CN116819776A - 显示装置 - Google Patents

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Abstract

一种即使在行驶车道宽度狭窄的道路上也能够确保实际场景的视认性的显示装置。显示装置包括：车辆信息获取部(61a)，其获取车辆的当前行驶信息；道路形态信息获取部(61b)，其获取包括所述车辆的当前位置信息和所述车辆的行进方向上的行驶路线的车道宽度的道路形态信息；图像生成部(62)，其生成图像数据；显示部(2)，其显示所述图像数据；以及控制部(61)，其基于来自所述车辆信息获取部(61a)和所述道路形态信息获取部(61b)的信息，使所述图像生成部(62)生成所述图像数据，并将所述图像数据显示于所述显示部(2)，其中，所述控制部(61)在所述车道宽度为规定的阈值以下时，使所述图像生成部(62)生成降低了视认性的所述图像数据。

Description

显示装置
技术领域
本发明涉及一种用于车辆等的显示装置。
背景技术
作为以往的车辆用的显示装置，例如已知如平视显示器那样将各种信息等的图像叠加显示在实际场景上的技术。专利文献1公开了一种平视显示器，其在挡风玻璃上，除了显示车速、限制速度等的图像以外，还沿着本车辆的行驶路径显示表示车辆的行进方向的图像等。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2020-060435号公报
发明内容
然而，在行驶车道宽度狭窄的道路上，存在以下问题：作为实际场景的行驶车道等的视认性因平视显示器所显示的图像而降低，对驾驶员来说会感到图像繁琐。
本发明是考虑到这样的情况而完成的，其目的在于提供一种即使在行驶车道宽度狭窄的道路上也能够确保实际场景的视认性的显示装置。
为了解决上述的课题，本发明的显示装置包括：车辆信息获取部61a，其获取车辆的当前行驶信息；道路形态信息获取部61b，其获取包括所述车辆的当前位置信息和所述车辆的行进方向上的行驶路线的车道宽度的道路形态信息；图像生成部62，其生成图像数据；显示部2，其显示所述图像数据；以及控制部61，其基于来自所述车辆信息获取部61a和所述道路形态信息获取部61b的信息，使所述图像生成部62生成所述图像数据，并将所述图像数据显示于所述显示部2，其中，所述控制部61在所述车道宽度为规定的阈值以下时，使所述图像生成部62生成降低了视认性的所述图像数据。
附图说明
图1是表示本发明的显示装置的第一实施方式的系统结构例的图。
图2是表示第一实施方式的显示例的图。
图3是表示第一实施方式的车道宽度和图像的亮度比率的曲线图。
图4是表示第一实施方式的车道宽度和图像的大小比率的曲线图。
图5是表示应用了第一实施方式的本发明技术方案的显示例的图。
图6是表示应用了本发明的显示装置的第二实施方式的车道宽度和亮度比率的曲线图。
图7是表示应用了本发明的显示装置的第三实施方式的车道宽度和亮度比率的曲线图。
图8是表示应用了本发明的显示装置的第四实施方式的车道宽度和亮度比率的曲线图。
图9是表示本发明的显示装置的第五实施方式的俯视角度的图。
具体实施方式
参照附图对本发明的显示装置的实施方式进行说明。本发明的显示装置能够应用于例如搭载于汽车、二轮车等车辆、船舶、农业机械和建筑机械的显示装置。在本实施方式中，使用以下例子进行说明：显示装置是搭载于车辆即汽车并基于从车辆获取的各种信息等显示所需的信息的平视显示器(HUD：Head Up Display)装置。
在以下说明中，“前”、“后”、“上”、“下”、“右”和“左”遵从图中的定义“Fr.”、“Re.”、“To.”、“Bo.”、“R”和“L”。另外，“前”是车辆的行进方向且是观察该行进方向的驾驶员的视线方向，“上”是驾驶员的头的方向，“右”是驾驶员的右手侧。
(第一实施方式)
如图1所示，车辆具有HUD装置100、挡风玻璃200、操作部300、车辆ECU400、导航装置500、前方摄像装置600、俯仰角传感器700、视线传感器800和仪表板(未图示)。
挡风玻璃200由配置在坐在车辆的驾驶席上的驾驶员(观看者)M的前方的透明的玻璃或合成树脂构成。挡风玻璃200将来自凹面镜3的显示光L向车辆的驾驶员M反射。
操作部300由配置于仪表板、方向盘的开关等构成，能够改变HUD装置100的图像的明亮度的设定值。
