WO2016042838A1 - 車両用ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

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WO2016042838A1
WO2016042838A1 PCT/JP2015/064332 JP2015064332W WO2016042838A1 WO 2016042838 A1 WO2016042838 A1 WO 2016042838A1 JP 2015064332 W JP2015064332 W JP 2015064332W WO 2016042838 A1 WO2016042838 A1 WO 2016042838A1
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displayed
display device
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奈緒美 山▲崎▼
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カルソニックカンセイ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a vehicle head-up display device that displays necessary information by forming a virtual image in front of a driver.
  • the distortion of the display image when viewed with one eye can be reduced relatively easily, but the distortion of the virtual image viewed with the left and right eyes can be reduced. It was difficult to reduce both of them and generate a virtual image with less distortion when viewed with both eyes. Therefore, for example, in a virtual image displayed in a region with a large curvature of the front window glass (a curved region with a small radius of curvature), distortion remains when viewed with both eyes, and visibility is deteriorated.
  • the display area if the enlargement ratio of the display image is increased to increase the imaging distance, the display area inevitably overlaps the curved area of the windshield.
  • the generated virtual image is binocularly viewed by increasing the distortion of the display image due to the curved nature of the windshield, especially the difference between the distortion of the virtual image seen by the left eye and the distortion of the virtual image seen by the right eye. In this case, the deterioration of the display image quality was remarkable.
  • the present invention has been made in view of such conventional problems, and by displaying information of a form according to the state of distortion of the displayed virtual image, in particular, the difference in distortion of the virtual image seen by the left and right eyes.
  • the object is to display a virtual image that is easier to see regardless of the difference in distortion of the virtual image when viewing with both eyes.
  • a vehicle head-up display device transmits a display image of an image display unit installed in an instrument panel of a vehicle through a light-transmitting portion of the instrument panel.
  • a vehicle head-up display device for projecting toward a transparent member and reflecting the reflected light by the translucent member to display character information and symbol information visible in an eye range, the character information is transmitted through the transparent member.
  • the optical member When the optical member is viewed from the eye range, it is displayed in a region where the binocular parallax of virtual image display is smaller than a predetermined value.
  • the above-described configuration requires high display quality in an area where the binocular parallax of a virtual image to be displayed is small when viewed from the eye range.
  • the display information can be arranged at an appropriate position according to the binocular parallax of the virtual image (difference in distortion of the virtual image viewed with the left and right eyes).
  • Example 1 It is a longitudinal cross-sectional view of the instrument panel provided with the vehicle head-up display apparatus which concerns on Example 1 which is one Embodiment of this invention.
  • Example 1 it is a figure which shows the form of the projection pattern projected in order to quantify distortion of the virtual image displayed on a head-up display. It is a figure explaining the structure of the apparatus which measures distortion of the virtual image displayed with a head-up display apparatus for vehicles. It is a figure which shows an example of the virtual image observed with the apparatus shown in FIG. 3, (a) is a figure which shows an example of the virtual image observed from the position corresponded to a driver
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the structure of a vehicle head-up display device 21 according to an embodiment of the present invention. First, the overall configuration of the vehicle head-up display device 21 will be described with reference to FIG. [Description of Overall Configuration of Head-Up Display Device for Vehicle]
  • a vehicle front wall panel 1 and a front window glass 2 are provided at the front of a vehicle compartment in a vehicle 10 such as an automobile.
  • An instrument panel 3 is provided below the front window glass 2 so as to cover the front wall panel 1 of the passenger compartment.
  • a vehicle body strength extending in the vehicle width direction (the direction orthogonal to the plane of the drawing in FIG. 1) so as to be positioned on the rear side of the vehicle 10 (the right side of the plane of the drawing in FIG. 1).
  • a member 4 is provided inside the instrument panel 3 .
  • a column bracket (not shown) for attaching the steering column 5 is provided below the vehicle body strength member 4.
  • the column bracket (not shown) is divided into a column lower bracket 7 located on the front side of the vehicle 10 and a column upper bracket 8 located on the rear side of the vehicle 10.
  • the steering column 5 and the column lower bracket 7 and the column upper bracket 8 are fastened and fixed by fasteners such as bolts and nuts (not shown).
  • the instrument panel 3 In the interior (upper side) of the instrument panel 3, air conditioning ducts 11 and 12, a harness 13 (a bundle of electric wires), an instrument device 14, and the like are further provided in order from the front side of the vehicle 10.
  • the instrument panel 3 is provided with a meter hood 15 that covers an upper portion of the instrument device 14 as a single body or as a separate body.
  • a column cover 16 is attached to a portion of the steering column 5 that protrudes from the instrument panel 3 toward the rear side of the vehicle 10.
  • the vehicle compartment front wall panel 1 is provided on the lower side of the front window glass 2 (translucent member), and is configured by a dash panel that partitions the vehicle compartment and the engine room.
  • the vehicle body strength member 4 has a non-circular cross section (for example, a rectangular cross section) made of metal or light alloy.
  • the air conditioning duct 11 is a duct (defroster duct) for blowing air for air conditioning to the front window glass 2 in order to prevent window fogging.
  • the air conditioning duct 12 is a duct (ventilator duct) for blowing air for air conditioning toward the passenger.
