JP7160020B2 - ウィンドシールドディスプレイ装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両における前方側のウィンドシールドに備えられる表示部にプロジェクタから投射される映像を表示させるウィンドシールドディスプレイ（以下、ＷＳＤという）装置に関するものである。

従来、ウィンドシールドに備えられる表示部に画像表示を行う車両用表示装置として、特許文献１に示すものがある。この車両用表示装置は、拡張現実（以下、ＡＲ（Augmented Reality)という）表示モードの表示領域とＡＲ－ヘッドアップディスプレイ（以下、ＨＵＤという）の一般表示モードの表示領域を異ならせ、それぞれの表示が行われるようにしている。具体的には、ＡＲ－表示モードの表示領域を車両のウィンドシールドのほぼ全面とすると共に、ＡＲ－ＨＵＤの一般表示モードの表示領域をウィンドシールドの一部分としている。

特開２０１８－１４４６９０号公報

上記の車両表示装置では、ＡＲ－表示モードに対応したウィンドシールドのほぼ全面に映像の投射を行うことができるプロジェクタを用いて、ＡＲ－ＨＵＤの一般表示モードの際にはウィンドシールドの一部分のみの投射を行うことになる。プロジェクタが投射する映像を直接もしくはミラーで反射させてウィンドシールドの表示部に表示する場合、表示部のほぼ全面に画像表示する場合と一部のみに画像表示する場合、いずれも同様の電力が必要で、同様の発熱が生じる。これは、表示部の一部のみに画像表示する場合であっても、ほぼ全面に画像表示する場合と同様の輝度が必要となるが、いずれの場合にもプロジェクタを同様の電力で駆動することになるためである。このように、表示部の一部のみに画像表示する場合であっても、ほぼ全面に画像表示する場合と同様の電力が必要になり、また同様の発熱が生じることになるため、効率が良くない。

本発明は上記点に鑑みて、表示部の一部のみに画像表示を行う狭領域表示の場合に、それよりも広い範囲で画像表示を行う大画面表示の場合と比較して、消費電力が低減でき、発熱量を低下させることができる車両用のＷＳＤ装置を提供することを第１の目的とする。また、狭領域表示の場合に大画面表示の場合よりも輝度を高くできるようにして、効率を良くした車両用のＷＳＤ装置を提供することを第２の目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、車両（Ｖ）におけるウィンドシールド（２）に備えられた表示部（３）対して映像を投射し、該表示部に表示画像を視認可能とするＷＳＤ装置であって、映像の投射を行うプロジェクタ（１１）と、プロジェクタと表示部との間に配置され、プロジェクタが投射する映像の表示部での描画範囲を広い範囲として大画面表示する大画面表示モードと、大画面表示よりも表示部での描画範囲を狭い範囲として狭領域表示する狭領域表示モードとの切替えを行うコンバージョンレンズモジュール（１２）と、を有している。

このように、１つのプロジェクタを用いて、プロジェクタから表示部への表示画像の投射経路内にコンバージョンレンズモジュールを配置するか否かに基づき、狭領域表示と大画面表示との切替えを行うことができる。そして、狭領域表示が行われる場合には大画面表示が行われる場合と比較して消費電力を低減しても所望の輝度が得られる。このため、消費電力を低減する場合には、発熱量も小さくでき、効率の良いＷＳＤ装置とすることが可能となる。また、狭領域表示の場合に大画面表示の場合からの消費電力の低減量を少なくする、もしくは消費電力の低減を行わないようにすることもできる。その場合には、狭領域表示の場合に大画面表示の場合よりも輝度を高めることが可能となり、高い視認性を得ることができて、効率を良くすることが可能となる。

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。

本発明の第１実施形態にかかるＷＳＤシステムが適用された車両の模式図である。 トーリックレンズの斜視図である。 シリンドリカルレンズの斜視図である。 プロジェクタの前に配置されるコンバージョンレンズモジュール（以下、ＣＬＭという）の断面模式図である。 ＣＬＭを用いずに大画面表示を行う場合の様子を示した図である。 ＣＬＭを用いて狭領域表示を行う場合の様子を示した図である。 狭領域表示の様子を示した模式図である。 大画面表示の様子を示した模式図である。 ＷＳＤ装置の制御系の詳細を示したブロック図である。 狭領域表示が行われる場合の表示形態の一例を示した模式図である。 大画面表示が行われる場合の表示形態の一例を示した模式図である。 表示制御処理の詳細を示したフローチャートである。 第１実施形態の変型例で説明するプロジェクタの前に配置されるＣＬＭの断面模式図である。 ＣＬＭを用いずに狭領域表示を行う場合の様子を示した図である。 ＣＬＭを用いて大画面表示を行う場合の様子を示した図である。 第２実施形態で説明する透過率を可変できる表示部の詳細を示した図である。 第３実施形態で説明する狭領域表示をウィンドシールドの上方位置と下方位置とで行う場合の表示形態の一例を示した模式図である。 図１０の表示を行う場合のプロジェクタの前に配置されるＣＬＭの断面模式図である。 ＣＬＭを用いずに大画面表示を行う場合の様子を示した図である。 ＣＬＭを用いて狭領域表示を行う場合の様子を示した図である。 他の実施形態で説明する狭領域表示の表示形態の他の例を示した模式図である。 他の実施形態で説明する狭領域表示の表示形態の他の例を示した模式図である。 他の実施形態で説明するＷＳＤ装置の制御系の詳細を示したブロック図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

