(57)【要約】【課題】表示面に投影される表示画像の視認性の低下を抑制できるヘッドアップディスプレイ装置を提供する。【解決手段】ヘッドアップディスプレイ装置１は、マトリクス状に配列された複数の画素１０ａを含む画素領域ＬＰを有し、表示画像ＤＩに対応した表示光Ｌ１を投射する表示器６０と、画素１０ａを制御することによって、画素領域ＬＰの一部である表示領域ＬＡによって表示光Ｌ１を投射させる制御部４０と、表示器６０から投射された表示光Ｌ１を車両１００の運転席ＤＳの前方に配置された表示面１０３ｓに向けて反射させる反射部材３０と、を含み、制御部４０は、表示面１０３ｓにおける表示光Ｌ１を投影する投影対象領域１０３ｔの高さ位置に応じて、画素領域ＬＰにおける画像縦方向に沿った表示領域の位置および表示領域ＬＡの形状をそれぞれ変化させる。【選択図】図１
2020109453.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリクス状に配列された複数の画素を含む画素領域を有し、表示画像に対応した表示光を投射する表示器と、
前記画素を制御することによって、前記画素領域の一部である表示領域によって前記表示光を投射させる制御部と、
前記表示器から投射された前記表示光を車両の運転席の前方に配置された表示面に向けて反射させる反射部材と、
を備え、
前記制御部は、前記表示面における前記表示光を投影する投影対象領域の高さ位置に応じて、前記画素領域における画像縦方向に沿った前記表示領域の位置および前記表示領域の形状をそれぞれ変化させる
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項２】
前記表示領域の形状は、前記表示面の形状に応じて、前記表示面に投影される前記表示画像に生じる歪みを補正する形状である
請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項３】
前記表示器に対する前記反射部材の傾斜角度が固定されている
請求項１または２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項４】
前記表示器は、光源と、前記光源からの光を透過させることで表示画像に対応した表示光を投射する液晶表示部と、によって構成されている
請求項１から３の何れか１項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項５】
前記画素領域の画像縦方向および画像横方向に沿って配列された複数の前記光源を備え、
前記制御部は、複数の前記光源のうち、前記表示領域に対応する前記光源を点灯させ、他の光源を非点灯とする
請求項４に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項６】
更に、前記運転席に搭乗した運転者の目の位置情報を取得する位置情報取得部を備え、
前記制御部は、前記位置情報に基づいて前記表示領域の位置および前記表示領域の形状を決定する
請求項１から５の何れか１項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘッドアップディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のウインドシールドなどに表示光を反射させて運転者に虚像を視認させるヘッドアップディスプレイ装置が知られている。例えば、特許文献１には、アレイ状に配置され、光を出射する複数の光源素子と、画像を表示する透過型表示素子と、複数の光源素子から出射された光を透過型表示素子の入射面における同一の領域に照明するように偏向する光学部材と、観察者の視点位置を検出する視点検出部と、視点検出部の検出した視点位置に応じて、光源素子の光の強度を制御する制御部と、を備える、ヘッドアップディスプレイに関する技術が開示されている。
【０００３】
特許文献１のヘッドアップディスプレイによれば、観察者の眼の位置に応じて光源の点灯を制御して、省電力化を図ることができる、とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１７／００２３４４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ヘッドアップディスプレイ装置において、ウインドシールドなどの表示部材の表示面に対して表示画像が投影される場合、例えば、運転者の目の位置によっては、表示面に投影される表示画像の視認性が低下する場合があった。ヘッドアップディスプレイ装置において、表示面に投影される表示画像の視認性の低下を抑制できることが望まれている。
【０００６】