  • a head-up display device for a vehicle is provided in the gap inside the instrument panel 3 thus configured, specifically, at a position between the air conditioning duct 11 and the harness 13 in the upper part of the column lower bracket 7 described above. 21 is attached. Then, above the vehicle head-up display device 21, the instrument panel 3 is cut out and emitted from the vehicle head-up display device 21 between the front window glass 2 (translucent member). An opening 29 through which the light beam 51 for forming a virtual image passes is formed.
  • the vehicle head-up display device 21 includes a casing 22 that includes a display unit and an imaging optical system necessary for forming a virtual image, a dust-proof cover 27 that is installed so as to close the casing 22, and a dust-proof cover 27.
  • a finisher cover 30 installed above the vehicle 10 and a part of the finisher cover 30, and stands upward from the vicinity of the front end of the vehicle 10 of the dust-proof cover 27 in the left-right direction of the vehicle 10. And a standing wall portion 28.
  • the casing 22 constituting the vehicle head-up display device 21 includes an image display unit 23a composed of a liquid crystal panel for displaying images and videos, and a plurality of LEDs that illuminate the image display unit 23a from the back.
  • the cover 27 and the above-described standing wall portion 28 are provided.
  • optical path forming components 25 and 26 described above are a reflecting mirror (single or plural plane mirrors or convex mirrors (optical path forming component 25)) that guides the image displayed on the image display unit 23a toward the front window glass 2.
  • Concave mirror optical path forming component 26
  • the number and type of optical components forming optical path forming components 25 and 26 are not limited to the above-described configuration, and are appropriately designed. Optical components are used.
  • the image display unit 23a generates a display image by scanning not only the liquid crystal panel but also the light emitted from the LED with a micromirror to generate a display image, or the light emitted from the laser light source. You may comprise by a laser system. However, when the DLP method or the laser method is used, a screen for projecting a display image is required in addition to the optical path forming components 25 and 26. *
  • the light beam 51 emitted from the image display unit 23 a and passing through the opening 29 is reflected by the front window glass 2 (translucent member) and reflected as a reflected light beam 52 toward the driver's eyeball 91.
  • the driver displays an image displayed on the image display unit 23 a as a virtual image 53 at a position including a point P 0 ahead of the front window glass 2 by a predetermined distance. Recognize that an image has been formed.
  • the position of the driver's eyeball 91 varies depending on the individual, it is generally known that the driver's eyeball 91 exists within a predetermined region called an eye range P.
  • the vehicle head-up display device 21 is designed so that the virtual image 53 can be visually recognized from within the eye range P. [Description of distortion measurement method for virtual images]
  • FIG. 2 is a diagram showing a form of a projection pattern 24 displayed on the image display unit 23 a and projected onto the windshield 2 in order to quantify the distortion of the virtual image displayed on the vehicle head-up display device 21. is there.
  • the projection pattern 24 has a lattice shape in which a plurality of line segments extending vertically and horizontally are orthogonal to each other and have a plurality of intersections.
  • the projection pattern 24 has 81 lattice points K1,..., K9,..., K73,.
  • the number of grid points forming the projection pattern 24 is not limited to 81 as shown in FIG. 2, and a projection pattern 24 having a suitably determined number of grid points is used.
  • the projection pattern 24 is not limited to that shown in FIG. 2, and a dot-like pattern regularly arranged vertically and horizontally may be used in addition to the lattice-like pattern.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a device for measuring distortion of a virtual image displayed on the vehicle head-up display device 21.
  • the projection pattern 24 projected on the screen 60 is imaged by an imaging unit 70a placed at the position of the driver's left eye and an imaging unit 70b placed at the position of the driver's right eye, respectively, and image processing is performed.
  • the unit 72 combines the two captured virtual images into one image, calculates the difference between the positions of the two virtual images, and confirms the result on the display unit 74. That is, the imaging unit 70a and the imaging unit 70b are both installed inside the eye range P.
  • the image I L (x, y) including the virtual image 53l captured by the imaging unit 70a and the image I R (x including the virtual image 53r captured by the imaging unit 70b illustrated in FIG. , Y) is imaged.
  • the virtual image 53l and the virtual image 53r are superimposed at a predetermined position to obtain an image I (x, y) shown in FIG. Then, based on the image I (x, y), a difference in position between the virtual image 53l and the virtual image 53r is obtained. For example, the binocular parallax (distortion difference ⁇ ) is quantified based on the position difference ⁇ 1 and the position difference ⁇ 2 shown in FIG. *
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a result of measuring the binocular parallax (distortion difference ⁇ ) of a virtual image viewed with the left and right eyes inside the display area 34 of the vehicle head-up display device 21.
  • the nine vertical grids and the nine horizontal grids shown in FIG. 6 represent the display area 34 (see FIG. 3), and the grid points K1 to K81 of the projection pattern 24 shown in FIG.
  • the gray value representing the binocular parallax (distortion difference ⁇ ) is stored. That is, in FIG. 5, the darker squares have a smaller distortion difference ⁇ , and the whiter squares have a larger distortion difference ⁇ .
  • a region 80 a having a small distortion difference ⁇ is formed in a region near the center corresponding to the traveling lane of the vehicle in the display region 34 of the vehicle head-up display device 21.
