JP6175589B2 - 投写型表示装置及び投写表示方法 - Google Patents

Description

本発明は、投写型表示装置及び投写表示方法に関する。

自動車、電車、重機、農作機械、航空機、又は、船舶等の乗り物のウィンドシールドや、ウィンドシールドの手前付近に配置されるコンバイナをスクリーンとして用い、これに投写光を投写して画像を表示させる車両用のＨＵＤ（Ｈｅａｄ−Ｕｐ Ｄｉｓｐｌａｙ）装置が知られている（特許文献１−３参照）。このＨＵＤによれば、利用者は、ＨＵＤから投写された投写光によってウィンドシールド等に表示される画像を、そのウィンドシールド側にある自車両の前方風景に重畳させて虚像として視認することができる。

特許文献１には、監視カメラにより撮像された車両前方の画像から運転者の視野の所定範囲が写っている視界画像を抽出し、この視界画像の輝度に基づいて運転者の目に強い外光が照射されているか否かを検出する手段を備えたＨＵＤが記載されている。

特許文献２には、光学系で反射した太陽光等の外光が表示像の視認性に及ぼす影響を回避するために、光学系に含まれるレンズの角度を変えることによって反射光を遮るようにしたＨＵＤが記載されている。

特許文献３には、太陽の位置情報と、自車両の位置及び向き情報と、運転者の視点情報とに基づいて、太陽の眩しさの影響が低減される位置に画像を表示させるＨＵＤが記載されている。

日本国特開２００７−２７６７６６号公報 日本国特開２００８−２６８８８３号公報 日本国特開２０１４−２０１１９７号公報

特許文献１及び特許文献３に記載されたＨＵＤは、運転者の目に強い外光が照射されている状態を検出して画像表示位置を変更するものであるが、太陽光や対向車のヘッドライト等の高輝度外光が運転者の目に入るのを直接防ぐ防眩技術については開示されていない。

特許文献２に記載されたＨＵＤは、装置内のレンズで反射した外光が表示像の視認性に及ぼす影響を回避する技術を開示しているが、高輝度外光が運転者の目に入るのを直接防ぐ防眩技術については開示されていない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、乗り物の運転者の前方視野を妨げることなく、高輝度外光が運転者の目に入るのを防ぐことが可能な投写型表示装置及び投写表示方法を提供することを目的とする。

本発明の投写型表示装置は、第一の光源及び第二の光源と、上記第一の光源から出射される光のうち画像情報に応じた光と、上記第二の光源から出射される特定波長の光とを、車両のウィンドシールドに設けられ、上記特定波長の光の照射によって光透過率が減少する被投写部材に投写する投写部と、上記車両の進行方向を撮像する撮像部によって撮像して得られる撮像画像データにおける上記被投写部材が設けられる範囲に対応する部分から、輝度が第一の閾値以上の物体像を検出する検出部と、を備え、上記投写部は、上記検出部により検出された上記物体像に対応する上記被投写部材の領域の少なくとも一部に、上記特定波長の光を投写するものである。

本発明の投写表示方法は、第一の光源から出射される光のうち画像情報に応じた光と、第二の光源から出射される特定波長の光とを、車両のウィンドシールドに設けられ、上記特定波長の光の照射によって光透過率が減少する被投写部材に投写する投写ステップと、上記車両の進行方向を撮像する撮像部によって撮像して得られる撮像画像データにおける上記被投写部材が設けられる範囲に対応する部分から、輝度が第一の閾値以上の物体像を検出する検出ステップと、を備え、上記投写ステップでは、上記検出ステップにより検出された上記物体像に対応する上記被投写部材の領域の少なくとも一部に、上記特定波長の光を投写するものである。

本発明によれば、乗り物の運転者の前方視野を妨げることなく、高輝度外光が運転者の目に入るのを防ぐことが可能な投写型表示装置及び投写表示方法を提供することができる。

本発明の投写型表示装置の一実施形態であるＨＵＤの構成を示す概念図である。 図１に示すＨＵＤの具体的な構成例を示すブロック図である。 図１に示すＨＵＤのシステム制御部６０の機能ブロックを示す図である。 図１に示すＨＵＤの動作を説明するためのフローチャートである。 高輝度外光とコンバイナ２に投写される紫外光の投写範囲との関係を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の投写型表示装置の一実施形態であるＨＵＤの概略構成を示す図である。このＨＵＤは、自動車に搭載されて用いられるものであるが、自動車以外に、電車、重機、農作機械、航空機、又は、船舶等の乗り物に搭載することができる。

図１に示すＨＵＤは、自動車のウィンドシールド１の内面又は外面に貼り付けられた被投写部材であるコンバイナ２と、ダッシュボード３に内蔵された光源部４と、同じくダッシュボード３に内蔵された拡散板５、反射ミラー６、及び拡大鏡７と、ウィンドシールド１上方のバックミラー８の裏側に取り付けられた撮像部９と、を備えている。

