JP2020023251A - 表示装置、表示制御方法、およびプログラム - Google Patents

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Abstract

【課題】太陽光による温度上昇に対する耐性を向上させた表示装置を提供する。【解決手段】表示装置は、風景に重畳させて画像を観者に視認させる画像生成装置１１０と、画像生成装置１１０を制御する制御装置１５０と、画像を光として出力する投光装置１２０と、光の経路上に設けられ、所定の位置から光が虚像として形成される位置までの距離を調節可能な光学機構１２２と、光学機構１２２を通過した光を反射体２０に向けて反射する凹面鏡１２６と、光学機構１２２における前記距離を調節する第１アクチュエータと、凹面鏡１２６の反射角度を調節する第２アクチュエータと、を備え、制御装置１５０は、投光装置１２０の温度を推定し、温度が所定の上限温度以上と推定した場合に、前記距離を短くさせるよう第１アクチュエータを制御する。【選択図】図３

Description

本発明は、表示装置、表示制御方法、およびプログラムに関する。
従来、フロントウインドシールドに運転者向けの基本的な情報に関する画像を表示するヘッドアップディスプレイ装置（以下、ＨＵＤ（Head Up Display）装置と称する）が知られている（例えば、特許文献１参照）。このＨＵＤ装置を用いて、障害物や注意喚起、進行方向を示す各種マークを車両前方の風景と重ねて表示させることで、運転者は、運転時の視線の方向を前方に維持しながら、表示される各種情報を把握することができる。
特開２０１７−９１１１５号公報
しかしながら、従来の技術では、ＨＵＤ装置に太陽光が入射した場合に装置内部、特に表示素子に過剰に蓄熱される場合がある。
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、太陽光による温度上昇に対する耐性を向上させた表示装置、表示制御方法、およびプログラムを提供することを目的の一つとする。
この発明に係る表示装置、表示制御方法、およびプログラムは、以下の構成を採用した。
（１）：この発明の一態様に係る表示装置は、風景に重畳させて画像を観者に視認させる画像生成装置と、前記画像生成装置を制御する制御装置と、前記画像を光として出力する投光装置と、前記光の経路上に設けられ、所定の位置から前記光が虚像として形成される位置までの距離を調節可能な光学機構と、前記光学機構を通過した光を反射体に向けて反射する凹面鏡と、前記光学機構における前記距離を調節する第１アクチュエータと、前記凹面鏡の反射角度を調節する第２アクチュエータとを備え、前記制御装置は、前記投光装置の温度を推定し、前記温度が所定の上限温度以上と推定した場合に、前記距離を短くさせるよう前記第１アクチュエータを制御する、表示装置である。
（２）：上記（１）の態様において、前記制御装置は、前記温度が所定の上限温度以上と推定した場合に、前記光の輝度を小さくするよう前記投光装置を制御するものである。
（３）：上記（１）または（２）の態様において、前記制御装置は、前記温度が所定の上限温度以上と推定した場合に、段階的に、前記投光装置に前記光の輝度を小さくさせる、または前記第１アクチュエータに前記距離を短くさせるよう制御するものである。
（４）：上記（３）の態様において、前記制御装置は、段階的に前記投光装置または前記第１アクチュエータを制御する際に、前記温度が前記所定の上限温度以上と推定する場合に、前記第１アクチュエータに、前記距離を短くさせるよう制御し、前記温度が前記所定の上限温度以上と推定し、第１条件を満たす場合に、前記光の輝度を小さくし、前記温度が前記所定の上限温度以上と推定し、第２条件を満たす場合に、前記画像の距離をさらに短くするものである。
（５）：上記（１）から（４）のいずれかの態様において、前記制御装置は、自装置の位置および方向を測位し、測位情報に応じて前記温度を推定するものである。
（６）：上記（１）から（５）のいずれかの態様において、前記制御装置は、太陽光の前記投光装置への影響を軽減できる角度に、前記第１アクチュエータに前記凹面鏡の角度を変更させるものである。
（７）：上記（１）から（６）のいずれかの態様において、前記制御装置は、自装置が搭載されている車両が停車している場合に、太陽光が前記投光装置に入射しないように前記光の経路を遮る遮光材を操作するものである。
（８）：この発明の一態様に係る表示制御方法は、風景に重畳させて画像を観者に視認させる画像生成装置と、前記画像生成装置を制御する制御装置と、前記画像を光として出力する投光装置と、前記光の経路上に設けられ、所定の位置から前記光が虚像として形成される位置までの距離を調節可能な光学機構と、前記光学機構を通過した光を反射体に向けて反射する凹面鏡と、前記光学機構における前記距離を調節する第１アクチュエータと、前記凹面鏡の反射角度を調節する第２アクチュエータと、を制御するコンピュータが、前記投光装置の温度を推定し、前記温度が所定の上限温度以上と推定した場合に、前記距離を短くさせるよう前記第１アクチュエータを制御する、表示制御方法である。
（９）：この発明の一態様に係るプログラムは、風景に重畳させて画像を観者に視認させる画像生成装置と、前記画像生成装置を制御する制御装置と、前記画像を光として出力する投光装置と、前記光の経路上に設けられ、所定の位置から前記光が虚像として形成される位置までの距離を調節可能な光学機構と、前記光学機構を通過した光を反射体に向けて反射する凹面鏡と、前記光学機構における前記距離を調節する第１アクチュエータと、前記凹面鏡の反射角度を調節する第２アクチュエータと、を制御するコンピュータに、前記投光装置の温度を推定させ、前記温度が所定の上限温度以上と推定した場合に、前記距離を短くさせるよう前記第１アクチュエータを制御させる、プログラムである。
