JP6160078B2

JP6160078B2 - Image projection device for vehicle

Info

Publication number: JP6160078B2
Application number: JP2012282126A
Authority: JP
Inventors: 泰弘山川; 誠秦; 中村　哲; 哲中村
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 2012-12-26
Filing date: 2012-12-26
Publication date: 2017-07-12
Anticipated expiration: 2032-12-26
Also published as: JP2014126640A

Description

本発明は、光源からの光を空間光変調することで表示画像を生成して所定箇所に投影する画像投影装置に関するものであり、特に昼夜様々な照度環境下で使用される車両に搭載されるものである。 The present invention relates to an image projection device that generates a display image by spatially modulating light from a light source and projects the image on a predetermined location, and is particularly mounted on a vehicle used in various illumination environments day and night. Is.

従来の車両用画像投影装置としては、車両のウインドシールド或いはコンバイナと称される半透過板に表示画像を投影し、この表示画像を虚像として視認する車両用ヘッドアップディスプレイ装置（以下、ＨＵＤ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。 As a conventional vehicle image projection device, a head-up display device for vehicles (hereinafter referred to as a HUD device) that projects a display image on a transflective plate called a windshield or combiner of a vehicle and visually recognizes this display image as a virtual image. Have been proposed in various ways, for example, disclosed in Patent Document 1.

上記のＨＵＤ装置のように、表示画像を投影する画像投影装置として、特許文献２に開示されるような、フィールドシーケンシャルカラー方式（以下、ＦＳＣ方式と記載）を用いるフィールドシーケンシャルカラー画像投影装置（以下、ＦＳＣ画像投影装置と記載）が知られている。
このようなＦＳＣ画像投影装置は、表示画像を形成するフレームを時間分割したサブフレーム毎に、光源を異なる発光色で順次点灯させ、マトリクス状に配設された画素を有するＤＭＤ（ＤｉｇｉｔａｌＭｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒＤｅｖｉｃｅ）や液晶表示器（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ）などからなる空間光変調素子(ＳＬＭ；ＳｐａｔｉａｌＬｉｇｈｔＭｏｄｕｌａｔｏｒ)を、画像データに基づいて各画素を個別に駆動することで、光源からの照明光を空間光変調し、画像データに基づく所望の表示画像を生成するものである。 A field sequential color image projection apparatus (hereinafter referred to as FSC system) using a field sequential color system (hereinafter referred to as FSC system) as disclosed in Patent Document 2, as an image projection apparatus for projecting a display image, like the above HUD apparatus. , Described as FSC image projection apparatus).
In such an FSC image projection apparatus, a DMD (Digital Micro-mirror) having pixels arranged in a matrix is formed by sequentially lighting a light source in a different emission color for each subframe obtained by time-dividing a frame forming a display image. A spatial light modulator (SLM) composed of a device, a liquid crystal display (Liquid Crystal Display), or the like is individually driven on the basis of image data to drive illumination light from a light source. It modulates and produces | generates the desired display image based on image data.

このような画像投影装置の光源としては、半導体発光素子が用いられるが、これらの半導体発光素子は、光特性（駆動電流と光強度との関係）が経時変化や使用温度などによって大きく異なる。よって、所望の光強度を得ようと、対応した駆動電流を供給して半導体発光素子を駆動したとしても、上記の理由により所望の光強度を得られず、結果として出力される表示画像の明るさやホワイトバランスが崩れてしまう。この問題を解決するため、光源から出射された光の光強度をフォトダイオードなどの光強度検出手段により検出し、この検出した光強度をフィードバックして光源が出射する光の光強度を調整する必要がある。 Semiconductor light emitting elements are used as the light source of such an image projection apparatus. However, these semiconductor light emitting elements differ greatly in optical characteristics (relationship between drive current and light intensity) depending on changes over time, operating temperatures, and the like. Therefore, even if the semiconductor light emitting device is driven by supplying a corresponding drive current to obtain a desired light intensity, the desired light intensity cannot be obtained for the above reason, and the brightness of the display image that is output as a result. The white balance is lost. In order to solve this problem, it is necessary to detect the light intensity of the light emitted from the light source by a light intensity detection means such as a photodiode, and adjust the light intensity of the light emitted from the light source by feeding back the detected light intensity. There is.

この点について特許文献２には、光源の駆動電流の出力開始タイミングより所定の遅延時間だけ遅れたタイミングにおける光強度をサンプリングデータとして取得することで、光源の光出力のタイミングと、光強度検出手段の光強度検出タイミングとの間で同期をとり、どの光源による光強度であるかを関連づけ、さらにサンプリングデータの取得タイミングを所定時間遅らせることで、光源の点灯開始直後におけるリンギング等の光の揺らぎ（ノイズ）を検出してしまうことによる光強度検出精度の低下を防止するフィードバック制御が開示されている。 In this regard, Patent Document 2 discloses that the light intensity at a timing delayed by a predetermined delay time from the output start timing of the driving current of the light source is acquired as sampling data, thereby obtaining the light output timing of the light source and the light intensity detecting means. By synchronizing with the light intensity detection timing of the light source, associating the light intensity from which light source, and further delaying the sampling data acquisition timing for a predetermined time, light fluctuation such as ringing immediately after the light source starts lighting ( A feedback control for preventing a decrease in light intensity detection accuracy due to detection of (noise) is disclosed.

ところで、このようなＦＳＣ方式では、１フレームにおける３色光の加法混色によりカラーが認識されるものであり、例えば図９（ａ）に示すように、ＳＬＭの第１の画素Ｍ１が、１フレーム内に赤色Ｒのみをユーザが視認可能方向に変調した場合、第１の画素Ｍ１はユーザにとって赤色に認識され、また、ＳＬＭの第２の画素Ｍ２が、１フレーム内に緑色Ｇと青色Ｂのみを視認可能方向に変調した場合、第２の画素Ｍ２はユーザにとって緑色と青色の混色に認識される。実際、ユーザによるまばたきや急速な視線移動などによりＳＬＭの画素とユーザの視認位置との関係は一定でなくなり、図９（ｂ）に示すように、第１の画素Ｍ１は、画素と視線位置が一定の場合には赤色で視認されるところ、緑色Ｇの発光タイミングで画素とユーザの視認位置がずれてしまうと、赤色と緑色の混色に視認されてしまうカラーブレイクアップ（色ワレ）という現象が発生してしまう。 By the way, in such an FSC system, a color is recognized by additive color mixture of three color lights in one frame. For example, as shown in FIG. 9A, the first pixel M1 of the SLM is within one frame. In the case where only the red R is modulated in the direction in which the user can visually recognize, the first pixel M1 is recognized as red by the user, and the second pixel M2 of the SLM displays only the green G and blue B within one frame. When modulated in the visually recognizable direction, the second pixel M2 is recognized as a mixed color of green and blue by the user. Actually, the relationship between the SLM pixels and the user's viewing position is not constant due to the user's blinking or rapid line-of-sight movement, and the first pixel M1 has a pixel and line-of-sight position as shown in FIG. 9B. In certain cases, it is visually recognized in red, but if the pixel and the user's viewing position shift at the green G light emission timing, a phenomenon called color breakup (color cracking) that is visually recognized as a mixed color of red and green occurs. Will occur.

このようなカラーブレイクアップを防止する方法として、特許文献３に、画像を形成するフレーム周波数をヒトの臨界融合周波数より高い１８０Ｈｚ以上とすることで、カラーブレイクアップが知覚されることを軽減または消退させることが開示されている。 As a method for preventing such color breakup, Patent Document 3 discloses that the frame frequency for forming an image is 180 Hz or higher, which is higher than the critical fusion frequency of humans, thereby reducing or eliminating the perception of color breakup. Is disclosed.

特開平５−１９３４００号公報JP-A-5-193400 特開２００９−２５８７４５号公報JP 2009-258745 A 特開２００３−８０４９２号公報JP 2003-80492 A

しかしながら、特許文献３に開示されるように、カラーブレイクアップを防止するためにフレーム周波数を上げた場合、光源の切り替わりが高速になり、これに基づき光源の光強度検出も高速化する必要があり、特許文献２のように、光源の駆動電流の出力開始タイミングより所定の遅延時間だけソフトウエアなどで遅らせる場合、ソフトウエアの処理速度を高速化する必要があり、高速のソフトウエア処理が可能な部品を用いることにより、部品コストが上昇するおそれがあった。 However, as disclosed in Patent Document 3, when the frame frequency is increased in order to prevent color breakup, the switching of the light source becomes faster, and based on this, the light intensity detection of the light source needs to be accelerated. As in Patent Document 2, when software is used to delay the light source drive current output start timing by a predetermined delay time, it is necessary to increase the software processing speed, and high-speed software processing is possible. The use of parts may increase the part cost.

