(57)【要約】  簡単な構成で光損失が小さい虚像の表示位置や距離を可変できるヘッドアップディスプレイ装置を提供することを目的とする。  上記目的を達成するために、虚像を投影するヘッドアップディスプレイ装置であって、虚像として表示すべき画像の画像処理を行う画像処理部と、画像処理された画像を投影する画像表示部と、画像表示部の表示制御を行う表示制御部とを有し、画像表示部は、映像を投射するプロジェクタと、プロジェクタで投影された映像を結像する拡散板と、拡散板で結像された映像を導くレンズとを有し、拡散板は、レンズからの距離が異なる複数枚の機能性液晶フィルムで構成されており、表示制御部は、機能性液晶フィルムの透過状態と白色状態を制御することで虚像の表示位置や距離を可変とするように構成する。
2017061019.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
虚像を投影するヘッドアップディスプレイ装置であって、
虚像として表示すべき画像の画像処理を行う画像処理部と、
該画像処理された画像を投影する画像表示部と、
前記画像表示部の表示制御を行う表示制御部とを有し、
前記画像表示部は、映像を投射するプロジェクタと、該プロジェクタで投影された映像を結像する拡散板と、該拡散板で結像された映像を導くレンズとを有し、
前記拡散板は、前記レンズからの距離が異なる複数枚の機能性液晶フィルムで構成されており、
前記表示制御部は、前記機能性液晶フィルムの透過状態と白色状態を制御することで虚像の表示位置や距離を可変とす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】
虚像を投影するヘッドアップディスプレイ装置であって、
虚像として表示すべき画像の画像処理を行う画像処理部と、
該画像処理された画像を投影する画像表示部と、
前記画像表示部の表示制御を行う表示制御部とを有し、
前記画像表示部は、映像を表示する液晶ディスプレイと、該液晶ディスプレイで表示された映像を反射する複数のミラーと、該ミラーからの映像を導くレンズとを有し、複数の前記ミラーは、前記レンズからの距離が異なる位置に配置されており、
前記表示制御部は、複数の前記ミラーに対応した前記液晶ディスプレイの表示位置を制御することで虚像の表示位置や距離を可変とす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３】
虚像を投影するヘッドアップディスプレイ装置であって、
虚像として表示すべき画像の画像処理を行う画像処理部と、
該画像処理された画像を投影する画像表示部と、
前記画像表示部の表示制御を行う表示制御部とを有し、
前記画像表示部は、映像を投射するプロジェクタと、該プロジェクタで投影された映像を結像する拡散板と、該拡散板で結像された映像を導く可動式レンズとを有し、
前記表示制御部は、前記可動式レンズの前記拡散板からの位置を制御することで虚像の表示位置や距離を可変とす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４】
虚像を投影するヘッドアップディスプレイ装置であって、
虚像として表示すべき画像の画像処理を行う画像処理部と、
該画像処理された画像を投影する画像表示部と、
前記画像表示部の表示制御を行う表示制御部とを有し、
前記画像表示部は、映像を表示する液晶ディスプレイと、該液晶ディスプレイで表示された映像を反射または透過する調光ミラーを複数配置し、複数の該調光ミラーからの映像を導くレンズとを有し、
複数の前記調光ミラーは、前記レンズからの距離が異なる位置に配置されたものと、前記液晶ディスプレイからの距離が異なる位置に配置されたもので構成されており、
前記表示制御部は、複数の前記調光ミラーの反射と透過を制御することで虚像の表示位置や距離を可変とす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５】
虚像を投影するヘッドアップディスプレイ装置であって、
虚像として表示すべき画像の画像処理を行う画像処理部と、
該画像処理された画像を投影する画像表示部と、
前記画像表示部の表示制御を行う表示制御部とを有し、
前記画像表示部は、映像を投射するプロジェクタと、該プロジェクタで投影された映像を結像する可動式拡散板と、該可動式拡散板で結像された映像を導くレンズとを有し、
前記表示制御部は、前記可動式拡散板の前記レンズからの位置を制御することで虚像の表示位置や距離を可変とす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６】
