WO2021171885A1 - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

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WO2021171885A1
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智貴 山本
杉山　寿紀
昭央 三沢
信孝 尼田
永保 堤
裕司 藤田
壮太 佐藤
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マクセル株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a head-up display device, for example, a technique applicable to a head-up display device using AR (Augmented Reality).
  • AR Augmented Reality
  • Patent Document 1 discloses a head-up display device that can effectively prevent the intrusion of external light such as sunlight.
  • the head-up display device includes a shutter unit having a plurality of shutters, and by changing the size of the transparent window portion formed in the shutter unit according to the size of the display image displayed by the display unit, the outside Prevents light from entering and, by extension, damage to the display.
  • a vehicle represented by an automobile may be equipped with a head-up display (Head Up Display, hereinafter may be referred to as "HUD").
  • the HUD projects and displays various information such as driving information such as vehicle speed and engine speed and navigation information on a windshield (windshield) or the like.
  • driving information such as vehicle speed and engine speed and navigation information on a windshield (windshield) or the like.
  • windshield windshield
  • the driver can obtain the information necessary for driving without moving his / her line of sight to the instrument panel, so-called instrument panel, which is built in the dashboard. Therefore, it becomes possible to contribute to safe driving.
  • AR-HUD HUD using AR
  • the opening provided on the projected light path from the display panel to the windshield. Widening the opening makes it easier for sunlight to enter the display panel, and as a result, the display panel is more likely to be damaged.
  • Patent Document 1 a method of changing the size of the transparent window portion can be considered.
  • the size of the transmissive window is changed according to the size of the display image, sufficient protection cannot always be achieved because sunlight condensing points may still occur on the display panel. No.
  • the projected optical path from the display panel is also blocked at the same time, and a time zone during which the HUD cannot be used occurs.
  • the time zone during which the HUD cannot be used is shortened as much as possible, the convenience of the user can be ensured to some extent.
  • the present invention has been made in view of the above, and one of the purposes thereof is to provide a head-up display device capable of preventing damage due to sunlight and ensuring user convenience. To provide.
  • a typical head-up display device projects an image onto the display area of a windshield so that the driver of the vehicle can see the scenery on which the image is superimposed. It has a solar radiation sensor, a blocking mechanism, and a protective processing unit.
  • the display panel creates an image to be projected onto the display area by modulating the light from the light source.
  • the reflection mirror reflects the image created on the display panel and projects it onto the display area.
  • the solar radiation sensor detects the intensity of sunlight when the position of the sun is within a predetermined detection range.
  • the blocking mechanism forms a projected optical path of the image between the display area and the display panel when it is off, and blocks the projected optical path of the image and the incident optical path of sunlight in the opposite direction when it is on.
  • the protection processing unit controls the on / off of the blocking mechanism based on the estimated temperature of the display panel estimated using the intensity of sunlight from the solar radiation sensor, the brightness of the light source, and the ambient temperature.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of a portion related to acquisition of vehicle information.
  • FIG. 5 is a schematic view showing an operation example of a main part of the protection processing unit.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an estimated temperature of a display panel used in the protection processing unit. It is a flow chart which shows an example of the processing content of the protection processing part in FIG. It is a flow chart which shows an example of the processing content of the protection necessity determination in FIG. It is a flow chart which shows an example of the processing content of the return possibility determination in FIG. It is a flow chart which shows an example of the processing content of the return possibility determination [1] in FIG. It is a flow chart which shows an example of the processing content of the degeneration release determination in FIG. It is a flow chart which shows an example of the processing content of the return possibility determination [2] in FIG. It is a flow chart which shows an example of the processing content of the return possibility determination [2] in FIG.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of user notification content by the protection processing unit.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a configuration example of a vehicle equipped with a head-up display device according to an embodiment of the present invention.
  • the head-up display (HUD) device 1 of FIG. 1 is mounted on the vehicle 2.
  • the vehicle 2 is typically an automobile, but is not necessarily limited to this, and may be a railroad vehicle or the like in some cases.
  • the HUD device 1 acquires vehicle information 4 from various sensors installed in each part of the vehicle 2. The various sensors, for example, detect various events that occur in the vehicle 2 and periodically detect the values of various parameters related to the traveling situation.
  • the vehicle information 4 includes, for example, speed information and gear information of the vehicle 2, steering angle information, lamp lighting information, external light information, distance information, infrared information, engine ON / OFF information, camera image information inside and outside the vehicle, and acceleration. It includes gyro information, GPS (Global Positioning System) information, navigation information, vehicle-to-vehicle communication information, road-to-vehicle communication information, and the like. The GPS information also includes information on the current time. Based on such vehicle information 4, the HUD device 1 projects a projected image onto the display area 5 of the windshield 3 using the image display unit 12. As a result, the HUD device 1 makes the driver of the vehicle 2 visually recognize the landscape on which the projected image is superimposed.
  • GPS Global Positioning System
  • FIG. 2 is a schematic view showing a configuration example around the video display unit in FIG.
  • the image display unit 12 shown in FIG. 2 includes an image display device 35 and reflection mirrors M1 and M2.
  • the reflection mirror M1 is, for example, a concave mirror (magnifying glass).
  • the image display device 35 is, for example, a projector, an LCD (Liquid Crystal Display), or the like, and creates and displays an image based on the image data instructed by the control unit.
  • the reflection mirrors M1 and M2 are, for example, a free-form curved mirror or a mirror having an optical axis asymmetric shape.
  • the reflection mirror M2 reflects the image created (displayed) by the image display device 35.
  • the reflection mirror M1 reflects and magnifies the image reflected by the reflection mirror M2, and projects it onto the display area 5 through the opening 7.
  • the driver 6 visually recognizes the projected image projected on the display area 5 as a virtual image ahead of the transparent windshield 3 in a form of being superimposed on the scenery (roads, buildings, people, etc.) outside the vehicle.
  • the projected image includes various things such as a road sign, the current speed of the own vehicle, and various information (AR information) added to an object in the landscape.
  • AR information various information added to an object in the landscape.
  • the position of the display area 5 on the windshield 3 can be adjusted by adjusting the installation angle of the reflection mirror M1, and the position of the virtual image visually recognized by the driver 6 can be adjusted in the vertical direction. It is possible to adjust to.
  • the area of the display area 5 can be expanded, and more information can be projected onto the display area 5.
  • an AR function that adds various information to an object on the landscape and displays it.
  • FIG. 3 is a diagram showing a more detailed configuration example and operation example around the video display unit in FIG.
  • FIG. 4 is a perspective view showing an external example of the HUD device including the video display unit of FIG.
  • the image display device 35 of FIG. 2 specifically creates an image for projecting onto the display area 5 by modulating the light source 65 that emits light and the light from the light source 65 ( It has a display panel 64 for displaying).
  • the light source 65 is typically an LED (Light Emitting Diode) light source.
  • the display panel 64 is typically a liquid crystal panel (LCD), and modulates the transmittance of light from the light source 65 for each pixel according to the input video data.
  • LCD liquid crystal panel
  • a condenser lens 63 is installed between the display panel 64 and the reflection mirror M2. Therefore, the sunlight from the sun 60 may be focused on the display panel 64 via the reflection mirrors M1 and M2 and the condenser lens 63. Therefore, a drive mechanism 62 for changing the installation angle of the reflection mirror M1 is attached to the reflection mirror M1.
  • the drive mechanism 62 includes a stepping motor and the like.
  • the reflection mirror M1 to which the drive mechanism 62 is attached constitutes a cutoff mechanism 67.
  • the blocking mechanism 67 forms a projected optical path of an image between the display area 5 and the display panel 64 when it is off, and blocks the projected optical path of the image and the incident optical path of sunlight in the opposite direction when it is on. Specifically, as shown in FIG. 3, the blocking mechanism 67 is directed toward the display panel 64 by changing the installation angle of the reflection mirror M1 via the drive mechanism 62 and changing the optical path when it is turned on. It blocks the incident optical path of sunlight and, as a result, the projected optical path of the image.
  • the blocking mechanism 67 is not necessarily limited to such a configuration, as long as it can block the incident optical path of sunlight, for example, a method of changing the installation angle of the reflection mirror M2, or a method of changing sunlight.
  • a method may be used in which a slide-type shielding plate or the like is separately inserted on the incident optical path.
  • the drive mechanism 62 in the cutoff mechanism 67 of FIG. 3 can also be used when adjusting the position of the virtual image. Therefore, by using the method of FIG. 3, it is possible to use the parts together.
  • the image display device 35, the reflection mirror M1 with the drive mechanism 62, the reflection mirror M2, and the condenser lens 63 are housed in the housing 61 together with various control units (not shown). Further, a solar radiation sensor 66 for detecting the position of the sun 60 and the intensity of sunlight is installed in the housing 61. Although not shown, the housing 61 may be further equipped with a temperature sensor for detecting the ambient temperature Ta. However, for example, when the ambient temperature Ta is acquired from the temperature sensor installed in the vehicle 2, it is not necessary to install the temperature sensor in the housing 61.
  • an opening 7 is formed in the housing 61, and a transparent color cover member 71 called a glare trap or the like is installed in the opening 7.
  • the reflection mirror M1 is installed in the housing 61 so as to reflect the light from the reflection mirror M2 toward the cover member 71 (opening 7).
  • the solar radiation sensor 66 is installed around the cover member 71 or the like.
  • the solar radiation sensor 66 detects the sunlight intensity when the position (direction and elevation angle) of the sun 60 is within the sunlight detection range 70, as shown in FIG. 4 in detail. For example, depending on the angle of incidence of sunlight on the reflection mirror M1 (and thus the position of the sun 60), the incident light path of sunlight deviates from the display panel 64, so that the possibility of damage to the display panel 64 can be ignored. That is, the possibility of damage can be ignored depending on the season, time zone, posture of the vehicle 2, and the like.
  • the range of the incident angle at which the possibility of damage can be ignored is the optical conditions of the optical system including the reflection mirrors M1 and M2 and the condenser lens 63 (for example, the installation position). , Installation angle, size, etc.) can be determined in advance. Therefore, the solar radiation sensor 66 detects the intensity of sunlight within the sunlight detection range 70, with the range of the incident angle (position of the sun 60) where the possibility of damage to the display panel 64 cannot be ignored as the sunlight detection range 70. do.
  • the solar radiation sensor 66 for example, by appropriately installing an opening, a shielding plate, or the like around a light receiving element such as a photodiode, the incident angle of sunlight incident on the light receiving element is physically limited. Such a method can be mentioned.
  • a known solar radiation sensor capable of detecting both the position of the sun 60 and the intensity of sunlight for example, a sensor that detects the position by the light intensity balance of four light receiving elements
  • the detected position information and A method of performing signal processing in combination with sunlight intensity information may be used.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of a main part of the control system included in the head-up display device of FIG.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a configuration example of a portion related to acquisition of vehicle information in FIG.
  • the head-up display (HUD) device 1 shown in FIG. 5 includes a control unit (ECU: Electronic Control Unit) 10, a speaker 11, a video display unit 12, and a solar radiation sensor 66 described in FIG.
  • the image display unit 12 includes an image display device 35, a reflection mirror M1 with a drive mechanism 62, and the like as shown in FIG.
  • the control unit 10 mainly controls the display of the projected image (virtual image) in the HUD device 1, controls the audio output, and the like.
  • the control unit 10 is composed of, for example, a wiring board, and the wiring board is mounted in, for example, the housing 61 of FIG.
