JP6269293B2 - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Description

本発明は、移動体に搭載され、移動体において投影部材に画像を投影することにより、画像の虚像を乗員により視認可能に表示するヘッドアップディスプレイ装置（以下、ＨＵＤ装置）に関する。

従来、移動体に搭載され、移動体において投影部材に画像を投影することにより、画像の虚像を乗員により視認可能に表示するＨＵＤ装置が知られている。特許文献１に記載のＨＵＤ装置では、画像を投射する投射器、及び投射器からの画像を拡大して投影部材に投影する拡大光学系としての拡大レンズを備えている。さらに、特許文献１の制御部は、位置情報に基づいて車両に対する太陽の相対位置を推定する。

ところが、特許文献１では、これらの情報に基づいて、太陽光の拡大レンズにおける透過面反射光を推定し、透過面反射光の反射角が、予め設定された角度の範囲内であるか否かを判定する。肯定判定が下された場合、拡大レンズを回動させる。このような構成により、透過面反射光によるノイズ等を含まない視認性のよい拡大映像を視認可能とする。

特開２００７−１４８０９２号公報

一方で、発光する光源の光を液晶パネルに入射させることで画像を形成投射する投射器を備えるＨＵＤ装置では、温度に対して脆弱な部品としての液晶パネルの温度上昇を抑制することが課題となっている。

しかしながら、特許文献１に液晶パネルを有する投射器を採用した構成を想定した場合において、拡大レンズを回動させても、太陽の光が拡大レンズを透過して液晶パネルに入射することに変わりがない。このため、液晶パネルの温度上昇を十分に抑制することはできなかった。

本発明は、以上説明した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、投射器において液晶パネルの温度上昇を抑制するＨＵＤ装置を提供することにある。

本発明は、移動体（１）に搭載され、移動体において投影部材（３ａ）に画像を投影することにより、画像の虚像（４）を乗員により視認可能に表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
発光する光源（１２ａ）及び画像を形成する液晶パネル（１６）を有し、光源の光を液晶パネルに入射させることにより画像を投射する投射器（１０）と、
投射器からの画像を拡大して投影部材に投影する拡大光学系（２０）と、
移動体の位置及び太陽（９）の位置に基づいて、移動体に対する太陽の相対位置（ＰＳ）を推定する推定手段（３０，２３０）と、
太陽の光が拡大光学系を介して液晶パネルに入射する範囲を示す立体角（Ω）と、推定手段において推定された太陽の相対位置との関係に基づいて、液晶パネルを保護するか否か判定する判定手段（３０，２３０）と、
判定手段において肯定判定が下された場合、判定手段において否定判定が下された場合よりも液晶パネルへの入射光量を減少させる光量減少手段（３０，２３０）とを備えることを特徴とする。

このような発明によると、拡大光学系を介する太陽の光が液晶パネルに入射し、液晶パネルにもたらされる温度上昇は、太陽の光が拡大光学系を介して液晶パネルに入射する範囲を示す立体角と、移動体に対する太陽の相対位置との関係に基づいて、察知することが可能となる。すなわち、この関係によって液晶パネルへの入射光量が変化するため、液晶パネルに届く熱エネルギーが温度上昇に影響するのである。したがって、この関係に基づいて液晶パネルを保護するか否かを判定し、肯定判定を下した場合には、否定判定を下した場合よりも液晶パネルへの入射光量を減少させる。これによれば、必要に応じて、液晶パネルの温度上昇を抑制することで、液晶パネルを保護することができる。

なお、括弧内の符号は、記載内容の理解を容易にすべく、後述する実施形態において対応する構成を例示するものに留まり、発明の内容を限定するものではない。

第１実施形態におけるＨＵＤ装置の車両への搭載状態を示す模式図である。 第１実施形態におけるＨＵＤ装置を示す模式図である。 第１実施形態における投射器の構成を示す模式的に示す斜視図である。 第１実施形態における制御回路を説明するためのブロック図である。 第１実施形態における制御回路が実施するフローチャートである。 第１実施形態における立体角と太陽の相対位置との関係を示す模式図である。 第２実施形態におけるＨＵＤ装置を示す模式図である。 第２実施形態における制御回路を説明するためのブロック図である。 第２実施形態における制御回路が実施するフローチャートである。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合せることができる。

