(57)【要約】【課題】視認性の高い画像表示光を提示する。【解決手段】画像表示装置は、光源２３１と、光源２３１からの光を変調して画像表示光を生成する画像表示素子２４０と、光源２３１からの光を減光させる調光素子２５０と、制御装置５０と、を備える。制御装置５０は、光源２３１を駆動する信号を出力する第１駆動部５４１と、調光素子２５０を駆動する信号を出力する第２駆動部５４２と、画像表示光の輝度を調整するための入力信号を受け付ける受付部５１０と、輝度値を所定の閾値以上とする場合、調光素子２５０による減光の度合いを第１の減光量とするとともに光源２３１からの光を輝度値に対応する発光強度とし、輝度値を所定の閾値未満とする場合、光源２３１の発光強度を一定とするとともに調光素子２５０による減光の度合いが第１の減光量よりも大きい第２の減光量となるよう、第１駆動部５４１および第２駆動部５４２の動作を決定する決定部と、を備える。【選択図】図３
2015118220.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源からの光を変調して画像表示光を生成する画像表示素子と、
前記光源と前記画像表示素子の間に設けられ、前記光源から前記画像表示素子へ向かう光を減光させる調光素子と、
前記画像表示光の輝度値を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記光源を駆動するための信号を出力する第１駆動部と、
前記調光素子を駆動するための信号を出力する第２駆動部と、
前記画像表示光の輝度を調整するための入力信号を受け付ける受付部と、
前記受付部が受け付けた入力信号に応じて、前記第１駆動部および前記第２駆動部の動作を決定する決定部と、
を備え、
前記決定部は、
前記画像表示光の輝度値を所定の閾値以上とする場合、前記調光素子による減光の度合いが第１の減光量となるように前記第２駆動部を動作させるとともに、前記光源からの光が前記輝度値に対応するような発光強度となるように前記第１駆動部を動作させ、
前記画像表示光の輝度値を前記所定の閾値未満とする場合、前記光源の発光強度が一定となるように前記第１駆動部を動作させるとともに、前記調光素子による減光の度合いが前記第１の減光量よりも大きい第２の減光量となるように前記第２駆動部を動作させることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記決定部は、
前記調光素子による減光が行われないように前記第２駆動部を動作させることにより、当該調光素子による減光の度合いが前記第１の減光量となるようにし、
前記調光素子による減光が行われるように前記第２駆動部を動作させることにより、当該調光素子による減光の度合いが前記第２の減光量となるようにすることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記画像表示素子は、前記光源からの光を反射して画像表示光を生成する反射型の画像表示素子であり、表示すべき画像に含まれる黒色の背景部分に対応する背景光を含む前記画像表示光を生成し、
前記受付部は、外部環境の明るさに関する入力信号を受け付け、
前記決定部は、前記受付部が受け付けした前記外部環境の明るさが所定値未満である場合に、前記画像表示光の輝度値が前記所定の閾値未満となるように前記第１駆動部および前記第２駆動部を動作させることにより、投射される前記背景光を目立ちにくくすることを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記決定部は、前記画像表示光の輝度値を前記所定の閾値未満とする場合であって、当該画像表示光の輝度値を低下させる場合に、前記調光素子による減光量がより大きくなるように前記第２駆動部を動作させることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項５】
光源を駆動するための信号を出力する第１駆動部と、
前記光源からの光を減光させて画像表示素子へ向かわせる調光素子を駆動するための信号を出力する第２駆動部と、
前記画像表示素子により変調された画像表示光の輝度値を決定するための入力信号を受け付ける受付部と、
前記受付部が受け付けた入力信号に応じて、前記第１駆動部および前記第２駆動部の動作を決定する決定部と、
を備え、
前記決定部は、
前記画像表示光の輝度値を所定の閾値以上とする場合、前記調光素子による減光の度合いが第１の減光量となるように前記第２駆動部を動作させるとともに、前記光源からの光が前記輝度値に対応するような発光強度となるように前記第１駆動部を動作させ、