车辆ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元)400从设置于车辆的各种传感器获取本车辆的状态信息(例如ACC开关、IGN开关的接通/断开状态、行驶距离、车速、加速踏板开度、制动踏板开度、发动机节气门开度、喷射器燃料喷射量、发动机转速、电机转速、方向盘转向角、档位、驾驶模式、各种警告状态、姿势(俯仰角、侧倾角、横摆角)、车辆的振动信息等)，并控制车辆的动作。
导航装置500是驾驶席与副驾驶席之间的仪表板上配置的汽车导航系统，其基于由GPS(Global Positioning System：全球定位系统)接收部(未图示)接收到的GPS信号和时刻信息，确定并显示车辆的当前位置，并且基于车辆的当前位置和存储在装置内的地图信息进行车辆向目的地的行驶路线引导。
前方摄像装置600例如由照相机、前方毫米波雷达、超声波传感器、红外线传感器等构成，在车辆的内外配置有多个，检测车辆的外部环境中存在的人、建筑物、其他车辆等对象物的位置、其内容。
俯仰角传感器700配置于车辆的底盘，是以俯仰角检测因车辆的乘员的平衡、货物等的平衡而变化的车辆姿势的传感器。具体而言，俯仰角传感器700检测车辆在前后方向上向上方或向下方的倾斜，例如，车辆的前方比后方朝上时为+2°、车辆的前方比后方朝下时为-2°。
视线传感器800配置于仪表板或HUD装置100等，主要由近红外光源和照相机构成，检测驾驶员M的眼睛的位置、视线方向。
HUD装置100搭载在车辆的仪表板内。HUD装置100主要具有光源1、显示器(显示部)2、凹面镜(反射部件)3、驱动部4、壳体5和电路基板6。
在HUD装置100中，接受光源1发出的光，使表示显示器2显示的图像的显示光L由中继光学系统即凹面镜3反射，并投影到挡风玻璃200(投影部件)上。驾驶员M将被挡风玻璃200反射的显示光L作为虚像V进行观看。由此，图像经由挡风玻璃200(在挡风玻璃200的前方)显示于与驾驶员M观看的实景重合的虚拟区域。
HUD装置100所显示的图像(虚拟对象或内容)例如有车速、发动机转速、剩余燃料量(能量剩余量)、ODO/TRIP、燃料消费率、外部气温、导航(行驶车道)信息、主动巡航控制显示、交通标识(限制速度、车道信息、停止、禁止超车、禁止进入等)、通知与前方车辆接近的警告、超车车辆警告、车道偏离警告、手制动器显示、安全带警告、其他与行驶相关的信息、电话、邮件的来电通知、音乐、收音机、TV等的文本信息、当前时刻等。
光源1例如由芯片型发光二极管(LED：Light Emitting Diode)构成，朝向显示器2发出光。
显示器2例如由TFT(Thin Film Transistor：薄膜晶体管)型的液晶显示器构成，其在四边形状的显示面上显示图像，接受光源1发出的光并将表示图像的显示光L朝向凹面镜3射出。另外，显示器2也可以具有投影仪和构成显示面的屏幕。
凹面镜3例如由三维曲面形状的镜子构成，具有作为放大镜的功能，将显示器2所显示的显示光L放大并向挡风玻璃200侧反射。即，驾驶员M观看的虚像V是显示器2所显示的图像被放大后的图像。
驱动部4例如由可动磁铁式驱动装置、步进电机等构成，根据来自控制部61的信号旋转凹面镜3的位置，变更向挡风玻璃200投影的显示光L的位置，供驾驶员M观看显示光L。
壳体5由箱状的合成树脂构成，在其内部收纳光源1、显示器2、凹面镜3、驱动部4和电路基板6。壳体5经由安装部件(未图示)固定于仪表板。
电路基板6例如由FR-4(Flame Retardant-4)等平板状的玻璃环氧类基材等的硬质印刷基板构成。电路基板6安装光源1、IC(Integrated Circuit：集成电路)芯片、电阻、电容器等各种电路部件，通过布线图案将各种电路部件连接而构成电路。IC芯片具有控制部61和图像生成部62。电路基板6与显示器2和驱动部4电连接，控制它们和光源1的驱动。电路基板6经由例如CAN(Controller Area Network：控制器域网)总线与操作部300、车辆ECU400、导航装置500、前方摄像装置600、俯仰角传感器700、视线传感器800连接。
控制部61例如由微型计算机构成，该微型计算机由CPU(Central ProcessingUnit：中央处理单元)、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)、ROM(Read OnlyMemory：只读存储器)、输入输出接口等构成。控制部61按照写入ROM的程序来执行规定的运算处理。控制部61至少具有车辆信息获取部61a和道路形态信息获取部61b。ROM存储程序、数据，存储图4、图5所示的数据(曲线图)、与车辆信息获取部61a、道路形态信息获取部61b的信息相关联的图像。控制部61进行以下控制：在产生了向驾驶员M传递信息的必要性的时机使图像生成部62生成图像，并将所生成的图像信号显示于显示器2。
