投影型显示装置、投影型显示装置的控制方法、投影型显示装置的控制程序与流程

本发明涉及投影型显示装置、投影型显示装置的控制方法、投影型显示装置的控制程序。

背景技术：

作为投影仪的光源，通过使用LED(Light Emitting Diode)或半导体激光替代现有的冷阴极管或超高压汞灯来谋求颜色再现范围的扩大。

诸如LED或半导体激光的半导体光源，其发光光谱与冷阴极管或超高压汞灯不同，具有集中在较窄的波长范围内的特性，作为光源通常将R(Red)、G(Green)、及B(Blue)三原色组合使用。

已知这种半导体光源的发光光量根据周围环境的温度变化、光源本身的温度变化、或驱动条件(驱动电流量等)发生变化。通过发光光量发生变化，各原色的亮度各自发生变化，且整个显示图像的亮度和色度发生变化。

因此，通过利用光电二极管等检测从半导体光源出射的光并控制光源输出，对整个显示图像的亮度和色度进行调整(参见专利文献1)。

在专利文献1中，记载有HUD(Head-Up Display)，其在一对复眼透镜之间配置有检测来自半导体光源的光量的光检测部，基于通过该光检测部检测到的光量来控制RGB各色的半导体光源的光量。

在专利文献2中，记载有一种使用了由高压汞灯或金属卤化物灯组成的光源的投影仪。在该投影仪中，通过配置在光路上的光检测部的输出来判定光源是否稳定，并且直到光源稳定，显示与输入图像不同的待机图像。

在专利文献3中，记载有一种投影仪，其通过测定从光源到投影透镜之间的光路上的光的亮度，并基于所测定的亮度控制光源输出，防止随时间经过而导致的显示亮度的降低。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-003270号公报

专利文献2：日本特开2012-078682号公报

专利文献3：日本特开2009-037160号公报

技术实现要素：

发明要解决的技术课题

半导体光源的配光分布(以发光点为中心的光的扩散范围)较窄。因此，当将半导体光源用作投影仪或HUD等的投影型显示装置的光源时，在半导体光源与光调制元件之间的光路上(也称为“半导体光源的前方”)配置用于使从半导体光源出射的光向宽范围扩散的光学系统，以使得从半导体光源出射的光向光调制元件的被照射面的宽范围入射。

考虑到半导体光源的配光分布的设计值来进行这样的光学系统的设计、光学系统与光调制元件之间的距离的设计等。然而，半导体光源的配光分布存在偏差。另外，关于配置在半导体光源前方的光学系统的特性有时也产生偏差。

因此，由于上述偏差，入射到光调制元件的被照射面的光的强度分布可能不像设计的那样。若该强度分布产生偏差，会导致所显示的图像的亮度不均匀和颜色不均匀这样的画质降低。

专利文献1～3中记载的装置均通过由一个光检测部检测来自光源的光量来进行光源的反馈控制。因而，不能测定入射在光调制元件上的光的强度分布。因此，不能防止由于该强度分布的偏差导致的显示图像的画质降低。

本发明是鉴于上述情况而创建的，其目的在于，提供一种能够防止由于半导体光源的配光分布的偏差导致的显示图像的画质降低的投影型显示装置、投影型显示装置的控制方法、及投影型显示装置的控制程序。

用于解决技术课题的手段

本发明的投影型显示装置具备：半导体光源；第一透镜，其配置在上述半导体光源的前方，且准直上述半导体光源的配光分布；第二透镜和第三透镜，该两个透镜并列配置在从上述第一透镜出射的光的光路上，且各自包含在与上述两个透镜的排列方向垂直的透镜面中以二维状排列而成的透镜阵列；光调制元件，其基于图像信息对通过了上述第二透镜和上述第三透镜的光进行空间调制；投影光学系统，其将由上述光调制元件进行空间调制而得到的图像光投影在投影面上；多个光检测元件，其在与上述透镜面平行的方向上的不同位置处检测入射在上述第二透镜或上述第三透镜上的光；以及图像光控制部，其基于由上述多个光检测元件中的每一个检测到的光的亮度控制上述图像光的亮度分布。

本发明的投影型显示装置的控制方法中，所述投影型显示装置具备：半导体光源；第一透镜，其配置在上述半导体光源的前方，且准直上述半导体光源的配光分布；第二透镜和第三透镜，该两个透镜并列配置在从上述第一透镜出射的光的光路上，且各自包含在与上述两个透镜的排列方向垂直的透镜面中以二维状排列而成的透镜阵列；光调制元件，其基于图像信息对通过了上述第二透镜和上述第三透镜的光进行空间调制；投影光学系统，其将由上述光调制元件进行空间调制而得到的图像光投影在投影面上；以及多个光检测元件，其在与上述透镜面平行的方向上的不同位置处检测入射在上述第二透镜或上述第三透镜上的光，其中，上述投影型显示装置的控制方法包括基于由上述多个光检测元件中的每一个检测到的光的亮度来控制上述图像光的亮度分布的图像光控制步骤。