（第１実施形態）
図１に示すように、本発明の第１実施形態によるＨＵＤ装置１００は、移動体の一種である車両１に搭載され、インストルメントパネル２内に収容されている。ＨＵＤ装置１００は、車両１においてウインドシールド３と一体の投影部材３ａに画像を投影する。これにより、ＨＵＤ装置１００は、画像の虚像４を車両１の乗員により視認可能に表示する。すなわち、投影部材３ａに反射される画像の光が、車両１の室内の乗員の眼に到達し、乗員が当該光を知覚する。そして、乗員は、画像として虚像表示される各種情報を認識することができる。虚像表示される各種情報としては、例えば、車速、燃料残量等の車両状態値、又は道路情報、視界補助情報等の車両情報が挙げられる。

投影部材３ａの室内側の面は、画像が投影される投影面３ｂを、湾曲する凹面状又は平坦な平面状等に形成している。また、投影部材３ａは、室内側の面と室外側の面とで、各面を反射してできる虚像４を重ねるための角度差を有するものであってもよい。あるいは、投影部材３ａは、室外側の面での反射による虚像４の輝度を抑制するために蒸着膜ないしはフィルム等を設けたものであってもよい。

ＨＵＤ装置１００は、図２に示すように、投射器１０、拡大光学系２０、及び制御回路３０を備えている。

投射器１０は、図３に示すように、バックライト１２、投射レンズ１４、及び液晶パネル１６等を有している。

バックライト１２は、光源１２ａ、集光レンズ１２ｂ、及び拡散板１２ｃ等を有している。光源１２ａは、例えば発光ダイオードからなる発光素子であり、光源用回路基板１８上に配置されている。光源１２ａは、光源用回路基板１８上の配線パターン（図示しない）を通じて、制御回路３０及び電源（図示しない）と電気的に接続されている。光源１２ａは、通電により電流量に応じた発光量にて発光する。これにより、光源１２ａの光（以下、光源光）を集光レンズに向けて投射する。より詳細には、光源は、青色発光ダイオードを蛍光体で覆うことにより、複数のピーク波長を有する疑似白色での発光が実現されている。

集光レンズ１２ｂは、合成樹脂ないしはガラス等からなる透光性の凸レンズであり、光源１２ａと拡散板１２ｃとの間に配置されている。集光レンズ１２ｂは、光源１２ａからの光源光を集光して拡散板１２ｃに向けて射出する。

拡散板１２ｃは、光拡散材が練り込まれたポリカーボネイト等の合成樹脂により形成される、半透明又は乳白色の板であり、集光レンズ１２ｂと投射レンズ１４との間に配置されている。拡散板１２ｃは、拡散により輝度の均一性を調整した光源光を投射レンズ１４に向けて射出する。

投射レンズ１４は、合成樹脂ないしはガラス等からなる透光性の凸レンズであり、バックライト１２と液晶パネル１６との間に配置されている。投射レンズ１４は、バックライト１２からの光源光を集光して液晶パネル１６に向けて投射する。

本実施形態の液晶パネル１６は、光源１２ａ側の面に入射した光の一部を透過することにより画像を形成し、当該画像を拡大光学系２０側の面から発光表示する透過型液晶パネルである。より詳細には、液晶パネル１６は、２次元方向に配された複数の液晶画素から形成されるドットマトリクス型のＴＦＴ（Thin Film Transistor）液晶パネルである。液晶パネル１６では、一対の偏光板１６ａ〜ｂ、及び当該一対の偏光板１６ａ〜ｂに挟まれた液晶層１６ｃ等が積層されている。各偏光板１６ａ〜ｂは、吸収型の偏光素子であって、例えばポリビニルアルコールにヨウ素を添加したフィルムを主として形成されている。一対の偏光板１６ａ〜ｂは、互いにヨウ素分子の配向方向を実質直交して配置される。液晶層１６ｃは、例えばネマティック液晶等の液晶分子を主成分とする溶液が充填された層である。液晶画素のうちオフ状態の画素においては、入射した光源光が一対の偏光板１６ａ〜ｂに吸収されて液晶パネル１６を殆ど透過しないようになっている。一方、液晶画素のうちオン状態の画素においては、入射した光源光の一部は一対の偏光板１６ａ〜ｂに吸収され、他部は所定の偏光方向を有する直線偏光に変換されて液晶パネル１６を透過するようになっている。ここで、本実施形態における偏光方向とは、直線偏光の光において電場の振動方向を示すものとする。なお、図３の液晶パネルは、主要な構成である一対の偏光板１６ａ〜ｂ及び液晶層１６ｃの積層状態のみを模式的に示したものであり、実際はより複雑な構造となっている。

