特開 2025-9768 ヘッドアップディスプレイ装置およびヘッドアップディスプレイ装置の制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025009768

(43)【公開日】2025-01-20

(54)【発明の名称】ヘッドアップディスプレイ装置およびヘッドアップディスプレイ装置の制御方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 27/01 20060101AFI20250109BHJP

   B60K 35/234 20240101ALI20250109BHJP

   B60K 35/235 20240101ALI20250109BHJP

   B60K 35/40 20240101ALI20250109BHJP

   B60K 35/81 20240101ALI20250109BHJP

【ＦＩ】

G02B27/01

B60K35/234

B60K35/235

B60K35/40

B60K35/81

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024026230

(22)【出願日】2024-02-26

(31)【優先権主張番号】P 2023105683

(32)【優先日】2023-06-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】591182112

【氏名又は名称】ＮＳウエスト株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000231512

【氏名又は名称】日本精機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100095407

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 満

(74)【代理人】

【識別番号】100145229

【弁理士】

【氏名又は名称】秋山 雅則

(74)【代理人】

【識別番号】100138955

【弁理士】

【氏名又は名称】末次 渉

(74)【代理人】

【識別番号】100195648

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 悠太

(74)【代理人】

【識別番号】100175019

【弁理士】

【氏名又は名称】白井 健朗

(72)【発明者】

【氏名】和田 真明

(72)【発明者】

【氏名】深山 和宏

【テーマコード（参考）】

2H199

3D344

【Ｆターム（参考）】

2H199DA17

2H199DA24

2H199DA33

2H199DA34

2H199DA43

3D344AA20

3D344AA21

3D344AA22

3D344AA27

3D344AB01

3D344AC25

3D344AD05

3D344AD13

(57)【要約】

【課題】虚像が視認しやすいヘッドアップディスプレイ装置およびヘッドアップディスプレイ装置の制御方法を提供する。
【解決手段】ＨＵＤ装置１は、表示器２０と、マイコン５０と、を備える。表示器２０は、表示光をコンバイナに投射することにより虚像を表示する。そして、マイコン５０は、表示光のコンバイナに対する投射角度に基づいて表示器２０が投射する表示光の輝度を制御する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

表示光を被投射部材に投射することにより虚像を表示する表示器と、
前記表示光の前記被投射部材に対する投射角度に基づいて前記表示器が投射する前記表示光の輝度を制御する制御部と、
を備えるヘッドアップディスプレイ装置。

【請求項2】

前記表示器は、それぞれから前記表示光を投射することにより画像を表す前記虚像を表示する複数の画素を備え、
前記制御部は、前記複数の画素のうち、前記投射角度がブリュースター角に最も近い角度となる基準画素からの位置に基づいて前記複数の画素それぞれから発する前記表示光の輝度を制御する、
請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記基準画素からの位置が離れるに従い、前記複数の画素それぞれから発する前記表示光の輝度を低くする、
請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記複数の画素それぞれが発する前記表示光の前記被投射部材に対する投射角度が大きくなるに従い、前記画素それぞれの前記表示光の輝度を低くする、
請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。

【請求項5】

前記虚像を視認するユーザの視点情報を取得する視点情報取得機器を備え、
前記表示器は、前記複数の画素のうちの一部が前記表示光を投射させることにより、前記複数の画素全体が前記表示光を投射した場合に前記虚像を表示することが可能な表示領域内の一部領域に前記虚像を表示し、
前記制御部は、前記視点情報取得機器が取得した前記視点情報に基づいて、前記複数の画素のうちの前記一部となる画素を選択して前記表示光を投射させ、前記表示領域内での前記一部領域の位置を調整する、
請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。

【請求項6】

前記複数の画素全体が前記表示光を投射した場合に前記虚像を表示することが可能な表示領域内での、前記複数の画素のうちの一部が前記表示光を投射させることにより、前記虚像が表示される一部領域の位置情報が入力される入力装置を備え、
前記制御部は、前記入力装置に入力された前記一部領域の位置情報に基づいて、前記複数の画素のうちの前記一部となる画素を選択して前記表示光を投射させ、前記一部領域に前記虚像を表示させる、
請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。

【請求項7】

前記表示器は、シンボルマークが形成されたダイヤルと、該ダイヤルを照射するバックライトとを有する、
請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。

【請求項8】

前記虚像を視認するユーザの視点情報を取得する視点情報取得機器を備え、
前記制御部は、前記視点情報取得機器が取得した前記視点情報に基づいて、前記ユーザに視認される前記表示光の前記被投射部材に対する投射角度を求め、求めた前記投射角度に基づいて前記バックライトの輝度を制御する、
請求項７に記載のヘッドアップディスプレイ装置。

【請求項9】

前記表示器は、
前記バックライトが発する光を検出する受光センサと、
前記受光センサの出力が閾値未満のときに前記バックライトが断線したと判定するセンサ制御部と、
をさらに有し、
前記センサ制御部は、前記投射角度に基づいた前記バックライトの輝度に応じて前記閾値を変更する、
請求項７または８に記載のヘッドアップディスプレイ装置。

【請求項10】

表示光を被投射部材に投射することにより虚像を表示する表示器を備えるヘッドアップディスプレイ装置の制御方法であって、
前記表示光の前記被投射部材に対する投射角度に基づいて前記表示器が投射する前記表示光の輝度を制御すること、
を含むヘッドアップディスプレイ装置の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示はヘッドアップディスプレイ装置およびヘッドアップディスプレイ装置の制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ヘッドアップディスプレイ装置には、表示器が発する表示光の、ウインドシールド等の被投射部材に対する投射角度を変えることにより、表示光の投射方向を調整するものがある。