（１）〜（９）の態様によれば、太陽光による温度上昇に対する耐性を向上させることができる。
実施形態に係る表示装置１００が搭載された車両Ｍの車室内の構成を例示した図である。 実施形態の操作スイッチ１３０について説明するための図である。 表示装置１００の部分構成図である。 表示制御装置１５０を中心とした表示装置１００の構成例を示す図である。 推定温度テーブル１５５ａの一例を示す図である。 表示装置１００に太陽光ＳＬが入射する様子を示す図である。 変更前の虚像視認距離と、許容される変更後虚像視認距離との関係を示す図である。 第１の実施形態の表示装置１００により実行される処理の流れを示すフローチャートである。 第２の実施形態の表示装置１００により実行される処理の流れを示すフローチャートである。
以下、図面を参照し、本発明の表示装置、表示制御方法、およびプログラムの実施形態について説明する。表示装置は、例えば、車両（以下、車両Ｍと称する）に搭載され、風景に重畳させて画像を視認させる装置である。表示装置は、ＨＵＤ装置と称することができる。一例として、表示装置は、車両Ｍのフロントウインドシールドに画像を含む光を投光することで、観者に虚像を視認させる装置である。観者は、例えば運転者であるが、運転者以外の乗員であってもよい。
以下の説明において、適宜、ＸＹＺ座標系を用いて位置関係等を説明する。
＜第１の実施形態＞
［全体構成］
図１は、実施形態に係る表示装置１００が搭載された車両Ｍの車室内の構成を例示した図である。車両Ｍには、例えば、車両Ｍの操舵を制御するステアリングホイール１０と、車外と車室内とを区分するフロントウインドシールド（反射体の一例）２０と、インストルメントパネル３０とが設けられる。フロントウインドシールド２０は、光透過性を有する部材である。表示装置１００は、例えば、運転席４０の前方のフロントウインドシールド２０の一部に設けられる表示可能領域Ａ１に画像を含む光を投射する（投光する）ことで、運転席に着座した運転者に虚像ＶＩを視認させる。
表示装置１００は、例えば、運転者の運転を支援するための情報を画像化した像を、虚像ＶＩとして運転者に視認させる。運転者の運転を支援するための情報には、例えば、車両Ｍの速度、駆動力配分比率、エンジン回転数、運転支援機能の動作状態シフト位置、標識認識結果、交差点位置等の情報が含まれる。運転支援機能とは、例えば、方向指示機能、ＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）、ＬＫＡＳ（Lane Keep Assist System）、ＣＭＢＳ（Collision Mitigation Brake System）、トラフィックジャムアシスト機能等である。
また、車両Ｍには、表示装置１００の他に、第１表示装置５０−１や第２表示装置５０−２が設けられてよい。第１表示装置５０−１は、例えば、インストルメントパネル３０における運転席４０の正面付近に設けられ、運転者がステアリングホイール１０の間隙から、或いはステアリングホイール１０越しに視認可能な表示装置である。また、第２表示装置５０−２は、例えば、インストルメントパネル３０の中央部に取り付けられる。第２表示装置５０−２は、例えば、車両Ｍに搭載されるナビゲーション装置（不図示）により実行されるナビゲーション処理に対応する画像、またはテレビ電話における相手の映像等を表示する。また、第２表示装置５０−２は、テレビ番組を表示したり、ＤＶＤを再生したり、ダウンロードされた映画等のコンテンツを表示してもよい。
また、車両Ｍには、表示装置１００による表示のオン／オフの切り替え指示や、虚像ＶＩの位置を調節する指示を受け付ける操作スイッチ（操作部の一例）１３０が設けられる。操作スイッチ１３０は、例えば、運転席４０に着座した運転者が大きく体勢を変えることなく操作可能な位置に取り付けられている。操作スイッチ１３０は、例えば、第１表示装置５０−１の前方に設けられていてもよく、ステアリングホイール１０のボス部に設けられていてもよく、ステアリングホイール１０とインストルメントパネル３０とを連結するスポークに設けられていてもよい。
図２は、実施形態の操作スイッチ１３０について説明するための図である。操作スイッチ１３０は、例えば、メインスイッチ１３２と、調節スイッチ１３４および１３６とを含む。メインスイッチ１３２は、表示装置１００のオン・オフを切り替えるスイッチである。
調節スイッチ１３４は、例えば、運転者の視線位置Ｐ１から表示可能領域Ａ１を透過した空間にあるように視認される虚像ＶＩの位置を、鉛直方向Ｚに関して上側（以下、上方向と称する）に移動させる指示を受け付けるためのスイッチである。運転者は、調節スイッチ１３４を押し続けることで、表示可能領域Ａ１内で虚像ＶＩの視認位置を上方向に継続して移動させることができる。
調節スイッチ１３６は、前述した虚像ＶＩの位置を鉛直方向Ｚに関して下側（以下、下方向と称する）に移動させる指示を受け付けるためのスイッチである。運転者は、調節スイッチ１３６を押し続けることで、表示可能領域Ａ１内で虚像ＶＩの視認位置を下方向に継続して移動させることができる。
また、調節スイッチ１３４は、虚像ＶＩの位置を上方向に移動させるのに代えて（または加えて）、視認される虚像ＶＩの輝度を上げるためのスイッチであってもよい。また、調節スイッチ１３６は、虚像ＶＩの位置を下方向に移動するのに代えて（または加えて）、視認される虚像ＶＩの輝度を下げるためのスイッチであってもよい。調節スイッチ１３４、１３６が受け付ける指示の内容は、何らかの操作に基づいて切り替えられてもよい。何らかの操作とは、例えば、メインスイッチ１３２の長押し操作である。また、操作スイッチ１３０は、図２に示す各スイッチに加えて、例えば、表示内容を選択するスイッチや、専ら表示される虚像の輝度を調節するスイッチを含んでよい。
