CN101587285B - 投影器,图像投影方法和使用投影器的平视显示装置 - Google Patents

投影器,图像投影方法和使用投影器的平视显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及投影器，图像投影方法及平视显示装置。投影器包括：光源；投影光学***，设有发散角变换器及光偏转器，发散角变换器变换光束的发散角，在投影对象上形成成像点，光偏转器使得来自发散角变换器的光束在光束扫描方向及垂直光束扫描方向的方向偏转，在投影对象的像素部分形成成像光点，像素部分的位置对应于原图像的像素位置；光偏转驱动控制器，根据像素的位置数据控制光偏转器，在投影对象的像素部分形成成像光点；光量控制器，根据像素的亮度数据控制由光源发出的光束光量；图像处理器，根据预先得到的投影图像质量劣化数据，对各像素补正亮度数据，向光量控制器输出经补正的亮度数据，并向光偏转驱动控制器输出位置数据。能解决由投影光学***造成的投影图像劣化问题，而不使用任何额外的光学元件。

Description

投影器，图像投影方法和使用投影器的平视显示装置
技术领域
本发明涉及一种投影器，它使用光束进行二维扫描，并把二维图像投影到一个物体上。此外，本发明还涉及到一种图像投影方法和一种使用投影器的平视显示装置(head-up display device)。
背景技术
包含有照明光学***的投影器已经被提出并且商业化了，这种照明光学***包含有一个光源，一个用从光源发射出的光形成光图像的空间光调制器，以及一个用来投影光图像的透镜。随着这种投影器的普及，对小型投影器的需求日益增长。为了满足这种需求，以LED或LD为光源的小型投影器被开发了出来。这种投影器用在诸如手机这样的小型电子设备上。
此外，已公布的未经审查的日本专利申请2001-154263、2001-174919、2005-309221和2007-199251公开了一种光扫描方法，它没有使用空间光调制器，从光源发射出的光束被光偏转器二维偏转以在投影物体上进行二维扫描，这样，扫描光束聚焦在投影物体的表面上。人们可以观察这样扫描出来的二维图像，就如由残像效应产生的图像那样。
这种光扫描方法通常会使用多面镜、检流计镜、用MEMS(MicroElectro-Mechanical Systems，微机电***)技术制作的MEMS镜等当作光偏转器。
图1展示了一种使用光扫描方法的背景投影器。如图1所示，该背景投影器包含有控制器1和光扫描器2作为主要组件。控制器1包含有光量控制器3，基于对应于光量控制器的原始图像输入的像素数据(也就是亮度数据G(i，j))的光量控制数据，它控制从投影器的光源发射出的光的光量。控制器1还包含有光偏转驱动控制器4，基于光偏转驱动控制器的原始图像输入的另一像素数据(也就是位置数据)，它控制光偏转器(例如检流计镜)的光偏转方向。
光扫描器2包含有发射出光束P的光源5、发散角转换器6(例如投影透镜)以及光偏转器7。发散角转换器6改变从光源5发射出的光束的发散角，使得聚焦光点S在投影物体Sc(例如屏幕)的表面上形成。
光偏转器7把从发散角转换器6发射出的光束按照第一扫描方向和垂直于第一扫描方向的第二方向偏转以在对应于原始图像的像素的位置(i，j)的像素位置(i’，j’)上形成聚焦光点S。光偏转驱动控制器4在光偏转器7上基于位置数据(i，j)进行二维控制以在对应于像素位置(i，j)的像素位置(i’，j’)上形成聚焦光点S。基于对应于原始图像的每个像素的亮度数据G(i，j)的光量控制数据，光量控制器3控制从光源5发射出的光的光量。
这样的投影器有投影图像劣化的问题，投影图像的质量的劣化取决于投影器的投影光学***的属性，包括发散角转换器6和光偏转器7。例如，当用如光偏转器7那样的检流计镜那样的可动反射镜把图像投影到屏幕Sc上时，有做小范围图像投影或高分辨率图像投影的需要。在这种情况下，有必要增大倾斜角(可动反射镜的振幅)，也就是图1所示的偏转角θ，并且高速移动反射镜。此外，有必要通过把反射镜变薄来减小可动反射镜的重量且/或减小反射镜的面积以使得可动反射镜可以被稳定地移动。
然而，当可动反射镜变薄时，反射镜在被移动时容易弯曲得很厉害，从而使得聚焦光点S的质量劣化，结果导致投影图像分辨率的劣化。为了减小可动反射镜的面积，从光源5发射出的光束P的大小不得不减小。这样的话，如果可动反射镜的面积较小，衍射现象就会发生，从而使得聚焦光点S的质量劣化。因此，可动反射镜的面积有一个下限。
即，如图2所示，随着从对应于投影光学***的光轴的中心O1的投影图像的中心O1’到位于位置(i’，j’)的像素的距离的变长，聚焦光点S会有更大的直径或者极大地变形。于是，如这样的通过用光束(也就是聚焦光点S)扫描作为投影物体的屏幕Sc投影图像的背景投影器，会造成取决于投影光学***的包括发散角转换器6和光偏转器7在内的属性的投影图像劣化问题。
发明内容
本发明是针对上述现存的问题而作的，其目的在于，提供一种投影器，图像投影方法，以及使用该投影器的平视显示装置，它能够解决由投影光学***造成的投影图像劣化问题，而不使用任何额外的光学元件。
为了实现上述目的，本发明提出以下技术方案：
(1)一种投影器，通过以光束扫描投影对象，在投影对象上投影与原图像对应的图像，该投影器包括：
光源，射出光束；
投影光学***，设有发散角变换器及光偏转器，所述发散角变换器变换光束的发散角，在投影对象上形成成像点，所述光偏转器使得来自所述发散角变换器的光束在光束扫描方向以及垂直于光束扫描方向的方向偏转，在投影对象的像素部分形成成像光点，所述像素部分的位置对应于原图像的像素位置；
光偏转驱动控制器，根据像素的位置数据，控制光偏转器，在投影对象的像素部分形成成像光点；
光量控制器，根据像素的亮度数据，控制由光源发出的光束的光量；以及
图像处理器，根据预先得到的关于投影图像质量劣化的数据，对各像素补正亮度数据，向光量控制器输出经补正的亮度数据，同时，向光偏转驱动控制器输出位置数据。
(2)在上述(1)所述的投影器中，其特征在于，图像处理器设有：
像素数据补正部，根据预先得到的投影图像的劣化数据，补正各像素的亮度数据；
判断部，对各像素判断经补正的亮度数据是否处于光量控制器的可调整范围外；
再补正处理部，对判断为处于可调整范围外的经补正的亮度数据进行再补正，使其处于可调整范围内。
(3)在上述(2)所述的投影器中，其特征在于：
光偏转器以正弦波状被驱动；
像素数据补正部具有根据光量劣化性质，对所述经补正的亮度数据进行再补正的功能；
判断部判断经再补正的亮度数据是否处于光量控制器的可调整范围外。
(4)在上述(1)所述的投影器中，其特征在于，图像处理器设有：
像素数据补正部，根据预先得到的投影图像的劣化数据，补正各像素的亮度数据；
判断部，对各像素判断经补正的亮度数据是否处于光量控制器的可调整范围外；
置换处理部，对判断为处于可调整范围外的经补正的亮度数据，用原图像的亮度数据进行置换。
(5)在上述(1)所述的投影器中，其特征在于，图像处理器设有：
像素数据补正部，根据预先得到的投影图像的劣化数据，补正各像素的亮度数据；
