CN108713160B - 投影型显示装置及投影控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种不论光相对于投影面的入射角度如何，都能够使像的可见性良好的投影型显示装置及投影控制方法。HUD(10)具有投影显示部，该投影显示部基于图像数据对从光源(41r、41g、41b)出射的光进行空间调制，并将通过空间调制获得的图像光投影到组合器(9)使其显示图像。组合器(9)包含对多色光的反射率比对该多色光以外的光的反射率高的波长选择膜(7)。HUD(10)具备：旋转机构(11)，其控制图像光相对于组合器(9)的投影角度；系统控制部(6)，其基于该投影角度，控制图像光中包含的多色光的明亮度。

Description

投影型显示装置及投影控制方法
技术领域
本发明涉及投影型显示装置、投影控制方法及投影控制程序。
背景技术
已知有如下交通工具用的HUD(Head-up Display：平视显示器)，其将汽车、电车、船舶、重型机械、施工机械、飞机、或农用机械等交通工具的挡风玻璃或配置于挡风玻璃的跟前附近的组合器用作屏幕，对其投影光而显示图像(例如参照专利文献1、2)。根据该HUD，能够使驾驶员将基于从HUD投影的光的图像在屏幕上作为实像进行辨识、或在屏幕前方作为虚像进行辨识。
专利文献1所记载的HUD向使用了相对于特定波长频带的光的反射率高的全息元件的组合器投影光，利用全息衍射光可辨识虚像。在该HUD中，以即使在投影光相对于组合器的入射角度发生了变化的情况下，所辨识的虚像的亮度也形成一定的方式设计全息元件的衍射特性。
专利文献2所记载的HUD向汽车的挡风玻璃投影光，通过挡风玻璃的反射光可辨识虚像。在该HUD中，能够改变挡风玻璃上的光的投影位置，通过根据投影位置的变化调整投影光的亮度，没有伴随投影位置的变化的虚像的亮度变化而实现良好的可见性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本国特开平10－278630号公报
专利文献2：日本国特开2009－132221公报
发明内容
发明所要解决的问题
如专利文献1所记载的HUD，在向使用了相对于特定波长频带的光的反射率高的全息元件的投影面投影光的结构中，特定波长域的光的反射率因投影光向投影面的入射角度而发生变化。在此，在使用相对于与多色对应的波长频带的反射率高的元件作为全息元件的情况下，上述反射率的变化程度根据颜色而不同。
专利文献1所记载的HUD以相对于多色光的亮度总是形成一定的方式设计全息元件的衍射特性。但是，由此，组合器的设计变得复杂，制造成本增大。另外，对全息元件的衍射特性的控制也有极限，不能控制衍射特性的部分需要进行对组合器的旋转角度进行限制等的对应。
专利文献2所记载的HUD解决向未使用如上所述的全息元件的挡风玻璃投影光时的课题，未考虑使用了全息元件时的可见性的提高这一课题。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供一种能够不取决于光相对于投影面的入射角度而使像的可见性良好的投影型显示装置、投影控制方法、及投影控制程序。
用于解决问题的手段
本发明的投影型显示装置具有投影显示部，上述投影显示部基于输入的图像数据对从光源出射的光进行空间调制，并将通过上述空间调制获得的图像光投影到交通工具的投影面上，使其显示基于上述图像数据的图像，其中，上述投影面由对多个波长频带的光的反射率比对上述多个波长频带以外的波长频带的光的反射率高的部件构成，上述投影型显示装置具备：投影角度控制机构，其控制上述图像光相对于上述投影面的投影角度；图像光控制部，其基于上述投影角度，控制上述图像光中包含的上述多个波长频带的光的明亮度。
本发明的投影控制方法基于输入的图像数据对从光源出射的光进行空间调制，并将通过上述空间调制获得的图像光投影到交通工具的投影面上，使其显示基于上述图像数据的图像，其中，上述投影面由对多个波长频带的光的反射率比对上述多个波长频带以外的波长频带的光的反射率高的部件构成，上述投影控制方法具备：投影角度控制步骤，控制上述图像光相对于上述投影面的投影角度；以及图像光控制步骤，基于上述投影角度，控制上述图像光中包含的上述多个波长频带的光的明亮度。
本发明的投影控制程序基于输入的图像数据对从光源出射的光进行空间调制，并将通过上述空间调制获得的图像光投影到交通工具的投影面上，使其显示基于上述图像数据的图像，其中，上述投影面由对多个波长频带的光的反射率比对上述多个波长频带以外的波长频带的光的反射率高的部件构成，上述投影控制程序用于使计算机执行如下步骤：投影角度控制步骤，控制上述图像光相对于上述投影面的投影角度；以及图像光控制步骤，基于上述投影角度，控制上述图像光中包含的上述多个波长频带的光的明亮度。
发明效果
根据本发明，能够提供不论光相对于投影面的入射角度如何，都能够使像的可见性良好的投影型显示装置、投影控制方法及投影控制程序。
附图说明
本发明的投影型显示装置具有投影显示部，上述投影显示部基于输入的图像数据对从光源出射的光进行空间调制，并将通过上述空间调制获得的图像光投影到交通工具的投影面上，使其显示基于上述图像数据的图像，其中，上述投影面由对多个波长频带的光的反射率比对上述多个波长频带以外的波长频带的光的反射率高的部件构成，上述投影型显示装置具备：投影角度控制机构，其控制上述图像光相对于上述投影面的投影角度；图像光控制部，其基于上述投影角度，控制上述图像光中包含的上述多个波长频带的光的明亮度。
