JP6671942B2 - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ヘッドアップディスプレイ装置に関する。

従来のヘッドアップディスプレイ装置において、ドライバが見る前景に重畳して情報表示を行う技術があった（例えば特許文献１）。当該技術によりドライバは、ヘッドアップディスプレイ装置による表示像と前景とを同時に観察することができる。

特開平４−９６７７８号公報

ヘッドアップディスプレイによる表示像の焦点距離は１ｍ〜５ｍであるのに対し、前景（道路、先行車、建物等）の距離は５ｍ〜無限遠である。したがってドライバが前景を観察する際には、両目の視差により表示像や開口部カバーの反射像が水平方向に分離して観察されてしまい、ドライバにとって煩わしいという問題があった。

従って、上記のような問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、ドライバが視認する虚像の水平方向の分離による煩わしさを低減することができるヘッドアップディスプレイ装置を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明の第１の観点に係るヘッドアップディスプレイ装置は、
インストルメントパネル内に設けられた表示源と、
前記インストルメントパネル上に設けられ、前記表示源からの表示光を放出する開口部と、
前記開口部の周囲に設けられた開口部カバーと、
を有し、
前記開口部カバーの水平方向両端部において、前記開口部側から外側に向けて色の変化または、反射率の変化をつけたことを特徴とする。

また、本発明の第２の観点に係るヘッドアップディスプレイ装置は、
前記開口部カバーの垂直方向両端部において、前記開口部側から外側に向けて色の変化をつけたことを特徴とする。

また、本発明の第３の観点に係るヘッドアップディスプレイ装置は、
前記開口部側から外側に向けて、黒色から前記インストルメントパネルの色へ変化するグラデーションをつけたことを特徴とする。

また、本発明の第４の観点に係るヘッドアップディスプレイ装置は、
前記表示源における表示光射出面の水平方向両端部において、前記射出面の内側から外側に向けて前記表示光の透過率の変化をつけたことを特徴とする。

また、本発明の第５の観点に係るヘッドアップディスプレイ装置は、
インストルメントパネル内に設けられた表示源と、
前記インストルメントパネル上に設けられ、前記表示源からの表示光を放出する開口部と、
前記表示源と前記開口部の間に設けられた透明カバーと、
を有し、
前記表示源における前記表示光の射出面の水平方向両端部において、前記射出面の内側から外側に向けてまたは、前記透明カバーの投影面の内側から外側に前記表示光の透過率の変化をつけたことを特徴とする。

また、本発明の第６の観点に係るヘッドアップディスプレイ装置は、
前記表示源における表示光射出面の水平方向両端部において、前記射出面の内側から外側に向けて前記表示光の透過率が下がるグラデーションをつけたことを特徴とする。

本発明の第１の観点に係るヘッドアップディスプレイ装置によれば、ドライバが視認する開口部カバーの虚像の水平方向の分離による煩わしさを低減することができる。

本発明の第２の観点に係るヘッドアップディスプレイ装置によれば、ドライバが視認する開口部カバーの虚像の水平方向の分離による煩わしさを低減し、かつ垂直方向のエッジもぼかされて表示されるため、より違和感無くドライバが虚像を視認することができる。

本発明の第３の観点に係るヘッドアップディスプレイ装置によれば、黒色からインストルメントパネルの色へ変化するグラデーションにより、ドライバが視認する開口部カバーの虚像の水平方向の分離による煩わしさを低減することができる。

本発明の第４の観点に係るヘッドアップディスプレイ装置によれば、ドライバが視認する開口部カバーの虚像及び表示像の水平方向の分離による煩わしさを低減することができる。

本発明の第５の観点に係るヘッドアップディスプレイ装置によれば、ドライバが視認する表示像の水平方向の分離による煩わしさを低減することができる。

本発明の第６の観点に係るヘッドアップディスプレイ装置によれば、透過率が下がるグラデーションにより、ドライバが視認する表示像の水平方向の分離による煩わしさを低減することができる。

実施形態１に係るヘッドアップディスプレイ装置の全体概要図である。 実施形態１に係るヘッドアップディスプレイ装置の開口部カバーを上方から見た図である。 実施形態１に係るヘッドアップディスプレイ装置による、ドライバが視認する開口部カバーの虚像を示す図である。 ドライバが視認する、比較例の開口部カバーの虚像を示す図である。 遠景を観察している場合における分離幅示す図である。 開口部カバーの第１の変形例である。 開口部カバーの第２の変形例である。 開口部カバーの第３の変形例である。 実施の形態２に係るヘッドアップディスプレイ装置の液晶ディスプレイ２２を上方から見た図である。 実施形態２に係るヘッドアップディスプレイ装置による、ドライバが視認する表示像を示す図である。 ドライバが視認する、比較例の表示像を示す図である。

