JP2014019371A - 車両用表示制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車外の風景の明るさと重畳する画像表示光の明るさとのバランスのよい映像を提示することができる技術を提供する。
【解決手段】車両用表示制御装置において、照度センサ１３１０は、環境光の照度を取得する。画像提示部５０は、照度センサ１３１０が取得した環境光の照度をもとに、表示する画像の画像信号から生成した画像表示光の輝度を制御して当該画像表示光を投射する。コンバイナ４００は前記画像表示光が投射される。画像提示部５０は、車両のルームミラー６００に取付け可能であり、照度センサ１３１０は、画像提示部５０が車両のルームミラー６００に取付けられたときに、照度センサ１３１０のルームミラー６００の長手方向に関する位置が、当該ルームミラー６００の長手方向の幅の範囲にある。
【選択図】図１１

Description

本発明は、表示制御装置に関し、特に画像表示光に基づく画像を虚像としてユーザに提示することに利用する車両用の表示制御装置に関する。

ヘッドアップディスプレイと呼ばれる車両用表示装置が知られている。ヘッドアップディスプレイは、車外から入る光を透過すると共に、車内に配置された光学ユニットから投射された画像を反射するコンバイナと呼ばれる光学素子を用いて、車外の風景に重畳して、情報を表示する表示装置である。ヘッドアップディスプレイは、車外の景色を視認している運転者が視線や焦点をほとんど変化させることなく光学ユニットから投射された画像の情報を認識することができるため、車両用の表示装置として近年注目を集めている。

特開平１０−２７８６２９号公報

ところで、車外の風景に画像表示光を重畳する場合、車外の明るさと重畳する画像表示光の明るさのバランスがとれていないと、ユーザの視認性が低下する場合がある。そのため、例えば車両を運転する運転者等のユーザに対して、車外の風景の明るさと重畳する画像表示光の明るさとのバランスのよい映像を提示することができる技術が求められている。

本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、車外の風景の明るさと重畳する画像表示光の明るさとのバランスのよい映像を提示することができる技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のある態様は車両用表示制御装置である。この装置は、環境光の照度を取得する照度センサと、前記照度センサが取得した環境光の照度をもとに、表示する画像の画像信号から生成した画像表示光の輝度を制御して当該画像表示光を投射する画像提示部と、前記画像表示光が投射されるコンバイナとを備える。ここで前記画像提示部は、車両のルームミラーに取付け可能であり、前記照度センサは、前記画像提示部が車両のルームミラーに取付けられたときに、前記照度センサの前記ルームミラーの長手方向に関する位置が、当該ルームミラーの長手方向の幅の範囲にある。

本発明によれば、車外の風景の明るさと重畳する画像表示光の明るさとのバランスのよい映像を提示することができる技術を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る車両用表示装置であるヘッドアップディスプレイについて車両内部からの視野により示す斜視図である。 図１のヘッドアップディスプレイについてのウィンドシールド側からの視野により示す斜視図である。 光学ユニットの内部構成を光の経路と共に示す図である。 光学ユニットの内部構成を光の経路と共に示す図である。 光学ユニットの内部の一部及び基板収納部の内部の一部について示す図である。 右ハンドル車用に取付けられたヘッドアップディスプレイにおいて、投射部及びコンバイナが取り外されたときの様子を示す図である。 左ハンドル車用に基板収納部を付け替えたときの様子を示す図である。 左ハンドル車用に付け替えられたヘッドアップディスプレイを示す図である。 基板収納部をルームミラーに取り付けるための取付部材を示す斜視図である。 図９の取付部材における取付プレートの三面図である。 ルームミラーに取り付けられたヘッドアップディスプレイを示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る車両用表示装置であるヘッドアップディスプレイの機能構成を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態に係る駆動部の内部構成を模式的に示す図である。 実施の形態に係る表示制御部による車両の環境光の識別を説明するための図である。 実施の形態に係る表示制御部による車両の環境光の識別を説明するための別の図である。 画像表示基板収納部を照度センサを含む断面で切断した断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。かかる実施形態に示す具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

［本実施形態に係る車両用表示装置の外観構成］
本実施形態に係る車両用表示装置として、車両が備えるルームミラー（バックミラー）に取り付けられて使用されるヘッドアップディスプレイを例に挙げ、図１及び図２を参照して、その外観構成について説明する。図１は、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ１０を、このヘッドアップディスプレイ１０が取り付けられたルームミラー６００から車両の図示しないウィンドシールドの方に向かう視野により観察した態様を示す斜視図である。また図２は、同じく図示しないウィンドシールド（フロントガラス）からルームミラー６００の方に向かう視野により、ヘッドアップディスプレイ１０を観察した態様を示す斜視図である。以後の説明において、前後、左右及び上下で示される方向は、それぞれ車両の前方、後方、車両の左側方向、右側方向、車両が配置された路面に垂直で当該面から車両側の方向及びその反対方向を意味する。

ヘッドアップディスプレイ１０は、コンバイナ４００に虚像として表示される画像に係る画像信号を生成し、その生成された画像信号を光学ユニット２００に出力する画像表示回路基板１１１（図５に図示する）が収納された画像表示基板収納部１００を備える。画像表示回路基板１１１は、ナビゲーション装置やメディア再生装置などの後述する外部装置１６００が画像生成基板収納部１５０に出力し、画像生成基板収納部１５０において生成された画像信号が入力され、その入力された信号に対して所定の処理を行った後、光学ユニット２００に出力することもできる。この画像表示基板収納部１００が、ヘッドアップディスプレイ１０の構成要素の一つである後述する取付部材５００（図９参照）と連結され、取付部材５００がルームミラー６００を保持することで、ヘッドアップディスプレイ１０がルームミラー６００に取り付けられる。なお、画像表示基板収納部１００と取付部材５００との連結、及び取付部材５００のルームミラー６００の保持に係る各機構の詳細については後述する。また、ヘッドアップディスプレイ１０の全体構成の説明及び理解の容易のため、図１及び図２では取付部材５００の記載を省略している。なお、画像生成基板収納部１５０と画像表示基板収納部１００とは、ケーブル１９０で接続されている。

