JP6252203B2

JP6252203B2 - 表示装置

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Publication number: JP6252203B2
Application number: JP2014010203A
Authority: JP
Inventors: 毅笠原
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 2014-01-23
Filing date: 2014-01-23
Publication date: 2017-12-27
Anticipated expiration: 2034-01-23
Also published as: JP2015138175A

Description

本発明は、表示装置に関する。

従来の表示装置として、特許文献１に開示されているものが知られている。特許文献１に係る表示装置は、表示器が出射する表示光を、所定の透光部材に照射して虚像を表示する、いわゆるヘッドアップディスプレイ装置と呼ばれるものである。この種の表示装置では、太陽光などの外光が、表示光とは逆の経路を辿って表示器に到達し、表示器の温度が上昇して破損する可能性がある。特許文献１に係る表示装置では、表示光を通過させる窓部を設けた遮光板により、外光が表示装置内に侵入することを防いでいる。

特開２００６−１１１６８号公報

特許文献１に係る表示装置では、遮光板の位置を適宜変更することができても、窓部の形状自体は変えることができないので、表示光の通過領域に合わせて適切に窓部を配置するのが困難であり、外光の侵入を効果的に防ぐことについて改善の余地がある。

本発明は、上記実状を鑑みてなされたものであり、外光の侵入を効果的に防ぐことができる表示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、本発明の第１の観点に係る表示装置は、
透光部材に向けて像を表す表示光を出射し、前記透光部材で反射した表示光によって前記像の虚像を表示する表示装置であって、
前記像を表す表示光を出射する表示手段と、
前記表示手段が出射した表示光を前記透光部材に向けて反射させる反射手段と、
前記反射手段を移動させ、前記反射手段で反射した後の表示光の光路を変更させることで前記虚像の表示位置を調整する表示位置調整手段と、
各々が独立して透過状態または不透過状態に切り替わる複数のシャッタを有し、前記表示手段から前記透光部材に到る表示光の光路上に位置するシャッタ部と、
前記複数のシャッタの各々を透過状態または不透過状態に切り替えることで、前記シャッタ部に、１又は複数の透過状態のシャッタからなる透過窓部であって、前記表示手段が出射した表示光を透過させる透過窓部を形成するシャッタ制御手段と、を備え、
前記シャッタ制御手段は、前記表示位置調整手段によって光路が変更された表示光を透過させるように、前記透過窓部の位置を変化させる、
ことを特徴とする。

上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係る表示装置は、
透光部材に向けて像を表す表示光を出射し、前記透光部材で反射した表示光によって前記像の虚像を表示する表示装置であって、
前記像を表す表示光を出射する表示手段と、
前記表示手段が出射した表示光を前記透光部材に向けて反射させる反射手段と、
各々が独立して透過状態または不透過状態に切り替わる複数のシャッタを有し、前記表示手段から前記透光部材に到る表示光の光路上に位置するシャッタ部と、
前記複数のシャッタの各々を透過状態または不透過状態に切り替えることで、前記シャッタ部に、１又は複数の透過状態のシャッタからなる透過窓部であって、前記表示手段が出射した表示光を透過させる透過窓部を形成するシャッタ制御手段と、
前記虚像の視認者を撮像する撮像部から前記視認者の撮像画像を取得し、取得した前記撮像画像に基づいて前記視認者の視点位置を検出する視点位置検出手段と、を備え、
前記シャッタ制御手段は、前記視点位置検出手段が検出した視点位置に応じて、前記表示手段から出射されて前記透光部材に向かう表示光が、検出した視点位置に到達するように前記透過窓部の位置を変化させる、
ことを特徴とする。

本発明によれば、外光の侵入を効果的に防ぐことができる。

本発明の一実施形態に係る表示装置の模式図である。本発明の一実施形態に係る表示装置の概略構成図である。（ａ）及び（ｂ）は、シャッタ部を説明するための平面図である。本発明の一実施形態に係る表示装置の制御系統を説明するためのブロック図である。曲面ミラーの回転移動による表示光の光路変化と、視点位置の座標系の一例とを説明するための模式図である。（ａ）及び（ｂ）は、シャッタパタンテーブルの一例を示す図である。（ａ）〜（ｃ）は、図３（ａ）のシャッタ部に形成される透過窓部の移動制御を説明するための図である。シャッタパタンテーブルの一例を示す図である。（ａ）〜（ｃ）は、図３（ｂ）のシャッタ部に形成される透過窓部の移動制御を説明するための図である。表示制御処理のフローチャートである。（ａ）は、シャッタ制御処理のフローチャートであり、（ｂ）は、描画割込処理のフローチャートである。

本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。

本実施形態に係る表示装置１００は、図１に示すように、例えば、車両２００のダッシュボード内に設置される。表示装置１００は、車両２００のフロントガラス２０１（透光部材の一例）に向けて像を表す表示光Ｌを出射し、フロントガラス２１０で反射した表示光Ｌによって前記像の虚像Ｖを表示する、いわゆるヘッドアップディスプレイ装置として構成されている。このように虚像Ｖが表示されることで、視認者１（主に車両２００の運転者）は、フロントガラス２０１を通して表示像が遠方にあるように認識する。