本发明的投影型显示装置的控制程序中，所述投影型显示装置具备：半导体光源；第一透镜，其配置在上述半导体光源的前方，且准直上述半导体光源的配光分布；第二透镜和第三透镜，该两个透镜并列配置在从上述第一透镜出射的光的光路上，且各自包含在与上述两个透镜的排列方向垂直的透镜面中以二维状排列而成的透镜阵列；光调制元件，其基于图像信息对通过了上述第二透镜和上述第三透镜的光进行空间调制；投影光学系统，其将由上述光调制元件进行空间调制而得到的图像光投影在投影面上；以及多个光检测元件，其在与上述透镜面平行的方向上的不同位置处检测入射在上述第二透镜或上述第三透镜上的光，其中，所述投影型显示装置的控制程序用于使计算机执行基于由上述多个光检测元件中的每一个检测到的光的亮度来控制上述图像光的亮度分布的图像光控制步骤。

发明效果

根据本发明，能够提供一种可防止由于半导体光源的配光分布的偏差导致的显示图像的画质的降低的投影型显示装置、投影型显示装置的控制方法、及投影型显示装置的控制程序。

附图说明

图1是示出搭载作为本发明的投影型显示装置的一实施方式的HUD100的汽车2的概略结构的示意图。

图2是示出图1所示的HUD100的内部结构的示意图。

图3是示意性地示出从半反射镜15侧观察到的图2所示的HUD100的光源部10中的复眼透镜16的状态的主视图。

图4是示出光检测元件PD1、PD2的配置的变形例的图。

图5是示出图2所示的HUD100中的系统控制部40的功能框图。

图6是示出在从图3中的中心16C朝下的方向上的光的强度分布的一例的图。

图7是示出在从图3中的中心16C朝下的方向上的光的强度分布的一例的图。

图8是用于说明图1所示的HUD100的动作的流程图。

图9是示出作为图1所示的HUD100的变形例的HUD100A的内部结构的示意图。

具体实施方式

图1是示出搭载有作为本发明的投影型显示装置的一实施方式的HUD100的汽车2的概略结构的示意图。HUD100除搭载在汽车上以外，还能够搭载在例如电车、重型机械、建筑机械、飞机、船舶、或农业机械等交通工具上来使用。

HUD100内置在汽车2的仪表盘5中，将图像光投射到投影面7上，投影面7设置在汽车2的挡风玻璃6上，并被施加了反射光的处理。通过该图像光的反射光，将基于该图像光的虚像Iv显示在越过挡风玻璃6的前方。

通过观察在挡风玻璃6前方显示的虚像Iv，驾驶员H可识别用于辅助汽车2的操作的图片或文字等信息。

图2是示出图1中所示的HUD100的内部结构的示意图。

HUD100包括光源部10、光调制元件20、驱动光调制元件20的驱动部30、统一控制整个系统的系统控制部40、以及投影光学系统50。

光源部10具有光源驱动部11、出射R光的半导体光源即R光源12r、出射G光的半导体光源即G光源12g、出射B光的半导体光源即B光源12b、构成第一透镜的准直透镜13r、构成第一透镜的准直透镜13g、构成第一透镜的准直透镜13b、半反射镜14、半反射镜15、构成第二透镜的复眼透镜16、构成第三透镜的复眼透镜17、以及凸透镜18。

R光源12r、G光源12g、及B光源12b分别由半导体激光或LED等构成。在本实施方式中，光源部10中包括三个半导体光源，但光源部10中所包括的半导体光源的数量可以是一个、两个、或者四个以上。

准直透镜13r配置在R光源12r的前方。准直透镜13r具有在与准直透镜13r的光轴平行的方向上使从R光源12r出射的光准直的功能。

准直透镜13r在图2的例中由一个透镜构成，但也可以通过组合多个透镜来构成。准直透镜13r不限于凸透镜，只要其是能够准直从R光源12r出射的光的结构即可。

准直透镜13b配置在B光源12b的前方。准直透镜13b具有在与准直透镜13b的光轴平行的方向上使从B光源12b出射的光准直的功能。

准直透镜13b在图2的例中由一个透镜构成，但也可以通过组合多个透镜来构成。准直透镜13b不限于凸透镜，只要其是能够准直从B光源12b出射的光的结构即可。

准直透镜13g配置在G光源12g的前方。准直透镜13g具有在与准直透镜13g的光轴平行的方向上使从G光源12g出射的光准直的功能。准直透镜13g的光轴与准直透镜13r及准直透镜13b的光轴正交。

准直透镜13g在图2的例中由一个透镜构成，但也可以通过组合多个透镜来构成。准直透镜13g不限于凸透镜，只要其是能够准直从G光源12g出射的光的结构即可。

半反射镜14配置在准直透镜13g的光轴与准直透镜13b的光轴相交的位置，且相对于该各光轴以45°的倾斜角度配置。半反射镜14透射由准直透镜13g准直后的G光。

另外，半反射镜14在准直透镜13g的光轴方向上反射由准直透镜13b准直后的B光。

半反射镜15配置在准直透镜13g的光轴与准直透镜13r的光轴相交的位置，且相对于该各光轴以45度(°)的倾斜角度配置。半反射镜15分别透射透射了半反射镜14的G光和由半反射镜14反射的B光。

另外，半反射镜15在准直透镜13g的光轴方向上反射由准直透镜13r准直后的R光。此外，关于“正交”、“垂直”、“平行”、或具体的角度(例如，45°)，只要是处于±5度范围内，即视为“正交”、“垂直”、“平行”、或其具体的角度。