本发明的投影控制方法基于输入的图像数据对从光源出射的光进行空间调制，并将通过上述空间调制获得的图像光投影到交通工具的投影面上，使其显示基于上述图像数据的图像，其中，上述投影面由对多个波长频带的光的反射率比对上述多个波长频带以外的波长频带的光的反射率高的部件构成，上述投影控制方法具备：投影角度控制步骤，控制上述图像光相对于上述投影面的投影角度；以及图像光控制步骤，基于上述投影角度，控制上述图像光中包含的上述多个波长频带的光的明亮度。
本发明的投影控制程序基于输入的图像数据对从光源出射的光进行空间调制，并将通过上述空间调制获得的图像光投影到交通工具的投影面上，使其显示基于上述图像数据的图像，其中，上述投影面由对多个波长频带的光的反射率比对上述多个波长频带以外的波长频带的光的反射率高的部件构成，上述投影控制程序用于使计算机执行如下步骤：投影角度控制步骤，控制上述图像光相对于上述投影面的投影角度；以及图像光控制步骤，基于上述投影角度，控制上述图像光中包含的上述多个波长频带的光的明亮度。
发明效果
根据本发明，能够提供不论光相对于投影面的入射角度如何，都能够使像的可见性良好的投影型显示装置、投影控制方法及投影控制程序。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是表示包含作为本发明一实施方式即投影型显示装置的HUD10的投影显示系统100的概略结构的图。图2是表示图1所示的投影显示系统100的结构的示意图。
投影显示系统100搭载于汽车1上，具备配置于前挡风玻璃2的驾驶员座位侧跟前的组合器9、HUD10、以及用于使组合器9旋转的旋转机构11。
图1所示的投影显示系统100除搭载于汽车以外，还可以搭载于电车、重型机械、建筑机械、飞机、船舶或农业机械等交通工具上使用。
HUD10将组合器9作为投影面，通过投影到组合器9上的图像光，能够由汽车1的驾驶员识别虚像或实像。
在图1的例子中，HUD10内置于汽车1的仪表板3中。仪表板3是内置包含汽车1的速度计、转速表、燃料表、水温表或里程表等用于通知行驶所需的信息的仪表类等内装零件的部件。
HUD10也可以设置于汽车1的驾驶员座位上方的顶棚附近。在这种情况下，组合器9及旋转机构11设置于驾驶员座位的上方的顶棚附近。
组合器9具备透明板8和形成于透明板8的表面的波长选择膜7。
透明板8是透射可见光的板状的部件。
波长选择膜7是透射可见光、且对多个波长频带的光的反射率比对该多个波长频带以外的波长频带的光的反射率高的部件。此外，在图1中，波长选择膜7和透明板8的位置也可以颠倒。
以下，作为波长选择膜7，设定为对红色(R)的波长频带的光、绿色(G)的波长频带的光、蓝色(B)的波长频带的光各自的反射率比对这些波长频带外的波长频带的光的反射率高的波长选择膜进行说明。
此外，作为波长选择膜7，可以采用如WO2015/50202号公报中记载的那样具有可见光透射性且在多个波长频带分别具有反射波长域的中心波长的部件。
旋转机构11是用于控制从HUD10投影的图像光相对于组合器9的投影角度(入射角度)的投影角度控制机构。
具体而言，旋转机构11是用于使组合器9以沿连结汽车1的驾驶员座位和副驾驶员座位的方向延伸的轴为中心进行旋转的机构。通过组合器9绕该轴旋转，图像光向组合器9的投影图像光的面(投影面)的投影角度发生变化。
旋转机构11包含未图示的步进电机等促动器，通过后述的系统控制部6控制组合器9的旋转角度。
HUD10具备包含基于图像数据对光源及从该光源出射的光进行空间调制的光调制元件的图像光生成部4、作为将通过图像光生成部4的光调制元件进行了空间调制的图像光放大并投影到组合器9上的放大投影部件的凹面镜5、以及对HUD10整体进行统一控制的系统控制部6。
图像光生成部4和凹面镜5构成将基于图像数据进行空间调制获得的图像光投影到汽车1的组合器9上使其显示基于该图像数据的图像的投影显示部。
系统控制部6以处理器为主体构成，包含存储处理器执行的程序等的ROM(ReadOnly Memory)及作为工作存储器的RAM(Random Access Memory)等。ROM构成存储介质。该程序包含投影控制程序。
系统控制部6基于依据旋转机构11的组合器9的旋转位置的信息、表示预先存储于HUD10的组合器9的旋转位置和从HUD10投影的图像光的投影角度的关系的表数据，检测从HUD10投影的图像光相对于组合器9的投影角度。
图3是表示图2所示的图像光生成部4的内部结构的一例的图。
图像光生成部4具备光源单元40、光调制元件44、驱动光调制元件44的驱动部45、以及扩散部件46。
光源单元40具备光源控制部40A、出射红色光的红色光源即R光源41r、出射绿色光的绿色光源即G光源41g、出射蓝色光的蓝色光源即B光源41b、二向棱镜(dichroic prism)43、设于R光源41r和二向棱镜43之间的准直透镜42r、设于G光源41g和二向棱镜43之间的准直透镜42g、以及设于B光源41b和二向棱镜43之间的准直透镜42b。R光源41r、G光源41g、以及B光源41b构成HUD10的光源。
二向棱镜43是用于将分别从R光源41r、G光源41g及B光源41b出射的光引导到同一光路的光学部件。二向棱镜43使通过准直透镜42r准直后的红色光透过并向光调制元件44出射。另外，二向棱镜43使通过准直透镜42g准直后的绿色光反射并向光调制元件44出射。进而，二向棱镜43使通过准直透镜42b准直后的蓝色光反射并向光调制元件44出射。作为具有这种功能的光学部件，不限于二向棱镜。例如，也可以使用交叉二向色反射镜。
R光源41r、G光源41g及B光源41b分别使用激光器或LED(Light Emitting Diode)等发光元件。HUD10的光源不限于R光源41r、G光源41g、B光源41b这三个例子，也可以由出射不同波长频带的光的两个或四个以上的光源构成。
