(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体光源と、
前記半導体光源の前方に配置され、前記半導体光源の配光分布を平行光化する第一レンズと、
前記第一レンズから出射される光の光路上に並んで配置された２つのレンズであって、前記２つのレンズの並ぶ方向に垂直なレンズ面内において二次元状に配列されたレンズアレイをそれぞれ含む第二レンズ及び第三レンズと、
前記第二レンズ及び前記第三レンズを通過した光を画像情報に基づいて空間変調する光変調素子と、
前記光変調素子によって空間変調して得られる画像光を投写面に投写する投写光学系と、
前記第二レンズ又は前記第三レンズに入射してくる光を、前記レンズ面に平行な方向における異なる位置において検出する複数の光検出素子と、
前記複数の光検出素子の各々によって検出された各々の配置位置における光の輝度に基づいて前記画像光の輝度分布を制御する画像光制御部と、
前記複数の光検出素子のうち前記第二レンズの中心又は前記第三レンズの中心に最も近い位置に配置された光検出素子によって検出された光の情報に基づいて前記半導体光源の出力を制御する光源制御部と、を備える投写型表示装置。
【請求項２】
請求項１記載の投写型表示装置であって、
前記複数の光検出素子は、前記第二レンズ及び前記第三レンズの各々の中心からの距離が異なっている投写型表示装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の投写型表示装置であって、
前記画像光制御部は、前記投写型表示装置が起動した場合に前記画像光の輝度分布を制御する投写型表示装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項記載の投写型表示装置であって、
前記画像光制御部は、前記投写型表示装置が起動してからの経過時間が閾値を超えた場合に前記画像光の輝度分布を制御する投写型表示装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項記載の投写型表示装置であって、
温度センサを更に備え、
前記画像光制御部は、前記温度センサによって検出される温度が閾値を超えた場合に前記画像光の輝度分布を制御する投写型表示装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項記載の投写型表示装置であって、
前記複数の光検出素子は、前記第二レンズを構成する前記レンズアレイの一部、又は、前記第三レンズを構成する前記レンズアレイの一部に固定されている投写型表示装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項記載の投写型表示装置であって、
前記光変調素子は、二次元状に配列された複数の可動ミラーによって前記空間変調を行うものであり、
前記画像光制御部は、前記可動ミラーの駆動信号を制御することによって前記画像光の輝度分布を制御する投写型表示装置。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか１項記載の投写型表示装置であって、
前記光変調素子は、反射型の液晶表示素子であり、
前記画像光制御部は、前記液晶表示素子の画素の光の透過量を制御することによって前記画像光の輝度分布を制御する投写型表示装置。
【請求項９】
請求項１〜６のいずれか１項記載の投写型表示装置であって、
前記第二レンズ及び前記第三レンズのうちの前記光変調素子に近いレンズと前記光変調素子との間に配置され、前記レンズ面に平行な面において二次元状に配列された複数の光透過領域を有し、前記複数の光透過領域の各々の透過率が電気的に制御される光学部材を更に備え、
前記画像光制御部は、前記光透過領域の透過率を制御することによって前記画像光の輝度分布を制御する投写型表示装置。
【請求項１０】
半導体光源と、前記半導体光源の前方に配置され、前記半導体光源の配光分布を平行光化する第一レンズと、前記第一レンズから出射される光の光路上に並んで配置された２つのレンズであって、前記２つのレンズの並ぶ方向に垂直なレンズ面内において二次元状に配列されたレンズアレイをそれぞれ含む第二レンズ及び第三レンズと、前記第二レンズ及び前記第三レンズを通過した光を画像情報に基づいて空間変調する光変調素子と、前記光変調素子によって空間変調して得られる画像光を投写面に投写する投写光学系と、前記第二レンズ又は前記第三レンズに入射してくる光を、前記レンズ面に平行な方向における異なる位置において検出する複数の光検出素子とを備える投写型表示装置の制御方法であって、
前記複数の光検出素子の各々によって検出された各々の配置位置における光の輝度に基づいて前記画像光の輝度分布を制御する画像光制御ステップと、
前記複数の光検出素子のうち前記第二レンズの中心又は前記第三レンズの中心に最も近い位置に配置された光検出素子によって検出された光の情報に基づいて前記半導体光源の出力を制御する光源制御ステップと、を備える投写型表示装置の制御方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の投写型表示装置の制御方法であって、
前記複数の光検出素子は、前記第二レンズ及び前記第三レンズの各々の中心からの距離が異なっている投写型表示装置の制御方法。
【請求項１２】
請求項１０又は１１記載の投写型表示装置の制御方法であって、
前記画像光制御ステップでは、前記投写型表示装置が起動した場合に前記画像光の輝度分布を制御する投写型表示装置の制御方法。
【請求項１３】
請求項１０〜１２のいずれか１項記載の投写型表示装置の制御方法であって、
前記画像光制御ステップでは、前記投写型表示装置が起動してからの経過時間が閾値を超えた場合に前記画像光の輝度分布を制御する投写型表示装置の制御方法。
【請求項１４】
請求項１０〜１３のいずれか１項記載の投写型表示装置の制御方法であって、
前記画像光制御ステップでは、前記投写型表示装置に搭載される温度センサによって検出される温度が閾値を超えた場合に前記画像光の輝度分布を制御する投写型表示装置の制御方法。
【請求項１５】
請求項１０〜１４のいずれか１項記載の投写型表示装置の制御方法であって、
前記複数の光検出素子は、前記第二レンズを構成する前記レンズアレイの一部、又は、前記第三レンズを構成する前記レンズアレイの一部に固定されている投写型表示装置の制御方法。
【請求項１６】
請求項１０〜１５のいずれか１項記載の投写型表示装置の制御方法であって、
前記光変調素子は、二次元状に配列された複数の可動ミラーによって前記空間変調を行うものであり、
前記画像光制御ステップでは、前記可動ミラーの駆動信号を制御することによって前記画像光の輝度分布を制御する投写型表示装置の制御方法。
【請求項１７】
請求項１０〜１５のいずれか１項記載の投写型表示装置の制御方法であって、
前記光変調素子は、反射型の液晶表示素子であり、
前記画像光制御ステップでは、前記液晶表示素子の画素の光の透過量を制御することによって前記画像光の輝度分布を制御する投写型表示装置の制御方法。
【請求項１８】
請求項１０〜１５のいずれか１項記載の投写型表示装置の制御方法であって、
前記投写型表示装置は、前記第二レンズ及び前記第三レンズのうちの前記光変調素子に近いレンズと前記光変調素子との間に配置され、
前記レンズ面に平行な面上において二次元状に配列された複数の光透過領域を有し、前記複数の光透過領域の各々の透過率が電気的に制御される光学部材を更に備え、
前記画像光制御ステップでは、前記光透過領域の透過率を制御することによって前記画像光の輝度分布を制御する投写型表示装置の制御方法。
【請求項１９】
