JP2013228442A - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】外光の入り込みによる液晶表示装置の破損を極力回避することができるヘッドアップディスプレイ装置を提供する。
【解決手段】ＨＵＤ装置１は、液晶パネル１１を有し、バックライト１２の光によって透過表示を行う液晶表示装置１０と、液晶表示装置１０を駆動制御する制御手段と、液晶表示装置１０が出射した表示光Ｌを反射させてウインドシールド３に到達させる光学系２０と、を備える。光学系２０を構成する平面鏡２１は、入射した光のうち、赤外線を背後に透過させ、可視光を反射させる。ＨＵＤ装置１は、平面鏡２１の背後に位置する赤外線センサを備え、制御手段は、赤外線センサが検出した強度が所定の閾値を超えた場合に、バックライト１２の光の輝度を低下させるか、バックライト１２を消灯させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ヘッドアップディスプレイ装置に関する。
車両の運転手が運転中に視線をほとんど動かさずに車両情報（速度、走行距離等）を読み取れるようにするため、フロントガラス等の前方に情報を表示させるヘッドアップディスプレイ（Head-Up Display；ＨＵＤ）装置が提案されている。例えば、ＨＵＤ装置は、透過型の液晶表示装置からなる表示器を備え、表示器が出射する表示画像を表す光（表示光）をフロントガラス等に投影することで表示画像をユーザに視認させる。このようなＨＵＤ装置では、外光（主に、太陽光）が表示器に入り込んでしまうことで、液晶表示装置の液晶が液化温度に達し表示不能になったり、偏光板が溶融したりして、液晶表示装置が破損してしまう場合があった。
このような破損を抑制するものとして、例えば、特許文献１には、表示器の前面側に、表示面と平行でない透過反射部材及び偏光部材を設けることで、表示器に入り込む外光の量を低減したＨＵＤ装置が開示されている。
特許第４７８８８８２号公報
しかし、特許文献１に係るＨＵＤ装置の構成であっても、例えば、真夏の太陽が丁度、表示光路の延長線上に位置し、その状態で車両が数分程度停止するといった過酷な状況下では、ＨＵＤ装置に多くの外光が入り込むことで液晶表示装置の温度が過度に上昇し、液晶表示装置の破損を防ぎきれない事態も想定される。
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、外光の入り込みによる液晶表示装置の破損を極力回避することができるヘッドアップディスプレイ装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置は、
液晶パネルと前記液晶パネルを背後から照らすバックライトとを有し、前記バックライトの光によって透過表示を行う液晶表示装置と、
前記液晶表示装置を駆動制御する制御手段と、
前記液晶表示装置が透過表示を行うことによって出射された所定の表示画像を表す表示光を、少なくとも一回は反射させて透明板に到達させる光学系と、を備え、観察者に前記表示画像の虚像を前記透明板を介して前方の風景と重ねて視認させるヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記光学系は、１つ以上の反射部材から構成され、
前記１つ以上の反射部材のうち少なくとも１つは、入射した光のうち、所定の波長帯域の光を背後に透過させ、前記所定の波長帯域の光以外の光を反射させる透過反射部材であり、
前記透過反射部材の背後に位置し、前記液晶表示装置から前記透明板に至る前記表示光の光路を前記表示光とは逆向きに伝搬する外光のうち前記透過反射部材を透過した前記所定の波長帯域の光を受け、受けた光の強度を検出する検出手段を備え、
前記制御手段は、前記検出手段が検出した前記強度が所定の閾値を超えた場合に、前記バックライトの光の輝度を低下させるか、前記バックライトを消灯させる、
ことを特徴とする。
上記ヘッドアップディスプレイ装置において、
