JP2023028944A

JP2023028944A - ヘッドアップディスプレイ

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Publication number: JP2023028944A
Application number: JP2021134939A
Authority: JP
Inventors: 秀晃今堀; Hideaki Imahori
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2021-08-20
Filing date: 2021-08-20
Publication date: 2023-03-03

Abstract

【課題】簡素な構成で視認性を確保することができるヘッドアップディスプレイを提供する。【解決手段】本開示の一態様のヘッドアップディスプレイは、表示指令に応じて、照射位置として、第１照射位置と、第１照射位置以上の高さの位置である第２照射位置とを切り換えて画像を照射可能に構成される。第１照射位置は、運転者の視点の高さに応じて画像を照射させる高さを調整可能に構成される。ヘッドアップディスプレイは、第１照射位置がより高く調整されるにつれて、第１照射位置と第２照射位置との差がより小さくなるように第２照射位置の高さを制御するように構成される。【選択図】図３

Description

本開示は、車両に搭載されるヘッドアップディスプレイに関する。

下記特許文献１には、カメラによる撮像画像に基づいて認識される水平線の位置よりも下側に、運転者に有益な情報を表示させるように構成されたヘッドアップディスプレイが開示されている。

特許第５８０５３４１号公報

上記特許文献１の技術では、運転者の視界の邪魔になりにくい位置に情報を表示できる。しかしながら、発明者の詳細な検討の結果、上記特許文献１の技術では、カメラを備え、かつ画像処理が必要になるため、ヘッドアップディスプレイの構成が煩雑になるという課題が見出された。

本開示の１つの局面は、簡素な構成で視認性を確保することができるヘッドアップディスプレイを提供することにある。

本開示の一態様は、車両に搭載されたヘッドアップディスプレイ（１）であって、画像提供部（５）と、位置制御部（１０，１５，１６）と、を備える。画像提供部は、車両の進行方向側において配置された表示部（２１）に対して画像を照射することで画像を提供するように構成される。

位置制御部は、表示部への画像の照射位置を制御するように構成される。位置制御部は、外部指令に応じて、照射位置として、第１照射位置と、第１照射位置以上の高さの位置である第２照射位置とを切り換えて画像を照射可能に構成される。

第１照射位置は、運転者の視点の高さに応じて画像を照射させる高さを調整可能に構成される。位置制御部は、第１照射位置がより高く調整されるにつれて、第１照射位置と第２照射位置との差がより小さくなるように第２照射位置の高さを制御するように構成される。

このような構成によれば、第１照射位置の高さに応じて第２照射位置の高さを設定するので、簡素な構成とすることができ、かつ、運転者が視認すべき物体と照射される画像とが重なりにくくすることができる。

本発明が適用されたヘッドアップディスプレイを模式的に示す側面図である。画像表示処理のフローチャートである。実施形態において、視点の高さに応じた画像の表示例を示す画像図である。他の実施形態において、視点の高さに応じた画像の表示例を示す画像図である。

以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態を説明する。
［１．実施形態］
［１－１．実施形態の構成と本開示の構成との対応関係］
実施形態でのウィンドシールド２１は、本開示での表示部に相当し、実施形態での画像生成制御部１０、凹面鏡１５、駆動部１６は、本開示での位置制御部に相当する。また、実施形態での表示指令は、本開示での外部指令に相当する。

［１－２．構成］
本開示の一態様のヘッドアップディスプレイ１は、例えば乗用車等の車両に搭載され、運転者の前方視界内に、車両の運転に有益な情報を提供する装置である。ヘッドアップディスプレイ１は、図１に示すように、画像生成制御部１０と、画像提供部５とを備える。

画像提供部５は、画像を生成して照射するユニットであって、車両の進行方向側において配置されたコンバイナとして機能するウィンドシールド２１に対して、画像を照射することで画像を提供するように構成される。

画像提供部５及び画像生成制御部１０は、図１の破線に示すように、筐体３５に収納される。筐体３５には、画像提供部５及び画像生成制御部１０を覆うカバー部材４０が備えられる。

カバー部材４０には、画像提供部５にて生成された画像が含まれる光線を筐体３５の内部から筐体３５の外部に透過させるための光線透過部４５が備えられる。光線透過部４５は、例えばアクリルやガラス等の透明な素材から構成されており、画像提供部５によって生成された画像を含む光線を透過させる機能を有する。

