CN102472895A - 图像显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的图像显示装置包括：发出激光的激光光源；利用所述激光射出用于显示图像的映像光的图像形成构件；衍射所述映像光的第一衍射元件；以及基于所述激光的波长和所述第一衍射元件的温度控制所述图像的显示位置的控制构件。

Description

图像显示装置
技术领域
本发明涉及利用激光光源发出的激光形成图像的图像显示装置。
背景技术
提出了利用从激光二极管这样的激光光源发出的激光束显示图像的各种图像显示装置。作为图像显示装置，例示了扫描光束而形成图像的电子打印装置(激光打印机或复印机)。作为其他的图像显示装置，例示了为了洗印照片而将红、绿、蓝的激光直接照射在印相纸上的光电绘图仪(photoplotter)。作为又一种图像显示装置，例示了为了显示映像，替代上述印相纸而对屏幕照射红、绿、蓝的激光的投影仪。作为图像显示装置使用的其他投影仪，照明超小型液晶元件或数字镜设备这样的二维调制元件，来显示图像。
作为用于上述的各种图像显示装置的激光光源，例示了半导体激光二极管(LD)或半导体发光二极管(LED)。已知半导体激光二极管(LD)或半导体发光二极管(LED)这样的发光元件的温度上升会引起发光频谱的中心波长向长波长侧的移位和频谱形状自身的变化。还已知特定的半导体激光光源或发光二极管根据输入电流的值，改变中心波长和频谱形状。
专利文献1中公开了用于抑制投影仪的LED亮度调整时的发光频谱的变化的LED驱动方法。根据专利文献1，基于对于图像信号的颜色成分的分析结果，切换多个光量控制模式。
专利文献2中公开了用于防止光源的温度上升所导致的发光中心波长向长波长侧的移位的方法。根据专利文献2，对光源进行脉冲调制。根据所需要的光量，调整光源的点亮时间和非点亮时间的比率，从而使光源的温度上升得到抑制。其结果，难以产生波长移位。
专利文献3中公开了具备全息镜(hologram mirror)的头戴式显示器。专利文献3公开的技术致力于降低激光光源的温度变化引起的波长移位所导致的全息镜的衍射效率、衍射角的变化。专利文献3提出了用于使激光光源的温度恒定的光源的散热方法或设置多个中心波长不同的光源的方法。
上述的专利文献1和2公开的技术给实际的使用条件下的控制留下了课题。在实际的使用条件下，由于温度变化以及输入电力的变化造成的波长移位同时产生，所以难以抑制发光频谱的变化或防止发光中心波长的移位。
另外，对谱宽窄的激光光源输入的电流的变化还会导致谱宽变宽。因此，是否能够利用输入电流仅补偿温度所导致的波长移位，还未得到充分验证。
仅通过专利文献3公开的技术提出的光源的温度管理，不能抑制波长移位的变化。而且，专利文献3公开的技术要求设置多个发光中心波长不同的光源，因此在成本方面也存在课题。
专利文献1：日本专利公开公报特开2008-102442号
专利文献2：日本专利公开公报特开2009-99701号
专利文献3：日本专利公开公报特开2007-226190号
发明内容
本发明的目的在于提供一种显示高画质图像的图像显示装置。
本发明所提供的图像显示装置包括：发出激光的激光光源；利用所述激光射出用于显示图像的映像光的图像形成构件；衍射所述映像光的第一衍射元件；以及基于所述激光的波长和所述第一衍射元件的温度控制所述图像的显示位置的控制构件。
附图说明
图1是作为按照第一实施方式的图像显示装置而例示的平视显示装置的内部结构的概略图。
图2是概略地表示图1所示的平视显示装置的位置控制部的结构的框图。
图3是表示周边温度和显示图像的位置的移位量之间的关系的概略曲线图。
图4是表示图像的显示位置的修正方法的概略图。
图5是作为第二实施方式的图像显示装置而例示的平视显示装置的概略图。
图6是用于说明图5所示的平视显示装置的利用了第二全息的全息光学元件的温度测量的概略图。
图7是概略地表示图5所示的平视显示装置的位置控制部的结构的框图。
图8是表示用于决定图像的显示位置的控制方法的概略流程图。
图9概略地示出基于按照图8所示的流程图的控制而变动的映像光的光程。
图10(A)是用于取得与激光的波长变动有关的波长数据的光学系统的概略图，图10(B)是用于取得与激光的波长变动有关的波长数据的光学系统的概略图。
图11是表示与驾驶员的眼睛位置相应的图像的显示位置的调整方法的概略图。
图12是组装了扫描光学系统的平视显示装置的概略图。
图13是搭载于车辆的平视显示装置的概略图。
图14是图13所示的平视显示装置的内部结构的概略图。
具体实施方式
以下利用附图说明按照一实施方式的图像显示装置。图中，对具有同一、相同的作用或进行相同的动作的结构要素标注相同的符号。为了避免冗余的说明，根据需要省略重复的说明。为了帮助理解一系列实施方式的原理，图中所示的结构要素示意性地被示出。因此，图中所示的结构要素的形状也是示意性的，并且对以下说明的实施方式的原理不做任何限定。
(通常的平视显示装置)
图13是搭载于车辆的平视显示装置(head-up display device)的概略图。图14是图13所示的平视显示装置的内部结构的概略图。利用图13及图14，说明利用了全息光学元件的通常的平视显示装置。并且，在后述的一系列实施方式中，平视显示装置作为图像显示装置而被例示。取而代之，以下说明的一系列实施方式的原理也能够应用于用于显示图像的其他装置。
图13中，示出车辆AM和搭载于车辆AM的平视显示装置900。图13中，平视显示装置900被表示在由虚线描绘的矩形框内。
平视显示装置900包括射出映像光IL的主体部910以及全息镜920。车辆AM包括配置在驾驶员DR的前方的前挡玻璃FG。全息镜920(全息光学元件)可安装在前挡玻璃FG上。全息镜920将主体部910射出的映像光IL向驾驶员DR反射。其结果是，映像光IL到达驾驶员DR处。驾驶员DR可察觉到作为前挡玻璃FG前方的虚像VI的由映像光IL形成的映像。
如图14所示，平视显示装置900的主体部910包括激光光源930R、930G、930B。激光光源930R射出红色的激光。激光光源930G射出绿色的激光。激光光源930B射出蓝色的激光。
平视显示装置900还包括利用来自激光光源930R、930G、930B的激光形成图像的图像形成部940(二维调制元件)。作为图像形成部940，例示了小型液晶面板或数字镜设备(DMD)这样的装置。
平视显示装置900还包括投影透镜950和中间屏幕960。投影透镜950将由上述的图像形成部940形成的映像光IL向中间屏幕960投影。
平视显示装置900还包括折返镜970。通过了中间屏幕960的映像光IL由折返镜970向上述的全息镜920反射。
平视显示装置900还包括控制部980以及输入映像信号的输入端口990。控制部980根据输入到输入端口990的映像信号，控制激光光源930R、930G、930B和图像形成部940。
从激光光源930R、930G、930B射出的激光，通过适当的光学系统而被合波并整形，然后照明图像形成部940。图像形成部940在控制部980的控制下，生成图像(映像光IL)，并向投影透镜950射出。投影透镜950向中间屏幕960射出映像光IL，其结果，在中间屏幕960上投影并描绘按照映像信号的映像。
表示平视显示装置900显示的图像的图像数据作为电信号被输入至输入端口990。控制部980将输入到输入端口990的电信号(图像数据)转换成用于驱动图像形成部940的驱动信号。然后，控制部980将驱动信号向图像形成部940输出。另外，控制部980基于输入到输入端口990的电信号(图像数据)，生成用于调整激光光源930R、930G、930B各自的点亮时机的时机信号(timing signal)。控制部980基于时机信号向各激光光源930R、930G、930B供应所需要的电流。其结果是，激光光源930R、930G、930B点亮。
参照图13及图14说明的平视显示装置900容易受到周围的温度变化的影响。例如，激光光源930R、930G、930B、全息镜920和控制部980内的用于处理图像数据的电路的特性随着周围的温度变化而变动。