前記制御手段は、前記検出手段が検出した前記強度が所定の閾値を超えた場合に、前記ヘッドアップディスプレイ装置に不具合が生じる可能性がある旨を表す情報を出力した後に、前記バックライトの光の輝度を低下させるか、前記バックライトを消灯させる、ようにしてもよい。
上記ヘッドアップディスプレイ装置において、
前記透過反射部材は、赤外線を背後に透過させ、可視光を反射させるコールドミラーであり、
前記検出手段は、赤外線の強度を検出する赤外線センサであってもよい。
本発明によれば、外光の入り込みによる液晶表示装置の破損を極力回避することができる。
本発明の第１実施形態に係るＨＵＤ装置の車両への搭載態様及び虚像がどのように結像されるかを示す概念図である。 （ａ）は、ＨＵＤ装置の概略構成図である。（ｂ）は、ＨＵＤ装置が備える液晶表示装置の概略断面図である。 第１実施形態に係る検出部を説明するための図、且つ、ＨＵＤ装置の制御系統を説明するためのブロック図である。 制御部が実行する表示制御処理のフローチャートである。 第２実施形態に係る検出部を説明するための図、且つ、ＨＵＤ装置の制御系統を説明するためのブロック図である。
本発明の一実施形態に係るＨＵＤ装置を、図面を参照して説明する。
１．第１実施形態
第１実施形態に係るＨＵＤ装置１は、図１に示すように、車両２のダッシュボード内に設けられ、車両情報を報知するための表示画像を表す光（表示光Ｌ）をウインドシールド３（フロントガラス）で反射させることにより、前記表示画像の虚像Ｖをユーザ４（主に、車両２の運転者）に視認させる装置である。これにより、ユーザ４は、運転中に前方から視線を逸らさずに車両情報を認識することができる。
ＨＵＤ装置１は、図２（ａ）、（ｂ）及び図３に示すように、液晶表示装置１０と、光学系２０と、検出部３０と、制御部４１を含む回路基板４０と、ハウジング５０と、を備える。
液晶表示装置１０は、車両情報を報知するための表示画像を表示する、つまり、表示画像を表す光（表示光Ｌ）を出射するものである。液晶表示装置１０は、例えば、公知の透過型の液晶表示装置から構成され、液晶パネル１１と、バックライト１２と、を有する。
液晶パネル１１は、互いに対向する一対の基板１１ａ，１１ｂ（ガラス、プラスチック等からなる）と、基板１１ａ，１１ｂの互いに対向する面の各々に形成された透明電極１１ｃ，１１ｄ（ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等からなる）と、透明電極１１ｃ，１１ｄの各々を覆う配向膜（図示せず）と、基板１１ａ，１１ｂと両基板を接合するシール材（図示せず）とによって形成される空間に封入される液晶層１１ｅと、基板１１ａ、１１ｂを外側から挟むように配置される一対の偏光板１１ｆ，１１ｇと、を備える。
制御部４１の制御の下、透明電極１１ｃ，１１ｄを介して液晶層１１ｅに電圧が印加されると、液晶層１１ｅが含む液晶分子の複屈折性が変化する。この変化を利用して、液晶パネル１１は、所定の表示画像を表示する。なお、表示画像の表示は、液晶パネル１１の背後に設けられたバックライト１２からの光による透過表示である。
液晶パネル１１は、ＴＮ（Twisted Nematic）型、ＶＡ（Vertical Alignment）型、ＳＴＮ（Super-Twisted Nematic）型、強誘電性型等の公知の液晶パネルから構成される。また、液晶パネル１１は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）型、パッシブ駆動型のいずれであってもよいし、セグメント表示型、ドットマトリクス型のいずれであってもよい。偏光板１１ｆ，１１ｇは、液晶パネル１１の型（ＴＮ型等）及び表示態様（ネガ／ポジ表示）に合わせて、適宜、各々が有する透過軸が互いに直交、又は、平行となるように配置されている（クロスニコル、又は、パラレルニコル配置）。
バックライト１２は、１又は複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）から構成され、液晶パネル１１の裏側に配設されている。バックライト１２は、制御部４１の制御の下、適宜発光し、液晶パネル１１を裏側から照光する。液晶表示装置１０は、バックライト１２の光により透過表示を行う。これにより、表示画像を表す光（表示光Ｌ）が出射される。
