JP2019164219A - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】虚像の視認性を高め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】ヘッドアップディスプレイ装置１は、レーザ光を射出するレーザ素子２６と、前記レーザ素子に供給する電流を制御する制御部２５ａと、前記レーザ素子からのレーザ光を主走査方向ＭＳに複数回走査しながら、前記主走査方向と直交する副走査方向ＳＳに走査することで走査領域ＳＲに画像ＩＭを生成する画像生成部２４と、を含み、車両１００におけるアイポイントＥＰに対向する位置に配置された反射部材１０に向けて前記画像を表す表示光ＬＤを投射する表示装置２０を含み、前記制御部は、前記主走査方向における前記画像のエッジＥ１において前記レーザ素子に供給する電流の大きさを前記画像における前記エッジ以外において前記レーザ素子に供給する電流の最大値ＭＸよりも大きくする。【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。

車両のウインドシールドなどを介して虚像を運転者の前方に表示するヘッドアップディスプレイ装置がある。例えば、特許文献１には、撮像手段によって得られた撮像データから所定区画毎の明るさ情報を求め、この明るさ情報に基づいて、表示光の輝度を部分的に変更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、に関する技術が開示されている。

特開２０１６−９７８１８号公報

ところで、ヘッドアップディスプレイ装置によって表示される虚像の視認性を高めることについて、なお改良の余地がある。

本発明の目的は、虚像の視認性を高め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である。

本発明のヘッドアップディスプレイ装置は、レーザ光を射出するレーザ素子と、レーザ素子に供給する電流を制御する制御部と、レーザ素子からのレーザ光を主走査方向に複数回走査しながら、主走査方向と直交する副走査方向に走査することで走査領域に画像を生成する画像生成部と、を含み、車両におけるアイポイントに対向する位置に配置された反射部材に向けて画像を表す表示光を投射する表示装置を含み、制御部は、主走査方向における画像のエッジにおいてレーザ素子に供給する電流の大きさを画像におけるエッジ以外においてレーザ素子に供給する電流の最大値よりも大きくすることを特徴とする。

本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置において、制御部は、主走査方向における画像のエッジにおいてレーザ素子に供給する電流の大きさを画像におけるエッジ以外においてレーザ素子に供給する電流の最大値よりも大きくする。本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置によれば、表示される虚像の視認性を高めることができるという効果を奏する。

図１は、実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置を示す概略図である。 図２は、実施形態の投影装置を示す概略構成図である。 図３は、実施形態の走査領域を示す平面図である。 図４は、実施形態におけるレーザ光の走査時間とレーザ素子への供給電流との関係を示すグラフ図である。 図５は、実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置における画像の表示方法を示すフローチャート図である。 図６は、第１画像信号からエッジ信号部を判定する過程を示すグラフ図である。 図７は、第１画像信号を第２画像信号に変換する過程を示すグラフ図である。 図８は、第１画像信号に基づいて表示される画像、および第２画像信号に基づいて表示される画像を示す図である。 図９は、実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置によって表示される虚像を示す図である。 図１０は、実施形態の第１変形例におけるレーザ素子の許容出力とレーザ出力の平均デューティ比との関係を示すグラフ図である。 図１１は、実施形態の第２変形例に係るヘッドアップディスプレイ装置を示す概略図である。 図１２は、実施形態の第２変形例の投影装置を示す概略構成図である。 図１３は、実施形態の第２変形例に係るヘッドアップディスプレイ装置によって表示される虚像を示す図である。

以下に、本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。

［実施形態］
図１から図９を参照して、実施形態について説明する。実施形態は、ヘッドアップディスプレイ装置に関する。図１は、実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置を示す概略図である。図２は、実施形態の投影装置を示す概略構成図である。図３は、実施形態の走査領域を示す平面図である。図４は、実施形態におけるレーザ光の走査時間とレーザ素子への供給電流との関係を示すグラフ図である。ここで、図４は、図３に示す領域Ｒ１における走査時間とレーザ素子への供給電流との関係を示すグラフ図である。図５は、実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置における画像の表示方法を示すフローチャート図である。図６は、第１画像信号からエッジ信号部を判定する過程を示すグラフ図である。図７は、第１画像信号を第２画像信号に変換する過程を示すグラフ図である。図８は、第１画像信号に基づいて表示される画像、および第２画像信号に基づいて表示される画像を示す図である。図９は、実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置によって表示される虚像を示す図である。

図１に示すように、実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１は、車両１００に搭載される。実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１は、表示装置２０を含む。実施形態の表示装置２０は、車両１００のインストルメントパネル１０１によって覆われた収容部に収容されている。インストルメントパネル１０１の上面には、開口部１０１ａが設けられている。表示装置２０は、開口部１０１ａを介して反射部材１０に向けて表示光ＬＤを投射する。

