JP2010149734A - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転中に表示している虚像の視認性を向上する。
【解決手段】多色表示可能な表示源２を有し、前記表示源２に表示された表示情報の表示光Ｌを車両のウインドシールド側投射エリアに投射される表示情報の虚像Ｓと、車両のアイポイントから前記ウインドシールド１０１を透して視認される前記車両の前景と、を重畳視認させるヘッドアップディスプレイ装置１において、前記虚像Ｓの周囲の背景色を検出する背景色検出手段４ａと、前記背景色検出手段４ａが検出した背景色の補色を検出する補色検出手段６１ａと、前記補色検出手段６１ａで検出した補色が警告色のときは前記表示情報を白色系で前記表示源２に表示させ、且つ、当該補色が警告色ではないときは前記表示情報を当該補色で前記表示源２に表示させる表示制御手段６１ｂと、を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、多色表示可能な表示源を有し、前記表示源に表示された表示情報の表示光を車両のウインドシールド側投射エリアに投射される表示情報の虚像と、車両のアイポイントから前記ウインドシールドを透して視認される前記車両の前景と、を重畳視認させるヘッドアップディスプレイ装置に関するものである。

近年、運転者が運転に際して求める情報の増加や多角化に伴って、情報内容（情報量は少ないが緊急度の高い情報）によっては情報を車両のウインドシールド上に虚像表示させ、それを透して視認させる車両の前景と重畳視認させる、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置が自動車、列車等の車両の運転席に採用されている。

このようなＨＵＤ装置は、車両のインストルメントパネル（インパネ）内部に表示源を配置し、この表示源の画像を示す表示光を、拡大系ミラー等の反射部材によりウインドシールド、コンバイナ等の投射エリアに向けて反射させ、この表示エリア上に虚像を投射させ、それを透して視認させる車両の前景と重畳視認させる。

特許文献１に示す車両用表示装置では、多色表示可能な表示源とウインドシールドの前方に結像された虚像周囲の背景色を感知するカラーセンサを備え、虚像の色がカラーセンサにより感知した背景色の補色となるように、表示源の表示色を制御することで、表示の視認性を向上させてきた。
実公平５−４２５号公報

上述した車両用表示装置では、虚像の色がその周囲の背景色の補色となるように表示源の表示色を制御していたため、例えば、背景色が青緑色の場合、その補色は赤色となり、表示源の表示色が赤色になってしまった。その結果、運転中の視認性の向上のために背景色の変化に応じて表示源の表示色を変化させようとした場合、背景色が青緑色に変化すると、虚像が赤色に変化することになる。しかしながら、赤色等は警告色であるため、虚像の表示色がいきなり赤色に変化すると、運転者を驚かせてしまう可能性があり、運転中に虚像の背景色に応じた補色で虚像を表示させるのは困難であった。そのため、運転中の表示の視認性を向上させるのは難しかった。

よって本発明は、上述した問題点に鑑み、運転中に表示している虚像の視認性を向上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を課題としている。

上記課題を解決するため本発明によりなされた請求項１記載のヘッドアップディスプレイ装置は、図１に示すように、多色表示可能な表示源２を有し、前記表示源２に表示された表示情報の表示光Ｌを車両のウインドシールド側投射エリアに投射される表示情報の虚像Ｓと、車両のアイポイントから前記ウインドシールド１０１を透して視認される前記車両の前景と、を重畳視認させるヘッドアップディスプレイ装置１において、前記虚像Ｓの周囲の背景色を検出する背景色検出手段４ａと、前記背景色検出手段４ａが検出した背景色の補色を検出する補色検出手段６１ａと、前記補色検出手段６１ａで検出した補色が警告色のときは前記表示情報を白色系で前記表示源２に表示させ、且つ、当該補色が警告色ではないときは前記表示情報を当該補色で前記表示源２に表示させる表示制御手段６１ｂと、を有することを特徴とする。

上記請求項１に記載した本発明のヘッドアップディスプレイ装置によれば、ウインドシールドの前方に視認される虚像Ｓの周囲の背景色が背景色検出手段４ａによって検出されると、補色検出手段６１ａによって当該背景色の補色が検出される。そして、補色が赤色、黄色等の警告色のときは白色系、また、補色が警告色でないときは補色で、表示情報が表示制御手段６１ｂの制御によって表示源２に表示される。