  • a region 80b having a large strain difference ⁇ is formed in the lower left region corresponding to the traveling lane edge or the opposite lane, and a region 80c having a large strain difference ⁇ is formed in the upper right region corresponding to the road shoulder.
  • the distribution of the regions 80a, 80b, and 80c varies depending on the shape of the front window glass 2, the specifications of the optical path forming components 25 and 26, the layout of the casing 22 and the front window glass 2, and the like. That is, in the distribution of FIG. 6 obtained by the apparatus configuration of FIG. 3, the lower left region where the curvature of the front window glass 2 is larger than the predetermined curvature, and the distance between the casing 22 and the front window glass 2 are displayed. In the upper right region, which is larger than the other regions in the region 34, the strain difference ⁇ is large. Further, in the display area 34, the distortion difference ⁇ is small in an area near the center where the front window glass 2 can be regarded as being relatively flat.
  • the region 80a having a small strain difference ⁇ is referred to as a first region.
  • the entire display area 34 will be referred to as a second area.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of display content displayed on the vehicle head-up display device 21. As shown in FIG. 7, the vehicle head-up display device 21 displays roughly two types of information. One is character information 96 for transmitting information by characters, and the other is symbol information 98 for transmitting information by symbols.
  • the character information 96 includes, for example, vehicle speed information 82, distance information 84, audio information 86, and the like. Each of these character information 96 transmits information by numerical values or characters. That is, since the character information 96 has meaning in the character itself, it is necessary to display with high display quality so that it can be read without misreading. Therefore, when the character information 96 is displayed as the virtual image 53, the distortion difference ⁇ (binocular parallax) between the virtual image 53l viewed with the left eye and the virtual image 53r viewed with the right eye is displayed in an area smaller than the predetermined value ⁇ th. It is desirable to do.
  • ⁇ binocular parallax
  • the character information 96 is displayed in a region where the distortion difference ⁇ (binocular parallax) between the virtual image 53l viewed with the left eye and the virtual image 53r viewed with the right eye is greater than or equal to a predetermined value ⁇ th, This is because there is a possibility of misrecognizing numbers and letters.
  • the character information 96 is displayed in a region in the display region 34 (second region) of the vehicle head-up display device 21 where the distortion difference ⁇ is smaller than the predetermined value ⁇ th, that is, the first region 80a.
  • the symbol information 98 includes, for example, sign information 88, route information 90, audio information 92, vehicle information 94, and the like. Each of these symbol information 98 transmits information by a symbol (icon). These icons are all generalized and are designed so that the driver can read the meaning with a glance.
  • the symbol information 98 is displayed in an area where the distortion difference ⁇ between the virtual image 53l viewed with the left eye and the virtual image 53r viewed with the right eye is larger than a predetermined value ⁇ th, and causes some distortion and blurring. However, it will not cause extreme deterioration of legibility. That is, the symbol information 98 may be displayed at any location in the display area 34 (second area) of the vehicle head-up display device 21.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example in which display content is zoned based on such a concept.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example in which a virtual image display is actually performed by the vehicle 10 on which the vehicle head-up display device 21 described in the first embodiment is mounted.
  • FIG. 9 is a diagram in which a display area 34 in which a virtual image display is performed in the vehicle head-up display device 21 is displayed superimposed on the driver's visual field 100.
  • the center of the display area 34 is at a position overlapping the traveling lane 102 of the vehicle 10, and vehicle speed information 82 and distance information 84 that are character information 96 are displayed there. Then, symbol information 98 is displayed around the display area 34.
  • sign information 88 is displayed at a position corresponding to the end of the travel lane 102
  • audio information 92 is displayed at a position corresponding to the road shoulder 104.
  • route information 90 is displayed at the upper edge of the display area 34.
  • both the character information 96 and the symbol information 98 displayed in a virtual image can have high visibility. That is, as described in the first embodiment, since the distortion and blur of the virtual image are reduced near the center of the display area 34, the character information 96 is displayed in this area, so that the character information has high visibility. be able to. Further, the visibility of the symbol information 98 can be ensured by displaying the symbol information 98 in which the deterioration of the visibility due to the distortion and blur is small around the display area 34 where the distortion and blur of the virtual image become large. .
  • the display image of the image display unit 23 a installed in the instrument panel 3 of the vehicle 10 is displayed on the instrument panel 3.
  • the character information 96 and the symbol information 98 visible in the eye range P are displayed in a virtual image.
  • the character information 96 is displayed in the first region 80a where the difference ⁇ (binocular parallax) in virtual image display is smaller than a predetermined value when the front window glass 2 is viewed from the eye range P, the character information 96 is distorted. High visibility can be ensured without deteriorating the visibility of the character information 96 due to blurring.
  • the symbol information 98 is displayed in the display area 34 on which the projection light is projected regardless of the magnitude of the distortion difference ⁇ (binocular parallax). For this reason, in the regions 80b and 80c where the distortion difference ⁇ (binocular parallax) exceeding the predetermined value ⁇ th occurs, even if the distortion difference ⁇ exceeding the predetermined value ⁇ th occurs, the symbol information with little deterioration in visibility. Since 98 is displayed, it is possible to reduce deterioration in visibility due to the distortion difference ⁇ (binocular parallax) of the virtual image 53 regardless of the type of information displayed. Therefore, accurate display information arrangement (zoning) can be performed in the display area 34 of the vehicle head-up display device 21 without causing deterioration in visibility.
