CN103650021B - 平视显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于提供一种平视显示装置，其可稳定地实现低亮度的显示，该低亮度为即使在夜间的暗环境下仍不会感到显示眩目的程度，另外，该装置亮度变化连续，不对车辆驾驶员造成不适感，在全显示亮度范围内白平衡也良好。该平视显示装置(1)包括：检测外光的照度的外光照度检测部(70)，根据通过该外光照度检测部(70)测定的外光照度(P)，调整所显示的图像的显示亮度(B)，其中，设置显示亮度调整机构(81a)，该机构在低于规定的亮度的低亮度区域显示显示图像的场合，控制偏振控制元件(11)的偏振角度，调整偏振部(14)的激光(R、G、B)的透射率(Z)，由此，以较低程度调整显示图像的显示亮度(B)。

Description

平视显示装置
技术领域
本发明涉及平视显示(HUD)装置，本发明特别是涉及下述的平视显示装置，其通过光扫描，将从激光光源射出的光作为图像而显示。
背景技术
为了车辆的驾驶员在驾驶中，在几乎不使视线运动的情况下读取车辆信息(速度、行驶距离等)，比如在专利文献1中提出了在前玻璃的前方显示信息的平视显示装置。
车辆用的平视显示装置1像所示的那样，设置于车辆2的仪表盘内部，该车辆用的平视显示装置1所投射的显示光J通过车用挡风前窗(windowshield)3而反射，车辆的驾驶员3可将虚像X与风景重叠而进行辨认。
在这样的车辆用平视显示装置1中，人们提出有以半导体激光器为光源的类型，比如，在专利文献2中公开有该类型。该平视显示装置1包括半导体激光器和扫描系统与屏幕，将半导体激光器射出的激光通过扫描系统，朝向屏幕扫描，形成显示图像。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开平5—193400号公报
专利文献2：JP特开平7—270711号公报
发明内容
发明要解决的课题
在平视显示装置1中，驾驶员即使在从昼间的明亮的环境到夜间的暗的环境下，仍必须能够看到清晰而适当的亮度的显示。由此，必须对应于平视显示装置1的外部的亮度(外部照度)，大大地改变显示图像的显示亮度。
对于为了在昼间的明亮的环境下仍观看到显示，平视显示装置1所显示的显示图像的亮度被要求最大亮度大于数千～数万cd/m2，在夜间的暗的环境下，按照显示的炫目程度不妨碍驾驶的方式，要求最小亮度为数cd/m2。
为了实现这样的最小亮度，必须要求以较低的程度控制激光的光强度。具体来说，在实现上述那样的数cd/m2的最小亮度的场合，像图4所示的那样，必须要求低于作为半导体激光器开始进行激光振荡的驱动电流值的阈值电流值lth时的光强度阈值Ath的光强度。
但是，在以不足阈值电流值lth的程度而控制激光光源的场合，由于驱动电流—激光强度特性以阈值电流值lth为边界而变化，故具有控制复杂的问题。具有在阈值电流值lth的附近，激光的光强度不稳定，对显示质量造成差影响的问题。
于是，本发明的目的在于，鉴于上述的课题而提供一种平视显示装置，其中，在采用激光光源的平视显示装置中，按照即使在夜间的暗的环境下仍没有感到显示眩目的方式稳定地实现低亮度的显示，另外亮度变化连续，不对车辆驾驶员造成不适感，在全显示亮度范围，白平衡也良好。
用于解决课题的技术方案
为了解决上述课题，本发明采用下述的方案。
即，本发明的实质内容涉及一种平视显示装置，该平视显示装置通过外光强度检测部而检测外光的照度，根据该外光的照度调整显示的亮度，该装置设置有显示亮度调整机构，该显示亮度调整机构在低于规定的亮度的低亮度区域而显示显示图像的场合，控制偏振控制元件的偏振角度，调整偏振部的激光的透射率，由此，以较低的程度调整显示图像的显示亮度。
为了解决上述课题，本发明的权利要求1涉及一种平视显示装置，该平视显示装置包括：
激光光源，该激光光源用于射出激光；
激光控制部，该激光控制部控制上述激光的光强度；
偏振控制元件，该偏振控制元件使上述激光偏振；
偏振控制部，该偏振控制部任意地控制上述偏振控制元件的上述激光的偏振角度；
偏振部，该偏振部使指定的偏振成分透射；
扫描部，该扫描部位于从上述激光光源射出的激光的光路上，将到达的激光扫描，投影所需的显示图像；
激光检测部，该激光检测部检测上述激光的光强度；
外光检测部，该外光检测部检测外光的照度；
显示亮度调整机构，该显示亮度调整机构以下述方式对上述激光控制部和上述偏振控制部进行控制，其中，根据通过上述外光检测部而测定的外光照度测定值，计算上述显示图像所显示的亮度目标值，按照该亮度目标值而显示上述显示图像，
其特征在于，上述显示亮度调整机构进行下述控制：
在上述外光照度测定值为规定的边界外部照度以上的场合，经由上述偏振控制部将上述偏振控制元件的偏振角度控制为上述激光在上述偏振部不被消光的偏振角度；
在上述外光照度测定值不足上述边界外部照度的场合，经由上述偏振控制部将上述偏振控制元件的偏振角度控制为上述激光在上述偏振部被消光的偏振角度。