（第１実施形態）
第１実施形態にかかるＷＳＤ装置が適用されたＷＳＤシステムについて説明する。ＷＳＤシステムは、車両に備えられるものであり、ウィンドシールドに備えられた表示部に表示画像を投射することで、ドライバを含む乗員に対して車両走行に関する各種情報を提供したり、エンターテインメント用表示を提供する。

図１に示すＷＳＤシステムは、例えば車両Ｖのインストルメントパネル１内に収容されたＷＳＤ装置１０より、ウィンドシールド２の表示部３に表示画像を投射することで、乗員に表示画像を視認可能とする。表示部３は、例えばウィンドシールド２を構成する積層ガラス２ａ、２ｂに対して透明スクリーンフィルム３ａを挟み込むことで構成される。表示部３の範囲については任意であるが、好ましくはウィンドシールド２の全面とされると良い。このような表示部３が備えられたウィンドシールド２は、ドライバが車両Ｖの前景を確認できるように外光を透過する透過性を有しつつも、ＷＳＤ装置１０から投射された映像を反射してドライバに視認できるようになっている。

ＷＳＤ装置１０は、プロジェクタ１１やＣＬＭ１２などを備えた構成とされている。

プロジェクタ１１は、例えばＤＬＰ（登録商標）、液晶プロジェクタ、ＬＳＭ（レーザスキャンモジュール）などの映像を投射できる表示装置であり、表示部３に向けられて配置されている。プロジェクタ１１が投射する映像については、後述する表示制御電子制御装置（以下、ＥＣＵという）２０から伝えられる画像データに基づいて決められる。

ＣＬＭ１２は、プロジェクタ１１が投射する映像の表示部３での描画範囲を設定するものであり、ピント位置を変えずに表示部３に描画される画角を変換させることができるようになっている。具体的には、ＣＬＭ１２は、プロジェクタ１１が投射する映像の表示部３での描画範囲を広い範囲として大画面表示する場合と狭い範囲として狭領域表示する場合との切替えを行う。例えば、ＣＬＭ１２に備えられる光学系としては、図２Ａに示すようなトーリックレンズや図２Ｂに示すようなシリンドリカルレンズなどの非回転対称レンズが挙げられる。

トーリックレンズは、少なくとも片面がトロイダル面で構成されたレンズである。トロイダル面は、一方向とその垂直方向との曲率が変えられた曲面である。このため、トーリックレンズは、透過する光を一方向と他方向とで異なった比率で拡大させることができる。ＣＬＭ１２の光学系としてトーリックレンズを用いる場合、例えば、図３Ａに示すように凹型レンズ１２ａと凸型レンズ１２ｂを組み合わせて用いられる。具体的には、凹型レンズ１２ａと凸型レンズ１２ｂがプロジェクタ１１の出力部に備えられるレンズ１１ａの中心軸に沿って順に並べられる。そして、凹型レンズ１２ａと凸型レンズ１２ｂは、共に、ウィンドシールド２の上下方向に沿う方向を一方向、車幅方向に沿う方向がその垂直方向とされ、一方向の曲率がその垂直方向の曲率よりも大きくなるように配置される。

シリンドリカルレンズは、少なくとも片面がシリンドリカル面で構成されたレンズである。シリンドリカル面は、円柱面で構成された曲面である。このため、トーリックレンズは、透過する光をＸ方向とＹ方向とで異なった比率で拡大させることができる。ＣＬＭ１２の光学系としてシリンドリカルレンズを用いる場合も、例えば図３Ａに示す組み合わせおよび配置とされる。そして、シリンドリカルレンズで構成された凹型レンズ１２ａと凸型レンズ１２ｂは、共に、ウィンドシールド２の上下方向に沿う方向をＹ方向、車幅方向に沿う方向がＸ方向となるように配置される。

また、ＣＬＭ１２には図示しないモータ等の駆動用アクチュエータが備えられており、駆動用アクチュエータによって移動させられることで、ＣＬＭ１２の切替え、つまり狭領域表示を行う位置と大画面表示を行う位置との切替えを行う。

例えば、図３Ａの組み合わせの場合、ＣＬＭ１２を介してプロジェクタ１１から投射が行われることで、描画範囲を狭めることができる。具体的には、図３Ｂに示すように、ＣＬＭ１２が配置されていない状態においては、プロジェクタ１１の出力部に備えられるレンズ１１ａにて投射された光が広範囲に広がることで描画範囲が広くなる。これに対して、図３Ｃに示すように、ＣＬＭ１２が配置された状態においては、凹型レンズ１２ａと凸型レンズ１２ｂを通過することで、プロジェクタ１１から投射された光の範囲が狭められ、描画範囲が狭くなる。

