(57)【要約】【課題】  レーザー光源を安定的に終了させ、かつ車両運転者に違和感を与えないような趣向を凝らした終了動作を行う車両用ヘッドアップディスプレイ装置を提供する。【解決手段】  レーザー光源１０の出力を低下させることにより表示画像Ｍのうち視認できない不可視領域Ｍｂを生成し、表示画像ＭのフレームＦ毎に一方向に沿って不可視領域Ｍｂを増加させるとともにレーザー光源１０の最大出力値Ｉを漸減させていく。これに伴い、不可視領域Ｍｂの略増加量分だけ表示画像Ｍの投影位置Ｐを移動させるように、反射手段７０を回動させる。【選択図】図１１
2013164482.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光を射出するレーザー光源と、前記レーザー光源の出力を制御する出力制御手段と、前記レーザー光を走査して表示画像を生成する走査手段と、前記表示画像を表す表示光を反射する反射手段と、前記反射手段の角度を調整し、前記表示画像の投影位置を移動させる角度調整手段と、を備え、前記出力制御手段は、前記レーザー光源の出力を低下させることにより前記表示画像のうち視認できない不可視領域を生成し、前記表示画像のフレーム毎に一方向に沿って前記不可視領域を増加させるとともに前記レーザー光源の最大出力値を漸減させていき、前記角度調整手段は、前記反射手段を回動させることにより、前記不可視領域の略増加量分だけ前記表示画像の投影位置を移動させることを特徴とする車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項２】
前記角度調整手段は、前記表示画像内の前記不可視領域の増加方向と逆方向に前記表示画像の投影位置を移動させることを特徴とする請求項１に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項３】
前記表示画像は、前記不可視領域の増加方向に向かって輝度を高くしたグラデーション画像であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用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、自動車などに搭載され、虚像により車両情報を表示する車両用ヘッドアップディスプレイ装置において、特に光源にレーザーダイオードを用いた車両用ヘッドアップディスプレイ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両のウインドシールド或いはコンバイナと称される半透過板に表示像を投影し、虚像を車両運転者に視認させる車両用ヘッドアップディスプレイ装置が種々提案されており、これらの車両用ヘッドアップディスプレイ装置は、例えば、図１３に示すように、車両のダッシュボード内に配設され、ウインドシールド２に表示光Ｌを照射することにより、車両運転者３に、この表示像Ｖの虚像と風景とを重畳して視認させることができるものである。
【０００３】
このような車両用ヘッドアップディスプレイ装置において、半導体レーザー（ＬＤ：Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）を光源としたものが提案されており、例えば、特許文献１に開示されている。このような車両用ヘッドアップディスプレイ装置は、光源であるＬＤと、スクリーンと、レーザー光をスクリーンに走査して表示画像を生成する走査手段と、を備えてなるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２７０７１１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、車両用ヘッドアップディスプレイ装置の終了時に、レーザー光源がレーザー光を射出した状態で走査手段などが停止した場合、表示画像が表示されず、レーザー光が１点に集中して出力されるため、車両運転者にとって違和感を覚える表示が視認されるおそれがあった。また、レーザー光源を急激に終了させることで、レーザー光源を劣化させるおそれがあった。
【０００６】
そこで本発明は、前述の問題点に鑑なされたものであり、レーザー光源を安定的に終了させ、かつ車両運転者に違和感を与えないような趣向を凝らした終了動作を行う車両用ヘッドアップディスプレイ装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前述した課題を解決するため、第１の発明は、レーザー光を射出するレーザー光源１０と、前記レーザー光源１０の出力を制御する出力制御手段１００と、前記レーザー光を走査して表示画像Ｍを生成する走査手段３０と、前記表示画像Ｍを表す表示光Ｌを反射する反射手段７０と、前記反射手段７０の角度を調整し、前記表示画像Ｍの投影位置を移動させる角度調整手段３００と、を備え、前記出力制御手段１００は、前記レーザー光源１０の出力を低下させることにより前記表示画像Ｍのうち視認できない不可視領域Ｍｂを生成し、前記表示画像ＭのフレームＦ毎に一方向に沿って前記不可視領域Ｍｂを増加させるとともに前記レーザー光源１０の最大出力値Ｉを漸減させていき、前記角度調整手段３００は、前記反射手段７０を回動させることにより、前記不可視領域Ｍｂの略増加量分だけ前記表示画像Ｍの投影位置Ｐを移動させるものであり、斯かる構成によりレーザー光源１０を安定的に終了させつつ、移動しながら表示画像Ｍ（表示像Ｖ）が消えていくような趣向を凝らした車両用ヘッドアップディスプレイ装置１の表示画像Ｍ（表示像Ｖ）の演出を行うことができる。
