(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-04-15
(45)【発行日】2024-04-23
(54)【発明の名称】光源装置、発光の制御方法及びプログラム
(51)【国際特許分類】
H05B 45/12 20200101AFI20240416BHJP
H05B 45/18 20200101ALI20240416BHJP
H05B 45/325 20200101ALI20240416BHJP
H05B 45/3725 20200101ALI20240416BHJP
H05B 45/395 20200101ALI20240416BHJP
H05B 47/105 20200101ALI20240416BHJP
H05B 47/19 20200101ALI20240416BHJP
H05B 47/175 20200101ALI20240416BHJP
G09G 3/34 20060101ALI20240416BHJP
G09G 3/20 20060101ALI20240416BHJP
G09G 3/36 20060101ALI20240416BHJP
G02F 1/133 20060101ALI20240416BHJP
G02F 1/13357 20060101ALI20240416BHJP
【ＦＩ】
H05B45/12
H05B45/18
H05B45/325
H05B45/3725
H05B45/395
H05B47/105
H05B47/19
H05B47/175
G09G3/34 J
G09G3/20 642P
G09G3/20 612J
G09G3/20 642E
G09G3/20 611H
G09G3/20 670L
G09G3/20 680B
G09G3/20 611E
G09G3/36
G09G3/20 642A
G09G3/20 611C
G02F1/133 535
G02F1/13357
G02F1/133 580
【請求項の数】
13
(21)【出願番号】P 2020120289
(22)【出願日】2020-07-14
(65)【公開番号】P2022017636
(43)【公開日】2022-01-26
【審査請求日】2023-04-10
(73)【特許権者】
【識別番号】390019839
【氏名又は名称】三星電子株式会社
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】１２９，Ｓａｍｓｕｎｇ－ｒｏ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ－ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ－ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－ｄｏ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
(74)【代理人】
【識別番号】100103894
【弁理士】
【氏名又は名称】家入 健
(72)【発明者】
【氏名】笹岡 孝至
(72)【発明者】
【氏名】小沼 修
(72)【発明者】
【氏名】佐々木 勝利
(72)【発明者】
【氏名】ミン テホン
【審査官】安食 泰秀
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１０／１４０２９９（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００６－０６４９８０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－１２６７３３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－１４０７８０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－１５０１２７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－１８５４７８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０５Ｂ ４５／１２
Ｈ０５Ｂ ４５／１８
Ｈ０５Ｂ ４５／３２５
Ｈ０５Ｂ ４５／３７２５
Ｈ０５Ｂ ４５／３９５
Ｈ０５Ｂ ４７／１０５
Ｈ０５Ｂ ４７／１９
Ｈ０５Ｂ ４７／１７５
Ｇ０９Ｇ ３／３４
Ｇ０９Ｇ ３／２０
Ｇ０９Ｇ ３／３６
Ｇ０２Ｆ １／１３３
Ｇ０２Ｆ １／１３３５７
Ｂ６０Ｋ ３５／２３
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の光源と、前記複数の光源を個別に制御して発光させる発光制御部を備え、
前記発光制御部は、前記複数の光源を、サンプルとなる所定の経過時間内において各光源の発光間隔に異なる期間が存在し、かつ、前記複数の光源の発光タイミングが重ならないように制御することで、経時的にランダムに発光させるように制御する、
光源装置。
【請求項2】
前記発光制御部は、前記複数の光源のうち少なくとも１つを所定の閾値以下の発光量で発光させる場合に、前記所定の閾値以下の発光量で発光させる光源の発光制御に用いられる発光パルスのうち一部をマスクする制御を実行し、前記制御においてマスクするタイミングを経時的にランダムなものとすることで、前記光源を経時的にランダムに発光させる、請求項１に記載の光源装置。
【請求項3】
前記発光制御部は、前記複数の光源のうち少なくとも１つを所定の閾値以下の発光量で発光させる場合に、前記所定の閾値以下の発光量で発光させる光源の発光制御に用いられる発光パルスを、その間隔が経時的にランダムなものとなるように生成することで、前記光源を経時的にランダムに発光させる、請求項１又は２に記載の光源装置。
【請求項4】
前記複数の光源のそれぞれの発光を検出する光検出部をさらに備え、前記発光制御部は、前記光検出部の検出結果に基づいて、前記複数の光源を個別に制御して発光させる、
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項5】
前記発光制御部は、前記光検出部が検出した前記複数の光源の発光ピーク値と、前記光検出部と前記複数の光源との距離と、前記複数の光源の１回の発光における発光時間を用いて、前記複数の光源の輝度値を個別に算出する、請求項４に記載の光源装置。
【請求項6】
前記発光制御部は、算出した前記複数の光源の輝度値に基づいて、前記複数の光源の輝度値を個別に制御する、請求項５に記載の光源装置。
【請求項7】
前記光検出部は、前記複数の光源のうち、少なくとも特定の光源の発光を検出する第１の光検出器及び第２の光検出器を有し、前記発光制御部は、前記第１の光検出器における前記特定の光源の発光の検出結果と、前記第２の光検出器における前記特定の光源の発光の検出結果に基づいて、前記第１の光検出器と前記第２の光検出器の間の感度のばらつきを補正する、
請求項４ないし６のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項8】
前記第１の光検出器と前記特定の光源との距離と、前記第２の光検出器と前記特定の光源との距離とが略等しい、請求項７に記載の光源装置。
【請求項9】
前記光検出部は、前記複数の光源のうち、少なくとも第１の光源と第２の光源の発光を検出し、前記第１の光源と前記光検出部との距離は、前記第２の光源と前記光検出部との距離よりも遠く、
前記発光制御部は、前記第１の光源を、前記第２の光源よりも高輝度で発光させるように制御する、
請求項４ないし８のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項10】
前記光源装置は、前記光検出部の温度を測定する温度センサをさらに備え、前記発光制御部は、前記温度センサの測定した温度に基づいて、前記光検出部の検出結果を補正する、