虚像を投影するヘッドアップディスプレイ装置であって、
虚像として表示すべき画像の画像処理を行う画像処理部と、
該画像処理された画像を投影する画像表示部と、
前記画像表示部の表示制御を行う表示制御部とを有し、
前記画像表示部は、映像を投射するプロジェクタと、該プロジェクタで投影された映像を結像する拡散板と、該拡散板で結像された映像を導く可動式光学フィルタとレンズとを有し、
前記表示制御部は、前記可動式光学フィルタを前記レンズと前記拡散板の間で挿抜することで虚像の表示位置や距離を可変とす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７】
虚像を投影するヘッドアップディスプレイ装置であって、
虚像として表示すべき画像の画像処理を行う画像処理部と、
該画像処理された画像を投影する画像表示部と、
前記画像表示部の表示制御を行う表示制御部とを有し、
前記画像表示部は、映像を投射するプロジェクタと、該プロジェクタで投影された映像を結像する拡散板と、該拡散板で結像された映像を導くレンズとを有し、
前記拡散板は、機能性液晶フィルムで構成されており、
前記表示制御部は、前記機能性液晶フィルムの透過状態と白色状態を制御し、該白色状態部分に画像処理された映像を表示するように制御することで虚像の表示位置や距離を可変とす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８】
虚像を投影するヘッドアップディスプレイ装置であって、
虚像として表示すべき画像の画像処理を行う画像処理部と、
該画像処理された画像を投影する画像表示部と、
前記画像表示部の表示制御を行う表示制御部とを有し、
前記画像表示部は、映像を投射するプロジェクタと、該プロジェクタで投影された映像を結像する拡散板と、該拡散板で結像された映像を導くくし状光学フィルタとレンズとを有し、前記くし状光学フィルタは、プロジェクタで投影された映像のライン毎に挿入されており、該ライン毎に、虚像の表示位置や距離を可変とす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９】
請求項１から７の何れか１項に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
車両に搭載され、
前記画像表示部は、前記レンズまたは前記可動式レンズで導かれた映像を第２のミラーで反射し、反射された映像を前記車両のフロントガラスを介して虚像を投影し、
車両速度を検出する車速検出部を有し、
前記表示制御部は、前記車両速度に応じて制御を行うことを特徴とする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係り、特に虚像の表示位置や距離を可変できるヘッドアップディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヘッドアップディスプレイ装置（Head Up Display：以下、ＨＵＤと省略）の１つである、例えば、車両用ＨＵＤは、運転に必要な運転情報をフロントガラスを介して虚像として遠方表示することで運転者の視線移動を極力少なくできることが知られている。【０００３】
本技術分野の背景技術として、特開２００４−１６８２３０号公報（特許文献１）がある。特許文献１には、運転者の目の位置から表示する虚像までの距離が異なる虚像を、可動機構なしで切り替え表示可能とすることを目的とし、光路距離を異ならせた表示板を複数有し、情報を表示する表示板を切り替えることにより、運転者の目の位置から虚像が表示される位置までの距離を、可動機構なしで可変とする構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１６８２３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、表示板として、バックライトを必要とする液晶表示装置や、蛍光表示管、エレクトロルミネッセンスを用いた表示素子、を想定しており、表示板で画像を生成しているが、表示板の面数に応じて表示板の制御が複雑化し、且つ、例えば液晶表示装置を透過している分、透過率が低下するため、光損失が大きくなるという課題がある。【０００６】
