JP2015063223A - 車両用表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、高精度に自動フォーカス可能な車両用表示装置を提供する。【解決手段】光強度検出部２７０上にストライプ画像Ｊを表示し、このストライプ画像Ｊを移動させながら光強度検出部２７０により光強度を検出し、移動量Ｐに対応付けられた光強度検出部２７０の出力信号Ｑの遷移データを取得し、この出力信号Ｑの遷移データにおける最大出力Ｑｍａｘと最小出力Ｑｍｉｎとの差を求め、この最大出力Ｑｍａｘと最小出力Ｑｍｉｎとの差が最大になるように、投射手段２４０の位置（バックフォーカスＢＦ）を調整する。【選択図】 図３

Description

本発明は、虚像を表示する車両用表示装置に関するものである。

車両用表示装置であるヘッドアップディスプレイ装置は、光源部と表示素子（液晶表示パネル等）とからなる表示器と、凹面鏡等の反射ミラーと、外装筐体と、防塵カバーとから主に構成されている。表示器からの表示光は凹面鏡等の反射ミラーで反射され、開口部に設置された防塵カバーを通してウインドシールド等の反射手段に入射する。そして、この入射光がウインドシールド等の反射手段により反射されることにより、映像情報がウインドシールド等の前方に形成される虚像として提示される。

特許文献１に開示されたヘッドアップディスプレイ装置は、光源部，表示器，投射手段としてのレンズを備え、光源部及び表示器によって生成された映像情報をレンズによって導光部の結像部材上へ実像として投射結像させる構造である。光源部は、例えば、ハロゲンランプ等の各種ランプやＬＥＤ，スキャナ型の投影機等が使用される。また、表示器には、例えば液晶表示パネルやＤＭＤ等の表示素子を用いている。斯かる構成にすることで、大きさや形状，配置等の設計の自由度を従来よりも高めたヘッドアップディスプレイ装置を提供することが可能である。

特開２００４−１２６２２６号公報

しかし、特許文献１に開示されたヘッドアップディスプレイ装置では、環境の温度変化や構成部品の特性の経時変化などにより、投射手段の寸法や光学的物性に変化が生じてしまい、結像部材上での実像がぼけてしまうという問題を有している。
本発明は、この問題に鑑みなされたものであり、簡単な構成で、高精度に自動フォーカス可能な車両用表示装置を提供するものである。

本発明は、照明光を発する光源と、前記照明光を空間光変調して表示光として反射する反射型表示素子と、前記反射型表示素子で反射された前記表示光を投射する投射手段と、前記投射手段が投射した前記表示光を表示面にて結像する結像部材と、前記投射手段からの前記表示光の光強度を検出する光強度検出部と、を備え、前記反射型表示素子は、前記光強度検出部上に輝度の異なる領域を交互に有するテスト画像を移動させながら表示し、前記光強度検出部の出力信号に応じて、前記投射手段の位置を補正するフォーカス調整手段と、を備えたものである。

また、フォーカス調整手段は、前記光強度検出部の出力信号の最大値と最小値との差が最大になるように前記投射手段の位置を補正するものである。

簡単な構成で、高精度に自動フォーカス可能な車両用表示装置を提供する。

本発明の実施形態を示す概略断面図。 同上実施形態の表示器の構成を示す図。 同上実施形態の透過スクリーンの正面図及び断面図。 同上実施形態を示すブロック図。 同上実施形態のストライプ画像の移動の様子を説明する図である。 同上実施形態の出力信号の遷移データを示す図である。 同上実施形態のフォーカス調整処理のフロー図である。

以下、添付図面に基づいて、本発明の車両用表示装置をヘッドアップディスプレイ装置（以下、ＨＵＤ装置と記載）１００に適用した一実施形態を説明する。

ＨＵＤ装置１００は、例えば自動車に搭載されるものであり、図１等に示すように、筐体１０と、表示器２０と、平面鏡３０と、凹面鏡４０と、アクチュエータ５０と、制御基板（図示しない）と、を備え、表示器２０が表示した表示画像Ｍを表す表示光Ｌを、平面鏡３０と凹面鏡４０とで反射させ、ＨＵＤ装置１００が搭載される車両のフロントガラス２００に照射し表示を行う。ＨＵＤ装置１００がこのように表示する内容は、各種車両情報、ナビゲーション情報等である。