反射部材１０は、車両１００におけるアイポイントＥＰに対向する位置に配置されている。反射部材１０は、表示装置２０から投射される表示光ＬＤを反射する部材である。実施形態の反射部材１０は、ウインドシールドである。反射部材１０は、入射する光の一部を反射し、光の一部を透過させる半透過性のコーティングなどがなされたウインドシールドであってもよい。表示装置２０から反射部材１０に向けて投射された表示光ＬＤは、反射部材１０から車両１００のアイポイントＥＰに向けて反射される。表示光ＬＤがアイポイントＥＰに向けて反射されることで、運転者Ｄから見た場合に反射部材１０よりも車両１００の前方で虚像Ｓが結像する。

表示装置２０は、投影装置２１およびミラー２２を含む。投影装置２１は、ミラー２２に向かって表示光ＬＤを投射する。ミラー２２は、投影装置２１からの表示光ＬＤを反射部材１０に向けて反射する。実施形態のミラー２２は、表示光ＬＤを拡大させて反射する拡大ミラーである。例えば、ミラー２２として非球面ミラーを用いることができる。

図２に示すように、投影装置２１は、レーザ光源部２３、画像生成部２４、制御部２５ａ、および画像信号処理部２５ｂを含む。レーザ光源部２３は、レーザ素子２６およびダイクロイックミラー２７を含んで構成されている。

実施形態においては、レーザ光源部２３は、互いに異なる波長のレーザ光を射出する３つのレーザ素子２６（第１レーザ素子２６ａ、第２レーザ素子２６ｂ、および第３レーザ素子２６ｃ）と、２つのダイクロイックミラー２７（第１ダイクロイックミラー２７ａおよび第２ダイクロイックミラー２７ｂ）と、を含んで構成されている。画像生成部２４は、走査ミラー２８、およびスクリーン２９を含む。制御部２５ａは、レーザ光源部２３および画像生成部２４を制御する装置である。制御部２５ａは、車両１００に設けられた電源部（図示せず）からの各レーザ素子２６への電流値を制御する。

各レーザ素子２６（第１〜第３レーザ素子２６ａ〜２６ｃ）は、レーザダイオード（Laser Diode:ＬＤ）などの発光素子である。レーザ素子２６は、制御部２５ａによって供給された電流に応じた出力でレーザ光を照射する。つまり、制御部２５ａによってレーザ素子２６へ供給される電流が大きい場合、レーザ光の出力も大きくなる。また、制御部２５ａによってレーザ素子２６へ供給される電流が小さい場合、レーザ光の出力も小さくなる。

レーザ素子２６には、定格電流が規定されている。ここで、定格電流とは、レーザ光を照射しつづけた状態（連続照射状態）で使用できる最大電流値を指す。

実施形態において、３つのレーザ素子２６のうち、第１レーザ素子２６ａは、赤色のレーザ光（第１レーザ光）を射出するレーザ素子である。また、第２レーザ素子２６ｂは、緑色のレーザ光（第２レーザ光）を射出するレーザ素子である。また、第３レーザ素子２６ｃは、青色のレーザ光（第３レーザ光）を射出するレーザ素子である。

ダイクロイックミラー２７は、特定の波長の光を反射し、その他の波長の光を透過する部材である。第１ダイクロイックミラー２７ａは、赤色のレーザ光を透過させ、かつ緑色のレーザ光を反射する。第２ダイクロイックミラー２７ｂは、赤色のレーザ光および緑色のレーザ光を透過させ、かつ青色のレーザ光を反射する。

第１レーザ素子２６ａは、走査ミラー２８に向けて第１レーザ光を照射できるように配置されている。第１ダイクロイックミラー２７ａおよび第２ダイクロイックミラー２７ｂは、第１レーザ素子２６ａと走査ミラー２８との間の光軸上に並んで配置されている。第１レーザ光の光軸上において、第２ダイクロイックミラー２７ｂは、第１ダイクロイックミラー２７ａよりも走査ミラー２８側に配置されている。

第１レーザ素子２６ａから射出された第１レーザ光は、第１ダイクロイックミラー２７ａおよび第２ダイクロイックミラー２７ｂを透過し、走査ミラー２８に入射する。第２レーザ素子２６ｂは、第１ダイクロイックミラー２７ａにおける第１レーザ光が入射する面とは反対側の面に向けて第２レーザ光を射出する。第２レーザ光は、第１ダイクロイックミラー２７ａによって走査ミラー２８に向けて反射される。このとき、第１ダイクロイックミラー２７ａによって反射された第２レーザ光は、第１レーザ光と同一軸上で合成される。第３レーザ素子２６ｃは、第２ダイクロイックミラー２７ｂにおける第１レーザ光および第２レーザ光が入射する面とは反対側の面に向けて、第３レーザ光を射出する。第３レーザ光は、第２ダイクロイックミラー２７ｂによって走査ミラー２８に向けて反射される。このとき、第２ダイクロイックミラー２７ｂによって反射された第３レーザ光は、第１レーザ光および第２レーザ光と同一軸上で合成される。

つまり、赤色（第１レーザ光）、緑色（第２レーザ光）、および青色（第３レーザ光）の３つのレーザ光は、第１ダイクロイックミラー２７ａおよび第２ダイクロイックミラー２７ｂによって同一軸上で合成される。したがって、第１〜第３レーザ光は、レーザ光源部２３から重畳されて出力される。制御部２５ａは、各レーザ素子２６への電流の供給を制御することによって、第１〜第３レーザ光の出力を調節して、レーザ光源部２３から出力されるレーザ光の色を制御することができる。