本発明の目的は、表示面に投影される表示画像の視認性の低下を抑制できるヘッドアップディスプレイ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のヘッドアップディスプレイ装置は、マトリクス状に配列された複数の画素を含む画素領域を有し、表示画像に対応した表示光を投射する表示器と、前記画素を制御することによって、前記画素領域の一部である表示領域によって前記表示光を投射させる制御部と、前記表示器から投射された前記表示光を車両の運転席の前方に配置された表示面に向けて反射させる反射部材と、を含み、前記制御部は、前記表示面における前記表示光を投影する投影対象領域の高さ位置に応じて、前記画素領域における画像縦方向に沿った前記表示領域の位置および前記表示領域の形状をそれぞれ変化させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置において、制御部は、表示面における表示光を投影する投影対象領域の高さ位置に応じて、画素領域における画像縦方向に沿った表示領域の位置および表示領域の形状をそれぞれ変化させる。本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置によれば、表示面に投影される表示画像の視認性の低下を抑制できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の概略構成図である。
【図２】図２は、実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置を示す断面図である。
【図３】図３は、実施形態における画素領域および表示面を示す平面図である。
【図４】図４は、実施形態における画素領域および表示面を示す平面図である。
【図５】図５は、実施形態における画素領域および表示面を示す平面図である。
【図６】図６は、実施形態における画素領域およびバックライトユニットを示す平面図である。
【図７】図７は、実施形態における画素領域およびバックライトユニットを示す平面図である。
【図８】図８は、実施形態における画素領域およびバックライトユニットを示す平面図である。
【図９】図９は、実施形態の変形例に係るヘッドアップディスプレイ装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００１１】
［実施形態］
図１から図８を参照して、実施形態について説明する。実施形態は、ヘッドアップディスプレイ装置に関する。図１は、実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の概略構成図である。図２は、実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置を示す断面図である。図３は、実施形態における画素領域および表示面を示す平面図である。図４は、実施形態における画素領域および表示面を示す平面図である。図５は、実施形態における画素領域および表示面を示す平面図である。図６は、実施形態における画素領域およびバックライトユニットを示す平面図である。図７は、実施形態における画素領域およびバックライトユニットを示す平面図である。図８は、実施形態における画素領域およびバックライトユニットを示す平面図である。
【００１２】
図１に示すように、実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１は、自動車などの車両１００に搭載される。ヘッドアップディスプレイ装置１は、車両１００のダッシュボード１０２の内側に配置される。ヘッドアップディスプレイ装置１は、車両１００における表示部材１０３の表示面１０３ｓに向けて表示光Ｌ１を投射する。実施形態において、表示部材１０３は、ウインドシールドである。表示部材１０３は、車両１００における運転席ＤＳの前方に配置されており、表示面１０３ｓは、車両１００における運転席ＤＳの前方に位置している。表示部材１０３の表示面１０３ｓには、入射する光の一部を反射し、入射する光の他の一部を透過させる半透過性のコーティングなどがなされていてもよい。表示面１０３ｓに投射された表示光Ｌ１は、表示面１０３ｓから車両１００のアイポイントＥＰに向けて反射されることで、運転席ＤＳに搭乗した運転者Ｄに虚像Ｓとして視認される。
【００１３】
実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１は、液晶表示部１０と、バックライトユニット２０と、反射部材３０と、制御部４０と、位置情報取得部５０と、を含む。ここで、液晶表示部１０とバックライトユニット２０とは、表示光Ｌ１を投射する表示器６０を構成している。
【００１４】
液晶表示部１０は、光透過型のＴＦＴ液晶（Thin  Film  Transistor  Liquid  Crystal  Display）等から構成されている。図２に示すように、液晶表示部１０は、複数の液晶画素１０ａを含む画素領域ＬＰを有している。画素領域ＬＰにおいて、複数の液晶画素１０ａ（画素）は、マトリクス状に配列されている。液晶表示部１０は、車両１００に搭載された制御部４０からの制御信号に応じて数字や文字、図形等を含む表示画像ＤＩ（図３〜８参照）を表示する。画素領域ＬＰは、表示画像ＤＩが表示される領域である。画素領域ＬＰにおいて、液晶画素１０ａは、一画素に対応している。
【００１５】