以下では、表示装置１００の構成の理解を容易にするため、図１等に示したＸ、Ｙ、Ｚ座標系を用いて適宜説明する。図示するように、Ｘ軸は車両２００の前後方向に沿い、Ｚ軸は上下方向に沿う。Ｙ軸は虚像Ｖを視認する視認者１から見ての左右方向に沿う。Ｘ、Ｙ、Ｚ軸は互いに直交する。また、図において各軸を示す矢印の向く方向を、軸の＋（プラス）方向、その反対側を−（マイナス）方向として適宜説明する。

表示装置１００は、表示部１０と、折り返しミラー２０と、曲面ミラー３０（反射手段の一例）と、ミラーチルト部４０と、シャッタ部５０と、筐体６０と、制御部７０と、を備える。

表示部１０は、所定の像を表す表示光Ｌを出射するものであり、光源１１と、液晶表示パネル１２と、光源１１が実装される光源用基板１３と、拡散ケース１４と、ヒートシンク１５と、を有する。

光源１１は、複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）から構成されている。光源１１は、液晶表示パネル１２を照明する光を出射する。光源用基板１３は、例えば、各種配線がプリントされたアルミ基板からなる。光源１１は、光源用基板１３を介して制御部７０と電気的に接続され、制御部７０の制御のもとで発光する。拡散ケース１４は、ポリカーボネート等の樹脂から白色に形成されている。拡散ケース１４は、光源１１と液晶表示パネル１２との間に設けられ、光源１１からの光を拡散して液晶表示パネル１２を均一に照明する。液晶表示パネル１２は、制御部７０の制御のもとで、各画素を透過／不透過状態に切り替えることで、光源１１からの光を照明光として、所定の像（後述する車両情報を示す画像など）を表示する。これにより、液晶表示パネル１２から表示光Ｌが出射される。ヒートシンク１５は、アルミニウム等の金属で構成され、光源１１で発生する熱を放散する。

折り返しミラー２０は、表示部１０が出射した表示光Ｌを曲面ミラー３０に向けて反射させる。折り返しミラー２０は、例えば、ポリカーボネートの樹脂を金型成形し、アルミを真空蒸着して形成される。

曲面ミラー３０は、表示部１０から出射され、折り返しミラー２０で反射した表示光Ｌをフロントガラス２０１に向けて反射させる。曲面ミラー３０は、折り返しミラー２０が反射した表示光Ｌが表す像を拡大すると共に、表示光Ｌがフロントガラス２０１に投射される際に発生する歪みを補正するように反射曲面が構成されている。曲面ミラー３０は、例えば、ポリカーボネートの樹脂を金型成形し、アルミを真空蒸着して形成される。

ミラーチルト部４０は、制御部７０の制御のもと、曲面ミラー３０を所定の軸周りに回転移動させる。ミラーチルト部４０は、例えば、Ｙ軸と平行な軸周りに曲面ミラー３０を回転させて、曲面ミラー３０の傾き角（チルト角）を変化させる。これにより、曲面ミラー３０の反射面３１に対する表示光Ｌの入射角が変化し、曲面ミラー３０で反射した後の表示光Ｌの光路が変更され、虚像Ｖの表示位置が変化する。

ミラーチルト部４０は、ステッピングモータ４１と、ステッピングモータ４１の回転軸４１ａに連結された歯車を含む複数の歯車からなるギヤ機構４２と、を有する。ステッピングモータ４１は、制御部７０の制御のもとで回転軸４１ａを回転させる。回転軸４１ａの回転動力はギヤ機構４２を介して曲面ミラー３０に伝達される。このようにして、ステッピングモータ４１の回転軸４１ａの回転に応じて、曲面ミラー３０のチルト角が変化する。

シャッタ部５０は、例えば、液晶シャッタ、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）シャッタなどのシャッタモジュールからなり、図２に示すように、曲面ミラー３０とフロントガラス２０１との間に位置する。シャッタ部５０は、各々が独立して透過状態または不透過状態に切り替わる複数のシャッタを有する。シャッタ部５０は、制御部７０の制御のもとで、複数のシャッタの各々を透過状態または不透過状態に切り替えることで、１又は複数の透過状態のシャッタからなる透過窓部５１を形成する。このように形成される透過窓部５１は、曲面ミラー３０で反射した表示光Ｌをフロントガラス２０１へと透過させる。

シャッタ部５０は、透過窓部５１以外の不透過部分（遮光部分）により、太陽光などの外光が表示装置１００内に侵入することを極力、防ぐために設けられている。シャッタ部５０は、例えば、図３（ａ）又は図３（ｂ）に示すように構成される。