【０００８】
また、第二の発明では、前記角度調整手段３００は、前記表示画像Ｍ内の前記不可視領域Ｍｂの増加方向と逆方向に前記表示画像Ｍの投影位置Ｐを移動させるものであり、斯かる構成により、表示画像Ｍ（表示像Ｖ）が所定の方向に沈んで消えていくような趣向を凝らした車両用ヘッドアップディスプレイ装置１の終了動作を行うことができる。
【０００９】
また、第三の発明では、前記表示画像Ｍは、前記不可視領域Ｍｂの増加方向に向かって輝度を高くしたグラデーション画像であるものであり、斯かる構成により、表示画像Ｍ（表示像）が沈んで消えていく境界線Ｚを見えにくくし、車両運転者が違和感を覚えないような演出を行うことができる。
【発明の効果】
【００１０】
レーザー光源を安定的に終了させ、かつ車両運転者に違和感を与えないような趣向を凝らした終了動作を行う車両用ヘッドアップディスプレイ装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の車両用ヘッドアップディスプレイ装置の側面図である。
【図２】上記発明の車両用ヘッドアップディスプレイ装置におけるレーザー光源の説明図である。
【図３】上記発明の車両用ヘッドアップディスプレイ装置におけるスクリーン上に表示画像が走査される様子を表した説明図である。
【図４】上記発明の車両用ヘッドアップディスプレイ装置における表示画像の説明図である。
【図５】上記発明の車両用ヘッドアップディスプレイ装置の構成図である。
【図６】上記発明の車両用ヘッドアップディスプレイ装置における凹面ミラーの角度調整に関する説明図である。（ａ）は表示画像Ｍの全ての領域をウインドシールド２の方向へ反射する全反射角度θａを表す図であり、（ｂ）は表示画像Ｍを部分的にウインドシールド２の方向へ反射する部分反射角度θｂを表す図であり、（ｃ）は外部からの外光を車両用ヘッドアップディスプレイ装置１の内部に反射させない角度であるパーキング角度θｄを表す図である。
【図７】上記発明の車両用ヘッドアップディスプレイ装置の動作フロー図である。
【図８】上記発明の車両用ヘッドアップディスプレイ装置の表示垂直減衰工程のフロー図である。
【図９】上記発明の車両用ヘッドアップディスプレイ装置の表示画像移動特性とＬＤ最大電流値減少特性を説明する説明図である。
【図１０】上記発明の車両用ヘッドアップディスプレイ装置における表示画像の表示画像位置の調整を説明する図である。
【図１１】上記発明の車両用ヘッドアップディスプレイ装置のＬＤ駆動電流値の制御方法を示す図である。
【図１２】上記発明の車両用ヘッドアップディスプレイ装置の出力する表示画像を示す図であり、（ａ）はスクリーン上に投影される表示画像を示す図であり、（ｂ）はウインドシールドに投影され車両運転者に視認される表示像Ｖを示す図である。
【図１３】上記発明の車両用ヘッドアップディスプレイ装置の概観図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の実施例を図面と共に説明する。まず図１は、本実施形態の車両用ヘッドアップディスプレイ装置１における側面図であり、図２は、本実施形態のレーザー光源１０の説明図である。
【００１３】
車両用ヘッドアップディスプレイ装置１は、図１に示すように、レーザー光ＲＧＢを出力するレーザー光源１０と、このレーザー光ＲＧＢを入力し、レーザー光ＲＧＢのそれぞれの光強度である第一光強度を検出するカラーセンサー（第一光強度検出手段）２０と、レーザー光ＲＧＢをスクリーン４０方向へ走査するＭＥＭＳミラー３０と、この走査した光により表示画像Ｍが投影されるスクリーン４０と、スクリーン４０上に配設され、ＭＥＭＳミラー３０によって走査されたレーザー光ＲＧＢの光強度である第二光強度を検出するフォトセンサー（第二光強度検出手段）５０と、スクリーン４０に映し出された表示画像Ｍを示す表示光Ｌを凹面ミラー７０へ折り返す平面ミラー６０と、表示光Ｌをウインドシールド２へ射出する凹面ミラー（反射手段）７０と、外光の照度を測定する外光センサー８０と、これらレーザー光源１０と、カラーセンサー２０と、ＭＥＭＳミラー３０と、スクリーン４０と、フォトセンサー５０と、平面ミラー６０と、凹面ミラー７０と、外光センサー８０と、を収納する筐体９０と、この筐体９０の一部に配設された透光部９１と、を備えるものであり、車両用ヘッドアップディスプレイ装置１から射出された表示光Ｌは、図１１（ｂ）に示すように、ウインドシールド２により反射され、車両運転者３により表示像Ｖとして視認される。