そこで、本発明は、前述の課題を鑑みて、部品コストの上昇を抑えつつ、良好なホワイトバランスを保つことができる車両用画像投影装置を提供するものである。 In view of the above-described problems, the present invention provides a vehicle image projection apparatus that can maintain a good white balance while suppressing an increase in component costs.

本発明は、前述した課題を解決するため、第１の発明は、異なる色の光を順次射出する複数種類の光源と、前記光源からの光を空間光変調することで表示画像を所定方向に投影する空間変調素子と、前記光源が射出する光の光強度を検出して光強度信号を生成する光強度検出部と、前記複数種類の光源うち点灯する光源を示す選択信号を生成する光源選択信号生成手段と、前記選択信号を入力し、出力信号の先頭側の立ち上がり、あるいは、立ち下がり始めが所定の基準レベル以上または以下になるタイミングを、前記選択信号の先頭側の立ち上がり、あるいは、立ち下がり始めのタイミングより遅れた整形信号に波形整形する波形整形回路と、前記整形信号が前記基準レベル近傍以上または以下になる際、前記光強度信号を出力するスイッチ手段と、前記スイッチ手段が出力する前記光強度信号に基づき、前記光源の出力強度が目標値に近づくように制御する光源制御手段と、を備え、前記波形整形回路と前記スイッチ手段とは、前記光源の射出する光の色毎にそれぞれ設けられ、
前記スイッチ手段と前記光源制御手段との間に、前記スイッチ手段が出力する前記光強度信号の最大値を保持するピーク保持回路をそれぞれ設けたことを特徴とする車両用画像投影装置である。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a plurality of types of light sources that sequentially emit light of different colors and a display image in a predetermined direction by spatially modulating light from the light sources. A spatial modulation element to project, a light intensity detection unit that detects a light intensity of light emitted from the light source and generates a light intensity signal, and a light source selection that generates a selection signal indicating a light source to be lit among the plurality of types of light sources The signal generation means and the selection signal are input, and the timing at which the leading edge of the output signal, or the beginning of the trailing edge becomes greater than or less than a predetermined reference level, is set at the leading edge or rising edge of the selection signal. A waveform shaping circuit for shaping the waveform into a shaped signal that is delayed from the timing at which it begins to fall; and a switch that outputs the light intensity signal when the shaped signal is near or below the reference level. And a light source control means for controlling the output intensity of the light source to approach a target value based on the light intensity signal output by the switch means, the waveform shaping circuit and the switch means, Provided for each color of light emitted by the light source,
The vehicle image projection device according to any one of the preceding claims, wherein a peak holding circuit for holding a maximum value of the light intensity signal output from the switch unit is provided between the switch unit and the light source control unit.

また、第２の発明は、異なる色の光を順次射出する複数種類の光源と、前記光源からの光を空間光変調することで表示画像を所定方向に投影する空間変調素子と、前記光源が射出する光の光強度を検出して光強度信号を生成する光強度検出部と、前記複数種類の光源うち点灯する光源を示す選択信号を生成する光源選択信号生成手段と、前記選択信号を入力し、出力信号の先頭側の立ち上がり、あるいは、立ち下がり始めが所定の基準レベル以上または以下になるタイミングを、前記選択信号の先頭側の立ち上がり、あるいは、立ち下がり始めのタイミングより遅れた整形信号に波形整形する波形整形回路と、前記整形信号が前記基準レベル近傍以上または以下になる際、前記光強度信号を出力するスイッチ手段と、前記スイッチ手段が出力する前記光強度信号に基づき、前記光源の出力強度が目標値に近づくように制御する光源制御手段と、を備え、前記波形整形回路は、前記光源が出射する光の光強度が大きい場合、前記整形信号の先頭側の立ち上がり、あるいは、立ち下がり始めが前記基準レベル以上または以下になるタイミングをさらに遅らせることを特徴とする車両用画像投影装置である。 According to a second aspect of the invention, there are provided a plurality of types of light sources that sequentially emit light of different colors, a spatial modulation element that projects a display image in a predetermined direction by spatial light modulation of light from the light sources, and the light source. A light intensity detection unit that detects a light intensity of emitted light to generate a light intensity signal, a light source selection signal generation unit that generates a selection signal indicating a light source to be lit among the plurality of types of light sources, and the selection signal The timing at which the leading edge or trailing edge of the output signal becomes greater than or less than a predetermined reference level is a shaping signal that is delayed from the leading edge or trailing edge timing of the selection signal. A waveform shaping circuit for waveform shaping, a switch means for outputting the light intensity signal when the shaped signal is near or below the reference level, and the switch means outputs Light source control means for controlling the output intensity of the light source to approach a target value based on the light intensity signal, and the waveform shaping circuit has a high light intensity of the light emitted from the light source, The vehicular image projection apparatus further delays the timing at which the leading edge of the shaping signal or the beginning of the falling edge is greater than or less than the reference level.

前記車両用画像投影装置においては、波形整形回路の先頭側の出力信号の立ち上がり、あるいは、立ち下がり始めである光源の点灯開始タイミング（選択信号のリーディング・エッジ）よりも遅れたリーディング・エッジを有する整形信号を生成し、これに基づき、スイッチ手段が光源の点灯開始から所定時間遅れてオンする（光強度信号のうち光源の点灯開始から所定時間後の光強度信号のみ出力する）ことができ、光源制御手段は光源の点灯開始直後のノイズの少ない光強度に基づき光源の出力強度を調整することができる。 The image projection apparatus for a vehicle has a leading edge delayed from the start timing of the output signal on the leading side of the waveform shaping circuit or the lighting start timing of the light source (leading edge of the selection signal) that starts to fall. A shaping signal is generated, and based on this, the switch means can be turned on after a predetermined time from the start of lighting of the light source (output only the light intensity signal after a predetermined time from the start of lighting of the light source among the light intensity signals), The light source control means can adjust the output intensity of the light source based on the light intensity with less noise immediately after the light source is turned on.

また、光源の点灯開始を検出して所定時間経過を計時した後に光強度を検出する構成ではないので、計時開始のタイミングを検出して高速で計時するような高速のソフトウエア処理ができる部品が必要なく、部品コストを抑えることができる。 In addition, since it is not configured to detect the light intensity after measuring the start of lighting and measuring the elapse of a predetermined time, there is a component that can perform high-speed software processing such as detecting the timing of timing and measuring the timing at high speed. There is no need and the cost of parts can be reduced.

また、前記選択信号を矩形波信号とすることで、光源の点灯開始タイミング（選択信号のリーディング・エッジ）に合わせて、常に略一定の遅延時間で、整形信号のリーディング・エッジを形成できるため、安定した光強度検出ができる。 In addition, by making the selection signal a rectangular wave signal, the leading edge of the shaping signal can be formed with a substantially constant delay time in accordance with the lighting start timing of the light source (leading edge of the selection signal). Stable light intensity detection is possible.

また、前記整形信号を、前記波形整形回路の出力信号の後尾側の立ち上がり、あるいは、立ち下がり終わりであるトレーリング・エッジが所定の基準レベル以上または以下になるタイミングを、前記選択信号のトレーリング・エッジのタイミングより早めて波形整形された信号とすることにより、光強度検出において不安定になりがちな光源消灯時の光強度信号を光源制御手段に出力しない構成になるので、光強度の誤検出を防止することができる。 In addition, when the trailing edge of the trailing edge of the output signal of the waveform shaping circuit or the trailing edge, which is the end of the falling edge, becomes equal to or higher than a predetermined reference level, -By making the waveform shaped signal earlier than the edge timing, the light intensity signal when the light source is turned off, which tends to be unstable in light intensity detection, is not output to the light source control means. Detection can be prevented.