なお、液晶パネル１１とバックライト１２との間に、拡散板を設けても良い。この拡散板は、入射したバックライト１２からの光を、液晶パネル１１に向け、拡散して出射するものであり、例えば、ランダムに配置された複数のマイクロレンズを有するシート状部材（ポリカーボネイト、アクリル等の樹脂からなる）から構成される。このようにすれば、液晶表示装置１０は、輝度のバラツキを抑えつつ、表示画像を表示することができる。
光学系２０は、液晶表示装置１０の表示画像が、所望の位置に、所望の大きさで、虚像Ｖとして結ばれるように、液晶表示装置１０とウインドシールド３の光路間に設けられる光学系である。本実施形態に係る光学系２０は、平面鏡２１及び凹面鏡２２の２つの反射部材から構成されている。
平面鏡２１は、液晶表示装置１０からの表示光Ｌを受ける位置に配置され、入射した表示光Ｌを凹面鏡２２に向け効率良く反射させる反射面２１ａを有する。平面鏡２１は、例えば、可視光を反射させ、赤外線を透過させるコールドミラーであり、樹脂、ガラス等からなる板状の基材の一面上に設けられた光学薄膜（例えば、Ａｌ、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２等の蒸着膜）によって反射面２１ａが形成されている。
凹面鏡２２は、平面鏡２１で反射した表示光Ｌを、凹面２２ａで反射させることで、反射光をウインドシールド３に向かって出射する。これにより、結ばれる虚像Ｖの大きさは、表示画像が拡大された大きさのものになる。凹面鏡２２は、例えば、樹脂、ガラス等からなる板状の基材に、Ａｌ等の金属を蒸着してなるものであり、その蒸着膜によって反射面である凹面２２ａが形成されたものである。
検出部３０は、液晶表示装置１０に到達し、液晶表示装置１０の温度上昇に起因する外光ＮＬ（主に、太陽光）の強度を推定するために設けられるものである。検出部３０は、図３に示すように、平面鏡２１の背後に位置し、例えば、赤外光の強度を検出する赤外線センサからなる。
検出部３０は、液晶表示装置１０からウインドシールド３に至る表示光Ｌの光路を逆向きに伝搬する外光ＮＬのうち平面鏡２１を透過した赤外光の光路上に位置し、赤外光の強度を検出する。具体的には、検出部３０は、受けた赤外光の強さを示す検出信号を制御部４１に供給する。図２を参照して説明すれば、検出部３０は、Ａ部に位置する。
本実施形態では、このように、液晶表示装置１０からウインドシールド３に至る表示光Ｌの光路を逆に伝搬する外光ＮＬの光路の延長線上に、検出部３０を設けているため、液晶表示装置１０が表示する表示画像の中央部（つまり、液晶パネル１１の表示面中央部）に到達し、液晶表示装置１０の温度上昇に起因する外光ＮＬの強度を、良好な精度で推定できることになる（どのように推定するかは後述する）。
ところで、液晶表示装置１０が表示する表示画像の中央部（つまり、液晶パネル１１の表示面中央部）の温度上昇を把握する方法（本実施形態とは別の方法）として、例えば、液晶表示装置の周囲に、温度センサを設ける方法が考えられる。しかし、この方法では、温度センサ近傍のみ、なんらかの事情で温度が上昇してしまうと、液晶表示装置自体が、実際は、破損の恐れのない許容温度内であっても、許容温度を超えたと判別される場合があり、必ずしも液晶表示装置１０の中央部の温度（特に、液晶パネル１１の表示面中央部の温度）を的確に反映できない。また、液晶表示装置１０の中央部の温度を的確に反映した結果を得るために、液晶表示装置１０の表示面上に温度センサを配設しようとしても、液晶表示装置１０の画像表示を妨げないように温度センサを配設するのは困難である。
一方、本実施形態に係るＨＵＤ装置１によれば、上記のように検出部３０を配設しているため、簡単な構成で、液晶表示装置１０の画像表示を妨げることもなく、液晶表示装置１０の中央部の温度を、良好に推定できる。
なお、図２（ａ）では、ＨＵＤ装置１の構成の理解を容易にするため、検出部３０の位置のみを示した。同図に示すＢ部は、第２実施形態に係る検出部の位置を説明するためのものであるため、これについては後述する。