図２に示すように、実施形態の液晶表示部１０は、液晶層１１、一対の偏光板１２ａ，１２ｂ、および一対の基板１３ａ，１３ｂを含んで構成されている。液晶層１１は、一対の偏光板１２ａ，１２ｂの間に配置されている。基板１３ａは、液晶層１１と偏光板１２ａとの間に配置されており、基板１３ｂは、液晶層１１と偏光板１２ｂとの間に配置されている。一対の基板１３ａ，１３ｂには、一対の対向電極が設けられている。一対の対向電極は、複数の画素電極と、共通電極とによって構成されている。画素電極は、それぞれが一画素に対応する電極として、液晶画素１０ａ毎に基板１３ａに設けられている。共通電極は、複数の画素電極の共通電極として基板１３ｂに設けられている。液晶層１１の結晶配向は、一対の対向電極間に生じる電位差に応じて変化する。一対の偏光板１２ａ，１２ｂは、クロスニコルの関係になるように配置されており、液晶画素１０ａの光の透過率は、液晶層１１の結晶配向の変化に応じて変化する。液晶表示部１０は、後述するバックライトユニット２０の光源２２からの光を透過させることで表示画像ＤＩに対応した表示光Ｌ１を投射する。
【００１６】
バックライトユニット２０は、液晶表示部１０に向けて光を出射する照明装置である。図２に示すように、バックライトユニット２０は、基材２１、光源２２、および拡散板２６を含んで構成されている。基材２１は、２つの主面２１ａ，２１ｂを有する板状の部材である。主面２１ａは、画素領域ＬＰに対向しており、光源２２が固定されている。実施形態において、光源２２は、複数設けられている。複数の光源２２は、基材２１の主面２１ａ上にマトリクス状に配列されている（図６から図８参照）。複数の光源２２は、画素領域ＬＰの画像縦方向および画像横方向に沿って配列されている。
【００１７】
実施形態の光源２２は、マイクロレンズ２５を有する発光ダイオード（ＬＥＤ：Light  Emitting  Diode）である。光源２２は、発光素子２３、反射板２４、およびマイクロレンズ２５を含んで構成されている。光源２２は、車両１００に搭載された電源からの電力が発光素子２３に供給されることで点灯する。発光素子２３は、ｐ型の半導体層（クラッド層）と、ｎ型の半導体層（クラッド層）と、これら２つの半導体層（クラッド層）に挟まれた発光層（活性層）とを含んで構成されるＬＥＤの本体部である。発光素子２３は、板状の反射板２４を介して、基材２１に固定されている。
【００１８】
反射板２４は、発光素子２３からの光のうち基材２１側に進む光を液晶表示部１０側に向けて反射する部材である。実施形態の反射板２４は、アルミニウムを用いて形成された金属膜である。マイクロレンズ２５は、発光素子２３からの光を液晶表示部１０に向けて集光させる形状を有している。実施形態のマイクロレンズ２５は、液晶表示部１０側の面（出射面２５ａ）が凸状の湾曲面であり、反射板２４側の面が平坦面である平凸レンズ形状を有している。マイクロレンズ２５は、樹脂材料によって形成されている。発光素子２３は、マイクロレンズ２５内に埋め込まれている。マイクロレンズ２５は、発光素子２３からの光を集光することで光Ｌ０を平行光として出射面２５ａから出射する。
【００１９】
なお、バックライトユニット２０において、基材２１の他方の主面２１ｂには、ヒートシンク（図示せず）が固定されていてもよい。光源２２で発生した熱は、基材２１に蓄積される。ここで、ヒートシンクは、基材２１に蓄積された熱をバックライトユニット２０の外部に放出するものである。
【００２０】
拡散板２６は、光源２２からの光を拡散する板状の部材である。拡散板２６は、光源２２と液晶表示部１０との間に配置されている。拡散板２６は、マイクロレンズ２５で集光されて液晶表示部１０に向けて出射される光Ｌ０（例えば、平行光）を拡散させる部材である。マイクロレンズ２５によって集光された光が拡散板２６によって拡散されることで、車両１００における表示光Ｌ１を視認できる範囲が広がる。実施形態において、拡散板２６は、マイクロレンズ２５によって集光された光が画素領域ＬＰにおける予め定められた所定の範囲に照射されるように配置される。例えば、拡散板２６によって光源２２からの光が拡散されすぎないように、拡散板２６と画素領域ＬＰとの間の距離は、拡散板２６とマイクロレンズ２５との間の距離よりも短く設定される。
【００２１】
図１に示すように、反射部材３０は、表示光Ｌ１を表示面１０３ｓに向けて反射させる部材である。実施形態の反射部材３０は、液晶表示部１０から投射された表示光Ｌ１を拡大させて反射する拡大ミラーである。反射部材３０は、表示面１０３ｓやヘッドアップディスプレイ装置１に設けられた他の光学系に起因して発生する光学的な収差を概ね補正できる形状を有している。反射部材３０としては、例えば、非球面（自由曲面）ミラーを用いることができる。反射部材３０は、液晶表示部１０に対して光源２２側とは反対側に配置されている。反射部材３０は、液晶表示部１０に対して傾斜している。反射部材３０の傾斜角度は、液晶表示部１０から投射された表示光Ｌ１を表示面１０３ｓに向けて反射する角度に設定されている。実施形態において、反射部材３０の傾斜角度は、表示器６０（液晶表示部１０）に対して固定されている。実施形態の反射部材３０は、例えば、ヘッドアップディスプレイ装置１を収容する筐体（ケース）に直接固定される。なお、ヘッドアップディスプレイ装置１には、液晶表示部１０に対して反射部材３０の傾斜角度を変化させる可動部が設けられていてもよい。この場合、反射部材３０は、可動部を介して筐体やダッシュボード１０２などに固定される。