筐体１０は、例えば黒色の遮光性合成樹脂から形成される上ケース１１と、下ケース１２とから構成され、これら上ケース１１と下ケース１２を係合することで、平面鏡３０、凹面鏡４０、及び、アクチュエータ５０を内部に収納し、外部に表示器２０と制御基板が取り付けられる。
上ケース１１は、フロントガラス２００に対向する部分に、後述する表示光Ｌをフロントガラス２００に通過させる開口部１１ａを有し、この開口部１１ａは、透光性カバー１１ｂに覆われている。また、上ケース１１は、開口部１１ａの平面鏡３０に近接する箇所に遮光壁１１ｃを有し、開口部１１ａ（透光性カバー１１ｂ）から入射する外光が平面鏡３０側または表示器２０側へ進行することを防止する。
下ケース１２は、筐体１０の内部に収納する平面鏡３０、凹面鏡４０、アクチュエータ５０、及び外部に取り付ける表示器２０、制御基板を係合する係合部（図示しない）をそれぞれ有し、表示器２０、平面鏡３０、凹面鏡４０、アクチュエータ５０、制御基板等をそれぞれ位置決め固定する。また、下ケース１２は、表示器２０が表示する表示画像Ｍが平面鏡３０に臨むように開口した表示口１２ａを有する。また、下ケース１２は、図示しないが、制御基板からアクチュエータ５０及び表示器２０に各種信号と電力とを供給する配線が挿通する配線穴も有する。

表示器２０は、表示画像Ｍを後述する透過スクリーン２６０上に表示するものであり、詳細な構成については、詳述する。
平面鏡３０は、例えば合成樹脂材料からなる基材の表面に、蒸着等の手段により反射膜を形成したものであり、表示器２０が出射した表示画像Ｍの表示光Ｌを、凹面鏡４０に向けて反射させるものである。

凹面鏡４０は、例えば合成樹脂材料からなる基材の表面に、蒸着等の手段により反射膜を形成したものであり、平面鏡３０で反射した表示光Ｌをさらに反射させ、フロントガラス２００に向けて出射する。凹面鏡４０で反射した表示光Ｌは、筐体１０の開口部１１ａに設けられた透光性カバー１１ｂを透過して、フロントガラス２００に向かう。フロントガラス２００に到達し、反射された表示光Ｌは、フロントガラス２００の前方位置に表示画像Ｍの虚像（観察者Ｅに視認される表示像）Ｖを形成する。これにより、ＨＵＤ装置１００は、虚像Ｖとフロントガラス２００の前方に実際に存在する外景等の双方を、観察者Ｅ（主に車両の運転者）に視認させることができる。なお、凹面鏡４０は拡大鏡としての機能を有し、表示器２０に表示された表示画像Ｍを拡大してフロントガラス２００側へ反射する。すなわち、観察者Ｅに視認される虚像Ｖは表示器２０が表示する表示画像Ｍが拡大した像である。

アクチュエータ５０は、モータ（図示しない）と、モータの動力を凹面鏡４０に伝達する歯車などの動力伝達部材（図示しない）と、これらモータと動力伝達部材及び凹面鏡４０を支持する支持基体（図示しない）と、を備え、凹面鏡４０を回転軸線ＡＸ周りに回転させるものである。モータは、凹面鏡４０を回転軸線ＡＸ周りに回転させるための動力を発生させるものであり、例えばステッピングモータからなる。モータは、後述するコントロールユニット３００からの電気信号及び電力供給に応じてモータを回動させ、動力伝達部材が凹面鏡４０に動力を伝達して、凹面鏡４０を回転軸線ＡＸ周りに回転させる。以下に、表示器２０の具体的な構成を、図２を用いて説明する。