【0003】

例えば、特許文献１には、表示光を発する表示器と、その表示器が発した表示光を反射させるミラーとを備え、ミラーが表示光を反射させて被投射部材に投射することにより、虚像を表示するヘッドアップディスプレイ装置において、ヘッドアップディスプレイ装置が設置された車両が走行する路面に対して虚像が傾くことを抑制するため、ミラーを回動させることが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２３－１９８７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述した被投射部材では、表示光が入射する入射角、換言すると、投射角度によって表示光の反射率が変化する。このため、特許文献１に記載のヘッドアップディスプレイ装置でミラーを回動させて表示光の被投射部材に対する投射角度を変化させると、表示光の反射率が変化してしまい、表示光の輝度が低下してしまうことがある。その結果、ユーザが虚像を視認しにくくなってしまうことがある。

【0006】

本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、虚像が視認しやすいヘッドアップディスプレイ装置およびヘッドアップディスプレイ装置の制御方法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】

【0007】

上記の目的を達成するため、本発明の第一の観点に係るヘッドアップディスプレイ装置は、
表示光を被投射部材に投射することにより虚像を表示する表示器と、
前記表示光の前記被投射部材に対する投射角度に基づいて前記表示器が投射する前記表示光の輝度を制御する制御部と、
を備える。

【0008】

本発明の第二の観点に係るヘッドアップディスプレイ装置の制御方法は、
表示光を被投射部材に投射することにより虚像を表示する表示器を備えるヘッドアップディスプレイ装置の制御方法であって、
前記表示光の前記被投射部材に対する投射角度に基づいて前記表示器が投射する前記表示光の輝度を制御すること、
を含む。

【発明の効果】

【0009】

本発明の構成によれば、制御部が表示光の被投射部材に対する投射角度に基づいて表示器が投射する表示光の輝度を制御するので、虚像が視認しやすい。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施の形態１に係るヘッドアップディスプレイ装置の模式的な断面図である。

【図2】実施の形態１に係るヘッドアップディスプレイ装置のブロック図である。

【図3】実施の形態１に係るヘッドアップディスプレイ装置が搭載された車両の概念図である。

【図4】実施の形態１に係るヘッドアップディスプレイ装置が備えるコンバイナに投射された表示光による画像の表示範囲を示す概念図である。

【図5】（Ａ）コンバイナの、投射角度に対する表示光の反射率のグラフである。（Ｂ）（Ａ）に示すＶＢ領域を拡大した図である。

【図6】実施の形態１に係るヘッドアップディスプレイ装置が備える記憶装置に格納された輝度調整テーブルのデータ構造図である。

【図7】実施の形態２に係るヘッドアップディスプレイ装置のブロック図である。

【図8】実施の形態３に係るヘッドアップディスプレイ装置のブロック図である。

【図9】実施の形態３に係るヘッドアップディスプレイ装置が備える表示器の断面図である。

【図10】実施の形態３に係るヘッドアップディスプレイ装置が備える記憶装置に格納された輝度調整テーブルのデータ構造図である。

【図11】実施の形態１に係るヘッドアップディスプレイ装置の変形例の模式的な断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ装置およびヘッドアップディスプレイ装置の制御方法について図面を参照して詳細に説明する。なお、図中、同一又は同等の部分には同一の符号を付す。また、明細書中、前後、左右、上下とは、ヘッドアップディスプレイ装置が設置される車両の前後、左右、上下のことである。

【0012】

（実施の形態１）
実施の形態１に係るヘッドアップディスプレイ装置（以下、ＨＵＤ装置という）は、車両に設置されて、画像、例えば、車両に関する情報（車両の速度、ナビゲーション情報等。以下、車両情報という）を含む画像を表す表示光を被投射部材に投射する装置である。このＨＵＤ装置では、虚像を見えやすくするため、制御部が表示光の被投射部材に対する投射角度（以下、入射角という）に基づいて表示光の輝度を制御する。以下、被投射部材がコンバイナであり、制御部がマイクロコントローラ（以下、マイコンという）である形態を例に、ＨＵＤ装置とそのマイコンの構成を説明する。まず、ＨＵＤ装置の全体の構成について説明する。

【0013】

図１に示すように、ＨＵＤ装置１は、筐体１０と、表示器２０と、ミラー部材３０と、コンバイナ４０と、マイコン５０とを備える。

【0014】

筐体１０は、箱状に形成されている。また遮光性を有する材料で形成されている。これにより、筐体１０は、内部に部品を収容可能であると共に、内部での不要な光の反射が防がれている。そして、筐体１０の内部には、表示光Ｌを生成するため、表示器２０、ミラー部材３０等の各部品が収容されている。

【0015】

表示器２０は、表示光Ｌを生成するため、光を発するバックライト２１と、そのバックライト２１の光の透過の程度を調整して画像を表す表示光Ｌを生成する液晶パネル２２とを有する。そして、これらバックライト２１と液晶パネル２２は、筐体１０の内部の前方Ｆ部分に配置されている。

【0016】

バックライト２１は、例えば、複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）により構成されている。そして、バックライト２１は、図２に示すＬＥＤドライバ２３が生成するＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号によって駆動される。そのＰＷＭ信号は、マイコン５０が出力する指令信号に基づいて生成される。また、バックライト２１は、そのＰＷＭ信号に応じて発光すると共に、そのＰＷＭ信号に応じた輝度で発光する。その結果、バックライト２１は、マイコン５０が出力する指令信号に基づいて点灯し、点灯時に指令信号に基づく輝度で発光する。図１に示すように、バックライト２１の後方Ｂには液晶パネル２２が配置され、バックライト２１は、点灯時にその液晶パネル２２を照射する。