【００２２】
制御部４０は、表示器６０を制御する制御装置である。実施形態においては、制御部４０は、液晶表示部１０およびバックライトユニット２０を制御する制御装置である。制御部４０は、液晶表示部１０とバックライトユニット２０に電気的に接続されている。制御部４０は、液晶表示部１０の液晶画素１０ａを制御する。制御部４０は、画素電極と共通電極との間の電圧を制御することにより、液晶画素１０ａにおける光の透過率を制御する。制御部４０によって、画素領域ＬＰの一部は、バックライトユニット２０からの光Ｌ０を透過させる表示領域ＬＡとされる。この制御によって、表示領域ＬＰには、表示画像ＤＩが表示される（図３から図８参照）。また、画素領域ＬＰの他部は、制御部４０によって、バックライトユニット２０の光Ｌ０を実質的に透過させない非表示領域ＮＬとされる。つまり、制御部４０は、液晶画素１０ａを制御することによって、画素領域ＬＰの一部である表示領域ＬＡに表示画像を表示させる。
【００２３】
制御部４０は、表示光Ｌ１を投影する投影対象領域１０３ｔの高さ位置に応じて、画素領域ＬＰにおける画像縦方向に沿った表示領域ＬＡの位置を変化させる。ここで、高さ位置とは、車両１００における高さ方向における位置を指す。
【００２４】
例えば、図１に示すように、運転席ＤＳに搭乗する運転者Ｄの座高の高低によって、車両１００の高さ方向における運転者Ｄの目の位置ＥＰは変わってくる。運転者Ｄの目の位置ＥＰが変わることで、運転者Ｄの目の位置ＥＰを含む箱状の空間であるアイボックスＥＢの位置も変わる。ここで、アイボックスＥＢは、車両１００を運転する運転者Ｄの目の位置ＥＰの分布を統計的に表した空間である。つまり、運転中の運転者Ｄの目は、概ねアイボックスＥＢ内に位置する。ヘッドアップディスプレイ装置１によって投影される表示画像（虚像Ｓ）の高さ位置が、運転者ＤのアイボックスＥＢの高さ位置に対応した位置でなければ、虚像Ｓが運転者Ｄに適正に視認されない可能性が出てくる。
【００２５】
ここで、運転者Ｄの座高の違いなどによってアイボックスＥＢが移動する範囲をトータルアイボックスＴＢと称する。実施形態において、反射部材３０は、トータルアイボックスＴＢ全域に表示光Ｌ１が届くように配光角度が調整されている。なお、反射部材３０によって、トータルアイボックスＴＢへの表示光Ｌ１の配光角度を調整する代わりに液晶表示部１０から表示面１０３ｓに向かう光路上にレンズ等の光学部材を設けることで、表示光Ｌ１がトータルアイボックスＴＢ全域に届くようにしてもよい。
【００２６】
位置情報取得部５０は、運転者Ｄの目の位置情報を取得する部材である。図１に示すように、車両１００には、撮像装置２０１が設けられている。撮像装置２０１は、車両１００のルーフ部分に設けられている。撮像装置２０１としては、ＣＣＤ（Charge-Coupled  Device）型のイメージセンサ、ＣＭＯＳ（complementary  metal  oxide  semiconductor）型イメージセンサなどの撮像素子を有するデジタルカメラを用いることができる。撮像素子は、撮像された映像を撮像情報に光電変換する。この撮像情報は、無線通信または有線通信によって位置情報取得部５０に送信される。位置情報取得部５０は、撮像装置２０１から受信した撮像情報を基に運転席ＤＳに搭乗した運転者Ｄの目の位置情報を取得する。位置情報取得部５０は、運転者Ｄの目の位置情報を無線通信または有線通信によって制御部４０に送信する。
【００２７】
実施形態のヘッドアップディスプレイ装置１は、運転者ＤのアイボックスＥＢに応じて、投影対象領域１０３ｔの高さ位置を変化させる。例えば、運転者Ｄの目の位置ＥＰ（ＥＰ１）が標準的な高さ位置である場合、ヘッドアップディスプレイ装置１は、運転者ＤのアイボックスＥＢ（ＥＢ１）に合わせて、投影対象領域１０３ｔの高さ位置を表示面１０３ｓにおける表示可能領域ＤＡの中間付近に設定する（図３参照）。ここで表示可能領域ＤＡとは、ヘッドアップディスプレイ装置１によって、表示光Ｌ１を投射可能な表示面１０３ｓの範囲である。そして、運転者Ｄの目の位置ＥＰ（ＥＰ２）が比較的低い高さ位置である場合、ヘッドアップディスプレイ装置１は、運転者ＤのアイボックスＥＢ（ＥＢ２）に合わせて、投影対象領域１０３ｔの高さ位置を変化させる。実施形態においては、ヘッドアップディスプレイ装置１は、運転者ＤのアイボックスＥＢ（ＥＢ２）に合わせて、投影対象領域１０３ｔの高さ位置を表示可能領域ＤＡにおいて中間付近よりも下側寄りに変化させる（図４参照）。また、運転者Ｄの目の位置ＥＰ（ＥＰ３）が比較的高い高さ位置である場合、ヘッドアップディスプレイ装置１は、運転者ＤのアイボックスＥＢ（ＥＢ３）に合わせて、投影対象領域１０３ｔの高さ位置を変化させる。実施形態においては、ヘッドアップディスプレイ装置１は、運転者ＤのアイボックスＥＢ（ＥＢ３）に合わせて、投影対象領域１０３ｔの高さ位置を表示可能領域ＤＡにおいて中間付近よりも上側寄りに変化させる（図５参照）。ここで、実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１は、制御部４０による液晶画素１０ａの制御によって、投影対象領域１０３ｔの高さ位置を変化させる。