表示器２０は、図２に示すように、照明光Ｃを出射する光出力部２１０と、照明光Ｃを反射型表示素子２３０へ導く反射ミラー２２１，２２２と、反射ミラー２２１，２２２が反射した照明光Ｃを受けて所望の表示画像Ｍを生成するために照明光Ｃを空間光変調して画像光Ｋとして投射手段２４０の方向へ反射する反射型表示素子２３０と、反射型表示素子２３０からの画像光Ｋを入射して、この画像光Ｋを発散方向に調整して透過スクリーン２６０に拡大投射する投射手段２４０と、この投射手段２４０を移動させる移動機構２５０と、投射手段２４０からの画像光Ｋを背面で受光し、表面に表示画像Ｍを表示する透過スクリーン２６０と、透過スクリーン２６０近傍に配設され、光強度を検出する光強度検出部２７０と、を備える。

光出力部２１０は、赤色光源２１１Ｒ，緑色光源２１１Ｇ，青色光源２１１Ｂ，ダイクロイックミラー２１２Ｒ，ダイクロイックミラー２１２Ｇを備え、赤色光源２１１Ｒ，緑色光源２１１Ｇ，青色光源２１１Ｂが出射する赤色，緑色，青色の光束の光軸を略同方向に揃えて照明光Ｃとして出射する。

赤色光源２１１Ｒ，緑色光源２１１Ｇ，青色光源２１１Ｂは、例えば、ＬＥＤであって、図示しない制御基板からの電力供給によってそれぞれ赤色，緑色，青色の光束を射出する。特に、光源がＬＥＤである場合には、高温時に素子が受けるダメージを軽減するために投入電力を低く制御する必要があり、赤色光源２１１Ｒ，緑色光源２１１Ｇ，青色光源２１１Ｂの近傍にはサーミスタなどの温度検知手段を備え、ＬＥＤ部の温度を検知している。また、赤色光源２１１Ｒ，緑色光源２１１Ｇ，青色光源２１１Ｂが高温になるのを抑制するために、赤色光源２１１Ｒ，緑色光源２１１Ｇ，青色光源２１１Ｂの熱を外部へ放熱するようにヒートシンク２０ａ（図１参照）に接続されている。

ダイクロイックミラー２１２Ｒは、ガラス基材に赤色光源２１１Ｒから射出される光を反射し、緑色光源２１１Ｇと青色光源２１１Ｂから射出された光を透過する特性を持った薄膜がコーティングされたものである。ダイクロイックミラー２１２Ｇは、ガラス基材に緑色光源２１１Ｇから射出された光を反射し、青色光源２１１Ｂから射出された光を透過する特性を持った薄膜がコーティングされたものである。

各光源の光束の光軸は、ダイクロイックミラー２１２Ｒ，ダイクロイックミラー２１２Ｇを介して略同方向に揃えられる。

反射ミラー２２１，２２２は、ガラス基材に赤色光源２１１Ｒ、緑色光源２１１Ｇ、青色光源２１１Ｂから射出された光を反射する特性を持った薄膜がコーティングされたものであって、光出力部２１０からの光を反射によって反射型表示素子２３０へ適正な角度で入射させる。

反射型表示素子２３０は、例えば、光変調素子であるＤＭＤ（Digital Micromirror Device）である。反射型表示素子２３０は、入射した赤色光，緑色光および青色光を、それぞれ赤色映像信号，緑色映像信号および青色映像信号に従って変調するフィールドシーケンシャル表示方式を採用する。これによって赤色，緑色，青色の画像が順次表示され、人間の目にはそれらが合成されてカラー画像として認識される。また、ＤＭＤは温度によるダメージを受け易く、素子温度をモニタリングしながら、自身のＯＮ／ＯＦＦ期間や光源の強度を制御する必要があるため、温度検出手段２３１を内蔵する。

温度検出手段２３１は、本実施形態では反射型表示素子２３０に内蔵されているが、投射手段２４０に配設してもよい。反射型表示素子２３０に内蔵された温度検出手段２３１や、赤色光源２１１Ｒ，緑色光源２１１Ｇ，青色光源２１１Ｂが実装された図示しない回路基板上に備えられた温度検知手段（例えばサーミスタ）は、本来、反射型表示素子２３０や光源の温度によるダメージ軽減のために必要な温度検知手段と言えるため、これらを活用して投射手段２４０の温度を検知すれば追加の温度検知手段を省くことが可能である。