判断部，对各像素判断经补正的亮度数据是否处于光量控制器的可调整范围外；
置换处理部，对判断为大于可调整范围最大值的经补正的亮度数据，用所述最大值进行置换，对判断为小于可调整范围最小值的经补正的亮度数据，用所述最小值进行置换。
(6)在上述(5)所述的投影器中，其特征在于：
光源射出红色、绿色、蓝色光束，亮度数据包括红色、绿色、蓝色亮度数据；
当判断部判断红色、绿色、蓝色亮度数据之一大于所述最大值时，置换处理部用所述最大值对该经补正的色的亮度数据进行置换，同时，调整其他两色亮度数据，使得经再补正的三色亮度数据相对比率与再补正处理前相同，当判断部判断红色、绿色、蓝色亮度数据之一小于所述最小值时，置换处理部用所述最小值对该经补正的色的亮度数据进行置换，同时，调整其他两色亮度数据，使得经再补正的三色亮度数据相对比率与再补正处理前相同。
(7)在上述(1)-(6)中任一个所述的投影器中，其特征在于：
光偏转器包括用于实行一维光偏转的第一光偏转器，以及用于实行二维光偏转的第二光偏转器；
所述第一光偏转器和第二光偏转器构成为一体，或分体构成。
(8)一种图像投影方法，用于将与原图像对应的图像投影在投影对象上，该图像投影方法包括：
射出光束；
变换光束的发散角，在投影对象上形成成像点；
使得光束在光束扫描方向以及垂直于光束扫描方向的方向偏转，在投影对象的各像素部分形成成像光点，所述像素部分的位置对应于原图像的像素位置；以及
实行图像控制，其包括根据预先得到的关于投影图像质量劣化的数据，对各像素补正亮度数据，防止投影图像的各像素部分的质量劣化，以及根据经补正的亮度数据，控制光束的光量，同时，根据像素的位置数据，控制偏转角度。
(9)在上述(8)所述的图像投影方法中，其特征在于，所述补正步骤包括：
根据预先得到的投影图像的劣化数据，补正各像素的亮度数据；
对各像素判断经补正的亮度数据是否处于光量可调整范围外；以及
对判断为处于光量可调整范围外的经补正的亮度数据进行再补正，使其处于光量可调整范围内。
(10)在上述(8)所述的图像投影方法中，其特征在于，所述补正步骤包括：
根据预先得到的投影图像的劣化数据，补正各像素的亮度数据；
对各像素判断经补正的亮度数据是否处于光量可调整范围外；以及
对判断为处于光量可调整范围外的经补正的亮度数据，用原图像的亮度数据进行置换。
(11)在上述(8)所述的图像投影方法中，其特征在于，所述补正步骤包括：
根据预先得到的投影图像的劣化数据，补正各像素的亮度数据；
对各像素判断经补正的亮度数据是否处于光量可调整范围外；以及
对判断为大于光量可调整范围最大值的经补正的亮度数据，用所述最大值进行置换，对判断为小于光量可调整范围最小值的经补正的亮度数据，用所述最小值进行置换。
(12)在上述(11)所述的图像投影方法中，其特征在于：
所述射出光束步骤包括射出红色、绿色、蓝色光束；以及
判断步骤包括判断红色、绿色、蓝色亮度数据之一是否大于所述最大值或是否小于所述最小值，当判断红色、绿色、蓝色亮度数据之一大于所述最大值时，用所述最大值对该经补正的色的亮度数据进行置换，同时，调整其他两色亮度数据，使得经再补正的三色亮度数据相对比率与再补正处理前相同，当判断红色、绿色、蓝色亮度数据之一小于所述最小值时，用所述最小值对该经补正的色的亮度数据进行置换，同时，调整其他两色亮度数据，使得经再补正的三色亮度数据相对比率与再补正处理前相同。
(13)一种平视显示装置，包括：
如上述(1)-(7)中任一个所述的投影器；以及
局部反射面和/或目镜光学***，所述局部反射面反射从投影器的光源射出的光束，所述目镜光学***将从投影器发出的发散光束变换为平行光束。
按照上述技术方案(1)-(12)中任一个所述的发明，具有不必新设光学元件、能解消因包含发散角变换元件及偏转光学元件的投影光学***而引起的投影图像劣化的效果。
尤其按照上述技术方案(4)、(5)、(10)、(12)中所述的发明，具有在保持色再现性良好的状态下能减少因成像性能劣化引起的图像劣化的效果。
按照上述技术方案(3)所述的发明，在图像劣化大的投影图像的周边区域，具有通过图像处理能增大补正效果的技术效果。又，考虑光量分布特性进行补正，因此，具有能扩大补正处理后亮度数据的可调整范围的动态范围的效果。进一步说，能节省电力。
按照上述技术方案(13)中所述的发明，能向驾驶员提供相对原图像忠实度高的投影图像。
附图说明
把详细说明同附图联系在一起考虑，本发明的其他各种目的、功能以及随之而来的优点将能更加完全地被认可以及更好地被理解，附图中相似的参考字符标示相似的相应部分，其中：
图1是说明背景投影器的光学***的概要图；
图2是背景投影器的光学***在屏幕上形成的聚焦光点的质量劣化的解释图；
图3是说明本发明的投影器的一个通用实施例的光学***和控制***的框图；
图4是说明用作图3所示的投影器的光偏转器的MEMS镜的平面图；
图5A-5C是解释在背景投影器中投影图像劣化问题是怎样发生的概要图；
图6A-6C是解释本发明的投影器的通用实施例中的补正过程的概要图；
图7是解释本发明的投影器的通用实施例中的补正过程的概要图；
图8是说明本发明的投影器的第一个实施例的光学***和控制***的框图；
图9是第一个投影器实施例的补正过程的流程图；
图10是第一个投影器实施例在再补正过程过后第j行像素的亮度数据的说明图；
图11是本发明的投影器的第二个实施例在再补正过程过后第j行像素的亮度数据的说明图；
图12A-12B是本发明的投影器的第三个实施例中的光偏转驱动控制的解释图；
图13是说明第三个投影器实施例的光学***和控制***的框图；
图14A-14F是第三个投影器实施例中的补正过程的解释图；
图15是说明第三个投影器实施例的补正过程的流程图；
图16是本发明的第一到第三投影器实施例使用MTF曲线的效果的说明图；
图17是说明本发明的一个车载平视显示装置的实施例的概要图；
图18是说明本发明的另一个车载平视显示装置的实施例的概要图；
图19是说明图18所示的平视显示装置的屏幕的侧视图；以及
图20是说明本发明的另一个平视显示装置的实施例的概要图。
具体实施方式
本发明的其它的目的及特征，根据参照附图的下文的实施形态的说明，将变得明确。
下面将参考附图和某些具体的实施例来详细解释本发明，在这里提供这些附图和实施例只是为了达到说明的目的，而不是仅限于它们。
实施例
通用实施例
图3是说明本发明的投影器的一个通用实施例的光学***和控制***的框图。
该投影器包含有扫描器10和控制器20作为其主要组件。扫描器10包含有红光光源11a、绿光光源11b、蓝光光源11c、发散角转换器(例如投影透镜)12a、12b和12c、光路合成器(例如光路合成镜)13a和13b、以及光偏转器14作为其主要组件。光源11a-11c、发散角转换器12a-12c、光路合成器13a和13b、以及光偏转器14组成了一个投影光学***，它将图像投影到屏幕Sc上。如图3中所示，该投影光学***有光轴O2。
