(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サブフレーム毎に所定の光量の色光を出射する光源と、
前記光源からの色光を所定の方向に空間光変調させるオンと、前記オンとは異なる方向に前記色光を向けるオフとを少なくとも行う複数のミラー素子を有し、前記所定の方向に表示画像をフレーム毎に生成するＤＭＤと、
前記光源と前記ＤＭＤとを制御する制御部と、
前記ＤＭＤまたは近傍の温度を検出する温度検出部と、を備え、
前記フレームは、前記光源を点灯させ、前記ＤＭＤに前記表示画像を生成させる表示期間と、前記光源を消灯し、前記ＤＭＤに前記表示画像を生成させない非表示期間と、を有し、
前記制御部は、前記温度検出部が検出した温度が所定温度以上になったことを含む所定の条件を満たした場合、
前記光源の出力を時間経過、又は前記温度の上昇に応じて徐々に低下させ、かつ、その後、前記フレームにおける前記表示期間の割合を前記温度により決定される割合まで低下させるのと略同等のタイミングで、前記表示画像の表示輝度の変化を抑えるように前記光源の出力を上昇させる保護処理を行う、
ことを特徴とするＤＭＤ表示装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記保護処理後の前記光源の出力を、前記保護処理前における前記光源の出力以上とする、
ことを特徴とする請求項１に記載のＤＭＤ表示装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記保護処理における前記光源の出力を徐々に低下させた後、さらに所定の温度以上変化した場合、前記保護処理における前記表示期間の割合の低下と、前記光源の出力の上昇とを略同等のタイミングで実行させる、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のＤＭＤ表示装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記保護処理における前記光源の出力を徐々に低下させた後、前記所定の条件をさらに所定の時間以上満たしていた場合、前記保護処理における前記表示期間の割合の低下と、前記光源の出力の上昇とを略同等のタイミングで実行させる、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のＤＭＤ表示装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載のＤＭＤ表示装置と、
前記ＤＭＤ表示装置が生成した前記表示画像を表示するスクリーンと、
前記スクリーンに表示された前記表示画像を示す表示光を拡大して透過反射面に向けるリレー光学系と、を備える、
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源からの複数色の色光を空間光変調素子であるＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）により空間光変調することにより画像表示するＤＭＤ表示装置とヘッドアップディスプレイ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両のウインドシールド或いはコンバイナと称される透過反射面に表示像を投影し、虚像を表示するヘッドアップディスプレイ装置が種々提案されており、例えば特許文献１に開示されている。図１に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置１は、車両のダッシュボード内に配設されており、このヘッドアップディスプレイ装置１が投影する表示光Ｎはウインドシールド２ａにより反射され、ユーザ３は虚像Ｖを風景と重畳させて視認することができる。
【０００３】
このようなヘッドアップディスプレイ装置において、画像を生成する空間光変調素子として、反射型表示デバイスであるＤＭＤを用いる場合がある。このＤＭＤを車載のような高温環境下で使用する場合、常温環境下と同じようにＤＭＤを駆動してしまうと、ＤＭＤのミラーがオン／オフどちらか一定の状態に固着し、不可逆的な輝点欠陥あるいは黒点欠陥が発生してしまい、表示品位が低下してしまうという問題があった。
【０００４】
これに対し、表示画像を生成する１フレーム内に、光源とＤＭＤとを駆動して画像表示させる表示期間と、光源の出力を低下させ、ＤＭＤを適宜駆動する非表示期間と、を設け、ＤＭＤのミラーそれぞれのフレーム内におけるオンとオフとの割合を略均等になるように、非表示期間中にＤＭＤを駆動させるヘッドアップディスプレイ装置が特許文献２に開示されている。また、特許文献２に開示されているヘッドアップディスプレイ装置は、必要に応じて、１フレーム内に設ける表示期間の割合（言い換えれば、１フレーム内に設ける非表示期間の割合）を変化させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１９３４００号公報
【特許文献２】特開２０１２−２１２０９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２に開示されているように、１フレーム内における表示画像を生成する期間である表示期間と、表示画像を生成しない非表示期間との割合を変化させた場合、１フレームで生成される表示画像の表示輝度も変化してしまい、ユーザに違和感を与え、表示品位を低下させてしまうおそれがあった。
【０００７】