また、前記光強度検出部が、光源が射出する異なる色の光を順次検出することで、各色毎に光強度検出部を設ける必要がなく、光強度検出部の数を削減することができ、部品コストを抑えることができる。また、上記のように光源制御手段には、光強度信号のうち光源の点灯開始から所定時間後の光強度信号のみが入力されるので、前の色の光強度検出とその後の光強度検出との間は、必ず光強度信号が入力されない期間があるため、異なる色の光を順次検出したとしても他の色の光強度信号の影響を受けることがなく、精度のいい光強度検出を行うことができる。 Further, the light intensity detection unit sequentially detects light of different colors emitted from the light source, so there is no need to provide a light intensity detection unit for each color, and the number of light intensity detection units can be reduced, Parts costs can be reduced. Also, as described above, only the light intensity signal after a predetermined time from the start of lighting of the light source is input to the light source control means, so that the light intensity detection of the previous color and the subsequent light intensity detection are performed. Since there is a period during which the light intensity signal is not always input, even if light of different colors is detected sequentially, it is not affected by the light intensity signals of other colors, and accurate light intensity detection is performed. Can do.

また、前記波形整形回路と前記スイッチ手段とを、前記光源の射出する光の色毎にそれぞれ設け、前記スイッチ手段と前記光源制御手段との間に、前記スイッチ手段が出力する前記光強度信号の最大値を保持するピーク保持回路をそれぞれ設けることにより、各色毎の光強度信号を一定時間保持しておくことができ、光源制御手段が、各色の光強度信号を検出するタイミングに自由度を持たせることができ、斯かる構成により光源制御手段のスペックを落とし、部品コストを抑えることができる。 Further, the waveform shaping circuit and the switch unit are provided for each color of light emitted from the light source, and the light intensity signal output by the switch unit is provided between the switch unit and the light source control unit. By providing each peak holding circuit that holds the maximum value, the light intensity signal for each color can be held for a certain period of time, and the light source control means has a degree of freedom in detecting the light intensity signal of each color. With such a configuration, the specifications of the light source control means can be reduced, and the component cost can be reduced.

また、前記波形整形回路は、前記光源が出射する光の光強度が大きい場合、前記整形信号のリーディング・エッジが前記基準レベル以上または以下になるタイミングをさらに遅らせることで、出力強度が大きく光強度の安定が遅い場合には、それに合わせて、光強度信号出力をさらに遅延させることができ、ノイズの影響のない精度のいい光強度検出を行うことができる。 The waveform shaping circuit further increases the output intensity by delaying the timing when the leading edge of the shaping signal becomes greater than or less than the reference level when the light intensity of the light emitted from the light source is large. When the stability of the light is slow, the output of the light intensity signal can be further delayed accordingly, and the light intensity can be detected with high accuracy without the influence of noise.

さらに、前記車両用画像投影装置においては、前記車両用光源制御装置と、車両用光源制御装置からの光を空間光変調することで表示画像を所定方向に投影する空間変調素子とを備えたことにより、カラーブレイク抑制のためにフレーム周波数を高くしても、部品コストの上昇を抑えつつ、良好なホワイトバランスを有する表示画像を生成することができる。 Furthermore, the vehicle image projection device includes the vehicle light source control device and a spatial modulation element that projects a display image in a predetermined direction by spatially modulating light from the vehicle light source control device. Thus, even if the frame frequency is increased to suppress color breaks, it is possible to generate a display image having a good white balance while suppressing an increase in component costs.

本発明の実施形態であるＨＵＤ装置１を車両に搭載した際の概観図Overview of the HUD device 1 according to an embodiment of the present invention mounted on a vehicle 上記実施形態のＨＵＤ装置１の断面の概念図The conceptual diagram of the cross section of the HUD apparatus 1 of the said embodiment. 上記実施形態の画像投影装置１０の概念図Conceptual diagram of the image projection apparatus 10 of the embodiment. 上記実施形態のＨＵＤ装置１の電気的構成図Electrical configuration diagram of the HUD device 1 of the above embodiment 上記実施形態のＨＵＤ装置１の電気的構成図のうち、フィードバック回路４２を中心に詳細化した電気的構成図Of the electrical configuration diagram of the HUD device 1 of the above-described embodiment, a detailed electrical configuration diagram centering on the feedback circuit 42. 上記実施形態のフィードバック回路４２の電気的構成図Electrical configuration diagram of feedback circuit 42 of the above embodiment 上記実施形態のフィードバック回路４２の動作を示すタイミングチャートTiming chart showing operation of feedback circuit 42 of the above embodiment 上記実施形態の制御群４０の動作を示すタイミングチャートTiming chart showing the operation of the control group 40 of the above embodiment カラーブレイクを説明する概念図Conceptual diagram explaining the color break

以下、添付図面に基づいて、本発明の車両用画像投影装置を車両に搭載するヘッドアップディスプレイ装置（以下、ＨＵＤ装置と記載）１に適用した一実施形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment in which the vehicle image projection device of the present invention is applied to a head-up display device (hereinafter referred to as a HUD device) 1 mounted on a vehicle will be described with reference to the accompanying drawings.

図１は、本発明の一実施例であるＨＵＤ装置１を車両に搭載した際の概観を示した図である。 FIG. 1 is a diagram showing an overview when a HUD device 1 according to an embodiment of the present invention is mounted on a vehicle.

ＨＵＤ装置１は、図１に示すように、車両のダッシュボード内に設けられ、生成した表示画像を示す表示光Ｌをウインドシールド２で反射させることにより、車両運転者３に車両情報を表す表示画像の虚像Ｖを視認させるものである。これにより、車両運転者３は、前方から視線を逸らさずに虚像Ｖを視認することができる。 As shown in FIG. 1, the HUD device 1 is provided in the dashboard of the vehicle, and reflects the display light L indicating the generated display image by the windshield 2, thereby displaying vehicle information to the vehicle driver 3. The virtual image V of the image is visually recognized. Thereby, the vehicle driver 3 can visually recognize the virtual image V without deflecting the line of sight from the front.

図２は、ＨＵＤ装置１の断面の概念図である。ＨＵＤ装置１は、図２に示すように、画像光Ｌを生成して凹面ミラー２０の方向へ画像光Ｌを投射する画像投影部１０と、画像投影部１０からの画像光Ｌをウインドシールド２へ反射する凹面ミラー２０と、ハウジング３０と、図示しない制御群４０と、を備える。 FIG. 2 is a conceptual diagram of a cross section of the HUD device 1. As shown in FIG. 2, the HUD device 1 generates an image light L and projects the image light L in the direction of the concave mirror 20, and the windshield 2 emits the image light L from the image projection unit 10. A concave mirror 20 that reflects the light, a housing 30, and a control group 40 (not shown).

ＨＵＤ装置１は、図１に示すように車両ＥＣＵ４に電気的に接続され、車両ＥＣＵ４から出力される車両情報、警告情報、表示指示情報などの入力情報を電気信号で入力し、これらの入力情報を制御群４０で演算処理して、画像投影部１０と凹面ミラー２０とを駆動させることで、所望の表示画像を示す表示光Ｌを、所望のタイミング、所望の表示輝度でウインドシールド２に投影するものである。以下に、画像投影部１０の構成を、図３を用いて説明する。図３は、画像投影部１０の部品構成を示すブロック図である。 The HUD device 1 is electrically connected to the vehicle ECU 4 as shown in FIG. 1, and inputs input information such as vehicle information, warning information, display instruction information, and the like output from the vehicle ECU 4 as electrical signals. Is controlled by the control group 40 and the image projection unit 10 and the concave mirror 20 are driven to project the display light L indicating a desired display image onto the windshield 2 at a desired timing and a desired display luminance. To do. Below, the structure of the image projection part 10 is demonstrated using FIG. FIG. 3 is a block diagram illustrating a component configuration of the image projection unit 10.