図３は、表示装置１００の部分構成図である。表示装置１００は、例えば、表示器１１０（画像生成装置の一例）と、表示制御装置（制御装置の一例）１５０とを備える。表示器１１０は、例えば、筐体１１５内に、投光装置１２０と、光学機構１２２と、平面鏡１２４と、凹面鏡１２６と、透光カバー１２８と、遮光蓋１２８Ａとを収納する。これらの他、表示装置１００は、各種センサやアクチュエータを備えるが、これらについては後述する。
投光装置１２０は、例えば、光源１２０Ａと、表示素子１２０Ｂとを備える。光源１２０Ａは、例えば、冷陰極管であり、運転者に視認させる虚像ＶＩに対応する可視光を出力する。表示素子１２０Ｂは、光源１２０Ａからの可視光の透過を制御する。表示素子１２０Ｂは、例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）型の液晶表示装置（ＬＣＤ）である。また、表示素子１２０Ｂは、複数の画素のそれぞれを制御して、光源１２０Ａからの可視光の色要素ごとの透過程度を制御することで、虚像ＶＩに画像要素を含ませ、虚像ＶＩの形態（見え方）を決定付ける。以下では、表示素子１２０Ｂを透過し画像が含まれた可視光を画像光ＩＬという。なお、表示素子１２０Ｂは、有機ＥＬディスプレイであってもよく、この場合、光源１２０Ａは省略されてよい。
光学機構１２２は、例えば、一以上のレンズを含む。各レンズの位置は、例えば光軸方向に調節可能となっている。光学機構１２２は、例えば、投光装置１２０が出力する画像光ＩＬの経路上に設けられ、投光装置１２０から入射した画像光ＩＬを通過させて、フロントウインドシールド２０に向けて出射する。光学機構１２２は、例えば、レンズの位置を変更することで、運転者の視線位置Ｐ１から、画像光ＩＬによる虚像が形成される形成位置Ｐ２までの距離（以下、虚像視認距離Ｄと称する）を調節することができる。運転者の視線位置Ｐ１は、凹面鏡１２６およびフロントウインドシールド２０によって反射され画像光ＩＬが集光される位置であり、この位置に運転者の目が存在することが想定される位置である。虚像視認距離Ｄは、厳密には上下方向の傾きを持つ線分の距離であるが、以下の説明において「虚像視認距離Ｄが７［ｍ］」などと表現する場合、その距離は水平方向の距離を意味してもよい。
なお、光学機構１２２は、虚像視認距離Ｄを車両Ｍの速度に応じて変更する。光学機構１２２は、例えば、車両Ｍの速度が大きい場合に虚像視認距離Ｄをより長くし、速度が小さい場合には虚像視認距離Ｄを短くする。また、光学機構１２２は、車両Ｍが停車中の虚像視認距離Ｄを最短とする。
以下の説明において、俯角θを、運転者の視線位置Ｐ１を通る水平面と、運転者の視線位置Ｐ１から形成位置Ｐ２までの線分とがなす角度と定義する。虚像ＶＩが下方に形成されているほど、すなわち、運転者が虚像ＶＩを見る視線方向が下向きであるほど、俯角θは大きくなる。俯角θは、凹面鏡１２６の反射角度φと、後述するように表示素子１２０Ｂにおける元画像の表示位置とに基づいて決定される。反射角度φは、平面鏡１２４により反射された画像光ＩＬが凹面鏡１２６に入射する入射方向と、凹面鏡１２６が画像光ＩＬを出射する出射方向とのなす角である。
平面鏡１２４は、光源１２０Ａにより出射され表示素子１２０Ｂを通過した可視光（すなわち、画像光ＩＬ）を凹面鏡１２６の方向に反射させる。
凹面鏡１２６は、平面鏡１２４から入射した画像光ＩＬを反射し、フロントウインドシールド２０に向かって出射する。凹面鏡１２６は、車両Ｍの幅方向の軸であるＹ軸回りに回転（回動）可能に支持される。
透光カバー１２８は、凹面鏡１２６からの画像光ＩＬを透過させてフロントウインドシールド２０に到達させると共に、筐体１１５内に埃や塵、水滴などの異物が入り込むことを抑制する。透光カバー１２８は、筐体１１５の上側部材に形成された開口部に設けられる。また、インストルメントパネル３０にも開口部あるいは光透過性部材が設けられ、画像光ＩＬは、透光カバー１２８とインストルメントパネル３０の開口部或いは光透過性部材を透過してフロントウインドシールド２０に到達する。遮光蓋１２８Ａは、例えば、透光カバー１２８に沿う形態で設けられる。遮光蓋１２８Ａは、「遮光材」の一例である。
フロントウインドシールド２０に入射した画像光ＩＬは、フロントウインドシールド２０によって反射され、運転者の視線位置Ｐ１に集光する。このとき、運転者は、画像光ＩＬによって写し出される画像が車両Ｍの前方に表示されているように感じる。
表示制御装置１５０は、運転者に視認させる虚像ＶＩの表示を制御する。図４は、表示制御装置１５０を中心とした表示装置１００の構成例を示す図である。図４の例では、表示制御装置１５０に加えて、表示装置１００に含まれるレンズ位置センサ１６２と、凹面鏡角度センサ１６４と、環境センサ１６６と、情報取得装置１６８と、操作スイッチ１３０と、光学系コントローラ１７０と、ディスプレイコントローラ１７２と、レンズアクチュエータ（第１アクチュエータの一例）１８０と、凹面鏡アクチュエータ（第２アクチュエータの一例）１８２と、投光装置１２０と、遮光蓋１２８Ａと、遮光蓋アクチュエータ１２８Ｂとを示している。