このようにして、投射器１０は、光源光を液晶パネル１６に入射させることにより画像を光（以下、画像光）として拡大光学系２０に向けて投射する。

図２に示すように、拡大光学系２０は、平面鏡２２、及び凹面鏡２４を有している。平面鏡２２は、合成樹脂ないしはガラス等からなる基材の表面に、反射面２２ａとしてアルミニウムを蒸着させること等により形成されている。反射面２２ａは、滑らかな平面状に形成されている。そして、平面鏡２２は、投射器１０から画像光を、凹面鏡２４に向けて反射する。

凹面鏡２４は、合成樹脂ないしはガラス等からなる基材の表面に、反射面２４ａとしてアルミニウムを蒸着させること等により形成されている。反射面２４ａは、凹面鏡２４の中心が凹む凹面として、滑らかな曲面状に形成されている。そして、凹面鏡２４は、平面鏡２２からの画像光を投影部材３ａに向けて反射する。

平面鏡２２及び凹面鏡２４を通る光路６０を形成し、全体として正のパワーを有する拡大光学系２０は、投射器１０からの画像を拡大して投影部材３ａに投影する。すなわち、乗員は、拡大光学系２０によって拡大された画像の虚像４を、視認することとなる。

図２に示すように、このように形成されたＨＵＤ装置の光路には、外乱光としての太陽９の光が入り込む場合がある。太陽９の光の一部は、例えばウインドシールド３を透過して、拡大光学系２０を介して液晶パネル１６に入射し得る。拡大光学系２０を介して液晶パネル１６に入射する太陽９の光は、拡大光学系２０（特に凹面鏡２４）によって集光され、高いエネルギー密度で液晶パネル１６に到達する。このような太陽９の光は、例えば液晶パネル１６の偏光板１６ａ〜ｂに吸収されることで熱に変わり、液晶パネル１６に温度上昇をもたらす。この結果、例えば偏光板１６ａ〜ｂが溶けること等により、液晶パネル１６の機能が失われる可能性があるが、本実施形態では、後述する液晶パネル１６への入射光量を減少させることで、液晶パネル１６を保護することが可能となっている。

制御回路３０は、例えばマイクロコンピュータ（図示しない）を主体として形成される電子回路である。図４に示すように、制御回路３０は、メモリ３２、及び光源１２ａと電気的に接続されている。また、制御回路３０は、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機６、及び車両姿勢検出センサ７と、車内ＬＡＮ５を用いて通信可能となっている。そして、制御回路３０は、ＧＰＳ受信機６、及び車両姿勢検出センサ７から入力される信号に基づいて、光源１２ａに信号を出力することが可能となっている。

メモリ３２は、記憶媒体であり、太陽９の光が拡大光学系２０を介して液晶パネル１６に入射する範囲を示す立体角Ωをデータとして記憶している。立体角Ωは、ＨＵＤ装置１００の光路６０及び車両１への搭載状態を考慮して、予め算出された結果により、設定されている。例えば、拡大光学系２０を介して液晶パネル１６に入射し得る太陽９の光がウインドシールド３を透過してきた条件の下、液晶パネル１６側から逆光線追跡することにより、ＨＵＤ装置１００又は車両１に対して当該太陽９が発光源として位置し得る範囲が立体角Ωとして算出される。

ＧＰＳ受信機６は、車両１に搭載され、人工衛星からの電波を受信することで、車両１の現在位置及び現在時刻を検出することが可能となっている。具体的には、ＧＰＳ受信機６は、受信した電波に基づいて、現在時刻に対応した緯度及び経度を算出する。