【００２８】
表示部材１０３（ウインドシールド）において、表示面１０３ｓの形状は、車両前方向に向けて凸状に湾曲している。投影対象領域１０３ｔの高さ位置が変わると、表示面１０３ｓに投影される表示画像ＤＩ（虚像Ｓ）の形状は、反射部材３０によって、本来投影されるべき表示画像ＤＩ（虚像Ｓ）の形状に近い形状に補正されるものの、歪みが残ることがある。実施形態のヘッドアップディスプレイ装置１は、制御部４０による液晶画素１０ａの制御によって、投影対象領域１０３ｔの高さ位置に応じて、表示領域ＬＡの形状を変化させる。ここで、画素領域ＬＰにおける表示領域ＬＡの形状は、表示面１０３ｓの形状に応じて、虚像Ｓに生じる歪みを補正する形状である。つまり、実施形態においては、反射部材３０による補正に加えて、液晶表示部１０によっても虚像Ｓに生じる歪みが補正される。この構成により、例えば、反射部材３０に要求される補正機能を緩和することができる。また、反射部材３０に要求される補正機能が緩和されることで、反射部材３０の倍率を上げることができる。なお、実施形態において、制御部４０は、位置情報取得部５０から受信した運転者Ｄの目の位置情報に基づいて表示領域ＬＡの位置および表示領域ＬＡの形状を決定する。
【００２９】
図３から図５は、それぞれ異なる高さ位置に投影対象領域１０３ｔが設定されたときの表示領域ＬＡの形状と、投影対象領域１０３ｔに投影された虚像Ｓ（Ｓ１〜Ｓ３）を示す平面図である。
【００３０】
図３は、投影対象領域１０３ｔの高さ位置が、表示可能領域ＤＡの中間付近に設定されたときの表示領域ＬＡの形状、および虚像Ｓ１を示す平面図である。図３に示すように、画素領域ＬＰにおける画像縦方向に沿った表示領域ＬＡの位置は、画素領域ＬＰの中間付近とされている。また、画素領域ＬＰにおける表示領域ＬＡ以外の領域は、非表示領域ＮＬとされている。この表示領域ＬＡの配置により、投影対象領域１０３ｔの高さ位置は、表示可能領域ＤＡの中間付近となる。画素領域ＬＰにおける表示領域ＬＡの形状は、投影対象領域１０３ｔの形状に応じて、表示面１０３ｓに投影される虚像Ｓ１に生じる歪みを補正する形状となっている。実施形態においては、虚像Ｓ１に生じる歪みを相殺するように、表示画像ＤＩを歪ませることで歪みを補正している。この補正により、虚像Ｓ１は、実質的に歪みのない形状で表示面１０３ｓに投影される。
【００３１】
図４は、投影対象領域１０３ｔの高さ位置が、表示可能領域ＤＡの中間付近よりも下側寄りに設定されたときの表示領域ＬＡの形状と、虚像Ｓ２を示す平面図である。図４に示すように、画素領域ＬＰにおける画像縦方向に沿った表示領域ＬＡの位置は、画素領域ＬＰの下側寄りとされている。なお、以下「下側」とは、各図における紙面下側を指し、「上側」とは、各図における紙面上側を指す。画素領域ＬＰにおける表示領域ＬＡ以外の領域は、非表示領域ＮＬとされている。この表示領域ＬＡの配置により、投影対象領域１０３ｔの高さ位置は、高さ方向において表示可能領域ＤＡの中間付近よりも下側寄りとなる。ここで、運転者Ｄから見て、表示画像ＤＩは、高さ方向において投影対象領域１０３ｔよりも上側寄りに虚像Ｓ２として視認される。画素領域ＬＰにおける表示領域ＬＡの形状は、投影対象領域１０３ｔの形状に合わせて、表示面１０３ｓに投影される虚像Ｓ２に生じる歪みを補正する形状となっている。実施形態において、表示可能領域ＤＡにおける表示面１０３ｓの曲率は、中心付近になるほど大きくなっている。したがって、表示可能領域ＤＡの中心付近よりも下側寄りに投影対象領域１０３ｔが設定される場合、表示画像ＤＩにおける補正の歪み量は、表示可能領域ＤＡの中心付近に投影される表示画像ＤＩにおける補正の歪み量よりも小さく設定される。つまり、実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１は、虚像Ｓの高さ位置を変える場合、虚像Ｓが投影される投影対象領域１０３ｔの形状に応じて複数の補正パターンの中から対応した補正パターンを表示画像ＤＩに適用する。
【００３２】
図５は、投影対象領域１０３ｔの高さ位置が、表示可能領域ＤＡの中間付近よりも上側寄りに設定されたときの表示領域ＬＡの形状と、虚像Ｓ３を示す平面図である。図５に示すように、画素領域ＬＰにおける画像縦方向に沿った表示領域ＬＡの位置は、画素領域ＬＰの上側寄りとされている。画素領域ＬＰにおける表示領域ＬＡ以外の領域は、非表示領域ＮＬとされている。この表示領域ＬＡの配置により、投影対象領域１０３ｔの高さ位置は、高さ方向において表示可能領域ＤＡの中間付近よりも上側寄りとなる。ここで、運転者Ｄから見て、表示画像ＤＩは、高さ方向において投影対象領域１０３ｔよりも下側寄りに虚像Ｓ３として視認される。画素領域ＬＰにおける表示領域ＬＡの形状は、投影対象領域１０３ｔの形状に合わせて虚像Ｓ３に生じる歪みを補正する形状となっている。実施形態において、表示可能領域ＤＡにおける表示面１０３ｓの曲率は、中心付近よりも下側の部分（図４の投影対象領域１０３ｔ）と同程度である。したがって、表示可能領域ＤＡの中心付近よりも上側寄りに投影対象領域１０３ｔが設定される場合、表示画像ＤＩにおける補正の歪み量は、表示可能領域ＤＡの中心付近に投影される表示画像ＤＩにおける補正の歪み量よりも小さく設定される。
