JP2011188218A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】観視者が快適に映像を観視できるように、映像の輝度を制御することが可能な表示装置を提供する。
【解決手段】提示部は、画像情報を含む光束を生成し、観視者の眼に提示する。設定部は、観視者により第１の輝度が設定される。制御部は、前記光束の輝度が前記第１の輝度よりも低い第２の輝度となるように前記提示部を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示装置に関する。

車両速度や進行方向等の運行情報を視認可能とするヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）において、観視者に提示する映像の輝度を制御するＨＵＤがある（例えば、特許文献１参照）。

このようなＨＵＤでは、外光の輝度を測定する。測定した外光の輝度に基づいて、観視者に提示する映像の輝度を制御する。

特開２００８−１１８２公報

しかしながら、これまでのところ、観視者が快適に映像を観視するための、具体的な映像の輝度の制御方法については、定められていない。

本発明では、観視者が快適に映像を観視できるように、映像の輝度を制御することが可能な表示装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一側面に係る表示装置は、画像情報を含む光束を生成し、観視者の眼に提示する提示部と、前記観視者により第１の輝度が設定される設定部と、前記光束の輝度が、前記第１の輝度よりも低い第２の輝度となるように前記提示部を制御する制御部とを備えることを特徴とする。

本発明により、観視者が快適に映像を観視できるように、映像の輝度を制御することができる。

第１の実施の形態に係る表示装置１を表す図。 光束５の輝度の快適さを評価した実験結果。 表示装置１の輝度の制御処理を表すフローチャート。 第２の実施の形態に係る表示装置２を表す図。 表示装置２の輝度の制御処理を表すフローチャート。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

（第１の実施の形態）
第１の実施の形態に係る表示装置１は、車載用のヘッドアップディスプレイであり、輝度を制御した光束５を観視者１００の眼１０１に提示するものである。図１は、表示装置１を表す図である。表示装置１は、車両２０の速度やナビゲーション情報等の運行情報の画像を含んだ光束５を、観視者１００の眼１０１に提示する（図１においては片眼であるが、両眼であっても構わない）。これにより、観視者１００は、該映像をフロントガラス２１より前方の風景に重ね合わされた虚像１０として知覚する。

表示装置１は、観視者１００の眼１０１に提示する光束５の輝度を、予め観視者１００により設定された第１の輝度よりも低い第２の輝度とする。表示装置１は、設定部１１と、制御部１２と、提示部１３とを含む。

提示部１３は、運行情報の画像情報を含む光束５を生成する。提示部１３は、光束５をフロントガラス２１に向けて照射する。フロントガラス２１には、コンバイナが設けられていてもよい。フロントガラス２１は、光束５を観視者１００の眼１０１に向かって反射させる。

提示部１３は、光源１３１と、制限部１３２と、拡散部１３３と、画像装置１３４と、第１のレンズ１３５と、開口部１３６と、第２のレンズ１３７と、反射板１３８とを含む。

第１のレンズ１３５の焦点距離をｆ１、第２のレンズ１３７の焦点距離をｆ２とすると、開口部１３６は、第１のレンズ１３５からｆ１の距離で、かつ第２のレンズ１３７からｆ２の距離の位置に設置されている。

光源１３１から出射した光束５は、制限部１３２で、進行方向が制限された状態で、拡散部１３３を備えた画像装置１３４へと入射する。拡散部１３３により、光束５は拡散されて一様に画像装置１３４へと入射することができる。

画像装置１３４を通って画像情報を含んだ光束５は、第１のレンズ１３５と開口部１３６と第２のレンズ１３７を通過する。光束５は発散角(光束５が拡がっていく角度）が制御された状態で反射板１３８へと入射する。

画像装置１３４が開口部１３６よりも光源１３１側にあることにより、開口部１３６が画像装置１３４よりも光源１３１側にある場合に比べて、画像装置１３４を通る光束５の透過率を高くすることができる。そのため、光源１３１の消費電力を抑えられる。

光源１３１には発光ダイオードや高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ、レーザー等が用いられる。制限部１３２にはテーパライトガイド、拡散部１３３には拡散フィルターや拡散板、画像装置１３４には液晶ディスプレイやデジタルミラーデバイス等が用いられる。

設定部１１は、観視者１００による操作に応じて、光束５の輝度を変えるよう、光源１３１又は画像装置１３４、もしくはその両方を制御する。観視者１００は、設定部１１を操作して、光束５の輝度を最も快適と感じる第１の輝度に設定する。

制御部１２は、観視者１００が第１の輝度を設定後、光束５の輝度が第１の輝度よりも低い値である第２の輝度となるように、光源１３１又は画像装置１３４、もしくはその両方を制御する。

設定部１１及び制御部１２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びＣＰＵが用いるメモリにより実現される。メモリは観視者１００による操作が可能であってもよい。

