JP6717856B2 - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents
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Description
図2は、本発明の一実施の形態であるヘッドアップディスプレイ装置の動作概念の例について概要を示した図である。本実施の形態のAR−HUD1では、プロジェクタやLCD(Liquid Crystal Display)等からなる映像表示装置30に表示された映像を、ミラー51やミラー52(例えば、自由曲面ミラーや光軸非対称の形状を有するミラー等)により反射させて、車両2のウィンドシールド3に投射する。
図6は、本実施の形態のヘッドアップディスプレイ装置の初期動作の例について概要を示したフローチャートである。停止中の車両2においてイグニッションスイッチがONされることでAR−HUD1の電源がONされると(S01)、AR−HUD1は、制御部20からの指示に基づいて、まず、車両情報取得部10により車両情報を取得する(S02)。そして、制御部20は、車両情報4のうち、照度センサ105や色度センサ106等により取得した外光情報に基づいて好適な明るさレベルを算出し(S03)、光源調整部25により光源31の発光量を制御して、算出した明るさレベルとなるように設定する(S04)。例えば、外光が明るい場合には明るさレベルを高くし、暗い場合には明るさレベルを低く設定する。
図9は、本実施の形態のヘッドアップディスプレイ装置における虚像の表示領域の位置を上下に調整する例について概要を示した図である。例えば、左、中央、右の各図において、上段には車両2が走行中の道路の勾配の状況と、運転者5の視野の状況を側面から見た状態を模式的に示している。また、下段には、それぞれの状態において、運転者5が見る車外の前方の風景と、これに重畳して表示される虚像の表示領域6(破線枠の矩形)の位置の状況を模式的に示している。
図11は、図7のステップS25の振動補正処理の例について概要を示したフローチャートである。振動補正処理を開始すると、まず、車両情報4に基づいて車両2の振動量の情報を取得する(S251)。例えば、加速度ジャイロ情報や車外のカメラ映像情報等に基づいて振動量(車両2における短周期の上下動の量)を把握することができる。なお、本実施の形態では、現在の車両情報4に基づいて振動情報を取得するものとしているが、例えば、車外の前方のカメラ映像情報を解析することで近い将来における車両2の周辺の路面状況を予測し、これに基づいて近い将来における車両2の振動量を予測するようにしてもよい。
制御部20の表示距離調整部28は、虚像の表示距離を調整する必要がある場合に、表示距離調整機構40を駆動して、映像表示装置30から投射される映像の表示距離を調整する。以下では、図5に示した表示距離調整部28および表示距離調整機構40の各部による、虚像の表示距離の調整手法について説明する。
図12は、本実施の形態のヘッドアップディスプレイ装置における機能性液晶フィルム401を用いた表示距離調整の例について概要を示した図である。図12の例では、複数枚の機能性液晶フィルム401を拡散板(ディフューザ)41aとして使用する。そして、図12(a)および(b)に示すように、各機能性液晶フィルム401のエリア毎に白色状態にする箇所を変化させることで、エリア毎に焦点距離を変えて、虚像の表示距離(運転者5の眼の位置と虚像の表示位置との距離)を変化させる。
図14は、本実施の形態のヘッドアップディスプレイ装置における複数枚のミラーを用いた表示距離調整の例について概要を示した図である。図14の例では、LCD30bとレンズ42aとの間にミラー51aを図示するように複数配置し、LCD30bからの映像をエリア毎に異なるミラー51aにより反射してレンズ42aに入射させている。これにより、LCD30bからレンズ42aまでの距離をエリア毎に異なるものとし、これに応じて虚像の表示距離を変えることができる。
図15は、本実施の形態のヘッドアップディスプレイ装置における可動式レンズを用いた表示距離調整の例について概要を示した図である。図15の例では、プロジェクタ30aから投射された映像は、拡散板(ディフューザ)41bで結像した後、複数のエリアに分けて設けられた可動式レンズ42bを介してミラー52に入射される。
図16は、本実施の形態のヘッドアップディスプレイ装置における調光ミラー51bを用いた表示距離調整の例について概要を示した図である。図16の例では、LCD30bとレンズ42aとの間に複数の調光ミラー403を図示するように断面方向から見て行列状となるように配置することで調光ミラー51bを構成する。そして、図16(a)および(b)に示すように、鏡状態とする調光ミラー403の箇所を変化させることで、LCD30bからレンズ42aまでの距離をエリア毎に異なるものとし、これに応じて虚像の表示距離を変えることができる。
図18は、本実施の形態のヘッドアップディスプレイ装置における可動式拡散板を用いた表示距離調整の例について概要を示した図である。図18の例では、プロジェクタ30aから投射された映像は、可動式拡散板(可動式ディフューザ)41cで結像した後、レンズ42aを介してミラー52に入射される。