車両姿勢検出センサ７は、車両１に搭載され、ジャイロセンサを主体とする検出モジュールであって、車両１の姿勢を検出することが可能となっている。具体的には、ジャイロセンサが検出した角速度に基づいて、車両１の姿勢として、例えばピッチ角、ロール角、及びヨー角の３つの角度が算出される。ここで、車両姿勢検出センサ７は、車両１の加速度を検出する加速度センサ、又は地球に生じている地磁気等の磁場を検出する地磁気センサ等を組み合わせること等により、算出する車両１の姿勢の算出精度を高めるものであってもよい。

以下に、制御回路３０がコンピュータプログラムの実行により、設定時間ＴＳよりも短い繰り返し時間毎に実施するフローチャートを、図５に基づいて詳細に説明する。

まず、ステップＳ１０では、検出された車両１の位置情報及び現在時刻を取得する。具体的には、ＧＰＳ受信機６から現在時刻、及び車両１の位置情報としての現在時刻に対応した緯度及び経度を取得する。また、車両姿勢検出センサ７から、車両１の位置情報としての車両１の姿勢を取得する。ステップＳ１０の処理後、ステップＳ２０に移る。

ステップＳ２０では、現在時刻から太陽９の位置を推定する。具体的には、ステップＳ１０にて取得した現在時刻に対応する基準位置（例えば、日本標準時に対応する明石市）からみた太陽９の位置を推定する。この太陽９の位置の推定は、既知の計算式により計算することができる。ステップＳ２０の処理後、ステップＳ３０に移る。

ステップＳ３０では、車両１に対する太陽９の相対位置ＰＳを推定する。具体的には、ステップＳ１０において取得した車両１の位置情報、及びステップＳ２０において推定した太陽９の位置に基づいて、車両１に対する太陽９の相対位置ＰＳを推定する。より詳細には、図６に示すように、ステップＳ２０において基準位置に基づいた座標系で示された太陽９の位置が車両１の位置に基づいた座標系に変換されることにより、車両１に対する太陽９の相対位置ＰＳを推定する。ここで、車両１の位置に基づいた座標系とは、ステップＳ１０において取得した車両１の現在位置を原点とし、車両１の姿勢に基づいて設定された座標軸により決定され、立体角Ωを示す座標系と同一となっている。ステップＳ３０の処理後、ステップＳ４０に移る。

以下のステップＳ４０及びＳ６０では、立体角Ωと、ステップＳ３０において推定された太陽９の相対位置ＰＳとの関係に基づいて、液晶パネル１６を保護するか否かを判定する。

まず、ステップＳ４０では、太陽９の相対位置ＰＳが立体角Ωに対する許容範囲内であるか否かを判定する。特に本実施形態では、許容範囲が実質ないものとして、太陽９の相対位置ＰＳが立体角Ω内であるか否かを判定する。立体角Ωは、メモリ３２を参照することにより得られる。ステップＳ４０において肯定判定を下すと、ステップＳ５０に移る。一方、ステップＳ４０において否定判定を下すと、液晶パネル１６を保護しないものとして、ステップＳ５１に移る。

ステップＳ５０では、設定時間ＴＳをカウントするためのカウンタの値ｉをインクリメント（例えばｉ＝ｉ＋１）する。ステップＳ５０の処理後、ステップＳ６０に移る。

ステップＳ６０では、設定時間ＴＳ連続して、太陽９の相対位置ＰＳが立体角Ωに対する許容範囲内であるか否かを判定する。具体的には、カウンタの値ｉが所定値Ｎ以上（すなわちｉ≧Ｎ）であるか否かを判定する。所定値Ｎは、例えば繰り返し時間との積が設定時間ＴＳを超える整数のうち、最小値となる値に設定される。設定時間ＴＳは、１０分以下に設定されることが好ましく、本実施形態では例えば５分に設定されている。ステップＳ６０において肯定判定を下すと、液晶パネル１６を保護するものとして、ステップＳ７０に移る。一方、ステップＳ６０に否定判定を下すと、太陽９の相対位置ＰＳが立体角Ωに対する許容範囲内である状態が設定時間ＴＳ連続していないので、液晶パネル１６を保護しないものとして、ステップＳ７１に移る。