如激光光源(例如激光二极管)那样的单色光源可以被用作为红光、绿光和蓝光光源11a、11b和11c。通过使用激光光源发射具有合适波长的光束，具有高色纯度的清晰图像能够被显示出来。具体而言，一个发射波长为460nm的光束的激光二极管被用作为蓝光光源11c，一个发射波长为638nm的光束的激光二极管被用作为红光光源11a，以及一个发射波长为1060nm的光束的激光二极管的第二谐波分量被用作为绿光光源11b。控制器20对光源11进行驱动控制，同时控制光偏转器14。控制操作的细节会在之后解释。
红、绿和蓝光光源11a、11b和11c发射出的红、绿和蓝光光束P分别被发散角转换器12a、12b和12c会聚起来。即，发散角转换器12a-12c把发散光束转换成会聚光束。具体而言，发散角转换器12a-12c有转换光束的发散角的功能以使得聚焦光点S形成在屏幕Sc上。
会聚光束在光路合成器13a和13b处受到光路合成处理，然后合成的光束被引导至光偏转器14。光路合成处理的细节会在之后解释。光路合成器13由例如多层介质滤光器组成，并且有诸如反射具有在预定波长范围内的波长的光同时传送具有其他波长范围内的波长的光的特性。
在这个实施例中，光路合成器13a有着这样的特性，它会反射95％或更多的波长范围在510nm到570nm之间的绿光，同时传送90％或更多的其他波长范围的光。光路合成器13b有着这样的特性，它会反射95％或更多的波长范围在400nm到490nm之间的绿光，同时传送90％或更多的其他波长范围的光。
从红光光源11a发射出的光束被发散角转换器12a转换成会聚光束。该会聚光束通过光路合成器13a和13b的传送，然后到达光偏转器14。
从蓝光光源11c发射出的光束被发散角转换器12c转换成会聚光束。该会聚光束被光路合成器13b反射后引导至光偏转器14。
光偏转器14按照预定的方向偏转经过光路合成处理的光束，同时进行扫描以在屏幕Sc的对应于原始图像的像素的位置的预定位置上形成聚焦光点S。在图3中，字符α代表光偏转器14的扫描角。
图4说明光偏转器14的一个实施例。如图4所示，光偏转器14包含有进行一维光偏转、用作为第一偏转器的外框部14a，以及内框部14b和进行二维光偏转、用作为第二偏转器的矩形可动反射镜14c作为其主要组件。可动反射镜14c由一对第一支撑器14d支撑以能够旋转(在枢轴上转动)。此外，内框部14b由在垂直于第一支撑器14d的延伸方向的方向上延伸的一对第二支撑器14e支撑以能够旋转(在枢轴上转动)。
可动反射镜14c在一对第一支撑器14d上左右旋转(在枢轴上转动)，同时内框部14b在一对第二支撑器14e上上下旋转(在枢轴上转动)。在这个实施例中，光偏转器14由一个已知的由硅晶体做成的MEMS镜组成。
例如，这样的MEMS镜由硅晶体基板和底面基板组合制成。通过刻蚀该组合，可以形成浮动在底面基板上的可动反射镜14c和内框部14b。
在这个MEMS镜中，左右分开的两个电极在位于可动反射镜14c下的底面基板上形成。通过在这两个电极和形成在可动反射镜14c上的一个电极之间加上电压，可动反射镜14c被倾斜到那对第一支撑器14d由于所加电压造成的静电力而引起扭曲的那个方向。此外，上下分开的两个电极在位于内框部14b下的底面基板上形成。通过在这两个电极和形成在内框部14b上的一个电极之间加上电压，内框部14b被倾斜到那对第二支撑器14e由于所加电压造成的静电力而引起扭曲的那个方向。
为了用如上述那样的MEMS镜高速地偏转光束，可动反射镜最好是在其中的共振点上被驱动。因此，偏转角如正弦曲线般随着时间而改变。由于可动反射镜14c是矩形形状，并且其侧面有大约1mm短的长度，所以反射镜有一个小的扭矩。因此，通过适当地设计那对第一支撑器14d的厚度和宽度，第一支撑器在扭曲方向上的主共振频率可以得到提高。于是，左右方向上的旋转轴可以轻易地得到一个高的主共振频率。
用普通的驱动方法给予这样的可动反射镜一个高振幅是很困难的。此外，由于不均匀的驱动力和空气阻力，可动发射镜不能被这样的方法稳定地驱动。与此相反，在这种MEMS镜中，通过以接近主共振频率的频率驱动可动反射镜14c，反射镜能够被稳定地驱动并且反射镜的振幅可以被提高到允许在屏幕Sc的整个表面上进行扫描的程度。
MEMS镜的结构并不局限于此。例如，也可以使用在可动反射镜背面上形成有磁体的MEMS镜，以及被底面基板上形成的线圈所产生的磁力所旋转(倾斜或在枢轴上转动)的可动反射镜。
其次，光偏转器14用经过光路合成器13a和13b的光路合成处理的光束在第一扫描方向(水平方向)和垂直于第一扫描方向的第二扫描方向(垂直方向)上扫描屏幕Sc。
在这个通用实施例中，第一偏转器和第二偏转器是集成在一起的。然而，第一和第二偏转器可以互相分离开。例如，步进电机的输出轴附有平面镜以使得反射镜以常量角速度旋转的光偏转器也可以被用作为这种分离的偏转器。
为了要投影高分辨率图像到靠近投影器的屏幕的整个表面上，有必要大范围地摆动(也就是旋转或在枢轴上转动)可动反射镜14c。即，可动反射镜14c的振幅或倾斜角(也就是图3中所示的偏转角θ)必须要提高，此外可动反射镜必须在高速下被稳定地驱动。对于这种情况，如果为了减小可动反射镜14c的重量而减小反射镜的面积和厚度，当反射镜被驱动的时候反射镜的弯曲度会严重地提高，结果导致形成在屏幕Sc上的聚焦光点S的变形，也就是投影图像质量的劣化。
此外，为了降低可动反射镜14c的面积，必须要减小光束的大小。对于这种情况，可动反射镜就像孔径光阑一样工作。因此，如果可动反射镜的面积被减小，聚焦光点S的大小会由于衍射现象的发生而增大。于是，当可动反射镜的面积减小时，聚焦光点S的质量会劣化。此外，如图3所示，随着偏转角θ的增大，可动反射镜被弯曲到更大的角度。在这种情况下，在屏幕Sc外部形成的聚焦光点的质量会劣化。
此外，在包含有发散角转换器12a-12c和光偏转器14的投影光学***中，聚焦光点S的质量的劣化取决于该投影光学***本身的光学属性。
图5A到5C是解释投影图像质量劣化的概要图。图5A说明在像素数据数组中，水平和垂直方向分别被划分为640个像素和480个像素，且G(i，j)代表像素(i，j)的亮度数据。即，字符i和j分别代表原始图像的元素在水平和垂直方向上的位置。红光、绿光和蓝光光束中的每一个都有亮度数据G(i，j)，但出于只是解释的目的，图5中只说明了红光光束(也就是红光光源11a)的亮度数据。
图5B是垂直方向上的第j行的亮度数据的说明图，也就是从G(1，j)到G(640，j)的亮度数据。在图5B中，像素在水平方向上的位置绘制在水平轴线上，像素的亮度(或者光强度)绘制在垂直轴线上。字符0’代表第j行的中心像素的位置。Lmax和Lmin分表代表亮度可调节范围内的最大和最小亮度。
如图3所示，控制器20包含有光偏转驱动控制器21和光量控制器22。光偏转驱动控制器21基于像素位置数据(i，j)在光偏转器14上进行驱动控制。例如，当像素(i，j)被投影到屏幕Sc上时，控制器20把像素(i，j)的亮度数据G(i，j)输出到光量控制器22，并且在输出亮度数据的同时把给光偏转器14的控制信号输出到光偏转驱动控制器21以在屏幕Sc上的对应位置(i’，j’)形成聚焦光点S。于是，一幅对应于原始图像的图像被投影到了屏幕Sc上。