半導体光源と、前記半導体光源の前方に配置され、前記半導体光源の配光分布を平行光化する第一レンズと、前記第一レンズから出射される光の光路上に並んで配置された２つのレンズであって、前記２つのレンズの並ぶ方向に垂直なレンズ面内において二次元状に配列されたレンズアレイをそれぞれ含む第二レンズ及び第三レンズと、前記第二レンズ及び前記第三レンズを通過した光を画像情報に基づいて空間変調する光変調素子と、前記光変調素子によって空間変調して得られる画像光を投写面に投写する投写光学系と、前記第二レンズ又は前記第三レンズに入射してくる光を、前記レンズ面に平行な方向における異なる位置において検出する複数の光検出素子とを備える投写型表示装置の制御プログラムであって、
前記複数の光検出素子の各々によって検出された各々の配置位置における光の輝度に基づいて前記画像光の輝度分布を制御する画像光制御ステップと、
前記複数の光検出素子のうち前記第二レンズの中心又は前記第三レンズの中心に最も近い位置に配置された光検出素子によって検出された光の情報に基づいて前記半導体光源の出力を制御する光源制御ステップと、をコンピュータに実行させるための投写型表示装置の制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投写型表示装置、投写型表示装置の制御方法、投写型表示装置の制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタの光源として、従来の冷陰極管又は超高圧水銀灯に替わってＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）又は半導体レーザを用いることで、色再現範囲の拡大が図られている。【０００３】
ＬＥＤ又は半導体レーザのような半導体光源は、発光スペクトルが冷陰極管又は超高圧水銀灯とは異なり、比較的狭い波長範囲に集中した特性を有しており、光源としてＲ（Ｒｅｄ）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）、及びＢ（Ｂｌｕｅ）の３原色の組み合わせで使用されることが多い。【０００４】
このような半導体光源は、周囲環境の温度変化、光源自身の温度変化、又は駆動条件（駆動電流量等）によって発光光量が変化することが知られている。発光光量が変化することによって、各原色の輝度が個別に変化し、表示画像全体の輝度と色度が変化する。【０００５】
そこで、半導体光源から出射された光をフォトダイオード等で検出して光源出力を制御することで、表示画像全体の輝度及び色度を調整することが行われている（特許文献１参照）。【０００６】
特許文献１には、一対のフライアイレンズの間に半導体光源からの光量を検出する光検出部が配置され、この光検出部で検出される光量に基づいてＲＧＢ各色の半導体光源の光量を制御するＨＵＤ（Ｈｅａｄ−Ｕｐ  Ｄｉｓｐｌａｙ）が記載されている。【０００７】
特許文献２には、高圧水銀ランプ又はメタルハライドランプからなる光源を用いたプロジェクタが記載されている。このプロジェクタでは、光源が安定したかどうかを光路上に配置された光検出部の出力によって判定し、光源が安定するまでは入力画像とは異なる待機画像を表示している。【０００８】
特許文献３には、光源から投写レンズまでの間の光路上で光の輝度を測定し、測定した輝度に基づいて光源出力を制御することで、時間経過による表示輝度の低下を防ぐプロジェクタが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−００３２７０号公報
【特許文献２】特開２０１２−０７８６８２号公報
【特許文献３】特開２００９−０３７１６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
半導体光源は配光分布（発光点を中心とする光の広がる範囲）が狭い。このため、プロジェクタ又はＨＵＤ等の投写型表示装置の光源として半導体光源を用いる場合には、半導体光源から出射された光が光変調素子の被照射面の広範囲に入射するように、半導体光源から出射された光を広範囲に広げるための光学系が半導体光源と光変調素子の間の光路上（「半導体光源の前方」とも言う）に配置される。【００１１】
こういった光学系の設計と、光学系と光変調素子の間の距離の設計等は、半導体光源の配光分布の設計値を考慮して行われる。しかし、半導体光源の配光分布にはバラツキが存在する。また、半導体光源の前方に配置する光学系についても特性にバラツキが生じる場合がある。【００１２】
このため、光変調素子の被照射面に入射する光の強度分布は、上記のバラツキによって設計通りにならない可能性がある。この強度分布にずれが生じると、表示される画像の輝度ムラ及び色ムラといった画質低下の原因となる。【００１３】
特許文献１〜３に記載の装置は、いずれも、光源からの光量を１つの光検出部によって検出して光源のフィードバック制御を行うものである。このため、光変調素子に入射する光の強度分布を測定することはできない。したがって、この強度分布のバラツキによる表示画像の画質低下を防ぐことはできない。【００１４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、半導体光源の配光分布のバラツキによる表示画像の画質低下を防ぐことのできる投写型表示装置、投写型表示装置の制御方法、及び投写型表示装置の制御プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の投写型表示装置は、半導体光源と、前記半導体光源の前方に配置され、前記半導体光源の配光分布を平行光化する第一レンズと、前記第一レンズから出射される光の光路上に並んで配置された２つのレンズであって、前記２つのレンズの並ぶ方向に垂直なレンズ面内において二次元状に配列されたレンズアレイをそれぞれ含む第二レンズ及び第三レンズと、前記第二レンズ及び前記第三レンズを通過した光を画像情報に基づいて空間変調する光変調素子と、前記光変調素子によって空間変調して得られる画像光を投写面に投写する投写光学系と、前記第二レンズ又は前記第三レンズに入射してくる光を、前記レンズ面に平行な方向における異なる位置において検出する複数の光検出素子と、前記複数の光検出素子の各々によって検出された各々の配置位置における光の輝度に基づいて前記画像光の輝度分布を制御する画像光制御部と、前記複数の光検出素子のうち前記第二レンズの中心又は前記第三レンズの中心に最も近い位置に配置された光検出素子によって検出された光の情報に基づいて前記半導体光源の出力を制御する光源制御部と、を備えるものである。
【００１６】
本発明の投写表示方法は、半導体光源と、前記半導体光源の前方に配置され、前記半導体光源の配光分布を平行光化する第一レンズと、前記第一レンズから出射される光の光路上に並んで配置された２つのレンズであって、前記２つのレンズの並ぶ方向に垂直なレンズ面内において二次元状に配列されたレンズアレイをそれぞれ含む第二レンズ及び第三レンズと、前記第二レンズ及び前記第三レンズを通過した光を画像情報に基づいて空間変調する光変調素子と、前記光変調素子によって空間変調して得られる画像光を投写面に投写する投写光学系と、前記第二レンズ又は前記第三レンズに入射してくる光を、前記レンズ面に平行な方向における異なる位置において検出する複数の光検出素子とを備える投写型表示装置の制御方法であって、前記複数の光検出素子の各々によって検出された各々の配置位置における光の輝度に基づいて前記画像光の輝度分布を制御する画像光制御ステップと、前記複数の光検出素子のうち前記第二レンズの中心又は前記第三レンズの中心に最も近い位置に配置された光検出素子によって検出された光の情報に基づいて前記半導体光源の出力を制御する光源制御ステップと、を備えるものである。