光源驱动部11基于来自系统控制部40的指令进行场序驱动，控制R光源12r、G光源12g、及B光源12b各自的发光定时和发光输出。

具体而言，光源驱动部11将R光源12r、G光源12g、及B光源12b各自的发光量设定为预定的发光量模式，并根据该发光量模式进行控制，依次自R光源12r、G光源12g、及B光源12b出射光。

复眼透镜16和复眼透镜17并排配置在透射了半反射镜15的G光、透射了半反射镜15的B光、或由半反射镜15反射的R光的光路上。

复眼透镜16包括由在与复眼透镜16和复眼透镜17的排列方向(在图2的例中准直透镜13g的光轴方向)垂直的透镜面中以二维状排列而成的多个凸状透镜组成的透镜阵列。

复眼透镜16配置成使凸状透镜的顶部朝向半反射镜15侧。

复眼透镜17包括由在与复眼透镜16和复眼透镜17的排列方向垂直的透镜面中以二维状排列而成的多个凸状透镜组成的透镜阵列。

复眼透镜17配置成使凸状透镜的顶部朝向与复眼透镜16侧相反的一侧。

复眼透镜16和复眼透镜17具有从透射了半反射镜15或由其反射的光生成多个光源图像，并通过由凸透镜18将该多个光源图像叠加在光调制元件20的被照射面上，使照射到光调制元件20的光的照度均匀的功能。

凸透镜18是将通过了复眼透镜17的光束会聚到光调制元件20的被照射面上的成像透镜。

光调制元件20基于图像信息对由光源部10的凸透镜18进行会聚而照射到被照射面的R光、G光、及B光各自进行空间调制，并将该进行了空间调制的光(R图像光、G图像光、及B图像光)出射到投影光学系统50。

作为光调制元件20，例如可使用LCOS(Liquid Crystal on Silicon)、DMD(Digital Micromirror Device)、MEMS(Micro Electro Mechanical Sy stems)元件、或液晶显示元件等。

驱动部30通过基于从系统控制部40输入的图像信息驱动光调制元件20，使根据该图像信息的光(R图像光、G图像光、及B图像光)出射到投影光学系统50。

图像信息中例如包括用于进行路线引导的文字和图标的信息、指示行进速度的文字信息、以及用于进行警告的信息等。

投影光学系统50是用于将由光调制元件20进行了空间调制的图像光(R图像光、G图像光和B图像光)投影在投影面7上的光学系统。投影光学系统50例如包括扩散器(diffuser)、透镜、反射镜、或放大镜等。

对投影光学系统50进行了光学设计，使得驾驶员可在投影面7的前方作为虚像视认到基于投影到投影面7上的图像光的图像。

此外，也可以对投影光学系统50进行光学设计，使得驾驶员可在投影面7上作为实像视认到基于投影到投影面7上的图像光的图像。

系统控制部40统一控制整个HUD100，硬件结构是执行包括控制程序的程序而进行处理的各种处理器。

作为各种处理器，包括CPU(Central Processing Unit)、可编程逻辑设备(Programmable Logic Device:PLD)、或专用电路等，CPU是执行程序而进行各种处理的通用处理器，可编程逻辑设备是在制造现场可编程门阵列FPGA(Field Programmable Gate Array)等之后可改变电路配置的处理器，专用电路是具有专门设计用于执行ASIC(Application Specific Integrated Circ uit)等特定处理的电路配置的处理器。

更具体而言，这些各种处理器的结构是将半导体元件等电路元件进行组合而成的电路。

系统控制部40可以由各种处理器中的一个构成，也可以由两个以上的相同类型或不同类型的处理器的组合(例如，多个FPGA的组合或CPU与FPGA的组合)构成。

图3是示意性地示出从半反射镜15侧观察到的图2所示的HUD100的光源部10中的复眼透镜16的状态的主视图。

复眼透镜16由在与准直透镜13g的光轴垂直的透镜面中以二维状排列而成的多个(在图3的例中为68个)凸状透镜160构成。

光检测元件PD1和光检测元件PD2固定于构成复眼透镜16的凸状透镜160中的两个凸状透镜160(图中带有阴影的凸状透镜160)。

光检测元件PD1和光检测元件PD2分别通过粘合剂等固定在凸状透镜160的光入射侧的凸部的顶部或光出射侧的面上。

光检测元件PD1和光检测元件PD2分别接收入射在复眼透镜16上的R光、G光、或B光，并输出根据受光量的电信号(亮度信息)。

光检测元件PD1、PD2例如由包括对包含R、G、及B的波长带的光具有灵敏度的光电晶体管或光电二极管等光电转换元件的电路构成。

光检测元件PD1和光检测元件PD2在与排列有多个凸状透镜160的平面平行的方向上的不同位置检测光。

光检测元件PD1和光检测元件PD2设计为用于测定入射到复眼透镜16的R光、G光、或B光的强度分布(光从在沿着排列有多个凸状透镜160的平面的方向上的复眼透镜16的中心16C扩散的扩散状况)。

为了精确地测定该强度分布，如图3所示，优选从复眼透镜16的中心16C到光检测元件PD1的距离与从复眼透镜16的中心16C到光检测元件PD2的距离不同。在图3的例中，光检测元件PD1配置在比光检测元件PD2更靠近中心16C的位置。