請求項２記載の発明は、図１の基本構成図に示すように、請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置において、前記表示制御手段６１ｂが、前記補色検出手段６１ａで補色を検出できなかったときに、前記表示情報と前記背景色との間に輝度差が生じる表示色で、前記表示情報を前記表示源２に表示させる手段であることを特徴とする。

上記請求項２に記載した本発明のヘッドアップディスプレイ装置によれば、背景色が雪道などの白色で、補色検出手段６１ａが補色を検出できなかったときは、表示情報が前記背景色との間に輝度差が生じる表示色で、表示制御手段６１ｂの制御によって表示源２に表示される。これにより、虚像の表示色と背景色とは、所定の輝度差で表示されることになる。

以上説明したように請求項１に記載した本発明のヘッドアップディスプレイ装置によれば、ウインドシールドの前方に視認される虚像の周囲の背景色を検出し、その背景色の補色で表示情報を表示源に表示するに当たり、補色が警告色のときは表示情報を白色系で表示するようにしたことから、運転中に背景色に応じて虚像の表示色を変化させるようにしても、虚像の表示色がいきなり警告色に変化することを防止できる。従って、運転中の運転者を驚かせることなく、虚像の背景色に応じた表示色で虚像を表示できるため、運転中の表示の視認性を向上させることができ、ヘッドアップディスプレイ装置の商品価値の向上に貢献することができる。

請求項２に記載した本発明のヘッドアップディスプレイ装置によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、背景色の補色が存在しない場合は、背景色と表示情報の表示色との輝度差で表示するようにしたことから、背景が雪道等であっても虚像を確実に視認させることができるため、虚像が見難くなることを防止できる。また、補色が存在しない場合の表示情報の表示色を選択可能とすれば、運転者等の好みにあった表示色で表示情報を表示できるため、運転中の表示の視認性をより一層向上させることができる。

以下、本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置の一実施形態を、図２乃至図５の図面を参照して以下に説明する。

図２において、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置１は、車両のウインドシールド（ウインドシールドガラス）１０１の下方に位置付けられるインストルメントパネル（以下、インパネともいう）１０２内に、撮像手段４以外の構成が設けられている。

ＨＵＤ装置１の表示光Ｌは、インパネ１０２の開口部１０３からウインドシールド１０１の投射エリアＥ上に投射された表示情報（車両速度、画像等）の虚像Ｓとして、運転者のアイポイントＥＰから視認される。そして、ＨＵＤ装置１は、その虚像Ｓと、アイポイントＥＰからウインドシールド１０１を透して視認される車両の前景とを運転者に重畳視認させる。

ＨＵＤ装置１は、公知であるように、アイポイントＥＰがアイレンジＥＲ内を移動しても虚像Ｓが視認できることを保障するため、投射エリアＥに対する表示光Ｌの投射位置を車両の上下方向に調整する上下方向調整機構を有している。なお、上下方向調整機構については、本発明と直接関係ないため、詳細な説明を省略するが、反射部材３における表示光Ｌの反射角を調整するものである。また、本実施形態では、投射エリアＥをウインドシールド１０１の内面とした場合について説明するが、本発明はこれに限定するものではなく、公知であるコンバイナ等の表面を投射エリアＥとするなど種々異なる実施形態とすることができる。

また、図３に示すように、上述した虚像Ｓの周囲が背景色確認領域Ｆとなっており、この背景色確認領域Ｆは、例えば虚像Ｓの表示位置又はその近傍の位置の所定領域が任意に設定される。なお、背景色確認領域Ｆは、車両の前景、即ち虚像Ｓの表示位置よりも前方とするなど種々異なる実施形態とすることができる。

このようなＨＵＤ装置１は、表示源２と、反射部材３と、背景色検出手段４と、操作部５と、制御部６と、を有して構成しており、例えば、表示源２と反射部材３と制御部６を収容ケース等に収容してインパネ１０２内に設けられている。

表示源２は、自発光デバイス（例えば、ＦＥ〔フィールドエミッション〕ディスプレイ、蛍光表示管、ＥＬ〔エレクトロルミネッセンス〕ディスプレイ等）や、バックライト付きの液晶ディスプレイ等が用いられる。表示源２は、インパネ１０２に形成された前記車幅方向に延びるスリット状の開口部１０３から、表示光Ｌを投射エリアＥに向けて出射するようにインパネ１０２内に設けられている。表示源２は、制御部６の制御によって要求された表示情報等を表示することで、その表示光Ｌを出射している。なお、表示情報の一例としては、画像データ、誘導データ、指標データ等の任意のデータを有して構成している。