【００１７】
本発明の投写表示プログラムは、半導体光源と、前記半導体光源の前方に配置され、前記半導体光源の配光分布を平行光化する第一レンズと、前記第一レンズから出射される光の光路上に並んで配置された２つのレンズであって、前記２つのレンズの並ぶ方向に垂直なレンズ面内において二次元状に配列されたレンズアレイをそれぞれ含む第二レンズ及び第三レンズと、前記第二レンズ及び前記第三レンズを通過した光を画像情報に基づいて空間変調する光変調素子と、前記光変調素子によって空間変調して得られる画像光を投写面に投写する投写光学系と、前記第二レンズ又は前記第三レンズに入射してくる光を、前記レンズ面に平行な方向における異なる位置において検出する複数の光検出素子とを備える投写型表示装置の制御プログラムであって、前記複数の光検出素子の各々によって検出された各々の配置位置における光の輝度に基づいて前記画像光の輝度分布を制御する画像光制御ステップと、前記複数の光検出素子のうち前記第二レンズの中心又は前記第三レンズの中心に最も近い位置に配置された光検出素子によって検出された光の情報に基づいて前記半導体光源の出力を制御する光源制御ステップと、をコンピュータに実行させるためのものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、半導体光源の配光分布のバラツキによる表示画像の画質低下を防ぐことのできる投写型表示装置、投写型表示装置の制御方法、及び投写型表示装置の制御プログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の投写型表示装置の一実施形態であるＨＵＤ１００を搭載する自動車２の概略構成を示す模式図である。
【図２】図１に示すＨＵＤ１００の内部構成を示す模式図である。
【図３】図２に示すＨＵＤ１００の光源部１０におけるフライアイレンズ１６をハーフミラー１５側から見た状態を模式的に示す正面図である。
【図４】光検出素子ＰＤ１，ＰＤ２の配置の変形例を示す図である。
【図５】図２に示すＨＵＤ１００におけるシステム制御部４０の機能ブロック図である。
【図６】図３中の中心１６Ｃから下に向かう方向での光の強度分布の一例を示す図である。
【図７】図３中の中心１６Ｃから下に向かう方向での光の強度分布の一例を示す図である。
【図８】図１に示すＨＵＤ１００の動作を説明するためのフローチャートである。
【図９】図１に示すＨＵＤ１００の変形例であるＨＵＤ１００Ａの内部構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、本発明の投写型表示装置の一実施形態であるＨＵＤ１００を搭載する自動車２の概略構成を示す模式図である。ＨＵＤ１００は、自動車以外にも、例えば電車、重機、建機、航空機、船舶、又は、農作機械等の乗り物に搭載して用いることができる。
【００２１】
ＨＵＤ１００は、自動車２のダッシュボード５に内蔵されており、自動車２のウインドシールド６に設けられた光を反射する加工が施された投写面７に画像光を投写する。この画像光の反射光により、この画像光に基づく虚像Ｉｖがウインドシールド６を越える前方にて表示される。
【００２２】
運転者Ｈは、ウインドシールド６の前方に表示された虚像Ｉｖを見ることによって、自動車２の操作を支援するための絵又は文字等の情報を認識することができる。
【００２３】
図２は、図１に示すＨＵＤ１００の内部構成を示す模式図である。
【００２４】
ＨＵＤ１００は、光源部１０と、光変調素子２０と、光変調素子２０を駆動する駆動部３０と、全体を統括制御するシステム制御部４０と、投写光学系５０と、を備える。
【００２５】
光源部１０は、光源駆動部１１と、Ｒ光を出射する半導体光源であるＲ光源１２ｒと、Ｇ光を出射する半導体光源であるＧ光源１２ｇと、Ｂ光を出射する半導体光源であるＢ光源１２ｂと、第一レンズを構成するコリメートレンズ１３ｒと、第一レンズを構成するコリメートレンズ１３ｇと、第一レンズを構成するコリメートレンズ１３ｂと、ハーフミラー１４と、ハーフミラー１５と、第二レンズを構成するフライアイレンズ１６と、第三レンズを構成するフライアイレンズ１７と、凸レンズ１８と、を有する。
【００２６】
Ｒ光源１２ｒ、Ｇ光源１２ｇ、及びＢ光源１２ｂは、それぞれ、半導体レーザ又はＬＥＤ等によって構成されている。本実施形態では、光源部１０に３つの半導体光源が含まれているが、光源部１０に含まれる半導体光源の数は１つ、２つ、又は、４つ以上であってもよい。
【００２７】
コリメートレンズ１３ｒは、Ｒ光源１２ｒの前方に配置されている。コリメートレンズ１３ｒは、Ｒ光源１２ｒから出射された光を、コリメートレンズ１３ｒの光軸に平行な方向に平行光化させる機能を持つ。
【００２８】
コリメートレンズ１３ｒは、図２の例では１つのレンズによって構成されているが、複数のレンズを組み合わせて構成されていてもよい。コリメートレンズ１３ｒは、Ｒ光源１２ｒから出射された光を平行光化することのできる構成であればよく凸レンズに限定されるものではない。
【００２９】
コリメートレンズ１３ｂは、Ｂ光源１２ｂの前方に配置されている。コリメートレンズ１３ｂは、Ｂ光源１２ｂから出射された光を、コリメートレンズ１３ｂの光軸に平行な方向に平行光化させる機能を持つ。
【００３０】
コリメートレンズ１３ｂは、図２の例では１つのレンズによって構成されているが、複数のレンズを組み合わせて構成されていてもよい。コリメートレンズ１３ｂは、Ｂ光源１２ｂから出射された光を平行光化することのできる構成であればよく凸レンズに限定されるものではない。
【００３１】
コリメートレンズ１３ｇは、Ｇ光源１２ｇの前方に配置されている。コリメートレンズ１３ｇは、Ｇ光源１２ｇから出射された光を、コリメートレンズ１３ｇの光軸に平行な方向に平行光化させる機能を持つ。コリメートレンズ１３ｇの光軸は、コリメートレンズ１３ｒ及びコリメートレンズ１３ｂの光軸と直交している。
【００３２】
コリメートレンズ１３ｇは、図２の例では１つのレンズによって構成されているが、複数のレンズを組み合わせて構成されていてもよい。コリメートレンズ１３ｇは、Ｇ光源１２ｇから出射された光を平行光化することのできる構成であればよく凸レンズに限定されるものではない。
【００３３】
ハーフミラー１４は、コリメートレンズ１３ｇの光軸とコリメートレンズ１３ｂとの光軸とが交差する位置にそれぞれの光軸に対して斜め４５°の角度において配置されている。ハーフミラー１４は、コリメートレンズ１３ｇによって平行光化されたＧ光を透過する。
【００３４】
また、ハーフミラー１４は、コリメートレンズ１３ｂによって平行光化されたＢ光をコリメートレンズ１３ｇの光軸方向に反射する。
【００３５】
ハーフミラー１５は、コリメートレンズ１３ｇの光軸とコリメートレンズ１３ｒとの光軸とが交差する位置にそれぞれの光軸に対して斜め４５度（°）の角度で配置されている。ハーフミラー１５は、ハーフミラー１４を透過したＧ光とハーフミラー１４を反射したＢ光をそれぞれ透過する。
【００３６】
また、ハーフミラー１５は、コリメートレンズ１３ｒによって平行光化されたＲ光をコリメートレンズ１３ｇの光軸方向に反射する。なお、「直交」、「垂直」、「平行」、または、具体的な角度（例えば、４５°）については、±５度の範囲内であれば、「直交」、「垂直」、「平行」、または、具体的なその角度に見なせる。
【００３７】
光源駆動部１１は、システム制御部４０からの指令に基づいて、Ｒ光源１２ｒ、Ｇ光源１２ｇ、及びＢ光源１２ｂの各々の発光タイミングと発光出力を制御するフィールドシーケンシャル駆動を行う。
【００３８】