前記画像表示光の輝度値を前記所定の閾値未満とする場合、前記光源の発光強度が一定となるように前記第１駆動部を動作させるとともに、前記調光素子による減光の度合いが前記第１の減光量よりも大きい第２の減光量となるように前記第２駆動部を動作させることを特徴とする制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置および画像表示光の輝度を制御する制御装置に関する。
【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車両のウィンドシールドなどに反射させることにより、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】
画像表示光は、外部環境の変化に応じて明るさが調整される。例えば、反射ミラーの反射面に設けられた液晶フィルムの透過率を変化させることにより、画像表示光の明るさを調整する構成が挙げられる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−９６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
画像表示光が重畳される外の風景の明るさは、晴天時の日中や、夜間およびトンネル内における場合など、外部環境によって様々である。このとき、外の明るさと重畳する画像表示光の明るさのバランスがとれていないと、ユーザの視認性が低下するおそれがあるため、外の明るさに応じて適切な輝度の画像表示光を提示することが望ましい。
【０００６】
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、視認性の高い画像表示光を提示することを目的とする。
【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画像表示装置（１０）は、光源（２３１）と、光源（２３１）からの光を変調して画像表示光を生成する画像表示素子（２４０）と、光源（２３１）と画像表示素子（２４０）の間に設けられ、光源（２３１）から画像表示素子（２４０）へ向かう光を減光させる調光素子（２５０）と、画像表示光の輝度値を制御する制御部（５０）と、を備える。制御部（５０）は、光源（２３１）を駆動するための信号を出力する第１駆動部（５４１）と、調光素子（２５０）を駆動するための信号を出力する第２駆動部（５４２）と、画像表示光の輝度を調整するための入力信号を受け付ける受付部（５１０）と、受付部（５１０）が受け付けた入力信号に応じて、第１駆動部（５４１）および第２駆動部（５４２）の動作を決定する決定部（５２０）と、を備える。決定部（５２０）は、画像表示光の輝度値を所定の閾値以上とする場合、調光素子（２５０）による減光の度合いが第１の減光量となるように第２駆動部（５４２）を動作させるとともに、光源（２３１）からの光が輝度値に対応するような発光強度となるように第１駆動部（５４１）を動作させ、画像表示光の輝度値を所定の閾値未満とする場合、光源（２３１）の発光強度が一定となるように第１駆動部（５４１）を動作させるとともに、調光素子（２５０）による減光の度合いが第１の減光量よりも大きい第２の減光量となるように第２駆動部（５４２）を動作させる。
【０００８】
本発明の別の態様は、画像表示装置（１０）を制御する制御装置（５０）である。この制御装置（５０）は、光源（２３１）を駆動するための信号を出力する第１駆動部（５４１）と、光源（２３１）からの光を減光させて画像表示素子（２４０）へ向かわせる調光素子（２５０）を駆動するための信号を出力する第２駆動部（５４２）と、画像表示素子（２４０）により変調された画像表示光の輝度値を決定するための入力信号を受け付ける受付部（５１０）と、受付部（５１０）が受け付けた入力信号に応じて、第１駆動部（５４１）および第２駆動部（５４２）の動作を決定する決定部（５２０）と、を備える。決定部（５２０）は、画像表示光の輝度値を所定の閾値以上とする場合、調光素子（２５０）による減光の度合いが第１の減光量となるように第２駆動部（５４２）を動作させるとともに、光源（２３１）からの光が輝度値に対応するような発光強度となるように第１駆動部（５４１）を動作させ、画像表示光の輝度値を所定の閾値未満とする場合、光源（２３１）の発光強度が一定となるように第１駆動部（５４１）を動作させるとともに、調光素子（２５０）による減光の度合いが第１の減光量よりも大きい第２の減光量となるように第２駆動部（５４２）を動作させる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の画像表示装置または制御装置によれば、視認性の高い画像表示光を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態に係るヘッドアップディスプレイの設置態様を模式的に示す図である。