投射手段２４０は、複数のレンズ群を鏡筒と呼ばれる筒状の外装によりまとめたものであって、反射型表示素子２３０で生成された画像光Ｋを入射し、フォーカス調整する機能を有し、透過スクリーン２６０に拡大投射するものである。

移動機構２５０は、後述するコントロールユニット３００からの駆動信号に基づき、投射手段２４０を透過スクリーン２６０の法線方向に移動させ、透過スクリーン２６０の表面でちょうど表示画像Ｍを結像させる。

透過スクリーン２６０は、投射手段２４０からの画像光Ｋを背面で受光し、透過させることで、表面側に表示画像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、拡散板等によって構成される。また、透過スクリーン２６０は、図３に示すように、表示画像Ｍを表示させる表示領域２６０ａの周辺に、樹脂材などで形成されたスクリーン保持部２６１を有し、スクリーン保持部２６１の所定箇所に後述する複数の光強度検出部２７０（２７１，２７２，２７３，２７４）がそれぞれ臨む光強度検出孔２６１ａを複数設ける。

光強度検出部２７０は、フォトダイオードやカラーセンサなどの光強度を検出するセンサであり、透過スクリーン２６０の光強度検出孔２６１ａに配設される。本実施形態においては、表示領域２６０ａの４辺の外側中央に、光強度検出部２７１（図３の表示領域２６０ａの下側）、光強度検出部２７２（図３の表示領域２６０ａの上側）、光強度検出部２７３（図３の表示領域２６０ａの右側）、光強度検出部２７４（図３の表示領域２６０ａの左側）、をそれぞれ配設する。

ＨＵＤ装置１００は、温度変化や経時変化などにより投射手段２４０の寸法や光学的物性が変化したり、車両の振動により各光学要素の位置関係が変化したりすることによって、透過スクリーン２６０上での実像がぼけてしまうという問題があるが、本発明は、表示ボケが生じにくくする適正なバックフォーカスＢＦとなるように投射手段２４０の位置を調整するフォーカス調整手段が設けられている。

フォーカス調整手段の電気的構成は、図４に示すように、照明光Ｃを出射する光源２１１と、照明光Ｃを変調して画像光Ｋとする反射型表示素子２３０と、画像光Ｋをフォーカス調整する投射手段２４０と、投射手段２４０を移動させる移動機構２５０と、光強度を検出する光強度検出部２７０と、後述するコントロールユニット３００と、で主に構成され、透過スクリーン２６０上に表示される表示画像Ｍのフォーカスを調整する。

投射手段２４０は、ジョイントナット固定部２４０ａとガイド挿通部２４０ｂを有している（図２参照）。ジョイントナット固定部２４０ａは、ジョイントナット２５２が固定され、ジョイントナット２５２の移動に伴って投射手段２４０を移動させる動力の伝達部である。ガイド挿通部２４０ｂは、投射手段２４０の移動を案内するガイド２５３が挿通される箇所である。ガイド挿通部２４０ｂ，ガイド２５３には、意図しない方向への移動は規制し、意図する方向への移動はスムーズになるようクリアランスが設定されている。

動力伝達手段２５１は、例えば、通電により回転駆動力を発生する周知のＰＭ型のステッピングモータからなり、動力伝達手段２５１から延出する回転軸は、その周面において螺旋状に形成されてなるネジ溝からなるリードスクリュー２５１ａである。リードスクリュー２５１ａの軸方向が、調整したいバックフォーカスＢＦの方向と平行となるような配置である。

ジョイントナット２５２は、リードスクリュー２５１ａのネジ溝と噛み合う穴が備えられ、側面には投射手段２４０のジョイントナット固定部２４０ａに固定される形状が施されている。動力伝達手段２５１の駆動により、リードスクリュー２５１ａが回転すると、リードスクリュー２５１ａのネジ溝と噛み合ったジョイントナット２５２はリードスクリュー２５１ａの軸方向に沿って直線的に移動するため、ジョイントナット２５２にジョイントナット固定部２４０ａを介して固定された投射手段２４０も直線的に移動する。