レンズ位置センサ１６２は、光学機構１２２に含まれる一以上のレンズの位置を検出する。凹面鏡角度センサ１６４は、凹面鏡１２６の図３に示すＹ軸回りの回転角度を検出する。環境センサ１６６は、例えば、投光装置１２０や光学機構１２２、および表示素子１２０Ｂの温度を検出する、情報取得装置１６８は、例えば、車両Ｍに搭載されたＥＣＵ（Electronic Control Unit）等（例えばブレーキＥＣＵといったもの）であり、不図示のセンサの出力に基づいて車両Ｍの速度やステアリング操舵角等を取得する。また、情報取得装置１６８は、車両Ｍの周囲の照度を検出する。また、環境センサ１６６は、ＧＰＳ（Global Positioning System）またはＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）等から測位情報を受信した車両Ｍの位置情報を検出してもよい。
表示制御装置１５０は、例えば、温度推定部１５１と、決定部１５２と、駆動制御部１５３と、表示変更部１５４と、記憶部１５５とを備える。これらの構成要素（記憶部１５５を除く）は、それぞれ、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。また、これらの構成要素のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。プログラムは、予め表示制御装置１５０のＨＤＤやフラッシュメモリ等の記憶装置（不図示）に格納されていてもよいし、ＤＶＤやＣＤ−ＲＯＭ等の着脱可能な記憶媒体に格納されており、記憶媒体がドライブ装置に装着されることで表示制御装置１５０のＨＤＤやフラッシュメモリにインストールされてもよい。
温度推定部１５１は、環境センサ１６６により検出される投光装置１２０や光学機構１２２の温度に基づいて、表示素子１２０Ｂの推定温度を推定し、推定した推定温度を決定部１５２に出力する。決定部１５２は、温度推定部１５１により出力された推定温度に応じて、駆動制御部１５３および／または表示変更部１５４に制御指示を出力する。
また、駆動制御部１５３は、例えば、操作スイッチ１３０からの操作内容に応じて、運転者が視認する虚像ＶＩの位置を調節する。例えば、駆動制御部１５３は、調節スイッチ１３４の操作が受け付けられた場合に、虚像ＶＩの位置を表示可能領域Ａ１内の上方向に移動させる第１制御信号を光学系コントローラ１７０に出力する。虚像ＶＩを上方向に移動させるとは、例えば、図３に示す運転者の視線位置に対する水平方向と、視線位置から虚像ＶＩが視認される方向とのなす俯角θ１を小さくすることである。また、駆動制御部１５３は、調節スイッチ１３６の操作が受け付けられた場合に、虚像ＶＩの位置を表示可能領域Ａ１内の下方向に移動させる第１制御信号を光学系コントローラ１７０に出力する。虚像ＶＩをした下方向に移動させるとは、例えば、俯角θ１を大きくすることである。
また、駆動制御部１５３は、例えば、情報取得装置１６８により検出される車両Ｍの速度に基づいて、虚像視認距離Ｄを調節するための第２制御信号を、光学系コントローラ１７０に出力する。また、駆動制御部１５３は、決定部１５２により出力された制御指示、および温度推定部１５１により出力された推定温度に応じて運転者が視認する虚像ＶＩの位置を調節する。
また、駆動制御部１５３は、遮光蓋アクチュエータ１２８Ｂを駆動させ、遮光蓋１２８Ａの開閉を行わせる。
表示変更部１５４は、決定部１５２により出力された制御指示、および温度推定部１５１により出力された推定温度に応じて虚像ＶＩの表示様態を変更する。表示変更部１５４による表示様態の変更については後述する。
記憶部１５５は、温度推定部１５１によって参照される推定温度テーブル１５５ａと、駆動制御部１５３および表示変更部１５４により参照される視認距離テーブル１５５ｂとを記憶する。
光学系コントローラ１７０は、駆動制御部１５３により受け付けた第１制御信号または第２制御信号に基づいて、レンズアクチュエータ１８０または凹面鏡アクチュエータ１８２を駆動させる。レンズアクチュエータ１８０は、モータ等を駆動させて一以上のレンズの位置を移動させ、光学機構１２２における虚像視認距離Ｄを調節する。凹面鏡アクチュエータ１８２は、モータ等を駆動させて凹面鏡１２６の反射角度を調節する。
例えば、光学系コントローラ１７０は、駆動制御部１５３により取得した第１制御信号情報に基づいて、レンズアクチュエータ１８０を駆動し、駆動制御部１５３から取得した第２制御信号情報に基づいて、凹面鏡アクチュエータ１８２を駆動する。
レンズアクチュエータ１８０は、光学系コントローラ１７０からの駆動信号を取得し、取得した駆動信号に基づいて、モータ等を駆動させて光学機構１２２に含まれる一以上のレンズの位置を移動させる。これにより、虚像視認距離Ｄが調節される。
凹面鏡アクチュエータ１８２は、光学系コントローラ１７０からの駆動信号を取得し、取得した駆動信号に基づいて、モータ等を駆動させて凹面鏡アクチュエータ１８２をＹ軸回りに回転させて、凹面鏡１２６の反射角度φを調節する。これにより、俯角θが調節される。
ディスプレイコントローラ１７２は、表示変更部１５４からの表示制御情報に基づいて、投光装置１２０に所定の画像光ＩＬを投光させる。
［環境センサ１６６による温度推定方法］
以下、温度推定部１５１による表示素子１２０Ｂの温度推定方法について説明する。表示素子１２０Ｂは、太陽光が入射し長時間蓄熱された場合に、変形または故障する可能性がある。したがって、温度推定部１５１は、表示素子１２０Ｂの温度を推定し、変形または故障に至る可能性がある場合には、太陽光を遮ったり、表示装置１００自体の発熱量および蓄熱量を低下させるよう制御したり、表示装置１００の使用を中止させたりする。