车辆信息获取部61a从车辆ECU400、俯仰角传感器700获取本车辆的行驶信息，并进行收集和管理(也包括控制)。
道路形态信息获取部61b根据车辆的当前位置信息和行驶路线的信息获取车辆的行进方向上的道路形态信息。在此，道路形态信息是指与道路形态相关的信息，该道路形态与本车辆正在行驶的行驶路线在车辆的行进方向上的路线形状(包括弯道形状)、行驶车道宽度等相关。车辆的当前位置信息、行驶路线的信息从导航装置500、前方摄像装置600获取。
图像生成部62由被称为GDC(Graphics Display Controller：图形显示控制器)的IC芯片构成，基于控制部61的指令，从ROM读出必要的信息，执行将要显示于显示器2的图像的描绘处理，并生成图像。例如，如图2所示，图像生成部62基于本车辆的行驶位置和道路形态信息生成表示行驶路线的图像即行驶路线图像G1，基于与速度限制相关的道路交通信息生成表示限制速度的图像即标识图像G2。图像生成部62将生成的图像数据转换为用于对挡风玻璃200描绘图像的图像信号。
HUD装置100例如以日本的一般国道的宽度或者高速公路的宽度即3.5m为基准来生成图像。于是，如图2所示，在道路的宽度为比3.5m窄的2.5m的情况下，行驶路线图像G1覆盖道路的宽度的大部分，因此存在驾驶员M对道路的视认性降低这样的问题点。此外，行驶路线图像G1从道路超出而涉及人行道或路缘带，因此存在驾驶员M难以注意到人行道、路缘带的人、建筑物、其他车辆等对象物这样的问题点。
考虑到这一点，本实施方式中的HUD装置100在车道宽度为规定的阈值以下时，降低了图像的视认性。
控制部61对图像具有视认性信息。视认性信息包括图像的明亮度即亮度信息、图像的大小即大小信息、图像的色调即对比度信息等。这些视认性信息具有优先级，亮度信息的优先级最高，大小信息的优先级次高，对比度信息被设定为最低的优先级。
控制部61针对每个视认性信息具有与道路的宽度的阈值对应的数值。如图3所示，亮度信息具有3.5m、2.75m和2m这样的规定的阈值，对于图像的亮度，在道路的宽度为3.5m以上时以100％的比率进行显示，在道路的宽度为3.5m以下且2.75m以上时以90％的比率进行显示，在道路的宽度为2.75m以下且2m以上时以80％的比率进行显示，在道路的宽度为2m以下时以70％的比率进行显示。
如图4所示，大小信息具有以下数据：对于图像的大小，在道路的宽度为3.5m以上时以100％的比率进行显示，在道路的宽度为3.5m以下且2.75m以上时以95％的比率进行显示，在道路的宽度为2.75m以下且2m以上时以90％的比率进行显示，在道路的宽度为2m以下时以85％的比率进行显示。同样地，虽然未图示，但对比度信息也具有与道路的宽度对应的对比度比率。
控制部61从道路形态信息获取部61b取得道路的宽度信息，以与道路的宽度相符的视认性将图像显示于显示器2。例如，关于亮度信息，当在车辆的行驶过程中宽度变化时，控制部61判定宽度是否为3.5m以上，在3.5m以上的情况下，显示亮度比率为100％的图像，在3.5m以下的情况下，判定宽度是否为2.75m以上。接着，在宽度为2.75m以上的情况下，显示亮度比率为90％的图像，在2.75m以下的情况下，判定宽度是否为2m以上。接着，在宽度为2m以上的情况下，显示亮度比率为80％的图像，在2m以下的情况下，显示亮度比率为70％的图像。关于大小信息和对比度信息，控制部61也以同样的步骤显示图像。
当在车辆的行驶过程中宽度变化时，控制部61使亮度信息变化并且使大小信息、对比度信息同时变化。例如，图5示出将本发明应用于图1的显示的一例。在道路的宽度为2.5m的情况下，控制部61显示亮度比率为80％且大小比率为90％的图像。行驶路线图像G1和标识图像G2变成亮度和大小降低的行驶路线图像G11和标识图像G21。
通过这样显示，能够在道路的宽度内显示行驶路线图像G11，因此能够兼顾道路和图像的视认性。此外，能够兼顾人行道、路缘带的人、建筑物和图像的视认性。
(第二实施方式)
参照图6对本发明的显示装置的第二实施方式进行说明。对与上述第一实施方式相同的部分、等同的部分标注相同的附图标记进行说明。
如图3、图5所示，控制部61具有按每个规定的阈值阶段性地降低视认性的视认性信息，而在本实施方式中，控制部61使视认性信息的降低以非线性特性变化。
例如，如图6所示，关于亮度信息，控制部61具有3.5m、2m这样的规定的阈值，对于图像的亮度，在道路的宽度为3.5m以上时以100％的比率进行显示，在3.5m以下且2m以上时以被称为伽马曲线的非线性特性进行显示，在2m以下时以85％的比率进行显示。