通过该方案，可提供下述的平视显示装置，其中，即使在夜间的暗环境下，仍可稳定地实现将显示以不感到眩目的低亮度的显示，可在昼间的明亮的环境、夜间的暗环境等的大范围的照度环境下，观看清楚的、适合的亮度的显示。
另外，权利要求2涉及一种平视显示装置，该平视显示装置包括：
激光光源，该激光光源用于射出激光；
激光控制部，该激光控制部控制上述激光的光强度；
偏振控制元件，该偏振控制元件使上述激光偏振；
偏振控制部，该偏振控制部任意地控制上述偏振控制元件的上述激光的偏振角度；
偏振部，该偏振部使指定的偏振成分透射；
扫描部，该扫描部位于从上述激光光源射出的激光的光路上，将到达的激光扫描，投影所需的显示图像；
激光检测部，该激光检测部检测上述激光的光强度；
外光检测部，该外光检测部检测外光的照度；
显示亮度调整机构，该显示亮度调整机构以下述方式对上述激光控制部和上述偏振控制部进行控制，其中，根据通过上述外光检测部而测定的外光照度测定值，计算上述显示图像所显示的亮度目标值，按照该亮度目标值而显示上述显示图像，
其特征在于，上述显示亮度调整机构包括：
高亮度控制模式，其中，在上述外光照度测定值为规定的边界外部照度以上的场合，经由上述激光控制部控制上述激光光源的激光强度，由此将上述显示图像的亮度调整到上述亮度目标值；
低亮度控制模式，其中，在上述外光照度测定值小于上述边界外部照度的场合，经由上述偏振控制部控制上述偏振控制元件的偏振角度，由此将该显示图像的亮度调整到上述亮度目标值。
通过该方案，可提供下述的平视显示装置，其中，即使在夜间的暗环境下，仍可稳定地实现将显示以不感到眩目的低亮度的显示，可在昼间的明亮的环境、夜间的暗环境等的大范围的照度环境下，观看清楚的、适合的亮度的显示。
此外，权利要求3涉及下述的装置，其中，其还包括画质补偿机构，该画质补偿机构进行上述显示图像的白平衡的补偿处理。通过该方案，可提供白平衡良好的平视显示装置。
另外，权利要求4涉及下述的装置，其中，上述画质补偿机构经由上述激光控制部控制上述激光光源的光强度，由此，对上述显示图像的白平衡进行补偿，通过该方案，可提供白平衡良好的平视显示装置。
此外，权利要求5涉及下述的装置，其中，上述画质补偿机构经由上述偏振控制部控制上述偏振控制元件的偏振角度，由此，对上述显示图像的白平衡进行补偿，通过该方案，可提供白平衡良好的平视显示装置。
还有，权利要求6涉及下述的装置，其中，上述激光光源的驱动电流值被设定为大于上述激光光源的阈值电流值的值，通过该方案，在低亮度区域或高亮度区域的全部的区域，激光光源按照为激光振荡的阈值电流值以上的程度而驱动，可进行容易而稳定的光输出控制。
再有，权利要求7涉及下述的装置，其中，上述激光控制部按照通过PAM驱动或PWM驱动，缓慢地形成所需的光强度的方式对上述激光光源进行控制。
另外，权利要求8涉及下述的装置，其中，上述偏振控制部缓慢地改变上述偏振控制元件的外加电压的值，通过上述权利要求7或权利要求8所述的发明，可提供下述的平视显示装置，其中，按照对应于外部照度测定值所希望的显示亮度而进行调整时，显示图像的亮度变化连续、不对车辆驾驶员造成不适感。
此外，权利要求9涉及下述的装置，其中，上述激光光源包括波长不同的多个激光光源，可通过像该方案那样采用波长不同的多个激光光源进行彩色显示。
还有，权利要求10涉及下述的装置，其中，上述偏振控制元件包括可独立控制的多个可偏振控制区域，通过该方案，可考虑RGB等的不同的波长和激光光源的个体差异的偏振控制元件的偏振度、可见光线透射率；针对每个激光光源控制偏振控制元件的偏振角度调整偏振部的透射率，由此，进行所希望的白平衡的调整。
另外，权利要求11涉及下述的装置，其中，上述偏振控制元件和上述偏振部相对上述多个激光光源的每个而设置，通过该方案，相对权利要求8所述的发明，可更加确实地进行每个激光光源的激光强度、白平衡的调整。
此外，权利要求12涉及下述的装置，其中，上述偏振控制元件和上述偏振部设置于：从上述波长不同的多个激光光源而发出的激光被合成后的合成激光的光路上。通过该方案，可提供下述的平视显示装置，其中，在多个激光光源中，可共用偏振控制元件和上述偏振部，相对权利要求10、11所述的发明，以较低程度抑制成本。
还有，权利要求13涉及下述的装置，其中，上述合成激光针对按照时间分割帧的每个副帧，使波长不同的激光光源发光，上述偏振控制部针对上述每个副帧控制上述偏振控制元件的偏振角度，通过该方案，可提供下述的平视显示装置，其中，在多个激光光源中，可共用偏振控制元件和上述偏振部，以较低程度抑制成本，通过考虑RGB等的不同的波长和激光光源的个体差异造成的偏振控制元件的偏振度、可见光透射率，针对每个激光光源控制偏振控制元件的偏振角度、调整偏振部的透射率，由此使白平衡良好。
发明的效果
本发明提供一种平视显示装置，其为采用激光光源的平视显示装置，其中，按照即使在夜间的暗的环境下仍没有感到显示眩目的方式稳定地实现低亮度的显示，另外亮度变化连续，不对车辆驾驶员造成不适感，在全显示亮度范围，白平衡也良好。