ヘッドアップディスプレイ１０は、画像表示回路基板１１１から出力された画像信号が入力される光学ユニット２００を備える。光学ユニット２００は、光学ユニット本体２１０、及び投射部３００を備える。光学ユニット本体２１０には、後述する光源２３１、画像表示素子２４０、及び各種光学レンズなどが収納される。投射部３００には、後述する各種投射ミラー及び中間像スクリーン３６０が収納される。画像表示回路基板１１１が出力した画像信号は、光学ユニット本体２１０の上記各デバイス、及び投射部３００の上記各デバイスを介して、投射口３０１から凹面形状を有するコンバイナ４００に画像表示光として投射される。なお、本実施形態では画像表示素子２４０として反射型液晶表示パネルであるＬＣＯＳ（Liquid crystal on silicon）を用いる場合を例示するが、画像表示素子２４０としてＤＭＤ（Digital Micromirror Device）を用いてもよい。その場合、適用する表示素子に応じた光学系及び駆動回路で構成するものとする。また、MEMS（Micro Electro Mechanical Systems）等を用いたレーザ型の表示装置であってもよい。

運転者であるユーザは投射された画像表示光をコンバイナ４００を介して虚像として認識する。図１では、投射部３００が「Ａ」の文字の画像表示光をコンバイナ４００に投射している。ユーザはコンバイナ４００を見ることで、「Ａ」の文字が、ユーザから例えば１．７ｍ〜２．０ｍ前方（車両前方）に表示されているかのように認識する、すなわち虚像４５０を認識することができる。ここで、投射部３００からコンバイナ４００に投射される画像表示光の中心軸を投射軸３２０と定義する。

詳細は後述するが、光学ユニット２００は画像表示基板収納部１００に対して回動可能な構成となっている。さらに、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ１０では、投射部３００及びコンバイナ４００は光学ユニット本体２１０の所定の面に対して取付け向きが変更可能、また脱着可能な構成となっている。以下本明細書において、画像表示基板収納部１００と光学ユニット２００とを合わせて、「画像提示部５０」ということがある。ここで「画像提示部５０」中の画像表示基板収納部１００と光学ユニット２００とは、図１に例示するように独立していてもよいし、同一の筐体内に一体として構成されていてもよい。

［本実施形態に係る車両用表示装置の内部構成：光学系］
次にヘッドアップディスプレイ１０の内部構成について説明する。図３及び図４は、上述したヘッドアップディスプレイ１０の光学ユニット２００の内部構成について説明するための図である。図３は光学ユニット本体２１０の内部構成、及び投射部３００の内部構成の一部を画像表示光に係る光路とともに示す図である。図４は投射部３００の内部構成、及び光学ユニット本体２１０の内部構成の一部を、コンバイナ４００まで投射される画像表示光に係る光路とともに示す図である。

まず図３を参照して光学ユニット本体２１０の内部構成及び画像表示光に係る光路について説明する。光学ユニット本体２１０は、光源２３１、コリメートレンズ２３２、ＵＶ−ＩＲ（UltraViolet-InfraRed）カットフィルタ２３３、偏光子２３４、フライアイレンズ２３５、反射鏡２３６、フィールドレンズ２３７、ワイヤーグリッド偏向ビームスプリッタ２３８、１／４波長板２３９、検光子２４１、投射レンズ群２４２、及びヒートシンク２４３を備える。

光源２３１は白色、又は青色、緑色、及び赤色の三色の光を発する発光ダイオードからなる。光源２３１には発光に伴い発生する熱を放熱するためのヒートシンク２４３が取り付けられている。光源２３１が発光した光は、コリメートレンズ２３２によって平行光に変えられる。ＵＶ−ＩＲカットフィルタ２３３は、コリメートレンズ２３２を通過した平行光から紫外光及び赤外光を吸収し除去する。偏光子２３４は、ＵＶ−ＩＲカットフィルタ２３３を通過した光を乱れのないＰ偏光へと変える。そしてフライアイレンズ２３５が、偏光子２３４を通過した光の明るさを均一に整える。

反射鏡２３６は、フライアイレンズ２３５の各セルを通過した光の光路を９０度変更する。反射鏡２３６で反射された光はフィールドレンズ２３７によって集光される。フィールドレンズ２３７が集光した光は、Ｐ偏光を透過するワイヤーグリッド偏向ビームスプリッタ２３８及び１／４波長板２３９を介して、画像表示素子２４０に照射される。

画像表示素子２４０は、画素毎に赤色、緑色、及び青色のカラーフィルタを備えている。画像表示素子２４０に照射された光は、各画素に対応する色となり、画像表示素子２４０の備える液晶組成物によって変調が施され、Ｓ偏光の画像表示光となってワイヤーグリッド偏向ビームスプリッタ２３８に向けて出射される。出射されたＳ偏光の光はワイヤーグリッド偏向ビームスプリッタ２３８で反射され、光路を変えて検光子２４１を通過した後に投射レンズ群２４２へ入射される。

投射レンズ群２４２を透過した画像表示光は、光学ユニット本体２１０を出て投射部３００に入る。そして投射部３００が備える第１投射ミラー３５１が、入ってきた画像表示光の光路を変更する。

次に図４を参照して投射部３００の内部構成及び画像表示光に係る光路について説明する。投射部３００は、第１投射ミラー３５１、第２投射ミラー３５２、及び中間像スクリーン３６０を備える。

