JP7156932B2 - ヘッドアップディスプレイ装置およびヘルメット - Google Patents

Description

本開示は、ヘルメットに搭載されるヘッドアップディスプレイ装置およびヘッドアップティスプレイ装置が搭載されたヘルメットに関する。

従来から、自動二輪車を運転する際に着用されるヘルメットにヘッドアップディスプレイ（Head Up Display）装置（以下「ＨＵＤ装置」と称する）を搭載することにより、当該ヘルメットを着用したユーザ（運転者）に対し、車速などの車両情報、ナビゲーションシステムによる地図情報、警告情報といった各種情報を虚像として視界前方に視認させるようにして、車両運転時の利便性や安全性を高めることが知られている。

ヘルメットに搭載されるＨＵＤ装置は、表示する情報に応じた表示光を出射する投射モジュールと、投射モジュールから出射された表示光をヘルメットの着用者であるユーザの眼に向けて反射するコンバイナとを備える。コンバイナは、ハーフミラーからなり、ヘルメットの前部に設けられた窓開口内でユーザの前方視界に入る位置に配置され、ユーザの前方からの光を透過させる。したがって、ユーザは、コンバイナ越しに風景と重畳した状態で表示光による虚像（表示像）を視認できる。このようなＨＵＤ装置の一例は、特許文献１に開示されている。

特開２０１７－０３０５３０号公報

ところで、自動二輪車用のヘルメットとしては、前部に窓開口が形成されたヘルメット本体に対し、窓開口を覆い得る透明なシールド（バイザー）が所定の角度範囲だけ回転自在に取り付けられ、そのシールドの回転動作により窓開口を開閉できるものが多く市場に出回っている。このようなヘルメットのシールドは、一般的にヘルメット本体への着脱が可能とされており、自動二輪車の走行中における外部環境の明るさに応じて、視認性の点から光透過率の異なるシールドに取り換えられるようになっている。

ヘルメットのシールドには、無色透明なシールドの他、遮光性のあるスモーク色の付いたスモークシールドなどの色付き透明なシールドや、外見は鏡のように反射して見えるミラーシールドなどがある。例えば、陽射しが強い昼間にはスモークシールドが使用される一方、曇天や夜間などには無色透明なシールドが使用される。一概にスモークシールドと言っても、ソフトスモークやダークスモークなどスモーク色の濃さが異なるものが多種多様に存在する。また、ミラーシールドにおいては、青や赤などの多数の色味の反射表面を持つ様々なものが存在する。

上述したようなＨＵＤ装置では、コンバイナがシールドの内側に配置されるが、そうした光透過率の異なるシールドの取り替えによってユーザの視界の明暗状態が変化することを考慮せずに、ヘルメット外部の明るさに応じてコンバイナ越しに見える表示像の明るさ調節を行っているため、当該シールドの取り替えによって表示像の視認性が低下することがある。

例えば、ヘルメットのシールドを無色透明なシールドなどの光透過率が相対的に高いシールドからスモークシールドなどの光透過率が相対的に低いシールドに取り替えた場合、ユーザの視界が暗くなるため、ＨＵＤ装置によってユーザが視認可能な表示像の明るさが光透過率の高いシールドを使用しているときに合わせて明るい目に設定されていると、表示像が眩しく見えて運転の妨げになるおそれがある。

逆に、ヘルメットのシールドを光透過率が相対的に低いシールドから光透過率が相対的に高いシールドに取り替えた場合、ユーザの視界が明るくなるため、ＨＵＤ装置によってユーザが視認可能な表示像の明るさが光透過率の低いシールドに合わせて暗い目に設定されていると、表示像が外光にかき消されて見難くなる。また、ＨＵＤ装置によって表示される表示像の視認し易いと感じる明るさは、ユーザによって個人差がある。

本開示の技術は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ＨＵＤ装置によって表示される表示像の視認性を良くすることにある。

上記の目的を達成するために、本開示の技術では、ＨＵＤ装置によって表示される表示像の明るさをユーザが手動で調節できるようにした。

具体的には、本開示の技術は、着用したユーザに視界を提供するための窓開口が設けられたヘルメット本体とヘルメット本体に取り替え可能に装着されて窓開口の少なくとも一部を覆い得る透明なシールドとを備えたヘルメットに搭載されるＨＵＤ装置を対象とする。ここでいう「シールド」に関して「透明な」とは、可視光を透過する性質（透明性）を有することを意味し、無色透明な場合以外に半透明な場合も含む。「透明なシールド」としては、例えば、無色透明なシールドの他、スモークシールドなどの色付き透明なシールドやミラーシールドを採用し得る。

本開示の技術に係るＨＵＤ装置は、シールドの内側に配置されるコンバイナと、コンバイナに投射される表示光を出射する光出射器と、光出射器での表示光の生成を制御する制御ユニットとを備える。そして、制御ユニットは、コンバイナに表示光が投射されることによりヘルメットを着用したユーザがコンバイナ越しに虚像として視認可能な表示像の明るさを調節するための操作を受け付ける操作器と連携し、表示像が操作器の操作によって調節された明るさとなるように、光出射器に表示光を生成させる。

この構成によると、制御ユニットがＨＵＤ装置によって表示される表示像の明るさを調節するための操作を受け付ける操作器と連携し、その操作器の操作により調節された明るさで表示像が形成されるよう光出射器で表示光を生成するようにしたので、ヘルメットに取り付けて使用するシールドの光透過率に応じて、またユーザによって個人差のある視認性の感覚に応じて、ユーザが表示像の明るさを手動で自身の視認し易いレベルに調節することができる。これにより、ヘルメットのシールドを取り替えることに起因してＨＵＤ装置により表示される表示像の視認性が低下するのを避けることができる。

ＨＵＤ装置は、シールドの内側で外光の明るさを検出する外光センサをさらに備えていてもよい。この場合、制御ユニットは、外光センサにより検出された外光の明るさに応じて表示像の明るさを調節するように、光出射器に表示光を生成させることが好ましい。