以下、本発明の実施形態１について説明する。

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係るヘッドアップディスプレイ装置１の全体概要図である。実施形態１に係るヘッドアップディスプレイ装置１は、概略として、主に昼間における虚像の水平方向の分離による煩わしさを低減するものである。本発明の一実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１は、表示源２と、反射部材３と、透明カバー４と、開口部カバー５を備え、車両内に設けられている。具体的にはヘッドアップディスプレイ装置１は、車両のインストルメントパネル６の内部で、メータより車両進行方向の前方に設けられる。

表示源２は、バックライト２１と液晶ディスプレイ２２（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ２２）とを備える。そして表示源２は、表示光を反射部材３に向けて投影する。なお表示源２の構成はこれに限られず、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等により構成してもよい。

反射部材３は、図１に示すように表示源２からの表示光の光路上に設けられ、表示源２からの投影された表示光を、透明カバー４を透過してフロントウィンドシールド８に向けて反射する。なお本実施の形態において反射部材３は凹面鏡であり、表示像を拡大表示するものとして説明するがこれに限られない。例えば反射部材３は、平面鏡により構成してもよい。

透明カバー４及び開口部カバー５は、開口部７からヘッドアップディスプレイ装置１及びインストルメントパネル６内へのゴミ等の混入を防ぐためにヘッドアップディスプレイ装置１と開口部７との間に設けられている。開口部７は、反射部材３からの表示光がフロントウィンドシールド８に投影されるように、インストルメントパネル６に設けられている。

フロントウィンドシールド８は、反射部材３からの表示光を、ドライバへ向かうように反射する。ドライバは、当該反射された表示光が車両前方において結像した虚像、すなわち表示像９を視認する。

表示像９の他に、開口部カバー５の反射像、すなわち虚像１０も車両の前方において結像する。当該虚像１０は、日中等において開口部カバー５が一定程度以上の外光に晒される場合、よりはっきりと視認される。

図２は開口部カバー５を上方から見た図である。開口部カバー５は開口部７の周囲に設けられている。また、開口部カバー５の水平方向両端部（５１、５３）において、開口部側（５１ａ、５３ａ）から外側（５１ｂ、５３ｂ）に向けて色の変化をつけている。本実施の形態では、開口部側（５１ａ、５３ａ）から外側（５１ｂ、５３ｂ）に向けて、黒色からインストルメントパネル６の色へ変化するグラデーションをつけている。なおインストルメントパネル６の色は例えばグレーである。なお図２では、３段階の色調にてグラデーションをつけているがこれに限られず、２段階であってもよく、４段階以上であってもよい。

また、図２に示す開口部カバー５は、開口部カバー５の垂直方向両端部（５２、５４）において、開口部側（５２ａ、５４ａ）から外側（５２ｂ、５４ｂ）に向けて色の変化をつけている。本実施の形態では、開口部側（５２ａ、５４ａ）から外側（５２ｂ、５４ｂ）に向けて、黒色からインストルメントパネル６の色へ変化するグラデーションをつけている。

図３は、ドライバが視認する開口部カバー５の虚像１０である。虚像１０は、開口部７に対応する中央部１１と、周縁部（１２、１３）とを含む。開口部７は外光が反射しないため、中央部１１には車両の前景やヘッドアップディスプレイ装置１による表示像が見える。一方で周縁部は外光が開口部カバー５に反射する。本実施の形態では、開口部カバー５の開口部側（５１ａ、５３ａ）から外側（５１ｂ、５３ｂ）に向けて、黒色からインストルメントパネル６の色へ変化するグラデーションをつけているため、開口部側（５１ａ、５３ａ）では外光はほとんど反射しない。一方で開口部カバー５の外側（５１ｂ、５３ｂ）はインストルメントパネル６と同様に外光が反射する。したがって図３に示すように、虚像１０の周縁部（１２、１３）がぼかされて表示される。虚像１０の周縁部（１２、１３）がぼかされて表示されるため、両目の視差により虚像１０が水平方向に分離する場合であっても、周縁部（１２、１３）は分離しているか判別がつかない。このように本発明の一実施形態によれば、開口部カバー５に開口部側（５１ａ、５３ａ）から外側（５１ｂ、５３ｂ）に向けて色の変化をつけているため、ドライバが視認する虚像の水平方向の分離による煩わしさを低減することができる。