  • the control unit 10 includes a vehicle information acquisition unit 15, a microcontroller (MCU) 16, a non-volatile memory 17, a volatile memory 18, a voice driver 19, a display driver 20, a communication unit 21, etc. mounted on a wiring board.
  • MCU 16 has various peripheral functions in addition to the CPU (Central Processing Unit). Therefore, each block other than the MCU 16 in the control unit 10 of FIG. 5 may be appropriately mounted in the MCU 16.
  • the vehicle information acquisition unit 15 is, for example, a CAN (Controller Area Network) interface or a LIN (Local Interconnect Network) interface, and acquires vehicle information 4 based on a communication protocol such as CAN or LIN. As shown in FIG. 6, the vehicle information 4 is generated by an information acquisition device such as various sensors connected to the vehicle information acquisition unit 15. FIG. 6 shows an example of various information acquisition devices.
  • the vehicle speed sensor 41 detects the speed of the vehicle 2 in FIG. 1 and generates speed information as a detection result.
  • the shift position sensor 42 detects the current gear and generates gear information as a detection result.
  • the steering wheel steering angle sensor 43 detects the current steering wheel steering angle and generates steering wheel steering angle information as a detection result.
  • the headlight sensor 44 detects ON / OFF of the headlight and generates lamp lighting information as a detection result.
  • the illuminance sensor 45 and the chromaticity sensor 46 detect external light and generate external light information as a detection result.
  • the distance measuring sensor 47 detects the distance between the vehicle 2 and an external object, and generates distance information as a detection result.
  • the infrared sensor 48 detects the presence / absence and distance of an object at a short distance of the vehicle 2 and generates infrared information as a detection result.
  • the engine start sensor 49 detects the ON / OFF of the engine and generates ON / OFF information as a detection result.
  • the acceleration sensor 50 and the gyro sensor 51 detect the acceleration and the angular velocity of the vehicle 2, respectively, and generate acceleration gyro information representing the posture and behavior of the vehicle 2 as the detection result.
  • the temperature sensor 52 detects the temperature inside and outside the vehicle and generates temperature information as a detection result.
  • the temperature sensor 52 can detect the ambient temperature Ta of the HUD device 1.
  • a temperature sensor may be separately mounted in the HUD device 1.
  • the road-to-vehicle communication wireless transmitter / receiver 53 generates road-to-vehicle communication information by road-to-vehicle communication between the vehicle 2 and a road, a sign, a signal, or the like.
  • the vehicle-to-vehicle communication wireless transmitter / receiver 54 generates vehicle-to-vehicle communication information by vehicle-to-vehicle communication between the vehicle 2 and other vehicles in the vicinity.
  • the in-vehicle camera 55 and the in-vehicle camera 56 generate camera image information inside the vehicle and camera image information outside the vehicle by photographing the inside and outside of the vehicle, respectively.
  • the in-vehicle camera 55 is, for example, a camera for a DMS (Driver Monitoring System) that captures the posture, eye position, movement, and the like of the driver 6 in FIG. In this case, by analyzing the captured image, the fatigue status of the driver 6 and the position of the line of sight can be grasped.
  • DMS Driver Monitoring System
  • the external camera 56 captures the surrounding conditions such as the front and the rear of the vehicle 2, for example. In this case, by analyzing the captured image, the presence or absence of obstacles such as other vehicles and people existing in the vicinity, road surface conditions such as buildings and terrain, rain and snow, freezing, unevenness, and road signs can be determined. It becomes possible to grasp. Further, the vehicle external camera 56 also includes, for example, a drive recorder that records a traveling situation as an image.
  • the GPS receiver 57 generates GPS information obtained by receiving a GPS signal.
  • the GPS receiver 57 can acquire the current time.
  • the VICS (Vehicle Information and Communication System, registered trademark) receiver 58 generates VICS information obtained by receiving a VICS signal.
  • the GPS receiver 57 and the VICS receiver 58 may be provided as part of the navigation system.
  • the various information acquisition devices shown in FIG. 6 can be appropriately deleted, added with other types of devices, or replaced with other types of devices.
  • the MCU 16 receives such vehicle information 4 via the vehicle information acquisition unit 15, and based on the vehicle information 4 and the like, directs audio data directed to the speaker 11 and video display device 35. Generate video data, etc.
  • the MCU 16 includes an audio data generation unit 27, a video data generation unit 28, a distortion correction unit 29, a light source adjustment unit 30, a mirror adjustment unit 31, and a protection processing unit 75.
  • Each of these parts is mainly implemented by the CPU executing a program stored in the non-volatile memory 17 or the volatile memory 18.
  • the voice data generation unit 27 generates voice data based on the vehicle information 4 and the like, if necessary.
  • the voice data is generated, for example, when the voice guidance of the navigation system is performed or when a warning is issued to the driver 6 by the AR function.
  • the voice driver 19 drives the speaker 11 based on the voice data, and causes the speaker 11 to output voice.
  • the video data generation unit 28 generates video data that determines the display content of the projected video projected on the display area 5 of FIG. 2 or the like based on the vehicle information 4 or the like.
  • the distortion correction unit 29 generates corrected video data in which distortion correction is applied to the video data from the video data generation unit 28. Specifically, as shown in FIG. 2, the distortion correction unit 29 corrects the distortion of the image caused by the curvature of the windshield 3 when the image from the image display device 35 is projected onto the display area 5.
  • the display driver 20 drives each display element (pixel) included in the display panel 64 in the video display device 35 based on the corrected video data from the distortion correction unit 29.
  • the image display device 35 creates (displays) an image to be projected onto the display area 5 based on the corrected image data.
  • the light source adjusting unit 30 controls the brightness of the light source 65 in the image display device 35.
  • the mirror adjusting unit 31 changes the installation angle of the reflection mirror M1 in the image display unit 12 via the drive mechanism 62. Further, as described in FIG. 3, the mirror adjusting unit 31 changes the installation angle of the reflection mirror M1 to some extent via the drive mechanism 62 even when blocking the incident optical path of sunlight.
  • the protection processing unit 75 includes a timer 76, the details of which will be described later, but mainly the sunlight intensity from the solar radiation sensor 66, the ambient temperature Ta from the temperature sensor 52 and the like in FIG. 6, and the light source in the light source adjusting unit 30.
  • Various protection operations are performed based on the estimated temperature of the display panel 64 in the image display device 35, which is estimated using the brightness of 65.
  • the non-volatile memory 17 mainly stores in advance a program executed by the CPU in the MCU 16, setting parameters used in processing of each part in the MCU 16, specified audio data, video data, and the like.
  • the volatile memory 18 mainly holds the acquired vehicle information 4 and various data used in the processing process of each part in the MCU 16 as appropriate.
  • the communication unit 21 communicates with the outside of the HUD device 1 based on a communication protocol such as CAN or LIN.
  • the communication unit 21 may be integrated with the vehicle information acquisition unit 15.
  • Each unit in the control unit (ECU) 10 of FIG. 4 may be appropriately mounted on an FPGA (Field Programmable Gate Array) or the like.
  • FIG. 7 is a schematic view showing an operation example of the main portion of the protection processing unit in FIG.
  • a normal mode MN when no sunlight is incident (for example, when the sunlight intensity by the solar radiation sensor 66 is zero), the temperature of the display panel 64 in the steady state is the brightness L of the light source 65 and the ambient temperature Ta. Determined by.
  • the temperature of the display panel 64 in a steady state when no sunlight is incident is called the saturation temperature Tsat.
  • the saturation temperature Tsat is 80 ° C. in this example.
  • the cutoff mechanism 67 of FIG. 3 is off (that is, the installation angle of the reflection mirror M1 is in the initial state), and the light source 65 is driven in a state where the brightness L is not limited.
  • the protection processing unit 75 shifts from the normal mode MN to the protection mode MP when the temperature of the display panel 64 reaches the protection start temperature (95 ° C. in this example) (protection on time tON').
  • the cutoff mechanism 67 is on (that is, the installation angle of the reflection mirror M1 is changed), and the driving of the light source 65 is stopped.
  • the protection processing unit 75 turns on the cutoff mechanism 67 based on the estimated temperature of the display panel 64 estimated using the intensity of sunlight from the solar radiation sensor 66, the brightness of the light source 65, and the ambient temperature Ta. Control the operation mode including off.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the estimated temperature of the display panel used in the protection processing unit in FIG.
  • the saturation temperature Tsat when sunlight is not incident in FIG. 7 is estimated using, for example, the amount of temperature rise ⁇ T (L) corresponding to the brightness L of the light source 65 and the ambient temperature Ta. Will be done.
  • the temperature rise amount ⁇ T (L) is generated by the display panel 64 absorbing the energy of the light from the light source 65.
  • the temperature of the display panel 64 when sunlight is incident is determined by adding the temperature increase amount (or the temperature increase rate) ⁇ T (I) according to the sunlight intensity I with reference to the saturation temperature Tsat. Presumed.
  • the time required for the temperature of the display panel 64 to reach the protection start temperature (for example, 95 ° C.) from the saturation temperature Tsat can be calculated in advance on the premise of a constant sunlight intensity. Then, based on the constant sunlight intensity and the required time, the on-intensity Ion and the continuous detection time TON in FIG. 7 can be determined. At this time, the continuous detection time TON may be a function of the ambient temperature Ta or the brightness L of the light source 65.
  • the protection processing unit 75 considers that the protection start temperature has been reached when the sunlight intensity is on or higher than the on-intensity Ion and the state continues for the continuous detection time TON, and from the normal mode MN. Shift to protection mode MP. As a result, the temperature of the display panel 64 decreases.
  • the protection processing unit 75 shifts from the protection mode MP to the degenerate mode MD when the sunlight intensity is in a state of the predetermined off intensity Ioff or less and the state continues the predetermined continuous undetected time TOFF.
  • the cutoff mechanism 67 is off (that is, the installation angle of the reflection mirror M1 is in the initial state), and the light source 65 is driven in a state where the maximum brightness Lmax is limited to a value lower than that in the normal mode MN. NS.
  • the maximum brightness Lmax in the degenerate mode MD is limited to 70% of the maximum brightness (Lmax (Ta)) in the normal mode MN.
  • the protection processing unit 75 determines, for example, the maximum brightness (Lmax (Ta)) in the normal mode MN according to the ambient temperature Ta. Specifically, for example, in FIG. 8, the protection processing unit 75 determines the maximum brightness (Lmax (Ta)) so that the addition result of the temperature rise amount ⁇ T (L) and the ambient temperature Ta becomes constant.
  • the protection processing unit 75 also variably controls the maximum brightness Lmax in the degenerate mode MD according to the ambient temperature Ta.
  • a specific mounting method for example, a method of mounting the relationship between the ambient temperature Ta and the maximum brightness Lmax on the non-volatile memory 17 of FIG. 5 as a calculation formula or a table can be mentioned.
  • the temperature of the display panel 64 can be gradually brought closer to the saturation temperature Tsat as shown in FIG.
  • the temperature of the display panel 64 may actually have an overshoot exceeding the saturation temperature Tsat.
  • the temperature in the steady state can be estimated by using the calculation shown in FIG. 8, it is not easy to estimate the temperature in the transient state such as the amount of overshoot and the convergence time.
  • the protection processing unit 75 of FIG. 5 limits the maximum value of the PWM duty ratio via the light source adjusting unit 30.