図６は、表示装置１００に太陽光ＳＬが入射する様子を示す図である。太陽光ＳＬは、虚像ＶＩを表示する画像光ＩＬと同じ角度φ（ただし進行方向は画像光ＩＬの逆である）で凹面鏡１２６に入射した場合、平面鏡１２４を介して投光装置１２０に到達し集光される。このとき、投光装置１２０（特に、表示素子１２０Ｂ）は、太陽光ＳＬが集光された場合にそのエネルギーを蓄熱する。また、太陽光ＳＬが入射する角度が画像光ＩＬと同じ角度φでない場合であっても、乱反射した太陽光ＳＬが入射することで平面鏡１２４を介して投光装置１２０に到達し集光される可能性がある。
そこで、温度推定部１５１は、まず、環境センサ１６６により検出された投光装置１２０または光学機構１２２の温度に基づいて、例えば、推定温度テーブル１５５ａを参照して、表示素子１２０Ｂの温度を推定する。図５は、推定温度テーブル１５５ａの一例を示す図である。温度推定部１５１は、例えば、環境センサ１６６により投光装置１２０の温度が０［℃］であると検出された場合、推定温度テーブル１５５ａを参照し、表示素子１２０Ｂの推定温度が１［℃］であると推定する。
なお、推定温度テーブル１５５ａは、表示装置１００の動作時と非動作時のそれぞれに設けられてもよい。また、推定温度テーブル１５５ａは、表示装置１００の動作時において、虚像ＶＩの虚像視認距離Ｄや、虚像ＶＩの輝度を温度推定要素として用いられてもよい。
［その他の温度推定方法］
温度推定部１５１は、情報取得装置１６８から取得した車両Ｍの位置情報である測位情報に基づいて表示素子１２０Ｂの推定温度を導出してもよい。温度推定部１５１は、例えば、測位情報、車両Ｍの走行方向、車両Ｍ周辺の天候および導出時点の日時等に基づいて、太陽光が凹面鏡１２６に入射する入射角度を導出し、導出した太陽光の入射角度から単位時間あたりの表示素子１２０Ｂの上昇温度を推定する。
［虚像視認距離の調整］
表示変更部１５４は、温度推定部１５１により推定された表示素子１２０Ｂの推定温度が変形または故障する可能性がある所定の上限温度（例えば、６０［℃］程度）以上であると推定された場合、または、推定温度が所定の上限温度以上である時間が所定の上限時間（例えば、５〜１０［ｍｉｎ］）を超過した場合、表示素子１２０Ｂの推定温度に応じて、光学機構１２２のレンズと表示素子１２０Ｂとの距離を変化させることによって、虚像ＶＩの虚像視認距離Ｄを変更させ、表示装置１００に入射する太陽光の影響を軽減させる。
表示制御装置１５０は、平常時、虚像視認距離Ｄを長く設定することで虚像ＶＩの視認性を高める。一方、虚像視認距離Ｄを長く設定した状態は、表示装置１００に太陽光ＳＬが入射する場合、その集光効率が高まっており、太陽光ＳＬに起因する熱の影響を受けやすい状態であるともいえる。
したがって、決定部１５２は、表示変更部１５４に虚像視認距離Ｄを短くさせることで太陽光ＳＬに起因する蓄熱量を低下させると決定する。このとき、急激に虚像視認距離Ｄを短くすると、運転者の視認性が著しく低下する可能性がある。表示変更部１５４は、まず運転者の視認性の低下具合が許容される程度に虚像視認距離Ｄを短くする。許容される程度の視認性の低下具合とは、例えば、運転者が虚像視認距離Ｄの変化に気付いたり、違和感を覚えたりする可能性が所定の割合以下（殆ど気付かれない）であるものである。
図７は、変更前の虚像視認距離（以下、距離Ｄ１）と、許容される変更後虚像視認距離（以下、距離Ｄ２）との関係を示す図である。例えば、変更前の距離Ｄ１が１５［ｍ］である場合、表示変更部１５４は、距離Ｄ２を１１［ｍ］まで短くしてもよく、運転者に視認性の低下を感じさせる可能性が所定の割合以下である。一方、変更前の距離Ｄ１が１０［ｍ］である場合、表示変更部１５４は、距離Ｄ２を７．５［ｍ］まで短くしてもよい。
［輝度の調整］
また、決定部１５２は、温度推定部１５１により推定された表示素子１２０Ｂの推定温度が所定の上限温度以上であると推定された場合、または、推定温度が所定の上限温度以上である時間が所定の上限時間を超過した場合、表示素子１２０Ｂの推定温度に応じて虚像ＶＩの輝度を低下させることで、表示装置１００自体の発熱量を抑えさせる。また、決定部１５２は、駆動制御部１５３を介して表示素子１２０Ｂにアンダークロック（Underclocking）制御を行わせることにより表示素子１２０Ｂの発熱量を低減させてもよい。アンダークロック制御とは、消費電力や発熱の低減を目的として、機器の動作クロック信号の周波数を下げることである。
［遮光蓋の制御］
また、決定部１５２は、車両Ｍの停車中に駆動制御部１５３を介して遮光蓋アクチュエータ１２８Ｂに遮光蓋１２８Ａを制御させ、太陽光ＳＬの入射を防いでもよい。ただし、車両Ｍの走行を再開する際には表示装置１００による虚像ＶＩの表示も再開する。
遮光蓋アクチュエータ１２８Ｂは、環境センサ１６６によりブレーキＥＣＵの制御情報、および車両Ｍの速度に基づいて、車両Ｍが停止することが検出された場合、遮光蓋１２８Ａを閉める制御を開始する。遮光蓋アクチュエータ１２８Ｂは、環境センサ１６６により車両Ｍが再び走行を開始することを検出された場合に遮光蓋１２８Ａを開け、表示装置１００による虚像ＶＩの表示を再開する。なお、再開時の虚像ＶＩの輝度や虚像視認距離Ｄは、遮光蓋１２８Ａを閉じる前の設定が引き継がれてもよいし、遮光蓋１２８Ａを開けたタイミングで温度推定部１５１により推定された表示素子１２０Ｂの推定温度に基づいて表示制御装置１５０によって新たに設定されてもよい。