本発明の目的は、上記課題に鑑みてなされたものであって、簡単な構成で光損失が小さい、虚像の表示位置や距離を可変できるＨＵＤを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するために、その一例を挙げるならば、虚像を投影するヘッドアップディスプレイ装置であって、虚像として表示すべき画像の画像処理を行う画像処理部と、画像処理された画像を投影する画像表示部と、画像表示部の表示制御を行う表示制御部とを有し、画像表示部は、映像を投射するプロジェクタと、プロジェクタで投影された映像を結像する拡散板と、拡散板で結像された映像を導くレンズとを有し、拡散板は、レンズからの距離が異なる複数枚の機能性液晶フィルムで構成されており、表示制御部は、機能性液晶フィルムの透過状態と白色状態を制御することで虚像の表示位置や距離を可変とするように構成する。ここで、機能性液晶フィルムとは、電気で透過状態と白色状態を制御できる液晶フィルムである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、簡単な構成で光損失が小さい、虚像の表示位置や距離を可変できるＨＵＤを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】実施例１における車両速度の変化に応じて虚像の表示位置までの距離を可変させるイメージ図である。
【図１Ｂ】実施例１における虚像の表示位置や距離を車両速度の変化に応じて変え運転者の目からの見下ろし角度を可変させるイメージ図である。
【図１Ｃ】実施例１における虚像の表示エリアを車両速度の変化に応じて可変させるイメージ図である。
【図２】実施例１におけるＨＵＤの機能ブロック図である。
【図３】実施例１におけるＨＵＤの処理フロー図である。
【図４Ａ】実施例１における画像表示部の構成図である。
【図４Ｂ】実施例１における機能性液晶フィルムの白色状態を図４Ａと異ならせた場合の虚像の表示位置や距離を示した説明図である。
【図５Ａ】実施例１における表示画面を部分ごとに異ならせた表示位置や距離に表示する場合を説明する説明図である。
【図５Ｂ】実施例１における表示画面を部分ごとに異ならせた表示位置や距離に表示する他の例を説明する説明図である。
【図６】実施例２における画像表示部の構成図である。
【図７】実施例３における画像表示部の構成図である。
【図８Ａ】実施例４における画像表示部の構成図である。
【図８Ｂ】実施例４における調光ミラーの状態を図８Ａと異ならせた場合の虚像の表示位置や距離を示した説明図である。
【図９Ａ】実施例４における表示画面を部分ごとに異ならせた表示位置や距離に表示する場合を説明する説明図である。
【図９Ｂ】実施例４における表示画面を部分ごとに異ならせた表示位置や距離に表示する他の例を説明する説明図である。
【図１０】実施例５における画像表示部の構成図である。
【図１１Ａ】実施例６における画像表示部の構成図である。
【図１１Ｂ】実施例６における可動式光学フィルタを図１１Ａの状態から移動させた場合の虚像の表示位置や距離を示した説明図である。
【図１２】実施例７における画像表示部の構成図である。
【図１３】実施例８における画像表示部の構成図である。
【図１４】実施例８における虚像表示のイメージ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を用いて本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１１】
本実施例では、車両用ＨＵＤにおいて、車両速度の変化に応じて虚像の表示位置や虚像の運転者の目からの距離を変化させる例について説明する。【００１２】
本実施例の前提となる車両用ＨＵＤは、運転者から見てフロントガラスの向こう側の前方視野の前景に重畳して、運転情報、例えば速度表示やナビゲーション表示等、を虚像として投影する。そして、運転情報を視認する際に運転者の視線移動が極力少なくなるように、つまり、運転者の目の焦点が前方視野の前景に合っている状態で運転情報が見て取れるように、運転情報が投影される虚像の表示位置や距離、すなわち、運転者の目から虚像の表示位置までの距離を適切に設定する必要がある。ここで、一般に、運転者の視線は車両速度の増大に応じて遠方に変化するため、虚像の表示位置や距離は車両速度により変化させることが好ましい。そこで、車両前方に表示される虚像の表示位置や距離を、車両速度の増大に応じて可変させることにより、表示虚像の視認性の向上を図ることができる。【００１３】