回路基板４０は、ガラス繊維を含む樹脂等からなる板状の基材に、所定の配線パターンが形成されたプリント回路板である。回路基板４０は、例えば、液晶表示装置１０の表示光Ｌの出射側とは反対側に配設されている。回路基板４０には、バックライト１２、制御部４１が実装されている。また、回路基板４０は、図示しないＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）を介して、液晶表示装置１０、検出部３０の各々と導通接続されている。
制御部４１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＣＰＵによる処理の手順を定義したプログラムを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）、ユーザによる適当な数値入力等を受けて実行されるプログラム及び必要な情報を一時的に記憶しておくＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶手段と、計時を行うタイマ装置と、を備えるマイクロコンピュータから構成されるものである。制御部４１のＲＯＭ内には、後述する「表示制御処理」を実行するためのプログラムＰＧが予め記憶されており、ＣＰＵは、これらプログラムを読み出し、実行する。
また、回路基板４０には、増幅回路、液晶表示装置１０を駆動する駆動回路等が実装されている。
制御部４１は、車両ＥＣＵ（Electronic Control Unit）等の外部装置（図示せず）から通信ラインにより伝送される車両の状態情報を取得し、これに応じて、駆動回路を介して液晶表示装置１０を駆動する（つまり、液晶表示装置１０に所定の表示画像を表示させる）。具体的には、適宜、液晶パネル１１に電圧を印加し、バックライト１２を発光させる。
検出部３０は、到達した赤外光の強度を示す検出信号を増幅回路に供給し、増幅回路は、検出部３０が検出した検出信号を増幅して制御部４１に供給する。制御部４１は、取得した検出信号に基づいて、駆動回路を介して液晶表示装置１０が表示する表示画像の輝度を調整する。例えば、検出部３０が受けた光の強度を示す値が、閾値（制御部４１に予め記憶されている）よりも大きい場合は、液晶パネル１１の温度が高いと推測されるため、バックライト１２の輝度を所定の度数だけ低くしたり、液晶表示装置１０自体をＯＦＦにしたりする。これについては、後の「表示制御処理」についての説明で詳述する。
ハウジング５０は、液晶表示装置１０、光学系２０、検出部３０、及び回路基板４０を収納するものであり、例えば、硬質樹脂からなる上側開口の箱体である。ハウジング５０の開口部５１は、表示光Ｌの光路を確保するために設けられている。つまり、凹面鏡２２で反射した表示光Ｌは、開口部５１を経て、ウインドシールド３に至る。なお、ハウジング５０の開口部５１を覆う透明な窓（例えば、アクリル等の透光性樹脂からなる）を設けてもよい。
以上の構成からなるＨＵＤ装置１は、運転者に、所定の表示画像を虚像Ｖとして視認させることを可能とする。これを可能とする機構の一連の流れを簡潔に述べれば、ｉ）制御部４１の制御の下、液晶表示装置１０は、所定の表示画像を表示する、つまり、表示光Ｌを出射する。ｉｉ）表示光Ｌは、光学系２０（平面鏡２１と凹面鏡２２）で反射され、反射光はウインドシールド３に向けて出射される。このようにして、ＨＵＤ装置１は表示光Ｌを出射する。ｉｉｉ）ＨＵＤ装置１が出射した表示光Ｌが、ウインドシールド３で反射されることで、図１に示すように、運転者から見て、ウインドシールド３の前方に表示画像の虚像Ｖが結ばれる、という流れになる。
ＨＵＤ装置１は、このような機構により、運転者に虚像Ｖによって表示画像を示すが、太陽５がＨＵＤ装置１の真上に位置し、外光ＮＬが、液晶表示装置１０からウインドシールド３に至る表示光Ｌの光路を逆に伝搬すると、前述したように、液晶表示装置１０が高温になり、破損（例えば、液晶層１１ｅの液晶が液化温度に達し表示不能になったり、偏光板１１ｆ，１１ｇが溶融したりする）してしまう場合があった。