画像生成部２４は、走査ミラー２８によって、レーザ素子２６（第１〜第３レーザ素子２６ａ〜２６ｃ）からのレーザ光（第１レーザ光〜第３レーザ光）でスクリーン２９を走査することでスクリーン２９に画像を生成する。

走査ミラー２８は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System：微小電気機械システム）技術を利用したＭＥＭＳミラーである。ＭＥＭＳミラーは、機械要素部品、センサ、アクチュエータ、電子回路などが半導体基板上に集積化された光学デバイスである。走査ミラー２８は、本体部２８ａ、可動部２８ｂ、および可動ミラー部２８ｃを含む。

本体部２８ａは、貫通孔を有しており、可動部２８ｂおよび可動ミラー部２８ｃは、貫通孔の内側に配置されている。可動部２８ｂは、矩形枠状であり、可動ミラー部２８ｃは、円盤形状の部材である。可動ミラー部２８ｃは、可動部２８ｂで囲まれた空間に配置されている。可動部２８ｂは、第１回転軸Ｘ１方向に延在する２本の梁によって本体部２８ａと接続されている。可動部２８ｂの表面には、図示しないコイルが渦状に巻かれている。コイルには、本体部２８ａから電流が供給される。実施形態では、車両１００に設けられた電源部（図示せず）から本体部２８ａに電流が供給され、その電流がコイルにも供給される。本体部２８ａへの電流の供給は、制御部２５ａによって制御される。可動部２８ｂは、コイルに電流が供給されることにより、第１回転軸Ｘ１を回転中心として本体部２８ａに対して相対回転する。また、可動部２８ｂが第１回転軸Ｘ１を回転中心として本体部２８ａに対して相対回転することにより、可動ミラー部２８ｃも可動部２８ｂと共に本体部２８ａに対して相対回転する。

可動ミラー部２８ｃは、可動ミラー部２８ｃの両端に設けられた一対のトーションバーを介して可動部２８ｂに接続されている。トーションバーは、第２回転軸Ｘ２方向における可動ミラー部２８ｃの両端のそれぞれから、第２回転軸Ｘ２方向に沿って延在している。ここで、第１回転軸Ｘ１と第２回転軸Ｘ２とは、直交している。可動ミラー部２８ｃは、共振によって第２回転軸Ｘ２回りに回転振動する。すなわち、可動ミラー部２８ｃは、共振によって可動部２８ｂに対して相対回転する。走査ミラー２８は、可動部２８ｂが予め定められた第１周波数で回転振動する場合に、共振によって可動ミラー部２８ｃが第１周波数とは別の第２周波数で回転振動するように設計されている。

可動ミラー部２８ｃは、レーザ光源部２３から射出されたレーザ光を反射する部材である。可動ミラー部２８ｃによって反射されたレーザ光は、可動ミラー部２８ｃが第２回転軸Ｘ２回りに回転運動することにより、スクリーン２９を主走査方向ＭＳに走査する。また、可動ミラー部２８ｃによって反射されたレーザ光は、可動部２８ｂが第１回転軸Ｘ１回りに回転運動することにより、スクリーン２９を主走査方向ＭＳと直交する副走査方向ＳＳに走査する。つまり、画像生成部２４は、走査ミラー２８によって反射されたレーザ光によって、スクリーン２９を主走査方向ＭＳに複数回走査しながら副走査方向ＳＳに走査することでスクリーン２９に画像を生成する。

スクリーン２９は、可動ミラー部２８ｃとミラー２２（図１参照）との間の光路上に配置されている。スクリーン２９は、光を透過する平面状の透過性スクリーンである。実施形態のスクリーン２９は、マイクロレンズアレイである。つまり、スクリーン２９は、集積された多数のマイクロレンズを含んで平面状に構成されている。各マイクロレンズは、レーザ光を拡散させる。レーザ光が拡散されることで、運転者Ｄの姿勢の変化などによって、運転者Ｄの視線が所定の範囲内で変動したとしても、反射部材１０で反射されるレーザ光が視認可能となる。ここで、スクリーン２９は、レーザ光によって走査される走査領域ＳＲを有している。つまり、走査領域ＳＲは、可動ミラー部２８ｃによって反射されたレーザ光によって画像が生成される領域である。

実施形態の走査領域ＳＲは、矩形状に設定されている。図２に矢印Ｙ１で示すように、画像生成部２４は、走査ミラー２８によって、レーザ光（第１レーザ光〜第３レーザ光）を走査領域ＳＲに対して主走査方向ＭＳに複数回走査しながら副走査方向ＳＳに走査することで、走査領域ＳＲに画像ＩＭ（図３参照）を生成する。実施形態では、走査領域ＳＲに四角形状の画像ＩＭが生成される。走査領域ＳＲには、可動ミラー部２８ｃによって反射されたレーザ光に対応する画像ＩＭが生成される。そして、そのレーザ光は、走査領域ＳＲを透過して表示光ＬＤとなる。表示光ＬＤは、ミラー２２（図１参照）に入射する。