図２は、光束５の輝度に対する観視者１００の快適さを実験により評価した図である。本実施の形態では、観視者１００（被験者）に対して様々な輝度の光束５を提示する実験を行なった。実験内容は、自動車運転シミュレータに表示装置１を搭載させ、光束５を被験者に提示した。被験者は、運転前に、最も光束５を快適（見やすい）と感じる輝度である第１の輝度Ｘ０を設定した。運転中、観視者１００に提示する光束５の輝度Ｘを第１の輝度Ｘ０から変化させた。変化させた各々の輝度Ｘについて、被験者が光束５を見やすいと感じるか否かの評価の調査を行なった。

図２の横軸は、輝度Ｘの第１の輝度Ｘ０に対する比αである。すなわち、α＝Ｘ／Ｘ０である。α＝１は、輝度Ｘ＝第１の輝度Ｘ０であることを表す。α＜１は、輝度Ｘ＜第１の輝度Ｘ０であることを表す。α＞１は、輝度Ｘ＞第１の輝度Ｘ０であることを表す。縦軸は、被験者が光束５を快適と感じるか否かの評価を示す評価値を表す。評価値が高いほど、光束５の輝度Ｘが被験者にとって快適であることを表している。本実験では、各々の被験者にα＝０．１、α＝０．２、α＝０．４、α＝０．５、α＝０．６、α＝０．８、α＝１．０、α＝１．５となる輝度Ｘの光束５を提示した。

実験の結果は、α＝１．０の評価値を基準値２．２５とすると、α＝０．１の評価値は１．２５、α＝０．２の評価値は１．５、α＝０．４の評価値は３．５、α＝０．５の評価値は３．５、α＝０．６の評価値は２．５、α＝１．５の評価値は２．５となった。

図２において、破線Ｌ１は、α＝０．１、α＝０．２、α＝１．０、α＝１．５での評価値の近似直線である。破線Ｌ１は、αに対して単調増加する直線となっている。これは、光束５の輝度Ｘが明るくなるに従い、被験者は光束５を見やすいと感じるためである。しかし、α＝０．４、α＝０．５、α＝０．６、α＝０．８での評価値は、直線Ｌ１で表わされる評価値よりも高い値となっている。これは、観視者１００が車両２０を運転中、αを０．４＜＝α＜＝０．８となるように映像の輝度Ｘを表示装置１が制御することにより、観視者１００は運転前に自ら設定した第１の輝度よりも、さらに快適に映像を観視できることを示している。すなわち、本実施の形態において、第２の輝度は０．４＜＝α＜＝０．８を満たす輝度である。

図３は、表示装置１の輝度の制御処理を表すフローチャートである。設定部１１では、観視者１００から第１の輝度が設定される（Ｓ３０１）。例えば、観視者１００は車両２０の運転前に、設定部１１を操作して観視者１００が見やすいと感じる第１の輝度を設定する。すなわち、観視者１００は、設定部１１で光束５の輝度を調節しながら、第１の輝度を設定する。例えば、設定部１１は、回転させることによって光束５の輝度の調節が可能なダイヤルであってもよい。設定部１１は、例えば、車両２０内のダッシュボードやフロントパネル、カーナビゲーションシステムのタッチパネル等に設けられてよい。

制御部１２は、設定部１１により設定された第１の輝度から、第２の輝度を決定する（Ｓ３０２）。例えば、設定部１１で、第１の輝度が６００（ｎｉｔ）に設定された場合、制御部１２は、第２の輝度を６００（ｎｉｔ）の０．５倍である３００（ｎｉｔ）に決定する。第２の輝度を第１の輝度の０．４倍から０．８倍までのいずれの値にするかは、設計段階で予め定められていても、観視者１００が任意に定めてもよい。制御部１２は、光源１３１又は画像装置１３４、もしくはその両方を制御して、光束５を第２の輝度にして提示させる（Ｓ３０３）。例えば、制御部１２は、電源（不図示）から光源１３１に供給される電流量を制御することにより、光束５の輝度を第２の輝度にする。

本実施の形態により、観視者が快適に映像を観視できるように、映像の輝度を制御することができる。

なお、例えば、車両２０の運転中に観視者１００により第１の輝度が設定され直した場合は、制御部１２は、新たに第２の輝度を決定して、提示部１３を制御してもよい。また、制御部１２は、複数の観視者１００が設定した複数の第１の輝度を記憶しておいてもよい。これにより、観視者１００は表示装置１を使用する度に第１の輝度を設定する必要がなく、図３におけるステップＳ３０１を省略することができる。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態に係る表示装置２は、第１の実施の形態に係る表示装置１と比較して、
車両２０に入射する外光の輝度（外光輝度）を測定する点が異なる。表示装置２は、車両２０の運転前に、観視者１００により設定された第１の輝度とそのときの外光輝度との比である第１の係数γを求め、第１の係数γから第２の係数γ´を決定する。第２の係数γ´は、式１を満たす。