附图说明
图1为表示平视显示装置的概况图；
图2为本发明的HUD装置的结构图；
图3为合成激光发生装置的结构图；
图4为激光光源的驱动电流—激光强度特征图；
图5为说明偏置控制元件的偏振光的图，图5(a)为表示激光RGB没有透射的场合，图5(b)为表示激光RGB透射的场合的图；
图6为通过扫描部而投影的显示图像的说明图；
图7为本发明的控制系统的方框图；
图8为上述发明的控制部的低亮度模式/高亮度模式的分配流程图；
图9为上述发明的高亮度模式的显示图像的显示亮度、白平衡调整的流程图；
图10为从上述发明的外部照度P计算目标电流值、目标光源占空比、目标电压用的特性表格例子，图10(a)为外部照度—显示亮度的数据表O1的例子，图10(b)为显示亮度—激光强度的数据表O2的例子，图10(c)为驱动电流—激光强度的数据表O3的例子，图10(d)为光源占空比—激光强度的数据表O4的例子，图10(e)为显示亮度—透射率的数据表O5的例子，图10(f)为外加电压—透射率的数据表O6的例子；
图11为上述发明的低亮度模式的显示图像的显示亮度、白平衡调整的流程图；
图12为表示上述发明的基于外部照度的变化的高亮度模式、低亮度模式的切换的滞后的图；
图13为表示上述发明的激光光源的温度特性的图，图13(a)为表示驱动电流—激光强度的温度特性的图，图13(b)为表示光源占空比—激光强度的温度特性的图；
图14为表示本发明的第2实施方式的每帧的偏振控制元件的外加电压、透射率的推移的图，图14(a)为表示每帧的外加电压的推移的图，图14(b)为表示每帧的偏振部的透射率的推移的图，图14(c)为表示在每帧中将外加电压反转时的每帧的外加电压的推移的图；
图15为本发明的第3实施方式的合成激光发生装置的结构图；
图16为本发明的第4实施方式的合成激光发生装置的结构图；
图17为本发明的第5实施方式的偏振控制元件和激光光源的外加电压的波形图。
具体实施方式
下面根据附图，对本发明用于平视显示装置的一个实施方式进行说明。
(HUD装置的结构)
参照附图，对本发明的实施方式的平视显示装置(HUD装置)1进行说明。
本实施方式的HUD装置1像图1所示的那样，为下述的装置，其设置于车辆2的仪表盘内部，将表示生成后的显示图像D(参照图2、图6)的显示光J通过车用挡风前窗3反射，由此，车辆驾驶员4辨认表示车辆信息的显示图像D的虚像X。由此，车辆驾驶员4可在驾驶中，不从前方移开视线而辨认车辆信息。
图2为本发明的HUD装置1的结构图，HUD装置1包括合成激光发生装置10；MEMS扫描仪20；彩色传感器30；透射屏幕40；反射部50；外壳60；光传感器70；进行HUD装置1的电控制的控制部80。
合成激光发生装置10为将RGB的三原色的激光合成，射出1个合成激光C的装置，像图3所示的那样，包括激光二极管(激光光源)11；聚光光学系统12；液晶面板(偏振控制元件)13；偏振部(偏振片)；二向色镜15。
激光二极管11为半导体激光器(LaserDiode)，由发出红色的激光R的激光二极管11r、发出绿色的激光G的激光二极管11g、与发出蓝色的激光B的激光二极管11b构成。
一般，对于半导体激光器的电流—光强度特性，像图4所示的那样，在大于阈值电流值lth和小于阈值电流值lth的各区域，特性不同。在大于阈值电流值lth的场合，诱导释放的激光产生振荡，但在小于阈值电流值lth的场合，射出自然释放产生的非激光。
由于以阈值电流值lth为边界，电流—光强度特性不同，故在按照跨过阈值电流值lth的方式对激光强度A进行控制的场合，产生控制方法复杂等的问题。
激光二极管11r、11g、11b根据来自后述的激光控制部82的驱动数据，分别向聚光光学系统12的方向射出激光RGB。
聚光光学系统12包括与激光二极管11r、11g、11b的各个二极管相对应的聚光透镜12r、12g、12b。
聚光透镜12r设置于激光二极管11r射出的激光R的光路上，使激光R为收敛光。对于聚光透镜12g和绿色激光二极管11g，聚光透镜12b和蓝色激光二极管11b的对应关系也是相同的。
液晶面板(偏振控制元件)13根据来自后述的偏振控制部83的控制数据，对施加电压进行控制，任意地改变激光RGB的偏振角度。
液晶面板13包括与各波长的激光RGB相对应的液晶盒(可偏振控制区域)131r、131g、131b，液晶盒131r、131g、131b可分别独立地控制。
通过该结构，可考虑RGB等的不同的波长和激光二极管11的个体差异造成的偏振控制元件13的偏振度、可见光透射率，针对每个激光二极管11，控制偏振控制元件13的偏振角度。
另外，在本实施例中，控制液晶面板13采用比如TN(TwitedNemantic)液晶。在下面，将液晶面板13假定为TN液晶而进行说明。
