JP6381545B2 - 運転者の視野内に仮想画像を表示するディスプレイ、および前記ディスプレイ用の画像を生成する装置 - Google Patents

Description

本発明は、運転者の視野内に仮想画像を表示する表示装置、および前記表示装置用の画像生成装置に関する。

車両のユーザ、特にその運転者に通知を行うための画像を形成するように設計された光線を放出する装置が知られている。

特に、ヘッドアップディスプレイと呼ばれる表示装置を、自動車車両に備えることが知られている。このような装置は、自動車運転者の視野内に、自動車車両の状態、交通に関する情報または他の情報を表示する。

この表示装置は、通常、画像生成装置と、装置の構造に固有の光学部品と、装置を備える車両に接続される装置の制御用の電子回路と、を備える。画像生成装置は、その中に装置の構成要素が組み込まれたハウジングの形態をとる。表示される画像の明るさは、特に光度を、周辺光に適合させて、特に暗闇において運転者の目をくらませることなしに、十分な道路とのコントラストを提供しなければならない。

このために、ヘッドライトの自動起動用の車両の光度センサを使用することが可能である。しかし、センサからの情報は、車両のネットワークを通過する必要があり、反応性を失い、表示画像の明るさをリアルタイムで周辺光度に適合させるためには最適ではない。

さらに、前記センサにより測定される光度は、センサの対象である領域を考慮すると、完全に適切なものではない。

さらに、表示画像の周辺背景における周辺光度、つまり、運転者が前記画像の方向を見た際に、運転者に対して現れるシーンの明るさを測定するために、車両のダッシュボードの上部に、光度センサを配置することも可能である。このようなセンサは、目立つものであり、さらに、外部配線を必要とし、これはあまり審美的ではなく、コストもかかる。

本発明の目的は、これらの欠点の全てまたは一部を克服することである。

本発明によれば、運転者の視野内に仮想画像を表示するための表示装置が提供され、前記表示装置は、
− 画像生成装置と、
− 少なくとも１つの光センサと、を備え、
前記画像生成装置は、前記光センサにより、前記画像が形成されている方向に位置する、周辺背景と呼ばれる、領域内の周辺光度の測定を生成し、前記画像の明るさを、前記周辺背景に適合可能とするように構成されている。

よって、本発明に係る表示装置は、車両の運転者に、快適な画像を提示することを可能にし、例えばこの画像は、すなわち前記画像の方向における、関連するエリアの明るさの測定により、はっきり区別され、その光度が十分かつまぶしくないものである。画像生成装置による、センサから来る情報の処理は、さらに、表示装置の反応の速度を高めることを可能にする。

共にまたは個別に採用することができる、本発明の様々な実施形態によれば、
− 前記光センサは、前記画像の放出の方向に対して逆方向の、かつ前記画像の周辺背景に存在する周辺光に対応する光線を受信するようにして、前記画像生成装置に一体化されており、
− 光センサは、前記画像の放出のための光線の光路内に位置し、
− 前記表示装置は、運転者の視界内に前記画像を表示するための光学部品を備え、前記光学部品は、前記光路の全体または一部を定義し、
− 前記光センサは、前記画像の放出の方向に対して逆方向の、かつ前記画像内に存在する周辺光に対応する光線を、前記光学部品から受信するようにして、光学部品のうちの１つに対して位置決めされ、
− 前記画像生成装置は、ハウジングを備え、ハウジングは、ハウジングの１つの面に位置する前記光学部品のうちの１つを介して、前記画像を送信するものであり、
− 前記センサは、前記ハウジングの内部に位置し、
− 前記光センサは、ハウジングの１つの面に位置する前記光学部品の近傍に配置され、
− 前記光センサは、ハウジングの１つの面および／または前記ハウジングに位置する前記光学部品に固定取り付けされ、
− 前記ハウジングの１つの面に位置する前記光学部品は、画像拡散器であり、
− 前記画像生成装置は、前記画像を生成するための制御部を備え、
− 前記光センサは、前記制御部に接続され、前記制御部は、光センサにより測定される周辺光に対応して、前記周辺背景に対する前記画像の明るさを調整するように設計されており、
− 画像を生成する前記装置は、光源を備え、
− 前記光源は、１つまたは複数のレーザダイオードを備える。

