(57)【要約】【課題】  運転者の視線と明るさの検出方向が異なる場合であっても、虚像の発光輝度について違和感を与えにくいヘッドアップディスプレイ装置を提供する。【解決手段】  ヘッドアップディスプレイ装置１００は、表示光Ｌを投影し、表示光Ｌが表す像を虚像Ｖとして視認させるものであって、光検出手段２１０が検出する自車両２前方の照度情報ＬＰを取得する入出力部５３０と、光検出手段２１０の向きを制御する制御部２３０，５１０と、を備えることを特徴とする。【選択図】図１
2019006289.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示光を投影し、前記表示光が表す像を虚像として視認させるヘッドアップディスプレイ装置であって、
光検出手段が検出する自車両前方の照度情報を取得する入出力部と、
前記光検出手段の向きを制御する制御部と、
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。
【請求項２】
前記入出力部は、前記自車両に設けられたステアリングホイールの操舵角情報を取得し、
前記制御部は、前記操舵角情報に基づいて、前記光検出手段の向きを制御すること
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。
【請求項３】
前記入出力部は、前記光検出手段と同じ向きの色度情報を取得し、
前記制御部は、前記色度情報に基づいて、前記光検出手段の向きを制御すること
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。
【請求項４】
前記入出力部は、前記光検出手段と同じ向きの色度情報を取得し、
前記制御部は、前記色度情報に応じて、前記表示光の輝度を変更すること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に設けられ、視認者に表示画像の虚像を視認させるヘッドアップディスプレイ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えばＶＦＤ（蛍光表示管）パネル，液晶パネル等からなる発光表示手段を備え、前記発光表示手段からの表示光をフロントガラスあるいは前記フロントガラスに配設されたコンバイナによって利用者の視線に向けて反射させ、虚像として表示するヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：Head  Up  Display）装置が知られている。
【０００３】
このようなヘッドアップディスプレイ装置は、視認性を向上させるために、前記虚像の背景となる車両前方の明るさを光センサ（光検出手段）で検出し、前記光検出手段によって検出された検出信号に基づいて周囲の明るさを示す明るさデータを求め、前記明るさデータに基づいて前記発光表示手段の発光輝度を調整するための調光信号の出力値を決定することで、周囲の明るさに応じて自動的に前記発光表示手段の発光輝度を調整するものである（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭６１−４２３３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、虚像の背景の明るさと、車両進行方向の明るさの差が大きく、特にハンドル操作に伴い運転者の視線と明るさの検出方向が異なる場合に虚像の発光輝度について違和感を抱く可能性があり、改善の余地があった。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、運転者の視線と明るさの検出方向が異なる場合であっても、虚像の発光輝度について違和感を与えにくいヘッドアップディスプレイ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
ヘッドアップディスプレイ装置１００は、
表示光Ｌを投影し、表示光Ｌが表す像を虚像Ｖとして視認させるものであって、
光検出手段２１０が検出する自車両２前方の照度情報ＬＰを取得する入出力部５３０と、
光検出手段２１０の向きを制御する制御部２３０，５１０と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
入出力部５３０は、自車両２に設けられたステアリングホイールの操舵角情報ＡＩＮを取得し、制御部２３０，５１０は、操舵角情報ＡＩＮに基づいて、光検出手段２１０の向きを制御することを特徴とする。
【０００９】
入出力部５３０は、光検出手段２１０と同じ向きの色度情報ＬＣを取得し、制御部５１０は、色度情報ＬＣに基づいて、光検出手段２１０の向きを制御することを特徴とする。
【００１０】