在偏振片(偏振部)14中，激光RGB设置于液晶面板13透射后的光路上，仅仅使特定的偏振角度的光透射、反射或吸收其以外的光。偏振片14的透射轴的朝向考虑车用挡风前窗3的反射率的偏振依赖性而确定。另外，在本实施例中，偏振片14按照与液晶面板13密贴的方式设置，但是也可按照不密贴的方式设置。
由此，采用图5对液晶面板13(偏振控制元件)13和偏振片(偏振部)14的激光RGB的偏振光进行说明。
图5为表示经由液晶面板13和偏振片14，激光RGB(a)没有透射的场合、与(b)透射的场合的图。
(激光不透射时)
像图6(a)所示的那样，激光RGB的偏振角度在维持与液晶盒131r、131g、131b入射时相同的偏振角度的状态，在液晶盒131r、131g、131b中射出。
已射出的激光RGB射入偏振片14，但是，此时由于激光RGB的偏振角度处于与偏振片14的透射轴正交的状态，故激光RGB不能在偏振片14中透射。即，通过液晶面板13和偏振片14的组合，激光RGB的光强度显著降低。
像上述那样，在液晶面板13中透射的激光RGB的偏振角度没有变化的情况为：于液晶面板13中外加电压、液晶分子完全立起的状态的场合。
(激光透射时)
另一方面，像图6(b)所示的那样，激光RGB的偏振角度相对液晶盒131r、131g、131b入射时而旋转90°，从液晶盒131r、131g、131b中射出。
已射出的激光RGB射入偏振片14，但是此时，由于激光RGB的偏振角度与偏振片14的透射轴一致，故在光没有减少的情况下从偏振片14中射出。
像上述那样，在液晶面板13中透射的激光RGB的偏振角度旋转90°的情况为不在液晶面板13中外加电压、或外加液晶分子的排列没有改变的程度的低电压的场合。
在图6中，液晶盒131r、131g、131b的偏振角度相同，液晶盒131r、131g、131b可分别独立控制偏振角度。
上述例子为从液晶面板13中射出的激光完全没有透射或隔断的场合，但是实际上没有该限制。
可通过控制液晶面板13的外加电压的值V，任意地在0～90°的范围内控制激光的偏振角度，控制偏振部14的激光的透射率Z。由此，可任意地确定从偏振片14中射出的激光强度A(图10(f)表示控制外加电压的值V时的偏振部14的透射率Z的推移)。
另外，在本实施例中，在于OFF状态采用液晶面板13的外加电压V时，激光透射，在于ON状态使用时，遮挡激光的常白液晶为例子而进行了说明，但是也可为常黑液晶。
再次参照图3，二向色镜15由电介质的多层膜等的薄膜形成于镜面上而得到的镜子构成，由设置于激光RGB的相应的光路上的二向色镜15r、15g、15b构成。将激光二极管11r、11g、11b的各个二极管射出的激光RGB反射或透射，将激光RGB合成为1个激光。
具体来说，二向色镜15r位于来自聚光透镜12r的激光R的行进方向，按照相对光的行进方向而以规定角度设置。由此，将激光R反射。
另外，二向色镜15g位于来自聚光透镜12g和二向色镜15r的光的行进方向，相对各个光的行进方向而以规定角度设置。由此，使激光R透射，将激光G反射。即，二向色镜15g将激光R和G合成。
此外，二向色镜15b位于来自聚光透镜12b和二向色镜15g的光的行进方向，相对各个光的行进方向而以规定角度设置。由此，使合成的激光R、G透射，将激光B反射。即，二向色镜15b将激光R、G和B进一步合成。
像这样，激光RGB合成为1个合成激光C。另外，通过调整而设置激光二极管11r、11g、11b的各个二极管，已合成的激光RGB的各个偏振角度一致，考虑车用挡风前窗3的反射率的偏阵依赖性而确定。已合成的合成激光C从合成激光发生装置10中射出，朝向MEMS扫描仪20。
图6为从MEMS扫描仪20而观看屏幕40的说明图，MEMS(MicroElectroMechanicalSystem，微机电系统)扫描仪20使合成激光发生装置10射出的合成激光C扫描，在透射屏幕40上形成显示图像D。
通过MEMS扫描仪20绘制的显示图像D一般小于可扫描范围En。由于特别是，在水平方向，通过共振使反射面振动，故在扫描的往复的切换点附近，反射面的动作速度变慢，或完全地停止，显示图像D产生形变、或产生分辨率的降低。于是，扫描的往复的切换点附近不用作显示区域Ep。
彩色传感器30检测激光RGB相应的激光强度A，将激光强度A的模拟数据输出给微型控制器81。对于彩色传感器30，在透射屏幕40的底面的可扫描范围En并且显示区域Ep以外的非显示区域，设置彩色传感器30，由此，不影响显示图像D，可检测激光RGB的激光强度A。
另外，在本实施方式中，彩色传感器30设置于透射屏幕40的底面，但是设置场所是任意的。
透射屏幕40由扩散板、全息扩散器、微型透镜阵列等构成，在底面接收通过MEMS扫描仪20扫描的激光RGB，在顶面显示显示图像D。
反射部50为下述的光学系统，其按照显示于透射屏幕40的顶面上的显示图像D以所需的尺寸作为虚像X而成像于所需的位置的方式设置于透射屏幕40和车用挡风前窗3的光路之间。
在本实施方式中，反射部50由平面反射镜51和放大反射镜52的2个镜构成，其结构是任意的。