請求項４ないし９のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項11】
前記複数の光源はＬＥＤである、請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の光源装置を備えたヘッドアップディスプレイ。
【請求項12】
複数の光源を、サンプルとなる所定の経過時間内において各光源の発光間隔に異なる期間が存在し、かつ、前記複数の光源の発光タイミングが重ならないように制御することで、経時的にランダムに発光させるように制御するステップと、前記複数の光源を個別に制御して発光させるステップと、
を備える発光の制御方法。
【請求項13】
光源の制御方法をコンピュータに実行させるプログラムであって、前記光源の制御方法は、
複数の光源を、サンプルとなる所定の経過時間内において各光源の発光間隔に異なる期間が存在し、かつ、前記複数の光源の発光タイミングが重ならないように制御することで、経時的にランダムに発光させるように制御するステップと、
前記複数の光源を個別に制御して発光させるステップと、
を備えるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は光源装置、発光の制御方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
ディスプレイの分野においては、その発光状態（例えば輝度）を適切に制御することで、表示画像をより精細にすることが求められている。
【0003】
例えば、特許文献１には、液晶表示装置の発光素子の発光輝度を補正する技術が記載されている。具体的には、液晶表示装置において、ある領域内の所定のブロックの発光輝度を補正する場合に、その補正対象のブロックのみを領域内で点灯させ、それ以外のブロックについては全て消灯させた状態で、受光素子に受光させる方法が開示されている。これにより、補正対象のブロックに関する輝度を高精度に測定することを目的としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２００８－２６８６４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ディスプレイ、特にＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いたディスプレイのダイナミックレンジを拡大するにあたっては、微小な発光量で発光させる場合の制御が特に問題となる。具体的には、微小な発光量におけるＬＥＤの発光パルスの幅が狭く、発光間隔が広くなるため、微小な発光量におけるＬＥＤの発光を見た人がちらつき現象を認識してしまうという課題があった。特許文献１に記載の技術は、このような課題を考慮していない。
【0006】
本開示の目的は、このような問題点を解決するためのものであり、ちらつき現象を抑制することが可能な光源装置、発光の制御方法及びプログラム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】
本開示の一態様にかかる光源装置は、複数の光源と、前記複数の光源を個別に制御して発光させる発光制御部を備え、前記発光制御部は、前記複数の光源のうち少なくとも１つを経時的にランダムに発光させるように制御する。
【0008】
本開示の一態様にかかる発光の制御方法は、複数の光源のうち少なくとも１つを経時的にランダムに発光させるように、前記複数の光源を発光させるよう制御するステップと、前記複数の光源を個別に制御して発光させるステップと、を備える。
【0009】
本開示の一態様にかかるプログラムは、光源の制御方法をコンピュータに実行させるプログラムであって、前記光源の制御方法は、複数の光源のうち少なくとも１つを経時的にランダムに発光させるように、前記複数の光源を発光させるよう制御するステップと、前記複数の光源を個別に制御して発光させるステップと、を備える。
【0010】
以上に記載の光源装置、発光の制御方法及びプログラムにおいては、複数の光源のうち少なくとも１つがランダムに発光されるため、光源が周期的に発光される場合と比較して、ユーザが認識するちらつき現象を抑制することができる。
【発明の効果】
【0011】
本開示により、ちらつき現象を抑制することが可能な光源装置、発光の制御方法及びプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】関連技術にかかるディスプレイ９０の断面図である。
【図2】関連技術にかかるＬＥＤ基板９１の上面図である。
【図3】関連技術にかかるＬＥＤ素子９２の制御方法を示すグラフである。
【図4】実施の形態１にかかる光源装置１０のブロック図である。
【図5】実施の形態１にかかる発光部１４の配置例を示す上面図である。
【図6】実施の形態１にかかる発光制御例を示すグラフである。
【図7】実施の形態１にかかる発光部１４の他の配置例を示す上面図である。
【図8】実施の形態１にかかる発光部１４の他の配置例を示す上面図である。
【図9】実施の形態２にかかる光源装置２０のブロック図である。
【図10】実施の形態２にかかるＬＥＤ基板２４の上面図である。
【図11】実施の形態２にかかる発光制御の第一の例を示すグラフである。
【図12】実施の形態２にかかる超低輝度状態での発光制御の例を示すグラフである。
【図13】実施の形態２にかかるＬＥＤ基板２４の上面図である。
【図14】実施の形態２にかかる発光制御の第二の例を示すグラフである。
【図15】実施の形態４にかかる発光制御例を示すグラフである。
【図16】実施の形態４にかかる受光素子のモニター波形例を示すグラフである。
【図17】実施の形態４にかかる（ｉ）の領域での発光パターン例を示すグラフである。
【図18】実施の形態５にかかるＬＥＤ基板２４のバリエーションを示す図である。
【図19】実施の形態５にかかるＬＥＤ基板２４のバリエーションを示す図である。
【図20】実施の形態５にかかるディスプレイ５０の断面図である。
【図21】実施の形態６にかかる光源装置の内部回路６０を示すブロック図である。
【図22】コンピュータのハードウェア構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
（関連技術）
本開示の実施の形態を説明する前に、関連技術について説明する。図１は、関連技術に係るディスプレイ９０の断面図である。ディスプレイ９０は、ＬＥＤ基板９１、レンズＬ、輝度上昇フィルムＦ及び液晶パネルＰを備える。
本開示の実施の形態を説明する前に、関連技術について説明する。図１は、関連技術に係るディスプレイ９０の断面図である。ディスプレイ９０は、ＬＥＤ基板９１、レンズＬ、輝度上昇フィルムＦ及び液晶パネルＰを備える。
【0014】
ＬＥＤ基板９１は、その基板上に設けられた複数のＬＥＤ素子９２から光を照射する。照射された光はレンズＬに入射され、屈折されて輝度上昇フィルムＦに到達する。輝度上昇フィルムＦは、入射光のうち、所定の方向に偏光された（コヒーレントな）光だけを液晶パネルＰに通し、その他の入射光は反射してレンズＬ側に戻す。輝度上昇フィルムＦは、例えばＤＢＥＦ（Dual Brightness Enhancement Film）を適用することができる。
【0015】
レンズ側に戻された入射光は、レンズ、ＬＥＤ基板９１に順番に到達した後、ＬＥＤ基板９１により反射され、輝度上昇フィルムＦに再度到達する。このとき、輝度上昇フィルムＦに再度到達した入射光の中で所定の方向に偏光されたものは、液晶パネルＰに通され、その他の光は反射してレンズ側に戻される。このメカニズムにより、所定の方向に偏光された光が無駄なく液晶パネルＰに入射される。ユーザが液晶パネルＰを視認することで、ユーザは画像を見ることができる。
【0016】
