WO2021059952A1

WO2021059952A1 - ヘッドアップディスプレイ

Info

Publication number: WO2021059952A1
Application number: PCT/JP2020/033871
Authority: WO
Inventors: 千秋渋谷; 裕輝春山
Original assignee: 日本精機株式会社
Priority date: 2019-09-24
Filing date: 2020-09-08
Publication date: 2021-04-01
Also published as: JPWO2021059952A1

Abstract

視認者の視点に合わせた表示品位の高い虚像表示を行うヘッドアップディスプレイを提供する。　ヘッドアップディスプレイＨＵＤは、二次元平面上に配列された複数の光源１１と、光源１１によって透過照明されて表示情報を表す表示光ＤＬを出射する表示器１と、複数の光源１１の各々に対し多様な照明強度で照明させる制御部と、を備える。複数の光源１１の各々は、虚像Ｖｉの視認可能領域となるアイボックスＥＢを格子状に分割したいずれかの格子領域ｅｂに対応する。制御部は、視認者Ｖｒの両眼の視点のいずれか一方の視点のみが格子領域ｅｂ内にいるとき、一方の視点が入る格子領域ｅｂに対応する基準光源１１Ａを点灯させる。

Description

ヘッドアップディスプレイ

　本開示は、虚像を表示するヘッドアップディスプレイに関する。

　従来のヘッドアップディスプレイとして特許文献１に開示されたものがある。このヘッドアップディスプレイは、アイボックスへの光照射効率を向上させ視点移動に伴う虚像表示の輝度変化量を抑制するものである。

特開２０１９－８２７２２号公報

　しかしながら、視認者の視点の変化に合わせて適切に照明するという観点で改善の余地がある。

　本開示は、視認者の視点に合わせた表示品位の高い虚像表示を行うヘッドアップディスプレイを提供することを目的とする。

　本開示のヘッドアップディスプレイは、
　二次元平面上に配列された複数の光源と、
　前記光源によって透過照明されて表示情報を表す表示光を出射する表示器と、
　前記複数の光源の各々に対し多様な照明強度で照明させる制御部と、を備え、
　前記表示光の虚像を視認させるヘッドアップディスプレイであって、
　前記複数の光源の各々は、前記虚像の視認可能領域となるアイボックスを格子状に分割したいずれかの格子領域に対応し、
　前記制御部は、前記虚像を視認する視認者の視点に関する視点情報が入力され、前記視点情報に基づく前記視認者の両眼の各々の視点が入る前記格子領域に対応する前記光源である基準光源を点灯させ、
　前記制御部は、前記視認者の両眼の視点のいずれか一方の視点のみが前記格子領域内にいるとき、前記一方の視点が入る前記格子領域に対応する前記基準光源を点灯させる。

　本開示によれば、視認者の視点に合わせた表示品位の高い虚像表示を行うヘッドアップディスプレイを提供できる。

ヘッドアップディスプレイの構成概略図視認者の右目に入射する光路を示す図視認者の左目に入射する光路を示す図光源とアイボックスの各格子領域との対応関係を示す図基準光源とその近傍光源の照明強度を示す図照明制御手順を示す図両眼がアイボックス内にある場合の照明強度を示す図片眼がアイボックス内にある場合の照明強度を示す図

　本開示のヘッドアップディスプレイＨＵＤを添付図面（図１～図８）に基づいて以下に説明する。以下の説明において、方向Ｔは上方向を示し、方向Ｂは下方向を示し、方向Ｒは右方向を示し、方向Ｌは左方向を示し、方向Ｆは車両前方を示し、方向Ｒｒは車両後方を示す。

　図１を参照する。ヘッドアップディスプレイＨＵＤは、車両のインストルメントパネルに搭載され、表示光ＤＬを車両のウインドシールドＷＳに出射する。表示光ＤＬは、例えば、車両の走行速度や各種車両警告、経路案内情報などの車両情報を表すものである。車両の搭乗者（視認者）Ｖｒは、アイボックスＥＢからウインドシールドＷＳを見ると、表示光ＤＬの虚像ＶｉをウインドシールドＷＳの前方に見ることができる。

　ヘッドアップディスプレイＨＵＤは、表示器１と、反射鏡２と、図示しない制御回路基板（制御部）を有する。

　表示器１は、制御回路基板に制御されて、車両情報を表す画像を表示し、この画像を表す表示光ＤＬを出射する。

　反射鏡２は、ヘッドアップディスプレイＨＵＤの筐体内で表示光ＤＬを折り返し、ウインドシールドＷＳに向けて反射する反射鏡である。
　反射鏡２は、例えば、回転軸ＡＸを中心に回動可能な凹面鏡である。反射鏡２は、制御回路基板に制御されてアイボックスＥＢを上下方向（ＴＢ方向）に移動することができる。