ＨＵＤ装置１は、本実施形態に特有の表示制御処理を実行することで、液晶表示装置１０の破損を極力抑制する。以下に、この表示制御処理を、図４のフローチャートを参照して説明する。
（表示制御処理）
制御部４１は、例えば、ＨＵＤ装置１の電源投入を条件に、表示制御処理を開始する。
制御部４１は、表示制御処理を開始すると、検出部３０から取得した検出信号に基づいて得た光の推定値が、予め記憶されている閾値である第１の値に達したか否かを判別する（ステップＳ１）。
ここで推定値とは、液晶表示装置１０の中央部の温度を推定可能な値、又は、実際に液晶表示装置１０の中央部の温度を推定した値をいう。
液晶表示装置１０の中央部の温度を推定可能な値としては、例えば、制御部４１が取得した検出信号が示す値の現在までの積算値や、この積算値を現在までの計時時間（前述のタイマによって計時される）で除算した平均値など用いることができる。
実際に液晶表示装置１０の中央部の温度を推定した値としては、予め実験によって導出した、検出信号が示す値と液晶表示装置１０中央部の温度との関係を表す式をプログラミングし、この式により制御部４１が算出した値や、検出信号が示す値と液晶表示装置１０中央部の温度変化量とが対応付けられたテーブルを予め前記の記憶手段に格納し、制御部４１がこのようなテーブルを参照して得た値などを用いることができる。
いずれにせよ、推定値は、検出部３０から取得した検出信号が示す値に基づいて取得される値であるため、広い意味で、検出部３０が検出した光の強度を示す値である。
このような推定値を用いることにより、外光ＮＬの強さによる液晶表示装置１０の温度上昇を間接的に把握できる。なお、閾値である第１の値としては、推定値を鑑みて、液晶表示装置１０に不具合が生じるおそれのある値が定められている。また、閾値は、車両２の車内温度、ＨＵＤ装置１のハウジング５０内温度等を示す雰囲気温度データを加味して定められている。雰囲気温度データは、車両２の運転時に予想される車両２内の温度を示す予め定められたデータであってもよいし、例えば、車両２内に設けられた図示しない温度センサから制御部４１が取得した温度データであってもよい（後述の閾値である第２の値も同様）。
推定値が第１の値に達していない場合（ステップＳ１；Ｎｏ）、制御部４１は、ステップＳ１の処理を繰り返す。一方、推定値が第１の値に達した場合（ステップＳ１；Ｙｅｓ）、制御部４１は、ユーザ４に、液晶表示装置１０に破損のおそれがある旨を報知する第１の報知処理を実行する（ステップＳ２）。
具体的には、第１の報知処理では、制御部４１が、例えば、「ＨＵＤ装置が高温になったため、低輝度モードに切り替えます」といったメッセージを表す表示画像のデータを出力し、液晶表示装置１０にその表示画像を表示させる。これにより、ユーザ４に前記メッセージを表す表示画像の虚像を視認させる。なお、同様のメッセージをＨＵＤ装置１の投影画像として表示させずに、車載カーナビ装置に表示させてもよいし、車載スピーカにより音声で報知してもよい。
第１の報知処理を実行すると、制御部４１は、バックライト１２の輝度を低下させる（ステップＳ３）。
液晶表示装置１０（液晶パネル１１）の温度上昇は、到達する外光ＮＬとバックライト１２に起因するが、このようにバックライト１２の輝度を下げることにより、液晶パネル１１の温度上昇を抑えることができる。
続いて、制御部４１は、推定値が、予め記憶されている閾値である第２の値に達したか否かを判別する（ステップＳ４）。第２の値は、例えば、第１の値よりも大きく、これ以上液晶表示装置１０の温度が上昇すると液晶表示装置１０に重大な破損が生じる可能性が高い値に設定されている。
推定値が第２の値に達していない場合（ステップＳ４；Ｎｏ）、制御部４１は、ステップＳ４の処理を繰り返す。一方、推定値が第２の値に達した場合（ステップＳ４；Ｙｅｓ）、制御部４１は、ユーザ４に、液晶表示装置１０の動作をＯＦＦする旨を報知する第２の報知処理を実行する（ステップＳ５）。