【００１４】
レーザー光源１０は、図２に示したように、レーザーダイオード（以下ＬＤ：Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）１１，１２，１３と、集光光学系１４と、合波手段１５と、から構成され、ＬＤ１１，１２，１３から出力されたレーザー光Ｒ，Ｇ，Ｂを、合波して１本のレーザー光ＲＧＢとして出力するものである。
【００１５】
ＬＤ１１，１２，１３は、赤色のレーザー光Ｒを発する赤色ＬＤ１１と、緑色のレーザー光Ｇを発する緑色ＬＤ１２と、青色のレーザー光Ｂを発する青色ＬＤ１３と、から構成されるものであり、後述するＬＤ制御部１００のＬＤ駆動信号に基づき、それぞれ独立して発光強度、発光タイミングが調整される。また、ＬＤ１１，１２，１３は、駆動電流値Ｊを発振閾値電流値より低くすることで、レーザー光ではなくＬＥＤ光を発することもできる。また、後述するＭＥＭＳミラー３０が表示画像Ｍを生成する有効表示エリアＥａを走査する期間において、後述する外光センサー８０により検出された照度に適した輝度で表示画像Ｍを生成するように、ＬＤ１１，１２，１３に流れる電流値の最大値であるＬＤ最大電流値Ｉを調整する。このように、外部の照度に基づきＬＤ１１，１２，１３のＬＤ最大電流値Ｉを調整することで、外部の照度に適した視認しやすい輝度の表示画像Ｍを表示することができる。
【００１６】
集光光学系１４は、レンズなどを用いて、レーザー光ＲＧＢのスポット径を小さくし、収束光とするものであり、赤色レーザー光Ｒを集光する赤色集光部１４ａと、緑色レーザー光Ｇを集光する緑色集光部１４ｂと、青色レーザー光Ｂを集光する青色集光部１４ｃと、を具備してなるものである。
【００１７】
合波手段１５は、特定の波長の光を反射し、その他の波長の光は透過するダイクロイックミラーなどから構成され、赤色レーザー光Ｒを反射する第一合波部１５ａと、赤色レーザー光Ｒは透過し、緑色レーザー光Ｇを反射する第二合波手段１５ｂと、赤色レーザー光Ｒと緑色レーザー光Ｇとを透過し、青色レーザー光Ｂを反射する第三合波手段１５ｃと、から構成されるものである。
【００１８】
斯かる構成により、レーザー光源１０は、後述するＬＤ制御部１００からのＬＤ駆動信号に基づき、複数のレーザー光ＲＧＢを所望の光強度で出力し、集光光学系１４によりそれぞれのレーザー光ＲＧＢを収束光にして、合波手段１５によりそれぞれのレーザー光ＲＧＢを１本のレーザー光ＲＧＢにして出力するものである。
【００１９】
また、レーザー光源１０は、レーザー光ＲＧＢの光路上に配設される透過膜２１と、透過膜２１によるレーザー光ＲＧＢの反射方向に配設されるカラーセンサー２０と、を備える。
【００２０】
透過膜２１は、５％程度の反射率を有する透過性の部材により構成され、レーザー光ＲＧＢを透過し、レーザー光ＲＧＢの一部をカラーセンサー２０の方向へ反射させるものである。
【００２１】
カラーセンサー（第一光強度検出手段）２０は、透過膜２１から反射されたレーザー光ＲＧＢの一部を受光し、レーザー光ＲＧＢの第一光強度（赤色レーザー光Ｒの赤色光強度、緑色レーザー光Ｇの緑色光強度、青色レーザー光Ｂの青色光強度）をそれぞれ検出して、Ａ／Ｄ変換部（図示しない）を介して、後述する総合制御部４００へ出力するものである。
第一光強度検出手段２０は、光強度を検出できればいいので、レーザー光ＲＧＢの光路ではなく、赤色レーザー光Ｒ、緑色レーザー光Ｇ、青色レーザー光Ｂをそれぞれ検出できる箇所にそれぞれ設けられたフォトダイオードなどで構成されてもよい。
【００２２】
ＭＥＭＳミラー３０は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）ミラーであり、レーザー光源１０からのレーザー光ＲＧＢを受光し、後述する走査手段制御部２００からの走査手段制御信号に基づき、レーザー光ＲＧＢをスクリーン４０へ走査（水平走査、垂直走査）することによりスクリーン４０上に表示画像Ｍを生成するものである。
【００２３】
スクリーン４０は、ＭＥＭＳミラー３０からの表示画像Ｍを背面から受光し、透過拡散させ、前面側に表示画像Ｍを表示するものであり、例えば、ホログラフィックディフューザ、マイクロレンズアレイ、または偏光板などから構成される。スクリーン４０は、図３に示すように、平面ミラー６０に反射されて車両運転者３に表示像Ｖとして視認される有効表示エリアＥａと、平面ミラー６０に反射されない非表示エリアＥｂと、に分類される。
【００２４】