上述の通り、光学ユニット本体２１０の備えるワイヤーグリッド偏向ビームスプリッタ２３８、検光子２４１、及び投射レンズ群２４２を通過した画像表示光の光路は、第１投射ミラー３５１及び第２投射ミラー３５２によって、コンバイナ４００へと向かう光路に変更される。その間で、第２投射ミラー３５２で反射された画像表示光に基づく実像が中間像スクリーン３６０で結像する。中間像スクリーン３６０で結像した実像に係る画像表示光は、中間像スクリーン３６０を透過し、コンバイナ４００に投射される。ユーザは上述の通り、コンバイナ４００を介して、この投射された画像表示光に係る虚像を前方に認識することになる。

以上のような内部構成とすることで、ユーザは、画像表示回路基板１１１から出力された画像信号に基づく虚像を、コンバイナ４００を介して現実の風景に重畳して視認することができる。

［コンバイナ及び投射部の回動及び脱着］
図６、図７、及び図８は、ヘッドアップディスプレイ１０を右ハンドルの車両に対応した取付位置と左ハンドルの車両に対応した取付位置に取り付けた場合について説明するための図である。図６には、右ハンドルの車両用に取付けられたヘッドアップディスプレイ１０において、投射部３００及びコンバイナ４００を光学ユニット本体２１０から取り外したときの様子が示されている。右ハンドル車用に取付けられたヘッドアップディスプレイ１０では、光学ユニット本体２１０及びコンバイナ４００は運転者側から見てルームミラー６００の運転者側である右側に配置される。画像表示基板収納部１００は、第１取付面１１５と、第１取付面１１５と対向する第２取付面１１７とを有しており、図６において、第１取付面１１５が不図示の取付部材５００に接する向きでルームミラー６００に取付けられている。また、光学ユニット本体２１０は、画像表示基板収納部１００の第１取付面１１５と同じ側に第１本体面２２１を有する。第１本体面２２１に対向する光学ユニット本体２１０の面を、第２本体面２２２とする。

図６に示されるヘッドアップディスプレイ１０は、画像表示基板収納部１００の第１取付面１１５と光学ユニット本体２１０の第１本体面２２１とが下側に向き、投射部３００の投射口３０１及びコンバイナ４００の下端４０４が第１本体面２２１側にある配置状態で、ルームミラー６００に取付けられている。従って投射軸３２０は第１本体面２２１側にある（図１参照）。

図７には、左ハンドル車用に取り付けられたヘッドアップディスプレイ１０が示されている。この図に示されるように、左ハンドル車用に取り付ける場合には画像表示基板収納部１００の第２取付面１１７を下側にして、第２取付面１１７が不図示の取付部材５００に接する向きでルームミラー６００に取付けられる。この場合には、運転者側から見た場合にルームミラー６００の運転者側である左側に光学ユニット本体２１０及びコンバイナ４００が配置される。

図８は、左ハンドル車用に取り付けられたヘッドアップディスプレイ１０を示す図である。画像表示基板収納部１００の第２取付面１１７と光学ユニット本体２１０の第２本体面２２２とが同じ側である下側にあり、投射部３００の投射口３０１及びコンバイナ４００の下端４０４が、第２本体面２２２側にある配置状態で、ヘッドアップディスプレイ１０はルームミラー６００に取付けられている。

図６及び図８に示すように、投射部３００及びコンバイナ４００は、投射口３０１と下端４０４とが光学ユニット本体２１０の第１本体面２２１側または第２本体面２２２側のいずれの側にある状態でも、光学ユニット本体２１０に対して配置可能である。また図６及び図７に示すように、光学ユニット本体２１０から投射部３００及びコンバイナ４００を取り外してそれぞれの取付方向を変更することも可能であり、図示を省略するが光学ユニット本体２１０と投射部３００及びコンバイナ４００は回動部材にて連接され、回動部材を介してそれぞれの取付方向を変更することも可能である。すなわち、ヘッドアップディスプレイ１０では投射部３００及びコンバイナ４００はそれぞれ光学ユニット本体２１０に対して取付の向きを変えて取付けられることが可能であり、取付の向きを変更することにより、投射部３００からコンバイナ４００に投射される画像表示光を出射する投射口３０１の配置及び画像表示光の投射方向に関する投射軸３２０を第１本体面２２１側とすることも、第２本体面２２２側とすることもできる。

図８に示されるように、第２取付面１１７が下側になった場合であっても、投射部３００の投射口３０１が光学ユニット本体２１０の第２本体面２２２側にある状態で投射部３００を配置できるため、光学ユニット本体２１０から画像表示光が下方向に投射される。従って投射軸３２０は第２本体面２２２側にある。

上述したように、投射部３００及びコンバイナ４００は、投射口３０１と下端４０４とが光学ユニット本体２１０の第１本体面２２１側または第２本体面２２２側のいずれの側にある状態でも、光学ユニット本体２１０に対して配置可能である。すなわち、投射部３００の投射口３０１及びコンバイナ４００の下端４０４が光学ユニット本体２１０の一方の面（第１本体面２２１または第２本体面２２２）に対して、１８０°変更した位置にて、投射部３００及びコンバイナ４００を取付可能である。光学ユニット本体２１０に対する投射部３００及びコンバイナ４００の取付位置が変更でき、画像表示基板収納部１００の第１取付面１１５（または第２取付面１１７）に対する投射部３００及びコンバイナ４００の取付位置も変更できる。

ここで、投射部３００及びコンバイナ４００を、それぞれ光学ユニット本体２１０に対して１８０°取付位置を変えて取付けた場合には、コンバイナ４００で視認される画像（虚像）は、取付を変更する前と比較して向きが１８０°変わる可能性がある。そこでヘッドアップディスプレイ１０では、投射部３００又はコンバイナ４００の取付位置や向きのセンサーによる検出や運転者が図示しないリモコン等の操作部を介して設定することにより、画像表示回路基板１１１が取付変更前とは画像の向きを変更した画像信号を出力する。

