JP2007094130A - 光センサユニット及びこれを備えた車両用ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の被検出領域からの光を検出することができる光センサユニット及びこれを備えたヘッドアップディスプレイ装置を提供することである。
【解決手段】光センサユニット２０は、前方領域から入射する光Ｌ１（前方光Ｌ１）及び上方領域から入射する光Ｌ２（上方光Ｌ２）を集光するフレネルレンズ２１，２２と、フレネルレンズ２１，２２を透過した収束光のうち、前方光Ｌ１を反射させるとともに、上方光Ｌ２を透過させることにより双方の光Ｌ１，Ｌ２を同一方向へ導光するハーフミラー２３と、前方光Ｌ１を受光し、受光量に応じた受光信号Ｓａを出力する受光素子２４と、上方光Ｌ１を受光し、受光量に応じた受光信号Ｓｂを出力する受光素子２５とから構成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、複数の被検出領域からの受光量を検出することができる光センサユニット及び車両用ヘッドアップディスプレイ装置に関する。

例えば、車両周囲領域からの光を検出する光センサユニットとして、特許文献１に記載されているものが知られている。これは、路面領域からの光を検出する光センサと、車両前方領域からの光を検出する光センサとを備え、各光センサの受光量に応じた検出信号に基づいて各領域の輝度を算出し、それらの輝度に基づいてヘッドアップディスプレイの表示輝度を設定するものである。このように、複数の領域における輝度に基づいてヘッドアップディスプレイの表示輝度を設定することで運転者の視覚に適応した輝度調整を行い易いという利点がある。
特開平７−２６６９２３号公報

ところで、上記従来のセンサユニットは、１つの領域からの光しか検出することができないから、検出すべき領域の増加分に応じて光センサを増設しなければならない。このため、光センサが占有する設置スペースの増大、各センサから導出される信号線の配線の複雑化が懸念される。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、複数領域からの光を検出することができる光センサユニット及びこれを備えたヘッドアップディスプレイ装置を提供することである。

上記目的を達成するために請求項１の発明では、複数の被検出領域からの光を検出するための光センサユニットであって、複数の被検出領域からの光を入射し、これらの光を一方向へ誘導する導光手段と、一方向側に配置され、導光手段からの光を受光し、その受光量に応じた受光信号を出力する受光手段とを備えることを特徴としている。

請求項１の発明によれば、進行方向変更手段により、複数の被検出領域からの光が光検出領域に向けて出射され、これら被検出領域からの光が受光手段により受光される。これにより、複数の被検出領域における受光量を複合的に検出することができるため、各被検出領域毎に光センサユニットを設ける必要がなくなり、結局、設置スペース増大化・信号線配線の複雑化を抑止することができる。

請求項２の発明では、被検出領域からの光のうち、所定範囲からの光を選択的に導光手段へ入射させる入射光選択手段が備えられていることを特徴としている。

請求項２の発明では、入射光選択手段により被検出領域のうち所定範囲からの光を入射光に選択的に入射させるようにしているため、被検出領域のうち、ある特定の範囲（所定範囲）からの光を選択的に検出したい場合には好適な構成である。

請求項３の発明では、入射光選択手段はフレネルレンズにより構成されていることを特徴とするしている。これによれば、光センサユニットを小型化することが可能となる。

請求項４の発明では、受光手段は複数設けられており、各受光手段は複数の被検出領域からの光のうちいずれかの光を受光することを特徴としている。このようにすれば、被検出領域からの光をそれぞれ個別に検出することができるため、各被検出領域からの受光量を個別に検出するには好適な構成である。

請求項５の発明では、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の光センサユニットを備えたものであって、車両のウィンドシールドで表示像を反射させ、当該表示像を前記ウィンドシールド前方に投影された虚像として視認させる車両用ヘッドアップディスプレイ装置において、受光信号に基づいて表示像の表示輝度を調整する輝度調整手段を備えることを特徴としている。

これによれば、車両前方領域及び車両上方領域からの光に基づいてヘッドアップディスプレイ装置における表示像の表示輝度を設定することが可能となり、運転者の視覚特性に適合した輝度調整を行うことができる。