光源控制部40A控制R光源41r、G光源41g及B光源41b各个光源，进行使光从R光源41r、G光源41g及B光源41b出射的控制。
光调制元件44基于由系统控制部6输入的图像数据，对从R光源41r、G光源41g及B光源41b出射并从二向棱镜43出射的光进行空间调制。
作为光调制元件44，例如可以使用LCOS(Liquid crystal on silicon)、DMD(Digital Micromirror Device)、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)元件、或液晶显示元件等。
驱动部45基于从系统控制部6输入的图像数据驱动光调制元件44，使与图像数据对应的图像光(红色图像光、蓝色图像光、及绿色图像光)从光调制元件44出射到扩散部件46。
扩散部件46是使通过光调制元件44进行了空间调制的图像光扩散形成面光源的部件。扩散部件46使用表面具有微细构造的微镜阵列、扩散镜、或反射全息扩散器等。
扩散部件46及凹面镜5在光学上被设计成基于投影在组合器9上的图像光的图像在前挡风玻璃2前方的位置能够被驾驶员识别为虚像。也可以在光学上被设计成基于该图像光的图像在组合器9上能够被驾驶员识别为实像。
HUD10的系统控制部6控制光源控制部40A及驱动部45，使基于图像数据的图像光从图像光生成部4出射到凹面镜5。
系统控制部6基于来自未图示的操作部的操作信号驱动旋转机构11的促动器，将组合器9的旋转位置控制为所指示的值。这样，在投影显示系统100中，可以通过操作部的操作使组合器9电动旋转，根据驾驶员而调整虚像或实像的观看方式。
系统控制部6作为基于由组合器9的旋转位置决定的图像光相对于组合器9的投影角度，控制该图像光中包含的上述多个波长频带的光(在此为R光、G光及B光)的明亮度的图像光控制部起作用。
在系统控制部6的ROM中，预先存储有与图像光相对于组合器9的投影角度对应的图像光的明亮度的控制信息。系统控制部6基于存储在ROM中的控制信息，控制图像光的明亮度。
具体而言，控制信息是表示对从R光源41r出射的光的出射光量、从G光源41g出射的光的出射光量、以及从B光源41b出射的光的出射光量各自的基准光量的修正值的光量控制信息。
从R光源41r出射的光的出射光量、从G光源41g出射的光的出射光量、以及从B光源41b出射的光的出射光量的修正值是决定由图像光生成部4生成的图像光的各颜色的明亮度的要素，因此，构成图像光的明亮度的控制信息。
波长选择膜7具有R光、G光及B光各自的反射率根据图像光的投影角度而变化的特性。控制信息是用于控制HUD10的光源的出射光量，使得即使图像光的投影角度是取得的值中的任一值，从驾驶员的眼睛的位置看到的R光、G光及B光各自的亮度也为目标亮度的信息。
控制信息在HUD10的生产线上生成，并被存储于系统控制部6的ROM。
具体而言，在工厂中再现汽车上的HUD10和组合器9及旋转机构11的配置，进而，可检测R光、G光及B光的光检测部配置在假定为搭载HUD10的预定的汽车的驾驶员的双眼所在的范围即可视区(eye box)内。光检测部例如使用可彩色摄像的摄像元件等。
作业员在生产线上将所生产的HUD10、旋转机构11及上述光检测部与计算机连接，通过该计算机将组合器9的旋转位置控制为多个值中的每一个值。
计算机以将组合器9的旋转位置控制为多个值中的每一个值的状态，将由光检测部检测到的R光、G光及B光各自的亮度值存储于存储介质。计算机基于存储于存储介质的该亮度值生成控制信息。
以具有能够用二次函数表示图像光的投影角度和由图像光的组合器9反射的反射光中包含的R光、G光及B光各自的亮度的关系的特性的波长选择膜7为例，说明控制信息的生成方法的具体例。
图像光的投影角度x和由组合器9反射的R光的亮度YR的关系用下式(1)来表示。图像光的投影角度x和由组合器9反射的G光的亮度YG的关系用下式(2)来表示。图像光的投影角度x和由组合器9反射的B光的亮度YB的关系用下式(3)来表示。
YR＝aR(x－bR)2+cR···(1)
YG＝aG(x－bG)2+cG···(2)
YB＝aB(x－bB)2+cB···(3)
在式(1)～(3)中，aR、aG、aB、bR、bG、bB、cR、cG及cB分别是二次函数的系数。
计算机在将HUD10的R光源41r、G光源41g及B光源41b各自的出射光量设定为基准光量的状态下，驱动旋转机构11，使组合器9的旋转位置以例如五个值依次变化。计算机将组合器9处于该五个旋转位置各位置的状态下由光检测部检测到的R光、G光及B光的亮度值存储于存储介质。
接着，计算机根据在组合器9处于五个旋转位置各位置的状态下获得的五个R光的亮度值，计算式(1)的系数aR、bR及cR。
同样，计算机根据在组合器9处于五个旋转位置各位置的状态下获得的五个G光的亮度值，计算式(2)的系数aG、bG及cG。
同样，计算机根据在组合器9处于五个旋转位置各位置的状态下获得的五个B光的亮度值，计算式(3)的系数aB、bB及cB。
接着，计算机通过下式(4)的运算求出为了实现预定的R光的目标亮度αR所需要的R光的亮度修正值ΔαR。
同样，计算机通过下式(5)的运算求出为了实现预定的G光的目标亮度αG所需要的G光的亮度修正值ΔαG。
同样，计算机通过下式(6)的运算求出为了实现预定的B光的目标亮度αB所需要的B光的亮度修正值ΔαB。
ΔαR＝αR－YR＝αR－{aR(x－bR)2+cR}···(4)
ΔαG＝αG－YG＝αG－{aG(x－bG)2+cG}···(5)