図２は、ＬＥＤ基板９１の上面図である。ＬＥＤ基板９１は、ＬＥＤチップ９３をそれぞれ有する複数のＬＥＤ素子９２と、基板本体９４を備える。複数のＬＥＤ素子９２は、正方格子状にＬＥＤ基板９１に配置されている。ＬＥＤ素子９２は、制御部（不図示）により、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）調光によって、個別にその発光が制御される。具体的には、ＬＥＤ素子９２を大きな発光量で発光させる場合には、発光制御に用いられる発光パルス幅を長くし、小さな発光量で発光させる場合には発光パルス幅を短くする制御がなされる。
【0017】
なお、以降の説明において、「輝度」は発光パルスにおけるピーク値を意味し、「発光量」は、発光パルスが継続することによる所定時間内での発光量を意味する。「発光量」は、輝度値に、パルス幅である発光パルスの継続時間を乗算した値で表すこともできる。
【0018】
図３は、ＬＥＤ素子９２の制御方法を示す。ＬＥＤ素子９２は、図３の（１）～（３）に示されるとおり、同期信号Ｓｙｎｃのパルスに基づく周期的な発光パルスに基づいて発光する。同期信号Ｓｙｎｃのパルスは、ｔ１、ｔ２、ｔ３において発生しており、そのパルスによって（１）～（３）の発光パルスが生成される。
【0019】
（１）～（３）におけるそれぞれの発光パルスのパルス幅Ｔｗは可変であり、表示する画像に応じて変化する。しかしながら、（１）～（３）における発光パルスは、全て同じタイミングで生成される。
【0020】
全てのＬＥＤ素子９２の発光タイミングが同じであるため、受光素子においては、個別のＬＥＤ素子９２の輝度値を検出することができない。そのため、ＬＥＤ素子９２同士の輝度差が調整できず、ディスプレイ９０の映像におけるユニフォーミティ（均一性）が悪くなってしまう。また、同じタイミングで全てのＬＥＤ素子９２に電流が供給されるため、消費電流の変化が大きくなる。電源回路をこれに対応させようとすると、コストアップにつながってしまう。
【0021】
さらに、発光量が小さい状態になるほど、発光パルスの発光時間幅が狭くなり、発光パルスの間隔（発光ＯＮから次の発光ＯＮまでのタイミング）も長くなる。この発光のＯＮ－ＯＦＦが、ユーザにとって、ちらつき現象として認識されてしまう。特に、発光が周期的な場合には、ちらつき現象として認識されやすい。
【0022】
また、ＬＥＤ素子９２を発光させることにより、ＬＥＤ素子９２が発熱するため、ＬＥＤ素子９２の輝度に変化が生じ、輝度ムラが発生する可能性がある。特に、低輝度での発光においては、ＬＥＤ素子９２が発光するか否かが不安定な状態であるから、温度による輝度の変化が大きくなる。この輝度ムラは、ＬＥＤ素子９２に流れる電流量を制御するだけでは解消するのに限界があり、発光状態を実際に検出することがその解消に必要と考えられる。
【0023】
本開示は、以上の記載に鑑み、ユーザがちらつき現象を認識しないように、ＬＥＤの発光を制御する技術に関する。以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に記載の実施の形態、及びそこに記載された個別の技術的特徴は、任意に組み合わせて用いることができることは言うまでもない。
【0024】
（実施の形態１）
実施の形態１では、本開示の技術の概略について記載する。図４は、実施の形態１に係る光源装置１０のブロック図である。光源装置１０は、光源１１ａ、１１ｂ、光検出器１２及び発光制御部１３を備える。光源１１ａ、１１ｂ及び光検出器１２は、発光部１４に含まれる。
実施の形態１では、本開示の技術の概略について記載する。図４は、実施の形態１に係る光源装置１０のブロック図である。光源装置１０は、光源１１ａ、１１ｂ、光検出器１２及び発光制御部１３を備える。光源１１ａ、１１ｂ及び光検出器１２は、発光部１４に含まれる。
【0025】
光源１１ａ（第１の光源）及び光源１１ｂ（第２の光源）は、例えばＬＥＤ等の発光素子であり、発光制御部１３によってそれらの発光が制御される。
【0026】
光検出器１２（光検出部）は、光源１１ａ、１１ｂのそれぞれの発光を検出するものであり、例えば光電効果を利用したフォトダイオード、フォトトランジスタ（照度センサ）、フォトレジスタといった受光素子であっても良い。光検出器１２は、検出した発光に応じた信号を発光制御部１３に出力する。
【0027】
発光制御部１３は、光検出器１２からの信号（発光の検出結果）に基づいて、光源１１ａ、１１ｂに制御信号を出力することで、光源１１ａ、１１ｂを個別に制御して発光させる。例えば、発光制御部１３は、光源１１ａ、１１ｂの輝度（発光パルスの高さ）、幅又は間隔（Ｄｕｔｙ比）の少なくともいずれかを変更することにより、光源１１ａ、１１ｂの発光量を変更しても良い。
【0028】
発光制御部１３は、光源１１ａ、１１ｂの少なくともいずれかを経時的にランダムに発光させ、かつ、光検出器１２が光源１１ａ、１１ｂの発光を検出するタイミングが重ならないように、光源１１ａ、１１ｂを発光させるよう制御する。
【0029】
ここで、「光源を経時的にランダムに発光させる」（以降、単に「ランダムに発光させる」と記載する）とは、光源の発光が周期的になされず、サンプルとなる所定の経過時間内において、発光間隔に（誤差ではなく）有意に異なる期間があることをいう。これにより、光源が周期的に発光される場合と比較して、ユーザが認識するちらつき現象を抑制することができる。発光制御部１３は、光源１１ａ、１１ｂのいずれかのみをランダムに発光させても良いし、その両方をランダムに発光させても良い。ただし、両方をランダムに発光させることで、ユーザが認識するちらつき現象をより効果的に抑制することができる。
【0030】
さらに、付加的な特徴として、光源装置１０に光検出器１２を設け、光検出器１２が光源１１ａ、１１ｂの発光を個別に検出し、発光制御部１３が、光検出器１２の検出結果に基づいて、光源１１ａ、１１ｂを個別に制御して発光させることが挙げられる。これにより、光源１１ａ、１１ｂの温度変化により光源に輝度変化が生じても、光検出器１２がその輝度変化を検出して発光制御部１３にフィードバックすることで、発光制御部１３は光源の輝度変化を抑制することができる。
【0031】
また、光源１１ａ、１１ｂの発光を光検出器１２が検出するタイミングが重ならないように制御することにより、光検出器１２は、光源１１ａの発光と、光源１１ｂの発光とを区別して（切り分けて）検出できる。そのため、発光制御部１３は、検出された光源１１ａの発光状態に基づいて、光源１１ａの発光を制御し、検出された光源１１ｂの発光状態に基づいて、光源１１ｂの発光を制御することで、光源１１ａ、１１ｂの発光を個別に制御することができる。
【0032】
光検出器１２が光源１１ａ、１１ｂの発光を検出するタイミングが重ならないように、発光制御部１３が光源１１ａ、１１ｂを発光させるタイミングの具体例について説明する。
【0033】
【0034】
【0035】
発光制御部１３は、光源１１ｂの発光タイミングを光源１１ａの発光タイミングからｔｘだけ後にずらすことで、光源１１ａと１１ｂの発光検出タイミングを重ならないようにしている。なお、ｔｘを光源１１ａの１回の発光パルスの発光期間ｔｐよりも大きくすることが、光源１１ａ、１１ｂの発光検出タイミングを確実に重ならなくするという点で好ましい。
【0036】
なお、光検出器１２は、光源１１ａ、光源１１ｂとそれぞれ略等距離に位置していなくても良い。例えば、図７に示すように、光源１１ａが光源１１ｂに比較して光検出器１２の近くに配置されていても良いし、図８に示すように、光源１１ｂが光源１１ａに比較して光検出器１２の近くに配置されていても良い。このようにしても、各光源から光検出器１２までの距離差に応じて生ずる検出タイミングの差はわずかであるから、図６に示した制御と同様の制御が可能である。
【0037】
以上の記載では、光源１１ｂの発光タイミングを光源１１ａの発光タイミングよりも後にずらす方法について説明したが、光源１１ａの発光タイミングを光源１１ｂの発光タイミングよりも後にずらす場合でも、同様の制御が実行できる。
【0038】
また、発光部１４に含まれる光源は、光源１１ａ、１１ｂ以外のものがあっても良い。例えば、発光部１４には、複数の光源が格子状に並んでいてもよく、光源１１ａ、１１ｂはその中の隣接した（最近接の）光源であっても良いし、離れた光源であっても良い。