【0017】

液晶パネル２２は、例えば、透過型のＴＦＴ（Thin Film Transistor）液晶パネルにより構成されている。液晶パネル２２は、図示しないが複数の画素がマトリックス状に配列された表示部を有し、図２に示す液晶ドライバ２４に制御されることにより、画素毎の光の透過率を変化させる。液晶パネル２２は、図１に示すように、上述したバックライト２１に前方Ｆから照射される。液晶パネル２２は、バックライト２１から照射された光の透過率を画素毎に調整して、画像を含む表示光Ｌを生成する。そして、生成した表示光Ｌをさらに後方Ｂへ発する。液晶パネル２２の後方Ｂには、ミラー部材３０が配置されている。液晶パネル２２は、表示光Ｌをそのミラー部材３０へ発する。

【0018】

なお、表示器２０は、バックライト２１および液晶パネル２２を有する代わりに、蛍光表示管を有していてもよい。その場合、表示器２０は、蛍光表示管が生成した表示光Ｌをミラー部材３０へ発するとよい。

【0019】

ミラー部材３０は、矩形状かつ平板状の反射面を有する。そして、ミラー部材３０は、その反射面を前方Ｆ斜め上に向けた状態で、筐体１０に固定されている。これにより、ミラー部材３０は、液晶パネル２２から発せられた表示光Ｌを前方Ｆ斜め上へ向けて反射する。その前方Ｆ斜め上方向には、筐体１０の上面部に形成された開口部１１が位置している。

【0020】

開口部１１は、ミラー部材３０が反射した表示光Ｌを外部へ出射させるために設けられている。その形状は、略矩形状である。そして、開口部１１の前端部分には、出射した表示光Ｌを運転者（ユーザともいう）に向けるため、コンバイナ４０が設けられている。そして、筐体１０は、図３に示すように、そのコンバイナ４０が設けられた開口部１１の前端部分をウインドシールド３側に向けた状態で、車両２のダッシュボード４に設置されている。その結果、コンバイナ４０は、ウインドシールド３の後方近くに配置されている。

【0021】

コンバイナ４０は、図示しないが、凹面を有する形状に屈曲した矩形状の板の形状に形成されている。また、ある程度の厚みで可視光がほぼ透過しない不透明な材料により形成されている。そして、コンバイナ４０は、板面の長手方向を左右方向に向けている。その状態で、図１に示すように、コンバイナ４０の板面の短手方向にある一端が開口部１１内の前端部分に配置された支持部材４１によって支持されている。

【0022】

支持部材４１は、図示しないが、コンバイナ４０の板面の長手方向と平行に配置された回動軸に固定されている。また、その回動軸は、マイコン５０が出力する回動指令に基づいて動作する、図２に示すコンバイナ駆動モータ２５によって回動する。これにより、支持部材４１は、マイコン５０の回動指令に基づいて回動軸を中心に回動する。その結果、コンバイナ４０の向きは、図１に実線で示す、ＨＵＤ装置１を使用するときの向きである起立方向と、図１に点線で示す、ＨＵＤ装置１を使用しないときの向きである倒伏方向とに変更可能である。

【0023】

コンバイナ４０は、起立方向に向けられているとき、後方Ｂの板面をやや斜め下に向ける。これにより、コンバイナ４０は、図３に示すように、ミラー部材３０に反射された表示光Ｌを入射させ、その表示光Ｌを、後方Ｂ斜め上にある運転席の運転者５の方向へ反射する。その結果、コンバイナ４０は、運転者５に虚像Ｖを視認させる。
なお、コンバイナ４０は、上述した不透明な材料のほか、可視光を透過する材料によって形成されていてもよい。その場合、コンバイナ４０は、車両２の前方Ｆからの光を透過させて、前方Ｆの風景に重ねて虚像Ｖを運転者５に視認させるとよい。

【0024】

一方、コンバイナ４０は、倒伏方向に向けられているとき、板面を筐体１０の上面部に沿わせる方向に向けて開口部１１に被さる。これにより、コンバイナ４０は、開口部１１を塞ぐ。また、運転者５の視界を遮らないようにする。

【0025】

マイコン５０は、このようなコンバイナ４０の向きの制御等を行う。続いて、マイコン５０の構成について説明する。

【0026】

マイコン５０は、図２に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５１、ＲＯＭ（Read Only Memory）５２、ＲＡＭ（Random Access Memory）５３等を有する。

【0027】

ＣＰＵ５１は、ＣＡＮ（Controller Area Network）信号線６０を介して、車両２が備える、車両２各部を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）６１およびイグニッションスイッチ（以下、ＩＧＳＷという）６２と通信可能に接続されている。そして、ＣＰＵ５１は、ＲＯＭ５２に記憶されている制御プログラムを実行することにより、ＨＵＤ装置１が備えるＬＥＤドライバ２３、液晶ドライバ２４およびコンバイナ駆動モータ２５を動作させる各種制御処理を行う。

【0028】

例えば、ＣＰＵ５１は、ＩＧＳＷ６２の出力信号に基づいて、コンバイナ駆動モータ２５を駆動する。これにより、ＣＰＵ５１は、コンバイナ４０の向きを、上述した起立方向と倒伏方向とに切り替える。なお、ＨＵＤ装置１が起動ボタンを備え、その起動ボタンのオン信号、またはオフ信号に基づき、ＣＰＵ５１がコンバイナ４０の向きを切り替えてもよい。

【0029】

また、ＣＰＵ５１は、コンバイナ４０の向きを起立方向にすると、ＥＣＵ６１から出力される車両情報に基づいた画像情報を液晶ドライバ２４に送信すると共に、輝度情報をＬＥＤドライバ２３に送信する。これにより、ＣＰＵ５１は、表示器２０が備える液晶パネル２２の表示部内にある画素の光透過率を調整すると共に、バックライト２１のＬＥＤを発光させる。その結果、ＣＰＵ５１は、表示器２０に車両情報を含む画像を表す表示光Ｌを放射させる。