然而，投影光学***有着这样的属性，根据发散角转换器12a-12c和光偏转器14的光学属性，聚焦点的质量会劣化(也就是聚焦点变宽)。因此，如图5C中的虚线(也就是包络线CL)所示，像MTF(Modulation TransferFunction调制传送函数)和聚焦点的对比度这样的属性会随着聚焦点远离屏幕Sc的中心O1’而劣化。
对于传统照相机，当通过照相机的聚焦光学***而形成的图像的质量劣化时(例如，聚焦在CCD上的图像发生变形)，图像的劣化可以通过进行过滤图像处理而减少。通过在这样的补正处理后把补正过的图像显示在LCD上，可以把相当清晰的图像显示在LCD上。
然而，对于投影器，无法像这样补正投影图像然后再把补正过的图像投影到屏幕上进行操作。因此，减少(补正)投影图像质量的劣化就十分重要。对于这种情况，基于投影光学的属性通过投影光学***可以事先确定将要投影的图像的每个像素的质量的劣化程度。本发明就是建立在这项技术的基础之上的。
下面参考图6A-6C说明这项技术，这些图说明了一个9×9像素区域的亮度数据G(例如红光)，它包含有中心象素(i，j)以及中心像素周围的8个像素。在下面的说明中，出于只是解释的目的，光束的颜色将会被忽略。
具体而言，让我们假定通过使用未经补正的对应于亮度数据G(i，j)的光量控制数据，红光光源11a被点亮以在屏幕Sc的对应位置(i’，j’)形成聚焦光点S，如图6B所示，其中聚焦光点S有亮度G’(i’，j’)。
此外，让我们假定图6B中所示的所注目的像素(i，j)(也就是中心像素)的亮度以速率α(也就是百分之100α)发生劣化。在此，所谓“劣化”定义为由于在(i’，j’)部分上形成的聚焦点S的放大而导致的对应于所注目的像素(i，j)的位置的像素位置(i’，j’)上的光量的降低。对于这种情况，只是出于解释的目的，我们假定对应于位置(i’，j’)上的光量的降低的光量被上方、下方、左方和右方的相邻于像素部分(i’，j’)的像素部分均匀地分享，也就是相邻的像素部分(i’，j’-1)、(i’-1，j’)、(i’+1，j’)和(i’，j’+1)。在这种情况下，在所注目的(i’，j’)部分的倾斜方向上的像素部分(也就是(i’-1，j’-1)、(i’-1，j’+1)、(i’+1，j’-1)和(i’+1，j’+1))的解释被省略了(也就是这些像素部分被忽略了)。
如图6B所示，在所注目的(i’，j’)部分上的亮度G’(i’，j’)被降低到G(i，j)(1-α)，同时大小为αG(i，j)/4的亮度被增加到四个相邻的像素部分的每一个的亮度上。
为了补正所注目的像素部分(i’，j’)的劣化量(也就是降低的亮度)，通常会使用如图6C所示的FIR滤光器。然而，想要在屏幕Sc上的每个像素部分上直接进行FIR滤光处理是不可能的。因此，在这个通用实施例中，通过调节从光源11a发射出的光的光量，由于所使用的投影光学***而导致的投影图像质量劣化会得到补正，也就是进行了反向MTF补正处理。
因此，在这个通用实施例中，控制器20如图3所示的图像处理器23。图像处理器23基于之前得到的劣化数据补正每个像素的亮度数据G(i，j)。于是，图像处理器23有产生补正过的图像的功能，其是经过补正处理的一组像素数据。通过根据对应于补正过的光亮数据也就是经过补正处理的补正过的像素数据的光量控制数据驱动光源11a，由于投影光学***所导致的投影图像质量劣化会被减少。
在此，注目像素(i，j)的亮度数据G(i，j)的补正量不是αG(i，j)。这是由于在与注目像素(i，j)对应的屏幕的像素部分(i’，j’)的亮度受相邻像素部分(i’，j’-1)、(i’-1，j’)、(i’+1，j’)和(i’，j’+1)影响的缘故。
在考虑注目像素(i，j)的亮度数据G(i，j)劣化以及相邻像素部分的亮度影响下，注目像素(i，j)的补正亮度数据G″(i，j)可以通过下式确定：
G″(i，j)＝{G(i，j)/(1-α)}-{G(i，j-1)·α/4}-{G(i-1，j)·α/4}-{G(i+1，j)·α/4}-{G(i，j+1)·α/4}
在此，假定与注目像素(i，j)对应的像素部分(i’，j’)的亮度，因各相邻像素部分(i’，j’-1)、(i’-1，j’)、(i’+1，j’)和(i’，j’+1)，受到亮度的1/4量的影响。
该补正式是为了容易理解本发明，作为一例表示的。实际上，补正亮度数据应该进一步考虑其他因素，例如与像素部分(i’，j’)斜向邻接的像素部分(i’-1，j’-1)、(i’-1，j’+1)、(i’+1，j’-1)和(i’+1，j’+1)的影响，以及从屏幕Sc的中心到成像点S的形成处的间隔，综合决定。上述补正通过使用FIR滤波(MTF滤波)的逆补正滤波，很容易实行。
为了容易理解该亮度补正处理，下面例举具体数值作为一例进行说明。
例如，当亮度以256等级表现时，假设注目中心像素(i，j)的亮度数据G(i，j)是128等级(即，中间灰色等级)，相邻像素部分的各亮度数据G(i’，j’-1)、(i’-1，j’)、(i’+1，j’)和(i’，j’+1)是258等级(即，白色等级)，亮度的劣化率α设为0.10(即，10％)。这种场合，与注目像素(i，j)对应的中心像素部分(i’，j’)的亮度数据G’(i’，j’)通过下式得到：
G’(i’，j’)＝128-12.8+25.6＝140.8
于是，与中间灰色相比，该中心像素部分所得到的是靠近白色侧若干的灰色。各相邻像素部分的亮度数据G’(i’，j’-1)、G’(i’-1，j’)、G’(i’+1，j’)和G’(i’，j’+1)通过下式得到：
G’(i’，j’-1)＝G’(i’-1，j’)＝G’(i’+1，j’)＝G’(i’，j’+1)
＝256-25.6+3.2＝233.6
于是，与白色相比，该相邻像素部分所得到的是带若干灰色。因此，中心像素部分和相邻像素部分之间的反差减少，结果，导致图像质量劣化。
下面，使用上述补正式(1)对各像素的亮度数据进行补正。
注目中心像素(i，j)的经补正的亮度数据G″(i，j)可以通过下式确定：
G″(i’，j’)＝{128/(1-0.1)}-25.6＝116.6
在此，假设除注目中心像素之外，与各相邻像素邻接的像素具有256等级(即，白色等级)。相邻像素(i，j-1)、(i-1，j)、(i+1，j)和(i，j+1)的亮度数据G″(i，j-1)、G″(i-1，j)、G″(i+1，j)和G″(i，j+1)相同，通过下式得到：
G″(i，j-1)＝G″(i-1，j)＝G″(i+1，j)＝G″(i，j+1)
＝{256/(1-0.1)}-{256×0.1×3/4}-128×0.1/4＝262.0
根据与该补正处理后的亮度数据G″(i，j)对应的光量控制数据，使得光源11a发光，在与注目中心像素对应的屏幕的中心像素部分(i’，j’)形成成像点S。相对中心像素部分(i’，j’)的亮度数据G″(i，j)，用于形成中心像素部分的如此发射的光的亮度贡献计算如下：
116.6×(1-0.1)＝116.6-11.66＝104.9
同样，根据与该补正处理后的上述相邻像素的亮度数据G ″(i，j-1)、G″(i-1，j)、G″(i+1，j)和G″(i，j+1)对应的光量数据，使得光源11a发光，以便在屏幕的相邻像素部分形成成像点S。相对相邻像素部分的亮度数据G″(i，j-1)、G″(i-1，j)、G″(i+1，j)和G″(i，j+1)，用于形成相邻像素部分的如此发射的光的亮度贡献计算如下：
