WO2015162836A1 - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

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WO2015162836A1
WO2015162836A1 PCT/JP2015/000990 JP2015000990W WO2015162836A1 WO 2015162836 A1 WO2015162836 A1 WO 2015162836A1 JP 2015000990 W JP2015000990 W JP 2015000990W WO 2015162836 A1 WO2015162836 A1 WO 2015162836A1
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crystal panel
light
sun
filter
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孝啓 南原
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株式会社デンソー
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    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/006—Filter holders

Definitions

  • the present disclosure relates to a head-up display device (hereinafter, referred to as a HUD device) that is mounted on a moving body and projects an image onto a projection member on the moving body so that a virtual image of the image can be visually recognized by an occupant.
  • a head-up display device hereinafter, referred to as a HUD device
  • a HUD device that is mounted on a moving body and displays a virtual image of the image so as to be visually recognized by an occupant by projecting an image onto a projection member.
  • the HUD device described in Patent Document 1 includes a projector that projects an image, and a magnifying lens as a magnifying optical system that magnifies and projects an image from the projector onto a projection member.
  • the control part of patent document 1 estimates the relative position of the sun with respect to a vehicle based on position information.
  • Patent Literature 1 based on these pieces of information, the reflected light on the surface through which sunlight passes through the magnifying lens is estimated, and it is determined whether the reflection angle of the reflected light is within a preset angle range. And the magnifying lens is rotated based on the determination. With such a configuration, an enlarged image with good visibility that does not include noise or the like due to reflected light can be viewed.
  • An object of the present disclosure is to provide a HUD device that suppresses a temperature rise of a liquid crystal panel in a projector.
  • a head-up display device that is mounted on a moving body and projects an image onto a projection member on the moving body so that a virtual image of the image can be visually recognized by an occupant
  • a projector has a light source that emits light and a liquid crystal panel that forms an image, and projects an image by causing light from the light source to enter the liquid crystal panel.
  • the magnifying optical system magnifies and projects the image from the projector onto the projection member.
  • the estimation unit estimates the relative position of the sun with respect to the moving body based on the position of the moving body and the position of the sun.
  • the determination unit determines whether or not to protect the liquid crystal panel based on the relationship between the solid angle indicating the range in which the sunlight is incident on the liquid crystal panel via the magnifying optical system and the relative position of the sun estimated by the estimation unit. To determine.
  • the light amount control unit reduces the amount of light incident on the liquid crystal panel more than when the determination unit determines not to protect the liquid crystal panel.
  • the sun light enters the liquid crystal panel through the magnifying optical system
  • the temperature rise brought to the liquid crystal panel is a solid angle indicating the range in which the sun light enters the liquid crystal panel through the magnifying optical system
  • the amount of incident light on the liquid crystal panel changes due to this relationship, so the thermal energy that reaches the liquid crystal panel affects the temperature rise. Therefore, based on this relationship, it is determined whether or not to protect the liquid crystal panel, and when it is determined that the liquid crystal panel is to be protected, the amount of light incident on the liquid crystal panel is reduced more than when it is determined that the liquid crystal panel is not protected. . According to this, a liquid crystal panel can be protected by suppressing the temperature rise of a liquid crystal panel as needed.
  • a head-up display (HUD) device 100 As shown in FIG. 1, a head-up display (HUD) device 100 according to the first embodiment is mounted on a vehicle 1 that is a kind of moving body and is housed in an instrument panel 2.
  • the HUD device 100 projects an image on a projection member 3 a integrated with the windshield 3 in the vehicle 1.
  • HUD device 100 displays virtual image 4 of an image so that a crew member of vehicles 1 can recognize visually. That is, the light of the image reflected by the projection member 3a reaches the eyes of the occupant in the vehicle 1 and the occupant perceives the light.
  • the occupant can recognize various information displayed as virtual images as images. Examples of various types of information displayed as virtual images include vehicle state values such as vehicle speed and fuel remaining amount, or vehicle information such as road information and visibility assistance information.
  • the surface on the indoor side of the projection member 3a forms a projection surface 3b on which an image is projected into a curved concave shape or a flat planar shape.