  • the continuous undetected time TOFF is, for example, about 3 to 10 minutes, typically 5 minutes or the like. This can be determined, for example, by an experiment or the like.
  • the temperature of the display panel 64 is set to the saturation temperature Tsat or less if the protection mode MP is continued for at least 5 minutes when the protection start temperature (for example, 95 ° C.) is shifted to the protection mode MP by an experiment. It was confirmed that it would be.
  • the temperature of the display panel 64 becomes the saturation temperature Tsat. It becomes as follows. The fact that the temperature of the display panel 64 is equal to or lower than the saturation temperature Tsat means that the protection mode MP may be canceled. However, if a method is used in which the protection mode MP is released 5 minutes after the protection on time tON'based on the protection on time tON', the solar intensity is still maintained at a high value after 5 minutes. In that case, it becomes necessary to quickly shift to the protection mode MP. Therefore, it is beneficial to cancel the protection mode MP on the condition that the off intensity Off and the continuous undetected time TOFF.
  • the estimated temperature of the display panel 64 is indirectly reflected in the on-intensity Ion and the continuous detection time TON when shifting to the protection mode MP, the set brightness in the degenerate mode MD, and the like.
  • the protection processing unit 75 controls the operation mode by directly using the calculated estimated temperature while sequentially calculating the estimated temperature of the display panel 64 by the calculation as described in FIG. May be good.
  • the processing load of the protection processing unit 75 increases, it is beneficial to use the method as shown in FIG. 7 from this viewpoint.
  • FIG. 9 is a flow chart showing an example of the processing content of the protection processing unit in FIG.
  • FIG. 10 is a flow chart showing an example of the processing content of the protection necessity determination in FIG.
  • FIG. 11 is a flow chart showing an example of the processing content of the return possibility determination in FIG.
  • FIG. 12 is a flow chart showing an example of the processing content of the return possibility determination [1] in FIG.
  • FIG. 13 is a flow chart showing an example of the processing content of the degeneracy release determination in FIG. 14A and 14B are flow charts showing an example of the processing content of the return possibility determination [2] in FIG.
  • the protection processing unit 75 is in a state where the sunlight intensity is on intensity Ion or more, and when the state continues to be TON for a predetermined on-time, the normal mode MN (or Shift from degenerate mode MD) to protection mode MP. Further, in FIG. 12, as described in FIG. 7, the protection processing unit 75 is in a state where the sunlight intensity is equal to or less than a predetermined off intensity Ioff, and when the state continues to TOFF for a predetermined off time, the protection processing unit 75 continues. Shift from protection mode MP to degenerate mode MD.
  • the protection processing unit 75 detects that the power of the vehicle 2 is turned on again (for example, the ignition switch is turned off ⁇ on) in the period after the operation in the degenerate mode MD continues for a predetermined standby time.
  • the mode shifts from the degenerate mode MD to the normal mode MN.
  • the waiting time is, for example, 3 hours or more, typically 6 hours or the like. Further, it can be determined whether or not the standby time has continued, for example, by acquiring the current time from the GPS receiver 57 or the like in FIG.
  • This standby time (6 hours) is predetermined based on, for example, the sunlight detection range 70 in FIG. 4 and the movement of the sun 60. Specifically, first, assuming that the vehicle 2 is stopped, the time zone in which the sun 60 exists in the sunlight detection range 70 in a day is within the period when the sun 60 rises and the sun 60 sets. It occurs twice in total during the period. The time from the start time of the first time zone to the end time of the second time zone is calculated to be about 6 hours. In this case, after 6 hours have passed since the transition to the protection mode MP, it is sufficient before the next transition to the protection mode MP arises (that is, until the need to consider the sunlight intensity arises). You will be able to secure time. Therefore, after 6 hours have passed, there is no problem even if the mode is changed to the normal mode MN.
  • the driver may turn off the power of the vehicle 2 during the protection mode MP period. For example, if the power of the vehicle 2 is turned off immediately after the transition to the protection mode MP and the power of the vehicle 2 is turned on again immediately after that, it is displayed that the vehicle 2 is started from the initial state (that is, the normal mode MN). There is a risk that the panel 64 cannot be protected. Therefore, the protection processing unit 75 includes a timer 76 as shown in FIG.
  • the timer 76 counts the same time as the off time TOFF (for example, 5 minutes) from the time when the transition to the protection mode MP is performed (protection on time tON'in FIG. 7). The timer 76 continues counting by the battery power even when the power of the vehicle 2 is turned off. Then, in FIG. 14A, when the power of the vehicle 2 is turned on again during the counting operation of the timer (timer TW after protection) 76, the protection processing unit 75 waits until the counting operation of the timer 76 is completed. Does not release the protection mode MP.
  • the protection mode MP is canceled for the same reason as in the case of the off time TOFF in FIG. It is possible to do.
  • the protection processing unit 75 determines whether the degenerate mode MD or the normal mode MD is used, depending on whether or not the time tPON at which the vehicle 2 is turned on is after the above-mentioned standby time (6 hours) has elapsed. Use the mode MN properly.
  • the protection processing unit 75 first determines the operation mode (step S101). If the determination result in step S101 is the normal mode MN, the protection processing unit 75 determines whether protection is necessary (step S102), and if the determination result in step S101 is the protection mode MP, determines whether or not to return (step S105). At this time, the return possibility determination (step S105) is a determination of whether or not the protection mode MP can be changed to the degenerate mode MD. On the other hand, if the determination result in step S101 is the degenerate mode MD, the protection processing unit 75 performs both the protection necessity determination (step S103) and the return availability determination (step S104). At this time, the return possibility determination (step S104) is a determination of whether or not the degenerate mode MD can be changed to the normal mode MN.
  • the protection processing unit 75 detects the sunlight intensity using the solar radiation sensor 66 (step S201). Subsequently, the protection processing unit 75 determines whether or not the detected sunlight intensity is on-intensity Ion or higher (step S202). When the sunlight intensity is on intensity Ion or more, the protection processing unit 75 activates an on timer (TON) that counts the on-time TON (step S203). The on-timer (TON) is one of the timers 76 in FIG. Further, in step S203, when the on-timer (TON) is already counting, the protection processing unit 75 continues the counting operation. On the other hand, in step S202, when the sunlight intensity is less than the on-intensity Ion, the protection processing unit 75 resets the on-timer (TON) and ends the process (step S209).
  • TON on timer
  • the protection processing unit 75 determines whether or not the on-timer (TON) has expired (step S204). When the on-timer (TON) is counting, the protection processing unit 75 ends the processing. On the other hand, when the on-timer (TON) has expired, the protection processing unit 75 shifts to the protection mode MP (step S205). Then, the protection processing unit 75 records the current time acquired from the GPS receiver 57 or the like in FIG. 6 as the protection on time tON'in the non-volatile memory 17 or the like in FIG. 5 (step S206). Further, the protection processing unit 75 activates the timer TW after protection (step S207). The post-protection timer TW is one of the timers 76 in FIG. 5, and counts the same time as the off time TOFF.
  • the protection processing unit 75 notifies the user (driver) that the protection mode MP is set (step S208). That is, in the protection mode MP, since the projected image is not displayed in the display area 5, the driver's consciousness may be directed to it and the safety may be impaired. Therefore, for example, a warning display as shown in FIG. 15 is displayed on the cluster panel or the navigation panel.
  • FIG. 15 is a diagram showing an example of the user notification content by the protection processing unit in FIG.
  • the cluster panel or the navigation panel is notified that the protection operation or the brightness is limited and the brightness of the HUD image cannot be adjusted.
  • the content to be displayed is displayed. That is, as will be described later, such a notification is given not only in the protection mode MP but also in the degenerate mode MD. This is because the brightness of the HUD image is lowered in the degenerate mode MD, which may impair the safety as in the case of the protection mode MP.
  • such user notification is performed, for example, via the communication unit 21 of FIG. Further, the user notification is not limited to the display, and may be a voice via the speaker 11 of FIG.
  • the protection processing unit 75 determines whether or not the power off operation (ignition switch off) of the vehicle 2 is detected while the protection timer TW is counting (steps S301 and S302). .. When the determination results of steps S301 and S302 are both "Yes", the protection processing unit 75 performs a return possibility determination [2] (that is, an exceptional determination) (step S304), and either one of the determination results is "Yes”. In the case of "No”, the return possibility determination [1] (that is, the normal determination) is performed (step S303).
  • the protection processing unit 75 makes a degeneracy release determination (step S401). Details will be described later in FIG. 13, but the degenerate mode MD is maintained or the degenerate mode MD is shifted to the normal mode MN depending on the degeneration release determination.
  • the protection processing unit 75 detects the intensity of sunlight using the solar radiation sensor 66 (step S401). Subsequently, the protection processing unit 75 determines whether or not the detected sunlight intensity is off intensity If or less (step S403).
  • step S404 When the sunlight intensity is Off intensity If or less in step S403, the protection processing unit 75 activates an off timer (TOFF) for counting the off time TOFF (step S404).
  • the off timer (TOFF) is one of the timers 76 in FIG. Further, in step S404, when the off timer (TOFF) is already counting, the protection processing unit 75 continues the counting operation.
  • step S403 when the sunlight intensity is higher than the off intensity If, the protection processing unit 75 resets the off timer (TOFF) and ends the process (step S408).
  • the protection processing unit 75 determines whether or not the off timer (TOFF) has expired (step S405). When the off timer (TOFF) is counting, the protection processing unit 75 ends the processing. On the other hand, when the off timer (TOFF) expires, the protection processing unit 75 shifts to the degenerate mode MD (step S406). After that, as described in FIG. 15, the protection processing unit 75 notifies the user (driver) that the mode is degenerate mode MD (step S407).
  • the protection processing unit 75 determines whether or not the degeneracy mode MD is set (step S501). When it is not the degenerate mode MD (that is, when it is the normal mode MN), the protection processing unit 75 ends the processing. On the other hand, in the degenerate mode MD, the protection processing unit 75 acquires the power-on operation time (ignition switch on time) tPON of the latest vehicle 2 (step S502). Specifically, for example, when the power of the HUD device 1 is turned on in response to the ignition switch being turned on, the protection processing unit 75 acquires the current time at that time from the GPS receiver 57 or the like in FIG. The time may be recorded in the non-volatile memory 17 or the like of FIG. 5 as the power-on operation time tPON of the vehicle 2. Alternatively, the protection processing unit 75 may use the information from the engine start sensor 49 of FIG.
  • the protection processing unit 75 determines whether or not the power-on operation time tPON of the vehicle 2 has elapsed a standby time (for example, 6 hours) from the protection-on time tON'recorded in step S206 of FIG. 10 (for example). Step S503).
  • the protection processing unit 75 shifts to the normal mode MN (step S504).
  • the protection processing unit 75 maintains the degenerate mode MD by ending the processing.
  • the protection processing unit 75 waits until the power-on operation of the vehicle 2 is detected (step S601). Then, when the power-on operation of the vehicle 2 is detected, the protection processing unit 75 determines whether or not the post-protection timer TW is counting (step S602). When the protection timer TW is counting, the protection processing unit 75 waits until the protection timer TW expires (step S603). During this time, the protection mode MP is maintained.
  • step S604 the protection processing unit 75 activates the HUD device in the state set in the degenerate mode MD (that is, displays the projected image in the display area 5). .. After that, as described in FIG. 15, the protection processing unit 75 notifies the user (driver) that the mode is degenerate mode MD (step S605).