具体的には、光源駆動部１１は、Ｒ光源１２ｒ、Ｇ光源１２ｇ、及びＢ光源１２ｂの各々の発光量を予め決められた発光量パターンに設定し、この発光量パターンに従ってＲ光源１２ｒ、Ｇ光源１２ｇ、及びＢ光源１２ｂから光を順次出射させる制御を行う。
【００３９】
フライアイレンズ１６とフライアイレンズ１７は、ハーフミラー１５を透過したＧ光、ハーフミラー１５を透過したＢ光、又はハーフミラー１５で反射したＲ光の光路上に並んで配置されている。
【００４０】
フライアイレンズ１６は、フライアイレンズ１６とフライアイレンズ１７の並ぶ方向（図２の例ではコリメートレンズ１３ｇの光軸方向）に垂直なレンズ面内において二次元状に配列された複数の凸状レンズからなるレンズアレイを含む。
【００４１】
フライアイレンズ１６は、凸状レンズの頂部がハーフミラー１５側に向けて配置されている。
【００４２】
フライアイレンズ１７は、フライアイレンズ１６とフライアイレンズ１７の並ぶ方向に垂直なレンズ面内で二次元状に配列された複数の凸状レンズからなるレンズアレイを含む。
【００４３】
フライアイレンズ１７は、凸状レンズの頂部がフライアイレンズ１６側の反対側に向けて配置されている。
【００４４】
フライアイレンズ１６とフライアイレンズ１７は、ハーフミラー１５を透過又は反射した光から複数の光源像を生成し、この複数の光源像を凸レンズ１８によって光変調素子２０の被照射面において重ね合わせることによって、光変調素子２０に照射する光の照度を均一化する機能を持つ。
【００４５】
凸レンズ１８は、フライアイレンズ１７を通過した光束を光変調素子２０の被照射面に集光する結像レンズである。
【００４６】
光変調素子２０は、光源部１０の凸レンズ１８によって集光されて被照射面に照射されたＲ光、Ｇ光、及びＢ光の各々を画像情報に基づいて空間変調し、その空間変調された光（Ｒ画像光、Ｇ画像光、及びＢ画像光）を投写光学系５０に出射する。
【００４７】
光変調素子２０としては、例えば、ＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）素子、又は、液晶表示素子等を用いることができる。
【００４８】
駆動部３０は、システム制御部４０から入力される画像情報に基づいて光変調素子２０を駆動することにより、この画像情報に応じた光（Ｒ画像光、Ｇ画像光、及びＢ画像光）を投写光学系５０に出射させる。
【００４９】
画像情報には、例えば経路案内を行うための文字及びアイコンの情報、走行速度を示す文字情報、及び警告を行うための情報等が含まれる。
【００５０】
投写光学系５０は、光変調素子２０によって空間変調された画像光（Ｒ画像光、Ｇ画像光、及びＢ画像光）を投写面７に投写するための光学系である。投写光学系５０は、例えばディフューザー、レンズ、ミラー、又は拡大境等を含む。
【００５１】
投写光学系５０は、投写面７に投写された画像光に基づく画像が、投写面７の前方において虚像として運転者に視認可能となるように光学設計がなされている。
【００５２】
なお、投写光学系５０は、投写面７に投写された画像光に基づく画像が、投写面７上において実像として運転者に視認可能となるように光学設計がなされていてもよい。
【００５３】
システム制御部４０は、ＨＵＤ１００全体を統括制御するものであり、ハードウェア的な構造は、制御プログラムを含むプログラムを実行して処理を行う各種のプロセッサである。
【００５４】
各種のプロセッサとしては、プログラムを実行して各種処理を行う汎用的なプロセッサであるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｓｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）等の製造後に回路構成を変更可能なプロセッサであるプログラマブルロジックデバイス（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅ：ＰＬＤ）、又はＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路等が含まれる。
【００５５】
これら各種のプロセッサの構造は、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路である。
【００５６】
システム制御部４０は、各種のプロセッサのうちの１つで構成されてもよいし、同種又は異種の２つ以上のプロセッサの組み合わせ（例えば、複数のＦＰＧＡの組み合わせ又はＣＰＵとＦＰＧＡの組み合わせ）で構成されてもよい。
【００５７】
図３は、図２に示すＨＵＤ１００の光源部１０におけるフライアイレンズ１６をハーフミラー１５側から見た状態を模式的に示す正面図である。
【００５８】
フライアイレンズ１６は、コリメートレンズ１３ｇの光軸に垂直なレンズ面内で二次元状に配列された複数（図３の例では６８個）の凸状レンズ１６０によって構成されている。
【００５９】
フライアイレンズ１６を構成する凸状レンズ１６０のうちの２つの凸状レンズ１６０（図中のハッチングが付された凸状レンズ１６０）には、光検出素子ＰＤ１と光検出素子ＰＤ２が固定されている。
【００６０】
光検出素子ＰＤ１と光検出素子ＰＤ２は、それぞれ、凸状レンズ１６０の光入射側の凸部の頂部又は光出射側の面に接着剤等によって固定されている。
【００６１】
光検出素子ＰＤ１と光検出素子ＰＤ２は、それぞれ、フライアイレンズ１６に入射してくるＲ光、Ｇ光、又はＢ光を受光して、受光量に応じた電気信号（輝度の情報）を出力する。
【００６２】
光検出素子ＰＤ１，ＰＤ２は、例えばＲ、Ｇ、及びＢを含む波長帯域の光に感度を有するフォトトランジスタ又はフォトダイオード等の光電変換素子を含む回路によって構成されている。
【００６３】
光検出素子ＰＤ１と光検出素子ＰＤ２は、複数の凸状レンズ１６０が配列される平面に平行な方向における異なる位置で光を検出する。
【００６４】
光検出素子ＰＤ１と光検出素子ＰＤ２は、フライアイレンズ１６に入射してくるＲ光、Ｇ光、又はＢ光の強度分布（複数の凸状レンズ１６０が配列される平面に沿う方向でのフライアイレンズ１６の中心１６Ｃからの光の広がり具合）を測定するために設けられている。
【００６５】
この強度分布を精度よく測定するためには、図３に示すように、フライアイレンズ１６の中心１６Ｃから光検出素子ＰＤ１までの距離と、フライアイレンズ１６の中心１６Ｃから光検出素子ＰＤ２までの距離とが異なっていることが好ましい。図３の例では、光検出素子ＰＤ１が、光検出素子ＰＤ２よりも中心１６Ｃに近い位置に配置されている。
【００６６】
なお、ＨＵＤ１００においては、光変調素子２０に照射するＲ光の強度分布が所望の状態となるように、Ｒ光源１２ｒの設計上の配光分布特性に対してコリメートレンズ１３ｒの光学特性及びＲ光のフライアイレンズ１６までの光路長等が決められている。
【００６７】
同様に、光変調素子２０に照射するＧ光の強度分布が所望の状態となるように、Ｇ光源１２ｇの設計上の配光分布特性に対してコリメートレンズ１３ｇの光学特性及びＧ光のフライアイレンズ１６までの光路長等が決められている。
【００６８】
同様に、光変調素子２０に照射するＢ光の強度分布が所望の状態となるように、Ｂ光源１２ｂの設計上の配光分布特性に対してコリメートレンズ１３ｂの光学特性及びＢ光のフライアイレンズ１６までの光路長等が決められている。
【００６９】
ここで、Ｒ光源１２ｒ，Ｇ光源１２ｇ，Ｂ光源１２ｂの各々の配光分布は、前述したように、設計値に対してバラツキを持っている。
【００７０】
また、コリメートレンズ１３ｒ，１３ｇ，１３ｂの各々の光学特性にも設計値に対しバラツキが生じる場合がある。
【００７１】
また、乗り物用のＨＵＤのように、高温環境下で使用される可能性が高い場合には、半導体光源の配光分布及びコリメートレンズの光学特性が環境温度によって僅かに変化する可能性も考えられる。