ステップＳ６０にて肯定判定が下された場合のステップＳ７０では、ステップＳ４０又はＳ６０にて否定判定が下された場合よりも液晶パネル１６への入射光量を減少させる。具体的には、ステップＳ４０又はＳ６０において否定判定が下された場合の基準発光量よりも光源１２ａの発光量を減少させる。より詳細には、光源１２ａの発光量が漸次減少するように、光源１２ａに通電する電流量を制御する。光源１２ａの発光量が減少する結果、光源１２ａから投射レンズ１４等を介して液晶パネル１６へと入射する入射光量が減少する。ステップＳ７０を以って制御回路３０の一連の処理を終了する。

一方、ステップＳ４０において否定判定が下された場合のステップＳ５１では、カウンタの値ｉをリセット（例えばｉ＝０）する。すなわち、太陽９の相対位置ＰＳが立体角Ωに対する許容範囲内である状態にないため、設定時間ＴＳのカウントをし直すこととなる。ステップＳ５１の処理後、ステップＳ７１に移る。

ステップＳ７１では、光源１２ａの発光量を基準発光量とする。基準発光量は、ＨＵＤ装置１００の仕様として定められていてもよく、乗員により設定されたものであってもよい。ステップＳ７１を以って制御回路３０の一連の処理を終了する。

なお、カウンタの値ｉは、メモリ３２によって保持され、制御回路３０が繰り返し時間後に再び実施する判定を含むフローチャートにおいて使用される。

（作用効果）
以上説明した第１実施形態の作用効果を以下に説明する。

第１実施形態によると、拡大光学系２０を介する太陽９の光が液晶パネル１６に入射し、液晶パネル１６にもたらされる温度上昇は、太陽９の光が拡大光学系２０を介して液晶パネル１６に入射する範囲を示す立体角Ωと、車両１に対する太陽９の相対位置ＰＳとの関係に基づいて、察知することが可能となる。すなわち、この関係によって液晶パネル１６への入射光量が変化するため、液晶パネル１６に届く熱エネルギーが温度上昇に影響するのである。したがって、この関係に基づいて液晶パネル１６を保護するか否かを判定し、肯定判定を下した場合には、否定判定を下した場合よりも液晶パネル１６への入射光量を減少させる。これによれば、必要に応じて、液晶パネル１６の温度上昇を抑制することで、液晶パネル１６を保護することができる。

また、第１実施形態によると、太陽９の相対位置ＰＳが立体角Ωに対する許容範囲内である場合、肯定判定が下される。これによれば、許容範囲内である場合、すなわち太陽９の光が拡大光学系２０を介して液晶パネル１６に入射する可能性が高いと推測される場合に、液晶パネル１６の温度上昇を抑制することができる。

また、第１実施形態によると、太陽９の相対位置ＰＳが設定時間ＴＳ連続して立体角Ωに対する許容範囲内である場合、肯定判定が下される。これによれば、車両１の移動方向が変化した場合等、一時的に太陽９の相対位置ＰＳが許容範囲内に入った場合に、液晶パネル１６への入射光量を減少させる機能が誤作動することを防止できる。

また、第１実施形態によると、光源１２ａの発光量を減少させることで、液晶パネル１６への入射光量を減少させる。これによれば、液晶パネル１６の温度上昇を抑制することができる。

また、第１実施形態によると、光源１２ａの発光量は、漸次低下する。これによれば、光源１２ａの発光量が減少する際、乗員が違和感を感じ難い。

（第２実施形態）
図７〜９に示すように、本発明の第２実施形態は第１実施形態の変形例である。

第２実施形態におけるＨＵＤ装置２００は、図７に示すように、フィルタ２４０、及び挿入機構２５０を備えている。

第２実施形態におけるフィルタ２４０は、板状に形成される偏光板である。偏光板であるフィルタ２４０は、合成樹脂ないしはガラス等からなる透光性の一対の基板の間に、複数の金属ワイヤ２４２が挟み込まれることにより形成されている。複数の金属ワイヤ２４２は、アルミニウム等からなり、フィルタ２４０表面に沿った方向に、所定のピッチＰＴで互いに実質平行に配列されている。ここで、所定のピッチＰＴは、フィルタ２４０に入射する太陽９の光の波長及びスペクトルを考慮して設定され、例えば２００〜４００μｍ程度に設定されている。なお、図７の金属ワイヤ２４２では、視認できるように図示するため、模式的に示しており、金属ワイヤ２４２の符号はその一部にのみ示した。