請求項６の発明では、複数の被検出領域には、車両の前方領域及び上方領域を含み、輝度調整手段はいずれか高い方の輝度に基づいて表示輝度を調整することを特徴としている。

運転者の視覚特性として高輝度領域に反応し易いということが挙げられる。また。この種のヘッドアップディスプレイでは、運転者に対して表示像を確実に視認させることを最優先としなければならないため、両輝度のうち高い方の輝度に基づいて表示輝度を決定する必要がある。この点、本実施形態では、前方領域又は上方領域のうちいずれか高い方の輝度に基づいて表示輝度を決定しているから、表示像を確実に視認させることができる。

＜第１実施形態＞
本発明に係る第１の実施形態について図１ないし図１０を参照して説明する。本実施形態は車両の前方領域及び上方領域（複数の被検出領域）からの光を受光する光センサユニット２０を備え、その受光量に基づいて表示像Ｉの表示輝度Ｂｃを調整するものである。当該ヘッドアップディスプレイ装置は、図１に示すように、表示器１０、光センサユニット２０、ＥＣＵ３０、及びメモリ４０から構成されている。

表示器は、図２に示すように、インストルメントパネル５０内に配置されており、当該インストルメントパネル５０に設けられた開口部から所定の情報を示した表示光を出射するものである。この表示光はウィンドシールド６０に形成された反射面で反射して、その表示像Ｉが車両前方に投影された虚像として車両前方の風景と重ねて運転者に視認される。図３に示すように、表示像Ｉの表示位置は運転者が車両を運転操作する際に確保されるべき運転視界領域Ａｄよりも下方に形成されており、運転者が車両前方領域Ａを視認しながら、この表示像Ｉを視認することができる。

光センサユニット２０は、前方領域及び上方領域からの光を検出するためのもので、例えばルームミラーの裏側、ルーフ前端部あるいはインストルメントパネル５０等に配置されている。この光センサユニット２０は、図４に示すように、前方領域から入射する光Ｌ１（前方光Ｌ１）及び上方領域から入射する光Ｌ２（上方光Ｌ２）を集光するフレネルレンズ２１，２２と、フレネルレンズ２１，２２を透過した収束光のうち、前方光Ｌ１を反射させるとともに、上方光Ｌ２を透過させることにより双方の光Ｌ１，Ｌ２を同一方向へ導光するハーフミラー２３と、前方光Ｌ１を受光し、受光量に応じた受光信号Ｓａを出力する受光素子２４と、上方光Ｌ１を受光し、受光量に応じた受光信号Ｓｂを出力する受光素子２５とから構成されている。

前方領域及び上方領域のうち光センサユニット２０が検出すべき検出範囲Ｒ１は以下のようにして選択される。前方領域において、運転者の視域Ｅの上端点Ｐ１１（下端点Ｐ１２）及び表示像Ｉ（虚像）の下端点Ｐ２２（上端点２１）を通る直線と、路面との交点Ｐ３１，Ｐ３２を検出範囲の下端（上端）とし、これら交点Ｐ３１，Ｐ３２間を上下方向検出範囲Ｒｖとして選択する。また、視域Ｅの右端点Ｐ１３（左端点Ｐ１４）及び表示像Ｉの左端点Ｐ２４（右端点Ｐ２３）を通る直線と、路面との交点Ｐ３３，Ｐ３４を検出範囲の左端（右端）とし、これら交点Ｐ３３，Ｐ３４間を左右方向検出範囲Ｒｈとして決定する（図５及び図６参照）。

従って、前方領域からの光を受けるフレネルレンズ２１，２２は、その検出角（上下方向検出角θｖ，左右方向検出角θｈ）が上述した検出範囲Ｒｖ，Ｒｈを包含するように設定されるとともに、当該検出範囲Ｒｖ，Ｒｈからの光を受け得る設置姿勢とされている。

上述した検出範囲Ｒｖ，Ｒｈの決定方法によると、フレネルレンズ２１の上下方向検出角θｖは表示像Ｉの上下方向の表示サイズｖと比例関係を有しており、左右方向検出角θｈは表示像Ｉの左右方向の表示サイズｈと比例関係を有している（図７参照）。従って、検出角θｖ，θｈは表示像Ｉの表示サイズに合わせて設定するため、設定される検出角θｖ，θｈは表示像Ｉの表示サイズに適合したものとなる。