そこで、本発明は、前述の課題を鑑みて、高温環境下で使用してもＤＭＤの寿命を長くすることができ、表示品位の低下を抑制することができるＤＭＤ表示装置及びヘッドアップディスプレイ装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、前述した課題を解決するため、第１の発明のＤＭＤ表示装置は、サブフレーム毎に所定の光量の色光を出射する光源と、前記光源からの色光を所定の方向に空間光変調させるオンと、前記オンとは異なる方向に前記色光を向けるオフとを少なくとも行う複数のミラー素子を有し、前記所定の方向に表示画像をフレーム毎に生成するＤＭＤと、前記光源と前記ＤＭＤとを制御する制御部と、前記ＤＭＤまたは近傍の温度を検出する温度検出部と、を備え、前記フレームは、前記光源を点灯させ、前記ＤＭＤに前記表示画像を生成させる表示期間と、前記光源を消灯し、前記ＤＭＤに前記表示画像を生成させない非表示期間と、を有し、前記制御部は、前記温度検出部が検出した温度が所定温度以上になったことを含む所定の条件を満たした場合、前記光源の出力を時間経過、又は前記温度の上昇に応じて徐々に低下させ、かつ、その後、前記フレームにおける前記表示期間の割合を前記温度により決定される割合まで低下させるのと略同等のタイミングで、前記表示画像の表示輝度の変化を抑えるように前記光源の出力を上昇させる保護処理を行う。斯かる構成により、高温環境下で使用しても表示素子の寿命を長くすることができ、さらに表示画像の輝度変化による違和感を防止することができる。
【０００９】
また、第二の発明におけるヘッドアップディスプレイ装置は、ＤＭＤ表示装置と、前記ＤＭＤ表示装置が生成した前記表示画像を表示するスクリーンと、前記スクリーンに表示された前記表示画像を示す表示光を拡大して透過反射面に向けるリレー光学系と、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、高温環境下で使用しても表示素子の寿命を長くすることができ、表示品位の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態における概観図である。
【図２】上記実施形態を示すＨＵＤ装置の概念図である。
【図３】上記実施形態の照明装置の概念図である。
【図４】上記実施形態の電気的構成説明図である。
【図５】上記実施形態における非表示期間を設けない場合の１フレーム内の動作を表すタイムチャートである。
【図６】上記実施形態における温度に基づく表示期間割合の推移を説明する図である。
【図７】上記実施形態における表示期間と非表示期間におけるミラー素子と光源との動作を説明する図である。
【図８】上記実施形態における非表示期間を設けた場合の１フレーム内の動作を表すタイムチャートである。
【図９】上記実施形態における保護処理の動作フローチャート図である。
【図１０】上記実施形態における温度に基づく表示期間割合と駆動電力と発光期間の推移を表す説明図であり、（ａ）は表示期間割合の温度特性であり、（ｂ）は駆動電力の温度特性であり、（ｃ）は発光期間の温度特性である。
【図１１】従来のＨＵＤ装置の問題点を説明するための図であり、（ａ）は表示期間割合の温度特性であり、（ｂ）は駆動電力の温度特性であり、（ｃ）は表示輝度の温度推移である。
【図１２】本発明の実施形態における温度に基づく表示期間割合と駆動電力と表示輝度の推移を表す図であり、（ａ）は表示期間割合の温度特性であり、（ｂ）は駆動電力の温度特性であり、（ｃ）は表示輝度の温度推移である。
【図１３】上記実施形態における温度に基づく表示期間割合と駆動電力と表示輝度の推移の変形例を表す図であり、（ａ）は表示期間割合の温度特性であり、（ｂ）は駆動電力の温度特性であり、（ｃ）は表示輝度の温度推移である。
【図１４】上記実施形態における温度に基づく駆動電力の推移の変形例を表す図である。
【図１５】上記実施形態における温度に基づく表示期間割合と駆動電力と表示輝度の推移の変形例を表す図であり、（ａ）は表示期間割合の温度特性であり、（ｂ）は駆動電力の温度特性であり、（ｃ）は表示輝度の温度推移である。
【図１６】上記実施形態における時間に基づく表示期間割合と駆動電力と表示輝度の推移を表す図であり、（ａ）は表示期間割合の温度特性であり、（ｂ）は駆動電力の温度特性であり、（ｃ）は表示輝度の温度推移である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面に基づいて、本発明をＨＵＤ装置１に適用した一実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態であるヘッドアップディスプレイ装置１（以下、ＨＵＤ装置１と記載）を車両２に搭載した際の概観を示した図である。ＨＵＤ装置１は、車両のダッシュボード内に設けられ、生成した表示画像Ｍを表す表示光Ｎをウインドシールド２ａ（特許請求の範囲における透過反射面）で反射させることにより、ユーザ３に車両情報などを表す虚像Ｖを視認させるものである。ユーザ３は、前方から視線を逸らさずに実景とともに虚像Ｖを視認できる。
【００１３】
図２は、本発明の一実施例であるＨＵＤ装置１の構成図である。ＨＵＤ装置１は、照明装置１０と、照明光学系２０と、ＤＭＤ３０と、温度検出手段４０と、投射光学系５０と、スクリーン６０と、平面ミラー７０と、凹面ミラー７１（特許請求の範囲におけるリレー光学系）と、表示光Ｎが外部へ射出する窓部８１を有するハウジング８０と、主制御部９０と、を備えている。なお、特許請求の範囲に記載するＤＭＤ表示装置は、本実施形態における照明装置１０，ＤＭＤ３０，温度検出手段４０，主制御部９０などで構成されるものとして説明する。