ΔαB＝αB－YB＝αB－{aB(x－bB)2+cB}···(6)
最后，计算机将上述式(4)～(6)存储于HUD10的系统控制部6的ROM，作为控制信息。
系统控制部6基于组合器9的旋转位置检测图像光的投影角度，通过将检测到的投影角度代入式(4)～(6)的“x”，生成亮度修正值ΔαR、亮度修正值ΔαG及亮度修正值ΔαB。亮度修正值和出射光量的关系是已知的，表示该关系的数据被预先存储于ROM。
而且，系统控制部6将R光源41r的出射光量控制为将与亮度修正值ΔαR对应的出射光量和R光源41r的基准光量相加所得的目标值。另外，系统控制部6将G光源41g的出射光量控制为将与亮度修正值ΔαG对应的出射光量和G光源41g的基准光量相加所得的目标值。另外，系统控制部6将B光源41b的出射光量控制为将与亮度修正值ΔαB对应的出射光量和B光源41b的基准光量相加所得的目标值。
由此，即使图像光的投影角度发生变化，由汽车1的驾驶员观察的R光、G光及B光各自的亮度也能够保持为恒定的亮度。
此外，上述式(1)～(3)也可以根据波长选择膜7的设计信息通过计算而求出。因此，上述(4)～(6)也可以基于根据波长选择膜7的设计信息求出的上述式(1)～(3)和目标亮度αR、αG、αB通过计算生成而不是实测。
另外，在此，将控制信息生成为函数式，但也可以对可取得图像光的所有投影角度的每一角度，计算由光检测部检测的亮度和目标亮度的差分值，将该差分值生成为亮度修正值并进行存储。
另外，在此，将每一投影角度的亮度修正值作为控制信息来存储，但也可以将每一投影角度的出射光量的绝对值作为控制信息来生成并存储。
图4是用于说明图1所示的投影显示系统100的动作的流程图。
进行起动汽车1的发动机(电动汽车的情况下为电动机)的操作、或者起动由汽车1的蓄电池来驱动的电气系统(空调及灯等)的操作等，当汽车1起动时，系统控制部6基于组合器9的旋转位置，检测图像光的投影角度(步骤S11)。
接着，系统控制部6基于在步骤S11中检测到的图像光的投影角度和上述式(4)～(6)，求出亮度修正值ΔαR、亮度修正值ΔαG及亮度修正值ΔαB。
而且，系统控制部6基于这些亮度修正值ΔαR、亮度修正值ΔαG及亮度修正值ΔαB，计算R光源41r、G光源41g及B光源41b各自的出射光量的目标值，将R光源41r、G光源41g及B光源41b各自的出射光量控制在算出的目标值(步骤S12)。
接着，当系统控制部6将图像数据输入驱动部45时，基于该图像数据的图像光从图像光生成部4出射到凹面镜5，该图像光由凹面镜5反射后投影到组合器9(步骤S13)。
当图像光被投影时，系统控制部6判定是否有变更组合器9的旋转位置的指示(步骤S14)，在有该指示的情况下(步骤S14：YES)，根据该指示使组合器9旋转(步骤S15)。在没有该指示的情况下(步骤S14：NO)，系统控制部6使处理返回步骤S13。
在步骤S15之后，系统控制部6基于组合器9的当前的旋转位置和上述式(4)～(6)，求出亮度修正值ΔαR、亮度修正值ΔαG及亮度修正值ΔαB(步骤S16)。
接着，系统控制部6基于在步骤S16中求出的亮度修正值ΔαR、亮度修正值ΔαG及亮度修正值ΔαB和基准光量，计算R光源41r、G光源41g及B光源41b各自的出射光量的目标值，花费预定的时间使R光源41r、G光源41g及B光源41b各自的出射光量变化到该目标值(步骤S17)。
图5是用于说明图4所示的步骤S17的具体例的时间图。
在时刻t1，有使组合器9旋转的指示，系统控制部6开始组合器9的旋转。然后，在时刻t2，组合器9旋转到被指示的位置，旋转完成。
系统控制部6基于组合器9在时刻t2时点的旋转位置，检测图像光的投影角度，并基于检测到的投影角度和上述式(4)～(6)，求出亮度修正值ΔαR、亮度修正值ΔαG及亮度修正值ΔαB。系统控制部6基于求出的亮度修正值，计算各光源的出射光量的目标值。在图5中，将R光源41r、G光源41g及B光源41b各自的出射光量的目标值设为Yr、Yg、Yb。
在从时刻t2经过预定的时间T后的时刻t3，为了使R光源41r、G光源41g及B光源41b各自的出射光量达到目标值Yr、Yg、Yb，系统控制部6使R光源41r、G光源41g及B光源41b各自的出射光量连续或阶段性变化。
在以上的步骤S17的处理之后，处理返回步骤S13。
如上所述，根据HUD10，基于组合器9的旋转位置来控制光源的出射光量。因此，不论组合器9的旋转位置如何，能够总是以恒定的亮度识别虚像或实像，从而能够提高可见性。
另外，根据HUD10，能够不必研究波长选择膜7的特性而提高可见性，因此，能够降低投影显示系统100的制造成本。另外，由于对波长选择膜7的特性没有限制，所以能够进行增大组合器9的旋转量等灵活的设计，从而能够提高显示品质。
另外，根据HUD10，在组合器9的旋转位置发生变化且图像光的投影角度发生了变化的情况下，从该投影角度的变化完成的时点起，光源的出射光量花费时间连续或阶段性变化。这样，识别的虚像或实像的亮度逐渐变化到目标亮度，由此，能够自然地进行显示亮度的控制，而不必使驾驶员注意到进行了亮度的控制。
另外，在HUD10上，存储于系统控制部6的ROM的控制信息是基于使用HUD10实测的反射光的亮度而生成的控制信息。因此，可以进行考虑到HUD10的个体差异的图像光的亮度控制，从而能够提高显示品质。
此外，系统控制部6也可以基于即将修正光源单元40各光源的出射光量之前的时点的各光源的出射光量的值与目标值Yb、Yg、Yr之差，控制图5中的时间T。
具体而言，组合器9的旋转位置即将变化之前的各光源的出射光量(在时刻t2时点的出射光量)与组合器9的旋转位置变化后的各光源的出射光量的目标值Yb、Yg、Yr之差越大，系统控制部6越延长时间T。