例えば図６に示すように取り付けられたヘッドアップディスプレイ１０において、投射部３００の投射口３０１が第１本体面２２１側にある取付位置で出力された画像の向きと、投射部３００の投射口３０１が第２本体面２２２側にある取付位置で出力された画像の向きとを１８０°異ならせることで、光学ユニット本体２１０に対する投射部３００の取付位置が１８０°変わっても同じ向きの画像を視認することが可能となる。これは後述する画像表示部１２００内の表示調整部１２４０によって実現される。

これにより、画像表示素子２４０は投射部３００の取付位置に応じて画像の方向（上下左右、１８０°等）を変更して画像を出力するため、運転者は取付位置を変更しても画像（虚像）を視認することができる。

［ルームミラー取付部材］
次にヘッドアップディスプレイ１０をルームミラー６００に取り付けるための取付部材５００について詳述する。図９には、ヘッドアップディスプレイ１０をルームミラー６００に取り付けるための取付部材５００が示されている。この図に示されるように、取付部材５００は、ルームミラー６００を掴むようにしてルームミラー６００に固定される一対の把持部５９０と、その一対の把持部５９０と画像表示基板収納部１００とを取り付けるための取付プレート５８１とを有している。ここで、把持部５９０は、ルームミラー６００の下側端部を挟むために前後に摺動可能な爪部分を有する２つの下側把持機構部５９１と、ルームミラー６００の上側端部を挟むために前後に摺動可能な爪部分を有する２つの上側把持機構部５９２と、ルームミラー６００を後ろ側から上下に挟むために上下に摺動可能な高さ調整部５９３と、取付プレート５８１が載せられる上面に、取付プレート５８１の把持部５９０に対する位置調整を行うための長孔である位置調整溝５９４とを有している。ここで、取付プレート５８１は、一対の把持部５９０のそれぞれの上面に跨がるように配置され、位置調整溝５９４に後述する取付プレート５８１の一対の突起部５８４が係合されて取付けられる。

図１０は、図９の取付部材５００における取付プレート５８１の三面図である。この図に示されるように取付プレート５８１は、全体として略長方形の板状部材からなり、取付面である平らな表面には、一対の異なる向きの円弧形状の孔である円弧孔部５８２と、円弧孔部５８２の円弧の基となる円の中心位置にそれぞれ形成された一対の孔である中心孔部５８３と、裏面側に、把持部５９０に取り付ける際に、把持部５９０に形成された位置調整溝５９４に嵌合するよう取り付けることにより位置調整溝５９４の長手方向に摺動可能とするための突起部５８４と、を備えている。

中心孔部５８３は、取付プレート５８１の一対の突起部を結ぶ直線に直交する方向である幅方向の中央に設けられている。これに対して、一対の突起部５８４は、前述の幅方向の中央に取付けられるのではなく、中央から一定の距離（オフセットＤ）だけ、幅方向に離れた位置に配置されている。これにより、取付プレート５８１を、それぞれの突起部５８４がそれぞれの中心孔部５８３よりも高さ調整部５９３に近くなるように取り付けた第1の状態と、その第１の状態から取付プレート５８１の面に垂直な方向を軸にして一対の突起部５８４下にしたまま１８０°回転させて、幅方向の２つの端を入れ替えて利用した状態である第２の状態とで、摺動の範囲を大きく異ならせることができ、画像表示基板収納部１００の位置の調整可能範囲を大きくすることができる。なお、第２の状態とは突起部５８４が中心孔部５８３よりも高さ調整部５９３から遠くなるように取り付けた状態である。

ルームミラー６００と車のウィンドシールドとの距離は車種によって様々であるため、以上のように、一対の突起部５８４を中央からオフセットＤをとって配置することにより、ルームミラー６００に対するヘッドアップディスプレイ１０を固定する前後方向の位置の自由度が大きくなり、種々の車に装着可能となる。また、把持部５９０を複数（本実施形態では一対）設けたことによって、より様々な車に対応可能となっている。

なお、一対の把持部５９０間の距離は、２つの位置調整溝５９４の間の距離が、取付プレート５８１の２つの突起部５８４間の距離と同じ距離になるようにして、配置することもできるが、２つの位置調整溝５９４の間の距離を２つの突起部５８４間の距離よりも短くなるように一対の把持部５９０を配置することもできる。一対の突起部５８４間の距離は変わらないため、このようにして配置すると、必然的に取付プレート５８１を斜めに取り付けることになり、位置調整溝５９４の長手方向に対する角度を変化させて取付けることができる。つまり、取付プレート５８１及び画像表示基板収納部１００を取付プレート５８１上の平面に沿って回動させて角度をつけ取り付けることができる。このように、把持部５９０を複数（本実施形態では一対）設けて、その複数の把持部５９０間の距離を調整することによって、より様々な取り付け位置にすることが可能となっている。

画像表示基板収納部１００を取り付ける際には、取付プレート５８１の表面（突起部５８４が設けられていない面）と、画像表示基板収納部１００の第１取付面又は第２取付面とが重なるように配置した上で、円弧孔部５８２とその円弧の中心に位置する中心孔部５８３とから止めネジ１１８（固定部材）を挿入して、画像表示基板収納部１００をネジ止めして固定する。ネジ止めする際、画像表示基板収納部１００は、取付プレート５８１の表面上で中心孔部５８３を中心として回動可能であり、画像表示基板収納部１００の取付プレート５８１の面の法線を回転軸とする向きが調整される。このとき、中心孔部５８３を中心として、画像表示基板収納部１００、光学ユニット２００及びコンバイナ４００が一体的に回動するため、運転者がコンバイナ４００に表示される画像（虚像）を視認できる位置になるように取付プレート５８１の表面の法線を回転軸とする取付角度を調整することができる。なお、円弧孔部５８２の円弧の中心角は、運転者がコンバイナ４００に表示される画像（虚像）を視認できる位置に調整するのに十分な範囲の角度となるように定められている。また、円弧孔部５８２の円弧の中心角は、コンバイナ４００がウィンドシールドに接しない範囲の角度となるように定めることがさらに好ましい。

