JP2005138800A

JP2005138800A - ヘッドアップディスプレイ装置

Info

Publication number: JP2005138800A
Application number: JP2003380318A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Oeda; 正幸大枝; Teruo Yoshitomi; 輝雄吉富
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2003-11-10
Filing date: 2003-11-10
Publication date: 2005-06-02

Abstract

【課題】光源の消費電流や発熱量を抑制して見やすい表示を実現することができるヘッドアップディスプレイ装置を提供すること。
【解決手段】運転者が視線の変更を少なく見ることができるコンバイナを設け、光源から表示部へ投光することで像をコンバイナに投影するようLCD６１とLED３１を設け、LED３１の発光を制御する光源点灯制御部１を設けたヘッドアップディスプレイ装置において、外部光の輝度を検知する外部光センサ５１を用いた外部光センサ５１を設け、外部光に応じてLED３１を点滅制御させる点滅制御部１１を光源点灯制御部１に設けた。
【選択図】図６

Description

本発明は、視認性を向上させたヘッドアップディスプレイ装置の技術分野に属する。

従来においては、背景輝度検出装置と路面反射光検出装置を設け、背景輝度や路面反射光に応じた表示輝度や表示位置の調整を行っている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平７−２６６９２３号公報（第２−５頁、全図）

しかしながら、従来にあっては、単に表示輝度の上昇を行うと、背景輝度に対応するには相当の強力な光源を必要とし、そのための光源の消費電流や発熱量が増大してしまう。また、表示位置の変更では、運転視野への影響が大きくなったり、瞬時に表示位置を見つけ出せないものであった。

本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、光源の消費電流や発熱量を抑制して見やすい表示を実現することができるヘッドアップディスプレイ装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明では、運転者が視線の変更を少なく見ることができるコンバイナを設け、光源から表示部へ投光することで像を前記コンバイナに投影する投影手段を設け、前記投影手段を制御する制御部を設けたヘッドアップディスプレイ装置において、外部光の輝度を検知する外部光検知手段を設け、前記外部光に応じて前記光源を点滅制御させる点滅制御手段を前記制御部に設けたことを特徴とする。

なお、請求項３において、略１０Ｈｚとは、およそ２〜１０Ｈｚ程度を指し、人間が見て点滅とわかるものを指すものとする。

よって、本発明にあっては、消費電流と発熱量を抑制して、外部光に対応する見やすい表示を行うことができる。

以下、本発明のヘッドアップディスプレイ装置を実現する実施の形態を、請求項１，２，３，４に係る発明に対応する実施例に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
図１は実施例のヘッドアップディスプレイ装置のブロック図である。図２は実施例のヘッドアップディスプレイ装置の点滅制御と常時点灯制御の時間に対する輝度の状態を示す説明図である。図３は実施例のヘッドアップディスプレイ装置の制御部で実行される光源制御の処理の流れを示すフローチャート図である。図４は実施例のヘッドアップディスプレイ装置の外部光センサの例を示す説明図である。図５は実施例のヘッドアップディスプレイ装置の外部光センサの設置位置の例を示す説明図である。図６は実施例のヘッドアップディスプレイ装置の背景輝度と表示輝度、点滅の状態の関係を示す説明図である。

本実施例のヘッドアップディスプレイは、図１に示すように光源点灯制御部１、表示制御部２、発光部３、電源部４、外部光測定部５、車載機６を主な構成にしている。
光源点灯制御部１（制御部に相当する）は、発光部３のLED３１を１０Ｈｚ程度の強調点滅と、５０Ｈｚ以上の減光点滅とを行わせる点滅制御部１１（点滅制御手段に相当する）と、電源部４からの電力を蓄電して点灯・点滅の際に電源とあわせてLED３１発光に用いるように放電する蓄電部１２を備えている。

電源部４は、発光部３としてのLED３１及び光源点灯制御部１に給電を行う。また、電源部４は温度センサを備え、検知した温度を光源点灯制御部１に信号で送るようにしている。
発光部３（LED３１とLCD６１で投影手段に相当する）は、複数のLED３１で構成され、発光した光を表示部に投光する。また、発光部３は温度センサを備え、検知した温度を光源点灯制御部１に信号で送るようにしている。