平面反射镜51为平面状的全反射镜等，设置接收于透射屏幕40中透射的显示光J的位置，将显示光J朝向放大反射镜52而反射。
放大反射镜52为凹面镜等，通过凹面而反射由平面反射镜51反射的显示光J，由此，将显示光J朝向车用挡风前窗3而射出。由此，成像的虚像X的尺寸为显示图像D放大的尺寸。
外壳60从硬质树脂等呈箱状而形成，在上方具有规定尺寸的窗部61，上述各部分10～50接纳于规定的位置。
窗部61由丙烯酸等的透光性树脂呈弯曲状而形成，通过焊接等安装于外壳60的开口部。另外，窗部61使通过放大反射镜52反射的光透射。此外，窗部61在底面具有后述的光传感器70。
在本实施方式中，光传感器70设置于窗部61的底面，但是，如果外部照度测定值在大于规定值的可检测的范围内，则设置场所是任意的。
下面参照图7，对HUD装置1所具有的控制系统进行说明。
(HUD装置的控制系统)
图7为本发明的平视显示装置的方框图。
本发明的HUD装置1的控制系统由合成激光发生装置10、MEMS扫描仪20、彩色传感器30、光传感器70与控制部80构成。
彩色传感器30检测激光RGB相应的激光强度A，将作为激光强度A的模拟数据的光强度测定值M输出给控制部80。
光传感器70检测HUD装置1的外部照度P，将作为照度的模拟数据的外部照度测定值P1输出给控制部80。
控制部80包括微型计算机81、激光控制部82、偏光控制部83与MEMS驱动器90。
微型计算机81通过LVDS(LowVoltageDifferentialSignal，低压差分信号)通信等而供给用于从车辆ECU5而显示显示图像D的图像数据，按照该图像数据，经由激光控制部82控制激光二极管11，另外经由MEMS驱动器90对MEMS扫描仪20进行控制，由此，将所需的显示图像D投影于透射屏幕40上。
另外，微型计算机81根据MEMS扫描仪20的同步信号指定合成激光C的扫描位置，存储预定设置的彩色传感器30的位置信息，在彩色传感器30的位置和扫描位置重合的时刻，经由激光控制部82驱动激光二极管11r、11g、11b。
此外，微型计算机81包括调整显示图像D的显示亮度B的显示亮度调整机构81a、与调整显示图像D的白平衡的画质补偿机构81b。
显示亮度调整机构81a根据从光传感器70而输出的外部照度测定值P1计算作为适合的显示图像亮度的亮度目标值B1，根据该计算结果，经由激光控制部82控制激光二极管11的激光强度A，或根据已计算的亮度目标值B1，经由偏振控制部83，调整液晶面板13的偏振角度，控制偏振片14的透射率Z，由此调整显示图像D的显示亮度B。
画质补偿机构81b按照根据从彩色传感器70而输出的激光RGB的相应的光强度测定值Mr、Mg、Mb，形成所需的白平衡的方式，调整激光二极管11r、11g、11b相应的激光强度A。
或者，画质补偿机构81b调整液晶盒131r、131g、131b相应的偏振角度，控制偏振片14的透射率Z，由此，进行显示图像D的白平衡的补偿。
激光控制部82根据来自微型计算机81的激光光源控制数据，驱动激光二极管11。
偏振控制部83根据来自微型计算机81的偏振控制数据，驱动液晶面板13。
接着，通过图8～11对HUD装置1所显示的显示图像D在高亮度区域LH显示的场合、与在低亮度区域LL显示的场合的显示亮度调整部81a的显示亮度B的调整方法进行说明。
首先，像图8所示的那样，在步骤S0，光传感器70测定作为HUD装置1的外部的照度的外部照度P，将测定数据输出给微型计算机81。
在步骤S1显示亮度调整机构81a在光传感器70所检测的外部照度P为所存储的规定的边界外部照度Pm以上的场合，转移到高亮度模式(S1a)，在不足边界外部照度Pm的场合，转移到低亮度模式(S1b)。
边界外部照度Pm为根据预定的边界电流值lm计算的值，为大于以红色激光二极管11r、绿色激光二极管11g、蓝色激光二极管11b中的任意者没有激光振荡的阈值电流值lth为基准而计算的外部照度阈值Pth的值。
(高亮度区域)
高亮度模式S1a按照图9的流程图而进行。将外部照度P的测定数据作为外部照度测定值P1，进行下述的说明。
在步骤S2显示亮度调整机构81a像图10(a)所示的那样，根据存储于微型计算机81中的外部照度—显示亮度表O1，计算适合于已输入的外部照度测定值P1的作为显示图像的亮度的亮度目标值B1。
接着，像图10(b)所示的那样，根据显示亮度—激光强度数据表O2，计算与亮度目标值B1相对应的激光光源11的光强度目标值A1。
在步骤S3，显示亮度调整机构81a根据存储于微型计算机81中的：
(1)驱动电流—激光强度特性数据表O3(图10(c))，计算与光强度目标值A1相对应的激光光源11的目标电流值11；或者，
(2)光源占空比—激光强度特性数据表O4(图10(d))，计算与上述计算的光强度目标值A1相对应的激光光源11的目标光源占空比Q1。