ガイド２５３は、調整したいバックフォーカスＢＦの方向と平行な方向に延在し、投射手段２４０のガイド挿通部２４０ｂに挿通され、投射手段２４０が意図しない方向へ移動することを抑制する働きをする。バネ２５４は、ガイド２５３に挿通され、投射手段２４０のガイド挿通部２４０ｂを突っ張るように力が働いている。リードスクリュー２５１ａのネジ溝と、それと噛み合うジョイントナット２５２との間にはガタ（所謂バックラッシュ）が存在するが、バネ２５４がそのガタを押さえ込む働きをしている。

ストッパー２５５は、投射手段２４０のジョイントナット固定部２４０ａの直線移動進路上に設けられている。動力伝達手段２５１の駆動によりジョイントナット固定部２４０ａはストッパー２５５に当接するまで移動することが可能である。この当接した位置を、投射手段２４０の温度に応じた適正な位置を設定するための絶対基準位置としている。

コントロールユニット３００は、マイクロコントローラ、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）などからなり、入力処理部３０１と、メモリ制御部３０２と、バッファ３０３と、メモリ３０４と、描画制御部３０５と、演算処理部３０６と、を備え、光源２１１、反射型表示素子２３０、温度検出手段２３１、移動機構２５０、光強度検出部２７０、アクチュエータ５０などに電気的に接続されており、車両側のＥＣＵ（図示しない）から入力される画像データに基づき、光源２１１及び反射型表示素子２３０を制御することで、画像データに基づく表示画像Ｍを透過スクリーン２６０上に生成させる。

入力処理部３０１は、車両側のＥＣＵから画像信号を入力し、そのデータをガンマ補正、歪み補正等の処理をして、コントロールユニット３００内の処理に適した形式にする。

メモリ制御部３０２は、入力処理部３０１にて変換された画像データをバッファ３０３に記憶させる。バッファ３０３は、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）やＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などの揮発性メモリやフラッシュメモリなどの書き換え可能な不揮発性メモリなどで構成される。メモリ制御部３０２は、車両側から入力された画像データをバッファ３０３に記憶させる際、コントロールユニット３００が具備するメモリ３０４から予め記憶しておいたテスト画像データを読み出し、車両側から入力された画像データにテスト画像データを合成して、バッファ３０３に記憶させる。

メモリ制御部３０２は、さらに後述する描画制御部３０５からの命令があり次第、バッファ３０３から画像データ（テスト画像データも含む）を取り出して描画制御部３０５に出力して、描画制御部３０５は、描画制御部３０５内のメモリ（図示しない）に記憶させる。

描画制御部３０５は、予め記憶されたプログラムデータを実行することで、光源２１１及び反射型表示素子２３０に対して駆動信号を出力することで、光源２１１及び反射型表示素子２３０を制御して透過スクリーン２６０上に画像データに基づく表示画像Ｍとテスト画像データに基づく縦縞模様のストライプ画像（テスト画像）Ｊを生成させる。具体的には、描画制御部３０５は、透過スクリーン２６０上の表示領域２６０ａに表示画像Ｍを表示させ、表示領域２６０ａ外のスクリーン保持部２６１に配設される光強度検出部２７０上にストライプ画像Ｊを表示させる。

ストライプ画像Ｊは、図３に示すように、白色表示の高輝度領域Ｊａと、黒色表示の低輝度領域Ｊｂとで構成される。ストライプ画像Ｊのメモリ３０４は、高輝度領域Ｊａ及び低輝度領域Ｊｂの横幅（図３における左右方向の幅）Ｄａ，Ｄｂが、それぞれ光強度検出部２７０が配設されるスクリーン保持部２６１の光強度検出孔２６１ａの横幅（図３における左右方向の幅）Ｈと略同一になるように、テスト画像データとして予め記憶しておく。なお、表示画像Ｍの上下方向に配設される光強度検出部２７１，２７２上には、縦縞のストライプ画像Ｊを表示し、表示画像Ｍの左右方向に配設される光強度検出部２７３，２７４上には、横縞のストライプ画像Ｊを表示させる。

