JP2023152513A - ヘッドアップディスプレイ - Google Patents

Abstract

【課題】分かり易い案内表示を行う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】利用者１４の前方空間に、虚像Ｌにより画像を表示するヘッドアップディスプレイＨにおいて、前記画像を投影する液晶表示器２０と、経路案内情報と、車両情報とを入力し、これに基づいて利用者１４への経路案内を行う前記画像を描画生成する制御部６０と、を備え、制御部６０は、目的地への経路方向を示す案内画像Ｌ４と、自車両の走行路の一部を模して有色にて示し、案内画像Ｌ４の下側位置に影部Ｌ６を設けた路面画像Ｌ３と、を含む前記画像を描画生成する。【選択図】図４

Description

本発明は、車両用のヘッドアップディスプレイに関し、例えば、ウインドシールドに表示像を投影する表示装置として好適である。

従来より、この種のヘッドアップディスプレイにあっては、例えば、特許文献１に記載のごとく、車両のウインドシールド（投影部材）に表示器からの表示光を投射して虚像を表示するものが知られている。

また、これらヘッドアップディスプレイの表示内容として、例えば、特許文献２に記載のように、車両の誘導先を矢印等の案内表示にて示すものがある。

特開２００３－３４４８０１号公報 特開２０１８－１４９８８４号公報

しかしながら、この案内表示をウインドシールド等に投影表示させる場合、車両の前方風景を背景とする表示を行うため、相対的な位置関係が捉えにくく経路案内表示として課題があった。

そこで本発明の目的は、上述した課題に着目し、分かり易い案内表示を行う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。

本発明のヘッドアップディスプレイは、
ドライバーの前方空間に、虚像により画像を表示するヘッドアップディスプレイにおいて、
前記画像を投影する投影部と、
経路案内情報と、車両情報とを入力し、これに基づいて前記ドライバーへの経路案内を行う前記画像を描画生成する制御部と、を備え、
前記制御部は、
目的地への経路方向を示す案内画像と、
自車両の走行路の一部を模して有色にて示し、前記案内画像の下側位置に影部を設けた路面画像と、を含む前記画像を描画生成する。

また、前記制御部は、前記案内画像と前記影部との間隔を設けて描画する。

また、前記制御部は、前記影部の外郭をぼかして描画する。

また、前記制御部は、遠近法を用いて、前記案内画像とこれに対応する前記影部の表示位置を上方に移動でき、前記影部は、前記案内画像が上部に表示する場合に、下部に表示する場合よりも強いぼかし処理にて描画を行う。

本発明のヘッドアップディスプレイは、分かり易い案内表示を行うことができる。

本実施形態の車両に搭載されたヘッドアップディスプレイの概略図。 ヘッドアップディスプレイの内部構成を示す要部断面図。 画像描画に関する構成を示すブロック図 経路案内に関する表示例を示す図。 図４から案内画像が移動した表示例を示す図。

以下、添付図面に基づいて、本発明を車両用のヘッドアップディスプレイに適用した一実施形態を説明する。

ヘッドアップディスプレイによる投影表示は、図１に示すように車両１０のインストルメントパネル１１内部に設けられた表示ユニットである表示装置１２が投射する表示光Ｌを車両１０のウインドシールド１３で車両１０の利用者（ドライバー）１４の方向に反射させ、虚像Ｖを表示するものである。換言すれば、ヘッドアップディスプレイは、後述する液晶表示器（投影部）２０から発せられる表示光（画像）Ｌをウインドシールド１３に出射（投射）し、この出射によって得られた表示像（虚像）Ｖを利用者１４に視認させるものである。これにより利用者１４は、虚像Ｖを車両１０の前方風景と重畳させて観察できる。

表示装置１２は、図２に示すように液晶表示器２０と、第１反射器３０と、第２反射器４０と、ハウジング５０とから主に構成されている。

液晶表示器２０は、配線基板Ｒに実装された発光ダイオードからなる光源２１と、この光源２１からの照明光を透過して表示光Ｌを形成するように光源２１の前方側（真上）に位置するＴＦＴ型の液晶表示素子（表示素子）２２とから主に構成される。このことは、液晶表示素子２２の背後（直下）に光源２１が設けられ、液晶表示素子２２は、光源２１から発せられる光により、所定情報（後述する表示すべき情報）を表示することを意味している。

また液晶表示素子２２は、図示しない素子駆動回路によって表示すべき情報、例えば車両１０の速度やエネルギー残量、時刻、経路案内画像を、数値やアイコン等の画像を用いて表示する。液晶表示器２０は、可視波長域の光からなる表示光Ｌを出力するもので、例えば、白色を発する光源２１を適用でき、この光源２１から発する光を液晶表示素子２２が透過することで所望の画像を含む表示光Ｌを出力する。なお、前記表示すべき情報は、車両の速度やエネルギー残量などの車両情報に限らず、あらゆる表示形態を採用できる。