（画像投影部１０）
画像投影部（特許請求の範囲における車両用画像投影装置）１０は、図３に示すように、光源１１と、光合成手段１２と、反射部１３と、プリズム１４と、空間光変調素子１５と、光センサ（光強度検出部）１６と、投写レンズ１７と、透過型スクリーン１８と、を備え、フィールドシーケンシャルカラー方式（以下、ＦＳＣ方式と記載）でカラーの表示画像を生成するものであり、光源１１が異なる色の照明光Ｃを順次点灯し、空間光変調素子１５が光源１１からの照明光Ｃを受けて空間光変調することで所望の表示画像を、所望の表示輝度で生成し、この表示画像を示す表示光Ｌを凹面ミラー２０の方向へ投射するものである。また、画像投影部１０は、光センサ１６が照明光Ｃの光強度を検出し、この検出した光強度を制御群４０にフィードバックすることで光源１１の光出力が調整され、延いてはホワイトバランスが良好な表示画像を生成することができる。本願の特許請求の範囲に記載の車両用光源制御装置は、光源１１と光センサ（光強度検出部）１６と制御群４０からなるものであり、制御群４０は、本願の特許請求の範囲に記載の光源選択信号生成手段と、光源制御手段と、波形整形手段と、スイッチ手段と、を機能として備える。 (Image projection unit 10)
As shown in FIG. 3, the image projection unit (vehicle image projection apparatus in the claims) 10 includes a light source 11, a light synthesis unit 12, a reflection unit 13, a prism 14, a spatial light modulation element 15, and An optical sensor (light intensity detector) 16, a projection lens 17, and a transmission screen 18 are provided, and generate a color display image by a field sequential color method (hereinafter referred to as FSC method). 11 illuminate light C of different colors sequentially, and the spatial light modulation element 15 receives the illumination light C from the light source 11 and spatially modulates to generate a desired display image with a desired display luminance. The display light L indicating the display image is projected in the direction of the concave mirror 20. In the image projection unit 10, the light sensor 16 detects the light intensity of the illumination light C, and the light intensity of the light source 11 is adjusted by feeding back the detected light intensity to the control group 40. Can generate a good display image. The vehicle light source control device described in the claims of the present application includes the light source 11, the optical sensor (light intensity detection unit) 16, and the control group 40. The control group 40 is included in the claims of the present application. The described light source selection signal generating means, light source control means, waveform shaping means, and switch means are provided as functions.

光源１１は、発光ダイオードなどの半導体発光素子で構成され、波長の異なる赤色光源１１ｒと，緑色光源１１ｇと、青色光源１１ｂと、を有し、後述する制御部４１から供給される駆動電流に基づき、照明光Ｃ（赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂ）を射出するものであり、赤色光源１１ｒと，緑色光源１１ｇと、青色光源１１ｂとが時分割的に個別に点灯することで、順次、赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂを発する。 The light source 11 is composed of a semiconductor light emitting element such as a light emitting diode, and includes a red light source 11r, a green light source 11g, and a blue light source 11b having different wavelengths, and is based on a drive current supplied from a control unit 41 described later. The illumination light C (red light R, green light G, blue light B) is emitted, and the red light source 11r, the green light source 11g, and the blue light source 11b are individually turned on in a time-sharing manner. Sequentially, red light R, green light G, and blue light B are emitted.

光合成手段１２は、光を反射する反射ミラー１２ａ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１２ｂ、ダイクロイックミラー１２ｃと、からなるものである。 The light synthesizing unit 12 includes a reflection mirror 12a that reflects light, and a mirror in which a thin film such as a dielectric multilayer film is formed on a mirror surface, and includes a dichroic mirror 12b and a dichroic mirror 12c that transmit and reflect light. It will be.

反射ミラー１２ａは、赤色光源１１ｒから発する赤色光Ｒの進行方向側に所定の角度をもって配設され、赤色光Ｒを反射する。
ダイクロイックミラー１２ｂは、緑色光源１１ｇからの緑色光Ｇの進行方向側に所定の角度をもって配設され、反射ミラー１２ａに反射された赤色光Ｒを透過し、緑色光Ｇを反射する。
ダイクロイックミラー１２ｃは、青色光源１１ｂからの青色光Ｂの進行方向側に所定の角度をもって配設され、ダイクロイックミラー１２ｂにより透過、反射された赤色光Ｒと緑色光Ｇとを透過し、青色光Ｂを反射する。 The reflection mirror 12a is disposed at a predetermined angle on the traveling direction side of the red light R emitted from the red light source 11r, and reflects the red light R.
The dichroic mirror 12b is disposed at a predetermined angle on the traveling direction side of the green light G from the green light source 11g, transmits the red light R reflected by the reflection mirror 12a, and reflects the green light G.
The dichroic mirror 12c is disposed at a predetermined angle on the traveling direction side of the blue light B from the blue light source 11b, transmits the red light R and the green light G transmitted and reflected by the dichroic mirror 12b, and transmits the blue light B. To reflect.

反射部１３は、平面鏡からなるものであり、光合成手段１２を介して光源１１から順次発せられる照明光Ｃ（赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂ）をプリズム１４に向けて反射するものである。 The reflection unit 13 includes a plane mirror, and reflects the illumination light C (red light R, green light G, and blue light B) sequentially emitted from the light source 11 via the light combining unit 12 toward the prism 14. is there.

プリズム１４は、三角柱形状になっており、反射部１３と空間光変調素子１５との間に配設されている。プリズム１４は、傾斜面１４ａによって、光源１１からの照明光Ｃの一部（照明光Ｃ１）を光センサ１６に反射させると共に、他の一部（照明光Ｃ２）を空間光変調素子１５に透過させる。 The prism 14 has a triangular prism shape, and is disposed between the reflecting portion 13 and the spatial light modulation element 15. The prism 14 reflects a part of the illumination light C (illumination light C1) from the light source 11 to the optical sensor 16 and transmits the other part (illumination light C2) to the spatial light modulator 15 by the inclined surface 14a. Let

空間光変調素子（ＤＭＤ）１５は、マトリックス状の多数の画素をもち、照明光Ｃを空間光変調することにより表示画像を生成する空間光変調素子(ＳＬＭ；ＳｐａｔｉａｌＬｉｇｈｔＭｏｄｕｌａｔｏｒ)であり、可動式のマイクロミラーを備えたＤＭＤ（ＤｉｇｉｔａｌＭｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒＤｅｖｉｃｅ）である。ＤＭＤ１５は、このマイクロミラー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し、オン／オフの二つの状態を持たせることで各マイクロミラーは鏡面を、ヒンジを支点に±１２度傾斜させることができる。ミラーがオンのときは、ヒンジを支点に＋１２度傾斜し、光源１１からの照明光Ｃ２をプリズム１４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Ｃ２はプリズム１４方向に反射しない。従って、ＤＭＤ１５は、各マイクロミラーを個別に駆動することにより、所望の表示画像をプリズム１４方向に投射する。 The spatial light modulator (DMD) 15 is a spatial light modulator (SLM) that has a large number of pixels in a matrix and generates a display image by spatially modulating the illumination light C, and is movable. DMD (Digital Micro-mirror Device) equipped with a micromirror. The DMD 15 drives the electrodes provided in the lower part of the micromirror in a very short time of microsecond order, and has two states of on / off, so that each micromirror has a mirror surface and a hinge as a fulcrum ± 12 Can be tilted. When the mirror is on, it tilts +12 degrees with the hinge as a fulcrum, and reflects the illumination light C2 from the light source 11 toward the prism 14. When it is off, the hinge is tilted by -12 degrees with respect to the fulcrum, and the illumination light C2 is not reflected toward the prism 14. Therefore, the DMD 15 projects a desired display image in the direction of the prism 14 by driving each micromirror individually.

光センサ（光強度検出部）１６は、フォトダイオード，フォトトランジスタ等であり、プリズム１４の傾斜面１４ａで反射された照明光Ｃ１を受光し、受光した照明光Ｃの光強度を示すアナログデータを光強度信号Ｌとして制御群４０に出力する。 The optical sensor (light intensity detection unit) 16 is a photodiode, phototransistor, or the like, receives the illumination light C1 reflected by the inclined surface 14a of the prism 14, and receives analog data indicating the light intensity of the received illumination light C. The light intensity signal L is output to the control group 40.

投射レンズ１７は、例えば凹レンズもしくは凸レンズ等で構成され、ＤＭＤ１５から投影された表示画像の表示光Ｌ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。 The projection lens 17 is composed of, for example, a concave lens or a convex lens, and is an optical system for efficiently irradiating the screen 60 described later with the display light L of the display image projected from the DMD 15.

透過型スクリーン１８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、投射レンズ１７からの表示光Ｌを裏面（投射レンズ１７側）で受光して表面（凹面ミラー２０側）に表示画像を表示する。つまり、表示画像が透過型スクリーン１８の表面に表示されることにより、表示画像を示す表示光Ｌが凹面ミラー２０側に投射されたこととなる。以上が画像投影部１０の部品構成の説明であったが、これより、再び図２に戻り、ＨＵＤ装置１の部品構成の説明を行う。 The transmission screen 18 includes a diffusion plate, a holographic diffuser, a microlens array, and the like. The display light L from the projection lens 17 is received on the back surface (projection lens 17 side) and displayed on the front surface (concave mirror 20 side). Display an image. That is, when the display image is displayed on the surface of the transmission screen 18, the display light L indicating the display image is projected to the concave mirror 20 side. The description of the component configuration of the image projecting unit 10 has been described above. Now, referring again to FIG. 2, the component configuration of the HUD device 1 will be described.