【0030】

さらに、ＣＰＵ５１は、ＨＵＤ装置１が備える調整ボタン２６、２７（入力装置ともいう）と電気的に接続され、それら調整ボタン２６、２７の出力に基づいて、液晶パネル２２の表示部内の表示光Ｌを発する画素群を決定する。

【0031】

詳細には、ＣＰＵ５１は、上述した液晶パネル２２の表示部内の一部領域（以下、表示領域という）にある画素群の光透過率を調整して、それら画素群だけで表示光Ｌを生成する。調整ボタン２６、２７は、運転者５の体格に応じた方向へ表示光Ｌを向けるため、液晶パネル２２の表示部内で、その表示領域をシフトさせて、表示領域の位置を調整するためのボタンである。

【0032】

調整ボタン２６、２７について詳細に説明すると、調整ボタン２６は、表示領域の位置を上へシフトさせるためのボタンである。例えば、図４に実線で示す表示領域Ａの位置を、一点鎖線で示す表示領域Ａの位置へシフトさせるためのボタンである。調整ボタン２６は、運転者５に押される度に、上シフト信号（位置情報ともいう）を出力する。これに対して、調整ボタン２７は、表示領域の位置を下へシフトさせるためのボタンである。例えば、図４に示す実線で示す表示領域Ａの位置を、点線で示す表示領域Ａの位置へシフトさせるためのボタンである。調整ボタン２７は、運転者５に押される度に、下シフト信号（位置情報ともいう）を出力する。

【0033】

ＣＰＵ５１は、調整ボタン２６の上シフト信号を受信すると、液晶ドライバ２４へ送信する画像情報を調整して、液晶パネル２２の表示部内の表示領域Ａの位置を現在位置から一定の距離だけ上へシフトさせる。また、ＣＰＵ５１は、調整ボタン２７の下シフト信号を受信すると、液晶ドライバ２４へ送信する画像情報を調整して、表示領域Ａの位置を現在位置から一定の距離だけ下へシフトさせる。これにより、ＣＰＵ５１は、調整ボタン２６、２７の押下に応じて表示領域Ａをシフトさせて、その表示領域Ａに含まれる画素群に表示光Ｌを生成させる。その結果、ＣＰＵ５１は、調整ボタン２６、２７の押下に応じた方向へ表示光Ｌを向ける。

【0034】

なお、液晶パネル２２の表示部の大きさから表示領域Ａの位置をシフトできる範囲に限度があるため、ＣＰＵ５１は、表示領域Ａの現在位置が上限位置に達している場合、上シフト信号ではなく下シフト信号だけに応じて、表示領域Ａの位置をシフトさせる。また、ＣＰＵ５１は、表示領域Ａの現在位置が下限位置に達している場合、下シフト信号ではなく上シフト信号だけに応じて、表示領域Ａの位置をシフトさせる。

【0035】

このように、ＣＰＵ５１は、調整ボタン２６、２７の押下に応じて表示領域Ａの位置を調整して、表示光Ｌが投射される方向を調整する。

【0036】

しかしながら、表示領域Ａの位置が調整されると、図１に示す、表示光Ｌのコンバイナ４０に対する入射角θが変化してしまい、その結果、コンバイナ４０が表示光Ｌを反射したときの反射率が変化してしまうことがある。これにより、表示光Ｌの輝度が変化してしまい、運転者５の視認性が低下してしまうことがある。

【0037】

図５（Ａ）および（Ｂ）を参照して、この運転者５の視認性の低下について、さらに詳細に説明する。図５（Ａ）および（Ｂ）は、コンバイナ４０の、入射角θに対する表示光Ｌの反射率のグラフである。なお、図５（Ａ）および（Ｂ）では、表示光Ｌに含まれるｓ偏光のグラフＧｓを実線で示している。また、表示光Ｌに含まれるｐ偏光のグラフＧｐを点線で示している。

【0038】

図５（Ａ）および（Ｂ）に示すように、表示光Ｌがｓ偏光である場合と表示光Ｌがｐ偏光である場合のいずれの場合でも、コンバイナ４０の反射率は入射角θに応じて変化する。詳細には、図５（Ａ）に示すように、表示光Ｌがｓ偏光である場合、入射角θが大きくなるに従い、コンバイナ４０の反射率が大きくなっている。また、表示光Ｌがｐ偏光である場合、入射角θが０からブリュースター角（Brewster's angle）θｂになるまでコンバイナ４０の反射率が小さくなり、その後、入射角θが大きくなるに従い、コンバイナ４０の反射率が大きくなっている。

【0039】

このように、コンバイナ４０では反射率が入射角θに応じて変動する。その結果、図５（Ｂ）に示すように、ＨＵＤ装置１で表示光Ｌの入射角θとなることが多い６０－７０°付近で、上述した表示領域Ａの位置が調整されて入射角θが数度変化してしまうと、反射率が大きく変化してしまう。例えば、表示領域Ａの位置が調整された結果、表示光Ｌの入射角θが６５°から７０°に変化すると、ｐ偏光の場合で２－３倍程度も反射率が変化してしまう。また、ｓ偏光の場合で１．５－１．６倍程度、反射率が変化してしまう。逆に、表示領域Ａの位置が調整された結果、表示光Ｌの入射角θが７０°から６５°に変化すると、ｐ偏光の場合で約０．３－０．５倍程度、反射率が変化し、ｓ偏光の場合で０．６－０．７倍程度、反射率が変化してしまう。このような反射率の変化により、運転者５に到達する表示光Ｌの輝度が変化してしまい、場合により運転者５の視認性が低下してしまうことがある。

【0040】

そこで、視認性の低下を抑制するため、ＨＵＤ装置１では、マイコン５０が、調整ボタン２６、２７によって表示領域Ａの位置がシフトされた場合に、そのシフトされた位置に応じてバックライト２１の輝度を調整する。