  • the distortion difference ⁇ By displaying the character information 96 in an area where the binocular parallax is small, high visibility of the character information can be ensured.
  • the first region 80a is a region corresponding to the traveling lane of the vehicle 10 when viewed from the eye range P, and thus the frequency of visual recognition during driving is high.
  • the frequency of visual recognition during driving is high.
  • the character information 96 (vehicle speed information) in which the deterioration of visibility due to distortion and blur is large in the center of the display area 34 where the distortion and blur of the virtual image 53 are small.
  • distance information 84 is displayed, and the distortion and blur of the virtual image 53 become large.
  • symbol information 98 (marking information 88, route information 90) in which the deterioration of visibility due to distortion and blur is small.
  • Audio information 92) is displayed, it is possible to display both the character information 96 and the symbol information 98 in a virtual image with high visibility.
  • Example 1 demonstrated the example which used the front window glass 2 of the vehicle 10 as a translucent member, in addition to the front window glass 2, it provided separately from the front window glass 2 as a translucent member.
  • a reflective panel separate type combiner having translucency may be used.
  • Front window glass (translucent member) 21 Head-up display device for vehicle 34... Display area (second area) 80a ⁇ First region 80b, 80c ⁇ region 53 ... virtual image 96 . character information 98 ... symbol information

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Abstract

ヘッドアップディスプレイ装置において、より見易い表示像を表示する。 車両（１０）のインスツルメントパネル（３）内に設置された画像表示部（２３ａ）の表示像を、インスツルメントパネル（３）の開口部（２９）からフロントウインドウガラス（２（透光性部材））に向かって投影して、フロントウインドウガラス（２）で反射させて、アイレンジ（Ｐ）内で視認可能な文字情報（９６）と記号情報（９８）を虚像表示する際に、文字情報（９６）は、フロントウインドウガラス（２）をアイレンジ（Ｐ）から見たときに、虚像表示の歪の差（θ（両眼視差））が所定値よりも小さくなる第１領域（８０ａ）に表示する。

Description

車両用ヘッドアップディスプレイ装置
　本発明は、運転者の前方に虚像を結像させて必要な情報を表示する車両用ヘッドアップディスプレイ装置に関するものである。
　昨今、車両のフロントウインドウガラスに表示像を投影して、運転者の前方に虚像を結像させ、運転中であっても、視線を前方からそらすことなく表示像を視認することが可能な車両用ヘッドアップディスプレイ装置が実用化されている。
　このような車両用ヘッドアップディスプレイ装置にあっては、曲面状のフロントウインドウガラスに虚像を表示しているため、表示される虚像には歪が生じていた。そのため、特許文献１にあっては、虚像を投影する光学系の光学パラメータを調整することによって、虚像の歪を低減させていた。
特許第５３７０４２７号公報
　しかしながら、特許文献１の車両用ヘッドアップディスプレイ装置にあっては、片眼で見たときの表示像の歪は比較的容易に低減することができるが、左右各眼で見た虚像の歪をともに低減して、両眼視した際に歪の少ない虚像を生成することは困難であった。そのため、例えば、フロントウインドウガラスの曲率が大きい領域（曲率半径が小さい曲面領域）に表示される虚像には、両眼視した際に歪が残存して、視認性が悪化していた。