凹面ミラー２０は、凹面鏡であり、画像投影部１０から投射された表示光Ｌをウインドシールド２の方向へ反射する。また、凹面ミラー２０は、駆動部（ステッピングモータ）２１を有し、制御群４０からの指示信号に基づきステッピングモータ２１が回動することで、凹面ミラー２０が回動する。これにより、表示光Ｌの投射される位置が移動し、虚像Ｖが視認される位置を調整することができる。 The concave mirror 20 is a concave mirror and reflects the display light L projected from the image projection unit 10 in the direction of the windshield 2. The concave mirror 20 has a drive unit (stepping motor) 21, and the concave mirror 20 rotates when the stepping motor 21 rotates based on an instruction signal from the control group 40. Thereby, the position where the display light L is projected moves, and the position where the virtual image V is visually recognized can be adjusted.

ハウジング３０は、上記の画像投影部１０と凹面ミラー２０とを収容する。ハウジング３０には表示光Ｌが出射する窓部３１が設けられている。この窓部３１は透光性樹脂（例えばアクリル）からなるものであり、湾曲形状になっている。ハウジング３０には遮光壁３０ａが設けられており、太陽光が画像投影部１０に入射するのを防止している。 The housing 30 accommodates the image projection unit 10 and the concave mirror 20 described above. The housing 30 is provided with a window portion 31 from which the display light L is emitted. This window part 31 consists of translucent resin (for example, acrylic), and has a curved shape. The housing 30 is provided with a light shielding wall 30 a to prevent sunlight from entering the image projection unit 10.

制御群４０は、図４に示すように、車両ＥＣＵ４、光源１１、ＤＭＤ１５、ステッピングモータ２１に電気的に接続され、光源１１、ＤＭＤ１５、ステッピングモータ２１を駆動するドライバ（図示しない）やＣＰＵやメモリ及びＩ／Ｆ回路などで構成されるＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）である。 As shown in FIG. 4, the control group 40 is electrically connected to the vehicle ECU 4, the light source 11, the DMD 15, and the stepping motor 21, and a driver (not shown), CPU, and memory that drive the light source 11, DMD 15, and stepping motor 21. And an ECU (Electronic Control Unit) composed of an I / F circuit and the like.

制御群４０は、車両ＥＣＵ４からの入力情報（車両情報、警告情報、表示指示情報）及び後述するフィードバック回路４２からの最大光強度情報Ｌｐを入力し、これらを演算処理して、光源１１、ＤＭＤ１５、ステッピングモータ２１を駆動する制御部４１と、光センサ１６からの光強度信号Ｌを最大光強度情報Ｌｐに変換するフィードバック回路（以下、Ｆ／Ｂ回路と記載）４２と、を備える。 The control group 40 receives input information (vehicle information, warning information, display instruction information) from the vehicle ECU 4 and maximum light intensity information Lp from the feedback circuit 42 described later, and performs arithmetic processing on these to obtain the light source 11, DMD 15. And a control unit 41 for driving the stepping motor 21 and a feedback circuit (hereinafter referred to as F / B circuit) 42 for converting the light intensity signal L from the optical sensor 16 into the maximum light intensity information Lp.

制御部（光源制御手段）４１は、Ｆ／Ｂ回路４２から入力される最大光強度情報Ｌｐと、メモリに記憶された光強度基準値とを比較して、最大光強度情報Ｌｐが目標値に一致または近づくように調整する。また、制御部（光源制御手段）４１は、赤色光源１１ｒ、緑色光源１１ｇ、青色光源１１ｂを点灯する際に、点灯信号と同期した赤色駆動信号（赤色選択信号）Ｄｒ，緑色駆動信号（緑色選択信号）Ｄｇ，青色駆動信号（青色選択信号）Ｄｂを、点灯している間（点灯開始から点灯終了までの間）はハイレベル、消灯している間はローレベルとなる矩形波として、Ｆ／Ｂ回路４２に出力する。また、駆動信号Ｄは、赤色光源１１ｒ、緑色光源１１ｇ、青色光源１１ｂの点灯している期間を表す信号ではなく、赤色光源１１ｒ、緑色光源１１ｇ、青色光源１１ｂがＦＳＣ方式のサブフィールドで点灯可能な最大期間を示す信号であってもよい。
以上が本実施形態におけるＨＵＤ装置１の部品構成である。以下に、本実施形態におけるＦ／Ｂ回路４２を、図５，６を用いて説明する。図５は、図４の電気的構成図のＦ／Ｂ回路４２を中心に詳細化した電気的構成図であり、図６は、Ｆ／Ｂ回路４２の電気的構成をさらに詳細に説明した図である。 The control unit (light source control means) 41 compares the maximum light intensity information Lp input from the F / B circuit 42 with the light intensity reference value stored in the memory, and the maximum light intensity information Lp becomes the target value. Adjust to match or approach. Further, the control unit (light source control means) 41 turns on the red drive signal (red selection signal) Dr and the green drive signal (green selection signal) synchronized with the lighting signal when the red light source 11r, the green light source 11g, and the blue light source 11b are turned on. The signal (Dg) and the blue drive signal (blue selection signal) Db are set as a rectangular wave having a high level during lighting (from the start of lighting to the end of lighting) and a low level during lighting off. Output to the B circuit 42. In addition, the drive signal D is not a signal indicating the period during which the red light source 11r, the green light source 11g, and the blue light source 11b are lit, but the red light source 11r, the green light source 11g, and the blue light source 11b can be lit in the FSC subfield. It may be a signal indicating a maximum period.
The above is the component configuration of the HUD device 1 in the present embodiment. Hereinafter, the F / B circuit 42 in the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a detailed electrical configuration diagram focusing on the F / B circuit 42 in the electrical configuration diagram of FIG. 4, and FIG. 6 is a diagram illustrating the electrical configuration of the F / B circuit 42 in more detail. It is.

（フィードバック回路４２）
フィードバック回路（Ｆ／Ｂ回路）４２は、図５に示すように、赤色用Ｆ／Ｂ回路４２ｒと、緑色用Ｆ／Ｂ回路４２ｇと、青色用Ｆ／Ｂ回路４２ｂと、を備え、それぞれが制御部４１と光センサ１６とに電気的に接続される。Ｆ／Ｂ回路は、制御部４１から出力されるモード信号Ｍ及び駆動信号Ｄと、光センサ１６から出力される光強度情報Ｌとを入力し、制御部４１に光強度情報Ｌに基づく最大光強度情報Ｌｐ（赤色最大光強度情報Ｌｐｒ、緑色最大光強度情報Ｌｐｇ、青色最大光強度情報Ｌｐｂ）を出力する。なお、モード信号Ｍは、ＨＵＤ装置１が投射する表示画像の輝度が高輝度で表示される高輝度モードであるか、低輝度で表示される低輝度モードであるかを示す信号であり、ハイレベル（高輝度）またはローレベル（低輝度）で示される。また、駆動信号Ｄは、制御部４１が赤色光源１１ｒ、緑色光源１１ｇ、青色光源１１ｂを点灯する際に、点灯信号と同期した駆動信号Ｄｒ，Ｄｇ，Ｄｂであり、点灯している間（点灯開始から点灯終了までの間）はハイレベルであり、消灯している間はローレベルで出力される。 (Feedback circuit 42)
As shown in FIG. 5, the feedback circuit (F / B circuit) 42 includes a red F / B circuit 42r, a green F / B circuit 42g, and a blue F / B circuit 42b. The control unit 41 and the optical sensor 16 are electrically connected. The F / B circuit inputs the mode signal M and the drive signal D output from the control unit 41 and the light intensity information L output from the optical sensor 16, and the maximum light based on the light intensity information L is input to the control unit 41. Intensity information Lp (red maximum light intensity information Lpr, green maximum light intensity information Lpg, blue maximum light intensity information Lpb) is output. The mode signal M is a signal indicating whether the display image projected by the HUD device 1 is a high luminance mode in which the luminance is displayed at a high luminance or a low luminance mode in which the luminance is displayed at a low luminance. It is indicated by level (high brightness) or low level (low brightness). The drive signal D is a drive signal Dr, Dg, Db that is synchronized with the lighting signal when the control unit 41 lights the red light source 11r, the green light source 11g, and the blue light source 11b. The signal is output at a high level during the period from the start to the end of lighting, and at a low level while the light is off.