なお、温度推定部１５１により表示素子１２０Ｂの推定温度が所定の上限温度以上であると推定された場合、決定部１５２は虚像視認距離Ｄの調整、虚像ＶＩの輝度低下、遮光蓋１２８Ａを閉じることのうち、どの制御を優先して実施するかについては、あらかじめ制御順が設定されていてもよいし、温度推定部１５１により表示素子１２０Ｂの推定温度が所定の上限温度以上であると推定されたタイミングで最も効果的な制御を決定して実施されてもよいし、複数の制御が同時に行われてもよい。例えば、上限温度を超える量が小さい場合に虚像視認距離Ｄの調整を行い、上限温度を超える量が中程度である場合に虚像視認距離Ｄの調整と虚像ＶＩの輝度低下を行い、上限温度を超える量が大きい場合に遮光蓋１２８Ａを閉じることを行ってもよい（ただし車両Ｍが停車していなければ虚像視認距離Ｄの調整と虚像ＶＩの輝度低下を行う）。
［処理フロー］
図８は、第１の実施形態の表示装置１００により実行される処理の流れを示すフローチャートである。まず、温度推定部１５１は表示素子１２０Ｂの温度を推定する（ステップＳ１００）。次に、温度推定部１５１は、表示素子１２０Ｂの推定温度が所定の上限温度以上であるか否かを判定して（ステップＳ１０２）、決定部１５２に判定結果を出力する。決定部１５２は、推定温度が所定の上限温度以上であると判定されなかった場合、ステップＳ１００に処理を戻す。決定部１５２は、推定温度が所定の上限温度以上であると判定された場合、虚像視認距離Ｄの調整と、虚像ＶＩの輝度の低下と、遮光蓋１２８Ａの制御のうちどの制御を行うかを決定する（ステップＳ１０４）。
ステップＳ１０４の処理において、虚像視認距離Ｄの調整を行うと決定した場合、決定部１５２は、表示変更部１５４に虚像視認距離Ｄを短くする処理を行わせる（ステップＳ１０６）。ステップＳ１０４の処理において、虚像ＶＩの輝度の低下を行うと決定した場合、決定部１５２は、駆動制御部１５３に虚像ＶＩの輝度を低下させる処理を行わせる（ステップＳ１０８）。ステップＳ１０４の処理において、遮光蓋１２８Ａの制御を行うと決定した場合、決定部１５２は、駆動制御部１５３に車両Ｍの停車時に遮光蓋１２８Ａを閉じる制御を行わせる（ステップＳ１１０）。ステップＳ１０６、Ｓ１０８、およびＳ１１０の処理の後、温度推定部１５１は、表示素子１２０Ｂの推定温度が所定の上限温度以上であるか否かを再度判定する（ステップＳ１１２）。
ステップＳ１１２の処理において、推定温度が所定の上限温度以上であると判定されなかった場合、ステップＳ１００に処理を戻す。ステップＳ１１２の処理において、推定温度が所定の上限温度以上であると判定された場合、表示装置１００による虚像ＶＩの投影を停止するかを運転者等に決定させ（ステップＳ１１４）、停止しない場合にはステップＳ１０４に処理を戻す。ステップＳ１１４の処理の後、虚像ＶＩの投影を停止すると決定された場合には処理を終了する。以上、本フローチャートの処理の説明を終了する。
以上説明したように、第１の実施形態の表示装置１００において、画像を含む光を出力する投光装置１２０と、投光装置１２０が出力する画像光ＩＬの経路上に設けられ、レンズの位置が光軸方向に調節可能な光学機構１２２と、光学機構１２２を通過した光を反射体であるフロントウインドシールド２０に向けて反射する凹面鏡１２６と、凹面鏡１２６の反射角度を調節する凹面鏡アクチュエータ１８２と、光学機構１２２における虚像視認距離Ｄを調節するレンズアクチュエータ１８０と、投光装置１２０、光学機構１２２、凹面鏡アクチュエータ１８２、およびレンズアクチュエータ１８０を制御する表示制御装置１５０とを備え、表示制御装置１５０は、乗員の投光装置１２０によって投影される虚像ＶＩの示す情報への推定温度を推定する温度推定部１５１と、温度推定部１５１により推定された推定温度に応じて虚像視認距離Ｄを変化させるように投光装置１２０を制御する表示変更部１５４とを備えることで、乗員の虚像ＶＩの推定温度に応じて情報の表示を変化させることができ、表示装置１００の太陽光による温度上昇に対する耐性を向上させることができる。
また、表示制御装置１５０は、温度推定部１５１により推定された推定温度に応じて、虚像ＶＩの輝度を変化させる駆動制御部１５３を備えることで、乗員の虚像ＶＩの推定温度に応じて情報の表示を変化させたり、車両Ｍの停車時に遮光蓋１２８Ａを閉じる制御を行わせることができ、表示装置１００の太陽光による温度上昇に対する耐性を向上させることができることから、表示装置１００が表示可能な虚像の倍率を高めることができる。
＜第２の実施形態＞
以下、第２の実施形態の表示装置１００について説明する。
［段階的な制御］
決定部１５２は、温度推定部１５１により推定された表示素子１２０Ｂの推定温度が所定の上限温度以上であるという推定結果が出力された場合、段階的に虚像視認距離Ｄの調整と、虚像ＶＩの輝度の低下とを行う。
表示装置１００が、虚像視認距離Ｄを１５［ｍ］以上に設定されて使用される状況において、例えば、決定部１５２は、温度推定部１５１により推定された表示素子１２０Ｂの推定温度が所定の上限温度以上であるという推定結果が出力された場合、まず、表示変更部１５４に虚像視認距離Ｄを短くする制御を行わせる。虚像視認距離Ｄを短くする制御の後、温度推定部１５１により推定される表示素子１２０Ｂの推定温度が所定の上限温度未満である場合には、当該段階で処理を終了し、温度推定部１５１による表示素子１２０Ｂの温度の推定を再開する。虚像視認距離Ｄを運転者が違和感を覚えない程度（例えば、１５［ｍ］〜１０［ｍ］程度）に短くする制御の後、第１条件を満たし、且つ、温度推定部１５１により推定される表示素子１２０Ｂの推定温度が所定の上限温度以上である場合には、駆動制御部１５３に虚像ＶＩの輝度の低下を行わせる。第１条件は、例えば、虚像視認距離Ｄを短くする制御を開始してからの経過時間が第１所定時間を超えたことと設定されてもよいし、温度推定部１５１による推定温度が第１閾値温度を超えたことと設定されてもよい。