なお、円弧孔部５８２の円弧中心方向を内側、円弧中心方向の逆方向を外側とすると、本実施形態においては、一対の円弧孔部５８２は互いの内側が対向するように配置されているが、画像表示基板収納部１００の止めネジで止められる位置によっては、互いの外側が対向するように配置されていてもよい。

図１１には、ルームミラー６００に取り付けられたヘッドアップディスプレイ１０が示されている。取付部材５００の把持部５９０は、ルームミラー６００の裏面（ここではミラーがない面）からルームミラー６００の上端及び下端を２カ所で把持し、取付プレート５８１は、突起部５８４を把持部５９０の上側把持機構部５９２に形成された位置調整溝５９４に嵌合させることにより、位置調整溝５９４の長手方向、主にルームミラー６００のミラー面に垂直方向の位置を調整可能に取り付けられる。また、取付プレート５８１は、画像表示基板収納部１００の取付プレート５８１面の法線を回転軸とする角度を調整可能に固定する。

図１１に示すように、画像表示基板収納部１００の筐体を構成する面のうち、画像表示基板収納部１００がルームミラー６００に取付けられたときに車両の進行方向側となる前面および前面に対向する面となる後面には、それぞれ照度センサ１３１０ａおよび照度センサ１３１０ｂが存在する。以下特に区別しない限り、照度センサ１３１０ａおよび照度センサ１３１０ｂは「照度センサ１３１０」と総称する。照度センサ１３１０の設置位置の詳細は後述する。

次に図１１を用いて、ルームミラー６００の位置とコンバイナ４００の位置との関係について説明する。なお、ルームミラー６００の長手方向を水平面と平行にするとともに、ミラー面を水平面と垂直にした状態にあるとして説明する。また、ルームミラー６００の上下方向の中央を通るとともにルームミラー６００の横方向と平行な線をルームミラー中心線６０５と呼ぶこととする。また、コンバイナ４００の上下方向の中央を通るとともにコンバイナ４００の横方向と平行な線をコンバイナ中心線４０３と呼ぶこととする。

なお、本実施形態においては、コンバイナ４００の観察角度が調整可能となっており、コンバイナ４００の観察角度を調整することに伴って、ルームミラー６００の高さに対するコンバイナ４００の相対的な高さも変わってくる。コンバイナ４００とルームミラー６００との相対的な高さとは、コンバイナ中心線４０３の高さと、ルームミラー中心線６０５の高さとの差であると言い換えることができる。例えばコンバイナ中心線４０３がルームミラー中心線６０５よりも高い位置にある場合は、コンバイナ４００がルームミラー６００よりも相対的に高い位置にあると言える。

また、コンバイナ４００の位置条件は使用状態（画像を投射しその画像をユーザが視認できる状態）におけるコンバイナ４００の位置全てで満たすことが好ましい。つまり、コンバイナ４００が取り得る観察角度全てで満たすことが好ましいが、少なくとも、コンバイナ４００が取り得る、ルームミラー６００の高さに対する相対的な高さの内の平均の高さにあるときに満たしていれば十分な効果を発揮できる。例えば、コンバイナ４００のルームミラー６００の高さに対する相対的な高さを、コンバイナ中心線４０３がルームミラー中心線６０５よりも５ｃｍ高い位置から５ｃｍ低い位置まで調整可能な場合は、コンバイナ中心線４０３とルームミラー中心線６０５とが同じ高さにあるときに満たせばよい。

また、ルームミラー６００の高さに対するコンバイナ４００の相対的な高さを、ネジ止め等によって調整できないように固定できるよう構成した場合、つまり、ヘッドアップディスプレイ１０が車両のルームミラー６００に取付けることに伴ってルームミラー６００の高さに対するコンバイナ４００の相対的な高さが固定されるように（高さが一意に決まるように）構成した場合は、その固定された位置において、以下で説明するコンバイナ４００の位置条件を満たせばよい。また、図１１に示されるように、ルームミラー６００は、横方向（長手方向）の長さＬ及び上下方向の高さＨを有している。

［画像表示制御装置の機能構成］
以上、本発明の実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ１０の機構について説明した。次に、本発明の実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ１０内部の機能構成について説明する。より具体的には、本発明の実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ１０を画像表示制御装置として捉え、画像表示制御装置の機能構成について説明する。

図１２は、本発明の実施の形態に係る車両用表示装置であるヘッドアップディスプレイ１０の表示制御を実行する表示制御装置１０００の機能構成を模式的に示す図である。表示制御装置１０００は、画像生成部１１００と画像表示部１２００とを含む。

画像生成部１１００は、画像生成基板収納部１５０内の図示しない画像生成基板に実装された画像生成回路によって実現される。画像生成部１１００は、画像制御部１１１０、画像処理部１１４０、操作受付部１１７０、および情報取得部１１８０を含む。

操作受付部１１７０は、運転者等の車両の搭乗者であるユーザの操作を受け付けるユーザインタフェースである。操作受付部１１７０は、図示しないリモコンや操作ボタンを介してユーザからの操作指示を受け付ける。情報取得部１１８０は、図示しない車載センサ群から車両の走行環境に関する情報を取得する。車載センサ群は、例えば車速センサ、蛇角センサ、パーキングブレーキのセンサ、雨滴センサ、ワイパーの動作に関するセンサ、またはウィンかの動作に関するセンサを含む。これら各センサは車載センサ群の一例であり、車載センサ群は必ずしもこれら全てを含む必要はなく、また、これ以外のセンサを含んでもよい。いずれのセンサを搭載するかは、実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ１０の想定される利用シーンに応じて定めればよい。