【００１４】
照明装置１０は、図３に示すように、光源１１と、アルミ基板からなり前記光源１１を実装する回路基板１２と、光軸合成部１３と、輝度ムラ低減光学手段１４と、を備える。
【００１５】
光源１１は、例えば。ＬＥＤなどで構成され、赤色光Ｒを発する赤色光源１１ｒと、緑色光Ｇを発する緑色光源１１ｇと、青色光Ｂを発する青色光源１１ｂと、から構成される。
【００１６】
光軸合成部１３は、光を反射する反射ミラー１３ａと、誘電体の多層膜等の薄膜が鏡面に形成された鏡で構成され、光の透過と反射を行うダイクロイックミラー１３ｂ、１３ｃと、からなるものであり、赤色光源１１ｒ，緑色光源１１ｇ，青色光源１１ｂから出射される各照明光の光軸を揃える。
【００１７】
輝度ムラ低減光学手段１４は、ミラーボックスやアレイレンズなどからなるもので、前述の照明光Ｃを乱反射、散乱、屈折させることで光のムラを低減する。このように照明装置１０は、後述する照明光学系２０の方向へ照明光Ｃを出射する。
【００１８】
照明光学系２０は、例えば凹状のレンズ等で構成され、照明装置１０から出射された照明光Ｃを後述するＤＭＤ３０の大きさに調整する。
【００１９】
ＤＭＤ３０は、可動式のミラー素子Ｅを複数備え、このミラー素子Ｅの下部に設けた電極をマイクロセカンドオーダという非常に短い時間で駆動することにより、各ミラー素子Ｅの鏡面を、ヒンジを支点に±１２度傾斜させる。ミラー素子Ｅがオンのときは、ヒンジを支点に＋１２度傾斜し、照明光学系２０から出射された照明光Ｃを後述する投射光学系５０方向に反射する。オフのときは、ヒンジを支点に−１２度傾斜し、照明光Ｃは投射光学系５０方向に反射しない。従って、表示画像Ｍを表す表示画像データに基づき各ミラー素子Ｅを個別に駆動することにより、照明装置１０からの照明光Ｃを選択的に投射光学系５０方向へ投射することで、所望の輝度、所望の色の表示画像Ｍを後述するスクリーン６０に生成する。
ＤＭＤ３０の各ミラー素子Ｅは、オン／オフの２つの状態以外に、ＨＵＤ装置１の電源が切られた時、オンにおける傾斜とオフにおける傾斜との中間点に制御される中間制御も行われ、この中間点の傾斜は本実施形態では０度の位置である。
【００２０】
温度検出手段４０は、ＤＭＤ３０のベース基板のセラミック部分に内蔵されるサーミスタ等からなる温度センサ４１と、Ａ／Ｄ変換器４２と、から構成され、温度センサ４１は、ＤＭＤ３０の温度を測定し、温度センサ４１から出力されたアナログデータをＡ／Ｄ変換器４２でデジタルデータである温度データに変換し、後述する主制御部９０に温度データ（以下、温度Ｔと記載）を出力する。Ａ／Ｄ変換器４２は、主制御部９０に内蔵されていてもよい。
また、温度センサ４１は、ＤＭＤ３０の温度ではなく、ＤＭＤ３０の温度に影響を及ぼすハウジング８０内またはハウジング８０周辺の温度を測定してもよい。
また、温度センサ４１は、主制御部９０が実装される制御基板（図示しない）上に配設され、ＤＭＤ３０の温度を制御基板上からリモートで測定してもよい。
【００２１】
投射光学系５０は、例えば凹レンズもしくは凸レンズ等で構成され、ＤＭＤ３０から投影された表示画像Ｍの表示光Ｎを後述するスクリーン６０に効率よく照射するための光学系である。
【００２２】
スクリーン６０は、拡散板，ホログラフィックディフューザ，マイクロレンズアレイ等から構成され、投射光学系５０からの表示光Ｎを下面で受光して上面に表示画像Ｍを表示する。
【００２３】
平面ミラー７０は、スクリーン６０に表示された表示画像Ｍを後述する凹面ミラー７１に向かって反射させる。
凹面ミラー７１は、凹面鏡等であり、平面ミラー７０で反射された表示光Ｎを凹面で反射させることで、表示光Ｎを後述の窓部８１からＨＵＤ装置１の外部へ射出する。これにより、結像される虚像Ｖは、スクリーン６０に表示された表示画像Ｍが拡大された大きさになる。
【００２４】
ハウジング８０は、硬質樹脂等から形成され、上方に所定の大きさの窓部８１を備えた箱状に形成される。ハウジング８０は、照明装置１０と、照明光学系２０と、ＤＭＤ３０と、温度検出手段４０と、投射光学系５０と、スクリーン６０と、平面ミラー７０と、凹面ミラー７１等を所定の位置に収納する。後述する主制御部９０は、ハウジング８０の中に収納されてもよく、ハウジング８０の外部に配設され、配線などによりハウジング８０内部の構成部品と電気的な接続を行ってもよい。
【００２５】
窓部８１は、アクリル等の透光性樹脂から湾曲形状に形成されており、ハウジング８０の開口部に溶着等により取り付けられる。窓部８１は、凹面ミラー７１で反射された光を透過させる。
【００２６】
次に、図４を用いてＨＵＤ装置１の電気的構成について説明する。図４は本実施形態の表示装置の電気的構成説明図である。
【００２７】
主制御部９０は、複数または単数のＦＰＧＡやマイコン、ＡＳＩＣなどで構成される処理部９１と、処理部９１を駆動させるプログラムやデータを記憶する記憶部９２と、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）バス通信等のネットワーク（図示しない）を介して車両ＥＣＵ４などと信号のやりとりを行う入出力部９３と、を備える。主制御部９０は、入出力部９３を介して車両ＥＣＵ４から画像信号を入力する。主制御部９０は、入力した画像信号を処理し、画像信号に基づいて、後述する照明駆動部９４と表示駆動部９５とを介して照明装置１０及びＤＭＤ３０を制御し、表示画像Ｍを生成する。
【００２８】
