JP2018146781A - 車両用ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】主に、虚像の表示高さを変える時に生じる上下の光路差を打ち消すことで画像に歪みが発生しないようにする。【解決手段】運転を支援する情報を表示可能な表示装置４と、表示装置４の画像５を運転席６の前方に虚像７として表示可能な反射部８と、表示装置４の画像５を反射部８へ導く光学部品１１と、乗員の眼１２の高さＨ、Ｌに応じて光学部品１１の角度を変更することで虚像７の位置を上下に調節可能な光学部品角度変更装置１３と、を備えた車両用ヘッドアップディスプレイ装置に関する。光学部品１１の角度の変更によって生じる虚像７の歪みを調整可能な歪み調整部２１を備える。歪み調整部２１が、表示装置４を光学部品１１と同方向に角度変更可能な表示部角度変更装置２２とされる。【選択図】図１

Description

この発明は、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。

自動車などの車両に対し、ヘッドアップディスプレイ装置（車両用ヘッドアップディスプレイ装置）を設置したものが存在している。このヘッドアップディスプレイ装置は、運転を支援する情報を表示可能な表示装置と、表示装置の画像を運転席の前方に虚像として表示可能な反射部と、を備えている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−２４６５０５号公報

上記特許文献１の車両用ヘッドアップディスプレイ装置では、乗員の目の高さに合わせて反射部に対する虚像の表示位置を調節するようにしていたが、反射部に対する虚像の表示位置を変えると、画像の上下に光路差が生じるために、画像に歪みが発生するという問題があった。

そこで、本発明は、上記した問題点を解決することを、主な目的としている。

上記課題を解決するために、本発明は、
運転を支援する情報を表示可能な表示装置と、
該表示装置の画像を運転席の前方に虚像として表示可能な反射部と、
前記表示装置の画像を前記反射部へ導く光学部品と、
乗員の眼の高さに応じて前記光学部品の角度を変更することで前記虚像の位置を上下に調節可能な光学部品角度変更装置と、を備えた車両用ヘッドアップディスプレイ装置において、
前記光学部品の角度の変更によって生じる前記虚像の歪みを調整可能な歪み調整部を備え、
前記歪み調整部が、前記表示装置を前記光学部品と同方向に角度変更可能な表示部角度変更装置であ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。

本発明によれば、上記構成によって、虚像の表示高さを変える時に生じる画像の上下の光路差を打ち消すことで画像に歪みが発生しないようにすることなどができる。

車両用ヘッドアップディスプレイ装置の構成図である。 乗員の眼の高さに合わせて表示高さを変える様子を示す図である。 図２の部分拡大図である。 表示高さを変えた場合の画像の歪みを示す図である。 表示高さを変えた場合の画像の各部の光路の長さを示す図である。 本実施の形態の車両用ヘッドアップディスプレイ装置にかかる乗員の眼の高さに合わせて表示高さを変える様子を示す図である。 図６の部分拡大図である。 図６の場合の表示高さを変えた場合の画像の各部の光路の長さを示す図である。 図６の場合の表示高さを変えた場合の画像の歪みを示す図である。 個別に角度変更可能な光学部品角度変更装置と表示部角度変更装置とを示す図である。 図１０の変形例を示す図である。 同時に角度変更可能な光学部品角度変更装置と表示部角度変更装置とを示す図である。

以下、本実施の形態を、図面を用いて詳細に説明する。
図１〜図１２は、この実施の形態を説明するためのものである。

＜構成＞以下、この実施例の構成について説明する。

図１に示すように、自動車などの車両１に対し、ヘッドアップディスプレイ装置２（車両用ヘッドアップディスプレイ装置）を設置する。このヘッドアップディスプレイ装置２は、運転を支援する情報を表示可能な表示装置４と、表示装置４の画像５を運転席６の前方に虚像７として表示可能な反射部８と、を備えている。

更に、ヘッドアップディスプレイ装置２は、表示装置４の画像５を反射部８へ導く光学部品１１と、図２（図３）に示すように、乗員の眼１２の高さＨ、Ｌに応じて光学部品１１の角度を変更することで虚像７の位置を上下に調節可能な光学部品角度変更装置１３と、を備えている。

ここで、ヘッドアップディスプレイ装置２は、車両１に設けたインストルメントパネル１５の部分に取付けるものとしている。即ち、インストルメントパネル１５の内部に設置した表示装置４の画像５を、インストルメントパネル１５に設けた開口部１６を通して、開口部１６の周辺に位置する反射部８へ投影し乗員へ向けて反射するようになっている。このヘッドアップディスプレイ装置２では、虚像７は、反射部８の奥側の位置に表示される。この虚像７は、フロントウィンドウ１７を通して見える外部の風景に重ねて、または、外部の風景に並べて表示される。