図１Ａに、車両速度に応じて運転者の目から虚像の表示位置までの距離を可変させるイメージ図を示す。図１Ａにおいて、１は運転者、２はフロントガラス、ａ、ｂ、ｃは、それぞれ車両速度の増大に応じて変化させた虚像の表示位置である。ａの表示位置は、運転者からの距離が近い場合であって、車両速度が低速の場合を示している。また、ｂの表示位置は、ａの場合より車両速度が速い中速の場合であって、ａの表示位置より運転者からの距離が遠くなるように制御される。また、ｃの表示位置は、ｂの場合より車両速度が高速の場合であって、ｂの表示位置より運転者からの距離が遠くなるように制御される。【００１４】
また、運転者の視線は車両速度の増大に応じて遠方に変化するため、虚像の表示位置に対する運転者の目からの水平線に対して見下げる方向の角度、以降見下ろし角度、も可変させることが好ましい。図１Ｂに、虚像の表示位置を車両速度の変化に応じて変え、運転者の目からの見下ろし角度を可変させるイメージ図を示す。図１Ｂにおいて、ａの表示位置は、運転者の目からの見下ろし角度が高い場合であって、車両速度が高速の場合を示している。また、ｂの表示位置は、ａの場合より車両速度が遅い中速の場合であって、ａの表示位置より運転者の目からの見下ろし角度が低くなるように制御される。また、ｃの表示位置は、ｂの場合より車両速度が低速の場合であって、ｂの表示位置より運転者の目からの見下ろし角度が低くなるように制御される。【００１５】
また、運転者の視線は車両速度の増大に応じて遠方に変化するため虚像の表示範囲も可変させることが好ましい。図１Ｃに、虚像の表示エリアを車両速度の変化に応じて可変させるイメージ図を示す。図１Ｃは、運転者から見た、フロントガラス２の向こう側の前方視野の前景に重畳して表示された虚像として投影するＨＵＤの表示エリア４を示している。３はインストルメントパネルである。図１Ｃにおいて、ＨＵＤの表示エリア４は、例えば、車両速度が４５ｋｍ/ｈの場合は、図示した太線枠の表示エリアであるのに対し、車両速度が１００ｋｍ/ｈと高速になると、図示した点線枠の表示エリアに縮小される。【００１６】
以上の車両速度の変化に応じて虚像の表示位置や距離、範囲を変化させる場合の、ＨＵＤの機能ブロック図を図２に、処理フロー図を図３に示す。【００１７】
図２において、１０は車両速度を検出する車速検出部、１１は虚像として表示すべき画像情報を表示するための画像処理を行う画像処理部、１２は後述するプロジェクタや液晶表示装置等からなる画像を投影する画像表示部、１３は虚像の表示位置や範囲を変化させるために画像表示部１２の制御を行う表示制御部である。【００１８】
また、図３の処理フローにおいては、ステップ１００（Ｓ１００）にて車速検出部１０により車両速度を検出し、ステップ１０１（Ｓ１０１）にて検出した車両速度が閾値（１）より大きいかを判断する。ここで、閾値（１）は、後述する閾値（２）との関係が、車両速度を低速、中速、高速の３段階に分割した時、高速と中速との境界速度が閾値（１）、中速と低速との境界速度を閾値（２）と設定する。そして、閾値（１）より大きい場合は、車両速度は高速と判断し、ステップ１０３（Ｓ１０３）で、車両速度が高速の場合の虚像の表示位置や範囲を設定する。すなわち、運転者の目から虚像の表示位置までの距離を遠く、運転者の目からの見下ろし角度を小さく、虚像の表示範囲を狭く設定する。【００１９】
また、ステップ１０１で車両速度が閾値（１）以下と判断した場合は、ステップ１０２（Ｓ１０２）に移行し、車両速度が閾値（１）以下でかつ閾値（２）より大きいかを判断する。そして、閾値（１）以下でかつ閾値（２）より大きい場合は、車両速度は中速と判断し、ステップ１０４（Ｓ１０４）で、車両速度が中速の場合の虚像の表示位置や範囲を設定する。すなわち、運転者の目から虚像の表示位置までの距離を中程度とし、運転者の目からの見下ろし角度も中程度とし、虚像の表示範囲も中程度に設定する。【００２０】
また、ステップ１０２で車両速度が閾値（２）以下と判断した場合は、ステップ１０５（Ｓ１０５）に移行し、車両速度が低速の場合の虚像の表示位置や範囲を設定する。すなわち、運転者の目から虚像の表示位置までの距離を近距離とし、運転者の目からの見下ろし角度を大きく、虚像の表示範囲を広く設定する。なお、以上の説明では、車両速度を３つに分けて説明したが、これに限定するものではなく、もっと細分化しても構わない。【００２１】
次に、上記、図２の機能ブロック図や、図３の処理フローで説明した、車両速度の変化に応じて虚像の表示位置や範囲を変化させる画像表示部１２の具体的な構成について説明する。【００２２】
図４Ａは本実施例における画像表示部の構成を説明する構成図である。図４Ａにおいて、画像表示部は、プロジェクタ２０、拡散板２１、レンズ２２、自由曲面ミラー２３を有する。また、拡散板２１は、複数枚の機能性液晶フィルムから構成される。機能性液晶フィルムは、電気で透過状態と白色状態を制御できるフィルムである。【００２３】