第１反射器３０は、コールドミラー３１を備えている。なお、コールドミラー３１は、液晶表示器２０の発光波長域を含む可視波長域（４５０～７５０ｎｍ）の光を高い反射率（例えば８０％以上）で反射し、前記可視波長域以外の光を低い反射率で反射するものである。この場合、コールドミラー３１は、前記可視波長域以外の特に赤外波長域の光（赤外線あるいは太陽光の熱線）を低い反射率（例えば１５％以下）にて反射するものが適用される。なお、コールドミラー３１の反射層にて反射されない光は、コールドミラー３１を透過するように構成される。

第２反射器４０は、コールドミラー３１（つまり、液晶表示素子２２）からの表示光Ｌを反射させる凹面鏡４１と、この凹面鏡４１を保持するミラーホルダ４２とを備えている。

凹面鏡４１は、凹面を有するポリカーボネートからなる樹脂基板に第２の反射層４１ａを蒸着形成している。かかる凹面鏡４１は、その第２の反射層４１ａがコールドミラー３１並びに前記透光性カバーに対向し、前記透光性カバーから臨める位置に傾斜状態にて設けられる。

また凹面鏡４１は、コールドミラー３１からの表示光Ｌを拡大しつつ、前記透光性カバー（車両１０のウインドシールド１３）側へ反射（投射）させるものである。このことは、凹面鏡４１が、コールドミラー３１によって反射された表示光Ｌを拡大し、この拡大された表示光Ｌを前記透光性カバーを通じてウインドシールド１３に投射することを意味している。なお、凹面鏡４１は、ミラーホルダ４２に両面粘着部材により接着されている。ミラーホルダ４２は、合成樹脂（例えばＡＢＳ樹脂）からなるものであり、ハウジング５０に固定される。

ハウジング５０は、例えば黒色の遮光性合成樹脂材料からなり、略箱型形状に形成され、その内部空間である空間部５１に液晶表示器２０や第１反射器３０、並びに第２反射器４０を保持して収容するものであり、第２反射器４０における凹面鏡４１の上部（ウインドシールド１３側）が開口する開口窓部５２を備えてなる。

またハウジング５０には、開口窓部５２を塞ぐように出射部である透光性カバー５３が設けられている。かかる透光性カバー５３は、透光性の合成樹脂材料（例えばアクリル樹脂）を適用しており、湾曲形状（曲面形状）に形成され、凹面鏡４１で反射された表示光Ｌが透過（通過）する光透過性部材としての機能を有している。つまり、コールドミラー３１並びに凹面鏡４１によって反射された表示光Ｌは、ハウジング５０に形成された透光性カバー５３を通じてウインドシールド１３に投影され、これにより虚像Ｖの表示が行われることになる。

また、図３に示すように、ヘッドアップディスプレイＨは、車載ＥＣＵ（電子制御ユニット）からの各種信号を入力し、液晶表示器２０の出力内容を演算する制御部６０を実装する図示しない回路基板を備えている。この場合、該回路基板は表示装置１２のハウジング５０に保持される。

制御部６０は、図示しない車載バッテリから供給される電力を用いて駆動し、所定プログラムや各種データの格納、演算時の記憶領域などに用いる図示しないＲＯＭやＲＡＭ等のデータ格納部と、前記所定プログラムにしたがって演算処理するＣＰＵと、入出力インターフェース等を設けたマイクロコンピュータを適用できる。

なお、制御部６０は、各種車載ＥＣＵとの間でネットワーク接続されており、ナビゲーションシステム装置から経路案内情報を入力したり、各種センサに基づいて計測された車両情報を入力する入力ポート６１を備えている。また制御部６０は、液晶表示器２０に接続され、入力した経路案内情報や車両情報に基づいて、液晶表示器２０に表示するための画像を生成する描画処理部６２を備えている。制御部６０は、描画処理部６２によって生成された画像が表示されるように促す駆動信号を液晶表示器２０に出力する。

制御部６０によって生成される表示光（画像）Ｌの例について、図４，５を用いて説明する。

図４，５は、交差点Ｌ１に車両が近づいた際に表示される経路案内用の表示光Ｌであり、この場合、案内内容として直進を促す表示光Ｌの例を示す。制御部６０は、遠近法を用いて車両の路幅を示す区画線画像（中央線画像を含む）Ｌ２と、車両の路面の一部（車両の近傍側）を示し路面画像Ｌ３と、経路方向を示す矢頭を模したアイコンからなる案内画像Ｌ４と、をそれぞれ有色で描画生成し、これらを含む表示光Ｌを液晶表示器２０に表示させる。この場合、区画線画像Ｌ２を白色、路面画像Ｌ３を青色、案内画像Ｌ４を緑色にて描画している。なお、図面中の背景である白色部分は、実際には黒色に描画がなされ、ウインドシールド１３に投影される虚像Ｖにおいて、利用者１４から車両の前方風景が透過して見える。

路面画像Ｌ３は、遠近法を用いたグリッド線Ｌ５を重ねて設けており距離感や遠近感を利用者１４に認識し易い表示となる。また、路面画像Ｌ３は、案内画像Ｌ４の下側に間隔をおいて影部Ｌ６を描画しており、路面に対して浮遊していることを演出及び認識させることができる。この影部Ｌ６は、楕円形で黒色（または路面画像Ｌ３よりも濃い青色）にて描画生成され、さらに外郭（境界部分）にぼかし処理が施されていることで、案内画像Ｌ４の影であることを示すとともに、案内画像Ｌ４と間隔をおくことで路面画像Ｌ３に対する案内位置を認識し易くしている。