反射部材３は、反射ミラー、拡大ミラー等が用いられ、表示源２に表示された表示情報の表示光Ｌを、車両のウインドシールド１０１の投影エリアＥに向けて反射する。つまり、表示源２と反射部材３とは、収容ケース１０内で対向するように配置されている。なお、本最良の形態では、説明を簡単化するために、１つの反射部材３を設ける場合について説明するが、本発明はこれに限定するものではなく、複数の反射部材３を設けて表示光Ｌを複数回反射させる、反射部材３を用いずに表示光Ｌをウインドシールド１０１に直接投射するなど種々異なる実施形態とすることができる。

背景色検出手段４は、ウインドシールド１０１の前方に結像される虚像Ｓの表示位置又はその近傍に焦点が合わされた状態で、インパネ１０２上に設けられている。背景色検出手段４は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ、ビデオカメラ、フォトトランジスタ、フォトＩＣ等の各種光センサの中から検出対象に適したものが任意に用いられ、虚像Ｓの周囲の背景色（色度、画像等）を検出する。背景色検出手段４は、制御部６と電気的に接続されており、検出された背景色に応じた背景色信号（例えばＲＧＢ信号等）を制御部６に出力する。なお、背景色検出手段４の設置場所については、例えばウインドシールド１０１寄りの車両の天井やルームミラー付近に設けるなど種々異なる実施形態とすることができる。

なお、本実施形態では、背景色検出手段４が検出した背景色を示す背景色信号を制御部６に出力する場合について説明するが、本発明はこれに限定するものではなく、例えば、背景色検出手段４をＣＣＤカメラで実現し、ＣＣＤカメラで撮像した撮像情報（画像等）を制御部６に出力し、その制御部６が背景色検出プログラムの実行等によって撮像情報から背景色を検出するなど種々異なる実施形態とすることができる。

操作部５は、制御部６と電気的に接続されており、運転者等に各種データの入力、選択を行わせるための複数の操作スイッチを有している。操作部５は、それらの操作スイッチに対する操作に応じた操作信号を制御部６に出力する。操作部５は、車両のフロントパネル等に運転者が操作可能に設けられている。そして、操作部５の操作により、虚像Ｓの表示色の調整を行うか否かを運転者等に選択させる。

制御部６は、公知であるＣＰＵ（中央処理装置）６１、ＲＯＭ（読み出し専用メモリー）６２、及びＲＡＭ（随時書き込み読み出しメモリー）６３を含むマイクロコンピュータから構成されている。ＲＯＭ６２は、請求項中の補色検出手段及び表示制御手段としてＣＰＵ６１を機能させるための各種プログラムを記憶している。ＲＡＭ６３は、ＣＰＵ６１が各種の処理を実行する上において必要なデータ等が適宜記憶される。

また、ＲＯＭ６２は、背景色検出手段４から入力される背景色信号に基づいて、赤、緑、青の三つの原色の割合を平均化して背景色を認識するための背景色認識プログラムを記憶している。ＲＯＭ６２は、その背景色の補色を求めるための色相環情報を記憶している。色相環情報は、図４に示すように、例えば赤Ｃ１、橙Ｃ２、黄Ｃ３、黄緑Ｃ４、緑Ｃ５、青緑Ｃ６、青Ｃ７、青紫Ｃ８、紫Ｃ９、赤紫Ｃ１０の１０分類の色相環Ｃを示すデータを有している。そして、色相環Ｃは、赤Ｃ１の補色が青緑Ｃ６、黄Ｃ３の補色が青紫Ｃ８であることを示している。よって、色相環情報は、背景色の補色を特定するためのテーブル、プログラム等として構成される。

また、警告色とは、運転者に警戒心を与える赤色を意味し、本実施形態では、警告色を色相環Ｃの赤Ｃ１について説明するが、本発明はこれに限定するものではなく、例えば、赤Ｃ１と黄Ｃ３、赤Ｃ１と橙Ｃ２と黄Ｃ３というように、製品の仕様、運転者の好み等に応じて任意に設定することができる。そして、ＲＯＭ６２には、その警告色を示す警告色情報を予め記憶している。