また、車両２には、ユーザ３の周辺の照度を検出する照度センサ（図示しない）が備えられており、主制御部９０は、この照度センサの照度信号を入出力部９３（照度信号入力部）から入力し、この照度信号に基づいて記憶部９２から後述する照明制御データを読み出し、光源１１の出力Ｗを変化させて表示画像Ｍの輝度を調整する（調光する）。また、車両２のライトスイッチの操作信号を入出力部９３から入力し、ライトスイッチがオンした場合、周囲の照度が低く、オフした場合、周囲の照度が高いと推定し、この操作信号に基づいて、光源１１の出力Ｗを変化させてもよい。
【００２９】
記憶部９２は、照度信号に、各光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂの出力Ｗを対応付けた照明制御データを予め記憶している。また、この照明制御データは、表示期間割合Ａ毎に設けられている。例えば、表示期間割合Ａを１００％、７０％、５０％の３パターン持っている場合、照明制御データも３パターン必要となる。このように、表示期間割合Ａ毎に各光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂを制御する照明制御データを設けることで、各光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂの光量のバランスが良好に保つことができ、表示画像Ｍを所望の表示色で表示することができる。なお、この照明制御データは、ＬＤ１１の個体差を考慮して製造時にキャリブレーションすることで生成される。
【００３０】
照明駆動部９４は、光源１１を駆動するドライバなどで構成され、主制御部９０から入力される照明制御データに基づいて、サブフレームＳＦ毎に異なる色の光源１１（赤色光源１１ｒ，緑色光源１１ｇ，青色光源１１ｂ）を高速に順次切替える。前記照明制御データは、表示画像Ｍが所望の表示輝度および表示色が得られるように、サブフレームＳＦ内における光源１１の出力Ｗ（駆動電力Ｐ、発光期間Ｈ）などを規定するデータであり、照明駆動部９４は、この照明制御データに基づき出力Ｗを制御することで、サブフレームＳＦ毎に、所望の光量の色光を光源１１に出射させる。なお、出力Ｗとは、概ね光源１１を駆動する駆動電力Ｐと光源１１を点灯させる発光期間Ｈとの積で表される電力量に該当する。なお、本実施形態での詳細な説明は省略するが、照明駆動部９４は、光源１１をＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御することが可能であり、その場合、出力Ｗは、概ね駆動電力Ｐと発光期間ＨとＰＷＭ制御におけるデューティー比の積で表される電力量に該当する。
【００３１】
表示駆動部９５は、ＤＭＤ３０を駆動するドライバなどで構成され、主制御部９０から入力される表示制御データに基づき、ＤＭＤ３０の個々のミラー素子ＥをサブフレームＳＦに合わせてオンまたはオフさせるものである。表示制御データは、ＤＭＤ３０の個々のミラー素子Ｅ毎に生成されるものであり、そのミラー素子Ｅが所望の表示輝度および表示色を表現できるように、オンするサブフレームＳＦ、オンする期間（オンを継続する期間）などを規定するデータである。表示駆動部９５は、この表示制御データに基づいて、所望のサブフレームＳＦの所望の期間だけ各ミラー素子Ｅをオンし、それ以外はオフとする。
【００３２】
つまり、表示画像Ｍを構成するために、照明装置１０は、所望のサブフレームＳＦ毎に照明光Ｃ（赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂ）を所望の出力Ｗで出力し、ＤＭＤ３０を照明する。ＤＭＤ３０の各ミラー素子Ｅは、表示画像Ｍを生成するため、ミラー素子Ｅ毎に所望のタイミングでスクリーン６０の方向へ照明光Ｃを反射させる。斯かる構成により、光源１１の赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂを基本色にして、時分割の加法混合による混色が行われ、表示画像Ｍはカラーで表現される。
【００３３】
本発明のＨＵＤ装置１における表示画像Ｍの生成方法としては、フィールドシーケンシャルカラー（以下ＦＳＣ；Ｆｉｅｌｄ  Ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ  Ｃｏｌｏｒ）制御を行っている。本実施形態におけるＦＳＣ制御において、表示画像Ｍを構成する周期であるフレーム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。このフレームＦは、赤色光源１１ｒ，緑色光源１１ｇ，青色光源１１ｂが駆動する期間としてそれぞれ約１／１８０秒ずつに分割される。さらに、各色の駆動期間（１／１８０秒）は、それぞれ８ビットの時間階調が可能なように不均等な期間のサブフレームＳＦに分割される。なお、本実施形態におけるＦＳＣ制御の説明は、一例を示したものであり、これらの記載に限定されるものではない。
【００３４】
これより、ＦＳＣ制御による照明装置１０とＤＭＤ３０の具体的な動作について、図５を用いて説明する。以下の説明では、表示画像Ｍの単色部分を表示するためのミラー素子Ｅを単色ミラー素子Ｅａ，表示画像Ｍの混色部分を表示するためのミラー素子Ｅを混色ミラー素子Ｅｂ，表示画像Ｍの非表示部分に該当するミラー素子を非表示ミラー素子Ｅｃと記し、これらを例にして説明する。図５は、ＤＭＤ３０の各ミラー素子Ｅ（単色ミラー素子Ｅａ，混色ミラー素子Ｅｂ，非表示ミラー素子Ｅｃ）の動作と光源１１（赤色光源１１ｒ，緑色光源１１ｇ，青色光源１１ｂ）の動作とを関連付けて説明するタイムチャートである。