プロジェクタ２０で投影された映像は、機能性液晶フィルムの白色状態部分が拡散板としての機能を果たし、機能性液晶フィルムの白色状態部分で結像する。そのため、虚像の表示位置２４は、機能性液晶フィルムの白色状態部分とレンズ２２との距離に応じて決まる。よって、レンズ２２との距離を異ならせた機能性液晶フィルムを複数枚配置し、表示すべき画像の通過する機能性液晶フィルムのいずれかの機能性液晶フィルムを白色状態とすることにより、虚像の表示位置の距離を変化させることができる。【００２４】
例えば、図４Ａにおいて、プロジェクタ２０で投影された映像a、ｂ、ｃについて、映像aにおいては、レンズ２２との距離が一番近い機能性液晶フィルムを白色状態とする。これにより、虚像の表示位置は、虚像の表示位置２４のａａに示す近い位置となる。一方、映像ｂにおいては、レンズ２２との距離が中間の機能性液晶フィルムを白色状態とする。これにより、虚像の表示位置は、虚像の表示位置２４のｂｂに示す中間位置となる。また、映像ｃにおいては、レンズ２２との距離が一番遠い機能性液晶フィルムを白色状態とする。これにより、虚像の表示位置は、虚像の表示位置２４のｃｃに示す遠い位置となる。【００２５】
図４Ｂは、機能性液晶フィルムの白色状態を図４Ａと異ならせた場合の虚像の表示位置を示した説明図であり、上記と同様の動作により、虚像の表示位置は、虚像の表示位置２４のａａ、ｂｂ、ｃｃに示すように、図４Ａと異なる位置や距離に変化させることができる。【００２６】
図５Ａ、図５Ｂは、表示画面を部分ごとに異ならせた表示位置や距離に表示する場合を説明する図である。図５Ａにおいて、プロジェクタ２０で投影される映像が、例えば３列に分割された映像a、ｂ、ｃであった場合、拡散板２１を構成する機能性液晶フィルムの白色状態を上下３列ごとに設定することにより、上下３列ごとに表示位置の距離が異なる表示を実現できる。また、図５Ｂに示すように、プロジェクタ２０で投影される映像が３×３の９分割した映像であった場合、拡散板２１を構成する機能性液晶フィルムの白色状態を９分割ごとに設定することにより、９分割単位で表示位置の距離が異なる表示を実現できる。【００２７】
以上のように、本実施例は、虚像を投影するＨＵＤであって、虚像として表示すべき画像の画像処理を行う画像処理部と、画像処理された画像を投影する画像表示部と、画像表示部の表示制御を行う表示制御部とを有し、画像表示部は、映像を投射するプロジェクタと、プロジェクタで投影された映像を結像する拡散板と、拡散板で結像された映像を導くレンズとを有し、拡散板は、レンズからの距離が異なる複数枚の機能性液晶フィルムで構成されており、表示制御部は、機能性液晶フィルムの透過状態と白色状態を制御することで虚像の表示位置や距離を可変とするように構成する。【００２８】
また、ＨＵＤは車両に搭載され、画像表示部は、レンズで導かれた映像を第２のミラーで反射し、反射された映像を車両のフロントガラスを介して虚像を投影し、車両速度を検出する車速検出部を有し、表示制御部は、車両速度に応じて制御を行うように構成する。【００２９】
これにより、簡単な構成で光損失が小さい、虚像の表示位置や距離を可変できるＨＵＤを提供することができる。
【実施例２】
【００３０】
本実施例は、画像表示部の他の構成について説明する。図６は、本実施例における画像表示部の構成図である。図６において、２５は液晶ディスプレイ、２６はミラーであり、液晶ディスプレイ２５の後にミラー２６を複数配置した構成としている。【００３１】
図６において、液晶ディスプレイ２５からの映像はミラー２６を介してレンズ２２に到達する。虚像の表示位置２４は、液晶ディスプレイ２５とレンズ２２との距離に応じて決まる。よって、例えば、図示した映像a、ｂ、ｃの場合、映像aのレンズ２２に至る距離に比べて、映像ｃのレンズ２２に至る距離が長くなるため、映像ｃの虚像の表示位置ｃｃは、映像aの虚像の表示位置ａａに比べて遠方となる。よって、液晶ディスプレイ２５の表示位置をa、ｂ、ｃのどの位置に表示するかで、虚像の表示位置の距離を制御できる。【００３２】
以上のように、本実施例は、虚像を投影するヘッドアップディスプレイ装置であって、虚像として表示すべき画像の画像処理を行う画像処理部と、画像処理された画像を投影する画像表示部と、画像表示部の表示制御を行う表示制御部とを有し、画像表示部は、映像を表示する液晶ディスプレイと、液晶ディスプレイで表示された映像を反射する複数のミラーと、ミラーからの映像を導くレンズとを有し、複数のミラーは、レンズからの距離が異なる位置に配置されており、表示制御部は、複数のミラーに対応した液晶ディスプレイの表示位置を制御することで虚像の表示位置や距離を可変とするように構成する。【００３３】