【0041】

詳細にマイコン５０の構成について説明すると、マイコン５０は、図２に示すように、輝度調整テーブル５５が記憶された記憶装置５４を備えている。その輝度調整テーブル５５は、予め実験により求めたものである。輝度調整テーブル５５では、図６に示すように、液晶パネル２２の表示部内での表示領域Ａの位置Ｐ０、＋Ｐｎ、－Ｐｎ（ｎ＝１、２、３・・）と、それらの位置から表示光Ｌを発したときのコンバイナ４０の表示光Ｌの反射率Ｒ１，Ｒ２、Ｒ３・・とが対応付けられている。

【0042】

なお、位置Ｐ０は、表示領域Ａの原点位置である。位置＋Ｐｎ、－Ｐｎは、原点位置Ｐ０から一定の距離のｎ倍だけ上または下へシフトした位置である。
また、位置Ｐ０、＋Ｐｎ、－Ｐｎは、液晶パネル２２の表示部内での位置で特定されるものとして説明しているが、位置Ｐ０、＋Ｐｎ、－Ｐｎは、表示光Ｌの、コンバイナ４０に対する入射角θで特定されていることが望ましい。その場合、位置＋Ｐｎ、－Ｐｎは、原点位置Ｐ０から一定の角度だけ上または下へシフトした位置であることが望ましい。輝度調整テーブル５５で、これら位置Ｐ０、＋Ｐｎ、－Ｐｎに対応付けられる反射率Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３・・が入射角θに対する反射率だからである。

【0043】

また、記憶装置５４には、図２に示すように、位置算出データ５６が記憶されている。そして、位置算出データ５６には、表示領域Ａの現在位置と表示領域Ａを上または下へシフトさせたときのシフト量が格納されている。

【0044】

マイコン５０は、調整ボタン２６、２７の上シフト信号、下シフト信号に応じて表示領域Ａの位置がシフトさせる毎に、記憶装置５４から位置算出データ５６を読み出し、その位置算出データ５６に含まれる表示領域Ａの現在位置とシフト量からシフト後の表示領域Ａの現在位置を求める。そして、マイコン５０は、求めた表示領域Ａの現在位置を、次回の現在位置の算出のデータとするため、表示領域Ａの現在位置として位置算出データ５６に書き込む。

【0045】

さらに、マイコン５０は、記憶装置５４から輝度調整テーブル５５を読み出し、読み出した輝度調整テーブル５５において、求めた表示領域Ａの現在位置に対応する位置を特定する。そして、マイコン５０は、その特定した位置における反射率で原点位置Ｐ０における反射率を除算して、原点位置Ｐ０が特定した位置の何倍の反射率であるかを表す反射率の比率を算出する。マイコン５０は、算出した反射率の比率だけ輝度が変化する輝度情報を生成して、その輝度情報をＬＥＤドライバ２３に送信する。これにより、バックライト２１が、通常の輝度よりも算出した反射率の比率だけ高い輝度で発光する。または低い輝度で発光する。マイコン５０は、このような処理を行うことにより、調整ボタン２６、２７の上シフト信号、下シフト信号を受信して表示領域Ａの位置をシフトする毎に、表示光Ｌの輝度を調整する。その結果、マイコン５０は、表示光Ｌによって形成される虚像Ｖの視認性を保つ。

【0046】

以上のように、実施の形態１に係るＨＵＤ装置１では、マイコン５０は、表示器２０での表示領域Ａの位置に基づいて、換言すると、表示光Ｌのコンバイナ４０での投射位置に基づいて、表示器２０がコンバイナ４０へ投射する表示光Ｌの輝度を制御する。このため、表示光Ｌのコンバイナ４０での投射位置が調整された場合でも、運転者５によって虚像Ｖが視認しやすい。

【0047】

マイコン５０は、表示領域Ａの位置から、その位置でのコンバイナ４０の表示光Ｌの反射率データを取得し、取得した表示光Ｌの反射率データから表示光Ｌの輝度を制御する。このため、マイコン５０は、表示光Ｌの輝度の制御を正確に行うことができる。その結果、虚像Ｖの視認性が均一に保たれやすい。

【0048】

（変形例１）
上述した輝度調整テーブル５５では、表示領域Ａの各位置に、それら各位置でのコンバイナ４０の反射率が単に対応付けられているだけであるが、輝度調整テーブル５５はこれに限定されない。輝度調整テーブル５５では、生成した表示光Ｌのコンバイナ４０への入射角が、図５（Ａ）に示すブリュースター角θｂとなる位置、またはブリュースター角θｂに最も近くなる位置が原点位置Ｐ０であり、かつ、表示領域Ａの位置＋Ｐｎ、－Ｐｎに、原点位置Ｐ０からの距離に基づいた反射率が対応付けられることが望ましい。このような輝度調整テーブル５５であれば、表示光Ｌが主としてｐ偏光である場合に、虚像Ｖの視認性を保つ輝度調整ができるからである。

【0049】

この場合、輝度調整テーブル５５の表示領域Ａの位置＋Ｐｎ、－Ｐｎには、原点位置Ｐ０から離れるに従い大きくなる反射率が対応付けられることが望ましい。このような輝度調整テーブル５５であれば、表示領域Ａの位置＋Ｐｎ、－Ｐｎが原点位置Ｐ０から離れるに従い、バックライト２１の輝度を低くする制御をマイコン５０ができるからである。そして、表示光Ｌが主としてｐ偏光である場合に、虚像Ｖの視認性を効果的に保つことができるからである。