【００３５】
ＤＭＤ３０の単色を表現する単色ミラー素子Ｅａは、例えば、図５に示すように緑色光源１１ｇが発光するタイミング（ｔ６１〜ｔ６２及びｔ６３〜ｔ６４）に合わせてオンすることにより、緑色光Ｇをスクリーン６０の方向に反射する。
【００３６】
また、ＤＭＤ３０の混色を表現する混色ミラー素子Ｅｂは、例えば、図５に示すように赤色光源１１ｒと緑色光源１１ｇが発光するタイミング（ｔ６０〜ｔ６１及びｔ６１〜ｔ６２）に合わせてオンすることにより、赤色光Ｒと緑色光Ｇとの混合の光をスクリーン６０の方向に反射する。
【００３７】
また、ＤＭＤ３０において何も表示しない非表示ミラー素子Ｅｃは、例えば、図５に示すように全てのタイミング（ｔ６０〜ｔｘ）において、オフされることにより、いずれの光もスクリーン６０の方向に反射されることなく表示は行われない。
【００３８】
なお、このｔ６０〜ｔ６１の期間にスクリーン６０の方向に反射された赤色光Ｒの光量は、赤色光源１１ｒの駆動電力Ｐである切替前駆動電力Ｐｒｏと、赤色光源１１ｒを発光させた発光期間Ｈである発光期間Ｈｒｏとの積に概ね比例する。同様に、ｔ６１〜ｔ６２の期間にスクリーン６０の方向に反射された緑色光Ｇの光量は、緑色光源１１ｇの駆動電力Ｐである切替前駆動電力Ｐｇｏと、緑色光源１１ｇを発光させた発光期間Ｈである発光期間Ｈｇｏとの積に概ね比例する。同様に、ｔ６２〜ｔ６３の期間にスクリーン６０の方向に反射された青色光Ｂの出力Ｗは、青色光源１１ｂの駆動電力Ｐである駆動電力Ｐｂｏと、青色光源１１ｂを発光させた発光期間Ｈである発光期間Ｈｂｏとの積に概ね比例する。
【００３９】
以上の構成からなるＨＵＤ装置１が虚像Ｖを表示するまでの動作を簡潔に述べれば、
（１）主制御部９０は、外部からの照度信号と画像信号に基づき、照明制御データと表示制御データとを生成する。
（２）照明装置１０は、照明制御データに基づき、ＦＳＣ制御により照明光ＣをＤＭＤ３０に向けて射出する。
（３）ＤＭＤ３０は、表示制御データに基づき、ＤＭＤ３０の個々のミラー素子Ｅをオン／オフすることで、照明装置１０からの照明光Ｃを選択的にスクリーン６０に向けて反射する。
（４）スクリーン６０に表示された表示画像Ｍを表す表示光Ｎは平面ミラー７０によって凹面ミラー７１に向けて反射される。
（５）表示画像Ｍは、凹面ミラー７１によって所定の大きさに拡大され、拡大された表示画像Ｍを表す表示光Ｎが、ウインドシールド２ａで反射されることで、ウインドシールド２ａの前方に表示画像Ｍの虚像Ｖが表示される。このように、ＨＵＤ装置１は、ユーザ３に表示画像Ｍを虚像Ｖとして視認させることを可能とする。
【００４０】
次に本実施形態のＨＵＤ装置１における表示期間割合Ａの切り替えについて説明する。図６は、予め記憶部９２に記憶されたフレームＦ内に占める表示期間Ｆａの割合である表示期間割合Ａの温度特性図である。ちなみに、図６に示す表示期間割合Ａが１．０（１００％）とは、フレームＦ内に占める表示期間Ｆａが１００％であり、非表示期間Ｆｂが０％であることを示す。また、表示期間割合Ａが０．５（５０％）とは、フレームＦ内に占める表示期間Ｆａが０．５（５０％）、非表示期間Ｆｂが０．５（５０％）であることを示す。
本実施形態におけるＨＵＤ装置１は、温度検出手段４０により測定されるＤＭＤ３０の温度Ｔが第一温度Ｔ１以上になった場合、図６に示す温度特性に基づき、フレームＦ内に非表示期間Ｆｂを略半分（５０％）設ける（表示期間割合Ａを０．５（５０％）とする）。また、温度Ｔが第一温度Ｔ１より低い場合、主制御部９０は、フレームＦ内に非表示期間Ｆｂを設けず、表示画像Ｍを生成するための表示期間Ｆａのみとする（表示期間割合Ａを１．０（１００％）とする）。
【００４１】
次に、図７を参照して、表示期間Ｆａ及び非表示期間Ｆｂにおけるミラー素子Ｅと光源１１の動作の概略を説明する。図７は、表示期間割合Ａを０．５（５０％）とした場合の所定のミラー素子Ｅと光源１１の動作を説明するための図である。
【００４２】
表示期間Ｆａにおいて、照明駆動部９４は、照明制御データの要求する出力Ｗで、サブフレームＳＦ毎に異なる色の光源１１（赤色光源１１ｒ，緑色光源１１ｇ，青色光源１１ｂ）を高速に順次切替えるＦＳＣ制御を行う。
また、表示駆動部９５は、表示制御データに基づき、ＤＭＤ３０の個々のミラー素子Ｅをオンまたはオフさせる。つまり、表示期間Ｆａ内でミラー素子Ｅがオンする割合（第一オン割合Ｕ１）は、表示制御データに応じて変化し、各ミラー素子Ｅで異なる。
【００４３】
非表示期間Ｆｂにおいて、照明駆動部９４は、光源１１を全て消灯させる（ユーザ３に視認されない程に出力Ｗを低下したものも含む）。
また、表示駆動部９５は、個々のミラー素子Ｅを保護駆動させる。この保護駆動とは、１フレームＦ内（表示期間Ｆａ＋非表示期間Ｆｂ）でミラー素子Ｅがオンした割合（フレーム内オン割合Ｕ）を略０．５（５０％）になるように、個々のミラー素子Ｅをオン／オフする駆動である。つまり、非表示期間Ｆｂにおけるミラー素子Ｅがオンする割合（第二オン割合Ｕ２）は、表示期間Ｆａにおけるミラー素子Ｅがオンする割合（第一オン割合Ｕ１）によって調整され、例えば、表示期間Ｆａで第一オン割合Ｕ１が多かった場合、非表示期間Ｆｂでは第二オン割合Ｕ２を少なくし、また、第一オン割合Ｕ１が少なかった場合、非表示期間Ｆｂでは第二オン割合Ｕ２を多くし、フレームＦ内のミラー素子Ｅがオンした割合（フレーム内オン割合Ｕ）を略半分（５０％）になるように調整する。
【００４４】