この構成によると、外光センサによりシールドの内側でユーザの視認環境と同じ空間における外光の明るさを検出し、検出されたシールドの内側での外光の明るさに応じて表示像の明るさを調節するようにしたので、ＨＵＤ装置によって表示される表示像の明るさを、操作器の操作を以てユーザの視認し易い明るさに一旦調節しておけば、ヘルメット外部の明るさの変化に応じて自動的に調節し、ユーザの視界の明暗状態に対して視認し易い状態に維持することができる。

外光センサは、窓開口を介して入射する外光の明るさを検出する姿勢で、ヘルメット本体の窓開口の周縁部分のうち上下方向における上側の位置に設けられていることが好ましい。

ＨＵＤ装置を搭載するヘルメットが、ヘルメット本体に対してシールドを上下方向に所定の角度範囲だけ回転自在に取り付けて、シールドの回転動作により窓開口を開閉できるものである場合、湿度が高かったり雨が降ったりしているときには、シールドを下げて窓開口を完全に閉めると、ヘルメット内に湿気が籠もってユーザが不快に感じることがある。このため、ユーザは、自身の眼を保護しつつヘルメット内の換気を行うべく、シールドを窓開口の下側を開けて上側を部分的に覆うような半開きにした状態でＨＵＤ装置を使用することがあり得る。

このようにヘルメットのシールドを半開きにした状態でＨＵＤ装置が使用される場合、外光センサが窓開口を介して入射する外光の明るさを検出する姿勢で設けられていると、外光センサの位置がヘルメット本体の窓開口の周縁部分で上下方向における下側の位置であるなど、外光センサの設けられている位置によっては、窓開口のうちシールドの開いた部分（半開き状態のシールドと窓開口周縁との間）からヘルメット外部における外光の明るさを検出することになるため、シールドの内側でユーザの視認環境と同じ空間における外光の明るさを外光センサにより検出できなくなる。

これに対し、上記の構成によると、外光センサを、ヘルメット本体の窓開口の周縁部分で上下方向における上側の位置に設けるようにしたので、ヘルメットのシールドが半開き状態とされたときにも、外光センサの受光側（外光を取り入れる受光部の臨む側）がシールドによって覆われるようにすることができる。それにより、シールドが半開き状態でＨＵＤ装置が使用される場合であっても、シールドの内側でユーザの視認環境と同じ空間における外光の明るさを外光センサにより検出することができる。

また、外光センサは、窓開口を介して入射する外光の明るさを検出する姿勢で、ヘルメット本体の窓開口の周縁部分のうち左右方向における中央または中央付近の位置に設けられていることが好ましい。

外光センサが窓開口を介して入射する外光の明るさを検出する姿勢で設けられていると、外光センサの位置がヘルメット本体の窓開口の周縁部分で左右方向における左端の位置や右端の位置であるなど、外光センサの設けられている位置によっては、外光センサの向く方向（外光を取り入れる受光部の臨む方向）がシールド側方の湾曲部分に対して比較的小さな角度で交差する関係となるため、外光センサの正面以外の方向からシールドに入射した外光が、シールドの湾曲部分で比較的大きく屈折して外光センサにて受光され得る。このように、外光センサで受光される光量はシールドの曲面形状の影響を受け易く、シールドの内側でもユーザの視認環境と異なる外光の明るさが外光センサにより検出されることが懸念される。

これに対し、上記の構成によると、外光センサを、ヘルメット本体の窓開口の周縁部分のうち左右方向における中央または中央付近の位置に設けるようにしたので、外光センサの向く方向（外光を取り入れる受光部の臨む方向）がシールドに対して比較的大きな角度で交差する関係となり、外光センサの正面以外の方向からシールドに入射した外光が、シールドの湾曲部分で屈折して外光センサにて受光されるのを抑制できる。したがって、外光センサで受光される光量がシールドの曲面形状の影響を受け難く、シールドの内側でユーザの視認環境と同等な外光の明るさを外光センサにより検出することができる。

また、本開示の技術は、着用したユーザに視界を提供するための窓開口が設けられたヘルメット本体と、ヘルメット本体に取り替え可能に装着されて窓開口の少なくとも一部を覆い得る透明なシールドとを備え、ヘルメット本体を着用したユーザに対して視覚情報を表示するＨＵＤ装置が搭載されたヘルメットを対象とする。

本開示の技術に係るヘルメットにおいて、ＨＵＤ装置は、シールドの内側に配置されるコンバイナと、コンバイナに投射される表示光を出射する光出射器と、光出射器での表示光の生成を制御する制御ユニットとを備える。そして、制御ユニットは、コンバイナに表示光が投射されることによりヘルメットを着用したユーザがコンバイナ越しに虚像として視認可能な表示像の明るさを調節するための操作を受け付ける操作器と連携し、表示像が操作器の操作によって調節された明るさとなるように、光出射器に表示光を生成させる。

この構成によると、制御ユニットがＨＵＤ装置によって表示される表示像の明るさを調節するための操作を受け付ける操作器と連携し、その操作器の操作により調節された明るさで表示像が形成されるよう光出射器で表示光を生成するようにしたので、ヘルメットに取り付けて使用するシールドの光透過率に応じて、またユーザによって個人差のある視認性の感覚に応じて、ユーザが表示像の明るさを手動で自身の視認し易いレベルに調節することができる。これにより、ヘルメットのシールドを取り替えることに起因してＨＵＤ装置により表示される表示像の視認性が低下するのを避けることができる。

本開示の技術に係るＨＵＤ装置およびそれを搭載したヘルメットによれば、ヘルメットのシールドが光透過率の異なるシールドに取り替えられても、そのことに起因してＨＵＤ装置により表示される表示像の視認性が低下するのを避けることができ、表示像の視認性を良くすることができる。