激光光源930R、930G、930B的温度变化引起射出的激光的波长移位(shift)。移位的激光的波长不适应全息镜920的衍射特性。其结果是，图像的分辨率或亮度下降，所显示的图像的画质显著降低。
图像显示装置的周边温度不仅受到使用图像显示装置的环境的温度变化的影响，还受到根据图像显示装置的使用时间而增大的图像显示装置的内部温度的影响。因此，图像显示装置的周边温度随时发生变化。
上述的专利文献3公开的技术仅对抑制激光装置的温度上升有效。因此，专利文献3公开的技术并不是致力于全息镜的特性变化与激光装置的特性变化之间的同步的技术。
本发明人明确了：缺少即时适应使用时的激光光源的温度变化或全息镜的温度变化这样的时时刻刻发生变化的特性的控制会引起上述的画质下降。该事实在车载用途或室外用途这样的严酷的条件下使用图像显示装置时特别显著。但是，即使在图像显示装置的一般的使用条件下，若使用图像显示装置几分钟以上，也会发生图像劣化的问题。本发明人发现了具备激光光源和全息元件这样的衍射元件的图像显示装置的使用条件基于上述的事实而受限制这样的新问题。以下说明的一系列实施方式的原理适当地改善通常的图像显示装置所包含的上述的问题。
(第一实施方式)
在第一实施方式中，作为图像显示装置例示了平视显示装置。在第一实施方式的原理中，基于全息光学元件的周边温度和射入全息光学元件的周边的外光的光量，预测全息光学元件的温度。另外，监视激光光源的温度，预测从激光光源输出的激光的中心波长。基于所预测的全息光学元件的温度以及激光的中心波长，计算使全息光学元件的衍射效率达到最高的最佳衍射角。图像形成部形成的图像的显示位置基于计算出的衍射角的数值得以调整。其结果是，驾驶员观看的图像的劣化降低。
图1是作为按照第一实施方式的图像显示装置而被例示的平视显示装置的内部结构的概略图。利用图1，说明第一实施方式的平视显示装置。
平视显示装置100包括：射出映像光IL的主体部110；以及安装在车辆的前挡玻璃FG上的全息镜120。全息镜120向驾驶车辆的驾驶员衍射映像光IL。本实施方式中，全息镜120作为第一衍射元件而被例示。
主体部110包括激光光源130R、130G、130B。激光光源130R射出红色的激光。激光光源130G射出绿色的激光。激光光源130B射出蓝色的激光。本实施方式中，激光光源130R、130G、130B的其中之一激光光源作为第一激光光源而被例示，另一激光光源作为第二激光光源而被例示。从作为第一激光光源例示的激光光源射出的激光，作为第一激光而被例示。而且，从作为第一激光光源例示的激光光源射出的激光的色相，作为第一色相而例示。从作为第二激光光源例示的激光光源射出的激光，作为第二激光而例示。而且，从作为第二激光光源例示的激光光源射出的激光的色相，作为第二色相而例示。
主体部110还包括利用来自激光光源130R、130G、130B的激光形成图像的图像形成部140(二维调制元件)。作为图像形成部140，例示了小型液晶面板或数字镜设备(digitalmirror device，DMD)这样的装置。图像形成部140利用来自激光光源130R、130G、130B的激光，射出用于形成图像的映像光IL。在本实施方式中，图像形成部140作为图像形成构件而被例示。
主体部110还包括投影透镜150和中间屏幕160。投影透镜150将上述的图像形成部140生成的映像光IL向中间屏幕160投影。
主体部110还包括折返镜170。通过了中间屏幕160的映像光IL由折返镜170向上述的全息镜120反射。
主体部110还包括控制部180以及输入映像信号的输入端口190。控制部180根据输入到输入端口190的映像信号，控制激光光源130R、130G、130B或图像形成部140。由控制部180进行的控制将在后文进行叙述。
从激光光源130R、130G、130B射出的激光，利用适当的光学系统而被合波并整形，然后照明图像形成部140。图像形成部140在控制部180的控制下，生成图像(映像光IL)，并向投影透镜150射出。投影透镜150向中间屏幕160射出映像光IL，其结果是，在中间屏幕160上投影并描绘按照映像信号的映像。
表示平视显示装置100显示的图像的图像数据作为电信号被输入至输入端口190。控制部180将输入到输入端口190的电信号(图像数据)转换成用于驱动图像形成部140的驱动信号。然后，控制部180向图像形成部140输出驱动信号。另外，控制部180基于输入到输入端口190的电信号(图像数据)，生成用于调整激光光源130R、130G、130B各自的点亮时机的时机信号。控制部180基于时机信号向各激光光源130R、130G、130B供应所需要的电流。其结果是，激光光源130R、130G、130B点亮。
主体部110还包括分别测量激光光源130R、130G、130B的温度的第一测温部131R、131G、131B。第一测温部131R测量激光光源130R的温度。第一测温部131G测量激光光源130G的温度。第一测温部131B测量激光光源130B的温度。第一测温部131R、131G、131B基于激光光源130R、130G、130B的测量温度，将第一温度数据向控制部180输出。第一测温部131R、131G、131B测量激光光源130R、130G、130B自身的温度。取而代之，第一测温部也可以测量激光光源的周边温度。进一步取而代之，第一测温部也可以测量激光光源自身的温度和激光光源的周边温度。并且，“激光光源的周边温度”这一术语意味着，能够取得可预测温度变化所导致的激光波长的变动(移位)的温度数据的激光光源的附近范围的温度。激光光源的周边温度也可以是例如距激光光源10cm或20cm的范围的空间的温度。
平视显示装置100还包括测量车辆的室内温度的第二测温部121。第二测温部121用于测量全息镜120的周边温度。第二测温部121基于全息镜120的周边温度，向控制部180输出第二温度数据。并且，“全息镜的周边温度”这一术语意味着，能够取得可预测温度变化所导致的全息镜的衍射特性的变动的温度数据的全息镜的附近范围的温度。全息镜的周边温度也可以是例如距全息镜10cm或20cm的范围的空间的温度。
平视显示装置100还包括测量射入车辆室内的外光的光量的测光部122。测光部122用于测量射入全息镜120的周边的外光的光量。测光部122基于测量到的外光的光量，生成光量数据，并向控制部180输出。并且，“射入全息镜的周边的光量”这一术语是指，射入以射入全息镜自身的外光对全息镜的温度变化带来的影响可推测的程度接近全息镜的范围的外光光量。射入全息镜的周边的光量，也可以是例如射入距全息镜10cm或20cm的范围的空间的外光光量。
控制部180具备控制图像的显示位置的位置控制部181。第一测温部131R、131G、131B、第二测温部121以及测光部122的输出数据被输入至位置控制部181。位置控制部181能够基于来自第一测温部131R、131G、131B的第一温度数据，推测从激光光源130R射出的红色激光的波长移位、从激光光源130G射出的绿色激光的波长移位以及从激光光源130B射出的蓝色激光的波长移位。另外，位置控制部181能够基于来自第二测温部121的第二温度数据以及来自测光部122的光量数据，预测全息镜120的温度变化所导致的衍射特性的变动。因此，位置控制部181能够基于与激光的波长建立关系的第一温度数据和与全息镜120的温度建立关系的第二温度数据以及光量数据，控制由从激光光源130R射出的红色激光描绘的红色图像、由从激光光源130G射出的绿色激光描绘的绿色图像以及由从激光光源130B射出的蓝色激光描绘的蓝色图像各自的显示位置。本实施方式中，红色图像、绿色图像以及蓝色图像的其中之一图像作为第一图像而被例示，另一图像作为第二图像而被例示。