在步骤S4，显示亮度调整机构81a经由激光控制部82，根据(1)在上面计算的目标电流值l1，对相应的激光光源11r、11g、11b进行PAM(PulseAmplitudeModulation，脉冲幅度调制)控制。(2)或者，根据在上面计算的目标光源占空比Z1，进行PWM(PulseWidthModulation，脉冲宽度调制)控制。
将像这样而驱动的相应的激光光源11r、11g、11b的激光RGB合成，从合成激光发生装置10射出合成激光C，该合成激光C通过扫描部20而扫描，投影于屏幕40侧。
在步骤S5，彩色传感器30测定作为激光RGB相应的光强度的光强度测定值M，该光强度测定值M作为模拟数据而输出给微型计算机81。
在步骤S6，显示亮度调整机构81a对基于外部照度测定值P1而计算的光强度目标值A1，与通过彩色传感器30测定的作为合成激光C的光强度的实测值的光强度测定值M进行比较。
在步骤S7，作为于步骤S6而进行比较的结果，在光强度目标值A1与光强度测定值M具有差异的场合，按照光强度测定值M与光强度目标值A1基本一致的方式，调整激光光源11的目标电流值l1或目标光源占空比Q1。
在步骤S8，画质补偿机构84通过根据激光RGB的相应的光强度测定值M，按照显示图像D处于所需的白平衡的状态的方式调整激光二极管11r、11g、11b相应的激光强度A，由此，进行白平衡的补偿。
在步骤S9，按照光强度测定值M接近光强度目标值A1的方式反复进行反馈控制(步骤S4～S9)。
假定在显示图像D的帧频为60fps(在1秒的期间所处理的帧为60次)的场合，对上述控制方法进行具体说明。
在第1帧，显示亮度调整机构81a按照通过借助光传感器70测定的外部照度测定值P1而计算的光强度目标值A1的方式计算目标电流值l1或目标光源占空比Q1。(步骤S0、S2、S3)
进行下述反馈控制，其中，通过该目标电流值l1或目标光源占空比Q1驱动激光光源11，按照通过彩色传感器30测定的光强度测定值M与光强度目标值A1基本一致的方式，一边考虑白平衡，一边调整上述目标电流值l1或目标光源占空比Q1(步骤S4～S8)。
在第2帧进行下述的反馈控制，其中，通过在第1帧而调整的目标电流值l1或目标光源占空比Q1驱动激光光源11，通过扫描部20而扫描，投射第2帧的显示图像D，按照通过彩色传感器30测定的光强度测定值M与光强度目标值A1基本一致的方式再次调整上述激光光源11的目标电流值l1或目标光源占空比Q1(步骤S4～S8)。
直到第60帧为止，与第2帧相同，反复进行下述的反馈控制，其中，按照通过彩色传感器30测定的光强度测定值M与光强度目标值A1基本一致的方式调整上述激光光源11的目标电流值l1或目标光源占空比Q1(步骤S4～S8)。
在第61帧，再次与第1帧相同，根据通过光传感器70测定的外部照度测定值P1，再次计算光强度目标值A1，计算与该已算出的光强度目标值A1相对应的目标电流值l1或目标光源占空比Q1。
在下面同样地反复进行步骤S4～S8的反馈控制。
另外，也可不像上述实施方式那样，针对每帧而进行反馈控制(步骤S4～S8)，而具体地，比如仅仅在第1帧～第5帧，进行反馈控制。在该场合，从第6帧～第60帧，按照反映了第5帧的反馈结果的红色激光二极管11r、绿色激光二极管11g、蓝色激光二极管11b的目标电流值l1而连续地驱动。由于不像上述方案的那样频繁地进行反馈控制，可简化控制。
上述控制方法为本发明的一个实施例，外部照度P的读入时刻、反馈控制的次数等可任意地确定。
(低亮度区域)
低亮度模式S1b按照图11的流程图而进行。将外部照度P的测定数据作为外部照度测定值P2，进行下述的说明。
在步骤S11，显示亮度调整机构81a像图10(a)所示的那样，根据存储于微型计算机81中的外部照度—显示亮度表O1，计算适合于已输入的外部照度测定值P2的作为显示图像亮度的亮度目标值B2，像图10(b)所示的那样，根据显示亮度—激光强度数据表O2，计算与亮度目标值B2相对应的激光光源11的光强度目标值A2。
在步骤S12，显示亮度调整机构81a将激光光源11的驱动条件设定为预定的边界电流值lm或边界光源占空比Qm。
在步骤S13，根据预先存储的图10(e)的显示亮度—透射率特性数据表O5，计算与在上面计算的光强度目标值A2相对应的偏振片14的激光RGB的目标透射率Z2，根据外加电压—透射率的数据表O6(图10(f))，计算与在上面计算的目标透射率Z2相对应的可偏振控制区域131r、131g、131b相应的目标电压V2。
在步骤S14，显示亮度调整机构81a按照上述边界电流值lm或边界光源占空比Qm，驱动激光光源11。可偏振控制区域131r、131g、131b通过上述目标电压V2而驱动，按照所需的偏振角度使激光RGB偏振，该偏振的激光RGB通过偏振片14，减少到所需的光强度目标值A2。将该已减少的激光RGB合成，从合成激光发生装置10射出合成激光C，该已输出的合成激光C通过扫描部20而扫描，投影于屏幕40侧。
在步骤S15，彩色传感器30测定作为激光RGB相应的光强度的光强度测定值M，该光强度测定值M作为模拟数据而输出给微型计算机81。
