(57)【要約】【課題】複数の表示装置の機能を兼ね備える小型な車両用表示装置を提供することにある。【解決手段】車両用表示装置は、光源から射出された光を変調する画像表示素子と、画像表示素子の第１領域により変調された第１画像表示光と、画像表示素子の第２領域により変調された第２画像表示光とを投射軸方向に投射する投射部２００と、投射部２００により投射された第１画像表示光を反射する第１スクリーン３６０と、第１スクリーン３６０により反射された第１画像表示光を虚像４５０として提示するコンバイナ４００と、投射部２００により投射された第２画像表示光を映し出す第２スクリーン３６６と、画像表示素子の第２領域に対応した位置に設けられる光路長調整板と、を備える。【選択図】図２
2014028593.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から射出された光を変調する画像表示素子と、
前記画像表示素子の第１領域により変調された第１画像表示光と、前記画像表示素子の前記第１領域とは異なる第２領域により変調された第２画像表示光とを投射軸方向に投射する投射部と、
前記第１画像表示光を反射する第１スクリーンと、
前記第１スクリーンにより反射された前記第１画像表示光を虚像として提示するコンバイナと、
前記第２画像表示光を実像として結像させる第２スクリーンと、
前記画像表示素子の前記第２領域に対応した位置に設けられる光路長調整板と、
を備えることを特徴とする車両用表示装置。
【請求項２】
前記光源と前記画像表示素子との間に、前記第１領域にて変調される光の強度を調整する減光板をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の車両用表示装置。
【請求項３】
レーザ光源から射出された光を変調する画像表示素子と、
前記画像表示素子の第１領域により変調された第１画像表示光と、前記画像表示素子の前記第１領域と異なる第２領域により変調された第２画像表示光とを投射軸方向に投射する投射部と、
前記第１画像表示光を反射する第１スクリーンと、
前記第１スクリーンにより反射された前記第１画像表示光を虚像として提示するコンバイナと、
前記第２画像表示光を実像として結像させる第２スクリーンと、
前記光源と前記画像表示素子との間に前記第１領域にて変調される光の強度を調整する減光板と、
を備えることを特徴とする車両用表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヘッドアップディスプレイと呼ばれる車両用表示装置が知られている。ヘッドアップディスプレイは、車外から入る光を透過すると共に、車内に配置された光学ユニットから投射された画像を反射するコンバイナと呼ばれる光学素子を用いて、車外の風景に重畳して、情報を表示する表示装置である。ヘッドアップディスプレイは、車外の景色を視認している運転者が視線や焦点をほとんど変化させることなく光学ユニットから投射された画像の情報を認識することができるため、車両用の表示装置として近年注目を集めている。
【０００３】
特許文献１は、車両のダッシュボードに搭載させるヘッドアップディスプレイにおいて、Ｘ軸ステージ、Ｚ軸ステージ及び回転ステージを用いることにより、視認できる空間を調整することについて開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２７８６２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
車両用の表示装置として、ヘッドアップディスプレイの他、速度計や燃料計など車両運行に必要な表示装置やナビゲーションシステムやＡＶシステムに係る表示装置が設けられることがある。これら複数の表示装置を小型化でき更に低コストで提供できることが望ましい。
【０００６】
本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、複数の表示装置の機能を兼ね備える小型な車両用表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の車両用表示装置は、光源から射出された光を変調する画像表示素子と、画像表示素子の第１領域により変調された第１画像表示光と、画像表示素子の第１領域とは異なる第２領域により変調された第２画像表示光とを投射軸方向に投射する投射部と、投射部により投射された第１画像表示光を反射する第１スクリーンと、第１スクリーンにより反射された第１画像表示光を虚像として提示するコンバイナと、投射部により投射された第２画像表示光を映し出す第２スクリーンと、画像表示素子の第２領域に対応した位置に設けられる光路長調整板と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、複数の表示装置の機能を兼ね備える小型な車両用表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る車両用表示装置の外観図である。