控制部180还具备对输入到输入端口190的图像信号进行处理的图像信号处理部182。上述的位置控制部181基于第一温度数据、第二温度数据以及光量数据，决定红色图像、绿色图像以及蓝色图像各自的移位量，并生成与移位量有关的移位信息。与红色图像、绿色图像以及蓝色图像各自的移位量有关的移位信息被输入至图像信号处理部182。本实施方式中，红色图像、绿色图像以及蓝色图像中作为第一图像而例示的图像的移位信息，作为第一移位信息而被例示。红色图像、绿色图像以及蓝色图像中作为第二图像而例示的图像的移位信息，作为第二移位信息而被例示。另外，位置控制部181作为控制构件而被例示。
图像信号处理部182基于所输入的移位信息来驱动图像形成部140，使红色图像、绿色图像以及蓝色图像的位置独立地被调整。在本实施方式中，图像信号处理部182与图像形成部140合在一起作为图像形成构件而被例示。
控制部180还具备向激光光源130R、130G、130B供电的驱动电源183。图像信号处理部182基于输入到输入端口190的图像信号，生成用于调整激光光源130R、130G、130B各自的点亮时机的时机信号。时机信号被输出至驱动电源183。驱动电源183基于时机信号供应所需的电流，并分别点亮激光光源130R、130G、130B。在本实施方式中，驱动电源183作为电源构件而被例示。
激光光源130R、130G、130B的点亮的结果是，在图像形成部140中形成由红色图像、绿色图像以及蓝色图像呈现的图像。如上所述，红色图像、绿色图像以及蓝色图像的显示位置基于移位信息，分别被适当地调整。
图2是概略地表示调整红色图像、绿色图像以及蓝色图像的显示位置的移位量的位置控制部181的结构的框图。利用图1以及图2，说明移位量的决定方法。
控制部180的位置控制部181包括A/D转换器184。如上所述，分别安装在由驱动电源183驱动的激光光源130R、130G、130B上的第一测温部131R、131G、131B向A/D转换器184输出表示激光光源130R、130G、130B的测量温度的模拟信号(第一温度数据)。另外，第二测温部121向A/D转换器184输出表示全息镜120周围的温度的模拟信号(第二温度数据)。测光部122向A/D转换器184输出表示射向全息镜120的入射光量的模拟信号(光量数据)。A/D转换器184将这些模拟信号转换成数字信号。
位置控制部181还包括寄存器185。A/D转换器184将上述的数字信号输出至寄存器185。寄存器185基于第一温度数据推测激光光源130R、130G、130B射出的激光的波长。另外，寄存器185基于第二温度数据以及光量数据，推测全息镜120的温度。
寄存器185中预先存储在某一温度(例如，25℃)下从激光光源130R、130G、130B射出的激光的中心波长以及中心波长的温度变化率。例如，寄存器185中保存温度为25℃的激光光源130B射出的蓝色激光的中心波长为450nm，且蓝色激光的温度变化率为0.2nm/℃的信息。此时，如果来自第一测温部131B的第一温度数据表示40℃的激光光源130B的温度，则寄存器185推测从激光光源130B射出的蓝色激光的中心波长是453nm。
寄存器185中预先存储相对于测光部122测量到的外光的光量的全息镜120的温度上升量。温度上升量利用例如针对某一指定波长的光的全息镜120的吸收率或比热这样的参数来计算。其结果是，适当地求出全息镜120吸收光所导致的温度上升量。
寄存器185中也可以预先存储例如与测光部122检测出的外光的光量和实际照射到全息镜120上的外光的光量之间的相关关系有关的数据。寄存器185能够基于测光部122检测出的外光的光量，推测实际照射到全息镜120上的外光的光量。另外，寄存器185能够基于实际照射到全息镜120上的外光的光量和全息镜120的光吸收率，计算全息镜120吸收的热能。通过将计算出的热能和全息镜120的比热相乘，寄存器185能够推测全息镜120的温度上升量。
全息镜120典型地吸收波长为400nm以下的紫外光或者波长为800nm以上的红外光。因此，较为理想的是，测光部122具备可测量这些波长区域的光的光量的测量元件。
寄存器185也可以将计算出的全息镜120的温度上升量和从第二测温部121获得的第二温度数据之和作为全息镜120的温度来推测。
寄存器185保存表示从激光光源130R、130G、130B射出的红色激光、绿色激光以及蓝色激光的波长和图像形成部140形成的图像的显示位置之间的关系的表格。在本实施方式中，寄存器185作为存储部而被例示。
位置控制部181包括计算移位量的运算部186，该移位量用于补偿全息镜120和激光光源130R、130G、130B的温度变化所导致的图像的显示位置的变动。运算部186也可以利用保存在寄存器185中的上述的表格计算出移位量。在本实施方式中，运算部186作为生成部而被例示。
位置控制部181还包括基于移位信息生成用于向图像信号处理部182通知移位量的信号的信号生成部187。图像信号处理部182基于来自输入端口190的图像信号以及来自信号生成部187的移位信息来处理图像信号，驱动并控制图像形成部140。在本实施方式中，信号生成部187作为输出部而被例示。
若按照第一实施方式的原理，则图像的显示位置可根据与周边温度相应地变动的从激光光源130R、130G、130B射出的激光的中心波长或全息镜120的衍射角，向指定方向移位。其结果是，驾驶车辆的驾驶员能够观看到色差(color aberration)等画质劣化较少的图像。
图3是表示周边温度和显示图像的位置的移位量之间的关系的概略曲线图。利用图1以及图3，说明周边温度与显示图像的位置的移位量之间的关系。
图3的曲线图的横轴表示周边温度以及以30℃的周边温度为基准的温度变动量(Δt)。图3的曲线图的纵轴表示伴随周边温度的变动的图像的显示位置的变动(图像移位量)。本发明人通过使周边温度变动，调查使用作为图像形成部140的二维调制元件时红色图像和蓝色图像的显示位置的变动，制作了图3的曲线图。
根据图3的曲线图可明确以下的特性：
(1)随着周边温度的变动，图像的显示位置线性变化；
(2)图像的显示位置的移位方向，仅为垂直方向。
本发明人使用以GaAs类材料为基体的红色半导体激光光源作为激光光源130R。另外，本发明人使用以GaN类材料为基体的蓝色半导体激光光源作为激光光源130B。由红色半导体激光光源描绘的红色图像的移位量与由蓝色半导体激光光源描绘的蓝色图像的移位量不相同。但是，可知由于两图像的移位量的变动是线性的，所以通过相对于周边温度线性地修正移位量，驾驶员观看的图像的劣化可得到抑制。
图4是表示利用图3所示的上述关系的图像的显示位置的修正方法的概略图。利用图1至图4，说明图像的显示位置的修正。
图4中，温度变动量为0℃时的红色图像的映像光IL由虚线表示。另外，温度变动量为55℃时的红色图像的映像光IL由实线表示。图4中，驾驶员DR的眼晴的位置是固定的。
温度变动量为0℃时的中间屏幕160上的红色图像的显示位置在图4中作为显示区域DA1而示出。温度变动量为0℃时，若由来自激光光源130R的红色激光描绘的红色图像被照射到显示区域DA1，则映像光IL经由折返镜170以及全息镜120到达驾驶员DR的眼晴。其结果是，驾驶员DR在前挡玻璃FG的前方察觉到虚像VI。
如图3所示，若周边温度的变动量达到55℃，则红色图像向上方移位约1.8mm。如参照图1以及图2所说明的那样，位置控制部181向图像信号处理部182输出表示“1.8mm”的移位量的移位信息。其结果是，图像信号处理部182控制图像形成部140，以便将红色图像显示在相对于显示区域DA1向下方移位1.8mm的显示区域DA2中。这样，驾驶员DR能够在与温度变动量为0℃时的虚像VI相同的位置，视认虚像VI。并且，若没有从显示区域DA1到显示区域DA2的图像的显示位置的位移，驾驶员DR会察觉图像中的色差(画质的劣化)。
全息镜120吸收照射到全息镜120上的激光的结果是，全息镜120的温度也可能上升。另外，若与全息镜120的周边温度或射入全息镜120的外光所导致的全息镜120的温度变化进行比较，激光的吸收所导致的全息镜120的温度上升较小。但是，较为理想的是，寄存器185也可以预测与基于全息镜120的周边温度或射入全息镜120的外光的光量预测的温度上升量相比，高出激光的吸收所导致的温度上升量的温度。其结果是，激光的吸收所导致的全息镜120的温度上升的影响得到缓和，以高精度进行图像的位置调整。