通过这样做，在需要使图像光的亮度大幅变化的情况下，该亮度的变化花费长的时间来进行，因此，能够进行顺畅的亮度修正，从而能够提高显示品质。另一方面，在不需要使图像光的亮度发生太大变化的情况下，在短时间内完成该亮度的变化，因此，能够缩短用于亮度修正的时间。
此外，图5的时间T可以针对光源单元40的每一光源独立地控制，也可以基于组合器9的旋转位置变化之前的各光源的出射光量与组合器9的旋转位置变化之后的各光源的出射光量的目标值之差中的最大值决定时间T，在该时间T使三个光源中的出射光量的变化时间共同化。
系统控制部6在图4的步骤S17中也可以进行将各光源的出射光量瞬时(系统的响应延迟程度的极小的时间)切换为目标值的控制。根据该结构，能够缩短用于亮度控制的时间。上述时间T被设定为比系统的响应延迟的时间足够长的时间。
图6是表示图1所示的投影显示系统100的变形例即投影显示系统100A的结构的示意图。投影显示系统100A将HUD10变更为HUD10A，且追加了光检测部12，除这一点以外，是与投影显示系统100相同的结构。在图6中，对于与图2相同的结构标注同一符号并省略说明。
光检测部12设置于汽车1的车内，检测从HUD10投影并由组合器9反射的图像光。光检测部12例如使用能够进行彩色摄像的摄像元件等。
光检测部12设置于在投影显示系统100A中设定的驾驶员的可视区附近，能够检测与由驾驶员观察到的图像光同等的图像光。
HUD10A将系统控制部6变更为系统控制部6A，除了这一点之外，是与HUD10相同的结构。
系统控制部6A除系统控制部6的功能以外，还具有生成控制信息并将其存储于ROM的控制信息生成功能。系统控制部6A作为控制信息生成部起作用。
投影显示系统100A搭载生成控制信息并将其存储于ROM的校准模式。图7是用于说明投影显示系统100A的校准模式时的动作的流程图。
在投影显示系统100A中，当进行了起动汽车1的发动机(电动汽车的情况下为电动机)的操作、或者起动通过汽车1的蓄电池来驱动的电气系统(空调及灯等)的操作等，汽车1起动时，设定为校准模式，开始图7所示的处理。
首先，系统控制部6A将组合器9的旋转位置控制为任意的值(步骤S21)。当在该状态下由光检测部12检测到图像光时，系统控制部6A将检测到的图像光的R光、G光及B光各自的亮度值存储于RAM(步骤S22)。
接着，系统控制部6A判定是否已获取了生成控制信息所需的数量的亮度值(步骤S23)。在此，至少设定步骤S21及步骤S22的处理需要两次。
系统控制部6A在步骤S23的判定为NO的情况下，使处理返回步骤S21。系统控制部6A在步骤S23的判定为YES的情况下，基于存储于RAM的亮度值，以与上述计算机执行的方法同样的方法生成控制信息，并将所生成的控制信息存储于ROM(步骤S24)。
由此，校准模式结束，之后，开始图4所示的步骤S11以后的处理。此外，在此开始的处理中，在步骤S12及步骤S16中被利用的控制信息是通过校准模式生成并存储于ROM的信息，只是这一点与投影显示系统100不同。
在此，当汽车1起动时，校准模式被自动设定，但也可以是校准模式可在任意的定时进行设定的结构。
如上所述，根据投影显示系统100A，能够在汽车1起动的定时等任意的定时更新存储于ROM的控制信息。因此，能够在考虑到投影显示系统100A的各构成要素的经时老化等的状态下进行图像光的明亮度的控制。因此，即使在长期使用汽车1的情况下，也能够防止显示品质的降低。
图8是表示图1所示的投影显示系统100的变形例即投影显示系统100B的结构的示意图。投影显示系统100B中，将HUD10变更为HUD10B，且删除了旋转机构11，除这一点以外，是与投影显示系统100相同的结构。在图8中，对于与图2相同的结构标注同一符号并省略说明。
HUD10B中，追加旋转机构13，且将系统控制部6变更为系统控制部6B，除这一点以外，是与图2所示的HUD10相同的结构。在投影显示系统100B中，具备透明板8及波长选择膜7的组合器9不能旋转。
旋转机构13是用于控制从HUD10B投影的图像光相对于组合器9的投影角度的投影角度控制机构。
具体而言，旋转机构13是用于使凹面镜5旋转以使从凹面镜5投影的图像光相对于组合器9的投影位置在重力方向上变化的机构。旋转机构13搭载未图示的促动器，由系统控制部6B驱动。
通过旋转机构13使凹面镜5旋转，从凹面镜5投影的图像光相对于组合器9的投影角度发生变化。
系统控制部6B基于凹面镜5的旋转位置，检测图像光的投影角度，并基于检测到的投影角度和存储于ROM的上述的控制信息，控制光源单元40的各光源的出射光量。
这样，通过使凹面镜5旋转而不是使组合器9旋转，即使在图像光相对于组合器9的投影角度改变的结构中，也能够通过系统控制部6B的控制，总是以恒定的亮度进行显示，从而能够提高显示品质。
此外，也可以是投影显示系统100B进一步具有使组合器9旋转的旋转机构的结构。在这种情况下，通过组合器9的旋转位置与凹面镜5的旋转位置的组合，决定图像光相对于组合器9的投影角度。因此，通过基于该投影角度和控制信息控制图像光的亮度，能够提高显示品质。
在投影显示系统100B的结构中，也可以删除组合器9，在前挡风玻璃2的一部分范围形成波长选择膜7，并将该范围作为投影面投影图像光。
在以上的说明中，设定为通过系统控制部6、6A、6B控制光源单元40的各光源的出射光量，将图像光的明亮度保持为恒定的结构。作为其变形例，通过基于图像光的投影角度控制输入到光调制元件44的图像数据的R像素、G像素及B像素各自的亮度，也可以将图像光的明亮度控制为恒定。