案内画像Ｌ４と及び影部Ｌ６は、位置を下部から上部へ移動するアニメーションにて表示遷移させることで、利用者１４への視線誘導や、方向性を分かり易くさせることができる。例えば、図５に示すように、奥（上部）に案内画像Ｌ４と及び影部Ｌ６が移動させて表示させる場合、案内画像Ｌ４と及び影部Ｌ６は、移動に応じてサイズを小さくする。更に影部Ｌ６は、上部に表示位置が移動するに伴い、ぼかし処理の強度を強くしており、遠近感を強調して表現できる。なお、ぼかし処理は、ガウシアン処理などのフィルタやグラデーションなど種々の画像処理を適用できる。

斯かるヘッドアップディスプレイは、利用者１４の前方空間に、虚像Ｖにより画像を表示するヘッドアップディスプレイＨにおいて、前記画像を投影する液晶表示器２０と、経路案内情報と、車両情報とを入力し、これに基づいて利用者１４への経路案内を行う前記画像を描画生成する制御部６０と、を備え、制御部６０は、目的地への経路方向を示す案内画像Ｌ４と、自車両の走行路の一部を模して有色にて示し、案内画像Ｌ４の下側位置に影部Ｌ６を設けた路面画像Ｌ３と、を含む前記画像を描画生成する。

また、制御部６０は、遠近法を用いて、案内画像Ｌ４とこれに対応する影部Ｌ６の表示位置を上方に移動でき、影部Ｌ６は、上部に表示する場合に、下部に表示する場合よりも強いぼかし処理にて描画を行うことで、遠近感を強調して表示でき、位置関係をより把握しやすい表現となる。

また、制御部６０は、路面画像Ｌ３を表示させることによって、特に走行時には、背景となる車両前方風景が変化してしまうものの、基準（基準面）位置として視認できるため、案内画像Ｌ４の相対的な位置関係が把握し易くなる。更に路面のグリッド線Ｌ５を表示することによって、遠近感や距離感を表現できる。

なお、本発明のヘッドアップディスプレイを上述した実施形態の構成にて例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の構成においても、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良、並びに表示の変更が可能なことは勿論である。例えば、上述実施形態にあっては、表示器として液晶表示器２０を適用したものを示したが、表示器としてＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）や、電磁駆動式のレーザ光走査型ＭＥＭＳミラーを用いるなどして、画像を含む表示光を生成するものであればよく、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。また、ウインドシールドではなく、専用のコンバイナに投影して表示する構成であっても適用できる。

また、案内画像Ｌ４を矢頭形状のアイコンとして例示したが、方向性が示されるものであれば他の形状を案内画像として適用することもできる。

また、制御部６０は、経路案内情報に基づいて、中央線を含む区画線の色や形状を実際の走行路に合わせて表示することもできる。更に、利用者１４の瞳の位置を検出することによって、実際の道路の区画線と重ねて表示させることもできる。

また、制御部６０を有する回路基板は、表示装置１２に設ける例を示したが、別の車載ＥＣＵ側に設けることもできる。この場合、表示装置１２は、通信線を介して映像信号を入力して液晶表示器２０に画像を形成させる構成で実現できる。

本発明は、ヘッドアップディスプレイに関して、例えば、自動車やオートバイ、あるいは農業機械や建設機械を備えた移動体に搭載され、車両情報やターンバイターン表示、路線案内表示等の経路案内、道路情報などを投影表示する表示装置として好適である。

１０ 車両
１１ インストルメントパネル
１２ 表示装置（ヘッドアップディスプレイ）
１３ ウインドシールド
１４ 利用者（ドライバー）
２０ 液晶表示器（投影部）
Ｌ３ 路面画像
Ｌ４ 案内画像
Ｌ６ 影部

Claims (4)

1. ドライバーの前方空間に、虚像により画像を表示するヘッドアップディスプレイにおいて、
   前記画像を投影する投影部と、
   経路案内情報と、車両情報とを入力し、これに基づいて前記ドライバーへの経路案内を行う前記画像を描画生成する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   目的地への経路方向を示す案内画像と、
   自車両の走行路の一部を模して有色にて示し、前記案内画像の下側位置に影部を設けた路面画像と、を含む前記画像を描画生成する
   ヘッドアップディスプレイ。
2. 前記制御部は、前記案内画像と前記影部との間隔を設けて描画する
   請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ。
3. 前記制御部は、前記影部の外郭をぼかして描画する
   請求項１または請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ。
4. 前記制御部は、遠近法を用いて、前記案内画像とこれに対応する前記影部の表示位置を上方に移動でき、前記影部は、前記案内画像が上部に表示する場合に、下部に表示する場合よりも強いぼかし処理にて描画を行う
   請求項３に記載のヘッドアップディスプレイ。
   
   

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