　このような車両用ヘッドアップディスプレイ装置において、表示像の拡大率を上げて結像距離の遠方化を図ろうとすると、必然的に、表示領域がフロントウインドウガラスの曲面領域に重なってしまう。その場合、フロントウインドウガラスの曲面性に起因する表示像の歪、特に、左目で見た虚像の歪と右目で見た虚像の歪の差が増大することによって、生成された虚像を両眼視した際に、表示像の品質の悪化が顕著となっていた。
　本発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたもので、表示された虚像の歪の状態、特に左右各眼で見た虚像の歪の差に応じた形態の情報を表示することによって、両眼視した際の虚像の歪の差に関わらず、より見易い虚像を表示することを目的とするものである。
　前記課題を解決するために、本発明に係る車両用ヘッドアップディスプレイ装置は、車両のインスツルメントパネル内に設置された画像表示部の表示像を、前記インスツルメントパネルの開口部から透光性部材に向かって投影して、前記透光性部材で反射させて、アイレンジ内で視認可能な文字情報と記号情報を虚像表示する車両用ヘッドアップディスプレイ装置において、前記文字情報は、前記透光性部材を前記アイレンジから見たときに、虚像表示の両眼視差が所定値よりも小さくなる領域に表示することを特徴とする。
　本発明に係る車両用ヘッドアップディスプレイ装置によれば、前記した構成とすることによって、アイレンジから見たときに、表示される虚像の両眼視差が小さい領域には、高い表示品質が要求される文字情報を表示することによって、虚像の両眼視差（左右眼で見た虚像の歪の差）に応じて、表示情報を適切な位置に配置することができる。
本発明の一実施形態である実施例１に係る車両用ヘッドアップディスプレイ装置を備えたインスツルメントパネルの縦断面図である。 実施例１において、ヘッドアップディスプレイに表示される虚像の歪を定量化するために投影される投影パターンの形態を示す図である。 車両用ヘッドアップディスプレイ装置で表示される虚像の歪を測定する装置の構成について説明する図である。 図３に示した装置で観測された虚像の一例を示す図であり、（ａ）は運転者の左眼に相当する位置から観測された虚像の一例を示す図である。（ｂ）は運転者の右眼に相当する位置から観測された虚像の一例を示す図である。 図３に示した装置で撮影した各画像を、互いに重ね合わせた状態を示す図である。 ヘッドアップディスプレイの表示領域に亘って、左右眼で見た各虚像の両眼視差（歪の差）の大きさを計測した結果の一例を示す図である。 ヘッドアップディスプレイに表示される文字情報と記号情報の一例を示す図である。 図６に示したヘッドアップディスプレイの表示範囲に表示する文字情報と記号情報の配置の一例を示す図である。 本発明の一実施形態である実施例２に係る車両用ヘッドアップディスプレイ装置で表示される虚像表示の一例を、運転者の視野に重ね合わせて表示した図である。
　以下、本発明の車両用ヘッドアップディスプレイ装置の具体的な実施形態について、図面を参照して説明する。
　図１は、本発明の一実施形態である車両用ヘッドアップディスプレイ装置２１の構造を示す縦断面図である。まず、図１を用いて、車両用ヘッドアップディスプレイ装置２１の全体構成について説明する。
［車両用ヘッドアップディスプレイ装置の全体構成の説明］
　自動車などの車両１０における車室の前部には、図１の縦断面図に示すように、車室前壁パネル１とフロントウインドウガラス２（透光性部材）とが設けられている。そして、フロントウインドウガラス２の下側には、車室前壁パネル１を覆い隠すようにインスツルメントパネル３が設けられている。　
　このインスツルメントパネル３の内部には、車室前壁パネル１の車両１０の後方側（図１の紙面右側）に位置するように車幅方向（図１の紙面直交方向）へ延びる車体強度部材４が配設されている。この車体強度部材４の下部には、ステアリングコラム５を取付けるための、図示しないコラムブラケットが設けられている。このコラムブラケット（非図示）は、車両１０の前方側に位置するコラムロワブラケット７と、車両１０の後方側に位置するコラムアッパーブラケット８と、に分かれている。そして、ステアリングコラム５と、コラムロワブラケット７およびコラムアッパーブラケット８との間は、それぞれ、図示しないボルト・ナットなどの締結具によって締結固定されている。
　インスツルメントパネル３の内部（の上側）には、更に、空調ダクト１１，１２や、ハーネス１３（電線の束）や、計器装置１４などが車両１０の前方側から順に設けられている。また、インスツルメントパネル３には、計器装置１４の上部を覆うメータフード１５が一体または別体に設けられている。そして、ステアリングコラム５の、インスツルメントパネル３から車両１０の後方側へ突出した部分には、コラムカバー１６が取付けれている。なお、インスツルメントパネル３の内部の構成要素の配置場所は、車両によって異なるため、前記した構成はその一例である。
　ここで、車室前壁パネル１は、フロントウインドウガラス２（透光性部材）の下側に設けられて、車室とエンジンルームとの間を仕切るダッシュパネルなどで構成される。車体強度部材４は、金属製もしくは軽合金製の非円形断面（例えば、矩形断面）のものとされている。空調ダクト１１は、窓曇り防止のために、フロントウインドウガラス２に対して空調用空気を吹き出すためのダクト（デフロスターダクト）である。また、空調ダクト１２は、乗員へ向けて空調用空気を吹き出すためのダクト（ベンチレーターダクト）である。