262.0×(1-0.1)＝262.0-26.2＝235.8
换句话说，相对中心像素部分的亮度数据G″(i，j)，用于形成相邻像素部分的如此发射的光的亮度贡献为26.2。
因此，形成在中心像素部分(i’，j’)的成像点S的经补正的亮度为104.9+26.2＝131.1，其接近目标亮度128(即，形成在屏幕上的成像点的亮度处于劣化之外)。
当假设除中心像素(i，j)之外，与各相邻像素(i，j-1)、(i-1，j)、(i+1，j)和(i，j+1)相邻的像素的亮度为256(即，与相邻像素(i-1，j)相邻的像素(i-1，j-1)、(i-2，j)和(i-1，j+1)为256)时，形成在各相邻像素部分(i’，j’-1)、(i’-1，j’)、(i’+1，j’)和(i’，j’+1)的成像点S的亮度计算如下：
235.8+26.2(3/4)+11.66/4＝258.4
于是，形成在各相邻像素部分(i’，j’-1)、(i’-1，j’)、(i’+1，j’)和(i’，j’+1)的成像点S的经补正的亮度接近目标亮度256(即，形成在屏幕上的成像点的亮度处于劣化之外)。
在注目中心像素的亮度数据G(i，j)为128，且各相邻像素(i，j-1)、(i-1，j)、(i+1，j)和(i，j+1)的亮度数据为0(黑等级)状态下，所述中心像素(i，j)的经补正的亮度数据G″(i，j)计算如下：{128/(1-0.1)}＝142.2。通过使用亮度数据142.2，在中心像素部分(i’，j’)形成成像点，所述中心像素部分(i’，j’)的亮度数据为142.2×0.9＝127.98，其接近目标亮度数据128。
如上所述，通过参照一实例，通过对原图像的像素数据实行补正处理后，将图像投影在屏幕上，能防止因投影光学***引起的投影图像质量劣化。
原图像的各像素的像素数据，即，亮度数据G(i，j)被输入到图像处理器23。该图像处理器23根据预先取得的劣化数据对所述亮度数据G(i，j)进行补正。在经补正的像素数据之中，经补正的亮度数据G″(i，j)被输入到光量控制器22，位置数据(i，j)被输入到光偏转驱动控制器21。
光量控制器22根据经补正的亮度数据G″(i，j)对光源11a实行驱动控制。从光源11a发出的光束由发散角转换器12a转换为会聚光束，然后，被导向光路合成器13a和13b。通过光路合成器13a和13b的光束由光偏转器14偏转，在与像素(i，j)对应的所述屏幕Sc的像素部分(I’，j’)形成成像点S。
虽然亮度数据G(i，j)可以被补正，但是，光量控制器22的输出有局限(光源输出有局限，光量控制器实行控制，以便调整光源输出的局限)。换句话说，光量控制器22的调整范围(即，光量控制数据)的最小值Lmin及最大值Lmax，各自具有局限。
具体地说，当因投影光学***引起的图像质量劣化很严重时，会发生调整像素(如像素(i，j-1))的经补正的亮度数据G″(i，j)(白色等级)超过调整范围(即，光量控制数据)的最大值Lmax。相反，会发生调整像素(如像素(i，j-1))的经补正的亮度数据G″(i，j)(黑色等级)比调整范围(即，光量控制数据)的最小值Lmin还小。
图7是表示像素的若干亮度数据G″(i，j)大于光量控制器22的调整范围的最大值Lmax，或小于光量控制器22的调整范围的最小值Lmin的例子。
具体地说，在图7中，标号CL’表示像素的亮度数据G″(i，j)的包络曲线。此外，标号M1-M5表示具有比最大值Lmax大的亮度数据G″(i，j)的像素，标号M6-M8表示具有比最小值Lmin小的亮度数据G″(i，j)的像素。
在这种场合，即使使用经补正的亮度数据G″(i，j)时，也不能由光量控制器22合适地驱动光源11a，结果，因经补正处理的亮度数据引起投影图像质量劣化。
下面，通过具体实施例说明因亮度数据补正对图像质量劣化进行补正的方法。
[实施例1]
图8是说明本发明的投影器的第一个实施例的光学***和控制***的框图。如图8所示，图像处理器23包括像素数据补正部23a，判断部23b，再补正处理部23c，以及输出部23d。所述像素数据补正部23a根据预先取得的投影图像劣化数据，对原图像的各像素的亮度数据G(i，j)进行补正；所述判断部23b判断各像素的经补正的亮度数据G″(i，j)是否大于光量控制器22的可调整范围的最大值Lmax(即，投影器能提供的最大光量)，或是否小于光量控制器22的可调整范围的最小值Lmin(即，投影器能提供的最小光量)；所述再补正处理部23c将大于最大值Lmax或小于最小值Lmin的亮度数据G″(i，j)变更为处于可调整范围内的亮度数据G″(i，j)；所述输出部23d向光偏转驱动控制器21输出再补正像素数据的位置数据(i，j)，同时，向光量控制器22输出经再补正的像素数据的亮度数据G″(i，j)。
在本实施例中，该再补正处理部23c由置换处理部构成，其将由所述判断部23b判断为大于最大值Lmax或小于最小值Lmin的亮度数据G″(i，j)置换为原图像的亮度数据G(i，j)(即，补正前的亮度数据)。
例如，假设注目像素(i，j)的未补正的亮度数据G(i，j)是256，经补正的亮度数据G″(i，j)是262，其大于最大值Lmax。这种场合，再补正处理部23c实行再补正处理，经补正的亮度数据G″(i，j)(即，262)被置换为未补正的亮度数据G(i，j)(即，256)。
图9是表示补正处理一实施例的流程图。
首先，在步骤S1，原图像的各像素的亮度数据G(i，j)被输入像素数据补正部23a。在步骤S2，像素数据补正部23a根据所知道(预先取得)的劣化数据，对各像素的亮度数据G(i，j)进行补正。在步骤S3，所述判断部23b判断各像素的经补正的亮度数据G″(i，j)是否处于可调整范围内。在此，并不受各像素局限，例如，所述判断部23b也可以对各2×2像素区域实行判断，以代替对各像素。
若经补正的亮度数据G″(i，j)处于可调整范围内(步骤S3的“是”)，则在步骤S4，再补正处理部23c不补正地向输出部23d输出亮度数据。若经补正的亮度数据G″(i，j)不处于可调整范围内(步骤S3的“否”)，则再补正处理部23c以原数据G(i，j)置换该经补正的数据G″(i，j)(步骤S5)，向输出部23d输出该数据(步骤S4)。输出部23d向光量控制器22及光偏转驱动控制器21输出所述从再补正处理部23c输入的包括亮度数据及位置数据的像素数据。光量控制器22根据该经再补正的亮度数据G″(i，j)控制光源11a。此外，光偏转驱动控制器21根据位置数据(i，j)控制光偏转器14。于是，实行光束扫描，在与像素(i，j)对应的屏幕Sc的像素部分(I’，j’)形成成像点S。
通过实行上述再补正处理，在再补正处理中，用原亮度数据G(i，j)置换经补正的亮度数据G″(i，j)。因此，因补正处理引起的图像质量劣化能得到防止。当对R、G、B各色实行该再补正处理时，受到补正处理的各像素的色数据的相对比与原图像的补正处理前的色数据的相对比不变化，投影图像能确保色再现性。