【図２】車両用表示装置の内部構成を示す側面図である。
【図３】図２の車両用表示装置の上面図である。
【図４】光学ユニットの内部構成を光の経路と共に示す図である。
【図５】画像表示素子の第１領域と第２領域を示す図である。
【図６】光路長調整板と画像表示素子の配置を示す図である。
【図７】光軸方向から見た減光板の外観図である。
【図８】減光板とフライアイレンズの位置関係を示す側面図である。
【図９】車両用表示装置の制御部の機能構成を示す図である。
【図１０】図９の画像処理部の機能構成を示す図である。
【図１１】第１画像表示光として投射される画像を示す図である。
【図１２】第２画像表示光として投射される画像を示す図である。
【図１３】画像合成部が合成する合成画像を示す図である。
【図１４】変形例に係る車両用表示装置の光学ユニットの内部構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。かかる実施形態に示す具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１１】
本実施形態に係る車両用表示装置として、車両のダッシュボード内部に設置して使用するヘッドアップディスプレイについて説明する。この車両用表示装置は、一つの投射部から投射される画像表示光の上半分をコンバイナを介して虚像として提示し、投射部から投射される画像表示光の下半分をスクリーンを介して実像として提示する。これにより、一つの車両用表示装置で、ヘッドアップディスプレイとしての表示機能と、通常のディスプレイとしての表示機能の二つを兼ねることができ、装置の小型化及びコスト低減を行うことができる。
【００１２】
［実施形態に係る車両用表示装置］
図１は、本発明の実施形態に係る車両用表示装置の外観図である。運転者であるユーザは、投射された画像表示光の上半分をコンバイナ４００を介して文字「Ａ」の虚像４５０として認識する。ユーザは視線方向に対してコンバイナ４００を見ることで、文字「Ａ」の虚像４５０が、ユーザから例えば１．７ｍ〜２．０ｍ前方（車両前方）に表示されているかのように認識する。また、ユーザは投射された画像表示光の下半分を背面照射型スクリーン３６６を介して文字「Ｂ」の実像４６０として認識する。
【００１３】
なお、以後の説明において、前、後、左、右及び上、下で示される方向は、運転者であるユーザの目線を基準として、それぞれ車両の前方、後方、車両の左側方向、右側方向、車両が配置された路面に垂直で当該面から車両側の方向及びその反対方向を意味する。
【００１４】
図２は、車両用表示装置１０の内部構成を示す側面図であり、図３は、図２の車両用表示装置１０の上面図である。
車両用表示装置１０は、投射部２００と、投射部２００から投射される画像表示光の上半分を反射する中間像スクリーン３６０と、中間像スクリーン３６０が反射した画像表示光を虚像４５０として提示するコンバイナ４００と、投射部２００から投射される画像表示光の下半分を実像として提示する背面照射型スクリーン３６６とを備える。
【００１５】
投射部２００は、投射部２００が投射する画像表示光の画像信号を生成する回路基板と、回路基板が生成した画像信号により画像表示光を投射する光学ユニット２１０を備える。光学ユニット２１０には、後述する光源、画像表示素子、及び各種光学レンズなどが収納される。なお、本実施形態では画像表示素子２４０として反射型液晶表示パネルであるＬＣＯＳ（Liquid crystal on silicon）を用いる場合を例示するが、画像表示素子２４０としてＤＭＤ（Digital Micromirror Device）を用いてもよい。その場合、適用する表示素子に応じた光学系及び駆動回路で構成するものとする。また、MEMS（Micro Electro Mechanical Systems）等を用いたレーザ型の表示装置であってもよい。
【００１６】
中間像スクリーン３６０は、投射部２００から投射される画像表示光の投射軸３２０の方向に、投射口２０１から離隔して設けられる。中間像スクリーン３６０には、投射部２００から投射された画像表示光の一部分が実像として結像し、中間像スクリーン３６０で結像した実像に係る画像表示光は、中間像スクリーン３６０で反射され、ウィンドシールド６１０とダッシュボード６２０の間の空間に設けられるコンバイナ４００に投射される。