図１は、実施形態に係る情報提示システムの概略的な全体構成図である。 図２は、実施形態に係る情報提示システムの概略的なブロック図である。 図３は、実施形態に係る情報端末に表示されるＨＵＤ表示の明るさを設定する画面の一例を示す図である。 図４は、実施形態に係るＨＵＤ装置が搭載されたヘルメットの正面図である。 図５は、実施形態に係るＨＵＤ装置が搭載されたヘルメットの側面図である。 図６は、実施形態に係るＨＵＤ装置が搭載されたヘルメットのシールドを半開けにした状態を示す側面図である。 図７は、ルックアップテーブルの配列に格納された値をグラフ化した図である。 図８は、変形例に係るＨＵＤ装置が搭載されたヘルメットの正面図である。 図９は、変形例に係るＨＵＤ装置が搭載されたヘルメットの正面図である。 図１０は、変形例に係るＨＵＤ装置が搭載されたヘルメットの正面図である。 図１１は、変形例に係る情報端末に表示されるＨＵＤ表示の明るさを設定する画面の一例を示す図である。

以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態では、便宜上、ヘルメットおよびヘルメットに搭載されるＨＵＤ装置について、ヘルメットを着用したユーザの顔の上下に相当する方向における上側を「上」、下側を「下」と称し、ヘルメットを着用したユーザの顔の前後に相当する方向における前側を「前」、後側を「後」と称し、ヘルメットを着用したユーザの顔の前方を向いてその顔の左右に相当する方向における左側を「左」、右側を「右」と称する。

＜情報提示システムの構成＞
図１は、この実施形態に係る情報提示システム１の概略的な全体構成図である。図２は、情報提示システム１の概略的なブロック図である。なお、図１において、二点鎖線の矢印は、表示光の経路および進行方向を示している。情報提示システム１は、自動二輪車のライダー（ユーザ）に向けて運転支援に寄与する情報を提示するシステムであって、図１および図２に示すように、自動二輪車のヘルメット１０１に搭載されたＨＵＤ装置３と、ＨＵＤ装置３に対して表示され得る各種情報を提供する情報端末５とを備えている。

－ 情報端末の構成 －
情報端末５としては、スマートフォンと呼ばれる小型の多機能携帯電話機が用いられる。この情報端末５は、ＧＰＳ衛星Ｓからの電波を受信して測位情報を生成するＧＰＳ（Global Positioning System）受信機７と、外部との無線通信を行う無線通信モジュール９と、当該情報端末５の動作を総合的に制御するマイクロコンピュータ１１と、入出力装置としてのタッチパネル付き表示装置１３と、当該情報端末５を動作させるのに必要な電力を供給する電源１５とを備えている。

ＧＰＳ受信機７は、図示しないＧＰＳアンテナなどを備えて構成されている。ＧＰＳアンテナは、地球軌道に打ち上げられた複数のＧＰＳ衛星から送信されるＧＰＳ信号を受信する。ＧＰＳ受信機７は、ＧＰＳアンテナで受信したＧＰＳ信号に基づいて、情報端末５の現在位置（例えば緯度、経度および高度）の情報を取得する。このＧＰＳ受信機７は、マイクロコンピュータ１１からの要求に応じて、測位した情報端末５の位置情報をマイクロコンピュータ１１に含まれるメモリ２１に保存し、逐次更新する。

無線通信モジュール９は、インターネットなどの広域通信網である外部ネットワークＮと通信を行うネットワーク通信部１７と、ＨＵＤ装置３と近距離無線通信を行う近距離通信部１９とを備えている。

ネットワーク通信部１７は、ＷｉＦｉ（Wireless Fidelity；登録商標）などの無線ＬＡＮ（Local Area Network）の機能やＬＴＥ（Long Time Evolution；登録商標）といったモバイル通信規格での通信機能を有している。このネットワーク通信部１７は、マイクロコンピュータ１１からの要求に応じて、外部ネットワークＮから地図情報や、工事や渋滞などに関する道路情報、ＧＰＳ受信機７で取得された現在位置に基づく周辺施設の情報、災害情報などのネット情報を受信して、メモリ２１に一時的に蓄積する。

近距離通信部１９は、ブルートゥース（Bluetooth：登録商標）などの近距離無線通信規格での通信機能を有している。この近距離通信部１９は、マイクロコンピュータ１１からの要求に応じて、ＧＰＳ受信機７で取得された情報端末５の位置情報や、ネットワーク通信部１７で取得されたネット情報、後述する各種のアプリケーションソフトウェア（以下「アプリ」と称する）により取得されるアプリ情報、ＨＵＤ装置３によって表示する表示像に関する明るさなどの設定（以下「表示設定」と称する）の情報をメモリ２１から読み出して、無線通信によりＨＵＤ装置３へと送信する。

マイクロコンピュータ１１は、メモリ２１およびＣＰＵ（Central Processing Unit）２３を含んでいる。メモリ２１は、情報端末５を動作させるためのプログラムを含む様々な情報を一時的または恒久的に保存する。このメモリ２１は、典型的には、ＲＡＭ（Random Access Memory）とＲＯＭ（Read Only Memory）の組合せによって実現される。当該メモリ２１に記憶される各種のプログラムには、モバイルＯＳ（Operating System）や、モバイルＯＳ上で特定機能を実現すべく動作する複数のアプリが含まれている。

複数のアプリには、時刻アプリ２５、速度アプリ２７、ナビゲーションアプリ（以下「ナビアプリ」と称する）２９および連携アプリ３１が含まれている。これら複数のアプリ２７，２９，３１は、情報端末５に予めインストールされてメモリ２１に保存されている。

時刻アプリ２５は、現在時刻を取得するソフトウェアである。この時刻アプリ２５では、例えば、基地局との通信で取得されるタイムスタンプやＧＰＳ受信機７で取得される時刻情報に基づき、さらにはＮＩＴＺ（Network Identity and Time Zone）やＮＴＰ（Network Time Protocol）といった時刻同期技術を用いて、現在時刻を取得する。

速度アプリ２７は、情報端末５の移動速度を検出するソフトウェアである。この速度アプリ２７では、例えば、ＧＰＳ受信機７で取得される情報端末５の位置情報に基づいて、情報端末５の移動速度を検出する。

ナビアプリ２９は、ユーザによって設定された目的地への経路案内を行うソフトウェアである。このナビアプリ２９では、例えば、ネットワーク通信部１７で取得された、またはメモリ２１に予め保存された地図情報と、ＧＰＳ受信機７で取得される情報端末５の位置情報とに基づいて、目的地への経路案内を行う。