此外，在HUD100中，相对于R光源12r的设计上的配光分布特性，决定了准直透镜13r的光学特性和R光到达复眼透镜16的光路长度等，以使得照射到光调制元件20的R光的强度分布处于所期望的状态。

同样地，相对于G光源12g的设计上的配光分布特性，决定了准直透镜13g的光学特性和G光到达复眼透镜16的光路长度等，以使得照射到光调制元件20的G光的强度分布处于所期望的状态。

同样地，相对于B光源12b的设计上的配光分布特性，决定了准直透镜13b的光学特性和B光到达复眼透镜16的光路长度等，以使得照射到光调制元件20的B光的强度分布处于所期望的状态。

在此，如上所述，R光源12r、G光源12g、B光源12b各自的配光分布相对于设计值有偏差。

另外，准直透镜13r、13g、13b各自的光学特性相对于设计值有时也产生偏差。

另外，也考虑到当像交通工具用的HUD那样在高温环境下被使用的可能性高时，半导体光源的配光分布和准直透镜的光学特性也可能会根据环境温度而略微发生改变。

如上所述，当半导体光源的配光分布和准直透镜的光学特性偏离设计值时，上述强度分布也会偏离所期望的状态。出于检测该偏离的目的，在光源部10中设有光检测元件PD1、PD2。

上述各色光的强度分布由各凸状透镜160的位置和入射在该位置的光的亮度来定义。

图4是示出光检测元件PD1、PD2的配置的变形例的图，并且是示意性地示出从半反射镜15侧观察到的图2所示的HUD100的光源部10中的复眼透镜16的状态的主视图。

在图4所示的例中，对光检测元件PD2的位置从图3的示例进行了改变。

在图4所示的配置例中，从中心16C到光检测元件PD1的距离与从中心16C到光检测元件PD2的距离不同，将光检测元件PD1配置在靠近中心16C的位置。即使在该配置例中，也能够测定R光、G光、及B光各自的强度分布。

此外，光检测元件PD1和光检测元件PD2的配置不限于图3和图4中所示的配置，可根据设计上的强度分布设定在任意的位置。

图5是示出图2所示的HUD100中的系统控制部40的功能框图。

系统控制部40通过处理器执行存储在ROM中的控制程序，用作光信息获取部40A、图像光控制部40B、及光源控制部40C。

光信息获取部40A从光检测元件PD1和光检测元件PD2获取以下各亮度并存储在RAM(Random Access Memory)中：由光检测元件PD1检测到的R光的第一亮度(第一R测定亮度)、由光检测元件PD1检测到的G光的第一亮度(第一G测定亮度)、由光检测元件PD1检测到的B光的第一亮度(第一B测定亮度)、由光检测元件PD2检测到的R光的第二亮度(第二R测定亮度)、由光检测元件PD2检测到的G光的第二亮度(第二G测定亮度)、以及由光检测元件PD2检测到的B光的第二亮度(第二B测定亮度)。

在内置于系统控制部40的ROM(Read Only Memory)中，预先存储有显示规定的测试图像时在光检测元件PD1的配置位置处的设计上的R光的亮度(第一R设计亮度)和在光检测元件PD2的配置位置处的设计上的R光的亮度(第二R设计亮度)。

另外，在上述ROM中，预先存储有显示上述测试图像时在光检测元件PD1的配置位置处的设计上的G光的亮度(第一G设计亮度)和在光检测元件PD2的配置位置处的设计上的G光的亮度(第二G设计亮度)。

另外，在上述ROM中，预先存储有显示上述测试图像时在光检测元件PD1的配置位置处的设计上的B光的亮度(第一B设计亮度)和在光检测元件PD2的配置位置处的设计上的B光的亮度(第二B设计亮度)。

图像光控制部40B基于从第一R测定亮度减去第一R设计亮度而得的第一R差分值和从第二R测定亮度减去第二R设计亮度而得的第二R差分值，控制由光调制元件20对R光进行空间调制而得到的R图像光的亮度分布。

图像光控制部40B基于从第一G测定亮度减去第一G设计亮度而得的第一G差分值和从第二G测定亮度减去第二G设计亮度而得的第二G差分值，控制由光调制元件20对G光进行空间调制而得到的G图像光的亮度分布。

图像光控制部40B基于从第一B测定亮度减去第一B设计亮度而得的第一B差分值和从第二B测定亮度减去第二B设计亮度而得的第二B差分值，控制由光调制元件20对B光进行空间调制而得到的B图像光的亮度分布。

图6和图7是示出在从图3中的中心16C朝向透镜面的边缘侧的方向(例如，配置有PD1或PD2的方向，在此，也称为“下”的方向)上的光的强度分布的一例的图。在图6和图7中，横轴表示与从中心16C朝下的方向上的中心16C的距离，纵轴表示入射在在各距离处的凸状透镜160上的光的亮度。

在图6和图7中，用实线表示的曲线图表示设计上的强度分布，用虚线表示的曲线图表示实际测定的强度分布。

如图6和图7所示，入射在复眼透镜16上的光的强度分布在中心16C附近亮度高，随着远离中心16C亮度降低。

在此，当实测而得的到达远离中心的位置的光强度分布窄于设计上的强度分布时，如图6和图7所示，利用光检测元件PD1检测的亮度与设计上的亮度之间产生差异，或者利用光检测元件PD2检测的亮度与设计上的亮度之间产生差异。