また本実施の形態では、開口部カバー５の垂直方向両端部（５２、５４）において、開口部側（５２ａ、５４ａ）から外側（５２ｂ、５４ｂ）に向けて色の変化をつけている。そのため、虚像１０の水平方向のエッジ及び垂直方向のエッジ両方がぼかされて表示されるため、より違和感無くドライバが虚像を視認することができる。

比較例として、開口部カバー５に色の変化をつけていない場合の虚像を示す。図４は、ドライバが視認する比較例の開口部カバーの虚像１０ｂである。虚像１０ｂは、ドライバが前景を観察している場合に観察され、図４に示すように、両目の視差により開口部カバーの反射した虚像１０ｂが水平方向に分離してしまっていることが分かる。

ここで開口部カバー５において、色の変化をつける領域の幅（図２における５１ａと５１ｂとの間の距離、及び５３ａと５３ｂとの間の距離であり、以下、グラデーション領域という。）は、両目の視差により近景が分離する幅（以下、分離幅という。）と略同一にすることが好ましい。図５は、遠景を観察している場合における分離幅を示す図である。図５では、遠景の目標物までの距離をＸ１、近景の目標物までの距離をＸ２、ドライバの瞳孔間距離をＰＤ、遠景の目標物と両目を結ぶ線分の角度をα、分離幅をｙとしている。これらの間には、以下の数式（１）及び数式（２）が成立する。

例えばＸ１が無限遠である場合は、Ｘ１がＸ２に対して大きくなり、上記数式（１）及び（２）より、以下の近似式（３）が導ける。
ここで瞳孔間距離ＰＤは、一般的には６０ｍｍから７０ｍｍ程度である。したがって、グラデーション領域の幅は、ｙと略同一、すなわち６０ｍｍから７０ｍｍ程度にすることが好ましい。なおグラデーション領域の幅は、上記y以上であれば、周縁部（１２、１３）の分離を防止することができる。

また当該領域の幅の最小値(ymin)は、ドライバの視力をＶＡとすると、以下の数式（４）により表される。
例えば視力を０．７とすると、yの最小値は、以下の数式（５）で表される。

上記実施の形態では、開口部カバー５の開口部側（５２ａ、５４ａ）から外側（５２ｂ、５４ｂ）に向けて、黒色からインストルメントパネル６の色へ変化するグラデーションをつける例を示したがこれに限られない。図６に開口部カバー５の第１の変形例を示す。図６に示すように、開口部カバー５の開口部側（５２ａ、５４ａ）から外側（５２ｂ、５４ｂ）に向けて、黒色の縦のストライプ状の模様により色の変化をつけてもよい。またこの場合、当該ストライプの幅は一定でなくてもよく、例えば、開口部側であるほど当該幅を大きくし、外側に向かうに従い小さくするようにしてもよい。当該ストライプによっても虚像の周縁部、すなわちエッジ部分が明りょうでなくなるため、ドライバが視認する虚像の水平方向の分離による煩わしさを低減することができる。

また図７に開口部カバー５の第２の変形例を示す。第２の変形例では、垂直方向両端部（５２、５４）には色の変化をつけず、水平方向両端部（５１、５３）においてのみ、開口部側（５１ａ、５３ａ）から外側（５１ｂ、５３ｂ）に向けて色の変化をつけている。両目の視差によって水平方向にのみ虚像が分離するため、水平方向のみに色の変化を施しても、ドライバが視認する虚像の水平方向の分離による煩わしさを低減することができる。

また図８に開口部カバー５の第３の変形例を示す。第３の変形例では、水平方向両端部（５１、５３）において、黒色の鋸歯形状（ジグザグ形状）の模様を施している。当該模様によっても、虚像の周縁部が、上記比較例と比較して明りょうでなくなるため、ドライバが視認する虚像の水平方向の分離による煩わしさを低減することができる。ここで示した変形例のほかにも、水平方向両端部（５１、５３）において、黒色のドット状、モザイク状の模様を施すことによっても、同様の効果を得ることができる。すなわち、本実施の形態では、開口部カバー５の少なくとも水平方向両端部（５１、５３）において、外光の反射率が異なるように、グラデーションや模様を施すことより、色の変化、または反射率の変化をつけることを特徴としている。このようにすることで、開口部カバー５の外光の反射率を異ならせ、開口部カバー５の虚像の周縁部をぼかして表示し、ドライバが視認する虚像の水平方向の分離による煩わしさを低減することができる。