ＭＥＭＳミラー３０が表示画像Ｍを生成するフレーム期間Ｆは、ＭＥＭＳミラー３０が走査始点Ｆｃ１から走査終点Ｆｃ２まで走査するまでの期間であり、ヒトの視認できる臨界融合周波数以上の１／６０ｓｅｃ（６０Ｈｚ）に設定される。フレーム期間Ｆは、ＭＥＭＳミラー３０がレーザー光ＲＧＢをスクリーン４０の有効表示エリアＥａ上の有効走査始点Ｆｃ３から有効走査終点Ｆｃ４まで走査する期間である有効表示期間Ｆａと、有効表示期間Ｆａ以外の表示画像Ｍを生成しない非表示期間Ｆｂと、に分類される。非表示期間Ｆｂは、さらに、スクリーン４０上の非表示エリアＥｂを走査する非表示エリア走査期間、後述する第二光強度検出手段５０上を走査する光強度検出期間、走査終点Ｆｃ２から走査始点Ｆｃ１に戻る際にかかる帰線期間などに分類される。
【００２５】
表示画像Ｍの表示形態について図４を用いて説明する。表示画像Ｍの表示形態としては、ＬＤ１１，１２，１３の少なくともいずれかがレーザー光ＲＧＢもしくはＬＥＤ光を射出し、その光をＭＥＭＳミラー３０が走査することにより、車両運転者３によって表示像Ｖとして視認される可視領域Ｍａと、ＬＤ１１，１２，１３がレーザー光ＲＧＢやＬＥＤ光を射出しないもしくは光強度の小さいＬＥＤ光を射出する間にＭＥＭＳミラー３０が走査をすることにより、車両運転者３により表示像Ｖとして視認されない不可視領域Ｍｂと、可視領域Ｍａの中に不可視領域Ｍｂを部分的に配置することにより車両情報などを車両運転者３に認識させる暗点情報表示領域Ｍｃと、不可視領域Ｍｂの中に可視領域Ｍａを部分的に配置することにより車両情報などを車両運転者３に認識させる輝点情報表示領域Ｍｄと、を有する。
【００２６】
フォトダイオード（第二光強度検出手段）５０は、スクリーン４０のＭＥＭＳミラー３０側の非表示エリアＥｂであり、かつＭＥＭＳミラー３０が走査可能な領域内に配設され、ＭＥＭＳミラー３０により走査された合成レーザー光ＲＧＢの光強度を検出するものである。
フォトダイオード５０は、検出した光強度である第二光強度をアナログ信号として出力し、Ａ／Ｄ変換部（図示しない）を介してデジタル信号に変換して、後述する総合制御部４００へ出力する。
フォトダイオード５０のサンプリング周波数と、ＬＤ１１，１２，１３の変調周波数とは同期しており、総合制御手段４００は、予め記憶手段４０２に記録されたＬＤ１１，１２，１３の第二基準光強度の検出タイミングと、フォトダイオード５０で検出された第二光強度の検出タイミングから、実際にＭＥＭＳミラー２０がスクリーン３０上へ投影する表示画像Ｍの位置と、表示画像Ｍを投影したい目標の位置との位置ずれ補正値を算出し、この位置ずれ補正値は後述する総合制御部４００に出力され、記憶手段４０２に記録され、位置ずれ補正される。
【００２７】
平面ミラー６０は、スクリーン４０の前面に投影された表示画像Ｍの表示光Ｌを凹面ミラー７０側へ折り返す平面鏡である。
【００２８】
凹面ミラー７０は、平面ミラー６０から反射された表示光Ｌを、透光部９１を介して、車両のウインドシールド２の方向へ反射する凹面鏡であり、角度調整するためのモーター３０１が装着され、後述する総合制御部４００からの反射手段制御信号に基づき、モーター３０１が駆動することで表示光Ｌの反射方向を調整し、表示画像Ｍ（表示像Ｖ）の投影位置を制御することができるものである。
【００２９】
外光センサー８０は、後述する透光部９１の内側に配設され、車両用ヘッドアップディスプレイ装置１の外部の照度を測定し、検出した照度データをアナログ信号として出力し、Ａ／Ｄ変換部（図示しない）を介してデジタル信号に変換して、後述する総合制御部４００へ出力する。総合制御部４００は、この照度データに基づき、ＬＤ１１，１２，１３のＬＤ最大電流値Ｉを調整することにより、外部の照度に適した視認しやすい輝度で表示画像Ｍを生成する。
【００３０】
筐体９０は、レーザー光源１０、カラーセンサー２０、ＭＥＭＳミラー３０、スクリーン４０、フォトダイオード５０、平面ミラー６０、凹面ミラー７０、外光センサー８０等を収納するものであり、遮光性の部材により形成される。また、後述する車両用ヘッドアップディスプレイ装置１の電気的な制御を行う総合制御部４００は、筐体９０内に備えられてもいいが、車両用ヘッドアップディスプレイ装置１の外部に配設され、配線により電気的に接続してもよい。
【００３１】
透光部９１は、後述する筐体９０に嵌合されたものであり、アクリル等の透光性樹脂からなり、車両用ヘッドアップディスプレイ装置１の外部からの外光が車両運転者３の方向へ反射されないように、湾曲形状に形成される。
【００３２】
以上が、本実施形態における車両用ヘッドアップディスプレイ装置１の構成であるが、これより、図５を用いて、本実施形態の車両用ヘッドアップディスプレイ装置１の制御について説明する。
【００３３】
車両用ヘッドアップディスプレイ装置１における制御構成としては、ＬＤ１１，１２，１３を駆動するＬＤ制御部１００と、ＭＥＭＳミラー３０を駆動する走査手段制御部２００と、凹面ミラー７０に取り付けられたモーター３０１を駆動し、凹面ミラー７０を移動・回転させる反射手段制御部３００と、これらＬＤ制御部１００、走査手段制御部２００、反射手段制御部３００、を制御する総合制御部４００と、を備える。