連携アプリ３１は、近距離通信部１９による無線通信を用いてＨＵＤ装置３と連携し、ＨＵＤ装置３へアプリ情報やネット情報、ＨＵＤ装置３の表示設定の情報などの各種情報を送信するソフトウェアである。この連携アプリ３１では、ＨＵＤ装置３の表示設定を行えるようになっている。具体的には、表示設定として、ＨＵＤ装置３で表示する項目を現在時刻、移動速度および経路案内情報（ナビゲーション情報）を含む複数の項目から設定したり、ＨＵＤ装置３によって表示される表示像（以下「ＨＵＤ表示」と称する）の明るさを設定したりできる。当該連携アプリ３１で設定された表示設定の情報は、メモリ２１に保存される。

ＣＰＵ２３は、典型的には、ＩＣ（Integrated Circuit）やＬＳＩ（Large Scale Integration）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integration Circuit）などによって実現される。マイクロコンピュータ１１は、ＣＰＵ２３の機能により、ＧＰＳ受信機７に現在位置の情報を取得させ、ネットワーク通信部１７に外部ネットワークＮとの接続を確立させてネット情報を収集すると共に、連携アプリ３１の実行により、近距離通信部１９にＨＵＤ装置３との接続を確立させ、それ以外の各種アプリ２５，２７，２９の実行に応じた種々の処理によって取得したアプリ情報やネット情報をＨＵＤ装置３に送信する。

タッチパネル付き表示装置１３は、情報端末５の画面３３に画像を表示する表示装置と、ユーザがタッチした画面３３内の位置（触れた位置）を検出するタッチパネルとが一体化された電子装置であって、画像の出力機能とユーザ操作の入力機能とを兼ね備えている。情報端末５では、このタッチパネル付き表示装置１３へのタッチ操作により、各種アプリ２５，２７，２９，３１の実行や、連携アプリ３１においては上述したＨＵＤ装置３での表示設定を行えるようになっている。

このように情報端末５は、ＨＵＤ装置３での表示設定を行うための操作を受け付ける操作器を兼ねている。情報端末５では、ＨＵＤ表示についての視認性の点で、光透過率の異なるシールド１０７への取り替えに対応し、またユーザによる視認し易いと感じるＨＵＤ表示の明るさに関する個人差に対応すべく、表示設定の１つとして、上述したように、連携アプリ３１によりＨＵＤ表示の明るさをユーザが手動で設定できるようになっている。

図３は、情報端末５に表示されるＨＵＤ表示の明るさを設定する画面３３の一例を示す図である。この実施形態において、連携アプリ３１で設定されるＨＵＤ表示の明るさは第１～第５の５段階にレベル分けされている。ＨＵＤ表示の明るさを設定する画面３３としては、図３に例示するような、第１～第５の５段階の明るさレベルの選択肢３５を提示するレイアウトの画面を採用し得る。５段階の明るさレベルは、第１の明るさレベル、第２の明るさレベル、第３の明るさレベル、第４の明るさレベル、第５の明るさレベルの順に明るく、第１の明るさレベルが最も明るいレベルであり、第５の明るさレベルが最も暗いレベルである。

ＨＵＤ表示の明るさを設定する画面３３では、第１～第５の明るさレベルの選択肢３５が上から順に並べて提示される。明るさレベルの選択肢３５は、例えば、明るさの度合を示すアイコン３７と、推奨されるシールド１０７の光透過率に関する記述３９と、その明るさレベルの選択欄４１とを１セットとして左右に並べた項目である。連携アプリ３１では、そのような設定画面３３において、ユーザが列挙された５段階の明るさレベルの選択肢３５のうちから選択欄４１をタッチ操作で１つ選択することにより、ＨＵＤ表示の明るさが設定される。なお、図３では、第１の明るさレベルの選択肢３５が選択された例を示している。

電源１５は、リチウムイオンバッテリなどの二次電池によって構成されている。当該電源１５は、無線通信モジュール９、マイクロコンピュータ１１およびタッチパネル付き表示装置１３に配線を介して電気的に接続されている。情報端末５は、図示しない電源スイッチで電源を入れる操作がされると、電源１５から無線通信モジュール９、マイクロコンピュータ１１およびタッチパネル付き表示装置１３に電力を供給して、ユーザの操作に応じた所定の動作をするようになっている。

－ ＨＵＤ装置の構成 －
図４は、ＨＵＤ装置３が搭載されたヘルメット１０１の正面図である。図５は、ＨＵＤ装置３が搭載されたヘルメット１０１の側面図である。なお、図４および図５において、二点鎖線の矢印は、図１と同様に表示光の経路および進行方向を示している。また、図４では、ＰＣＢ（Printed Circuit Board）モジュール５７の図示を省略する。ＨＵＤ装置３は、ヘルメット１０１（ヘルメット本体１０５）を着用したユーザの視野に視覚情報を映し出す表示装置である。

ＨＵＤ装置３は、図１、図２、図４および図５に示すように、外部との無線通信を行う無線通信モジュール４３と、表示像の明るさを外部環境に合わせて自動的に調節するのに利用される外光センサ４５と、当該ＨＵＤ装置３での表示動作を制御する制御ユニット４７と、表示光を生成して投射する投射モジュール４９と、表示光による表示像を虚像としてユーザに視認させるためのコンバイナユニット５１と、当該ＨＵＤ装置３へのユーザによる操作を入力するための操作ユニット５３と、当該ＨＵＤ装置３を動作させるのに必要な電力を供給する電源５５とを備えている。

この実施形態に係るＨＵＤ装置３が搭載されるヘルメット１０１は、フルフェイス型のヘルメットであって、着用したユーザに視界を提供するための窓開口１０３が前部に形成されたヘルメット本体１０５と、ヘルメット本体１０５に取り替え可能に装着されて窓開口１０３を開閉し得る透明なシールド１０７とを備えて構成されている。

