JP6911868B2 - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents
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Description
第1の虚像表示可能領域310は、視認者から見て仮想的に設定される領域であって、第1の虚像311を表示可能な範囲をいう。図1に示すように、第1の虚像表示可能領域310は、第2の虚像表示可能領域320と比較して、視認者からの視線4に小さい角度で交わっている。第1の虚像表示可能領域310は、視認者から見て路面5に沿う。これにより、第1の虚像表示可能領域310は、視認者から見て、所定の範囲(例えば、図1の位置5aから位置5b)に亘って路面5に重畳する。
なお、第1の虚像表示可能領域310は、図1の路面5に平行となる角度から−5度(図1の路面5に対してCCWに傾く角度)〜+45度(図1の路面5に対してCWに傾く角度)程度傾いて設けられていてもよい。
なお、第2の虚像表示可能領域320は、路面5に対して垂直な方向となる角度から±10度程度傾いて設けられていてもよい。
例えば、図8(a)に示すように、車両1の前後方向(Z方向)において車両1の前側が車両1の後側よりも高くなるように車両1が傾いている場合にはピッチ角θpは正の値をとる。また、図9(a)に示すように、車両1の前後方向において車両1の後側が車両1の前側よりも高くなるように車両1が傾いている場合にはピッチ角θpは負の値をとる。
第1の投影部11は、例えば、DMD(Digital Micro mirror Device)やLCOS(Liquid Crystal On Silicon)などの反射型表示デバイスを用いたプロジェクタなどからなる。第1のスクリーン12は、例えば、長方形板状をなし、ホログラフィックディフューザ、マイクロレンズアレイ、拡散板等から構成される透過型スクリーンである。第1のスクリーン12は、その長手方向がX方向に沿うように設けられる。
第1の投影部11は、制御部70から入力される画像データD1に基づき、第1のスクリーン12に投影光を出射することで、第1のスクリーン12に第1の画像14を表示する。この第1の画像14は、上述した第1の虚像311に対応する画像である。この第1の画像14を示す第1の表示光210は反射部30に出射される。
回転駆動部40は、制御部70による制御のもと、X方向、すなわち車両1の幅方向に延びる回転軸AXを中心に反射部30を回転させる。回転軸AXは、本例では、Y方向における反射部30の中央に位置する。反射部30が回転することで、図1に示すように、第2の虚像表示可能領域320に対する第1の虚像表示可能領域310の角度α1を調整することができる。
表示合成部50は、反射部30により反射された第1の表示光210を凹面ミラー60に向けて反射する第1の面50aと、第2のスクリーン22の第2の画像24からの第2の表示光220を受ける第2の面50bと、を備える。表示合成部50は、第2の面50bを通じて受けた第2の表示光220を第1の面50a側に透過し、その透過した第2の表示光220を凹面ミラー60に向けて出射する。表示合成部50の透過率は、ハーフミラーの場合には50%だが、適宜調整することで第1及び第2の虚像311,321の輝度を調整可能である。
制御部70は、図5のフローチャートに示す虚像角度調整処理と、図6のフローチャートに示す虚像位置変更処理と、を行う。この虚像角度調整処理及びこの虚像位置変更処理は、同時に行われてもよいし、何れかの順序で行われてもよい。これらフローチャートは、例えば、車両1のイグニッションがオンされている期間又は車両1の走行期間において繰り返し実行される。この虚像角度調整処理は、第1及び第2の虚像表示可能領域310,320の間の角度α1を調整させるための処理である。この虚像位置変更処理は第1及び第2の虚像311,321の相対的な位置関係のずれを低減するように、第2の虚像表示可能領域320における第2の虚像321の位置を変更する処理である。
制御部70は車両姿勢情報Gを取得する(ステップS101)。そして、制御部70は、取得した車両姿勢情報Gに基づき駆動データTを生成し、その駆動データTにより第1の虚像表示可能領域310が路面5に平行となるように回転駆動部40を通じて反射部30を回転させる(ステップS102)。この虚像角度調整処理においては、この2つのステップS101,S102が繰り返し実行される。これにより、車両1のピッチ角θpの変化に関わらず、第2の虚像表示可能領域320に対する第1の虚像表示可能領域310の角度α1が調整されることで、第1の虚像表示可能領域310が路面5に平行に維持される。
制御部70は、車両姿勢情報Gを取得し(ステップS201)、その車両姿勢情報Gに基づきピッチ角θpを推定する(ステップS202)。そして、制御部70は、推定されたピッチ角θpが0°であるか否かを判断する(ステップS203)。制御部70は、ピッチ角θpが0°である旨判断すると(ステップS203:YES)、第2の虚像表示可能領域320内における基準位置P1に第2の虚像321を表示する(ステップS204)。この基準位置P1は、図7(d)に示すように、第2の虚像表示可能領域320内におけるY方向の中央位置に設定されている。これにより、当該フローチャートに係る処理を終了する。
当該フローチャートに係る処理を終了する。