【図２】画像投射部の内部構成を画像表示光の光路とともに示す図である。
【図３】制御装置の機能構成を示すブロック図である。
【図４】制御装置が保持する輝度テーブルの例を示す図である。
【図５】輝度ステップと輝度値の関係を示すグラフである。
【図６】制御装置の動作の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。かかる実施の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。
【００１２】
実施の形態に係る画像表示装置の例として、車両のダッシュボード内に設置して使用されるヘッドアップディスプレイ１０を例に挙げて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ１０の設置態様を模式的に示す図である。ヘッドアップディスプレイ１０は、光学ユニット１００と制御装置５０とを含む。図１は、車両の進行方向（図１における左方向）を基準として左側のダッシュボード内に光学ユニット１００を配置して使用する場合を示す図である。以下図１を参照して、ヘッドアップディスプレイ１０の概要を説明する。
【００１３】
制御装置５０は図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）を備え、光学ユニット１００に表示させるための画像信号を生成する。制御装置５０はまた、図示しない外部入力インタフェースを備えており、ナビゲーション装置やメディア再生装置などの外部装置から出力された画像信号が入力され、その入力された信号に対して所定の処理を行った後、光学ユニット１００に出力することもできる。
【００１４】
照度センサ６０は、ウィンドシールド６１０の近くに設けられ、外光の明るさや車内の明るさを検知する。照度センサ６０は、制御装置５０と接続されており、照度センサ６０が検知した照度値は、制御装置５０に送信されて画像表示光の輝度を決定するために用いられる。
【００１５】
光学ユニット１００は、制御装置５０が生成した画像信号をもとに、ウィンドシールド６１０に虚像４５０として表示させる画像表示光を生成する。このため光学ユニット１００は、筐体１１０の内部に画像投射部２１０、中間鏡３５０、中間像形成部３６０、および投射鏡４００を備える。
【００１６】
画像投射部２１０には、光源、画像表示素子、各種光学レンズ及び鏡などの光学素子が収納される。画像投射部２１０は制御装置５０が出力した画像信号をもとに画像表示光を生成して投射する。なお、本実施の形態では画像表示素子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。
【００１７】
画像投射部２１０が投射した画像表示光は中間鏡３５０で反射される。中間鏡３５０で反射された画像表示光は、中間像形成部３６０に結像される。中間像形成部３６０で結像した実像に係る画像表示光は、中間像形成部３６０を透過し、投射鏡４００に投射される。
【００１８】
中間像形成部３６０は、拡散スクリーン３６２と、凹レンズ３６４を有する。拡散スクリーン３６２は、中間像形成部３６０を透過する画像表示光に基づく実像を結像させるとともに、投射鏡４００へと向かう画像表示光の配光角を制御する。凹レンズ３６４は、投射鏡４００へと向かう画像表示光の主光線の方向を制御し、中間像形成部３６０を透過する前後の画像表示光がなす角度を調整する。
【００１９】
中間像形成部３６０に結像した画像表示光は、投射鏡４００により反射されウィンドシールド６１０に投射される。投射鏡４００は凹面鏡であり、中間像形成部３６０に結像した画像表示光は投射鏡４００によって拡大されてウィンドシールド６１０に投射される。ウィンドシールド６１０に投射された画像表示光は、ウィンドシールド６１０によってユーザに向かう光路へ変更される。運転者であるユーザＥは、ウィンドシールド６１０で反射さた画像表示光を虚像４５０として、ウィンドシールド６１０よりも視線方向の前方に認識する。
【００２０】
以上の構成とすることで、ユーザは、制御装置５０から出力された画像信号に基づく虚像を、ウィンドシールド６１０を介して現実の風景に重畳して視認することができる。
【００２１】
次に、図２を参照しながら、本発明の実施の形態に係る画像投射部２１０について説明する。図２は、画像投射部２１０の内部構成を画像表示光の光路とともに示す図である。