入出力部５３０は、光検出手段２１０と同じ向きの色度情報ＬＣを取得し、制御部５１０は、色度情報ＬＣに応じて、表示光Ｌの輝度Ｄを変更することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、運転者の視線と明るさの検出方向が異なる場合であっても、虚像の発光輝度について違和感を与えにくいヘッドアップディスプレイ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態を示すヘッドアップディスプレイシステムの構成を説明する図。
【図２】同実施形態におけるヘッドアップディスプレイ装置を示す概略断面図。
【図３】同実施形態における車両と操舵角、前方情報取得部の向きの関係を示す概略図。
【図４】同実施形態における車両と操舵角と外光情報、前方情報取得部の向きを示す概略図。
【図５】同実施形態における表示輝度補正概要に関する図。
【図６】同実施形態における表示処理概要を示すフロー図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明が自動車のヘッドアップディスプレイシステム１（以下、ＨＵＤシステムと記載）として適用された実施形態について、添付図面を用いて説明する。
【００１４】
ＨＵＤシステム１は、図１に示すように、自車両２に搭載されるものであり、ヘッドアップディスプレイ装置（以下、ＨＵＤ装置と記載）１００と、前方情報取得部２００と、操舵角検出部４００と、前方情報取得部２００及び操舵角検出部４００から情報を入力し、ＨＵＤ装置１００を制御する表示制御部５００と、これらを信号授受可能に接続するネットワーク部６００と、を備える。
【００１５】
ＨＵＤ装置１００は、自車両２のインパネ内に配置され、図２に示すように、表示器１１と、平面鏡１２と、凹面鏡１３と、アクチュエータ１４と、筐体１５と、表示制御部５００と、から構成されている。ＨＵＤ装置１００は、表示器１１が表示した表示画像Ｍを表す表示光Ｌを、リレー光学系を構成する平面鏡１２と凹面鏡１３とで反射させ、自車両２のフロントガラス３（透過反射部の一例）に照射することで、ユーザ４（視認者、主に運転者）に表示画像Ｍの虚像Ｖを視認させることができる。
【００１６】
表示器１１は、例えばＴＦＴ（Thin  Film  Transistor）型の液晶表示器や有機ＥＬ（Electroluminescence）表示器からなり、その表示面に表示画像Ｍを表示し、表示画像Ｍを示す表示光Ｌを平面鏡１２に向けて出射する。なお、表示器１１はプロジェクタと表示面を構成するスクリーンとを備えるものであってもよい。
【００１７】
平面鏡１２は、例えば合成樹脂材料からなる基材の表面に、蒸着等の手段により反射膜を形成したものである。平面鏡１２は、表示器１１が出射した表示光Ｌを、凹面鏡１３に向けて反射させる。
【００１８】
凹面鏡１３は、例えば合成樹脂材料からなる基材の表面に、蒸着等の手段により反射膜を形成したものである。凹面鏡１３は、平面鏡１２で反射した表示光Ｌをさらに反射させ、フロントガラス３に向けて出射する。なお、凹面鏡１３は、拡大鏡としての機能を有し、表示器１１に表示された表示画像Ｍを拡大してフロントガラス３側へ反射する。すなわち、ユーザが視認する虚像Ｖは、表示器１１に表示された表示画像Ｍが拡大された像である。
【００１９】
アクチュエータ１４は、モータ（図示しない）と、モータの動力を凹面鏡１３に伝達する歯車などの動力伝達部材（図示しない）と、これらモータと動力伝達部材及び凹面鏡１３を支持する支持基体と、を備え、凹面鏡１３を回転軸線ＡＸ周りに回転させるものである。アクチュエータ１４は、凹面鏡１３を回転軸線ＡＸ周りに回転させるための動力を発生させるものであり、例えばステッピングモータからなる。アクチュエータ１４は、後述する表示制御部５００の制御の下で凹面鏡１３を回転軸線ＡＸ周りに回転させる。アクチュエータ１４は、凹面鏡１３を回転させることで凹面鏡１３の角度を調整し、表示光Ｌの照射位置を調整したり、外光が凹面鏡１３によって表示器１１に向かうように反射されない角度に調整したりすることが可能である。
【００２０】
筐体１５は、例えば黒色の遮光性合成樹脂から形成される上ケース１５１と、下ケース１５２とから構成され、これら上ケース１５１と下ケース１５２を係合することで、平面鏡１２、凹面鏡１３、及びアクチュエータ１４を内部に収納し、外部に表示器１１、及び表示制御部５００が実装された制御基板が取り付けられる。
【００２１】
上ケース１５１は、フロントガラス３に対向する部分に、表示光Ｌを通過させる開口部１５１ａを有し、この開口部１５１ａは、透光性カバー１５１ｂに覆われている。また、上ケース１５１は、開口部１５１ａの平面鏡１２に近接する箇所に遮光壁１５１ｃを有し、開口部１５１ａ（透光性カバー１５１ｂ）から入射する外光が平面鏡１２側または表示器１１側へ進行することを防止する。
【００２２】