　制御回路基板は、表示器１及び反射鏡２を制御する制御回路を有する。制御回路基板は、図示しない外部の視点検出装置から車両の搭乗者（視認者）Ｖｒの右眼の視点ＶｒＲ及び左眼の視点ＶｒＬの位置情報に関する視点情報が入力される。制御回路基板は、この視点情報に基づいて、各視点ＶｒＲ、ＶｒＬがアイボックスＥＢ内のどの位置にあるのか、または、アイボックスＥＢ外にあるのかを判断する。

　図２～図４を参照する。表示器１は、光源１１、フィールドレンズ１２、液晶パネル１３を有する。フィールドレンズ１２は、第１フィールドレンズ１２ａと第２フィールドレンズ１２ｂから構成され、光源１１の基準光源１１Ａから出射される照明光が液晶パネル１３の全面を透過照明するように設計された前段光学部材（バックライト光学部材）である。また、フィールドレンズ１２は、液晶パネル１３から出射される表示光ＤＬが後段光学部材（反射鏡２及びウインドシールドＷＳから構成されるＨＵＤ光学部材）を経てアイボックスＥＢ内の任意の位置にある視認者Ｖｒの目に届くように設計されている。

　光源１１は、二次元平面上に配列された縦４灯×横７灯の２８灯のＬＥＤ光源で構成されている。各光源１１（０，０）～１１（６，４）は、アイボックスＥＢを縦４×横７の格子状に分割した各格子領域ｅｂ（０，０）～ｅｂ（６，４）に対応する。具体的に例示すると、光源１１（０，０）を点灯すると、液晶パネル１３から出射される表示光ＤＬの虚像Ｖｉは、アイボックスＥＢの格子領域ｅｂ（０，０）から視認できる。

　図５を参照する。制御回路基板は、アイボックスＥＢ内の各格子領域ｅｂ（０，０）～ｅｂ（６，４）内において各視点ＶｒＲ、ＶｒＬが位置する格子領域に対応する基準光源１１Ａを点灯することで、視認者Ｖｒの視点に合わせた虚像Ｖｉを表示する。基準光源１１Ａを点灯させるにあたっては、視認者Ｖｒの微細な視点移動を考慮して、基準光源１１Ａの近傍の光源も点灯させることが表示品位を向上させる観点で好ましい。具体的に例示すると、基準光源１１Ａの輝度（点灯強度）をａとし、基準光源１１Ａの左右の光源の輝度をｂとし、基準光源１１Ａの上下の光源の輝度をｃとし、基準光源１１Ａの斜めの光源の輝度をｄとしたとき、а：ｂ：ｃ：ｄ＝１：０．８：０．６：０．４とすることが好ましい。このように、制御回路基板は、検出した視点が位置する格子領域に対応する基準光源１１Ａ、または基準光源１１Ａ及び近傍光源のみを点灯させる。図５の例では図５の例では基準光源１１の近傍として８近傍の光源を点灯させたが、これに限らず、上下左右の４近傍の光源としてもよい。点灯光源を少なくするほど省電力となり、光源が発する熱を抑制できる。

　視認者Ｖｒの視点に合わせた光源１１の点灯制御手順について図６を参照して説明する。

　制御回路基板は、車両のイグニッションスイッチがオンされてヘッドアップディスプレイＨＵＤが起動すると、ステップＳ１の手続を開始する。

（ステップＳ１）
　制御回路基板は、外部の視点検出装置から入力された視点情報に基づいて、視認者Ｖｒの両眼の視点ＶｒＲ、ＶｒＬがアイボックスＥＢ内にあるかどうかを判定する。制御回路基板は、両眼の視点ＶｒＲ、ＶｒＬがアイボックスＥＢ内にあると判定した場合、ステップＳ２の手続を開始する。そうでない場合、制御回路基板は、ステップＳ３の手続を開始する。