【００２２】
画像投射部２１０は、光源２３１、コリメートレンズ２３２、ＵＶ−ＩＲ（Ultra Violet-Infrared Ray）カットフィルタ２３３、偏光子２３４、フライアイレンズ２３５、反射鏡２３６、フィールドレンズ２３７、偏光ビームスプリッタ２３８、位相差板２３９、画像表示素子２４０、検光子２４１、投射レンズ２４２、ヒートシンク２４３、及び調光素子２５０を備える。
【００２３】
光源２３１は白色の光を発する発光ダイオードからなり、ヒートシンク２４３に取り付けられる。光源２３１は、制御装置５０からの制御信号に基づくパルス波形の駆動電流により駆動される。光源２３１は、駆動電流の振幅値およびデューティ比が制御装置５０により調整されることにより発光強度が制御される。
【００２４】
ヒートシンク２４３は、光源２３１の発光に伴い発生する熱を放熱する。光源２３１が発した光は、コリメートレンズ２３２によって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。
【００２５】
調光素子２５０は、偏光子２３４を通過した光を減光させ、画像表示素子２４０に入射する光の強度を調整する。調光素子２５０は、絞りの大きさが可変であるシャッタや、透過率が可変となる液晶フィルタ、透過率の異なる複数のＮＤ（Neutral Density）フィルタなどにより構成される。調光素子２５０は、制御装置５０と接続されており、制御装置５０からの制御信号により調光素子２５０を透過する光の減光量が調整可能とされる。調光素子２５０を透過した光は、フライアイレンズ２３５に入射する。フライアイレンズ２３５は、調光素子２５０を透過した光の明るさを均一に整える。
【００２６】
反射鏡２３６は、照明部２３０のフライアイレンズ２３５を透過した光の光路を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偏光を透過する偏光ビームスプリッタ２３８及び位相差板２３９を介して、画像表示素子２４０に照射される。
【００２７】
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２４２へ入射される。投射レンズ２４２を透過した画像表示光は、画像投射部２１０を出て中間鏡３５０に入射する。
【００２８】
次に、図３を参照しながら、実施の形態に係る制御装置５０について説明する。図３は、制御装置５０の機能構成を示すブロック図である。制御装置５０は、画像表示光の輝度値を決定するための入力信号に応じて、光源２３１、画像表示素子２４０、調光素子２５０を制御することにより、投射される画像表示光の輝度を調整する。本実施の形態では、光源２３１の発光強度を制御するとともに、調光素子２５０を透過する光の減光量を制御することによって、選択可能な画像表示光の輝度値の範囲を広げて、より視認性の高い画像表示光を提示する。
【００２９】
制御装置５０は、受付部５１０と、決定部５２０と、画像生成部５３０と、駆動部５４０を備える。駆動部５４０は、第１駆動部５４１と、第２駆動部５４２と、第３駆動部５４３を含む。
【００３０】
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。
【００３１】
受付部５１０は、画像表示光の輝度値を決定するための入力信号である外部情報の入力を受け付ける。受付部５１０は、外部情報として、照度センサ６０が検知した照度値や、車載センサ群８００からの車両情報を受け付ける。車載センサ群８００からの車両情報の具体例としては、車両本体に設けられる照度センサからの照度情報や、ヘッドライトの点灯状態を示す情報等である。
【００３２】
決定部５２０は、受付部５１０が受け付けた外部情報に基づいて、画像表示光の輝度値を決定する。決定部５２０は、画像表示光の輝度値を定めるテーブルとして、複数段階の輝度ステップごとに輝度値を定めた輝度テーブルを保持し、照度センサ６０が検知した照度値に基づいて、輝度テーブルに定めるいずれかの輝度ステップを選択する。
【００３３】
図４は、制御装置５０が保持する輝度テーブルの例を示す図である。図４に示すように、本実施の形態に係る輝度テーブルには、画像表示光の輝度値として、３０に区切られた輝度ステップのそれぞれに対応して３０の輝度値が定められる。輝度ステップの値が小さいほど小さな値の輝度値が定められ、輝度ステップの値が大きいほど大きな値の輝度値が定められる。
【００３４】
決定部５２０は、照度センサ６０が検知した照度値が高い場合には、相対的に輝度値の高い輝度ステップを選択する。一方、照度センサ６０が検知した照度値が低い場合、相対的に輝度値の低い輝度ステップを選択する。なお、輝度ステップの数は例示にすぎず、輝度テーブルとして異なる数の輝度ステップを定めることとしてもよい。