[实施例2]
在本实施例中，再补正处理部23c由置换处理部构成，其以最大值置换判断为大于可调整范围的最大值Lmax的经补正的亮度数据，以最小值置换判断为小于可调整范围的最小值Lmin的经补正的亮度数据。
当判断部23b判断R、G、B色之一的亮度数据(强度数据)大于最大值Lmax时，再补正处理部23c以最大值Lmax置换经补正的亮度数据，同时，调整(再补正)其他两色的亮度数据，使得三色的经再补正的亮度数据的相对比与再补正处理前的亮度数据的相对比相同。同样，当判断部23b判断R、G、B色之一的亮度数据(强度数据)小于最小值Lmin时，再补正处理部23c以最小值Lmin置换经补正的亮度数据，同时，调整其他两色的亮度数据，使得三色的经再补正的亮度数据的相对比与再补正处理前的亮度数据的相对比相同。
例如，假设补正前注目像素(i，j)的R、G、B各色的亮度数据分别为120，120，240，经补正处理后，判断B色的亮度数据G″B(i，j)大于最大值Lmax(＝260)，因此，以最大值置换。在本实施例中，再补正处理部23c以亮度数据130置换R、G各色的亮度数据120，R色及G色的亮度数据相对B色亮度数据的相对比没有变化(即，120/240＝130/260)。
通过实行上述再补正处理，以最大值置换比最大值Lmax大的经补正的亮度数据G″(i，j)，以最小值置换比最小值Lmin小的经补正的亮度数据G″(i，j)。因此，因补正处理引起的图像质量劣化能得到防止。此外，当R、G、B各色数据的相对比与原图像数据的相对比相同(即，与补正前彩色数据的相对比相同)，投影图像具有良好的色再现性。
[实施例3]
当在共振点附近驱动MEMS反射镜，使得光束高速偏转时，MEMS反射镜的偏转角相对时间以正弦波状变化。
图12A表示时间(规格化时间，normalized time)和MEMS反射镜的扫描角α之间关系的图线。在图12A中，在时间0时刻，扫描角为0，扫描角最大值(即，最大振幅)是15°，即，扫描角范围从-15°至+15°。在图12A中，时间是共振周期的一半时间，共振周期的1/4周期时间被规格化为“1”。
图12B表示规格化时间和MEMS反射镜的扫描速度之间关系的图线。
由图12A及12B可知，在时间0时刻(即，在扫描角α为0时刻)，MEMS反射镜的扫描速度最快，伴随扫描角变大，扫描速度变慢。因此，当使得具有一定光量的光束进行扫描时，由MEMS反射镜在扫描角小的时间形成在屏幕Sc的一处的光点S看起来较暗，而由MEMS反射镜在扫描角大的时间形成在屏幕Sc的另一处的光点S看起来较亮。这是由于在中央部分和周边部分曝光光量存在差异。
当MEMS反射镜振幅大(即，扫描角α大)时，MEMS反射镜在大扫描角位置，扭曲程度大。因此，因光点离开屏幕中央移向屏幕周边，光点S的成像性能劣化。
又，如图13所示，将光学元件24设置在屏幕Sc和偏转光学元件14之间，更大地变换偏转光学元件14的偏转角场合，若扫描角α大，在光学元件24发生的像差大，光点S的成像性能劣化。
该光学元件24和发散角转换元件12a-12c是例如两面非球面形状透镜。当该非球面由一直交座标系表示时，面顶点设为原点，光轴方向设为X轴(从光源向投射面的光轴方向设为+X方向)，非球面形状用下式表示：
x = 1 r R 2 1 + 1 - ( 1 + k ) 1 r 2 R 2 + AR 4 + BR 6 + CR 8 + DR 10 + ER 12 + FR 14 + GR 16 + HR 18 + JR 20 + · · ·
R = y 2 + z 2
在上述式中，参数x表示面沿光轴方向的距离，参数y表示面沿与光轴方向垂直方向的距离，参数z表示面沿与X方向及Y方向垂直方向的距离，参数r表示近轴曲率半径，参数k表示圆锥系数，参数A，B，C，D，E，F，G，H，J，……表示非球面系数。
面数据及用于光学元件24的透镜材料的有关数据表示在表1-1，1-2，2-1及2-2中。
表1-1
  面号   面型   曲率半径(mm)   面间隔(mm)   玻璃材料
  第一面   非球面   -275.55   1.65   MLAF81_HOYA
  第二面   非球面   -1.79   -   -
表1-2
  非球面系数   第一面   第二面
  k   -2.51E+38   -0.56
  A   7.36E-03   2.75E-03
  B   -1.59E-03   9.01E-04
  C   9.01E-03   1.92E-04
  D   3.95E-03   5.86E-04
  E   -5.48E-03   0
  F   -3.01E-04   0
表2-1
  面号   面型   曲率半径(mm)   面间隔(mm)   玻璃材料
  第一面   非球面   12.37   1   BK7_SCHOTT
  第二面   非球面   2.87   -   -
表2-2
  非球面系数   第一面   第二面
  K   -249   -7.40
  A   -2.83E-02   -1.01E-02
  B   2.84E-03   1.42E-03
  C   6.93E-04   -2.43E-04
  D   -5.01E-03   -3.24E-04
  E   3.45E-03   1.98E-04
  F   0.00E+00   0.00E+00
若使用该光学元件24，即使偏转角θ’为7.5°，扫描角α为15°，能缩小为了得到相同大小的投影面积的投影距离。但是，偏转角θ’为0时成像点S的大小为0.8mm左右，与此相对，若偏转角θ’变大为7.5°，则扫描角α能变大为15°，但是，由此，成像点S的大小成为2倍(1.6mm)。
光学元件24可以具有歪曲补正、梯形补正等功能，但是，越朝向投影面的周边，成像点S的性能越劣化。
但是，在以往的液晶或微型反射镜阵列等空间光调制装置中，设有投影器，实行均一照明，用投影透镜投影。但本实施例的投影器与所述以往投影器不同，能增大扫描角大的屏幕Sc周边部的光量分布，因此，能利用该光量分布减少投影图像的劣化。
具体地说，当以正弦波状驱动偏转光学元件场合，如图14A所示，与光轴中心(屏幕Sc的中心O1’)O2相比，随着朝向周边部，根据原图像亮度数据得到的光束的成像点S的强度变大，伴随着从屏幕Sc的中心O1’向周边部，发光量分布曲线变大。在该图14A中，符号K表示该发光量分布曲线之中的顶端及底端曲线。
因此，如实施例1、实施例2那样，将补正处理后的亮度数据G″(i，j)与一定可表现范围的最大值Lmax、最小值Lmin比较进行判断场合，实际上，有时尽管补正处理后的亮度数据G″(i，j)处于发光量控制部22的可表现范围，仍判断为不能表现。于是，根据以下图15所示程序，补正亮度数据G(i，j)。
参照图15，首先，在步骤S11，原图像的各像素的亮度数据G(i，j)被输入像素数据补正部23a。在步骤S12，像素数据补正部23a根据所知道(预先取得)的劣化数据，对各像素进行补正处理，得到如图14B所示的这种经补正的亮度数据G″(i，j)。在此，图14B表示与原图像的亮度数据G (i，j)对应的在j行(I从1至640)的经补正的亮度数据G″(i，j)。在图14B中，表示经补正的亮度数据G″(i，j)的一些点(即，M10-M13的点)在离开光轴中心O2(即，屏幕中心O1’)的远侧，超出顶端及底端极限曲线K的状态。即，M10-M13各点超出能调整范围。