したがって、図４Ａに示すように、プロジェクタ１１が投射する映像がＣＬＭ１２を介して表示部３に描画される場合には、ＣＬＭ１２が描画範囲を狭めることで狭領域表示が行われる。また、図４Ｂに示すように、プロジェクタ１１が投射する映像がＣＬＭ１２を介さずに表示部３に描画される場合には、ＣＬＭ１２による描画範囲の調整が行われなくなって大画面表示が行われる。大画面表示については、狭領域表示よりも広い範囲であればどのような描画範囲とされていても良いが、ここではウィンドシールド２の全面としている。これらプロジェクタ１１の投射する映像を通過させる位置と通過させない位置へのＣＬＭ１２の移動が駆動用アクチュエータによって行われるようになっている。

なお、ここではプロジェクタ１１が投射する映像がＣＬＭ１２を通して表示部３に導かれる場合には描画範囲が狭まり、通さずに表示部３に導かれる場合には描画範囲が広がる関係となるように図３Ａに示す配置としている。しかしながら、図３Ａに示す配置であっても、凹型レンズ１２ａと凸型レンズ１２ｂの焦点位置によっては、その関係が逆になるため、その関係を満たすように凹型レンズ１２ａと凸型レンズ１２ｂの焦点位置を設定している。

このように構成されるＷＳＤ装置１０を用い、ＣＬＭ１２の位置の切替えに基づいて表示部３への映像の投射を行うことで、狭領域表示と大画面表示の両方を行うことが可能となる。

次に、ＷＳＤシステムにおけるＷＳＤ装置１０の制御系について、図５に示すブロック図を参照して説明する。

図５に示すように、ＷＳＤ装置１０は、表示制御ＥＣＵ２０から伝えられる各種情報に基づいて表示部３での表示画像の投射を行う。表示制御ＥＣＵ２０は、各種ＥＣＵ３０～３９と車内ＬＡＮ（Local Area Network）４０を介して通信可能とされており、各種ＥＣＵ３０～３９から伝えられる各種情報に基づいてＷＳＤ装置１０で投射を行う表示画像に関する各種情報を生成している。具体的には、表示制御ＥＣＵ２０には、高精度位置測位用ロケータＥＣＵ３０、ナビゲーションＥＣＵ３１、ドライバモニタＥＣＵ３２、通信用ＥＣＵ３３からの各種情報が入力されている。また、表示制御ＥＣＵ２０には、車両情報ＥＣＵ３４、周辺監視ＥＣＵ３５、運転支援ＥＣＵ３６、エンジンＥＣＵ３７、オーディオＥＣＵ３８、エアコンＥＣＵ３９などからの各種情報も入力されている。

高精度位置測位用ロケータＥＣＵ３０は、高精度地図情報、全球測位衛星システム（ＧＮＳＳ）信号、ジャイロセンサ信号、車速信号、加速度センサ信号、周辺監視ＥＣＵ３５が検出した車両周囲情報などに基づいて、自車の現在位置を高精度に検出する。そして、高精度位置測位用ロケータＥＣＵ３０は、検出した自車の現在位置に関する情報である自車位置情報を車内ＬＡＮ４０に伝える。

ナビゲーションＥＣＵ３１は、高精度位置測位用ロケータＥＣＵ３０から自車位置情報を取得し、ナビゲーション用地図情報を用いて各種処理を行うと共に、その処理により得た各種情報を車内ＬＡＮ４０に伝える。例えば、ナビゲーションＥＣＵ３１は、各種処理として、自車の現在位置が道路上に存在しているか否かの情報を生成したり、自車の現在位置から目的地までの誘導経路の情報を演算したり、直進や右左折などの経路案内情報を生成したりする。

ドライバモニタＥＣＵ３２は、図示しないＤＳＭ（Driver Status Monitor）を制御して、ドライバの顔の位置、向き、視線方向などのドライバ状況を検出し、それらの情報を車内ＬＡＮ４０に伝える。例えば、ＤＳＭは、車室内に備えられた近赤外光源および近赤外カメラと、これらを制御する制御ユニット等とによって構成される。そして、ドライバモニタＥＣＵ３２は、近赤外光源からドライバに向けて近赤外光を照射させると共にその様子を近赤外カメラによって撮影させ、その撮像画像を画像解析することでドライバの顔の位置、向き、視線方向を検出している。

通信用ＥＣＵ３３は、モバイル通信やＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communications）などによって車両外部の機器と通信する機能、Ｗｉ－ＦｉやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）やＵＳＢケーブルなどによって携帯端末と通信する機能等を有する。通信用ＥＣＵ３３は、車内ＬＡＮ４０を通じて伝えられた他のＥＣＵからの情報を車両外部の機器や携帯端末に送信したり、車両外部の機器や携帯端末から各種情報を受信して車内ＬＡＮ４０に伝えたりしている。