これにより、液晶ディスプレイの後にミラーを複数配置し、レンズまでの距離を液晶ディスプレイのエリア毎に変え、虚像距離を変えることができる。
【実施例３】
【００３４】
本実施例は、画像表示部の他の構成について説明する。図７は、本実施例における画像表示部の構成図である。図７において、２７は拡散板、２８は可動式レンズである。【００３５】
図７において、プロジェクタ２０で投影される映像は、拡散板２７で結像し、可動式レンズ２８を介して、自由曲面ミラー２３で反射されて、フロントガラス２を介して、運転者１の目の前方に虚像を投影する。虚像の表示位置２４は、拡散板２７と可動式レンズ２８との距離に応じて決まる。よって、可動式レンズ２８の位置を移動することによって、虚像の表示位置２４を可変と出来る。【００３６】
以上のように、本実施例は、虚像を投影するヘッドアップディスプレイ装置であって、虚像として表示すべき画像の画像処理を行う画像処理部と、画像処理された画像を投影する画像表示部と、画像表示部の表示制御を行う表示制御部とを有し、画像表示部は、映像を投射するプロジェクタと、プロジェクタで投影された映像を結像する拡散板と、拡散板で結像された映像を導く可動式レンズとを有し、表示制御部は、可動式レンズの拡散板からの位置を制御することで虚像の表示位置や距離を可変とするように構成する。【００３７】
これにより、レンズを複数のエリアに分けて可動式にすることで、エリア毎に虚像の距離を変えることができる。
【実施例４】
【００３８】
本実施例は、画像表示部のさらに他の構成について説明する。図８Ａは、本実施例における画像表示部の構成図である。図８Ａにおいて、２９は調光ミラーであって、液晶ディスプレイ２５の後に調光ミラー２９を複数（多層）配置し、調光ミラー２９を制御することで、液晶ディスプレイ２５からレンズ２２までの距離を変え、虚像距離を変えるように構成している。ここで、調光ミラーとは、電気で透過状態と鏡状態を制御できるミラーである。【００３９】
図８Ａにおいて、例えば、図示した映像a、ｂ、ｃにおいて、映像aについては、液晶ディスプレイ２５に最も近い調光ミラー２９を鏡状態とし、映像ｂについては、液晶ディスプレイ２５に２番目に近い調光ミラー２９を鏡状態とし、映像ｃについては、液晶ディスプレイ２５から最も遠い調光ミラー２９を鏡状態とした場合、映像aについては、液晶ディスプレイ２５からレンズ２２までの距離が最も近いので、虚像の表示位置２４はａａで示すように近い位置に表示される。一方、映像ｃについては、液晶ディスプレイ２５からレンズ２２までの距離が最も遠いので、虚像の表示位置２４はｃｃで示すように遠方の位置に表示される。【００４０】
以上のように、本実施例は、虚像を投影するヘッドアップディスプレイ装置であって、虚像として表示すべき画像の画像処理を行う画像処理部と、画像処理された画像を投影する画像表示部と、画像表示部の表示制御を行う表示制御部とを有し、画像表示部は、映像を表示する液晶ディスプレイと、液晶ディスプレイで表示された映像を反射または透過する調光ミラーを複数配置し、複数の該調光ミラーからの映像を導くレンズとを有し、複数の調光ミラーは、レンズからの距離が異なる位置に配置されたものと、液晶ディスプレイからの距離が異なる位置に配置されたもので構成されており、表示制御部は、複数の調光ミラーの反射と透過を制御することで虚像の表示位置や距離を可変とするように構成する。【００４１】
これにより、液晶ディスプレイの後に調光ミラーを複数配置し、調光ミラーを制御することで、液晶ディスプレイからレンズまでの距離を変え、虚像の表示位置や距離を変えることができる。【００４２】
図８Ｂは、調光ミラーの鏡状態を図８Ａと異ならせた場合の虚像の表示位置を示した説明図であり、上記と同様の動作により、虚像の表示位置は、虚像の表示位置２４のａａ、ｂｂ、ｃｃに示すように、図８Ａと異なる位置に変化させることができる。【００４３】
図９Ａ、図９Ｂは、表示画面を、部分ごとに異ならせた表示位置や距離に表示する場合を説明する図である。図９Ａにおいて、液晶ディスプレイ２５で表示される映像が、例えば３列に分割された映像であった場合、調光ミラー２９の鏡状態/透過状態を各列の上下３列ごとに設定することにより、列単位で表示位置の距離が異なる表示を実現できる。また、図９Ｂに示すように、液晶ディスプレイ２５で表示される映像が３×３の９分割した映像であった場合、調光ミラー２９の鏡状態/透過状態を９分割ごとに上下３列設定することにより、９分割単位で表示位置の距離が異なる表示を実現できる。  
