JP2017149353A - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表示器の出力を上げることなく、表示輝度を向上させたヘッドアップディスプレイ装置を提供する。【解決手段】ヘッドアップディスプレイ装置１００は、第１の虚像Ｖ１を表示する第１の表示器１２０と、運転者Ｅから見て第１の虚像Ｖ１と異なる距離に第２の虚像Ｖ２を表示する第２の表示器１３０と、第１の表示器１２０及び第２の表示器１３０を制御する制御部２００と、を備える。制御部２００は、第１の虚像Ｖ１としての第１の表示記号と、第２の虚像Ｖ２としての第２の表示記号とを、運転者Ｅから見て重畳するように表示することで、該２つの表示記号を１つの強調表示記号として表示する。【選択図】図１

Description

本発明は、ヘッドアップディスプレイ装置に関する。

車両用表示装置として、特許文献１に開示されるような、投影装置であるヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：Ｈｅａｄ−Ｕｐ Ｄｉｓｐｌａｙ）装置が知られている。特許文献１に開示されたヘッドアップディスプレイ装置は、２つの表示器とハーフミラーとを用いて、一方の表示器から出射されてハーフミラーを透過する表示光と他方の表示器から出射されてハーフミラーにより反射される表示光とをフロントガラス等の被投射部材に投影する。視認者は、投射部材を反射した表示光を受けて、視認者から見て距離が異なる２つの虚像を視認可能となる。

特開２００７−２６４５２９号公報

ところで、特許文献１のヘッドアップディスプレイ装置において、例えば、視認者により強い印象を与えるために、虚像の表示輝度を向上させることが想定される。しかし、輝度を向上させるには、より高輝度な発光素子を採用することにより表示器における表示光に係る最大出力を上げる必要がある。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、表示器の出力を上げることなく、表示輝度を向上させたヘッドアップディスプレイ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置は、
第１の表示光を被投射部材に出射することで第１の虚像を表示する第１の表示器と、
第２の表示光を前記被投射部材に出射することで、運転者から見て前記第１の虚像と異なる距離に第２の虚像を表示する第２の表示器と、
前記第１の表示器および前記第２の表示器を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第１の虚像としての第１の表示記号と、前記第２の虚像としての第２の表示記号とを、運転者から見て重畳するように表示することで、該２つの表示記号を１つの強調表示記号として表示する。

本発明によれば、表示器の出力を上げることなく、表示輝度を向上させたヘッドアップディスプレイ装置を提供できる。

一実施の形態に係るＨＵＤ装置の構成を示す概略図である。 一実施の形態に係るＨＵＤ装置の制御関係を示すブロック図である。 一実施の形態に係るＨＵＤ装置の表示処理のフローチャートを示す図である。 一実施の形態に係るＨＵＤ装置を搭載した車両の前方風景を示す図で、（ａ）は、前方を走行する車両との間隔が一定以上に開いている状態を示す図で、（ｂ）は、前方を走行する車両との間隔が一定以上に近づいている状態を示す図である。 各警告記号を重畳して運転者に表示した状態を、車両側方から見た概念図である。 変形例に係るＨＵＤ装置が表示する虚像を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態に係る表示装置について、図を参照しながら説明する。

図２に示すように、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１００（以下、ＨＵＤ装置）は、自動車などの車両３００に搭載される。ＨＵＤ装置１００は、例えば、車両３００のダッシュボードに内蔵され、図１に示すように、被投射部材の一例であるフロントガラス３１０に向けて表示光Ｎ１、Ｎ２を出射する。視認者（主に運転者Ｅ）は、フロントガラス３１０に反射した表示光Ｎ１、Ｎ２を受けて、第１の虚像Ｖ１および第２の虚像Ｖ２を視認可能となる。虚像Ｖ１は、運転者Ｅから見て、運転者Ｅの視線方向に対して直交する垂直方向に延びる。虚像Ｖ２は、運転者Ｅから見て、路面に沿うように水平方向に延びる。２つの虚像Ｖ１、Ｖ２は、運転者Ｅから見て互いに重なるように、かつ運転者Ｅから見た距離が異なるように表示される。