車両情報ＥＣＵ３４は、各種車両状態に関する情報を取得し、車内ＬＡＮ４０に伝えている。具体的には、車両情報ＥＣＵ３４は、車速、燃料残量、加減速度、ステアリング舵角、ヨー角速度、バッテリ電圧値、各種のスイッチの状態に関する情報を取得している。スイッチの状態に関する情報としては、例えば、ヘッドランプスイッチやドアロックスイッチの状態などが挙げられる。また、スイッチの状態に関する情報には、ドライバ主体の運転か自動運転等の運転支援制御に基づくドライバ主体ではない運転を設定する運転モード設定スイッチの状態に関する情報が挙げられる。また、スイッチの状態に関する情報としては、狭領域表示と大画面表示の設定や表示内容の設定を行う表示設定スイッチの状態に関する情報等もある。

周辺監視ＥＣＵ３５は、自車の周辺環境を監視するための各種情報を取得し、各種処理を行って必要な情報を車内ＬＡＮ４０に伝える。例えば、周辺監視ＥＣＵ３５は、図示しない周辺監視センサでの検出結果に基づいて、歩行者や他車両などの移動する動的物標および路上の構造物や走行区画線などの静止している静的物標といった自車周辺の対象物を検出し、その情報を車内ＬＡＮ４０に伝えている。周辺監視センサとしては、自車周囲の所定範囲を撮像する周辺監視カメラ、自車周囲の所定範囲に探査波を送信するミリ波レーダ、ソナー、ＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging）等の探査波センサが挙げられる。周辺監視カメラは、自車の周辺画像を撮影し、その撮像データを検出結果として周辺監視ＥＣＵ３５へ出力する。探査波センサは、探査波を出力すると共にその反射波を取得することで得られた物標との相対速度や相対距離および物標が存在する方位角などの検出結果を周辺監視ＥＣＵ３５に逐次出力する。

運転支援ＥＣＵ３６は、ＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）制御や、レーンキープ制御などの運転支援制御を実行する。運転支援ＥＣＵ３６は、運転支援制御の状態に関連する種々の情報を入手し、それを車内ＬＡＮ４０に伝えている。

エンジン（Ｅ／Ｇ）－ＥＣＵ３７は、エンジン制御を実行することで駆動トルクの調整などを行っている。エンジンＥＣＵ３７は、エンジン回転数や冷却水温、シフト位置、ハイブリッド駆動制御状態などのエンジン制御に関する各種情報を取得し、その情報を車内ＬＡＮ４０に伝えている。

オーディオＥＣＵ３８は、ラジオやＴＶやＣＤ／ＤＶＤやＵＳＢオーディオ等を制御する機能を有し、各オーディオ装置のＡＶ情報を取得し、車内ＬＡＮ４０に伝えている。

エアコンＥＣＵ３９は、エアコン制御を実行することで室内温度や送風量、送風モードの切替え等の制御を行うものであり、これらのエアコン制御に関する各種情報を取得し、その情報を車内ＬＡＮ４０に伝えている。

表示制御ＥＣＵ２０は、各種ＥＣＵ３０～３９から車内ＬＡＮ４０に伝えられた各種情報の中から表示部３への画像表示に係わる情報を取得し、取得した情報に基づいてＷＳＤ装置１０で投射を行う映像に関する情報を生成している。本実施形態の場合、表示制御ＥＣＵ２０は、複数の出力ポートを有しており、各出力ポートから異なる表示内容に対応する各種情報をＷＳＤ装置１０に出力している。

例えば、表示部３での画像表示によって車両に関する様々な情報を表示する場合、表示制御ＥＣＵ２０は、ＷＳＤ装置１０にて表示部３にメータ表示情報、ＨＵＤ表示情報、センターディスプレイ映像信号、電子ミラー映像信号などを各種情報として伝える。そして、それら各種情報に基づいて、ＷＳＤ装置１０は、メータ表示、ＨＵＤ表示、センターディスプレイ映像表示、電子ミラー映像表示を行う。

メータ表示としては、例えば、車両情報ＥＣＵ３４から伝えられる各種車両状態に関する情報に基づく車速、燃料残量の表示や、エンジンＥＣＵ３７から伝えられるエンジン回転数、冷却水温、シフト位置、ハイブリッド駆動制御状態に関する表示が行われる。

ＨＵＤ表示情報としては、例えば、ナビゲーションＥＣＵ３１から伝えられる誘導経路の情報や経路案内情報に関する表示、さらには周辺監視ＥＣＵ３５から伝えられる自車の周辺の歩行者などの各種物標に関する表示が行われる。

センターディスプレイ映像表示としては、エアコンＥＣＵ３９、ナビゲーションＥＣＵ３１およびオーディオＥＣＵ３８から伝えられる各種情報に基づくエアコン操作画面表示、ナビゲーション地図画面表示およびオーディオ操作画面表示などが挙げられる。

電子ミラー映像表示としては、周辺監視ＥＣＵ３５から送られる周辺監視カメラで撮影された車両右後方および左後方の画像データに基づいて、サイドミラーで映し出される車両右後方および左後方の画像と対応する画像の表示が行われる。