図３（ａ）は、複数のシャッタが、Ｙ軸方向に延びる帯状のシャッタ５０ａがＸ軸方向に沿って配列されて構成されている例である。図３（ｂ）は、複数のシャッタが、矩形状のシャッタ５０ｂがマトリクス状にＸ及びＹ軸方向に配列されて構成されている例である。いずれの場合においても、シャッタ部５０は、１又は複数の透過状態のシャッタ５０ａ，５０ｂからなり、曲面ミラー３０で反射した表示光Ｌを透過させる透過窓部５１を形成する。どのようにして透過窓部５１を形成するかについては後述する。
なお、図２ではシャッタ部５０を湾曲形状で表してあり、図３（ａ）及び図３（ｂ）ではシャッタ部５０の面をＸ−Ｙ平面上で表しているが、この違いはシャッタ部５０の機能にとって本質的なものではない。実際のシャッタ部５０が曲面を有していても、シャッタ５０ａ，５０ｂの各々をＸ−Ｙ平面上の射影として考えれば、図３（ａ）、（ｂ）のようになるからである。従って、以下では、表示装置１００の機能の理解を容易にするため、シャッタ５０ａ，５０ｂの位置をＸ−Ｙ平面を用いて説明する。

筐体６０は、上で述べた表示部１０〜シャッタ部５０を収容する。筐体６０には、曲面ミラー３０で反射し、シャッタ部５０の透過窓部５１を透過してフロントガラス２０１に向かう表示光Ｌを通過させる開口部６１が形成されている。

ここで、表示装置１００が虚像Ｖを表示する機構を簡潔に説明する。
表示部１０から出射された表示光Ｌは、折り返しミラー２０、曲面ミラー３０の順で反射してフロントガラス２０１へと向かう。曲面ミラー３０で反射した光は、シャッタ部５０の透過窓部５１を透過し、開口部６１を通過して、フロントガラス２０１に入射する。表示光Ｌはフロントガラス２０１で反射し、視認者１の方向へと向かう。視認者１の目に表示光Ｌが到達することにより、視認者１は、フロントガラス２０１の前方に表示された虚像Ｖを視認可能となる。

制御部７０は、図４に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）７１、ＲＯＭ（Read Only Memory）７２、ＲＡＭ（Random Access Memory）７３、ＶＲＡＭ（Video RAM）７４、外部インターフェイス（Ｉ／Ｆ）７５などから構成され、表示装置１００の各部の動作を制御する。制御部７０は、例えば、マイクロコンピュータによって実現でき、筐体６０の内部（外部であってもよい）に設けられたプリント回路板などに実装されている。

ＣＰＵ７１は、ＲＯＭ７２に格納された、後述の表示制御処理（図１０）、シャッタ制御処理（図１１（ａ））、描画割込処理（図１１（ｂ））などを実行するためのプログラムを読み出し、実行する。また、ＲＯＭ７２には、後述のシャッタパタンテーブルＴ１〜Ｔ３のデータが予め記憶されている。ＲＡＭ７３は、ＣＰＵ７１の処理における演算結果や、外部デバイスから取得した情報などを一時的に記憶する。ＶＲＡＭ７４は、表示部１０の表示画像用のメモリである。このメモリは、２つのメモリ領域に分けられ、一方が表示用、他方が書き込み用に割り当てられている。また、ＣＰＵ７１は、計時可能なタイマを内蔵し、適宜、計時を行う。

また、ＣＰＵ７１は、外部Ｉ／Ｆ７５や図示しないドライバなどを介して、操作部８０、撮像部９０、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２０２などの外部デバイスと接続されている。

操作部８０は、虚像Ｖの表示位置の調整や、表示輝度の調整（光源１１の発光輝度調整）の操作を受け付ける各種スイッチなどからなる。

撮像部９０は、例えば、複数のレンズ、ＣＣＤ（Charged Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の固体撮像素子、シャッタなどからなるビデオカメラモジュールである。撮像部９０は、シャッタが開いているときにレンズを用いて固体撮像素子の受光面に被写体の像を結像させ、結像させた像の光の強弱を電気信号に変換し、その電気信号に基づいたビデオ信号を制御部７０に出力する。本実施形態では、撮像部９０は被写体として虚像Ｖの視認者１を撮像する。

ＥＣＵ２０２は、車両２００内に搭載されるものであり、車両２００の速度やエンジン回転数などの車両情報を制御部７０に送信する。

また、制御部７０は、視点位置検出手段、表示位置調整手段、及び、シャッタ制御手段としての機能を有する。

制御部７０は、視点位置検出手段として、虚像Ｖの視認者１を撮像する撮像部９０から視認者１の撮像画像を取得し、取得した撮像画像に基づいて視認者１の視点位置を検出する。制御部７０は、公知の画像処理、テンプレートマッチング処理などにより視点位置を検出する。