次に、上述したＣＰＵ６１が実行する表示色調整処理の一例を、図５に示すフローチャートを参照して以下に説明する。なお、この処理は、表示源２の表示開始に応じて起動され、そして、電源断、終了要求の発生等に応じて強制終了されることを前提としている。

ＣＰＵ６１によってＲＯＭ６２の表示色調整処理プログラムが実行されると、ステップＳ１１において、背景色検出手段４からの背景色信号が取得され、ステップＳ１２において、その背景色信号の三つの原色の割合が平均化されて背景色が認識され、その背景色を示す背景色情報が時系列的にＲＡＭ６３に記憶され、その後ステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３において、ＲＡＭ６３に所定時間にわたって時系列的に記憶されている複数の背景色情報に基づいて、背景色に変化があるか否かが判定される。背景色に変化がないと判定された場合（Ｓ１３でＮ）、ステップＳ１１に戻り、一連の処理が繰り返される。一方、背景色に変化があると判定された場合（Ｓ１３でＹ）、ステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４において、変化した後の背景色の補色が上記色相環情報に基づいて特定され、その補色を示す補色データがＲＡＭ６３に記憶され、ステップＳ１５において、その補色データとＲＯＭ６２の上記警告色情報とが比較され、その比較結果に基づいて補色が警告色であるか否かが判定される。

ステップＳ１５で補色が警告色であると判定された場合（Ｓ１５でＹ）、ステップＳ１６において、ＲＡＭ６３の表示情報の表示色を示す表示色データに白色系データが設定されることで、同時に動作している表示制御処理によって表示すべき表示情報がその表示色データが示す白色系で表示源２に表示され、その後ステップＳ１１に戻り、一連の処理が繰り返される。なお、白色系は、白色に限定するものではなく、白色に近いグレー、ベージュ等も含むものである。

また、ステップＳ１５で補色が警告色ではないと判定された場合（Ｓ１５でＮ）、ステップＳ１７において、ＲＡＭ６３の上記表示色データに補色を示す補色データが設定されることで、同時に動作している表示制御処理によって表示すべき表示情報がその表示色データが示す補色で表示源２に表示され、その後ステップＳ１１に戻り、一連の処理が繰り返される。

以上説明したように、ＣＰＵ６１は図５に示す表示色調整処理を実行することで、ＣＰＵ６１が請求項中の補色検出手段として機能することになる。そして、ステップＳ１４が補色検出手段に相当している。

また、ＣＰＵ６１が上記表示制御処理を実行することで、ＣＰＵ６１が請求項中のの表示制御手段として機能することになる。そして、上記表示制御処理は、図示しない速度センサ等から所定時間毎に表示対象となる表示情報を取得し、ＲＡＭ６３の表示色データが示す表示色で表示情報を表示源２に表示させる。よって、上述したようにＲＡＭ６３の表示色データの設定を変更することで、表示源２に表示させる表示情報の表示色が変更されることになり、その結果、その変更された表示色で虚像Ｓが運転者から視認されることになる。なお、表示情報としては、車両速度、各種指標、モノクロ画像等を表示するためのデータを有している。

次に、上述した構成のＨＵＤ装置１の動作（作用）の一例を、図４等の図面を参照して以下に説明する。

ＨＵＤ装置１は、運転者からの要求等に応じて起動されると、表示源２に表示情報を表示することで、運転者によって所望の調整角度に調整された反射部材３で反射した表示光Ｌを、ウインドシールド１０１の投射エリアＥに投射する。これにより、運転者は表示情報の虚像Ｓと、アイポイントＥＰからウインドシールド１０１を透して視認される車両の前景とを重畳視認する。

虚像Ｓが表示された状態で運転が行われると、車両の前景は時々刻々変化することになる。ＨＵＤ装置１は、背景色検出手段４によってその変化する背景の背景色を検出し、該背景色に変化が生じたときに、その背景色の補色を特定する。そして、当該補色が警告色である場合は白色系の表示情報を表示源２によって表示し、また、当該補色が警告色ではない場合は当該補色の表示情報を表示源２に表示する。