運転を支援する情報は、例えば、速度情報や経路情報などの一般的なもの（通常の表示）とすることができる。但し、運転を支援する情報は、上記に限るものではない。表示装置４は、液晶パネルや有機ＥＬパネルなどの表示パネルや、プロジェクター４ａの映像を表示するスクリーン４ｂ（図１１参照）などとすることができる。反射部８は、フロントウィンドウ１７や開口部１６に設けた専用の反射板（コンバイナ）などとすることができる。この場合には、反射部８を、フロントウィンドウ１７としている。なお、フロントウィンドウ１７は、楔形状断面のガラスを用いたり、反射膜を設けたりすることで表示装置４の画像５を反射できるようになっている。

光学部品１１は、インストルメントパネル１５の内部における、表示装置４と反射部８との間の位置に設置している。光学部品１１は、表示装置４の表示を反射部８へ導く反射鏡や、表示装置４の表示を拡大して反射部８へ導く拡大鏡などとすることができる。光学部品１１は、単数または複数設置しても良い。この場合、光学部品１１で反射することで、表示装置４の表示は上下反転する。

光学部品角度変更装置１３は、光学部品１１の上下方向の傾きを変更するための装置であり、少なくとも、モータなどの駆動装置１３ａを備えている。駆動装置１３ａと光学部品１１との間には、減速歯車などを有する減速機構１３ｂ（図１２参照）などを設けることができる。光学部品１１は、例えば、ほぼ車幅方向へ延びる回転軸を中心として前後方向で且つ上下方向に回動する。この実施例では、回転軸は、例えば、光学部品１１の上下方向の中央部に設置している。

この実施例では、図２に実線で示すように、標準的な体格の乗員の眼１２の高さＨに合わせて、虚像７が丁度良い位置に見えるように設定している。そして、小柄な乗員の場合には、眼１２の高さＬが低くなるので、虚像７が見えなくなったり、虚像７の一部が欠けたりする。

そこで、矢印で示すように、光学部品１１を車両前方側へ寝かせるように角度変更して、図３に二点鎖線で示すように、表示装置４の画像５を反射部８の下側へズラすことで、虚像７の位置を高くして虚像７が見えるように調整するようにしている。

なお、ヘッドアップディスプレイ装置２の具体的な構成は、上記に限るものではない。例えば、光学部品１１の回転軸の位置は、光学部品１１の下部としても良いし、上部としても良い。

以上のような基本的な構成に対し、この実施例では、以下のような構成を備えるようにしている。

（１）光学部品１１の角度の変更によって生じる虚像７の歪み（図４、図５参照）を調整可能な歪み調整部２１（図６参照）を備える（歪みが調整された虚像７ａ）。
そして、歪み調整部２１を、表示装置４を光学部品１１と同方向に角度変更可能な表示部角度変更装置２２とする（図７〜図９参照）。

ここで、図４に示すような虚像７（Ｌ）の歪みは、図３に示すように、小柄な乗員の眼１２の高さＬに合わせて表示装置４の画像５の位置を反射部８の下側へずらすことで、図５に示すように（図３も併せて参照）、標準的な体格の乗員の眼１２の高さＨに合っている時の表示装置４の画像５の（上下方向の中央部よりも）上側の光路ａ１と（中央部よりも）下側の光路ａ２との関係が、上側の光路ｂ１と下側の光路ｂ２との関係になることで生じる。即ち、虚像７（Ｌ）の歪みは、上側と下側とで光路差が生じることによって生じている。図５では、虚像７（Ｌ）を示す線が、虚像７（Ｈ）を示す線と非平行になることで歪みが生じている。

ちなみに、標準的な体格の乗員の眼１２の高さＨの時の上側の光路ａ１と下側の光路ａ２とが等しくない状態で虚像７の形が最適になっているのは、フロントウィンドウ１７が車両後方へ向けて上がり勾配で傾斜していることに関係している。

そして、歪み調整部２１は、例えば、表示装置４の画像５自体を変形することで虚像７の歪みを調整するようなものとしても良い。しかし、この実施例では、機械的手段によって虚像７の歪みを調整するものとしている。なお、虚像７は、フロントウィンドウ１７が傾斜していることや、フロントウィンドウ１７が曲面となっていることなどによっても歪むが、この種の歪みについては、画像制御手段を用いて画像５を補正することで修正するようにしている。よって、この実施例では、この種の虚像７の歪みについては考慮しないものとする。

表示部角度変更装置２２は、少なくとも、モータなどの駆動装置２２ａを備えている。駆動装置２２ａと表示装置４との間には、歯車などを有する減速機構２２ｂ（図１２参照）などを設けることができる。表示装置４は、表示部角度変更装置２２によって、ほぼ車幅方向へ延びる回転軸を中心として前後方向で且つ上下方向に回動する。この場合、回転軸は、光学部品１１の上下方向の中央部に設けている。但し、光学部品１１の回転軸を、光学部品１１の下部にした場合は、表示装置４の回転軸も、表示装置４の下部にする。同様に、光学部品１１の回転軸を、光学部品１１の上部にした場合は、表示装置４の回転軸も、表示装置４の上部にする。

