(57)【要約】【課題】運転の状況に合わせて最適な表示範囲で情報を表示する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、車両情報を表す表示光Ｌ１、Ｌ２を出射する第１の表示器１２０および第２の表示器１３０と、表示光Ｌ１、Ｌ２をフロントガラス３１０へ導くことで前記車両情報に対応する１以上の虚像Ｖ１、Ｖ２を表示する光学系と、第１の表示器１２０および第２の表示器１３０を制御する制御部２００と、を備え、車両に搭載される。制御部２００は、車両の車両速度が低くなるにつれて虚像Ｖ１、Ｖ２の表示範囲を大きくする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両情報を表す表示光を出射する表示器と、
前記表示器からの前記表示光を被投射部材へ導くことで前記車両情報に対応する１以上の虚像を表示する光学系と、
前記表示器を制御する制御部と、を備えた、車両に搭載されるヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記制御部は、前記車両の車両速度が低くなるにつれて前記虚像の表示範囲を大きくする、
ヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記車両の速度が低くなるにつれて前記虚像の情報量を大きくする、
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】
前記車両は、視認者の視線方向を示す信号を前記制御部に供給する視線検出装置を備え、
前記制御部は、前記視線検出装置の検出結果により前記視線方向が前記被投射部材を向いているとき、かつ前記車両の速度がゼロのとき、第１の表示範囲に前記虚像を表示し、前記車両の速度がゼロでないとき、前記第１の表示範囲より面積が小さい第２の表示範囲に前記虚像を表示する、
請求項１または２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記視線検出装置の検出結果により前記視線が前記被投射部材を向いていないとき、前記虚像を非表示とする、
請求項３に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記第１の表示範囲に前記虚像を表示する際、前記視線が前記被投射部材を向いている期間が長くなるにつれて前記虚像の表示輝度を高くする、
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。
【請求項６】
前記制御部は、前記視線検出装置の検出結果により前記視線が前記被投射部材を向いている期間が長くなるにつれて前記表示範囲を大きくする、
請求項３から５のいずれか１項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、ヘッドアップディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用表示装置として、特許文献１に開示されるような、投影装置であ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。特許文献１に開示されたヘッドアップディスプレイ装置は、２つの表示器とハーフミラーとを用いて、一方の表示器から出射されてハーフミラーを透過する表示光と他方の表示器から出射されてハーフミラーにより反射される表示光とをフロントガラスに投影することで、車両に関する情報を含む虚像を運転者に表示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２６４５２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記ＨＵＤ装置においては、運転者の状況によって表示範囲に過不足が生じるおそれがある。例えば車両走行時における表示範囲が大きすぎる場合には、運転者にとって運転の妨げになるおそれもあるし、運転者が情報を要求している場合に表示範囲が小さすぎる場合には、必要な情報が迅速に得られないおそれもある。
【０００５】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、運転の状況に合わせて最適な表示範囲で情報を表示する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】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置は、
車両情報を表す表示光を出射する表示器と、
前記表示器からの前記表示光を被投射部材へ導くことで前記車両情報に対応する１以上の虚像を表示する光学系と、