一例として、制御部７０は、以下の手法によって視点位置を検出する。
撮像部９０の固体撮像素子を構成するフォトダイオードは行列状に配置されている。固体撮像素子の受光面には、被写体（ここでは視認者１）の像がフォトダイオードに対応する行列状の画素からなるフレーム画像として結像される。ここで、フレーム画像のうち、所定の行の画素群をラインと呼び、奇数行の画素群（ライン）からなる奇数フィールド画像と呼び、偶数行の画素群（ライン）からなる偶数フィールド画像と呼ぶことにする。
（１）制御部７０は、撮像部９０が被写体を撮像する際に、図示しない光源を制御し、奇数フィールド画像の撮像タイミングで被写体を照明し、偶数フィールド画像の撮像タイミングでは光源を消灯させる。
（２）続いて、制御部７０は、撮像部９０が出力するビデオ信号から１フレーム分の画像データ（１つの撮像画像を表すデータ）を取得する。
（３）続いて、制御部７０は、奇数フィールド画像を構成するライン間に輝度値として縦方向で対向する画素の輝度値の平均値を有するラインを補間した画像（補間奇数フィールド画像）を生成する。同様に、制御部７０は、偶数フィールド画像を構成するライン間に輝度値として縦方向で対向する画素の輝度値の平均値を有するラインを補間した画像（補間偶数フィールド画像）を生成する。
（４）続いて、制御部７０は、補間奇数フィールド画像と補間偶数フィールド画像とを比較し、被写体領域を示す被写体検出画像を取得する。例えば、制御部７０は、両画像間で対応する位置にある画素の輝度値を比較し、その輝度値の差が所定値よりも大きい場合に、その位置にある画素は被写体領域内の画素であると判別する。
（５）続いて、制御部７０は、被写体検出画像上の被写体領域に対してテンプレートマッチング処理を実行することで、視点位置を取得（検出）する。

制御部７０は、視点位置を座標として取得する。例えば、図５に示すように、視認者１から見て左右方向に沿うｘ軸と、上下方向に沿う軸であってｘ軸と直交するｙ軸とを用いたｘ−ｙ座標系における位置を、制御部７０は視点位置として取得する。なお、視点位置は、視認者１の左目と右目との間隔を等分にする点でもよいし、左右いずれかの目の位置であってもよい。視点位置をどのように定めるかは目的に応じて適宜変更できる。

また、制御部７０は、表示位置調整手段として、曲面ミラー３０を回転移動させ、曲面ミラー３０で反射した後の表示光Ｌの光路を変更させることで虚像Ｖの表示位置を調整する。

例えば、制御部７０は、操作部８０から虚像Ｖの表示位置の調整操作がなされたことに応じて、ミラーチルト部４０の動作を制御する。具体的には、制御部７０は、ステッピングモータ４１を駆動し、操作内容に応じた回転角度だけ回転軸４１ａを回転させる。回転軸４１ａは、ギヤ機構４２を介して曲面ミラー３０を回転させる。ステッピングモータ４１の駆動制御は、制御部７０が回転軸４１ａの回転角度に対応付けられたカウント数（ステップ数）を出力することで行われる。

ここで、図５を参照して、ステッピングモータ４１のステップ数が減ると曲面ミラー３０が反時計回りに回転し、ステップ数が増えると曲面ミラー３０が時計回りに回転するとする。また、曲面ミラー３０の基準位置における表示光の光路をＬ_０で表す。
曲面ミラー３０が基準位置にある場合において、制御部７０が出力するステップ数を減少させ、曲面ミラー３０を反時計回りに回転させると、曲面ミラー３０で反射した後の表示光は光路Ｌ_１で進む。この場合、虚像Ｖの表示位置は下方に移動して調整される。一方、曲面ミラー３０が基準位置にある場合において、制御部７０が出力するステップ数を増加させ、曲面ミラー３０を時計回りに回転させると、曲面ミラー３０で反射した後の表示光は光路Ｌ_２で進む。この場合、虚像Ｖの表示位置は上方に移動して調整される。このようにして、制御部７０は、表示位置調整手段としての機能で虚像Ｖの表示位置を調整する。

また、制御部７０は、視点位置検出手段によって取得した視認者１の視点位置が高くなれば（ｙ座標が大きくなれば）、曲面ミラー３０を時計回りに回転させて虚像Ｖの表示位置を上方に移動させ、取得した視点位置が低くなれば（ｙ座標が小さくなれば）、曲面ミラー３０を反時計回りに回転させて虚像Ｖの表示位置を下方に移動させる。このように、制御部７０は、操作部８０からの操作だけでなく、視認者１の視点位置に応じて自動的に曲面ミラー３０のチルト角を変更させる。

また、制御部７０は、シャッタ制御手段として、複数のシャッタ５０ａ（ないしはシャッタ５０ｂ）の各々を透過状態または不透過状態に切り替えることで、シャッタ部５０に透過窓部５１を形成する。

図３（ａ）に示すように、シャッタ部５０がＸ軸方向に配列された帯状のシャッタ５０ａから構成される例では、制御部７０は、視点位置検出手段によって検出した視点位置のｙ座標の変化（視認者１の視点高さの変化）に応じて、透過窓部５１を移動させる。
ここで、シャッタ部５０において表示光Ｌを透過させる領域（つまり、シャッタ部５０における透過窓部５１の形成領域）を示す情報をシャッタパタンと呼ぶことにする。例えば、図３（ａ）に示すように、各シャッタ５０ａには、数値「０〜１５」が割り当てられており、シャッタパタンは、これらの数値の組合せにより定められている。
制御部７０は、視点位置を取得すると、ＲＯＭ７２に予め格納された、視点位置のｙ座標とシャッタパタンとが対応付けられたシャッタパタンテーブルＴ１（図６（ａ））を参照し、取得した視点位置のｙ座標と対応する数値の組合せをシャッタパタンとして決定する。なお、シャッタパタンが示す数値の組合せは、透過状態にすべきシャッタ５０ａを表している。そのため、これらの数値が示していない位置のシャッタ５０ａは不透過状態に制御される。そして、制御部７０は、決定したシャッタパタンを実現するようにシャッタ部５０を制御し、透過窓部５１を形成する。