赤色用Ｆ／Ｂ回路４２ｒは、図６に示すように、イネーブル信号生成部（波形整形手段）４２１と、第１スイッチ部（スイッチ手段）ＳＷ１と、ピーク保持部（ピーク保持回路）４２２と、を備え、イネーブル信号生成部４２１からのイネーブル信号（整形信号）Ｄｒｂにより第１スイッチ部ＳＷ１がオンし、第１スイッチ部ＳＷ１がオンした期間のみアナログ信号である光強度信号Ｌがピーク保持部４２２に伝達され、ピーク保持部４２２が光強度信号Ｌの最大値を保持して赤色光Ｒの最大発光強度信号Ｌｐｒを生成し、制御部４１に出力する。 As shown in FIG. 6, the red F / B circuit 42r includes an enable signal generation unit (waveform shaping unit) 421, a first switch unit (switch unit) SW1, a peak holding unit (peak holding circuit) 422, The light intensity signal L, which is an analog signal only during the period when the first switch unit SW1 is turned on by the enable signal (shaping signal) Drb from the enable signal generation unit 421 and the first switch unit SW1 is turned on, is the peak holding unit 422. The peak holding unit 422 holds the maximum value of the light intensity signal L, generates the maximum emission intensity signal Lpr of the red light R, and outputs it to the control unit 41.

イネーブル信号生成部（波形整形手段）４２１は、制御部４１から入力される赤色駆動信号（赤色選択信号）Ｄｒの立ち上りを検出して、この信号の立ち上がりを遅延させる遅延回路４２１ａと、遅延回路４２１ａから入力される遅延信号Ｄｒａを、赤色駆動信号Ｄｒの信号立ち下りより前に立ち下げるイネーブル信号（整形信号）Ｄｒｂに変換する信号立ち下げ回路４２１ｂと、を備える。 The enable signal generation unit (waveform shaping unit) 421 detects the rising edge of the red drive signal (red selection signal) Dr input from the control unit 41, and delays the rising edge of this signal, and the delay circuit 421a. A signal falling circuit 421b that converts the delay signal Dra inputted from the signal into an enable signal (shaped signal) Drb that falls before the falling edge of the red drive signal Dr.

遅延回路４２１ａは、赤色駆動信号Ｄｒの立ち上りを検出して、この信号の立ち上がりを遅延させる回路であり、図６に示すように、抵抗器Ｒ１と第１のコンデンサＣ１を有する一般的なＲＣ積分回路であり、ＲＣの定数は信号立ち上り時間により適宜設定される。また、遅延回路４２１ａは、制御部４１からモード信号Ｍを入力し、このモード信号Ｍ（ハイまたはロー）に基づき、オンオフ動作する第２スイッチ部ＳＷ２と、第２スイッチ部ＳＷ２とＧＮＤとの間に接続される第２のコンデンサＣ２と、を有し、第２のコンデンサＣ２は、制御部４１からのモード信号Ｍ（ハイまたはロー）に基づき、遅延回路４２１ａと接続または未接続とされ、第２コンデンサＣ２が接続された場合、遅延回路４２１ａは信号立ち上り時間を遅くすることができる。つまり、ＨＵＤ装置１が高輝度モード（モード信号Ｍがハイレベル）のとき、遅延回路４２１ａの信号立ち上り時間を遅くすることができる。 The delay circuit 421a is a circuit that detects the rising edge of the red driving signal Dr and delays the rising edge of the red driving signal Dr. As shown in FIG. 6, a general RC integration having a resistor R1 and a first capacitor C1. This is a circuit, and the RC constant is appropriately set according to the signal rise time. Further, the delay circuit 421a receives the mode signal M from the control unit 41, and based on the mode signal M (high or low), the delay circuit 421a operates between the second switch unit SW2 that is turned on and off, and between the second switch unit SW2 and GND. The second capacitor C2 is connected to or disconnected from the delay circuit 421a based on the mode signal M (high or low) from the control unit 41, and the second capacitor C2 is connected to the delay circuit 421a. When the two capacitors C2 are connected, the delay circuit 421a can delay the signal rise time. That is, when the HUD device 1 is in the high luminance mode (the mode signal M is at the high level), the signal rise time of the delay circuit 421a can be delayed.

信号立ち下げ回路４２１ｂは、遅延回路４２１ａから入力される遅延信号Ｄｒａを、赤色駆動信号Ｄｒの信号立ち下り以前に信号を立ち下げる回路であり、一般的なＣＲ微分回路などで構成される。 The signal falling circuit 421b is a circuit that drops the delay signal Dra input from the delay circuit 421a before the red drive signal Dr falls, and is configured by a general CR differentiation circuit or the like.

すなわち、イネーブル信号生成部４２１の各箇所における出力波形は、図７に示すようになる。遅延回路４２１ａは、赤色駆動信号Ｄｒの信号を入力し、これを積分することにより赤色駆動信号Ｄｒの立ち上がりを遅延させた信号Ｄｒａを出力する。また、信号立ち下げ回路４２１ｂは、遅延回路４２１ａからの信号Ｄｒａを入力し、これを微分することにより赤色駆動信号Ｄｒの信号立ち下り以前に信号を立ち下げたイネーブル信号（整形信号）Ｄｒｂを、第１スイッチ部ＳＷ１に出力する。イネーブル信号生成部４２１は、信号Ｄｒｂの電圧値が第１スイッチ部ＳＷ１をオンさせる閾値電圧（基準レベル）Ｖｔより大きい期間Ｔだけ、第１スイッチ部ＳＷ１をオンさせる（イネーブルにする）。つまり、赤色駆動信号Ｄｒの立ち上がり（時間ｔ１）よりも所定時間だけ遅延した時間ｔ２から、赤色駆動信号Ｄｒの立ち下がり（ｔ４）よりも早い時間ｔ３までの期間Ｔだけ第１スイッチ部ＳＷ１をオンさせることができる。 That is, the output waveform at each location of the enable signal generator 421 is as shown in FIG. The delay circuit 421a receives the signal of the red driving signal Dr, and outputs a signal Dra obtained by integrating the red driving signal Dr by delaying the rising edge of the red driving signal Dr. Further, the signal falling circuit 421b receives the signal Dr from the delay circuit 421a and differentiates it to obtain an enable signal (shaped signal) Drb that has dropped the signal before the red driving signal Dr falls. Output to the first switch SW1. The enable signal generation unit 421 turns on (enables) the first switch unit SW1 only during a period T in which the voltage value of the signal Drb is greater than the threshold voltage (reference level) Vt that turns on the first switch unit SW1. That is, the first switch unit SW1 is turned on only for a period T from a time t2 delayed by a predetermined time from the rising edge (time t1) of the red driving signal Dr to a time t3 earlier than the falling edge (t4) of the red driving signal Dr. Can be made.

第１スイッチ部ＳＷ１は、アナログスイッチ（トランスミッションゲート）で構成され、イネーブル信号生成部４２１から出力されるイネーブル信号Ｄｒｂのうち第１スイッチ部ＳＷ１の閾値電圧Ｖｔより大きい間だけオン状態となり、光センサ１６からの光強度信号Ｌをピーク保持回路４２２に伝達し、信号Ｄｒｂが第１スイッチ部ＳＷ１の閾値電圧Ｖｔより小さい場合、光センサ１６からの光強度信号Ｌをピーク保持回路４２２に伝達しない。 The first switch unit SW1 is composed of an analog switch (transmission gate), and is turned on only when the enable signal Drb output from the enable signal generation unit 421 is larger than the threshold voltage Vt of the first switch unit SW1. 16 is transmitted to the peak holding circuit 422, and when the signal Drb is smaller than the threshold voltage Vt of the first switch unit SW1, the light intensity signal L from the optical sensor 16 is not transmitted to the peak holding circuit 422.

ピーク保持回路４２２は、発光強度信号Ｌの最大値を保持して赤色光Ｒの最大発光強度信号Ｌｐｒを生成する。また、ピーク保持回路４２２は、制御部４１が最大発光強度信号Ｌｐｒしてから次の赤色光Ｒの発光強度信号Ｌが入力されるまでの間に、最大発光強度信号Ｌｐｒの値をリセットする。以上が赤色用Ｆ／Ｂ回路４２ｒの構成であったが、緑色用Ｆ／Ｂ回路４２ｇ及び青色用Ｆ／Ｂ回路４２ｂについても同様の構成となっている。 The peak holding circuit 422 holds the maximum value of the emission intensity signal L and generates the maximum emission intensity signal Lpr of the red light R. Further, the peak holding circuit 422 resets the value of the maximum light emission intensity signal Lpr after the control unit 41 receives the light emission intensity signal L of the next red light R after the maximum light emission intensity signal Lpr. The above is the configuration of the red F / B circuit 42r, but the green F / B circuit 42g and the blue F / B circuit 42b have the same configuration.