【００３５】
図５は、輝度テーブルに定める輝度ステップと輝度値の関係を示すグラフである。本実施の形態に係る輝度テーブルでは、輝度ステップが上がるごとに画像表示光の輝度値が指数的に増加するように輝度値が定められる。これにより、人間の目の視覚特性に合った輝度値を設定することができるとともに、最も暗く設定される輝度値と、最も明るく設定される輝度値とのコントラスト比を大きくすることができる。例えば、輝度ステップ１に対応する最も暗く設定される輝度値は、夜間、かつ、街灯がないような外部環境であって、周囲が暗闇に包まれる状況下で選択される輝度値である。一方、輝度ステップ３０に対応する最も明るく設定される輝度値は、晴天時の日中で周囲が非常に明るい状況下で選択される輝度値である。
【００３６】
決定部５２０は、画像表示光の輝度値を決定した後、その輝度値が実現されるように駆動部５４０の動作を決定する。具体的には、図４に示す輝度テーブルを参照し、輝度テーブルに定められる光源２３１の駆動電流の電流係数およびデューティ比と、調光素子２５０の減光量とを決定する。決定部５２０は、決定したこれらの制御値に基づいて光源２３１および調光素子２５０が駆動されるように駆動部５４０を動作させる。
【００３７】
図４に示されるように、決定部５２０が保持する輝度テーブルには、光源２３１の駆動電流の電流係数およびデューティ比と、調光素子２５０の減光量とが輝度ステップごとに定められる。本実施の形態では、輝度ステップ１〜３に対応する第１範囲と、輝度ステップ４〜１６に対応する第２範囲と、輝度ステップ１７〜３０に対応する第３範囲とで、電流係数、デューティ比、減光量の３つのパラメータの設定の仕方に差を設けている。ここで電流係数とは、駆動電流の電流値を算出するために光源２３１の定格電流の値に掛け合わされる係数である。例えば、定格電流を１Ａとすると、電流係数１００％に対応する駆動電流は１Ａとなる。
【００３８】
輝度ステップ４〜３０に対応する第２範囲および第３範囲では、輝度値の大きさに応じて電流係数およびデューティ比が異なるように設定される一方で、調光素子２５０による減光の度合いが一定の減光量（第１の減光量）となるようにパラメータが設定される。具体的には、第２範囲および第３範囲における第１の減光量として０％を一律に設定する。また、電流係数は、第２範囲において１４％が設定され、第３範囲では１００％が設定される。デューティ比は、輝度値の大きさに応じて異なる値が設定される。このように、第２範囲および第３範囲では、調光素子２５０の減光量は変えずに、光源２３１の発光強度を制御することで画像表示光の輝度値が調整される。
【００３９】
一方、輝度ステップ１〜３に対応する第１範囲では、電流係数とデューティ比が一定値に設定され、減光量が輝度値に応じて異なるようにパラメータが設定される。輝度値が低く設定される第１範囲では、輝度ステップの違いによる輝度値の差が小さくなることから、光源２３１の駆動電流を変化させて輝度値を微調整することが難しいためである。そこで、第１範囲では、光源２３１の発光強度は一定とし、調光素子２５０による減光量が第１の減光量よりも大きい第２の減光量となるようにすることで、画像表示光の輝度値を制御する。具体的には、第２の減光量として、輝度値の大きさに応じて１０％、１５％、２０％を設定する。これにより、輝度値が低く設定される第１範囲においても、画像表示光の輝度値を微調整して、適切な明るさの画像表示光を提示することができる。
【００４０】
ここで、大きさの異なる第２の減光量が設定される第１範囲と、一定値である第１の減光量が設定される第２範囲および第３範囲とを分ける輝度値の閾値は、光源２３１の特性や、必要とする画像表示光の輝度値のダイナミックレンジにより定められる。この閾値の値は、例えば、調光素子２５０を用いず、光源２３１の発光強度を低下させることによって画像表示光の輝度値を低くしようとする場合に、駆動電流の電流値またはデューティ比が小さいために安定した発光強度が得ることが難しいこととなる輝度値として定めることができる。本実施の形態では、光源２３１を電流係数１４％、デューティ比５％で駆動し、調光素子２５０の減光量を０％とした場合における画像表示光の輝度値がこの閾値に相当する。なお、このような基準によって定められる値と異なる値を、第１範囲と第２範囲とを分ける輝度値の閾値として採用することとしてもよい。
【００４１】