前記表示器を制御する制御部と、を備えた、車両に搭載されるヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記制御部は、前記車両の車両速度が低くなるにつれて前記虚像の表示範囲を大きくする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、運転の状況に合わせて最適な表示範囲で情報を表示するヘッドアップディスプレイ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一実施の形態に係るＨＵＤ装置の構成を示す概略図である。
【図２】一実施の形態に係るＨＵＤ装置の制御関係を示すブロック図である。
【図３】一実施の形態に係るＨＵＤ装置の表示処理のフローチャートを示す図である。
【図４】一実施の形態に係るＨＵＤ装置を搭載した車両の前方風景を示す図であり、虚像が表示された状態を示している。
【図５】変形例に係るＨＵＤ装置の、表示記号を説明するための図で、（ａ）は道なりに進む指示を示す表示記号を説明するための図で、（ｂ）は左折する指示を示す表示記号を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態に係る表示装置について、図を参照しながら説明する。
【００１０】
図２に示すように、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１００（以下、ＨＵＤ装置１００）は、自動車などの車両３００に搭載される。ＨＵＤ装置１００は、例えば、車両３００のダッシュボードに内蔵され、図１に示すように、被投射部材の一例であるフロントガラス３１０に向けて表示光Ｎ１、Ｎ２を出射する。視認者（主に運転者Ｅ）は、フロントガラス３１０に反射した表示光Ｎ１、Ｎ２を受けて、第１の虚像Ｖ１および第２の虚像Ｖ２を視認可能となる。
【００１１】
ＨＵＤ装置１００は、各部材を収納する筐体１１０と、表示光Ｌ１を出射する第１の表示器１２０と、表示光Ｌ２を出射する第２の表示器１３０と、表示光Ｌ１、Ｌ２が入射することで結像し、その結像した表示画像に対応する表示光Ｎ１、Ｎ２を出射する第１のスクリーン１４０および第２のスクリーン１５０と、表示光Ｎ１を反射する第１の平面鏡１６０および第２の平面鏡１７０と、表示光Ｎ１を反射し、かつ表示光Ｎ２を透過するハーフミラー１８０と、ハーフミラー１８０から到達する表示光Ｎ１、Ｎ２をフロントガラス３１０へ反射する凹面鏡１９０と、フロントガラス３１０への虚像の表示を制御する制御部２００と、を備える。
【００１２】
筐体１１０は、概ね箱状の形状を有する。筐体１１０の一部には開口部（図示せず）が設けられており、第１のスクリーン１４０および第２のスクリーン１４０からの表示光Ｎ１、Ｎ２が、この開口部を通過する。開口部は、図示せぬ透光性のカバーで覆われている。
【００１３】
第１の表示器１２０および第２の表示器１３０は、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏ  Ｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）やＬＣＯＳ（登録商標：Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｏｎ  Ｓｉｌｌｉｃｏｎ）等の反射型表示素子やＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｃｉｓｔｏｒ）液晶パネルなどの透過型表示素子を有する。第１の表示器１２０および第２の表示器１３０は、制御部２００から入力される制御信号により、表示光Ｌ１、Ｌ２を出射する。
【００１４】
第１のスクリーン１４０および第２のスクリーン１５０は、ホログラフィックディフューザや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１４０は、その表示面が、表示光Ｌ１と直交するように配置され、第２のスクリーン１５０は、その表示面が、表示光Ｌ２と直交するように配置される。第１の表示器１２０から第１のスクリーン１４０の一面側に表示光Ｌ１が入射すると、その他面側に画像が表示される。これに伴って、第１のスクリーン１４０上に表示される画像に対応する表示光Ｎ１が、第１の平面鏡１６０に向けて出射される。また、第２の表示器１３０から第２スクリーン１５０の一面側に表示光Ｌ２が入射すると、その他面側に画像が表示される。これに伴って、第２のスクリーン１５０上に表示される画像に対応する表示光Ｎ２が、ハーフミラー１８０に向けて出射される。
【００１５】
第１の平面鏡１６０および第２の平面鏡１７０は、合成樹脂やガラスから形成された平板状の基材の一表面に金属の反射膜が形成されてなる。第１の平面鏡１６０および第２の平面鏡１７０は、表示光Ｎ１をハーフミラー１８０へ導くように配置される。すなわち、第１の平面鏡１７０は、第１のスクリーンから出射した表示光Ｎ１を第２の平面鏡１７０へ向けて反射するように配置され、第２の平面鏡１７０は、第１の平面鏡１６０から入射した表示光Ｎ１を、ハーフミラー１８０へ向けて反射するように配置される。