画像提供部５は、凹面鏡１５、駆動部１６、画像照射部１７を備える。ここで、図１における光軸３１は、例えば、画像照射部１７が表示させた光の光路の中心を模式的に示す線である。

画像照射部１７は、例えば液晶ディスプレイとして構成されており、画像生成制御部１０の指令に基づく画像を表示させる。画像照射部１７において表示された画像（すなわち、表示光）は、凹面鏡１５で反射され、車両に備えられたウィンドシールド２１のうちの一部の領域に投射される。ウィンドシールド２１は、運転者の前方視界内の大部分を占める面であって、鉛直方向及び水平方向左右に広がる透明の面として構成される。

そして、このウィンドシールド２１をコンバイナとして、アイボックス２３に位置する運転者の視点２５に到達する。運転者は、ウィンドシールド２１の前方の地点において、画像照射部１７に表示された画像を虚像２７として視認することができる。

なお、アイボックス２３とは、運転者が画像を視認可能な領域である。アイボックス２３は、画像照射部１７に表示される画像の表示領域の広さ、表示領域内で画像を表示させる位置、或いは凹面鏡１５の角度等によって、その位置が調整される。本実施形態では、駆動部１６が凹面鏡１５の角度を調整することで、生成する画像の位置を制御する。

凹面鏡１５の角度は、駆動部１６が駆動されることで変更される。駆動部１６は、例えばステッピングモータ等のモータと、モータによって駆動されるギアとの組み合わせによって構成される。

例えば、凹面鏡１５の角度が僅かに下向き（すなわち、図１では時計回り）に変化すると、ウィンドシールド２１への画像の照射位置が上側に移動する。この際、例えば、元の照射位置が高さ方向の中心の位置であるＰ_Ｍであるとすると、より上方のＰ_Ｈに向けて移動する。すると、画像を適切に視認できるアイボックス２３の位置も上方に移動する。照射位置がＰ_Ｈのとき、運転者の視点２５の位置はＨで示す位置となる。

また例えば、凹面鏡１５の角度が僅かに上向き（すなわち、図１では反時計回り）に変化すると、ウィンドシールド２１への画像の照射位置が下側に移動する。この際、例えば、元の照射位置が高さ方向の中心の位置であるＰ_Ｍであるとすると、より下方のＰ_Ｌに向けて移動する。すると、画像を適切に視認できるアイボックス２３の位置も下方に移動する。照射位置がＰ_Ｌのとき、運転者の視点２５の位置はＬで示す位置となる。

このような構成によってアイボックス２３における鉛直方向の位置を運転者の視点２５の高さに応じて変更できるようにしている。
画像生成制御部１０は、運転者の視点２５の位置に応じて設定された画像の照射位置を第１照射位置として、第１照射位置と同じか、第１照射位置よりも上方の位置である第２照射位置と、第１照射位置とを切り換えて、画像を表示可能に構成される。画像生成制御部１０は、凹面鏡１５の角度を調整することで、照射位置を第１照射位置と第２照射位置との間で切り替えるように構成される。

第２照射位置は、第１照射位置よりも運転時の運転者の中心視野により近い位置に設定される。第２照射位置は、運転者に注意を喚起する際に有効な照射位置である。なお、第２照射位置へ照射した画像は、第１照射位置でのアイボックス２３内で視認できるように構成される。

画像生成制御部１０は、例えば、車両内の別の装置から表示させる画像を特定する情報を含む表示指令を受け、表示指令に応じた画像及び位置となるように、凹面鏡１５の角度の制御を行う。具体的には、画像生成制御部１０は、表示指令に含まれるデータの種別、換言すればコンテンツの種類を認識する。そして、データの種別に応じて、照射位置を、第１照射位置とするか、第２照射位置とするかを決定して、決定された照射位置に画像を照射する。

このような処理の詳細、及び具体的手順について以下に説明する。
［１－３．処理］
画像生成制御部１０が実行する画像表示処理について、図２のフローチャートを用いて説明する。画像表示処理は、例えば画像表示の更新周期毎、例えば５０ｍｓ毎に起動される処理である。

画像表示処理では、まず、Ｓ１０で、画像生成制御部１０は、第１照射位置を取得する。例えば、画像生成制御部１０は、第１照射位置として、第１照射位置とするための凹面鏡１５の角度の設定値を取得する。