拡散板５は、光源部４から出射された光を拡散させて面光源化する。反射ミラー６は、拡散板５によって面光源化された光を拡大鏡７側に反射させる。拡大鏡７は、この反射光を拡大し、被投写部材であるコンバイナ２に投写する。

コンバイナ２は、拡大鏡７から投写された可視光が投写される被投写部材である。自動車の運転者は、コンバイナ２に投写され、ここで反射された可視光を見ることで、運転に関する絵や文字等の情報を視認することができる。また、コンバイナ２は、ウィンドシールド１の外部（外界）からの可視光を透過する機能を持つ。このため、運転者は、拡大鏡７から投写された可視光に基づく画像（虚像）と外界の景色とが重畳した像を視認することができる。

バックミラー８に取り付けられた撮像部９は、ウィンドシールド１の前方（自動車の進行方向）の景色を撮像するものであり、有線又は無線で光源部４と接続されている。撮像部９で得られた自動車の進行方向の景色の撮像画像データは、有線又は無線で光源部４に転送される。

撮像部９は、ＨＵＤ専用のものであってもよいし、例えば衝突防止システム等の別の目的で自動車に搭載されている撮像部であってもよい。また、撮像部９は、バックミラー８以外の場所、例えばダッシュボード３や自動車のヘッドライト近傍等に取り付けてあってもよい。

撮像部９による撮像範囲は、運転者からコンバイナ２を通して見える外界像を全て含むように設定されており、撮像部９によって撮像して得られる撮像画像データには、上記外界像に対応する部分が含まれることになる。つまり、この撮像画像データの少なくとも一部は、コンバイナ２が設けられる範囲に対応している。

ウィンドシールド１に貼り付けられたコンバイナ２は、透明樹脂からなる基材の一面にコーティングされたフォトクロミック化合物の薄膜層を備えている。フォトクロミック化合物は、特定波長の光の照射によって光透過率が減少し、可視光の照射によっては光透過率が変化しない特性を示す物質である。フォトクロミック化合物は、コンバイナ２の基材を構成する透明樹脂の一面にコーティングする以外にも、例えば透明樹脂中に分散させて使用することができる。又は、フォトクロミック化合物をフィルム状にして基材を構成する透明樹脂に貼り付けてもよい。

ＨＵＤのコンバイナ２に用いて好適なフォトクロミック化合物としては、［２，２］パラシクロファン骨格を有する架橋型ヘキサアリールビスイミダゾール（ｐｓｅｕｄｏｇｅｍ−Ｂｉｓ（ｄｉｐｈｅｎｙｌｉｍｉｄａｚｏｌｅ）［２，２］ｐａｒａｃｙｃｌｏｐｈａｎｅ）を挙げることができる。このフォトクロミック化合物は、通常は無色であるが、波長が３５５ｎｍ付近の紫外光を照射すると青色に変色し、かつ紫外光の照射を停止すると瞬時に消色する高速発消色特性を示す。

フォトクロミック化合物の他の例として、ｐｓｅｕｄｏｇｅｍ−Ｂｉｓ（３，３’，４，４’−ｔｅｔｒａｍｅｔｈｏｘｙｄｉｐｈｅｎｙｌｉｍｉｄａｚｏｌｅ）［２，２］ｐａｒａｃｙｃｌｏｐｈａｎｅ）を挙げることができる。このフォトクロミック化合物は、通常は無色であるが、紫外光の照射で緑色に変色し、かつ紫外光の照射を停止すると瞬時に消色する高速発消色特性を示す。

このため、フォトクロミック化合物の薄膜層がコーティングされたコンバイナ２は、外界からウィンドシールド１に入射する可視光に対しては高い光透過率を示すが、特定波長の光が照射された時にだけ、その光が投写された部分の光透過率が減少する。

そこで、ウィンドシールド１に太陽光や対向車のヘッドライト等の輝度が高い高輝度外光が入射した時に、コンバイナ２における、この高輝度外光を発する物体（高輝度物体）と運転者の目とを結ぶ線上に位置する範囲に特定波長の光（例えば紫外光）を照射し、この紫外光が照射された範囲の光透過率を局所的に減少させることより、運転者の前方視野を妨げることなく、高輝度外光が運転者の目に入るのを防ぐことが可能となる。

図２は、図１に示すＨＵＤの詳細な構成例を示す模式図である。

ＨＵＤの光源部４は、可視光を出射する第一の光源を構成するＲ光源４１ｒ、Ｇ光源４１ｇ、及びＢ光源４１ｂを備えた第一光源ユニット４０と、第一光源ユニット４０に含まれる光変調素子４４を駆動する第一駆動部４５と、上述した特定波長の光としての紫外光を出射する第二の光源である紫外光源５１を備えた第二光源ユニット５０と、第二光源ユニット５０に含まれる光変調素子５４を駆動する第二駆動部５５と、光源部４の全体を統括制御するシステム制御部６０と、を備えている。