また、通信用ＥＣＵ３３にて車両外部の機器や携帯端末との間の通信を行って様々な情報を取得できることから、車両外部から得られる情報、例えば天気情報や渋滞・事故情報などの交通情報のような車両外部情報の画像表示を行うこともできる。また、車両外部から得られる情報として、車両走行と関係のないエンターテインメント用の画像情報を得て、例えば映画の画像表示を行うこともできる。

これら各表示は、それぞれが表示部３のうちの所定位置、例えばインストルメントパネルにスピードメータやタコメータなどの各種メータ計器が個々に配置されている場合と同じ位置に表示される。例えば、狭領域表示の場合、図６Ａのように、図中一点鎖線で囲んだ部分を狭領域表示の表示範囲１００としている。そして、図中破線で示したように、メータ表示１０１は表示部３のうちのドライバの前方位置、ＨＵＤ表示１０２はメータ表示１０１の上方位置に表示される。また、センターディスプレイ映像表示１０３は中央位置から助手席前方位置、つまりメータ表示１０１やＨＵＤ表示１０２よりもドライバから離れた位置に表示される。また、電子ミラー映像表示１０４は表示部のうちの右端および左端に表示される。

一方、大画面表示の場合、例えば、図６Ｂのように、図中一点鎖線で囲んだ部分、つまりウィンドシールド２の全面を大画面表示の表示範囲１００としている。ここでは、大画面表示の場合でも、表示部３のうちの下方位置には、狭領域表示と同様の各表示を行い、残りの部分で他の表示を行うようにしている。

これら狭領域表示と大画面表示の各表示は、表示設定スイッチでの設定に基づいて表示形態が切り替えられる。例えば、ドライバ主体の運転の場合には狭領域表示が行われ、ドライバ主体の運転ではなく、かつ、表示設定スイッチを通じてドライバが大画面表示のモードを選択していれば大画面表示が行われる。また、表示設定スイッチを通じて、表示内容が設定されていれば、その設定された表示内容に基づいた表示が行われる。表示内容については様々に設定可能であり、例えばメータ表示１０１、ＨＵＤ表示１０２、センターディスプレイ映像表示１０３、電子ミラー映像表示１０４の中からいずれかもしくはその全部を選択して行う形態や、これらの表示とは異なる表示を行う形態とすることができる。その場合、図６Ｂのように、メータ表示１０１、ＨＵＤ表示１０２、センターディスプレイ映像表示１０３、電子ミラー映像表示１０４を表示しつつ、残りの部分でドライバが設定した他の表示を行う形態でも良いし、他の表示のみ行う形態でも良い。特に、自動運転において大画面表示を行う場合には、必ずしもドライバがメータ表示１０１、ＨＵＤ表示１０２、センターディスプレイ映像表示１０３、電子ミラー映像表示１０４を視認しなくても良い場合がある。そのような場合には、大画面表示のすべてでエンターテインメント用表示を行うなどとすることもできる。

このとき、大画面表示と狭領域表示いずれの場合においても、表示制御ＥＣＵ２０は、ドライバモニタＥＣＵ３２からドライバの顔の位置、向き、視線方向などのドライバ状況を加味して表示部３中における画像表示位置を決めている。例えば、ドライバの顔の位置が所定の高さである場合を基準位置として、それよりも顔の位置が高い人であれば画像表示位置を基準位置よりも高くし、低い人であれば画像表示位置を基準位置よりも低くしている。また、顔の向きや視線方向に基づき、画像表示位置をその視線方向に合せて調整しても良い。

次に、上記のように構成されたＷＳＤシステムの作動について、図７に示す表示制御ＥＣＵ２０が実行する表示制御処理のフローチャートを参照して説明する。なお、表示制御処理は、イグニッションスイッチなどの車両の起動スイッチがオンされているときに所定の制御周期毎に実行される。

まず、ステップＳ１００に示すように、運転モードが取得される。この処理については、車両情報ＥＣＵ３４から伝えられる運転モード設定スイッチの状態に関する情報を取得することで行われる。

続いて、ステップＳ１１０に進み、運転モードがドライバ主体の運転モードであるか否かを判定する。ここで、運転モード設定スイッチの状態がドライバ主体の運転となっていれば肯定判定され、自動運転等の運転支援制御に基づくドライバ主体ではない運転となっていれば否定判定される。

そして、ステップＳ１１０で肯定判定された場合にはステップＳ１２０に進み、狭領域表示モードを設定する。狭領域表示モードが設定されると、表示制御ＥＣＵ２０から車内ＬＡＮ４０を通じてＷＳＤ装置１０に対して狭領域表示モードが設定されていることが伝えられる。また、ステップＳ１３０に進んで各種ＥＣＵ３０～３９から伝えられる各種情報に基づいて表示内容取得が行われたのち、ステップＳ１４０に進んでステップＳ１２０で取得された表示内容への表示更新が行われる。