下ケース１５２は、筐体１５の内部に収納する平面鏡１２、凹面鏡１３、アクチュエータ１４、及び外部に取り付ける表示器１１、制御基板を係合する係合部（図示しない）をそれぞれ有し、各部材をそれぞれ位置決め固定する。また、下ケース１５２は、表示器１１が表示する表示画像Ｍが平面鏡１２に臨むように開口した表示口１５２ａを有する。筐体１５内は、表示光Ｌが通過する光路が設けられているが、これらの光路は、ＨＵＤ装置１００のサイズを小さく抑えるため、及び筐体１５内に侵入してくる外光の量を抑えるために、極力小さくすることが望ましい。
【００２３】
前方情報取得部２００は、光検出手段２１０，色検出手段２２０，検出方向調整手段２３０が載置された基板（図示しない）を有し、ダッシュボード上に搭載される。前方情報取得部２００は、自車両２前方の外光に関する明るさと色に関する情報を、後述する表示制御部５００に出力し、図３に示すように、表示制御部５００から入力する角度情報に基づいて前方情報取得部２００の向きを制御する。
【００２４】
光検出手段２１０は、自車両２の前方の外光の明るさを検出し外光情報（照度情報）ＬＰとして数値化するものであり、例えばフォトダイオード（図示しない）を備えている。色検出手段２２０は、光検出手段２１０が検出している箇所と同じ個所の色を検出し外光色情報（色度情報）ＬＣとして数値化するものであり、例えばフォトトランジスタ（図示しない）を備えている。検出方向調整手段（制御部）２３０は、表示制御部５００から入力する角度情報ＡＯＵＴに基づいて、前方情報取得部２００を左右にずらすものであり、例えばモータ（図示しない）と、モータの動力を基板に伝達する歯車などの動力伝達部材（図示しない）と、これらモータと動力伝達部材及び基板を支持する支持基体と、を備え、光検出手段２１０，色検出手段２２０の検出方向を変更するものである。
【００２５】
操舵角検出部４００は、例えばステア・バイ・ワイヤ（Steer  By  Wire：SBW）方式を用いた操舵装置であり、ネットワーク部６００に対してハンドルの操舵角情報ＡＩＮを出力するものである。
【００２６】
表示制御部５００は、１つもしくは複数のマイクロプロセッサ，マイクロコントローラ，ＡＳＩＣ，ＦＰＧＡ，任意の他のＩＣなどを有する処理部（制御部）５１０と、書き換え可能なＲＡＭ，読み出し専用のＲＯＭ，消去不能なプログラム読み出し専用のＥ２ＰＲＯＭ，不揮発性メモリであるフラッシュメモリなどのプログラムやデータを記憶することができる１つまたは複数のメモリを有する記憶部５２０と、ネットワーク部６００に接続された入出力部５３０と、を備える。
【００２７】
ネットワーク部６００は、例えば、ＣＡＮ（Controller  Area  Network）バスによって構成され、表示制御部５００を、ＨＵＤ装置１００，前方情報取得部２００，操舵角検出部４００，車両ＥＣＵ５及び図示しないナビゲーションシステム（車載機器）と信号を授受可能に接続する。
【００２８】
処理部５１０は、車両ＥＣＵ５から入力される車両情報や、ナビゲーションシステムなどから入力される情報に基づいて、ＨＵＤ装置１００に表示させる表示画像Ｍを生成する。また、前方情報取得部２００から入力される外光情報ＬＰに基づき、ＨＵＤ装置１００に表示させる表示画像Ｍの表示輝度（輝度）Ｄを演算して、ＨＵＤ装置１００の表示画像Ｍと表示輝度を制御する。
【００２９】
処理部５１０は、操舵角検出部４００から入力される操舵角情報ＡＩＮに基づいて角度情報ＡＯＵＴを演算して、前方情報取得部２００に出力することで、操舵角に対応した所定の角度で（例えば、基準位置から最大で左右５度まで）前方情報取得部２００の向きを変更する。操舵角に対応した方向の外光情報ＬＰを取得することで、違和感のない輝度で虚像Ｖを表示することが出来る。
【００３０】
更に、図４に示すように、所定の範囲（例えば最大で左右０．５度まで）Ｃ内で外光色情報ＬＣが最も白に近くなるように前方情報取得部の向きを制御することで、上記効果を高めることができる。
【００３１】
また、図５に示すように外光色情報ＬＣと虚像の表示色を比較し、両者が補色の関係にある場合には、所定の割合で表示輝度Ｄを低下させ、両者が同系色の場合には、所定の割合で表示輝度Ｄを上昇させることにより、虚像Ｖの視認性を高めることができる。
【００３２】
入出力部（位置情報入力部、速度入力部）５３０は、前方情報取得部２００などとネットワーク部６００を介して通信可能に接続されている。処理部５１０は、入出力部５３０を介して、車両ＥＣＵ５からの自車両２の走行速度情報などを入力し、これら入力情報に基づいてＨＵＤ装置１００を制御する。
【００３３】
次に、図６に基づいて、ＨＵＤシステム１におけるＨＵＤ装置１００の表示処理について説明する。表示制御部５００は、イグニッション（ＩＧＮ）スイッチがオフ状態からオン状態となったと判定すると、ステップＳ１以降の処理を開始する。