車載機６は、表示部を含むものであり、図示しないが表示部はLCD６１で構成される。表示部のLCD６１はLED３１からの投光により、像を投影し、図示しない拡大ミラーで反射させた後、フロントウィンドウに設けるコンバイナ部分もしくは別体として設けたコンバイナに表示像を虚像で表示するものである。
表示制御部２は、車載機６等からの情報により画像処理等を行って画像データを生成し、画像信号を車載機６の表示部に出力する。また、表示制御部２は、外部光測定部５からの外部光情報により、表示像の輝度を決定し、光源点灯制御部１にその輝度の光源の明るさを要求する。

外部光測定部５（外部光検知手段に相当する）は、CCDカメラ等の外部光センサ５１と入力される外部光の輝度を処理・検出する処理部分からなり、外部光センサ５１の例としては、図４に示すようにCCDカメラの先端に円筒形をした筒を設けて、背景方向に向けることで指向性を持たせ背景光情報のみ測定することが可能なものが挙げられる。また、この外部光センサ５１の設置位置としては、図５に示すような位置が挙げられる。

次に、作用を説明する。

［光源点灯制御部での処理の流れ］
図３は実施例のヘッドアップディスプレイの光源点灯制御部１で実行される光源制御の処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。

ステップＳ１では、表示開始要求に従って処理をスタートする。

ステップＳ２では、LED３１により投光されるLCD６１の最大表示輝度より、外部光センサ５１で検知される外部光の方が大きいかどうかを判断し、外部光の方が大きい場合にはステップＳ８に移行し、外部光の方が大きくない場合にはステップＳ３に移行する。

ステップＳ３では、LED３１より投光されるLCD６１の最小表示輝度より、外部光センサ５１で検知される外部光の方が小さいかどうかを判断し、外部光の方が小さい場合にはステップＳ７に移行し、外部光の方が小さくない場合にはステップＳ４に移行する。

ステップＳ４では、LED３１が常時点灯する通常モードによりLCD６１に投光を行う。

ステップＳ５では、LED３１の投光によりLCD６１の像を虚像で表示させる表示をスタートさせる。

ステップＳ６では、表示を終了する。

ステップＳ７では、LED３１を５０Hz以上の目立たせない減光点滅を行う。

ステップＳ８では、LED３１を１０Hz程度の目立たせる強調点滅を行う。

［点滅制御について］
ここで、本実施例における点滅制御について、図２を用いて説明する。
LED３１を常時点灯させた場合の、時間に対する輝度の関係を図２(a)に示す。この場合の輝度を説明上、５とする。これに対し、図２(b)に示すように点滅制御を行う。つまり、点灯のためにLED３１へ入力する駆動電圧を点灯と消灯のデューティ比が１：１０となるように入力するようにし、蓄電部１２に一時的に蓄えた電力と電源部４の電力を合わせた電力によりパルス状に印加することにより、点滅制御上の点灯させた部分の輝度を図２(b)のように常時点灯の場合より大きくすることができる。実施例では光源をLED３１としているので、常時点灯の４倍程度の電流を流す（つまり４倍程度の輝度）ことができる。

［背景の輝度に対応した見やすい表示を行う作用］
本実施例のヘッドアップディスプレイでは、外部光センサ５１により検知する表示の背景となる背景輝度に対応して表示の光源の点灯・点滅を制御する。
〈1〉背景輝度が最大表示輝度以上に明るい場合
本実施例のヘッドアップディスプレイ装置において、フロントウィンドウもしくはコンバイナに虚像で表示する背景となる外部光による背景輝度が、LED３１により投光されるLCD６１により表示される表示輝度の最大値以上に明るい場合には、ステップＳ２で、このことを判断し、光源であるLED３１を点滅制御部１１により点滅させる。この点滅は２〜１０Hzの強調点滅となるようにし、運転者が見て点滅がわかる制御となるようにする。
外部光が強いことにより、表示は見づらくなっているが、点滅により目立つ効果により表示としては見やすくなる。
これにより、従来のように表示位置を変更したり、従来のような表示輝度を大きくするということなく、視認性を向上させる。
この強調点滅は、一定時間以上背景輝度が減少すれば解除する。

