投射型显示装置及其光源控制方法与流程

本发明涉及一种投射型显示装置及其光源控制方法。

背景技术：

已知有将汽车的前挡风玻璃或配置于前挡风玻璃的前方附近的组合器用作屏幕，将投射光投射到该屏幕来显示图像的汽车用hud(平视显示器)装置(例如，参照专利文献1)。根据该hud，用户能够将利用从hud投射的投射光显示于前挡风玻璃等的图像与位于该前挡风玻璃等的背面的本车辆前方的景象重叠来辨识。

hud有采用所谓的场顺序方式(面顺序方式)的hud，该场顺序方式将入射于dmd(数字微镜器件)或液晶显示元件等光调制元件的光按照时间顺序依次以红色光、绿色光、蓝色光高速切换，在人的视网膜上合成与各颜色的光对应的残影而获得彩色图像。

在专利文献1中，记载有通过场顺序方式投射图像的装置。在该装置中，通过将发出各颜色的光的光源设置发光量多的光源和发光量少的光源这两种，能够投射与周围的明度对应的高质量的图像。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-003092号公报

技术实现要素：

发明所要解决的问题

如汽车用的hud，在有可能在明亮环境下使用的hud中，有时希望通过将显示图像的亮度调高来提高可见性。尤其在考虑将故障等异常传达给用户的情况或者在用于汽车时将汽油少等紧急状况传达给用户的情况下，提高可见性成为重要的课题。

但是，用于hud的多个光源在作为单个光源时的最大发光量已确定，因此无法将投射图像的亮度充分调高。

并且，若为了将投射图像的亮度调高而增加光源的发光量，则光源单元内的发热量也会随之增大。而且，有时由于该发热导致温度上升而使发光量下降，很难将投射图像的亮度充分调高。并且，在使用电力有限的环境下，很难提高光源的发光量。

专利文献1中记载的hud由于光源的数量多，因此导致制造成本增大。并且，在将hud内置于汽车的仪表盘的情况下，要求hud小型化，但是因光源的数量增多而无法对应小型化。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于在通过从射出不同颜色的光的多个光源以分时射出光的方式进行图像显示的投射型显示装置及其光源控制方法中，不增加制造成本和耗电量而提高特定信息的可见性。

用于解决问题的手段

本发明的投射型显示装置具备：多个光源，射出不同颜色的光，投射部，将从上述多个光源射出的光中的与图像信息对应的光投射到投射面；以及光源控制部，将上述多个光源各自的发光量设定为预先决定的发光量模式，并使上述多个光源以上述发光量模式依次射出光，上述光源控制部进行如下第一控制：在作为上述多个光源中的任一光源的特定光源以上述发光量模式发光的时段中，使上述多个光源中除了该特定光源以外的光源的至少一个以比该特定光源的发光量少的发光量发光。

在本发明的投射型显示装置的光源控制方法中，上述投射型显示装置具有：多个光源，射出不同颜色的光；以及投射部，将从上述多个光源射出的光中的与图像信息对应的光投射到投射面，上述光源控制方法具备光源控制步骤，上述光源控制步骤将上述多个光源各自的发光量设定为预先决定的发光量模式，并使上述多个光源以上述发光量模式依次射出光，在上述光源控制步骤中进行如下第一控制：在作为上述多个光源中的任一光源的特定光源以上述发光量模式发光的时段中，使上述多个光源中除了该特定光源以外的光源的至少一个以比该特定光源的发光量少的发光量发光。

发明效果

根据本发明，在通过从射出不同颜色的光的多个光源以分时射出光的方式进行图像显示的投射型显示装置中，能够不增加制造成本和耗电量便提高特定信息的可见性。

附图说明

图1是表示作为本发明的投射型显示装置的一实施方式的hud的结构的图。

图2是表示图1所示的显示单元的结构的图。

图3是用于说明显示单元的动作的流程图。

图4是用于说明光源控制部50进行的第一控制的图。

图5是用于说明光源控制部50进行的第二控制的图。

图6是表示图1所示的显示单元的变形例的图。

图7是用于说明图6所示的显示单元的动作的流程图。

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是表示作为本发明的投射型显示装置的一实施方式的hud的结构的图。