  • step S602 when the timer TW after protection is not counting in step S602 (that is, when the timer has expired), the process as shown in FIG. 14B is performed.
  • the protection processing unit 75 detects the sunlight intensity using the solar radiation sensor 66 (step S701). Subsequently, the protection processing unit 75 determines whether or not the detected sunlight intensity is off intensity If or less (step S702).
  • step S702 When the sunlight intensity is Off intensity If or less in step S702, the protection processing unit 75 performs the same processing as in steps S502 to S504 of FIG. 13 in steps S703 to S705. That is, the protection processing unit 75 acquires the power-on operation time tPON of the latest vehicle 2 (step S703), and the standby time (for example, 6 hours) elapses from the protection-on time tPON'from the power-on operation time tPON. Whether or not it is determined (step S704).
  • step S704 the protection processing unit 75 activates the HUD device in the state defined in the normal mode MN in step S705 (that is, displays the projected image in the display area 5). ..
  • step S706 the protection processing unit 75 activates the HUD device in the state set in the degenerate mode MD.
  • step S707 the protection processing unit 75 notifies the user (driver) that the mode is degenerate mode MD (step S707).
  • the time zone in which the HUD can be used is extended without unnecessarily shifting to the protection mode MP. be able to. Further, even when the mode MP is shifted to the protection mode, if the sunlight intensity is low, the time zone in which the HUD can be used can be extended by canceling the protection mode MP after the off time TOFF. Further, when the protection mode MP is released, the display panel 64 can be reliably protected by shifting to the degenerate mode MD instead of the normal mode MN.
  • the present invention is not limited to the above embodiment and can be variously modified without departing from the gist thereof.
  • the above-described embodiments have been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the described configurations.
  • HUD device Vehicle 3 Windshield 4 Vehicle information 5 Display area 6 Driver 7 Opening 10 Control unit (ECU) 11 Speaker 12 Video display unit 15 Vehicle information acquisition unit 16 Microcontroller (MCU) 17 Non-volatile memory 18 Volatile memory 19 Audio driver 20 Display driver 21 Communication unit 27 Audio data generation unit 28 Video data generation unit 29 Distortion correction unit 30 Light source adjustment unit 31 Mirror adjustment unit 35 Video display device 41 Vehicle speed sensor 42 Shift Position sensor 43 Handle steering angle sensor 44 Headlight sensor 45 Illuminance sensor 46 Chromaticity sensor 47 Distance measurement sensor 48 Infrared sensor 49 Engine start sensor 50 Acceleration sensor 51 Gyro sensor 52 Temperature sensor 53 Road-to-vehicle communication wireless transmitter / receiver 54 Vehicle-to-vehicle communication Wireless transmitter / receiver 55 In-vehicle camera 56 External camera 57 GPS receiver 58 VICS receiver 60 Sun 61 Housing 62 Drive mechanism 63 Condensing lens 64 Display panel 65 Light source 66 Solar radiation sensor 67 Blocking mechanism 70 Sunlight detection range 71 Cover Member 75 Protection processing unit 76 Timer

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Abstract

太陽光に伴う破損を防止すると共に、ユーザの利便性を確保することが可能なヘッドアップディスプレイ装置を提供する。そこで、反射ミラーＭ１は、表示パネル６４で作成された映像を反射して表示領域へ投影する。日射センサ６６は、太陽６０の位置が所定の検出範囲内に存在する場合に太陽光強度を検出する。遮断機構６７は、オフ時に、表示領域と表示パネル６４との間の映像の投影光路を形成し、オン時に、映像の投影光路、およびその逆向きとなる太陽光の入射光路を遮断する。保護処理部は、日射センサ６６からの太陽光強度と、光源６５の輝度と、周囲温度とを用いて推定される表示パネル６４の推定温度に基づいて、遮断機構６７のオン・オフを制御する。

Description

ヘッドアップディスプレイ装置
　本発明は、ヘッドアップディスプレイ装置に関し、例えば、ＡＲ（Augmented Reality：拡張現実）を利用したヘッドアップディスプレイ装置に適用して有効な技術に関する。
　特許文献１には、太陽光などの外光の侵入を効果的に防ぐことができるヘッドアップディスプレイ装置が示される。当該ヘッドアップディスプレイ装置は、複数のシャッタを有するシャッタ部を備え、表示部が表示する表示画像の大きさに応じて、シャッタ部に形成される透過窓部の大きさを変化させることで、外光の侵入、ひいては、表示部の破損を防ぐ。
特開２０１５－１５２７４６号公報
　例えば、自動車を代表とする車両には、ヘッドアップディスプレイ（Head Up Display、以下では「ＨＵＤ」と記載する場合がある）が搭載される場合がある。ＨＵＤは、車速やエンジン回転数などの走行情報やナビゲーション情報などの各種情報をウィンドシールド（フロントガラス）などに投射して表示する。ＨＵＤを用いると、運転者は、ダッシュボードに組み込まれる計器盤、いわゆるインパネなどに視線を移動することなく運転に必要な情報を得ることができる。このため、安全運転に寄与することが可能になる。
　一方、ＨＵＤでは、近年、実在する風景上の対象物に各種情報を付加して表示するようなＡＲの利用が望まれる。特に、ＡＲを利用したＨＵＤ（ＡＲ－ＨＵＤと呼ぶ）では、広い表示領域が必要とされる。表示領域を広げるためには、表示パネルからウィンドシールドへの投影光路上に設けられる開口部を広げる必要がある。開口部を広げると、表示パネルに向けて太陽光が入射し易くなり、その結果として、表示パネルが破損し易くなる。
　そこで、特許文献１のように、透過窓部の大きさを変化させる方式が考えられる。しかし、表示画像の大きさに応じて透過窓部の大きさを変化させた場合であっても、表示パネル上に太陽光の集光箇所が依然として生じ得るため、十分な保護が図れるとは限らない。十分な保護を図るためには、太陽光の入射光路を完全に遮断することが望まれる。しかし、この場合、表示パネルからの投影光路も同時に遮断され、ＨＵＤの使用不可の時間帯が生じる。ただし、この場合であっても、ＨＵＤの使用不可の時間帯を可能な限り短くすれば、ユーザの利便性をある程度確保することができる。
　本発明は、このようなことに鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、太陽光に伴う破損を防止すると共に、ユーザの利便性を確保することが可能なヘッドアップディスプレイ装置を提供することにある。
　本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴については、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
　本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
　代表的なヘッドアップディスプレイ装置は、ウィンドシールドの表示領域へ映像を投影することで、映像が重畳された風景を車両の運転者に視認させるものであり、光源と、表示パネルと、反射ミラーと、日射センサと、遮断機構と、保護処理部と、を有する。表示パネルは、光源からの光を変調することで表示領域へ投影するための映像を作成する。反射ミラーは、表示パネルで作成された映像を反射して表示領域へ投影する。日射センサは、太陽の位置が所定の検出範囲内に存在する場合に太陽光強度を検出する。遮断機構は、オフ時に、表示領域と表示パネルとの間の映像の投影光路を形成し、オン時に、映像の投影光路、およびその逆向きとなる太陽光の入射光路を遮断する。保護処理部は、日射センサからの太陽光強度と、光源の輝度と、周囲温度とを用いて推定される表示パネルの推定温度に基づいて、遮断機構のオン・オフを制御する。