【００３４】
ＬＤ制御部１００は、赤色ＬＤ１１、緑色ＬＤ１２、青色ＬＤ１３を点灯させるためのＬＤドライバー回路からなるＬＤ出力制御手段１０１、ＬＤ電流値検出手段１０２と、ＬＤ１１，１２，１３に電源供給する電源回路からなるＬＤ電源供給手段１０３と、を備える。
【００３５】
ＬＤ出力制御手段（特許請求の範囲における出力制御手段）１０１は、後述する総合制御部４００の出力するＬＤ制御データを入力し、このＬＤ制御データに基づいて、各々のＬＤ１１，１２，１３を、ＰＷＭ（パルス幅変調：Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御またはＰＡＭ（パルス振幅変調：Ｐｕｌｓｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御するものである。
また、ＬＤ出力制御手段１０１は、後述するＬＤ電流値検出手段１０２から各々のＬＤ１１，１２，１３に流れる電流値を示すＬＤ電流値データを入力し、過電流値等の異常判定を行い、この異常判定に基づいたＬＤ電流値エラー信号を、後述する総合制御部４００へ出力する。
【００３６】
ＬＤ電流値検出手段１０２は、赤色ＬＤ１１、緑色ＬＤ１２、青色ＬＤ１３各々に流れる電流値を検出し、この電流値を示すＬＤ電流値データを、ＬＤ出力制御手段１０１に出力するものである。ＬＤ電流値検出手段１０２は、常にＬＤ１１，１２，１３に流れる電流値を検出するが、車両用ヘッドアップディスプレイ装置１の所定の動作時のみの検出や、所定期間毎の検出としてもよい。
【００３７】
ＬＤ電源供給手段１０３は、ＬＤ出力制御手段１０１を介してＬＤ１１，１２，１３に電源供給するものであり、後述する総合制御部４００の指示により、電源がＯＮ／ＯＦＦされるものである。ＬＤ電流値エラー等の異常が検出された場合は、総合制御部４００からのＬＤ電源停止信号に基づき、電源をＯＦＦにする。電源ＯＦＦが完了した場合、総合制御部４００に電源ＯＦＦ完了信号を出力してもよい。ＬＤ電源供給手段１０３は、赤色ＬＤ１１、緑色ＬＤ１２、青色ＬＤ１３各々独立して設けられてもよく、複数のＬＤでＬＤ電源供給手段１０３を共用してもよい。
【００３８】
次に、走査手段制御部２００について説明する。
走査手段制御部２００は、ＭＥＭＳミラー３０を駆動させるＭＥＭＳミラー駆動手段２０１と、ＭＥＭＳミラー３０の位置を検出するミラー位置検出手段２０２と、を備える。
【００３９】
ＭＥＭＳミラー駆動手段２０１は、ＭＥＭＳミラー３０のドライブ回路により構成され、総合制御部４００からのＭＥＭＳミラー制御データに基づき、ＭＥＭＳミラー３０を駆動するものである。
ＭＥＭＳミラー駆動手段２０１は、ＭＥＭＳミラー３０を駆動させた後、ミラー位置検出手段２０２から出力される走査位置検出データを入力し、この走査位置検出データよりフィードバックデータを算出し、このフィードバックデータを総合制御部４００へ出力する。
ＭＥＭＳミラー駆動手段２０１から出力されるフィードバックデータは、ＭＥＭＳミラー３０のミラーを水平方向に実際に動かした際のピエゾ素子の共振周波数である実測共振周波数、ミラーを水平方向に実際に動かした際のピエゾ素子の水平周波数である実測垂直駆動周波数、などのデータである。
【００４０】
ミラー位置検出手段２０２は、ＭＥＭＳミラー３０のミラーを動かすピエゾ素子の時間ごとの振れ位置を検出し、走査位置検出データとしてＭＥＭＳミラー駆動手段２０１に出力するものである。
【００４１】
次に、反射手段制御部３００について説明する。
反射手段制御部（特許請求の範囲における角度調整手段）３００は、凹面ミラー７０の角度を調整するモーター３０１と、モーター３０１を駆動するモーター駆動部３０２と、凹面ミラー７０の角度を検出する凹面ミラー状態検出部３０３と、を備えるものであり、総合制御部４００からの角度調整データに基づき、モーター駆動部３０２がモーター３０１を駆動し、凹面ミラー７０を所望の角度に調整するものである。
【００４２】
モーター３０１は、モーター駆動部３０２からの駆動信号に基づいて凹面ミラー７０の角度を調整するステッピングモーターなどのアクチュエーターで構成される。
モーター３０１が調整する凹面ミラー７０の角度は、図６（ａ）に示すような表示画像Ｍの全ての領域をウインドシールド２の方向へ反射する全反射角度θａ、図６（ｂ）に示すような表示画像Ｍを部分的にウインドシールド２の方向へ反射する部分反射角度θｂ、表示画像Ｍを全くウインドシールド２の方向へ反射しない非反射角度θｃ、非反射角度θｃのうち、車両用ヘッドアップディスプレイ装置１の終了後、最終的に凹面ミラー７０が位置し、図６（ｃ）に示すように外部からの外光を車両用ヘッドアップディスプレイ装置１の内部に反射させない角度であるパーキング角度θｄ、などである。部分反射角度θｂにおいては、図６（ｂ）に示すように、表示画像Ｍの所定箇所の表示光Ｌが筐体９０により遮断され、ウインドシールド２には表示画像Ｍの所定箇所が欠けた画像が投影される。また、本実施形態において、モーター３０１が凹面ミラー７０の回動方向は、表示画像Ｍの投影位置を車両運転者３の視点から視認した際の上下方向であったが、車両運転者３の視点から視認した際の左右方向に表示画像Ｍが移動するような凹面ミラー７０の回動方向であってもよい。