すなわち、Ｆ／Ｂ回路４２は、赤色光源１１ｒ、緑色光源１１ｇ、青色光源１１ｂを点灯する際に、図８に示すような点灯信号と同期した駆動信号Ｄｒ，Ｄｇ，Ｄｂを制御部４１から入力し、この入力した駆動信号Ｄｒ，Ｄｇ，Ｄｂからイネーブル信号生成部４２１がイネーブル信号Ｄｒｂ，Ｄｇｂ，Ｄｂｂを生成し、このイネーブル信号Ｄｒｂ，Ｄｇｂ，Ｄｂｂが電圧閾値Ｖｔ以上である場合、第１スイッチ部ＳＷ１がオン状態となり、光センサ１６からの光強度信号Ｌがピーク保持回路４２２に伝達され、ピーク保持回路４２２が光強度信号Ｌの最大値を保持して、赤色光Ｒの最大発光強度信号Ｌｐｒ，緑色光Ｇの最大発光強度信号Ｌｐｇ，青色光Ｂの最大発光強度信号Ｌｐｂを制御部４１に出力する。 That is, the F / B circuit 42 inputs drive signals Dr, Dg, and Db synchronized with the lighting signals as shown in FIG. 8 from the control unit 41 when the red light source 11r, the green light source 11g, and the blue light source 11b are turned on. Then, the enable signal generator 421 generates enable signals Drb, Dgb, Dbb from the input drive signals Dr, Dg, Db, and when the enable signals Drb, Dgb, Dbb are equal to or higher than the voltage threshold Vt, the first switch The unit SW1 is turned on, and the light intensity signal L from the optical sensor 16 is transmitted to the peak holding circuit 422. The peak holding circuit 422 holds the maximum value of the light intensity signal L, and the maximum emission intensity signal of the red light R Lpr, the maximum emission intensity signal Lpg of the green light G, and the maximum emission intensity signal Lpb of the blue light B are output to the control unit 41.

制御部４１は、最大発光強度信号Ｌｐ（赤色光Ｒの最大発光強度信号Ｌｐｒ，緑色光Ｇの最大発光強度信号Ｌｐｇ，青色光Ｂの最大発光強度信号Ｌｐｂ）をデジタル信号に変換して、各色の最大発光強度信号Ｌｐと、メモリに記憶された各色の光強度基準値とを比較して、最大光強度情報Ｌｐが目標値に一致または近づくように調整する。 The control unit 41 converts the maximum emission intensity signal Lp (the maximum emission intensity signal Lpr of the red light R, the maximum emission intensity signal Lpg of the green light G, the maximum emission intensity signal Lpb of the blue light B) into a digital signal, The maximum light intensity signal Lp is compared with the light intensity reference value of each color stored in the memory, and the maximum light intensity information Lp is adjusted so as to match or approach the target value.

以上の構成において、Ｆ／Ｂ回路（波形整形手段）４２が光源１１の点灯開始タイミングよりも遅れた立ち上がりをするイネーブル信号（整形信号）Ｄｒｂを生成し、これに基づき、第１スイッチ部（スイッチ手段）ＳＷ１が光源１１の点灯開始から所定時間遅れてオンする（光強度信号Ｌのうち光源１１の点灯開始から所定時間後の光強度信号Ｌのみ出力する）ことができ、Ｆ／Ｂ回路４２は光源１１の点灯開始直後のノイズの少ない光強度（Ｌｐ）に基づき光源１１の出力強度を調整することができる。 In the above configuration, the F / B circuit (waveform shaping means) 42 generates an enable signal (shaping signal) Drb that rises later than the lighting start timing of the light source 11, and based on this, the first switch unit (switch Means) SW1 can be turned on after a predetermined time from the start of lighting of the light source 11 (only the light intensity signal L of the light intensity signal L after a predetermined time from the start of lighting of the light source 11 is output), and the F / B circuit 42 Can adjust the output intensity of the light source 11 based on the light intensity (Lp) with less noise immediately after the light source 11 is turned on.

また、光源１１の点灯開始を検出して所定時間経過を計時した後に光強度を検出する構成ではないので、計時開始のタイミングを検出して高速で計時するような高速のソフトウエア処理ができる部品が必要なく、部品コストを抑えることができる。 In addition, since the light intensity is not detected after the lighting start of the light source 11 is detected and a predetermined time has elapsed, a component capable of performing high-speed software processing such as detecting the timing of timing and measuring the speed at high speed. This eliminates the need to reduce the component cost.

また、駆動信号（選択信号）Ｄを矩形波信号とすることで、光源１１の点灯開始タイミングに合わせて、常に略一定の遅延時間で、整形信号Ｄｒｂの立ち上がりを実現できるため、安定した光強度検出ができる。 In addition, since the drive signal (selection signal) D is a rectangular wave signal, the shaping signal Drb can always rise with a substantially constant delay time in accordance with the lighting start timing of the light source 11, so that the stable light intensity can be achieved. Can be detected.

また、整形信号Ｄｒｂを、Ｆ／Ｂ回路４２により、信号の立ち下がりが基準レベルＶｔ未満になるタイミングを、光源１１の消灯タイミングより早めて波形整形された信号とすることにより、光強度検出において不安定になりがちな光源消灯時の光強度信号を制御部４１に出力しない構成になるので、光強度の誤検出を防止することができる。 In addition, in the light intensity detection, the shaping signal Drb is a signal shaped by the F / B circuit 42 so that the falling edge of the signal becomes less than the reference level Vt before the light source 11 is turned off. Since the light intensity signal at the time of turning off the light source, which tends to be unstable, is not output to the control unit 41, erroneous detection of the light intensity can be prevented.

また、光センサ（光強度検出部）１６が、光源１１が射出する異なる色の光Ｃを順次検出することで、各色毎に光センサ１６を設ける必要がなく、光センサ１６の数を削減することができ、部品コストを抑えることができる。また、上記のように制御部（光源制御手段）４１には、光強度信号Ｌのうち光源の点灯開始から所定時間後の光強度信号（Ｌｐ）のみが入力されるので、前の色の光強度検出とその後の光強度検出との間は、必ず光強度信号Ｌが入力されない期間があるため、異なる色の光を順次検出したとしても他の色の光強度信号の影響を受けることがなく、精度のいい光強度検出を行うことができる。 Further, the light sensor (light intensity detection unit) 16 sequentially detects the light C of different colors emitted from the light source 11, so that it is not necessary to provide the light sensor 16 for each color, and the number of the light sensors 16 is reduced. This can reduce the cost of parts. Further, as described above, only the light intensity signal (Lp) after a predetermined time from the start of lighting of the light source among the light intensity signals L is input to the control unit (light source control means) 41. Since there is a period during which the light intensity signal L is not always input between the intensity detection and the subsequent light intensity detection, even if light of different colors is sequentially detected, it is not affected by the light intensity signals of other colors. It is possible to detect the light intensity with high accuracy.

また、Ｆ／Ｂ回路４２と第１スイッチ部ＳＷ１とを、光源１１の射出する光の色毎にそれぞれ設け、第１スイッチ部ＳＷ１と制御部４１との間に、第１スイッチ部ＳＷ１が出力する光強度信号Ｌの最大値を保持するピーク保持回路４２２をそれぞれ設けることにより、各色毎の光強度信号Ｌを一定時間保持しておくことができ、制御部４１が、各色の光強度信号（Ｌｐｒ，Ｌｐｇ，Ｌｐｂ）を検出するタイミングに自由度を持たせることができ、斯かる構成により制御部４１のスペックを落とし、部品コストを抑えることができる。 Further, an F / B circuit 42 and a first switch unit SW1 are provided for each color of light emitted from the light source 11, and the first switch unit SW1 outputs between the first switch unit SW1 and the control unit 41. By providing the peak holding circuit 422 that holds the maximum value of the light intensity signal L to be transmitted, the light intensity signal L for each color can be held for a certain period of time, and the control unit 41 can control the light intensity signal ( (Lpr, Lpg, Lpb) can be provided with a certain degree of freedom. With such a configuration, the specifications of the control unit 41 can be reduced, and the component cost can be reduced.