　本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、ヘッドアップディスプレイ装置において、太陽光に伴う破損を防止すると共に、ユーザの利便性を確保することが可能になる。
本発明の一実施の形態によるヘッドアップディスプレイ装置を搭載した車両の構成例を示す概略図である。 図１における映像表示ユニット周りの構成例を示す概略図である。 図２における映像表示ユニット周りのより詳細な構成例および動作例を示す図である。 図３の映像表示ユニットを含んだＨＵＤ装置の外形例を示す斜視図である。 図１のヘッドアップディスプレイ装置に含まれる制御系の主要部の構成例を示すブロック図である。 図５において、車両情報の取得に関わる箇所の構成例を示すブロック図である。 図５において、保護処理部の主要部の動作例を示す模式図である。 図５において、保護処理部で用いられる表示パネルの推定温度について説明する図である。 図５における保護処理部の処理内容の一例を示すフロー図である。 図９における保護要否判定の処理内容の一例を示すフロー図である。 図９における復帰可否判定の処理内容の一例を示すフロー図である。 図１１における復帰可否判定［１］の処理内容の一例を示すフロー図である。 図１２における縮退解除判定の処理内容の一例を示すフロー図である。 図１１における復帰可否判定［２］の処理内容の一例を示すフロー図である。 図１１における復帰可否判定［２］の処理内容の一例を示すフロー図である。 図５において、保護処理部によるユーザ通知内容の一例を示す図である。
　以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
　《ＨＵＤ装置の概要》
　図１は、本発明の一実施の形態によるヘッドアップディスプレイ装置を搭載した車両の構成例を示す概略図である。図１のヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置１は、車両２に搭載される。車両２は、代表的には、自動車であるが、必ずしもこれに限定されず、場合によっては鉄道車両等であってもよい。ＨＵＤ装置１は、車両２の各部に設置された各種センサなどから車両情報４を取得する。各種センサは、例えば、車両２で生じた各種イベントを検出したり、走行状況に係る各種パラメータの値を定期的に検出したりする。
　車両情報４には、例えば、車両２の速度情報やギア情報、ハンドル操舵角情報、ランプ点灯情報、外光情報、距離情報、赤外線情報、エンジンＯＮ／ＯＦＦ情報、車内外のカメラ映像情報、加速度ジャイロ情報、ＧＰＳ（Global Positioning System）情報、ナビゲーション情報、車車間通信情報、および路車間通信情報などが含まれる。ＧＰＳ情報の中には、現在時刻の情報も含まれる。ＨＵＤ装置１は、このような車両情報４に基づいて、映像表示ユニット１２を用いてウィンドシールド３の表示領域５へ投影映像を投影する。これによって、ＨＵＤ装置１は、投影映像が重畳された風景を車両２の運転者に視認させる。
　図２は、図１における映像表示ユニット周りの構成例を示す概略図である。図２に示す映像表示ユニット１２は、映像表示装置３５と、反射ミラーＭ１，Ｍ２とを備える。反射ミラーＭ１は、例えば、凹面鏡（拡大鏡）である。映像表示装置３５は、例えば、プロジェクタやＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などであり、制御部から指示された映像データに基づいて映像を作成し、表示する。反射ミラーＭ１，Ｍ２は、例えば、自由曲面ミラーや光軸非対称の形状を有するミラーである。反射ミラーＭ２は、映像表示装置３５で作成（表示）された映像を反射する。反射ミラーＭ１は、反射ミラーＭ２で反射された映像を反射および拡大し、開口部７を介して表示領域５へ投影する。
　これにより、運転者６は、表示領域５に投射された投影映像を、透明のウィンドシールド３の先の虚像として、車外の風景（道路や建物、人など）に重畳される形で視認する。投影映像（虚像）の中には、例えば、道路標識や、自車の現速度や、風景上の対象物に付加される各種情報（ＡＲ情報）など、様々なものが含まれる。なお、図２では、例えば、反射ミラーＭ１の設置角度を調整することで、ウィンドシールド３上の表示領域５の位置を調整可能となっており、運転者６が視認する虚像の位置を上下方向に調整可能となっている。また、例えば、反射ミラーＭ１をより大面積化することなどにより、表示領域５の面積を拡大でき、より多くの情報を表示領域５へ投影することが可能になる。これにより、風景上の対象物に各種情報を付加して表示するようなＡＲ機能が実現できる。
　図３は、図２における映像表示ユニット周りのより詳細な構成例および動作例を示す図である。図４は、図３の映像表示ユニットを含んだＨＵＤ装置の外形例を示す斜視図である。図３に示されるように、図２の映像表示装置３５は、詳細には、光を発する光源６５と、光源６５からの光を変調することで表示領域５へ投影するための映像を作成（表示）する表示パネル６４とを有する。光源６５は、代表的には、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）光源である。表示パネル６４は、代表的には、液晶パネル（ＬＣＤ）であり、入力された映像データに応じて、光源６５からの光の透過率を画素毎に変調する。
　また、表示パネル６４と反射ミラーＭ２との間には集光レンズ６３が設置される。このため、太陽６０からの太陽光が、反射ミラーＭ１，Ｍ２および集光レンズ６３を介して表示パネル６４に集光される場合がある。そこで、反射ミラーＭ１には、反射ミラーＭ１の設置角度を変更するための駆動機構６２が取り付けられる。駆動機構６２は、ステッピングモータ等を含む。この駆動機構６２が取り付けられた反射ミラーＭ１は、遮断機構６７を構成する。
　遮断機構６７は、オフ時に、表示領域５と表示パネル６４との間の映像の投影光路を形成し、オン時に、映像の投影光路、およびその逆向きとなる太陽光の入射光路を遮断する。具体的には、当該遮断機構６７は、図３に示されるように、オン時に、駆動機構６２を介して反射ミラーＭ１の設置角度を変更し、光路を変えることで、表示パネル６４に向けた太陽光の入射光路を遮断し、結果的に映像の投影光路も遮断する。
　なお、遮断機構６７は、必ずしも、このような構成に限らず、太陽光の入射光路を遮断できるものであればよく、例えば、反射ミラーＭ２の設置角度を変更する方式や、または、太陽光の入射光路上に、スライド式の遮蔽板等を別途挿入するような方式であってもよい。ただし、図３の遮断機構６７内の駆動機構６２は、前述したように、虚像の位置を調整する際等でも使用することができる。このため、図３の方式を用いることで、部品の併用化を図ることができる。
　また、図３において、映像表示装置３５、駆動機構６２付きの反射ミラーＭ１、反射ミラーＭ２および集光レンズ６３は、図示しない各種制御部と共に筐体６１内に収容される。さらに、筐体６１には、太陽６０の位置および太陽光強度を検出する日射センサ６６が設置される。なお、図示は省略されるが、筐体６１には、さらに、周囲温度Ｔａを検出するための温度センサが設置されてもよい。ただし、例えば、車両２に設置された温度センサから周囲温度Ｔａを取得する場合には、筐体６１に温度センサを設置する必要はない。
　図４において、筐体６１には、開口部７が形成され、当該開口部７に、グレアトラップ等と呼ばれる透明色のカバー部材７１が設置される。筐体６１内には、図３に示したように、反射ミラーＭ２からの光をカバー部材７１（開口部７）に向けて反射するように反射ミラーＭ１が設置される。また、筐体６１には、例えば、カバー部材７１の周辺等に日射センサ６６が設置される。
　日射センサ６６は、詳細には、図４に示されるように、太陽６０の位置（方位および仰角）が太陽光検出範囲７０内に存在する場合に太陽光強度を検出する。例えば、反射ミラーＭ１に対する太陽光の入射角（ひいては太陽６０の位置）によっては、太陽光の入射光路が表示パネル６４から逸脱するため、表示パネル６４の破損の可能性を無視できる。すなわち、季節、時間帯、車両２の姿勢等によっては、破損の可能性を無視できる。
　この破損の可能性を無視できる入射角の範囲、言い換えれば破損の可能性を無視できない入射角の範囲は、反射ミラーＭ１，Ｍ２および集光レンズ６３を含む光学系の光学条件（例えば、設置位置、設置角度、サイズ等）に基づいて予め定めることができる。そこで、日射センサ６６は、この表示パネル６４の破損の可能性を無視できない入射角（太陽６０の位置）の範囲を太陽光検出範囲７０として、この太陽光検出範囲７０内で太陽光強度を検出する。
　具体的な日射センサ６６の構成として、例えば、フォトダイオード等の受光素子周りに開口部や遮蔽板等を適宜設置することで、受光素子に入射される太陽光の入射角を物理的に制限するような方式が挙げられる。または、太陽６０の位置および太陽光強度の両方を検出可能な既知の日射センサ（例えば、４個の受光素子の光強度バランスで位置を検出するセンサ等）を用いて、検出された位置情報と太陽光強度情報とを組み合わせて信号処理を行う方式であってもよい。
　《ＨＵＤ装置の制御系の構成》
　図５は、図１のヘッドアップディスプレイ装置に含まれる制御系の主要部の構成例を示すブロック図である。図６は、図５において、車両情報の取得に関わる箇所の構成例を示すブロック図である。図５に示すヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置１は、制御部（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）１０と、スピーカ１１と、映像表示ユニット１２と、図４で述べた日射センサ６６とを備える。映像表示ユニット１２は、図３に示したような、映像表示装置３５や、駆動機構６２付きの反射ミラーＭ１等を含む。
　制御部１０は、主に、ＨＵＤ装置１における投影映像（虚像）の表示の制御や、音声出力の制御などを行う。制御部１０は、例えば、配線基板などによって構成され、当該配線基板は、例えば、図４の筐体６１内に搭載される。制御部１０は、配線基板上に実装される車両情報取得部１５、マイクロコントローラ（ＭＣＵ）１６、不揮発性メモリ１７、揮発性メモリ１８、音声用ドライバ１９、表示用ドライバ２０、および通信部２１等を備える。ＭＣＵ１６は、広く知られているように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）に加えて、各種周辺機能を備えている。したがって、図５の制御部１０内のＭＣＵ１６を除く各ブロックは、適宜、ＭＣＵ１６内に搭載されてもよい。
　車両情報取得部１５は、例えば、ＣＡＮ（Controller Area Network）インタフェースやＬＩＮ（Local Interconnect Network）インタフェースなどであり、ＣＡＮやＬＩＮなどの通信プロトコルに基づいて車両情報４を取得する。車両情報４は、図６に示されるように、車両情報取得部１５に接続される各種センサなどの情報取得デバイスによって生成される。図６には、各種情報取得デバイスの一例が示される。
　例えば、車速センサ４１は、図１の車両２の速度を検出し、検出結果となる速度情報を生成する。シフトポジションセンサ４２は、現在のギアを検出し、検出結果となるギア情報を生成する。ハンドル操舵角センサ４３は、現在のハンドル操舵角を検出し、検出結果となるハンドル操舵角情報を生成する。ヘッドライトセンサ４４は、ヘッドライトのＯＮ／ＯＦＦを検出し、検出結果となるランプ点灯情報を生成する。
　照度センサ４５および色度センサ４６は、外光を検出し、検出結果となる外光情報を生成する。測距センサ４７は、車両２と外部の物体との間の距離を検出し、検出結果となる距離情報を生成する。赤外線センサ４８は、車両２の近距離における物体の有無や距離などを検出し、検出結果となる赤外線情報を生成する。エンジン始動センサ４９は、エンジンのＯＮ／ＯＦＦを検出し、検出結果となるＯＮ／ＯＦＦ情報を生成する。