このようにして、図６Ａに示すように、ウィンドシールド２に備えられた表示部３の一部を用いた狭領域表示が行われる。このときの表示内容については、例えば表示設定スイッチを通じて設定された表示内容としたり、走行中に表示すべきと法規などで決められている表示内容としたりすることができる。画像表示位置については、ドライバの顔の位置、向き、視線方向などのドライバ状況を加味して設定している。また、狭領域表示が行われる場合、大画面表示を行う場合と比較してプロジェクタ１１の電力を小さくする。すなわち、狭領域表示が行われる場合、プロジェクタ１１の投射する表示画像の表示範囲がＣＬＭ１２によって大画面表示が行われる場合よりも縮められ、光の密度が高くなるため、プロジェクタ１１の電力を小さくしても大画面表示と同様の輝度が得られる。このため、例えば、大画面表示の面積に対する狭領域表示の面積の比と対応させてプロジェクタ１１の電力を小さくしている。

一方、ステップＳ１１０で否定判定された場合にはステップＳ１５０に進み、大画面表示モードが設定されているか否かを判定する。ここで、表示設定スイッチを通じて大画面表示モードが設定されていれば肯定判定され、設定されていなければ否定判定される。そして、否定判定された場合にはステップＳ１２０～Ｓ１４０に進んで上記と同様の狭領域表示が行われ、肯定判定された場合にはステップＳ１６０に進む。

ステップＳ１６０では、大画面表示モードを設定する。大画面表示モードが設定されると、表示制御ＥＣＵ２０から車内ＬＡＮ４０を通じてＷＳＤ装置１０に対して大画面表示モードが設定されていることが伝えられる。また、ステップＳ１７０に進んで各種ＥＣＵ３０～３９から伝えられる各種情報に基づいて表示内容取得が行われたのち、ステップＳ１８０に進んでステップＳ１７０で取得された表示内容への表示更新が行われる。

このようにして、図６Ｂに示すように、ウィンドシールド２に備えられた表示部３の全面を用いた大画面表示が行われる。このときの表示内容については、例えば表示設定スイッチを通じて設定された表示内容とする。また、走行中に表示すべきと法規などで決められている表示内容があれば、それを含んだ表示内容としつつ大画面表示を行うことができる。その場合、法規などで決められている表示内容については、例えば狭領域表示の際に表示される位置にのみ表示し、表示部３のうちの残りの部分に、表示設定スイッチを通じて設定された表示内容が表示されるようにすると良い。このようにすれば、より乗員が見たい表示内容を大きな表示で見ることが可能となる。例えば、車両走行に関係する表示内容だけでなく、エンターテインメント用表示のような車両走行と関係のない表示内容についても表示できる。

以上説明したように、１つのプロジェクタ１１を用いて、プロジェクタ１１から表示部３への表示画像の投射経路内にＣＬＭ１２を配置するか否かに基づいて、狭領域表示と大画面表示との切替えを行うことができる。そして、狭領域表示が行われる場合には大画面表示が行われる場合と比較して消費電力を低減できることから、発熱量も小さくでき、効率の良いＷＳＤ装置１０とすることが可能となる。

（第１実施形態の変形例）
上記第１実施形態では、プロジェクタ１１から表示部３への表示画像の投射経路内にＣＬＭ１２を配置した場合に狭領域表示が行われるようにし、ＣＬＭ１２が配置されない場合に大画面表示が行われるようにした。これに対して、プロジェクタ１１から表示部３への表示画像の投射経路内にＣＬＭ１２を配置されない場合に狭領域表示が行われるようにし、ＣＬＭ１２が配置される場合に大画面表示が行われるようにしても良い。このような関係は、例えば図３Ａに示したような凹型レンズ１２ａと凸型レンズ１２ｂの配置において、これらの焦点距離を第１実施形態と異ならせるようにするだけでも可能である。

また、図８Ａのように、凹型レンズ１２ａと凸型レンズ１２ｂの配置を逆にし、プロジェクタ１１から近い順に凸型レンズ１２ｂと凹型レンズ１２ａが配置されるようにしても良い。図８Ａの組み合わせの場合、ＣＬＭ１２を介してプロジェクタ１１から投射が行われることで、描画範囲を広げることができる。具体的には、図８Ｂに示すように、ＣＬＭ１２が配置されていない状態においては、プロジェクタ１１の出力部に備えられるレンズ１１ａにて投射された光が狭い範囲にしか広がらないため描画範囲が狭くなる。これに対して、図８Ｃに示すように、ＣＬＭ１２が配置された状態においては、凸型レンズ１２ｂと凹型レンズ１２ａを通過することで、プロジェクタ１１から投射された光の範囲が広げられ、描画範囲が広くなる。したがって、図８Ａの組み合わせとすることで、プロジェクタ１１から表示部３への表示画像の投射経路内にＣＬＭ１２を配置されない場合に狭領域表示が行われるようにし、ＣＬＭ１２が配置される場合に大画面表示が行われるようにすることができる。

勿論、この場合にも、各レンズの焦点距離によっては、第１実施形態と同様、プロジェクタ１１から表示部３への表示画像の投射経路内にＣＬＭ１２を配置した場合に狭領域表示が行われ、ＣＬＭ１２が配置されない場合に大画面表示が行われるようにできる。