表示部角度変更装置２２は、小柄な乗員の眼１２の高さＬの時に、図７に示すように、表示装置４の角度を変えることで、上側の光路ｂ１を光路補正分ｃ１だけ長くすると共に、下側の光路ｂ２を光路補正分ｃ２だけ短くすることで、図８に示すように、虚像７ａ（Ｌ）を示す線が、虚像７（Ｈ）を示す線と平行になることで、図９に示すように、虚像７の歪みをなくすことが可能となる。この場合、虚像７ａ（Ｌ）は、虚像７（Ｈ）よりも僅かに小さいものとなる。

（２）この際、図１０または図１１の例に示すように、光学部品角度変更装置１３と表示部角度変更装置２２とを、個別に角度変更可能にしても良い。

具体的には、図１０は、表示装置４を表示パネルとした例である。図１１は、表示装置４をプロジェクター４ａとスクリーン４ｂで構成した例であり、スクリーン４ｂの角度を変更可能としている。そして、どちらの例でも、光学部品角度変更装置１３と表示部角度変更装置２２は、それぞれ独立した個別の駆動装置１３ａ，２２ａを持ったものとなっており、それぞれが独立して駆動される。

（３）または、図１２の例に示すように、光学部品角度変更装置１３と表示部角度変更装置２２とを、同時に角度変更可能にしても良い。

具体的には、光学部品角度変更装置１３と表示部角度変更装置２２は、共通の駆動装置（駆動装置１３ａ＝駆動装置２２ａ）を持つものとなっており、互いに連動して駆動される。この場合において、光学部品１１が拡大倍率を持たない（１倍の）反射鏡の場合には、表示装置４は光学部品１１と同じ角度だけ角度変更するように連動させる。また、光学部品１１が拡大倍率を有する拡大鏡の場合には、表示装置４は光学部品１１の拡大倍率に応じた角度（１／拡大倍率）だけ角度変更するように連動させる。なお、表示装置４はプロジェクター４ａとスクリーン４ｂで構成したものとしても良い。

＜作用効果＞この実施例によれば、以下のような作用効果を得ることができる。

（作用効果１）ヘッドアップディスプレイ装置２に歪み調整部２１を設けた。これにより、光学部品１１の角度の変更による虚像７の歪みを調整して、光学部品１１の角度を変更しても歪みのない（または歪みの少ない）虚像７ａを映し出すことができるようになる。

この際、歪み調整部２１を表示部角度変更装置２２としても良い。そして、表示部角度変更装置２２を用いて、表示装置４の角度を光学部品１１（の角度の変更方向）と同方向に変更することで、光学部品１１の角度変更により生じる画像５の上下の光路差の影響を打ち消して虚像７の歪みを解消することができる。

（作用効果２）表示装置４と光学部品１１とに対し、個別の駆動装置２２ａ，１３ａを設けるようにしても良い。これによって、個別の駆動手段２２ａを用いて表示装置４の角度が最適な角度となるように微調整することができ、光路差をなくす効果を高めることができる。よって、より歪みの少ない虚像７ａを得ることができる。

（作用効果３）表示装置４と光学部品１１とに対し、共通の駆動手段２２ａ，１３ａを設けるようにしても良い。これによって、駆動手段２２ａ，１３ａの数を減らしつつ歪みの少ない虚像７ａを得ることができる。そして、装置構成を簡略化して、装置コストを削減することができる。

１ ヘッドアップディスプレイ装置
４ 表示装置
５ 画像
６ 運転席
７ 虚像
７ａ 虚像
８ 反射部
１１ 光学部品
１２ 眼
１３ 光学部品角度変更装置
１３ａ 駆動装置
２１ 歪み調整部
２２ 表示部角度変更装置
２２ａ 駆動装置
２２ｂ 減速機構
Ｈ 眼の高さ
Ｌ 眼の高さ

Claims (3)

1. 運転を支援する情報を表示可能な表示装置と、
   該表示装置の画像を運転席の前方に虚像として表示可能な反射部と、
   前記表示装置の画像を前記反射部へ導く光学部品と、
   乗員の眼の高さに応じて前記光学部品の角度を変更することで前記虚像の位置を上下に調節可能な光学部品角度変更装置と、を備えた車両用ヘッドアップディスプレイ装置において、
   前記光学部品の角度の変更によって生じる前記虚像の歪みを調整可能な歪み調整部を備え、
   前記歪み調整部が、前記表示装置を前記光学部品と同方向に角度変更可能な表示部角度変更装置であ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。
2. 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であって、
   前記光学部品角度変更装置と前記表示部角度変更装置とが、個別に角度変更可能であ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。
3. 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であって、
   前記光学部品角度変更装置と前記表示部角度変更装置とが、同時に角度変更可能であ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。