【0039】
また、光検出部として、光源１１ａに対応した第１の光検出器と、光源１１ｂに対応した第２の光検出器を個別に設け、それぞれの光検出器が光源１１ａ、１１ｂのそれぞれの発光を検出する構成を採用しても良い。この場合、光源１１ａ、１１ｂの発光タイミングが重なった（同時）としても、光源１１ａ、１１ｂの発光を光検出器１２は個別に取得できる。そのため、光源１１ａ、１１ｂの発光を個別に制御することができる。なお、この場合でも、光源１１ａ、１１ｂの少なくともいずれかをランダムに発光させることで、ちらつき現象を抑制することができる。
【0040】
このように光検出器１２を個別に設けることで、制御で実行する処理をより容易にすることができる。ただし、図５に記載された構成においては、光検出器１２の個数を削減できるという利点がある。
【0041】
なお、光源装置１０において光検出器１２は必須ではなく、発光制御部１３は光検出器１２の検出結果を用いずに、予め設定された光源の輝度と制御信号の対応関係に基づいて、光源１１ａ、１１ｂが所望の輝度となるように制御することができる。このような構成であっても、光源１１ａ、１１ｂの少なくともいずれかをランダムに発光させることで、ちらつき現象を抑制させることができる。
【0042】
以上に記載された光源装置は、ヘッドアップディスプレイ（以降、ＨＵＤと記載）のバックライト光源に適用することができる。適用されるＨＵＤは、例えばＴＦＴ（Thin Film Transistor）方式によって実現される。例えば、ＨＵＤは、本実施の形態に記載の光源装置１０のほか、図１に記載のような、レンズＬ、輝度上昇フィルムＦ及び液晶パネルＰを備える。
【0043】
ＨＵＤは、飛行機の操縦、自動車の運転、医療、コンピュータゲーム等の多様な分野に用いられる。例えば、自動車の分野では、ＨＵＤは、車のスピードや進行方向を示す矢印等を表示して、車の安全運転を支援するために用いられる。近年では、実走行の風景に表示をマッチングして投影する拡張現実（ＡＲ：Augmented Reality）ＨＵＤの技術も注目されている。
【0044】
ＨＵＤは、視野角の拡大、高輝度化及び高精細化によって、表示コンテンツの視認性を向上させることや、画像の表示形態及び表示位置をユーザーフレンドリーなものにすることが求められている。さらに、ＨＵＤには、ポストカードエフェクトの抑制、画面の明るさの均一性、さらには高コントラスト化といった課題もある。
【0045】
さらに、ＨＵＤの映し出す映像の輝度は、自動車の走行シチュエーションに合わせる必要がある。例えば、晴天の雪道における走行中には、ＨＵＤの表示に高い明るさ（例えば１万ｎｉｔ以上）が要求される。この状態で、ＨＵＤの表示が暗くなると、運転者はＨＵＤの表示を認識できない可能性がある。一方、暗闇下の走行中には、ＨＵＤの表示にかなり低い明るさ（例えば数ｎｉｔ程度）が要求される。この状態で、ＨＵＤが高い明るさで表示をすると、運転者はＨＵＤの表示は認識できるものの、運転時に車外の景色を十分に認識できなくなる可能性がある。以上から、ＨＵＤに使う光源には広いダイナミックレンジが必要とされる。
【0046】
このような課題を解決するための手段として、複数のＬＥＤ素子の輝度又は発光量を個別に制御する光源のローカルディミング技術が想定される。特に、多数のＬＥＤ素子を高精度に制御することができれば、上述の課題の解決に多大な貢献をすることになる。
【0047】
ＨＵＤが用いるＬＥＤ素子の特性上、広いダイナミックレンジで安定したＬＥＤ素子の発光制御を行うためには、大きな発光量を実現するためのＬＥＤ素子への印可電圧を制御するＤＣ調光だけでなく、微小な発光量を実現するためのＰＷＭ調光も必要である。しかしながら、上述のとおり、微小な発光状態では、発光パルスの発光時間幅が狭くなり、また発光パルスの間隔も長くなるため、ちらつき現象が発生しやすい。そのため、運転者が暗闇下を走行中に、ＨＵＤの表示をちらつき現象として認識することで、表示を正確に認識できない可能性や、疲労が蓄積する可能性があった。
【0048】
上述のとおり、実施の形態１に記載の光源装置１０は、光源をランダムに発光させることにより、ユーザが認識するちらつき現象を抑制することができる。したがって、微小な発光状態においてもちらつき現象が抑制されたＨＵＤの表示が可能である。そのため、自動車において最大の課題である、安全な運転をより確実に実現できる。これは、テレビ等に用いられる一般的なディスプレイからは、想到できない効果といえる。
【0049】
また、複数の光源（例えばＬＥＤ素子）の発光を区別して検出可能とすることで、各光源の発光を的確に制御することができる。そして、光源装置内部で温度変化が生じ、光源の輝度に変化が生じた場合でも、発光制御部は、光源の輝度を、車外の景色等の状況に応じて制御することができる。これにより、温度変化に耐性があり、かつ高精度なローカルディミングと、コントラスト向上（広いダイナミックレンジ）という効果を奏する。
【0050】
ただし、実施の形態１に記載の光源装置１０は、一般的なディスプレイの光源装置としても、搭載可能である。
【0051】
（実施の形態２）
実施の形態２では、本開示の技術のより詳細な例について記載する。図９は、実施の形態２に係る光源装置２０のブロック図である。光源装置２０は、ディスプレイのバックライト光源として機能するものであり、光源としてのＬＥＤ素子２１、光検出器としての受光素子２２及び発光制御部２３を備える。ＬＥＤ素子２１及び受光素子２２は、ＬＥＤ基板２４に含まれる。
実施の形態２では、本開示の技術のより詳細な例について記載する。図９は、実施の形態２に係る光源装置２０のブロック図である。光源装置２０は、ディスプレイのバックライト光源として機能するものであり、光源としてのＬＥＤ素子２１、光検出器としての受光素子２２及び発光制御部２３を備える。ＬＥＤ素子２１及び受光素子２２は、ＬＥＤ基板２４に含まれる。
【0052】
図１０は、ＬＥＤ基板２４の上面図である。ＬＥＤ基板２４の基板本体２５上には、１８個のＬＥＤ素子２１と、１０個の受光素子２２が、それぞれ正方格子状に配置されている。各ＬＥＤ素子２１は、ＬＥＤチップ２６を有する。ここで、正方格子状に配置された４個のＬＥＤ素子２１の中央に、１個の受光素子２２が配置されている。したがって、この１個の受光素子２２と、４個のＬＥＤ素子２１との距離は略等距離である。なお、ＬＥＤ基板２４の上方には、図１に記載したようなレンズＬ、輝度上昇フィルムＦ及び液晶パネルＰが設けられる。光源装置２０、レンズＬ、輝度上昇フィルムＦ及び液晶パネルＰは、ディスプレイ（表示装置）を構成する。
【0053】
発光制御部２３は、各受光素子２２からの信号（発光の検出結果）に基づいて、各ＬＥＤ素子２１にＤＣ（Direct Current）調光又はＰＷＭ調光による制御信号を出力することで、各ＬＥＤ素子２１を個別に制御して発光させる。ここで、発光制御部２３は、各ＬＥＤ素子２１をそれぞれランダムに発光させ、かつ、各受光素子２２がＬＥＤ素子２１の発光を検出するタイミングが重ならないように、各ＬＥＤ素子２１を発光させるよう制御する。以下、具体的な制御例について説明する。
【0054】
（第一の例）
図１１は、ＬＥＤ素子２１の発光タイミングの制御を示す第一の例である。図１１では、１８個あるＬＥＤ素子２１の一部である、図１０における（ａ）～（ｄ）の４個分の発光タイミングが図示されている。図１１に示した（ａ）～（ｄ）の発光タイミングは、周期的ではなくランダムである。
図１１は、ＬＥＤ素子２１の発光タイミングの制御を示す第一の例である。図１１では、１８個あるＬＥＤ素子２１の一部である、図１０における（ａ）～（ｄ）の４個分の発光タイミングが図示されている。図１１に示した（ａ）～（ｄ）の発光タイミングは、周期的ではなくランダムである。
【0055】