【００１６】
ハーフミラー１８０は、板ガラスやアクリルなどの有機ガラスの一表面に金属の反射膜が形成されてなる。ハーフミラー１８０の反射膜は、一方の面に入射した光をそのまま透過可能とするため、第１の平面鏡１６０および第２の平面鏡１７０の反射膜よりもごく薄く形成されている。なお、ハーフミラー１８０の他方の面に入射した光は反射される。本実施の形態において、ハーフミラー１８０は、表示光Ｎ２を透過し、かつ表示光Ｎ１を凹面鏡１９０に向けて反射するように配置される。
【００１７】
凹面鏡１９０は、入射した２つの表示光Ｎ１、Ｎ２を、フロントガラス３１０へ向けて反射する。この凹面鏡１９０は、合成樹脂やガラス等から形成された基材の一表面に金属の反射膜が形成されてなる。この凹面鏡１９０と、第１の平面鏡１６０および第２の平面鏡１７０と、ハーフミラー１８０とは、表示光Ｎ１、Ｎ２をフロントガラス３１０へ導く光学系を構成している。フロントガラス３１０に入射した表示光は、運転者Ｅの方向（アイボックス）に向けて反射する。これにより、運転者Ｅは、フロントガラス３１０の向こう側に虚像を視認することができる。
【００１８】
ＨＵＤ装置１００が搭載される車両３００は、車両速度を検出し、検出した結果を示す信号を制御部２００に送信する車両速度検出部３２０を備える。また、車両３００には、さらに図２に示すように、車両３００の前方を撮像する撮像装置４００と、運転者Ｅの視線を検出する視線検出装置５００と、カーナビゲーション装置６００（以下、カーナビ６００）と、が搭載される。これらの装置は、ＨＵＤ装置１００と通信可能に構成され、ＨＵＤ装置１００は、これらの装置から送信された各種信号に基づいて、車両に関する各種情報を示す虚像Ｖ１、Ｖ２を表示する。虚像Ｖ１は、運転者Ｅから見て、運転者Ｅの視線方向に対して直交する垂直方向に延びる。虚像Ｖ２は、運転者Ｅから見て、路面に沿うように水平方向に延びる。すなわち、２つの虚像Ｖ１、Ｖ２は、運転者Ｅから見て互いに重なるように、かつ運転者Ｅから見た距離が異なるように表示される。
【００１９】
撮像装置４００は、ステレオカメラなどから構成され、撮像画像を示す信号を制御部２００に送信する。なお、撮像装置４００は、ステレオカメラに限らず、例えば赤外線カメラから構成されてもよい。
【００２０】
視線検出装置５００は、運転者Ｅに赤外線を照射する赤外線ＬＥＤと、赤外線ＬＥＤに照射された運転者Ｅの目を撮像する赤外線カメラと、赤外線カメラによって撮像された画像データから運転者の視線を検出するマイクロコントローラと、を備える（いずれも図示せず）。マイクロコントローラは、赤外線カメラによって撮像された画像データから角膜反射の位置（基準点）と瞳孔の位置（動点）を検出し、それらの位置関係から運転者Ｅの視線方向を特定する。
【００２１】
カーナビ６００は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）信号を取得するＧＰＳ取得部と、地図データを記憶する地図データ記憶部と、などを備える。本実施の形態において、カーナビ６００は、ＧＰＳ衛星から送信されたＧＰＳ信号に基づいて車両３００の現在位置を特定し、特定した車両３００の現在位置を示す信号を制御部２００へ送信する。また、カーナビ６００は、地図データ記憶部に記憶されているデータのうち、特定した現在位置の周辺地図データを示す信号を制御部２００へ送信する
【００２２】
制御部２００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）などを備え、車両速度検出部３２０、撮像装置４００、視線検出装置５００、カーナビ６００から送信される各種信号に基づいて、記憶部（図示せず）に記憶されている制御プログラムを実行し、第１の表示器１２０および第２の表示器１３０による表示を制御する。制御の詳細については後述する。
【００２３】
次に、ＨＵＤ装置１００の表示処理について、図３のフローチャートおよび図４を参照しつつ説明する。
【００２４】
まず、制御部２００は、車両速度検出部３２０、撮像装置４００、視線検出装置５００、カーナビ６００から各種信号を取得する（ステップＳ１１）。
【００２５】
次に、制御部２００は、車両速度検出部３２０から取得した信号に基づいて車両３００の車両速度Ｖを特定し、車両速度Ｖがゼロであるか否かを判別する（ステップＳ１２）。ここで、車両速度Ｖがゼロとは、車両速度Ｖの真値がゼロであるのみならず、車両速度検出部３２０の検出限界を超えた、ゼロに近い低速度も含まれる。
【００２６】
制御部２００は、車両速度Ｖがゼロでない、すなわち、車両走行中であると判別すると（Ｓ１２；ＮＯ）、第１の表示器１２０を通じて、図４（ａ）に示す表示範囲Ａ１に情報を表示する（ステップＡ１５）。表示範囲Ａ２は、情報を表示しても運転者Ｅの運転の妨げにならない最大のサイズで、フロントガラス３１０の下端側に位置する。本例では、表示可能範囲Ａ２は、運転者Ｅから見て左右方向に長い長方形の形状を有する。制御部２００は、第１の表示器１２０を制御して、虚像Ｖ１として車両の速度を示す表示記号Ｖ１ａおよび法定速度を示す表示記号Ｖ１ｂを同時に表示する。表示記号Ｖ１ａ、Ｖ１ｂはいずれも表示範囲Ａ２内に表示される。言い換えると、制御部２００は、車両速度Ｖがゼロでないとき、表示範囲Ａ２外にいかなる記号も表示しない。