このようなフィルタ２４０の特性を簡単に説明する。金属ワイヤ２４２の延伸方向に偏光方向を有する光がフィルタ２４０に入射する場合、入射した光の多くが透過することなく反射される。本実施形態では、金属ワイヤ２４２の延伸方向を、反射率が最大となる軸として反射軸と呼ぶこととする。一方、金属ワイヤ２４２のピッチＰＴ方向に偏光方向を有する光がフィルタに入射する場合、入射した光の多くは透過する。本実施形態では、金属ワイヤ２４２のピッチＰＴ方向を、透過率が最大となる軸として透過軸と呼ぶこととする。

このような特性を有するフィルタ２４０に自然光である太陽９の光が入射する場合、一部（例えば５０％）の光がフィルタ２４０を透過し、他部がフィルタ２４０により反射される。

また、フィルタ２４０のサイズは、拡大光学系２０を介して液晶パネル１６に入射する太陽９の光による光束を、フィルタ２４０に全て入射させることが可能なサイズに設定されている。具体的には、立体角Ωを算出した際に用いた逆光線追跡において、追跡された光線が及んだ範囲をカバーするように、フィルタ２４０のサイズが設定されている。

挿入機構２５０は、フィルタ２４０を投影部材３ａと液晶パネル１６との間の光路６０中に挿入する機構である。特に本実施形態では、フィルタ２４０は、拡大光学系２０と液晶パネル１６との間の光路６０中に挿入される。挿入機構２５０は、例えばフィルタ２４０を保持した状態で、フィルタ２４０の表面に沿って、フィルタ２４０を平行移動させることで、光路６０中と光路６０外とを往復させることが可能となっている。そして、光路６０中において、挿入機構２５０は、偏光板としてのフィルタ２４０の透過軸を、液晶パネル１６からの画像光の偏光方向に合わせて、当該フィルタ２４０を挿入するようになっている。また、挿入機構２５０は、フィルタ２４０の表面が光軸に対し実質垂直となるように、当該フィルタ２４０を挿入するようになっている。

第２実施形態における制御回路２３０は、例えばマイクロコンピュータ（図示しない）を主体として形成される電子回路である。図８に示すように、制御回路２３０は、メモリ３２、及び光源１２ａに加え、挿入機構２５０と電気的に接続されている。また、第１実施形態と同様に、制御回路２３０は、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機６、及び車両姿勢検出センサ７と、車内ＬＡＮ５を用いて通信可能となっている。そして、制御回路３０は、ＧＰＳ受信機６、及び車両姿勢検出センサ７から入力される信号に基づいて、挿入機構２５０に信号を出力することが可能となっている。

以下に、制御回路２３０がコンピュータプログラムの実行により繰り返し時間毎に実施するフローチャートを、図９に基づいて詳細に説明する。

まず、ステップＳ２００では、画像の虚像表示が停止しているか否かを判定する。一例として、エンジンスイッチ（図示しない）がオフとなることを通知する信号が入力された場合に、画像の虚像表示が停止状態であるものとして肯定判定する。ステップＳ２００において肯定判定を下すと、ステップＳ２７０に移る。一方、ステップＳ２００において否定判定を下すと、ステップＳ２１０に移る。

ただし、ステップＳ２１０〜Ｓ２６０は、第１実施形態のステップＳ１０〜Ｓ６０と同様の処理であるため、説明を省略する。

ステップＳ２００又はＳ２６０にて肯定判定が下された場合のステップＳ２７０では、ステップＳ２４０又はＳ２６０にて否定判定が下された場合よりも液晶パネル１６への入射光量を減少させる。具体的には、制御回路２３０が挿入機構２５０に信号を出力することで、挿入機構２５０によりフィルタ２４０を光路６０中に挿入させる。この結果、拡大光学系２０を介して液晶パネル１６に向かう太陽９の光は、フィルタ２４０に入射することとなる。前述の特性により、フィルタ２４０に入射した太陽９の光の一部は、拡大光学系２０へ向けて反射される。すなわち、フィルタ２４０により、拡大光学系２０を介して液晶パネル１６に入射する太陽９の光が規制される。このようにして、太陽９から拡大光学系２０を介して液晶パネル１６へと入射する入射光量が減少する。ステップＳ２７０を以って制御回路２３０の一連の処理を終了する。