【００７２】
このように、半導体光源の配光分布及びコリメートレンズの光学特性が設計値に対してズレると、上記の強度分布も所望の状態からはズレることになる。光検出素子ＰＤ１，ＰＤ２は、このズレを検出する目的で光源部１０内に設けられている。
【００７３】
上記の各色光の強度分布は、各凸状レンズ１６０の位置と、その位置に入射する光の輝度によって定義される。
【００７４】
図４は、光検出素子ＰＤ１，ＰＤ２の配置の変形例を示す図であり、図２に示すＨＵＤ１００の光源部１０におけるフライアイレンズ１６をハーフミラー１５側から見た状態を模式的に示す正面図である。
【００７５】
図４に示す例では、光検出素子ＰＤ２の位置が図３の例から変更されている。
【００７６】
図４に示す配置例では、中心１６Ｃから光検出素子ＰＤ１までの距離と、中心１６Ｃから光検出素子ＰＤ２までの距離が異なっており、光検出素子ＰＤ１が中心１６Ｃに近い位置に配置されている。この配置例であっても、Ｒ光、Ｇ光、及びＢ光の各々の強度分布の測定が可能である。
【００７７】
なお、光検出素子ＰＤ１と光検出素子ＰＤ２の配置は図３及び図４に示したものに限らず、設計上の強度分布に応じて任意の位置に設定することができる。
【００７８】
図５は、図２に示すＨＵＤ１００におけるシステム制御部４０の機能ブロック図である。
【００７９】
システム制御部４０は、プロセッサがＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、光情報取得部４０Ａと、画像光制御部４０Ｂと、光源制御部４０Ｃとして機能する。
【００８０】
光情報取得部４０Ａは、光検出素子ＰＤ１によって検出されたＲ光の第一の輝度（第一のＲ測定輝度）、光検出素子ＰＤ１によって検出されたＧ光の第一の輝度（第一のＧ測定輝度）、光検出素子ＰＤ１によって検出されたＢ光の第一の輝度（第一のＢ測定輝度）、光検出素子ＰＤ２によって検出されたＲ光の第二の輝度（第二のＲ測定輝度）、光検出素子ＰＤ２によって検出されたＧ光の第二の輝度（第二のＧ測定輝度）、及び光検出素子ＰＤ２によって検出されたＢ光の第二の輝度（第二のＢ測定輝度）の各々を光検出素子ＰＤ１及び光検出素子ＰＤ２から取得してＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｓｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）に記憶する。
【００８１】
システム制御部４０に内蔵されるＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）には、所定のテスト画像を表示させる場合の光検出素子ＰＤ１の配置位置における設計上のＲ光の輝度（第一のＲ設計輝度）と、光検出素子ＰＤ２の配置位置における設計上のＲ光の輝度（第二のＲ設計輝度）と、が予め記憶されている。
【００８２】
また、上記のＲＯＭには、上記のテスト画像を表示させる場合の光検出素子ＰＤ１の配置位置における設計上のＧ光の輝度（第一のＧ設計輝度）と、光検出素子ＰＤ２の配置位置における設計上のＧ光の輝度（第二のＧ設計輝度）と、が予め記憶されている。
【００８３】
また、上記のＲＯＭには、上記のテスト画像を表示させる場合の光検出素子ＰＤ１の配置位置における設計上のＢ光の輝度（第一のＢ設計輝度）と、光検出素子ＰＤ２の配置位置における設計上のＢ光の輝度（第二のＢ設計輝度）と、が予め記憶されている。
【００８４】
画像光制御部４０Ｂは、第一のＲ測定輝度から第一のＲ設計輝度を減算して得られる第一のＲ差分値と、第二のＲ測定輝度から第二のＲ設計輝度を減算して得られる第二のＲ差分値とに基づいて、光変調素子２０によってＲ光を空間変調して得られるＲ画像光の輝度分布を制御する。
【００８５】
画像光制御部４０Ｂは、第一のＧ測定輝度から第一のＧ設計輝度を減算して得られる第一のＧ差分値と、第二のＧ測定輝度から第二のＧ設計輝度を減算して得られる第二のＧ差分値とに基づいて、光変調素子２０によってＧ光を空間変調して得られるＧ画像光の輝度分布を制御する。
【００８６】
画像光制御部４０Ｂは、第一のＢ測定輝度から第一のＢ設計輝度を減算して得られる第一のＢ差分値と、第二のＢ測定輝度から第二のＢ設計輝度を減算して得られる第二のＢ差分値とに基づいて、光変調素子２０によってＢ光を空間変調して得られるＢ画像光の輝度分布を制御する。
【００８７】
図６及び図７は、図３中の中心１６Ｃからレンズ面の縁側に向かう方向（例えば、ＰＤ１またはＰＤ２が配置されている方向、ここでは、「下」の方向とも言う）において光の強度分布の一例を示す図である。図６及び図７において、横軸は中心１６Ｃから下に向かう方向における中心１６からの距離を示し、縦軸は各距離にある凸状レンズ１６０に入射する光の輝度を示す。
【００８８】
図６及び図７において、実線によって示すグラフは設計上の強度分布を示し、破線で示すグラフは実測された強度分布を示している。
【００８９】
フライアイレンズ１６に入射する光の強度分布は、図６及び図７に示すように、中心１６Ｃ付近では輝度が高く、中心１６Ｃから離れるにしたがって輝度が低下する。
【００９０】
ここで、実測された中心から離れた場所までにおける光の強度分布が、設計上の強度分布よりも狭いと、図６及び図７に示すように、光検出素子ＰＤ１により検出される輝度と設計上の輝度とに差が生じたり、光検出素子ＰＤ２により検出される輝度と設計上の輝度とに差が生じたりする。
【００９１】
したがって、光変調素子２０によって空間変調して得られる画像光の周辺部の輝度が低下した状態となる。
【００９２】
つまり、これらの輝度差が分かれば、空間変調後の画像光の周辺部においてどの程度、設計値に対して輝度が低下するかが分かるため、この輝度低下を防ぐ制御が可能となる。
【００９３】
Ｒ画像光の周辺部とは、Ｒ光の強度分布が設計値よりも狭くなった場合に輝度への影響が大きくなるエリアであり、設計上、予め決定しておくことができる。
【００９４】
Ｇ画像光の周辺部とは、Ｇ光の強度分布が設計値よりも狭くなった場合に輝度への影響が大きくなるエリアであり、設計上、予め決定しておくことができる。
【００９５】
Ｂ画像光の周辺部とは、Ｂ光の強度分布が設計値よりも狭くなった場合に輝度への影響が大きくなるエリアであり、設計上、予め決定しておくことができる。
【００９６】
システム制御部４０に内蔵されるＲＯＭには、第一のＲ差分値と第二のＲ差分値の組み合わせに対し、予め設定されているＲ画像光の周辺部の輝度制御値の補正値が対応づけて記憶されている。
【００９７】
第一のＲ差分値と第二のＲ差分値がそれぞれ閾値以下の場合には、Ｒ光の強度分布がほぼ設計通りであるため、補正値としてゼロが記憶される。
【００９８】
また、システム制御部４０に内蔵されるＲＯＭには、第一のＧ差分値と第二のＧ差分値の組み合わせに対し、予め設定されているＧ画像光の周辺部の輝度制御値の補正値が対応づけて記憶されている。
【００９９】
第一のＧ差分値と第二のＧ差分値がそれぞれ閾値以下の場合には、Ｇ光の強度分布がほぼ設計通りであるため、補正値としてゼロが記憶される。
【０１００】
また、システム制御部４０に内蔵されるＲＯＭには、第一のＢ差分値と第二のＢ差分値の組み合わせに対し、予め設定されているＢ画像光の周辺部の輝度制御値の補正値が対応づけて記憶されている。
【０１０１】
第一のＢ差分値と第二のＢ差分値がそれぞれ閾値以下の場合には、Ｂ光の強度分布がほぼ設計通りであるため、補正値としてゼロが記憶される。
【０１０２】