【００３３】
次に、制御部４０によるバックライトユニット２０の制御の一例について説明する。図６から図８は、それぞれ異なる高さ位置に投影対象領域１０３ｔが設定されたときの表示領域ＬＡの形状と、バックライトユニット２０の光源２２を液晶表示部１０側から見たときの様子と、を示す平面図である。図６は、図３の状態に対応する平面図であり、図７は、図４の状態に対応する平面図であり、図８は、図５の状態に対応する平面図である。なお、図６から図８において、点灯している光源２２には斜線のハッチングを付している。
【００３４】
図６に示すように、画素領域ＬＰにおける画像縦方向に沿った表示領域ＬＡの位置は、画素領域ＬＰの中間付近とされている。また、画素領域ＬＰにおける表示領域ＬＡ以外の領域は、非表示領域ＮＬとされている。実施形態の光源２２は、所定の範囲の液晶画素１０ａ毎に対応づけられて配置されている。光源２２が出射する光は、対応づけられた範囲の液晶画素１０ａに向けてマイクロレンズ２５によって集光されている。制御部４０は、バックライトユニット２０を制御することにより、表示領域ＬＡの液晶画素１０ａに対応する光源２２を点灯させ、非表示領域ＮＬの液晶画素１０ａに対応する光源２２を非点灯とする。図６に示す場合においては、画像縦方向において、主面２１ａの中間付近に位置する列に配置された光源２２が点灯されており、点灯されている光源２２よりも上側および下側の列に配置された光源２２は、非点灯とされている。この制御により、光源２２の光Ｌ０は、概ね表示領域ＬＡに向けて出射される。したがって、光源２２の光Ｌ０が非表示領域ＮＬに向けて出射されることが抑制され、例えば、非表示領域ＮＬを透過する漏れ光を低減することができる。したがって、虚像Ｓのコントラストを向上できる。
【００３５】
また、図７に示す場合においては、画素領域ＬＰにおける画像縦方向に沿った表示領域ＬＡの位置は、画素領域ＬＰの下側寄りに設定されている。画素領域ＬＰにおける表示領域ＬＡ以外の領域は、非表示領域ＮＬとされている。制御部４０は、バックライトユニット２０を制御することにより、画像縦方向における主面２１ａの下側付近の列に配置された光源２２を点灯させることで、表示領域ＬＡに向けて光Ｌ０を出射させる。点灯されている光源２２よりも上側の列に配置された光源２２は、非点灯とされている。
【００３６】
また、図８に示す場合においては、画素領域ＬＰにおける画像縦方向に沿った表示領域ＬＡの位置は、画素領域ＬＰの上側寄りに設定されている。画素領域ＬＰにおける表示領域ＬＡ以外の領域は、非表示領域ＮＬとされている。制御部４０は、バックライトユニット２０を制御することにより、画像縦方向における主面２１ａの上側付近の列に配置された光源２２を点灯させることで、表示領域ＬＡに向けて光Ｌ０を出射させる。点灯されている光源２２よりも下側の列に配置された光源２２は、非点灯とされている。
【００３７】
なお、実施形態において、予め画素領域ＬＰ全体を任意の区画に分けておき、各区画の明るさに応じて、その区画に対応する光源２２の出力を調節してもよい。例えば、制御部４０は、画像横方向に沿って並ぶ複数の光源２２を、光源２２を点灯するものと、光源２２を非点灯とするものと、に分けてもよい。つまり、表示可能領域ＤＡの高さ方向および幅方向（図３から図５参照）において、虚像Ｓが表示される位置に対応して、バックライトユニット２０における複数の光源２２の出力を調節してもよい。また、明るい区画と暗い区画が隣り合う場合、暗い部分が光らないように、暗い区画に隣り合った明るい区画に対応する光源２２の出力を調節して、暗い区画付近の明るい区画の明るさを徐変してもよい。
【００３８】
以上説明したように、実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１は、マトリクス状に配列された複数の画素（液晶画素１０ａ）を含む画素領域ＬＰを有し、表示画像ＤＩに対応した表示光Ｌ１を投射する表示器６０と、画素（液晶画素１０ａ）を制御することによって、画素領域ＬＰの一部である表示領域ＬＡによって表示光Ｌ１を投射させる制御部４０と、表示器６０から投射された表示光Ｌ１を車両１００の運転席ＤＳの前方に配置された表示面１０３ｓに向けて反射させる反射部材３０と、を含み、制御部４０は、表示面１０３ｓにおける表示光Ｌ１を投影する投影対象領域１０３ｔの高さ位置に応じて、画素領域ＬＰにおける画像縦方向に沿った表示領域ＬＡの位置および表示領域ＬＡの形状をそれぞれ変化させることを特徴とする。
【００３９】