〈2〉背景輝度が通常表示範囲内の場合
外部光センサ５１で検知される背景輝度が、表示輝度の最大値と最小値の範囲内の場合には、ステップＳ２、ステップＳ３により、このことを判断し、ステップＳ４の処理で、通常表示として点滅制御部１１により光源の駆動デューティ比の周期を５０Hz以上とする強調制御を行う。ここで行う強調制御とは、常時点灯よりも高い輝度を得るデューティ比により点滅制御を行うものである。
比較的高速で点灯・消灯が繰り返されることにより、人間の残像効果で非常に明るい光源のように認識させることができる。
これにより、常時点灯に比べて輝度の向上が見込まれる目立たない点滅表示制御を行う。

〈3〉背景輝度が最小表示輝度以下に暗い場合
外部光センサ５１で検知される背景輝度が、表示輝度の最小値よりも暗い場合には、そのことをステップＳ３で判断し、ステップＳ７の処理で、５０Hz以上の目立たせない減光点滅を行う。ここで行う減光点滅とは、LED３１のデューティ駆において、点灯時間を消灯時間に対して短くなるようにして、瞬間的な輝度として常時点灯より大きくなるとしても消灯時間を含めると減光するようにしたものである。
これにより、表示が明るすぎる場合に対応して、目立たないように減光した点滅表示制御を行う。

上記の〈1〉〜〈3〉に示すように、外光による背景輝度に対応する表示輝度となるよう図６に示す制御を行う。
また、背景輝度が通常表示範囲内において、強調制御するほどの必要性がないなどの場合には、LED３１を常時点灯させる制御モードを設けるようにしてもよい。

［消費電力や電源容量への作用］
LED３１の点滅制御を行うようにすると、常時点灯の場合に比べ、図２のような輝度と時間のグラフ上におけるトータルの面積は小さくなる。よって、消費電力は点滅制御の方が小さくなる。また、消費電力を同じとすれば最大輝度は点滅制御の方が大きくできることになる。
よって、消費電流を抑制することができ、明るい表示を、消費電流を増大させることなく実現させることができる。
また、本実施例では、蓄電部１２を設けて、LED３１の消灯時に蓄電を行うようにしているので、消費電流を平滑化することになり、電気容量の低容量化を行う。
さらに、常時点灯させるモードを制御に組み込んでいる場合には、電源供給電圧が低下した際にも、常時点灯から点滅制御に変更して消費電流を低減させる。

［発熱の抑制作用］
LED３１に通電し発光させると、通電時間にほぼ比例して発熱量がサーチレートするまで上昇することになる。よって、通電時間を短くすれば発熱量は非常に抑えられることになる。
本実施例では、LED３１をデューティ駆動で点滅制御しているので、連続して通電される時間は非常に短いため発熱量を非常に抑制する。
また、本実施例では、LED３１を用いた発光部３と電源部４に温度センサを設けているので、制御中に常時点灯を組み込んでいる場合において、常時点灯が続いたり、LED３１の温度上昇が大きい場合は、常時点灯から点滅制御に切替えるようにして、発熱量をさらに抑制する。

［類似色条件に対する制御］
本実施例では、外部光センサ５１として、CCDカメラを用いているので表示の背景となる外部光の輝度を検知するとともに背景色を検知することも行う。
このようにして外部光センサ５１で得た背景色と、表示制御部２で処理する表示色を比較し、背景色と表示色が同じ、もしくは類似している場合を類似色条件成立とする。
通常の状態におけるLED３１の制御を常時点灯させる制御としておき、上記の背景輝度条件（背景輝度に対し表示輝度が最大最小値に収まる範囲）と類似色条件のどちらか条件からはずれる場合が一定時間続けば点滅制御を開始し、その後、背景輝度条件と類似色条件が一定時間問題なければ点滅制御を終了するようにしてもよい。もちろん、通常の制御を点滅制御の強調制御としてもよい。