全息镜120的温度尤其因射入前挡玻璃FG的太阳光的光量而大幅地变化。因此，较为理想的是，将第二测温部121以及测光部122设置于射入前挡玻璃FG的太阳光不被遮挡的位置。例如，可以将第二测温部121以及测光部122设置于前挡玻璃FG的下部或仪表板上。若在这些适当位置设置第二测温部121以及测光部122，则可适于降低全息镜120的相对于实际温度的误差。较为理想的是，将第二测温部121以及测光部122的测量部倾斜地设置在前挡玻璃FG侧，使第二测温部121以及测光部122的实际测量面相对于太阳光的射入方向接近于垂直。
本实施方式中，第二测温部121测量全息镜120的周边温度。取而代之，也可以测量全息镜自身的温度。进一步取而代之，也可以测量全息镜的周边温度以及全息镜自身的温度两者。
本实施方式中，测光部122测量射入全息镜120的周边的外光的光量。取而代之，也可以测量射入全息镜自身的外光的光量。进一步取而代之，也可以测量射入全息镜的周围的外光的光量以及射入全息镜自身的外光的光量两者。
(第二实施方式)
在第二实施方式中，全息光学元件的温度利用设在全息光学元件中对图像显示无贡献的区域的全息图案(hologram pattern)来测量。基于根据为测量温度而形成的全息图案而被衍射的激光束的位置，测量全息光学元件的温度，并决定所显示的图像的移位量。
图5是作为第二实施方式的图像显示装置而例示的平视显示装置的概略图。利用图5来说明第二实施方式的平视显示装置。
本实施方式的平视显示装置100A包括：安装于前挡玻璃FG的全息光学元件120A；以及向全息光学元件120A射出映像光IL的主体部110A。全息光学元件120A包括：衍射映像光IL使驾驶员视认图像的第一全息125；以及用于测量全息光学元件120A的温度的第二全息126。第二全息126与第一全息125相邻设置。在本实施方式中，第一全息125作为第一衍射元件而被例示。
主体部110A与参照第一实施方式说明的主体部110同样，具备激光光源130R、130G、130B、图像形成部140、投影透镜150、中间屏幕160、折返镜170以及第一测温部131R、131G、131B。平视显示装置100A与参照第一实施方式说明的平视显示装置100同样，还包括第二测温部121。
从主体部110A射出的映像光IL的一部分射入第二全息126。第二全息126衍射映像光IL的一部分。平视显示装置100A还包括：接收第二全息126衍射的衍射光DL的受光部122A；以及控制部180A。
与向驾驶员衍射映像光IL的第一全息125不同，第二全息126向受光部122A衍射映像光IL的一部分。第二全息126根据第二全息126的温度改变衍射方向。受光部122A输出包含与衍射光DL的受光位置有关的信息的衍射位置数据。第二测温部121输出包含与车辆的室内温度有关的信息的室内温度数据。本实施方式中，衍射位置数据以及室内温度数据作为第二温度数据而被例示。另外，第二全息126作为第二衍射元件而被例示。受光部122A作为受光构件而被例示。
控制部180A包括位置控制部181A。来自第一测温部131R、131G、131B的第一温度数据、来自第二测温部121的室内温度数据以及来自受光部122A的衍射位置数据分别被输入位置控制部181A。位置控制部181A基于第一温度数据推测从激光光源130R、130G、130B射出的激光的波长。另外，位置控制部181A基于室内温度数据以及衍射位置数据，推测全息光学元件120A的温度。
根据本实施方式的原理，不需要直接安装于全息光学元件120A的测温部，即可适当地推测全息光学元件120A的温度。与基于全息光学元件120A的实际的测量温度相比，衍射位置数据更正确地表示全息光学元件120A的温度变动对全息光学元件120A的衍射角产生的影响。由于全息光学元件120A的针对衍射角的温度特性被正确地把握，所以更正确地控制显示图像的位置。
本实施方式的平视显示装置100A可搭载于车辆上。因此，将全息光学元件120A安装在车辆的前挡玻璃FG上。如上所述，由于不需要用于测量全息光学元件120A的温度的测温部，所以也不需要妨碍驾驶员的视野的导向测温部的配线。因此，本实施方式的平视显示装置100A适于车载用途。
控制部180A与参照第一实施方式说明的控制部180同样，还包括图像信号处理部182以及驱动电源183。位置控制部181A基于第一温度数据、衍射位置数据以及室内温度数据，向图像信号处理部182输出与图像的显示位置的移位量有关的移位信息。图像信号处理部182基于移位信息以及图像信号，控制并驱动图像形成部140。
位置控制部181A也可以生成用于控制驱动电源183的控制信号。控制部183基于控制信号向激光光源130R、130G、130B输出电流信号。其结果是，激光光源130R、130G、130B按照图像信号点亮。
平视显示装置100A还可以包括安装在受光部122A的光学滤光器。较为理想的是，光学滤光器妨碍激光光源130R、130G、130B射出的激光的波长以外的光到达受光部122A。若被调制的光源作为激光光源130R、130G、130B来使用，则从通过调制信号“(f)+Δf”的信号而被驱动的光源发出的激光，通过由受光部122A接收光而产生的信号和调制信号(f)而被进行外差检波(heterodyne detection)。其结果是，外光对图像的显示位置的影响得以降低。这样，不容易产生使图像的显示位置向图像的移位量增大的方向误动作这样的不适当的控制。
图6是用于说明利用第二全息126的全息光学元件120A的温度测量的概略图。利用图5以及图6，对全息光学元件120A的温度的测量进行说明。
从主体部110A射出的映像光IL中表示对驾驶员显示的内容的部分射入第一全息125。映像光IL除了表示对驾驶员显示的内容的部分以外，还包含不表示对驾驶员显示的内容的部分(温度测量光)。温度测量光射入第二全息126。
第二全息126具有与用于向驾驶员显示图像的第一全息125不同的衍射角。第二全息126不向驾驶员衍射映像光IL，而是向主体部110A衍射映像光IL。
由第二全息126衍射的衍射光DL的方向，根据第二全息126的温度和激光光源130R、130G、130B的振荡波长而变动。因此，根据衍射光DL的方向，基本上实时地检测全息光学元件120A的衍射角。
较为理想的是，位置控制部181A预先存储表示全息光学元件120A的温度与衍射光DL在受光部122A的入射位置或衍射光DL的衍射方向之间的关系的信息。作为衍射光DL的入射位置或衍射光DL的衍射方向的信息，也可以使用相对于在受光部122A设定的基准位置的入射位置的位移量或衍射方向的位移量。其结果是，若受光部122A检测出衍射光DL，则位置控制部181A能够基于衍射光DL在受光部122A的入射位置或衍射光DL的衍射方向，计算全息光学元件120A的温度。因此，根据本实施方式的原理，全息光学元件120A的温度不是被直接测量，而是被适当地检测。
如图6所示，较为理想的是，平视显示装置100A也可以包括安装在受光部122A上的楔形的滤光构件123。由于滤光构件123具有楔形剖面，所以不容易产生杂光。由于滤光构件123可防止衍射光DL向不需要的方向反射，所以不容易向驾驶员提供错误的信息。并且，滤光构件123不仅抑制杂光，而且与上述的光学滤光器同样，也可以妨碍从激光光源130R、130G、130B射出的激光的波长以外的光到达受光部122A。
图7是概略地表示调整红色图像、绿色图像以及蓝色图像的显示位置的移位量的位置控制部181A的结构的框图。利用图6以及图7，说明移位量的决定方法。
控制部180A的位置控制部181A包括A/D转换器184。如上所述，分别安装在由驱动电源183驱动的激光光源130R、130G、130B的第一测温部131R、131G、131B，向A/D转换器184输出表示激光光源130R、130G、130B的测量温度的模拟信号(第一温度数据)。另外，第二测温部121向A/D转换器184输出表示车辆的室内温度的模拟信号(室内温度数据)。受光部122A向A/D转换器184输出表示衍射光DL的入射位置或衍射方向的模拟信号(衍射位置数据)。A/D转换器184将这些模拟信号转换成数字信号。