【0050】

なお、マイコン５０は、このような輝度調整テーブル５５を用いないで、液晶パネル２２の輝度調整をしてもよい。その場合、マイコン５０は、生成した表示光Ｌのコンバイナ４０への入射角がブリュースター角θｂとなる位置、またはブリュースター角θｂに最も近くなる位置にある液晶パネル２２の画素を基準画素とし、その基準画素からの位置に基づいて、液晶パネル２２の画素それぞれから発せられる光の輝度を制御するとよい。

【0051】

（変形例２）
また、輝度調整テーブル５５では、表示領域Ａの位置Ｐ０、＋Ｐｎ、－Ｐｎそれぞれから発せられる表示光Ｌの、コンバイナ４０への入射角が大きくなるに従い、対応付けられる反射率が大きくなることが望ましい。このような輝度調整テーブル５５であれば、表示光Ｌが主としてｓ偏光である場合に、虚像Ｖの視認性を保つ輝度調整ができるからである。

【0052】

なお、この場合も、マイコン５０は、このような輝度調整テーブル５５によらないで、液晶パネル２２の輝度調整をしてもよい。その場合、マイコン５０は、液晶パネル２２の画素それぞれから発せられる光のコンバイナ４０への入射角が大きくなるに従い、画素それぞれが発する光の輝度を低くする制御を行うとよい。

【0053】

（実施の形態２）
実施の形態１では、ＨＵＤ装置１が調整ボタン２６、２７を備え、運転者５がそれら調整ボタン２６、２７を押下することにより、運転者５が所望する高さに表示光Ｌが向けられる。しかし、本発明はこれに限定されない。ＨＵＤ装置１は、調整ボタン２６、２７の代わりに、運転者５の視点を検出する視点情報取得機器を備えてもよい。

【0054】

実施の形態２では、ＨＵＤ装置１が視点情報取得機器の一種であるアイトラッカーを備える。以下、図７を参照して、実施の形態２の構成について説明する。実施の形態２では、実施の形態１と異なる構成を中心に説明する。

【0055】

アイトラッカー２８は、図示しないが、運転者５を撮像する撮像装置と、その撮像装置が撮像した画像から運転者５の瞳孔または虹彩の画像部分を抽出して視線を計測する画像処理装置とを備え、計測した視線のデータが含まれる視点情報を出力する。

【0056】

マイコン５０は、アイトラッカー２８が出力する視線のデータを受信して、その視線のデータから、実施の形態１で説明した表示領域Ａの位置を、視線の先に対応した位置に調整する。詳細には、マイコン５０は、アイトラッカー２８が計測した視線のデータから表示領域Ａの位置の、原点位置Ｐ０からのシフト量を求める。そして、マイコン５０は、求めたシフト量から液晶ドライバ２４へ送信する画像情報を調整する。これにより、マイコン５０は、表示領域Ａの位置を、視線の先に対応した位置に調整する。

【0057】

さらに、マイコン５０は、記憶装置５４から輝度調整テーブル５５を読み出し、輝度調整テーブル５５で、表示領域Ａの調整後の位置に相当する位置に対応付けられた反射率を読み取る。マイコン５０は、読み取った反射率で、原点位置Ｐ０での反射率を除算して、原点位置ｐ０が表示領域Ａの調整後の位置の何倍の反射率であるかを表す反射率の比率を算出する。マイコン５０は、実施の形態１で説明したように、算出した反射率の比率だけ輝度が変化する輝度情報を生成し、その輝度情報をＬＥＤドライバ２３に送信する。これにより、バックライト２１が、通常の輝度よりも算出した反射率の比率だけ高い輝度で発光する。または低い輝度で発光する。その結果、マイコン５０は、表示光Ｌの輝度を調整して、表示光Ｌによって形成される虚像Ｖの視認性を保つ。

【0058】

以上のように、実施の形態２に係るＨＵＤ装置１では、アイトラッカー２８が出力する視線のデータに基づいて、マイコン５０が表示光Ｌの表示領域Ａの位置を視線の先に対応した位置に調整する。このため、運転者５が変わって視線の高さが変化しても、その視線に対応した位置に表示光Ｌによる虚像Ｖを表示できる。

【0059】

また、マイコン５０は、調整後の視線の先に対応した位置に基づいて、表示器２０がコンバイナ４０へ投射する表示光Ｌの輝度を制御する。このため、実施の形態２に係るＨＵＤ装置１では、運転者５が変わっても、虚像Ｖの視認性が低下しにくい。

【0060】

（実施の形態３）
実施の形態１および２では、表示器２０がバックライト２１と液晶パネル２２で構成されているが、本発明はこれに限定されない。本発明では、表示器２０は、表示光Ｌを被投射部材、例えば、コンバイナ４０に投射することにより虚像を表示するものであればよい。このため、表示器２０は、バックライト２１と液晶パネル２２以外の構成であってもよいし、バックライト２１と液晶パネル２２以外の構成を備えてもよい。例えば、表示器２０は、シンボルマークが形成されたダイヤルと、そのダイヤルを照射するバックライトとを備えていてもよい。

【0061】

また、実施の形態１および２では、マイコン５０が調整ボタン２６、２７の出力または、アイトラッカー２８の視点情報に基づいて、液晶パネル２２の表示部内の表示領域Ａの位置を調整し、調整した位置に応じてバックライト２１の輝度を調整する。しかし、本発明はこれに限定されない。本発明では、マイコン５０，すなわち、制御部は、表示光Ｌの被投射部材に対する投射角度に基づいて、詳細には入射角θに基づいて、表示器２０が投射する表示光Ｌの輝度を制御すればよい。このため、本発明では、例えば、マイコン５０が調整ボタン２６、２７の出力または、アイトラッカー２８の視点情報に基づいて、液晶パネル２２の表示部内の表示領域Ａの位置を調整し、かつ調整した位置に応じてバックライト２１の輝度を調整すると共に、調整した位置に応じて、上記ダイヤルを照射するバックライトの輝度を調整してもよい。または、マイコン５０が調整ボタン２６、２７の出力または、アイトラッカー２８の視点情報に基づいて、直接、上記ダイヤルを照射するバックライトの輝度を調整してもよい。