ＨＵＤ装置１００は、各部材を収納する筐体１１０と、表示光Ｌ１を出射する第１の表示器１２０と、表示光Ｌ２を出射する第２の表示器１３０と、表示光Ｌ１、Ｌ２が入射することで結像し、その結像した表示画像に対応する表示光Ｎ１、Ｎ２を出射する第１のスクリーン１４０および第２のスクリーン１５０と、表示光Ｎ１を反射する第１の平面鏡１６０および第２の平面鏡１７０と、表示光Ｎ１を反射し、かつ表示光Ｎ２を透過するハーフミラー１８０と、ハーフミラー１８０から到達する表示光Ｎ１、Ｎ２をフロントガラス３１０へ反射する凹面鏡１９０と、第１の表示器１２０および第２の表示器１３０を制御する制御部２００と、を備える。

筐体１１０は、概ね箱状の形状を有する。筐体１１０の一部には開口部（図示せず）が設けられており、第１のスクリーン１４０および第２のスクリーン１５０からの表示光Ｎ１、Ｎ２が、この開口部を通過する。開口部は、図示せぬ透光性のカバーで覆われている。

第１の表示器１２０および第２の表示器１３０は、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ Ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）やＬＣＯＳ（登録商標：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｎ Ｓｉｌｌｉｃｏｎ）等の反射型表示素子やＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｃｉｓｔｏｒ）液晶パネルなどの透過型表示素子を有する。第１の表示器１２０および第２の表示器１３０は、制御部２００から入力される制御信号により、表示光Ｌ１、Ｌ２を出射する。

第１のスクリーン１４０および第２のスクリーン１５０は、ホログラフィックディフューザやマイクロレンズアレイ、拡散板等から構成される透過型スクリーンである。第１のスクリーン１４０は、その表示面が、表示光Ｌ１と直交するように配置され、第２のスクリーン１５０は、その表示面が、表示光Ｌ２と直交するように配置される。第１の表示器１２０から第１のスクリーン１４０の一面側に表示光Ｌ１が入射すると、その他面側に画像が表示される。これに伴って、第１のスクリーン１４０上に表示される画像に対応する表示光Ｎ１が、第１の平面鏡１６０に向けて出射される。また、第２の表示器１３０から第２スクリーン１５０の一面側に表示光Ｌ２が入射すると、その他面側に画像が表示される。これに伴って、第２のスクリーン１５０上に表示される画像に対応する表示光Ｎ２が、ハーフミラー１８０に向けて出射される。

第１の平面鏡１６０および第２の平面鏡１７０は、合成樹脂やガラスから形成された平板状の基材の一表面に金属の反射膜が形成されてなる。第１の平面鏡１６０および第２の平面鏡１７０は、表示光Ｎ１をハーフミラー１８０へ導くように配置される。すなわち、第１の平面鏡１６０は、第１のスクリーンから出射した表示光Ｎ１を第２の平面鏡１７０へ向けて反射するように配置され、第２の平面鏡１７０は、第１の平面鏡１６０から入射した表示光Ｎ１を、ハーフミラー１８０へ向けて反射するように配置される。

ハーフミラー１８０は、板ガラスやアクリルなどの有機ガラスの一表面に金属の反射膜が形成されてなる。ハーフミラー１８０の反射膜は、一方の面に入射した光をそのまま透過可能とするため、第１の平面鏡１６０および第２の平面鏡１７０の反射膜よりもごく薄く形成されている。なお、ハーフミラー１８０の他方の面に入射した光は反射される。本実施の形態において、ハーフミラー１８０は、一方の面に入射した表示光Ｎ２を透過し、かつ他方の面に入射した表示光Ｎ１を凹面鏡１９０に向けて反射するように配置される。