图1所示的hud具备：内置于汽车100的仪表盘3的投射单元4；以及粘贴于汽车100的前挡风玻璃1的内表面的组合器2。

投射单元4具备：显示单元5；反射从显示单元5射出的与图像信息对应的光的反射镜6；以及用于使由反射镜6反射的光向外部射出的开口部7。

组合器2是从开口部7投射的光被投射的投射面，组合器2反射该光。汽车100的驾驶员8能够通过观察由组合器2反射的光来辨识与驾驶相关的信息。并且，组合器2具有反射从开口部7投射的光的同时，透射来自前挡风玻璃1的外部(外界)的光的功能。因此，驾驶员8能够与基于由开口部7投射的光的图像一同观察前挡风玻璃1外的外界的景象。

图2是表示图1所示的显示单元5的结构的图。

显示单元5具备：光源控制部50；射出红色光(以下，称作r光)的作为红色光源的r光源51r；射出绿色光(以下，称作g光)的作为绿色光源的g光源51g；射出蓝色光(以下，称作b光)的作为蓝色光源的b光源51b；分色棱镜53；设置在r光源51r与分色棱镜53之间的准直透镜52r；设置在g光源51g与分色棱镜53之间的准直透镜52g；设置在b光源51b与分色棱镜53之间的准直透镜52b；显示元件54；显示控制部55；投射光学系统56；以及明度检测部57。

r光源51r、g光源51g以及b光源51b分别使用激光以及led(lightemittingdiode)等发光元件。在本实施方式中，以包含r光源51r、g光源51g以及b光源51b这三个光源的hud为例，但是光源的数量也可以是两个或四个以上。即，只要hud具备射出不同颜色的光的多个光源即可。

明度检测部57对放置组合器2的部位(在图1的例子中是汽车100的车内)的明度进行检测，并将检测出的明度通知给光源控制部50。明度检测部57例如由照度传感器和照度信息获取部构成。

照度传感器例如设置于组合器2附近或开口部7附近，对放置组合器2的部位的照度进行检测，并将检测出的照度信息输出至照度信息获取部。照度信息获取部例如设置于仪表盘3内，获取由照度传感器检测出的照度信息，并将获取的照度信息通知给光源控制部50。光源控制部50根据该照度信息对放置组合器2的部位的明度进行检测。

明度检测部57也可以不使用照度传感器等物理传感器而根据年月、日期和时间检测明度。只要知晓年月、日期和时间，则能够判断是太阳出来的时间，还是太阳落下的时间。因此，明度检测部57在根据年月、日期和时间判断为太阳出来的时间(白天)的情况下，将放置组合器2的部位的明度为阈值th1以上作为明度信息通知给光源控制部50。并且，明度检测部57在根据年月、日期和时间判断为太阳落下的时间(夜晚)的情况下，将放置组合器2的部位的明度小于阈值th1作为明度信息通知给光源控制部50。

分色棱镜53是用于将分别从r光源51r、g光源51g以及b光源51b射出的光引导至同一光路的光学部件。作为具有这种功能的光学部件，并不限定于分色棱镜。例如，也可以使用交叉分色镜。

分色棱镜53使通过准直透镜52r准直的r光透射而射出到显示元件54。并且，分色棱镜53使通过准直透镜52g准直的g光反射而射出到显示元件54。并且，分色棱镜53使通过准直透镜52b准直的b光反射而射出到显示元件54。

光源控制部50根据由明度检测部57通知的放置组合器2的部位的明度选择性地进行第一控制和第二控制。在放置组合器2的部位的明度为阈值th1以上的情况下，光源控制部50进行第一控制，在放置组合器2的部位的明度小于阈值th1的情况下，进行第二控制。