（実施形態２）
以下に、本発明の実施形態２について説明をする。実施形態２に係るヘッドアップディスプレイ装置１は、概略として、主に夜間における虚像の水平方向の分離による煩わしさを低減するものである。ヘッドアップディスプレイ装置１の全体構成は実施の形態１と同一であるため、同一の符号を付し、説明は省略する。実施の形態２に係るヘッドアップディスプレイ装置１は、実施の形態１にかかる構成と比較して、表示源２の表示光射出面の構成、すなわちここでは液晶ディスプレイ２２の構成が相違する。

図９は、実施形態２に係るヘッドアップディスプレイ装置１の液晶ディスプレイ２２を上方から見た図である。実施形態２に係る液晶ディスプレイ２２は、水平方向両端部（２２１、２２３）において、表示光の射出面の内側（２２１ａ、２２３ａ）から外側（２２１ｂ、２２３ｂ）に向けて表示光の透過率の変化をつけている。具体的には水平方向両端部（２２１、２２３）の内側（２２１ａ、２２３ａ）から外側に（２２１ｂ、２２３ｂ）向けて表示光の透過率が下がるグラデーションをつけている。なお例えば内側（２２１ａ、２２３ａ）から外側に（２２１ｂ、２２３ｂ）に向けて所定の透過率の塗料を次第に多く塗布することにより、透過率の変化をつける。なお図９では、２段階の透過率にてグラデーションをつけているがこれに限られず、３段階以上であってもよい。

図１０は、実施形態２に係るヘッドアップディスプレイ装置による、ドライバが視認する表示像を示す図である。表示像は図１０に示すように、例えば車速（ここでは「４２ｋｍ／ｈ）などの情報を表示する。ここで当該情報表示部分以外の背景部分９１は、輝度をゼロにすることができないため、夜間等の外光が所定値以下の場合に視認される。本実施の形態では、液晶ディスプレイ２２の水平方向両端部（２２１、２２３）に表示光の透過率の変化をつけている。そのため、表示像の周縁部（９２、９４）がぼかされて表示される。表示像９の周縁部（９２、９４）がぼかされて表示されると、両目の視差により表示像９が水平方向に分離する場合であっても、周縁部（９２、９４）が分離しているようには見えない。このように本発明の一実施形態によれば、液晶ディスプレイ２２の水平方向両端部（２２１、２２３）に表示光の透過率の変化をつけているため、ドライバが視認する虚像の水平方向の分離による煩わしさを低減することができる。

比較例として、液晶ディスプレイ２２の水平方向両端部に表示光の透過率の変化をつけていない場合の例を示す。図１１は、ドライバが視認する、比較例の表示像９ｂである。当該表示像９ｂは、ドライバが前景を観察している場合に観察され、図１１に示すように、両目の視差により表示像や開口部カバーの反射像が水平方向に分離してしまっていることが分かる。

なお、液晶ディスプレイ２２の水平方向両端部（２２１、２２３）に表示光の透過率の変化をつける領域の幅（図９の２２１ａと２２１ｂとの間の距離、及び２２３ａと２２３ｂとの間の距離。以下、第２グラデーション領域という。）は、両目の視差により分離する幅と略同一にすることが好ましい。すなわち第２グラデーション領域についても上記数式（１）から（３）で表されるｙと略同一にすることが好適である。なお第２グラデーション領域の幅が大きくなると中央の表示領域２２２（表示像の中央部９３）の面積が小さくなる。そのため、好適には第２グラデーション領域を６０ｍｍから７０ｍｍ程度にして、中央の表示領域２２２の面積を確保することが好ましい。このようにすることでドライバが視認する虚像の水平方向の分離による煩わしさを低減しつつ、表示像の表示面積を確保することができる。

なお、上記実施の形態では、液晶ディスプレイ２２の水平方向両端部（２２１、２２３）の内側（２２１ａ、２２３ａ）から外側に（２２１ｂ、２２３ｂ）向けて表示光の透過率が下がるグラデーションをつける例を示したが、これに限られない。開口部カバー５にて示した変形例同様に、水平方向両端部（２２１、２２３）の内側（２２１ａ、２２３ａ）から外側に（２２１ｂ、２２３ｂ）向けて、透過率の低い塗料により縦のストライプ状、鋸歯形状、ドット形状の模様を設けて、表示光の透過率に変化をつけるようにしてもよい。また垂直方向のエッジにも、透過率の変化をつけてもよい。また上記実施の形態では、液晶ディスプレイ２２にグラデーションをつける例を示したがこれに限られない。例えば透明カバー４の投影面の内側から外側に、グラデーション等により表示光の透過率の変化をつけてもよい。