具体的には、第２の報知処理では、制御部４１が、例えば、「高温でＨＵＤ装置が故障するおそれがあるため、表示を終了します」といったメッセージを表す表示画像のデータを出力し、液晶表示装置１０にその表示画像を表示させる。これにより、ユーザ４に前記メッセージを表す表示画像の虚像を視認させる。なお、同様のメッセージをＨＵＤ装置１の投影画像として表示させずに、車載カーナビ装置に表示させてもよいし、車載スピーカにより、音声で報知してもよい。
第２の報知処理を実行すると、制御部４１は、液晶表示装置１０をＯＦＦする、つまり、液晶パネル１１の動作を停止させるとともにバックライト１２を消灯させ（ステップＳ６）、表示制御処理を終了する。
なお、上記の処理に、推定値が第１の値を下回った後には、バックライト１２の輝度を戻す処理を加えてもよい。この場合においても、輝度を戻す前に、例えば、「ＨＵＤ装置の温度が正常になったため、標準モードに切り替えます」といったメッセージを画像もしくは音声で報知するのが好ましい。
２．第２実施形態
第２実施形態では、赤外線の強度を検出する検出部を、図２に示すＢ部、つまり、凹面鏡（第１実施形態の符号２２に相当）の背後に配置した例を説明する。なお、説明を簡潔にするため、第１実施形態と同様の組成、機能を有する各部については、第１実施形態と同様の符号を付し、適宜、説明を省略する。
第２実施形態に係るＨＵＤ装置１’では、検出部の配置と光学系の構成が、第１実施形態とは異なる。
ＨＵＤ装置１’は、図２（ａ）に示す構成と同様に配置された各部である、液晶表示装置１０、光学系２０’、検出部３０’、回路基板４０、及びハウジング５０を備える。
第２実施形態に係る光学系２０’は、図５に示すように、平面鏡２１’及び凹面鏡２２’の２つの反射部材から構成されている。
平面鏡２１’は、液晶表示装置１０からの表示光Ｌを受ける位置に配置され、入射した表示光Ｌを凹面鏡２２’に向け効率良く反射させる反射面（符号２１ａが示す面と同様）を有する。平面鏡２１’は、例えば、樹脂、ガラス等からなる板状の基材に、Ａｌ等の金属を蒸着してなるものであり、その蒸着膜によって反射面が形成されたものである。
凹面鏡２２’は、平面鏡２１’で反射した表示光Ｌを、凹面（符号２２ａが示す面と同様）で反射させることで、反射光をウインドシールド３に向かって出射する。これにより、結ばれる虚像Ｖの大きさは、表示画像が拡大された大きさのものになる。凹面鏡２２’は、例えば、可視光を反射させ、赤外線を透過させるコールドミラーであり、樹脂、ガラス等からなる板状の基材の一面上に設けられた光学薄膜（例えば、Ａｌ、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２等の蒸着膜）によって前記凹面が形成されている。
つまり、第２実施形態では、凹面鏡２２’が透過反射部材として構成されている。
検出部３０’は、第１実施形態に係る検出部３０と同様の機能を有するが、その配置が異なる。検出部３０’は、図５に示すように、凹面鏡２２’の背後に位置し、例えば、赤外光の強度を検出する赤外線センサからなる。検出部３０’は、液晶表示装置１０からウインドシールド３に至る表示光Ｌの光路を逆向きに伝搬する外光ＮＬのうち凹面鏡２２’を透過した赤外光の光路上に位置し、赤外光の強度を検出する。具体的には、検出部３０’は、受けた赤外光の強さを示す検出信号を制御部４１に供給する。
以上の構成からなるＨＵＤ装置１’も、第１実施形態と同様に、表示制御処理を実行する。このようなＨＵＤ装置１’によっても、簡単な構成で、液晶表示装置１０の画像表示を妨げることなく、液晶表示装置１０の中央部の温度を、良好に推定できる。
以上に説明したＨＵＤ装置１、１’によれば、外光ＮＬの入り込みによる液晶表示装置１０の破損を極力回避することができる。これは、以下の構成によって実現される。