（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して表示部３の構成を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

第１実施形態では、ウィンドシールド２の全面に表示部３を備えて大画面表示が行えるようにしているが、車両においては、ドライバの運転に支障を来さないように、ウィンドシールド２の透過率を高くしなければならない。ところが、透過率を上げると、散乱される光量が低下することでスクリーンとしての効率が低下し、結果として表示が暗くなるという課題がある。表示が暗くなる分、プロジェクタ１１の電力を高くすることで補うことができるが、プロジェクタ１１の消費電力増大、それに伴う発熱量増大、それを解決するための放熱部品の増大という課題を発生させることになる。このため、プロジェクタ１１の電力を高くしなくても、効率を向上させられるようにすることが望ましい。

そこで、本実施形態では、図９に示すように、表示部３を積層構造とし、ウィンドシールド２を構成する積層ガラス２ａ、２ｂに対して透明スクリーンフィルム３ａに加えて透過率を変化させられる透過率可変フィルム３ｂを挟みこんだ構造とする。具体的には、透明スクリーンフィルム３ａが車室内側、透過率可変フィルム３ｂが透明スクリーンフィルム３ａよりも車室外側となるようにして積層されることで表示部３を構成している。

透過率可変フィルム３ｂとしては、例えばエレクトロクロミック、ガスクロミックなどを用いることができ、電荷の印加などに基づいて透過率を可変させられるようになっている。

このため、大画面表示を行う場合に画像表示の輝度が十分では無い場合には、電荷を印加して透過率を低下させることで、画像表示を乗員が見やすくなるようにすることができる。例えば、電源ラインを透過率可変フィルム３ｂに接続し、ドライバが図示しない透過率可変操作スイッチを押下すると透過率を可変させられるようにしたり、大画面表示を行う場合に自動的に透過率可変フィルム３ｂの透過率を低下させる制御を行うようにする。これにより、大画面表示の際でも乗員が確実に画像表示を確認することができる。

（第３実施形態）
第３実施形態について説明する。本実施形態は、第１、第２実施形態に対して狭領域表示の表示範囲を変更したものであり、その他については第１、第２実施形態と同様であるため、第１、第２実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

上記第１、第２実施形態では、狭領域表示を行う場合に、ウィンドシールド２の下方位置に画像表示を行うようにしているが、本実施形態では、図１０に示すように、下方位置と上方位置を表示範囲１００として画像表示を行う。このように、狭領域表示を行う場合、必ずしもウィンドシールド２の下方位置に画像表示を行う形態だけでなく、他の位置に画像表示を行っても良いし、複数箇所に分けて行うようにしても良い。

その場合、例えば図１１Ａに示すように、凹型レンズ１２ａを二段の凹部を有する構成にすると共に、凸型レンズ１２ｂについても二段の凸部を有する構成にすることで、ウィンドシールド２の下方位置と上方位置に画像表示を行うことができる。

例えば、図１１Ａの組み合わせの場合、ＣＬＭ１２を介してプロジェクタ１１から投射が行われることで、描画範囲を上下に分割することができる。具体的には、図１１Ｂに示すように、ＣＬＭ１２が配置されていない状態においては、プロジェクタ１１の出力部に備えられるレンズ１１ａにて投射された光が広範囲に広がることで描画範囲が広くなり、表示部３のほぼ全域に描画される。これに対して、図１１Ｃに示すように、ＣＬＭ１２が配置された状態においては、凹型レンズ１２ａと凸型レンズ１２ｂを通過することで、プロジェクタ１１から投射された光の範囲が狭められ、上下に分割されるように縮められる。これにより、ウィンドシールド２の下方位置と上方位置に画像表示を行うことが可能となる。

（他の実施形態）
本開示は、上記した実施形態に準拠して記述されたが、当該実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

上記各実施形態では、狭領域表示を全画面表示に対して車両の高さ方向において表示範囲を縮小させたものとしたが、狭領域表示の表示範囲の縮小のさせ方については任意である。例えば、図１２Ａに示すように、大画面表示の表示範囲１００ａに対して狭領域表示の表示範囲１００ｂが上側からと左側からの二方向において縮小される形態とすることができる。つまり、狭領域表示の表示範囲１００ｂのうちのドライバ側の端部および下端は固定のまま、助手席側の端部および上端が表示範囲縮小によって移動させられるようにすることができる。また、図１２Ｂに示すように、大画面表示の表示範囲１００ａに対して狭領域表示の表示範囲１００ｂが上側からと左右両側からの三方向において縮小される形態とすることもできる。つまり、狭領域表示の表示範囲１００ｂうちの下端は固定のまま、左右両側の端部および上端が表示範囲縮小によって移動させられるようにすることができる。なお、狭領域表示の表示範囲１００ｂの縮小のさせ方については、ＣＬＭ１２に備えられる光学系の形状や配置関係によって任意に調整可能である。