画像制御部１１１０は、操作受付部１１７０が取得したユーザからの指示と情報取得部１１８０が取得した車両の走行環境に関する情報をもとに、画像処理部１１４０の動作を制御する。画像処理部１１４０は、外部装置１６００から取得した映像を画像表示部１２００（後述する）に出力する形式に変換したり、表示制御装置１０００の設定画面をユーザに表示するＯＳＤ（On Screen Display）を生成したりする。ここで外部装置１６００から取得する映像の例としては、カーナビゲーションシステムから取得するナビゲーション画像、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）プレイヤから取得する映像、スマートフォンから取得するナビゲーション画像、または車載カメラから取得した映像等である。これら映像や画像は画像処理部１１４０が取得する情報の例である。いずれの情報を取得するかは、実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ１０の想定される利用シーンに応じて定めればよい。

画像処理部１１４０は、画像制御部１１１０の制御の下、外部装置１６００から取得した画像の画像表示部１２００への出力を制御したり、外部装置１６００から取得した画像にＯＳＤを重畳して画像表示部１２００へ出力したりする。

次に、表示制御装置１０００中の画像表示部１２００について説明する。

画像表示部１２００は、上述した画像表示回路基板１１１に実装された画像表示回路によって実現される。画像表示部１２００は、表示制御部１２１０、表示調整部１２４０、および駆動部１２７０を含む。

表示制御部１２１０は、画像制御部１１１０を介して、操作受付部１１７０が取得したユーザからの指示と情報取得部１１８０が取得した車両の走行環境に関する情報とを取得する。表示制御部１２１０はまた、光学ユニットセンサ群１３００中の照度センサ１３１０から車両の環境光の照度に関する情報を取得する。表示制御部１２１０はさらに、光学ユニットセンサ群１３００中の図示しない温度センサから光源２３１の温度を取得する。

表示調整部１２４０は、表示制御部１２１０の制御の下、画像処理部１１４０から取得した画像を調整する。表示調整部１４０は例えば、投射部３００の投射口３０１が第１本体面２２１側にある取付位置で取り付けられた状態から第２本体面２２２側にある取付位置に取り付け位置を変更された場合、出力すべき画像の向きを１８０°反転した画像の画像信号を生成する。

駆動部１２７０は、画像表示素子２４０の動作および光源２３１の発光量を制御する。図１３は、本発明の実施の形態に係る駆動部１２７０の内部構成を模式的に示す図である。駆動部１２７０は、光源駆動部１２７２および画像表示素子駆動部１２７４を含む。

画像表示素子駆動部１２７４は、表示調整部１２４０から表示すべき画像信号を取得し、上述した画像表示素子２４０に出力する。光源駆動部１２７２は、表示制御部１２１０の制御の下、光源２３１が出力する光の量を制御する。具体的には、例えば表示制御部１２１０は、照度センサ１３１０が取得した環境光の照度が大きい場合は、環境光の照度が小さい場合よりも、光源２３１が出力する光の量を多くさせるように光源駆動部１２７２を制御する。

図１４は、実施の形態に係る表示制御部１２１０による車両の環境光の識別を説明するための図であり、照度センサ１３１０が測定する環境光の照度の時間変化の一例を示す図である。照度センサ１３１０は、環境光の照度を測定するために定められた所定の照度測定基準期間Ｔを単位として環境光の照度を計測する。表示制御部１２１０は、照度センサ１３１０が照度測定基準期間Ｔの間に計測した環境光の照度の平均値を計算する。図１４においては、照度測定基準期間Ｔは、Ｔ１〜Ｔ４までの４期間分図示されており、各期間における環境光の照度の平均値は一点鎖線で示されている。なお、照度測定基準期間Ｔの具体的な長さは、照度センサ１３１０の設置位置や精度等を考慮して実験により定めればよいが、例えば２秒間である。

図１４に示すように、表示制御部１２１０は、環境光の照度を所定数の照度範囲に分割し、各期間における環境光の照度の平均値がいずれの照度範囲に含まれるかを調べる。図１４に示す例では、環境光の照度範囲はＲ１〜Ｒ４までの４つの範囲に分割されている。例えば照度測定基準期間Ｔ１における環境光の照度の平均値は照度範囲Ｒ２に分類されており、照度測定基準期間Ｔ３における環境光の照度の平均値は照度範囲Ｒ４に分類されている。なお、環境光の照度範囲の分割数は４つに限られず、照度センサ１３１０の精度等を考慮して適宜変更することができる。そして、環境光の照度の平均値から得られた照度範囲を示す情報が図１３の照度記憶部１２７５に順次保持される。

図１５は、実施の形態に係る表示制御部１２１０による車両の環境光の識別を説明するための別の図であり、環境光の照度範囲と光源２３１が出力すべき光の輝度との対応関係を示す図である。図１５に示す対応関係は、表示制御部１２１０内の図示しない格納領域に記録されている。

表示制御部１２１０は、上記で求めた環境光の照度範囲毎に、光源２３１が出力すべき輝度の代表値を選択する。図１５に示すように、表示制御部１２１０は代表値と、ユーザが設定した明るさカーブとをもとに、光源２３１が出力すべき光の輝度を設定する。図１５に示す例では、ユーザは五種類の明るさカーブから実際に設定する明るさカーブを選択する。これにより、ユーザは好みに応じて光源２３１が出力する光の輝度、すなわち、コンバイナ４００を介して観察する虚像４５０の明るさを変更することができる。