また、互いに最近接である（隣接する）（ａ）と（ｂ）については、それぞれのＬＥＤ素子２１の発光タイミングをずらして、オーバーラップしないように、順次発光している。したがって、図１０において、（ａ）と（ｂ）から略等距離に位置する受光素子２２（ｅ）は、（ａ）の発光と（ｂ）の発光を区別して検出できる。互いに隣接する（ｂ）と（ｃ）、（ｃ）と（ｄ）についても、同様に、オーバーラップしないように発光タイミングをずらしている。したがって、図１０において、（ｂ）と（ｃ）から略等距離に位置する受光素子２２（ｆ）は、（ｂ）の発光と（ｃ）の発光を区別して検出できるし、（ｃ）と（ｄ）から略等距離に位置する受光素子２２（ｇ）は、（ｃ）の発光と（ｄ）の発光を区別して検出できる。
【0056】
上述のとおり、発光量が微小になるほど、発光パルスの発光時間幅が狭くなり、また発光パルスの間隔（発光ＯＮから次の発光ＯＮまでのタイミング）も長くなる。この発光のＯＮ－ＯＦＦが、ユーザにとって、ちらつき現象として認識されてしまう。しかしながら、図１１に示したとおり、発光制御部２３が、各ＬＥＤ素子２１の発光パルスの周期性をなくし、発光パルスの間隔を経時的にランダムにするように生成することで、ユーザにとってちらつき現象が視認しにくくなる。
【0057】
図１２は、図１１に示した発光タイミングの制御例から、さらに発光量を小さくする場合（所定の閾値以下の発光量である、いわゆる超低輝度の場合）の発光タイミングの制御例を示す。図１２における（ａ）～（ｄ）において、複数の発光タイミングのうちの一部がマスクされて（間引きされて）発光が抑えられることにより、全体の発光量が下げられている。なお、図１２では、各（ａ）～（ｄ）において、マスクを行うタイミングを経時的にランダムとしている。この方が、マスクを周期的に行うよりも、ちらつき現象をより抑制することができる。なお、マスク制御をするＬＥＤ素子２１は、（ａ）～（ｄ）のうちいずれか１個以上のＬＥＤ素子２１であっても良い。
【0058】
以上の例では、図１０におけるＬＥＤ素子２１の（ａ）～（ｄ）の発光制御を例示したが、（ａ）～（ｄ）以外の１４個のＬＥＤ素子２１についても、同様の発光制御が可能である。また、ＬＥＤ素子２１においては、発光タイミングを周期的ではなく経時的にランダムとなるように生成するか、又は、発光タイミングをマスクするタイミングを経時的にランダムなものとするか、いずれか片方のみの制御がなされても良い。さらに、その制御対象となるのは、１個以上の任意の個数のＬＥＤ素子２１であって良い。このような制御を実行することで、ちらつき現象を一層抑制することができる。
【0059】
（第二の例）
図１３は、第二の例を説明するためのＬＥＤ基板２４の上面図である。ＬＥＤ基板２４上に配置された１８個のＬＥＤ素子２１は、（ｐ）～（ｓ）の４つの区分に分けられる。（ｐ）～（ｓ）は、次に記載のとおり、発光タイミングを制御するための区分である。
図１３は、第二の例を説明するためのＬＥＤ基板２４の上面図である。ＬＥＤ基板２４上に配置された１８個のＬＥＤ素子２１は、（ｐ）～（ｓ）の４つの区分に分けられる。（ｐ）～（ｓ）は、次に記載のとおり、発光タイミングを制御するための区分である。
【0060】
図１４は、ＬＥＤ素子２１の発光タイミングの制御を示す第二の例である。図１４では、（ｐ）～（ｓ）の４パターン分の発光タイミングが図示されている。ここで、（ｐ）～（ｓ）は、発光タイミングが互いにオーバーラップしないように制御されている。具体的には、（ｐ）は同期信号ＳＹＮＣの立ち上がりに同期して、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３で発光パルスが生成されており、（ｑ）、（ｒ）、（ｓ）となるにつれて発光タイミングが遅くなるようにずれる。これは、（ｐ）～（ｓ）の４個のＬＥＤ素子２１からそれぞれ略等距離に位置する１個の受光素子２２が、その４個のＬＥＤ素子２１を個別に順次受光するためである。以上の制御により、ＬＥＤ基板２４全体において、１個の受光素子２２で４個のＬＥＤ素子２１の発光を個別に検出できるため、全てのＬＥＤ素子２１の発光している輝度をモニターできる。
【0061】
また、図１４に示した各（ｐ）～（ｓ）の４パターン分の発光タイミングは、元々周期的なタイミングである。しかしながら、（ｐ）～（ｓ）において、それぞれランダムなタイミングでマスクを行うことにより、（ｐ）～（ｓ）はランダムに発光されるよう制御される。このマスク制御により、ちらつき現象を抑制することができる。この制御は、所定の閾値以下の発光量の場合に実行することができる。
【0062】
以上に記載した第二の例では、発光タイミング、マスク制御ともに、（ｐ）～（ｓ）に示した４通りのパターンで十分であるため、第一の例に比較して、発光制御部２３が発光制御のために生成するパターン数を少なくすることができる。
【0063】
そして、第一、第二の例においては、各受光素子２２が受光した検出値（発光ピーク値）と、既知である発光パルスの発光時間と、各受光素子２２とその受光素子２２に最近接する４個のＬＥＤ素子２１との距離を用いて、各ＬＥＤ素子２１の輝度値を個別に算出できる。その算出した輝度値を各ＬＥＤ素子２１の目標輝度値に合わせる制御をすることで、各ＬＥＤ素子２１の個別の輝度制御が可能になる。また、この輝度制御で、光源装置２０全体の表示輝度を均一にし、かつ、温度変化による輝度変化を抑制することもできる。なお、この輝度制御において、受光素子２２は、その受光素子２２に最近接していないＬＥＤ素子２１の発光も検出する可能性がある。しかしながら、その検出値を無視できるレベルとなるように発光輝度を設定すること、又は予めその検出値を混入ノイズとして補正することは、当業者にとって非常に容易である。
【0064】
（第三の例）
図１３において、ＬＥＤ基板２４の４隅に設けられたＬＥＤ素子２１を除く任意のＬＥＤ素子２１から略等距離（かつ最近接距離）には、２つの受光素子２２（第１及び第２の光検出器）が存在する。ＬＥＤ素子２１が発光したとき、これらの２個の受光素子２２は同時に検出値を検出する。これらの２個の受光素子２２の感度が同じであれば、２個の受光素子２２の検出値は同じ値となるが、感度がばらついている場合にはこの限りではない。その場合には、各受光素子２２が検出した検出値に基づいて、この２個の受光素子２２の感度ばらつきに対するキャリブレーションを容易に行うことができる。なお、ＬＥＤ基板２４の４隅に設けられたＬＥＤ素子２１は、発光を検出可能な受光素子２２が１個であるため、このキャリブレーションにおいて発光させる必要はない。
図１３において、ＬＥＤ基板２４の４隅に設けられたＬＥＤ素子２１を除く任意のＬＥＤ素子２１から略等距離（かつ最近接距離）には、２つの受光素子２２（第１及び第２の光検出器）が存在する。ＬＥＤ素子２１が発光したとき、これらの２個の受光素子２２は同時に検出値を検出する。これらの２個の受光素子２２の感度が同じであれば、２個の受光素子２２の検出値は同じ値となるが、感度がばらついている場合にはこの限りではない。その場合には、各受光素子２２が検出した検出値に基づいて、この２個の受光素子２２の感度ばらつきに対するキャリブレーションを容易に行うことができる。なお、ＬＥＤ基板２４の４隅に設けられたＬＥＤ素子２１は、発光を検出可能な受光素子２２が１個であるため、このキャリブレーションにおいて発光させる必要はない。
【0065】
また、キャリブレーションの対象となる２個の受光素子２２は、発光対象となる特定のＬＥＤ素子２１から略等距離にあるものでなくても良い。ただし、略等距離にある方が、２つの検出値の比較をより容易に実行できるという利点がある。
【0066】
以上に示した光源装置２０の制御によって、微小発光状態においてもちらつき現象を抑制し、視認性良くディスプレイに映像を表示することができる。さらに、各ＬＥＤ素子２１の輝度を正確に検出した制御（高精度なローカルディミング）ができる。そのため、ＬＥＤ素子２１やその他の部品の駆動に伴う温度変化があっても、ＬＥＤ素子２１の輝度ムラを抑制すること、又は映像のコントラストを向上させることができる。
【0067】
特に、実施の形態２では、以下の効果を奏する。