因此，由光调制元件20进行空间调制而得到的图像光的周边部的亮度变成降低状态。

也就是说，如果已知这些亮度差，就会知道在空间调制后的图像光的周边部中亮度相对于设计值降低了多少，因此可进行控制以防止该亮度降低。

R图像光的周边部是当R光的强度分布变得窄于设计值时对亮度的影响变大的区域，可在设计上预先决定。

G图像光的周边部是当G光的强度分布变得窄于设计值时对亮度的影响变大的区域，可在设计上预先决定。

B图像光的周边部是当B光的强度分布变得窄于设计值时对亮度的影响变大的区域，可在设计上预先决定。

在内置于系统控制部40的ROM中，相对于第一R差分值与第二R差分值的组合，对应存储有预先设定的R图像光的周边部的亮度控制值的校正值。

当第一R差分值和第二R差分值分别为阈值以下时，R光的强度分布几乎如设计的那样，因此存储零作为校正值。

另外，在内置于系统控制部40的ROM中，相对于第一R差分值与第二R差分值的组合，对应存储有预先设定的G图像光的周边部的亮度控制值的校正值。

当第一G差分值和第二G差分值分别为阈值以下时，G光的强度分布几乎如设计的那样，因此存储零作为校正值。

另外，在内置于系统控制部40的ROM中，相对于第一B差分值与第二B差分值的组合，对应存储有预先设定的B图像光的周边部的亮度控制值的校正值。

当第一B差分值和第二B差分值分别为阈值以下时，B光的强度分布几乎如设计的那样，因此存储零作为校正值。

图像光控制部40B从ROM读取与第一R差分值和第二R差分值对应的校正值，并将该校正值加到预先决定的R图像光的周边部的亮度控制值(假设R光的强度分布是如设计的那样的值)上来更新亮度控制值。

通过如上所述更新了亮度控制值以后，当进行图像的显示时，可基于更新的亮度控制值将R图像光的周边部的亮度控制为增加的状态。

图像光控制部40B从ROM读取与第一G差分值和第二G差分值对应的校正值，并将该校正值加到预先决定的G图像光的周边部的亮度控制值(假设G光的强度分布是如设计的那样的值)上来更新亮度控制值。

通过如上所述更新了亮度控制值以后，当进行图像的显示时，可基于更新的亮度控制值将G图像光的周边部的亮度控制为增加的状态。

图像光控制部40B从ROM读取与第一B差分值和第二B差分值对应的校正值，并将该校正值加到预先决定的B图像光的周边部的亮度控制值(假设B光的强度分布是如设计的那样的值)上来更新亮度控制值。

通过如上所述更新了亮度控制值以后，当进行图像的显示时，可基于更新的亮度控制值将B图像光的周边部的亮度控制为增加的状态。

作为控制图像光的亮度的方法，例如有以下第一方法和第二方法。

(第一方法)

在该方法中，前提是使用由以二维状排列而成的多个可移动反射镜对光进行空间调制的DMD(Digital Micromirror Device)作为光调制元件20。

在使用了DMD的光调制元件20中，通过控制用于接通和关闭可移动反射镜的驱动信号的脉冲宽度等来调节接通时间的长度，能够改变从该可移动反射镜朝向投影面7投射的光的亮度。

图像光控制部40B例如通过统一延长与上述图像光的周边部对应的可移动反射镜的接通时间的长度，能够增加图像光的周边部的亮度。在该方法中，可移动反射镜的接通时间成为上述亮度控制值。

(第二方法)

在该方法中，前提是使用反射型液晶显示元件作为光调制元件20。

在使用了反射型液晶显示元件的光调制元件20中，通过调节构成液晶显示元件的像素的液晶的透射率，能够改变从该像素朝向投影面7投射的光的亮度。

图像光控制部40B例如通过统一提高与上述图像光的周边部对应的像素的透射率，能够增加图像光的周边部的亮度。在该方法中，像素的透射率成为上述亮度控制值。

光源控制部40C监视第一R测定亮度、第一G测定亮度和第一B测定亮度，并控制R光源12r、G光源12g、及B光源12b各自的发光输出，以使得它们成为目标亮度。

图8是用于说明图1所示的HUD100的动作的流程图。

当HUD100启动时，系统控制部40将用于显示测试图像的图像信息输入到驱动部30。进而，系统控制部40控制光源驱动部11，使R光源12r、G光源12g、及B光源12b依次以预定的初始设定的发光输出发光。通过该控制，测试图像被显示为虚像(步骤S1)。

光信息获取部40A获取在用于显示测试图像的R光源12r的发光期间利用光检测元件PD1、PD2检测到的第一R测定亮度和第二R测定亮度，并存储在RAM中(步骤S2)。

另外，光信息获取部40A获取在用于显示测试图像的G光源12g的发光期间利用光检测元件PD1、PD2检测到的第一G测定亮度和第二G测定亮度，并存储在RAM中(步骤S2)。

另外，光信息获取部40A获取在用于显示测试图像的B光源12b的发光期间利用光检测元件PD1、PD2检测到的第一B测定亮度和第二B测定亮度，并存储在RAM中(步骤S2)