接着，像素数据补正部23a利用极限曲线K的逆特性，实行光量补正处理。具体地说，在步骤S13，利用极限曲线K的逆曲线K’，对经补正的亮度数据G″(i，j)实行补正处理。这样，可以得到如图14C所示经补正的亮度数据GI(i，j)。
接着，所得到的经补正的亮度数据GI(i，j)被输入判断部23b。在步骤S14，所述判断部23b判断各像素的经补正的亮度数据GI(i，j)是否处于可调整范围内。如图14D所示，亮度数据GI(i，j)之中，三点M10’，M12’，M13’处于可调整范围之外。如上所述，在此，并不受各像素局限，例如，所述判断部23b也可以对各2×2像素区域实行判断，以代替对各像素。
若经补正的亮度数据GI(i，j)处于可调整范围内(步骤S14的“是”)，则在步骤S15，再补正处理部23c不补正地向输出部23d输出亮度数据。若经补正的亮度数据GI(i，j)不处于可调整范围内(步骤S14的“否”)，则再补正处理部23c以原数据G(i，j)置换该经补正的数据GI(i，j)(步骤S16)，向输出部23d输出该数据(步骤S15)。图14E表示通过再补正处理部23c再补正的亮度数据GI(i，j)。输出部23d向光量控制器22及光偏转驱动控制器21输出所述从再补正处理部23c输入的包括亮度数据及位置数据的像素数据。光量控制器22根据该经再补正的亮度数据GI(i，j)控制光源11a。此外，光偏转驱动控制器21根据位置数据(i，j)控制光偏转器14。于是，实行光束扫描，在与像素(i，j)对应的屏幕Sc的像素部分(i’，j’)形成成像点S。
按照该实施例3，考虑光量分布特性进行补正，因此，具有能扩大亮度数据GI的可调整范围的动态范围的效果。
在该实施例3的再补正处理中，与实施例1的再补正处理相同，可以用原亮度数据G(i，j)置换处于可调整范围外的经补正的亮度数据GI(i，j)。也可以如图14F所示，利用实施例2的再补正处理，即，以最大值Lmax或最小值Lmin置换上述亮度数据GI(i，j)。
下面，说明实施例1-实施例3的技术效果。
图16是表示在屏幕Sc的周边部，将投影图像作傅利叶变换的空间频率和MTF强度之间关系的图线。横轴表示投影图像的空间频率，纵轴表示MTF(即，反差值，明暗比)。在图16中，所述反差值被规格化，最大值设为“1”。
参照图16，曲线MTF1是原图像的MTF曲线。由图16可知，相对空间频率f，MTF以线性表示，该原图像包括具有上述特征的线图像。
若通过投影光学***将该原图像按原状态投影在屏幕Sc上，则因成像点S的劣化，投影图像发生劣化。该成像点S的劣化在高频成份侧很显著，以MTF2表示基于该投影光学***的投影图像劣化的MTF曲线。若按原状态使用投影光学***投影原图像，则在高频成份区域，反差降低大，产生投影图像模糊。
与此相反，如在实施例1及实施例2所说明那样，若通过逆MTF处理对原图像进行补正，使用补正处理后的像素的亮度数据G″(i，j)，通过投影光学***投影在屏幕Sc上，则如图16的MTF3所示，MTF曲线得到改善，因成像点S的劣化引起的投影图像模糊得到改善，能得到更高质量的图像。
又，如在实施例3所说明那样，若使用MEMS反射镜作为使得周边光量变大的偏转光学元件，通过光量分布特性进行逆补正，使用该逆补正处理后的像素的亮度数据GI(i，j)，通过投影光学***投影在屏幕Sc上，则如图16的MTF4所示，MTF曲线进一步得到改善，形成更高质量的图像。
又，按照实施例3，即使光量不均一的区域，也不须遮光，能提供高质量的成像点S，因此，能防止光利用效率低下，即，防止增加消耗电力，能提供高质量的投影图像。
又，与使用光量分布一定的投影器时得到的补正处理后的图像比较，若使用实施例3那样的成像点SMTF劣化大的周边部光量强的投影器，进行补正处理，则补正处理后的投影图像的不能表现范围变少，因此，能扩大补正处理时的动态范围。
[实施例4]
图17表示将本发明实施形态涉及的投影器用作车辆用平视显示装置的例子。
在该图17中，标号40表示平视显示装置。该平视显示装置40大致由投影器40A以及前窗玻璃41构成，所述投影器40A是本发明的投影器，所述前窗玻璃41反射从所述投影器40A射出的图像。在该前窗玻璃41表面上，形成局部反射面41a，其反射从所述投影器40A的光源11a-11c射出的光束。在局部反射面41a的内面，为了提高来自光源11a-11c的各光束的反射率，可以形成金属薄膜，电介质多层膜等。
该局部反射面41a可以透过外来光，同时，使得由局部反射面41a反射的来自光源11a-11c的各光束朝着驾驶席驾驶员42的眼点(eye point)高度位置反射。
投影器40A在光轴方向预先设定位置形成投影图像。具体地说，若驱动投影器40A，从光源11a-11c射出的各光束被导向局部反射面41a，由该局部反射面41a反射的各光束被导向驾驶席驾驶员42的眼的方向。基于所述各光束的投影图像的虚像Sc’因该局部反射面41a形成在前窗玻璃41前方，因此，对于驾驶员42来说，由局部反射面41a反射的各光束引起的投影图像作为虚像Sc’提示。
[实施例5]
在图17所示的平视显示装置中，从投影器40A射出且由局部反射面41a反射的光束在驾驶员42的视网膜上形成图像，在前窗玻璃41前方位置，作为假想投影对象。
图18表示包含本发明投影器的另一种平视显示装置。如图18所示，屏幕Sc形成在车辆的仪表面板(即，仪表板)上。投影器40A在屏幕Sc上形成图像，且该投影图像经局部反射面41a向驾驶员42显示。与上述图17所示显示装置相同，该投影图像作为虚像Sc’显示在前窗玻璃41前方位置。在此，该屏幕Sc优选使用反射型，如图19所示，在该屏幕Sc的入射面Sca上，形成多个朝一定方向倾斜的凹面镜Scb。
又，相对屏幕Sc的入射面Sca，斜向配置投影器40A，使得从投影器40A的光源11a-11c射出的光束斜向入射到凹面镜Scb。
各凹面镜Scb具有将从投影器40A射出的光束朝着前窗玻璃41反射的作用，由此，屏幕Sc被赋与定向性：使得从投影器40A射出的光束朝着存在前窗玻璃41方向反射。
具体地说，沿着从驾驶员42到前窗玻璃41方向，使得各凹面镜Scb形状变化。即，各凹面镜Scb具有这样的定向性：反射从投影器40A射出的光束朝着前窗玻璃41的预先设定的区域。
这样，在图18所示的平视显示装置40中，从光源射出的光束斜向射入屏幕Sc，该入射的光束在屏幕朝着前窗玻璃41被反射，具有定向性。
从光源射出的光束在前窗玻璃41的局部反射面41a朝驾驶员42反射。因此，驾驶员42可以看到形成在前窗玻璃41前方位置的虚像Sc’。
按照图18所示车辆用平视显示装置，赋与屏幕Sc定向性，使得从投影器40A以各种角度射出到屏幕Sc的光束朝着前窗玻璃41方向反射，因此，能减少从投影器40A射出的光束的光量损失，导向前窗玻璃41，结果，向驾驶员42显示的投影图像亮度变高，对于驾驶员42易于视认。