虚像ＶＩの輝度を低下させる制御の後、温度推定部１５１により推定される表示素子１２０Ｂの推定温度が所定の上限温度未満である場合には、当該段階で処理を終了し、温度推定部１５１による表示素子１２０Ｂの温度の推定を再開する。虚像ＶＩの輝度を低下させる制御の後、第２条件を満たし、且つ、温度推定部１５１により推定される表示素子１２０Ｂの推定温度が所定の上限温度以上である場合には、再度表示変更部１５４に虚像視認距離Ｄを更に短くする（例えば、１０［ｍ］以下）制御を行わせる。第２条件は、第１条件と同様に、虚像視認距離Ｄを短くする制御を開始してからの経過時間が第２所定時間を超えたことと設定されてもよいし、温度推定部１５１による推定温度が第２閾値温度を超えたことと設定されてもよい。なお、第２所定時間は第１所定時間よりも長く、第２閾値温度は第１閾値温度よりも高い。また、第２条件は、虚像ＶＩの輝度を低下させる制御を開始してからの経過時間が設定されてもよい。
なお、決定部１５２は、上記と同様の趣旨による段階的な制御を、ＰＩ（Proportional-Integral）制御などのフィードバック制御によって実現してもよい。決定部１５２は、例えば、目標温度（例えば、所定の上限温度、または所定の上限温度以下の任意の温度）と、温度推定部１５１による表示素子１２０Ｂの推定温度との差分を０にするようにＰＩ制御を行う。この際において、例えば積分項の値が大きくなった場合に、制御内容を虚像視認距離Ｄの調整から虚像VIの輝度調整に切り替える（或いは、双方を行う）ようにしてもよい。
なお、上述の段階的な制御の実施中に車両Ｍが停車する場合には、遮光蓋１２８Ａを閉じる制御が併せて行われてもよい。
このような段階的な制御が行われることにより、駆動制御部１５３によるレンズアクチュエータ１８０および凹面鏡アクチュエータ１８２の動作回数を抑制することができ、レンズアクチュエータ１８０および凹面鏡アクチュエータ１８２のモータ部分への負荷を低減させることができる。
［処理フロー２］
図９は、第２の実施形態の表示装置１００により実行される処理の流れを示すフローチャートである。
まず、温度推定部１５１は表示素子１２０Ｂの温度を推定する（ステップＳ２００）。次に、温度推定部１５１は、表示素子１２０Ｂの推定温度が所定の上限温度以上であるか否かを判定して（ステップＳ２０２）、決定部１５２に判定結果を出力する。決定部１５２は、推定温度が所定の上限温度以上であると判定されなかった場合、ステップＳ２００に処理を戻す。決定部１５２は、推定温度が所定の上限温度以上であると判定された場合、表示変更部１５４に虚像視認距離Ｄを短くする処理を行わせる（ステップＳ２０４）。次に、温度推定部１５１は、表示素子１２０Ｂの推定温度が所定の上限温度以上であるか否かを再度判定して（ステップＳ２０６）、決定部１５２に判定結果を出力する。
ステップＳ２０６の処理において、推定温度が所定の上限温度以上であると判定された場合、決定部１５２は、第１条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ２０８）。決定部１５２は、第１条件を満たすと判定しなかった場合、一定時間経過後にステップＳ２０６に処理を戻す。決定部１５２は、第１条件を満たすと判定した場合、駆動制御部１５３に虚像ＶＩの輝度を低下させる処理を行わせる（ステップＳ２１０）。次に、温度推定部１５１は、表示素子１２０Ｂの推定温度が所定の上限温度以上であるか否かを再度判定して（ステップＳ２１２）、決定部１５２に判定結果を出力する。
ステップＳ２１２の処理において、推定温度が所定の上限温度以上であると判定された場合、決定部１５２は、第２条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ２１４）。決定部１５２は、第２条件を満たすと判定しなかった場合、一定時間経過後にステップＳ２１２に処理を戻す。決定部１５２は、第２条件を満たすと判定した場合、決定部１５２は、推定温度が所定の上限温度以上であると判定された場合、表示変更部１５４に虚像視認距離Ｄを短くする処理を行わせる（ステップＳ２１６）。次に、温度推定部１５１は、表示素子１２０Ｂの推定温度が所定の上限温度以上であるか否かを再度判定して（ステップＳ２１８）、決定部１５２に判定結果を出力する。決定部１５２は、推定温度が所定の上限温度以上であると判定された場合、表示装置１００を停止するかを判定（または乗員に確認）する（ステップＳ２２０）。表示装置１００を停止すると判定しなかった場合、ステップＳ２１８に処理を戻す。表示装置１００を停止すると判定した場合、フローチャートの処理を終了する。
以上説明したように、第２の実施形態の表示装置１００において、第１の実施形態と同様の効果を奏ずる他、乗員の虚像ＶＩの視認性を保ちつつ、虚像視認距離Ｄの調整だけで温度制御を行うのではなく、輝度や遮光蓋１２８Ａの制御も併せて行うことで、レンズアクチュエータ１８０のモータ部分への負荷を低減させることができる。
［他のＨＵＤ表示領域］
なお、表示装置１００は、フロントウインドシールド２０に直接画像を投影するのに代えて、運転者の位置とフロントウインドシールド２０との間に設けられるコンバイナ等の光透過性反射部材に画像を投影してもよい。
以上説明したように、表示装置１００において、画像を含む光を出力する投光装置１２０と、投光装置１２０が出力する画像光ＩＬの経路上に設けられ、レンズの位置が光軸方向に調節可能な光学機構１２２と、光学機構１２２を通過した光を反射体であるフロントウインドシールド２０に向けて反射する凹面鏡１２６と、凹面鏡１２６の反射角度を調節する凹面鏡アクチュエータ１８２と、光学機構１２２のレンズを調節するレンズアクチュエータ１８０と、投光装置１２０、光学機構１２２、凹面鏡アクチュエータ１８２、およびレンズアクチュエータ１８０を制御する表示制御装置１５０と、を備え、表示制御装置１５０は、乗員の投光装置１２０によって投影される虚像ＶＩの示す情報への推定温度を推定する温度推定部１５１と、温度推定部１５１により推定された推定温度に応じて虚像ＶＩの誘目性を変化させるように投光装置１２０を制御する表示変更部１５４とを備えることで、乗員の虚像ＶＩの推定温度に応じて情報の表示を変化させることができ、表示装置１００の太陽光による温度上昇に対する耐性を向上させることができる。
