JP6354308B2 - ヘッドアップディスプレイ - Google Patents

Description

本発明は、表示光を投影部材に投影するヘッドアップディスプレイに関する。

上記のヘッドアップディスプレイとして、表示部に表示された表示光を投影する方式を採用し、表示部が外光によって劣化することを抑制するために、ヘッドアップディスプレイの使用中に強い外光を検知すると外光が表示部に入射されることを遮断する機能を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−２２４０６８号公報

しかしながら、上記ヘッドアップディスプレイでは、ヘッドアップディスプレイの電源が切れているときの作動については言及されていない。このため、ヘッドアップディスプレイが使用中でないときに、太陽光等の外光が表示部に長時間照射されると表示部が劣化する虞がある。

そこでこのような問題点を鑑み、表示光を投影部材に投影するヘッドアップディスプレイにおいて表示部の劣化を抑制できるようにすることを本発明の目的とする。

本発明のヘッドアップディスプレイにおいては、表示部において表示光が発せられ、反射部材は、表示部にて発せられた表示光を反射させて表示光を投影部材に投影させる。また、外光遮断部は、外光が表示部に入射されうる入射状態、および外光が表示部に入射されることを遮断する遮断状態、の間で遷移可能に構成されている。そして、状態遷移手段は、表示光を投影部材に投影させるときに外光遮断部を入射状態に遷移させ、表示光を投影部材に投影させないときに外光遮断部を遮断状態に遷移させる。

このようなヘッドアップディスプレイによれば、表示光を投影部材に投影させないときに外光遮断部を遮断状態に遷移させるので、表示部を外光から保護することができる。
なお、各請求項の記載は、可能な限りにおいて任意に組み合わせることができる。この際、発明の目的を達成できる範囲内において一部構成を除外してもよい。

本発明が適用されたヘッドアップディスプレイ１の概略構成を示すブロック図である。 ヘッドアップディスプレイ１を模式的に示す側面図である。 制御部１０のＣＰＵ１１が実行するシステム終了処理を示すフローチャートである。 制御部１０のＣＰＵ１１が実行するシステム起動中処理を示すフローチャートである。

以下に本発明にかかる実施の形態を図面と共に説明する。
［第１実施形態］
［本実施形態の構成］
本発明が適用されたヘッドアップディスプレイ１は、車両（移動体）に搭載されて用いられるものであって、図１に示すように、制御部１０、表示部１７、反射鏡１８、凹面鏡１５、および駆動部３３（凹面鏡駆動部３３）を備えている。ここで、図１における光軸３１は、表示部１７が表示させた光の光路の中心を示す模式的なものである。

表示部１７は、例えば液晶ディスプレイとして構成されており、制御部１０の指令に基づく画像を表示させる。表示部１７において表示された画像（表示光）は、反射鏡１８および凹面鏡１５で反射されるとともに拡大され、車両に備えられたウインドシールド２１に投射される。そして、このウインドシールド２１をコンバイナとして、アイボックス２３に位置する運転者（搭乗者）の視点２５に到達する。運転者は、ウインドシールド２１の前方の地点において、表示部１７に表示された画像を虚像（虚像表示像）２７として視認することができる。

なお、アイボックス２３とは、運転者が画像を視認可能な領域であり、表示部１７に表示される画像（画像の表示画面における表示領域）や、凹面鏡１５の角度によってその位置が調整されるものである。凹面鏡１５の角度は、例えばステッピングモータ等のモータと、モータによって駆動されるギアとの組み合わせによって構成される駆動部３３が駆動されることで変更される。

例えば、凹面鏡１５の角度を図１の実線にて示す位置から僅かに下向きに変更させると、運転者の視点２５が上側に移動し、図１に示すＡの位置となる。また例えば、凹面鏡１５の角度を図１の実線にて示す位置から僅かに上向きに変更させると、運転者の視点２５が下側に移動し、図１に示すＢの位置となる。

このような構成によってアイボックス２３の位置を運転者の視線の位置（座高）に応じて変更できるようにしている。なお、これらのように、凹面鏡１５が表示部１７に表示された画像を運転者に提供できる位置を映像表示位置（入射状態）と呼ぶ。

また、凹面鏡１５は、図１の破線に示すように、かなり下向きにも変更できるよう構成されている。この際には、表示部１７に表示された画像を運転者に提供することはできないが、太陽光等の外光が凹面鏡１５を介して表示部１７に照射され、表示部１７が劣化する等、表示部１７に悪影響を与えることを抑制できる。このときの凹面鏡１５の位置を太陽光防止位置（遮断状態）と呼ぶ。