【００１７】
背面照射型スクリーン３６６は、投射部２００から投射される画像表示光の投射軸３２０の方向に、投射口２０１から離隔して設けられる。このとき、中間像スクリーン３６０に結像する実像よりも倍率の大きな実像を背面照射型スクリーン３６６に結像させるため、中間像スクリーン３６０と比較して、投射口２０１からの距離をとるように配置される。つまり、画像表示光の投射軸３２０の方向について、背面照射型スクリーン３６６は、中間像スクリーン３６０と比較して、投射口２０１からの距離が遠くなる位置となるように設けられる。
【００１８】
図４は、光学ユニット２１０の内部構成を光の経路と共に示す図である。光学ユニット２１０は、光源２３１、コリメートレンズ２３２、ＵＶ−ＩＲ（UltraViolet-Infrared Ray）カットフィルタ２３３、偏光子２３４、減光板２５０、フライアイレンズ２３５、反射鏡２３６、フィールドレンズ２３７、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ２３８、１／４波長板２３９、光路長調整板２７０、画像表示素子２４０、検光子２４１、投射レンズ群２４２、及びヒートシンク２４３を備える。
【００１９】
光源２３１は白色、又は青色、緑色、及び赤色の三色の光を発する発光ダイオードからなる。光源２３１には発光に伴い発生する熱を放熱するためのヒートシンク２４３が取り付けられている。光源２３１が発光した光は、コリメートレンズ２３２によって略平行光に変えられる。ＵＶ−ＩＲカットフィルタ２３３は、コリメートレンズ２３２を通過した平行光から紫外光及び赤外光を吸収し除去する。偏光子２３４は、ＵＶ−ＩＲカットフィルタ２３３を通過した光を乱れのないＰ偏光へと変える。減光板２５０は、偏光子２３４を通過した光の強度を調整する。なお、減光板２５０の詳細については後述する。そして、フライアイレンズ２３５は、減光板２５０を通過した光の明るさを均一に整える。
【００２０】
反射鏡２３６は、フライアイレンズ２３５の各セルを通過した光の光路を９０度変更する。反射鏡２３６で反射された光はフィールドレンズ２３７によって集光される。フィールドレンズ２３７が集光した光は、Ｐ偏光を透過するワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ２３８、１／４波長板２３９の順に入射する。１／４波長版２３９を透過した光の一部は画像表示素子２４０に照射され、その他の一部の光は光路長調整板２７０を介して、画像表示素子２４０に照射される。なお、光路長調整板２７０の詳細については後述する。
【００２１】
画像表示素子２４０は、画素毎に赤色、緑色、及び青色のカラーフィルタを備えている。画像表示素子２４０に照射された光は、各画素に対応する色となり、画像表示素子２４０の備える液晶組成物によって変調が施され、Ｓ偏光の画像表示光となってワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ２３８に向けて出射される。出射されたＳ偏光の光はワイヤーグリッド偏光ビームスプリッタ２３８で反射され、光路を変えて検光子２４１を通過した後に投射レンズ群２４２へ入射される。投射レンズ群２４２を透過した画像表示光は、投射部２００の投射口２０１から投射される。
【００２２】
図５は、画像表示素子２４０の第１領域２７１と第２領域２７２を示す図である。画像表示素子２４０の第１領域２７１は、投射部２００から投射される画像表示光の一部分に相当する第１画像表示光として、光源２３１から射出された光を変調する。第１領域２７１により変調された第１画像表示光は、図２の中間像スクリーン３６０及びコンバイナ４００を介して虚像として提示される。
【００２３】
一方、画像表示素子２４０の第２領域２７２は、投射部２００から投射される画像表示光のうち第１画像表示光とは異なる部分に相当する第２画像表示光として、光源２３１から射出された光を変調する。第２領域２７２で変調された第２画像表示光は、図２の背面照射型スクリーン３６６を介して実像として提示される。
【００２４】
なお、画像表示素子２４０の第１領域２７１と第２領域２７２は、画像表示素子２４０の表面を仮想的に区分した領域である。したがって、入射光を変調させる画像表示素子２４０の各画素の物理的な構成は、第１領域２７１及び第２領域２７２の内側と外側とで同じであってよく、物理的に異なる構成をとる必要はない。