ここで、設定した輝度の継続時間Ｔｃは照度の照度測定基準期間Ｔ以上とし、設定した輝度をＴｃ秒間維持したら、照度記憶部１２７５に保持されている照度範囲に応じた輝度を設定する動作にしてもよい。これによって、環境光の照度の平均値を求める時間が長くなると短い時間間隔での環境光の照度の変化に追随できなくなる、ということがなくなり、より良い構成となる。

以上説明したように、表示制御部１２１０は環境光の照度に応じて光源２３１が出力すべき光の輝度の設定を変更する。これにより、例えば晴天時の昼間のように車両の外が明るい場合にはコンバイナ４００に投射する画像表示光の光量が増えるため、画像表示光の視認性が向上する。反対に、夜間のように車両の外が暗い場合にはコンバイナ４００に投射する画像表示光の光量が減少するため、車外の風景の視認性が向上する。このように、車両の環境光に応じてコンバイナ４００に投射する画像表示光の光量を調整することにより、車外の風景とそこに重畳して表示する虚像とのいずれの視認性をも高めることができる。

なお、表示制御部１２１０は、上述の図１４を参照して説明した照度センサ１３１０の計測値に基づく照度範囲によらず、照度範囲を固定して光源２３１が出力すべき光の輝度を設定してもよい。より具体的には、表示制御部１２１０は、図１５に示す環境光の照度範囲を、例えばＲ３に固定して光源２３１が出力すべき光の輝度を設定する。これにより、ユーザは環境光によらず常に好みの明るさの虚像４５０を観察することが可能となる。

［照度センサの設置位置］
以上説明したように、実施の形態に係る表示制御部１２１０は、車両の環境光を取得する照度センサ１３１０の出力値を基に、光源２３１が出力する光の輝度を制御する。このため、照度センサ１３１０は、車両の環境光を適切に取得できる位置に設置されることが好ましい。そこで以下、再び図１１を参照しながら照度センサ１３１０の設置位置について説明する。

上述したとおり、本発明の実施の形態に係る画像提示部５０はルームミラー６００に取り付けて使用される。ルームミラー６００は車両内部の内、ウィンドシールドの中央かつ上方に設置されるのが通常である。そこで、照度センサ１３１０は、画像提示部５０がルームミラー６００に取付けられた状態で、ルームミラー６００の長手方向に関する設置位置、すなわちルームミラー中心線６０５と平行な方向の設置位置が、ルームミラー６００の幅Ｌの範囲となる位置に設置される。ここで、ルームミラー６００の幅Ｌの範囲となる位置とは、ルームミラー６００の長手方向の幅の一端から他端までの範囲の間の位置を示す。これにより、照度センサ１３１０はウィンドシールドの中央付近に設置されることになり、したがって車両の中央付近に設置されることになる。ゆえに、照度センサ１３１０は車両の環境光を適切に取得することが可能となる。

また上述したように、表示制御部１２１０は、照度センサ１３１０が取得した照度をもとに、外の風景とコンバイナ４００を介して重畳される虚像との光量を調整する。このため、画像表示光が投射されるコンバイナ４００はルームミラー６００の横方向（長手方向）に設置されることを考慮すると、照度センサ１３１０は、ルームミラー６００の幅Ｌの範囲となる位置であり、かつコンバイナ４００に近い方がより好ましい。

また一方で、画像表示基板収納部１００は、取付プレート５８１に取り付けるための第１取付面１１５と、第１取付面１１５と対向する第２取付面１１７とを有しており、取り付ける車両が右ハンドル車用か左ハンドル車用かとによって、第１取付面１１５と第２取付面１１７とのいずれかを選択して取り付ける。そのため、照度センサ１３１０は、画像提示部５０中の画像表示基板収納部１００が第１取付面１１５または第２取付面１１７のいずれの面で取付プレート５８１と取り付けられても、ルームミラー６００の長手方向に関する位置が、ルームミラー６００の幅Ｌの範囲となる位置に設置されるように構成される。

より具体的には、照度センサ１３１０は画像提示部５０中の画像表示基板収納部１００が取付プレート５８１に取り付けられたときに、一対の把持部５９０の間にあるような位置に設置される。一対の把持部５９０はそれぞれルームミラーを掴むようにして固定するため、画像提示部５０中の画像表示基板収納部１００が第１取付面１１５または第２取付面１１７のいずれの面で前記把持部の上面と取り付けられても、照度センサ１３１０がふたつの把持部５９０の間に存在すれば、ルームミラー６００の幅Ｌの範囲となる位置となるからである。

さらに、画像表示基板収納部１００を第１取付面１１５で取付プレート５８１に取り付ける場合と、第２取付面１１７で取付プレート５８１に取り付ける場合とでは、画像表示基板収納部１００の天地が逆になる。そこで照度センサ１３１０は、画像提示部５０中の画像表示基板収納部１００が第１取付面１１５または第２取付面１１７のいずれの面で取付プレート５８１と取り付けられたとしても、鉛直方向の位置が同じ位置となるように構成されている。

図１６は、画像表示基板収納部１００を照度センサ１３１０ａを含む断面で切断した断面図である。図１６に示すように、照度センサ１３１０ａから第１取付面１１５に至るまでの距離Ｍ１と、照度センサ１３１０ａから第２取付面１１７に至るまでの距離Ｍ２とが等しい距離となる位置に、照度センサ１３１０ａは設置されている。この結果、照度センサ１３１０ａは第１取付面１１５と第２取付面１１７とに関して対称の位置存在することになる。これにより、画像提示部５０中の画像表示基板収納部１００が第１取付面１１５または第２取付面１１７のいずれの面で取付プレート５８１と取り付けられたとしても、照度センサ１３１０の鉛直方向の設置位置が同じ位置となり、いずれの場合の環境光の集光条件を一致させることが可能となる。なお、図１６は照度センサ１３１０ａと、第１取付面１１５および第２取付面１１７との関係を図示したものであるが、照度センサ１３１０ｂと、第１取付面１１５および第２取付面１１７との関係も同様である。すなわち、照度センサ１３１０ｂは、画像提示部５０中の画像表示基板収納部１００が第１取付面１１５または第２取付面１１７のいずれの面で取付プレート５８１と取り付けられたとしても、鉛直方向の位置が同じ位置となるように構成されている。