画像光制御部４０Ｂは、第一のＲ差分値と第二のＲ差分値に対応する補正値をＲＯＭから読み出し、予め決められているＲ画像光の周辺部の輝度制御値（Ｒ光の強度分布が設計通りと仮定した場合の値）にこの補正値を加算して輝度制御値を更新する。
【０１０３】
このように輝度制御値が更新されることによって、以後、画像の表示が行われる場合には、更新した輝度制御値に基づいてＲ画像光の周辺部の輝度が上がった状態に制御される。
【０１０４】
画像光制御部４０Ｂは、第一のＧ差分値と第二のＧ差分値に対応する補正値をＲＯＭから読み出し、予め決められているＧ画像光の周辺部の輝度制御値（Ｇ光の強度分布が設計通りと仮定した場合の値）にこの補正値を加算して輝度制御値を更新する。
【０１０５】
このように輝度制御値が更新されることで、以後、画像の表示が行われる場合には、更新した輝度制御値に基づいてＧ画像光の周辺部の輝度が上がった状態に制御される。
【０１０６】
画像光制御部４０Ｂは、第一のＢ差分値と第二のＢ差分値に対応する補正値をＲＯＭから読み出し、予め決められているＢ画像光の周辺部の輝度制御値（Ｂ光の強度分布が設計通りと仮定した場合の値）にこの補正値を加算して輝度制御値を更新する。
【０１０７】
このように輝度制御値が更新されることによって、以後、画像の表示が行われる場合には、更新した輝度制御値に基づいてＢ画像光の周辺部の輝度が上がった状態に制御される。
【０１０８】
画像光の輝度を制御する方法としては、例えば、以下の第一の方法と第二の方法がある。
【０１０９】
（第一の方法）
この方法では、光変調素子２０として、二次元状に配列された複数の可動ミラーによって光を空間変調するＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）を用いることが前提である。
【０１１０】
ＤＭＤを用いた光変調素子２０では、可動ミラーをオンオフするための駆動信号のパルス幅等を制御してオン時間の長さを調整することで、その可動ミラーから投写面７に向かって投写される光の輝度を変更することができる。
【０１１１】
画像光制御部４０Ｂは、上記の画像光の周辺部に対応する可動ミラーのオン時間の長さを例えば一律に長くすることによって、画像光の周辺部の輝度を上げることができる。この方法では、可動ミラーのオン時間が上記の輝度制御値となる。
【０１１２】
（第二の方法）
この方法では、光変調素子２０として、反射型の液晶表示素子を用いることが前提である。
【０１１３】
反射型の液晶表示素子を用いた光変調素子２０では、液晶表示素子の画素を構成する液晶の透過率を調整することによって、その画素から投写面７に向かって投写される光の輝度を変更することができる。
【０１１４】
画像光制御部４０Ｂは、上記の画像光の周辺部に対応する画素の透過率を例えば一律に高くすることによって、画像光の周辺部の輝度を上げることができる。この方法では、画素の透過率が上記の輝度制御値となる。
【０１１５】
光源制御部４０Ｃは、第一のＲ測定輝度と、第一のＧ測定輝度と、第一のＢ測定輝度をモニタし、これらが目標輝度となるように、Ｒ光源１２ｒ、Ｇ光源１２ｇ、及びＢ光源１２ｂの各々の発光出力を制御する。
【０１１６】
図８は、図１に示すＨＵＤ１００の動作を説明するためのフローチャートである。
【０１１７】
ＨＵＤ１００が起動すると、システム制御部４０は、テスト画像を表示するための画像情報を駆動部３０に入力する。更に、システム制御部４０は、光源駆動部１１を制御してＲ光源１２ｒ、Ｇ光源１２ｇ、及びＢ光源１２ｂを順番に、予め決められた初期設定での発光出力で発光させる。この制御により、テスト画像が虚像として表示される（ステップＳ１）。
【０１１８】
光情報取得部４０Ａは、テスト画像の表示のためのＲ光源１２ｒの発光中に光検出素子ＰＤ１，ＰＤ２により検出された第一のＲ測定輝度及び第二のＲ測定輝度を取得してＲＡＭに記憶する（ステップＳ２）。
【０１１９】
また、光情報取得部４０Ａは、テスト画像の表示のためのＧ光源１２ｇの発光中に光検出素子ＰＤ１，ＰＤ２により検出された第一のＧ測定輝度及び第二のＧ測定輝度を取得してＲＡＭに記憶する（ステップＳ２）。
【０１２０】
また、光情報取得部４０Ａは、テスト画像の表示のためのＢ光源１２ｂの発光中に光検出素子ＰＤ１，ＰＤ２により検出された第一のＢ測定輝度及び第二のＢ測定輝度を取得してＲＡＭに記憶する（ステップＳ２）。
【０１２１】
次に、画像光制御部４０Ｂは、ＲＡＭに記憶された輝度の情報に基づいて、第一のＲ差分値と、第二のＲ差分値と、第一のＧ差分値と、第二のＧ差分値と、第一のＢ差分値と、第二のＢ差分値を光の強度分布の情報として算出し、ＲＡＭに記憶する（ステップＳ３）。
【０１２２】
次に、画像光制御部４０Ｂは、第一のＲ差分値と第二のＲ差分値の組み合わせに対応する補正値をＲＯＭから読み出し、この補正値をＲ画像光の周辺部の輝度制御値に加算してＲ画像光の周辺部の輝度制御値を更新する（ステップＳ４）。
【０１２３】
また、画像光制御部４０Ｂは、第一のＧ差分値と第二のＧ差分値の組み合わせに対応する補正値をＲＯＭから読み出し、この補正値をＧ画像光の周辺部の輝度制御値に加算してＧ画像光の周辺部の輝度制御値を更新する（ステップＳ４）。
【０１２４】
また、画像光制御部４０Ｂは、第一のＢ差分値と第二のＢ差分値の組み合わせに対応する補正値をＲＯＭから読み出し、この補正値をＢ画像光の周辺部の輝度制御値に加算して、画像光の周辺部の輝度制御値を更新する（ステップＳ４）。
【０１２５】
ステップＳ４の処理が終了すると、システム制御部４０は、運転支援を行うための画像情報を駆動部３０に入力し、光源駆動部１１を制御してＲ光源１２ｒ、Ｇ光源１２ｇ、及びＢ光源１２ｂを順番に、予め決められた初期設定での発光出力で発光させる。この制御により、運転支援画像が虚像として表示される（ステップＳ５）。
【０１２６】
光源制御部４０Ｃは、運転支援画像の表示のためのＲ光源１２ｒの発光中に光検出素子ＰＤ１により検出されたＲ測定輝度を取得する。
【０１２７】
また、光源制御部４０Ｃは、運転支援画像の表示のためのＧ光源１２ｇの発光中に光検出素子ＰＤ１により検出されたＧ測定輝度を取得する。
【０１２８】
また、光源制御部４０Ｃは、運転支援画像の表示のためのＢ光源１２ｂの発光中に光検出素子ＰＤ１により検出されたＢ測定輝度を取得する。
【０１２９】
そして、光源制御部４０Ｃは、これら３つの測定輝度がそれぞれ目標輝度となるようにＲ光源１２ｒ、Ｇ光源１２ｇ、及びＢ光源１２ｂの各々の発光出力を制御する（ステップＳ６）。
【０１３０】
ステップＳ６の後、電源オフ操作がなされていなければ（ステップＳ７：ＮＯ）、ステップＳ５に処理が戻り、電源オフ操作がなされた場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）には、処理が終了される。
【０１３１】
以上のように、ＨＵＤ１００によれば、フライアイレンズ１６に入射する光の強度分布が設計値からズレていた場合でも、画像光の周辺部の輝度制御値が、起動時においてこのズレを補正する輝度制御値に更新される。
【０１３２】
このため、上記のズレに起因する表示画像の輝度ムラ及び色ムラを抑制することができる。
【０１３３】
また、ＨＵＤ１００によれば、光の強度分布の測定に用いる光検出素子ＰＤ１，ＰＤ２のうち、光検出素子ＰＤ１については、テスト画像以外の通常の画像を表示中にも光源のフィードバック制御に利用される。
【０１３４】
このため、光源出力が温度等によって変化する場合でも、この変化による表示画像の品質低下を防ぐことができる。
【０１３５】
なお、図８に示す動作例では、ＨＵＤ１００が起動する毎に、画像光の周辺部の輝度制御値の補正が行われるものとしたが、これに限らない。
【０１３６】