【0062】

実施の形態３では、ＨＵＤ装置１が、上記のダイヤルおよびバックライトを備えると共に、実施の形態２で説明した視点情報取得機器の一種であるアイトラッカー２８を備える。そして、マイコン５０がアイトラッカー２８の視点情報に基づいて、直接、上記バックライトの輝度を調整する。以下、図８－図１０を参照して、実施の形態３の構成について説明する。実施の形態３では、実施の形態１、２と異なる構成を中心に説明する。

【0063】

図８に示すように、表示器２０は、実施の形態１と２で説明したバックライト２１と液晶パネル２２に加え、シンボルマークが形成されたダイヤルプレート７１と、そのダイヤルプレート７１を照射する第２バックライト７２とを有する。

【0064】

ダイヤルプレート７１（単にダイヤルともいう）は、図９に示すように平板状である。液晶パネル２２と第２バックライト７２は、並んで配置されているが、ダイヤルプレート７１は、それら液晶パネル２２と第２バックライト７２の両方を覆っている。そして、ダイヤルプレート７１は、液晶パネル２２を覆う部分が開口し、第２バックライト７２を覆う部分に、図示しないウォーニング（警告）をするためのシンボルマークが形成されている。そのシンボルマークが形成された部分は、着色透明または無色透明若しくは半透明に形成され、光が透過可能である。そして、そのシンボルマークが形成された部分の下には、図９に示す第２バックライト７２が設けられている。

【0065】

なお、ウォーニング（警告）をするためのシンボルマークは、単にウォーニングシンボルマーク、またはテルテールシンボルマークともいい、例えば、シートベルトの非着用やガソリン不足等を警告するマークのことである。

【0066】

第２バックライト７２（単にバックライトともいう）は、例えば、ＬＥＤにより構成されている。そして、第２バックライト７２は、図８に示すマイコン５０の指令信号に基づいて第２ＬＥＤドライバ７４がＰＷＭ信号を生成することにより、駆動され、そのＰＷＭ信号に応じて点灯すると共に、そのＰＷＭ信号に応じた輝度で発光する。そして、第２バックライト７２は、点灯時に、ダイヤルプレート７１の上述したシンボルマーク部分を照射し、シンボルマークを含む表示光Ｌを生成する。

【0067】

一方、マイコン５０は、実施の形態２で説明したアイトラッカー２８が出力する視点情報を受信して、その視点情報に含まれる視線のデータから、上記第２バックライト７２の輝度を調整する。

【0068】

詳細には、マイコン５０は、アイトラッカー２８が計測した視線のデータから、その視線で視認できる表示光Ｌを運転者５に向けて発するとした場合の、そのときの表示光Ｌのコンバイナ４０への入射角θを求める。そして、マイコン５０は、さらに記憶装置５４から輝度調整テーブル５７を読み出す。

【0069】

ここで、輝度調整テーブル５７について説明すると、実施の形態１では、輝度調整テーブル５５において、液晶パネル２２の表示部内での位置Ｐ０、＋Ｐｎ、－Ｐｎが表示光Ｌの、コンバイナ４０に対する入射角θで特定されていることが望ましいと説明したが、実施の形態３の輝度調整テーブル５７では、その望ましい特定方法でデータが構成されている。具体的には、輝度調整テーブル５７は、液晶パネル２２の表示部内での位置Ｐ０、＋Ｐｎ、－Ｐｎに、その位置Ｐ０、＋Ｐｎ、－Ｐｎで発せられる表示光Ｌのコンバイナ４０への入射角θが対応付けられている。

【0070】

詳細には、図１０に示すように、輝度調整テーブル５７では、液晶パネル２２の表示部内での表示領域Ａの位置Ｐ０、＋Ｐｎ、－Ｐｎに、それらの位置から表示光Ｌを発したときのコンバイナ４０への表示光Ｌの入射角θ１，θ２，θ３・・と、それらの位置から表示光Ｌを発したときのコンバイナ４０の表示光Ｌの反射率Ｒ１，Ｒ２、Ｒ３・・とが対応付けられている。

【0071】

図８に戻って、マイコン５０は、この輝度調整テーブル５７を読み出し、読み出した輝度調整テーブル５７に含まれる入射角θ１，θ２，θ３・・と表示光Ｌの反射率Ｒ１，Ｒ２、Ｒ３・・とのデータに基づいて、求めた入射角θでのコンバイナ４０の反射率を求める。また、実施の形態１で原点位置は位置Ｐ０であると説明したが、マイコン５０は、輝度調整テーブル５７から、その原点位置である位置Ｐ０での反射率を取得する。マイコン５０は、求めた入射角θでのコンバイナ４０の反射率で原点位置Ｐ０での反射率を除算して、原点位置Ｐ０が特定した位置の何倍の反射率であるかを表す反射率の比率を算出する。マイコン５０は、算出した反射率の比率だけ輝度が変化する輝度情報を生成して、その輝度情報を、図８に示す第２ＬＥＤドライバ７３に送信する。これにより、第２バックライト７２が、通常の輝度よりも算出した反射率の比率だけ高い輝度で発光する。または低い輝度で発光する。その結果、アイトラッカー２８が計測した視線のデータに応じた輝度に表示光Ｌの輝度が調整される。これにより、マイコン５０は、ダイヤルプレート７１と第２バックライト７２により生成される表示光Ｌの虚像Ｖの視認性を保つ。