第一光源ユニット４０は、光源制御部４０Ａと、赤色光を出射する赤色光源であるＲ光源４１ｒと、緑色光を出射する緑色光源であるＧ光源４１ｇと、青色光を出射する青色光源であるＢ光源４１ｂと、ダイクロイックプリズム４３と、Ｒ光源４１ｒとダイクロイックプリズム４３の間に設けられたコリメータレンズ４２ｒと、Ｇ光源４１ｇとダイクロイックプリズム４３の間に設けられたコリメータレンズ４２ｇと、Ｂ光源４１ｂとダイクロイックプリズム４３の間に設けられたコリメータレンズ４２ｂと、光変調素子４４と、を備えている。

ダイクロイックプリズム４３は、Ｒ光源４１ｒ、Ｇ光源４１ｇ、及びＢ光源４１ｂの各々から出射される光を同一光路に導くための光学部材である。すなわち、ダイクロイックプリズム４３は、コリメータレンズ４２ｒによって平行光化された赤色光を透過させて光変調素子４４に出射する。また、ダイクロイックプリズム４３は、コリメータレンズ４２ｇによって平行光化された緑色光を反射させて光変調素子４４に出射する。更に、ダイクロイックプリズム４３は、コリメータレンズ４２ｂによって平行光化された青色光を反射させて光変調素子４４に出射する。このような機能を持つ光学部材としては、ダイクロイックプリズムに限らない。例えば、クロスダイクロイックミラーを用いてもよい。

Ｒ光源４１ｒ、Ｇ光源４１ｇ、及びＢ光源４１ｂは、それぞれ、レーザ、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の発光素子が用いられる。本実施形態では、第一光源ユニット４０の光源として、Ｒ光源４１ｒとＧ光源４１ｇとＢ光源４１ｂの３つの光源を含むＨＵＤを例にするが、この光源の数は２つ又は４つ以上であってもよい。

光源制御部４０Ａは、Ｒ光源４１ｒ、Ｇ光源４１ｇ、及びＢ光源４１ｂの各々の発光量を予め決められた発光量パターンに設定し、この発光量パターンに従ってＲ光源４１ｒ、Ｇ光源４１ｇ、及びＢ光源４１ｂから光を順次出射させる制御を行う。

光変調素子４４は、ダイクロイックプリズム４３から出射された光を変調し、画像情報である投写用画像データに応じた光（赤色画像光、青色画像光、及び緑色画像光）をダイクロイックミラー５３に出射する。

光変調素子４４としては、例えば、ＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｏｎ ｓｉｌｉｃｏｎ）、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）素子、及び液晶表示素子等を用いることができる。

第一駆動部４５は、システム制御部６０から入力される投写用画像データにしたがって光変調素子４４を駆動し、投写用画像データに応じた光（赤色画像光、青色画像光、及び緑色画像光）をダイクロイックミラー５３に出射させる。

第二光源ユニット５０は、波長が３５５ｎｍ付近の紫外光を出射する紫外光源５１と、紫外光源５１から出射される紫外光を平行光化するコリメータレンズ５２と、コリメータレンズ５２から出射された紫外光を防眩用画像データにしたがって変調し、変調した紫外光をダイクロイックミラー５３に出射する光変調素子５４と、を備えている。紫外光源５１は、レーザ、ＬＥＤ等の発光素子が用いられる。

第二駆動部５５は、システム制御部６０から入力される防眩用画像データにしたがって光変調素子５４を駆動し、防眩用画像データに応じた紫外光をダイクロイックミラー５３に出射させる。

ダイクロイックミラー５３は、可視光はそのまま透過し、紫外光は反射させる特性を持つものである。ダイクロイックミラー５３を透過した可視光と、ダイクロイックミラー５３で反射した紫外光は、投写光学系４６に入射する。

投写光学系４６は、第一光源ユニット４０の光変調素子４４から出射された可視光及び第二光源ユニット５０の光変調素子５４から出射された紫外光を、図１に示す拡散板５に投写するための光学系である。この光学系は、レンズに限らず、スキャナを用いることもできる。例えば、走査型スキャナから出射された可視光及び紫外光を拡散板５で拡散させて面光源化してもよい。

システム制御部６０は、第一光源ユニット４０、第二光源ユニット５０、第一駆動部４５、第二駆動部５５、及び紫外光源５１を制御する。

光変調素子４４、第一駆動部４５、光変調素子５４、第二駆動部５５、ダイクロイックミラー５３、投写光学系４６、拡散板５、反射ミラー６、拡大鏡７、及びシステム制御部６０により、第一光源ユニット４０から出射される画像情報に応じた光及び第二光源ユニット５０から出射される特定波長の光を、被投写部材であるコンバイナ２に投写する投写部が構成される。

図３は、システム制御部６０の機能ブロックを示す図である。図３に示すように、システム制御部６０は、撮像画像データ取得部６１と、投写データ生成部６２と、検出部としての物体像検出部６３と、を備えている。