車両２０の運転中、表示装置２は、測定した外光輝度に第２の係数γ´を乗じた第３の輝度の光束５を観視者１００に提示する。

図４は、表示装置２を表す図である。表示装置２は、表示装置１の構成に加え、さらにセンサ１５を備える。センサ１５は、外光輝度を測定する。センサ１５は、例えば、フロントガラス２１の上部や、車両２０のダッシュボード上や、ボンネット等に設けられてよい。制御部１２は、観視者１００により設定された第１の輝度とそのときに測定された外光輝度（初期外光輝度）とから、第１の係数γを求める。制御部１２は、第１の係数γに第２の係数γ´を決定する。第２の係数γ´を、式１を満たす範囲のいずれの値にするかは、設計段階で予め定められていても、観視者１００が任意に定めてもよい。車両２０の運転中、制御部１２は、センサ１５が測定した外光輝度にγ´を乗じた第３の輝度を決定し、光束５の輝度が第３の輝度になるよう、光源１３１又は画像装置１３４、もしくはその両方を制御する。

図５は、表示装置２の輝度の制御処理を表すフローチャートである。設定部１１では、車両２０の運転前に、観視者１００により第１の輝度が設定される（Ｓ５０１）。制御部１２は、第１の輝度と、第１の輝度が設定されたときにセンサ１５が測定した初期外光輝度とを用いて式２により、第１の係数γを求める（Ｓ５０２）。

例えば、第１の輝度が第１の輝度が６００（ｎｉｔ）に設定され、そのときの外光輝度（初期外光輝度）が４００（ｎｉｔ）であれば、制御部１２は、第１の係数γの値をγ＝６００／４００＝１．５と決定する。

制御部１２は、第１の係数γから式１を満たす第２の係数γ´を決定する（Ｓ５０３）。例えば、制御部１２は、第１の係数γの値１．５に０．５を乗じた値０．７５を第２の係数γ´として決定する。

制御部１２は、センサ１５が測定した現在の外光輝度に第２の係数γ´を乗じて第３の輝度を決定する（Ｓ５０４）。例えば、第２の係数γ´が０．７５で、センサ１５が測定した現在の外光輝度が３００（ｎｉｔ）であれば、制御部１２は、第３の輝度を３００×０．７５＝２２５（ｎｉｔ）に決定する。

制御部１２は、光源１３１又は画像装置１３４、もしくはその両方を制御し、光束５を第３の輝度にして提示させる。

本実施の形態により、外光の輝度に応じて、映像の輝度を制御することができる。

１、２ 表示装置
５ 光束
１０ 虚像
１１ 設定部
１２ 制御部
１３ 提示部
１５ センサ
２０ 車両
２１ フロントガラス（ウィンドシールド）
１００ 観視者
１０１ 眼
１３１ 光源
１３２ 制限部
１３３ 拡散部
１３４ 画像装置
１３５ 第１のレンズ
１３６ 開口部
１３７ 第２のレンズ
１３８ 反射板

Claims (5)

1. 画像情報を含む光束を生成し、観視者の眼に提示する提示部と、
   前記観視者により第１の輝度が設定される設定部と、
   前記光束の輝度が、前記第１の輝度よりも低い第２の輝度となるように前記提示部を制御する制御部と
   を備えることを特徴とする表示装置。
2. 前記第２の輝度は、前記第１の輝度の０．４倍以上０．８倍以下であることを特徴とする、請求項１記載の表示装置。
3. 乗り物に搭載される表示装置であって、
   画像情報を含む光束を生成し、観視者に提示する提示部と、
   前記乗り物に入射する外光の輝度を測定するセンサと、
   前記観視者により第１の輝度が設定される設定部と、
   前記外光の輝度と前記第１の輝度とに基づいて、前記光束の輝度が前記第３の輝度となるように前記提示部を制御する制御部とを備え、
   現在測定される前記外光の輝度に対する前記第３の輝度の比である第２の係数が、
   前記第１の輝度が設定されたときの前記外光の輝度に対する前記第１の輝度の比である第１の係数よりも小さいこと
   を特徴とする表示装置。
4. 前記第２の係数は、
   前記第１の係数の０．４倍以上０．８倍以下であること
   を特徴とする、請求項３記載の表示装置。
5. 前記提示部は、
   光源と、
   前記光源からの前記光束の進行方向を制限する制限部と、
   前記光束を拡散させる拡散部と、
   前記拡散部により拡散された前記光束に画像情報を含ませる画像装置と、
   前記画像装置を通過した前記光束を集光する第１のレンズと、
   前記第１のレンズを通過した前記光束の発散角を制御する開口部と、
   前記開口部を通過した前記光束を集光させる第２のレンズと、
   前記光束を前記観視者の眼に向かって反射させる反射板と
   を備え、
   前記設定部及び前記制御部は、
   前記光源又は前記画像装置の少なくとも１つを制御することにより、
   前記光束の輝度を変化させること
   を特徴とする、請求項２又は４記載の表示装置。

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