比較例の構成として、運転者の目の高さ位置に応じて投影対象領域の高さ位置や表示画像の形状を変化させないヘッドアップディスプレイ装置の構成が考えられる。この場合、運転者の目の位置や表示面の形状などに起因して、表示面に投影される表示画像が見え難くなったり、表示画像が歪んだりすることで、表示画像の視認性が、低下する場合がある。実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１においては、制御部４０は、表示面１０３ｓにおける表示光Ｌ１を投影する投影対象領域１０３ｔの高さ位置に応じて、画素領域ＬＰにおける画像縦方向に沿った表示領域ＬＡの位置および表示領域ＬＡの形状を変化させることで、表示面１０３ｓに投影される表示画像（虚像Ｓ）の視認性の低下を抑制できる。
【００４０】
また、実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１において、表示領域ＬＡの形状は、表示面１０３ｓの形状に応じて、表示面１０３ｓに投影された表示画像（虚像Ｓ）に生じる歪みを補正する形状である。この構成によって、虚像Ｓの歪みを抑制できる。したがって、虚像Ｓの表示品位を向上させることができ、虚像Ｓの視認性の低下を抑制できる。
【００４１】
ヘッドアップディスプレイ装置１において、画素（液晶画素１０ａ）を制御することで表示領域ＬＡの高さ位置を変化させることと、反射部材３０の表示器６０（実施形態においては液晶表示部１０）に対する傾斜角度を変化させる部材（駆動部など）によって投影対象領域１０３ｔの高さ位置を変化させることと、を組み合わせてもよい。この構成の場合、例えば、拡大倍率の低い反射部材３０によっても投影対象領域１０３ｔの高さ位置に応じて、画素領域ＬＰにおける画像縦方向に沿った表示領域ＬＡの位置を変化させることができる。
【００４２】
なお、実施形態においては、表示器６０に対する反射部材３０の傾斜角度は、固定されている。この構成の場合は、表示器６０に対する反射部材３０の傾斜角度を変化させる部材（駆動部等）を削減することができる。つまり、ヘッドアップディスプレイ装置の部品点数を削減することができる。また、駆動部を削減することで、ヘッドアップディスプレイ装置を小型化できる。また、駆動部を削減することで、ヘッドアップディスプレイ装置の製造コストを削減できる。また、反射部材３０をヘッドアップディスプレイ装置の筐体等に直接固定できるため、耐振動性を向上させることができる。表示器６０に対する反射部材３０の傾斜角度が固定されているため、表示器６０を反射部材３０に近づけることができる。表示器６０と反射部材３０との距離を短縮し、画素領域ＬＰの一部を表示領域ＬＡとして使用することで、ヘッドアップディスプレイ装置１による表示を高倍率化することができる。
【００４３】
また、実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１において、表示器６０は、光源２２と、光源２２からの光を透過させることで表示画像ＬＡに対応した表示光Ｌ１を投射する液晶表示部１０と、によって構成されている。
【００４４】
また、実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１は、画素領域ＬＰの画像縦方向および画像横方向に沿って配列された複数の光源２２を含み、制御部４０は、複数の光源２２のうち、表示領域ＬＡに対応する光源２２を点灯させ、他の光源２２を非点灯とする。この場合、すべての光源２２を点灯させた状態で、液晶画素１０ａにおける光の透過率を制御することで表示画像ＤＩの表示光Ｌ１を投射する場合と比較して、消費電力を低減できる。
【００４５】
また、実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１は、更に、運転席ＤＳに搭乗した運転者Ｄの目の位置情報を取得する位置情報取得部５０を含み、制御部４０は、位置情報に基づいて表示領域ＬＡの位置および表示領域ＬＡの形状を決定する。この構成により、例えば、運転者Ｄ自身が表示領域ＬＡの位置および表示領域ＬＡの形状を調節しなくとも、適正な位置に適正な形状で表示画像（虚像Ｓ）が表示される。
【００４６】
なお、上述の実施形態の図３から図８を用いた説明においては、投影対象領域１０３ｔの高さ位置を３段階に分けて説明したが、実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１において変化する投影対象領域１０３ｔの高さ位置は、これに限られない。例えば、ヘッドアップディスプレイ装置１は、３段階よりも多くの段階で、投影対象領域１０３ｔの高さ位置を変化させてもよい。また、ヘッドアップディスプレイ装置１は、投影対象領域１０３ｔの高さ位置を高さ方向に沿ってリニアに変化させてもよい。
【００４７】
なお、上述の実施形態において、光源２２がマイクロレンズ２５を有するＬＥＤである例を用いて説明したが、光源２２はこれに限られない。例えば、光源２２は、マイクロレンズ２５を有するマイクロＬＥＤであってもよい。また、マイクロレンズ２５を有しないＬＥＤやマイクロＬＥＤを用いてもよい。
【００４８】
