JP2009196473A

JP2009196473A - 車両用ヘッドアップディスプレイ装置

Info

Publication number: JP2009196473A
Application number: JP2008039262A
Authority: JP
Inventors: Naoyuki Aoki; 直之青木
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2008-02-20
Filing date: 2008-02-20
Publication date: 2009-09-03

Abstract

【課題】運転者の目の位置に基づいて情報像の虚像の表示位置を変更可能な車両用ヘッドアップディスプレイ装置において、運転者の好みに合わせて情報像の虚像を表示させる。
【解決手段】車両用ヘッドアップディスプレイ装置１は、インストルメントパネル１１内に配置されると共に、情報を表す情報像２１０を表示して情報像２１０の光をフロントガラス１２の内面側へ発する表示手段２と、内面側に配置されると共に、光反射性と光透過性とを有する半透光性部材７であって、情報像２１０の光を運転者側に反射して情報像２１０を虚像２１１Ｂとして表示させる半透光性部材７と、運転者の目Ｍの位置Ｎ１，Ｎ２を検出する位置検出手段６１と、位置検出手段６１による検出位置に基づいて、虚像２１１Ｂを表示させる表示位置Ｒ２１，Ｒ２２を変更する変更手段と、変更手段を作動と停止で切り替える切替手段と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、運転者の目の位置に基づいて情報像の虚像の表示位置を変更する車両用ヘッドアップディスプレイ装置に関するものである。

従来、フロントガラスの内面に形成されたコンバイナと、インストルメントパネル内に配置されると共に、情報像を表示して情報像の光をコンバイナへ発する表示手段とを備えた車両用ヘッドアップディスプレイ装置（ＨＵＤ）が実用化されている。コンバイナは、情報像の光を運転者側に反射し、情報像を虚像として表示させる。しかし、運転者の目の位置が、運転者の座高や、運転席の前後位置や、運転席の背もたれの傾斜角度等によって変わるため、運転者の目の位置の変化に伴って、情報像の虚像がコンバイナに対して上下左右に移動して視認されるという問題がある。

これに対して、運転者の目の位置に基づいて情報像の虚像の表示位置を変更するＨＵＤが開示されている（特許文献１を参照）。

このＨＵＤは、従来のＨＵＤに加えて、運転者の目の位置を検出する位置検出手段と、虚像を表示させる表示位置を変更する変更手段とを備える。変更手段は、位置検出手段による検出位置に基づいて、虚像を表示させる表示位置を変更させ、これにより、コンバイナに対して上下左右の移動を抑えるように虚像を視認させている。
特開２００５−２４７２２４号公報

しかし、特許文献１のＨＵＤでは、運転姿勢の変動により運転者の目の位置が少し変動しても、虚像の表示位置が自動的に変動する。この自動的な表示変動が、運転者の意図しない表示変動となるため、運転者は、この自動的な表示変動を煩わしく感じる場合がある。運転姿勢の変動の機会は、走行状況によって変わり、例えば、高速走行と比較して通常走行では、運転姿勢の変動の機会が多くなり、特に、信号待ち等による一旦停止時に、運転姿勢の変動の機会が多くなる。また、運転者が煩わしく感じる表示変動の程度は、運転者の好みによって異なる。

他方、コンバイナに対して上下左右のどの位置で虚像を視認させるように虚像の表示位置を変更させるかも、運転者の好みによって異なる。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、運転者の目の位置に基づいて情報像の虚像の表示位置を変更可能な車両用ヘッドアップディスプレイ装置において、運転者の好みに合わせて情報像の虚像を表示させることを目的とする。

本発明は上記目的を達成するため、以下の技術的手段を採用する。

請求項１に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置は、インストルメントパネル内に配置されると共に、情報を表す情報像を表示して情報像の光をフロントガラスの内面側へ発する表示手段と、内面側に配置されると共に、光反射性と光透過性とを有する半透光性部材であって、情報像の光を運転者側に反射して情報像を虚像として表示させる半透光性部材と、運転者の目の位置を検出する位置検出手段と、位置検出手段による検出位置に基づいて、虚像を表示させる表示位置を変更する変更手段と、変更手段を作動と停止で切り替える切替手段と、を備えることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、運転者の目の位置に基づいて情報像の虚像の表示位置を変更させる制御を、切替手段によって作動または停止させることができる。このため、運転者の好みに応じて、表示位置を変更させる制御を、作動または停止させることができる。したがって、運転者の目の位置に基づいて情報像の虚像の表示位置を変更可能な車両用ヘッドアップディスプレイ装置において、運転者の好みに合わせて情報像の虚像を表示させることができる。