位置控制部181A包括判断是否按照来自受光部122A的衍射位置数据改变图像的显示位置的运算部186A。
位置控制部181A还包括寄存器185A。寄存器185A将激光光源130R、130G、130B的振荡波长以及全息光学元件120A的温度特性作为表格加以保存。寄存器185A也可以保存激光光源130R、130G、130B的振荡波长的初始值和与之后的振荡波长的变动相应的温度特性。若寄存器185A保存这些温度特性，则位置控制部181A高速地进行用于控制的运算处理。因此，全息光学元件120A的衍射角基于温度的变化在更短时间内得到补偿。
寄存器185A预先存储表示全息光学元件120A的温度与衍射光DL在受光部122A的入射位置或衍射光DL的衍射方向之间的关系的信息。作为衍射光DL的入射位置或衍射光DL的衍射方向的信息，也可以使用相对于在受光部122A设定的基准位置的入射位置的位移量或衍射方向的位移量。
寄存器185A预先存储与对于全息光学元件120A的温度最佳的激光波长有关的波长信息。运算部186A基于波长信息，计算对于全息光学元件120A的当前温度的最佳衍射角，并输出移位信息。
位置控制部181A还包括信号生成部187A。信号生成部187A基于来自运算部186A的移位信息，生成用于向图像信号处理部182通知移位量的信号。图像信号处理部182基于图像信号以及来自信号生成部187(应为187A)的移位信息来处理图像信号，驱动并控制图像形成部140。
另外，寄存器185A也可以保存表示衍射光DL在受光部122A的入射位置或衍射光DL的衍射方向这样的衍射光DL的衍射特性与对于全息光学元件120A最佳的激光波长之间的关系的信息。
在衍射光DL没有射入受光部122A时，或者，在检测到低于对衍射光DL的光量预先设定的光量阈值的衍射光DL的光量时，位置控制部181A向驱动电源183输出用于停止对激光光源130R、130G、130B供应电流的控制信号。其结果是，停止从主体部110射出映像光IL。
上述的映像光IL的停止功能的结果是，例如，即使搭载有平视显示装置100A的车辆因事故而破损，也由于停止了向激光光源130R、130G、130B的电力供应，所以激光不会向平视显示装置100A外放射。这样，不容易产生激光向不希望的场所放射。在位置控制部181A设定的光量阈值被任意地设定。关于光量阈值，例如，可以被设定为在平视显示装置100A未被驱动时(即，从激光光源130R、130G、130B的激光射出被停止时)受光部122A所检测出的光量以上的值。另外，适当地规定光量阈值的上限，以便例如，在平视显示装置100A被正常驱动的期间，向激光光源130R、130G、130B的电力供应不会被不必要地切断。
根据本实施方式的原理，如参照图5说明的那样，全息光学元件120A的温度利用来自第二全息126的衍射光DL的衍射角度来测量。因此，受光部122A具有多个受光区域。
如参照第一实施方式说明的那样，若图像形成部140为二维调制元件，则图像的显示位置随着周边温度的变动而只沿垂直方向移位。因此，较为理想的是，受光部122A可以是具有被排列成可检测衍射角的多个受光元件的线性传感器。
图像形成部140例如也可以具备MEMS。在此情况下，图像形成部140在全息光学元件120A上扫描激光束，并形成图像。由于MEMS自身的扫描角也受温度影响，所以较为理想的是，受光部122A具有二维阵列型的受光元件。
较为理想的是，若受光部122A具有多个受光区域，则运算部186A对射入多个受光区域的衍射光DL的光量进行运算。例如，若利用具有被四分割的受光区域的受光部122A，则运算部186A能够计算来自被四分割的受光区域的推挽信号(push-pull signal)，并计算射入受光部122A的衍射光DL的中心位置。
如图6所示，较为理想的是，将受光部122A的受光区域沿着衍射光DL的衍射角基于温度的变化的方向分割。其结果是，多个受光区域沿着衍射光DL的衍射角基于温度的变化的方向排列。若将受光部122A设置在驾驶车辆的驾驶员与车辆的前挡玻璃FG之间所设置的仪表板上，则分割的受光区域的面积最好被设定成随着从前挡玻璃FG接近驾驶员而减小。在图6中，形成在接近前挡玻璃的区域A的多个受光区域各自的面积，大于形成在接近驾驶员的区域B的多个受光区域各自的面积。其结果是，即使衍射光DL在受光部122A的入射位置根据衍射角基于温度的变化而大幅地变动，也容易进行推挽信号的计算。另外，即使射入受光部122A的衍射光DL的光点直径比较大，也可适当地计算全息光学元件120A的温度。
若寄存器185A预先存储有表示射入受光部122A的衍射光DL的中心位置与全息光学元件120A的温度之间的关系的数据，则运算部186A能够从来自受光部122A的受光信号计算全息光学元件120A的温度。若寄存器185A预先存储有表示射入受光部122A的衍射光DL的中心位置与全息光学元件120A的温度上升之间的关系的数据，则与第一实施方式同样，利用第二测温部121取得的测量值，计算全息光学元件120A的温度。运算部186A也可以基于来自受光部122A的受光信号，计算相对于针对全息光学元件120A的温度而规定的基准温度的温度变化，然后，利用计算出的温度变化与来自第二测温部121的测量值，计算全息光学元件120A的温度。另外，与第一实施方式同样，运算部186A也可以利用来自第二测温部121的输出和来自受光部122A的输出，计算对图像的显示位置的修正量。
本实施方式中，激光光源130R、130G、130B依次被驱动(场序驱动，field sequentialdrive)。因此，对上述图像的显示位置的控制循环可以依次应用于各激光光源130R、130G、130B。因此，相对于全息光学元件120A的当前温度的激光光源130R、130G、130B的振荡波长的偏移被适当地检测。
较为理想的是，依次被驱动的激光光源130R、130G、130B以脉冲状被驱动。其结果是，信噪比被理想地降低。这样，外光所导致的噪声的影响被降低。
(对显示位置的控制方法)
图8是表示用于决定图像的显示位置的控制方法的概略流程图。图9概略地表示基于按照图8所示的流程图的控制而变动的映像光IL的光程(optical path)。并且，图9中，与图4同样，全息光学元件120A的温度变动Δt为0℃时的映像光IL的光程由虚线表示，温度变动Δt为55℃时的映像光IL的光程由实线表示。利用图5、图8以及图9，说明基于全息光学元件120A的温度以及激光光源130R、130G、130B的振荡波长，对图像的显示位置进行补偿的方法。并且，图8表示利用图9所示的光学结构执行的控制。因此，若利用其他的光学结构，所显示的图像的移位方向和移位量也可以与图8的说明不同。
按照图8所示的流程图，说明对图像的显示位置的控制方法。并且，如上所示，作为图像显示装置而例示的平视显示装置100A包括第二测温部121。也可以基于第二测温部121的输出，判断来自第二全息126的衍射光DL的移位方向是否正常。
(步骤S110)
控制开始后，执行步骤S110。在步骤S110中，测量在受光部122A上的衍射光DL的移位量(x)。位置控制部181A预先存储有针对所测量的衍射光DL的移位量的绝对值abs(x)而规定的阈值Xset。位置控制部181A将衍射光DL的移位量的绝对值abs(x)与阈值Xset进行比较。若绝对值abs(x)为阈值Xset以下，则执行步骤S120。若绝对值abs(x)大于阈值Xset，则执行步骤S130。
(步骤S120)
如图8所示，规定了在步骤S110与步骤S120之间处理被反复的循环(loop)1。位置控制部181A中预先设定有针对循环1的连续通过次数而规定的阈值r。若连续通过循环1的处理反复r次，则结束位置控制。
(步骤S130)