なお、上述の実施形態においては、制御部４０が位置情報取得部５０から取得した運転者Ｄの目の位置情報に基づいて表示領域ＬＡの位置および表示領域ＬＡの形状を変化させる例について説明した。しかし、表示領域ＬＡの位置および表示領域ＬＡの形状は、運転者Ｄがヘッドアップディスプレイ装置１に接続された操作パネル等を操作することで調節されてもよい。この場合、制御部４０は、運転者Ｄが操作パネルによって入力したデータに基づいて、表示領域ＬＡの位置および表示領域ＬＡの形状を決定する。
【００４９】
なお、上述の実施形態においては、ヘッドアップディスプレイ装置１が光透過型の液晶表示部１０とバックライトユニット２０とを含んで構成される例を用いて説明したがこれに限られない。例えば、ヘッドアップディスプレイ装置１は、光源２２および液晶表示部１０の代わりに、マイクロＬＥＤディスプレイを表示器６０として含んで構成されてもよい。この場合、マイクロＬＥＤディスプレイは、マトリクス状に配列された複数の画素１０ａ（複数のマイクロＬＥＤ）を含む画素領域ＬＰを有し、表示画像ＤＩに対応した表示光Ｌ１を投射する。制御部４０は、画素領域ＬＰの一部である表示領域ＬＡに表示画像ＤＩを表示させる。制御部４０は、画素１０ａを制御することによって、表示領域ＬＡによって表示光Ｌ１を投射させる。
【００５０】
［実施形態の変形例］
図９を参照して、実施形態の変形例について説明する。実施形態の変形例については、上記実施形態で説明したものと同様の機能を有する構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。図９は、実施形態の変形例に係るヘッドアップディスプレイ装置の概略構成図である。
【００５１】
図９に示すように、変形例に係るヘッドアップディスプレイ装置１は、駆動部７０およびスイッチ８０を更に備える。駆動部７０は、反射部材３０の表示器６０に対する傾斜角度を変化させる部材である。スイッチ８０は、駆動部７０に接続されており、駆動部７０を駆動させる部材である。スイッチ８０は、例えば、運転者Ｄによって操作され、駆動部７０は、運転者Ｄによるスイッチ８０の操作に基づいて、反射部材３０の表示器６０に対する傾斜角度を変化させる。運転者Ｄは、スイッチ８０を操作することにより、投影対象領域１０３ｔの高さ位置を所望の位置に調節することができる。
【００５２】
変形例に係るヘッドアップディスプレイ装置１においては、駆動部７０によって投影対象領域１０３ｔの高さ位置が変化された際に、制御部４０は、投影対象領域１０３ｔの高さ位置に応じて、表示領域ＬＡの形状を変化させる（図３から図５参照）。ここで、画素領域ＬＰにおける表示領域ＬＡの形状は、上述の実施形態と同様、表示面１０３ｓの形状に応じて、虚像Ｓに生じる歪みを補正する形状である。変形例において、制御部４０は、駆動部７０と接続されており、駆動部７０の動作（投影対象領域１０３ｔの高さ位置を変化させる動作）と連動して、表示領域ＬＡの形状を変化させる。
【００５３】
変形例に係るヘッドアップディスプレイ装置１の場合、例えば、上述の実施形態の反射部材３０よりも拡大倍率の低い反射部材３０によっても投影対象領域１０３ｔの高さ位置に応じて、画素領域ＬＰにおける画像縦方向に沿った表示領域ＬＡの位置を変化させることができる。
【００５４】
また、制御部４０によって画素を制御することで表示領域ＬＡの高さ位置を変化させることと、駆動部７０によって反射部材３０の表示器６０に対する傾斜角度を変化させることと、を組み合わせて投影対象領域１０３ｔの高さ位置を変化させてもよい。この場合、例えば、運転者Ｄによるスイッチ８０の操作に基づいて、駆動部７０および制御部４０が連動して投影対象領域１０３ｔの高さ位置を変化させる。
【００５５】
なお、表示器６０が、液晶表示部１０とバックライトユニット２０とを含む構成の場合、制御部４０は、表示領域ＬＡに対応する光源２２を点灯させ、他の光源２２を非点灯とする（図６から図８参照）。この制御によって、光源２２の光Ｌ０が非表示領域ＮＬに向けて出射されることが抑制され、例えば、非表示領域ＮＬを透過する漏れ光を低減することができる。したがって、虚像Ｓのコントラストを向上できる。
【００５６】
上記の実施形態および変形例に開示された内容は、適宜組み合わせて実行することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１  ヘッドアップディスプレイ装置
１０  液晶表示部
１０ａ  液晶画素（画素）
１１  液晶層
１２ａ，１２ｂ  偏光板
１３ａ，１３ｂ  基板
２０  バックライトユニット
２１  基材
２２  光源
３０  反射部材
４０  制御部
５０  位置情報取得部
６０  表示器
７０  駆動部
８０  スイッチ
Ｄ  運転者
ＥＰ  目の位置
ＥＢ  アイボックス
ＬＡ  表示領域
ＬＰ  画素領域
Ｓ  虚像
１０３  表示部材
１０３ｓ  表示面
１０３ｔ  投影対象領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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