　このように構成されたインスツルメントパネル３の内部の隙間、具体的には、前記したコラムロワブラケット７の上部における、空調ダクト１１とハーネス１３との間に位置に、車両用ヘッドアップディスプレイ装置２１が取付けられている。そして、車両用ヘッドアップディスプレイ装置２１の上方は、インスツルメントパネル３が切り欠かれて、フロントウインドウガラス２（透光性部材）との間に、車両用ヘッドアップディスプレイ装置２１から出射して虚像を結像させる光束５１が通過する開口部２９が形成されている。
　車両用ヘッドアップディスプレイ装置２１は、虚像を形成するために必要な表示部と結像光学系とを内包するケーシング２２と、ケーシング２２を閉塞するように設置された防塵カバー２７と、防塵カバー２７の上方に設置されたフィニッシャカバー３０と、フィニッシャカバー３０の一部として構成されて、防塵カバー２７の車両１０の前方側端部近傍から車両１０の左右方向に亘って上方に向かって立設する立壁部２８とから構成される。
　次に、車両用ヘッドアップディスプレイ装置２１の詳細構成について説明する。車両用ヘッドアップディスプレイ装置２１を構成するケーシング２２の内部には、画像や映像などを表示する液晶パネルからなる画像表示部２３ａと、画像表示部２３ａを背面から照明する複数のＬＥＤで構成された照明部２３ｂと、この画像表示部２３ａに表示された画像を、矢印Ｌに沿って反射させて、フロントウインドウガラス２の方向へ導いて投影するための光路形成部品２５，２６と、前記した防塵カバー２７と、前記した立壁部２８と、を備えている。
　前記した光路形成部品２５，２６は、前記した画像表示部２３ａに表示された画像をフロントウインドウガラス２の方向へ向けて導く反射鏡（単数または複数の平面鏡または凸面鏡（光路形成部品２５）と、凹面鏡（光路形成部品２６）と、によって構成される。なお、光路形成部品２５，２６を形成する光学部品の個数や種類は、前記した構成に制限されるものではなく、適宜設計された構成の光学部品が用いられる。
　なお、画像表示部２３ａは、液晶パネルのみならず、ＬＥＤから出射した光をマイクロミラーでスキャンして表示画像を生成するＤＬＰ方式や、レーザー光源から出射した光をスキャンして表示画像を生成するレーザー方式で構成しても構わない。ただし、ＤＬＰ方式やレーザー方式を用いるときには、光路形成部品２５，２６の他に、表示画像を投影するスクリーンが必要となる。　
　画像表示部２３ａから出射して開口部２９を通過した光束５１は、フロントウインドウガラス２（透光性部材）で反射して、反射光束５２として運転者の眼球９１の方向に反射する。この反射光束５２をフロントウインドウガラス２の車外側に延長すると、運転者は、フロントウインドウガラス２から所定距離前方の点Ｐ０を含む位置に、画像表示部２３ａに表示した画像が、虚像５３として結像したことを認識する。なお、運転者の眼球９１の位置は個人によって異なるが、一般に、アイレンジＰと呼ばれる所定の領域内に存在することがわかっている。車両用ヘッドアップディスプレイ装置２１は、このアイレンジＰ内から虚像５３を視認可能に設計されている。
［虚像の歪の計測方法の説明］
　次に、図２から図５を用いて、車両用ヘッドアップディスプレイ装置２１で表示された虚像５３の歪の計測方法について説明する。
　図２は、車両用ヘッドアップディスプレイ装置２１に表示される虚像の歪を定量化するために、画像表示部２３ａに表示されてフロントウインドウガラス２に投影される投影パターン２４の形態を示す図である。投影パターン２４は、図２に示すように、縦横に延びた複数の線分が互いに直交して複数の交点を有する格子状をなしている。図２に示す例では、投影パターン２４は、左から右、上から下の順に、８１個の格子点Ｋ１，…，Ｋ９，…，Ｋ７３，…，Ｋ８１を有している。なお、投影パターン２４を形成する格子点の数は、図２に示したように８１個に限定されるものでなく、適宜決められた数の格子点を有する投影パターン２４が用いられる。なお、投影パターン２４は、図２に示すものに限定されるものではなく、格子状のパターンの他に、縦横に規則的に配列されたドット状のパターンを用いてもよい。
　図３は、車両用ヘッドアップディスプレイ装置２１に表示される虚像の歪を測定する装置の構成を示す図である。この装置は、スクリーン６０に投影された投影パターン２４を、運転者の左眼の位置に置いた撮像部７０ａと運転者の右眼の位置に置いた撮像部７０ｂでそれぞれ撮像して、画像処理部７２で、撮像された２枚の虚像を１枚の画像に合成して、２枚の虚像の位置の差を算出し、その結果を表示部７４で確認するものである。すなわち、撮像部７０ａと撮像部７０ｂは、ともにアイレンジＰの内部に設置されている。
　図３の装置によって、例えば、図４に示す、撮像部７０ａで撮像された虚像５３ｌを含む画像ＩＬ（ｘ、ｙ）と、撮像部７０ｂで撮像された虚像５３ｒを含む画像ＩＲ（ｘ、ｙ）が撮像される。
　そして、画像処理部７２において、虚像５３ｌと虚像５３ｒを、所定の位置で重ね合わせて、図５に示す画像Ｉ（ｘ、ｙ）を得る。そして、この画像Ｉ（ｘ，ｙ）に基づいて、虚像５３ｌと虚像５３ｒの位置の差を求める。例えば、図５に示す位置の差θ１と位置の差θ２に基づいて、両眼視差（歪の差θ）を数値化する。　
　図６は、車両用ヘッドアップディスプレイ装置２１の表示領域３４の内部において、左右各眼で見た虚像の両眼視差（歪の差θ）を計測した結果の一例を示す図である。
　図６に示す縦９個，横９個のマス目は、表示領域３４（図３参照）を表しており、それぞれのマス目に、図２に示した投影パターン２４の各格子点Ｋ１～Ｋ８１における両眼視差（歪の差θ）を表す濃淡値が格納されている。即ち、図５において黒が濃いマス目ほど歪の差θが小さく、白が濃いマス目ほど歪の差θが大きいことを表している。