第一控制是如下控制：将r光源51r、g光源51g以及b光源51b各自的发光量设定为预先决定的发光量模式(后述第一发光量模式)，并使r光源51r、g光源51g以及b光源51b以该发光量模式依次射出光，并且在r光源51r、g光源51g以及b光源51b各自以该发光量模式发光的时段中，使除了发光中的光源以外的光源以比发光中的光源的发光量少的发光量射出光。

第二控制是如下控制：将r光源51r、g光源51g以及b光源51b各自的发光量设定为预先决定的发光量模式(后述第二发光量模式)，并分别使r光源51r、g光源51g以及b光源51b以该发光量模式依次射出光。

显示元件54向投射光学系统56射出与图像信息对应的光。显示元件54例如由液晶显示面板构成，该液晶显示面板由未搭载滤色器的多个液晶显示像素配置成二维状。通过显示控制部55的控制并根据构成应显示的图像信息的各像素的颜色分量控制(调制)显示元件54的各液晶显示像素的透射率。

显示控制部55进行r透射率控制、g透射率控制以及b透射率控制，r透射率控制将各液晶显示像素控制成与图像信息中的红色分量对应的透射率，g透射率控制将各液晶显示像素控制成与图像信息中的绿色分量对应的透射率，b透射率控制将各液晶显示像素控制成与图像信息中的蓝色分量对应的透射率。

显示控制部55与光源控制部50使光从r光源51r射出的时段同步地进行r透射率控制。显示控制部55与光源控制部50使光从g光源51g射出的时段同步地进行g透射率控制。显示控制部55与光源控制部50使光从b光源51b射出的时段同步地进行b透射率控制。

投射光学系统56是用于将从显示元件54射出的与图像信息对应的光投射到反射镜6的光学系统。由投射光学系统56和反射镜6构成投射部，投射部将从显示元件54射出的与图像信息对应的光投射到作为投射面的组合器2。

在此，举出通过显示元件54将与图像信息对应的光(红色图像光、绿色图像光以及蓝色图像光)分时射出至投射光学系统56的结构的例子。但是，例如也可以使用lcos(liquidcrystalonsilicon)、dmd(digitalmirrordevice)、mems(microelectromechanicalsystems)等代替显示元件54，将与图像信息对应的光射出至投射光学系统56。

图3是用于说明显示单元5的动作的流程图。在说明图3时，还参照图4、图5说明具体处理内容。另外，图3所示的处理在接通hud的电源的期间反复执行。

显示单元5的明度检测部57对放置组合器2的部位的明度进行检测，并通知给光源控制部50(步骤s1)。光源控制部50判定由明度检测部57通知的明度是否为阈值th1以上(步骤s2)。

光源控制部50在判定放置组合器2的部位的明度为阈值th1以上的情况下(步骤s2：是)，进行第一控制(步骤s3)。

图4是用于说明光源控制部50进行的第一控制的图。在图4中，纵轴表示光源的发光量，横轴表示时间。标注“r”的块表示使r光源51r发光的时段。标注“g”的块表示使g光源51g发光的时段。标注“b”的块表示使b光源51b发光的时段。

在图4的例子中，光源控制部50将r光源51r、g光源51g以及b光源51b各自的发光量设定为所有发光量相同的第一发光量模式，使r光源51r、g光源51g以及b光源51b以第一发光量模式按照该顺序依次发光。第一发光量模式只是一个例子，并不限定于图4所示的例子。