当該フローチャートが繰り返し実行されることで、ピッチ角θpが増加したときには第2の虚像321はその増加量に応じた距離だけ下方に移動し、ピッチ角θpが減少したときには第2の虚像321はその増加量に応じた距離だけ上方に移動する。
この点、本実施形態では、図8(c)に示すように、角度α1が大きくなるように第1の虚像表示可能領域310が回転したとき、図8(d)に示すように、第2の虚像321は、第2の虚像表示可能領域320内における下方位置P2に表示される。これにより、第1及び第2の虚像表示可能領域310,320の位置関係が変わったとしても、図11(a)に示すように、第1の虚像311に対する第2の虚像321の位置ずれが低減される。これにより、第1及び第2の虚像311,321を視認する際の視線移動距離が長くなることが抑制される。
この点、本実施形態では、図9(c)に示すように、角度α1が小さくなるように第1の虚像表示可能領域310が回転したとき、図9(d)に示すように、第2の虚像321は、第2の虚像表示可能領域320内における上方位置P3に表示される。これにより、第1及び第2の虚像表示可能領域310,320の位置関係が変わったとしても、第2の虚像321は、図11(b)に示すように、第1の虚像311に対する位置ずれが低減される。これにより、第1及び第2の虚像311,321を視認する際の視線移動距離が長くなることが抑制される。
以上、説明した一実施形態によれば、以下の効果を奏する。
この構成によれば、虚像角度調整処理により第1の虚像表示可能領域310と第2の虚像表示可能領域320とがなす角度α1を変化させることで、実景と第1及び第2の虚像表示可能領域310,320とのずれを抑制することができる。また、虚像角度調整処理を行う際、虚像位置変更処理により第2の虚像表示可能領域320における第2の虚像321の位置が変更されることで、第1及び第2の虚像311,321の相対的な位置関係のずれが抑制される。以上により、HUD装置100は、より実景に合った第1及び第2の虚像311,321を表示することができる。
また、ピッチ角θpが変化した場合にも、第1及び第2の虚像311,321が離れることが抑制されるため、第1及び第2の虚像311,321を視認する際の視認者の視線移動距離を小さくすることができる。
この構成によれば、虚像角度調整処理において角度α1を変更させることで第1の虚像表示可能領域310を実景である路面5に沿わせる際に、第1及び第2の虚像311,321の相対的な位置関係のずれが抑制される。
この構成によれば、ピッチ角θpが増加する際、第2の虚像表示可能領域320は第1の虚像表示可能領域310に対して視認者から見て上方向に移動する。この際、第2の虚像表示可能領域320における第2の虚像321の位置を視認者から見て下方向に移動させることで、第1及び第2の虚像311,321の相対的な位置関係のずれが抑制される。
この構成によれば、ピッチ角θpが減少する際、第2の虚像表示可能領域320は第1の虚像表示可能領域310に対して視認者から見て下方向に移動する。この際、第2の虚像表示可能領域320における第2の虚像321の位置を視認者から見て上方向に移動させることで、第1及び第2の虚像311,321の相対的な位置関係のずれが抑制される。
この構成によれば、第1及び第2の虚像311,321の相対的な位置関係のずれがより精度高く抑制される。
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することができる。
また、姿勢検出部6は、車両1の外部を撮像する撮像カメラ(図示しない)であってもよい。この場合、制御部70は、この撮像カメラにより撮像された風景から車両1のピッチ角θpを推定してもよい。
また、姿勢検出部6は、車両1の加速度又は減速度により車両1のピッチ角θpを推定してもよい。また、姿勢検出部6は、車両1の各タイヤの空気圧に基づき車両1のピッチ角θpを推定してもよい。
上記何れの例においても、制御部70により車両1のピッチ角θpが推定されていたが、この推定する処理を行う処理部は、姿勢検出部6の一部として構成されてもよい。
また、制御部70は、車両1のピッチ角θpの変化に応じて、第1及び第2の虚像311,321の両方の位置も調整してもよい。
また、制御部70は、表示合成部50を回転させてもよい。この場合においても、第2の虚像表示可能領域320に対する第1の虚像表示可能領域310の角度α1を調整することができる。
また、第1及び第2のスクリーン12,22、反射部30並びに表示合成部50を回転させる回転軸は中心に限らず、何れの位置にあってもよく、例えば、端部に回転軸があってもよい。また、回転軸が延びる方向は、X方向に限らず、何れの方向に延びていてもよい。
さらに制御部70は、バス7を介して所定の信号を入力したこと、車両1の外部から所定の情報を入力したこと、又は第1及び第2の虚像311,321の表示内容を切り替えたことなどを契機としてもよい。具体的には、例えば、車両1に異常が発生したり、車外ネットワークからお勧めの経路が入力されたりしたことを契機に、第1及び第2の虚像表示可能領域310,320間の角度α1と、第2の虚像表示可能領域320内の第2の虚像321の位置と、が調整されてもよい。