　図６に示す例では、車両用ヘッドアップディスプレイ装置２１の表示領域３４のうち、車両の走行車線に対応する中央付近の領域に、歪の差θが小さい領域８０ａが形成される。そして、走行車線端部または反対車線に対応する左下の領域に歪の差θが大きい領域８０ｂが形成されて、路肩に対応する右上の領域に歪の差θが大きい領域８０ｃが形成される。
　この領域８０ａ，８０ｂ，８０ｃの分布は、フロントウインドウガラス２の形状や、光路形成部品２５，２６の仕様、ケーシング２２とフロントウインドウガラス２のレイアウト等によって異なる。即ち、図３の装置構成で得られた図６の分布にあっては、フロントウインドウガラス２の曲率が所定の曲率よりも大きい左下の領域と、ケーシング２２とフロントウインドウガラス２の距離が、表示領域３４内の他の領域よりも大きい右上の領域において、歪の差θが大きくなっている。また、表示領域３４の中で、フロントウインドウガラス２が比較的平坦であると見なせる中央付近の領域において、歪の差θが小さくなっている。
　ここで、以後の説明を簡単にするため、歪の差θが小さい領域８０ａを第１領域と呼ぶことにする。また、表示領域３４全体を第２領域と呼ぶことにする。
　なお、図６に示す歪の差θの分布は、図２に示した投影パターン２４の格子点の数に応じた位置分解能で得ることができる。そのため、より多くの格子点を有する投影パターン２４を用いると、より細かい位置分解能を有する歪の差θの分布を得ることができる。
［虚像の歪に応じた表示コンテンツの配置方法の説明］
　図７は、車両用ヘッドアップディスプレイ装置２１に表示される表示コンテンツの一例を示す図である。図７に示すように、車両用ヘッドアップディスプレイ装置２１には、大きく分けて２種類の情報が表示される。ひとつは文字によって情報を伝達する文字情報９６であり、もうひとつは、記号によって情報を伝達する記号情報９８である。
　文字情報９６には、例えば、車速情報８２，距離情報８４，オーディオ情報８６などがある。これらの文字情報９６は、いずれも数値や文字によって情報を伝達するものである。即ち、文字情報９６は、文字そのものに意味を持つため、誤読することなく読み取れるように、高い表示品質で表示を行う必要がある。そのため、虚像５３として文字情報９６を表示した際には、左眼で見た虚像５３ｌと右眼で見た虚像５３ｒの歪の差θ（両眼視差）が所定値θｔｈよりも小さい領域に表示するのが望ましい。仮に、文字情報９６を、左眼で見た虚像５３ｌと右眼で見た虚像５３ｒの歪の差θ（両眼視差）が所定値θｔｈ以上の領域に表示すると、歪やぼけのために、数字や文字を誤認識する虞があるためである。
　即ち、文字情報９６は、車両用ヘッドアップディスプレイ装置２１の表示領域３４（第２領域）の中の、歪の差θが所定値θｔｈよりも小さい領域、即ち、第１領域８０ａに表示する。
　一方、記号情報９８には、例えば、標識情報８８，経路情報９０，オーディオ情報９２，車両情報９４などがある。これらの記号情報９８は、いずれも記号（アイコン）によって情報を伝達するものである。こうしたアイコンは、いずれも一般化されたものであり、運転者は一瞥しただけでその意味を読み取ることができるように設計されている。そして、これらの記号情報９８は、左眼で見た虚像５３ｌと右眼で見た虚像５３ｒの歪の差θが所定値θｔｈよりも大きい領域に表示されて、多少の歪やぼけを生じても極端な判読性の悪化を招くことはない。即ち、記号情報９８は、車両用ヘッドアップディスプレイ装置２１の表示領域３４（第２領域）の中の、いずれの場所に表示しても構わない。
　図８は、このような考え方に基づいて、表示コンテンツのゾーニングを行った例を示す図である。
　図８に示すように、表示領域３４の中で、図６で説明した歪の差θが所定値θｔｈよりも小さい領域である第１領域８０ａには、文字情報９６（車速情報８２，距離情報８４，オーディオ情報８６など）を表示する。一方、歪の差θが所定値θｔｈ以上の領域である領域８０ｂ，８０ｃを含む表示領域３４（第２領域）には、記号情報９８（標識情報８８，経路情報９０，オーディオ情報９２，車両情報９４など）を表示する。
　勿論、第１領域８０ａに全ての情報を表示できるのが望ましいが、歪の差θが大きい領域８０ｂ，８０ｃにまで虚像５３を表示する必要がある場合には、領域８０ｂ，８０ｃには記号情報９８を表示することによって、表示領域３４内において視認性の悪化を招かない、的確な表示情報の配置（ゾーニング）を実現することができる。
　以下、本発明の車両用ヘッドアップディスプレイ装置の具体的な第２の実施形態について、図面を参照して説明する。
　図９は、実施例１で説明した車両用ヘッドアップディスプレイ装置２１が搭載された車両１０によって、実際に虚像表示を行った例を示す図である。なお、図９は、車両用ヘッドアップディスプレイ装置２１において虚像表示が行われる表示領域３４を、運転者の視野１００に重ね合わせて表示した図である。
　図９に示すように、表示領域３４の中央は、車両１０の走行車線１０２に重なる位置にあり、そこには、文字情報９６である車速情報８２，距離情報８４が表示される。そして、表示領域３４の周辺には記号情報９８が表示される。図９の例では、走行車線１０２の端部に対応する位置に標識情報８８が表示されて、路肩１０４に対応する位置にオーディオ情報９２が表示される。さらに、表示領域３４の上縁部には経路情報９０が表示される。
