JP5191922B2 - 車両用ヘッドアップディスプレイ - Google Patents

Description

本発明は、車両用ヘッドアップディスプレイの技術分野に属する。

従来では、車両のフロントウインドシールドと別体に、ハーフミラーとして機能するコンバイナをインストパネルの上壁に設け、コンバイナを通して虚像表示と車両の前景（車両前方の風景）を視認している。

また、ヘッドアップディスプレイにおいて、２枚合わせのフロントガラスの間に着色層を設け、着色層の部分を反射面としているものもある。

特開平１１−２８９４９号公報 実開平４−４６９２６号公報

しかしながら、従来技術では、透明なコンバイナに情報を表示する場合に、前景（車両前方の風景）と表示をラップさせるため、前景によって表示の視認性が低下するという課題がある。また、コンバイナを不透過なものにすると、表示の視認性は向上するが、コンバイナとラップする前景が見えないという課題がある。

本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、表示の視認性と前景の視認性を両立させることができる車両用ヘッドアップディスプレイを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明では、車両用ヘッドアップディスプレイにおいて、表示光を投光する表示手段と、車両のフロントウインドシールドと別体に設けられ、前記表示手段からの表示光をドライバへ向かうよう反射する別体反射手段と、を備え、前記別体反射手段は、下部より上部の透過率を高くし、前記下部は、下方から上方に行くに従って、透過率が高くなるよう徐々に変化させた構成にしたことを特徴とする。

よって、本発明にあっては、表示の視認性と前景の視認性を両立させることができる。

実施例１のヘッドアップディスプレイのシステム主要構成の説明図である。 実施例１のヘッドアップディスプレイにおける別体反射板の説明図である。 実施例１のヘッドアップディスプレイにおける透明部及び不透過部に関する表示制御のブロック図である。 実施例１のヘッドアップディスプレイにおいて、ドライバが表示と前景を見ている状態を示す説明図である。 実施例２のヘッドアップディスプレイにおいて、ドライバが表示と前景を見ている状態を示す説明図である。 実施例３のヘッドアップディスプレイにおいて、ドライバが表示と前景を見ている状態を示す説明図である。 実施例４のヘッドアップディスプレイにおいて、ドライバが表示と前景を見ている状態を示す説明図である。 実施例５のヘッドアップディスプレイにおいて、ドライバが表示と前景を見ている状態を示す説明図である。

以下、本発明の車両用ヘッドアップディスプレイを実現する実施の形態を、実施例１〜５に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
まず、構成を説明する。
図１は実施例１のヘッドアップディスプレイのシステム主要構成の説明図である。
実施例１のヘッドアップディスプレイは、ＨＵＤユニット１、別体反射板２、インストパネル３に設けた開口部３１を主要な構成としている。
ＨＵＤユニット１は、図１に示すように、車両の車室側とエンジンルームを仕切る隔壁６より後方で、インストパネル３の前側の内部に設けられている。

この位置は、図１に示すように、メータ４より前方でインストパネル３の内部のダクト５の間となる。
ＨＵＤユニット１は、表示器１１を備えている。表示器１１は、画像を表示し、その輝度により表示を表示光として別体反射板２へ投光する。
具体例としてバックライトを備えた液晶表示を挙げておく。
さらに、ＨＵＤユニット１の表示器１１から別体反射板２への光路を確保するように、インストパネル３の一部には、外部と内部を連通させる開口部３１を設ける。

別体反射板２は、フロントウインドシールド７の車両後方側の車室内に、所定の間隔を空けて、上部に行くに従って車両後方側となるよう傾斜させた反射面を設けたものである。

次に別体反射板２の詳細について説明する。
図２は実施例１のヘッドアップディスプレイにおける別体反射板２の説明図である。
実施例１の別体反射板２は、上部の透明部２１と下部の不透過部２２を備えるようにする。
透明部２１は、この部分を通してドライバが前景（車両前方の風景）を充分に視認可能な透過性を持ち、さらに、表示器１１の表示光を適度に反射してドライバが視認できる反射率を有するものにする。そして透明部２１は、別体反射板２の上部に設けられるようにする。

不透過部２２は、着色等により透過させない部分であり、別体反射板２の下部に設けられる部分である。
実施例１では、別体反射板２の不透過部２２を、色を黒とし、光の透過率をほぼ０％にし、光の反射率を１０％以下にしている。
そして、別体反射板２の構成としては、黒色の板、黒色板の手前に透明板（シート）を設けたもの、透明板の表面に黒メッキを設けたもの、透明板の裏側（車両前方側）に黒塗装（蒸着等）を施したものなどでよい。