図３に戻り、画像生成部５３０は、ユーザに画像表示光として表示する画像情報を生成する。画像生成部５３０は、外部機器７００から取得した映像を第３駆動部５４３に出力する形式に変換したり、制御装置５０の設定画面をユーザに表示するＯＳＤ（On Screen Display）を生成したりする。ここで外部機器７００から取得する映像の例としては、カーナビゲーションシステムから取得するナビゲーション画像、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）プレイヤから取得する映像、スマートフォンから取得するナビゲーション画像、または車載カメラから取得した映像等である。なお、画像生成部５３０は、決定部５２０が決定した輝度値に応じて、生成する画像情報の明るさを調整することとしてもよい。
【００４２】
第１駆動部５４１は、光源２３１を駆動するための信号を出力する。第１駆動部５４１は、決定部５２０が決定した駆動電流の電流係数とデューティ比に基づき、光源２３１を駆動するパルス波形の駆動信号を生成し光源２３１に出力する。光源２３１の発光強度は、第１駆動部５４１から出力される駆動信号の波形により決定され、この駆動信号の振幅値やデューティ比が大きいほど発光強度の高い光が光源２３１から出力される。
【００４３】
第２駆動部５４２は、調光素子２５０を駆動するための信号を出力する。第２駆動部５４２は、調光素子２５０を透過する光の減光量が、決定部５２０が決定した減光量となるように調光素子２５０を駆動する。例えば、調光素子２５０としてシャッタを用いる場合、シャッタを透過した光の減光量が所定値となるようにシャッタの開口率を制御する。また、調光素子２５０として液晶フィルタを用いる場合、液晶層に印加する電圧を制御する。また、複数のＮＤフィルタにより調光素子２５０を構成する場合、ＮＤフィルタの位置を決める駆動機構を制御し、光源２３１からの光が通る光軸上に位置するＮＤフィルタを切り替えて減光量を制御する。
【００４４】
第３駆動部５４３は、画像生成部５３０が生成した画像情報を入力として、画像表示素子２４０を駆動するための信号を出力する。第３駆動部５４３は、画像表示素子２４０により変調された画像表示光が、画像生成部５３０が生成した画像となるように画像表示素子２４０を駆動する。
【００４５】
以上の構成による制御装置５０の動作を説明する。図６は、制御装置５０の動作の流れを示すフローチャートである。制御装置５０は、画像表示光の輝度値を決定するための外部情報を受け付けし（Ｓ１２）、受け付けた外部情報に応じて画像表示光の輝度値を決定する（Ｓ１４）。決定した輝度値が所定の閾値以上である場合（Ｓ１６のＹ）、輝度値に応じた異なる発光強度となるように光源２３１を駆動させるとともに（Ｓ１８）、輝度値によらない一定の第１の減光量となるように調光素子２５０を駆動させる（Ｓ２０）。決定した輝度値が所定の閾値未満である場合（Ｓ１６のＮ）、輝度値によらずに一定の発光強度となるように光源２３１を駆動させるとともに（Ｓ２２）、輝度値に応じて大きさの異なる第２の減光量となるように調光素子２５０を駆動させる（Ｓ２２）。
【００４６】
図６における閾値の例としては、図４に示した第１範囲と第２範囲との間の輝度値に相当する。また、決定した輝度値が所定の閾値以上である場合とは、図４に示した第２の範囲または第３の範囲に該当する輝度値である場合をいう。この閾値以上の範囲においては、輝度値に応じて光源２３１の電流係数およびデューティ比を調整するとともに、調光素子２５０による減光の度合いを第１の減光量として減光量０とする。この調光素子２５０の減光量が０である状態とは、調光素子２５０が絞りを可変するシャッタである場合には絞りを開放した状態であり、調光素子２５０が液晶フィルタである場合には、液晶フィルタの透過率を最大とした状態である。また、調光素子２５０がＮＤフィルタである場合には、光路上にＮＤフィルタを挿入しない状態である。つまり、閾値以上の範囲においては、調光素子２５０による減光が行われない状態となるように第２駆動部５４２を動作させる。
【００４７】
また、決定した輝度値が所定の閾値未満である場合とは、図４に示した第１の範囲に該当する輝度値である場合をいう。この閾値未満の範囲においては、光源２３１を駆動させる電流の電流係数およびデューティ比を一定とし、調光素子２５０による減光量を調整して輝度値を制御する。ここで、調光素子２５０による減光量の制御とは、調光素子２５０が絞りを可変するシャッタである場合には絞りの量を変化させる制御であり、調光素子２５０が液晶フィルタである場合には、液晶フィルタの透過率を変化させる制御である。また、調光素子２５０がＮＤフィルタである場合には、光路上にＮＤフィルタを挿入した状態または透過率の異なる複数のＮＤフィルタを組み合わせて光路に挿入した状態とすることにより、透過率を変化させる制御である。つまり、閾値未満の範囲においては、調光素子２５０による減光が行われる状態となるように第２駆動部５４２を動作させる。