本発明は、さらに、上述したような表示装置用の画像生成装置に関し、前記センサは、前記画像生成装置内に設けられている。

前記装置は、画像生成装置の標準化された製造に従って、様々な表示装置に適合するように好適に構成されている。

本発明のこれらの特徴および利点その他は、添付の図面を参照する本発明の実施形態の以下の説明に鑑みて、より明らかとなるであろう。

本発明に係る車両用の画像表示装置の概略立面図。 車両の運転者により見た状態の、図１における表示装置により生成される画像の一例の図。

以下の説明において、同様の参照符号は、同様または同一の要素を示すために用いられる。

図１に示すように、本発明は、自動車車両の運転経路７（図２）を眺める車両の運転者５の視野３内の仮想画像９を表示する、ヘッドアップ表示装置とも呼ばれる表示装置１に関する。

表示装置１は、画像生成装置１１を備える。前記装置は、例えば、それぞれレーザタイプの光線を放出する１つまたは複数の光源が設けられた走査プロジェクタ３４を備える。これらは、例えば、レーザ源、典型的にはレーザダイオードであり、各レーザ源は、単色ビームを放出する、つまり単一色からなる。

前記装置は、典型的には、３つのソースを備えることができ、前記装置は、前記ソースのそれぞれにより個別に放出されたビームの組み合わせにより、共通の経路で光線を形成するように構成される。より具体的には、ソースは、ソースごとに異なる色のビームを放出することができる。色は、例えば、赤、緑および青（ＲＧＢ）である。

ソースのそれぞれの光出力は、１つまたは複数のレーザ源の電源電流によって独立制御される。所与の光出力において、光線の色は、様々なレーザダイオード間の電力比を確定するやり方によって、決定される。例えば、白色光を得るためには、光出力は、比率として、緑ダイオードに６０、青ダイオードに３０，赤ダイオードに１０、の分布にしたがって確定しなければならない。ソースのそれぞれの光出力を制御して、光線の光出力を変調することもできる。

ソースのそれぞれにより放出されるビームは、例えば、互いに平行に配向され、組み合わせによって、光共通ビームを形成するために、同じ方向に反射される。このために、前記装置は、ある範囲の波長にわたって半透明である、二色性鏡または合成器プレートなどの光学素子を備えており、これらは、前記ソースのそれぞれにより放出されるビームを遮断し、かつ、これらのビームを前記ビームの方向に合成する。

より一般的には、前記装置は、用いられるソースの数にかかわらず、１つまたは複数の前記ビームから、前記光線を形成するように構成される。単一ソースの場合、光線は、採用される単一ソースにより放出されるレーザ光線により構成され、得られる画像は、次いで、前記色のグレーディングに従って、画像を構成する点のそれぞれにて印加される光出力の様々なレベルにより構成される単色画像となる。複数のソース、典型的には上述の３つのソースの場合、次いで前記光線を形成する前記共通ビームは、その分解能が前記ソースの電源の制御の分解能と一致する色スペクトルに従って、画像を確定することを可能にする。

前記デバイスは、前記ソースの電流源を制御する手段をさらに備えることができる。上述したように、これらは、光線の色の選択を可能にすることができる。

前記走査プロジェクタは、例えば、１つまたは複数の光源により放出される光線を、非限定の例として、特に６０Ｈｚに等しい周波数に従って走査を実行する観点から、水平および垂直に動かすことをその機能とする、走査プロジェクタをさらに備える。走査プロジェクタは、特に、マイクロ電子機械システムを用いた走査ミラー（以下、ＭＥＭＳミラーと呼ぶ）を備え、このシステムに対して、１つまたは複数の光源により放出された光線が、走査ビーム１０として反射される。このようなＭＥＭＳミラーは、例えば、１ｍｍ^２の直径を有する。ＭＥＭＳミラーは、前記装置の拡散器画面２９の、例えば６０Ｈｚのリフレッシュ周波数での走査を実行するために、２つの回転軸を中心として回転するように設計されている。前記画像は、次いで、前記拡散器２９に形成される。あるいは、ＭＥＭＳミラーは、２つの平面および可動ミラーにより置換されてもよく、これらミラーの動きはリンクされている。これらミラーのうちの１つは、水平軸に沿った走査に専用とすることができるのに対し、もう１つのミラーは、垂直軸に沿った走査に専用とすることができる。

画像が形成される拡散器２９は、透明の投射用の複雑な構造を有する、透明の投射画面とすることができる。拡散器２９は、あるいは、半透明とすることもできる。拡散器２９は、例えば、特に非研磨のガラス製、あるいはポリカーボネート製とすることができる。例として、拡散器画面２９は、「射出瞳エキスパンダ」型でもよい。これは、観察の円錐を、より広くすることを可能にする。光線により横断される面において、延長し、この走査ビーム１０から生じる画像は、拡散器画面２９の１つの面の平面において形成される。