ヘルメット本体１０５は、その外殻を構成するシェル（帽体）の内側に、発泡ポリスチレンなどからなる衝撃を吸収する緩衝体としてのライナー（不図示）が設けられた構造を有している。シールド１０７は、ヘルメット本体１０５（シェル）の窓開口１０３の左右両側に留め具１０９などを用いて所定の角度範囲だけ回転可能に取り付けられており、上下方向への回転動作を以て窓開口１０３を開閉するようになっている。

シールド１０７は、窓開口１０３を閉じた状態で、窓開口１０３を通して飛び込む塵埃などの異物や風、紫外線などをブロックする機能を有している。シールド１０７は、留め具１０９を外して取り外せるようになっている。このシールド１０７には、天候や昼夜などによる外部環境の明るさに合わせて、無色透明なシールド、スモークシールドなどの色付き透明なシールド、ミラーシールドなどの光透過率の異なる様々なシールドが採用され得る。

無線通信モジュール４３は、ブルートゥースなどの近距離無線通信規格での通信機能を有している。この無線通信モジュール４３は、制御ユニット４７に備えられたマイクロコンピュータ６３からの要求に応じて、情報端末５の近距離通信部１９から送信されたネット情報やアプリ情報、表示設定の情報を受信し、マイクロコンピュータ６３に含まれるメモリ５９に保存する。この無線通信モジュール４３は、制御ユニット４７と共にＰＣＢ上に設けられ、ＰＣＢモジュール５７としてヘルメット本体１０５の左頬下部分に内蔵される。

外光センサ４５は、いわゆる照度センサであって、外光の明るさに応じた光電流を発生するフォトダイオードなどの受光素子を外光を取り入れる受光部５８に有し、受光素子に入射した外光を電流に変換して外光の明るさを検出するようになっている。この外光センサ４５は、マイクロコンピュータ６３と電気的に接続されており、検出した外光の明るさをマイクロコンピュータ６３に含まれるＣＰＵ６１に出力するようになっている。

当該外光センサ４５は、閉じた状態にあるシールド１０７の内側に位置するようにヘルメット本体１０５に配置される。具体的には、外光センサ４５は、窓開口１０３を介して入射する外光の明るさを検出する姿勢、つまり受光部５８を窓開口１０３側に臨ませる姿勢で、ヘルメット本体１０５の窓開口１０３の周縁部分のうち上下方向における上側の額部１１１下面の、左右方向における中央または中央付近の位置に設けられている。

図６は、ＨＵＤ装置３が搭載されたヘルメット１０１のシールド１０７を半開けにした状態を示す側面図である。湿度が高かったり雨が降ったりしているときには、シールド１０７を下げて窓開口１０３を完全に閉めると、ヘルメット１０１内に湿気が籠もって不快に感じることがあるため、ユーザは、自身の眼を保護しつつヘルメット１０１内の換気を行うべく、図６に示すように、シールド１０７を窓開口１０３の下側を開けて上側を部分的に覆うような半開きにすることがあり、その状態でＨＵＤ装置３を使用することがあり得る。

ＨＵＤ装置３では、外光センサ４５が、ヘルメット本体１０５の窓開口１０３の周縁部分で上下方向における上側の位置に設けられているので、上述のようにヘルメット１０１のシールド１０７が半開き状態とされたときにも、外光センサ４５の受光側（受光部５８の臨む側）がシールド１０７によって覆われる。それにより、シールド１０７が半開き状態でＨＵＤ装置３が使用される場合であっても、シールド１０７の内側でユーザの視認環境と同じ空間における外光の明るさが外光センサ４５により検出されるから、外光センサ４５により検出された外光の明るさに基づいて表示像の明るさの自動的な調節を好適に行える。

制御ユニット４７は、投射モジュール４９に備えられた光出射器６７での表示光の生成を制御する。この制御ユニット４７は、メモリ５９およびＣＰＵ６１を含むマイクロコンピュータ６３と、画像表示に関する処理を担当する集積回路であるＧＤＣ（Graphics Display Controller）６５とを有している。

メモリ５９は、ＨＵＤ装置３を動作させるためのプログラムを含む様々な情報を一時的または恒久的に保存する。このメモリ５９には、無線通信モジュール４３で受信したネット情報やアプリ情報、表示設定の情報も保存される。当該メモリ５９は、典型的には、ＲＡＭとＲＯＭの組合せによって実現される。メモリ５９には、外光センサ４５により検出されるシールド１０７内の外光の明るさと表示像を形成する表示光の強さとの関係を示すルックアップテーブル６６が保存されている。

図７は、ルックアップテーブル６６の配列に格納された値をグラフ化した図である。ルックアップテーブル６６は、外光センサ４５により検出されたシールド１０７内の外光の明るさに応じて表示光の強さを調整するための、図７のグラフで示されるような値を格納した配列を持つデータ構造である。当該ルックアップテーブル６６の配列には、表示光の強さを示す値が、外光センサ４５により検出されたシールド１０７内の外光の明るさを示す値と関連付けられて、シールド１０７内の外光が明るいほど表示光を強くし、シールド１０７内の外光が暗くなるほど表示光を弱くするよう、情報端末５で設定されるＨＵＤ表示の明るさレベル毎に規定されている。

ＣＰＵ６１は、典型的には、ＩＣやＬＳＩ、ＡＳＩＣなどによって実現される。ＧＤＣ６５は、メモリ５９に保存されたネット情報やアプリ情報、表示設定の情報に基づき、コンバイナユニット５１に含まれるコンバイナ７３を介してユーザに視認させる表示像のデータを生成する。このＧＤＣ６５で生成される表示像のデータは、情報端末５の連携アプリ３１の表示設定で設定された項目の情報を表す画像データである。マイクロコンピュータ６３は、ＣＰＵ６１の機能により、ＧＤＣ６５に表示像のデータを生成させ、その画像信号を投射モジュール４９に含まれる光出射器６７に出力させる。