次に、効果を説明する。

実施例のヘッドアップディスプレイ装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1)運転者が視線の変更を少なく見ることができるコンバイナを設け、光源から表示部へ投光することで像をコンバイナに投影するようLCD６１とLED３１を設け、LED３１の発光を制御する光源点灯制御部１を設けたヘッドアップディスプレイ装置において、外部光の輝度を検知する外部光センサ５１を用いた外部光センサ５１を設け、外部光に応じてLED３１を点滅制御させる点滅制御部１１を光源点灯制御部１に設けたため、消費電流と発熱量を抑制して、外部光に対応する見やすい表示を行うことができる。

(2)光源点灯制御部１が、外部光の輝度に応じて、運転者が点滅とわかる周期の点滅制御と点滅が目立たない周期の点滅制御とを行うようにしたため、外部光の状況変化のそれぞれの場合に対応し、外部光の輝度が大きい場合には点滅とわかる周期にして表示の内容を運転者に目立たせるようにして視認させるようにでき、外部光の輝度が小さい場合には点滅とわからない周期の強調制御にして見やすく表示するようにできる。

(3)光源点灯制御部１が、常時点灯の際のLED３１で投光されるLCD６１の最大表示輝度より外部光の輝度が大きい場合には、光源を略１０Ｈｚで点滅させるようにしたため、運転者から見て点滅とわかる制御にし、背景に対して表示を目立たせるようにして、背景輝度が大きい場合でも表示の視認性を向上させることができる。

(4)光源点灯制御部１が、常時点灯の際のLED３１で投光されるLCD６１の最小表示輝度より外部光の輝度が小さい場合には、光源を５０Ｈｚ以上で点滅させるようにしたため、運転者から見て点滅とわかない制御にし、表示が明るすぎて見難くならないようにして、見やすい表示を行うことができる。

以上、本発明のヘッドアップディスプレイ装置を実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
例えば、実施例では、LEDを発光させるようにしたが、他の電気制御できる発光体を用いるようにしてもよい。
実施例では、背景輝度条件として、外部光輝度（背景輝度）と最大表示輝度、最小表示輝度とを比較して、対応する点滅制御を行うようにしているが、表示輝度と検知される背景輝度の関係は、取り付け車両のレイアウトによって異なるため、背景輝度と表示範囲の単なる比較ではないように係数を掛けるなどしてもよい。

実施例のヘッドアップディスプレイ装置のブロック図である。実施例のヘッドアップディスプレイ装置の点滅制御と常時点灯制御の時間に対する輝度の状態を示す説明図である。実施例のヘッドアップディスプレイ装置の制御部で実行される光源制御の処理の流れを示すフローチャート図である。実施例のヘッドアップディスプレイ装置の外部光センサの例を示す説明図である。実施例のヘッドアップディスプレイ装置の外部光センサの設置位置の例を示す説明図である。実施例のヘッドアップディスプレイ装置の背景輝度と表示輝度、点滅の状態の関係を示す説明図である。

符号の説明

１光源点灯制御部
１１点滅制御部
１２蓄電部
２表示制御部
３発光部
３１ LED
４電源部
５外部光測定部
５１外部光センサ
６車載機
６１ LCD
２０（常時点灯制御において）通電させていることを示す部分
３０（点滅制御において）通電させていることを示す部分
Ｃ車両

Claims

運転者が視線の変更を少なく見ることができるコンバイナを設け、光源から表示部へ投光することで像を前記コンバイナに投影する投影手段を設け、前記投影手段を制御する制御部を設けたヘッドアップディスプレイ装置において、
外部光の輝度を検知する外部光検知手段を設け、
前記外部光に応じて前記光源を点滅制御させる点滅制御手段を前記制御部に設けたことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
請求項１に記載されたヘッドアップディスプレイ装置において、
前記制御部が、
外部光の輝度に応じて、運転者が点滅とわかる周期の点滅制御と点滅が目立たない周期の点滅制御とを行うようにしたことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
請求項２に記載されたヘッドアップディスプレイ装置において、
前記制御部が、
常時点灯の際の前記表示部の最大表示輝度より外部光の輝度が大きい場合には、光源を略１０Ｈｚで点滅させるようにしたことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
請求項３に記載されたヘッドアップディスプレイ装置において、
前記制御部が、
常時点灯の際の前記表示部の最小表示輝度より外部光の輝度が小さい場合には、光源を５０Ｈｚ以上で点滅させるようにしたことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。