【0072】

なお、表示器２０は、第２バックライト７２が発する光を検出する受光センサ７４を備え、マイコン５０（センサ制御部ともいう）は、その受光センサ７４の出力値により第２バックライト７２の異常の有無を判定する。例えば、マイコン５０は、受光センサ７４の出力値が閾値よりも小さい場合に、第２バックライト７２の電線に断線があると判定する。このとき、マイコン５０は、上記の反射率の比率の算出ステップで算出した反射率の比率に応じて閾値を変動させ、その変動する閾値を用いて第２バックライト７２の断線を判定してもよい。

【0073】

以上のように、実施の形態３に係るＨＵＤ装置１では、表示器２０が、シンボルマークを備えるダイヤルプレート７１と、ダイヤルプレート７１を照射する第２バックライト７２とを有する。そして、マイコン５０が、アイトラッカー２８が出力する視線のデータに基づいて、第２バックライト７２の輝度を調整する。このため、運転者５の視線の高さが変化しても、表示光Ｌの明るさが保たれ、虚像Ｖの視認性が低下しにくい。

【0074】

以上、本発明の実施の形態１、２に係るヘッドアップディスプレイ装置およびヘッドアップディスプレイ装置の制御方法について説明したが、本発明はこれに限定されない。

【0075】

例えば、実施の形態１、２では、輝度調整テーブル５５で表示領域Ａの各位置Ｐ０、＋Ｐｎ、－Ｐｎに、それら各位置での反射率が対応付けられている。また、マイコン５０が輝度調整テーブル５５を読み出して、輝度調整テーブル５５の反射率のデータからＬＥＤドライバ２３へ送信する輝度情報を生成している。しかし、本発明はこれに限定されない。輝度調整テーブル５５では、表示領域Ａの各位置Ｐ０、＋Ｐｎ、－Ｐｎに、バックライト２１の輝度を示す輝度データが対応付けられていてもよい。そして、マイコン５０は、その輝度調整テーブル５５を読み出して、輝度調整テーブル５５の輝度データからＬＥＤドライバ２３へ送信する輝度情報を決めてもよい。

【0076】

実施の形態１、２では、ＨＵＤ装置１がコンバイナ４０を備えているが、本発明では、ＨＵＤ装置１がコンバイナ４０を備えず、ウインドシールド３に表示光Ｌを投射して、表示光Ｌがウインドシールド３で反射することにより虚像Ｖを形成してもよい。この場合、輝度調整テーブル５５での、表示領域Ａの各位置Ｐ０、＋Ｐｎ、－Ｐｎに対応付けられた反射率は、表示光Ｌのコンバイナ４０での反射率ではなく、表示光Ｌのウインドシールド３での反射率であるとよい。

【0077】

また、本発明では、コンバイナ４０を備えるＨＵＤ装置１とコンバイナ４０を備えないＨＵＤ装置が併用されてもよい。

【0078】

さらに、実施の形態１、２では、ＨＵＤ装置１がミラー部材３０を備える。しかし、本発明では、ＨＵＤ装置１はこれに限定されない。本発明では、ＨＵＤ装置１は、表示光Ｌを被投射部材に投射することにより虚像Ｖを表示する表示器２０と、表示光Ｌの被投射部材に対する入射角、すなわち投射角度に基づいて表示器２０が投射する表示光Ｌの輝度を制御するマイコン５０、すなわち制御部と、を備えていればよい。従って、本発明では、ミラー部材３０は任意の部材である。ＨＵＤ装置１は、表示器２０がコンバイナ４０に表示光Ｌを直接投影してもよい。例えば、ＨＵＤ装置１は、図１１に示すように、筐体１０に収容された表示器２０であって、天板部に形成され、かつ防塵カバー１２に覆われた開口部１１に向けて表示光Ｌを発する表示器２０と、筐体１０の上に設けられたホルダ４２に保持され、開口部１１から出射する表示光Ｌが投射されるコンバイナ４０と、を備えるものであってもよい。

【0079】

実施の形態１、２では、表示器２０が備える液晶パネル２２の表示部内での表示領域Ａを変更することにより、表示光Ｌのコンバイナ４０への投射位置、詳細には表示光Ｌのコンバイナ４０への入射角を調整する。しかし、本発明は、これに限定されない。本発明では、上述したように、表示器２０は、表示光Ｌを被投射部材に投射することにより虚像Ｖを表示するものであればよい。従って、液晶パネル２２の表示部内での表示領域Ａを変更することによらないで、表示光Ｌを被投射部材に投射するときの投射角度を調整してもよい。例えば、ＨＵＤ装置１は、表示器２０からの表示光Ｌを反射して、反射された表示光Ｌをコンバイナ４０へ向ける可動ミラーを備え、その可動ミラーを可動させることにより、表示光Ｌのコンバイナ４０への入射角を調整してもよい。

【符号の説明】

【0080】

１ ＨＵＤ装置
２ 車両
３ ウインドシールド
４ ダッシュボード
５ 運転者
１０ 筐体
１１ 開口部
１２ 防塵カバー
２０ 表示器
２１ バックライト
２２ 液晶パネル
２３ ＬＥＤドライバ
２４ 液晶ドライバ
２５ コンバイナ駆動モータ
２６，２７ 調整ボタン
２８ アイトラッカー
３０ ミラー部材
４０ コンバイナ
４１ 支持部材
４２ ホルダ
５０ マイコン
５１ ＣＰＵ
５２ ＲＯＭ
５３ ＲＡＭ
５４ 記憶装置
５５，５７ 輝度調整テーブル
５６ 位置算出データ
６０ ＣＡＮ信号線
６１ ＥＣＵ
６２ ＩＧＳＷ
７１ ダイヤルプレート
７２ 第２バックライト
７３ 第２ＬＥＤドライバ
７４ 受光センサ
Ａ 表示領域
Ｂ 後方
Ｆ 前方
Ｇｐ，Ｇｓ グラフ
Ｌ 表示光
Ｖ 虚像
θ 入射角

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】