（ステップＳ２）
　制御回路基板は、左眼の視点ＶｒＬと右眼の視点ＶｒＲが位置するアイボックスＥＢの格子領域に対応する基準光源１１Ａ及びその近傍光源を点灯させる。具体的に例示すると、右眼の視点ＶｒＲが格子領域ｅｂ（２，２）に位置し、左眼の視点ＶｒＬが格子領域ｅｂ（４，２）に位置していると判断した場合、図７に示すように、光源１１（２，２）及び光源１１（４，２）を基準光源１１Ａとし、基準光源１１Ａ及びその８近傍の光源を所定の点灯強度で点灯させる。点灯後、ステップＳ１の手続を開始する。

（ステップＳ３）
　制御回路基板は、両眼の視点ＶｒＲ、ＶｒＬのいずれか片眼の視点のみがアイボックスＥＢ内にあるかどうかを判定する。両眼の視点ＶｒＲ、ＶｒＬのいずれか片眼の視点のみがアイボックスＥＢ内にあると判定した場合、ステップＳ４の手続を開始する。そうでない場合、制御回路基板は、ステップＳ５の手続を開始する。

（ステップＳ４）
　制御回路基板は、両眼の視点ＶｒＲ、ＶｒＬのうちアイボックスＥＢ内にあると判断した視点が位置する格子領域に対応する基準光源１１Ａ及びその近傍光源を点灯させる。具体的に例示すると、右眼の視点ＶｒＲが格子領域ｅｂ（６，２）に位置していると判断した場合、図８に示すように、光源１１（６，２）を基準光源１１Ａとし、基準光源１１Ａ及びその８近傍の光源を所定の点灯強度で点灯させる。点灯後、ステップＳ１の手続を開始する。

（ステップＳ５）
　制御回路基板は、両眼の視点ＶｒＲ、ＶｒＬのいずれかがアイボックスＥＢの周辺にあるかどうかを判断する。周辺とは、例えば、アイボックスＥＢ外縁から２０ｃｍの範囲である。制御回路基板は、両眼の視点ＶｒＲ、ＶｒＬのいずれかがアイボックスＥＢの周辺にあると判断した場合、ステップＳ６の手続を開始する。そうでない場合、制御回路基板は、ステップＳ７の手続を開始する。

（ステップＳ６）
　制御回路基板は、両眼の視点ＶｒＲ、ＶｒＬのうちアイボックスＥＢ内に最後に位置していた視点を最後の視点としたとき、最後の視点が位置していた格子領域に対応する基準光源１１Ａ及びその近傍光源を点灯させる。具体的に例示すると、最後の視点が格子領域ｅｂ（６，２）に位置していた場合、図８に示すように、光源１１（６，２）を基準光源１１Ａとし、基準光源１１Ａ及びその８近傍の光源を所定の点灯強度で点灯させる。つまり、最後の視点に基づく光源１１の点灯が維持される。制御回路基板は、その後、ステップＳ１の手続を開始する。

（ステップＳ７）
　制御回路基板は、最後の視点に基づく光源１１の点灯強度を一段階減光する。この一段階減光は、点灯強度を９０％にするものである。制御回路基板は、所定時間（例えば、１秒）後に、ステップＳ１の手続を開始する。つまり、制御回路基板は、両眼の視点ＶｒＲ、ＶｒＬのいずれの視点もアイボックスＥＢ内あるいはその周辺にないと判断すると、最後の視点に基づく光源１１の点灯強度を段階的に減光していき、いずれは消灯する。

　以上、本開示のヘッドアップディスプレイＨＵＤの構成について説明した。

　ヘッドアップディスプレイＨＵＤは、虚像Ｖｉを視認する視認者Ｖｒの視点ＶｒＲ，ＶｒＬに関する視点情報が入力され、視点情報に基づく視認者Ｖｒの両眼の各々の視点ＶｒＲ，ＶｒＬが入る格子領域ｅｂ対応する光源である基準光源１１Ａを点灯させる。
　このように構成することで、視認者Ｖｒの視点に合わせた適切な光源１１の点灯数となるため、光源１１を全部点灯する場合に比べて省電力となり、光源が発する熱を抑制できる。

　また、ヘッドアップディスプレイＨＵＤは、視認者Ｖｒの両眼の視点ＶｒＲ，ＶｒＬのいずれか一方の視点のみが格子領域ｅｂ内にいるとき、一方の視点が入る格子領域ｅｂに対応する基準光源１１Ａを点灯させる。
　このように構成することで、視認者Ｖｒの視点がアイボックスＥＢの内外の境界にある場合においても適切に虚像Ｖｉを視認させることができる。