【００３４】
まず、ステップＳ１において、表示制御部５００は、前方情報取得部２００からの外光の明るさに関する情報（外光情報）ＬＰ、外光の色に関する情報（外光色情報）ＬＣ、操舵角検出部４００からの操舵角情報ＡＩＮ、及び車両ＥＣＵ５からの走行速度情報などの各種情報を取得する。
【００３５】
次に、ステップＳ２において、表示制御部５００は、前方情報取得部２００の向きの変更量である角度情報ＡＯＵＴを決定する。角度情報ＡＯＵＴは操舵角情報ＡＩＮに基づく角度に相当するものであるが、外光色情報ＬＣが白色に近くなるよう、所定の角度範囲内で左右にずらすように補正しても良い。
【００３６】
次に、ステップＳ３において、表示制御部５００は、ネットワーク部６００を介して、前方情報取得部２００に対して角度情報ＡＯＵＴを出力する。検出方向調整手段２３０は、角度情報ＡＯＵＴに基づいて前方情報取得部２００の向きを移動させる。
【００３７】
次に、ステップＳ４において、表示制御部５００は、車両ＥＣＵ５からの自車両２の走行速度情報や、図示しない車載機器からの情報などに基づいて、表示器１１に表示させる表示画像Ｍを生成する。なお、表示器１１からフロントガラス３までの表示光Ｌの反射回数によっては、表示画像Ｍは左右が反転した画像となる場合がある。
【００３８】
次に、ステップＳ５において、表示制御部５００は、ステップＳ１で取得した外光情報ＬＰに基づいて、表示画像Ｍの表示輝度Ｄを決定する。具体的には、表示制御部５００は、記憶部５２０に保有している表示輝度データテーブルに基づいて表示器１１での表示輝度データを読み出す。このとき、表示画像Ｍの表示色と外光色情報ＬＣが補色の関係であれば、表示輝度データを低めに補正しても良く、また表示画像Ｍの表示色と外光色情報ＬＣが同系色であれば、表示輝度データを高めに補正しても良い。
【００３９】
次に、ステップＳ６において、表示制御部５００は、ステップＳ４において生成した表示画像Ｍの画像データを表示器１１に出力して、その表示面に表示画像Ｍを表示させる。また、ステップＳ５において求めた表示輝度データに基づいて表示器１１の表示面の輝度（表示輝度）Ｄを制御する。表示器１１の表示面に表示された表示画像Ｍを示す表示光Ｌは、リレー光学系を経てフロントガラス３に照射され、ユーザ４に表示画像Ｍの虚像Ｖが視認される。
【００４０】
表示制御部５００は、以上の処理をＩＧＮスイッチがオン状態からオフ状態になったと判定されるまで繰り返し実行する。
【００４１】
このような構成にすることによって、運転者の視線と明るさの検出方向が異なる場合であっても、虚像の発光輝度について違和感を与えにくいヘッドアップディスプレイ装置とすることができる。
【００４２】
本発明は、上述実施形態に限定するものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述実施形態では、外光情報ＬＰ、外光色情報ＬＣ、角度情報ＡＯＵＴ、操舵角情報ＡＩＮをネットワーク部６００を介して授受するものとしたが、ネットワークを介さない構成としても差し支えない。
【００４３】
また、上述実施形態では、操舵角に対応した所定の角度で前方情報取得部の向きを変更する場合を例示したが、前方取得部の向きを周期的に切り替え、検出可能範囲全体の明るさを取得できるように構成することで、同様の効果が期待できる。
【００４４】
また、上述実施形態では、表示制御部５００が表示画像Ｍを生成する場合を例示したが、図示しない任意の車両機器が表示画像Ｍを生成する構成としても差し支えない。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、車両用のヘッドアップディスプレイ装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１    ＨＵＤシステム（ヘッドアップディスプレイシステム）
２    自車両
３    フロントガラス
４    ユーザ
５    車両ＥＣＵ
１１    表示器
１００    ＨＵＤ装置（ヘッドアップディスプレイ装置）
２００    前方情報取得部
２３０    検出方向調整手段（制御部）
４００    操舵角検出部
５００    表示制御部（制御部）
５１０    処理部（制御部）
５２０    記憶部
５３０    入出力部
Ｌ        表示光
Ｍ        表示画像
Ｖ        虚像
ＡＩＮ    操舵角情報
ＡＯＵＴ  角度情報
Ｄ        表示輝度
ＬＰ      外光情報（照度情報）
ＬＣ      外光色情報（色度情報）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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