また、上方領域においては、例えば垂直方向から所定角度前傾した方向を中心としてその周囲範囲を検出範囲として設定されるように、フレネルレンズ２２の検出角θ及び設置姿勢が設定されている。

ＥＣＵ３０は、車両に関する各種情報を表示像Ｉで表示するために表示器１０の表示動作を制御するとともに、表示像Ｉの表示輝度Ｂｃを調整するものである。当該ＥＣＵ３０は、車両各部に配置されたセンサ７０からの検出信号、車両動作情報、その他車載機器８０からの情報を受信可能に構成されており、表示像Ｉを車速等の車両動作情報、簡易ナビゲーション情報、ナイトビュー画像、あるいは各種警告情報として表示させるように表示器１０の表示動作を制御する。尚、表示する情報は、車両の動作状態に応じて自動的に選択されるようにしても良いし、あるいは操作スイッチ等の操作手段を設け、運転者がこれを操作することにより表示する情報を選択し得るように構成しても良い。

また、ＥＣＵ３０には、光センサユニット２０から出力される受光信号Ｓａ，Ｓｂを受信し、この受光信号Ｓａ，Ｓｂに基づいて、表示像Ｉの表示輝度を決定して調整するための輝度調整処理を実行する輝度調整手段として機能する。

メモリ４０には、表示輝度Ｂｃを調整する際にＥＣＵ３０が実行する輝度調整処理のフローチャートが記憶されているとともに、輝度調整処理時に用いれられ、表示輝度Ｂｃを決定するための表示輝度調整マップＭが記憶されている。

以下、本実施形態の作用についてＥＣＵ３０の動作を中心に説明する。ＥＣＵ３０は検出信号、各種情報に基づいて表示像Ｉに所定の情報を表示するために表示器１０の表示動作を制御するとともに、表示輝度Ｂｃを調整する輝度調整処理を実行する。

「輝度調整処理」
図８に示すように、まず、光センサユニット２０からの受光信号Ｓａ・Ｓｂを受信し（ステップＳ１０）、これらの受光信号Ｓａ・Ｓｂから前方領域における輝度Ｂａ及び情報領域における輝度Ｂｂを算出する（ステップＳ２０）。そして、輝度Ｂａと輝度Ｂｂとの大小比較を行う（ステップＳ３０）。

ここで、輝度Ｂａが輝度Ｂｂよりも高い、あるいは、輝度Ｂａと輝度Ｂｂとが同一である場合（ステップＳ３０でＹｅｓ）、輝度Ｂａに基づいて表示輝度Ｂｃを決定する（ステップＳ４０）。この表示輝度Ｂｃは、図９に示す輝度決定マップＭを用いて輝度Ｂａに対応する値が選択され、決定される。一方、輝度Ｂｂが輝度Ｂａよりも大である場合には（ステップＳ３０でＮｏ）、輝度Ｂｂに基づいて、上記と同様に調整すべき表示輝度Ｂｃを決定する。最後に、Ｂｃ表示輝度を上記処理で決定された輝度に調整するために、表示器１０に対して制御信号Ｓを送信する（ステップＳ５０）。

続いて、車両の周囲条件と、その条件による表示輝度Ｂｃの調整手順との関係について図１０を参照して説明する。車両の周囲条件としては、太陽光が車両前方から照射される順光状態及び車両後方側から照射される逆光状態からなる日射条件と、前方物体有り及び前方物体無しからなる車両の前方条件とを設定する。

順光状態、前方物体無しの場合には、太陽光がルーフにより遮られるため、前方輝度Ｂａの方が上方輝度Ｂｂよりも高くなるから、輝度Ｂａに基づいて表示輝度Ｂｃが決定される。また、順光状態、前方物体有りの場合にも、太陽光がルーフにより遮られるため、前方輝度Ｂａの方が上方輝度Ｂｂよりも高くなるから、輝度Ｂａに基づいて表示輝度が決定される。

一方、逆行状態、前方物体無しの場合には、前方領域及び上方領域共に太陽光からの光が入射するため、いずれか一方の輝度に基づいて表示輝度Ｂｃが決定される。また、逆光状態、前方物体物ありの場合には、前方物体により前方から入射する太陽光が遮られるため、上方輝度Ｂｂの方が前方輝度Ｂａよりも高くなるから、上方輝度Ｂｂに基づいて表示輝度が決定される。