このとき、ＣＰＵ６１は、情報端末５で設定されたＨＵＤ表示の明るさレベルと外光センサ４５によって検出されたシールド１０７内の外光の明るさとに基づき、メモリ５９に保存されたルックアップテーブル６６を参照して、当該シールド１０７内の外光の明るさに応じた表示光の強さを決定し、決定した表示光の強さの情報を表示像の画像データと共に光出射器６７に出力する。そうして、制御ユニット４７は、ユーザに視認される表示像が、情報端末５で設定された明るさレベルにおいて、外光センサ４５により検出されたシールド内の外光の明るさに応じて調整された明るさとなるように、光出射器６７に表示光を生成させる。

投射モジュール４９は、ＧＤＣ６５から入力された画像信号に基づいて表示像に対応するパターンの表示光を生成して出射する光出射器６７と、光出射器６７から出射された表示光をコンバイナユニット５１に向けて反射する凹面ミラー６９とを備えている。これら光出射器６７と凹面ミラー６９とは、ヘルメット１０１の顎部１１３における左右両側に分けて設けられている。光出射器６７から出射されて凹面ミラー６９により反射された表示光は、コンバイナユニット５１に含まれるコンバイナ７３に投射される。

光出射器６７は、ヘルメット本体１０５の顎部１１３左側でＰＣＢモジュール５７の近傍位置に内蔵されている。この光出射器６７は、詳しく図示しないが、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの光源およびＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）などの反射型表示パネルからなる表示素子と、凸レンズや凹レンズなどの光学レンズ、拡散板、ＴＩＲ（Total Internal Reflection）プリズムといった複数の光学部材とを組み合わせて構成されている。

当該光出射器６７は、ＣＰＵ６１から入力される表示光の強さの情報に基づき、コンバイナ７３に投射される表示光を、ＨＵＤ表示が情報端末５で設定された明るさレベルとなるように、シールド１０７内の外光の明るさに応じて調整した光の強さで生成する。そして、光出射器６７は、生成した表示光を凹面ミラー６９に向けて出射する。

凹面ミラー６９は、ヘルメット本体１０５の顎部１１３右側に内蔵されている。この凹面ミラー６９は、回転対称性を持たない自由曲面形状の反射面７１（図示では平面状）を有している。当該凹面ミラー６９は、光出射器６７から受けた表示光を、反射面７１により、上方あるコンバイナユニット５１に含まれるコンバイナ７３に向けて反射すると共に、ユーザに視認される表示像が運転中の表示に適したサイズおよび位置となるように整形する。

コンバイナユニット５１は、凹面ミラー６９により反射された表示光を下方から受けてユーザが視認可能な方向に反射するコンバイナ７３と、コンバイナ７３をヘルメット１０１を着用したユーザの眼前に位置させるように支持する支持機構７５とを備えている。

コンバイナ７３は、透明または半透明な板状部品であって、回転対称性を持たない自由曲面形状の半透過反射面７７（図示では平面状）を有している。コンバイナ７３は、閉じた状態にあるシールド１０７の内側に位置するように配置される。当該コンバイナ７３は、ハーフミラーによって構成されている。ハーフミラーは、入射した光の一部を反射させて一部を透過させる性質を有している。コンバイナ７３の裏面には、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２）などからなるＡＲ（Anti Reflection）コートと呼ばれる反射防止膜が設けられている。

支持機構７５は、ヘルメット本体１０５の前部に設けられた窓開口１０３内でユーザの前方視界に入る位置にコンバイナ７３を支持する。コンバイナ７３は、この支持機構７５により、ユーザの右眼Ｅの前方位置において、半透過反射面７７がユーザの顔側に位置するように、後端が上方に位置する一方で前端が下方に位置する前傾姿勢で支持される。支持機構７５は、例えば、上下方向に延びるステー７９を有し、ステー７９の下端部に左右方向に延びる回転軸８１を介してコンバイナ７３が連結され、コンバイナ７３の回転軸８１周りの回転動作を以て、半透過反射面７７の向きを調整可能とされている。

操作ユニット５３は、図示しないが例えば、ヘルメット本体１０５外面のＰＣＢモジュール５７に対応する箇所に設けられている。この操作ユニット５３は、図示しないが、電源スイッチと、操作スイッチとを含んでいる。電源スイッチは、ＨＵＤ装置３の電源のオンおよびオフ（入切）を切り替える機能を持たせたプッシュボタン式のスイッチである。操作スイッチは、ＨＵＤ装置３の表示のオンおよびオフを切り替える機能を持たせたプッシュボタン式のスイッチである。

電源５５は、ヘルメット本体１０５の後頭部に内蔵されている。この電源５５は、リチウムイオンバッテリなどの二次電池によって構成されている。当該電源５５は、無線通信モジュール４３、制御ユニット４７および光出射器６７と電気的に接続されている。ＨＵＤ装置３は、操作ユニット５３にて電源スイッチで電源を入れる操作がされると、電源５５から無線通信モジュール４３、制御ユニット４７および光出射器６７に電力を供給して、操作スイッチの操作による表示のオンとオフの切り替えに応じた表示動作をするようになっている。

＜情報提示システムの動作＞
上記構成の情報提示システム１では、ＨＵＤ装置３の電源が入れられて、情報端末５で連携アプリ３１が実行されると、ネット情報やアプリ情報、表示設定の情報がＨＵＤ装置３で受信される。そして、受信したネット情報やアプリ情報に基づいて、表示設定の情報に含まれる予め設定された項目に対応する表示像のデータがＧＤＣ６５にて生成される。このとき、ＨＵＤ装置３の表示がオン状態であると、光出射器６７において、ＧＤＣ６５で生成された表示像のデータに対応する表示光が、情報端末５で設定されたＨＵＤ表示の明るさレベルに対応する光の強さで生成される。この表示光は、光出射器６７から出射された後に凹面ミラー６９で反射されて、コンバイナ７３に投光され、コンバイナ７３でユーザの視界に入るようにさらに反射される。これにより、ユーザは、コンバイナ７３越しに前方視界の風景に重畳した状態で、表示光による表示像を虚像として視認させられる。