　また、ヘッドアップディスプレイＨＵＤは、視認者Ｖｒの両眼の視点ＶｒＲ，ＶｒＬのすべてが格子領域ｅｂ内から領域外に移動したとき、視認者Ｖｒの両眼の視点ＶｒＲ，ＶｒＬのいずれかが最後に入っていた格子領域ｅｂに対応する基準光源１１Ａの点灯を継続する。
　このように構成することで、視認者Ｖｒの視点がアイボックスＥＢ内外の境界にある場合においても適切に虚像Ｖｉを視認させることができる。

　また、ヘッドアップディスプレイＨＵＤは、視認者Ｖｒの両眼の視点ＶｒＲ，ＶｒＬのすべてが格子領域ｅｂ内から領域外に移動してからの経過時間に伴って、点灯継続中の基準光源１１Ａの輝度を徐々に減光する。
　このように構成することで、省電力となり、光源が発する熱を抑制できる。

　本開示のヘッドアップディスプレイＨＵＤは、以下の変更をしてもよい。

　上記実施形態において、制御回路基板は、光源１１の各々に対し多様な点灯強度を設定するようにした。光源１１の各々に対し多様な点灯強度とは、光源１１すべてが一様な点灯強度でないことを表す。言い換えれば、光源１１の各々に対し個別に異なる点灯強度を設定するようにした。また、光源１１の各々に対し多様な点灯強度を設定するにあたり、アイボックスＥＢの１つの格子領域に対し複数の光源１１を対応させる場合、光源１１を複数の群に分け、各群ごとに点灯強度を設定するようにしてもよい。

　制御回路基板は、ステップＳ５において両眼の視点ＶｒＲ、ＶｒＬのいずれの視点もアイボックスＥＢの周辺にないと判断し、ステップＳ７で最後の視点に基づく光源１１の点灯強度を徐々に減光していく。制御回路基板は、この減光状態から再び両眼の視点ＶｒＲ、ＶｒＬのいずれかがアイボックスＥＢ内あるいはその周辺に入った場合に、目的の点灯強度に近づくように徐々に昇光してもよい。このように構成することで、減光状態から急に点灯強度が上昇したときに視認者Ｖｒを幻惑する虞を低減できる。

　視点情報は、視認者Ｖｒの両眼の視点ＶｒＲ，ＶｒＬに限られない。例えば、制御回路基板は、視認者Ｖｒの眉間の位置を外部の視点検出装置から得て、この眉間の位置から視認者Ｖｒの両眼の視点ＶｒＲ，ＶｒＬを推定してもよい。

　また、視点検出装置をヘッドアップディスプレイＨＵＤに内蔵してもよい。

　ＨＵＤ　ヘッドアップディスプレイ
　１　　　表示器
　１１　　光源
　１１Ａ　基準光源
　１２　　フィールドレンズ
　１３　　液晶パネル
　２　　　反射鏡
　ＤＬ　　表示光
　Ｖｉ　　虚像
　ＷＳ　　ウインドシールド
　ＥＢ　　アイボックス
　ｅｂ　　格子領域
　Ｖｒ　　視認者
　ＶｒＲ　右眼の視点
　ＶｒＬ　左眼の視点

Claims

　二次元平面上に配列された複数の光源と、
　前記光源によって透過照明されて表示情報を表す表示光を出射する表示器と、
　前記複数の光源の各々に対し多様な照明強度で照明させる制御部と、を備え、
　前記表示光の虚像を視認させるヘッドアップディスプレイであって、
　前記複数の光源の各々は、前記虚像の視認可能領域となるアイボックスを格子状に分割したいずれかの格子領域に対応し、
　前記制御部は、前記虚像を視認する視認者の視点に関する視点情報が入力され、前記視点情報に基づく前記視認者の両眼の各々の視点が入る前記格子領域に対応する前記光源である基準光源を点灯させ、
　前記制御部は、前記視認者の両眼の視点のいずれか一方の視点のみが前記格子領域内にいるとき、前記一方の視点が入る前記格子領域に対応する前記基準光源を点灯させる、
　ヘッドアップディスプレイ。
　前記制御部は、前記視認者の両眼の視点のすべてが前記格子領域内から領域外に移動したとき、前記視認者の両眼の視点のいずれかが最後に入っていた前記格子領域に対応する前記基準光源の点灯を継続する、
　請求項１のヘッドアップディスプレイ。
　前記制御部は、前記視認者の両眼の視点のすべてが前記格子領域内から領域外に移動してからの経過時間に伴って、前記点灯継続中の前記基準光源の輝度を徐々に減光する、
　請求項２のヘッドアップディスプレイ。