ヘッドアップディスプレイ１の電気的な接続関係は、例えば図２に示すように構成されている。すなわち、ヘッドアップディスプレイ１は、前述の制御部１０、表示部１７、駆動部３３に加えて、外光推定部１３、ナビゲーション装置１４を備えている。

ナビゲーション装置１４は、周知のナビゲーション装置としての機能に加え、自車両の進行方向、太陽の位置の情報、現在地の天気の情報等、表示部１７を劣化させうる強い光に関する情報を取得し、外光推定部１３に送る。

外光推定部１３は、制御回路として構成されており、ナビゲーション装置１４から強い光に関する情報を受けて、ヘッドアップディスプレイ１の表示部１７（凹面鏡１５）に強い光が照射されるか否かを推定する。例えば、天気が晴れであること、自車両の進行方向（ウインドシールド２１が向く方向）が太陽光の方向と一致すること、太陽の高度がある角度以上であること、等の各種条件を満たしたときに、表示部１７に強い光が照射されると推定する。外光推定部１３は、この推定結果を制御部１０に送る。

制御部１０は、ＣＰＵ１１とＲＯＭ，ＲＡＭ等のメモリ１２とを有するコンピュータを備えている。制御部１０は、後述する各種処理を実行することによって、表示部１７に画像を表示させたり、駆動部３３を作動させることで凹面鏡１５の角度を変更したりする。なお、制御部１０には、ヘッドアップディスプレイ１を起動させたり停止させたりするためのシステムＯＮ信号およびシステムＯＦＦ信号（システムＯＮ／ＯＦＦ信号）が入力され、制御部１０はこの信号に従って後述する処理を実施する。

［本実施形態の処理］
このように構成されたヘッドアップディスプレイ１において、制御部１０は、図３に示すシステム終了処理を実施する。システム終了処理は、ヘッドアップディスプレイ１の作動停止中に、表示部１７に太陽光等の強い光が照射されないようにする処理である。システム終了処理は、例えばヘッドアップディスプレイ１を停止させるためのシステムＯＦＦ信号が入力されると開始される処理である。

この処理では、図３に示すように、まず、表示部１７をＯＦＦにすることで表示部１７に画像が表示されない状態にする（Ｓ１１０）。そして、凹面鏡１５の位置（角度）をメモリ１２に記録させる（Ｓ１２０）。ここで、凹面鏡１５の位置は、例えば、周知のエンコーダやステッピングモータによるステップ数等によって管理されており、この位置をメモリ１２に記録させる。

続いて、凹面鏡１５の位置が太陽光防止位置であるか否かを判定する（Ｓ１３０）。太陽光防止位置であれば（Ｓ１３０：ＹＥＳ）、後述するＳ１１０の処理に移行する。また、凹面鏡１５の位置が太陽光防止位置でなければ（Ｓ１３０：ＮＯ）、凹面鏡１５を太陽光防止位置に移動させる（Ｓ１４０）。すなわち、駆動部３３を作動させ、凹面鏡１５の位置が太陽光防止位置になるよう変更する。

このような処理の実施後、システム終了処理を終了する。
次に、図４に示すシステム起動中処理について説明する。システム起動中処理は、ヘッドアップディスプレイ１の起動時や起動中に、凹面鏡１５の位置を適切な位置に移動させる処理である。また、システム起動中処理は、例えばヘッドアップディスプレイ１を起動させるためのシステムＯＮ信号が入力されると開始され、その後、繰り返して実行される処理である。

システム起動中処理では、まず、表示部１７が画像を表示可能か否かを判定する（Ｓ２１０）。ここで、表示部１７が表示可能とは、例えば、表示部１７の故障の虞がない状態、すなわち、外光推定部１３によって表示部１７に太陽光が照射されないと推定される場合を示す。

表示部１７が画像を表示可能でなければ（Ｓ２１０：ＮＯ）、凹面鏡１５の位置が太陽光防止位置であるか否かを判定する（Ｓ２２０）。凹面鏡１５の位置が太陽光防止位置であれば（Ｓ２２０：ＹＥＳ）、凹面鏡１５の位置を変更することなくシステム起動中処理を終了する。