在此，用以下公式表示伽马曲线下的亮度比率。在本发明中，设定为γ(伽马)＝2.2。
变更后的亮度比率(％)＝((变更前的亮度比率/100)^(1/γ))*100
当在车辆的行驶过程中宽度变化时，控制部61判定宽度是否为3.5m以上，在3.5m以上的情况下，显示亮度比率为100％的图像，在3.5m以下的情况下，判定宽度是否为2m以上。接着，在宽度为2m以上的情况下，计算上述公式，显示与计算结果对应的亮度比率的图像(例如，在宽度为2.75m的情况下，显示亮度比率为88％的图像)，在2m以下的情况下，显示亮度比率为85％的图像。关于大小信息和对比度信息，控制部61也以同样的步骤显示图像。
通过这样显示，驾驶员(人)M的眼睛可以看到视认性信息的变化(灵敏度)平滑(自然)地改变，因此能够降低视认性的变化的不适感。
(第三实施方式)
参照图7对本发明的显示装置的第三实施方式进行说明。对与上述第一实施方式相同的部分、等同的部分标注相同的附图标记进行说明。
控制部61根据车辆信息获取部61a的车辆的俯仰角获取俯仰角信息，在俯仰角信息为规定的阈值以上的情况下，进一步降低视认性信息。例如，控制部61在俯仰角的阈值被设定为+1度的情况下，若从车辆信息获取部61a取得的俯仰角为+1.2度，则进一步降低视认性信息。
例如，如图7所示，关于亮度信息，当在车辆的行驶过程中宽度变化时，控制部61判定宽度是否为3.5m以上，在3.5m以上的情况下，显示亮度比率为100％的图像，在3.5m以下的情况下，判定宽度是否为2.75m以上。接着，在宽度为2.75m以上的情况下，显示从亮度比率为90％的图像进一步降低了5％的亮度比率为85％的图像，在2.75m以下的情况下，判定宽度是否为2m以上。以下相同。
通过这样显示，当车辆的前方朝上时，从驾驶员M观察，图像的位置接近更远方的位置(中心视野)，远方的实际场景的视认性降低，但由于进一步降低图像的视认性，因此能够兼顾道路和图像的视认性。
(第四实施方式)
参照图8对本发明的显示装置的第四实施方式进行说明。对与上述第一实施方式相同的部分、等同的部分标注相同的附图标记进行说明。
控制部61在根据道路形态信息获取部61b的路缘带信息可知路缘带的宽度为规定的阈值以上的情况下，抑制视认性信息的降低。例如，控制部61在路缘带的宽度的阈值被设定为0.5m的情况下，若从道路形态信息获取部61b取得的路缘带的宽度为1m，则抑制视认性信息的降低。
例如，如图8所示，关于亮度信息，当在车辆的行驶过程中宽度变化时，控制部61判定宽度是否为3.5m以上，在3.5m以上的情况下，显示亮度比率为100％的图像，在3.5m以下的情况下，判定宽度是否为2.75m以上。接着，在宽度为2.75m以上的情况下，显示从亮度比率为90％的图像上升了5％的亮度比率为95％的图像，在宽度为2.75m以下的情况下，判定宽度是否为2m以上。以下相同。
通过这样显示，能够在包括路缘带的道路的宽度内显示行驶路线图像G11，因此能够兼顾道路和图像的视认性。
(第五实施方式)
参照图7、图9对本发明的显示装置的第五实施方式进行说明。对与上述第一实施方式相同的部分、等同的部分标注相同的附图标记进行说明。
如图9所示，控制部61根据车辆信息获取部61a的驾驶员M的眼睛的位置和根据驱动部4的旋转角度估计的虚像V的显示位置，来计算俯视角度θ，即驾驶员M水平地观察道路的方向与驾驶员M观察虚像V的方向之间的角度。控制部61在俯视角度θ为规定的阈值以下的情况下，进一步降低视认性信息。例如，控制部61在俯视角度θ的阈值被设定为1度的情况下，若从车辆信息获取部61a取得的俯视角度θ为2度，则抑制视认性信息的降低。
例如，如图7所示，关于亮度信息，当在车辆的行驶过程中宽度变化时，控制部61判定宽度是否为3.5m以上，在3.5m以上的情况下，显示亮度比率为100％的图像，在3.5m以下的情况下，判定宽度是否为2.75m以上。接着，在宽度为2.75m以上的情况下，显示从亮度比率为90％的图像进一步降低了5％的亮度比率为85％的图像，在2.75m以下的情况下，判定宽度是否为2m以上。以下相同。
通过这样显示，当俯视角度θ变大时，从驾驶员M观察，图像的位置接近更远方的位置(中心视野)，远方的实际场景的视认性降低，但由于进一步降低图像的视认性，因此能够兼顾道路和图像的视认性。