凹面鏡１９０は、入射した２つの表示光Ｎ１、Ｎ２を、フロントガラス３１０へ向けて反射する。この凹面鏡１９０は、合成樹脂やガラス等から形成された基材の一表面に金属の反射膜が形成されてなる。この凹面鏡１９０と、第１の平面鏡１６０および第２の平面鏡１７０と、ハーフミラー１８０とは、表示光Ｎ１、Ｎ２をフロントガラス３１０へ導く光学系を構成している。フロントガラス３１０に入射した表示光は、運転者Ｅの方向（アイボックス）に向けて反射する。これにより、運転者Ｅは、フロントガラス３１０の向こう側に第１の虚像Ｖ１および第２の虚像Ｖ２を視認することができる。

ＨＵＤ装置１００が搭載される車両３００は、図２に示すように、運転中の車両速度を検出し、車両速度を示す信号をＨＵＤ装置１００の制御部２００に送信する車両速度検出部３２０を備える。また、車両３００の前方には、撮像装置４００が設けられている。

撮像装置４００は、車両３００の前方を撮像する撮像部４１０と、前方を走行する車両との距離を検出する車間距離検出部４２０と、を備える。撮像部４１０は、ステレオカメラから構成され、撮像画像を示す信号を制御部２００に送信する。また、撮像画像を示す信号は、車間距離検出部４２０にも送信される。車間距離検出部４２０は、この信号に基づいて、車両３００と前方を走行する車両との間の距離を示す車間距離Ｄを特定し、特定した結果を示す信号を制御部２００に送信する。なお、撮像部４１０は、ステレオカメラに限らず、例えば赤外線カメラから構成されてもよい。また、撮像部４１０に代えて、ミリ波レーダー等の車間距離測定装置を設けてもよく、車間距離検出部４２０はこの車間距離測定装置の検出結果に基づいて車間距離Ｄを特定してもよい。

制御部２００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などを備え、車両３００の車両速度検出部３２０および撮像装置４００から送信される各種信号に基づいて、記憶部（図示せず）に記憶されている制御プログラムを実行し、第１の表示器１２０および第２の表示器１３０による表示を制御する。制御の詳細については後述する。

次に、ＨＵＤ装置１００の表示処理について、図３のフローチャートおよび図４を参照しつつ説明する。図３のフローチャートは、車両３００の走行中に繰り返し実施される。

まず、制御部２００は、撮像装置４００から送信された信号に基づいて、車両３００の前方の画像を取得する（ステップＳ１１）。

次に、制御部２００は、ステップＳ１１で取得した画像に基づいて、第１の表示器１２０を制御して、第１の虚像Ｖ１として、図４（ａ）に例示するような車両情報記号Ｉ２ｎを表示する（ステップＳ１２）。本実施の形態において、車両情報記号Ｉ２ｎは、車両速度および現在走行中の道路の法定速度を表示するものである。また、第２の表示器１３０を制御して、第２の虚像Ｖ２として、道路情報記号Ｉ１ｎを表示する。本実施の形態において、道路情報記号Ｉ１ｎは、フロントガラス３１０を通して見える実景である道路の白線６００に重畳するように位置し、運転者Ｅに白線６００を認識しやすくし、運転を支援するものである。

次に、制御部２００は、ステップＳ１１で取得した画像中に、車両３００の前方を走行する車両５００があるか否かを判別する（ステップＳ１３）。

ステップＳ１１で取得した画像中に、前方を走行する車両５００がないと判別した場合（ステップＳ１３；ＮＯ）、制御部２００は、ステップＳ１１に戻って、一連の制御処理を繰り返す。

一方、ステップＳ１１で取得した画像中に、前方を走行する車両５００があると判別した場合（ステップＳ１３；ＹＥＳ）、制御部２００は、車両５００の中心座標と大きさを特定する（ステップＳ１４）。