本実施形態においては、表示形式がフィールドシーケンシャル表示方式であるため、ストライプ画像Ｊの高輝度領域Ｊａの白色は、赤色光源２１１Ｒ，緑色光源２１１Ｇ，青色光源２１１Ｂが高速に順次点灯し、これらが合わされることで白色が表現される。そのため、光強度検出部２７０からは、赤色、緑色、青色の光強度の出力信号が順次コントロールユニット３００（演算処理部３０６）に出力されることになるが、演算処理部３０６は、光強度検出部２７０から入力される赤色、緑色、青色の光強度の出力信号を一定期間（例えば、１フレーム期間）だけ積分し、この積分値を光強度検出部２７０の出力信号Ｑとして、ストライプ画像Ｊの移動量Ｐと対応づけて、演算処理部３０６が有する記憶領域（図示しない）に記憶する。このように、演算処理部３０６は、図５に示すように、ストライプ画像Ｊを所定のスライド移動量Ｐずつ移動させながら、光強度検出部２７０の出力信号Ｑとストライプ画像Ｊの移動量Ｐとを対応づけて記憶領域に記憶していくことで、図６に示すような、光強度検出部２７０の出力信号Ｑとストライプ画像Ｊの移動量Ｐとを対応づけた出力信号遷移データ（Ｎ０，Ｎ１，Ｎ２など）を取得する。

演算処理部３０６は、フォーカス状態を判定するフォーカスパラメータＦｉを、取得された出力信号遷移データの最大出力Ｑｍａｘと最小出力Ｑｍｉｎとの差から算出する（Ｆｉ＝Ｑｍａｘ−Ｑｍｉｎ）。透過スクリーン２６０上でフォーカスが合っている場合、ストライプ画像Ｊの高輝度領域Ｊａと低輝度領域Ｊｂとの境界が鮮明であるため、最大出力Ｑｍａｘと最小出力Ｑｍｉｎとの差（フォーカスパラメータＦｉ）が最大になり（図６における出力信号遷移データＮ２）、透過スクリーン２６０上でフォーカスが合っていない場合、ストライプ画像Ｊの高輝度領域Ｊａと低輝度領域Ｊｂとの境界が不鮮明であるため、最大出力Ｑｍａｘと最小出力Ｑｍｉｎとの差（フォーカスパラメータＦｉ）が小さくなる（図６における出力信号遷移データＮ０，Ｎ１）。以下にフォーカス調整処理動作について、図７を用いて説明する。

（フォーカス調整処理）
まず、ステップＳ１において、コントロールユニット３００は、ストライプ画像Ｊを光強度検出部２７０上に表示させる。光強度検出部２７０は、光強度検出孔２６１ａに照射された光の光強度を検出し、コントロールユニット３００に信号出力する。演算処理部３０６は、ステップＳ２において、上述したように、光強度検出部２７０から入力される赤色、緑色、青色の光強度の出力信号を一定期間だけ積分し、この積分値を光強度検出部２７０の出力信号Ｑとして、ストライプ画像Ｊの移動量Ｐと対応づけて、演算処理部３０６の記憶領域に記憶する。ステップＳ３において、コントロールユニット３００は、ストライプ画像Ｊの移動量Ｐが所定の量だけ移動したか判定し、所定量移動していない場合（ステップＳ３がＮｏ）、ストライプ画像Ｊを一定量（スライド移動量ｐ）移動させた後、ステップＳ２に移行し、ストライプ画像Ｊの移動量Ｐが所定の量だけ移動するまで（ステップＳ３がＹｅｓになるまで）、ステップＳ２，Ｓ３を繰り返す。

ストライプ画像Ｊの移動量Ｐが所定の量だけ移動した場合（ステップＳ３がＹｅｓになった場合）、記憶領域には、グラフ化した場合に図６に示すような、移動量Ｐに対応付けられた出力信号Ｑの遷移データ（例えば、出力信号遷移データＮ０）が記憶される。ステップＳ４において、演算処理部３０６は、出力信号遷移データＮ０の最大出力Ｑｍａｘと最小出力Ｑｍｉｎの差であるフォーカスパラメータＦ０を算出し、この算出したフォーカスパラメータＦ０を、ステップＳ５において、記憶領域に一時的に保持する。