具体的な非表示期間Ｆｂにおける保護駆動について、図８を用いて説明する。図８は、表示期間割合Ａが０．５（５０％）になった際の各ミラー素子Ｅと光源１１の具体的な動作を説明するタイムチャートである。主制御部９０は、フレーム内オン割合Ｕが０．５（５０％）になるように、非表示期間Ｆｂ内におけるミラー素子Ｅがオンする割合である第二オン割合Ｕ２を算出する。第二オン割合Ｕ２は、フレーム内オン割合Ｕと、第一オン割合Ｕ１と、表示期間割合Ａにより式１で求められる。
【数１】
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【００４５】
図８の単色ミラー素子Ｅａの第二オン割合Ｕ２を具体的に計算してみる。第一オン割合Ｕ１を０．４（４０％）と想定すると、第二オン割合Ｕ２は０．６（６０％）と算出される。つまり、図８の単色ミラー素子Ｅａは、非表示期間Ｆｂにおいて、オンを６０％（オフ４０％）とする保護駆動を行う。
同様に図８の混色ミラー素子Ｅｂにおいて、第一オン割合Ｕ１を０．８（８０％）と想定すると、第二オン割合Ｕ２は、０．２（２０％）と算出される。また、非表示ミラー素子Ｅｃにおいては、第一オン割合Ｕ１が０（０％）であるので、第二オン割合Ｕ２は、１．０（１００％）と算出される。
このように、フレームＦ内の個々のミラー素子Ｅのフレーム内オン割合Ｕを略０．５（５０％）にする（オンとオフとの割合を略等しくする）ことにより、個々のミラー素子Ｅが持つヒンジ（ミラー素子Ｅの支点）にかかる負担をオン側とオフ側とで均等にし、ミラー素子Ｅがオン／オフどちらかの状態で固着するのを抑制でき、高温環境下で使用してもＤＭＤ３０の寿命を長く保つことができる。
【００４６】
次に、本実施形態におけるＤＭＤ３０の寿命を長く保つための保護処理の動作を図９と図１０とを用いて説明する。図９は、温度Ｔに基づき表示期間割合Ａを切り替える際のＨＵＤ装置１の保護処理の動作を表すフローチャートであり、図１０は、表示期間割合Ａを切り替えた際の光源１１を駆動する駆動電力Ｐと発光期間Ｈとの推移を表した図である。
【００４７】
（第一保護処理）
まず、図９のフローチャートのステップＳ１０において、主制御部９０は、温度検出手段４０が検出したＤＭＤ３０の温度Ｔに基づき、目標とする表示期間割合Ａである目標表示期間割合Ａｘを決定する。
【００４８】
次に、ステップＳ１１において、主制御部９０は、後述するステップＳ１４ｂで切り替える前の光源１１の発光期間Ｈである切替前駆動期間Ｈｏ（切替前発光期間Ｈｒｏ，切替前発光期間Ｈｇｏ，切替前発光期間Ｈｂｏ）をもとに、後述するステップＳ１４ｂで切り替える際の目標とする光源１１の発光期間Ｈである目標発光期間Ｈｘ（目標駆動期間Ｈｒｘ，目標駆動期間Ｈｇｘ，目標駆動期間Ｈｂｘ）を算出する。
目標発光期間Ｈｘは、後述するステップＳ１４ａによって切り替える前の表示期間割合Ａである切替前表示期間割合Ａｏと、後述するステップＳ１４ａによって切り替える際の目標とする表示期間割合Ａである目標表示期間割合Ａｘから以下の式２により求められる。
【数２】
0006390893.tif 000003
本実施形態においては、切替前表示期間割合Ａｏが１．０（１００％）であり、目標表示期間割合Ａｘが０．５（５０％）であるので、目標発光期間Ｈｘは切替前駆動期間Ｈｏの０．５倍になる。
【００４９】
ステップＳ１２において、主制御部９０は、後述するステップＳ１４ｂで切り替える前の光源１１の駆動電力Ｐである切替前駆動電力Ｐｏ（切替前赤色ＬＥＤ駆動電力Ｐｒｏ，切替前緑色ＬＥＤ駆動電力Ｐｇｏ，切替前青色ＬＥＤ駆動電力Ｐｂｏ）をもとに、後述するステップＳ１４ｂによって切り替える際の目標とする光源１１の駆動電力Ｐである目標駆動電力Ｐｘ（目標赤色ＬＥＤ駆動電力Ｐｒｘ，目標緑色ＬＥＤ駆動電力Ｐｇｘ，目標青色ＬＥＤ駆動電力Ｐｂｘ）を算出する。
目標駆動電力Ｐｘは、後述するステップＳ１４ａで切り替える前の表示期間割合Ａである切替前表示期間割合Ａｏと、後述するステップＳ１４ａによって切り替える際の目標とする表示期間割合Ａである目標表示期間割合Ａｘから以下の式３により求められる。
【数３】
0006390893.tif 000004
本実施形態においては、切替前表示期間割合Ａｏが１．０（１００％）であり、目標表示期間割合Ａｘが０．５（５０％）であるので、目標駆動電力Ｐｘは切替前駆動電力Ｐｏの２倍になる。
【００５０】
ステップＳ１３において、主制御部９０は、上記の計算の算出が終了後、どのタイミングで表示期間割合Ａと出力Ｗとの切り替えを行うかを予め記憶部９２に記憶されたデータに基づき決定し、照明駆動部９４と表示駆動部９５との切り替えタイミングの同期を行う。
【００５１】
ステップＳ１３において調整されたタイミングで、主制御部９０は、表示駆動部９５を介して行うＤＭＤ３０の各ミラー素子Ｅの表示期間割合Ａの切り替え（Ｓ１４ａ）と、照明駆動部９４を介して行う光源１１の出力Ｗ（駆動電力Ｐ、発光期間Ｈ）の切り替え（Ｓ１４ｂ）と、を以下に示すように同時に行う。
ステップＳ１４ａにおいて、主制御部９０は、表示駆動部９５を介して、ＤＭＤ３０の各ミラー素子Ｅの表示期間割合Ａを切替前表示期間割合Ａｏ（１００％）から目標表示期間割合Ａｘ（５０％）に切り替え、非表示期間Ｆｂにおいて、ステップＳ１１において算出した第二オン割合Ｕ２になるようにオン／オフをさせる。
ステップＳ１４ａにおいて、表示期間割合Ａが切替前表示期間割合Ａｏから目標表示期間割合Ａｘに切り替えられると、サブフレームＳＦのタイミングもそれに基づき変更される。
【００５２】
また、ステップＳ１４ｂにおいて、主制御部９０は、照明駆動部９４を介して、光源１１の点灯タイミングを、ステップＳ１４ａにより変更されたサブフレームＳＦのタイミングに合わせる。主制御部９０は、さらに光源１１の出力Ｗ（駆動電力Ｐと発光期間Ｈ）を切り替える。