并且，在r光源51r以第一发光量模式发光的时段中，光源控制部50将g光源51g和b光源51b设定为比r光源51r的发光量少的发光量，与r光源51r同时发光。

相同地，在g光源51g以第一发光量模式发光的时段中，光源控制部50将r光源51r和b光源51b设定为比g光源51g的发光量少的发光量，与g光源51g同时发光。

相同地，在b光源51b以第一发光量模式发光的时段中，光源控制部50将r光源51r和g光源51g设定为比b光源51b的发光量少的发光量，与b光源51b同时发光。

光源控制部50在判定由明度检测部57通知的明度小于阈值th1的情况下(步骤s2：否)，进行第二控制(步骤s4)。

图5是用于说明光源控制部50进行的第二控制的图。

在图5的例子中，光源控制部50将r光源51r、g光源51g以及b光源51b各自的发光量设定为所有发光量相同的第二发光量模式，使r光源51r、g光源51g以及b光源51b以第二发光量模式按照该顺序依次发光。

第二发光量模式是将r光源51r、g光源51g以及b光源51b各自的发光量设为小于第一发光量模式的模式。另外，也可以使第一发光量模式与第二发光量模式相同。

如以上，在放置组合器2的部位的明度为阈值th1以上的情况下，光源控制部50进行第一控制。由明度检测部57检测的明度为阈值th1以上是白天等希望将投射图像的亮度调高来提高可见性的情况。在该情况下，即使简单地增加一个光源的发光量，由于单个光源的最大发光量已确定，因此投射图像的亮度也不会被充分调高。并且，若增加一个光源的发光量，则光源的发热量也增加。因该光源的发热，还有可能导致发光量下降。

通过在由明度检测部57检测出的明度为阈值th1以上的情况下进行第一控制，在r光源51r、g光源51g以及b光源51b各自的发光时段中，除了发光中的光源以外的光源进行发光。因此，能够获得比使单个光源发光时大的发光量，能够将投射图像的亮度充分调高。并且，由于无需增加光源的数量而能够将投射图像的亮度调高，因此能够实现hud的小型化以及低成本化。

并且，根据图1的hud，在第一控制中，在r光源51r、g光源51g以及b光源51b各自的发光时段中，与各光源同时发光的光源的发光量设定为比各光源的发光量少。因此，虽然提高投射图像的亮度，但能够尽可能抑制耗电增加或投射图像的色泽的变化。

并且，根据图1的hud，在放置组合器2的部位的明度小于阈值th1的情况下，进行第二控制。放置组合器2的部位的明度小于阈值th1的情况例如是夜晚或以夜晚为基准的状态(例如汽车100处于隧道内的状态)的情况，不太要求投射图像的亮度。因此，在该情况下，通过进行第二控制，既能确保充分的可见性，又能比第二控制抑制耗电。

另外，也可以将第一控制设成如下控制：在r光源51r、g光源51g以及b光源51b各个光源以第一发光量模式发光的时段中，使除了发光中的光源以外的光源中的任意光源同时发光。即使这样，也能够提高投射图像的亮度。并且，若这样，则能够抑制进行第一控制时的投射图像的色泽的变化。

并且，在第一控制中，也可以改变在r光源51r、g光源51g以及b光源51b各个光源以第一发光量模式发光的时段中发光的其他光源的数量。例如，光源控制部50也可以如下控制：通过明度检测部57检测出的明度越大，则越增加在任意光源以第一发光量模式发光的时段中同时发光的其他光源的数量。

通过这样，放置组合器2的部位越亮，越将投射图像的亮度调高，从而能够提高可见性。并且，在放置组合器2的部位不太亮时，能够减少所发光的光源数量来减少耗电或者抑制色泽的变化。

并且，在图4的例子中，针对r光源51r、g光源51g以及b光源51b的每一个，在其发光时段中使其他光源发光，但是也可以只针对作为r光源51r、g光源51g以及b光源51b中的任意光源的特定光源，在特定光源以第一发光量模式发光的时段中，将除了特定光源以外的光源中的至少一个设定为比特定光源的发光量少的发光量来发光。