この実施形態に係るＨＵＤ装置３およびそれが搭載されたヘルメット１０１によると、制御ユニット４７がＨＵＤ装置３によって表示される表示像の明るさを調節するための操作を受け付ける情報端末５と連携し、その情報端末５の操作により調節された明るさで表示像が形成されるよう光出射器６７で表示光を生成するようにしたので、ヘルメット本体１０５に取り付けて使用するシールド１０７の光透過率に応じて、またユーザによって個人差のある視認性の感覚に応じて、ユーザが表示像の明るさを情報端末５にて手動で自身の視認し易いレベルに調節することができる。これにより、シールド１０７を取り替えることに起因してＨＵＤ装置３により表示される表示像の視認性が低下するのを避けることができる。

さらに、この実施形態に係るＨＵＤ装置３およびそれが搭載されたヘルメット１０１によると、外光センサ４５によりシールド１０７の内側でユーザの視認環境と同じ空間における外光の明るさを検出し、検出されたシールド１０７の内側での外光の明るさに応じて表示像の明るさを調節するようにしたので、ＨＵＤ装置３によって表示される表示像の明るさを、情報端末５の操作を以てユーザの視認し易い明るさに一旦調節しておけば、ヘルメット１０１外部の明るさの変化に応じて自動的に調節し、ユーザの視界の明暗状態に対して視認し易い状態を維持することができる。

したがって、ＨＵＤ装置３およびそれが搭載されたヘルメット１０１によれば、ヘルメット１０１のシールド１０７が光透過率の異なるシールド１０７に取り替えられても、そのことに起因してＨＵＤ装置３により表示される表示像の視認性が低下するのを避けることができ、表示像の視認性を良くすることができる。その結果、ＨＵＤ装置３の使用性（ユーザビリティ）、ひいては情報提示システム１の使用性を高めることができる。

以上のように、本開示の技術の例示として、好ましい実施形態について説明した。しかし、本開示の技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須でない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることを以て、直ちにそれらの必須でない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

例えば、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

上記実施形態では、外光センサ４５がヘルメット本体１０５の窓開口１０３の周縁部分のうち上下方向における上側の額部１１１下面の、左右方向における中央または中央付近の位置に設けられているとしたが、本開示の技術はこれに限らない。ＨＵＤ装置３が搭載されたヘルメット１０１において外光センサ４５を設け得る位置の例を、図８～図１０のヘルメット１０１の正面図に示す。

外光センサ４５は、図８に示すように、ヘルメット本体１０５の窓開口１０３の周縁部分のうち上下方向における下側の顎部１１３上面の、左右方向における中央または中央付近の位置に設けられていてもよい。また、外光センサ４５は、図９に示すように、ヘルメット本体１０５の窓開口１０３の周縁部分のうち左右方向における左側部の、上下方向における上側の位置に設けられていてもよい。また、外光センサ４５は、図１０に示すように、ヘルメット本体１０５の窓開口１０３の周縁部分のうち左右方向における右側部の、上下方向における上側の位置に設けられていてもよい。

上記実施形態では、ユーザが情報端末５の設定画面３３に列挙された５段階の明るさレベルの選択肢３５のうちから１つ選択することにより、ＨＵＤ表示の明るさが設定されるとしたが、本開示の技術はこれに限らない。情報端末５に表示されるＨＵＤ表示の明るさを設定する画面３３の一例を図１１に示す。

ＨＵＤ表示の明るさは、例えば図１１に示すような、明るさレベルのバー８３と、バー８３の左右両側に配置された明るさのイメージを示すアイコン８４と、バー８３に沿ってスライド操作が可能なスライダ８５とが表示された設定画面３３において、無段階で連続的に調節可能となっていてもよい。ユーザは、スライダ８５をタッチ操作により左右にスライドさせることにより、ＨＵＤ表示の明るさを調節することができる。その他、情報端末５に表示されるＨＵＤ表示の明るさを設定する画面３３には、任意の画面を採用することが可能である。

上記実施形態では、ＨＵＤ装置３と連携する情報端末５としてスマートフォンを例示したが、本開示の技術はこれに限らない。当該情報端末５は、スマートウォッチやタブレット端末、ＰＤＡ（Personal Data Assistant）などのスマートフォンに類する機能を備えた端末であってもよく、外部ネットワークＮに接続する機能やＧＰＳ受信機７を備え、ＨＵＤ装置３と通信できるものあれば、その他の携帯型の情報端末であっても構わない。また、ＨＵＤ装置３は、情報端末５に代え、または情報端末５に加えて、自動二輪車と通信して同車に搭載された各種センサによる検知情報を受信して表示像とするようになっていてもよい。

上記実施形態では、情報端末５がＨＵＤ装置３での表示設定を行うための操作を受け付ける操作器を兼ねているとしたが、本開示の技術はこれに限らない。情報提示システム１は、情報端末５とは別に、ＨＵＤ装置３での表示設定を行うための操作を受け付ける操作器を備え、その操作器でＨＵＤ表示の明るさを調節するための操作を行えるようになっていてもよい。当該操作器は、ＨＵＤ装置３の一部であってもよいし、ＨＵＤ装置３とは別個の装置にＨＵＤ装置３での表示設定を行うための操作を受け付ける機能を持たせたものであってもよい。そうした操作器は、ヘルメット１０１に設けられていてもよいし、ヘルメット１０１とは分離されていてもよい。

上記実施形態では、光出射器６７に用いる表示素子としてＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）などの反射型表示パネルを例示したが、本開示の技術はこれに限らない。光出射器６７の表示素子には、例えば、有機ＥＬ（Electro Luminescence）表示パネルやＶＦＤ（Vacuum Fluorescent Display）などの自発光型の表示素子が用いられてもよい。

上記実施形態では、投射モジュール４９が凹面ミラー６９を有しているとしたが、本開示の技術はこれに限らない。投射モジュール４９は、凹面ミラー６９に代えて、凸面ミラーまたは平面ミラーを有していてもよい。

上記実施形態では、ＨＵＤ装置３によりユーザに表示像として提示される情報が現在時刻、速度、経路案内の情報であるとしたが、本開示の技術はこれに限らない。これら現在時刻、速度、経路案内の情報は、ＨＵＤ装置３により提示し得る情報の一例に過ぎず、それら以外の自動二輪車の運転に寄与する情報であってもよく、情報端末５の連携アプリ３１で設定するなどして、走行地域の周辺施設の情報などといったユーザにとって有用なその他の情報がＨＵＤ装置３で表示する項目とされていても構わない。