また、凹面鏡１５の位置が太陽光防止位置でなければ（Ｓ２２０：ＮＯ）、凹面鏡１５を太陽光防止位置に移動させ（Ｓ２３０）、システム起動中処理を終了する。また、表示部１７が画像を表示可能であれば（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、凹面鏡１５の位置（角度）をメモリ１２から読み出す（Ｓ２６０）。

そして、凹面鏡１５の位置が太陽光防止位置であるか否かを判定する（Ｓ２７０）。凹面鏡１５の位置が太陽光防止位置であれば（Ｓ２７０：ＹＥＳ）、凹面鏡１５の位置を映像表示位置（メモリ１２から読み出した位置）に移動させ（Ｓ２８０）、システム起動中処理を終了する。

なお、メモリ１２から凹面鏡１５の位置を読み出せなかった場合等、メモリ１２に記録された凹面鏡１５の位置を利用することに問題がある場合には、予め設定されたデフォルト位置（例えば、映像表示位置として設定された範囲の中心）に凹面鏡を移動させてもよい。

Ｓ２７０の処理にて、凹面鏡１５の位置が太陽光防止位置でなければ（Ｓ２７０：ＮＯ）、システム起動中処理を終了する。
［本実施形態による効果］
以上のように詳述したヘッドアップディスプレイ１においては、表示部１７において表示光が発せられ、凹面鏡１５は、表示部１７にて発せられた表示光を反射させて表示光をウインドシールド２１に投影させる。また、駆動部３３は、外光が表示部１７に入射されうる入射状態、および外光が表示部１７に入射されることを遮断する遮断状態、の間で凹面鏡１５の位置を遷移可能に構成されている。そして、制御部１０は、表示光をウインドシールド２１に投影させるときに駆動部３３を入射状態に遷移させ、表示光をウインドシールド２１に投影させないときに駆動部３３を遮断状態に遷移させる。

このようなヘッドアップディスプレイ１によれば、表示光をウインドシールド２１に投影させないときに駆動部３３を遮断状態に遷移させるので、表示部１７を外光から保護することができる。

また、ヘッドアップディスプレイ１において制御部１０は、このヘッドアップディスプレイ１の電源が切られるときに駆動部３３を遮断状態に遷移させ、このヘッドアップディスプレイ１の電源が投入されたときに駆動部３３を入射状態に遷移させる。

このようなヘッドアップディスプレイ１によれば、電源が切られているときには駆動部３３を遮断状態に遷移させるので、表示部１７を外光から保護することができる。
また、ヘッドアップディスプレイ１において駆動部３３は、凹面鏡１５が表示光を反射させる方向を変更することによって入射状態と遮断状態とを遷移可能に構成されている。

このようなヘッドアップディスプレイ１によれば、簡素な構成で入射状態と遮断状態とを遷移させる構成を実現することができる。
また、ヘッドアップディスプレイ１において制御部１０は、駆動部３３を入射状態から遮断状態に遷移させる際に、入射状態における凹面鏡１５の方向をメモリ１２に格納し、駆動部３３を入射状態に遷移させる際に、メモリ１２に格納された方向を凹面鏡１５の方向とする。

このようなヘッドアップディスプレイ１によれば、入射状態のときの凹面鏡１５の方向をメモリ１２に格納するので、駆動部３３を遮断状態に遷移させ、その後、入射状態に戻す際に、遮断状態に遷移させる前の元の方向に駆動部３３を戻すことができる。

また、ヘッドアップディスプレイ１において制御部１０は、駆動部３３を入射状態とした場合に外光が表示部１７に入射するか否かを推定し、外光が表示部１７に入射すると推定されると、駆動部３３を遮断状態に遷移させる。

このようなヘッドアップディスプレイ１によれば、ヘッドアップディスプレイ１の使用中であっても、表示部１７への悪影響が予想される場合には駆動部３３を遮断状態に遷移させることができる。よって、表示部１７の劣化を抑制することができる。

［その他の実施形態］
本発明は、上記の実施形態によって何ら限定して解釈されない。また、上記の実施形態の構成の一部を、課題を解決できる限りにおいて省略した態様も本発明の実施形態である。また、上記の複数の実施形態を適宜組み合わせて構成される態様も本発明の実施形態である。また、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される発明の本質を逸脱しない限度において考え得るあらゆる態様も本発明の実施形態である。また、上記の実施形態の説明で用いる符号を特許請求の範囲にも適宜使用しているが、各請求項に係る発明の理解を容易にする目的で使用しており、各請求項に係る発明の技術的範囲を限定する意図ではない。