  • the projection member 3a may have an angle difference for overlapping the virtual image 4 formed by reflecting each surface between the indoor side surface and the outdoor side surface.
  • the projection member 3a may be provided with a vapor deposition film or a film in order to suppress the luminance of the virtual image 4 due to reflection on the outdoor surface.
  • the HUD device 100 includes a projector 10, a magnifying optical system 20, and a control circuit 30, as shown in FIG.
  • the projector 10 includes a backlight 12, a projection lens 14, a liquid crystal panel 16, and the like.
  • the backlight 12 includes a light source 12a, a condenser lens 12b, a diffusion plate 12c, and the like.
  • the light source 12 a is a light emitting element made of, for example, a light emitting diode, and is disposed on the light source circuit board 18.
  • the light source 12a is electrically connected to the control circuit 30 and a power source (not shown) through a wiring pattern (not shown) on the light source circuit board 18.
  • the light source 12a emits light with a light emission amount corresponding to the current amount when energized. Thereby, the light of the light source 12a (hereinafter referred to as light source light) is projected toward the condenser lens. More specifically, in the light source, a blue light emitting diode is covered with a phosphor, thereby realizing light emission in pseudo white having a plurality of peak wavelengths.
  • the condensing lens 12b is a translucent convex lens made of synthetic resin or glass, and is disposed between the light source 12a and the diffusion plate 12c.
  • the condensing lens 12b condenses the light source light from the light source 12a and emits it toward the diffusion plate 12c.
  • the diffusion plate 12c is a translucent or milky white plate formed of a synthetic resin such as polycarbonate in which a light diffusing material is kneaded, and is disposed between the condenser lens 12b and the projection lens 14.
  • the diffusing plate 12c emits light source light, whose luminance uniformity is adjusted by diffusion, toward the projection lens 14.
  • the projection lens 14 is a translucent convex lens made of synthetic resin or glass, and is disposed between the backlight 12 and the liquid crystal panel 16.
  • the projection lens 14 condenses the light source light from the backlight 12 and projects it toward the liquid crystal panel 16.
  • the liquid crystal panel 16 of the present embodiment is a transmissive liquid crystal panel that forms an image by transmitting part of the light incident on the surface on the light source 12a side, and displays the image by emitting light from the surface on the magnifying optical system 20 side. is there. More specifically, the liquid crystal panel 16 is a dot matrix type TFT (Thin Film Transistor) liquid crystal panel formed from a plurality of liquid crystal pixels arranged in a two-dimensional direction. In the liquid crystal panel 16, a pair of polarizing plates 16a and 16b, a liquid crystal layer 16c sandwiched between the pair of polarizing plates 16a and 16b, and the like are stacked.
  • TFT Thin Film Transistor
  • Each of the polarizing plates 16a and 16b is an absorptive polarizing element, and is mainly formed of, for example, a film obtained by adding iodine to polyvinyl alcohol.
  • the pair of polarizing plates 16a and 16b are disposed so that the orientation directions of iodine molecules are substantially orthogonal to each other.
  • the liquid crystal layer 16c is a layer filled with a solution mainly containing liquid crystal molecules such as nematic liquid crystal. Of the liquid crystal pixels, in the off-state pixels, the incident light source light is absorbed by the pair of polarizing plates 16a and 16b and hardly transmitted through the liquid crystal panel 16.
  • the polarization direction in the present embodiment indicates the vibration direction of an electric field in linearly polarized light.
  • the liquid crystal panel of FIG. 3 schematically shows only the laminated state of the pair of polarizing plates 16a to 16b and the liquid crystal layer 16c, which is the main configuration, and actually has a more complicated structure.
  • the projector 10 projects the image as light (hereinafter referred to as image light) toward the magnifying optical system 20 by causing the light source light to enter the liquid crystal panel 16.
  • the magnifying optical system 20 has a plane mirror 22 and a concave mirror 24.
  • the plane mirror 22 is formed by evaporating aluminum as the reflecting surface 22a on the surface of a base material made of synthetic resin or glass.
  • the reflection surface 22a is formed in a smooth flat shape.
  • the plane mirror 22 reflects the image light from the projector 10 toward the concave mirror 24.