図６（ａ）と図３（ａ）を参照すると、ｙ座標の値が小さくなれば、透過窓部５１が−Ｘ方向に移動し、ｙ座標の値が大きくなれば、透過窓部５１が＋Ｘ方向に移動することがわかる。つまり、視認者１の視点が低くなれば、透過窓部５１が視認者１の前方に向かって移動し、視認者１の視点が高くなれば、透過窓部５１が視認者１の後方に向かって移動することになる。このような透過窓部５１の移動について、図５と図７（ａ）〜（ｃ）を用いて、より具体的に説明する。

図５のｘ−ｙ平面上の点を視点位置ＥＰとし、視点位置ＥＰのｙ座標が０のとき、透過窓部５１が図７（ｂ）の位置にあるものとする。取得した視点位置のｙ座標が−β（図５参照）になると、制御部７０は、透過窓部５１を図７（ｂ）から図７（ａ）の状態になるように−Ｘ方向に移動させる。図７（ａ）の透過窓部５１の位置は、図５の光路Ｌ１を進む表示光を透過させる位置である。取得した視点位置のｙ座標が＋β（図５参照）になると、制御部７０は、透過窓部５１を図７（ｂ）から図７（ｃ）の状態になるように＋Ｘ方向に移動させる。図７（ｃ）の透過窓部５１の位置は、図５の光路Ｌ２を進む表示光を透過させる位置である。
このようにして、視認者１の視点が低くなれば、透過窓部５１が視認者１の前方に向かって移動し、視認者１の視点が高くなれば、透過窓部５１が視認者１の後方に向かって移動することになる。なお、この場合、制御部７０は、曲面ミラー３０のチルト角も視点位置に応じて変化させる。

また、制御部７０は、ステップ数の変化に応じて（つまり、曲面ミラー３０のチルト角の変化に応じて）、透過窓部５１を移動させてもよい。この場合、制御部７０は、操作部９０から虚像Ｖの表示位置の調整操作がなされると、ＲＯＭ７２に予め格納された、ステップ数とシャッタパタンとが対応付けられたシャッタパタンテーブルＴ２（図６（ｂ））を参照し、操作内容に応じたステップ数と対応する数値の組合せをシャッタパタンとして決定する。

図３（ｂ）に示すように、シャッタ部５０がＸ及びＹ軸方向に配列された矩形状のシャッタ５０ｂから構成される例では、制御部７０は、視点位置検出手段によって検出した視点位置のｘ及びｙ座標の変化に応じて、透過窓部５１を移動させる。例えば、図３（ｂ）に示すように、各シャッタ５０ｂの位置は、Ｘ軸方向に沿って割り当てられた数値「０〜１５」と、Ｙ軸方向に沿って割り当てられた数値「０〜１１」との組み合わせによって表され、シャッタパタンは、複数のシャッタ５０ｂの位置の組合せにより定められている。
制御部７０は、視点位置を取得すると、ＲＯＭ７２に予め格納された、視点位置（ｘ，ｙ）とシャッタパタンとが対応付けられたテーブルＴ３（図８）を参照し、取得した視点位置と対応するシャッタ５０ｂの位置の組合せをシャッタパタンとして決定する。なお、シャッタパタンが示すシャッタ５０ｂの位置の組合せは、透過状態にすべきシャッタ５０ｂを表している。そのため、これらの組合せが示していない位置のシャッタ５０ｂは不透過状態に制御される。そして、制御部７０は、決定したシャッタパタンを実現するようにシャッタ部５０を制御し、透過窓部５１を形成する。これにより、視認者１の視点高さの変化だけでなく、横方向（視認者１から見ての左右方向）の変化にも合わせて、透過窓部５１を形成し、移動させることができる。このような透過窓部５１の移動について、図５と図９（ａ）〜（ｃ）を用いて、より具体的に説明する。

図５に示す視点位置ＥＰが（ｘ、ｙ）＝（０，０）のとき、透過窓部５１が図９（ｂ）の位置にあるものとする。取得した視点位置（ｘ，ｙ）が（−α，−β）になると、制御部７０は、透過窓部５１を図９（ｂ）から図９（ａ）の状態になるように−Ｘ方向及び＋Ｙ方向に移動させる。取得した視点位置（ｘ、ｙ）が（α，β）になると、制御部７０は、透過窓部５１を図９（ｂ）から図９（ｃ）の状態になるように＋Ｘ方向及び−Ｙ方向に移動させる。
このように、マトリクス状に配列されたシャッタ５０ｂを有するシャッタ部５０を用いた制御では、視認者１の上下左右方向の視点位置の移動に合わせて表示光を透過させる透過窓部５１を形成することができる。