なお、実施例１の別体反射板２では、透明部２１と不透過部２２は上下に分かれ、その境目は略水平な境界ラインとなる。そして、実施例１では、この境界ラインは、車種ごとに設定される許容不可視距離により設定する。許容不可視距離は、車種毎に決められたインストパネル又はインストパネルからの突起物等によりドライバの前方視界が妨げられる範囲の許容値である。

次に、ＨＵＤユニット１における透明部２１及び不透過部２２の表示制御構成を説明する。図３は実施例１のヘッドアップディスプレイにおける透明部２１及び不透過部２２に関する表示制御のブロック図である。
ＨＵＤユニット１の制御部１ａは、車両情報処理部１２、上部表示内容処理部１３、下部表示内容処理部１４、出力データ処理部１５を備え、ＨＵＤユニット１の表示器１１は、VRAM１１１を備えている。
表示器１１は、出力データ処理部１５からの表示データをVRAM１１１で一時的に記憶し、VRAM１１１に一時的に記憶されたデータに基づいて表示を行う。

車両情報処理部１２は、外部、例えば車両の他のコントローラなどから表示に必要な車両情報を入力し、上部表示内容処理部１３及び下部表示内容処理部１４の処理のために車両情報を処理して出力する。
上部表示内容処理部１３は、入力される情報から、透明部２１で表示する内容の選択を行い、予め設定された表示形式に基づいて、どのように表示するかを決定し、そのデータを出力データ処理部１５へ出力する。

下部表示内容処理部１４は、入力される情報から、不透過部２２で表示する内容の選択を行い、予め設定された表示形式に基づいて、どのように表示するかを決定し、そのデータを出力データ処理部１５へ出力する。
出力データ処理部１５は、上下の表示部分のデータを表示全体に関連付けする処理を行い、画像データを生成して出力する。

なお、上部表示内容処理部１３は、ドライバに緊急で伝達する必要のある情報を得る、もしくは得た車両情報から緊急で伝達する必要があると判断される場合に、これを表示することを選択する。この差異には、マークや文字等の警報を前景とラップしても見やすい表示色、例えば緑や、緊急であることを認識させる赤系の色で点滅表示する。なお、実施例１では緊急性により表示内容を分けているが、緊急性を含めた重要度で表示内容を分けるようにしてもよい。

一方、下部表示内容処理部１４は、不透過部２２の色に対して十分なコントラストが確保される表示色で、車両情報等の状態表示や、経路誘導等の運転支援情報、または透明部２１に表示されたマークや文字に対する補足やそれに対するドライバのアクション等を表示する。

作用を説明する。
[視認性の向上作用]
図４は実施例１のヘッドアップディスプレイにおいて、ドライバが表示と前景を見ている状態を示す説明図である。
実施例１のヘッドアップディスプレイでは、別体反射板２に透明部２１と不透過部２２が設けられ、車両情報などの状態表示、経路誘導等の運転支援情報、または透明部２１に表示されたマークや文字に対する補足やそれに対するドライバのアクション等が不透過部２２に重ねて虚像表示される。

図４には、前景として木１０１が車両前方にある場合を例として示す。そして、不透過部２２には、前方車両までの車間距離表示１０２を運転支援情報として虚像表示している。この図４に示す場合では、前景の木１０１を、透明部２１を通して十分に視認することができる。
不透過部２２は例えば黒色等に着色され、表示は不透過部２２に対してコントラストの強い表示色で重なる位置に虚像表示されるため、非常に表示の視認性が良好となる。
そして、別体反射板２の透明部２１では、不透過部２２の表示内容は表示されないことになるので、透明部２１を通して見る前景の視認性が良好に確保される。さらに、透明部２１と不透過部２２の境界線は、許容不可視距離に基づいて設定しているので、透明部２１を通して見る前景の十分な確保は、運転に役立つ前景の視認性向上となる。

実施例１のヘッドアップディスプレイにおいて、例えば警報など、緊急にドライバに伝達したい情報が発生した場合には、その情報は、前景とラップしても見やすい表示色や緊急であることを示す赤系の色で表示される。
また、この緊急にドライバに伝達する表示は、ドライバが運転のために透明部２１を通して見る前景に重ねて虚像表示することにより、非常に確実にドライバに表示内容を認識させることになる。
図４に示す例では、車両が搭載している車間距離検出システム（図示せず）によって木１０１を障害物として検知し、木１０１までの距離が短くなったことにより、ブレーキの作動を促す警告表示１０３を透明部２１に表示している。