  • the concave mirror 24 is formed by vapor-depositing aluminum as a reflecting surface 24a on the surface of a base material made of synthetic resin or glass.
  • the reflecting surface 24a is formed in a smooth curved surface as a concave surface in which the center of the concave mirror 24 is recessed.
  • the concave mirror 24 reflects the image light from the plane mirror 22 toward the projection member 3a.
  • the magnifying optical system 20 that forms an optical path 60 passing through the plane mirror 22 and the concave mirror 24 and has positive power as a whole enlarges the image from the projector 10 and projects it onto the projection member 3a. That is, the occupant visually recognizes the virtual image 4 of the image enlarged by the magnifying optical system 20.
  • the light of the sun 9 as disturbance light may enter the optical path of the HUD device thus formed.
  • a part of the light of the sun 9 can pass through the windshield 3 and enter the liquid crystal panel 16 via the magnifying optical system 20, for example.
  • the light of the sun 9 entering the liquid crystal panel 16 via the magnifying optical system 20 is collected by the magnifying optical system 20 (particularly the concave mirror 24) and reaches the liquid crystal panel 16 with a high energy density.
  • Such light of the sun 9 is converted into heat by being absorbed by, for example, the polarizing plates 16a and 16b of the liquid crystal panel 16, and the temperature of the liquid crystal panel 16 is increased.
  • the polarizing plates 16a and 16b may melt and the function of the liquid crystal panel 16 may be lost.
  • the liquid crystal panel 16 is reduced by reducing the amount of light incident on the liquid crystal panel 16 described later. It is possible to protect.
  • the control circuit 30 is an electronic circuit formed mainly of a microcomputer (not shown), for example. As shown in FIG. 4, the control circuit 30 is electrically connected to the memory 32 and the light source 12a. The control circuit 30 can communicate with the GPS (Global Positioning System) receiver 6 and the vehicle attitude detection sensor 7 using the in-vehicle LAN 5. The control circuit 30 can output a signal to the light source 12 a based on signals input from the GPS receiver 6 and the vehicle attitude detection sensor 7.
  • GPS Global Positioning System
  • the memory 32 is a storage medium and stores, as data, a solid angle ⁇ indicating a range in which the light of the sun 9 enters the liquid crystal panel 16 via the magnifying optical system 20.
  • the solid angle ⁇ is set based on a result calculated in advance in consideration of the mounting state of the HUD device 100 on the optical path 60 and the vehicle 1. For example, under the condition that the light of the sun 9 that can be incident on the liquid crystal panel 16 through the magnifying optical system 20 has passed through the windshield 3, the light ray tracing is performed from the liquid crystal panel 16 side to the HUD device 100 or the vehicle 1.
  • the range in which the sun 9 can be positioned as a light source is calculated as the solid angle ⁇ .
  • the GPS receiver 6 is mounted on the vehicle 1 and can detect the current position and the current time of the vehicle 1 by receiving radio waves from an artificial satellite. Specifically, the GPS receiver 6 calculates the latitude and longitude corresponding to the current time based on the received radio wave.
  • the vehicle attitude detection sensor 7 is a detection module that is mounted on the vehicle 1 and mainly includes a gyro sensor, and can detect the attitude of the vehicle 1. Specifically, for example, three angles of a pitch angle, a roll angle, and a yaw angle are calculated as the posture of the vehicle 1 based on the angular velocity detected by the gyro sensor.
  • the vehicle attitude detection sensor 7 calculates the attitude of the vehicle 1 to be calculated by combining an acceleration sensor that detects the acceleration of the vehicle 1 or a geomagnetic sensor that detects a magnetic field such as geomagnetism generated on the earth. It may improve accuracy.
  • step S10 the detected position information of the vehicle 1 and the current time are acquired. Specifically, the latitude and longitude corresponding to the current time and the current time as the position information of the vehicle 1 are acquired from the GPS receiver 6. Further, the attitude of the vehicle 1 as the position information of the vehicle 1 is acquired from the vehicle attitude detection sensor 7. After the process of step S10, the process proceeds to step S20.