在用作r光源51r、g光源51g以及b光源51b的发光元件中存在光射出强度随着温度上升而大幅下降的发光元件。例如，在将led用作发光元件的情况下，r光源51r的光射出强度相对于温度变化(温度上升)的变化(光射出强度的下降程度)在显示单元5中所包含的三个光源中最大。

因此，根据hud的使用环境，尤其针对光射出强度相对于温度变化最大的r光源51r，有时无法充分确保发光量。因此，优选将上述的特定光源设为r光源51r。通过这样，例如即使在外部气温非常高而无法充分确保r光源51r的发光量的状况下，也能够通过其他光源的发光量防止投射图像的亮度下降。并且，能够通过只针对特定光源使其他光源同时发光来防止耗电的增加。

汽车处于周围的明度或温度容易变化的环境。因此，图1所示的hud在组装于汽车100来使用的情况下，尤其具有效果。当然，图1所示的hud还能够用于汽车用以外的用途。

以上，对光源控制部50根据放置组合器2的部位的明度是否为阈值th1以上而选择性地进行第一控制和第二控制的结构进行了说明。光源控制部50也可以根据显示单元5内的温度选择性地进行第一控制和第二控制。

图6是表示图2所示的显示单元5的变形例的图。图6所示的显示单元5具备温度检测部58来代替明度检测部57，除此之外，与图2所示的显示单元5的结构相同。

温度检测部58检测显示单元5内的温度(具体而言是r光源51r、g光源51g以及b光源51b附近的温度)，并将检测出的温度通知给光源控制部50。温度检测部58由热敏电阻或热电偶等温度传感器构成。

在由温度检测部58通知的显示单元5内的温度为阈值th2以上的情况下，光源控制部50进行第一控制，在由温度检测部58通知的显示单元5内的温度小于阈值th2的情况下，进行第二控制。

图7是用于说明图6的显示单元5的动作的流程图。图7所示的处理在接通hud5的电源的期间反复执行。

显示单元5的温度检测部58检测显示单元5内的温度，并通知给光源控制部50(步骤s11)。光源控制部50判定由温度检测部58通知的温度是否为阈值th2以上(步骤s12)。

光源控制部50在判定显示单元5内的温度为阈值th2以上的情况下(步骤s12：是)，进行第一控制(步骤s13)，在判定由温度检测部58通知的温度小于阈值th2的情况下(步骤s12：否)，进行第二控制(步骤s14)。

如上所述，r光源51r的光射出强度相对于温度上升而下降的程度有时比g光源51g以及b光源51b大。在该情况下，若通过温度检测部58检测出的温度为阈值th2以上，则投射图像中的红色部分的亮度下降。并且，r光源51r大多用于显示重要信息。

因此，通过在由温度检测部58检测出的温度为阈值th2以上的情况下进行第一控制，能够将例如应通知给驾驶员8的重要信息(例如，通知汽油不足的信息、通知行人位于汽车100附近的信息、通知汽车100的行驶速度的信息等)的亮度充分调高来提高可见性。

在图6的变形例中，使用温度检测部58来代替明度检测部57，但是并不限定于此，还能够并用明度检测部57和温度检测部58。在该情况下，只要光源控制部50在明度检测部57检测出放置组合器2的部位的明度为阈值th1以上的情况或者温度检测部58检测出显示单元5内的温度为阈值th2以上的情况下，进行第一控制即可。

并且，在需要显示重要信息的情况下(例如，在汽油逐渐不足而需要显示通知该状况的信息的情况下)，光源控制部50也可以在此刻无论组合器2的明度或光源的温度如何都从第二控制切换为第一控制。

应该认为本次公开的实施方式在所有方面只是例示，并非具有限制性。本发明的范围由权利要求书表示，而不是上述说明，目的在于包含与权利要求书均等的含义以及范围内的所有变更。