在步骤S16，显示亮度调整机构81a对基于外部照度测定值P2而计算的光强度目标值A2、与通过彩色传感器30测定的作为合成激光C的光强度的实测值的光强度测定值M进行比较。
在步骤S17，作为于步骤S6而进行比较的结果，在光强度目标值A2与光强度测定值M具有差异的场合，按照光强度测定值M与光强度目标值A2基本一致的方式，调整液晶盒131r、131g、131b的目标电压V2。
在步骤S18，画质补偿机构81b对液晶盒131r、131g、131b相应的目标电压V2进行补偿，或对激光光源11r、11g、11b相应的边界电流值lm或边界光源占空比Qm进行补偿，或通过两者进行白平衡的补偿处理。
在步骤S19，按照光强度测定值M接近光强度目标值A2的方式反复进行反馈控制(步骤S14～S19)。
通过该方案，可提供下述的平视显示装置，其中，通过以边界外部照度Pm为边界切换显示亮度B的调整方法，可一边以大于激光光源l1的控制稳定的阈值电流值lth的程度进行驱动，一边以与外部照度P相对应的宽度大的显示亮度显示显示图像，在全部显示亮度范围内，白平衡也良好。
在本实施方式中，激光强度A的检测采用彩色传感器30，但是也可采用激光二极管。在该场合，在合成激光C于光学二极管上扫描时，针对每帧切换于光学二极管上扫描的激光RGB，由此，可检测激光R、G、B相应的光强度测定值M。
另外，像图12所示的那样，也可按照高亮度模式S1a和低亮度模式S1b的分配和外部照度P的关系，具有滞后。在外部照度P从高值移到低值的场合，在从高亮度模式S1a向低亮度模式S1b的切换的期间，也可采用边界外部照度Pm，在外部照度P从低值移到高值的场合，在从低亮度模式S1b向高亮度模式S1a的切换的期间，也可采用边界外部照度Pm’。通过该方案，在外部照度P于边界外部照度Pm附近振动的场合，可防止高亮度模式S1a和低亮度模式S1b的切换复杂的情况。
此外，像图13(a)所示的那样，存储相对多个温度的驱动电流—激光强度特性数据表，通过热敏电阻等而检测激光二极管11r、11g、11b相应的温度，读取接近已检测的温度的数据表。通过该方案，按照为了以所需的显示亮度显示显示图像，激光11的电流边界值lm为lmA、lmB、lmC、lmD的方式对应于温度，以良好的精度进行调整。
还有，像图13(b)所示的那样，也可采用相对多个温度的光源占空比—激光强度特性数据表。
下面参照图14～图17，对本实施方式的变形例子进行说明。
(第2实施方式)
图14为液晶盒131r、131g、131b的外加电压在1帧边缘，以5级的比例缓慢地变化的例子。图14(a)表示各帧F的液晶盒131r、131g、131b的外加电压V的推移，每帧的外加电压V的变化量设定在5Vth/256，偏振片14的透射率Z在为用于形成目标透射率Z2的目标电压值V2之前，连续地变化。在到达目标电压值V2的下一帧(图14的第30帧)以后，测定输入到彩色传感器30中的激光二极管11的光强度测定值M，进行反馈控制，修正目标电压值V2。
图14(b)表示像图14(a)那样，改变外加电压V的场合的每帧F的偏振片14的激光RGB的透射率Z的推移。在像本实施例那样，偏振控制元件13采用液晶盒的场合，按照不产生分极现象的方式，像图14(c)所示的那样，针对每帧，正负反转外加电压V，交流地驱动。
在上述第2实施方式中，采用缓慢地改变外加电压V的例子，但是也可按照通过对激光光源11进行PAM控制或PWM控制，缓慢地改变驱动电流l或光源占空比Q，形成所需的激光强度A的方式进行控制。
通过该方案，如果通过多个步骤分级地改变，则不产生对于驾驶员来说产生不适感的急剧的亮度变化。
(第3实施方式)
在本实施例中，将液晶面板13分割为3个液晶盒(可偏振控制区域)131r、131g、131b，以便用于激光RGB，对各个盒进行控制，但是也可像图15那样，针对每个激光二极管11而设置液晶面板13。可通过像这样，针对每个激光二极管而独立地设置液晶面板，抑制来自其它的激光二极管的光的干涉，更加确实地进行每个激光光源的激光强度、白平衡的调整。
(第4实施方式)
另外，也可形成下述的方案，其中，像图16所示的那样，在通过二向色镜15r、15g、15b而将激光RGB合成的合成激光C的光路上设置偏振控制元件13。通过该方案，可提供下述的平视显示装置，其中，在多个激光光源中，可共用偏振控制元件和偏振部，相对上述实施方式，以较低的程度抑制成本。
(第5实施方式)
另外，还可形成下述的方案，其中，针对上述第4实施方式的HUD装置1的方案，像图17所示的那样，针对按照1小时分割1帧的每个副帧SF，分别驱动激光二极管11r、11g、11b，偏振控制元件针对入射的激光二极管11r、11g、11b的每个调整偏振角度。
通过该方案，可提供下述的HUD装置，其中，通过相对多个激光光源采用1个液晶控制元件，针对激光光源的各波长，对应于个体误差调整偏振角度，可按照适合于外部照度的显示亮度进行图像显示，一边进行良好的白平衡的控制，一边抑制成本。