[实施例6]
图20是使用投影器的车辆用平视显示装置的概要图，该投影器直接在驾驶员42的视网膜上形成图像，驾驶员可以利用残像效果看到该图像。
直接在视网膜上形成图像的投影器40A使得按二维方向偏转的光束中间成像在一次成像面45上，接着，通过一目镜光学***44将维元图像形成在驾驶员42的视网膜上。但是，该车辆用平视显示装置的直接在视网膜上形成图像的投影器40A也可以使用与上述实施例1-3中投影器相同者。
在该车辆用平视显示装置中，在投影器40A的前方配设目镜光学***44。从投影器40A射出的来自光源的光束在一次成像面45暂时中间成像，在一次成像面45暂时中间成像的光束成为扩散光束，入射到目镜光学***44。目镜光学***44将该中间成像光束变换成平行光束，导向驾驶员42眼的瞳孔，从驾驶员42瞳孔入射到眼中的光束因眼的水晶体作用，在视网膜上形成成像点。
因此，由偏转光学元件使得光束按二维方向偏转扫描，在驾驶员42的视网膜上成像点按二维方向扫描，结果，因驾驶员42的视网膜上扫描的成像点的残像效果，使得驾驶员42识别投影图像。
上述各个实施形态仅仅是适合于实施本发明的具体化的示例，而非据此来对本发明的技术上的范围进行限定性的解释。即，在不脱离本发明的精神或主旨的情况下，本发明能够以各种各样的其它形式来实施。

Claims (13)

1.一种投影器，通过以光束扫描投影对象，在投影对象上投影与原图像对应的图像，该投影器包括：
光源，射出光束；
投影光学***，设有发散角变换器及光偏转器，所述发散角变换器变换光束的发散角，在投影对象上形成成像点，所述光偏转器使得来自所述发散角变换器的光束在光束扫描方向以及垂直于光束扫描方向的方向偏转，在投影对象的像素部分形成成像光点，所述像素部分的位置对应于原图像的像素位置；
光偏转驱动控制器，根据像素的位置数据，控制光偏转器，在投影对象的像素部分形成成像光点；
光量控制器，根据像素的亮度数据，控制由光源发出的光束的光量；以及
图像处理器，根据预先得到的关于投影图像质量劣化的数据，对各像素补正亮度数据，向光量控制器输出经补正的亮度数据，同时，向光偏转驱动控制器输出位置数据。
2.根据权利要求1所述的投影器，其特征在于，图像处理器设有：
像素数据补正部，根据预先得到的投影图像的劣化数据，补正各像素的亮度数据；
判断部，对各像素判断经补正的亮度数据是否处于光量控制器的可调整范围外；
再补正处理部，对判断为处于可调整范围外的经补正的亮度数据进行再补正，使其处于可调整范围内。
3.根据权利要求2所述的投影器，其特征在于：
光偏转器以正弦波状被驱动；
像素数据补正部具有根据光量劣化性质，对所述经补正的亮度数据进行再补正的功能；
判断部判断经再补正的亮度数据是否处于光量控制器的可调整范围外。
4.根据权利要求1所述的投影器，其特征在于，图像处理器设有；
像素数据补正部，根据预先得到的投影图像的劣化数据，补正各像素的亮度数据；
判断部，对各像素判断经补正的亮度数据是否处于光量控制器的可调整范围外；
置换处理部，对判断为处于可调整范围外的经补正的亮度数据，用原图像的亮度数据进行置换。
5.根据权利要求1所述的投影器，其特征在于，图像处理器设有：
像素数据补正部，根据预先得到的投影图像的劣化数据，补正各像素的亮度数据；
判断部，对各像素判断经补正的亮度数据是否处于光量控制器的可调整范围外；
置换处理部，对判断为大于可调整范围最大值的经补正的亮度数据，用所述最大值进行置换，对判断为小于可调整范围最小值的经补正的亮度数据，用所述最小值进行置换。
6.根据权利要求5所述的投影器，其特征在于：
光源射出红色、绿色、蓝色光束，亮度数据包括红色、绿色、蓝色亮度数据；
当判断部判断红色、绿色、蓝色亮度数据之一大于所述最大值时，置换处理部用所述最大值对该经补正的色的亮度数据进行置换，同时，调整其他两色亮度数据，使得经再补正的三色亮度数据相对比率与再补正处理前相同，当判断部判断红色、绿色、蓝色亮度数据之一小于所述最小值时，置换处理部用所述最小值对该经补正的色的亮度数据进行置换，同时，调整其他两色亮度数据，使得经再补正的三色亮度数据相对比率与再补正处理前相同。
7.根据权利要求1-6中任一个所述的投影器，其特征在于：
光偏转器包括用于实行一维光偏转的第一光偏转器，以及用于实行二维光偏转的第二光偏转器；
所述第一光偏转器和第二光偏转器构成为一体，或分体构成。
8.一种图像投影方法，用于将与原图像对应的图像投影在投影对象上，该图像投影方法包括：
射出光束；
变换光束的发散角，在投影对象上形成成像点；
使得光束在光束扫描方向以及垂直于光束扫描方向的方向偏转，在投影对象的各像素部分形成成像光点，所述像素部分的位置对应于原图像的像素位置；以及
实行图像控制，其包括根据预先得到的关于投影图像质量劣化的数据，对各像素补正亮度数据，防止投影图像的各像素部分的质量劣化，以及根据经补正的亮度数据，控制光束的光量，同时，根据像素的位置数据，控制偏转角度。
9.根据权利要求8所述的图像投影方法，其特征在于，所述补正步骤包括：
根据预先得到的投影图像的劣化数据，补正各像素的亮度数据；
对各像素判断经补正的亮度数据是否处于光量可调整范围外；以及
对判断为处于光量可调整范围外的经补正的亮度数据进行再补正，使其处于光量可调整范围内。
10.根据权利要求8所述的图像投影方法，其特征在于，所述补正步骤包括：
根据预先得到的投影图像的劣化数据，补正各像素的亮度数据；
对各像素判断经补正的亮度数据是否处于光量可调整范围外；以及
对判断为处于光量可调整范围外的经补正的亮度数据，用原图像的亮度数据进行置换。
11.根据权利要求8所述的图像投影方法，其特征在于，所述补正步骤包括：
根据预先得到的投影图像的劣化数据，补正各像素的亮度数据；
对各像素判断经补正的亮度数据是否处于光量可调整范围外；以及
对判断为大于光量可调整范围最大值的经补正的亮度数据，用所述最大值进行置换，对判断为小于光量可调整范围最小值的经补正的亮度数据，用所述最小值进行置换。
12.根据权利要求11所述的图像投影方法，其特征在于：
所述射出光束步骤包括射出红色、绿色、蓝色光束；以及
判断步骤包括判断红色、绿色、蓝色亮度数据之一是否大于所述最大值或是否小于所述最小值，当判断红色、绿色、蓝色亮度数据之一大于所述最大值时，用所述最大值对该经补正的色的亮度数据进行置换，同时，调整其他两色亮度数据，使得经再补正的三色亮度数据相对比率与再补正处理前相同，当判断红色、绿色、蓝色亮度数据之一小于所述最小值时，用所述最小值对该经补正的色的亮度数据进行置换，同时，调整其他两色亮度数据，使得经再补正的三色亮度数据相对比率与再补正处理前相同。
13.一种平视显示装置，包括：
如权利要求1-7中任一个所述的投影器；以及
局部反射面和/或目镜光学***，当所述平视显示装置包括所述局部反射面时，所述局部反射面反射从投影器的光源射出的光束，当所述平视显示装置包括所述目镜光学***时，所述目镜光学***将从投影器发出的发散光束变换为平行光束。
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