（１）隣接するＬＥＤ素子２１の発光パルスが重ならない（オーバーラップしない）ように発光するため、ＬＥＤ素子２１と１対１対応で受光素子２２を設ける必要がなく、より少ない数の受光素子２２で各ＬＥＤ素子２１の輝度値を周期的に把握することができる。そのため、映像のユニフォーミティ（均一性）を向上させることができる。
（２）受光素子２２間の感度ばらつきを補正できるので、ユニフォーミティをさらに向上させることができる。
（３）ＬＥＤ素子２１に異なるタイミングで電流を供給することにより、消費電流の変化を少なくすることができる。したがって、ＬＥＤ駆動電源の負荷を軽減させることができるほか、光源装置２０が発する電磁波を抑制できるため、ＥＭＣ（Electromagnetic Compatibility）の観点からも効果を生ずる。
（１）隣接するＬＥＤ素子２１の発光パルスが重ならない（オーバーラップしない）ように発光するため、ＬＥＤ素子２１と１対１対応で受光素子２２を設ける必要がなく、より少ない数の受光素子２２で各ＬＥＤ素子２１の輝度値を周期的に把握することができる。そのため、映像のユニフォーミティ（均一性）を向上させることができる。
（２）受光素子２２間の感度ばらつきを補正できるので、ユニフォーミティをさらに向上させることができる。
（３）ＬＥＤ素子２１に異なるタイミングで電流を供給することにより、消費電流の変化を少なくすることができる。したがって、ＬＥＤ駆動電源の負荷を軽減させることができるほか、光源装置２０が発する電磁波を抑制できるため、ＥＭＣ（Electromagnetic Compatibility）の観点からも効果を生ずる。
【0068】
また、実施の形態２に記載された光源装置２０も、実施の形態１に記載された光源装置１０と同様、ディスプレイ全般の光源装置として搭載可能であるが、ＨＵＤのバックライト光源に適用することで、一層の効果を奏する。さらに、実施の形態２に記載の光源装置２０を用いることで、受光素子２２間の感度差をキャリブレーションできるため、画面全体の均一性をさらに向上することができる。
【0069】
（実施の形態３）
実施の形態３では、実施の形態２記載の光源装置２０において、受光素子２２の発光量の分解能を下げても、受光素子２２がＬＥＤ素子２１の発光量を精度よく検知できる方法を記載する。
実施の形態３では、実施の形態２記載の光源装置２０において、受光素子２２の発光量の分解能を下げても、受光素子２２がＬＥＤ素子２１の発光量を精度よく検知できる方法を記載する。
【0070】
ディスプレイに適用される光源装置において、映像のダイナミックレンジを向上させることは重要な課題である。例えば、ＨＵＤの表示する映像における輝度比率は約１：３０００～４０００である。この大きいダイナミックレンジの光を受光素子で正確に検知するためには、１２ｂｉｔ（４０９６ｓｔｅｐ）の分解能では不足であり、１３～１４ｂｉｔの分解能をもつ回路が必要である。
【0071】
実施の形態３は、この課題に鑑み、回路の簡素化又はコストダウンを図るためのものである。図１５は、ＨＵＤで表示させる輝度に合わせたＬＥＤ素子の発光制御方法例を示したグラフである。図１５の縦軸は発光量、横軸はＬＥＤ素子に流れるＤＣ電流値である。
【0072】
図１５において、ＤＣ電流値がＩ１以上であって発光量がＮ１以上の領域を（ｉ）、ＤＣ電流値がＩ１未満Ｉ２以上であって発光量がＮ１以上未満Ｎ２以上の領域を（ｉｉ）、ＤＣ電流値がＩ２未満であって発光量がＮ２の領域を（ｉｉｉ）と定義している。なお、ＤＣ電流値と輝度値とは線形の関係であり、Ｉ１＞Ｉ２、Ｎ１＞Ｎ２である。また、上述のとおり、発光量は、輝度値に、パルス幅である発光パルスの継続時間を乗算した値で表される値である。
【0073】
（ｉ）の領域では、ＤＣ調光による制御、（ｉｉ）の領域では、ＰＷＭ調光による制御、（ｉｉｉ）の領域では、ＰＷＭ調光及び発光パルスにマスクをする制御がなされている。発光パルスにマスクをする技術については、実施の形態２に記載したとおりである。
【0074】
なお、発光制御において、（ｉ）の領域におけるＨＵＤの発光量（輝度値）とＤＣ電流値の関係、（ｉｉ）の領域におけるＨＵＤの発光量とＰＷＭ調光時のＤｕｔｙ比の関係、及び（ｉｉｉ）の領域におけるＨＵＤの発光量と発光パルスをマスクする量との関係は既知である。また、（ｉ）の領域において、ＤＣ調光時の受光素子で検知される輝度値と、実際のＬＥＤの輝度値との関係も既知である。
【0075】
図１６は、（ｉ）～（ｉｉｉ）に示した各制御方式を実行した場合における、受光素子のモニター波形の一例である。図１６を参照すると、発光量がＮ１以上の大きな発光量である（ｉ）の領域で発光した場合には、ＤＣ調光により、ＬＥＤ素子に流す電流が可変となることで、ＬＥＤ素子の輝度のピーク値（図１６のグラフにおける高さ）が可変となる。このピーク値は、最大輝度に対応したピーク値まで上げることができる。
【0076】
図１６において、発光量がＮ１未満の小さな発光量である（ｉｉ）、（ｉｉｉ）の領域では、いずれの場合においても、ＬＥＤ素子の１回の発光パルスにおけるピーク値は変わらない。そのため、受光素子がモニターする波形ピーク値も、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）の領域で変化しない。
【0077】
（ｉｉ）の領域においては、ＰＷＭ調光により、１回の発光パルスのパルス幅（発光時間）が可変となる。つまり、Ｄｕｔｙ比が変化する。これにより、受光素子がモニターする発光量も変化する。
【0078】
一方、（ｉｉｉ）の領域においては、１回の発光パルスのパルス幅が最小となっており、パルス幅をこれ以上狭めることはできない。そのため、一部の発光パルスをマスクすることにより、所定時間内の発光パルスの回数を変化させて、発光量を変化させている。
【0079】
以上から、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）の領域においては、受光素子で検知した発光パルスのピーク値に発光期間を乗算し、単位時間あたりの換算をすることで、発光量が計算できる。従って、以下に示すとおり、受光素子の検出ダイナミックレンジを下げることができる。
【0080】
例えば、ＤＣ調光における最大輝度をＡ（ｎｉｔ）、その最大輝度における最大電流値をＢ（ｍＡ）、ＤＣ調光における発光制御の限界となる電流値を１（ｍＡ）とする。このとき、ＤＣ調光における電流値１（ｍＡ）での輝度はＡ／Ｂ（ｎｉｔ）となる。したがって、輝度Ａ～Ａ／Ｂ（ｎｉｔ）までは、ＤＣ調光における制御がなされる。そして、輝度Ａ／Ｂ（ｎｉｔ）未満では、（ｉｉ）又は（ｉｉｉ）による制御がなされる。
【0081】
このため、最大輝度と制御の閾値となる輝度との比率はＡ：Ａ／Ｂ＝Ｂ：１となる。例えばＢが数十～数百程度であれば、上述の発光制御を実現するために受光素子に必要な分解能は８～９ｂｉｔ（２５６～５１２Ｓｔｅｐ）程度であり、１３～１４ｂｉｔもの分解能は不要である。つまり、受光素子に必要な検出ダイナミックレンジが小さくなる。そのため、受光素子の回路を相当に安価なものとすることができる。
【0082】
上述のとおり、ＨＵＤでは、多数のＬＥＤ素子を用いた広いダイナミックレンジの輝度制御が望まれている。そのため、受光素子に必要な検出ダイナミックレンジを小さくすることは、ＨＵＤの分野において特に大きな効果を奏する。
【0083】
図１７は、発光パターン例を示すグラフである。（ｐ）～（ｓ）は、図１３に示したとおり、複数のＬＥＤ素子の発光パターンを示す。図１７において、時刻ｔ１以前の区間は、発光パルスのピーク値、パルス幅及び間隔（Ｄｕｔｙ比）を一定とした発光パルスにより各ＬＥＤ素子を発光させて、各ＬＥＤ素子の発光輝度をモニターする区間（輝度値検出区間）である。輝度値検出区間では、基準となる発光パルスのピーク値及びＤｕｔｙ比を決定し、その発光パルスにより得られると予測される輝度値と、実際に検出した輝度値を比較することで、所望の輝度値を得るための輝度値－発光パルスの関係を取得する。
【0084】