【００５３】
以上の第一保護処理により本実施形態のＨＵＤ装置１は、ＤＭＤ３０の温度Ｔが第一温度Ｔ１以上になった際、表示期間割合Ａの温度特性に基づき、フレームＦ内に非表示期間Ｆｂを設け、この非表示期間Ｆｂにおいて、ＤＭＤ３０の各ミラー素子Ｅを、フレームＦ内のオンとオフとの割合が略均等（フレーム内オン割合Ｕが０．５（５０％））になるようにオン／オフさせることにより、個々のミラー素子Ｅが持つヒンジ（ミラー素子Ｅの支点）にかかる負担をオン側とオフ側とで均等にする。斯かる構成により、ミラー素子Ｅがオン／オフどちらかの状態で固着されるのを抑制することができ、高温環境下で使用してもＤＭＤ３０の寿命を長く保つことができる。さらに、ＤＭＤ３０の表示期間割合Ａの切り替えを補うように、光源１１の出力Ｗを切り替えるので、表示期間割合Ａが変更されても虚像Ｖ（表示画像Ｍ）の表示輝度の変化を防止することができ、ユーザ３に違和感を与えにくくすることができる。
【００５４】
これより、本実施形態における第二保護処理について説明する。まず、図１１を用いて、第二保護処理を行わない場合の問題点について説明する。図１１は、温度Ｔの変化に基づく表示期間割合Ａの切り替わりを説明する図であり、図１１（ａ）は、温度Ｔに基づく表示期間割合Ａの推移を示し、図１１（ｂ）は、温度Ｔに基づく駆動電力Ｐの推移を示し、図１１（ｃ）は、温度Ｔに基づく表示輝度Ｌの推移を示している。
【００５５】
前述した第一保護処理は、表示期間割合Ａの切り替えと同時に光源１１の出力Ｗを変化させることで、切り替え前後で表示輝度Ｌを略均等にする処理である。この第一保護処理においては、例えば、図１１（ａ）に示すように、表示期間割合Ａを１．０（１００％）から０．５（５０％）に下げた場合、表示輝度Ｌを略均一維持するために駆動電力Ｐを倍の目標駆動電力Ｐｘにする必要がある。しかし、この目標とする目標駆動電力Ｐｘが光源１１のスペックの上限（上限電力Ｐｍａｘ）を超えてしまう場合がある。光源１１は、上限電力Ｐｍａｘを超えて駆動してしまうと破損してしまうおそれがあるため、図１１（ａ）に示すように表示期間割合Ａを切替前表示期間割合Ａｏから目標表示期間割合Ａｘに切り替える際、図１１（ｂ）に示すように光源１１は切替前駆動電力Ｐｏから上限電力Ｐｍａｘまでしか増加させることができず、結果として、表示期間割合Ａの切り替え時に、表示輝度Ｌが図１１（ｃ）に示すように大きく変化してしまい、ユーザ３に違和感を与えてしまうおそれがあった。
【００５６】
このような問題を解決するべく、本実施形態のＨＵＤ装置１は、以下に説明する第二保護処理を実行することで、表示輝度Ｌの急激な変化を抑制することができる。
【００５７】
本実施形態における第二保護処理は、図１２の温度特性に基づき実行される。処理部９１は、温度Ｔが表示期間割合Ａを切り替える第一温度Ｔ１よりも低い第二温度Ｔ２に達した場合、図１２（ｂ）に示すように温度Ｔの上昇に応じて、駆動電力Ｐを漸減させる。そして、第一温度Ｔ１に達した際、処理部９１は、ＤＭＤ３０の表示期間割合Ａを低下させると同時に光源１１の駆動電力Ｐを上昇させる。このように、駆動電力Ｐをまず漸減させることで、急激な表示輝度Ｌの変化を抑制することができる。そして、駆動電力Ｐを表示期間割合Ａが切り替わる前に十分に低下させることで、表示期間割合Ａが切り替わる際に光源１１が上限電力Ｐｍａｘを上限として駆動電力Ｐを大きく上昇させることが可能となり、延いては、表示期間割合Ａの急激な低下による表示輝度Ｌの急激な低下を、駆動電力Ｐの急激な上昇により補い、少ない表示輝度Ｌの変化に抑えることができる。
【００５８】
なお、図１２（ｃ）において、表示期間割合Ａの切り替え時に（第一温度Ｔ１において）表示輝度Ｌが変化しないように図示してあるが、本発明においては、表示輝度Ｌの急激な大きな変化を抑制することができればいいので、表示期間割合Ａの切り替え時に（第一温度Ｔ１において）表示輝度Ｌが僅かに低下もしくは上昇してもよい。
【００５９】
また、図１２（ｂ）において、第一温度Ｔ１以上において駆動電力Ｐを上限電力Ｐｍａｘより低くしているが、光源１１が破壊されない上限電力Ｐｍａｘ付近まで上昇させてもよい。
【００６０】
また、図１２において、駆動電力Ｐの漸減の直後に表示期間割合Ａと駆動電力Ｐとを同時に切り替えていたが、図１３に示すように、駆動電力Ｐの漸減を第一温度Ｔ１より低い第三温度Ｔ３までに完了させ、第三温度Ｔ３から表示期間割合Ａの切り替えを行う第一温度Ｔ１まで、温度Ｔの変化に依らず駆動電力Ｐを一定に維持してもよい。このように、表示期間割合Ａを切り替える第一温度Ｔ１付近において、温度Ｔの変化に依らず駆動電力Ｐを一定に維持するようにすることで、温度Ｔのふらつきにより不用意に表示期間割合Ａの切り替えを行うことを防止することができる。
【００６１】
なお、駆動電力Ｐの温度特性は、温度Ｔが上昇後に下降した場合、図１４に示すように、温度Ｔの下降に応じて光源１１の駆動電力Ｐを漸増していき、元の切替前駆動電力Ｐｏまで戻すように構成されていてもよく、さらに、温度Ｔの上昇に基づく駆動電力Ｐの漸減の軌跡と、温度Ｔの上昇に基づく駆動電力Ｐの漸減の軌跡と、を異ならせたヒステリシスを持たせてもよい。斯かる構成により、温度Ｔのふらつきにより、駆動電力Ｐが頻繁に増減を繰り返してしまうことに起因する表示輝度Ｌのちらつきを防止することができる。
【００６２】