【００４３】
モーター駆動部３０２は、モーター３０１のドライバー回路であり、総合制御部４００から出力される角度調整データに基づき、モーター３０１を駆動するものである。
角度調整データは、後述する凹面ミラー７０の所定の原点を基準として角度調整するためのデータであり、記憶手段４０２に予め記録されるものである。
また、凹面ミラー７０の角度と、表示画像Ｍがウインドシールド２に投影される位置と、を関連づけた表示画像位置調節データ特性を記憶部４０２に予め記憶しており、凹面ミラー７０の角度を変えることにより、ウインドシールド２に投影される表示画像Ｍの位置を調整することができる。
【００４４】
凹面ミラー状態検出部３０３は、図６（ｃ）に示すように、凹面ミラー７０が原点にあるかを検出する機械スイッチであり、凹面ミラー７０の一点による接触、押下を検出するものである。この凹面ミラー状態検出部３０３は、凹面ミラー７０が原点に調整され、凹面ミラー７０の一点が、凹面ミラー状態検出部３０３に接触、押下した際に、原点検出信号を総合制御部４００に出力する。
また、凹面ミラー状態検出部３０３は、本実施形態において凹面ミラー７０が原点にあるかのみを検出しているが、角度センサーなどを用いて凹面ミラー７０の角度検出を行ってもよい。
【００４５】
次に、総合制御部４００について説明する。
総合制御部４００は、マイコン、ＦＰＧＡ（ＦｉｅｌＤ・Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ・Ｇａｔｅ・Ａｒｒａｙ）、ＡＳＩＣなどから構成され、ＬＤ制御部１００と、走査手段制御部２００と、反射手段制御部３００と、を制御するＣＰＵ４０１と、ＥＥＰＲＯＭ、Ｆｌａｓｈなどから構成され、ＣＰＵ４０１を駆動させるプログラムやデータを記録する記憶手段４０２と、を備えるものである。
総合制御部４００は、車両ＥＣＵ（図示しない）からの車両情報や起動・終了信号、ＬＤ１１，１２，１３に流れる電流値を示すＬＤ電流値データと、第一光強度検出手段２０からの第一光強度データと、第二光強度検出手段５０からの第二光強度データと、走査手段制御部２００からのフィードバックデータ、反射手段制御部３００からの凹面ミラー７０の角度を示す角度検出信号と、外光センサー８０からの照度データと、を入力し、これらの情報より、ＬＤ制御部１００を駆動するＬＤ駆動データと、走査手段制御部２００を駆動する走査手段制御データと、反射手段制御部３００を駆動する角度調整データと、を生成・出力し、本実施形態における車両用ヘッドアップディスプレイ装置１の総合的な制御をするものである。
【００４６】
以上が、本実施形態の車両用ヘッドアップディスプレイ装置１における制御構成であるが、つづいて、本実施形態における車両用ヘッドアップディスプレイ装置１の終了工程について図７を用いて説明する。図７は、本実施形態における車両用ヘッドアップディスプレイ装置１の終了工程のフロー図であり、車両の起動スイッチ（イグニッションもしくはアクセサリーなど）のオフにより、本実施形態における車両用ヘッドアップディスプレイ装置１は終了工程を開始する。本実施形態における車両用ヘッドアップディスプレイ装置１の電源は車両のバッテリーに接続されているため、車両の起動スイッチのオフにより車両用ヘッドアップディスプレイ装置１の電源が切られることはなく、以下の終了工程を行うことができる。
【００４７】
（終了工程）
ステップＳ１０において、車両の起動スイッチのオフ信号を入力する。
詳しくは後述するが、表示垂直減衰工程Ｓ２０において、ＬＤ１１，１２，１３、ＭＥＭＳミラー３０、凹面ミラー７０は、表示画像Ｍの輝度を低下させながら凹面ミラー７０の角度調整を行う。
表示垂直減衰工程Ｓ２０が終了すると、ステップＳ３０において、ＬＤ電源供給手段１０３は、ＬＤ１１，１２，１３への電源をオフにする。
ステップＳ４０及びステップＳ５０において、ＭＥＭＳミラー駆動手段２０１は、ＭＥＭＳミラー３０の水平駆動及び垂直駆動を減衰させる。
ステップＳ６０において、ＣＰＵ４０１は、ＭＥＭＳミラー３０から出力されるフィードバックデータＦＢが所定の値以下になったかを判定する。
ステップＳ６０において、フィードバックデータＦＢが所定値以下になったと判定された場合、ＣＰＵ４０１は、ＭＥＭＳミラー３０と走査手段制御部２００の電源をオフにする。（ステップＳ７０）
ステップＳ８０において、ＣＰＵ４０１は、車両用ヘッドアップディスプレイ装置１をスタンバイ状態に推移させ、終了工程が完了する。
【００４８】
（表示垂直減衰工程）