撮像画像データ取得部６１は、図１に示す撮像部９で撮像して得られた撮像画像データを取得し、投写データ生成部６２及び物体像検出部６３に出力する。

投写データ生成部６２は、撮像画像データ取得部６１により取得された撮像画像データを公知の画像解析処理により解析し、第一の投写画像データを生成する。具体的には、投写データ生成部６２は、撮像画像データから歩行者、電柱、街路樹、事故車両等の障害物又は危険物を検出する。投写データ生成部６２は、障害物又は危険物を検出した場合には、検出した障害物又は危険物を報知するための第一の投写画像データを生成する。投写データ生成部６２は、この第一の投写画像データを第一駆動部４５に出力する。

撮像画像データは、ウィンドシールド１前方の景色に相当する。そして、この撮像画像データの少なくとも一部は、運転者からコンバイナ２を通して見える外界像に対応する。また、第一光源ユニット４０の光変調素子４４のどの画素を有効（光を反射又は透過させて投写光学系４６に出射させる状態）にすれば、コンバイナ２のどの領域に画像が投写されるかの関係は、予め決められている。このため、撮像画像データから検出した障害物又は危険物の領域が分かれば、どのような投写画像データを第一駆動部４５に出力すべきかを決めることができる。

また、投写データ生成部６２は、自動車の走行速度及び目的地へのナビゲーションを行うためのガイド情報を表示するための第二の投写画像データを生成し、この第二の投写画像データを第一駆動部４５に出力する。

第一駆動部４５は、投写データ生成部６２から入力された第一の投写画像データ及び第二の投写画像データにしたがって光変調素子４４を駆動することで、第一の投写画像データ及び第二の投写画像データに基づく可視光をコンバイナ２に投写する。

物体像検出部６３は、撮像画像データ取得部６１により取得された撮像画像データにおけるコンバイナ２が設けられる範囲に対応する部分から、輝度が第一の閾値以上の物体像（以下、高輝度物体像という）を検出する。

物体像とは、予め決めた大きさ以上の面積を持つ撮像画像データ上の領域のことをいう。物体像検出部６３は、撮像画像データから高輝度物体像を検出した場合には、撮像画像データにおける高輝度物体像の位置座標を示す情報を投写データ生成部６２に出力する。

投写データ生成部６２は、物体像検出部６３から入力される高輝度物体像の位置座標情報に基づき、この高輝度物体像に対応するコンバイナ２上の領域に紫外光を投写するための防眩用画像データを生成し、この防眩用画像データを第二駆動部５５に出力する。

第二駆動部５５は、投写データ生成部６２から入力された防眩用画像データにしたがって光変調素子５４を駆動することで、コンバイナ２の高輝度物体像に対応する領域に紫外光を投写する。

図４は、図１に示すＨＵＤの動作を説明するためのフローチャートである。

ＨＵＤが起動すると、撮像画像データ取得部６１は、撮像部９で撮像された撮像画像データを取得する（ステップＳ１）。

次に、投写データ生成部６２は、撮像画像データ取得部６１で取得された撮像画像データを解析し（ステップＳ２）、解析結果に基づいて投写画像データを生成する（ステップＳ３）。

例えば、撮像画像データから歩行者が障害物又は危険物であると解析された場合は、この歩行者の存在と、その存在位置を報知するための投写用画像データが生成される。また、投写データ生成部６２は、自動車の走行速度及びナビゲーション情報を表示するための投写画像データを生成する。

また、物体像検出部６３は、撮像画像データ取得部６１で取得された撮像画像データから、第一の閾値以上の輝度を有する高輝度物体像を検出する処理を行う（ステップＳ４）。ステップＳ４の処理で高輝度物体像が検出された場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）、投写データ生成部６２は、検出された高輝度物体像の位置座標に基づいて防眩用画像データを生成する（ステップＳ６）。

次に、投写データ生成部６２は、ステップＳ６で生成した防眩用画像データを第二駆動部５５に入力する。第二駆動部５５は、入力された防眩用画像データにしたがって光変調素子５４を駆動し、第二光源ユニット５０から出射される紫外光の変調を行わせる。この変調により、防眩用画像データに基づく紫外光がコンバイナ２に投写される（ステップＳ７）。

これにより、コンバイナ２は、紫外光が投写された領域の光透過率が局所的に減少し、他の領域は光透過率が変化しない。このため、運転者の前方視野を妨げることなく、高輝度物体の部分だけが減光された状態となって、高輝度外光が運転者の目に入るのを防ぐことができる。

次に、投写データ生成部６２は、ステップＳ３で生成した投写画像データを第一駆動部４５に入力する。第一駆動部４５は、投写データ生成部６２から入力された投写画像データにしたがって光変調素子４４を駆動し、第一光源ユニット４０から出射される光の変調を行わせる。この変調により、投写画像データに基づく画像がコンバイナ２に投写される（ステップＳ８）。

この画像は、例えば歩行者の存在を報知するための警告マーク、歩行者の位置を示す枠画像、自動車の走行速度とナビゲーション情報を示す画像等である。

ステップＳ４の処理で高輝度物体像が検出されなかった場合（ステップＳ５：ＮＯ）には、ステップＳ８の処理が行われる。ステップＳ８の処理の後はステップＳ１に処理が戻る。