在这种情况下，只要在系统控制部6、6A、6B的ROM存储与图像光的投影角度对应的R像素、G像素及B像素各自的亮度的绝对值、或对亮度的基准值的修正值的信息作为亮度控制信息即可。
另外，通过基于图像光的投影角度控制输入到光调制元件44的图像数据的R像素、G像素及B像素各自的明度，也可以将图像光的明亮度控制为恒定。
在这种情况下，只要在系统控制部6、6A、6B的ROM中存储与图像光的投影角度对应的R像素、G像素及B像素各自的明度的绝对值、或对明度的基准值的修正值的信息作为明度控制信息即可。
另外，系统控制部6、6A、6B通过基于图像光的投影角度分别控制光源单元40的各光源的出射光量和输入到光调制元件44的图像数据的R像素、G像素及B像素各自的明度，也可以将图像光的明亮度控制为恒定。
在投影显示系统100、100A中，旋转机构11设定为通过电动使组合器9旋转的结构，但旋转机构11也可以是通过手动使组合器9旋转的结构。
在这种情况下，只要设定为在投影显示系统100、100A中追加用于检测组合器9的旋转位置的传感器(光反射器、光电断续器、或旋转编码器等)，系统控制部6、6A基于来自该传感器的信息检测图像光的投影角度的结构即可。
如以上说明，本说明书中公开有以下事项。
公开的投影型显示装置具有投影显示部，该投影显示部基于输入的图像数据对从光源出射的光进行空间调制，并将通过上述空间调制获得的图像光投影到交通工具的投影面上，使其显示基于上述图像数据的图像，其中，上述投影面由对多个波长频带的光的反射率比对上述多个波长频带以外的波长频带的光的反射率高的部件构成，投影型显示装置具备：投影角度控制机构，其控制上述图像光相对于上述投影面的投影角度；图像光控制部，其基于上述投影角度，控制上述图像光中包含的上述多个波长频带的光的明亮度。
在公开的投影型显示装置中，上述图像光控制部基于存储与上述图像光相对于上述投影面的投影角度对应的上述明亮度的控制信息的存储介质的、与通过上述投影角度控制机构控制的投影角度对应的上述控制信息，控制上述图像光中包含的上述多个波长频带的光的明亮度。
在公开的投影型显示装置中，上述明亮度是亮度，上述投影显示部包含出射上述多个波长频带各自的光的多个光源，存储于上述存储介质的上述控制信息是出射上述多个波长频带各自的光的光源的出射光量的光量控制信息，上述图像光控制部基于上述光量控制信息控制上述多个光源各自的出射光量，以控制上述明亮度。
在公开的投影型显示装置中，上述明亮度是明度及亮度，上述投影显示部包含出射上述多个波长频带各自的光的多个光源，存储于上述存储介质的控制信息包含出射上述多个波长频带各自的光的光源的出射光量的光量控制信息和上述图像数据的上述多个波长频带的颜色的明度的明度控制信息，上述图像光控制部基于上述光量控制信息，控制上述多个光源各自的出射光量，并基于上述明度控制信息控制上述图像数据中包含的上述多个波长频带的颜色的明度，以控制上述明亮度。
在公开的投影型显示装置还具备：光检测部，其检测从上述投影显示部投影并由上述投影面反射的光；控制信息生成部，其通过上述投影角度控制机构将上述投影角度控制为多个值中的每一个值，基于在上述投影角度被控制为上述多个值中的每一个值的状态下由上述光检测部检测到的上述多个波长频带的光生成上述控制信息，并将所生成的上述控制信息存储于上述存储介质。
公开的投影型显示装置中，上述控制信息生成部与上述交通工具起动的定时同步地生成上述控制信息，并将其存储于上述存储介质。
在公开的投影型显示装置中，上述控制信息生成部基于在上述投影角度被控制为上述多个值中的每一个值的状态下通过上述光检测部检测到的上述多个波长频带的光的明亮度，计算以表示上述投影角度和上述明亮度的关系的上述投影角度为变量的函数，生成从上述明亮度的目标值减去上述函数的运算式，作为上述控制信息。
在公开的投影型显示装置中，上述图像光控制部在上述投影角度的变化完成之后经过了预定的时间后，使上述图像光中包含的上述多个波长频带的光的明亮度达到基于上述投影角度的目标值。
在公开的投影型显示装置中，上述图像光控制部基于上述投影角度即将变化之前的上述明亮度与上述目标值之差，控制上述时间。
在公开的投影型显示装置中，上述投影面由具有可见光透射性且在上述多个波长频带的每个波长频带中具有反射波长域的中心波长的部件构成。
公开的投影控制方法基于输入的图像数据对从光源出射的光进行空间调制，并将通过上述空间调制获得的图像光投影到交通工具的投影面上，使其显示基于上述图像数据的图像，其中，上述投影面由对多个波长频带的光的反射率比对上述多个波长频带以外的波长频带的光的反射率高的部件构成，投影控制方法具备：投影角度控制步骤，控制上述图像光相对于上述投影面的投影角度；以及图像光控制步骤，基于上述投影角度，控制上述图像光中包含的上述多个波长频带的光的明亮度。
在公开的投影控制方法的上述图像光控制步骤中，基于存储与上述图像光相对于上述投影面的投影角度对应的上述明亮度的控制信息的存储介质的、与通过上述投影角度控制步骤控制后的投影角度对应的上述控制信息，控制上述图像光中包含的上述多个波长频带的光的明亮度。
公开的投影控制方法中，上述明亮度是亮度，上述光源包含出射上述多个波长频带各自的光的多个光源，存储于上述存储介质的上述控制信息是出射上述多个波长频带各自的光的光源的出射光量的光量控制信息，在上述图像光控制步骤中，基于上述光量控制信息，控制上述多个光源各自的出射光量，以控制上述明亮度。