第１実施形態に係るＨＵＤ装置１は、液晶パネル１１と液晶パネル１１を背後から照らすバックライト１２とを有し、バックライト１２の光によって透過表示を行う液晶表示装置１０と、液晶表示装置１０を駆動制御する制御部４１（制御手段の一例）と、液晶表示装置１０が透過表示を行うことによって出射された所定の表示画像を表す表示光Ｌを、少なくとも一回は反射させてウインドシールド３（透明板の一例）に到達させる光学系２０と、を備え、ユーザ４（観察者）に前記表示画像の虚像Ｖをウインドシールド３を介して前方の風景と重ねて視認させるＨＵＤ装置であって、光学系２０は、平面鏡２１及び凹面鏡２２（１つ以上の反射部材の一例）から構成され、平面鏡２１は、入射した光のうち、赤外光を背後に透過させ、可視光を反射させるコールドミラー（透過反射部材の一例）であり、平面鏡２１の背後に位置し、液晶表示装置１０からウインドシールド３に至る表示光Ｌの光路を表示光Ｌとは逆向きに伝搬する外光ＮＬのうち平面鏡２１を透過した赤外光を受け、受けた光の強度を検出する検出部３０（検出手段の一例）を備え、制御部４１は、検出部３０が検出した前記強度が所定の閾値を超えた場合に、バックライト１２の光の輝度を低下させるか、バックライト１２を消灯させる。
第２実施形態に係るＨＵＤ装置１’は、液晶パネル１１と液晶パネル１１を背後から照らすバックライト１２とを有し、バックライト１２の光によって透過表示を行う液晶表示装置１０と、液晶表示装置１０を駆動制御する制御部４１（制御手段の一例）と、液晶表示装置１０が透過表示を行うことによって出射された所定の表示画像を表す表示光Ｌを、少なくとも一回は反射させてウインドシールド３（透明板の一例）に到達させる光学系２０’と、を備え、ユーザ４（観察者）に前記表示画像の虚像Ｖをウインドシールド３を介して前方の風景と重ねて視認させるＨＵＤ装置であって、光学系２０’は、平面鏡２１’及び凹面鏡２２’（１つ以上の反射部材の一例）から構成され、凹面鏡２２’は、入射した光のうち、赤外光を背後に透過させ、可視光を反射させるコールドミラー（透過反射部材の一例）であり、凹面鏡２２’の背後に位置し、液晶表示装置１０からウインドシールド３に至る表示光Ｌの光路を表示光Ｌとは逆向きに伝搬する外光ＮＬのうち凹面鏡２２’を透過した赤外光を受け、受けた光の強度を検出する検出部３０’（検出手段の一例）を備え、制御部４１は、検出部３０’が検出した前記強度が所定の閾値を超えた場合に、バックライト１２の光の輝度を低下させるか、バックライト１２を消灯させる。
また、ＨＵＤ装置１、１’では、制御部４１は、検出部３０、３０’が検出した前記強度が所定の閾値を超えた場合に、ＨＵＤ装置に不具合が生じる可能性がある旨を表す情報を出力した後に、バックライト１２の光の輝度を低下させるか、バックライト１２を消灯させる。
これにより、液晶表示装置１０の表示輝度を低下、又は、表示をＯＦＦする前に、適切に、ユーザ４に事態を把握させることができる。
なお、以上の実施形態のように光学系２０、２０’を構成する反射部材として凹面鏡２２、２２’を備えており、表示画像が高画角になっている場合は、特に、ＨＵＤ装置１、１’に入り込む外光ＮＬが、液晶表示装置１０に集まりやすい。
しかし、ＨＵＤ装置１、１’によれば、検出した光の強度が所定の閾値を超えた場合、バックライト１２の輝度を低下させる、又は、液晶表示装置１０をＯＦＦすることで、装置の温度の上昇を極力抑制することができるため、液晶表示装置１０の破損を極力回避することができる。
３．変形例
なお、本発明は、上記の第１及び第２実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。以下に変形の一例を示す。
以上の実施形態では、平面鏡又は凹面鏡が可視光を反射させ、赤外線を透過させるコールドミラーから構成される例を示したが、これに限られない。
平面鏡又は凹面鏡が、他の透過反射部材（所定の波長帯域の光を背後に透過させ、前記所定の波長帯域の光以外の光を反射させる部材）であってもよい。例えば、透過反射部材として、ダイクロイックミラーを採用してもよい。この場合、平面鏡又は凹面鏡の背後に、前記所定の波長帯域の光である透過光の強度を検出する光センサを設け、この光センサからの検出信号に基づいて、制御部４１に表示制御処理を実行させればよい。つまり、液晶表示装置１０に到達する外光ＮＬの強度を推定でき、液晶表示装置１０の温度上昇を間接的に把握できれば、透過反射部材及び透過反射部材を透過した光の強度を検出する検出部の構成は適宜、変更可能である。