  • step S20 the position of the sun 9 is estimated from the current time. Specifically, the position of the sun 9 is estimated from the reference position (for example, Akashi City corresponding to Japan Standard Time) corresponding to the current time acquired in step S10. The estimation of the position of the sun 9 can be calculated by a known calculation formula. After the process of step S20, the process proceeds to step S30.
  • the reference position for example, Akashi City corresponding to Japan Standard Time
  • step S30 the relative position PS of the sun 9 with respect to the vehicle 1 is estimated. Specifically, the relative position PS of the sun 9 with respect to the vehicle 1 is estimated based on the position information of the vehicle 1 acquired in step S10 and the position of the sun 9 estimated in step S20. More specifically, as shown in FIG. 6, the position of the sun 9 indicated in the coordinate system based on the reference position in step S ⁇ b> 20 is converted into a coordinate system based on the position of the vehicle 1. The relative position PS of the sun 9 is estimated.
  • the coordinate system based on the position of the vehicle 1 is a coordinate having a solid angle ⁇ determined by a coordinate axis set based on the attitude of the vehicle 1 with the current position of the vehicle 1 acquired in step S10 as an origin. It is the same as the system.
  • Step S30 corresponds to an estimation unit.
  • Steps S40 and S60 it is determined whether or not the liquid crystal panel 16 is to be protected based on the relationship between the solid angle ⁇ and the relative position PS of the sun 9 estimated in step S30. Steps S40 and S60 correspond to a determination unit.
  • step S40 it is determined whether or not the relative position PS of the sun 9 is within an allowable range for the solid angle ⁇ . In particular, in the present embodiment, it is determined whether or not the relative position PS of the sun 9 is within the solid angle ⁇ assuming that there is no substantial allowable range.
  • the solid angle ⁇ is obtained by referring to the memory 32. If an affirmation judging is made at Step S40, it will move to Step S50. On the other hand, if a negative determination is made in step S40, the process proceeds to step S51 assuming that the liquid crystal panel 16 is not protected.
  • step S60 it is determined whether or not the relative position PS of the sun 9 is within an allowable range for the solid angle ⁇ for a set time TS. Specifically, it is determined whether or not the counter value i is equal to or greater than a predetermined value N (that is, i ⁇ N).
  • the predetermined value N is set to a minimum value among integers whose product of the repetition time exceeds the set time TS.
  • the set time TS is preferably set to 10 minutes or less. In the present embodiment, the set time TS is set to 5 minutes, for example. If an affirmative determination is made in step S60, the process proceeds to step S70 to protect the liquid crystal panel 16.
  • step S60 the state in which the relative position PS of the sun 9 is within the allowable range for the solid angle ⁇ is not continuous for the set time TS, so that the liquid crystal panel 16 is not protected and the process proceeds to step S71. Move.
  • step S70 when an affirmative determination is made in step S60, the amount of light incident on the liquid crystal panel 16 is reduced as compared to the case where a negative determination is made in step S40 or S60. Specifically, the light emission amount of the light source 12a is decreased from the reference light emission amount when a negative determination is made in step S40 or S60. More specifically, the amount of current supplied to the light source 12a is controlled so that the light emission amount of the light source 12a gradually decreases. As a result of the light emission amount of the light source 12a decreasing, the amount of incident light that enters the liquid crystal panel 16 from the light source 12a via the projection lens 14 or the like decreases. A series of processing of the control circuit 30 is completed by step S70. Step S70 corresponds to a light amount control unit.
  • step S71 the light emission amount of the light source 12a is set as a reference light emission amount.
  • the reference light emission amount may be determined as a specification of the HUD device 100 or may be set by an occupant.
  • a series of processing of the control circuit 30 is completed by step S71.
  • the counter value i is held by the memory 32 and used in a flowchart including a determination that the control circuit 30 performs again after a repetitive time.
  • the light of the sun 9 through the magnifying optical system 20 enters the liquid crystal panel 16, and the temperature rise brought to the liquid crystal panel 16 is caused by the light of the sun 9 through the magnifying optical system 20.
  • the relative position PS of the sun 9 when the relative position PS of the sun 9 is within the allowable range with respect to the solid angle ⁇ , an affirmative determination is made. According to this, when it is within the allowable range, that is, when it is estimated that the light of the sun 9 is likely to be incident on the liquid crystal panel 16 through the magnifying optical system 20, the temperature rise of the liquid crystal panel 16 is suppressed. can do.