公开的投影控制方法中，上述明亮度是明度及亮度，上述光源包含出射上述多个波长频带各自的光的多个光源，存储于上述存储介质的控制信息包含出射上述多个波长频带各自的光的光源的出射光量的光量控制信息和上述图像数据的上述多个波长频带的颜色的明度的明度控制信息，在上述图像光控制步骤中，基于上述光量控制信息控制上述多个光源各自的出射光量，并基于上述明度控制信息控制上述图像数据中包含的上述多个波长频带的颜色的明度，以控制上述明亮度。
公开的投影控制方法还具备：光检测步骤，检测由上述投影面反射的光；以及控制信息生成步骤，通过上述投影角度控制步骤将上述投影角度控制为多个值中的每一个值，基于在上述投影角度被控制为上述多个值中的每一个值的状态下通过上述光检测步骤检测到的上述多个波长频带的光生成上述控制信息，并将所生成的上述控制信息存储于上述存储介质。
公开的投影控制方法的上述控制信息生成步骤中，与上述交通工具起动的定时同步地生成上述控制信息，并将其存储于上述存储介质。
公开的投影控制方法的上述控制信息生成步骤中，基于在上述投影角度被控制为上述多个值中的每一个值的状态下通过上述光检测步骤检测到的上述多个波长频带的光的明亮度，计算以表示上述投影角度和上述明亮度的关系的上述投影角度为变量的函数，生成从上述明亮度的目标值减去上述函数的运算式，作为上述控制信息。
在公开的投影控制方法的上述图像光控制步骤中，在上述投影角度的变化完成之后经过了预定的时间后，使上述图像光中包含的上述多个波长频带的光的明亮度达到基于上述投影角度的目标值。
在公开的投影控制方法的上述图像光控制步骤中，基于上述投影角度即将变化之前的上述明亮度与上述目标值之差控制上述时间。
公开的投影控制方法中，上述投影面由具有可见光透射性且在上述多个波长频带各自具有反射波长域的中心波长的部件构成。
公开的投影控制程序基于输入的图像数据对从光源出射的光进行空间调制，并将通过上述空间调制获得的图像光投影到交通工具的投影面上，使其显示基于上述图像数据的图像，其中，上述投影面由对多个波长频带的光的反射率比对上述多个波长频带以外的波长频带的光的反射率高的部件构成，投影控制程序用于使计算机执行如下步骤：投影角度控制步骤，控制上述图像光相对于上述投影面的投影角度；以及图像光控制步骤，基于上述投影角度，控制上述图像光中包含的上述多个波长频带的光的明亮度。
工业实用性
根据本发明，能够提供不论光相对于投影面的入射角度如何，都能够使像的可见性良好的投影型显示装置、投影控制方法及投影控制程序。
以上，通过特定的实施方式对本发明进行了说明，但本发明不限定于该实施方式，在不脱离被公开的发明的技术思想的范围内可以进行各种变更。
本申请基于2016年3月1日申请的日本专利申请(特愿2016－039036)，其内容被纳入本文。
符号说明
100、100A、100B 投影显示系统
10、10A、10B HUD
1 汽车
2 前挡风玻璃
3 仪表板
4 图像光生成部
5 凹面镜
6、6A、6B 系统控制部
7 波长选择膜
8 透明板
9 组合器
11、13 旋转机构
12 光检测部
40 光源单元
40A 光源控制部
41rR 光源
41gG 光源
41bB 光源
42r、42g、42b 准直透镜
43 二向棱镜
44 光调制元件
45 驱动部
46 扩散部件

Claims (20)

1.一种投影型显示装置，其具有投影显示部，所述投影显示部基于输入的图像数据对从光源出射的光进行空间调制，并将通过所述空间调制获得的图像光投影到交通工具的投影面上，使其显示基于所述图像数据的图像，其中，
所述投影面由对多个波长频带的光的反射率比对所述多个波长频带以外的波长频带的光的反射率高的部件构成，
所述投影型显示装置具备：
投影角度控制机构，其控制所述图像光相对于所述投影面的投影角度；及
图像光控制部，其基于所述投影角度，控制所述图像光中包含的所述多个波长频带的光的明亮度，
所述图像光控制部基于存储与所述图像光相对于所述投影面的投影角度对应的所述明亮度的控制信息的存储介质的、与通过所述投影角度控制机构控制后的投影角度对应的所述控制信息，控制所述图像光中包含的所述多个波长频带的光的明亮度。
2.根据权利要求1所述的投影型显示装置，其中，
所述明亮度是亮度，
所述投影显示部包含出射所述多个波长频带各自的光的多个光源，
存储于所述存储介质中的所述控制信息是出射所述多个波长频带各自的光的光源的出射光量的光量控制信息，
所述图像光控制部基于所述光量控制信息控制所述多个光源各自的出射光量，以控制所述明亮度。
3.根据权利要求1所述的投影型显示装置，其中，
所述明亮度是明度及亮度，
所述投影显示部包含出射所述多个波长频带各自的光的多个光源，
存储于所述存储介质中的控制信息包含出射所述多个波长频带各自的光的光源的出射光量的光量控制信息和所述图像数据的所述多个波长频带的颜色的明度的明度控制信息，
所述图像光控制部基于所述光量控制信息，控制所述多个光源各自的出射光量，并基于所述明度控制信息控制所述图像数据中包含的所述多个波长频带的颜色的明度，以控制所述明亮度。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的投影型显示装置，其中，还具备：
光检测部，其检测从所述投影显示部投影并由所述投影面反射的光；
控制信息生成部，其通过所述投影角度控制机构将所述投影角度控制为多个值中的每一个值，基于在所述投影角度被控制为所述多个值中的每一个值的状态下由所述光检测部检测到的所述多个波长频带的光生成所述控制信息，并将所生成的所述控制信息存储于所述存储介质。
5.根据权利要求4所述的投影型显示装置，其中，
所述控制信息生成部与所述交通工具启动的时刻同步地生成所述控制信息，并将其存储于所述存储介质。
6.根据权利要求4所述的投影型显示装置，其中，