【００４８】
以上の構成を有することにより、本実施の形態の制御装置５０は、画像表示光の輝度値を、光源２３１の発光強度と調光素子２５０の減光量の組み合わせにより制御することができる。このため、光源２３１または調光素子２５０のいずれか一方のみを制御する場合と比べて、画像表示光の輝度値を変えられる範囲を大きくすることができる。したがって、より明るい画像表示光が必要な状況下では、輝度値の高い画像表示光を提示し、より暗い画像表示光が必要な状況下では、輝度値の低い画像表示光を提示することができる。これにより、外部の明るさが大きく変化する場合においても、輝度値を適切に制御して視認性の高い画像表示光を提示することができる。
【００４９】
また、本実施の形態における制御装置５０によれば、画像表示光の輝度値を所定の閾値未満とする場合に、調光素子２５０による減光の度合いを大きくして、光源２３１から画像表示素子２４０に向かう照明光の明るさをより低下させることができる。本実施の形態では、画像表示素子２４０として反射型液晶表示パネルであるＬＣＯＳを用いるため、画像表示光としての光が提示されない「黒色」の背景を映す場合であっても、光源２３１からの光が僅かながら反射されて映ることがある。外部が明るい場合には、「黒色」に相当する背景光は目立ちにくいが、外部が暗い場合にはウィンドシールド６１０に投射される背景光が目立つこととなり、視認性が低下してしまうおそれがある。本実施の形態では、調光素子２５０を用いることにより、光源２３１から画像表示素子２４０へ向かう光をより暗くすることができるため、背景光の映り込みをより低減させることができる。これにより、外部の明るさが非常に暗い場合であっても、輝度値を適切に制御して視認性の高い画像表示光を提示することができる。
【００５０】
また、本実施の形態における制御装置５０によれば、画像表示光の輝度値を所定の閾値未満とする場合に、調光素子２５０により減光の度合いを変化させるため、輝度値の低い画像表示光の輝度の差を細かく設定することができる。外部が非常に暗い状況下では、人間の目の視覚特性として、輝度値の微妙な差が目立ちやすい傾向がある。したがって、輝度値の低い画像表示光の輝度の差を細かく制御することで、より適切な輝度の画像表示光を提示することができ、画像表示光の視認性を高めることができる。
【００５１】
以上、本発明を上述の各実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の各実施の形態に限定されるものではなく、各実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。
【００５２】
上述の実施の形態においては、閾値未満の輝度値を実現するために、第１範囲では光源２３１の駆動電流を輝度値によらず一定にすることとした。変形例においては、第１範囲においても光源２３１の駆動電流を変化させるように輝度テーブルのパラメータを定めることとしてもよい。
【００５３】
上述の実施の形態においては、閾値以上の輝度値の範囲を、設定する電流係数の大きさにより第３範囲と第２範囲の二つの範囲に区分けすることとした。変形例においては、閾値以上の輝度値について、異なる態様でパラメータを設定することとしてもよい。例えば、設定する電流係数を３通り以上とすることにより、閾値以上の輝度値の範囲として３つの以上の範囲に区分けすることとしてもよい。また、電流係数とデューティ比を適宜組み合わせて、閾値以上の輝度値が実現されるようにしてもよい。
【００５４】
上述の実施形態においては、調光素子２５０が、絞りの大きさが可変であるシャッタや、透過率が可変となる液晶フィルタ、透過率の異なる複数のＮＤフィルタ群のいずれかにより構成される場合を示した。変形例においては、これらの調光素子を複数組み合わせることにより、光源２３１からの光を減光させることとしてもよい。調光素子を適宜組み合わせることにより、閾値未満の輝度値をより適切に制御することができる。
【符号の説明】
【００５５】
５０…制御装置、２１０…画像投射部、２３１…光源、２４０…画像表示素子、２５０…調光素子、５１０…受付部、５２０…決定部、５３０…画像生成部、５４０…駆動部、５４１…第１駆動部、５４２…第２駆動部、５４３…第３駆動部。
【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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