この拡散器画面は、走査ビーム１０を受信する。これは、例えば、拡散器画面２９に入射する点において、走査ビーム１０の方向に対して３０°に等しい角セクタに沿って、この走査ビーム１０の分散を生じるように配置される。このために、１つの非限定の例によれば、走査ビームの分散を生じさせる凹凸を備えるという意味で、拡散器画面の１つの面を粗面化する。粗面化された面は、ビームが出射する面、すなわち、画像が形成される面に対応する。

光線の進行方向に対する拡散器画面２９の下流側において、前記表示装置は、少なくとも１つの半反射プレート２１と、任意で、拡散器画面２９と半反射プレート２１との間の画像の経路に介在される反射装置２５と、を備える。この図において、画像の経路は、矢印によって表されており、矢印は、半反射プレート２１を通して表示される前に、反射装置２５にて反射される。後者は、前記半反射プレート２１によって得られる仮想画面において、特に装置を備えた車両のフロントガラスの後ろで、画像９の拡大および／または透明な表示を可能にする。

この透明プレートは、少なくとも２０％に等しい反射力を呈し、これは、車両が運転される道路を、ユーザがプレートを通して見ることを可能にし、一方で同時に、表示画像を見えるようにする高コントラストの恩恵を受ける。あるいは、画像の表示は、前記表示装置を備えた車両のフロントガラスによって達成されてもよい。

しかし、本発明によれば、前記表示装置は、少なくとも１つの光センサ１３を、更に備える。前記画像生成装置１１は、前記光センサ１３により、運転者の視野３内における、周辺背景と呼ばれる領域１５内において、周辺光度の測定を生成するように構成されており、ここで、前記画像は、前記画像の明るさを前記周辺背景に適応させることを可能にするために形成される。換言すれば、図２に示すように、周辺背景１５は、前記画像９を囲む。

明るさの測定は、これにより、前記画像９の方向、よって、車両が走行する道路または経路７の方向に位置する領域内で実行される。

この配置は、車両の運転者５に、その明るさに関して快適な画像、つまりその光度が快適な、つまり十分だが特に暗闇でまぶしくない画像を、提示することを可能にする。

前記光センサ１３は、ここでは、前記画像生成装置１１に一体化されており、前記画像の放出の方向１９に対する逆方向１７に、すなわち画像生成装置１１に向けられた光線を受信する。この逆方向１７の光線は、前記画像内、例えば周辺背景内に存在する周辺光、特に前記半反射プレート２１または前記フロントガラスにより透過され、図１に示すように前記仮想画像９を表示することを可能にする周辺光に対応する。

前記光センサ１３は、図示されるように、前記画像を放出するための光線の光路２３に、つまり前記周辺光の反射戻り１７の光線に、好適に位置決めされる。

既に見たように、前記表示装置１は、運転者５の視野３内に前記画像９を表示するための、前記反射装置２５の２つの反射ミラー２５ａ，２５ｂなどの光学部品を備えることができ、前記光学部品は、放出される光線の前記光路２３の全体または一部を定義する。

前記光センサ１３は、好適には、前記画像の放出１９の方向に対して逆方向の、かつ前記画像内に存在する周辺光に対応する光線１７を、前記光学部品から受信するようにして、光学部品のうちの１つ、ここでは画像生成装置１１の下流側に位置する反射装置２５の第１の反射ミラー２５ｂに対して位置決めされている。

よって、前記光センサ１３は、前記画像９の放出の方向に対して逆方向の、かつ前記画像内に存在する周辺光、特に末端光学素子２１すなわち前記半反射プレートまたはフロントガラスにより透過され、前記仮想画像９を表示可能にする周辺光に対応する光線１７を、特に周辺背景１５上に見る。

画像生成装置１１は、ハウジング２７であって、ハウジングの１つの面３１上に位置するように設計された、前記画像の形成用の光学経路を定義する前記光学部品のうちの１つを備える、ハウジング２７を特に備えることができる。これは、特に、画像生成装置の画像拡散器２９とすることができる。前記光センサ１３は、ここでは、前記画像拡散器２９の近傍に配置され、この例のように、前記拡散器２９および／またはハウジング２７に、好ましくは固定取り付けされる。

前記画像生成装置は、好適には、前記画像９を生成するための制御部３３を備える。前記制御部は、例えば、光源に供給される電流を制御する前記手段を備える。

前記光センサ１３は、前記制御部３３に接続され、前記制御部３３は、光センサ１３により測定される周辺光に対応して、前記周辺背景１５に対する前記画像９の明るさを調整することが可能とされている。