請求項２に記載の発明によれば、運転者の好みに応じて、運転者の目の位置と表示位置との相関関係を調整できる。したがって、運転者の目の位置に基づいて情報像の虚像の表示位置を変更可能な車両用ヘッドアップディスプレイ装置において、運転者の好みに合わせて情報像の虚像を表示させることができる。

請求項３に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置は、作動と停止で切り替える切替値を入力する入力手段と、切替手段による切替制御を、自車両の走行速度と切替値とを比較して自動的に行わせる制御手段と、を備えることを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、切替手段による切替制御を、入力手段によって入力した切替値と走行速度とを比較して自動的に行う。このため、運転者は、好みに応じて入力した切替値で、表示位置を変更させる制御を、自動的に作動または停止させることができる。したがって、運転者の目の位置に基づいて情報像の虚像の表示位置を変更可能な車両用ヘッドアップディスプレイ装置において、運転者の好みに合わせて情報像の虚像を表示させることができる。

請求項４および５のように構成しても同様の効果を奏することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、図中の互いに同一若しくは均等である部分に、同一符号を付している。

図１に示す車両用ヘッドアップディスプレイ装置（ＨＵＤ）１は、図１に示すように、液晶表示器２１や反射鏡２２，２３等からなる表示ユニット２と、フロントガラス１２の内面に形成されているコンバイナ７とを備える。コンバイナ７は、光反射性と光透過性とを有する例えばハーフミラー層として形成される。表示ユニット２は、液晶表示器２１や反射鏡２２，２３に加えて、液晶表示器２１や反射鏡２２，２３等を収容固定するケース２５と、防塵カバーの機能を有する透明カバー２４とを備え、インストルメントパネル１１内に配置される。

液晶表示器２１は、例えば走行速度を表す情報画像２１０を表示し、第１反射鏡２２は、情報画像２１０の光を、図１と図２に示す光路Ｐ１，Ｐ２にしたがって第２反射鏡２３に向けて反射する。これにより、図１において、第１反射鏡２２を基準面として情報画像２１０と面対称の位置に、虚像２１１が形成される。

第２反射鏡２３は、後述するように矢印Ｒ方向に回動可能に構成された凹面鏡であり、実線で示すＲ１の位置の第２反射鏡２３は、第１反射鏡２２からの反射光を、図１と図２に示す光路Ｐ３にしたがって透明カバー２４を通してコンバイナ７に向けて反射する。これにより、図１において、位置Ｒ１の第２反射鏡２３を基準面として虚像２１１と面対称の位置に、虚像２１１を拡大した、位置Ｒ１１の虚像２１１Ａが形成される。

コンバイナ７は、Ｒ１の位置の第２反射鏡２３からの反射光を、図１と図２に示す光路Ｐ４にしたがって、位置Ｎ１の運転者の目Ｍに向けて反射する。これにより、図１において、コンバイナ７を基準面として、位置Ｒ１１の虚像２１１Ａと面対称の位置に、表示位置Ｒ２１の虚像２１１Ｂが形成される。即ち、位置Ｎ１の運転者の目Ｍに対して、情報画像２１０が、表示位置Ｒ２１の虚像２１１Ｂとして表示される。

図２において、第２反射鏡２３は、シャフト３１に固定され、シャフト３１の一端が軸受け３２に回転自在に固定され、シャフト３１の他端がモータ３に固定される。モータ３は、ステッピングモータ、あるいは交差コイル式回転機などの電気アクチュエータであり、外部からの電気信号に対応した角度だけシャフト３１を矢印Ｒ方向に、時計回りと反時計回りに約５度回動可能に構成される。

液晶表示器２１とモータ３の各作動は、マイクロコンピュータ等から構成された制御装置４によって制御される。制御装置４には、図３において、液晶表示器２１と、モータ３、および、後述するカメラ６１と座席位置センサ６２とスイッチ５１〜５３（図４）とが、電気的に接続される。

運転者の目Mの位置Ｎ１，Ｎ２は、運転者を撮影するために車室内の天井部などに配置されたカメラ６１と、運転席の前後位置と運転席の背もたれの傾斜角度とを検出する座席位置センサ６２と、制御装置４とによって検出される。具体的に、制御装置４は、カメラ６１から入力した画像データと、座席位置センサ６２から入力した座席位置データとに基づいて、運転者の目Mの位置Ｎ１，Ｎ２を算出し、これにより、運転者の目Mの位置Ｎ１，Ｎ２が検出される。