  • the relative position PS of the sun 9 when the relative position PS of the sun 9 is within the allowable range for the solid angle ⁇ for the set time TS, an affirmative determination is made. According to this, when the relative position PS of the sun 9 temporarily falls within the allowable range, such as when the moving direction of the vehicle 1 changes, the function of reducing the amount of light incident on the liquid crystal panel 16 malfunctions. Can be prevented.
  • the amount of light incident on the liquid crystal panel 16 is reduced by reducing the light emission amount of the light source 12a. According to this, the temperature rise of the liquid crystal panel 16 can be suppressed.
  • the light emission amount of the light source 12a gradually decreases. According to this, when the light emission amount of the light source 12a decreases, it is difficult for the passenger to feel uncomfortable.
  • the second embodiment is a modification of the first embodiment.
  • the HUD device 200 in the second embodiment further includes a filter 240 and an insertion mechanism 250 as shown in FIG.
  • the filter 240 in the second embodiment is a polarizing plate formed in a plate shape.
  • the filter 240 as a polarizing plate is formed by sandwiching a plurality of metal wires 242 between a pair of translucent substrates made of synthetic resin or glass.
  • the plurality of metal wires 242 are made of aluminum or the like, and are arranged substantially parallel to each other at a predetermined pitch PT in a direction along the surface of the filter 240.
  • the predetermined pitch PT is set in consideration of the wavelength and spectrum of the light of the sun 9 incident on the filter 240, and is set to about 200 to 400 ⁇ m, for example.
  • the metal wire 242 of FIG. 7 is schematically shown for visual recognition, and the reference numeral of the metal wire 242 is shown only in a part thereof.
  • the characteristics of such a filter 240 will be briefly described.
  • the extending direction of the metal wire 242 is referred to as a reflection axis as an axis that maximizes the reflectance.
  • the pitch PT direction of the metal wires 242 is referred to as a transmission axis as an axis that maximizes the transmittance.
  • the filter 240 When the light of the sun 9 which is natural light is incident on the filter 240 having such characteristics, a part (for example, 50%) of the light is transmitted through the filter 240 and the other part is reflected by the filter 240.
  • the size of the filter 240 is set to a size that allows the light flux of the sun 9 incident on the liquid crystal panel 16 via the magnifying optical system 20 to be incident on the filter 240. Specifically, in the reverse ray tracing used when the solid angle ⁇ is calculated, the size of the filter 240 is set so as to cover the range covered by the traced ray.
  • the insertion mechanism 250 is a mechanism for inserting the filter 240 into the optical path 60 between the projection member 3a and the liquid crystal panel 16.
  • the filter 240 is inserted into the optical path 60 between the magnifying optical system 20 and the liquid crystal panel 16.
  • the insertion mechanism 250 can reciprocate between the optical path 60 and the outside of the optical path 60 by translating the filter 240 along the surface of the filter 240 while holding the filter 240, for example.
  • the insertion mechanism 250 is configured to insert the filter 240 so that the transmission axis of the filter 240 as a polarizing plate matches the polarization direction of the image light from the liquid crystal panel 16.
  • the insertion mechanism 250 inserts the filter 240 so that the surface of the filter 240 is substantially perpendicular to the optical axis.
  • the control circuit 230 in the second embodiment is an electronic circuit formed mainly with a microcomputer (not shown), for example. As shown in FIG. 8, the control circuit 230 is electrically connected to the insertion mechanism 250 in addition to the memory 32 and the light source 12a. Similarly to the first embodiment, the control circuit 230 can communicate with the GPS (Global Positioning System) receiver 6 and the vehicle attitude detection sensor 7 using the in-vehicle LAN 5. The control circuit 30 can output a signal to the insertion mechanism 250 based on signals input from the GPS receiver 6 and the vehicle attitude detection sensor 7.
  • GPS Global Positioning System
  • step S200 it is determined whether or not the virtual image display of the image is stopped. As an example, when a signal notifying that an engine switch (not shown) is turned off is input, an affirmative determination is made that the virtual image display of the image is stopped. If a positive determination is made in step S200, the process proceeds to step S270. On the other hand, if a negative determination is made in step S200, the process proceeds to step S210.