以上説明したように、本発明の実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ１０によれば、車外の風景の明るさと重畳する画像表示光の明るさとのバランスのよい映像を提示することができる技術を提供することができる。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

上記本発明の実施の形態では、画像表示基板収納部１００の筐体の前面および後面のそれぞれに照度センサ１３１０が備えられている場合について説明したが、照度センサ１３１０は前面または後面のいずれかに設置されていてもよい。照度センサ１３１０が画像表示基板収納部１００の筐体の前面に設置される場合は、車両の外部の環境光を主に測定することになり、照度センサ１３１０が後面に設置される場合は車両の内部の環境光を主に測定することになる。

前者の場合、画像表示光を重畳する対象となる車外の風景の明るさを直接測定できる点で有利である。後者の場合、例えばウィンドシールドに日光よけのスモークが存在して車外の風景の明るさの測定が難しい場合の代替手段として有用である。

１０ ヘッドアップディスプレイ、 ５０ 画像提示部、 １００ 画像表示基板収納部、 １１１ 画像表示回路基板、 １１５ 第１取付面、 １１７ 第２取付面、 １１８ 止めネジ、 １４０ 表示調整部、 １５０ 画像生成基板収納部、 １９０ ケーブル、 ２００ 光学ユニット、 ２１０ 光学ユニット本体、 ２２１ 第１本体面、 ２２２ 第２本体面、 ２３１ 光源、 ２３２ コリメートレンズ、 ２３３ カットフィルタ、 ２３３ ＵＶ−ＩＲカットフィルタ、 ２３４ 偏光子、 ２３５ フライアイレンズ、 ２３６ 反射鏡、 ２３７ フィールドレンズ、 ２３８ ワイヤーグリッド偏向ビームスプリッタ、 ２３９ １／４波長板、 ２４０ 画像表示素子、 ２４１ 検光子、 ２４２ 投射レンズ群、 ２４３ ヒートシンク、 ３００ 投射部、 ３０１ 投射口、 ３２０ 投射軸、 ３５１ 第１投射ミラー、 ３５２ 第２投射ミラー、 ３６０ 中間像スクリーン、 ４００ コンバイナ、 ４０３ コンバイナ中心線、 ４０４ 下端、 ４５０ 虚像、 ５００ 取付部材、 ５８１ 取付プレート、 ５８２ 円弧孔部、 ５８３ 中心孔部、 ５８４ 突起部、 ５９０ 把持部、 ５９１ 下側把持機構部、 ５９２ 上側把持機構部、 ５９３ 調整部、 ５９４ 位置調整溝、 ６００ ルームミラー、 ６０５ ルームミラー中心線、 １０００ 表示制御装置、 １１００ 画像生成部、 １１１０ 画像制御部、 １１４０ 画像処理部、 １１７０ 操作受付部、 １１８０ 情報取得部、 １２００ 画像表示部、 １２１０ 表示制御部、 １２４０ 表示調整部、 １２７０ 駆動部、 １２７２ 光源駆動部、 １２７４ 画像表示素子駆動部、 １２７５ 照度記憶部、 １３００ 光学ユニットセンサ群、 １３１０ 照度センサ、 １６００ 外部装置。

Claims (5)

1. 車両用表示制御装置において、
   環境光の照度を取得する照度センサと、
   前記照度センサが取得した環境光の照度をもとに、表示する画像の画像信号から生成した画像表示光の輝度を制御して当該画像表示光を投射する画像提示部と、
   前記画像表示光が投射されるコンバイナとを備え、
   前記画像提示部は、車両のルームミラーに取付け可能であり、
   前記照度センサは、前記画像提示部が車両のルームミラーに取付けられたときに、前記照度センサの前記ルームミラーの長手方向に関する位置が、当該ルームミラーの長手方向の幅の範囲にあることを特徴とする車両用表示制御装置。
2. 前記照度センサは、前記画像提示部の筐体を構成する面のうち、前記画像提示部が車両のルームミラーに取付けられたときに車両の進行方向側となる前面または当該前面に対向する面となる後面の少なくとも一方に設けられることを特徴とする請求項１に記載の車両用表示制御装置。
3. 前記画像提示部を固定する取付プレートを備えるとともに前記ルームミラーに固定される把持部をさらに備え、
   前記画像提示部は、前記画像提示部の筐体を構成する面のうち、第１取付面および第１取付面と対向する面である第２取付面とのふたつの面において前記取付プレートと取り付け可能に構成されており、
   前記照度センサは、前記画像提示部が前記第１取付面または前記第２取付面のいずれの面で前記取付プレートと取り付けられても、前記照度センサの前記ルームミラーの長手方向に関する位置が、当該ルームミラーの長手方向の幅の範囲にあることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用表示制御装置。
4. 前記把持部は前記ルームミラーを掴むようにして固定する固定部材をふたつ有し、
   前記照度センサは、前記画像提示部が前記取付プレートと取り付けられたときに、前記照度センサの前記ルームミラーの長手方向に関する位置が、前記ふたつの固定部材の間にあることを特徴とする請求項３に記載の車両用表示制御装置。
5. 前記照度センサは、前記画像提示部が前記第１取付面または前記第２取付面のいずれの面で前記取付プレートと取り付けても、鉛直方向の位置が同じであることを特徴とする請求項３または４に記載の車両用表示制御装置。

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