なお、マトリクス状に配列されたシャッタ５０ｂを有するシャッタ部５０を用いた場合において、透過窓部５１のＸ方向の移動は、図６（ｂ）に示すようなテーブルを用いて、ステップ数の変化に応じて制御し、透過窓部５１のＹ方向の移動のみを、視点位置のｘ座標の変化に応じて制御するようにしてもよい。つまり、取得した視点位置とステップ数とのいずれか一方、または双方に応じて、制御部７０に透過窓部５１を移動させるようにすることが可能である。

ここからは、制御部７０（ＣＰＵ７１）が実行する表示制御処理について、図１０、図１１（ａ）（ｂ）を参照して説明する。制御部７０は、例えば、表示装置１００の電源が投入されたことを契機に表示制御処理を開始する。

（表示制御処理）
まず、制御部７０は、ＲＡＭ７３などの初期化を行い、タイマ割込の機能を開始する（ステップＡ１）。所定のタイミングで発生するタイマ割込によって後述の描画割込処理（図１１（ｂ））が呼び出される。

続いて、制御部７０は、外部データを取得する（ステップＡ２）。具体的には外部データとして、制御部７０は、ＥＣＵ２０２から車速やエンジン回転数などの車両情報を取得する。また、制御部７０は、前述の視点位置検出手段の機能により、撮像部９０からのビデオ信号に基づいて視認者１の視点位置（ｘ，ｙ）を取得する。また、制御部７０は、操作部８０のスイッチ類の状態を取得し、虚像Ｖの表示位置の調整や、表示輝度調整の操作があったか否かを判別する。

続いて、制御部７０は、光源１１を制御し、所定の輝度で発光させる（ステップＡ３）。操作部８０からの表示輝度調整操作があった場合は、制御部７０は、操作内容に応じた輝度で光源１１を発光させる。例えば、制御部７０は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御によって光源１１を駆動する。

続いて、制御部７０は、ステップＡ２で取得した車両情報を表す画像のデータ（表示データ）を生成する（ステップＡ４）。

続いて、制御部７０は、曲面ミラー３０のチルト角に変更があったか否かを判別する（ステップＡ５）。具体的には、前回処理（後述のステップＡ８）において曲面ミラー３０のチルト角を変更させていた場合（ステップＡ５；Ｙｅｓ）、制御部７０は、シャッタ制御処理（ステップＡ６）を実行する。

（シャッタ制御処理）
処理をステップＡ６に移すと、制御部７０は、前述のシャッタ制御手段の機能により、図１１（ａ）に示す順で、シャッタ制御処理を実行する。

まず、制御部７０は、シャッタパタンを決定する（ステップＢ１）。前述したように、制御部７０は、取得した視点位置（ｘ、ｙ）あるいはステッピングモータ４１のステップ数に応じて、シャッタパタンを決定する。具体的には、図３（ａ）に示したようにシャッタ部５０が複数の帯状のシャッタ５０ａから構成されている場合は、制御部７０は、ＲＯＭ７２に格納されているシャッタパタンテーブルＴ１またはＴ２（図６（ａ）（ｂ））を参照して、シャッタパタンを決定する。図３（ｂ）に示したようにシャッタ部５０がマトリクス状に配列された矩形のシャッタ５０ｂから構成されている場合は、制御部７０は、ＲＯＭ７２に格納されているシャッタパタンテーブルＴ３（図８）を参照して、シャッタパタンを決定する。

続いて、制御部７０は、決定したシャッタパタンを実現するようにシャッタ部５０を制御し、シャッタ部５０に透過窓部５１を形成する（ステップＢ２）。これにより、前述したように、視認者１の視点位置の変化や、曲面ミラー３０のチルト角の変化に応じて移動する透過窓部５１が形成される。

図１０に戻って、シャッタ制御処理を経た後、あるいは、チルト角の変更がなかった場合（ステップＡ５；Ｎｏ）、制御部７０は、ステップＡ４で生成した表示データと予め定められた画面のデザインとに基づき、液晶表示パネル１２に車両情報を報知する画像などを表示させる（ステップＡ７）。

続いて、制御部７０は、曲面ミラー３０のチルト角を制御する（ステップＡ８）。具体的には、ステップＡ２で、虚像Ｖの表示位置の調整や、表示輝度調整の操作があったと判別した場合、制御部７０は、表示位置調整手段の機能により、回転軸４１ａの回転角度に対応付けられたカウント数（ステップ数）を出力し、ステッピングモータ４１を駆動する。なお、操作部８０からの操作に因らず、取得した視点位置に応じて自動的にチルト角を変化させる場合、制御部７０は、予めＲＯＭ７２に格納された視点位置のｙ座標とステップ数とが関連づけられたテーブル（図示せず）を参照して、ステップ数を決定し、決定したステップ数でステッピングモータ４１を駆動する。ステップＡ８の処理の実行後、制御部７０は、処理をステップＡ２に戻す。