　加速度センサ５０およびジャイロセンサ５１は、車両２の加速度および角速度をそれぞれ検出し、検出結果として、車両２の姿勢や挙動を表す加速度ジャイロ情報を生成する。温度センサ５２は、車内外の温度を検出し、検出結果となる温度情報を生成する。例えば、温度センサ５２によって、ＨＵＤ装置１の周囲温度Ｔａを検出することが可能である。ただし、図４で述べたように、ＨＵＤ装置１内に、別途、温度センサを搭載してもよい。
　路車間通信用無線送受信機５３は、車両２と、道路、標識、信号等との間の路車間通信によって路車間通信情報を生成する。車車間通信用無線送受信機５４は、車両２と周辺の他の車両との間の車車間通信によって車車間通信情報を生成する。車内用カメラ５５および車外用カメラ５６は、それぞれ、車内および車外を撮影することで車内のカメラ映像情報および車外のカメラ映像情報を生成する。具体的には、車内用カメラ５５は、例えば、図２の運転者６の姿勢や、眼の位置、動きなどを撮影するＤＭＳ（Driver Monitoring System）用のカメラなどである。この場合、撮像された映像を解析することで、運転者６の疲労状況や視線の位置などが把握できる。
　一方、車外用カメラ５６は、例えば、車両２の前方や後方などの周囲の状況を撮影する。この場合、撮像された映像を解析することで、周辺に存在する他の車両や人などの障害物の有無、建物や地形、雨や積雪、凍結、凹凸などといった路面状況、および道路標識などを把握することが可能になる。また、車外用カメラ５６には、例えば、走行中の状況を映像で記録するドライブレコーダなども含まれる。
　ＧＰＳ受信機５７は、ＧＰＳ信号を受信することで得られるＧＰＳ情報を生成する。例えば、ＧＰＳ受信機５７によって、現在時刻を取得することが可能である。ＶＩＣＳ（Vehicle Information and Communication System、登録商標）受信機５８は、ＶＩＣＳ信号を受信することで得られるＶＩＣＳ情報を生成する。ＧＰＳ受信機５７やＶＩＣＳ受信機５８は、ナビゲーションシステムの一部として設けられてもよい。なお、図６の各種情報取得デバイスに関しては、適宜、削除することや、他の種類のデバイスを追加することや、他の種類のデバイスに置き換えることが可能である。
　図５において、ＭＣＵ１６は、このような車両情報４を、車両情報取得部１５を介して受信し、当該車両情報４などに基づいて、スピーカ１１に向けた音声データや、映像表示装置３５に向けた映像データなどを生成する。具体的には、ＭＣＵ１６は、音声データ生成部２７と、映像データ生成部２８と、歪み補正部２９と、光源調整部３０と、ミラー調整部３１と、保護処理部７５とを備える。これらの各部は、主に、不揮発性メモリ１７または揮発性メモリ１８に格納されるプログラムをＣＰＵが実行することで実装される。
　音声データ生成部２７は、必要に応じて、車両情報４などに基づく音声データを生成する。音声データは、例えば、ナビゲーションシステムの音声案内を行う場合や、ＡＲ機能によって運転者６に警告を発行する場合などで生成される。音声用ドライバ１９は、当該音声データに基づいてスピーカ１１を駆動し、スピーカ１１に音声を出力させる。
　映像データ生成部２８は、車両情報４などに基づいて、図２等の表示領域５に投影される投影映像の表示内容を定める映像データを生成する。歪み補正部２９は、映像データ生成部２８からの映像データに対して歪み補正を加えた補正後の映像データを生成する。具体的には、歪み補正部２９は、図２に示したように、映像表示装置３５からの映像を表示領域５に投影した場合に、ウィンドシールド３の曲率によって生じる映像の歪みを補正する。
　表示用ドライバ２０は、歪み補正部２９からの補正後の映像データに基づいて、映像表示装置３５内の表示パネル６４に含まれる各表示素子（画素）を駆動する。これによって、映像表示装置３５は、補正後の映像データに基づき、表示領域５へ投影するための映像を作成（表示）する。光源調整部３０は、映像表示装置３５内の光源６５の輝度を制御する。ミラー調整部３１は、ウィンドシールド３における表示領域５の位置を調整する必要がある場合に、駆動機構６２を介して映像表示ユニット１２内の反射ミラーＭ１の設置角度を変更する。さらに、図３で述べたように、ミラー調整部３１は、太陽光の入射光路を遮断する際にも、駆動機構６２を介して反射ミラーＭ１の設置角度をある程度大きく変更する。
　保護処理部７５は、タイマ７６を備え、詳細は後述するが、主に、日射センサ６６からの太陽光強度と、図６の温度センサ５２等からの周囲温度Ｔａと、光源調整部３０における光源６５の輝度とを用いて推定される、映像表示装置３５内の表示パネル６４の推定温度に基づいて、各種保護動作を行う。不揮発性メモリ１７は、主に、ＭＣＵ１６内のＣＰＵで実行されるプログラムや、ＭＣＵ１６内の各部の処理で使用する設定パラメータや、規定の音声データおよび映像データなどを予め記憶する。
　揮発性メモリ１８は、主に、取得した車両情報４や、ＭＣＵ１６内の各部の処理過程で使用される各種データを適宜保持する。通信部２１は、ＨＵＤ装置１外部との間で、ＣＡＮやＬＩＮなどの通信プロトコルに基づいて通信を行う。通信部２１は、車両情報取得部１５と一体であってもよい。なお、図４の制御部（ＥＣＵ）１０内の各部は、適宜、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などに実装されてもよい。
　《保護処理部の概略動作》
　図７は、図５において、保護処理部の主要部の動作例を示す模式図である。図７では、動作モードとして、通常モードＭＮ、保護モードＭＰおよび縮退モードＭＤが設けられる。まず、通常モードＭＮにおいて、太陽光が入射されない場合（日射センサ６６による太陽光強度が例えばゼロの場合）、表示パネル６４の定常状態での温度は、光源６５の輝度Ｌと、周囲温度Ｔａとによって定まる。この太陽光が入射されない場合の定常状態での表示パネル６４の温度を、飽和温度Ｔｓａｔと呼ぶ。飽和温度Ｔｓａｔは、この例では８０℃である。通常モードＭＮでは、図３の遮断機構６７はオフ（すなわち、反射ミラーＭ１の設置角度は初期状態）であり、光源６５は、輝度Ｌが制限されない状態で駆動される。
　一方、太陽光が入射された場合（日射センサ６６による太陽光強度が非ゼロの場合）、表示パネル６４の温度は、太陽光強度に応じて上昇する。保護処理部７５は、表示パネル６４の温度が保護開始温度（この例では９５℃）に到達した時点（保護オン時刻ｔＯＮ’）で通常モードＭＮから保護モードＭＰへ移行させる。保護モードＭＰでは、遮断機構６７はオン（すなわち、反射ミラーＭ１の設置角度は変更状態）であり、光源６５の駆動は停止される。
　ここで、各動作モードにおいて、実際には、表示パネル６４の温度を温度センサ等によって実測することは、表示パネル６４が部品を搭載し難い性質のものであるため、困難となる場合がある。そこで、保護処理部７５は、日射センサ６６からの太陽光強度と、光源６５の輝度と、周囲温度Ｔａとを用いて推定される表示パネル６４の推定温度に基づいて、遮断機構６７のオン・オフを含めて動作モードを制御する。図８は、図５において、保護処理部で用いられる表示パネルの推定温度について説明する図である。
　図７における太陽光が入射されない場合の飽和温度Ｔｓａｔは、図８に示されるように、例えば、光源６５の輝度Ｌに応じた温度上昇量ΔＴ（Ｌ）と、周囲温度Ｔａとを用いて推定される。温度上昇量ΔＴ（Ｌ）は、光源６５からの光のエネルギーを表示パネル６４が吸収することによって生じる。ただし、表示パネル６４と光源６５との距離がある程度近い場合には、加えて、光源６５の発熱に伴う熱放射が考慮される。また、太陽光が入射される場合の表示パネル６４の温度は、飽和温度Ｔｓａｔを基準として、太陽光強度Ｉに応じた温度上昇量（または加えて温度上昇率）ΔＴ（Ｉ）を加えることで推定される。
　これにより、一定の太陽光強度を前提として、表示パネル６４の温度が飽和温度Ｔｓａｔから保護開始温度（例えば、９５℃）に到達するまでの所要時間を予め算出することができる。そして、この一定の太陽光強度と所要時間とに基づいて、図７のオン強度Ｉｏｎと連続検出時間ＴＯＮとを定めることができる。この際に、この連続検出時間ＴＯＮは、周囲温度Ｔａや、光源６５の輝度Ｌの関数であってよい。保護処理部７５は、実際の動作として、太陽光強度がオン強度Ｉｏｎ以上の状態であり、その状態が連続検出時間ＴＯＮ継続した場合に、保護開始温度に到達したとみなして、通常モードＭＮから保護モードＭＰへ移行させる。その結果、表示パネル６４の温度は、低下していく。
　一方、保護処理部７５は、太陽光強度が予め定めたオフ強度Ｉｏｆｆ以下の状態であり、その状態が予め定めた連続未検出時間ＴＯＦＦ継続した場合には、保護モードＭＰから縮退モードＭＤへ移行させる。縮退モードＭＤでは、遮断機構６７はオフ（すなわち、反射ミラーＭ１の設置角度は初期状態）であり、光源６５は、最大輝度Ｌｍａｘが通常モードＭＮ時よりも低い値に制限された状態で駆動される。
　例えば、縮退モードＭＤ時の最大輝度Ｌｍａｘは、通常モードＭＮ時の最大輝度（Ｌｍａｘ（Ｔａ））の７０％等に制限される。この際に、保護処理部７５は、例えば、通常モードＭＮ時の最大輝度（Ｌｍａｘ（Ｔａ））を、周囲温度Ｔａに応じて定める。具体的には、保護処理部７５は、例えば図８において、温度上昇量ΔＴ（Ｌ）と、周囲温度Ｔａとの加算結果が一定となるように最大輝度（Ｌｍａｘ（Ｔａ））を定める。これに伴い、保護処理部７５は、縮退モードＭＤにおける最大輝度Ｌｍａｘも、周囲温度Ｔａに応じて可変制御することになる。その具体的な実装方式として、例えば、周囲温度Ｔａと最大輝度Ｌｍａｘとの関係を、図５の不揮発性メモリ１７上に計算式またはテーブルとして実装するような方式が挙げられる。
　このような縮退モードＭＤを設けることで、表示パネル６４の温度を、図７に示されるように、飽和温度Ｔｓａｔに向けて徐々に近づけていくことが可能になる。一方、仮に、輝度に制限を加えない場合（すなわち、保護モードＭＰから通常モードＭＮへ直接移行する場合）、実際上、表示パネル６４の温度に、飽和温度Ｔｓａｔを超えるオーバーシュートが生じ得る。図８に示したような計算を用いると、定常状態での温度を推定できるが、このようなオーバーシュートの量および収束時間といった過渡状態での温度を推定することは容易でない。
　このため、オーバーシュートが生じると、結果として、表示パネル６４の温度を高精度に推定できない期間が発生することになる。詳細には、実際の温度が推定温度よりも若干高くなる期間が生じ得る。そうすると、推定温度に基づく制御を行う過程で、表示パネル６４の温度が仕様上の上限温度を超えてしまう可能性が生じる。例えば、保護モードＭＰがある程度高頻度で生じると、誤差が蓄積し、表示パネル６４の温度を管理することが困難となり得る。そこで、このようなオーバーシュートを発生させずに、推定温度に基づく制御で生じ得る誤差要因を排除するため、最大輝度Ｌｍａｘを制限する縮退モードＭＤを設けることが有益となる。
　なお、光源６５の輝度は、ＬＥＤ光源の場合、ＰＷＭデューティ比（＝ＬＥＤオン時間／ＰＷＭ周期）によって制御される。この場合、図５の保護処理部７５は、光源調整部３０を介して、このＰＷＭデューティ比の最大値を制限する。また、連続未検出時間ＴＯＦＦは、例えば、３分～１０分程度であり、代表的には、５分等である。これは、例えば、実験等によって定めることができる。具体的には、表示パネル６４の温度は、実験によって、保護開始温度（例えば９５℃）から保護モードＭＰに移行した場合に、保護モードＭＰを少なくも５分継続すれば、飽和温度Ｔｓａｔ以下となることが確かめられた。
　すなわち、図７において、仮に、保護オン時刻ｔＯＮ’と同時に太陽光強度がゼロになる場合、保護オン時刻ｔＯＮ’から保護モードＭＰを５分継続すれば、表示パネル６４の温度は、飽和温度Ｔｓａｔ以下となる。表示パネル６４の温度が飽和温度Ｔｓａｔ以下ということは、保護モードＭＰを解除してもよいことを意味する。ただし、仮に、保護オン時刻ｔＯＮ’を基準として、保護モードＭＰを保護オン時刻ｔＯＮ’から５分後に解除するような方式を用いると、５分後に太陽光強度が依然として高い値に維持されている場合には、迅速に、保護モードＭＰへ移行する必要性が生じる。そこで、オフ強度Ｉｏｆｆおよび連続未検出時間ＴＯＦＦを条件として、保護モードＭＰを解除することが有益となる。