【００２５】
画像表示素子２４０により変調された第１画像表示光と第２画像表示光は、共通する投射レンズ群２４２により投射される。このとき、第１画像表示光と第２画像表示光とは、光学的に同一の経路を通るため、その実像が結像する位置は投射軸３２０の方向について同じ位置となる。しかし、第１画像表示光が結像する中間像スクリーン３６０の位置と、第２画像表示光が結像する背面照射型スクリーン３６６の位置は、投射軸３２０の方向について異なる位置としているため、一方のスクリーンに像を結像させようとすると、他方のスクリーンの像がぼやけてしまう。そこで、共通する投射レンズ群２４２を用いた場合においても、投射軸３２０の方向について異なる位置に設けられた中間像スクリーン３６０と背面照射型スクリーン３６６の双方に画像表示光を結像させるため、光路長調整板２７０を用いる。
【００２６】
図６は、光路長調整板２７０と画像表示素子２４０の位置関係を示す図である。光路長調整板２７０は所定の屈折率ｎを有する透明材料で構成され、画像表示素子２４０に入射する光の光軸方向に厚さｄを有する。光路長調整板２７０は、画像表示素子２４０の第２領域２７２を覆う一方で、第１領域２７１にはかからないような面積を有し、画像表示素子２４０の表面に近接するよう対向して設けられる。したがって、第１領域２７１に入射する光Ｉ１１と、第１領域２７１で反射される光Ｉ１２は、光路長調整板２７０を透過しない。一方、第２領域２７２に入射する光Ｉ２１と、第２領域２７２で反射される光Ｉ２２は光路長調整板２７０を透過する。これにより、第２領域２７２により変調される第２画像表示光の空気換算長を、第１領域２７１により変調される第１画像表示光に対して（（１／ｎ０）−（１／ｎ））ｄだけ短くすることができる。なお、ｎ０は空気の屈折率である。
【００２７】
光路長調整板２７０を透過する第２画像表示光は、投射レンズ群２４２に入射するまでの空気換算長が第１画像表示光と比較して短くなるため、共通する投射レンズ群２４２を用いたとしても、投射口２０１と結像位置との距離が第１画像表示光に対して長くなる。光路長調整板２７０に用いる透明材料の屈折率ｎや厚さｄの値を、投射レンズ群２４２の倍率や、中間像スクリーン３６０と背面照射型スクリーン３６６の位置関係により適切な値に設定することにより、第１画像表示光と第２画像表示光をそれぞれ異なる位置に結像させることができる。これにより、投射軸３２０の方向に異なる位置に設けられた中間像スクリーン３６０と背面照射型スクリーン３６６に対し、共通する投射レンズ群２４２を用いてそれぞれ鮮明な画像表示光を結像させることができる。
【００２８】
図４に戻り、減光板２５０について説明する。減光板２５０は、透明領域２５２と減光領域２５４を有し、図示しない駆動機構によりＸ方向に移動させることができる。減光板２５０をＸ方向に移動させることで、光源２３１から射出された光が透過する領域を、透明領域２５２と減光領域２５４の間で切り替える。図４は、光源２３１から射出された光が透明領域２５２を透過する位置に減光板２５０が配置される状態を示しており、このとき、光源２３１から射出された光は減光板２５０により減光されない。一方、減光板２５０を図４のＸ方向に移動させ、光源２３１から射出された光が減光領域２５４を透過する配置に切り替えた場合、その光は減光板２５０により減光される。
【００２９】
図７は、光軸方向から見た減光板２５０の外観図である。減光領域２５４は、入射した光を減光させる減光部２５６と、減光させない透明部２５８とが交互に設けられている。減光部２５６は、入射した光の強度を所定の割合で減衰させるＮＤ（Neutral Density）フィルタ等により構成される。
【００３０】
図８は、減光板２５０とフライアイレンズ２３５の位置関係を示す側面図である。図８は、光源２３１から射出された光が減光領域２５４を透過する配置を示している。減光板２５０の減光領域２５４は、一組の減光部２５６と透明部２５８とが、フライアイレンズ２３５のひとつのセルに対応するよう、減光部２５６及び透明部２５８が設けられる。また、減光板２５０は、フライアイレンズ２３５の各セルの上半分が減光部２５６に対応し、下半分が透明部２５８に対応する位置となるように、フライアイレンズ２３５の表面に近接するよう対向して設けられる。
【００３１】