実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１には、画像ＩＦ（図８参照）が予め記録されている。ここで、画像ＩＦは、エッジＥＦ（主走査方向ＭＳにおける画像ＩＦのエッジ）の輝度以外が画像ＩＭと実質的に等しい画像である（図８参照）。画像ＩＦにおいて、エッジＥＦの輝度は、例えば、エッジＥＦ以外の部分の輝度の最大値以下に設定されている。ヘッドアップディスプレイ装置１は、エッジＥＦの輝度をエッジＥＦ以外の部分における輝度の最大値よりも高い輝度に変更して表示する。この処理によって、ヘッドアップディスプレイ装置１に予め記録されている画像ＩＦは、画像ＩＭとして表示される。なお、画像ＩＦは、ヘッドアップディスプレイ装置１に接続された外部記憶装置に記録されていてもよい。

実施形態の制御部２５ａは、レーザ素子２６によって、主走査方向ＭＳにおける画像ＩＭのエッジＥ１を生成する際に、エッジＥ１以外を生成する際にレーザ素子２６へ供給する電流の最大値ＭＸよりも大きな電流（強調電流ＨＣ）をレーザ素子２６へ供給する（図４参照）。この供給電流の制御によって、図３に示すように、主走査方向ＭＳにおける画像ＩＭのエッジＥ１の輝度は、画像ＩＭの他の部分の輝度と比べて高くなる。つまり、主走査方向ＭＳにおける画像ＩＭの両端部に副走査方向ＳＳに沿って延在し画像ＩＭの他の部分よりも輝度が高いエッジＥ１が生成される。

図４に示すように、制御部２５ａは、主走査方向ＭＳにおける一本の走査線において、画像ＩＭのエッジＥ１に対応する部分を走査する際に、強調電流ＨＣ（最大値ＭＸよりも大きな電流）をレーザ素子２６に供給する。強調電流ＨＣの値は、例えば、同一走査線におけるエッジＥ１以外を生成する際にレーザ素子２６へ供給される平均電流、レーザ素子２６の性能、同一走査線におけるレーザ素子２６の総点灯時間などを考慮して決定される。例えば、画像ＩＭのエッジＥ１以外の部分は、レーザ素子２６の定格電流以下の電流で生成され、エッジＥ１は、レーザ素子２６の定格電流よりも大きな電流で生成される。

実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１における画像ＩＭの生成方法の例について説明する。図５に示すように、画像信号処理部２５ｂは、第１画像信号ＳＬ１を取得する（Ｓ１）。例えば、画像信号処理部２５ｂは、画像信号出力部（図示せず）から出力された第１画像信号ＳＬ１を取得する。第１画像信号ＳＬ１は、走査領域ＳＲに生成される画像ＩＭの基となる信号である。第１画像信号ＳＬ１は、例えば、画像信号出力部によって生成され、画像信号処理部２５ｂに入力される。実施形態の第１画像信号ＳＬ１は、レーザ素子２６への供給電流に対応する信号である。つまり、第１画像信号ＳＬ１は、レーザ素子２６に供給される電流を制御することで、レーザ素子２６の出力や点灯のタイミングなどを制御する制御信号である。

画像信号処理部２５ｂは、第１画像信号ＳＬ１からエッジ信号部ＥＮを判定する（Ｓ２）。エッジ信号部ＥＮは、画像ＩＭのエッジＥ１に対応する信号である。ここで、図６に示す第１画像信号ＳＬ１は、図３に示す領域Ｒ１を走査する際に制御部２５ａに入力される信号に対応する。図６に示す上のグラフにおける縦軸は、レーザ素子２６への供給電流に対応し、横軸は、走査線における主走査方向ＭＳに沿った位置に対応する。また、図６に示す下のグラフにおける横軸は、第１画像信号ＳＬにおける主走査方向ＭＳに沿った位置に対応する。図６に示すように、実施形態の第１画像信号ＳＬ１は台形波であり、第１画像信号ＳＬ１における立ち上がりエッジ、および立ち下がりエッジの部分がそれぞれエッジ信号部ＥＮである。

例えば、第１画像信号ＳＬ１をハイパスフィルタに通すことによって、第１画像信号ＳＬ１からエッジ信号部ＥＮに対応するエッジ信号ＥＳが抽出される。この結果に基づいて、第１画像信号ＳＬ１のエッジ信号部ＥＮが判定される。

図５に示すように、画像信号処理部２５ｂは、エッジ信号部ＥＮを強調信号部ＡＬに変換することで、第１画像信号ＳＬ１を第２画像信号ＳＬ２に変換する（Ｓ３）。図７に示すように、画像信号処理部２５ｂは、主走査方向ＭＳにおける画像ＩＭのエッジＥ１に対応するエッジ信号部ＥＮを強調信号部ＡＬに変換する。強調信号部ＡＬは、レーザ素子２６に強調電流ＨＣを供給する制御信号である。つまり、第１画像信号ＳＬ１が第２画像信号ＳＬ２に変換されることによって、画像ＩＭの生成において、エッジＥ１を生成する際にレーザ素子２６へ供給される電流が強調電流ＨＣとされる。