よって、前記画像９は、観察される道路７上に最小の干渉を有して表示することができる。

さらに、このように光センサ１３を装えた前記画像生成装置１１を、例えば、そのハウジング２７により、コンパクトかつ硬質のフォーマットで好適に構成して、標準化されかつ費用効果的な画像生成装置の製造に従い、様々な表示装置に適合させることができる。

本発明は、よって、表示装置を提供し、この表示装置は、車両の運転者に対して、その光度が快適であり、連続的に周辺光度に適合される、つまり十分だが特に暗闇で車両の運転者の目をくらませない明るさを有する画像を提供することを可能にする。

Claims (11)

1. 運転者（５）の視野（３）内に仮想画像（９）を表示するための表示装置（１）であって、前記表示装置（１）は、
   − 第１方向への光路（２３）を用いて前記仮想画像（９）を表示する、画像生成装置（１１）と、
   − 前記光路（２３）に設けられた、運転者（５）に向けて前記画像生成装置（１１）で生成された画像光を半反射する半反射プレート（２１）と、
   − 前記画像生成装置（１１）と前記半反射プレート（２１）との間の前記光路（２３）に設けられ、且つ、前記半反射プレート（２１）とは異なる、少なくとも１つの反射ミラー（２５ａ、２５ｂ）と、
   − 少なくとも１つの光センサ（１３）と、を備え、
   前記画像生成装置（１１）の前記画像光を放出する放出部により定まる前記光路（２３）の始まりから、前記半反射プレート（２１）による前記光路（２３）の終わりまでの間に、前記光路（２３）は分岐がなく、
   前記画像生成装置（１１）は、前記光センサ（１３）により、前記仮想画像（９）が形成されている方向に位置する、周辺背景として知られる、領域（１５）内の周辺光の光度の測定を行い、前記仮想画像（９）の明るさを、前記周辺背景（１５）に適合可能とし、
   前記周辺光は、前記第１方向とは反対の第２方向への前記光路（２３）を用いて、前記光センサ（１３）に到達する、ことを特徴とする表示装置。
2. 前記光センサ（１３）は、前記画像生成装置（１１）に一体化されており、前記画像光の放出の方向（１９）に対して逆方向の、かつ前記仮想画像（９）の周辺背景に存在する周辺光に対応する光線（１７）を受信する、ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置（１）。
3. 前記光センサ（１３）は、前記放出部に対して前記画像光の放出方向と反対側に位置する、ことを特徴とする請求項２に記載の表示装置（１）。
4. 運転者の視界内に前記仮想画像（９）を表示するための光学部品（２５）を備え、前記光学部品（２５）は、前記光路（２３）の全体または一部を定義する、ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の表示装置（１）。
5. 前記光センサ（１３）は、前記画像光の放出の方向（１９）に対して逆方向の、かつ前記仮想画像（９）内に存在する周辺光に対応する光線（１７）を、前記光学部品（２５）から受信するようにして、光学部品（２５）のうちの１つに対して位置決めされている、ことを特徴とする請求項４に記載の表示装置（１）。
6. 前記画像生成装置（１１）は、ハウジングを備え、前記ハウジングは、前記ハウジングの１つの面（３１）に位置する前記光学部品のうちの１つ（２９）を介して、前記画像光を送信するものであり、前記光センサ（１３）は、前記光学部品（２９）の近傍に配置される、ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の表示装置（１）。
7. 前記光センサ（１３）は、前記ハウジングの１つの面および／または前記ハウジングに位置する前記光学部品（２９）に、固定取り付けされている、ことを特徴とする請求項６に記載の表示装置（１）。
8. 前記ハウジングの１つの面に位置する前記光学部品（２９）は、画像拡散器である、ことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の表示装置（１）。
9. 前記画像生成装置は、前記仮想画像（９）を生成するための制御部（３３）を備え、前記光センサ（１３）は、前記制御部（３３）に接続され、前記制御部（３３）は、前記光センサ（１３）により測定される周辺光に対応して、前記周辺背景（１５）に対する前記仮想画像（９）の明るさを調整するように設計されている、ことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の表示装置（１）。
10. 前記画像生成装置は、少なくとも１つのレーザダイオードを備えた光源を備える、ことを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の表示装置。
11. 請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の表示装置（１）用の画像生成装置であって、前記光センサ（１３）は、前記画像生成装置（１１）に設けられている、ことを特徴とする画像生成装置。

Images