図８の構成により、フライアイレンズ２３５の各セルの上半分の領域に入射する光Ｉ１３は、減光領域２５４の減光部２５６により減光されてフライアイレンズ２３５に入射し、光Ｉ１４として出射される。一方、フライアイレンズ２３５の各セル下半分の領域に入射する光Ｉ２３は、減光領域２５４の透明部２５８を透過するため減光されずにフライアイレンズ２３５に入射し、光Ｉ２４として出射される。その後、減光された光Ｉ１４は、図４のフィールドレンズ２３７を介して画像表示素子２４０の第１領域２７１に入射し、減光されない光Ｉ２４は、画像表示素子２４０の第２領域２７２に入射する。同様に、フライアイレンズ２３５の他のセルに入射する光も上半分が減光され、下半分は減光されない。このため、第２領域２７２に入射する光に対して、第１領域２７１に入射する光の強度を小さくすることができる。その結果、第２領域２７２により変調され投射される第２画像表示光に対して、第１領域２７１により変調され投射される第１画像表示光の照度を低くすることができる。これにより、画像表示素子２４０の階調比を変えることなく投射される第１画像表示光の照度調整を行うことができ、画像表示素子２４０を利用して照度調整をした場合と比べて、高階調の第１画像表示光を投射することができる。
【００３２】
図９は、制御部１０００の構成を示すブロック図である。制御部１０００は、画像生成部１１００と、画像表示部１２００とを備え、車両用表示装置１０が提示する表示画像に関する制御を行う。制御部１０００は、投射部２００に設けられる回路基板により実現される機能ブロックとして説明する。
【００３３】
以下、本明細書のブロック図において示される各ブロックは、ハードウェア的には、コンピュータのＣＰＵをはじめとする素子や機械装置で実現でき、ソフトウェア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウェア、ソフトウェアの組み合わせによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者に理解されるところである。
【００３４】
画像生成部１１００は、ナビゲーションシステムやスマートフォン等の外部機器１６００から出力される画像信号を受信し、車両用表示装置１０が提示する表示画像の画像信号を生成する。また、画像生成部１１００は、リモコン等の操作機器１４００からの操作信号や、車載センサ群１５００からの車両情報を取得し、生成する画像信号を制御する。
【００３５】
画像表示部１２００は、画像生成部１１００から出力される画像信号や制御信号を受信し、光学ユニット２１０が有する光源、画像表示素子、減光板を移動させる駆動機構などを駆動する。また、画像表示部１２００は、投射部２００に設けられる光学ユニットセンサ群１３００からの検知情報を取得し、投射部２００に投射させる画像表示光を制御する。
【００３６】
画像生成部１１００は、外部機器１６００からの入力信号などを用いて画像生成する画像処理部１１４０と、ユーザからの操作を受け付ける操作受付部１１７０と、車載センサ群１５００からの車両情報を取得する情報取得部１１８０と、画像処理部１１４０の処理を制御する画像制御部１１１０と、を有する。
【００３７】
情報取得部１１８０は、車載センサ群１５００から車両情報を取得し、取得した車両情報を画像制御部１１１０に送信する。車載センサ群１５００から取得する車両情報の具体例としては、車速情報、舵角情報、ＧＰＳ信号、パーキングブレーキの状態情報、燃料情報などである。
【００３８】
操作受付部１１７０は、リモコン等の操作機器１４００からの操作信号を受け付けし、受け付けた信号を画像制御部１１１０に送信する。なお、ユーザが操作入力する機器として、制御部１０００に図示しない操作ボタンが設けられ、この操作ボタンからの操作信号を受信してもよい。
【００３９】
画像制御部１１１０は、操作受付部１１７０や情報取得部１１８０から取得した信号をもとに、画像処理部１１４０及び画像表示部１２００に制御信号を送信する。例えば、操作受付部１１７０がユーザからの入力操作を受け付けた場合、画像制御部１１１０は、画像処理部１１４０に対し、ユーザからの入力操作の内容に応じた画像信号の生成を指示する。また、画像制御部１１１０は、ユーザからの入力操作に応じ、画像表示部１２００に照度、色彩、コントラストの調整を指示する。
【００４０】
図１０は、画像処理部１１４０の機能構成を示すブロック図である。画像処理部１１４０は、第１画像生成部１１５０と、第２画像生成部１１５２と、画像合成部１１５４とを有する。
【００４１】
第１画像生成部１１５０は、第１画像表示光としてコンバイナ４００に投射される画像の画像信号を生成する。図１１は、第１画像表示光として投射される第１画像７１０を示す図である。第１画像表示光として投射される画像は、車外の風景に重畳される画像であるため、第１画像生成部１１５０は、ユーザが認識しやすく、シンプルで高コントラストな第１画像７１０の画像信号を生成する。第１画像生成部１１５０は、生成した画像信号を、画像合成部１１５４に送信する。