以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。
１０…ステアリングホイール、２０…フロントウインドシールド、３０…インストルメントパネル、４０…運転席、５０−１…第１表示装置、５０−２…第２表示装置、６２…第２地図情報、１００…表示装置、１１０…表示器、１１５…筐体、１２０…投光装置、１２０Ａ…光源、１２０Ｂ…表示素子、１２２…光学機構、１２４…平面鏡、１２６…凹面鏡、１２８…透光カバー、１２８Ａ…遮光蓋、１２８Ｂ…遮光蓋アクチュエータ、１３０…操作スイッチ、１３２…メインスイッチ、１３４…調節スイッチ、１３６…調節スイッチ、１５０…表示制御装置、１５１…温度推定部１５１…決定部、１５３…駆動制御部、１５４…表示変更部、１５５…記憶部、１６２…レンズ位置センサ、１６４…凹面鏡角度センサ、１６６…環境センサ、１６８…情報取得装置、１７０…光学系コントローラ、１７２…ディスプレイコントローラ、１８０…レンズアクチュエータ、１８２…凹面鏡アクチュエータ、Ａ１…表示可能領域、ＩＬ…画像光、ＶＩ…虚像

Claims (9)

  1. 風景に重畳させて画像を観者に視認させる画像生成装置と、
    前記画像生成装置を制御する制御装置と、
    前記画像を光として出力する投光装置と、
    前記光の経路上に設けられ、所定の位置から前記光が虚像として形成される位置までの距離を調節可能な光学機構と、
    前記光学機構を通過した光を反射体に向けて反射する凹面鏡と、
    前記光学機構における前記距離を調節する第１アクチュエータと、
    前記凹面鏡の反射角度を調節する第２アクチュエータと、
    を備え、
    前記制御装置は、
    前記投光装置の温度を推定し、
    前記温度が所定の上限温度以上と推定した場合に、前記距離を短くさせるよう前記第１アクチュエータを制御する、
    表示装置。
  2. 前記制御装置は、前記温度が所定の上限温度以上と推定した場合に、前記光の輝度を小さくするよう前記投光装置を制御する、
    請求項１に記載の表示装置。
  3. 前記制御装置は、前記温度が所定の上限温度以上と推定した場合に、段階的に、前記投光装置に前記光の輝度を小さくさせる、または前記第１アクチュエータに前記距離を短くさせるよう制御する、
    請求項１または２に記載の表示装置。
  4. 前記制御装置は、段階的に前記投光装置または前記第１アクチュエータを制御する際に、
    前記温度が前記所定の上限温度以上と推定する場合に、前記第１アクチュエータに、前記距離を短くさせるよう制御し、
    前記温度が前記所定の上限温度以上と推定し、第１条件を満たす場合に、前記光の輝度を小さくし、
    前記温度が前記所定の上限温度以上と推定し、第２条件を満たす場合に、前記画像の距離をさらに短くする、
    請求項３に記載の表示装置。
  5. 前記制御装置は、自装置の位置および方向を測位し、測位情報に応じて前記温度を推定する、
    請求項１から４のいずれか一項に記載の表示装置。
  6. 前記制御装置は、太陽光の前記投光装置への影響を軽減できる角度に、前記第１アクチュエータに前記凹面鏡の角度を変更させる、
    請求項１から５のいずれか一項に記載の表示装置。
  7. 前記制御装置は、自装置が搭載されている車両が停車している場合に、太陽光が前記投光装置に入射しないように前記光の経路を遮る遮光材を操作する、
    請求項１から６のいずれか一項に記載の表示装置。
  8. 風景に重畳させて画像を観者に視認させる画像生成装置と、
    前記画像生成装置を制御する制御装置と、
    前記画像を光として出力する投光装置と、
    前記光の経路上に設けられ、所定の位置から前記光が虚像として形成される位置までの距離を調節可能な光学機構と、
    前記光学機構を通過した光を反射体に向けて反射する凹面鏡と、
    前記光学機構における前記距離を調節する第１アクチュエータと、
    前記凹面鏡の反射角度を調節する第２アクチュエータと、を制御するコンピュータが、
    前記投光装置の温度を推定し、
    前記温度が所定の上限温度以上と推定した場合に、前記距離を短くさせるよう前記第１アクチュエータを制御する、
    表示制御方法。
  9. 風景に重畳させて画像を観者に視認させる画像生成装置と、
    前記画像生成装置を制御する制御装置と、
    前記画像を光として出力する投光装置と、
    前記光の経路上に設けられ、所定の位置から前記光が虚像として形成される位置までの距離を調節可能な光学機構と、
    前記光学機構を通過した光を反射体に向けて反射する凹面鏡と、
    前記光学機構における前記距離を調節する第１アクチュエータと、
    前記凹面鏡の反射角度を調節する第２アクチュエータと、を制御するコンピュータに、
    前記投光装置の温度を推定させ、
    前記温度が所定の上限温度以上と推定した場合に、前記距離を短くさせるよう前記第１アクチュエータを制御させる、
    プログラム。
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