また、図13(b)に示すように、制御部70は、車両1のピッチ角θpが正の値をとるとき、基準位置O1より下方に位置する下方位置O2に使用領域13を設定する。下方位置O2は、車両1のピッチ角θpが大きくなるほど、基準位置O1から離れて位置する。さらに、下方位置O2にある使用領域13のY方向における長さL2は、基準位置O1にある使用領域13のY方向における長さL1よりも小さく設定される。図14に示されるように、下方位置O2にある使用領域13は、基準位置O1にある使用領域13と比較して、鉛直方向Vの上側で、車両1のZ方向の視認者側に位置し、且つ、水平方向Hにおける長さが短くなる。
また、図13(c)に示すように、制御部70は、車両1のピッチ角θpが負の値をとるとき、基準位置O1より上方に位置する上方位置O3に使用領域13を設定する。上方位置O3は、車両1のピッチ角θpが小さくなるほど、基準位置O1から離れて位置する。さらに、上方位置O3にある使用領域13のY方向における長さL3は、基準位置O1にある使用領域13のY方向における長さL1よりも大きく設定される。図14に示されるように、上方位置O3にある使用領域13は、基準位置O1にある使用領域13と比較して、鉛直方向Vの下側で、車両1のZ方向の視認者から遠い側に位置し、且つ、水平方向Hにおける長さが長くなる。
以上により、図14に示すように、車両1のピッチ角θpの変化に関わらず、第1のスクリーン12の使用領域13を路面5の位置5aから位置5bまでの範囲に設定することができる。
また、上記実施形態においては、HUD装置100は、第1及び第2の表示光210,220をフロントウインドシールド2に出射していたが、フロントウインドシールド2に限らず、第1及び第2の表示光210,220を専用のコンバイナに出射してもよい。
1r 正面方向
2 フロントウインドシールド
3 ダッシュボード
4 視線
5 路面
6 姿勢検出部
10 第1の画像表示部
11 第1の投影部
12 第1のスクリーン
14 第1の画像
20 第2の画像表示部
21 第2の投影部
22 第2のスクリーン
24 第2の画像
30 反射部
40 回転駆動部
50 表示合成部
60 凹面ミラー
70 制御部
71 処理部
72 記憶部
73 インターフェース
100 HUD装置
200 表示光
210 第1の表示光
220 第2の表示光
310 第1の虚像表示可能領域
320 第2の虚像表示可能領域
311 第1の虚像
321 第2の虚像
α1 角度
β1 基準角度
β2,β3 回転角度
G 車両姿勢情報
H 水平方向
V 鉛直方向
O1,P1 基準位置
O2,P2 下方位置
O3,P3 上方位置
T 駆動データ
AX 回転軸
Eb アイボックス
θp ピッチ角
Claims (5)
- 第1の虚像表示可能領域に第1の虚像を表示し、かつ第2の虚像表示可能領域に第2の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、
前記第1の虚像表示可能領域と前記第2の虚像表示可能領域とがなす角度を変化させる角度可変部と、
前記角度可変部を通じて前記角度を調整する虚像角度調整処理と、前記虚像角度調整処理を行う際、前記第1の虚像と前記第2の虚像の相対的な位置関係のずれを抑制するように、前記第1の虚像表示可能領域における前記第1の虚像の位置及び前記第2の虚像表示可能領域における前記第2の虚像の位置の少なくとも何れか一方を変更する虚像位置変更処理と、を行う制御部と、を備える、
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。 - 前記ヘッドアップディスプレイ装置は、自身の姿勢を検出する姿勢検出部を備える車両に搭載され、
前記制御部は、前記姿勢検出部により検出される前記姿勢が変化したとき、前記虚像角度調整処理において前記角度を変更させることで前記第1の虚像表示可能領域を実景である路面に沿わせ、前記虚像位置変更処理において前記第1の虚像と前記第2の虚像の相対的な位置関係のずれを抑制するように前記路面に交わる方向に延びる前記第2の虚像表示可能領域における前記第2の虚像の位置を変更する、
ことを特徴とする請求項1に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 - 前記姿勢検出部は、前記車両の前記姿勢として前記車両のピッチ角を検出し、
前記制御部は、前記姿勢検出部により検出される前記ピッチ角が増加したとき、前記虚像位置変更処理において、前記第2の虚像表示可能領域における前記第2の虚像の位置を視認者から見て下方向に移動させる、
ことを特徴とする請求項2に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 - 前記姿勢検出部は、前記車両の前記姿勢として前記車両のピッチ角を検出し、
前記制御部は、前記姿勢検出部により検出される前記ピッチ角が減少したとき、前記虚像位置変更処理において、前記第2の虚像表示可能領域における前記第2の虚像の位置を視認者から見て上方向に移動させる、
ことを特徴とする請求項2又は3に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 - 前記制御部は、前記姿勢検出部により検出される前記ピッチ角の増加量又は減少量に応じて前記虚像位置変更処理における前記第2の虚像の移動量を決定する、
ことを特徴とする請求項3又は4に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
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