なお、実施形態１及び実施形態２の構成を組み合わせてもよい。すなわち、開口部カバー５の水平方向両端部（５１、５３）において、開口部側（５１ａ、５３ａ）から外側（５１ｂ、５３ｂ）に向けて色の変化をつけ、かつ、液晶ディスプレイ２２の水平方向両端部（２２１、２２３）に表示光の透過率の変化をつけてもよい。両方の構成を組み合わせた場合、開口部カバー５の虚像及び、ヘッドアップディスプレイ装置１による表示像の両方の虚像のいずれに対しても、視差による分離を防止することができる。例えば夕方の時間帯や、夜間においても街路灯により、両方の虚像が視認される場合があるため、上記構成を採用することにより、様々なシーンにおいてドライバが視認する虚像の水平方向の分離による煩わしさを低減することができる。

なお、表示源２は、有色の背景色を含む表示像を表示してもよい。この場合、表示源２が、当該表示像の水平方向両端の輝度に変化をつけた表示像を表示してもよい。当該変化は、好適には例えばグラデーション等によりつける。このようにすることで、表示像のエッジがぼやけて表示され、ドライバが視認する虚像の水平方向の分離による煩わしさを低減することができる。またこの場合、グラデーション等により変化をつける領域の幅を、表示像の結像距離に応じて適応的に変化させてもよい。例えば表示像の結像距離が短い（所定距離未満の場合）、視差による表示像の分離の程度が大きくなるため、当該領域の幅を広くしてもよい。一方、表示像の結像距離が長い（所定距離以上の場合）、視差による表示像の分離の程度が小さくなるため、当該領域の幅を狭くしてもよい。このようにすることで、ドライバが視認する虚像の水平方向の分離による煩わしさを適応的に低減することができる。また、ヘッドアップディスプレイ装置１はさらに、ドライバの両眼の視線を計測する視線計測装置を備えていてもよい。この場合、視線計測装置は、両眼の輻輳角に基づき、遠景の目標物までの距離Ｘ１を推定する。Ｘ１が推定できれば、上記数式（２）により分離幅ｙが算出できる。そしてヘッドアップディスプレイ装置１は、グラデーション等により変化をつける領域の幅をｙと同一に設定する。例えばＸ１が小さい場合にはｙが小さくなり、当該領域の幅も狭く設定することができる。このようにすることで、ドライバの視線に合わせて、適応的に視差による分離を防止して違和感を低減でき、かつ、できるだけ広い表示エリアを確保することができる。

本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各手段、各ステップ等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段やステップ等を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。

１ ヘッドアップディスプレイ装置
２ 表示源
３ 反射部材
４ 透明カバー
５ 開口部カバー
６ インストルメントパネル
７ 開口部
８ フロントウィンドシールド
９、９ｂ 表示像
１０、１０ｂ 虚像
１１ 中央部
１２、１３ 周縁部
２１ バックライト
２２ 液晶ディスプレイ
２２１、２２３、５１、５３ 水平方向両端部
２２２ 表示領域
５２、５４ 垂直方向両端部

Claims (3)

1. インストルメントパネル内に設けられた表示源であって、表示光を射出する表示光射出面と、前記表示光射出面の中央に位置し、表示像を表示する表示領域とを含む、表示源と、
   前記インストルメントパネル上に設けられ、前記表示源からの表示光を放出する開口部と、
   前記開口部の周囲に設けられた開口部カバーと、
   を有し、
   前記開口部カバーの水平方向における両端部において、前記開口部カバーの内縁から外縁に向けて反射率が高くなるように変化をつけるとともに、
   水平方向において前記表示領域の縁から前記表示光射出面の縁に向けて前記表示光の透過率が下がるようにした、ヘッドアップディスプレイ装置。
2. 垂直方向において前記表示領域の縁の位置と前記表示光射出面の縁の位置とは略一致する、請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
3. 前記水平方向において前記表示領域の縁から前記表示光射出面の縁に向けて前記表示光の透過率が下がるグラデーションをつけた、請求項１又は２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。