例えば、ＨＵＤ装置１が虚像Ｓを青緑色で表示している場合に、前方車両の車体色が緑系で表示が前方車両と重なった場合や、都心などを走行していた車両が草原、田園等を走行することになると、虚像Ｓの背景色は青緑色に変化する。そのため、ＨＵＤ装置１はその背景色の変化を検出すると、背景色である青緑色の補色を上記色相環情報に基づいて特定する。すると、図４に示すように青緑Ｃ６の補色は赤Ｃ１であることから、補色が赤色と特定されるが、赤色は警告色であることから、ＨＵＤ装置１は補色を赤色から白色系に置き換え、白色系で表示情報を表示源２に表示することになる。

以上説明したＨＵＤ装置１によれば、ウインドシールド１０１の前方に視認される虚像Ｓの周囲の背景色を検出し、その背景色の補色で表示情報を表示源２に表示するに当たり、補色が警告色のときは表示情報を白色系で表示するようにしたことから、運転中に背景色に応じて虚像Ｓの表示色を変化させるようにしても、虚像の表示色がいきなり警告色に変化することを防止できる。従って、運転中の運転者を驚かせることなく、虚像Ｓの背景色に応じた表示色で虚像Ｓを表示できるため、運転中の表示の視認性を向上させることができ、ＨＵＤ装置１の商品価値の向上に貢献することができる。

なお、上述した実施形態では、虚像Ｓの背景色の変化を検出すると、直ちにその補色又は白色系に虚像Ｓの表示色を変更する場合について説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、虚像Ｓを表示している現在の表示色から補色又は白色系に徐々に色合いを変化させるなど種々異なる実施形態とすることができる。そして、背景色が多色の場合は表示色の切り替えタイミングを遅延させることで対応することができる。

また、上述した実施形態では、虚像Ｓの背景色の変更をＨＵＤ装置１が自動で行う場合について説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、操作部５の操作によって調整要求を受けたときのみ、検出した背景色から補色を特定して虚像Ｓの表示色を決定するなど種々異なる実施形態とすることができる。

さらに、上述した実施形態では、補色が存在することを前提に説明したが、背景色が雪道等の白色で補色が存在しない場合、本発明のＨＵＤ装置１は、虚像Ｓの表示色と背景色との所定の輝度差となるように表示色を決定し、該表示色で表示情報を表示源２に表示させる。

例えば、ＨＵＤ装置１は、背景色検出手段４によって背景色が白色であることを検出すると、該背景色と虚像Ｓとの間に所定の輝度差が生じる表示色を決定し、該表示色で表示情報を表示源２に表示させる。そして、所定の輝度差の表示色の一例としては、白色に対しては、緑色などの目に優しい表示色としたり、運転者等に予め選択させた警告色以外の表示色とするなど種々異なる実施形態とすることができる。また、上述したＨＵＤ装置１は、補色が存在しない場合に、操作部５で表示情報の表示色を運転者等に選択させるように構成することで、運転者等の視認し易い表示色で表示情報を表示することもできる。

このように上述した実施例は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置の基本構成を示す構成図である。 本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置の概略構成の一例を示す概念図である。 虚像とその周囲の背景色確認領域の関係の一例を説明するための図である。 色相環情報の一例を説明するための図である。 図２中のＣＰＵが実行する表示色調整処理の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１ ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置
２ 表示源
３ 反射部材
４ 背景色検出手段
６１ａ 補色検出手段（制御部）
６１ｂ 表示制御手段（制御部）
１０１ ウインドシールド
ＥＰ アイポイント位置
ＥＲ アイレンジ
Ｆ 背景色確認領域
Ｌ 表示光
Ｓ 虚像

Claims (2)

1. 多色表示可能な表示源を有し、前記表示源に表示された表示情報の表示光を車両のウインドシールド側投射エリアに投射される表示情報の虚像と、車両のアイポイントから前記ウインドシールドを透して視認される前記車両の前景と、を重畳視認させるヘッドアップディスプレイ装置において、
   前記虚像の周囲の背景色を検出する背景色検出手段と、
   前記背景色検出手段が検出した背景色の補色を検出する補色検出手段と、
   前記補色検出手段で検出した補色が警告色のときは前記表示情報を白色系で前記表示源に表示させ、且つ、当該補色が警告色ではないときは前記表示情報を当該補色で前記表示源に表示させる表示制御手段と、
   を有することを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
2. 前記表示制御手段が、前記補色検出手段で補色を検出できなかったときに、前記表示情報と前記背景色との間に輝度差が生じる表示色で、前記表示情報を前記表示源に表示させる手段であることを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。

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