制御装置４は、検出した運転者の目Mの位置Ｎ１，Ｎ２に基づいて、虚像２１１Ｂを表示させる位置Ｒ２１，Ｒ２２、即ち、第２反射鏡２３の回動位置を算出する。制御装置４は、モータ３を制御し、矢印Ｒ方向において第２反射鏡２３の位置を、この算出した回動位置に制御する。

例えば、運転者が交代して運転者の座高が変わったり、運転席の前後位置や、運転席の背もたれの傾斜角度等が変わったりして、運転者の目Ｍが位置Ｎ１から位置Ｎ２に変わると、カメラ６１と座席位置センサ６２と制御装置４が、運転者の目Ｍの位置Ｎ２を検出する。制御装置４は、検出した運転者の目Mの位置Ｎ２に基づいて、図２に示す矢印Ｒ方向においてモータ３を制御し、図１に示す実線の位置Ｒ１から一点差線の位置Ｒ２に第２反射鏡２３を回動させる。

位置Ｒ２の第２反射鏡２３は、第１反射鏡２２からの反射光を、図１と図２に示す光路Ｐ３１にしたがって透明カバー２４を通してコンバイナ７に向けて反射する。これにより、図１において、位置Ｒ２の第２反射鏡２３を基準面として虚像２１１と面対称の位置に、虚像２１１を拡大した、位置Ｒ１２の虚像２１１Ａが形成される。

コンバイナ７は、Ｒ２の位置の第２反射鏡２３からの反射光を、図１と図２に示す光路Ｐ４１にしたがって、位置Ｎ２の運転者の目Mに向けて反射する。これにより、図１において、コンバイナ７を基準面として、位置Ｒ１２の虚像２１１Ａと面対称の位置に、位置Ｒ２２の虚像２１１Ｂが形成される。即ち、運転者の目Ｍが位置Ｎ１から位置Ｎ２に変わると、第２反射鏡２３を位置Ｒ１から位置Ｒ２に回動させることによって、表示位置Ｒ２１から表示位置Ｒ２２に虚像２１１Ｂを移動させて虚像２１１Ｂを表示させる。

なお、第２反射鏡２３の回動制御は、図１に示すように、表示位置Ｒ２１の虚像２１１Ｂと位置Ｎ１の運転者の目Ｍを結ぶ破線の直線と、位置Ｒ２２の虚像２１１Ｂと位置Ｎ２の運転者の目Ｍを結ぶ破線の直線とが、透明カバー２４の虚像２４１の略中央部で交差するように、行われる。即ち、運転者の目Ｍの位置Ｎ１，Ｎ２が変化しても、透明カバー２４の虚像２４１の略中央部で虚像２１１Ｂを視認させるように、第２反射鏡２３の回動制御を行うように構成される。

図４に示すオン・オフスイッチ５１と切替スイッチ５２と調整スイッチ５３は、センターコンソール等に配置されたスイッチパネル５に設けられる。オン・オフスイッチ５１は、ＨＵＤ１をオン・オフさせるスイッチであり、オン・オフスイッチ５１をオンすることによって、図１において情報画像２１０を表示させ、虚像２１１Ｂを表示させる。

切替スイッチ５２は、モータ３を作動と停止で切り替えるスイッチであり、切替スイッチ５２をオンすることによって、運転者の目Ｍの位置Ｎ１，Ｎ２に基づいて情報画像２１０の虚像２１１Ｂの表示位置Ｒ２１，Ｒ２２を変更させる自動制御を行う。また、切替スイッチ５２をオフすることによって、モータ３の作動を停止し、この自動制御を停止する。

調整スイッチ５３は、運転者の目Ｍの位置Ｎ１，Ｎ２と虚像２１１Ｂの表示位置Ｒ２１，Ｒ２２との相関関係を調整するスイッチであり、アップ・スイッチ５３１とダウン・スイッチ５３２とを備える。具体的に、切替スイッチ５２がオンの状態において、アップ・スイッチ５３１を押すことによって、虚像２１１Ｂの表示位置を上昇させるように第２反射鏡２３の回動制御を行い、ダウン・スイッチ５３２を押すことによって、虚像２１１Ｂの表示位置を下降させるように第２反射鏡２３の回動制御を行う。