例えば、ＨＵＤ１００が起動し、画像光の周辺部の輝度制御値の補正が一度行われた後、予め決められた条件を満たした場合に、輝度制御値の補正処理を再度行う構成であってもよい。
【０１３７】
予め決められた条件としては、ＨＵＤ１００が起動してからの経過時間（連続使用時間）が閾値を超えるという条件が例として挙げられる。
【０１３８】
ＨＵＤ１００の連続使用時間が長い場合には、光源部１０の光源周辺部の温度が高くなる。温度が高くなることで、コリメートレンズ１３ｒ，１３ｇ，１３ｂが膨張等によって特性が変化することで、フライアイレンズ１６に入射する光の強度分布がＨＵＤ１００の起動時点からは変化する可能性がある。
【０１３９】
そこで、連続使用時間が長い場合には、画像光の周辺部の輝度制御値の補正を再度行うことで、表示画像の品質低下を防ぐことができる。
【０１４０】
なお、ここでは、ＨＵＤ１００の連続使用時間によって光源部１０の温度を推定しているが、ＨＵＤ１００の半導体光源の近傍に温度センサが追加された構成であれば、この温度センサによって光源部１０の温度を直接検出してもよい。
【０１４１】
つまり、温度センサによって検出される温度が閾値を超えたという条件を上記の予め決められた条件としてもよい。
【０１４２】
なお、画像光制御部４０Ｂは、ＨＵＤ１００が起動した場合と、ＨＵＤ１００の連続使用時間が閾値を超えた場合と、温度センサの温度が閾値を超えた場合とでそれぞれ補正処理を行ってもよい。
【０１４３】
また、画像光制御部４０Ｂは、ＨＵＤ１００の起動時には補正処理を実施せず、ＨＵＤ１００の連続使用時間が閾値を超えた場合にのみ補正処理を行ってもよい。
【０１４４】
また、画像光制御部４０Ｂは、ＨＵＤ１００の起動時には補正処理を実施せず、ＨＵＤ１００の連続使用時間が閾値を超えた場合と、温度センサの温度が閾値を超えた場合とでそれぞれ補正処理を行ってもよい。
【０１４５】
また、画像光制御部４０Ｂは、ＨＵＤ１００の起動時には補正処理を実施せず、温度センサの温度が閾値を超えた場合にのみ補正処理を行ってもよい。
【０１４６】
図９は、図１に示すＨＵＤ１００の変形例であるＨＵＤ１００Ａの内部構成を示す模式図である。
【０１４７】
ＨＵＤ１００Ａは、システム制御部４０によって電気的に制御される光学部材１９が光源部１０に追加された点を除いては、ＨＵＤ１００と同じ構成である。図９において、図２と同じ構成には同一符号を付して説明を省略する。
【０１４８】
光学部材１９は、フライアイレンズ１７と凸レンズ１８の間に配置されており、フライアイレンズ１６とフライアイレンズ１７の並ぶ方向に垂直なレンズ面に平行な面上で二次元状に配列された複数の光透過領域を有し、この複数の光透過領域の各々の透過率がシステム制御部４０によって電気的に制御される。
【０１４９】
光学部材１９としては、例えば上記の光透過領域を画素として持つシースルー型の液晶表示素子が用いられる。
【０１５０】
ＨＵＤ１００Ａにおいては、画像光制御部４０Ｂが、Ｒ画像光の周辺部に対応する光学部材１９の光透過領域の透過率を上記の輝度制御値とし、この輝度制御値を補正することで、Ｒ画像光の周辺部の輝度を制御する。
【０１５１】
また、画像光制御部４０Ｂが、Ｇ画像光の周辺部に対応する光学部材１９の光透過領域の透過率を上記の輝度制御値とし、この輝度制御値を補正することで、Ｇ画像光の周辺部の輝度を制御する。
【０１５２】
また、画像光制御部４０Ｂが、Ｂ画像光の周辺部に対応する光学部材１９の光透過領域の透過率を上記の輝度制御値とし、この輝度制御値を補正することで、Ｂ画像光の周辺部の輝度を制御する。
【０１５３】
このように、光変調素子２０とは別に設けられた光学部材１９の光透過領域の透過率を変えることで、画像光の周辺部の輝度を制御することが可能である。この構成によれば、光変調素子２０の駆動が複雑になるのを防ぐことができる。
【０１５４】
光学部材１９は、図９の例では、フライアイレンズ１７と凸レンズ１８の間に配置されているが、フライアイレンズ１７と光変調素子２０の間の任意の位置に配置されていればよい。
【０１５５】
ここまでの説明では、光検出素子ＰＤ１，ＰＤ２がフライアイレンズ１６の凸状レンズ１６０の一部に固定されるものとした。
【０１５６】
この変形例として、光検出素子ＰＤ１，ＰＤ２がフライアイレンズ１７を構成する複数の凸状レンズのうちの一部に固定された構成であってもよい。
【０１５７】
この構成では、フライアイレンズ１７の凸状レンズの光出射側の頂部又は光入射面に光検出素子ＰＤ１，ＰＤ２が固定される。
【０１５８】
また、光検出素子ＰＤ１，ＰＤ２が、フライアイレンズ１６とフライアイレンズ１７の間の任意の位置に配置された構成でもよい。
【０１５９】
前述してきたように光検出素子ＰＤ１，ＰＤ２がフライアイレンズに固定される構成によれば、光検出素子ＰＤ１，ＰＤ２を保持するための部材が別途不要となる。このため、ＨＵＤ１００，１００Ａの製造コストを低減することができる。
【０１６０】
ＨＵＤ１００，１００Ａは、光検出素子として光検出素子ＰＤ１，ＰＤ２の２つを有する構成であるが、光検出素子の数は３つ以上であってもよい。
【０１６１】
この場合でも、フライアイレンズ１６又はフライアイレンズ１７の中心からの距離を全て異なるように３つ以上の光検出素子が配置されることで、強度分布を精度よく測定することが可能となる。
【０１６２】
また、以上の実施形態では、投写型表示装置としてＨＵＤを例にしたが、プロジェクタにも同様に本発明を適用可能である。
【０１６３】
乗り物に搭載されるＨＵＤは、高温境下に置かれたり、大きな振動が定常的に加わったりする等の過酷な環境に置かれることが多く、上述した光の強度分布のズレが生じる可能性が高い。このため、乗り物用のＨＵＤにおいて本発明は特に有効となる。
【０１６４】
以上説明してきたように、本明細書には以下の事項が開示されている。
【０１６５】
（１）
半導体光源と、上記半導体光源の前方に配置され、上記半導体光源の配光分布を平行光化する第一レンズと、上記第一レンズから出射される光の光路上に並んで配置された２つのレンズであって、上記２つのレンズの並ぶ方向に垂直なレンズ面内において二次元状に配列されたレンズアレイをそれぞれ含む第二レンズ及び第三レンズと、上記第二レンズ及び上記第三レンズを通過した光を画像情報に基づいて空間変調する光変調素子と、上記光変調素子によって空間変調して得られる画像光を投写面に投写する投写光学系と、上記第二レンズ又は上記第三レンズに入射してくる光を、上記レンズ面に平行な方向における異なる位置において検出する複数の光検出素子と、上記複数の光検出素子の各々によって検出された光の輝度に基づいて上記画像光の輝度分布を制御する画像光制御部と、を備える投写型表示装置。
【０１６６】
（２）
（１）記載の投写型表示装置であって、上記複数の光検出素子は、上記第二レンズ及び上記第三レンズの各々の中心からの距離が異なっている投写型表示装置。
【０１６７】
（３）
（１）又は（２）記載の投写型表示装置であって、上記画像光制御部は、上記投写型表示装置が起動した場合に上記画像光の輝度分布を制御する投写型表示装置。
【０１６８】
（４）
（１）〜（３）のいずれか１つに記載の投写型表示装置であって、上記画像光制御部は、上記投写型表示装置が起動してからの経過時間が閾値を超えた場合に上記画像光の輝度分布を制御する投写型表示装置。
【０１６９】
（５）
（１）〜（４）のいずれか１つに記載の投写型表示装置であって、温度センサを更に備え、上記画像光制御部は、上記温度センサによって検出される温度が閾値を超えた場合に上記画像光の輝度分布を制御する投写型表示装置。
【０１７０】
（６）
（１）〜（５）のいずれか１つに記載の投写型表示装置であって、上記複数の光検出素子のうち上記第二レンズの中心又は上記第三レンズの中心に最も近い位置に配置された光検出素子によって検出された光の情報に基づいて上記半導体光源の出力を制御する光源制御部を更に備える投写型表示装置。