例えば、本発明の外光遮断部として、上記実施形態においては駆動部３３によって凹面鏡１５の向きを変更する構成としたが、例えば開閉可能なシャッタやブラインド等によって外光を通過させたり遮断したりする構成であってもよい。

［実施形態の構成と本発明の手段との対応関係］
上記実施形態における凹面鏡１５は本発明でいう反射部材に相当し、上記実施形態におけるメモリ１２は本発明でいう記録部に相当する。また、上記実施形態における駆動部３３は本発明でいう外光遮断部に相当し、上記実施形態におけるウインドシールド２１は本発明でいう投影部材に相当する。

また、制御部１０が実施する処理のうちのＳ１２０の処理は本発明でいう格納手段に相当し、上記実施形態におけるＳ１３０，Ｓ１４０，Ｓ２６０，Ｓ２７０，Ｓ２８０の処理は本発明でいう状態遷移手段に相当する。また、上記実施形態におけるＳ２１０の処理は本発明でいう入射推定手段に相当し、上記実施形態におけるＳ２３０の処理は本発明でいう外光遮断手段に相当する。

１…ヘッドアップディスプレイ、１０…制御部、１１…ＣＰＵ、１２…メモリ、１３…外光推定部、１４…ナビゲーション装置、１５…凹面鏡、１７…表示部、１８…反射鏡、２１…ウインドシールド、２３…アイボックス、２５…視点、３１…光軸、３３…駆動部、３３…凹面鏡駆動部。

Claims (5)

1. 表示光を投影部材（２１）に投影するヘッドアップディスプレイ（１）であって、
   当該ヘッドアップディスプレイは車両に搭載されており、
   表示光が発せられる表示部（１７）と、
   前記表示部にて発せられた表示光を反射させて前記表示光を前記投影部材に投影させる反射部材（１５）と、
   外光が前記表示部に入射されうる入射状態、および外光が前記表示部に入射されることを遮断する遮断状態、の間で遷移可能な外光遮断部（３３）と、
   前記表示光を前記投影部材に投影させるときに前記外光遮断部を前記入射状態に遷移させ、前記表示光を前記投影部材に投影させないときに前記外光遮断部を前記遮断状態に遷移させる状態遷移手段（Ｓ１３０，Ｓ１４０，Ｓ２６０，Ｓ２７０，Ｓ２８０）と、
   前記外光遮断部を前記入射状態とした場合に外光が前記表示部に入射するか否かを前記車両の進行方向と太陽の位置との関係に応じて推定する入射推定手段（Ｓ２１０）と、
   外光が前記表示部に入射すると推定されると、前記外光遮断部を前記遮断状態に遷移させる外光遮断手段（Ｓ２３０）と、
   を備えたことを特徴とするヘッドアップディスプレイ。
2. 請求項１に記載のヘッドアップディスプレイにおいて、
   前記状態遷移手段は、当該ヘッドアップディスプレイの電源が切られるときに前記外光遮断部を前記遮断状態に遷移させ、当該ヘッドアップディスプレイの電源が投入されたときに前記外光遮断部を前記入射状態に遷移させること
   を特徴とするヘッドアップディスプレイ。
3. 請求項１または請求項２に記載のヘッドアップディスプレイにおいて、
   前記外光遮断部は、前記反射部材が前記表示光を反射させる方向を変更することによって前記入射状態と前記遮断状態とを遷移可能に構成されていること
   を特徴とするヘッドアップディスプレイ。
4. 請求項３に記載のヘッドアップディスプレイにおいて、
   前記状態遷移手段が前記外光遮断部を前記入射状態から前記遮断状態に遷移させる際に、前記入射状態における前記反射部材の方向を記録部（１２）に格納する格納手段（Ｓ１２０）、を備え、
   前記状態遷移手段は、前記外光遮断部を前記入射状態に遷移させる際に、前記記録部に格納された方向を前記反射部材の方向とすること
   を特徴とするヘッドアップディスプレイ。
5. 請求項４に記載のヘッドアップディスプレイにおいて、
   前記状態遷移手段は、前記外光遮断部を前記入射状態に遷移させる際に、前記記録部に記録された反射部材の方向を利用することに問題がある場合に、予め設定されたデフォルト位置を前記反射部材の方向とすること
   を特徴とするヘッドアップディスプレイ。