ステップＳ６において、コントロールユニット３００は、最新のフォーカスパラメータＦｉと、その前に算出したフォーカスパラメータＦ（ｉ−１）とを比較する。Ｆｉ＜Ｆ（ｉ−１）でなかった場合（ステップＳ６でＮｏ）、移動機構２５０を介して投射手段２４０を移動させ、バックフォーカスＢＦを調整する。そして、コントロールユニット３００は、移動量Ｐを初期値に戻し、ステップＳ２に戻り、再び、移動量Ｐが所定の量だけ移動するまでの出力信号Ｑの遷移データ（例えば、図６における出力信号遷移データＮ１）を記憶し、フォーカスパラメータＦ１を記憶領域に保持する。

コントロールユニット３００は、ステップＳ６においてＦｉ＜Ｆ（ｉ−１）であった場合（ステップＳ６でＹｅｓ）、２番目に算出したフォーカスパラメータＦ１と最初に算出したフォーカスパラメータＦ０とを比較し、Ｆ１＜Ｆ０であるかを判定する（ステップＳ７）。コントロールユニット３００は、Ｆ１＜Ｆ０であった場合（ステップＳ７でＹｅｓ）、バックフォーカスＢＦの調整方向が、表示画像Ｍのフォーカスが外れる方向に移動していると判定し、バックフォーカスＢＦの調整方向を逆にし、ステップＳ２からやりなおすことで、２番目のフォーカスパラメータＦ１を算出し直す。斯かる構成により、バックフォーカスＢＦの調整方向が表示画像Ｍのフォーカスが外れる方向に移動していた場合でもバックフォーカスＢＦの調整方向を、表示画像Ｍのフォーカスが合う方向に自動的に修正することができる。

コントロールユニット３００は、ステップＳ７でＮｏであった場合、１つ前に算出したフォーカスパラメータＦ（ｉ−１）のときのバックフォーカスＢＦが最も透過スクリーン２６０の表面に表示画像Ｍのフォーカスが合ったと判定し、このフォーカスパラメータＦ（ｉ−１）を最大フォーカスパラメータＦａとして記憶領域に保持する（ステップＳ８）。次に、コントロールユニット３００は、最大フォーカスパラメータＦａを検出した際のバックフォーカスＢＦになるように、移動機構２５０を介して投射手段２４０を移動させ、バックフォーカスＢＦを調整する。

本発明は、以上に説明したとおり、光強度検出部２７０上にストライプ画像Ｊを表示し、このストライプ画像Ｊを移動させながら光強度検出部２７０により光強度を検出し、移動量Ｐに対応付けられた光強度検出部２７０の出力信号Ｑの遷移データを取得し、この出力信号Ｑの遷移データにおける最大出力Ｑｍａｘと最小出力Ｑｍｉｎとの差を求め、この最大出力Ｑｍａｘと最小出力Ｑｍｉｎとの差が最大になるように、投射手段２４０の位置（バックフォーカスＢＦ）を調整することで、撮像手段などの複雑な構成を用いることなく、簡単な構成で透過スクリーン２６０上に表示される表示画像Ｍのフォーカス調整をすることができる。

なお、本発明は上記実施形態及び図面によって限定されるものではない。これらに変更（構成要素の削除も含む）を加えることができるのはもちろんである。

以上の説明では、１つの光強度検出部２７０の出力信号Ｑに基づいて、最適なバックフォーカスＢＦを決定していたが、これに限らない。バックフォーカスＢＦを所定の値に設定し、図３に示す表示領域２６０ａの下側に配設される光強度検出部２７１と、図３に示す表示領域２６０ａの上側に配設される光強度検出部２７２と、の双方にストライプ画像Ｊを表示し、光強度検出部２７１で検出された光強度から算出されたフォーカスパラメータＦｉと、光強度検出部２７２で検出された光強度から算出されたフォーカスパラメータＦｉとの和が最大になるバックフォーカスＢＦを最適なバックフォーカスＢＦとするとよい。このように、表示画像Ｍ（表示領域２６０ａ）の中心を対称点とした位置に配設される複数（２つ）の光強度検出部２７０の検出信号から算出されるフォーカスパラメータＦｉ（最大出力Ｑｍａｘと最小出力Ｑｍｉｎとの差）の和に基づき、フォーカス調整することによって、複数（２つ）の光強度検出部２７０の間の表示画像Ｍを精度よくフォーカス調整することができる。