  • steps S210 to S260 are the same processes as steps S10 to S60 of the first embodiment, and thus description thereof is omitted.
  • step S270 when an affirmative determination is made in step S200 or S260, the amount of light incident on the liquid crystal panel 16 is reduced as compared to the case where a negative determination is made in step S240 or S260.
  • the control circuit 230 outputs a signal to the insertion mechanism 250, so that the filter 240 is inserted into the optical path 60 by the insertion mechanism 250.
  • the filter 240 is inserted into the optical path 60 by the insertion mechanism 250.
  • the filter 240 is inserted into the optical path 60 by the insertion mechanism 250.
  • the filter 240 Due to the above-described characteristics, part of the light of the sun 9 incident on the filter 240 is reflected toward the magnifying optical system 20. That is, the light of the sun 9 incident on the liquid crystal panel 16 through the magnifying optical system 20 is regulated by the filter 240. In this way, the amount of incident light that enters the liquid crystal panel 16 from the sun 9 via the magnifying optical system 20 is reduced.
  • a series of processing of the control circuit 230 is completed by step S
  • step S271 when a negative determination is made in step S240 or S260, the filter 240 is moved out of the optical path 60 by the insertion mechanism 250. A series of processing of the control circuit 230 is completed by step S271.
  • control circuit 230 determines whether or not to protect the liquid crystal panel 16 based on the relationship between the solid angle ⁇ and the relative position PS of the sun 9, and an affirmative determination is made. In this case, the amount of light incident on the liquid crystal panel 16 is reduced as compared with the case where a negative determination is made. Therefore, it is possible to achieve the operational effects according to the first embodiment.
  • the HUD device 200 includes a filter 240 that regulates the light of the sun 9 incident on the liquid crystal panel 16 via the magnifying optical system 20, and the filter 240 between the projection member 3 a and the liquid crystal panel 16.
  • An insertion mechanism 250 is provided for insertion into the optical path 60 therebetween. Then, it is determined whether or not the liquid crystal panel 16 is to be protected. If an affirmative determination is made, the filter 240 is inserted into the optical path 60. According to this, the temperature rise of the liquid crystal panel 16 can be easily suppressed by regulating the light of the sun 9 incident on the liquid crystal panel 16 via the magnifying optical system 20.
  • the light of the sun 9 located within the solid angle ⁇ is condensed by the magnifying optical system 20 and travels toward the liquid crystal panel 16.
  • the filter 240 is inserted into the optical path 60 between the magnifying optical system 20 and the liquid crystal panel 16. According to this, since the light of the sun 9 regulated by the filter 240 is condensed, the size of the filter may be small.
  • the filter 240 is a polarizing plate, and the transmission axis of the filter 240 is inserted in accordance with the polarization direction of the image light. According to this, the filter 240 regulates the light of the sun 9 while allowing the image light to pass along the transmission axis, so that the temperature of the liquid crystal panel 16 rises while suppressing the decrease in the brightness of the virtual image 4 of the image. Can be suppressed.
  • the filter 240 reflects at least a part of the light of the sun 9 via the magnifying optical system 20 toward the magnifying optical system 20. According to this, since the heat energy that reaches the liquid crystal panel 16 is suppressed, the temperature rise of the liquid crystal panel 16 can be suppressed.
  • the filter 240 is inserted into the optical path 60 when the virtual image display of the image is stopped. According to this, even if it is a case where the HUD apparatus 200 is not used, the temperature rise of the liquid crystal panel 16 can be suppressed.
  • the solid angle ⁇ may be set by simulation other than back ray tracing. Further, the solid angle ⁇ may be set based on experimental results.
  • the allowable range may be set wider than the solid angle ⁇ in the determination in step S40 or S240.
  • the determination may be made directly from step S40 or S240 to step S70, S71, S270, or S271 without performing the determination in step S60 or S260. That is, it may be determined whether or not the liquid crystal panel is protected by a single determination.
  • step S70 the light emission amount of the light source 12a may be decreased stepwise.