如以上说明，在本说明书中公开了以下事项。

所公开的投射型显示装置具备：多个光源，射出不同颜色的光，投射部，将从上述多个光源射出的光中的与图像信息对应的光投射到投射面；以及光源控制部，将上述多个光源各自的发光量设定为预先决定的发光量模式，并使上述多个光源以上述发光量模式依次射出光，上述光源控制部进行如下第一控制：在作为上述多个光源中的任一光源的特定光源以上述发光量模式发光的时段中，使上述多个光源中除了该特定光源以外的光源的至少一个以比该特定光源的发光量少的发光量发光。

所公开的投射型显示装置还具备明度检测部，上述明度检测部对放置上述投射面的部位的明度进行检测，上述光源控制部选择性地进行上述第一控制和第二控制，上述第二控制是分别使上述多个光源依次发光的控制，在通过上述明度检测部检测的明度为阈值以上的情况下，进行上述第一控制，在通过上述明度检测部检测的明度小于上述阈值的情况下，进行上述第二控制。

所公开的投射型显示装置中，上述特定光源是上述多个光源中的光射出强度相对于温度变化的变化最大的光源。

所公开的投射型显示装置还具备温度检测部，上述温度检测部检测温度，上述特定光源是上述多个光源中的光射出强度相对于温度变化的变化最大的光源，上述光源控制部选择性地进行上述第一控制和第二控制，上述第二控制是分别使上述多个光源依次发光的控制，在通过上述温度检测部检测的温度为阈值以上的情况下，进行上述第一控制，在通过上述温度检测部检测的温度小于上述阈值的情况下，进行上述第二控制。

在所公开的投射型显示装置中，上述多个光源包括：射出红色光的红色光源；射出绿色光的绿色光源；以及射出蓝色光的蓝色光源，上述光射出强度相对于温度变化的变化最大的光源是上述红色光源。

所公开的投射型显示装置组装于汽车来使用。

所公开的光源控制方法为投射型显示装置的光源控制方法，所述投射型显示装置具备：射出不同颜色的光的多个光源；以及将从上述多个光源射出的光中的与图像信息对应的光投射到投射面的投射部，上述光源控制方法具备光源控制步骤，上述光源控制步骤将上述多个光源各自的发光量设定为预先决定的发光量模式，使上述多个光源以上述发光量模式依次射出光，在上述光源控制步骤中进行如下第一控制：在作为上述多个光源中的任一光源的特定光源以上述发光量模式发光的时段中，使上述多个光源中除了该特定光源以外的光源的至少一个以比该特定光源的发光量少的发光量发光。

所公开的光源控制方法还具备明度检测步骤，上述明度检测步骤对放置上述投射面的部位的明度进行检测，在上述光源控制步骤中选择性地进行上述第一控制和第二控制，上述第二控制是分别使上述多个光源依次发光的控制，在通过上述明度检测步骤检测的明度为阈值以上的情况下，进行上述第一控制，在通过上述明度检测步骤检测的明度小于上述阈值的情况下，进行上述第二控制。

所公开的光源控制方法中，上述特定光源是上述多个光源中的光射出强度相对于温度变化的变化最大的光源。

所公开的光源控制方法还具备温度检测步骤，上述温度检测步骤检测温度，上述特定光源是上述多个光源中的光射出强度相对于温度变化的变化最大的光源，在上述光源控制步骤中选择性地进行上述第一控制和第二控制，上述第二控制是分别使上述多个光源依次发光的控制，在通过上述温度检测步骤检测的温度为阈值以上的情况下，进行上述第一控制，在通过上述温度检测步骤检测的温度小于上述阈值的情况下，进行上述第二控制。

所公开的光源控制方法中，上述多个光源包括射出红色光的红色光源、射出绿色光的绿色光源、以及射出蓝色光的蓝色光源，上述光射出强度相对于温度变化的变化最大的光源是上述红色光源。

工业实用性

本发明尤其适用于车载用的hud，便利性高且有效。

符号说明

2-组合器，6-反射镜，50-光源控制部，51r-r光源，51g-g光源，51b-b光源，56-投射光学系统。