以上のように、図１に示すＨＵＤによれば、コンバイナ２を通して運転者から見える視野内に、太陽や対向車のヘッドライト等の高輝度物体が存在する場合には、この高輝度物体の部分にのみ紫外光が投写されて、この部分の光透過率が減少する。この結果、高輝度物体の光の大部分が運転者の目に届かなくなり、防眩効果を得ることができる。

また、高輝度物体がウィンドシールド１の前方視界から外れ、撮像部９で撮像して得られた撮像画像データにおけるコンバイナ２に対応する範囲から高輝度物体像が検出されなくなると、コンバイナ２への紫外光の投写は停止される。これにより、コンバイナ２では、紫外光が投写されていた範囲の光透過率が瞬時に元に戻る。このため、運転者は、視野を良好に確保することができ、安全運転を続行することができる。

なお、コンバイナ２は、ウィンドシールド１全体をカバーするサイズとするのが望ましい。また、防眩効果が期待できる領域が一台のＨＵＤで確保できない場合は、複数台のＨＵＤを用いてもよい。更に、撮像部９に搭載する撮像レンズとして広角レンズ、あるいは魚眼レンズを用いることにより、ウィンドシールド１の前方の景色をより広範囲に撮像することができ、高輝度物体像を精度よく検出することができる。

防眩用画像データは、コンバイナ２における高輝度物体像に対応する領域に紫外光を投写するためのデータとしたが、この領域の全てに紫外光を投写しなくても防眩効果は得ることができる。

例えば、図５に示すように、コンバイナ２において高輝度物体像に対応する領域７０があった場合に、この領域７０の内側に紫外光の投写範囲７１を設定した防眩用画像データとしてもよい。つまり、防眩用画像データは、コンバイナ２における高輝度物体像に対応する領域の少なくとも一部に紫外光を投写するためのデータとすればよい。

また、コンバイナ２に紫外光を投写する際は、物体像検出部６３により検出された高輝度物体像の面積に応じて紫外光を投写する範囲を制御するのが好ましい。

具体的には、投写データ生成部６２は、物体像検出部６３により検出された高輝度物体像の面積が第二の閾値未満の状態では、この面積が大きくなるほど紫外光を投写する範囲を大きくしていき、この面積が第二の閾値以上になった状態では、紫外光の投写範囲を、高輝度物体像の面積が第二の閾値に達した状態での大きさに固定する。

このようにすることによって、高輝度物体像の面積が非常に大きい場合に、コンバイナ２の減光範囲の面積が大きくなるのを防いで、視界を確保することができる。すなわち、運転者の前方視野を妨げることのない範囲内で、コンバイナ２の減光領域の面積を最適化することができる。

また、コンバイナ２にコーティングされた前述のフォトクロミック化合物は、照射される特定波長の光の強度が大きいほど光透過率が減少する特性を示すものを用いてもよい。この場合は、システム制御部６０が、高輝度物体像の面積に応じて、コンバイナ２に投写する紫外光の強度を制御してもよい。

すなわち、システム制御部６０は、物体像検出部６３により検出された高輝度物体像の面積が第二の閾値未満の状態では、この面積に関わらずに、コンバイナ２に投写する紫外光の強度を予め決めた値に固定し、高輝度物体像の面積が第二の閾値以上になった状態では、コンバイナ２に投写する紫外光の強度をこの値よりも小さくする。

このようにすることによって、高輝度物体像の面積が非常に大きい場合に、この高輝度物体像に対応するコンバイナ２の領域では、可視光の透過率が大きくなる。このため、コンバイナ２の広い範囲で光透過率が減少するのを防ぐことができ、視界を確保することができる。すなわち、運転者の前方視野を妨げることのない範囲内で、コンバイナ２の光透過率を最適化することができる。

また、システム制御部６０は、高輝度物体像の輝度に応じて、コンバイナ２に投写する紫外光の強度を制御してもよい。

すなわち、システム制御部６０は、物体像検出部６３により検出された高輝度物体像の輝度が大きいほど、コンバイナ２に投写する紫外光の強度を大きくする。

このようにすることによって、高輝度物体像からの光の輝度が大きいほど、コンバイナ２の光透過率を大きく減少させることができるため、防眩効果を高めることができる。

コンバイナ２に投写する紫外光の強度の制御は、紫外光源５１からの紫外光の発光量を制御したり、光変調素子５４として液晶表示素子を用いた場合には、画素の光透過率を制御したりすることで実現可能である。

また、ウィンドシールド１の前方に存在する高輝度物体の位置によっては、コンバイナ２における可視光の投写範囲（運転に関する情報が投写される範囲）と紫外光の投写範囲とが重なる場合がある。

この場合は、システム制御部６０が、コンバイナ２に投写される可視光の投写範囲のうち紫外光の投写範囲と重なる部分に投写される可視光の輝度又は色を変更することによって、運転に関する情報の視認性を高めることが望ましい。この輝度又は色の変更は、光変調素子４４の画素の光透過率を制御したり、第一の光源から出射させる光量を制御したりすることで実現可能である。