実施例１のヘッドアップディスプレイの作用を言い換えて説明する。
実施例１では、別体反射板２における表示エリアを、透過して前景を視認することを重視したエリア（透明部２１）と、表示を視認することを重視したエリア（不透過部２２）に区分けしている。これにより、ドライバが運転のために見る前景の視認性を良好に確保し、前景よりもドライバが見る頻度の少ない表示を、表示を視認することを重視したエリア（不透過部２２）に重ねて虚像表示して表示の視認性を向上させる。
さらに、緊急にドライバに伝達したい表示は、ドライバが運転のためにほぼ常時見ている前景の一部となるエリアに表示することにより、確実に情報をドライバに伝達する。

そして、表示を視認することを重視し、不透過な部分として別体反射板２に設けられた不透過部２２の上端となる透明部２１との境界は、許容不可視距離が考慮されてその位置が設定されることにより、不可視な範囲がドライバの運転視界に影響しないよう配慮する。これにより、表示の視認性と前景の視認性が良好に両立する。

次に、効果を説明する。
実施例１の車両用ヘッドアップディスプレイにあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
(1)車両用ヘッドアップディスプレイにおいて、表示光を投光する表示器１１と、車両のフロントウインドシールド７と別体に設けられ、表示器１１からの表示光をドライバへ向かうよう反射する別体反射板２を備え、別体反射板２は、下部の不透過部２２より上部の透明部２１の透過率を高くしたため、表示の視認性と前景の視認性を両立させることができる。

(2)上記(1)において、表示器１１の表示内容を制御する制御部１ａを設け、制御部１ａは、表示器１１の表示内容を重要度により分け、重要度の高い表示を別体反射板２の上部に重ねて虚像表示させ、重要度の低い表示を別体反射板２の下部へ虚像表示させるよう制御するため、重要度の高い表示は、ドライバが頻度高く見ている透過率の高い上部で前景に重畳させて表示することで、ドライバへ確実に表示内容を認識させるようにし、重要度の低い表示は、透過率の低い下部にコントラスト高く表示してドライバが見る頻度が低くても表示の視認性を向上させ、表示の視認性と前景の視認性を両立させることができる。

(3)上記(1)または(2)において、別体反射板２は、透過率の高い上部の透明部２１と、透過率の低い下部の不透過部２２の２つの領域で形成し、車両で前方の下方が不可視となる範囲に基づいて上部の透明部２１と下部の不透過部２２の境界が設定されているため、透過率を低くし、表示光とのコントラストを高めて表示の視認性を向上させることが、ドライバの車両前方視界に影響しないようにできる。

実施例２は、別体反射板２を半透明は上部と不透過な下部で構成した例である。
構成を説明する。
図５は実施例２のヘッドアップディスプレイにおいて、ドライバが表示と前景を見ている状態を示す説明図である。
実施例２では、別体反射板２が、上部の半透明部２３と下部の不透過部２２で構成されるようにする。
半透明部２３は、透明状態よりやや透過率を低くしたもので、且つ前景を十分に視認可能な透過率にしたものである。
その他構成は実施例１と同様であるので説明を省略する。

作用を説明する。
実施例２では、ドライバは半透明な半透明部２３を通して、車両前方の一部を見ることになる。半透明にしていることにより、半透明部２３に重ねて虚像表示される警告等の表示は、表示背景とのコントラストが強くなり、より表示の視認性が向上する。また、外光が強い場合にも半透明な表示の背景となるため、表示の視認性が確保される。

効果を説明する。実施例２の車両用ヘッドアップディスプレイにあっては、上記(1),(2)に加えて、以下の効果を有する。
(3)´上記(1)または(2)において、別体反射板２は、透過率の高い半透明な上部の半透明部２３と、透過率の低い下部の不透過部２２の２つの領域で形成し、車両で前方の下方が不可視となる範囲に基づいて上部の半透明部２３と下部の不透過部２２の境界が設定されているため、透過率を低くし、表示光とのコントラストを高めて表示の視認性を向上させることが、ドライバの車両前方視界に影響しないようにできる。また、外光が強い場合に表示の視認性を確保することが向上できる。
その他作用効果は実施例１と同様であるので説明を省略する。

実施例３は、別体反射板２を下方から上方へ行くに従って透過率が高くなるようグラデーションさせた上部と不透過な下部で構成した例である。
構成を説明する。
図６は実施例３のヘッドアップディスプレイにおいて、ドライバが表示と前景を見ている状態を示す説明図である。
実施例３では、別体反射板２が、上部のグラデーション部２４と下部の不透過部２２で構成されるようにする。
グラデーション部２４は、不透過部２２との境界となる下端部分から、上端部分に向かって徐々に透過率が高くなるようにグラデーションさせた構成にしたものである。
その他構成は実施例１と同様であるので説明を省略する。

