(57)【要約】【課題】ヘッドアップディスプレイ装置において外光による性能劣化を抑制する。【解決手段】光学ユニット１０は、可視光線を発する表示器１１及び表示器から出力される表示光を、車両のドライバの前方に設けられる被投影部材であるウィンドシールド３０に導く平面鏡１２及び凹面鏡１３を有し、表示光をウィンドシールド３０で反射させることにより、ドライバに視認させる虚像表示を生成する。光学ユニット１０を収納する筐体２０には、表示光を筐体２０の外部に取り出すための開口部２０ａが設けられ、開口部２０ａには、防塵カバー２１が取り付けられる。防塵カバー２１は、予め設定された活性化光の光量が多いほど光の透過率が低下するように構成された調光部材を兼ねる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視光線を発する表示器（１１）及び前記表示器から出力される表示光を、車両のドライバの前方に設けられる被投影部材（３０，４０）に導く光学部品（１２，１３）を有し、前記表示光を前記被投影部材で反射させることにより、前記ドライバに視認させる虚像表示を生成するように構成された光学ユニット（１０）と、
前記光学ユニットを収納するように構成された筐体（２０）と、
前記表示器から前記被投影部材に至る光路中に設けられ、予め設定された波長を有する光である活性化光の光量が多いほど光の透過率が低下するように構成された調光部材（２１）と、
を備える、ヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記調光部材は、少なくとも赤外線の透過率を変化させるように構成された
ヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記調光部材は、前記活性化光として少なくとも可視光線を含むように構成された
ヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記表示光を通過させるために形成された前記筐体の開口部を覆う防塵カバーを備え、
前記防塵カバーが前記調光部材を兼ねるように構成された
ヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項５】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記被投影部材としてのコンバイナー（４０）を備え、
前記コンバイナーが前記調光部材を兼ねるように構成された
ヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記調光部材の透過率に関わる情報を取得するセンサ部（１４）と、
前記センサ部の出力から推定される前記調光部材の透過率に従って、前記表示器から出力される前記表示光の光量を変化させる表示調整部（１６）と、
を更に備える、
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】
本開示は、車載用のヘッドアップディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示器を介して出力される表示光を車両のウィンドシールドに反射させ、車両のドライバの前方視界に虚像を形成することで、ドライバの視線の先の背景に情報を重ねて表示するヘッドアップディスプレイ（以下、ＨＵＤ）装置が知られている。
【０００３】
なお、ＨＵＤ装置では、ウィンドシールドを透過してＨＵＤ内に入射する太陽光線等の外光により、液晶表示器などの温度が上昇し、表示性能に劣化が生じる。
下記特許文献１には、外光による性能劣化を抑制するために、液晶表示器からウィンドシールドに至る光路上に偏光板を設置する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−１５７７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、発明者の詳細な検討の結果、特許文献１に記載の従来技術には、以下の課題が見出された。
即ち、従来技術では、外光のうち偏光板を透過する成分については、ＨＵＤ装置内への入射を阻止できないため、十分な温度抑制効果を得ることができなかった。このため、液晶表示器の許容温度を超える前に液晶表示器のバックライト光源に流す電流を抑制するディレーティング制御、及びバックライト光源に流す電流をオフする光源オフ制御等を組み合わせて使用する必要があった。
【０００６】
本開示の１つの局面は、ヘッドアップディスプレイ装置において外光による性能劣化を抑制する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様によるヘッドアップディスプレイ装置は、光学ユニット（１０）と、筐体（２０）と、調光部材（２１）と、を備える。
光学ユニットは、可視光線を発する表示器（１１）及び表示器から出力される表示光を、車両のドライバの前方に設けられる被投影部材（３０，４０）に導く光学部品（１２，１３）を有し、表示光を被投影部材で反射させることにより、ドライバに視認させる虚像表示を生成する。筐体は、光学ユニットを収納する。調光部材は、表示器から被投影部材に至る光路中に設けられ、予め設定された波長を有する光である活性化光の光量が多いほど光の透過率が低下する。
【０００８】