また、前記波形整形手段が、前記光源の出力強度の大きさを検出し、前記光源の出力強度が大きい場合、前記整形信号の立ち上がりが基準レベル以上になるタイミングをさらに遅らせることで、出力強度が大きく光強度の安定が遅い場合には、それに合わせて、光強度信号出力をさらに遅延させることができ、ノイズの影響のない精度のいい光強度検出を行うことができる。 Further, the waveform shaping means detects the magnitude of the output intensity of the light source, and when the output intensity of the light source is large, the output intensity is further delayed by further delaying the timing at which the rising edge of the shaping signal becomes equal to or higher than a reference level. When the light intensity is stable and slow, the output of the light intensity signal can be further delayed accordingly, and the light intensity can be detected with high accuracy without the influence of noise.

さらに、車両用画像投影装置１０においては、車両用光源制御装置（光源１１，光センサ１６，制御群４０）と、車両用光源制御装置からの光を空間光変調することで画像を所定方向に投影するＤＭＤ（空間変調素子）１５とを備えたことにより、カラーブレイク抑制のためにフレーム周波数を高くしても、部品コストの上昇を抑えつつ、良好なホワイトバランスを有する表示画像を生成することができる。 Further, in the vehicle image projection device 10, the image is projected in a predetermined direction by spatial light modulation of the light from the vehicle light source control device (light source 11, light sensor 16, control group 40) and the vehicle light source control device. By providing a DMD (spatial modulation element) 15 to project, even if the frame frequency is increased to suppress color breaks, a display image having a good white balance can be generated while suppressing an increase in component cost. Can do.

また、上記実施例において、光強度信号Ｌの伝達／非伝達を制御する第１スイッチ部ＳＷ１は、閾値電圧Ｖｔより大きい間だけオン状態となるハイアクティブであったが、もちろんローアクティブのものであってもよい。
すなわち、Ｆ／Ｂ回路４２は、駆動信号Ｄを入力し、信号のリーディング・エッジ（立ち下り）が所定の基準レベル以下になるタイミングを、駆動信号Ｄのリーディング・エッジのタイミングより遅れた整形信号Ｄｂに波形整形し、第１スイッチ部（スイッチ手段）ＳＷ１が、整形信号Ｄｂが閾値電圧（基準レベル）Ｖｔ近傍以下になる際、オン状態となる（光強度信号を出力する）ように構成してもよい。この場合、整形信号Ｄｂのトレーリング・エッジ（立ち上がり）が閾値電圧Ｖｔ以上になるタイミングを、駆動信号Ｄのトレーリング・エッジのタイミングより早めて波形整形することにより、光強度検出において不安定になりがちな光源消灯時の光強度信号を光源制御手段に出力しない構成とすることができ、光強度の誤検出を防止することができる。 In the above-described embodiment, the first switch SW1 that controls transmission / non-transmission of the light intensity signal L is in a high active state that is in an on state only while it is larger than the threshold voltage Vt. There may be.
In other words, the F / B circuit 42 receives the drive signal D, and a shaping signal that delays the timing at which the leading edge (falling) of the signal falls below a predetermined reference level from the timing of the leading edge of the drive signal D. The waveform is shaped to Db, and the first switch unit (switch means) SW1 is configured to be in an on state (output a light intensity signal) when the shaping signal Db is below the threshold voltage (reference level) Vt. May be. In this case, the timing at which the trailing edge (rising) of the shaping signal Db becomes equal to or higher than the threshold voltage Vt is shaped earlier than the trailing edge timing of the drive signal D, thereby making the light intensity detection unstable. The light intensity signal when the light source tends to be turned off can be configured not to be output to the light source control means, and erroneous detection of the light intensity can be prevented.

本発明に係る車両用画像投影装置は、例えば、自動車などのウインドシールドに画像を示す表示光を照射し、虚像として背景と重畳して視認させるヘッドアップディスプレイ装置として適用できる。 The vehicle image projection device according to the present invention can be applied as a head-up display device that irradiates a windshield of an automobile or the like with display light indicating an image and visually recognizes it as a virtual image superimposed on the background.

１ＨＵＤ装置（ヘッドアップディスプレイ装置）
１０画像投影部（車両用画像投影装置）
１１光源
１２光合成手段
１３反射部
１４プリズム
１５ＤＭＤ（空間光変調素子）
１６光センサ（光強度検出部）
１７投写レンズ
１８透過型スクリーン
２０凹面ミラー
３０ハウジング
４０制御群
４１制御部（光源制御手段）
４２フィードバック回路（Ｆ／Ｂ回路）
４２１イネーブル信号生成部（波形整形手段）
４２１ａ遅延回路
４２１ｂ信号立ち下げ回路
４２２ピーク保持部（ピーク保持回路） 1 HUD device (head-up display device)
10 Image Projecting Unit (Vehicle Image Projecting Device)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Light source 12 Photosynthesis means 13 Reflection part 14 Prism 15 DMD (spatial light modulation element)
16 Optical sensor (light intensity detector)
17 Projection Lens 18 Transmission Screen 20 Concave Mirror 30 Housing 40 Control Group 41 Control Unit (Light Source Control Unit)
42 Feedback circuit (F / B circuit)
421 Enable signal generator (waveform shaping means)
421a delay circuit 421b signal falling circuit 422 peak holding unit (peak holding circuit)

Claims

Multiple types of light sources that sequentially emit light of different colors;
A spatial modulation element that projects a display image in a predetermined direction by spatially modulating light from the light source;
A light intensity detector that detects a light intensity of light emitted from the light source and generates a light intensity signal;
A light source selection signal generating means for generating a selection signal indicating a light source to be lit among the plurality of types of light sources;
When the selection signal is input, the timing at which the leading or trailing edge of the output signal becomes greater than or less than a predetermined reference level is determined from the leading or trailing timing of the leading edge of the selection signal. A waveform shaping circuit for shaping the waveform into a delayed shaping signal;
Switch means for outputting the light intensity signal when the shaping signal is near or below the reference level;
Light source control means for controlling the output intensity of the light source to approach a target value based on the light intensity signal output by the switch means, and
The waveform shaping circuit and the switch means are provided for each color of light emitted by the light source,
An image projection apparatus for a vehicle, wherein a peak holding circuit for holding a maximum value of the light intensity signal output by the switch means is provided between the switch means and the light source control means.

Multiple types of light sources that sequentially emit light of different colors;
A spatial modulation element that projects a display image in a predetermined direction by spatially modulating light from the light source;
A light intensity detector that detects a light intensity of light emitted from the light source and generates a light intensity signal;
A light source selection signal generating means for generating a selection signal indicating a light source to be lit among the plurality of types of light sources;
When the selection signal is input, the timing at which the leading or trailing edge of the output signal becomes greater than or less than a predetermined reference level is determined from the leading or trailing timing of the leading edge of the selection signal. A waveform shaping circuit for shaping the waveform into a delayed shaping signal;
Switch means for outputting the light intensity signal when the shaping signal is near or below the reference level;
Light source control means for controlling the output intensity of the light source to approach a target value based on the light intensity signal output by the switch means, and
The waveform shaping circuit further delays the timing at which the leading edge of the shaping signal or the beginning of falling becomes greater than or less than the reference level when the light intensity of the light emitted from the light source is high. A vehicle image projection apparatus.

The vehicular image projection apparatus according to claim 1, wherein the selection signal includes a rectangular wave signal indicating start and extinction of the light source.

The waveform shaping circuit causes the waveform shaping circuit to determine the timing at which the trailing edge or trailing edge of the output signal is greater than or less than the reference level, and the trailing edge or trailing edge of the selection signal. 4. The vehicular image projection apparatus according to claim 1, wherein the vehicular image projection apparatus comprises a signal whose waveform has been shaped earlier than the timing.

5. The vehicular image projection apparatus according to claim 1, wherein the light intensity detection unit sequentially detects light of different colors emitted from the light source.

The waveform shaping circuit receives, as a signal, a high luminance mode for adjusting the display image to high luminance or a low luminance mode for adjusting the display image to low luminance from the light source control means, and the high luminance mode or the low luminance mode. When the light intensity of the light emitted from the light source is large due to the signal input, the timing at which the leading edge of the shaping signal or the beginning of the falling edge becomes greater than or less than the reference level is further delayed. The image projector for vehicles according to claim 2.