図５に示すように、制御部２５ａは、第２画像信号ＳＬ２に基づいてレーザ素子２６への供給電流を制御する（Ｓ４）。制御部２５ａは、第２画像信号ＳＬ２に基づいてレーザ素子２６へ供給される電流を制御する。制御部２５ａに強調信号部ＡＬが入力された場合、制御部２５ａは、エッジＥ１以外においてレーザ素子２６へ供給される電流の最大値ＭＸよりも大きな電流（強調電流ＨＣ）をレーザ素子２６に供給する。この電流供給の制御によって、図３に示すように、エッジＥ１の輝度が、エッジＥ１以外の部分の輝度よりも高い画像ＩＭが生成される。

ここで、例えば、第１画像信号ＳＬ１は、画像信号出力部に予め記録されている画像ＩＦを表す信号である。図８に示すように、画像ＩＦが走査領域ＳＲに生成された場合、エッジＥＦの輝度は、例えば、エッジＥＦ以外の部分の輝度の最大値以下で生成される。実施形態の場合、画像信号処理部２５ｂによって第１画像信号ＳＬ１が第２画像信号ＳＬ２に変換されることで、画像信号出力部に予め記録されている画像ＩＦは、画像ＩＭとして表示される。つまり、画像信号処理部２５ｂは、主走査方向ＭＳにおける画像のエッジの輝度をそのエッジ以外の部分における輝度の最大値よりも高い輝度に変更する処理を行う。

以下に、実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１によって表示される虚像Ｓの具体的な例について説明する。図９に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置１は、アイポイントＥＰから見て、反射部材１０であるウインドシールドに虚像Ｓを表示させる。虚像Ｓは、走査領域ＳＲに生成された画像ＩＭに対応する。したがって、虚像Ｓは、反射部材１０における走査領域ＳＲに対応する表示領域の範囲内に表示される。

実施形態において、走行速度、積算走行距離、燃料残量、シフトポジションインジケータ、各種の警告灯（ウォーニングランプ、いわゆるテルテール）などの車両に関する運転情報が虚像Ｓとして表示される。なお、例えば、車両に関する運転情報は、例えば、冷却水温、バッテリ蓄電量、ナビゲーション情報、地図情報などでもよい。

反射部材１０（ウインドシールド）の幅方向において虚像Ｓにおける両端部Ｅ２は、虚像Ｓの両端部Ｅ２以外の部分よりも高い輝度で表示されている。この虚像Ｓの両端部Ｅ２は、画像ＩＭのエッジＥ１に対応する。虚像Ｓの両端部Ｅ２が高い輝度で表示されることにより、反射部材１０において、虚像Ｓが表示されている領域と虚像Ｓが表示されていない領域との境界が明確となり、虚像の視認性が向上する。

なお、実施形態においては、走査領域ＳＲに表示される画像ＩＭとして四角形状の画像ＩＭを例として説明したが、これに限られない。例えば、画像ＩＭの形状は、オーバル形状、三角形状、円形状であってもよい。例えば、円形状の画像ＩＭの場合、丸状の輪郭部分をエッジＥ１としてもよい。

以上説明したように、実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１は、レーザ光を射出するレーザ素子２６と、レーザ素子２６に供給する電流を制御する制御部２５ａと、レーザ素子２６からのレーザ光を主走査方向ＭＳに複数回走査しながら、主走査方向ＭＳと直交する副走査方向ＳＳに走査することで走査領域ＳＲに画像ＩＭを生成する画像生成部２４と、を含み、車両１００におけるアイポイントＥＰに対向する位置に配置された反射部材１０に向けて画像ＩＭを表す表示光ＬＤを投射する表示装置２０を含み、制御部２５ａは、主走査方向ＭＳにおける画像ＩＭのエッジＥ１においてレーザ素子２６に供給する電流の大きさを画像ＩＭにおけるエッジＥ１以外においてレーザ素子２６に供給する電流の最大値ＭＸよりも大きくする。

実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１において、制御部２５ａは、主走査方向ＭＳにおける画像ＩＭのエッジＥ１においてレーザ素子２６に供給する電流の大きさを画像ＩＭにおけるエッジＥ１以外においてレーザ素子２６に供給する電流の最大値ＭＸよりも大きくする。この供給電流の制御によって、虚像ＳにおけるエッジＥ１に対応する部分の輝度は、虚像ＳにおけるエッジＥ１以外に対応する部分の輝度よりも高くなる。実施形態では、虚像Ｓの幅方向における両端部Ｅ２の輝度が他の部分の輝度よりも高くなる。したがって、反射部材１０における虚像Ｓが表示されている領域と虚像Ｓが表示されていない領域との境界が明確となる。したがって、表示される虚像Ｓの視認性を高めることができる。