続いて、Ｓ１２で、画像生成制御部１０は、第１照射位置に基づいて、第２照射位置を演算し、演算結果をメモリ１２に記録させる。この際、画像生成制御部１０は、第１照射位置の値に応じて第２照射位置の値を設定する。例えば、画像生成制御部１０は、第２照射位置として、第２照射位置とするための凹面鏡１５の角度の設定値を演算する。

ここで、より上方の照射位置Ｐ_Ｈに対応するアイボックス２３である視点Ｈから画像を視認する際の俯角をθ_Ｈとし、より下方の照射位置Ｐ_Ｌに対応するアイボックス２３である視点Ｌから画像を視認する際の俯角をθ_Ｌとする。高い位置の視点Ｈの場合、運転者は見下ろすように画像を視認できるため、俯角θ_Ｈが比較的大きくなる。一方で、低い位置の視点Ｌの場合、運転者はほぼ水平に画像を視認するため、俯角θ_Ｌは比較的小さくなる。この結果、俯角θ_Ｌは俯角θ_Ｈよりも小さくなる。

一方で、運転者は、ウィンドシールド２１を通じて前方車両７０等の前方物体を視認する際に、概ね水平線と同じか、水平線よりもやや下方にて前方物体を視認する。このため、画像を視認するための俯角が小さくなると、運転者の視界において、前方物体の位置と画像とが重なりやすくなる。

そこで、画像生成制御部１０は、第１照射位置がより高い位置になるにつれて、第１照射位置と第２照射位置との差がより小さくなるように第２照射位置を設定する。なお、第１照射位置と第２照射位置との差には最大値及び最小値が設定されている。第１照射位置と第２照射位置との差の最大値は、例えば２ｄｅｇ程度に設定され、最小値は０に設定される。

具体的には、第１照射位置として、より上方の視点Ｈに対応する照射位置Ｐ_Ｈが設定されている場合、図３に示すように、画像生成制御部１０は、第１表示画像７１Ａを表示させる。例えば、この際の俯角θ_Ｈは６ｄｅｇとなる。

また、第１表示画像７１Ａに対応する第２照射位置は、２ｄｅｇだけ上方に設定される。つまり、画像生成制御部１０は、第１照射位置として、照射位置Ｐ_Ｈが設定されている場合、第２照射位置を第１照射位置の２ｄｅｇ上方に設定する。画像生成制御部１０は、図３に示すように、第２表示画像７１Ｂを表示させ、この際の俯角は、例えば４ｄｅｇとなる。

また、第１照射位置として、中央の視点Ｍに対応する照射位置Ｐ_Ｍが設定されている場合、図３に示すように、画像生成制御部１０は、第１表示画像７２Ａを表示させる。例えば、この際の俯角θ_Ｍは４ｄｅｇとなる。

また、第１表示画像７２Ａに対応する第２照射位置は、照射位置Ｐ_Ｈの場合と同様に、２ｄｅｇだけ上方に設定される。つまり、画像生成制御部１０は、第１照射位置として、照射位置Ｐ_Ｍが設定されている場合、第２照射位置を第１照射位置の２ｄｅｇ上方に設定する。画像生成制御部１０は、図３に示すように、第２表示画像７２Ｂを表示させ、この際の俯角は、例えば２ｄｅｇとなる。

また、第１照射位置として、より下方の視点Ｌに対応する照射位置Ｐ_Ｌが設定されている場合、図３に示すように、画像生成制御部１０は、第１表示画像７３Ａを表示させる。例えば、この際の俯角θ_Ｌは２ｄｅｇとなる。

また、第１表示画像７３Ａに対応する第２照射位置は、照射位置Ｐ_Ｈ及びＰ_Ｍの場合よりはより小さく設定され、例えば、１ｄｅｇだけ上方に設定される。画像生成制御部１０は、図３に示すように、第２表示画像７３Ｂを表示させ、この際の俯角は、例えば１ｄｅｇとなる。つまり、水平線付近に視認される前方車両７０等の前方物体と、第２表示画像７３Ｂとが重なりにくいように、第１照射位置と第２照射位置との差を小さく設定する。

続いて、図２において、Ｓ１４で、画像生成制御部１０は、画像として表示させるコンテンツがあるか否かを判定する。画像生成制御部１０は、表示指令を受けると、表示させるコンテンツがあると判定する。表示指令には、表示させる画像に関するデータ及びデータの種別が含まれている。データの種別、換言すればコンテンツの種類によって、画像生成制御部１０は、表示指令の有無、及び表示指令が緊急コンテンツに関する指令であるか否かを認識することができる。