【実施例５】
【００４４】
本実施例は、画像表示部のさらに他の構成について説明する。図１０は、本実施例における画像表示部の構成図である。図１０において、３０は可動式拡散板であり、プロジェクタ２０で投影された映像は、可動式拡散板３０で結像し、レンズ２２を介して、自由曲面ミラー２３で反射され、フロントガラス２を介して、運転者１の目の前方に虚像を投影する。【００４５】
図１０において、虚像の表示位置２４は、可動式拡散板３０とレンズ２２との距離に応じて決まる。よって、可動式拡散板３０の位置を移動することによって、虚像の表示位置２４を可変出来る。【００４６】
以上のように、本実施例は、虚像を投影するヘッドアップディスプレイ装置であって、虚像として表示すべき画像の画像処理を行う画像処理部と、画像処理された画像を投影する画像表示部と、画像表示部の表示制御を行う表示制御部とを有し、画像表示部は、映像を投射するプロジェクタと、プロジェクタで投影された映像を結像する可動式拡散板と、可動式拡散板で結像された映像を導くレンズとを有し、表示制御部は、可動式拡散板のレンズからの位置を制御することで虚像の表示距離を可変とするように構成する。【００４７】
これにより、可動式拡散板の位置を移動することによって、虚像の表示距離を可変とできる。
【実施例６】
【００４８】
本実施例は、画像表示部のさらに他の構成について説明する。図１１Ａは、本実施例における画像表示部の構成図である。図１１Ａにおいて、３１は可動式光学フィルタであって、プロジェクタ２０で投影された映像は、拡散板２７で結像し、可動式光学フィルタ３１を介して、自由曲面ミラー２３で反射されて、フロントガラス２を介して、運転者１の目の前方に虚像を投影する。ここで可動式光学フィルタ３１はレンズと同じ機能を有し、例えば、領域ごとに異なる屈折率を持った光学フィルタである。そして、可動式光学フィルタ３１の焦点距離が大きいと、虚像の運転者の目からの距離は小さくなる。図１１Ａにおいては、可動式光学フィルタ３１は凹レンズ機能を有している場合を想定しているが、もちろん凸レンズ機能であっても構わない。【００４９】
図１１Ａにおいては、プロジェクタ２０で投影された映像a、ｂ、ｃに対して、可動式光学フィルタ３１が挿入された状態となっており、映像aに対する可動式光学フィルタ３１の焦点距離は小さく、映像ｃに対する可動式光学フィルタ３１の焦点距離は大きくなるように設定されている場合は、図示した虚像の表示位置２４のように、映像aに対する虚像の表示位置はａａで示すように遠方となり、映像ｃに対する虚像の表示位置はｃｃで示すように近傍となる。そして、図１１Ｂに示すように、可動式光学フィルタ３１を映像ｃに対しては抜かれた状態となるように移動させた場合を考えると、映像ｃに対する虚像の表示位置は、レンズ２２と拡散板２７の距離で決まるため、虚像の表示位置２４のｃｃの位置に変化させることができる。【００５０】
以上のように、本実施例は、虚像を投影するヘッドアップディスプレイ装置であって、虚像として表示すべき画像の画像処理を行う画像処理部と、画像処理された画像を投影する画像表示部と、画像表示部の表示制御を行う表示制御部とを有し、画像表示部は、映像を投射するプロジェクタと、プロジェクタで投影された映像を結像する拡散板と、拡散板で結像された映像を導く可動式光学フィルタとレンズとを有し、表示制御部は、可動式光学フィルタをレンズと拡散板の間で挿抜することで虚像の表示位置や距離を可変とするように構成する。【００５１】
これにより、可動式光学フィルタをレンズと拡散板の間に状況に応じて挿抜することで虚像の表示位置や距離を変えることができる。
【実施例７】
【００５２】
本実施例は、虚像の表示位置を変えて、運転者の目からの見下ろし角度を可変させることを目的にした画像表示部の構成について説明する。【００５３】
図１２に本実施例における画像表示部の構成図を示す。図１２は、基本的には、図４Ａと同様であるので、重複する点については説明を省略する。異なる点は、拡散板２１が、１枚の機能性液晶フィルムから構成される点である。【００５４】
プロジェクタ２０で投影された映像は、機能性液晶フィルムの白色状態部分が拡散板としての機能を果たし、機能性液晶フィルムの白色状態部分で結像する。一方、機能性液晶フィルムの透過状態部分では結像しないため、虚像は表示されない。【００５５】