表示ユニット２は、請求項に記載の表示手段に相当し、液晶表示器２１は、請求項に記載の表示器に相当し、情報画像２１０は、請求項に記載の情報像に相当し、第２反射鏡２３は、請求項に記載の反射手段に相当し、コンバイナ７は、請求項に記載の半透光性部材に相当する。制御装置４とカメラ６１と座席位置センサ６２は、請求項に記載の位置検出手段に相当し、モータ３と制御装置４は、請求項に記載の変更手段に相当し、制御装置４は、請求項に記載の算出手段に相当し、モータ３は、請求項に記載の移動手段に相当する。切替スイッチは、請求項に記載の切替手段に相当し、調整スイッチ５３は、請求項に記載の調整スイッチ手段に相当する。

上述したように、切替スイッチ５２をオンすることによって、運転者の目Ｍの位置Ｎ１，Ｎ２に基づいて情報画像２１０の虚像２１１Ｂの表示位置Ｒ２１，Ｒ２２を変更させる自動制御を行う。しかし、この自動制御を行っている場合、運転姿勢の変動により運転者の目Ｍの位置Ｎ１，Ｎ２が少し変動しても、虚像２１１Ｂの表示位置Ｒ２１，Ｒ２２が自動的に変動する。この自動的な表示変動が、運転者の意図しない表示変動となるため、運転者は、この表示変動を煩わしく感じる場合がある。例えば、高速走行と比較して通常走行では、運転姿勢の変動の機会が多くなり、特に、信号待ち等による一旦停止時に、運転姿勢の変動の機会が多くなる。また、運転者が煩わしく感じる表示変動の程度は、運転者の好みによっても異なる。

これに対して、運転者の好みに応じて、切替スイッチ５２の操作によって、この自動制御を作動または停止させることができる。したがって、運転者の目Ｍの位置Ｎ１，Ｎ２に基づいて情報画像２１０の虚像２１１Ｂの表示位置Ｒ２１，Ｒ２２を変更可能な車両用ヘッドアップディスプレイ装置１において、運転者の好みに合わせて情報画像２１０の虚像２１１Ｂを表示させることができる。

また、コンバイナ７に対して上下のどの位置で虚像２１１Ｂを視認させるように虚像２１１Ｂの表示位置Ｒ２１，Ｒ２２を変更させるかも、即ち、虚像２４１に対して上下のどの位置で虚像２１１Ｂを視認させるように虚像２１１Ｂの表示位置Ｒ２１，Ｒ２２を変更させるかも、運転者の好みによって異なる。

これに対して、運転者の好みに応じて、調整スイッチ５３の操作によって、虚像２４１に対して上下のどの位置で虚像２１１Ｂを視認させるようにするかを調整できる。したがって、運転者の目Ｍの位置Ｎ１，Ｎ２に基づいて情報画像２１０の虚像２１１Ｂの表示位置Ｒ２１，Ｒ２２を変更可能な車両用ヘッドアップディスプレイ装置１において、運転者の好みに合わせて情報画像２１０の虚像２１１Ｂを表示させることができる。

（変形例）
調整スイッチ５３に、レフト・スイッチとライト・スイッチを追加することも可能である。具体的に、レフト・スイッチを押すことによって、虚像２１１Ｂの表示位置Ｒ２１，Ｒ２２を左側へ移動させるように構成し、ライト・スイッチを押すことによって、虚像２１１Ｂの表示位置Ｒ２１，Ｒ２２を右側へ移動させるように構成する。これにより、運転者の好みに応じて、虚像２４１に対して左右のどの位置で虚像２１１Ｂを視認させるようにするかを調整できる。

上述の例では、モータ３の作動と停止の切替えを、切替スイッチ５２の操作によって行ったが、これに限らない。図５に示すように、モータ３を作動と停止で切り替える切替値を入力する入力スイッチ５４と、この切替値を表示する表示器５４３とをスイッチパネル５Ａに設け、制御装置４が、この切替値と自車両の走行速度とを比較して、モータ３の作動と停止の切替えを、自動的に行うように構成することが可能である。

制御装置４は、請求項に記載の制御手段に相当し、入力スイッチ５４は、請求項に記載の入力手段に相当する。

入力スイッチ５４は、プラス・スイッチ５４１とマイナス・スイッチ５４２とを備え、表示器５４３が表示する切替値を増減させるスイッチである。具体的に、プラス・スイッチ５４１を押すことによって、表示器５４３が表示する切替値を増加させ、マイナス・スイッチ５４２を押すことによって、表示器５４３が表示する切替値を減少させる。