又は、システム制御部６０は、可視光の投写範囲と紫外光の投写範囲とが重なる場合には、コンバイナ２における紫外光の投写範囲以外の部分に、投写用画像データに応じた可視光の投写範囲を移動させることで、運転に関する情報の視認性を高めてもよい。

あるいは、図１のＨＵＤに、自動車に搭載される表示部（例えば、センターコンソールにある表示部）に投写用画像データを出力する機能を付加し、システム制御部６０は、可視光の投写範囲と紫外光の投写範囲とが重なる場合には、投写用画像データに応じた光のコンバイナ２への投写を停止し、この投写用画像データを自動車に搭載される表示部に出力して、コンバイナ２に投写する予定であった画像をこの表示部に表示させることで、運転に関する情報の視認性を高めてもよい。

図１の構成例では、ダイクロイックミラーを用いて可視光と紫外光を同じ光路に導く構成とした。この変形例として、Ｒ光源４１ｒ、Ｇ光源４１ｇ、及びＢ光源４１ｂのいずれか１つを、紫外光源５１に置き換える構成を採用してもよい。自動車の走行速度及びナビゲーション情報等を表示するための投写画像データはフルカラーである必要はなく、可視光源の１つを紫外光源にすることで、光源部４をよりコンパクトにすることができる。また、光源部４の構成が簡略化されて、コスト削減が可能となる。

図３の投写データ生成部６２は、高輝度物体像の位置座標に基づいて防眩用画像データを生成するものとした。防眩効果を更に高めるために、運転者の目を検出し、検出した目の位置の情報を用いて防眩用画像データを生成してもよい。

例えば、運転席近傍（例えばハンドル部分）に運転者の顔を撮像する撮像部を設けておく。この撮像部で撮像して得られる運転者の顔画像から目を検出する処理をシステム制御部６０が行う。そして、投写データ生成部６２は、検出した運転者の目の位置と、高輝度物体像の位置座標とから、運転者の目と高輝度物体像との相対位置関係を割りだした上で、運転者の目に高輝度物体像からの光が最も入らなくなるような投写位置を決定し、この投写位置に紫外光を投写するための防眩用画像データを生成する。このようにすることで、防眩効果を高めることができる。

以上説明してきたように、本明細書には以下の事項が開示されている。

開示された投写型表示装置は、第一の光源及び第二の光源と、上記第一の光源から出射される光のうち画像情報に応じた光と、上記第二の光源から出射される特定波長の光とを、車両のウィンドシールドに設けられ、上記特定波長の光の照射によって光透過率が減少する被投写部材に投写する投写部と、上記車両の進行方向を撮像する撮像部によって撮像して得られる撮像画像データにおける上記被投写部材が設けられる範囲に対応する部分から、輝度が第一の閾値以上の物体像を検出する検出部と、を備え、上記投写部は、上記検出部により検出された上記物体像に対応する上記被投写部材の領域の少なくとも一部に、上記特定波長の光を投写するものである。

開示された投写型表示装置は、上記投写部は、上記検出部により検出された上記物体像の面積に応じて、上記特定波長の光を投写する範囲を制御するものである。

開示された投写型表示装置は、上記投写部は、上記検出部により検出された上記物体像の面積が第二の閾値未満の状態では、上記面積が大きくなるほど上記特定波長の光を投写する範囲を大きくし、上記面積が上記第二の閾値以上になった状態では、上記範囲を、上記物体像の面積が上記第二の閾値に達した状態での大きさに固定するものである。

開示された投写型表示装置は、上記被投写部材は、照射される上記特定波長の光の強度が大きいほど光透過率が小さくなるものであり、上記投写部は、上記検出部により検出された上記物体像の面積に応じて、上記特定波長の光の強度を制御するものである。

開示された投写型表示装置は、上記投写部は、上記検出部により検出された上記物体像の面積が第二の閾値未満の状態では上記特定波長の光の強度を予め決めた値にさせ、上記面積が上記第二の閾値以上になった状態では、上記特定波長の光の強度を上記予め決めた値よりも小さくするものである。

開示された投写型表示装置は、上記投写部は、上記検出部により検出された上記物体像の輝度に応じて、上記特定波長の光の強度を制御するものである。

開示された投写型表示装置は、上記画像情報に応じた光の投写範囲と上記特定波長の光の投写範囲とが重なる場合、上記投写部は、上記画像情報に応じた光のうち上記特定波長の光の投写範囲と重なる部分の輝度又は色を変更するものである。

開示された投写型表示装置は、上記画像情報に応じた光の投写範囲と上記特定波長の光の投写範囲とが重なる場合、上記投写部は、上記被投写部材における上記特定波長の光の投写範囲以外の部分に上記画像情報に応じた光の投写範囲を移動させるものである。