对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子示出的，并不意图限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种方式实施，在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围或主旨内，并且包含在权利要求书所记载的发明及其等同范围内。
本发明除了本实施方式以外，还能够应用于使用了所谓激光光源的HUD、进行AR显示的HUD、进行3D显示的HUD、使用DMD元件的HUD、将虚像V相对于驾驶员M的视线倾斜地显示的HUD、具有多个虚像V的HUD等。
对HUD装置100的投影部件为挡风玻璃200的例子进行了说明，但例如也可以代之以投影于组合器。
示出了将本发明应用于HUD装置100的例子，但例如也可以应用于液晶显示器、有机EL显示器所显示的图像。
在第一实施方式中，如图3、4所示，将视认性信息按每个规定的阈值阶段性地变更其比率，但例如也可以以线性特性变化。
在第四实施方式中，对路缘带的宽度设定规定的阈值，但例如也可以对包括人行道和路缘带的宽度设定规定的阈值。
在第五实施方式中，对俯视角度θ设定规定的阈值，但例如也可以对驾驶员M的眼睛的上下的位置设定规定的阈值。例如，也可以是，当将驾驶员M的眼点的中心位置设定为规定的阈值时，在驾驶员M的眼睛的位置比该阈值低的情况下，进一步降低视认性信息。
附图标记说明
1：光源；
2：显示器(显示部)；
3：凹面镜；
4：驱动部；
5：壳体；
6：电路基板；
61：控制部；
61a：车辆信息获取部；
61b：道路形态信息获取部；
62：图像生成部；
100：HUD装置；
200：挡风玻璃；
300：操作部；
400：车辆ECU；
500：导航装置；
600：前方摄像装置；
700：俯仰角传感器；
800：视线传感器；
G1：行驶路线图像；
G11：行驶路线图像；
G2：标识图像；
G21：标识图像；
L：显示光；
M：驾驶员(观看者)；
V：虚像；
θ：俯视角度。

Claims (8)

1.一种显示装置，
该显示装置包括：
车辆信息获取部，其获取车辆的当前行驶信息；
道路形态信息获取部，其获取包括所述车辆的当前位置信息和所述车辆的行进方向上的行驶路线的车道宽度的道路形态信息；
图像生成部，其生成图像数据；
显示部，其显示所述图像数据；以及
控制部，其基于来自所述车辆信息获取部和所述道路形态信息获取部的信息，使所述图像生成部生成所述图像数据，并将所述图像数据显示于所述显示部，
该显示装置的特征在于，
所述控制部在所述车道宽度为规定的阈值以下时，使所述图像生成部生成降低了视认性的所述图像数据。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，
所述控制部使视认性信息的降低以非线性特性变化。
3.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，
所述车辆信息获取部获取所述车辆的俯仰角即俯仰角信息，
所述控制部在所述俯仰角为规定的阈值以上时即车辆前方朝上时，进一步降低视认性信息。
4.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，
所述道路形态信息获取部获取路缘带的宽度即路缘带信息，
所述控制部在所述宽度为规定的阈值以上时，抑制视认性信息的降低。
5.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，
所述车辆信息获取部检测车辆的驾驶员的眼睛的位置，
所述控制部根据所述眼睛的位置计算所述驾驶员的俯视角度，在所述俯视角度为规定的阈值以下时，降低视认性信息。
6.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，
所述视认性包括所述图像数据的亮度、大小和对比度，所述降低的优先级为所述亮度最高、所述对比度最低。
7.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，
所述规定的阈值是一般国道的宽度或高速公路的宽度。
8.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，具备：
投影部件，其配置于所述车辆的驾驶员的前方；
反射部件，其将所述显示部的所述图像向所述投影部件反射；以及
驱动部，其变更所述反射部件的位置并将所述图像向所述驾驶员可视认的位置变更。
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