作用を説明する。
実施例３では、ドライバは透過率が上下で変化しているグラデーション部２４を通して、車両前方の一部を見ることになる。グラデーション部２４においては、その下部では、警告等の表示とのコントラストが強められ、表示をより確実にドライバに認識させるが、その上部では通して見られる車両前景の視認性を強くしている。これによって、透明状態よりも警告等の表示をさらに確実にドライバに認識させつつ、車両前景の視認性への影響を抑制する。

また、グラデーション部２４の下方では、透過率が低くなるため、外光等があっても表示がより見やすいようにコントラストを確保する。
さらに、グラデーション部２４の下方で透過率を低くすることは、別体反射板２の不透過部２２との境界がドライバに目立つことを抑制することになる。このことは、ヘッドアップディスプレイのドライバの評価に寄与することになる。

効果を説明する。実施例３の車両用ヘッドアップディスプレイにあっては、上記(1),(2)に加えて、以下の効果を有する。
(3)´上記(1)または(2)において、別体反射板２は、下方から上方へ行くに従って透過率が高くなるようグラデーションさせた上部のグラデーション部２４と、透過率の低い下部の不透過部２２の２つの領域で形成し、車両で前方の下方が不可視となる範囲に基づいて上部のグラデーション部２４と下部の不透過部２２の境界が設定されているため、透過率を低くし、表示光とのコントラストを高めて表示の視認性を向上させることが、ドライバの車両前方視界に影響しないようにできる。また、外光が強い場合に表示の視認性を確保することが向上できる。また、上部と下部との境界をドライバに目立たないようにすることができる。
その他作用効果は実施例１と同様であるので説明を省略する。

実施例４は、別体反射板２を半透明は上部と、下方から上方へ行くに従って透過率が高くなるようグラデーションさせた下部で構成した例である。
構成を説明する。
図７は実施例４のヘッドアップディスプレイにおいて、ドライバが表示と前景を見ている状態を示す説明図である。
実施例４では、別体反射板２が、上部の半透明部２５と下部のグラデーション部２６で構成されるようにする。
上部の半透明部２５は、前景の視認が十分な透過率、例えば透過率７０％以上で、且つ透明な透過率より低い透過率にする。

下部のグラデーション部２６は、別体反射板２の下端部分から、上部の半透明部２５との境界となる上端部分まで、上方へ行くに従って透過率が高くなるようにグラデーションさせた構成にする。なお、上部の半透明部２５との境界となるグラデーション部２６の上端部分の透過率は、半透明部２５の透過率以下で、半透明部２５の透過率に近づけたものにする。
なお、半透明部２５とグラデーション部２６との境界は、許容不可視距離に基づいて設定するものとする。
その他構成は実施例１と同様であるので説明を省略する。

作用を説明する。
実施例４では、上部の半透明部２５と、下部のグラデーション部２６との境界を許容不可視距離に基づいて設定している。つまり、十分に不可視距離への配慮がなされているが、その上で、この境界位置の下方でもドライバのアイポイントバラツキ等により、車両前方下方が視認可能な領域がある場合がある。
実施例４では、下部をグラデーション部２６とし、その上端部分の透過率が上部の半透明部２５の透過率以下で、下端部分よりは半透明部２５の透過率に近づけている。そのため上記説明したような条件によっては、車両前方下方の視認領域をわずかでも増加させることができ、ドライバの前景の視認性が下部において向上する。
これは、車両前景の視認性と表示の視認性を両立させた上で、さらに、車両前方下方の視認性を向上させることになる。

効果を説明する。実施例４の車両用ヘッドアップディスプレイにあっては、上記(1)〜(3)に加えて、以下の効果を有する。
(4)上記(1)〜(3)において、別体反射板２の下部は、下方から上方に行くに従って、透過率が高くなるよう徐々に変化させたグラデーション部２６にしたため、車両前景の視認性と表示の視認性を両立させつつ、さらに車両前方下方の視認性を向上させることができる。
その他作用効果は実施例１と同様であるので説明を省略する。

実施例５は、別体反射板２を透明は上部と、下方から上方へ行くに従って透過率が高くなるようグラデーションさせた下部で構成した例である。
構成を説明する。
図８は実施例５のヘッドアップディスプレイにおいて、ドライバが表示と前景を見ている状態を示す説明図である。
実施例５では、別体反射板２が、上部の透明部２７と下部のグラデーション部２８で構成されるようにする。
上部の透明部２７は、例えば透過率が７０％以上で材質の上限に近い透明な透過率にしたものである。