開示された投写型表示装置は、上記画像情報に応じた光の投写範囲と上記特定波長の光の投写範囲とが重なる場合、上記投写部は、上記画像情報に応じた光の上記被投写部材への投写を停止し、上記画像情報を上記車両に搭載される表示部に出力して表示させるものである。

開示された投写型表示装置は、上記被投写部材を更に備えるものである。

開示された投写表示方法は、第一の光源から出射される光のうち画像情報に応じた光と、第二の光源から出射される特定波長の光とを、車両のウィンドシールドに設けられ、上記特定波長の光の照射によって光透過率が減少する被投写部材に投写する投写ステップと、上記車両の進行方向を撮像する撮像部によって撮像して得られる撮像画像データにおける上記被投写部材が設けられる範囲に対応する部分から、輝度が第一の閾値以上の物体像を検出する検出ステップと、を備え、上記投写ステップでは、上記検出ステップにより検出された上記物体像に対応する上記被投写部材の領域の少なくとも一部に、上記特定波長の光を投写するものである。

開示された投写表示方法は、上記投写ステップでは、上記検出ステップにより検出された上記物体像の面積に応じて、上記特定波長の光を投写する範囲を制御するものである。

開示された投写表示方法は、上記投写ステップでは、上記検出ステップにより検出された上記物体像の面積が第二の閾値未満の状態では、上記面積が大きくなるほど上記特定波長の光を投写する範囲を大きくし、上記面積が上記第二の閾値以上になった状態では、上記範囲を、上記物体像の面積が上記第二の閾値に達した状態での大きさに固定するものである。

開示された投写表示方法は、上記被投写部材は、照射される上記特定波長の光の強度が大きいほど光透過率が小さくなるものであり、上記投写ステップでは、上記検出ステップにより検出された上記物体像の面積に応じて、上記特定波長の光の強度を制御するものである。

開示された投写表示方法は、上記投写ステップでは、上記検出ステップにより検出された上記物体像の面積が第二の閾値未満の状態では上記特定波長の光の強度を予め決めた値にさせ、上記面積が上記第二の閾値以上になった状態では、上記特定波長の光の強度を上記予め決めた値よりも小さくするものである。

開示された投写表示方法は、上記投写ステップでは、上記検出ステップにより検出された上記物体像の輝度に応じて、上記特定波長の光の強度を制御するものである。

開示された投写表示方法は、上記画像情報に応じた光の投写範囲と上記特定波長の光の投写範囲とが重なる場合、上記投写ステップでは、上記画像情報に応じた光のうち上記特定波長の光の投写範囲と重なる部分の輝度又は色を変更するものである。

開示された投写表示方法は、上記画像情報に応じた光の投写範囲と上記特定波長の光の投写範囲とが重なる場合、上記投写ステップでは、上記被投写部材における上記特定波長の光の投写範囲以外の部分に上記画像情報に応じた光の投写範囲を移動させるものである。

開示された投写表示方法は、上記画像情報に応じた光の投写範囲と上記特定波長の光の投写範囲とが重なる場合、上記投写ステップでは、上記画像情報に応じた光の上記被投写部材への投写を停止し、上記画像情報を上記車両に搭載される表示部に出力して表示させるものである。

本発明の投写型表示装置は、特に自動車に搭載して利便性が高く、有効である。

以上、本発明を特定の実施形態によって説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、開示された発明の技術思想を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
本出願は、２０１５年３月１９日出願の日本特許出願（特願２０１５−０５６４３６）に基づくものであり、その内容はここに取り込まれる。

２ コンバイナ
９ 撮像部
４０ 第一光源ユニット
４５ 第一駆動部
４６ 投写光学系
５０ 第二光源ユニット
５５ 第二駆動部
６０ システム制御部
６１ 撮像画像データ取得部
６２ 投写データ生成部
６３ 物体像検出部

Claims (18)