これより、図８を用いて表示垂直減衰工程Ｓ２０について説明する。図８は、本実施形態の表示垂直減衰工程Ｓ２０のフロー図である。
ステップＳ２１において、凹面ミラー角度検出手段２０１は、終了工程開始時の表示画像Ｍがウインドシールド２に投影されている位置である始点表示画像位置Ｐ０を凹面ミラー７０の角度として検出し、記憶部４０２に記憶する。さらに、ＬＤ電流値検出手段１０２は、終了工程開始前最後のフレームにおける外部の照度に基づいたＬＤ１１，１２，１３のＬＤ最大電流値Ｉを検出し、始点ＬＤ最大電流値Ｉ０として、記憶部４０２に記憶する。
【００４９】
ステップＳ２２において、ＣＰＵ４０１は、図９に示すように、記憶部４０２に記憶された終了時間ｔｘの間に表示画像位置Ｐが始点表示画像位置Ｐ０から目的表示画像位置Ｐｘまで回動するような表示画像位置Ｐの時間特性である表示画像移動特性Ａｐを算出する。さらに、ＬＤ最大電流値Ｉが始点ＬＤ最大電流値Ｉ０から目的ＬＤ最大電流値ＩｘになるようなＬＤ最大電流値Ｐの時間特性であるＬＤ最大電流値減少特性Ａｉを算出する。目的表示画像位置Ｐｘは、図１０（ｂ）に示すように、図１０（ａ）の表示画像Ｍの上端Ｍ１が表示画像Ｍの下端Ｍ２の位置になるような位置である。また、目的ＬＤ最大電流値Ｉｘは電流値ゼロである。
【００５０】
ステップＳ２３において、図１１に示すように、１フレームＦ内のＬＤ１１，１２，１３のＬＤ駆動電流値Ｊの時間特性であるＬＤ駆動電流値特性Ａｊ（ＬＤ駆動電流値Ｊの傾き）を求める。ＬＤ駆動電流値特性Ａｊ（ＬＤ駆動電流値Ｊの傾き）は、ＬＤ駆動電流値Ｊを、有効表示期間Ｆａの間に始点ＬＤ最大電流値Ｉ０から目的ＬＤ最大電流値Ｉｘまで変化させるときの傾きである。目的ＬＤ最大電流値Ｉｘがゼロである場合、ＬＤ駆動電流値特性Ａｊにおいて、ＬＤ駆動電流値Ｊの変化速度（ＬＤ駆動電流値Ｊの傾き）は、−Ｉ０／Ｆａで求められる。このＬＤ駆動電流値特性ＡｊにおけるＬＤ駆動電流値Ｊの傾きはフレーム毎で変化せず、ＬＤ最大電流値減少特性ＡｉによるＬＤ最大電流値Ｉの値（Ｉ０，Ｉ１，Ｉ２，・・・）を始点として、ＬＤ駆動電流値特性ＡｊにおけるＬＤ駆動電流値Ｊの傾きに基づき、ＬＤ駆動電流値Ｊを変化させていく。このように、ＬＤ駆動電流値特性Ａｊ（ＬＤ駆動電流値Ｊの傾き）を全てのフレームで一定とすることで、図１２（ｂ）に示すように、車両運転者３が視認する表示像Ｖが、表示画像下端Ｍ２を境界線Ｚとして沈んで消えいくように視認される際、境界線Ｚからの距離と表示画像Ｍの輝度との関係を一定に保つことが出来る。
【００５１】
ステップＳ２５ａにおいて、ＣＰＵ４０１は、走査手段制御部２００を介してＭＥＭＳミラー７０を水平・垂直走査行わせる。ステップＳ２５ｂにおいて、ＣＰＵ４０１は、ＬＤ１１，１２，１３のＬＤ駆動電流値Ｊを、ＬＤ最大電流値Ｉを最大としてＬＤ駆動電流値特性Ａｊに基づき変化させる。ステップ２５ｃにおいて、ＣＰＵ４０１は、表示画像Ｍの表示画像位置Ｐが表示画像移動特性Ａｐに基づき変化するように、凹面ミラー７０を回動させる。
ステップＳ２６において、１フレームＦが終了したかを判断し、１フレーム終了した場合、ステップＳ２７において、ＬＤ最大電流値ＩをＬＤ最大電流値減少特性Ａｉに基づき減算する。このステップＳ２４からステップＳ２７までの減衰駆動を時間ｔが所定時間ｔｘだけ経過するまで繰り返す。
【００５２】
以下に、表示垂直減衰工程における制御について図を用いて説明する。図１１は時間ｔ経過におけるＬＤ最大電流値Ｉの変化と、ＬＤ駆動電流値Ｊの変化と、表示画像位置Ｐの変化とを示した図であり、図１２（ａ）はフレーム毎のスクリーン４０上の表示画像Ｍの様子を示し、図１２（ｂ）は車両運転者３により視認される表示像Ｖの様子を示す図である。
【００５３】
１フレーム目Ｆ１において、ＬＤ制御部１００は、ＬＤ駆動電流値ＪをＬＤ最大電流値減少特性Ａｉの値（始点ＬＤ最大電流値Ｉ０）からＬＤ駆動電流値特性Ａｊに沿って変化させていき、有効表示期間Ｆａの終了点においてはＬＤ駆動電流値Ｊをゼロとする。この際の有効表示エリアＥａに投影される表示画像Ｍは、有効走査始点Ｆｃ３側の輝度が高く、有効走査終点Ｆｃ４側の輝度が低くなったグラデーション画像（不可視領域Ｍｂの増加方向に向かって輝度を高くしたグラデーション画像）となる。非表示期間Ｆｂにおいては、ＬＤ駆動電流値Ｊをゼロのままとする。反射手段制御部３００は、表示画像位置特性Ａｐに基づいて所望の位置に表示画像Ｍが表示されるように凹面ミラー７０の角度を調整する。
【００５４】
２フレーム目Ｆ２において、ＬＤ制御部１００は、ＬＤ駆動電流値ＪをＬＤ最大電流値減少特性Ａｉの値（第二ＬＤ最大電流値Ｉ１）からＬＤ駆動電流値特性Ａｊに沿って変化させていく。有効表示期間Ｆａのはじめの第二ＬＤ最大電流値Ｉ１が１フレーム目のＬＤ最大電流値Ｉ０より小さいので、ＬＤ駆動電流値ＪをＬＤ駆動電流値特性Ａｊに沿って変化させていくと、有効表示期間Ｆａの終了点より前でＬＤ駆動電流値Ｊがゼロとなる。ＬＤ駆動電流値Ｊがゼロになってからの有効表示期間Ｆａにおいて、表示画像Ｍ内に不可視領域Ｍｂが生成されることになる。非表示期間Ｆｂにおいては、ＬＤ駆動電流値Ｊをゼロのままとする。反射手段制御部３００は、表示画像位置特性Ａｐに基づいて表示画像ＭをＰ０からＰ１へ移動させる。この際の表示画像位置の変化量ΔＰ（Ｐ１−Ｐ０）は、不可視領域Ｍｂの幅に等しくなる。