在步骤S130中，第二测温部121将车辆的室内的温度作为周边温度来测量。位置控制部181A中预先设定有针对所测量的周边温度而规定的与温度范围有关的阈值范围。若阈值范围外的温度被测量，则作为控制错误，结束控制，显示错误标志。若阈值范围内的温度被测量，则执行步骤S140。
(步骤S140)
在步骤S140中，第一测温部131R、131G、131B测量激光光源130R、130G、130B的温度t。位置控制部181A中预先设定有针对所测量的激光光源130R、130G、130B的温度而规定的阈值温度tset。位置控制部181A将测量到的激光光源130R、130G、130B的温度t与阈值温度tset进行比较。若测量到的温度t为阈值温度tset以下，则执行步骤S150。若测量到的温度t大于阈值温度tset，则执行步骤S160。
(步骤S150)
在步骤S150中，位置控制部181A使显示区域从温度变动Δt为0℃时的显示区域DA1向上方移位。然后，执行步骤S170。
(步骤S160)
在步骤S160中，位置控制部181A使显示区域从温度变动Δt为0℃时的显示区域DA1向下方移位。然后，执行步骤S170。
如图8所示，规定了从步骤S110到步骤S170为止的处理被反复的循环2。位置控制部181A中预先设定有针对循环2的连续通过次数而规定的阈值s。若连续通过循环2的处理反复s次，则结束控制，显示错误标志。
通过执行按照图8所示的流程图的控制，本实施方式的平视显示装置100A能够适当地调整图像的显示位置。
(波长数据的取得)
在参照第一实施方式以及第二实施方式说明的原理中，基于半导体激光装置的温度，预测振荡中心波长。取而代之，也可以直接测量半导体激光装置的振荡波长。半导体激光装置的振荡波长的直接测量的结果是，取得与从光源发出的激光的波长移位量有关的正确的信息。其结果是，提高对图像的显示位置的控制的精度。
图10(A)以及图10(B)是用于取得与激光的波长变动有关的波长数据的光学系统的概略图。参照图10(A)以及图10(B)说明的波长数据的取得原理，适合列入参照上述的第一实施方式以及第二实施方式说明的图像显示装置中。利用图1、图5、图10(A)以及图10(B)，说明用于取得波长数据的光学系统。
图10(A)概略地示出用于取得波长数据的光学系统200。光学系统200包括半导体激光光源210。半导体激光光源210射出激光LB。半导体激光光源210相当于参照图1以及图5说明的激光光源130R、130G、130B的其中之一。
光学系统200还包括准直透镜220和分束器230。准直透镜220使来自半导体激光光源210的激光LB成为平行光。然后，激光LB传播到分束器230。分束器230规定第一光程和第二光程，该第一光程朝向用于向驾驶员提供图像的显示光学系统，该第二光程从第一光程分支并用于取得波长数据。因此，分束器230将来自准直透镜220的激光LB分离成朝向第一光程的光和朝向第二光程的光。
沿着第一光程传播的激光LB之后被合波/整形，并作为映像光IL从图像形成部140射出。
光学系统200还包括：接收沿着第二光程传播的激光LB的全息光学元件240；以及接收被全息光学元件240衍射的激光LB的受光阵列250。全息光学元件240的衍射角根据激光LB的波长而变动。因此，若从半导体激光光源210射出的激光LB的波长改变，则激光LB在受光阵列250的照射位置变动。这样，基于在受光阵列250上的激光LB的照射位置，检测波长的偏移(变动)。全息光学元件240以及受光阵列250作为波长测量部而被例示。
受光阵列250向位置控制部181、181A输出与测量到的波长(照射位置)相关的波长数据。如上所述，位置控制部181、181A利用波长数据调整图像的显示位置。
图10(B)概略地示出用于取得波长数据的光学系统200A。光学系统200A包括与参照图10(A)说明的光学系统200同样的半导体激光光源210、准直透镜220以及分束器230。光学系统200A还包括使被分束器230分离而沿着第二光程传播的激光LB的一部分透过的波长滤光器240A。波长滤光器240A的透射特性具有波长依赖性。激光LB透过波长滤光器240A的透射光量根据激光LB的波长而变动。
图10(B)中示出表示波长滤光器240A的透射特性的概略曲线。当在第二光程中设置具有按照图10(B)的曲线的特性的波长滤光器240A时，若来自半导体激光光源210的光输出恒定，则根据激光LB的波长，透过波长滤光器240A的激光LB的光输出(光量)变动。
光学系统200A还包括检测透过波长滤光器240A的光量的检测元件250A。检测元件250A例如可以是光敏二极管这样的可检测光量的光学元件。如上所述，由于光量的变动与激光LB的波长变动相关联，所以基于光量的变动，可获得与激光LB的波长有关的波长数据。检测元件250A可以是比光学系统200所具备的受光阵列250更简单的光学元件，从而光学系统200A被简化。波光滤光器240A作为透射构件而被例示。检测元件250A作为光量检测部而被例示。
检测元件250A向位置控制部181、181A输出与测量到的波长(照射位置)有关的波长数据。如上所述，位置控制部181、181A利用波长数据调整图像的显示位置。
在光学系统200A中，波长的移位量作为光量而被检测。因此，预先调查相对于附加电流的光量值。
(扫描光学系统)
对第一实施方式以及第二实施方式的原理，主要结合使用二维调制元件作为图像形成部140的平视显示装置100、100A进行了说明。但是，作为图像形成部，也可以应用利用镜元件通过扫描来进行图像形成以及图像显示的扫描型光学系统。
若利用扫描型光学系统作为图像形成部，则根据驾驶员的眼睛的位置，对由图像形成部形成的图像的显示位置进行微调。
图11是表示与驾驶员的眼睛位置相应的图像的显示位置的调整方法的概略图。利用图11，说明与驾驶员的眼睛位置相应的图像的显示位置的调整方法。
图11中示出处在第一高度位置的驾驶员的眼睛E1以及处在第一高度位置上方50mm处的第二高度位置的驾驶员的眼睛E2。到达眼睛E1的映像光IL的光程在图11中由实线表示。另外，图11中用实线表示通过眼睛E1视认的图像的显示位置DP1。若图像显示在显示位置DP1，则映像光IL被安装在前挡玻璃FG上的全息镜120反射，而到达眼睛E1。其结果是，驾驶员越过前挡玻璃FG视认虚像VI。
若驾驶员将眼睛的位置变为第二高度位置，则由于映像光IL的光程偏离驾驶员的眼睛，因此驾驶员难以视认图像。驾驶员能够操作图像显示装置，来调整图像的显示位置。
图11中示出偏离显示位置DP10.11mm的显示位置DP2。另外，图11中由虚线表示从显示位置DP2传播的映像光IL。
若在显示位置DP2显示图像，则被全息镜120反射的映像光IL到达位于眼睛E1的上方50mm处的眼睛E2。因此，驾驶员能够变更图像的显示位置，并视认鲜明的图像。
图12是作为图像显示装置而例示的平视显示装置的概略图。利用图12，说明组装有扫描光学系统的平视显示装置。
与参照上述的一系列实施方式说明的平视显示装置100、100A同样，平视显示装置100B包括激光光源130R、130G、130B、输入端口190、图像信号处理部182以及中间屏幕160。平视显示装置100B还包括：将从激光光源130R、130G、130B射出的激光LB整形并合波的光学系统300；在中间屏幕160上扫描被光学系统300整形合波的激光LB的扫描镜310；以及驱动扫描镜310的镜驱动电路320。扫描镜310根据镜驱动电路320产生的信号，绕着X轴以及Y轴振动，使激光LB上下左右扫描。被镜驱动电路320驱动的扫描镜310扫描激光LB的结果是，在中间屏幕160上描绘出图像。扫描镜310作为反射元件而被例示。
平视显示装置100B显示的图像的数据作为电信号被输入到输入端口190。图像信号处理部182将图像数据分解成每个像素的亮度数据以及颜色数据。图像信号处理部182基于从镜驱动电路320作为电信号发送的与扫描镜310的振动频率有关的信息，生成用于规定激光光源130R、130G、130B的点亮时机的时机信号。
