（表示装置）
２    車両
３    ウインドシールド
４    観察者
１０    レーザー光出射部（混色装置）
１１    ＬＤ（赤色光源）
１２    ＬＤ（緑色光源）
１３    ＬＤ（青色光源）
１４    集光光学系
１４ａ  集光光学系
１４ｂ  集光光学系
１４ｃ  集光光学系
１５    合波ユニット（混色手段）
１５ａ  反射部
１５ｂ  合波部
１５ｃ  合波部
１６    光強度調整部
１７    透過膜
１８    光減衰部材
２０    光強度検出部
３０    ＭＥＭＳミラー（走査部）
４０    スクリーン
６０    第１反射部
７０    第２反射部
８０    筐体
９０    透光部
１００    ＬＤ制御部
１０１    第１駆動部
１０２    給電部
２００    走査制御部
２０１    第２駆動部
２０２    ミラー位置検出部
３００    偏光制御部
４００    主制御部
４０１    ＣＰＵ
４０２    記憶部
ＲＧＢ    合成レーザー光
Ｃ    反射光
Ｌ    表示光
Ｍ    画像
Ｖ    虚像
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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