ステップＳ２４０又はＳ２６０にて否定判定が下された場合のステップＳ２７１では、挿入機構２５０によりフィルタ２４０を光路６０外に移動させる。ステップＳ２７１を以って制御回路２３０の一連の処理を終了する。

以上説明した第２実施形態においても、制御回路２３０は、立体角Ωと太陽９の相対位置ＰＳとの関係に基づいて、液晶パネル１６を保護するか否かを判定し、肯定判定が下された場合、否定判定が下された場合よりも液晶パネル１６への入射光量を減少させる。したがって、第１実施形態に準じた作用効果を奏することが可能となる。

また、第２実施形態によると、ＨＵＤ装置２００は、拡大光学系２０を介して液晶パネル１６に入射する太陽９の光を規制するフィルタ２４０と、フィルタ２４０を投影部材３ａと液晶パネル１６との間の光路６０中に挿入する挿入機構２５０を備える。そして、液晶パネル１６を保護するか否かを判定し、肯定判定が下された場合、フィルタ２４０を光路６０中に挿入する。これによれば、拡大光学系２０を介して液晶パネル１６に入射する太陽９の光を規制することで、容易に液晶パネル１６の温度上昇を抑制することができる。

立体角Ω内に位置する太陽９の光は、拡大光学系２０により集光されて、液晶パネル１６へと向かう。このような第２実施形態において、フィルタ２４０は、拡大光学系２０と液晶パネル１６との間の光路６０中に挿入される。これによれば、フィルタ２４０が規制する太陽９の光は、集光された状態となるため、フィルタのサイズが小さくてもよい。

また、第２実施形態によると、フィルタ２４０は、偏光板であり、当該フィルタ２４０の透過軸は、画像の光の偏光方向に合わせて挿入される。これによれば、フィルタ２４０は、画像の光に透過軸を合わせて透過させつつ、太陽９の光を規制するので、画像の虚像４の輝度を低下を抑制しながら、液晶パネル１６の温度上昇を抑制することができる。

また、第２実施形態によると、フィルタ２４０は、拡大光学系２０を介した太陽９の光のうち少なくとも一部を、拡大光学系２０へ向けて反射する。これによれば、液晶パネル１６に届く熱エネルギーが抑制されるので、液晶パネル１６の温度上昇を抑制することができる。

また、第２実施形態によると、フィルタ２４０は、画像の虚像表示を停止している場合、光路６０中に挿入される。これによれば、ＨＵＤ装置２００を使用していない場合であっても、液晶パネル１６の温度上昇を抑制することができる。

（他の実施形態）
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明は、それらの実施形態に限定して解釈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実施形態及び組み合わせに適用することができる。

具体的に、第１〜第２実施形態に関する変形例１としては、立体角Ωは、逆光線追跡以外のシミュレーションによって設定されてもよい。また、立体角Ωは、実験結果に基づいて設定されてもよい。

第１〜第２実施形態に関する変形例２としては、ステップＳ４０又はＳ２４０の判定において、許容範囲を、立体角Ωに対して広く設定してもよい。

第１〜第２実施形態に関する変形例３としては、ステップＳ６０又はＳ２６０の判定を行なわないで、ステップＳ４０又はＳ２４０から直接ステップＳ７０，Ｓ７１，Ｓ２７０，又はＳ２７１に移るようにしてもよい。すなわち、１回の判定で液晶パネルを保護するか否かを判定するようにしてもよい。

第１実施形態に関する変形例４としては、ステップＳ７０において、光源１２ａの発光量をステップ状に減少させるようにしてもよい。

第２実施形態に関する変形例５としては、ステップＳ２７０において、挿入機構２５０によりフィルタ２４０を、投影部材３ａと拡大光学系２０との間の光路６０中に挿入させてもよい。