　文字情報９６と記号情報９８をこのように配置（ゾーニング）することによって、虚像表示された文字情報９６と記号情報９８に、ともに高い視認性を持たせることができる。すなわち、実施例１で説明したように、表示領域３４の中央付近は、虚像の歪やぼけが小さくなるため、この領域に文字情報９６を表示することによって、文字情報に高い視認性を持たせることができる。また、虚像の歪やぼけが大きくなる、表示領域３４の周辺には、歪やぼけによる視認性の悪化が小さい記号情報９８を表示することによって、記号情報９８の視認性を確保することができる。
　以上説明したように、実施例１に係る車両用ヘッドアップディスプレイ装置２１によれば、車両１０のインスツルメントパネル３内に設置された画像表示部２３ａの表示像を、インスツルメントパネル３の開口部２９からフロントウインドウガラス２（透光性部材）に向かって投影して、フロントウインドウガラス２で反射させて、アイレンジＰ内で視認可能な文字情報９６と記号情報９８を虚像表示する際に、文字情報９６は、フロントウインドウガラス２をアイレンジＰから見たときに、虚像表示の歪の差θ（両眼視差）が所定値よりも小さくなる第１領域８０ａに表示するため、歪やぼけによる文字情報９６の視認性の悪化を招くことなく、高い視認性を確保することができる。
　また、歪の差θ（両眼視差）の大きさに係わらず、投影光が投影された表示領域３４には記号情報９８を表示する。そのため、所定値θｔｈを超える歪の差θ（両眼視差）が発生する領域８０ｂ，８０ｃには、仮に、所定値θｔｈを超える歪の差θが生じていても視認性の悪化が少ない記号情報９８が表示されるため、表示される情報の種類によらず、虚像５３の歪の差θ（両眼視差）による視認性の悪化を低減することができる。したがって、車両用ヘッドアップディスプレイ装置２１の表示領域３４の中で、視認性の悪化を招かない、的確な表示情報の配置（ゾーニング）を行うことができる。
　そして、実施例１に係る車両用ヘッドアップディスプレイ装置２１によれば、第１領域８０ａは、フロントウインドウガラス２（透光性部材）の平坦な領域であるため、虚像表示の歪の差θ（両眼視差）が小さい領域に文字情報９６を表示することによって、文字情報の高い視認性を確保することができる。
　さらに、実施例１に係る車両用ヘッドアップディスプレイ装置２１によれば、第１領域８０ａは、アイレンジＰから見て車両１０の走行車線に対応する領域であるため、運転中の視認頻度が高い領域に文字情報を表示することによって、文字情報の高い視認性を確保することができる。
　さらに、実施例２に係る車両用ヘッドアップディスプレイ装置２１によれば、虚像５３の歪やぼけが小さい表示領域３４の中央には、歪やぼけによる視認性の悪化が大きい文字情報９６（車速情報８２，距離情報８４）が表示されて、虚像５３の歪やぼけが大きくなる、表示領域３４の周辺には、歪やぼけによる視認性の悪化が小さい記号情報９８（標識情報８８，経路情報９０，オーディオ情報９２）が表示されるため、文字情報９６と記号情報９８を、ともに高い視認性をもって虚像表示することができる。
　なお、実施例１では、透光性部材として車両１０のフロントウインドウガラス２を用いた例を説明したが、透光性部材として、フロントウインドウガラス２の他に、フロントウインドウガラス２とは別に設けた透光性を有する反射パネル（別体型コンバイナ）を用いてもよい。
　以上、この発明の実施例を図面により詳述してきたが、実施例はこの発明の例示にしか過ぎないものであるため、この発明は実施例の構成にのみ限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれることは勿論である。
関連出願への相互参照
　本出願は、２０１４年９月１８日に日本国特許庁に出願された特願２０１４－１９０１６５に基づいて優先権を主張し、その全ての開示は完全に本明細書で参照により組み込まれる。
２・・・・フロントウインドウガラス（透光性部材）
２１・・・車両用ヘッドアップディスプレイ装置
３４・・・表示領域（第２領域）
８０ａ・・第１領域
８０ｂ，８０ｃ・・領域
５３・・・虚像
９６・・・文字情報
９８・・・記号情報

Claims (4)

  1. 　車両のインスツルメントパネル内に設置された画像表示部の表示像を、前記インスツルメントパネルの開口部から透光性部材に向かって投影して、前記透光性部材で反射させて、アイレンジ内で視認可能な文字情報と記号情報を虚像表示する車両用ヘッドアップディスプレイ装置において、
    　前記文字情報は、前記透光性部材を前記アイレンジから見たときに、虚像表示の両眼視差が所定値よりも小さくなる領域に表示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装置。
  2. 　前記領域は、前記透光性部材の平坦な領域であることを特徴とする請求項１に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
  3. 　前記領域は、前記アイレンジから見て車両の走行車線に対応する領域であることを特徴とする請求項１に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
  4. 　車両のインスツルメントパネル内に設置された画像表示部の表示像を、前記インスツルメントパネルの開口部から透光性部材に向かって投影して、前記透光性部材で反射させて、アイレンジ内で視認可能な文字情報と記号情報を虚像表示する車両用ヘッドアップディスプレイ装置において、
    　前記虚像表示がなされる領域の中央に文字情報を表示して、前記領域の周辺に記号情報を表示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装置。
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