【００４２】
なお、第１画像生成部１１５０は、ナビゲーションシステムなどの外部機器１６００から取得した画像信号をもとにして、第１画像表示光の画像信号を生成してもよい。また、画像制御部１１１０の指示に基づき、オンスクリーンディスプレイと呼ばれる操作画像の画像信号を生成してもよい。
【００４３】
第２画像生成部１１５２は、第２画像表示光として背面照射型スクリーン３６６に投射される画像の画像信号を生成する。図１２は、第２画像表示光として投射される第２画像７２０を示す図である。第２画像表示光として投射される画像は、例えば、速度計や燃料計などの車両運行に必要な車両情報を示す画像であり、第２画像生成部１１５２は、情報取得部１１８０が車載センサ群１５００から取得した情報をもとに、各種車両情報を示す第２画像７２０の画像信号を生成する。第２画像生成部１１５２は、生成した画像信号を画像合成部１１５４に送信する。
【００４４】
画像合成部１１５４は、第１画像生成部１１５０が生成した画像信号と、第２画像生成部１１５２が生成した画像信号を取得し、両者を合成した合成画像の画像信号を生成する。図１３は、画像合成部１１５４が合成する合成画像７３０を示す図である。合成画像７３０は、第１画像生成部１１５０が生成した第１画像７１０が上半分に位置し、第２画像生成部１１５２が生成した第２画像７２０が下半分に位置するように配置される。このような配置の合成画像を合成することで、図５に示す画像表示素子２４０の第１領域２７１により変調される第１画像表示光を第１画像７１０に対応させ、画像表示素子２４０の第２領域２７２により変調される第２画像表示光が第２画像７２０に対応させることができる。なお、第１画像７１０と第２画像７２０の間には、図５に示す第１領域２７１と第２領域２７２との間隙に対応して所定の間隙が設けられてもよい。画像合成部１１５４は、生成した合成画像の画像信号を、画像表示部１２００に送信する。
【００４５】
図９に戻り、画像表示部１２００は、光学ユニット２１０に含まれる素子を駆動する駆動部１２７０と、画像生成部１１００から取得した画像信号を調整する表示調整部１２４０と、それらを制御する表示制御部１２１０とを備える。
【００４６】
表示調整部１２４０は、表示制御部１２１０からの指示に基づき、画像処理部１１４０から画像信号を取得し、取得した画像信号の画像の明るさ調整をする。表示調整部１２４０は、明るさ調整した画像信号をもとに、駆動部１２７０に制御信号を送信する。
【００４７】
表示制御部１２１０は、画像生成部１１００から取得した指示や、光学ユニットセンサ群１３００から取得した情報に基づき、表示調整部１２４０及び駆動部１２７０を制御する。光学ユニットセンサ群１３００には、コンバイナ４００の周辺の明るさを検知する照度センサ１３１０や、光源２３１の温度を検知する温度センサ１３５０が含まれる。
【００４８】
例えば、表示制御部１２１０は、照度センサ１３１０が検知した照度に基づき、表示調整部１２４０に対して明るさ調整の指示を行う。晴天の日中で外光の照度が高い場合、ユーザの視認性を上げるため、表示調整部１２４０に対し、投射部２００が投射する画像表示光の明るさを上げるように指示する。
【００４９】
駆動部１２７０は、表示制御部１２１０及び表示調整部１２４０から取得した制御信号をもとに、光学ユニット２１０に含まれる光源２３１、画像表示素子２４０及び減光板２５０を移動させるための駆動機構を駆動させる。
【００５０】
駆動部１２７０は、図１３に示す合成画像７３０の画像信号を表示調整部１２４０から取得し、その画像信号を用いて画像表示素子２４０を駆動する。このとき、図１３の合成画像７３０は、画像表示素子２４０の第１領域２７１に対応する位置に第１画像７１０が配置され、画像表示素子２４０の第２領域２７２に対応する位置に第２画像７２０が配置されている。そのため、駆動部１２７０は、画像表示素子２４０の第１領域２７１により第１画像７１０に対応する第１画像表示光を変調させ、画像表示素子２４０の第２領域２７２により第２画像７２０に対応する第２画像表示光を変調させるよう画像表示素子２４０を駆動する。
【００５１】
また、駆動部１２７０は、表示制御部１２１０からの明るさ調整の指示に基づき、光源の出力を調整したり、画像表示素子２４０への制御信号を調整したりする。さらに、雨天時や夜間で外光の照度が低い場合はユーザが第１画像表示光を眩しく感じないよう、図４の減光板２５０を移動させる駆動機構を駆動させ、第１画像表示光に対応する光を減光させる。これにより、第２画像表示光の照度と比較して、第１画像表示光の照度を低下させることができる。