図19は、本実施の形態のヘッドアップディスプレイ装置における可動式光学フィルタを用いた表示距離調整の例について概要を示した図である。図19の例では、レンズ42aと拡散板(ディフューザ)41bとの間に可動式光学フィルタ43aを設置し、図19(a)および(b)に示すように、可動式光学フィルタ43aを光路に対して挿抜することで、エリア毎に焦点距離を変えて、虚像の表示距離を変化させる。
図20は、本実施の形態のヘッドアップディスプレイ装置におけるくし状光学フィルタを用いた表示距離調整の例について概要を示した図である。図20の例では、プロジェクタ30aから投射された映像は、拡散板(ディフューザ)41bで結像した後、くし状光学フィルタ43bおよびレンズ42aを介してミラー52に入射される。
以上の説明では、例えば、上記の図7〜図10において、ナビゲーション情報の表示について、様々なパターンが可能であり、さらには、その表示位置を変更するためのミラー調整処理等により、道路形状に応じてナビゲーション表示の仰俯角を変えることについて説明した。しかしながら、本発明のヘッドアップディスプレイ装置において、上記のナビゲーション表示を道路上に重畳表示させる場合、道路の形状によっては、当該ナビゲーション表示が見難くなる場合が発生することが分かった。
続いて、上述した道路形状に応じた変更するナビゲーション表示に加えて、さらに、アイボックスの面積/形状を制御し、両眼視/単眼視の切り替えを行う実施例について、以下に図33〜36を参照しながら、詳細に説明する。
・虚像距離(≒対象物距離)が遠方(または、近傍)である場合。
・運転者の顔の傾きが所定の閾値を越える場合。
・連続運転時間が所定の閾値を越える場合。
・車室内の明るさが所定の閾値に満たない場合。
・視差映像の品質を保つのが困難な場合(例えば、HUD表示領域35を上下に調整することで、ウィンドシールドの曲率の大きな面で反射した虚像を見る場合など、虚像距離調節が間に合わない等の場合)。
・対象物距離に合わせた距離感での虚像表示が不可能(例えば、調整可能域外である、距離の異なる対象物の数が、独立した虚像距離調整の数を超える等)な場合。
・直線日光を避けるようアイボックスのサイズ/形状を変更する(不使用時は、全域を非透明化し、HUD内部の外光による加熱や表示画面による外光の反射を防止する)。
10…車両情報取得部、
20…制御部、21…ECU、22…音声出力部、23…不揮発性メモリ、24…メモリ、25…光源調整部、26…歪み補正部、27…表示素子駆動部、28…表示距離調整部、29…ミラー調整部、
30…映像表示装置、30a…プロジェクタ、30b…LCD、31…光源、32…照明光学系、33…表示素子、35…HUD表示領域、351…ナビゲーション表示(矢印)、352…異なる形態の矢印、
40…表示距離調整機構、41a…拡散板、41b…拡散板、41c…可動式拡散板、42a…レンズ、42b…可動式レンズ、43a…可動式光学フィルタ、43b…くし状光学フィルタ、
50…ミラー駆動部、51…ミラー、51a…ミラー、51b…調光ミラー、52…ミラー、
60…スピーカ、
101…車速センサ、102…シフトポジションセンサ、103…ハンドル操舵角センサ、104…ヘッドライトセンサ、105…照度センサ、106…色度センサ、107…測距センサ、108…赤外線センサ、109…エンジン始動センサ、110…加速度センサ、111…ジャイロセンサ、112…温度センサ、113…路車間通信用無線受信機、114…車車間通信用無線受信機、115…カメラ(車内)、116…カメラ(車外)、117…GPS受信機、118…VICS受信機、
281…機能性液晶フィルムON/OFF制御部、282…レンズ可動部、283…調光ミラーON/OFF制御部、284…拡散板可動部、285…光学フィルタ可動部、
401…機能性液晶フィルム、402…レンズ可動機構、403…調光ミラー、404…拡散板可動機構、405…光学フィルタ可動機構。
Claims (3)
- 車両のウィンドシールドに映像を投射することで、運転者に対して前記車両の前方の風景に重畳させて虚像を表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記車両が検知することができる各種の車両情報を取得する車両情報取得部と、
前記車両情報取得部が取得した前記車両情報に基づいて、前記映像の表示を制御する制御部と、
前記制御部からの指示に基づいて前記映像を形成する映像表示装置と、
前記映像表示装置が形成した前記映像を反射して前記ウィンドシールドに投射するミラーと、
前記制御部からの指示に基づいて前記ミラーの角度を変化させるミラー駆動部と、
前記運転者に対する前記虚像の表示距離を調整する表示距離調整機構と、を有し、
前記制御部は、前記車両情報に基づいて、前記運転者に対して前記風景に前記虚像を重畳させて表示することが可能となるよう、前記ミラー駆動部を介して前記ミラーの角度を調整し、
前記制御部は、前記車両情報のうちの外光情報に基づいて、好適な明るさレベルを算出し、前記好適な明るさレベルになるように光源の発光量を調整し、
前記制御部は、前記虚像の表示距離を算出し、前記虚像の表示距離になるように前記表示距離調整機構を駆動し、