上記実施形態では、ＨＵＤ装置３が搭載されるヘルメット１０１としてフルフェイス型のヘルメットを例に挙げて説明したが、本開示の技術はこれに限らない。フルフェイス型のヘルメット１０１は、ＨＵＤ装置３が搭載されるヘルメット１０１の一例に過ぎず、窓開口１０３の少なくとも一部を覆い得るシールド１０７が取り付けられる構成のものであれば、オープンフェイス型（ジェット型）やセミジェット型（スリークォーターズ型）など、任意のタイプのヘルメットをＨＵＤ装置３が搭載されるヘルメット１０１として採用することが可能である。

上記実施形態では、ＨＵＤ装置３が搭載されたヘルメット１０１として、自動二輪車を運転する際に着用されるヘルメット１０１を例に挙げて説明したが、本開示の技術はこれに限らない。ＨＵＤ装置３は、水上バイクや自転車などの二輪車、スノーモービル（雪上バイク）などの他の乗物において着用されるヘルメットにも勿論適用することが可能である。

以上説明したように、本開示の技術は、取り替え可能なシールド付きのヘルメットに搭載されるＨＵＤ装置およびＨＵＤ装置が搭載されたヘルメットについて有用である。

１…情報提示システム
３…ＨＵＤ装置
５…情報端末（操作器）
７…ＧＰＳ受信機
９…無線通信モジュール
１１…マイクロコンピュータ
１３…タッチパネル付き表示装置
１５…電源
１７…ネットワーク通信部
１９…近距離通信部
２１…メモリ
２３…ＣＰＵ
２５…時刻アプリ
２７…速度アプリ
２９…ナビアプリ
３１…連携アプリ
３３…画面
３５…明るさレベルの選択肢
３７…アイコン
３９…記述
４１…選択欄
４３…無線通信モジュール
４５…外光センサ
４７…制御ユニット
４９…投射モジュール
５１…コンバイナユニット
５３…操作ユニット
５５…電源
５７…ＰＣＢモジュール
５８…受光部
５９…メモリ
６１…ＣＰＵ
６３…マイクロコンピュータ
６５…ＧＤＣ
６６…ルックアップテーブル
６７…光出射器
６９…凹面ミラー
７１…反射面
７３…コンバイナ
７５…支持機構
７７…半透過反射面
７９…ステー
８１…回転軸
１０１…ヘルメット
１０３…窓開口
１０５…ヘルメット本体
１０７…シールド
１０９…留め具
１１１…額部
１１３…顎部

Claims (5)

1. 着用したユーザに視界を提供するための窓開口が設けられたヘルメット本体と前記窓開口の少なくとも一部を覆い得る透明なシールドとを備えるとともに当該シールドを光透過率が異なる別のシールドへ取り替え可能に構成されたヘルメットに搭載されるヘッドアップディスプレイ装置であって、
   前記シールドの内側に配置されるコンバイナと、
   前記コンバイナに投射される表示光を出射する光出射器と、
   前記コンバイナに前記表示光が投射されることにより前記ヘルメットを着用したユーザが前記コンバイナ越しに虚像として視認可能な表示像の明るさを調節するための操作を受け付ける操作器と連携し、前記光出射器での表示光の生成を制御する制御ユニットと、を備え、
   前記操作器は、前記表示像の明るさの度合いを複数段階に調整するための画面として、前記表示像の明るさの度合いを前記シールドの光透過率に応じて変えた複数の選択肢を表示し、ユーザによる一の選択肢の選択操作を、前記明るさを調節するための操作として受け付け、
   前記制御ユニットは、前記表示像が前記操作器で受け付けた操作によって調節された明るさとなるように、前記光出射器に表示光を生成させる
   ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
2. 請求項１に記載されたヘッドアップディスプレイ装置において、
   前記シールドの内側で外光の明るさを検出する外光センサをさらに備え、
   前記制御ユニットは、前記外光センサにより検出された外光の明るさに応じて前記表示像の明るさを調節するように、前記光出射器に表示光を生成させる
   ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
3. 請求項２に記載されたヘッドアップディスプレイ装置において、
   前記外光センサは、前記窓開口を介して入射する外光の明るさを検出する姿勢で、前記ヘルメット本体の窓開口の周縁部分のうち上下方向における上側の位置に設けられている
   ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
4. 請求項２または３に記載されたヘッドアップディスプレイ装置において、
   前記外光センサは、前記窓開口を介して入射する外光の明るさを検出する姿勢で、前記ヘルメット本体の窓開口の周縁部分のうち左右方向における中央または中央付近の位置に設けられている
   ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
5. 着用したユーザに視界を提供するための窓開口が設けられたヘルメット本体と、
   前記窓開口の少なくとも一部を覆い得る透明なシールドと、を備えるとともに当該シールドを光透過率が異なる別のシールドへ取り替え可能に構成され、
   前記ヘルメット本体を着用したユーザに対して視覚情報を映し出すヘッドアップディスプレイ装置が搭載されたヘルメットであって、
   前記ヘッドアップディスプレイ装置は、前記シールドの内側に配置されるコンバイナと、該コンバイナに投射される表示光を出射する光出射器と、前記コンバイナに前記表示光が投射されることにより前記ヘルメットを着用したユーザが前記コンバイナ越しに虚像として視認可能な表示像の明るさを調節するための操作を受け付ける操作器と連携し、該光出射器での表示光の生成を制御する制御ユニットと、を備え、
   前記操作器は、前記表示像の明るさの度合いを複数段階に調整するための画面として、前記表示像の明るさの度合いを前記シールドの光透過率に応じて変えた複数の選択肢を表示し、ユーザによる一の選択肢の選択操作を、前記明るさを調節するための操作として受け付け、
   前記制御ユニットは、前記表示像が前記操作器で受け付けた操作によって調節された明るさとなるように、前記光出射器に表示光を生成させる
   ことを特徴とするヘルメット。

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