  • the filter 240 may be inserted into the optical path 60 between the projection member 3a and the magnifying optical system 20 by the insertion mechanism 250.
  • the filter 240 may be a neutral density filter formed by forming a metal thin film on a translucent substrate made of synthetic resin or glass.
  • the filter 240 may absorb at least a part of the light of the sun 9 that is incident through the magnifying optical system 20.
  • the filter 240 may be a polarizing plate having the same configuration as the polarizing plates 16a and 16b included in the liquid crystal panel 16.
  • the filter 240 may be a neutral density filter including a light-absorbing substance in a translucent substrate made of synthetic resin or glass.
  • the filter 240 when the virtual image display of the image is stopped, the filter 240 may be in a state of moving out of the optical path 60.
  • the amount of light incident on the liquid crystal panel 16 is reduced by using a combination of reducing the light emission amount of the light source 12a and inserting the filter 240 into the optical path 60. You may make it make it.
  • the HUD device 100 may apply the present disclosure to various moving bodies (transportation equipment) such as ships or airplanes other than the vehicle 1.

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Abstract

　ヘッドアップディスプレイ装置は、投射器（１０）と、拡大光学系（２０）と、推定部（３０，２３０）と、判定部（３０，２３０）と、光量制御部（３０，２３０）とを備える。投射器は、光源（１２ａ）及び液晶パネル（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画像を投射する。拡大光学系は、前記投射器からの前記画像を拡大する。推定部は、移動体に対する太陽の相対位置（ＰＳ）を推定する。判定部は、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、前記推定部において推定された前記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。光量制御部は、前記判定部が前記液晶パネルを保護すると判定した場合に、前記判定部が前記液晶パネルを保護しないと判定し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。

Description

ヘッドアップディスプレイ装置 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１４年４月２４日に出願された日本出願番号２０１４－９０４４２号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、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。
　特許文献１では、これらの情報に基づいて、太陽光が拡大レンズを透過する面における反射光を推定し、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の判定をおこない、該判定に基づいて拡大レンズを回動させる。このような構成により、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に記載された液晶パネルを有する投射器において、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。このため、液晶パネルの温度上昇を十分に抑制することは困難であった。
　本開示の目的は、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。
　本開示の一形態において、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は、投射器と、拡大光学系と、推定部と、判定部と、光量制御部とを備える。投射器は、発光する光源及び画像を形成する液晶パネルを有し、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。拡大光学系は投射器からの画像を拡大して投影部材に投影する。推定部は移動体の位置及び太陽の位置に基づいて、移動体に対する太陽の相対位置を推定する。判定部は、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、推定部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。光量制御部は、判定部が液晶パネルを保護すると判定した場合、判定部が液晶パネルを保護しないと判定した場合よりも液晶パネルへの入射光量を減少させる。
　これにより、拡大光学系を介して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、液晶パネルを保護すると判定した場合には、液晶パネルを保護しないと判定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。
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、本開示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、第１実施形態によるヘッドアップディスプレイ（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。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。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。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。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。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、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。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。ステップＳ３０は、推定部に相当する。
　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。ステップＳ４０及びＳ６０は、判定部に相当する。
　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。ステップＳ７０は、光量制御部に相当する。
　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。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、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をさらに備えている。
　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。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。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。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。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Ｓ２７０は、光量制御部に相当する。
　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、複数の実施形態について説明したが、本開示は、それらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、本開示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、本開示を適用してもよい。

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）を推定する推定部（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、前記推定部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部（３０，２３０）と、
    　前記判定部が前記液晶パネルを保護すると判定した場合に、前記判定部が前記液晶パネルを保護しないと判定し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制御部（３０，２３０）とを備えるヘッドアップディスプレイ装置。
  2. 　前記判定部は、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、前記液晶パネルを保護すると判定する請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  3. 　前記判定部は、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、前記液晶パネルを保護すると判定する請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  4. 　前記光量制御部（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. 　前記光量制御部は、前記光源の発光量を漸次減少させる請求項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）とをさらに備え、
    　前記光量制御部（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. 　前記光量制御部は、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、
    　前記光量制御部は、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. 　前記光量制御部は、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. 　前記光量制御部は、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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