（描画割込処理）
また、制御部７０は、ステップＡ１で開始したタイマ割込のタイミング毎に図１１（ｂ）に示す描画割込処理を実行する。例えば、タイマ割込は２０ｍｓ毎に発生する。描画割込処理を開始すると、制御部７０は、描画が完了したか否かを判別する（ステップＣ１）。描画が完了していた場合（ステップＣ１；Ｙｅｓ）、制御部７０は、ＶＲＡＭ７４の書き込み用のメモリ領域を表示用のメモリに領域に切り替え、描画完了後の画像を表示部１０に表示させる（ステップＣ２）。新たな画像を表示後（ステップＣ２）あるいは、未だ描画が完了していない場合（ステップＣ１；Ｎｏ）、描画割込処理は終了する。

例えば、表示装置１００の電源が切られるまで、制御部７０は、表示制御処理、描画割込処理を繰り返し実行する。

以上に説明した表示装置１００は、フロントガラス２０１（透光部材の一例）に向けて像を表す表示光Ｌを出射し、フロントガラス２０１で反射した表示光Ｌによって前記像の虚像Ｖを表示する表示装置１００であって、前記像を表す表示光Ｌを出射する表示部１０（表示手段の一例）と、表示部１０が出射した表示光Ｌをフロントガラス２０１に向けて反射させる曲面ミラー３０（反射手段の一例）と、曲面ミラー３０を回転移動させ、曲面ミラー３０で反射した後の表示光Ｌの光路を変更させることで虚像Ｖの表示位置を調整する表示位置調整手段と、各々が独立して透過状態または不透過状態に切り替わる複数のシャッタ５０ａ，５０ｂを有し、曲面ミラー３０とフロントガラス２０１との間に位置するシャッタ部５０と、複数のシャッタ５０ａ，５０ｂの各々を透過状態または不透過状態に切り替えることで、シャッタ部５０に、１又は複数の透過状態のシャッタ５０ａ，５０ｂからなる透過窓部５１であって、表示部１０が出射した表示光Ｌを透過させる透過窓部５１を形成するシャッタ制御手段と、を備え、シャッタ制御手段は、表示位置調整手段によって光路が変更された表示光Ｌを透過させるように、透過窓部５１の位置を変化させる。

また、表示装置１００は、フロントガラス２０１に向けて像を表す表示光Ｌを出射し、フロントガラス２０１で反射した表示光Ｌによって前記像の虚像Ｖを表示する表示装置１００であって、前記像を表す表示光Ｌを出射する表示部１０と、表示部１０が出射した表示光Ｌをフロントガラス２０１に向けて反射させる曲面ミラー３０と、各々が独立して透過状態または不透過状態に切り替わる複数のシャッタ５０ａ，５０ｂを有し、曲面ミラー３０とフロントガラス２０１との間に位置するシャッタ部５０と、複数のシャッタ５０ａ，５０ｂの各々を透過状態または不透過状態に切り替えることで、シャッタ部５０に、１又は複数の透過状態のシャッタ５０ａ，５０ｂからなる透過窓部５１であって、表示部１０が出射した表示光Ｌを透過させる透過窓部５１を形成するシャッタ制御手段と、虚像Ｖの視認者１を撮像する撮像部９０から視認者１の撮像画像を取得し、取得した撮像画像に基づいて視認者１の視点位置を検出する視点位置検出手段と、を備え、シャッタ制御手段は、視点位置検出手段が検出した視点位置に応じて、表示部１０から出射されてフロントガラス２０１に向かう表示光Ｌが、検出した視点位置に到達するように透過窓部５１の位置を変化させる。

以上のように表示装置１００を構成したから、透過窓部５１を表示光Ｌの光路変化に合わせて形成し、移動させることができる。これにより、シャッタ部は、表示光Ｌの通過領域として必要な部分以外を極力、遮ることができるため、太陽光などの外光が表示装置１００内に侵入することを効果的に防ぐことができ、温度上昇による表示部１０の破損などを抑制することができる。
なお、複数のシャッタは、帯状のシャッタ５０ａが所定の方向に沿って配列されて構成されていてもよいし、矩形状のシャッタ５０ｂがマトリクス状に配列されて構成されていてもよい。

本発明は、上記の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。

以上では、シャッタ部５０を、曲面ミラー３０とフロントガラス２０１との間に配置した例を説明したが、シャッタ部５０は、表示部１０からフロントガラス２０１（透光部材の一例）に到る表示光Ｌの光路上に位置していればよい。つまり、シャッタ部５０は、表示光Ｌの光路上における表示部１０と折り返しミラー２０との間や、折り返しミラー２０と曲面ミラー３０との間に配置されてもよい。なお、表示装置１００内に侵入した外光は曲面ミラー３０により収束光となり、折り返しミラー２０、表示部１０に進行するため、表示部１０に近い位置程、外光の照射面積は狭くなり、単位面積あたりの光量が大きくなる。よって、シャッタ部５０は、表示部１０の近くに配置する程、シャッタ部５０の面積を小さくすることができ、部品コストを低減することができる。なお、外光によるシャッタ部５０の負荷を軽減するためには、シャッタ部５０は、外光があまり収束されていない曲面ミラー３０の近い位置に配置することが望ましい。