平视显示装置100B还包括驱动激光光源130R、130G、130B的激光驱动电路330。图像信号处理部182将上述的时机信号作为电信号向激光驱动电路330输出。激光驱动电路330基于接收到的时机信号向激光光源130R、130G、130B供应所需的电流。其结果是，激光光源130R、130G、130B点亮。
中间屏幕160以后的光学结构与参照上述的一系列实施方式说明的平视显示装置100、100A同样。
扫描镜310也可以是静电驱动的MSEMS(应为MEMS)镜、压电驱动的MEMS镜、电磁驱动的MEMS镜或利用电动机的转动而被驱动的检流镜这样的反射元件。这些镜可以用于作为图像显示装置而例示的平视显示装置100B。尤其是，静电驱动的MEMS镜或压电驱动的MEMS镜的特性容易根据周边温度或激光照射的有无而改变，因此若将这些镜用于图像显示装置，则根据时时刻刻发生变化的周边环境，激光光源的点亮时机的修正也被适当地进行。因此，配合MEMS镜的温度特性，执行图像的显示位置的修正。
也可以利用图12所示的光学结构，构成头戴式显示器。
上述实施方式主要包括以下结构。在使用包括以下结构的图像显示装置的期间，激光光源的振荡波长的变化与衍射元件的衍射角变化能够同步。其结果是，图像显示装置能够显示色差、模糊、分辨率劣化被充分降低的图像。
上述的实施方式所涉及的图像显示装置包括：发出激光的激光光源；利用所述激光射出用于显示图像的映像光的图像形成构件；衍射所述映像光的第一衍射元件；以及基于所述激光的波长和所述第一衍射元件的温度来控制所述图像的显示位置的控制构件。
根据上述结构，图像形成构件利用从激光光源发出的激光，射出用于显示图像的映像光。控制构件基于激光的波长和衍射所述映像光的第一衍射元件的温度，控制图像的显示位置。因此，难以产生激光的波长以及第一衍射元件的温度的变动所导致的画质的劣化。
较为理想的是，上述的图像显示装置还包括：测量所述激光光源的温度以及所述激光光源的周边温度的至少其中之一，并输出第一温度数据的第一测温部；以及测量所述第一衍射元件的温度以及所述第一衍射元件的周边温度的至少其中之一，并输出第二温度数据的第二测温部，所述控制构件基于所述第一温度数据和所述第二温度数据控制所述图像的显示位置。
根据上述结构，测量激光光源的温度以及激光光源的周边温度的至少其中之一的第一测温部输出第一温度数据。测量第一衍射元件的温度以及第一衍射元件的周边温度的至少其中之一的第二测温部输出第二温度数据。由于控制构件基于第一温度数据和第二温度数据，控制图像的显示位置，因此难以产生激光光源的温度引起的激光的波长的变动和第一衍射元件的温度的变动所导致的画质的劣化。
上述结构中，较为理想的是，所述控制构件基于所述第一温度数据和所述第二温度数据，决定所述图像的显示位置的移位量，并向所述图像形成构件输出与该移位量有关的移位信息，所述图像形成构件基于所述移位信息，变更所述图像的显示位置。
根据上述结构，基于第一温度数据和第二温度数据决定图像的显示位置的移位量的控制构件向图像形成构件输出与移位量有关的移位信息。由于图像形成构件基于移位信息变更图像的显示位置，因此难以产生激光光源温度引起的激光的波长的变动和第一衍射元件的温度的变动所导致的画质的劣化。
上述结构中，较为理想的是，所述激光光源包括发出第一色相的第一激光的第一激光光源和发出第二色相的第二激光的第二激光光源，所述图像通过由所述第一激光表现的第一图像和由所述第二激光表现的第二图像表示，所述移位信息包括与所述第一图像的显示位置的移位量有关的第一移位信息和与所述第二图像的显示位置的移位量有关的第二移位信息，所述控制构件基于所述第一移位信息和所述第二移位信息分别独立地变更所述第一图像以及所述第二图像的显示位置。
根据上述结构，激光光源包括发出第一色相的第一激光的第一激光光源，以及发出第二色相的第二激光的第二激光光源。图像通过由第一激光表现的第一图像和由第二激光表现的第二图像来表示。移位信息包括与第一图像的显示位置的移位量有关的第一移位信息以及与第二图像的显示位置的移位量有关的第二移位信息。由于控制构件基于第一移位信息和第二移位信息，分别独立地变更第一图像以及第二图像的显示位置，因此提供高画质的图像。
较为理想的是，上述的图像显示装置还包括测量射入所述第一衍射元件的外光以及射入所述第一衍射元件周边的外光的至少其中之一的光量，并输出与所述至少其中之一的光量有关的光量数据的测光部，所述控制构件基于所述第一温度数据、所述第二温度数据以及所述光量数据，生成所述移位信息。
根据上述结构，测量射入第一衍射元件的外光以及射入第一衍射元件周边的外光的至少其中之一的光量的测光部，输出与至少其中之一的光量有关的光量数据。由于控制构件基于第一温度数据、第二温度数据以及光量数据，生成移位信息，因此对图像的显示位置的控制更适当地进行。
上述结构中，较为理想的是，所述第二测温部具备将所述映像光的一部分向与所述第一衍射元件不同的方向衍射的第二衍射元件，以及接收由该第二衍射元件衍射的所述映像光的受光构件，所述第二衍射元件根据该第二衍射元件的温度改变所述映像光的衍射方向，所述受光构件向所述控制构件输出与所述衍射方向的变化相应的所述第二温度数据。
根据上述结构，第二测温部具备将映像光的一部分向与第一衍射元件不同的方向衍的第二衍射元件、以及接收由第二衍射元件衍射的映像光的受光构件。第二衍射元件根据第二衍射元件的温度改变映像光的衍射方向。由于受光构件向控制构件输出与衍射方向的变化相应的第二温度数据，因此难以产生激光光源的温度引起的激光波长的变动和第一衍射元件的温度的变动所导致的画质的劣化。
较为理想的是，上述的图像显示装置还包括设置在受光构件中的滤光构件，该滤光构件抑制杂光。
根据上述结构，由于在受光构件中设置抑制杂光的滤光器，因此映像光的不必要的衍射受到抑制。
上述结构中，较为理想的是，所述图像形成构件扫描所述激光并形成所述图像，所述受光构件具有多个受光区域。
根据上述结构，图像形成构件扫描激光并形成图像。由于受光构件具有多个受光区域，因此即使激光扫描，也能获得正确的第二温度数据。
上述结构中，较为理想的是，所述受光构件具有沿所述衍射方向的变化方向排列的多个受光区域。
根据上述结构，由于受光构件具有沿所述衍射方向的变化方向排列的多个受光区域，因此衍射方向的变化得以适当检测。
较为理想的是，上述的图像显示装置还包括向所述激光光源供应电力的电源构件，当所述受光构件未接收所述映像光时、或者所述受光构件接收到的所述映像光的光量低于针对该光量而规定的光量阈值时，所述控制构件控制所述电源构件，停止所述电力的供应。
根据上述结构，图像显示装置还包括向激光光源供应电力的电源构件。在受光构件未接收映像光、或者受光构件接收到的映像光的光量低于针对光量而规定的光量阈值时，控制构件控制电源构件，停止电力的供应。因此，图像显示装置的安全性得以提高。
上述结构中，较为理想的是，所述控制构件具备存储包括所述激光光源的温度特性和所述第一衍射元件的温度特性的温度特性数据的存储部；基于所述第一温度数据、所述第二温度数据以及所述温度特性数据，生成所述移位信息的生成部；以及生成并输出包括所述移位信息的信号的输出部。
根据上述结构，控制构件的存储部存储包括激光光源的温度特性和第一衍射元件的温度特性的温度特性数据。控制构件的生成部基于第一温度数据、第二温度数据以及温度特性数据生成移位信息。由于输出部生成并输出包括移位信息的信号，所以难以产生激光光源的温度以及第一衍射元件的温度的变动所导致的画质的劣化。
较为理想的是，上述的图像显示装置还包括测量所述激光的波长并输出与该波长有关的波长数据的波长测量部，所述控制构件基于所述波长数据和所述第二温度数据控制所述图像的显示位置。
根据上述结构，测量激光的波长的波长测量部输出与激光的波长有关的波长数据。由于控制构件基于波长数据和第二温度数据来控制图像的显示位置，因此难以产生激光的波长的变动和第一衍射元件的温度的变动所导致的画质的劣化。
上述结构中，较为理想的是，所述波长测量部具备衍射所述激光的全息元件，以及接收被该全息元件衍射的所述激光并检测所述全息元件的衍射角的变化的受光阵列，所述全息元件根据所述激光的波长改变针对该激光的衍射角。