続いて、制御部２００は、ステップＳ１１で取得した画像に基づいて、車両３００と車両５００との車間距離Ｄを特定する（ステップＳ１５）。

制御部２００は、ステップＳ１５で特定した車間距離Ｄが、所定の閾値Ｄ１未満であるか否かを判別する（ステップＳ１６）。

制御部２００は、車間距離Ｄが閾値Ｄ１未満であると判別した場合（ステップＳ１６；ＹＥＳ）、ステップＳ１５で特定した車両５００の中心座標と大きさに基づいて、第１の表示器１２０を制御して、図４（ｂ）に示すように、第１の虚像Ｖ１として、表示記号の一例である警告記号Ｉ１ｅを表示する。同時に、第２の表示器１３０を制御して、第２の虚像Ｖ２として、表示記号の一例である警告記号Ｉ２ｅを、運転者Ｅから見て警告記号Ｉ１ｅと重なるように表示する（ステップＳ１７）。そして、ステップＳ１１に戻って一連の制御処理を繰り返す。警告記号Ｉ１ｅおよび警告記号Ｉ２ｅは、運転者に、車両３００と車両５００との間隔が一定以上に近づいて危険な状態（緊急状態）であることを認識させるためのもので、中空円状の形状を有し、運転者Ｅから見て車両５００を囲むように表示されるものである。

なお、第２の警告記号Ｉ２ｅは、第１の警告記号Ｉ１ｅに対して水平方向に傾いている。このため、制御部２００は、図５に示すように、その傾きを加味して、運転者Ｅから見て、警告記号Ｉ１ｅの大きさと警告記号Ｉ２ｅの大きさが一致するように、且つ互いに重なるように第２の表示器１３０を制御する。これによって、警告記号Ｉ１ｅおよび警告記号Ｉ２ｅは、強調表示記号として運転者Ｅに表示されることとなり、いずれか一方のみを表示した場合よりも表示輝度が向上し、運転者Ｅにより強い印象を与えることができる。

ステップＳ１６に戻って、制御部２００は、車間距離Ｄが閾値Ｄ１以上であると判別すると（ステップＳ１６；ＮＯ）、道路情報記号Ｉ１ｎを表示すると同時に、第２の表示器１３０を制御して、車両情報記号Ｉ２ｎを表示する（ステップＳ１８）。そして、ステップＳ１１に戻って、一連の制御処理を繰り返す。

以上、本発明の一実施形態について説明した。

本実施の形態に係るＨＵＤ装置１００は、危険を示す警告記号Ｉ１ｅおよび警告記号Ｉ２ｅを表示する際、運転者Ｅから見て重畳するように表示することを特徴とする。警告記号Ｉ１ｅおよび警告記号Ｉ２ｅを重畳して表示することで、表示輝度が向上するため、運転者Ｅの、緊急情報に対する視認性が向上する。また、第１の表示器１２０および第２の表示器１３０の表示素子として、高輝度な素子を採用することで各表示器１２０，１３０の出力を上げる必要がなく、ＨＵＤ装置１００を安価に構成することができる。

なお、表示光Ｌ１、Ｌ２は、発光輝度を向上させるため、同一の発光色であることが望ましい。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形および応用が可能である。

本実施の形態では、前方を走行する車両５００との車間距離Ｄが一定以上に近づいた際、注意を促すための警告記号Ｉ１ｅおよび警告記号Ｉ２ｅを運転者Ｅに示す例によって説明したが、これに限られず、例えばカーナビゲーションシステムに応用することができる。一例として、制御部２００は、フロントガラス３１０を通して見える道路に重ねるように、虚像Ｖ２として案内経路を示す矢印記号を表示する。この矢印記号は、強調表示記号として警告記号Ｉ１ｅおよび警告記号Ｉ２ｅを重畳させることで表示される。これにより、運転者Ｅは進むべき方向を視認しやすくなり、より円滑に運転することができる。
また、制御部２００は、車両速度が所定速度又は法定速度を超えたときに緊急状態であると判別して車両情報記号Ｉ２ｎを強調表示記号として輝度を向上させたうえで表示してもよい。