また、上記各実施形態では、大画面表示をウィンドシールド２の全面を用いて行う場合について説明したが、必ずしも全面を用いる必要は無い。また、ウィンドシールド２の全面を用いることには、ウィンドシールド２のほぼ全面である場合も含まれ、完全にウィンドシールド２の全面が用いられていなくても良い。

また、上記各実施形態では、図５に示したように、表示制御ＥＣＵ２０に複数の出力ポートが備えられていて、それぞれから通信によって別々に各種情報がＷＳＤ装置１０に出力されるようにしている。これは車両Ｖのグレードなどに応じて、複数の出力ポートのうちの一部から出力される情報を用いた表示のみを行う場合もあるためであり、このような形態とすることで、複数のグレードに対応でき、汎用性を持たせることが可能になる。ただし、これは一例を挙げたに過ぎず、図１３に示すように、表示制御ＥＣＵ２０に１つの出力ポートのみを備えるようにし、複数の通信をまとめたシリアル通信によってＷＳＤ装置１０に各種情報が伝えられる形態としても良い。

また、上記実施形態では、狭領域表示とする場合に、レーザ光源からのレーザ光の出力を低下させても大画面表示とする場合と同じ輝度が得られることから、レーザ光源の消費電力の低減を図ることが可能となっている。しかしながら、必ずしも狭領域表示の輝度を大画面表示の輝度と同じにする必要はないため、狭領域表示の場合に大画面表示の場合からの消費電力の低減量を少なくする、もしくは消費電力の低減を行わないようにすることもできる。このようにすれば、狭領域表示の場合に大画面表示の場合よりも輝度を高めることが可能となり、高い視認性を得ることができ、効率を良くできるという効果が得られる。特に、車両の運転に必要な情報、車速、エンジン回転数、燃料残量のような重要な情報については、高輝度で表示させて視認性を高められるようにすると好ましい。

本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

２ ウィンドシールド
２ａ、２ｂ 積層ガラス
３ 表示部
３ａ 透明スクリーンフィルム
３ｂ 透過率可変フィルム
１０ ＷＳＤ装置
１１ プロジェクタ
１２ ＣＬＭ
１２ａ 凹型レンズ
１２ｂ 凸型レンズ

Claims (8)

1. 車両（Ｖ）におけるウィンドシールド（２）に備えられた表示部（３）に対して映像を投射し、該表示部に表示画像を視認可能とするウィンドシールドディスプレイ装置であって、
   前記映像の投射を行うプロジェクタ（１１）と、
   前記プロジェクタと前記表示部との間に配置され、前記プロジェクタが投射する映像の前記表示部での描画範囲を広い範囲として大画面表示する大画面表示モードと、前記大画面表示よりも前記表示部での描画範囲を狭い範囲として狭領域表示する狭領域表示モードとの切替えを行うコンバージョンレンズモジュール（１２）と、を有している、ウィンドシールドディスプレイ装置。
2. 前記プロジェクタから投射される映像が前記コンバージョンレンズモジュールを介して前記表示部に投射されることで前記狭領域表示モードとされ、
   前記プロジェクタから投射される映像が前記コンバージョンレンズモジュールを介さずに前記表示部に投射されることで前記大画面表示モードとされる、請求項１に記載のウィンドシールドディスプレイ装置。
3. 前記プロジェクタから投射される映像が前記コンバージョンレンズモジュールを介して前記表示部に投射されることで前記大画面表示モードとされ、
   前記プロジェクタから投射される映像が前記コンバージョンレンズモジュールを介さずに前記表示部に投射されることで前記狭領域表示モードとされる、請求項１に記載のウィンドシールドディスプレイ装置。
4. 前記コンバージョンレンズモジュールは、非回転対称なレンズで構成されている、請求項２または３に記載のウィンドシールドディスプレイ装置。
5. 前記コンバージョンレンズモジュールは、トーリックレンズもしくはシリンドリカルレンズにて構成されている、請求項４に記載のウィンドシールドディスプレイ装置。
6. 前記大画面表示は、前記ウィンドシールドの全面を用いた表示とされ、
   前記狭領域表示は、前記ウィンドシールドのうちの下方位置を用いた表示とされる、請求項１ないし５のいずれか１つに記載のウィンドシールドディスプレイ装置。
7. 前記大画面表示は、前記ウィンドシールドの全面を用いた表示とされ、
   前記狭領域表示は、前記ウィンドシールドのうちの上方位置および下方位置を用いた表示とされる、請求項１ないし５のいずれか１つに記載のウィンドシールドディスプレイ装置。
8. 請求項１ないし７のいずれか１つに記載のウィンドシールドディスプレイ装置（１０）と、
   前記ウィンドシールドに備えられた前記表示部と、を有し、
   前記表示部は、
   前記ウィンドシールドディスプレイ装置から投射された映像が表示される透明スクリーンフィルム（３ａ）と、
   前記透明スクリーンフィルムよりも車室外側に配置され、透過率が可変となる透過率可変フィルム（３ｂ）と、を有した構成とされている、ウィンドシールドディスプレイシステム。

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