接下来，图像光控制部40B基于存储在RAM中的亮度的信息，计算出第一R差分值、第二R差分值、第一G差分值、第二G差分值、第一B差分值、及第二B差分值作为光的强度分布的信息，并存储在RAM中(步骤S3)。

接下来，图像光控制部40B从ROM读取与第一R差分值和第二R差分值的组合对应的校正值，并将该校正值加到R图像光的周边部的亮度控制值上，更新R图像光的周边部的亮度控制值(步骤S4)。

另外，图像光控制部40B从ROM读取与第一G差分值和第二G差分值的组合对应的校正值，并将该校正值加到G图像光的周边部的亮度控制值上，更新G图像光的周边部的亮度控制值(步骤S4)。

另外，图像光控制部40B从ROM读取与第一B差分值和第二B差分值的组合对应的校正值，并将该校正值加到B图像光的周边部的亮度控制值上，更新B图像光的周边部的亮度控制值(步骤S4)。

当完成步骤S4的处理时，系统控制部40将用于进行驾驶辅助的图像信息输入到驱动部30，并控制光源驱动部11，使R光源12r、G光源12g、及B光源12b依次以预定的初始设定的发光输出发光。通过该控制，驾驶辅助图像被显示为虚像(步骤S5)。

光信息获取部40C获取在用于显示驾驶辅助图像的R光源12r的发光期间利用光检测元件PD1检测到的R测定亮度。

另外，光信息获取部40C获取在用于显示驾驶辅助图像的G光源12g的发光期间利用光检测元件PD1检测到的G测定亮度。

另外，光信息获取部40C获取在用于显示驾驶辅助图像的B光源12b的发光期间利用光检测元件PD1检测到的B测定亮度。

然后，光源控制部40C控制R光源12r、G光源12g、及B光源12b各自的发光输出，使得这三个测定亮度分别变成目标亮度(步骤S6)。

在步骤S6之后，如果没有进行断电操作(步骤S7：NO)，则处理返回到步骤S5，如果已经进行了断电操作(步骤S7：YES)，则结束处理。

如上所述，根据HUD100，即使当入射在复眼透镜16上的光的强度分布偏离设计值时，图像光的周边部的亮度控制值也被更新为在启动时校正该偏离的亮度控制值。

因此，能够抑制由上述偏离引起的显示图像的亮度不均匀和颜色不均匀。

另外，根据HUD100，关于用于测定光的强度分布的光检测元件PD1、PD2中的光检测元件PD1，即使在显示除测试图像之外的正常图像时也用于光源的反馈控制。

因此，即使当光源输出由于温度等而发生变化时，也能够防止由于该变化导致的显示图像的质量降低。

此外，在图8所示的动作例中，设为每次HUD100启动时都进行图像光的周边部的亮度控制值的校正，但不限于此。

例如，也可以为如下的结构，即，在HUD100启动，并进行了一次图像光的周边部的亮度控制值的校正之后，当满足了预定条件时，再次进行亮度控制值的校正处理。

作为预定条件，例如，可举出HUD100启动之后的经过时间(连续使用时间)超过阈值这样的条件。

当HUD100的连续使用时间较长时，光源部10的光源周边部的温度变高。随着温度升高，准直透镜13r、13g、13b的特性由于膨胀等而发生变化，因此入射在复眼透镜16上的光的强度分布可能从HUD100启动开始时起发生变化。

因此，当连续使用时间长时，通过再次校正图像光的周边部的亮度控制值，可防止显示图像的质量降低。

此外，在此，通过HUD100的连续使用时间来推测光源部10的温度，但如果是在HUD100的半导体光源附近添加了温度传感器的结构，也可以由该温度传感器直接检测光源部10的温度。

也就是说，可以将由温度传感器检测到的温度超过了阈值这样的条件设为上述预定条件。

此外，图像光控制部40B也可以在HUD100已启动时、当HUD100的连续使用时间超过了阈值时、以及当温度传感器的温度超过了阈值时，分别进行校正处理。

另外，图像光控制部40B也可以在HUD100启动时不进行校正处理，而仅在HUD100的连续使用时间超过阈值时进行校正处理。

另外，图像光控制部40B也可以在HUD100启动时不进行校正处理，而是当HUD100的连续使用时间超过了阈值时、以及当温度传感器的温度超过了阈值时，分别进行校正处理。

另外，图像光控制部40B也可以在HUD100启动时不进行校正处理，而仅在温度传感器的温度超过了阈值时进行校正处理。

图9是示出作为图1所示的HUD100的变形例的HUD100A的内部结构的示意图。

除了将由系统控制部40电控制的光学部件19添加到光源部10以外，HUD100A具有与HUD100相同的结构。在图9中，与图2相同的结构被赋予相同的符号并省略说明。

光学部件19配置在复眼透镜17与凸透镜18之间，具有在平行于与复眼透镜16和复眼透镜17的排列方向垂直的透镜面的面上以二维状排列而成的多个光透射区域，并且该多个光透射区域各自的透射率由系统控制部40电控制。