緊急コンテンツは、速やかに運転者に注意喚起すべき情報として予め設定された種別のデータである。緊急コンテンツには、衝突に対する注意喚起、ブレーキ喚起、レーンチェンジの通知、ナビゲーション表示のうちのすぐに対応すべき情報（例えば、右左折をする交差点に到達した旨の情報）等が含まれうる。

一方で、緊急コンテンツでない通常コンテンツには、車両の走行速度、緊急コンテンツに含まれないナビゲーション表示等が含まれうる。なお、図３では、通常コンテンツとして車速「５０ｋｍ／ｈ」、緊急コンテンツとして、ブレーキ喚起である「ブレーキ！」を採用した例を開示している。

画像生成制御部１０は、Ｓ１４で表示させるコンテンツがないと判定した場合には、図２の画像表示処理を終了する。一方、画像生成制御部１０は、Ｓ１４で表示させるコンテンツがあると判定した場合には、Ｓ１６へ移行し、表示させるコンテンツが緊急コンテンツであるか否かを判定する。

画像生成制御部１０は、Ｓ１６で表示させるコンテンツが緊急コンテンツであると判定した場合には、Ｓ１８へ移行し、凹面鏡１５の角度を第２照射位置に変更する。なお、既に凹面鏡１５の角度が第２照射位置にされている場合には凹面鏡１５の角度を維持し、Ｓ２２に移行する。

一方、画像生成制御部１０は、Ｓ１６で表示させるコンテンツが緊急コンテンツでない通常コンテンツであると判定した場合には、Ｓ２０へ移行し、凹面鏡１５の角度を第１照射位置に変更する。なお、既に凹面鏡１５の角度が第１照射位置にされている場合には凹面鏡１５の角度を維持し、Ｓ２２に移行する。

続いて、Ｓ２２で、画像生成制御部１０は、表示指令に基づくコンテンツを画像として表示させる。その後、画像生成制御部１０は、図２の画像表示処理を終了する。
［１－４．効果］
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果を奏する。

（１ａ）本開示の一態様は、車両に搭載されたヘッドアップディスプレイ１であって、画像提供部５と、画像生成制御部１０と、を備える。画像提供部５は、車両の進行方向側において配置されたウィンドシールド２１に対して画像を照射することで画像を提供するように構成される。

画像生成制御部１０は、凹面鏡１５、駆動部１６を用いて、ウィンドシールド２１への画像の照射位置を制御するように構成される。画像生成制御部１０は、画像生成制御部１０の外部からの表示指令に応じて、照射位置として、第１照射位置と、第１照射位置以上の高さの位置である第２照射位置とを切り換えて画像を照射可能に構成される。

第１照射位置は、運転者のアイボックス２３の高さに応じて画像を照射させる高さを調整可能に構成される。画像生成制御部１０は、第１照射位置がより高く調整されるにつれて、第１照射位置と第２照射位置との差がより小さくなるように第２照射位置の高さを制御するように構成される。

（１ｂ）本開示の一態様では、鏡面の角度を変更可能に構成され、画像を含む光波を反射する凹面鏡１５を備え、画像生成制御部１０は、凹面鏡１５の角度を調整することで、照射位置を第１照射位置と第２照射位置との間で切り替えるように構成される。

このような構成によれば、画像の表示領域が狭い画像提供部５を利用する場合であっても、凹面鏡１５の角度を変化させることができるので、より広い表示領域を確保することができる。

（１ｃ）本開示の一態様では、画像生成制御部１０は、予め設定された緊急を要する緊急コンテンツを表示させる旨の指令を受けると、照射位置を第２照射位置に切り替えるように構成される。また、画像生成制御部１０は、緊急コンテンツ以外を表示させる旨の指令を受けると、照射位置を第１照射位置に切り替えるように構成される。

このような構成によれば、緊急を要するコンテンツを運転者の中心視野に近い領域に照射することができるので、運転者により早期にコンテンツを認識させることができる。

（１ｄ）本開示の一態様では、第１照射位置と第２照射位置との差には最大値が設定されている。
このような構成によれば、第２照射位置が第１照射位置から離れすぎることを抑制することができる。