　また、この例では、表示パネル６４の推定温度は、保護モードＭＰへ移行する際のオン強度Ｉｏｎおよび連続検出時間ＴＯＮや、縮退モードＭＤ時の設定輝度等に間接的に反映される形で用いられた。ただし、場合によっては、保護処理部７５が、図８で述べたような計算によって表示パネル６４の推定温度を逐次算出しながら、算出された推定温度を直接的に用いて動作モードを制御してもよい。ただし、この場合、保護処理部７５の処理負荷が増大するため、この観点では、図７のような方式を用いることが有益となる。
　《保護処理部の詳細動作》
　図９は、図５における保護処理部の処理内容の一例を示すフロー図である。図１０は、図９における保護要否判定の処理内容の一例を示すフロー図である。図１１は、図９における復帰可否判定の処理内容の一例を示すフロー図である。図１２は、図１１における復帰可否判定［１］の処理内容の一例を示すフロー図である。図１３は、図１２における縮退解除判定の処理内容の一例を示すフロー図である。図１４Ａおよび図１４Ｂは、図１１における復帰可否判定［２］の処理内容の一例を示すフロー図である。これらのフローは、所定の制御周期で繰り返し実行される。
　まず、これらのフローの概略について説明する。保護処理部７５は、図１０において、図７で述べたように、太陽光強度がオン強度Ｉｏｎ以上の状態であり、その状態が予め定めたオン時間ＴＯＮ継続した場合に、通常モードＭＮ（または縮退モードＭＤ）から保護モードＭＰへ移行させる。また、保護処理部７５は、図１２において、図７で述べたように、太陽光強度が予め定めたオフ強度Ｉｏｆｆ以下の状態であり、その状態が予め定めたオフ時間ＴＯＦＦ継続した場合に、保護モードＭＰから縮退モードＭＤへ移行させる。
　ここで、縮退モードＭＤでは、光源６５の最大輝度Ｌｍａｘが制限されるため、何らかの条件で通常モードＭＮへ復帰させる必要がある。そこで、保護処理部７５は、縮退モードＭＤでの動作が予め定めた待機時間継続した後の期間で、車両２の電源の再投入（例えば、イグニッションスイッチのオフ→オン）が検出された場合に縮退モードＭＤから通常モードＭＮへ移行させる。待機時間は、例えば、３時間以上であり、代表的には６時間等である。また、待機時間継続した後か否かの判定は、例えば、図６のＧＰＳ受信機５７等から現在時刻を取得することで行える。
　この待機時間（６時間）は、例えば、図４の太陽光検出範囲７０と、太陽６０の動きとに基づいて予め定められる。具体的には、まず、車両２が停止していることを前提として、一日の中で太陽６０が太陽光検出範囲７０に存在する時間帯は、太陽６０が昇る期間内と太陽６０が沈む期間内とで計２回生じる。この１回目の時間帯の開始時点から２回目の時間帯の終了時点までの時間は、計算上、６時間程度である。この場合、保護モードＭＰへ移行した時点から６時間経過した後は、次に保護モードＭＰへ移行する必要性が生じるまでに（すなわち、太陽光強度を考慮する必要性が生じるまでに）十分な時間を確保できることになる。このため、６時間経過後は、通常モードＭＮに移行しても問題が生じない。
　また、ドライバが運転を継続する過程で、６時間経過後に急に輝度が変わると、それにドライバの意識が向き、安全性を阻害する恐れがある。そこで、車両２の電源の再投入が条件とされる。一方、縮退モードＭＤ時の最大輝度Ｌｍａｘを、時間と共に通常モードＭＮ時の最大輝度Ｌｍａｘ（Ｔａ）に向けて段階的に上げていくような方式を用いてもよい。ただし、この場合、表示パネル６４の温度を推定するのに、複雑な処理が必要とされ得る。したがって、このような観点からは、縮退モードＭＤ時の最大輝度Ｌｍａｘを、通常モードＭＮ時の最大輝度Ｌｍａｘ（Ｔａ）のＸＸ％（例えば７０％）に保つことが有益となる。
　また、例外的なケースとして、保護モードＭＰの期間で、ドライバが車両２の電源をオフにする可能性がある。例えば、保護モードＭＰへ移行した直後に車両２の電源がオフにされ、その直後に、再度、車両２の電源がオンにされたような場合、初期状態（すなわち通常モードＭＮ）から起動すると表示パネル６４の保護を図れない恐れがある。そこで、保護処理部７５は、図５に示したように、タイマ７６を備える。
　タイマ７６は、保護モードＭＰへの移行を行った時点（図７の保護オン時刻ｔＯＮ’）からオフ時間ＴＯＦＦ（例えば５分）と同じ時間をカウントする。このタイマ７６は、車両２の電源がオフになっても、バッテリ電源によってカウントを継続する。そして、保護処理部７５は、図１４Ａにおいて、当該タイマ（保護後タイマＴＷ）７６のカウント動作中に車両２の電源の再投入が行われた場合には、タイマ７６のカウント動作が満了するまで保護モードＭＰを解除しない。一方、タイマ７６のカウント動作が満了した後であれば（すなわち、保護オン時刻ｔＯＮ’から５分後であれば）、図７のオフ時間ＴＯＦＦの場合と同様の理由で、保護モードＭＰを解除することが可能である。
　また、保護モードＭＰへ移行した直後に車両２の電源がオフにされた場合であっても、その後に、車両２の電源がオンにされる時刻が、タイマ（保護後タイマＴＷ）７６のカウント動作が満了した後であれば、保護モードＭＰを維持する必要はない。この場合、保護処理部７５は、図１４Ｂにおいて、この車両２の電源がオンにされる時刻ｔＰＯＮが、前述した待機時間（６時間）を経過後か否かに応じて、縮退モードＭＤか通常モードＭＮかを使い分ける。
　次に、これらの処理内容の詳細について説明する。図９において、保護処理部７５は、まず、動作モードの判定を行う（ステップＳ１０１）。保護処理部７５は、ステップＳ１０１の判定結果が通常モードＭＮであれば保護要否判定を行い（ステップＳ１０２）、保護モードＭＰであれば復帰可否判定を行う（ステップＳ１０５）。この際の復帰可否判定（ステップＳ１０５）は、保護モードＭＰから縮退モードＭＤへの可否判定である。一方、保護処理部７５は、ステップＳ１０１の判定結果が縮退モードＭＤであれば、保護要否判定（ステップＳ１０３）と、復帰可否判定（ステップＳ１０４）の両方を行う。この際の復帰可否判定（ステップＳ１０４）は、縮退モードＭＤから通常モードＭＮへの可否判定である。
　図１０の保護要否判定において、保護処理部７５は、日射センサ６６を用いて太陽光強度を検出する（ステップＳ２０１）。続いて、保護処理部７５は、検出された太陽光強度がオン強度Ｉｏｎ以上か否かを判定する（ステップＳ２０２）。太陽光強度がオン強度Ｉｏｎ以上の場合、保護処理部７５は、オン時間ＴＯＮをカウントするオンタイマ（ＴＯＮ）を起動する（ステップＳ２０３）。オンタイマ（ＴＯＮ）は、図５のタイマ７６の一つである。また、ステップＳ２０３において、オンタイマ（ＴＯＮ）が既にカウント中である場合、保護処理部７５は、当該カウント動作を継続する。一方、ステップＳ２０２において、太陽光強度がオン強度Ｉｏｎ未満の場合、保護処理部７５は、オンタイマ（ＴＯＮ）をリセットして処理を終了する（ステップＳ２０９）。
　ステップＳ２０３の後、保護処理部７５は、オンタイマ（ＴＯＮ）が満了したか否かを判定する（ステップＳ２０４）。オンタイマ（ＴＯＮ）がカウント中の場合、保護処理部７５は、処理を終了する。一方、オンタイマ（ＴＯＮ）が満了した場合、保護処理部７５は、保護モードＭＰへ移行する（ステップＳ２０５）。そして、保護処理部７５は、図６のＧＰＳ受信機５７等から取得した現在時刻を保護オン時刻ｔＯＮ’として図５の不揮発性メモリ１７等に記録する（ステップＳ２０６）。また、保護処理部７５は、保護後タイマＴＷを起動する（ステップＳ２０７）。保護後タイマＴＷは、図５のタイマ７６の一つであり、オフ時間ＴＯＦＦと同じ時間をカウントする。
　その後、保護処理部７５は、ユーザ（ドライバ）へ、保護モードＭＰであることを通知する（ステップＳ２０８）。すなわち、保護モードＭＰでは、表示領域５に投影映像が表示されないため、それにドライバの意識が向き、安全性を阻害する恐れがある。そこで、例えば、クラスターパネルまたはナビパネルに、図１５に示されるような警告表示を行う。図１５は、図５において、保護処理部によるユーザ通知内容の一例を示す図である。
　図１５の例では、ドライバがＨＵＤ映像の明るさを調整しようとした際に、クラスターパネルまたはナビパネルに、保護動作中または明るさ制限中であり、ＨＵＤ映像の明るさ調整ができない旨を通知する内容が表示される。すなわち、後述するように、保護モードＭＰの際に限らず、縮退モードＭＤの際にも、このような通知が行われる。これは、縮退モードＭＤの際には、ＨＵＤ映像の明るさが低下するため、保護モードＭＰの場合と同様に、安全性を阻害する恐れがあるためである。なお、このようなユーザ通知は、例えば、図５の通信部２１を介して行われる。また、ユーザ通知は、表示に限らず、図５のスピーカ１１を介した音声であってもよい。
　図１１の復帰可否判定において、保護処理部７５は、保護後タイマＴＷがカウント中に、車両２の電源オフ操作（イグニッションスイッチのオフ）が検出されたか否かを判定する（ステップＳ３０１，Ｓ３０２）。保護処理部７５は、ステップＳ３０１，Ｓ３０２の判定結果が共に“Ｙｅｓ”の場合、復帰可否判定［２］（すなわち、例外的な判定）を行い（ステップＳ３０４）、判定結果のいずれか一方でも“Ｎｏ”の場合、復帰可否判定［１］（すなわち、通常の判定）を行う（ステップＳ３０３）。
　図１２の復帰可否判定［１］において、保護処理部７５は、縮退解除判定を行う（ステップＳ４０１）。詳細は図１３で後述するが、縮退解除判定によって、縮退モードＭＤが維持されるか、または、縮退モードＭＤから通常モードＭＮへ移行される。図１２のステップＳ４０２において、保護処理部７５は、日射センサ６６を用いて太陽光強度を検出する（ステップＳ４０１）。続いて、保護処理部７５は、検出された太陽光強度がオフ強度Ｉｏｆｆ以下か否かを判定する（ステップＳ４０３）。
　ステップＳ４０３で太陽光強度がオフ強度Ｉｏｆｆ以下の場合、保護処理部７５は、オフ時間ＴＯＦＦをカウントするオフタイマ（ＴＯＦＦ）を起動する（ステップＳ４０４）。オフタイマ（ＴＯＦＦ）は、図５のタイマ７６の一つである。また、ステップＳ４０４において、オフタイマ（ＴＯＦＦ）が既にカウント中である場合、保護処理部７５は、当該カウント動作を継続する。一方、ステップＳ４０３において、太陽光強度がオフ強度Ｉｏｆｆよりも高い場合、保護処理部７５は、オフタイマ（ＴＯＦＦ）をリセットして処理を終了する（ステップＳ４０８）。
　ステップＳ４０４の後、保護処理部７５は、オフタイマ（ＴＯＦＦ）が満了したか否かを判定する（ステップＳ４０５）。オフタイマ（ＴＯＦＦ）がカウント中の場合、保護処理部７５は、処理を終了する。一方、オフタイマ（ＴＯＦＦ）が満了した場合、保護処理部７５は、縮退モードＭＤへ移行する（ステップＳ４０６）。その後、保護処理部７５は、図１５で述べたように、ユーザ（ドライバ）へ、縮退モードＭＤであることを通知する（ステップＳ４０７）。
　図１３の縮退解除判定において、保護処理部７５は、縮退モードＭＤであるか否かを判定する（ステップＳ５０１）。縮退モードＭＤでない場合（すなわち、通常モードＭＮである場合）、保護処理部７５は、処理を終了する。一方、縮退モードＭＤである場合、保護処理部７５は、直近の車両２の電源オン操作時刻（イグニッションスイッチのオン時刻）ｔＰＯＮを取得する（ステップＳ５０２）。具体的には、保護処理部７５は、例えば、イグニッションスイッチのオンに応じてＨＵＤ装置１の電源がオンした際に、その時点の現在時刻を図６のＧＰＳ受信機５７等から取得し、当該時刻を車両２の電源オン操作時刻ｔＰＯＮとして図５の不揮発性メモリ１７等に記録しておけばよい。または、保護処理部７５は、図６のエンジン始動センサ４９からの情報を用いてもよい。
　次いで、保護処理部７５は、車両２の電源オン操作時刻ｔＰＯＮが、図１０のステップＳ２０６で記録した保護オン時刻ｔＯＮ’から待機時間（例えば６時間）を経過しているか否かを判定する（ステップＳ５０３）。待機時間を経過している場合、保護処理部７５は、通常モードＭＮへ移行する（ステップＳ５０４）。一方、ステップＳ５０３で待機時間を経過していない場合、保護処理部７５は、処理を終了することで縮退モードＭＤを維持する。
　図１４Ａの復帰可否判定［２］において、保護処理部７５は、車両２の電源オン操作が検出されるまで待機する（ステップＳ６０１）。そして、車両２の電源オン操作が検出されると、保護処理部７５は、保護後タイマＴＷがカウント中か否かを判定する（ステップＳ６０２）。保護処理部７５は、保護後タイマＴＷがカウント中の場合、保護後タイマＴＷが満了するまで待機する（ステップＳ６０３）。この間、保護モードＭＰが維持される。