1. 可視光を出射する第一の光源と、
   前記可視光に基づく画像が投写される、車両のウィンドシールドに設けられた被投写部材と、
   前記被投写部材への照射により該被投写部材の光透過率が減少する紫外光を出射する第二の光源と、
   前記第一の光源から出射される可視光と前記第二の光源から出射される紫外光とを前記被投写部材に投写する投写部と、
   前記車両のウィンドシールドの前方の景色を撮影する撮像部と、
   前記撮像部によって撮像された前記景色の撮像画像データにおける前記被投写部材が設けられる範囲に対応する部分から、輝度が第一の閾値以上の物体像を検出する検出部と、を備え、
   前記投写部は、前記検出部により検出された前記物体像に対応する前記被投写部材の領域の少なくとも一部に紫外光を投写する投写型表示装置。
2. 請求項１記載の投写型表示装置であって、
   前記投写部は、前記検出部により検出された前記物体像の面積に応じて、前記紫外光を投写する範囲を制御する投写型表示装置。
3. 請求項２記載の投写型表示装置であって、
   前記投写部は、前記検出部により検出された前記物体像の面積が第二の閾値未満の状態では、前記面積が大きくなるほど前記紫外光を投写する範囲を大きくし、前記面積が前記第二の閾値以上になった状態では、前記範囲を、前記物体像の面積が前記第二の閾値に達した状態での大きさに固定する投写型表示装置。
4. 請求項１記載の投写型表示装置であって、
   前記被投写部材は、照射される前記紫外光の強度が大きいほど光透過率が小さくなるものであり、
   前記投写部は、前記検出部により検出された前記物体像の面積に応じて、前記紫外光の強度を制御する投写型表示装置。
5. 請求項４記載の投写型表示装置であって、
   前記投写部は、前記検出部により検出された前記物体像の面積が第二の閾値未満の状態では前記紫外光の強度を予め決めた値にさせ、前記面積が前記第二の閾値以上になった状態では、前記紫外光の強度を前記予め決めた値よりも小さくする投写型表示装置。
6. 請求項１記載の投写型表示装置であって、
   前記投写部は、前記検出部により検出された前記物体像の輝度に応じて、前記紫外光の強度を制御する投写型表示装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項記載の投写型表示装置であって、
   前記画像を投写する可視光の投写範囲と前記紫外光の投写範囲とが重なる場合、前記投写部は、前記画像を投写する可視光のうち前記紫外光の投写範囲と重なる部分の輝度又は色を変更する投写型表示装置。
8. 請求項１〜６のいずれか１項記載の投写型表示装置であって、
   前記画像を投写する可視光の投写範囲と前記紫外光の投写範囲とが重なる場合、前記投写部は、前記被投写部材における前記紫外光の投写範囲以外の部分に前記可視光の投写範囲を移動させる投写型表示装置。
9. 請求項１〜６のいずれか１項記載の投写型表示装置であって、
   前記画像を投写する可視光の投写範囲と前記紫外光の投写範囲とが重なる場合、前記投写部は、前記可視光の前記被投写部材への投写を停止し、前記画像を前記車両に搭載される表示部に出力して表示させる投写型表示装置。
10. 第一の光源から出射される可視光を、車両のウィンドシールドに設けられた被投写部材に投写して前記可視光に基づく画像を前記被投写部材に投写する投写ステップと、
    前記車両のウィンドシールドの前方の景色を撮像部で撮影し、撮像された前記景色の撮像画像データにおける前記被投写部材が設けられる範囲に対応する部分から、輝度が第一の閾値以上の物体像を検出する検出ステップと、
    前記検出ステップにより検出された前記物体像に対応する前記被投写部材の領域の少なくとも一部に、第二の光源から出射される紫外光を投写して前記被投写部材の光透過率を減少させる防眩ステップと、を備える投写表示方法。
11. 請求項１０記載の投写表示方法であって、
    前記防眩ステップでは、前記検出ステップにより検出された前記物体像の面積に応じて、前記紫外光を投写する範囲を制御する投写表示方法。
12. 請求項１１記載の投写表示方法であって、
    前記防眩ステップでは、前記検出ステップにより検出された前記物体像の面積が第二の閾値未満の状態では、前記面積が大きくなるほど前記紫外光を投写する範囲を大きくし、前記面積が前記第二の閾値以上になった状態では、前記範囲を、前記物体像の面積が前記第二の閾値に達した状態での大きさに固定する投写表示方法。
13. 請求項１０記載の投写表示方法であって、
    前記被投写部材は、照射される前記紫外光の強度が大きいほど光透過率が小さくなるものであり、
    前記防眩ステップでは、前記検出ステップにより検出された前記物体像の面積に応じて、前記紫外光の強度を制御する投写表示方法。
14. 請求項１３記載の投写表示方法であって、
    前記防眩ステップでは、前記検出ステップにより検出された前記物体像の面積が第二の閾値未満の状態では前記紫外光の強度を予め決めた値にさせ、前記面積が前記第二の閾値以上になった状態では、前記紫外光の強度を前記予め決めた値よりも小さくする投写表示方法。
15. 請求項１０記載の投写表示方法であって、
    前記防眩ステップでは、前記検出ステップにより検出された前記物体像の輝度に応じて、前記紫外光の強度を制御する投写表示方法。
16. 請求項１０〜１５のいずれか１項記載の投写表示方法であって、
    前記画像を投写する可視光の投写範囲と前記紫外光の投写範囲とが重なる場合、前記投写ステップでは、前記画像を投写する可視光のうち前記紫外光の投写範囲と重なる部分の輝度又は色を変更する投写表示方法。
17. 請求項１０〜１５のいずれか１項記載の投写表示方法であって、
    前記画像を投写する可視光の投写範囲と前記紫外光の投写範囲とが重なる場合、前記投写ステップでは、前記被投写部材における前記紫外光の投写範囲以外の部分に前記可視光の投写範囲を移動させる投写表示方法。
18. 請求項１０〜１５のいずれか１項記載の投写表示方法であって、
    前記画像を投写する可視光の投写範囲と前記紫外光の投写範囲とが重なる場合、前記投写ステップでは、前記可視光の前記被投写部材への投写を停止し、前記画像を前記車両に搭載される表示部に出力して表示させる投写表示方法。

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