前記虚像の表示距離は、複数の表示距離として、少なくとも、遠、中、近の3種類の表示距離を有し、
前記表示距離調整機構は、前記映像表示装置と前記ミラーとの間に配置されている光学素子を有し、
前記制御部は、前記映像表示装置または前記光学素子の制御によって、前記虚像の表示距離を設定し、
前記光学素子は、透過と反射の状態を切り替えられる複数の調光ミラーを有し、前記複数の調光ミラーは、前記映像表示装置と前記ミラーとを結ぶ光路を含む面において行列状に配置され、
前記制御部は、前記映像を前記複数の調光ミラーに投射するように制御し、前記複数の調光ミラーの各々の調光ミラーの透過と反射の状態を制御して、エリア毎に前記映像表示装置と前記ミラーとの間の光学的距離を異ならせることで、前記複数の表示距離を構成する、
ヘッドアップディスプレイ装置。 - 車両のウィンドシールドに映像を投射することで、運転者に対して前記車両の前方の風景に重畳させて虚像を表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記車両が検知することができる各種の車両情報を取得する車両情報取得部と、
前記車両情報取得部が取得した前記車両情報に基づいて、前記映像の表示を制御する制御部と、
前記制御部からの指示に基づいて前記映像を形成する映像表示装置と、
前記映像表示装置が形成した前記映像を反射して前記ウィンドシールドに投射するミラーと、
前記制御部からの指示に基づいて前記ミラーの角度を変化させるミラー駆動部と、
前記運転者に対する前記虚像の表示距離を調整する表示距離調整機構と、を有し、
前記制御部は、前記車両情報に基づいて、前記運転者に対して前記風景に前記虚像を重畳させて表示することが可能となるよう、前記ミラー駆動部を介して前記ミラーの角度を調整し、
前記制御部は、前記車両情報のうちの外光情報に基づいて、好適な明るさレベルを算出し、前記好適な明るさレベルになるように光源の発光量を調整し、
前記制御部は、前記虚像の表示距離を算出し、前記虚像の表示距離になるように前記表示距離調整機構を駆動し、
前記虚像の表示距離は、複数の表示距離として、少なくとも、遠、中、近の3種類の表示距離を有し、
前記表示距離調整機構は、前記映像表示装置と前記ミラーとの間に配置されている光学素子を有し、
前記制御部は、前記映像表示装置または前記光学素子の制御によって、前記虚像の表示距離を設定し、
前記光学素子は、前記映像を結像する拡散板と、前記拡散板の出射側に配置された可動式光学フィルタとを有し、前記可動式光学フィルタは、光路に対して挿抜される方向での移動が可能であり、領域毎に異なる屈折率を持ち、
前記制御部は、前記映像を前記拡散板に投射するように制御し、前記可動式光学フィルタの挿抜の状態を制御して、エリア毎に前記映像表示装置と前記ミラーとの間の光学的距離を異ならせることで、前記複数の表示距離を構成する、
ヘッドアップディスプレイ装置。 - 車両のウィンドシールドに映像を投射することで、運転者に対して前記車両の前方の風景に重畳させて虚像を表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記車両が検知することができる各種の車両情報を取得する車両情報取得部と、
前記車両情報取得部が取得した前記車両情報に基づいて、前記映像の表示を制御する制御部と、
前記制御部からの指示に基づいて前記映像を形成する映像表示装置と、
前記映像表示装置が形成した前記映像を反射して前記ウィンドシールドに投射するミラーと、
前記制御部からの指示に基づいて前記ミラーの角度を変化させるミラー駆動部と、
前記運転者に対する前記虚像の表示距離を調整する表示距離調整機構と、を有し、
前記制御部は、前記車両情報に基づいて、前記運転者に対して前記風景に前記虚像を重畳させて表示することが可能となるよう、前記ミラー駆動部を介して前記ミラーの角度を調整し、
前記制御部は、前記車両情報のうちの外光情報に基づいて、好適な明るさレベルを算出し、前記好適な明るさレベルになるように光源の発光量を調整し、
前記制御部は、前記虚像の表示距離を算出し、前記虚像の表示距離になるように前記表示距離調整機構を駆動し、
前記虚像の表示距離は、複数の表示距離として、少なくとも、遠、中、近の3種類の表示距離を有し、
前記表示距離調整機構は、前記映像表示装置と前記ミラーとの間に配置されている光学素子を有し、
前記制御部は、前記映像表示装置または前記光学素子の制御によって、前記虚像の表示距離を設定し、
前記光学素子は、前記映像を結像する拡散板と、前記拡散板の出射側に配置された、くし状光学フィルタとを有し、前記くし状光学フィルタは、複数の光学フィルタ部がくし状に配置された部材であり、前記映像を構成するライン単位毎に、前記光学フィルタ部の有無が対応付けられ、
前記制御部は、前記映像を前記拡散板に投射するように制御し、前記くし状光学フィルタの状態を制御して、エリア毎に前記映像表示装置と前記ミラーとの間の光学的距離を異ならせることで、前記複数の表示距離を構成する、
ヘッドアップディスプレイ装置。
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