本実施の形態においては、強調表示記号を構成する警告記号Ｉ１ｅおよび警告記号Ｉ２ｅは、円形の形状を有する例によって説明したが、形状はこれに限られず、例えば、図６に示すような、感嘆符を三角形で囲むような形状を有してもよい。

本実施の形態において、制御部２００は、アニメーション動作を伴って警告記号Ｉ１ｅおよび警告記号Ｉ２ｅを表示してもよい。より具体的には、例えば、警告記号Ｉ１ｅおよび警告記号Ｉ２ｅを振動させてもよいし、その大きさを連続的に変化させてもよい。これによって、警告記号Ｉ１ｅおよび警告記号Ｉ２ｅにより運転者Ｅに強い印象を与えることができる。

本実施の形態に係るＨＵＤ装置１００において、制御部２００は、警告記号Ｉ１ｅおよび警告記号Ｉ２ｅを表示時に、警告記号Ｉ１ｅおよび／または警告記号Ｉ２ｅを点滅させてもよい。制御部２００は、例えば、第１の表示器１２０を通じて警告記号Ｉ１ｅを表示しつつ、第２の表示器１３０を通じて警告記号Ｉ２ｅを点滅させることも可能である、この場合、第１の表示器１２０の点滅制御の必要がないため、制御部２００の処理負担を抑制しつつ、運転者Ｅに強い印象を与えることができる。

本実施の形態に係るＨＵＤ装置１００の凹面鏡１９０にアクチュエータを取り付けることで、表示光Ｎ１、Ｎ２の出射方向を調整してもよい。

本実施の形態に係るＨＵＤ装置１００では、第１のスクリーン１４０および第２のスクリーン１５０を備えた例によって説明したが、これらは省略してもよい。この場合、各表示器１２０，１３０がスクリーンを内蔵していてもよい。

１００ ヘッドアップディスプレイ装置（ＨＵＤ装置）
１１０ 筐体
１２０ 第１の表示器
１３０ 第２の表示器
１４０ 第１のスクリーン
１５０ 第２のスクリーン
１６０ 第１の平面鏡
１７０ 第２の平面鏡
１８０ ハーフミラー
１９０ 凹面鏡
２００ 制御部
３００ 車両
３１０ フロントガラス
３２０ 車両速度検出部
４００ 撮像装置
４１０ 撮像部
４２０ 車間距離検出部
５００ 車両
Ｖ１、Ｖ２ 虚像
Ｉ１ｎ 道路情報記号
Ｉ２ｎ 車両情報記号
Ｉ１ｅ、Ｉ２ｅ 警告記号
Ｌ１、Ｌ２、Ｎ１、Ｎ２ 表示光
Ｅ 運転者

Claims (5)

1. 第１の表示光を被投射部材に出射することで第１の虚像を表示する第１の表示器と、
   第２の表示光を前記被投射部材に出射することで、運転者から見て前記第１の虚像と異なる距離に第２の虚像を表示する第２の表示器と、
   前記第１の表示器および前記第２の表示器を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記第１の虚像としての第１の表示記号と、前記第２の虚像としての第２の表示記号とを、運転者から見て重畳するように表示することで、該２つの表示記号を１つの強調表示記号として表示する、
   ヘッドアップディスプレイ装置。
2. 前記制御部は、前記強調表示記号を表示する際、前記第１の表示記号および第２の表示記号のいずれか一方を表示しつつ、前記第１の表示記号及び第２の表示記号のいずれか他方を点滅させる、あるいは、前記第１の表示記号と第２の表示記号との両方を点滅させる、
   請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
3. 前記制御部は、前記強調表示記号を表示する際、アニメーション動作を伴って表示する、
   請求項１または２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
4. 前記制御部は、前記第１の表示記号および第２の表示記号を同一色で表示する、
   請求項１から３のいずれか１項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
5. 前記制御部は、車両の運転に際して緊急状態であるか否かを判別し、緊急状態であると判別した場合、前記強調表示記号を表示する、
   請求項１から４のいずれか１項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。

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