このような構成によれば、活性化光の光量が多いほど、光の透過率が低下し、表示器に到達する外光を減少させることができる。その結果、外光に基づく表示器の発熱、ひいては、発熱による表示性能の低下を抑制することができる。また、表示器の発熱が抑制されることにより、表示器のバックライト光源に対するディレーティング制御及び光源オフ制御等を省略することができる。
【０００９】
なお、この欄及び特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本開示の技術的範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態のヘッドアップディスプレイ装置の構成、及び動作を示すブロック図である。
【図２】外光に対するヘッドアップディスプレイ装置の作用を示す説明図である。
【図３】第２実施形態のヘッドアップディスプレイ装置の構成を示すブロック図である。
【図４】第３実施形態における表示器周辺の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態を説明する。
［１．第１実施形態］
［１−１．構成］
図１に示すヘッドアップディスプレイ（以下、ＨＵＤ）装置１は、車両に搭載され、車両のドライバの前方に位置するウィンドシールドまたはコンバイナーを被投影部材として表示光を投影することにより、表示光が表す情報を、車両の前景に重畳された虚像としてドライバに認識させる装置である。ＨＵＤは、Head-Up Displayの略である。なお、本実施形態では、ウィンドシールド３０を被投影部材とする場合について説明する。
【００１２】
ウィンドシールド３０には、楔形の断面形状を有する中間膜３１が内蔵されている。中間膜３１は、その断面形状を利用して光の屈折を制御することにより、ウィンドシールド３０に反射した表示光に基づく虚像が、クリアに映るようにする機能を有する。また、中間膜３１は、紫外線をカットする遮熱機能を有してもよい。
【００１３】
ＨＵＤ装置１は、車両前方のウィンドシールド３０の下方、車両の前席正面に設けられたダッシュボードの内部に収納される。ＨＵＤ装置１は、光学ユニット１０と、筐体２０とを備える。
【００１４】
［１−１−２．筐体］
筐体２０は、光学ユニット１０を収納する空間を有する箱状の物体である。筐体２０は、ダッシュ―ボードに取り付けられた状態で、ウィンドシールド３０と対向する上面に、光学ユニット１０から出力される表示光を外部に取り出すための開口部２０ａを有する。開口部２０ａには、表示光を透過する材料で形成された防塵カバー２１が取り付けられている。
【００１５】
防塵カバー２１は、予め設定された波長を有する光である活性化光の光量に応じて、光量が多いほど色が濃くなり、少なくとも赤外線の透過率を低下させるフォトクロミック化合物を含んだ材料（以下、調光部材）を用いて形成される。本実施形態では、活性化光として少なくとも可視光線を含むフォトクロミック化合物が用いられる。このような機能を有するフォトクロミック化合物を含んだ調光レンズとして、例えば、トランジションエクストラアクティブが知られている。なお、トランジションエクストラアクティブは登録商標である。
【００１６】
［１−１−３．光学ユニット］
光学ユニット１０は、表示器１１と、平面鏡１２と、凹面鏡１３と、を備える。
表示器１１は、液晶パネル１１１と、バックライト光源１１２と、を備える。液晶パネル１１１は、ガラス基板上に、画素の点灯および消灯を行うために配列された薄い膜状の微細な多数のトランジスタを有するＴＦＴ液晶が用いられる。ＴＦＴは、Thin Film Transistorの略である。バックライト光源１１２は、液晶パネルを背面から照射するバックライトを発生させる光源である。バックライト光源１１２から照射され、液晶パネル１１１を通過した光が表示光として出力される。バックライト光源１１２には、発光ダイオードが用いられるが、これに限定されるものではない。
【００１７】
平面鏡１２は、表示器１１から照射された表示光を凹面鏡へ向けて反射する。
凹面鏡１３は、平面鏡１２で反射された表示光によって形成される表示像を拡大するための鏡である。凹面鏡１３は、平面鏡１２から入射する表示光を反射し、防塵カバー２１を介してウィンドシールド３０に向けて投射する。
【００１８】
［１−２．動作］
図１において破線で示すように、ＨＵＤ装置１から防塵カバー２１を通って投射される表示光は、ウィンドシールド３０にて反射され、ドライバの視線すなわちアイレンジＥＲに向かう。これにより、ドライバは、表示光が表す情報を、車両の前景に重畳された虚像として認識する。なお、アイレンジＥＲは、ドライバの目の位置を統計的に示した分布の範囲である。
【００１９】
ここで、図２に示すように、ウィンドシールド３０を通過して防塵カバー２１に向かう太陽光等の外光は、防塵カバー２１を透過し、凹面鏡１３及び平面鏡１２で反射され表示器１１に到達する。表示器１１に到達した外光は、表示器１１を加熱する要因となる。また、表示器１１に到達した外光は、表示器１１にて反射し、表示光と同じ経路をたどって、アイレンジＥＲに向かう。以下、この光を外光反射光という。外光反射光は、ウィンドシールド３０に映り込み、表示光に基づく虚像の視認性を劣化させる要因となる。
【００２０】
但し、防塵カバー２１が調光材料によって構成されているため、外光は、防塵カバー２１を介して筐体２０内に入射される際に光量が減衰され、更に、表示器１１にて反射された後、防塵カバー２１を介して筐体２０の外部に出射される際にも光量が減衰される。つまり、外光反射光は、調光材料で形成された防塵カバー２１を２回通過することになるため、十分に減衰された状態でアイレンジＥＲに到達する。