また、以上の説明では、フォーカスパラメータＦｉを、移動量Ｐに対応付けられた出力信号Ｑの最大出力Ｑｍａｘと最小出力Ｑｍｉｎとの差としていたが、これに限らず、単位時間あたりの光強度検出部２７０の出力信号の平均値や積分値としてもよい。また、最大出力Ｑｍａｘと最小出力Ｑｍｉｎとの比率を算出するように、フォーカスパラメータＦｉは、Ｆｉ＝（最大出力Ｑｍａｘ−最小出力Ｑｍｉｎ）／（最大出力Ｑｍａｘ＋最小出力Ｑｍｉｎ）により算出されてもよい。

また、以上の説明では、高輝度領域Ｊａは白色としていたが、これに限らず、高輝度領域Ｊａは、赤色、緑色、青色などの単色であってもよい。また、高輝度領域Ｊａを白色で表示しつつ、光強度検出部２７０において、いずれかの色の光強度のみを出力信号Ｑとしてコントロールユニット３００に出力するものであってもよい。

また、フォーカス調整処理は、表示画像Ｍを表示している間に、連続的、断続的に行なわれるものであってもよく、所定時間経過後や温度検出手段２３１による検出温度が所定値以上変化した場合に、フォーカス調整処理を行うものとしてもよい。また、連続的、断続的に算出されるフォーカスパラメータＦｉが、記憶領域に記憶された最大フォーカスパラメータＦａから所定値だけ離れた際、バックフォーカスＢＦを変更してもよい。斯かる構成により、バックフォーカスＢＦが頻繁に調整させることによる表示画像Ｍの表示状態が頻繁に変更されることを防止することができる。
また、温度検出手段２３１の温度変化の方向（温度上昇または温度低下）により、フォーカス調整処理を行う際の移動機構２５０の駆動方向（バックフォーカスＢＦの調整方向）を切り替えるように設定してもよい。

１００ ＨＵＤ装置（車両用表示装置）、１０ 筐体、２０ 表示器、２１０ 光出力部、２２１，２２２ 反射ミラー、２３０ 反射型表示素子、２３１ 温度検出手段、２４０ 投射手段、２５０ 移動機構、２６０ 透過スクリーン、２７０（２７１〜２７４） 光強度検出部、３０ 平面鏡、４０ 凹面鏡、５０ アクチュエータ、Ｃ 照明光、ＡＸ 回転軸線、ＢＦ バックフォーカス、Ｅ 観察者、Ｊ ストライプ画像、Ｋ 画像光、Ｌ 表示光、Ｍ 表示画像、Ｓ 光学経路、Ｖ 虚像、２００ フロントガラス、３００ コントロールユニット、３０１ 入力処理部、３０２ メモリ制御部、３０３ バッファ、３０４ メモリ、３０５ 描画制御部、３０６ 演算処理部、Ｊａ 高輝度領域、Ｊｂ 低輝度領域、Ｆｉ フォーカスパラメータ、Ｑ 出力信号、Ｑｍａｘ 最大出力、Ｑｍｉｎ 最小出力、Ｐ 移動量、２７０（２７１〜２７４） 光強度検出部

Claims (2)

1. 照明光を発する光源と、前記照明光を空間光変調して表示光として反射する反射型表示素子と、前記反射型表示素子で反射された前記表示光を拡大投射する投射手段と、前記投射手段が拡大投射した前記表示光を表示面にて結像する結像部材と、前記投射手段からの前記表示光の光強度を検出する光強度検出部と、を備え、前記反射型表示素子は、前記光強度検出部上に輝度の異なる領域を交互に有するテスト画像を移動させながら表示し、前記光強度検出部の出力信号に応じて、前記投射手段の位置を補正するフォーカス調整手段と、を備えたことを特徴とする車両用表示装置。
2. フォーカス調整手段は、前記光強度検出部の出力信号の最大値と最小値との差が最大になるように前記投射手段の位置を補正することを特徴とする車両用表示装置。

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