また、以上の説明では、光学系２０（ないしは２０’）が２枚の反射部材から構成される例を示したがこれに限られない。１枚の反射部材から光学系を構成してもよいし、３枚以上の反射部材から光学系を構成してもよい。光学系を構成する反射部材の形状・数は目的に応じて任意である。
また、光学系を構成する反射部材のうち、透過反射部材が複数あり、複数の反射部材のそれぞれの背後に検出部を設けても良い。つまり、検出部を複数設けることもできる。
また、以上の説明では、表示光Ｌを車両２のウインドシールド３で反射させることで、表示画像をユーザ４に視認させる例を示したが、これに限られない。ＨＵＤ装置が専用のコンバイナ（透明板の一例）を備え、コンバイナで表示光Ｌを反射させることで表示画像を視認させてもよい。また、ＨＵＤ装置は、ダッシュボード内に設けられるものでなく、ダッシュボード上に設置可能な据え置き型のものであってもよい。
また、以上の実施形態では、ＨＵＤ装置が搭載される乗り物の一例を車両としたが、これに限られない。ＨＵＤ装置は、オートバイ等の他の車両、建設機械、農耕機械、船舶、航空機等に搭載されるものであってもよい。
なお、本発明は以上の実施形態及び図面によって限定されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で、適宜、実施形態及び図面に変更（構成要素の削除も含む）を加えることが可能である。
１ …ＨＵＤ装置
１０…液晶表示装置
２０…光学系
２１…平面鏡
２２…凹面鏡
３０…検出部
４０…回路基板
４１…制御部
５０…ハウジング
２ …車両
３ …ウインドシールド
４ …ユーザ
５ …太陽
Ｌ …表示光
ＮＬ …外光
Ｖ …虚像

Claims (3)

  1. 液晶パネルと前記液晶パネルを背後から照らすバックライトとを有し、前記バックライトの光によって透過表示を行う液晶表示装置と、
    前記液晶表示装置を駆動制御する制御手段と、
    前記液晶表示装置が透過表示を行うことによって出射された所定の表示画像を表す表示光を、少なくとも一回は反射させて透明板に到達させる光学系と、を備え、観察者に前記表示画像の虚像を前記透明板を介して前方の風景と重ねて視認させるヘッドアップディスプレイ装置であって、
    前記光学系は、１つ以上の反射部材から構成され、
    前記１つ以上の反射部材のうち少なくとも１つは、入射した光のうち、所定の波長帯域の光を背後に透過させ、前記所定の波長帯域の光以外の光を反射させる透過反射部材であり、
    前記透過反射部材の背後に位置し、前記液晶表示装置から前記透明板に至る前記表示光の光路を前記表示光とは逆向きに伝搬する外光のうち前記透過反射部材を透過した前記所定の波長帯域の光を受け、受けた光の強度を検出する検出手段を備え、
    前記制御手段は、前記検出手段が検出した前記強度が所定の閾値を超えた場合に、前記バックライトの光の輝度を低下させるか、前記バックライトを消灯させる、
    ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
  2. 前記制御手段は、前記検出手段が検出した前記強度が所定の閾値を超えた場合に、前記ヘッドアップディスプレイ装置に不具合が生じる可能性がある旨を表す情報を出力した後に、前記バックライトの光の輝度を低下させるか、前記バックライトを消灯させる、
    ことを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  3. 前記透過反射部材は、赤外線を背後に透過させ、可視光を反射させるコールドミラーであり、
    前記検出手段は、赤外線の強度を検出する赤外線センサである、
    ことを特徴とする請求項１又は２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
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