第２実施形態に関する変形例６としては、フィルタ２４０は、合成樹脂ないしはガラス等からなる透光性の基板に金属薄膜を形成してなる減光フィルタであってもよい。

第２実施形態に関する変形例７としては、フィルタ２４０は、拡大光学系２０を介して入射する太陽９の光を少なくとも一部を吸収するものであってもよい。この例として、フィルタ２４０は、液晶パネル１６が有する偏光板１６ａ〜ｂと同様な構成の偏光板であってもよい。また、フィルタ２４０は、合成樹脂ないしはガラス等からなる透光性の基板中に光吸収物質を含む減光フィルタであってもよい。

第２実施形態に関する変形例８としては、画像の虚像表示が停止している場合、フィルタ２４０が光路６０外に移動している状態となっていてもよい。

第１及び第２実施形態に関する変形例９としては、光源１２ａの発光量を減少させることと、フィルタ２４０を光路６０中に挿入させることとを併用して、液晶パネル１６への入射光量を減少させるようにしてもよい。

第１〜第２実施形態に関する変形例１０としては、ＨＵＤ装置１００は、車両１以外の船舶ないしは飛行機等の各種移動体（輸送機器）に、本発明を適用してもよい。

１００，２００ ＨＵＤ装置、１ 車両（移動体）、３ａ 投影部材、４ 虚像、９ 太陽、１０ 投射器、１２ａ 光源、１６ 液晶パネル、２０ 拡大光学系、３０，２３０ 制御回路、２４０ フィルタ、２５０ 挿入機構、６０ 光路、ＰＳ 相対位置、ＴＳ 設定時間、Ω 立体角

Claims (10)

1. 移動体（１）に搭載され、前記移動体において投影部材（３ａ）に画像を投影することにより、前記画像の虚像（４）を乗員により視認可能に表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
   発光する光源（１２ａ）及び前記画像を形成する液晶パネル（１６）を有し、前記光源の光を前記液晶パネルに入射させることにより前記画像を投射する投射器（１０）と、
   前記投射器からの前記画像を拡大して前記投影部材に投影する拡大光学系（２０）と、
   前記移動体の位置及び太陽（９）の位置に基づいて、前記移動体に対する前記太陽の相対位置（ＰＳ）を推定する推定手段（３０，２３０）と、
   前記太陽の光が前記拡大光学系を介して前記液晶パネルに入射する範囲を示す立体角（Ω）と、前記推定手段において推定された前記太陽の相対位置との関係に基づいて、前記液晶パネルを保護するか否か判定する判定手段（３０，２３０）と、
   前記判定手段において肯定判定が下された場合に、前記判定手段において否定判定が下された場合よりも前記液晶パネルへの入射光量を減少させる光量減少手段（３０，２３０）とを備えることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
2. 前記判定手段は、前記太陽の相対位置が前記立体角に対する許容範囲内である場合、肯定判定を下すことを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
3. 前記判定手段は、設定時間（ＴＳ）連続して、前記太陽の相対位置が前記立体角に対する前記許容範囲内である場合、肯定判定を下すことを特徴とする請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
4. 前記光量減少手段（３０）は、前記光源の発光量を減少させることにより、前記液晶パネルへの入射光量を減少させることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
5. 前記光量減少手段は、前記光源の発光量を漸次減少させることを特徴とする請求項４に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
6. 前記拡大光学系を介して前記液晶パネルに入射する前記太陽の光を規制するフィルタ（２４０）と、
   前記フィルタを前記投影部材と前記液晶パネルとの間の光路（６０）中に挿入する挿入機構（２５０）とを備え、
   前記光量減少手段（２３０）は、前記挿入機構により前記フィルタを前記光路中に挿入させることにより、前記液晶パネルへの入射光量を減少させることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
7. 前記光量減少手段は、前記挿入機構により前記フィルタを、前記拡大光学系と前記液晶パネルとの間の前記光路中に挿入させることを特徴とする請求項６に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
8. 前記フィルタは、偏光板であり、
   前記光量減少手段は、前記挿入機構により前記フィルタの透過軸を、前記画像の光の偏光方向に合わせて挿入させることを特徴とする請求項６又は７に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
9. 前記光量減少手段は、前記拡大光学系を介して前記フィルタに入射する前記太陽の光のうち少なくとも一部を、前記拡大光学系へ向けて反射させることを特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
10. 前記光量減少手段は、前記画像の虚像表示が停止している場合、前記挿入機構により前記フィルタを前記光路中に挿入させることを特徴とする請求項６から９のいずれか１項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。

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