下部のグラデーション部２８は、別体反射板２の下端部分から、上部の透明部２７との境界となる上端部分まで、上方へ行くに従って透過率が高くなるようにグラデーションさせた構成にする。なお、上部の透明部２７との境界となるグラデーション部２８の上端部分の透過率は、透明部２７の透過率以下で、透明部２７の透過率に近づけたものにする。
なお、透明部２７とグラデーション部２８との境界は、許容不可視距離に基づいて設定するものとする。
その他構成は実施例１と同様であるので説明を省略する。

作用を説明する。
実施例５では、上部の透明部２７に対して、下部のグラデーション部２８は、上端部分を透明に近づけるよう透過率をグラデーションさせた構成にしている。
そのため、ドライバが別体反射板２の下部のグラデーション部２８の上端部分を通して、車両の前方下方を視認することが十分に得られることになる。

効果を説明する。実施例５の車両用ヘッドアップディスプレイにあっては、上記(1)〜(3)に加えて、以下の効果を有する。
(4)´上記(1)〜(3)において、別体反射板２の下部は、その上端部分の透過率が透明な状態に近づくように、下方から上方に行くに従って、透過率が高くなるよう徐々に変化させたグラデーション部２８にしたため、車両前景の視認性と表示の視認性を両立させつつ、さらに車両前方下方の視認性を十分に向上させることができる。
その他作用効果は実施例４と同様であるので説明を省略する。

以上、本発明の車両用ヘッドアップディスプレイを実施例１〜実施例５に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

例えば、実施例４では、別体反射板２の下部をグラデーション部２６とし、許容不可視距離を考慮した上で、車両前方下方の視認性を向上させたが、別体反射板２の上部と下部の境界が許容不可視距離を考慮して設定されたもの以外に用いる構成にしてもよい。このようにすれば、ドライバの車両前景の視認性を向上できる効果を有することになる。
また例えば、実施例１では、不透過部２２に黒く着色したものを示したが、表示色とのコントラストを強くできれば、他の色であって構わない。
また例えば、実施例１では、別体反射板の上部及び下部への表示の選択について、重要度の例として緊急度を示したが、予め各表示内容に優先度を設定し、この優先度に基づいてどちらに表示するかを決定するものであってもよい。このようにすれば、ドライバは優先的にみたい表示、あるいはドライバが優先的に見るべき表示が効果的に視認しやすく表示されるため、より運転支援を効果的に行える表示となる。さらに、各表示内容の優先度に緊急度を考慮して（例えば、優先度データへのデータの加算又は乗算）どちらに表示するかを決定するものであってもよい。

本発明は、車両以外の移動体のヘッドアップディスプレイに利用することができる。

１ ＨＵＤユニット
１ａ 制御部
１１ 表示器
１２ 車両情報処理部
１３ 上部表示内容処理部
１４ 下部表示内容処理部
１５ 出力データ処理部
２ 別体反射板
２１ 透明部
２２ 不透過部
２３ 半透明部
２４ グラデーション部
２５ 半透明部
２６ グラデーション部
２７ 透明部
２８ グラデーション部
３ インストパネル
３１ 開口部
４ メータ
５ ダクト
６ 隔壁
７ フロントウインドシールド
１０１ 木
１０２ 車間距離表示
１０３ 警告表示

Claims (3)

1. 車両用ヘッドアップディスプレイにおいて、
   表示光を投光する表示手段と、
   車両のフロントウインドシールドと別体に設けられ、前記表示手段からの表示光をドライバへ向かうよう反射する別体反射手段と、
   を備え、
   前記別体反射手段は、下部より上部の透過率を高くし、
   前記下部は、下方から上方に行くに従って、透過率が高くなるよう徐々に変化させた構成にしたことを特徴とする車両用ヘッドアップディスプレイ。
2. 請求項１に記載の車両用ヘッドアップディスプレイにおいて、
   前記表示手段の表示内容を制御する制御手段を設け、
   前記制御手段は、前記表示手段の表示内容を重要度により分け、重要度の高い表示を前記別体反射手段の上部に重ねて虚像表示させ、重要度の低い表示を前記別体反射手段の下部に虚像表示させるよう制御することを特徴とする車両用ヘッドアップディスプレイ。
3. 請求項１又は請求項２に記載の車両用ヘッドアップディスプレイにおいて、
   前記別体反射手段は、
   透過率の高い前記上部と、透過率の低い前記下部の２つの領域で形成し、
   車両で前方の下方が不可視となる範囲に基づいて前記上部と前記下部の境界が設定されていることを特徴とする車両用ヘッドアップディスプレイ。