図７（ａ）〜（ｃ）、図９（ａ）〜（ｃ）では、所定形状の透過窓部５１が移動する例を示したが、移動に合わせて透過窓部５１の形状を変化させてもよい。例えば、制御部７０は、表示部１０の表示画像の大小に合わせて、透過窓部５１の大きさを変更させるようにシャッタ部５０を制御してもよい。

以上の説明では、曲面ミラー３０を回転移動させる例を示したがこれに限られない。表示装置１００に曲面ミラー３０を平行移動させる移動機構を設け、制御部７０は、曲面ミラー３０を平行移動させ、曲面ミラー３０で反射した後の表示光Ｌの光路を変更させることで虚像Ｖの表示位置を調整するようにしてもよい。

表示部１０は、有機ＥＬ（ElectroLuminescence）ディスプレイ、プロジェクション方式のディスプレイなどから構成されていてもよい。

以上の説明では、フロントガラス２０１に虚像Ｖを投影する例を示したが、表示装置１００専用のコンバイナ（透光部材の一例）に虚像Ｖを投影する構成としてもよい。

以上の説明では、表示装置１００を車両２００に搭載する例を示したが、航空機、船舶、工作機械等の他の乗り物に搭載することもできる。

以上の説明では、本発明の理解を容易にするために、重要でない公知の技術的事項の説明を適宜省略した。

１００ …表示装置
１０ …表示部
２０ …折り返しミラー
３０ …曲面ミラー
４０ …ミラーチルト部
５０ …シャッタ部
５０ａ，５０ｂ…シャッタ
５１ …透過窓部
６０ …筐体
７０ …制御部
８０ …操作部
９０ …撮像部
２００ …車両
２０１ …フロントガラス
２０２ …ＥＣＵ
１ …視認者
Ｌ …表示光
Ｖ …虚像

Claims

透光部材に向けて像を表す表示光を出射し、前記透光部材で反射した表示光によって前記像の虚像を表示する表示装置であって、
前記像を表す表示光を出射する表示手段と、
前記表示手段が出射した表示光を前記透光部材に向けて反射させる反射手段と、
前記反射手段を移動させ、前記反射手段で反射した後の表示光の光路を変更させることで前記虚像の表示位置を調整する表示位置調整手段と、
各々が独立して透過状態または不透過状態に切り替わる複数のシャッタを有し、前記表示手段から前記透光部材に到る表示光の光路上に位置するシャッタ部と、
前記複数のシャッタの各々を透過状態または不透過状態に切り替えることで、前記シャッタ部に、１又は複数の透過状態のシャッタからなる透過窓部であって、前記表示手段が出射した表示光を透過させる透過窓部を形成するシャッタ制御手段と、を備え、
前記シャッタ制御手段は、前記表示位置調整手段によって光路が変更された表示光を透過させるように、前記透過窓部の位置を変化させる、
ことを特徴とする表示装置。
前記虚像の視認者を撮像する撮像部から前記視認者の撮像画像を取得し、取得した前記撮像画像に基づいて前記視認者の視点位置を検出する視点位置検出手段をさらに備え、
前記表示位置調整手段は、前記視点位置検出手段が検出した視点位置に応じて、前記虚像の表示位置を調整する、
ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
透光部材に向けて像を表す表示光を出射し、前記透光部材で反射した表示光によって前記像の虚像を表示する表示装置であって、
前記像を表す表示光を出射する表示手段と、
前記表示手段が出射した表示光を前記透光部材に向けて反射させる反射手段と、
各々が独立して透過状態または不透過状態に切り替わる複数のシャッタを有し、前記表示手段から前記透光部材に到る表示光の光路上に位置するシャッタ部と、
前記複数のシャッタの各々を透過状態または不透過状態に切り替えることで、前記シャッタ部に、１又は複数の透過状態のシャッタからなる透過窓部であって、前記表示手段が出射した表示光を透過させる透過窓部を形成するシャッタ制御手段と、
前記虚像の視認者を撮像する撮像部から前記視認者の撮像画像を取得し、取得した前記撮像画像に基づいて前記視認者の視点位置を検出する視点位置検出手段と、を備え、
前記シャッタ制御手段は、前記視点位置検出手段が検出した視点位置に応じて、前記表示手段から出射されて前記透光部材に向かう表示光が、検出した視点位置に到達するように前記透過窓部の位置を変化させる、
ことを特徴とする表示装置。
前記反射手段を移動させ、前記反射手段で反射した後の表示光の光路を変更させることで前記虚像の表示位置を調整する表示位置調整手段をさらに備え、
前記表示位置調整手段は、前記視点位置検出手段が検出した視点位置に応じて、前記虚像の表示位置を調整する、
ことを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
前記複数のシャッタは、帯状のシャッタが所定の方向に沿って配列されて構成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の表示装置。
前記複数のシャッタは、矩形状のシャッタがマトリクス状に配列されて構成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の表示装置。