また、実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１は、画像信号処理部２５ｂを更に含み、画像信号処理部２５ｂは、レーザ素子２６に供給される電流に対応する第１画像信号ＳＬ１からエッジＥ１に対応するエッジ信号部ＥＮを判定し、エッジ信号部ＥＮを強調信号部ＡＬに変換することで第１画像信号ＳＬ１を第２画像信号ＳＬ２に変換して出力し、制御部２５ａは、第２画像信号ＳＬ２に基づいてレーザ素子２６へ供給される電流を制御し、強調信号部ＡＬが入力された場合、画像ＩＭにおけるエッジＥ１以外においてレーザ素子２６に供給する電流の最大値ＭＸよりも大きな電流をレーザ素子２６へ供給させる。

また、実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１において、制御部２５ａは、画像ＩＭのエッジＥ１においてレーザ素子２６に供給する電流の大きさをレーザ素子２６の定格電流よりも大きな電流とする。

この供給電流の制御によって、エッジＥ１の輝度をレーザ素子２６に定格電流の範囲内で電流が供給された場合に生成される画像ＩＭの輝度よりも高くすることができる。したがって、虚像ＳにおけるエッジＥ１に対応する両端部Ｅ２の輝度を高めることができる。

［実施形態の第１変形例］
図１０を参照して、実施形態の第１変形例について説明する。実施形態の第１変形例は、ヘッドアップディスプレイ装置に関する。図１０は、実施形態の第１変形例におけるレーザ素子の許容出力とレーザ出力の平均デューティ比との関係を示すグラフ図である。本変形例に係るヘッドアップディスプレイ装置１は、画像を走査する走査線におけるレーザ素子２６による出力の平均デューティ比が１００％よりも低い所定の第１の値以下である場合にレーザ素子２６に供給する電流の大きさを定格電流よりも大きな電流とする点で、上記の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１と異なる。その他の構成は、上記の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１と同様である。

平均デューティ比は、例えば、以下の［数１］のような形で求められる。

ここで、「Ｄ_ａｖ」は、平均デューティ比（％）を示している。「ｔ_ｋ」は、主走査方向ＭＳにおける一回のレーザ走査の中で、一本の走査線をｎ分割するｋ番目の位置でレーザ射出の際にレーザ素子２６に電流が供給される時間を示している。また、「ｃ_ｋ」は、一本の走査線をｎ分割するｋ番目の位置でレーザ射出の際に供給される供給電流（％）を示している。この供給電流「ｃ_ｋ」は、定格電流の値を１００％としたときの供給電流値の割合である。なお、一回のレーザ射出の中で供給電流の値が変動する場合、供給電流「ｃ_ｋ」には、その電流供給の時間に対する供給電流値の平均値が適用される。また、「Ｔ」は、主走査方向ＭＳにおける一回の走査時間を示している。すなわち、平均デューティ比は、主走査方向ＭＳにおける一回の走査時間のうちレーザ素子２６にどれだけの電流が供給されて、レーザ素子２６がどれだけの時間使用されたかを示す。制御部２５ａは、主走査方向ＭＳにおいてレーザ走査線についての平均デューティ比を取得する。なお、制御部２５ａは、主走査方向ＭＳにおいて画像ＩＭを表示する領域が複数のレーザ走査線と交差する場合、それらのレーザ走査線を合わせた平均デューティ比を取得してもよい。

図１０に示すように、本変形例のレーザ素子２６において、平均デューティ比の値がｘ％以下の場合に、定格電流を供給された際の出力（定格出力ＲＯ）よりも高い出力が許容される。ここで、「ｘ％」は、１００％よりも小さく、０％よりも大きい値である。平均デューティ比の値が１００％以下でｘ％よりも大きい場合、許容出力は、定格出力ＲＯと同程度である。したがって、この平均デューティ比の範囲内では、定格出力ＲＯよりも高い出力は、許容されていない。平均デューティ比の値がｘ％以下で、ｙ％よりも大きい場合、許容出力は、定格出力ＲＯよりも高くなる。この平均デューティ比の範囲内において、許容出力は、平均デューティ比の減少に伴うように上昇する。ここで、「ｙ％」は、ｘ％よりも小さく、０％よりも大きい値である。本変形例では、平均デューティ比の値がｘ％以下でｙ％よりも大きい範囲において、許容出力と平均デューティ比との関係は線形関係である。なお、平均デューティ比の値がｘ％以下でｙ％よりも大きい範囲において、許容出力と平均デューティ比との関係は非線形関係であってもよい。

平均デューティ比の値が約ｙ％以下の場合では、定格出力ＲＯの２倍程度の出力が許容される。例えば、上述の「ｘ％」は「５０％」であり、上述の「ｙ％」は「４０％」である。この場合、平均デューティ比が５０％以下のときに定格電流よりも大きな強調電流ＨＣをレーザ素子２６へ供給することができる。なお、レーザ素子２６の平均デューティ比と許容出力との関係は、これに限られない。例えば、レーザ素子２６における平均デューティ比と許容出力との関係は、レーザ素子２６の種類などによって変わる。

本変形例の制御部２５ａは、レーザ素子２６（第１〜第３レーザ素子２６ａ〜２６ｃ）ごとに主走査方向ＭＳにおける平均デューティ比を取得する。そして、制御部２５ａは、画像ＩＭを走査する走査線におけるレーザ素子２６の平均デューティ比の値が１００％よりも低い第１の値以下である場合に、レーザ素子２６に定格出力よりも大きな電流（強調電流ＨＣ）を供給して画像ＩＭのエッジＥ１を生成する。ここで、本変形例における第１の値は、上述の「ｘ％」である。