また、これまで表示期間割合Ａを低下させる際の第二保護処理について説明したが、第二保護処理は、表示期間割合Ａを上昇させる際に適用されてもよく、処理部９１は、温度Ｔが表示期間割合Ａを切り替える第一温度Ｔ１よりも低い第二温度Ｔ２に達した場合、図１５（ｂ）に示すように温度Ｔの上昇に応じて、駆動電力Ｐを漸増させる。そして、第一温度Ｔ１に達した際、処理部９１は、ＤＭＤ３０の表示期間割合Ａを上昇させると同時に光源１１の駆動電力Ｐを低下させる。このように、駆動電力Ｐをまず漸増させることで、急激な表示輝度Ｌの変化抑制することができる。そして、駆動電力Ｐを表示期間割合Ａが切り替わる前に十分に上昇させることで、表示期間割合Ａを切り替える際に光源１１の下限電力Ｐｍｉｎを下限として駆動電力Ｐを大きく低下させることが可能となり、延いては、表示期間割合Ａの急激な上昇による表示輝度Ｌの急激な上昇を、駆動電力Ｐの急激な低下により補い、少ない表示輝度Ｌの変化に抑えることができる。
【００６３】
なお、以上の説明における第二保護処理は、駆動電力Ｐを温度Ｔの変化に応じて徐々に変化させる処理であったが、図１６に示すように時間ｔの変化に応じて徐々に変化させてもよい。図１６（ａ）は、表示期間割合Ａの時間推移であり、図１６（ｂ）は、駆動電力Ｐの時間推移であり、図１６（ｃ）は、表示輝度Ｌの時間推移である。処理部９１は、温度Ｔが第一温度Ｔ１以上になったことを時間ｔ０で検出した場合、時間ｔの経過とともに駆動電力Ｐを漸減させていく。処理部９１は、第一温度Ｔ１以上の温度Ｔを検出した時間ｔ０から所定時間経過した時間ｔ１において、ＤＭＤ３０の表示期間割合Ａを低下させると同時に光源１１の駆動電力Ｐを上昇させる。このように時間ｔに基づいて、駆動電力Ｐを徐々に変化させることで、温度Ｔが急激に変化した場合であっても表示輝度Ｌを緩やかに変化させることができる。
【００６４】
また、上記実施形態において、ＤＭＤ３０の温度Ｔが第一温度Ｔ１以上になった際のフレーム内オン割合Ｕを０．５（５０％）に設定したが、フレーム内における個々のミラー素子Ｅのオンが４９％、オフが５１％のように、オフの期間をオンの期間より若干長くすることが望ましい。
斯かる構成により、仮にミラー素子Ｅが固着した場合でも、ミラー素子Ｅがオンの状態で固着する可能性を極端に低下させることができ、つまりは照明光Ｃをスクリーン６０側へ反射する輝点欠陥の発生する可能性を極端に低下させることができる。よって、本実施例におけるヘッドアップディスプレイ装置を視認するものが輝点欠陥（誤表示）を注視し、運転に対する集中力が低下することを抑制することができる。
また、同様の理由から、フレームＦ内における非表示期間Ｆｂを、表示期間Ｆａより長く設定することが望ましい。
【００６５】
以上の説明では、本発明の理解を容易にするために、重要でない公知の技術的事項の説明を適宜省略した。本発明は、以上の実施形態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、変更（構成要素の削除も含む）を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１    車両用表示装置
２    ウインドシールド
３    ユーザ
１０    照明装置
１１    光源
１１ｒ  赤色光源
１１ｇ  緑色光源
１１ｂ  青色光源
１２    回路基板
１３    光軸合成部
１４    輝度ムラ低減光学手段
２０    照明光学系
３０    ＤＭＤ
４０    温度検出手段
４１    温度センサ
４２    Ａ／Ｄ変換器
５０    投射光学系
６０    スクリーン
７０    平面ミラー
７１    凹面ミラー（リレー光学系）
８０    ハウジング
８１    窓部
９０    主制御部（制御部）
９１    処理部
９２    記憶部
９３    入出力部
９４    照明駆動部
９５    表示駆動部
Ａ    表示期間割合
Ａｏ  切替前表示期間割合
Ａｘ  目標表示期間割合
Ｂ    青色光
Ｃ    照明光
Ｅ    ミラー素子
Ｅａ  単色ミラー素子
Ｅｂ  混色ミラー素子
Ｅｃ  非表示ミラー素子
Ｆ    フレーム
Ｆａ  表示期間
Ｆｂ  非表示期間
Ｇ    緑色照明光
Ｈ    発光期間
Ｈｏ  切替前駆動期間
Ｈｘ  目標駆動期間
Ｌ    表示輝度
Ｍ    表示画像
Ｎ    表示光
Ｐ    駆動電力
Ｐｏ  切替前駆動電力
Ｐｘ  目標駆動電力
Ｒ    赤色照明光
ＳＦ  サブフレーム
Ｔ    温度
Ｔ１  第一温度
Ｔ２  第二温度
Ｔ３  第三温度
Ｕ    フレーム内オン割合
Ｕ１  第一オン割合
Ｕ２  第二オン割合
Ｖ    虚像
【図１】
0006390893.tif 000005
【図２】
0006390893.tif 000006
【図３】
0006390893.tif 000007
【図４】
0006390893.tif 000008
【図５】
0006390893.tif 000009
【図６】
0006390893.tif 000010
【図７】
0006390893.tif 000011
【図８】
0006390893.tif 000012
【図９】
0006390893.tif 000013
【図１０】
0006390893.tif 000014
【図１１】
0006390893.tif 000015
【図１２】
0006390893.tif 000016
【図１３】
0006390893.tif 000017
【図１４】
0006390893.tif 000018
【図１５】
0006390893.tif 000019
【図１６】
0006390893.tif 000020