図１７に示したとおり、輝度値検出区間においては、（ａ）～（ｄ）の発光タイミングは重なっておらず、互いにずれている。輝度値検出区間では、実施の形態１、２で説明した制御が可能であるため、受光素子が個別にＬＥＤ素子の発光輝度を検出することによって、ＬＥＤ素子の発光輝度を個別に制御することができる。
【0085】
時刻ｔ１～ｔ２の区間は、調光による発光量制御をする区間（調光区間）である。この調光区間では、上述の輝度値検出区間で調整した輝度値－発光パルスの関係を用いて、所望の発光量で発光させる調光がなされる。調光区間においては、図１５の（ｉ）～（ｉｉｉ）のいずれの領域における調光制御がなされても良い。また、調光区間においては、受光素子はＬＥＤ素子の発光を検出しない。
【0086】
時刻ｔ２以降は、再び輝度値検出区間となっており、時刻ｔ１～ｔ２の調光区間において温度変化等により輝度値－発光パルスの関係に変化が生じた場合でも、正しい輝度値－発光パルスの関係を算出することができる。このように、調光区間中に輝度値検出区間（キャリブレーション区間）を周期的に設け、輝度値検出区間においてＬＥＤ素子の輝度値－発光パルスの関係を取得することで、ＬＥＤ素子の輝度値をより精度良く制御できる。
【0087】
（実施の形態４）
（バリエーション１）
実施の形態４では、実施の形態２記載のＬＥＤ基板２４のバリエーションを示す。図１８は、ＬＥＤ基板３４の中心付近に受光素子３２を１個配置した場合の実施例になる。この場合、図１８に示したＬＥＤ素子２１の発光を個別かつ順番に行うことで、受光素子３２は各ＬＥＤ素子２１の発光パルスを個別に検出することができる。なお、ＬＥＤ素子２１が順番に発光する期間は、例えば、図１７に示した輝度値検出区間である。
（バリエーション１）
実施の形態４では、実施の形態２記載のＬＥＤ基板２４のバリエーションを示す。図１８は、ＬＥＤ基板３４の中心付近に受光素子３２を１個配置した場合の実施例になる。この場合、図１８に示したＬＥＤ素子２１の発光を個別かつ順番に行うことで、受光素子３２は各ＬＥＤ素子２１の発光パルスを個別に検出することができる。なお、ＬＥＤ素子２１が順番に発光する期間は、例えば、図１７に示した輝度値検出区間である。
【0088】
また、受光素子３２からの距離が遠いＬＥＤ素子２１ほど、輝度値が高くなるように発光させても良い。例えば、図１８においては、ＬＥＤ素子２１（ｔ）が受光素子３２に最近接しており、ＬＥＤ素子２１（ｕ）、ＬＥＤ素子２１（ｖ）、ＬＥＤ素子２１（ｗ）の順に、受光素子３２に近い位置に設けられている。このとき、発光制御における輝度値は、ＬＥＤ素子２１（ｗ）、ＬＥＤ素子２１（ｖ）、ＬＥＤ素子２１（ｕ）、ＬＥＤ素子２１（ｔ）の順に高くすることができる。これにより、受光素子３２は、遠いＬＥＤ素子２１であっても、近いＬＥＤ素子２１と変わらない精度で発光を検出することができる。
【0089】
（バリエーション２）
次に、実施の形態２記載のＬＥＤ基板２４の別のバリエーションを示す。図１９は、ＬＥＤ基板４４において、各ＬＥＤ素子２１の近傍に、そのＬＥＤ素子２１の発光輝度を測定する受光素子４２を１個ずつ配置した場合の実施例になる。ＬＥＤ素子２１は、正方格子状に配置されている。このバリエーションでは、ＬＥＤ素子２１間の間隔が広く、受光素子４２にとって、検出対象となる近傍のＬＥＤ素子２１以外のＬＥＤ素子からの発光が、受光素子４２の輝度測定に特段の影響を及ぼさない場合を想定している。
次に、実施の形態２記載のＬＥＤ基板２４の別のバリエーションを示す。図１９は、ＬＥＤ基板４４において、各ＬＥＤ素子２１の近傍に、そのＬＥＤ素子２１の発光輝度を測定する受光素子４２を１個ずつ配置した場合の実施例になる。ＬＥＤ素子２１は、正方格子状に配置されている。このバリエーションでは、ＬＥＤ素子２１間の間隔が広く、受光素子４２にとって、検出対象となる近傍のＬＥＤ素子２１以外のＬＥＤ素子からの発光が、受光素子４２の輝度測定に特段の影響を及ぼさない場合を想定している。
【0090】
また、受光素子４２にとって、検出対象となるＬＥＤ素子２１からの戻り光（直接受光素子４２に入射せず、他の部品表面で反射して受光素子４２に入射する光）も、受光素子４２の輝度測定に特段の影響を及ぼさない。図２０は、ＬＥＤ基板２４を含めたディスプレイ５０の断面図である。ディスプレイ５０は、ＬＥＤ基板２４、レンズＬ及び液晶パネルＰを備える。レンズＬ及び液晶パネルＰは、図１に記載したものと同様であり、説明を省略する。受光素子４２は、その受光面が、検出対象となるＬＥＤ素子２１側に向けられることにより、ＬＥＤ素子２１からの直接入射光をより強く検出することができる。
【0091】
図２０では、ＬＥＤ素子２１からの光が液晶パネルＰで反射され、受光素子４２への入射光（図２０における破線）となることが示されている。しかしながら、この入射光は、受光素子４２に直接入射する光と比べて強度がかなり低いため、受光素子４２の輝度測定に特段の影響を及ぼさない。
【0092】
なお、検出対象となるＬＥＤ素子２１からの直接入射光以外の成分は、上述のように、その検出値を、検出対象の直接入射光の検出値に比較して無視できるレベルとなるように発光輝度を設定すること、又はノイズとして補正することが可能である。
【0093】
このバリエーション２において、各ＬＥＤ素子２１は、その発光タイミングを同じタイミングとすることができる。この点が、各ＬＥＤ素子２１の発光タイミングを変える必要があるバリエーション１と異なる点である。これにより、光源装置におけるＬＥＤ素子２１用の制御信号数を削減する（すなわち、ＬＥＤ用の制御回路規模を削減する）ことができる。さらに、検出対象となるＬＥＤ素子２１以外のＬＥＤ素子からの発光が、受光素子４２の輝度測定に特段の影響を及ぼさないため、ＰＷＭ制御による調光時のＤｕｔｙ幅に制限がなくなる。つまり、バリエーション１に比較して発光時の発光量を大きくできるため、発光の検出及び制御がより容易となる。
【0094】
ただし、図１９の構成において、ＬＥＤ素子２１全ての発光タイミングを同じタイミングにしなくとも良い。例えば、図１９において、最近接のＬＥＤ素子２１同士の発光タイミングを異なるタイミングとし、２番目に近接するＬＥＤ素子２１同士の発光タイミングを同じとするような発光制御をしても良い。
【0095】
なお、バリエーション１、２ともに、各ＬＥＤ素子２１をランダムに発光させることで、ちらつき現象を抑制することができる。
【0096】
（実施の形態５）
実施の形態２の例示では、（ａ）～（ｄ）又は（ｐ）～（ｓ）の４種類の発光分類に合わせた、受光素子２２が検出値をモニターするためのサンプリング信号が必要である。実施の形態５では、生成するサンプリング信号を削減するための手段を示す。
実施の形態２の例示では、（ａ）～（ｄ）又は（ｐ）～（ｓ）の４種類の発光分類に合わせた、受光素子２２が検出値をモニターするためのサンプリング信号が必要である。実施の形態５では、生成するサンプリング信号を削減するための手段を示す。
【0097】
図２１は、光源装置における内部回路６０を示すブロック図である。内部回路６０は、受光素子６１、電流－電圧変換アンプ６２（以下、アンプ６２と記載）、ＬＰＦ（Low-Pass Filter）６３及びＡ／Ｄコンバータ６４（以下、コンバータ６４と記載）を備える。
【0098】
アンプ６２は、受光素子６１が出力した電流を電圧に変換して出力する。また、アンプ６２は、受光素子６１の検知するダイナミックレンジを緩和するために、ゲインを切り替える回路を有する。例えば、アンプ６２の出力端子と抵抗Ｒとがスイッチを介して接続されており、そのスイッチのオンオフを切り替えることにより、ゲインの制御ができる。このような構成としては、一般的なフォトダイオード用Ｉ／Ｖアンプが適用できる。
【0099】
例えば、実施の形態３に示した例では、ＤＣ調光を行う領域（ｉ）でゲインＡを使用し、ＰＷＭ調光、又はＰＷＭ調光及び発光パルスにマスクをする制御がなされる領域（ｉｉ）、（ｉｉｉ）でゲインＡと異なるゲインＢを使用することができる。ただし、使用可能なゲインはこの２つのパターンにとどまらず、さらにゲインパターンを追加可能であることは言うまでもない。ゲインパターンを増やすことで、発光の検出精度向上、及びＡ／Ｄコンバータの低分解能化を図ることができる。