以上説明したように、本変形例に係るヘッドアップディスプレイ装置１において、制御部２５ａは、画像ＩＭを走査する走査線におけるレーザ素子２６による出力の平均デューティ比が１００％よりも低い所定の第１の値以下である場合に、画像ＩＭのエッジＥ１においてレーザ素子２６に供給する電流の大きさを定格電流よりも大きな電流とする。

本変形例においては、平均デューティ比「Ｄ_ａｖ」を考慮して供給電流を制御することによって、強調電流ＨＣを供給した際のレーザ素子２６への負担を削減することができる。また、レーザ素子２６に定格電流よりも大きな電流が供給されることで、レーザ素子２６に定格電流の範囲内で電流が供給された場合に生成される画像ＩＭの輝度よりもエッジＥ１の輝度を高くすることができる。したがって、虚像ＳにおけるエッジＥ１に対応する両端部Ｅ２を明確に表示することができる。

なお、平均デューティ比の値が第１の値よりも大きい場合、制御部２５ａは、平均デューティ比が第１の値以下となるように画像ＩＭにおけるエッジＥ１以外を生成するときの供給電流を低下させてもよい。この場合、制御部２５ａは、例えば、表示する必要性の低い表示要素を消したり、輝度を下げたり、表示を小さくしたりすることで平均デューティ比の値を第１の値以下になるように調整する。

［実施形態の第２変形例］
図１１、図１２および図１３を参照して、実施形態の第２変形例について説明する。実施形態の第２変形例は、ヘッドアップディスプレイ装置に関する。図１１は、実施形態の第２変形例に係るヘッドアップディスプレイ装置を示す概略図である。図１２は、実施形態の第２変形例の投影装置を示す概略構成図である。図１３は、実施形態の第２変形例に係るヘッドアップディスプレイ装置によって表示される虚像を示す図である。本変形例に係るヘッドアップディスプレイ装置１は、注意情報取得部２５ｃを含む点で、上記の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１と異なる。また、本変形例において車両１００に撮像部３０が搭載されている点で、上記の実施形態と異なる。本変形例に係るヘッドアップディスプレイ装置１におけるその他の構成は、上記の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１と同様である。

図１１に示すように、本変形例の車両１００には、車両１００の前方を撮像する撮像部３０が搭載されている。撮像部３０は、例えば、車両１００の前方を撮像するカメラなどである。また、図１２に示すように、本変形例に係るヘッドアップディスプレイ装置１は、注意情報取得部２５ｃを含む。注意情報取得部２５ｃは、車両１００の前方にある注意対象ＡＯ（図１３参照）についての情報（注意情報）を取得する。

本変形例の注意情報取得部２５ｃは、撮像部３０から撮像部３０が取得した撮像データを受け取り、注意対象ＡＯについての情報を取得する。注意情報取得部２５ｃは、注意対象ＡＯについて、例えば、注意対象ＡＯの位置、車両１００と注意対象ＡＯとの距離、注意対象ＡＯの大きさ、注意対象ＡＯの移動方向などの情報を取得する。

なお、車両１００に搭載された別の装置（対象物判定部）によって、注意対象ＡＯが判定されてもよい。この場合、例えば、撮像部３０からの撮像データは、対象物判定部に送られ、対象物判定部が撮像データから注意対象ＡＯを判定して注意対象ＡＯについての情報を検出する。そして、注意情報取得部２５ｃは、対象物判定部から注意対象ＡＯについての情報を取得する。

図１３に示すように、本変形例に係るヘッドアップディスプレイ装置１において、注意情報取得部２５ｃは、車両１００の前方にある注意対象ＡＯについての情報（注意情報）を取得する。制御部２５ａは、注意情報取得部２５ｃが取得した注意情報に基づいて、走査領域ＳＲにおける注意対象ＡＯと対応する位置に画像ＩＭを生成する。この結果、アイポイントＥＰから見て、画像ＩＭに対応する虚像Ｓが注意対象ＡＯに重畳して表示される。制御部２５ａは、画像ＩＭが注意対象ＡＯに重畳して表示される場合に、画像ＩＭのエッジＥ１においてレーザ素子２６に供給する電流の大きさを画像ＩＭのエッジＥ１以外を生成する際にレーザ素子２６へ供給する電流の最大値ＭＸよりも大きくする。

本変形例においては、注意情報取得部２５ｃは、車両１００の進行方向前方を歩行する歩行者２００を注意対象ＡＯとみなして、その情報を取得する。制御部２５ａは、画像ＩＭが歩行者２００に重畳して表示される場合に、画像ＩＭのエッジＥ１においてレーザ素子２６に供給する電流の大きさを画像ＩＭのエッジＥ１以外を生成する際にレーザ素子２６へ供給する電流の最大値ＭＸよりも大きくする。この供給電流の制御によって、アイポイントＥＰ（図１参照）から見て、歩行者２００に重畳する虚像Ｓの両端部Ｅ２の輝度は、虚像Ｓの他の部分の輝度よりも高く表示される。