［２．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。

（２ａ）上記実施形態では、第１照射位置として照射位置Ｐ_Ｌが設定されている場合、第２照射位置は、照射位置Ｐ_Ｌから１ｄｅｇだけ上方に設定したが、これに限定されるものではない。例えば、図４に示すように、第１照射位置として照射位置Ｐ_Ｌが設定されている場合、第２照射位置を第１照射位置と同様に設定してもよい。つまり、第１表示画像７４Ａと、一致する位置に、第２表示画像７４Ｂを表示させてもよい。この場合、第１照射位置と第２照射位置との差における最小値は０に設定される。

なお、この場合において、照射位置がＰ_Ｈ及びＰ_Ｍに設定される際には、上記実施形態と同様に、第１照射位置及び第２照射位置が設定されるとよい。
このような構成によれば、第１照射位置が運転者の中心視野に近い場合であっても、視野中心と第２照射位置とが重複しにくくすることができる。

（２ｂ）上記実施形態では、第１照射位置として照射位置Ｐ_Ｈ、Ｐ_Ｍ、Ｐ_Ｌの３種について説明したが、照射位置はこれに限定されるものではない。例えば、照射位置Ｐ_ＨからＰ_Ｌまでの間の任意の位置において照射位置が設定されもよい。この場合において、第２照射位置は、第１照射位置の位置に応じて、段階的、或いは連続的に変化するように設定されてもよい。また、この場合においても、第１照射位置と第２照射位置との差には、最大値及び最小値の少なくとも１つが設定されてもよい。

（２ｃ）本開示に記載の画像生成制御部１０及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の画像生成制御部１０及びその手法は、１つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の画像生成制御部１０及びその手法は、１つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと１つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された１つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されてもよい。画像生成制御部１０に含まれる各部の機能を実現する手法には、必ずしもソフトウェアが含まれている必要はなく、その全部の機能が、１つあるいは複数のハードウェアを用いて実現されてもよい。

（２ｄ）上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。

（２ｅ）上述したヘッドアップディスプレイ１の他、当該ヘッドアップディスプレイ１を構成要素とするシステム、当該ヘッドアップディスプレイ１としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の非遷移的実体的記録媒体、画像表示方法など、種々の形態で本開示を実現することもできる。

１…ヘッドアップディスプレイ、５…画像生成部、１０…画像生成制御部、１２…メモリ、１５…凹面鏡、１６…駆動部、１７…画像照射部、２１…ウィンドシールド、２３…アイボックス、２５…視点、２７…虚像、３１…光軸、７０…車両、７１Ａ，７２Ａ，７３Ａ，７４Ａ…第１表示画像、７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂ，７４Ｂ…第２表示画像。

Claims

車両に搭載されたヘッドアップディスプレイ（１）であって、
前記車両の進行方向側において配置された表示部（２１）に対して、画像を照射することで画像を提供するように構成された画像提供部（５）と、
前記表示部への前記画像の照射位置を制御する位置制御部（１０，１５，１６）と、
を備え、
前記位置制御部は、外部指令に応じて、前記照射位置として、第１照射位置と、前記第１照射位置以上の高さの位置である第２照射位置とを切り換えて前記画像を照射可能に構成され、
かつ、前記第１照射位置は、運転者の視点の高さに応じて前記画像を照射させる高さを調整可能に構成され、前記第１照射位置がより高く調整されるにつれて、前記第１照射位置と前記第２照射位置との差がより小さくなるように前記第２照射位置の高さを制御する
ように構成されたヘッドアップディスプレイ。
請求項１に記載のヘッドアップディスプレイであって、
前記位置制御部は、鏡面の角度を変更可能に構成された凹面鏡（１５）であって、前記画像を含む光波を反射する凹面鏡を備え、前記凹面鏡の角度を調整することで、前記照射位置を前記第１照射位置と前記第２照射位置との間で切り替える
ように構成されたヘッドアップディスプレイ。
請求項１又は請求項２に記載のヘッドアップディスプレイであって、
前記位置制御部は、予め設定された緊急を要する緊急コンテンツを表示させる旨の指令を受けると、前記照射位置を前記第２照射位置に切り替え、前記緊急コンテンツ以外を表示させる旨の指令を受けると、前記照射位置を前記第１照射位置に切り替える
ように構成されたヘッドアップディスプレイ。
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のヘッドアップディスプレイであって、
前記第１照射位置と前記第２照射位置との差には最大値が設定されている
ヘッドアップディスプレイ。
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のヘッドアップディスプレイであって、
前記第１照射位置と前記第２照射位置との差における最小値は０に設定されている
ヘッドアップディスプレイ。