【0100】
例えば、上述のゲインＡ及びゲインＢのそれぞれにおけるＩ－Ｖａｍｐ出力が以下のとおりであるとする。
ゲインＡ；Ｘ１（ｎｉｔ）－Ｙ１（ｍＶ）～Ｘ２（ｎｉｔ）－Ｙ２（ｍＶ）
ゲインＢ；Ｘ１（ｎｉｔ）－Ｙ１（ｍＶ）～Ｘ３（ｎｉｔ）－Ｙ３（ｍＶ）
ただしＸ２＞Ｘ１＞Ｘ３、Ｙ２＞Ｙ１＞Ｙ３である。
ゲインＡ；Ｘ１（ｎｉｔ）－Ｙ１（ｍＶ）～Ｘ２（ｎｉｔ）－Ｙ２（ｍＶ）
ゲインＢ；Ｘ１（ｎｉｔ）－Ｙ１（ｍＶ）～Ｘ３（ｎｉｔ）－Ｙ３（ｍＶ）
ただしＸ２＞Ｘ１＞Ｘ３、Ｙ２＞Ｙ１＞Ｙ３である。
【0101】
このとき、Ａ／Ｄコンバータ６４に必要とされる分解能は、比率Ｘ２／Ｘ１（又はＹ２／Ｙ１）及びＸ１／Ｘ３（又はＹ１／Ｙ３）の両方を識別できるもので良い。仮にゲインが１つしかない場合、必要とされる分解能は比率Ｘ２／Ｘ３（又はＹ２／Ｙ３）を識別できなくてはならず、分解能を高くする必要があるが、２種類のゲインを用いる場合には、分解能を高くする必要はない。例えば、Ｘ２／Ｘ１及びＸ１／Ｘ３の値によっては、Ａ／Ｄコンバータ６４は、１２ｂｉｔ程度の分解能能力を有していれば良い。
【0102】
図２１に戻り、説明を続ける。ＬＰＦ６３は、ＰＷＭ調光時に、アンプ６２で電圧に変換されたパルス状の検出値を平滑化することで、コンバータ６４での読み取り精度を向上させる。なお、ＬＰＦ６３の次数及びカットオフ周波数といったパラメータは、任意の特性を有するシステムに適用可能とするため、自由に調整可能できる。
【0103】
コンバータ６４は、マイクロコントローラで構成されており、ＬＰＦ６３からの出力値をＡ／Ｄ変換する。変換に必要な分解能は、上述のとおり、アンプ６２のゲインを切り替えることで、高い値にする必要がなくなる。
【0104】
以上のような回路構成によって、受光素子の検出値をモニターするためのサンプリング信号を生成しなくても、分解能を高くすることなく、Ａ／Ｄ変換が可能となる。そのため、光源装置における内部回路構成を単純化できる。また、ＨＵＤにおいてダイナミックレンジを拡大した場合にも、ダイナミックレンジに合わせて分解能を高くする必要がなくなる。
【0105】
（実施の形態６）
実施の形態１、２において、光源装置に温度センサを搭載することも可能である。発光制御部は、温度センサが測定した温度に基づいて、受光素子（光検出器）の温度特性に従い、受光素子の検出値を補正する。受光素子は、その周辺温度によって検出値に影響が生ずることがあるため、検出値に補正処理をすることで、さらに正確な輝度を検知することができる。この補正処理については、公知の技術を適宜用いることができる。
実施の形態１、２において、光源装置に温度センサを搭載することも可能である。発光制御部は、温度センサが測定した温度に基づいて、受光素子（光検出器）の温度特性に従い、受光素子の検出値を補正する。受光素子は、その周辺温度によって検出値に影響が生ずることがあるため、検出値に補正処理をすることで、さらに正確な輝度を検知することができる。この補正処理については、公知の技術を適宜用いることができる。
【0106】
なお、温度センサが受光素子の近傍に設けられていれば、温度センサの検出した温度が受光素子の周辺温度であると見做しても良い。また、温度センサが受光素子から所定の距離だけ離れていれば、温度センサが検出した温度に所定の補正を加えた温度を、受光素子の周辺温度であると見做しても良い。
【0107】
（その他の実施の形態）
実施の形態２では、光源装置において、正方格子状に、基板に複数のＬＥＤ素子を配置した。しかしながら、ＬＥＤ素子を配置する方法はこれに限られず、正方格子以外の四角格子、又はその他の種類の多角形格子に沿った配置等でも良い。
実施の形態２では、光源装置において、正方格子状に、基板に複数のＬＥＤ素子を配置した。しかしながら、ＬＥＤ素子を配置する方法はこれに限られず、正方格子以外の四角格子、又はその他の種類の多角形格子に沿った配置等でも良い。
【0108】
また、上記の各実施の形態に記載した発光制御の処理は、コンピュータが実行することができる。例えば、光源装置がＨＵＤに搭載される場合には、自動車のコンピュータが制御処理を実行することができる。図２２は、そのようなコンピュータのハードウェア構成例を示すブロック図である。図２２を参照すると、このコンピュータ１００は、プロセッサ１０１及びメモリ１０２を含む。
【0109】
プロセッサ１０１は、メモリ１０２からソフトウェア（コンピュータプログラム）を読み出して実行することで、上述の実施形態において説明された発光制御の処理を行う。なお、プロセッサ１０１として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Microprocessor）、ＭＣＵ（Micro-Control Unit)、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＤＳＰ（Demand-Side Platform）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のうち一つを用いても良いし、複数を並列で用いても良い。
【0110】
メモリ１０２は、揮発性メモリ若しくは不揮発性メモリ、又はこれらの組み合わせによって構成される。メモリ１０２は、プロセッサ１０１から離れて配置されたストレージを含んでも良い。この場合、プロセッサ１０１は、図示されていないＩ/Ｏ（Input / Output）インタフェースを介してメモリ１０２にアクセスしても良い。
【0111】
図２２の例では、メモリ１０２は、ソフトウェアモジュール群を格納するために使用される。プロセッサ１０１は、これらのソフトウェアモジュール群をメモリ１０２から読み出して実行することで、上述の実施形態において説明された処理を行うことができる。
【0112】
以上に説明したように、コンピュータが有する１又は複数のプロセッサは、図面を用いて説明されたアルゴリズムをコンピュータに行わせるための命令群を含む１又は複数のプログラムを実行する。この処理により、上述の実施の形態に記載された発光制御の処理（ステップ）が実現できる。
【0113】
プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ－ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（random access memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されても良い。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
【0114】
以上、実施の形態を参照してこの開示を説明したが、この開示は上記によって限定されるものではない。この開示の構成や詳細には、開示のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【符号の説明】
【0115】
１０ 光源装置
１１ａ、１１ｂ 光源
１２ 光検出器
１３ 発光制御部
２０ 光源装置
２１ ＬＥＤ素子
２２、３２、４２ 受光素子
２３ 発光制御部
２４、３４、４４ ＬＥＤ基板
２５ 基板本体
２６ ＬＥＤチップ
６０ 内部回路
６１ 受光素子
６２ 電流－電圧変換アンプ
６３ ＬＰＦ
６４ Ａ／Ｄコンバータ
１１ａ、１１ｂ 光源
１２ 光検出器
１３ 発光制御部
２０ 光源装置
２１ ＬＥＤ素子
２２、３２、４２ 受光素子
２３ 発光制御部
２４、３４、４４ ＬＥＤ基板
２５ 基板本体
２６ ＬＥＤチップ
６０ 内部回路
６１ 受光素子
６２ 電流－電圧変換アンプ
６３ ＬＰＦ
６４ Ａ／Ｄコンバータ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】