作为光学部件19，例如可使用具有上述光透射区域作为像素的透视(see-through)型液晶显示元件。

在HUD100A中，图像光控制部40B通过将与R图像光的周边部对应的光学部件19的光透射区域的透射率设为上述亮度控制值，并校正该亮度控制值，控制R图像光的周边部的亮度。

另外，图像光控制部40B通过将与G图像光的周边部对应的光学部件19的光透射区域的透射率设为上述亮度控制值，并校正该亮度控制值，控制G图像光的周边部的亮度。

另外，图像光控制部40B通过将与B图像光的周边部对应的光学部件19的光透射区域的透射率设为上述亮度控制值，并校正该亮度控制值，控制B图像光的周边部的亮度。

如上所述，通过改变与光调制元件20分开设置的光学部件19的光透射区域的透射率，可以控制图像光的周边部的亮度。根据该结构，能够防止光调制元件20的驱动变得复杂。

在图9的例中，光学部件19配置在复眼透镜17与凸透镜18之间，但只要配置在复眼透镜17与光调制元件20之间的任意位置即可。

在至此的说明中，设为将光检测元件PD1、PD2固定于复眼透镜16的凸状透镜160的一部分。

作为该变形例，光检测元件PD1、PD2可以为固定于构成复眼透镜17的多个凸状透镜中的一部分的结构。

在该结构中，光检测元件PD1、PD2固定于复眼透镜17的凸状透镜的光出射侧的顶部或光入射面。

另外，光检测元件PD1、PD2也可以为配置于复眼透镜16与复眼透镜17之间的任意位置的结构。

如上所述，根据将光检测元件PD1、PD2固定于复眼透镜的结构，无需另外设置用于保持光检测元件PD1、PD2的部件。因此，能够降低HUD100、100A的制造成本。

HUD100、100A虽为具有光检测元件PD1、PD2这两个作为光检测元件，但光检测元件的数量可以为三个以上。

即使在这种情况下，通过以与复眼透镜16或复眼透镜17的中心的距离完全不同的方式配置三个以上光检测元件，可高精度地测定强度分布。

另外，在上述实施方式中，将HUD例示为投影型显示装置，但可同样地将本发明应用于投影仪。

搭载于交通工具上的HUD通常放置在置于高温环境下或经常施加有大的振动等恶劣的环境中，产生上述光的强度分布的偏差的可能性大。因此，本发明在交通工具用的HUD中特别有效。

如上所述，在本说明书中公开了以下内容。

(1)

一种投影型显示装置，具备：半导体光源；第一透镜，其配置在上述半导体光源的前方，且准直上述半导体光源的配光分布；第二透镜和第三透镜，该两个透镜并列配置在从上述第一透镜出射的光的光路上，且各自包含在与上述两个透镜的排列方向垂直的透镜面上以二维状排列而成的透镜阵列；光调制元件，其基于图像信息对通过了上述第二透镜和上述第三透镜的光进行空间调制；投影光学系统，其将由上述光调制元件进行空间调制而得到的图像光投影在投影面上；多个光检测元件，其在与上述透镜面平行的方向上的不同位置处检测入射上述第二透镜或上述第三透镜的光；以及图像光控制部，其基于由上述多个光检测元件中的每一个检测到的光的亮度控制上述图像光的亮度分布。

(2)

根据(1)所述的投影型显示装置，其中，上述多个光检测元件与上述第二透镜和上述第三透镜的各自的中心的距离不同。

(3)

根据(1)或(2)所述的投影型显示装置，其中，当上述投影型显示装置已启动时，上述图像光控制部控制上述图像光的亮度分布。

(4)

根据(1)～(3)中任一项所述的投影型显示装置，其中，当从上述投影型显示装置启动起的经过时间超过阈值时，上述图像光控制部控制上述图像光的亮度分布。

(5)

根据(1)～(4)中任一项所述的投影型显示装置，其中，还具备温度传感器，当由上述温度传感器检测到的温度超过阈值时，上述图像光控制部控制上述图像光的亮度分布。

(6)

根据(1)～(5)中任一项所述的投影型显示装置，其中，还具备光源控制部，该光源控制部基于由上述多个光检测元件中配置在最靠近上述第二透镜的中心或上述第三透镜的中心的位置的光检测元件检测到的光的信息来控制上述半导体光源的输出。

(7)

根据(1)～(6)中任一项所述的投影型显示装置，其中，上述多个光检测元件固定于构成上述第二透镜的上述透镜阵列的一部分或构成上述第三透镜的上述透镜阵列的一部分。

(8)

根据(1)～(7)中任一项所述的投影型显示装置，其中，上述光调制元件由以二维状排列而成的多个可移动反射镜进行上述空间调制，

上述图像光控制部通过控制上述可移动反射镜的驱动信号来控制上述图像光的亮度分布。

(9)

根据(1)～(7)中任一项所述的投影型显示装置，其中，上述光调制元件是反射型液晶显示元件，上述图像光控制部通过控制上述液晶显示元件的像素的光的透射量来控制上述图像光的亮度分布。

(10)

根据(1)～(7)中任一项所述的投影型显示装置，其中，还具备光学部件，该光学部件配置在上述第二透镜和上述第三透镜中靠近上述光调制元件的透镜与上述光调制元件之间，具有在与上述透镜面平行的面上以二维状排列而成的多个光透射区域，且上述多个光透射区域各自的透射率受到电控制，上述图像光控制部通过控制上述光透射区域的透射率来控制上述图像光的亮度分布。