図５では、この切替値が６０ｋｍ／ｈとなっており、この場合、自車両の走行速度が６０ｋｍ／ｈ以上で、運転者の目Ｍの位置Ｎ１，Ｎ２に基づいて情報画像２１０の虚像２１１Ｂの表示位置Ｒ２１，Ｒ２２を変更させる自動制御を、制御装置４が行う。一方、自車両の走行速度が６０ｋｍ／ｈ未満となった際に、制御装置４は、この自動制御を停止する。

このため、運転者は、好みに応じて入力した切替値（図５においては、６０ｋｍ／ｈ）で、虚像２１１Ｂの表示位置Ｒ２１，Ｒ２２を変更させる自動制御を、自動的に作動または停止させることができる。したがって、運転者の目Ｍの位置Ｎ１，Ｎ２に基づいて情報画像２１０の虚像２１１Ｂの表示位置Ｒ２１，Ｒ２２を変更可能な車両用ヘッドアップディスプレイ装置１において、運転者の好みに合わせて情報画像２１０の虚像２１Ｍを表示させることができる。

また、上述の例では、矢印Ｒ方向に第２反射鏡２３を回動することによって、虚像２１１Ｂの表示位置Ｒ２１，Ｒ２２を変更させたが、これに限らない。例えば、液晶表示器２１または第１反射鏡２２を移動させることによって、虚像２１１Ｂの表示位置Ｒ２１，Ｒ２２を変更させるように構成することも可能である。

本発明の一実施形態による車両用ヘッドアップディスプレイ装置の全体構成を示す模式図である。車両用ヘッドアップディスプレイ装置の斜視図である。車両用ヘッドアップディスプレイ装置の回路構成図である。図１中のスイッチパネル５の正面図である。図４の変形例を示す正面図である。

符号の説明

１車両用ヘッドアップディスプレイ装置（ＨＵＤ）、２表示ユニット（表示手段）
２１液晶表示器（表示器）、２１０情報画像（情報像）
２１１，２１１Ａ，２１１B 虚像、２２第１反射鏡、２３第２反射鏡（反射手段）
２４透明カバー、２４１虚像、２５ケース、３モータ（移動手段）
３１シャフト、３２軸受け、４制御装置（位置検出手段、算出手段、制御手段）
５，５A スイッチパネル、５１オン・オフスイッチ
５２切替スイッチ（切替手段）、５３調整スイッチ（調整スイッチ手段）
５３１アップ・スイッチ、５３２ダウン・スイッチ
５４入力スイッチ（入力手段）、５４１プラス・スイッチ
５４２マイナス・スイッチ、５４３表示器、６１カメラ（位置検出手段）
６２座席位置センサ（位置検出手段）、７コンバイナ（半透光性部材）
１１インストルメントパネル、１２フロントガラス
Ｍ運転者の目、Ｎ１，Ｎ２，Ｒ１〜Ｒ２２位置

Claims

インストルメントパネル内に配置されると共に、情報を表す情報像を表示して前記情報像の光をフロントガラスの内面側へ発する表示手段と、
前記内面側に配置されると共に、光反射性と光透過性とを有する半透光性部材であって、前記情報像の光を運転者側に反射して前記情報像を虚像として表示させる半透光性部材と、
前記運転者の目の位置を検出する位置検出手段と、
前記位置検出手段による検出位置に基づいて、前記虚像を表示させる表示位置を変更する変更手段と、
前記変更手段を作動と停止で切り替える切替手段と、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。
前記検出位置と前記表示位置との相関関係を調整する調整スイッチ手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
前記作動と前記停止で切り替える切替値を入力する入力手段と、
前記切替手段による前記切替制御を、自車両の走行速度と前記切替値とを比較して自動的に行わせる制御手段と、を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
前記表示手段は、前記情報像を表示する表示器と、前記情報像の光を前記半透光性部材に反射する反射手段とを備え、
前記変更手段は、前記検出位置に基づいて前記表示位置を算出する算出手段と、前記算出手段による算出位置に基づいて前記表示器と前記反射手段の少なくとも一方を移動させる移動手段とを備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
前記半透光性部材は、前記フロントガラスの前記内面に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置。