产业上的利用可能性
本发明的平视显示装置可用作下述的平视显示装置，其中，比如，对汽车等的车用挡风前窗照射表示图像的显示光，将其作为虚像而与背景重叠，进行辨认。
标号的说明：
标号1表示平视显示装置(HUD装置)；
标号2表示车辆；
标号3表示车用挡风前窗；
标号4表示车辆驾驶员；
标号5表示车辆ECU；
标号10表示合成激光发生装置；
标号11表示激光光源(激光二极管)；
标号11r表示红色激光二极管；
标号11g表示绿色激光二极管；
标号11b表示红色激光二极管；
标号12表示聚光光学系统；
标号12r表示聚光透镜；
标号12g表示聚光透镜；
标号12b表示聚光透镜；
标号13表示偏振控制元件(液晶面板)；
标号131r表示可偏振控制区域(液晶盒)；
标号131g表示可偏振控制区域(液晶盒)；
标号131b表示可偏振控制区域(液晶盒)；
标号14表示偏振部(偏振片)；
标号15表示二向色镜；
标号20表示扫描机构(MEMS扫描仪)；
标号30表示激光检测部(彩色传感器)；
标号40表示透射屏幕；
标号50表示反射部；
标号51表示平面反射镜；
标号52表示放大反射镜；
标号60表示外壳；
标号61表示窗部；
标号70表示外光检测部(光传感器)；
标号80表示控制部；
标号81表示微型控制器；
标号81a表示显示亮度调整机构；
标号81b表示画质补偿机构；
标号82表示激光控制部；
标号83表示偏振控制部；
标号90表示MEMS驱动器；
标号R表示红色激光；
标号G表示绿色激光；
标号B表示蓝色激光；
标号C表示合成激光；
标号D表示显示图像；
标号J表示显示光；
标号X表示虚像；
标号En表示可扫描范围；
标号Ep表示显示区域；
标号LH表示高亮度区域；
标号LL表示低亮度区域；
标号A表示激光强度；
标号A1表示光强度目标值；
标号Am表示边界光强度；
标号Ath表示光强度阈值；
标号B表示显示亮度；
标号B1表示亮度目标值(高亮度区域)；
标号B2表示亮度目标值(低亮度区域)；
标号Bm表示边界显示亮度；
标号l表示驱动电流值；
标号l1表示目标电流值(高亮度区域)；
标号lm表示边界电流值；
标号lth表示阈值电流值；
标号M表示光强度测定值；
标号P表示外部照度；
标号P1表示外部照度测定值(高亮度区域)；
标号P2表示外部照度测定值(低亮度区域)；
标号Pm表示边界外部照度；
标号Pth表示外部照度阈值；
标号Q表示光源占空比；
标号Q1表示目标光源占空比(高亮度区域)；
标号Qm表示边界光源占空比；
标号V表示外加电压；
标号V2表示目标电压；
标号Z表示透射率；
标号Z2表示目标透射率(低亮度区域)。

Claims (8)

1.一种平视显示装置，该平视显示装置包括：
多个激光光源，该多个激光光源用于射出波长不同的激光；
激光控制部，该激光控制部按照图像数据来控制上述波长不同的多个激光的光强度；
扫描部，该扫描部位于从上述激光光源射出的激光的光路上，将到达的激光扫描，投影所需的显示图像；
偏振控制元件，该偏振控制元件位于从上述激光光源与上述扫描部之间的上述激光的光路上，使上述激光偏振；
偏振部，该偏振部位于从上述激光光源与上述扫描部之间的上述激光的光路上，使指定的偏振成分透射；
偏振控制部，该偏振控制部任意地控制上述偏振控制元件的上述激光的偏振角度；
激光检测部，该激光检测部检测通过了上述偏振部后的上述激光的光强度；
外光检测部，该外光检测部检测外光的照度；
显示亮度调整机构，该显示亮度调整机构根据通过上述外光检测部而测定的外光照度的变化，通过控制上述偏振控制元件来调整上述激光的光强度，然后基于上述激光检测部而测定出的激光光源的光检测值，通过控制上述偏振控制元件和/或上述激光光源来调整白平衡。
2.根据权利要求1所述的平视显示装置，其特征在于，上述激光光源的驱动电流值被设定为大于上述激光光源的阈值电流值的值。
3.根据权利要求1或2所述的平视显示装置，其特征在于，上述激光控制部按照通过PAM驱动或PWM驱动缓慢地形成所需的光强度的方式对上述激光光源进行控制。
4.根据权利要求1所述的平视显示装置，其特征在于，上述偏振控制部缓慢地改变上述偏振控制元件的外加电压的值。
5.根据权利要求1所述的平视显示装置，其特征在于，上述偏振控制元件包括可独立控制的多个可偏振控制区域。
6.根据权利要求1所述的平视显示装置，其特征在于，上述偏振控制元件和上述偏振部相对上述多个激光光源的每个而设置。
7.根据权利要求1所述的平视显示装置，其特征在于，上述偏振控制元件和上述偏振部设置于：从上述波长不同的多个激光光源而发出的激光被合成后的合成激光的光路上。
8.根据权利要求7所述的平视显示装置，其特征在于，上述合成激光针对按照时间分割帧的每个副帧，使波长不同的激光光源发光，上述偏振控制部针对上述每个副帧控制上述偏振控制元件的偏振角度。
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