ところで、運転者の視覚特性として高輝度領域に反応し易いということが挙げられる。また、この種のヘッドアップディスプレイでは、運転者に対して表示像Ｉを確実に視認させることを最優先としなければならないため、両輝度Ｂａ，Ｂｂのうち高い方の輝度に基づいて表示輝度Ｂｃを決定する必要がある。この点、本実施形態では、前方輝度又は上方輝度のうちいずれか高い方の輝度に基づいて表示輝度Ｂｃを決定しているから、表示像Ｉを確実に視認させることができる。

尚、本実施形態では、光センサユニット２０にフレネルレンズ２１，２２を備えた構成を示したが、これらを省略した構成としても良い。また、光を検出する複数の被検出領域としては、前方領域及び上方領域に限られず、例えば後方領域からの光を検出するようにしても良い。

＜第２の実施形態＞
本発明に係る第２の実施形態について図１１を参照して説明する。尚、上記実施形態と同一の部分についてはその説明を省略し、相違点のみを説明する。本実施形態は、光センサユニット２０に備えられる受光素子が１つとされているところが上記実施形態と相違している。従って、受光素子２６は前方光Ｌ１と上方光Ｌ２とを複合的に受光し、その受光量に応じた受光信号をＥＣＵ３０に対して送信するようになっている。そして、輝度調整処理において、ＥＣＵ３０は受光信号から輝度を算出し、この輝度に基づいて表示輝度Ｂｃを決定する。このようにしても、前方領域及び上方領域の輝度のうちいずれか高い方の輝度に基づいて表示輝度が調整されるため、表示像を確実に視認させることができる。

第１実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の全体構成を示したブロック図である。 表示像の表示位置を示した概念図である。 車室内前側のインストルメントパネル及びウィンドシールドを示した模式図である。 光センサユニットの構成を示した模式図である。 光センサユニットの検出範囲及び検出角を示した斜視図である。 光センサユニットの検出範囲及び検出角を示した上面図及び側面図である。 表示像の表示サイズと検出角との関係を示したグラフである。 輝度調整処理の内容を示したフローチャートである。 輝度調整マップを示した図である。 車両周囲条件と採用する輝度情報を示した表である。 第２実施形態における光センサユニットの構成を示した模式図である。

符号の説明

１０…表示器
２０…光センサユニット
３０…ＥＣＵ
４０…メモリ
５０…インストルメントパネル
６０…ウィンドシールド
Ａｉ…表示領域
Ｓａ，Ｓｂ…受光信号
Ｂａ…前方輝度
Ｂｂ…上方輝度
Ｂｃ…表示輝度
Ｒ１…検出範囲

Claims (6)

1. 複数の被検出領域からの光を検出するための光センサユニットであって、
   前記複数の被検出領域からの光を入射し、これらの光を一方向へ誘導する導光手段と、
   一方向側に配置され、前記導光手段からの光を受光し、その受光量に応じた受光信号を出力する受光手段とを備えることを特徴とする光センサユニット。
2. 前記被検出領域からの光のうち、所定範囲からの光を選択的に前記導光手段へ入射させる入射光選択手段が備えられていることを特徴とする請求項１に記載の光センサユニット。
3. 前記入射光選択手段はフレネルレンズにより構成されていることを特徴とする請求項２に記載の光センサユニット。
4. 前記受光手段は複数設けられており、各受光手段は前記複数の被検出領域からの光のうちいずれかの光を受光することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光センサユニット。
5. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の光センサユニットを備えたものであって、車両のウィンドシールドで表示像を反射させ、当該表示像を前記ウィンドシールド前方に投影された虚像として視認させる車両用ヘッドアップディスプレイ装置において、
   前記受光信号に基づいて前記表示像の表示輝度を調整する輝度調整手段を備え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。
6. 前記複数の被検出領域には、車両の前方領域及び上方領域を含み、前記輝度調整手段はいずれか高い方の輝度に基づいて前記表示輝度を調整することを特徴とする請求項５に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置。

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