【０１７１】
（７）
（１）〜（６）のいずれか１つに記載の投写型表示装置であって、上記複数の光検出素子は、上記第二レンズを構成する上記レンズアレイの一部、又は、上記第三レンズを構成する上記レンズアレイの一部に固定されている投写型表示装置。
【０１７２】
（８）
（１）〜（７）のいずれか１つに記載の投写型表示装置であって、上記光変調素子は、二次元状に配列された複数の可動ミラーによって上記空間変調を行うものであり、
上記画像光制御部は、上記可動ミラーの駆動信号を制御することによって上記画像光の輝度分布を制御する投写型表示装置。
【０１７３】
（９）
（１）〜（７）のいずれか１つに記載の投写型表示装置であって、上記光変調素子は、反射型の液晶表示素子であり、上記画像光制御部は、上記液晶表示素子の画素の光の透過量を制御することによって上記画像光の輝度分布を制御する投写型表示装置。
【０１７４】
（１０）
（１）〜（７）のいずれか１つに記載の投写型表示装置であって、上記第二レンズ及び上記第三レンズのうちの上記光変調素子に近いレンズと上記光変調素子との間に配置され、上記レンズ面に平行な面において二次元状に配列された複数の光透過領域を有し、上記複数の光透過領域の各々の透過率が電気的に制御される光学部材を更に備え、上記画像光制御部は、上記光透過領域の透過率を制御することによって上記画像光の輝度分布を制御する投写型表示装置。
【０１７５】
（１１）
半導体光源と、上記半導体光源の前方に配置され、上記半導体光源の配光分布を平行光化する第一レンズと、上記第一レンズから出射される光の光路上に並んで配置された２つのレンズであって、上記２つのレンズの並ぶ方向に垂直なレンズ面内において二次元状に配列されたレンズアレイをそれぞれ含む第二レンズ及び第三レンズと、上記第二レンズ及び上記第三レンズを通過した光を画像情報に基づいて空間変調する光変調素子と、上記光変調素子によって空間変調して得られる画像光を投写面に投写する投写光学系と、上記第二レンズ又は上記第三レンズに入射してくる光を、上記レンズ面に平行な方向における異なる位置において検出する複数の光検出素子とを備える投写型表示装置の制御方法であって、上記複数の光検出素子の各々によって検出された光の輝度に基づいて上記画像光の輝度分布を制御する画像光制御ステップを備える投写型表示装置の制御方法。
【０１７６】
（１２）
（１１）記載の投写型表示装置の制御方法であって、上記複数の光検出素子は、上記第二レンズ及び上記第三レンズの各々の中心からの距離が異なっている投写型表示装置の制御方法。
【０１７７】
（１３）
（１１）又は（１２）記載の投写型表示装置の制御方法であって、上記画像光制御ステップでは、上記投写型表示装置が起動した場合に上記画像光の輝度分布を制御する投写型表示装置の制御方法。
【０１７８】
（１４）
（１１）〜（１３）のいずれか１つに記載の投写型表示装置の制御方法であって、上記画像光制御ステップでは、上記投写型表示装置が起動してからの経過時間が閾値を超えた場合に上記画像光の輝度分布を制御する投写型表示装置の制御方法。
【０１７９】
（１５）
（１１）〜（１４）のいずれか１つに記載の投写型表示装置の制御方法であって、上記画像光制御ステップでは、上記投写型表示装置に搭載される温度センサによって検出される温度が閾値を超えた場合に上記画像光の輝度分布を制御する投写型表示装置の制御方法。
【０１８０】
（１６）
（１１）〜（１５）のいずれか１つに記載の投写型表示装置の制御方法であって、上記複数の光検出素子のうち上記第二レンズの中心又は上記第三レンズの中心に最も近い位置に配置された光検出素子によって検出された光の情報に基づいて上記半導体光源の出力を制御する光源制御ステップを更に備える投写型表示装置の制御方法。
【０１８１】
（１７）
（１１）〜（１６）のいずれか１つに記載の投写型表示装置の制御方法であって、上記複数の光検出素子は、上記第二レンズを構成する上記レンズアレイの一部、又は、上記第三レンズを構成する上記レンズアレイの一部に固定されている投写型表示装置の制御方法。
【０１８２】
（１８）
（１１）〜（１７）のいずれか１つに記載の投写型表示装置の制御方法であって、上記光変調素子は、二次元状に配列された複数の可動ミラーによって上記空間変調を行うものであり、上記画像光制御ステップでは、上記可動ミラーの駆動信号を制御することによって上記画像光の輝度分布を制御する投写型表示装置の制御方法。
【０１８３】
（１９）
（１１）〜（１７）のいずれか１つに記載の投写型表示装置の制御方法であって、上記光変調素子は、反射型の液晶表示素子であり、上記画像光制御ステップでは、上記液晶表示素子の画素の光の透過量を制御することによって上記画像光の輝度分布を制御する投写型表示装置の制御方法。
【０１８４】
（２０）
（１１）〜（１７）のいずれか１つに記載の投写型表示装置の制御方法であって、上記投写型表示装置は、上記第二レンズ及び上記第三レンズのうちの上記光変調素子に近いレンズと上記光変調素子との間に配置され、上記レンズ面に平行な面上において二次元状に配列された複数の光透過領域を有し、上記複数の光透過領域の各々の透過率が電気的に制御される光学部材を更に備え、上記画像光制御ステップでは、上記光透過領域の透過率を制御することによって上記画像光の輝度分布を制御する投写型表示装置の制御方法。
【０１８５】
（２１）
半導体光源と、上記半導体光源の前方に配置され、上記半導体光源の配光分布を平行光化する第一レンズと、上記第一レンズから出射される光の光路上に並んで配置された２つのレンズであって、上記２つのレンズの並ぶ方向に垂直なレンズ面内において二次元状に配列されたレンズアレイをそれぞれ含む第二レンズ及び第三レンズと、上記第二レンズ及び上記第三レンズを通過した光を画像情報に基づいて空間変調する光変調素子と、上記光変調素子によって空間変調して得られる画像光を投写面に投写する投写光学系と、上記第二レンズ又は上記第三レンズに入射してくる光を、上記レンズ面に平行な方向における異なる位置において検出する複数の光検出素子とを備える投写型表示装置の制御プログラムであって、上記複数の光検出素子の各々によって検出された光の輝度に基づいて上記画像光の輝度分布を制御する画像光制御ステップをコンピュータに実行させるための投写型表示装置の制御プログラム。
【産業上の利用可能性】
【０１８６】
本発明によれば、半導体光源の配光分布のバラツキによる表示画像の画質低下を防いだ高品質の投写型表示装置を提供することができる。
【符号の説明】
【０１８７】
１００  ＨＵＤ
２  自動車
５  ダッシュボード
６  ウインドシールド
７  投写面
Ｈ  運転者
Ｉｖ  虚像
１０  光源部
１１  光源駆動部
１２ｒ  Ｒ光源
１２ｇ  Ｇ光源
１２ｂ  Ｂ光源
１３ｒ  コリメートレンズ（第一レンズ）
１３ｇ  コリメートレンズ（第一レンズ）
１３ｂ  コリメートレンズ（第一レンズ）
１４，１５  ハーフミラー
１６  フライアイレンズ（第二レンズ）
１７  フライアイレンズ（第三レンズ）
１６０  凸状レンズ
１６Ｃ  中心
ＰＤ１，ＰＤ２  光検出素子
１８  凸レンズ
２０  光変調素子
３０  駆動部
４０  システム制御部
５０  投写光学系
４０Ａ  光情報取得部
４０Ｂ  画像光制御部
４０Ｃ  光源制御部
１００Ａ  ＨＵＤ
１９  光学部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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