　続いて、ステップＳ６０３で保護後タイマＴＷが満了すると、ステップＳ６０４において、保護処理部７５は、縮退モードＭＤに定めた状態でＨＵＤ装置を起動する（すなわち、表示領域５に投影映像を表示する）。その後、保護処理部７５は、図１５で述べたように、ユーザ（ドライバ）へ、縮退モードＭＤであることを通知する（ステップＳ６０５）。
　一方、ステップＳ６０２で保護後タイマＴＷがカウント中でない場合（すなわち、タイマが満了している場合）、図１４Ｂに示されるような処理が行われる。図１４Ｂにおいて、保護処理部７５は、日射センサ６６を用いて太陽光強度を検出する（ステップＳ７０１）。続いて、保護処理部７５は、検出された太陽光強度がオフ強度Ｉｏｆｆ以下か否かを判定する（ステップＳ７０２）。
　ステップＳ７０２で太陽光強度がオフ強度Ｉｏｆｆ以下の場合、保護処理部７５は、ステップＳ７０３～Ｓ７０５において、図１３のステップＳ５０２～Ｓ５０４の場合と同様の処理を行う。すなわち、保護処理部７５は、直近の車両２の電源オン操作時刻ｔＰＯＮを取得し（ステップＳ７０３）、当該電源オン操作時刻ｔＰＯＮが保護オン時刻ｔＯＮ’から待機時間（例えば６時間）を経過しているか否かを判定する（ステップＳ７０４）。
　そして、ステップＳ７０４で待機時間を経過している場合、保護処理部７５は、ステップＳ７０５において、通常モードＭＮに定めた状態でＨＵＤ装置を起動する（すなわち、表示領域５に投影映像を表示する）。一方、ステップＳ７０４で待機時間を経過していない場合、保護処理部７５は、縮退モードＭＤに定めた状態でＨＵＤ装置を起動する（ステップＳ７０６）。その後、保護処理部７５は、図１５で述べたように、ユーザ（ドライバ）へ、縮退モードＭＤであることを通知する（ステップＳ７０７）。
　《実施の形態の主要な効果》
　以上、実施の形態のＨＵＤ装置を用いることで、代表的には、太陽光に伴う破損を防止すると共に、ユーザの利便性を確保することが可能になる。すなわち、表示パネル６４の保護を図りつつ、ＨＵＤの使用不可の時間帯を可能な限り短くする、言い換えれば、ＨＵＤを使用可能な時間帯（表示領域５の投影映像が表示される時間帯）を延ばすことができる。
　具体的には、日射センサ６６に太陽光検出範囲７０内での太陽光強度を検出されることで、不必要に保護モードＭＰに移行されることがなく、ＨＵＤを使用可能な時間帯を延ばすことができる。さらに、保護モードＭＰに移行した場合でも、太陽光強度が低い場合には、オフ時間ＴＯＦＦ後に保護モードＭＰを解除することで、ＨＵＤを使用可能な時間帯を延ばすことができる。また、保護モードＭＰを解除する際には、通常モードＭＮではなく縮退モードＭＤに移行することで、表示パネル６４を確実に保護することが可能になる。
　以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、前述した実施の形態は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
　１　ＨＵＤ装置
　２　車両
　３　ウィンドシールド
　４　車両情報
　５　表示領域
　６　運転者
　７　開口部
　１０　制御部（ＥＣＵ）
　１１　スピーカ
　１２　映像表示ユニット
　１５　車両情報取得部
　１６　マイクロコントローラ（ＭＣＵ）
　１７　不揮発性メモリ
　１８　揮発性メモリ
　１９　音声用ドライバ
　２０　表示用ドライバ
　２１　通信部
　２７　音声データ生成部
　２８　映像データ生成部
　２９　歪み補正部
　３０　光源調整部
　３１　ミラー調整部
　３５　映像表示装置
　４１　車速センサ
　４２　シフトポジションセンサ
　４３　ハンドル操舵角センサ
　４４　ヘッドライトセンサ
　４５　照度センサ
　４６　色度センサ
　４７　測距センサ
　４８　赤外線センサ
　４９　エンジン始動センサ
　５０　加速度センサ
　５１　ジャイロセンサ
　５２　温度センサ
　５３　路車間通信用無線送受信機
　５４　車車間通信用無線送受信機
　５５　車内用カメラ
　５６　車外用カメラ
　５７　ＧＰＳ受信機
　５８　ＶＩＣＳ受信機
　６０　太陽
　６１　筐体
　６２　駆動機構
　６３　集光レンズ
　６４　表示パネル
　６５　光源
　６６　日射センサ
　６７　遮断機構
　７０　太陽光検出範囲
　７１　カバー部材
　７５　保護処理部
　７６　タイマ
　Ｉｏｆｆ　オフ強度
　Ｉｏｎ　オン強度
　Ｍ１，Ｍ２　反射ミラー
　ＭＤ　縮退モード
　ＭＮ　通常モード
　ＭＰ　保護モード
　ＴＯＦＦ　オフ時間
　ＴＯＮ　オン時間
　Ｔａ　周囲温度
　ｔＯＮ’　保護オン時刻

Claims (15)

  1. 　ウィンドシールドの表示領域へ映像を投影することで、前記映像が重畳された風景を車両の運転者に視認させるヘッドアップディスプレイ装置であって、
    　光を発する光源と、
    　前記光源からの光を変調することで前記表示領域へ投影するための映像を作成する表示パネルと、
    　前記表示パネルで作成された前記映像を反射して前記表示領域へ投影する反射ミラーと、
    　太陽の位置が所定の検出範囲内に存在する場合に太陽光強度を検出する日射センサと、
    　オフ時に、前記表示領域と前記表示パネルとの間の前記映像の投影光路を形成し、オン時に、前記映像の投影光路、およびその逆向きとなる太陽光の入射光路を遮断する遮断機構と、
    　前記日射センサからの前記太陽光強度と、前記光源の輝度と、周囲温度とを用いて推定される前記表示パネルの推定温度に基づいて、前記遮断機構のオン・オフを制御する保護処理部と、
    を有するヘッドアップディスプレイ装置。
  2. 　請求項１記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
    　前記反射ミラーには、設置角度を変更するための駆動機構が取り付けられ、
    　前記遮断機構は、前記オン時に、前記駆動機構を介して前記反射ミラーの設置角度を変更することで前記太陽光の入射光路を遮断する、
    ヘッドアップディスプレイ装置。
  3. 　請求項１記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
    　動作モードとして、前記遮断機構がオフかつ前記光源の輝度が制限されない通常モードと、前記遮断機構がオフかつ前記光源の輝度が前記通常モード時よりも低い値に制限される縮退モードと、前記遮断機構がオンかつ前記光源の駆動が停止される保護モードとが設けられ、
    　前記保護処理部は、前記動作モードを制御する、
    ヘッドアップディスプレイ装置。
  4. 　請求項３記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
    　前記保護処理部は、前記太陽光強度が予め定めたオフ強度以下の状態であり、当該状態が予め定めたオフ時間継続した場合に、前記保護モードから前記縮退モードへ移行させる、
    ヘッドアップディスプレイ装置。
  5. 　請求項４記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
    　前記保護処理部は、前記保護モードへの移行を行った時点から前記オフ時間と同じ時間をカウントするタイマを備え、前記タイマのカウント動作中に前記車両の電源の再投入が行われた場合には、前記タイマのカウント動作が満了するまで前記保護モードを解除しない、
    ヘッドアップディスプレイ装置。
  6. 　請求項３記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
    　前記保護処理部は、前記縮退モードでの動作が予め定めた待機時間継続した後の期間で、前記車両の電源の再投入が検出された場合に前記縮退モードから前記通常モードへ移行させる、
    ヘッドアップディスプレイ装置。
  7. 　請求項３記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
    　前記保護処理部は、前記縮退モードにおける前記光源の最大輝度を、前記周囲温度に応じて可変制御する、
    ヘッドアップディスプレイ装置。
  8. 　請求項３記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
    　前記保護処理部は、前記太陽光強度がオン強度以上の状態であり、当該状態が予め定めたオン時間継続した場合に、前記通常モードまたは前記縮退モードから前記保護モードへ移行させる、
    ヘッドアップディスプレイ装置。
  9. 　請求項３記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
    　前記保護処理部は、前記縮退モードの際と前記保護モードの際とで、前記縮退モードまたは前記保護モードであることをユーザに通知する、
    ヘッドアップディスプレイ装置。
  10. 　ウィンドシールドの表示領域へ映像を投影することで、前記映像が重畳された風景を車両の運転者に視認させるヘッドアップディスプレイ装置であって、
    　光を発する光源と、
    　前記光源からの光を変調することで前記表示領域へ投影するための映像を作成する表示パネルと、
    　前記表示パネルで作成された前記映像を反射して前記表示領域へ投影する反射ミラーと、
    　太陽の位置が所定の検出範囲内に存在する場合に太陽光強度を検出する日射センサと、
    　オフ時に、前記表示領域と前記表示パネルとの間の前記映像の投影光路を形成し、オン時に、前記映像の投影光路、およびその逆向きとなる太陽光の入射光路を遮断する遮断機構と、
    　保護処理部と、
    を有し、
    　動作モードとして、前記遮断機構がオフかつ前記光源の輝度が制限されない通常モードと、前記遮断機構がオフかつ前記光源の輝度が前記通常モード時よりも低い値に制限される縮退モードと、前記遮断機構がオンかつ前記光源の駆動が停止される保護モードとが設けられ、
    　前記保護処理部は、前記動作モードを制御する、
    ヘッドアップディスプレイ装置。
  11. 　請求項１０記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
    　前記反射ミラーには、設置角度を変更するための駆動機構が取り付けられ、
    　前記遮断機構は、前記オン時に、前記駆動機構を介して前記反射ミラーの設置角度を変更することで前記太陽光の入射光路を遮断する、
    ヘッドアップディスプレイ装置。
  12. 　請求項１０記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
    　前記保護処理部は、前記太陽光強度が予め定めたオフ強度以下の状態であり、当該状態が予め定めたオフ時間継続した場合に、前記保護モードから前記縮退モードへ移行させる、
    ヘッドアップディスプレイ装置。
  13. 　請求項１０記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
    　前記保護処理部は、前記縮退モードでの動作が予め定めた待機時間継続した後の期間で、前記車両の電源の再投入が検出された場合に前記縮退モードから前記通常モードへ移行させる、
    ヘッドアップディスプレイ装置。
  14. 　請求項１０記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
    　前記保護処理部は、前記縮退モードにおける前記光源の最大輝度を、周囲温度に応じて可変制御する、
    ヘッドアップディスプレイ装置。
  15. 　請求項１０記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
    　前記保護処理部は、前記太陽光強度がオン強度以上の状態であり、当該状態が予め定めたオン時間継続した場合に、前記通常モードまたは前記縮退モードから前記保護モードへ移行させる、
    ヘッドアップディスプレイ装置。
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