根据上述结构，波长测量部具备衍射激光的全息元件、以及接收由全息元件衍射的激光并检测全息元件的衍射角的变化的受光阵列。由于全息元件根据激光的波长改变针对激光的衍射角，因此激光的波长变动得以适当检测。
上述结构中，较为理想的是，所述波长测量部具备让所述激光的一部分透过的透射构件，以及检测透过该透射构件的所述激光的光量的光量检测部，所述透射构件根据所述激光的波长变动所述激光的透射光量，所述光量检测部基于所述透射光量的变动生成所述波长数据。
根据上述结构，波长测量部具备让激光的一部分透过的透射构件，以及检测透过透射构件的激光的光量的光量检测部。透射构件根据激光的波长变动激光的透射光量。由于光量检测部基于透射光量的变动生成波长数据，因此难以产生激光的波长的变动和第一衍射元件的温度的变动所导致的画质的劣化。
上述结构中，较为理想的是，所述图像形成构件包括用于让所述激光扫描的反射元件。
根据上述结构，由于图像形成构件包括用于让激光扫描的反射元件，因此高精度且省电地形成图像。
上述结构中，较为理想的是，所述反射元件包括静电驱动或压电驱动的MEMS镜。
根据上述结构，由于反射元件包括静电驱动或压电驱动的MEMS镜，因此高精度且省电地形成图像。
上述结构中，较为理想的是，所述第一衍射元件安装在车辆的前挡玻璃上。
根据上述结构，由于第一衍射元件安装在车辆的前挡玻璃上，因此图像显示装置适合用作为车载用的平视显示器。
较为理想的是，上述的图像显示装置是搭载在车辆上的车载用图像显示装置，设置在驾驶所述车辆的驾驶员与所述车辆的前挡玻璃之间的所述受光构件具有：第一受光区域；以及设置在比所述第一受光区域更靠近所述驾驶员的第二受光区域，所述第二受光区域具有大于所述第一受光区域的受光面。
根据上述结构，上述的图像显示装置搭载在车辆上，用作车载用图像显示装置。设置在驾驶车辆的驾驶员与车辆的前挡玻璃之间的受光构件具有第一受光区域以及设置在比第一受光区域更靠近驾驶员的第二受光区域。由于第二受光区域具有小于第一受光区域的受光面，因此激光的波长变动得以适当检测。
产业上的可利用性
在使用根据本实施方式的原理的图像显示装置的期间，激光的发光频谱的移位量和全息的衍射角基于温度的变化达到同步。其结果是，难以产生色差、模糊和分辨率劣化这样的画质的下降。这样，本实施方式的原理适合应用于平视显示器和头戴式显示器这样的图像显示装置。

Claims (18)

1.一种图像显示装置，其特征在于包括：
激光光源，发出激光；
图像形成构件，利用所述激光射出用于显示图像的映像光；
第一衍射元件，衍射所述映像光；以及
控制构件，基于所述激光的波长和所述第一衍射元件的温度，控制所述图像的显示位置。
2.根据权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于还包括：
第一测温部，测量所述激光光源的温度以及所述激光光源的周边温度的至少其中之一并输出第一温度数据；以及
第二测温部，测量所述第一衍射元件的温度以及所述第一衍射元件的周边温度的至少其中之一并输出第二温度数据，其中，
所述控制构件，基于所述第一温度数据和所述第二温度数据控制所述图像的显示位置。
3.根据权利要求2所述的图像显示装置，其特征在于：
所述控制构件，基于所述第一温度数据和所述第二温度数据，决定所述图像的显示位置的移位量，并向所述图像形成构件输出与该移位量有关的移位信息，
所述图像形成构件，基于所述移位信息，变更所述图像的显示位置。
4.根据权利要求3所述的图像显示装置，其特征在于：
所述激光光源，包括发出第一色相的第一激光的第一激光光源和发出第二色相的第二激光的第二激光光源，
所述图像，通过由所述第一激光表现的第一图像和由所述第二激光表现的第二图像而被显示，
所述移位信息，包括与所述第一图像的显示位置的移位量有关的第一移位信息和与所述第二图像的显示位置的移位量有关的第二移位信息，
所述控制构件，基于所述第一移位信息和所述第二移位信息，分别独立地变更所述第一图像以及所述第二图像的显示位置。
5.根据权利要求3或4所述的图像显示装置，其特征在于还包括：测量射入所述第一衍射元件的外光以及射入所述第一衍射元件周边的外光的至少其中之一的光量，并输出与所述至少其中之一的光量有关的光量数据的测光部，其中，
所述控制构件，基于所述第一温度数据、所述第二温度数据以及所述光量数据，生成所述移位信息。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的图像显示装置，其特征在于：
所述第二测温部具备：
将所述映像光的一部分向与所述第一衍射元件不同的方向衍射的第二衍射元件；以及
接收由所述第二衍射元件衍射的所述映像光的受光构件，其中，
所述第二衍射元件，根据该第二衍射元件的温度改变所述映像光的衍射方向，
所述受光构件，向所述控制构件输出与所述衍射方向的变化相应的所述第二温度数据。
7.根据权利要求6所述的图像显示装置，其特征在于还包括：设置在所述受光构件的滤光构件，其中，
所述滤光构件抑制杂光。
8.根据权利要求6所述的图像显示装置，其特征在于：
所述图像形成构件，扫描所述激光、形成所述图像，
所述受光构件具有多个受光区域。
9.根据权利要求6所述的图像显示装置，其特征在于：所述受光构件具有沿所述衍射方向的变化方向排列的多个受光区域。
10.根据权利要求3所述的图像显示装置，其特征在于还包括：向所述激光光源供应电力的电源构件，其中，
当所述受光构件未接收所述映像光时、或者所述受光构件接收到的所述映像光的光量低于针对该光量而规定的光量阈值时，所述控制构件控制所述电源构件，停止所述电力的供应。
11.根据权利要求2所述的图像显示装置，其特征在于：
所述控制构件具备：
存储包括所述激光光源的温度特性和所述第一衍射元件的温度特性的温度特性数据的存储部；
基于所述第一温度数据、所述第二温度数据以及所述温度特性数据，生成所述移位信息的生成部；以及
生成并输出包括所述移位信息的信号的输出部。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的图像显示装置，其特征在于还包括：测量所述激光的波长并输出与该波长有关的波长数据的波长测量部，其中，
所述控制构件，基于所述波长数据和所述第二温度数据控制所述图像的显示位置。
13.根据权利要求12所述的图像显示装置，其特征在于：
所述波长测量部包括：
衍射所述激光的全息元件；以及
接收被所述全息元件衍射的所述激光，检测所述全息元件的衍射角的变化的受光阵列，其中，
所述全息元件，根据所述激光的波长改变针对该激光的衍射角。
14.根据权利要求13所述的图像显示装置，其特征在于：
所述波长测量部包括：
让所述激光的一部分透过的透射构件；以及
检测透过所述透射构件的所述激光的光量的光量检测部，其中，
所述透射构件，根据所述激光的波长，变动所述激光的透射光量，
所述光量检测部，基于所述透射光量的变动生成所述波长数据。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的图像显示装置，其特征在于：所述图像形成构件包括用于让所述激光扫描的反射元件。
16.根据权利要求15所述的图像显示装置，其特征在于：所述反射元件包括静电驱动或压电驱动的MEMS镜。
17.根据权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于：所述第一衍射元件被安装在车辆的前挡玻璃上。
18.一种车载用图像显示装置，是将如权利要求6至9中任一项所述的图像显示装置搭载在车辆上的车载用图像显示装置，其特征在于：
设置在驾驶所述车辆的驾驶员与所述车辆的前挡玻璃之间的所述受光构件，具有第一受光区域以及设置在比所述第一受光区域更靠近所述驾驶员的第二受光区域，
所述第二受光区域具有大于所述第一受光区域的受光面。
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