(11)

一种投影型显示装置的控制方法，上述投影型显示装置具备：半导体光源；第一透镜，其配置在上述半导体光源的前方，且准直上述半导体光源的配光分布；第二透镜和第三透镜，该两个透镜并列配置在从上述第一透镜出射的光的光路上，且各自包含在与上述两个透镜的排列方向垂直的透镜面上以二维状排列而成的透镜阵列；光调制元件，其基于图像信息对通过了上述第二透镜和上述第三透镜的光进行空间调制；投影光学系统，其将由上述光调制元件进行空间调制而得到的图像光投影在投影面上；以及多个光检测元件，其在与上述透镜面平行的方向上的不同位置处检测入射上述第二透镜或上述第三透镜的光，其中，上述投影型显示装置的控制方法包括基于由上述多个光检测元件中的每一个检测到的光的亮度来控制上述图像光的亮度分布的图像光控制步骤。

(12)

根据(11)所述的投影型显示装置的控制方法，其中，上述多个光检测元件与上述第二透镜和上述第三透镜的各自的中心的距离不同。

(13)

根据(11)或(12)所述的投影型显示装置的控制方法，其中，在上述图像光控制步骤中，当上述投影型显示装置已启动时，控制上述图像光的亮度分布。

(14)

根据(11)～(13)中任一项所述的投影型显示装置的控制方法，其中，在上述图像光控制步骤中，当从上述投影型显示装置启动起的经过时间超过阈值时，控制上述图像光的亮度分布。

(15)

根据(11)～(14)中任一项所述的投影型显示装置的控制方法，其中，在上述图像光控制步骤中，当由搭载于上述投影型显示装置的温度传感器检测到的温度超过阈值时，控制上述图像光的亮度分布。

(16)

根据(11)～(15)中任一项所述的投影型显示装置的控制方法，其中，还包括光源控制步骤，基于由上述多个光检测元件中配置在最靠近上述第二透镜的中心或上述第三透镜的中心的位置的光检测元件检测到的光的信息来控制上述半导体光源的输出。

(17)

根据(11)～(16)中任一项所述的投影型显示装置的控制方法，其中，上述多个光检测元件固定于构成上述第二透镜的上述透镜阵列的一部分或构成上述第三透镜的上述透镜阵列的一部分。

(18)

根据(11)～(17)中任一项所述的投影型显示装置的控制方法，其中，上述光调制元件由以二维状排列而成的多个可移动反射镜进行上述空间调制，在上述图像光控制步骤中，通过控制上述可移动反射镜的驱动信号来控制上述图像光的亮度分布。

(19)

根据(11)～(17)中任一项所述的投影型显示装置的控制方法，其中，上述光调制元件是反射型液晶显示元件，在上述图像光控制步骤中，通过控制上述液晶显示元件的像素的光的透射量来控制上述图像光的亮度分布。

(20)

根据(11)～(17)中任一项所述的投影型显示装置的控制方法，其中，上述投影型显示装置还具备光学部件，该光学部件配置在上述第二透镜和上述第三透镜中靠近上述光调制元件的透镜与上述光调制元件之间，具有在与上述透镜面平行的面上以二维状排列而成的多个光透射区域，且上述多个光透射区域各自的透射率受到电控制，在上述图像光控制步骤中，通过控制上述光透射区域的透射率来控制上述图像光的亮度分布。

(21)

一种投影型显示装置的控制程序，上述投影型显示装置具备：半导体光源；第一透镜，其配置在上述半导体光源的前方，且准直上述半导体光源的配光分布；第二透镜和第三透镜，该两个透镜并列配置在从上述第一透镜出射的光的光路上，且各自包含在与上述两个透镜的排列方向垂直的透镜面上以二维状排列而成的透镜阵列；光调制元件，其基于图像信息对通过了上述第二透镜和上述第三透镜的光进行空间调制；投影光学系统，其将由上述光调制元件进行空间调制而得到的图像光投影在投影面上；以及多个光检测元件，其在与上述透镜面平行的方向上的不同位置处检测入射上述第二透镜或上述第三透镜的光，其中，上述投影型显示装置的控制程序用于使计算机执行基于由上述多个光检测元件中的每一个检测到的光的亮度来控制上述图像光的亮度分布的图像光控制步骤。

产业上的可利用性

根据本发明，能够提供一种防止了由于半导体光源的配光分布的偏差导致的显示图像的画质降低的高质量的投影型显示装置。

符号说明

100 HUD

2 汽车

5 仪表盘

6 挡风玻璃

7 投影面

H 驾驶员

Iv 虚像

10 光源部

11 光源驱动部

12r R光源

12g G光源

12b B光源

13r 准直透镜(第一透镜)

13g 准直透镜(第一透镜)

13b 准直透镜(第一透镜)

14、15 半反射镜

16 复眼透镜(第二透镜)

17 复眼透镜(第三透镜)

160 凸状透镜

16C 中心

PD1、PD2 光检测元件

18 凸透镜

20 光调制元件

30 驱动部

40 系统控制部

50 投影光学系统

40A 光信息获取部

40B 图像光控制部

40C 光源控制部

100A HUD

19 光学部件