虚像の表示位置２４は、機能性液晶フィルムの白色状態部分とレンズ２２との位置関係に応じて決まる。よって、機能性液晶フィルムの、例えば上部を白色状態とすれば、自由曲面ミラー２３で反射されるので、虚像の表示位置２４では下部に表示される。また、機能性液晶フィルムの下部を白色状態とすれば、虚像の表示位置２４では上部に表示される。よって、見下ろし角度を上下に可変する場合には、機能性液晶フィルムの白色状態と透過状態を上下で切り替え、その白色状態部分に画像処理された映像を表示することで、見下ろし角度を可変とすることができる。なお、見下ろし角度を上下だけではなく、左右に可変する場合には、機能性液晶フィルムの白色状態と透過状態を左右で切り替え、白色状態部分に画像処理された映像を表示することにより実現できる。また、さらに、図１Ｃで示した、虚像の表示エリアを車両速度の変化に応じて可変させる場合も、機能性液晶フィルムの白色状態の領域を制御し、画像処理された映像を表示することで可能となる。【００５６】
以上のように、本実施例は、虚像を投影するヘッドアップディスプレイ装置であって、虚像として表示すべき画像の画像処理を行う画像処理部と、画像処理された画像を投影する画像表示部と、画像表示部の表示制御を行う表示制御部とを有し、画像表示部は、映像を投射するプロジェクタと、プロジェクタで投影された映像を結像する拡散板と、拡散板で結像された映像を導くレンズとを有し、拡散板は、機能性液晶フィルムで構成されており、表示制御部は、機能性液晶フィルムの透過状態と白色状態を制御し、白色状態部分に画像処理された映像を表示するように制御することで虚像の表示位置や距離を可変とするように構成する。これにより、見下ろし角度や虚像の表示エリアを可変とすることができる。
【実施例８】
【００５７】
本実施例は、画像表示部のさらに他の構成について説明する。図１３は、本実施例における画像表示部の構成図である。図１３において、３２はくし状光学フィルタ、３３は曲面ミラーであって、プロジェクタ２０で投影された映像は、拡散板２７で結像し、くし状光学フィルタ３２とレンズ２２を介して、曲面ミラー３３で反射されて、フロントガラス２を介して、運転者１の目の前方に虚像を投影する。ここで、くし状光学フィルタ３２は、レンズと同じ機能を有し、例えば、プロジェクタ２０で投影された映像のライン毎に挿入されており、ライン毎に、虚像の距離を変えることができる。【００５８】
図１４は、図１３の構成により生成された虚像の表示イメージ図である。図１４において、左図は運転者１から見た虚像の表示イメージ、右図は、虚像の距離毎のライン映像を示した斜視図である。なお、本実施例では、奇数ライン、偶数ライン毎に虚像の距離を変えているが、これに限定されるものではなく、２ライン毎でもよいし、任意のライン単位で虚像の距離を変えても良い。【００５９】
以上のように、本実施例は、虚像を投影するヘッドアップディスプレイ装置であって、虚像として表示すべき画像の画像処理を行う画像処理部と、画像処理された画像を投影する画像表示部と、画像表示部の表示制御を行う表示制御部とを有し、画像表示部は、映像を投射するプロジェクタと、プロジェクタで投影された映像を結像する拡散板と、拡散板で結像された映像を導くくし状光学フィルタとレンズとを有し、くし状光学フィルタは、プロジェクタで投影された映像のライン毎に挿入されており、ライン毎に、虚像の表示位置や距離を可変とするように構成する。【００６０】
これにより、光学フィルタをくし状にして、ライン毎に虚像の距離を変えることができる。【００６１】
本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであって、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、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１：運転者、２：フロントガラス、３：インストルメントパネル、４：ＨＵＤの表示エリア、１０：車速検出部、１１：画像処理部、１２画像表示部、１３：表示制御部、２０：プロジェクタ、２１：拡散板、２２：レンズ、２３：自由曲面ミラー、２４：虚像の表示位置、２５：液晶ディスプレイ、２６：ミラー、２７：拡散板、２８：可動式レンズ、２９：調光ミラー、３０：可動式拡散板、３１：可動式光学フィルタ、３２：くし状光学フィルタ、３３：曲面ミラー
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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