【００２１】
［１−３．効果］
以上詳述した第１実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１ａ）本実施形態では、防塵カバー２１が調光材料によって形成されているため、ＨＵＤ装置１の内部に入射される外光の入射量を抑制することができる。その結果、外光による表示器１１の発熱、および発熱による表示性能の劣化を抑制することができるだけでなく、バックライト光源１１２のディレーティング制御および光源オフ制御等を省略可能とすることができる。
【００２２】
（１ｂ）本実施形態では、防塵カバー２１を形成する調光材料は、可視光線を活性化光に含むため、紫外線をカットするウィンドシールド３０が用いられる環境でも、可視光線の光量に応じて光の透過率を変化させることができる。
【００２３】
（１ｃ）本実施形態では、ＨＵＤ装置１から出射する外光反射光は、防塵カバー２１によって十分に減衰されるため、外光反射光がウィンドシールド３０に映り込むことによる、表示光に基づく虚像の視認性が劣化することを抑制することができる。
【００２４】
［２．第２実施形態］
［２−１．第１実施形態との相違点］
第２実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第１実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
【００２５】
前述した第１実施形態では、バックライト光源１１２は、一定の光量で発光する。これに対し、第２実施形態では、周囲の状況に応じてバックライト光源１１２の光量を制御する点で、第１実施形態と相違する。
【００２６】
［２−２．構成］
本実施形態では、図３に示すように、第１実施形態に示した構成に加えて、照度センサ１４と、温度センサ１５と、バックライト制御部１６とを備える。なお、図３では、第１実施形態で示した構成のうち、表示器１１以外の構成が省略されている。また、照度センサ１４がセンサ部、バックライト制御部１６が表示調整部に相当する。
【００２７】
照度センサ１４は、防塵カバー２１に入射される外光の強度を測定するセンサである。照度センサ１４は、例えば、筐体２０の外部かつ防塵カバー２１の近くに設置される。
温度センサ１５は、液晶パネル１１１の温度又は液晶パネル１１１の周辺温度を測定するセンサである。
【００２８】
バックライト制御部１６は、照度センサ１４の強度から推定される調光部材で形成された防塵カバー２１の透過率に応じて、バックライト光源１１２の光量を制御する。具体的には、推定された透過率が低下するほど、表示光が防塵カバー２１を透過する際に減少する光量を補うように、バックライト光源１１２の光量を増加させる。バックライト制御部１６は、バックライト光源１１２の光量の制御において、温度センサ１５で測定される温度が、予め設定された許容範囲内にある場合にのみ、光量を増加させる制御を行ってもよい。
【００２９】
［２−３．効果］
以上詳述した第２実施形態によれば、前述した第１実施形態の効果（１ａ）を奏し、さらに、以下の効果を奏する。
【００３０】
（２ａ）調光部材で形成された防塵カバー２１の透過率が低下することにより、表示光に基づく虚像の見栄えが劣化することを抑制できる。
［３．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
【００３１】
（３ａ）上記実施形態では、防塵カバー２１が調光部材を兼ねるように構成されているが、これに限定されるものではない。例えば、調光部材を防塵カバー２１とは別に用意して、ウィンドシールド３０から表示器１１に至る光路中の任意の位置に、調光部材を配置してもよい。
【００３２】
（３ｂ）上記実施形態では、ウィンドシールド３０を被投影部材として用いているが、図４に示すように、ウィンドシールドの代わりにコンバイナー４０を被投影部材として用いてもよい。なお、コンバイナー４０は、ウィンドシールド３０と車両のドライバとの間に設置される、小型で透明なガラス又は樹脂製の板状の部材である。この場合、コンバイナー４０を調光材料によって構成することで、防塵カバー２１の代わりに、コンバイナー４０が調光部材を兼ねてもよい。
【００３３】
（３ｃ）上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。
【００３４】
（３ｃ）上述したヘッドアップディスプレイ装置の他、当該ヘッドアップディスプレイ装置を構成要素とするシステム、ヘッドアップディスプレイ装置に入射する外光の抑制方法など、種々の形態で本開示を実現することもできる。
【符号の説明】
【００３５】
１…ヘッドアップディスプレイ装置、１０…光学ユニット、１１…表示器、１２…平面鏡、１３…凹面鏡、１４…照度センサ、１５…温度センサ、１６…バックライト制御部、２０…筐体、２０ａ…開口部、２１…防塵カバー、３０…ウィンドシールド、３１…中間膜、４０…コンバイナー、１１１…液晶パネル、１１２…バックライト光源、ＥＲ…アイレンジ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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