所述控制信息生成部基于在所述投影角度被控制为所述多个值中的每一个值的状态下由所述光检测部检测到的所述多个波长频带的光的明亮度，计算以表示所述投影角度和所述明亮度的关系的所述投影角度为变量的函数，生成从所述明亮度的目标值减去根据所述函数而得的所述明亮度的值的运算式，作为所述控制信息。
7.一种投影型显示装置，其具有投影显示部，所述投影显示部基于输入的图像数据对从光源出射的光进行空间调制，并将通过所述空间调制获得的图像光投影到交通工具的投影面上，使其显示基于所述图像数据的图像，其中，
所述投影面由对多个波长频带的光的反射率比对所述多个波长频带以外的波长频带的光的反射率高的部件构成，
所述投影型显示装置具备：
投影角度控制机构，其控制所述图像光相对于所述投影面的投影角度；及
图像光控制部，其基于所述投影角度，控制所述图像光中包含的所述多个波长频带的光的明亮度，
所述图像光控制部在所述投影角度的变化完成之后经过预定的时间后，使所述图像光中包含的所述多个波长频带的光的明亮度达到基于所述投影角度的目标值。
8.根据权利要求7所述的投影型显示装置，其中，
所述图像光控制部基于所述投影角度即将变化之前的所述明亮度与所述目标值之差控制所述时间。
9.根据权利要求1～3、5、6中任一项所述的投影型显示装置，其中，
所述投影面由具有可见光透射性，且在所述多个波长频带的各波长频带具有反射波长域的中心波长的部件构成。
10.根据权利要求7或8所述的投影型显示装置，其中，
所述投影面由具有可见光透射性，且在所述多个波长频带的各波长频带具有反射波长域的中心波长的部件构成。
11.一种投影控制方法，基于输入的图像数据对从光源出射的光进行空间调制，并将通过所述空间调制获得的图像光投影到交通工具的投影面上，使其显示基于所述图像数据的图像，其中，
所述投影面由对多个波长频带的光的反射率比对所述多个波长频带以外的波长频带的光的反射率高的部件构成，
所述投影控制方法具备：
投影角度控制步骤，控制所述图像光相对于所述投影面的投影角度；以及
图像光控制步骤，基于所述投影角度，控制所述图像光中包含的所述多个波长频带的光的明亮度，
在所述图像光控制步骤中，基于存储与所述图像光相对于所述投影面的投影角度对应的所述明亮度的控制信息的存储介质的、与通过所述投影角度控制步骤控制后的投影角度对应的所述控制信息，控制所述图像光中包含的所述多个波长频带的光的明亮度。
12.根据权利要求11所述的投影控制方法，其中，
所述明亮度是亮度，
所述光源包含出射所述多个波长频带各自的光的多个光源，
存储于所述存储介质的所述控制信息是出射所述多个波长频带各自的光的光源的出射光量的光量控制信息，
在所述图像光控制步骤中，基于所述光量控制信息控制所述多个光源各自的出射光量，以控制所述明亮度。
13.根据权利要求11所述的投影控制方法，其中，
所述明亮度是明度及亮度，
所述光源包含出射所述多个波长频带各自的光的多个光源，
存储于所述存储介质的控制信息包含出射所述多个波长频带各自的光的光源的出射光量的光量控制信息和所述图像数据的所述多个波长频带的颜色的明度的明度控制信息，
在所述图像光控制步骤中，基于所述光量控制信息控制所述多个光源各自的出射光量，并基于所述明度控制信息控制所述图像数据中包含的所述多个波长频带的颜色的明度，以控制所述明亮度。
14.根据权利要求11～13中任一项所述的投影控制方法，其中，还具备：
光检测步骤，检测由所述投影面反射的光；以及
控制信息生成步骤，通过所述投影角度控制步骤将所述投影角度控制为多个值中的每一个值，基于在所述投影角度被控制为所述多个值中的每一个值的状态下通过所述光检测步骤检测到的所述多个波长频带的光生成所述控制信息，并将所生成的所述控制信息存储于所述存储介质。
15.根据权利要求14所述的投影控制方法，其中，
在所述控制信息生成步骤中，与所述交通工具启动的时刻同步地生成所述控制信息，并将其存储于所述存储介质。
16.根据权利要求14所述的投影控制方法，其中，
在所述控制信息生成步骤中，基于在所述投影角度被控制为所述多个值中的每一个值的状态下通过所述光检测步骤检测到的所述多个波长频带的光的明亮度，计算以表示所述投影角度和所述明亮度的关系的所述投影角度为变量的函数，生成从所述明亮度的目标值减去根据所述函数而得的所述明亮度的值的运算式，作为所述控制信息。
17.一种投影控制方法，基于输入的图像数据对从光源出射的光进行空间调制，并将通过所述空间调制获得的图像光投影到交通工具的投影面上，使其显示基于所述图像数据的图像，其中，
所述投影面由对多个波长频带的光的反射率比对所述多个波长频带以外的波长频带的光的反射率高的部件构成，
所述投影控制方法具备：
投影角度控制步骤，控制所述图像光相对于所述投影面的投影角度；以及
图像光控制步骤，基于所述投影角度，控制所述图像光中包含的所述多个波长频带的光的明亮度，
在所述图像光控制步骤中，在所述投影角度的变化完成之后经过了预定的时间后，使所述图像光中包含的所述多个波长频带的光的明亮度达到基于所述投影角度的目标值。
18.根据权利要求17所述的投影控制方法，其中，
在所述图像光控制步骤中，基于所述投影角度即将变化之前的所述明亮度与所述目标值之差控制所述时间。
19.根据权利要求11～13、15、16中任一项所述的投影控制方法，其中，
所述投影面由具有可见光透射性且在所述多个波长频带的各波长频带具有反射波长域的中心波长的部件构成。
20.根据权利要求17或18所述的投影控制方法，其中，
所述投影面由具有可见光透射性且在所述多个波长频带的各波长频带具有反射波长域的中心波长的部件构成。
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