【００５２】
以上の構成を有することにより、車両用表示装置１０は、投射部２００から投射される第１画像表示光によりヘッドアップディスプレイとして図１１に示す第１画像７１０を提示するとともに、投射部２００から投射される第２画像表示光により通常のディスプレイとして図１２に示す第２画像を提示できる。第１画像表示光と第２画像表示光とは、同じ光学ユニット２１０を共通利用しているため、それぞれ別の表示装置を設ける場合と比べて、大幅に装置の小型化及びコスト低減をすることができる。
【００５３】
［変形例に係る車両表示装置］
次に、変形例に係る車両表示装置について述べる。変形例に係る車両表示装置は、図４に示した光学ユニット２１０の代わりに光学ユニット２１２を備える。その他の構成は共通するため、異なる点を中心に述べる。
【００５４】
図１４は、変形例に係る車両用表示装置の光学ユニット２１２の内部構成を示す図である。光学ユニット２１２は、光源２３１の代わりに、レーザ光源２３０（Ｒ、Ｇ、Ｂ）が設けられている。レーザ光源２３０（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は、例えば、半導体レーザダイオードであり、それぞれ、赤色、緑色、青色のレーザ光を射出する。レーザ光源２３０（Ｒ、Ｇ、Ｂ）には、それぞれ放熱のためのヒートシンク２４３が設けられる。レーザ光源２３０（Ｒ、Ｇ、Ｂ）から射出されたレーザ光は、それぞれダイクロイックミラー２２９により反射されて光路を変え、同一の光軸を有する白色レーザ光としてコリメートレンズ２３２に入射される。
【００５５】
なお、光学ユニット２１２は、波長板２３９と画像表示素子２４０の間に図４で示した光路長調整板が設けられていない。レーザ光源は点光源に近い光源であるため、レーザ光源２３０から射出された光はＦ値の大きな光として画像表示素子２４０に入射させることができる。画像表示素子２４０により変調され、投射レンズ群２４２を介して投射される画像表示光は、Ｆ値が大きく、被写界深度の深い像として結像する。そのため、図４に示した光路長調整板２７０を用いなくても、投射口からの投射軸３２０の方向の距離が異なる中間像スクリーン３６０と背面照射型スクリーン３６６に、それぞれ第１画像表示光と第２画像表示光を結像させることができる。なお、中間像スクリーン３６０と背面照射型スクリーン３６６の投射軸３２０の方向の位置が大きく異なり、画像表示光の被写界深度の範囲に収まらない場合には、図４と同様に光路長調整板２７０を設けることで、結像位置の調整を行っても良い。
【００５６】
上述の実施形態においては、第２画像表示光として速度計や燃料計などの車両運行に必要な車両情報を示す画像が背面照射型スクリーン３６６に投射される場合を説明したが、その画像はこれに限られない。その他、ナビゲーションシステムやＡＶシステムの表示のために第２画像表示光を用いてもよい。その場合、背面照射型スクリーン３６６は、運転者から見てハンドルの前方の位置ではなく、ダッシュボードの中央に位置させてもよい。
【００５７】
また、上述の実施形態においては、投射部２００をダッシュボード内部に設ける場合について説明を行ったが、投射部２００の設置場所はこれに限られない。例えば、投射部２００をルームミラーに取り付け、ルームミラー横の運転席側の位置に設けられるコンバイナに第１画像表示光を投射させてもよい。この場合、第２画像表示光を投射する背面照射型スクリーンをルームミラー横の助手席側の位置に設け、助手席や後部座席に座る同乗者に画像を提示する表示装置として用いてもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１０  車両用表示装置、  ２００  投射部、  ２０１  投射口、  ２３０  レーザ光源、  ２３１  光源、  ２４０  画像表示素子、  ２５０  減光板、  ２７０  光路長調整板、  ２７１  第１領域、  ２７２  第２領域、  ３６０  中間像スクリーン、  ３６６  背面照射型スクリーン、  ４００  コンバイナ、  ４５０  虚像、  ７１０  第１画像、  ７２０  第２画像。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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