以上説明したように、本変形例に係るヘッドアップディスプレイ装置１は、車両１００の前方にある注意対象ＡＯについての情報を取得する注意情報取得部２５ｃを更に含み、制御部２５ａは、画像が注意対象ＡＯに重畳して表示される場合に、画像のエッジにおいてレーザ素子２６に供給する電流の大きさを最大値ＭＸよりも大きくする。

本変形例に係るヘッドアップディスプレイ装置１において、制御部２５ａは、画像ＩＭが注意対象ＡＯに重畳して表示される場合に、画像ＩＭのエッジＥ１においてレーザ素子２６に供給する電流の大きさを最大値ＭＸよりも大きくする。この電流制御によって、注意対象ＡＯに重畳して表示された虚像Ｓの視認性を高めることができる。また、運転者Ｄが注意対象ＡＯの存在を認識することが容易となる。

なお、本変形例に係るヘッドアップディスプレイ装置１において、制御部２５ａは、画像ＩＭに対応する虚像Ｓを注意対象ＡＯと重畳させて表示させる場合のみ、エッジＥ１の輝度を高くしてもよい。また、本変形例に係るヘッドアップディスプレイ装置１において、制御部２５ａは、虚像として表示させる複数の画像のうち、注意対象ＡＯと重畳させて表示させる虚像Ｓに対応する画像ＩＭについてのみエッジＥ１の輝度を高くしてもよい。

上記の実施形態および各変形例に開示された内容は、適宜組み合わせて実行することができる。

１ ヘッドアップディスプレイ装置
１０ 反射部材
２０ 表示装置
２１ 投影装置
２２ ミラー
２３ レーザ光源部
２４ 画像生成部
２５ａ 制御部
２５ｂ 画像信号処理部
２５ｃ 注意情報取得部
２６ レーザ素子
２６ａ 第１レーザ素子
２６ｂ 第２レーザ素子
２６ｃ 第３レーザ素子
２７ ダイクロイックミラー
２７ａ 第１ダイクロイックミラー
２７ｂ 第２ダイクロイックミラー
２８ 走査ミラー
２８ａ 本体部
２８ｂ 可動部
２８ｃ 可動ミラー部
２９ スクリーン
３０ 撮像部
１００ 車両
１０１ インストルメントパネル
１０１ａ 開口部
２００ 歩行者
ＡＬ 強調信号部
ＡＯ 注意対象
Ｄ 運転者
Ｅ１、ＥＦ エッジ
Ｅ２ 端部
ＥＰ アイポイント
ＥＮ エッジ信号部
ＥＳ エッジ信号
ＩＭ、ＩＦ 画像
ＬＤ 表示光
Ｒ１ 領域
Ｓ 虚像
ＳＬ１ 第１画像信号
ＳＬ２ 第２画像信号
ＳＲ 走査領域
Ｘ１ 第１回転軸
Ｘ２ 第２回転軸

Claims (5)

1. レーザ光を射出するレーザ素子と、前記レーザ素子に供給する電流を制御する制御部と、前記レーザ素子からのレーザ光を主走査方向に複数回走査しながら、前記主走査方向と直交する副走査方向に走査することで走査領域に画像を生成する画像生成部と、を含み、車両におけるアイポイントに対向する位置に配置された反射部材に向けて前記画像を表す表示光を投射する表示装置を備え、
   前記制御部は、前記主走査方向における前記画像のエッジにおいて前記レーザ素子に供給する電流の大きさを前記画像における前記エッジ以外において前記レーザ素子に供給する電流の最大値よりも大きくする
   ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
2. 画像信号処理部を更に備え、
   前記画像信号処理部は、前記レーザ素子に供給される電流に対応する第１画像信号から前記画像のエッジに対応するエッジ信号部を判定し、前記エッジ信号部を強調信号部に変換することで前記第１画像信号を第２画像信号に変換して出力し、
   前記制御部は、前記第２画像信号に基づいて前記レーザ素子へ供給される電流を制御し、前記強調信号部が入力された場合、前記最大値よりも大きな電流を前記レーザ素子に供給する
   請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
3. 前記車両の前方にある注意対象についての情報を取得する注意情報取得部を更に備え、
   前記制御部は、前記画像が前記注意対象に重畳して表示される場合に、前記画像のエッジにおいて前記レーザ素子に供給する電流の大きさを前記最大値よりも大きくする
   請求項１または２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
4. 前記制御部は、前記画像のエッジにおいて前記レーザ素子に供給する電流の大きさを前記レーザ素子の定格電流よりも大きな電流とする
   請求項１から３の何れか１項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
5. 前記制御部は、前記画像を走査する走査線における前記レーザ素子による出力の平均デューティ比が１００％よりも低い所定の第１の値以下である場合に、前記画像のエッジにおいて前記レーザ素子に供給する電流の大きさを前記定格電流よりも大きな電流とする
   請求項４に記載のヘッドアップディスプレイ装置。

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