【００５５】
同様に３フレーム目Ｆ３において、ＬＤ制御部１００は、ＬＤ駆動電流値ＪをＬＤ最大電流値減少特性Ａｉの値（第三ＬＤ最大電流値Ｉ２）からＬＤ駆動電流値特性Ａｊに沿って変化させていき、有効表示期間Ｆａの終了点より前においてＬＤ駆動電流値Ｊがゼロとなる。ＬＤ駆動電流値Ｊがゼロになってからの有効表示期間Ｆａにおいて、表示画像Ｍ内に不可視領域Ｍｂを生成する。反射手段制御部３００は、不可視領域Ｍｂの増加幅と同等の量だけ表示画像Ｍを移動させる。
【００５６】
その後、時間ｔｘが経過し、ＬＤ最大電流値Ｉがゼロになり、表示画像位置Ｐが目的表示画像位置Ｐｘになるまで繰り返す。
【００５７】
本実施形態にかかる車両用ヘッドアップディスプレイ装置１は、上記構成によって、ＬＤ１１，１２，１３の電流値を下げることにより表示画像Ｍ内に不可視領域Ｍｂを生成し、時間経過に基づきこの不可視領域Ｍｂを一方向に増加させていく。その際、凹面ミラー３０を回動させ表示画像位置Ｐを不可視領域Ｍｂの増加分だけ不可視領域Ｍｂの増加方向と逆側に移動させることにより、表示画像Ｍが移動しながら消えていくような趣向を凝らした演出を表現することができ、さらにＬＤ最大電流値Ｉを減少させていくことによりＬＤ（レーザー光源）を安定的に終了させることができる。
【００５８】
また、上記実施形態においては、表示画像位置Ｐを不可視領域Ｍｂの増加分だけ不可視領域Ｍｂの増加方向と逆側に移動させていたが、表示画像位置Ｐを不可視領域Ｍｂの増加方向と逆側でない方向に移動させてもよい。
【００５９】
また、上記実施形態においては、表示画像Ｍを、不可視領域Ｍｂの増加方向に向かって輝度を高くしたグラデーション画像としていたが、表示像Ｖが消えていくように視認される境界線Ｚ付近の輝度をひくくした表示画像Ｍでもよい。
【００６０】
また、上記実施形態においては、目的ＬＤ最大電流値Ｉｘをゼロとしていたが、車両運転者３が虚像Ｖとして視認できない輝度であればよいので、目的ＬＤ最大電流値Ｉｘがゼロではなく、視認されないほどの十分小さな電流値であってもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１      車両用ヘッドアップディスプレイ装置
１０      レーザー光源
１１      赤色ＬＤ
１２      緑色ＬＤ
１３      青色ＬＤ
１４      集光光学系
１５      合波手段
２０      カラーセンサー（第一光強度検出手段）
３０      ＭＥＭＳミラー（走査手段）
４０      スクリーン
５０      フォトダイオード（第二光強度検出手段）
６０      平面ミラー
７０      凹面ミラー（反射手段）
８０      外光センサー
９０      筐体
９１      透光部
１００      ＬＤ制御部
１０１      ＬＤ出力制御手段
１０２      ＬＤ電流値検出手段
１０３      ＬＤ電源供給手段
２００      走査手段制御部
２０１      ＭＥＭＳミラー駆動手段
２０２      ミラー位置検出手段
３００      反射手段制御部
３０１      モーター（角度調整手段）
３０２      モーター駆動部
３０３      凹面ミラー原点検出部
４００      総合制御部
４０１      ＣＰＵ
４０２      記憶手段
Ａｉ    ＬＤ最大電流値減少特性
Ａｊ    ＬＤ駆動電流値特性
Ａｐ    表示画像移動特性
Ｂ      青色レーザー光
Ｅａ    有効表示エリア
Ｅｂ    非表示エリア
Ｆ      フレーム
Ｆａ    有効表示期間
Ｆｂ    非表示期間
Ｆｃ１  走査始点
Ｆｃ２  走査終点
Ｆｃ３  有効走査始点
Ｆｃ４  有効走査終点
Ｉ      ＬＤ最大電流値
Ｉ０    始点ＬＤ最大電流値
Ｉｘ    目的ＬＤ最大電流値
Ｊ      ＬＤ駆動電流値
Ｌ      表示光
Ｍ      表示画像
Ｍ１    表示画像上端
Ｍ２    表示画像下端
Ｍａ    可視領域
Ｍｂ    不可視領域
Ｍｃ    暗点情報表示領域
Ｍｄ    輝点情報表示領域
Ｐ      表示画像位置
Ｐ０    始点表示画像位置
Ｐｘ    目的表示画像位置
Ｖ      虚像
Ｚ      境界線
【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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