【００２７】
制御部２００は、車両速度Ｖがゼロであると判別すると（ステップ１２；ＹＥＳ）、視線検出装置５００の検出結果に基づき運転者Ｅの視線が前方を向いているか否かを判断する（ステップＳ１３）。
【００２８】
制御部２００は、運転者Ｅの視線が前方（フロントガラス３１０）を向いていないと判別すると（ステップＳ１３；ＮＯ）、表示範囲Ａ１に車速および法定速度を示す表示記号Ｖ１ａ、Ｖ１ｂを表示する（ステップＳ１５）そして、ステップＳ１１に戻って一連の制御処理を繰り返す。
【００２９】
一方、制御部２００は、運転者Ｅの視線が前方を向いていると判別すると（ステップ１３；ＹＥＳ）、図４（ｂ）に示す表示範囲Ａ２に情報を表示する（ステップＳ１４）。表示範囲Ａ２は、表示範囲Ａ１よりも大きいサイズであり、フロントガラス３１０のほぼ全域に亘って形成されている。本例では、制御部２００は、第１の表示器１２０を制御して、カーナビ６００から取得した信号に基づいて、表示範囲Ａ２に虚像Ｖ１として表示記号Ｖ１ｃを表示する。表示記号Ｖ１ｃは、車両３００の現在位置と周辺地図とともに、目的地までの進路を運転者Ｅに案内するナビ情報に関する記号である。そして、ステップＳ１１に戻って一連の制御処理を繰り返す。表示範囲Ａ２に表示される情報量は、表示範囲Ａ１に表示される情報量よりも大きく設定される。この情報量とは、例えば、文字、図形、記号の数により規定される。また、虚像Ｖ１全体に占める点灯率についても表示記号Ｖ１ｃは、表示記号Ｖ１ａ、Ｖ１ｂよりも多い。
【００３０】
以上、本発明の一実施形態について説明した。
【００３１】
通常、車両３００の運転中に、所定のサイズ以上の表示記号（例えば表示記号Ｖ１ｃ）を表示すると、表示した表示記号が運転者の視界を遮ってしまうため、運転に支障をきたす恐れがある。一方、安全を考慮して、所定のサイズ以上の表示記号を表示する機会を制限すると、ＨＵＤ装置１００の製品訴求力が著しく損なわれてしまう。
【００３２】
本実施の形態に係るＨＵＤ装置１００は、車両３００の運転中であっても、停止状態と判別した場合のみ表示サイズの大きい表示記号（例えば表示記号Ｖ１ｃ）を表示するように構成されており、運転に支障をきたすことなく、表示サイズの大きい表示記号を表示する機会を増やすことができる。すなわち、運転の状況に合わせて最適な表示範囲で情報を表示することができる。この結果、ＨＵＤ装置１００の製品訴求力を高めることができる。
【００３３】
また、制御部２００は、停車状態であるときに、走行状態であるときに比べて、虚像Ｖ１、Ｖ２に含まれる情報量を大きくする。これにより、運転の状況に合わせて最適な情報量で情報を表示することができる。
【００３４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形および応用が可能である。
【００３５】
本実施の形態において、制御部２００は、第１の表示範囲Ａ１に表示記号を表示する際、視線がフロントガラス３１０を向いている期間が長くなるにつれて表示記号の表示輝度を高くしてもよい。これにより、表示記号の急激な輝度の変化を抑制することができ、視認性を向上させることができる。また、運転者Ｅがフロントガラス３１０を向いた直後は、表示輝度が低いため、表示記号の表示に係る消費電力を低減することができる。
【００３６】
また、制御部２００は、視線検出装置５００の検出結果により、運転者Ｅの視線がフロントガラス３１０を向いている期間が長くなるにつれて表示範囲Ａ２（例えば表示記号Ｖ１ｃ）を大きくしてもよい。これにより、運転者Ｅは、表示記号Ｖ１ｃが必要であるときにのみ、フロントガラス３１０を長期間に亘り見ることで、表示記号Ｖ１ｃを拡大表示させることができるため、利便性が高い。また、運転者Ｅがフロントガラス３１０を向いた直後は、表示範囲Ａ２が小さいため、表示記号Ｖ１ｃの表示に係る消費電力を低減することができる。
【００３７】
本実施の形態に係るＨＵＤ装置１００において、制御部２００は、運転者Ｅの視線が前方（フロントガラス３１０）を向いていないと判別すると（ステップＳ１３；ＮＯ）、表示範囲Ａ１に車速および法定速度を示す表示記号Ｖ１ａ、Ｖ１ｂを表示していたが（ステップＳ１５）、運転者Ｅの視線が前方（フロントガラス３１０）を向いていないと判別すると（ステップＳ１３；ＮＯ）、表示記号Ｖ１ａ、Ｖ１ｂを非表示としてもよい。この構成によれば、運転者Ｅがフロントガラス３１０を向いているときにのみ表示記号Ｖ１ａ、Ｖ１ｂが表示されるため、表示記号が表示されることが抑制され、表示記号Ｖ１ａ、Ｖ１ｂの表示に係る消費電力を低減することができる。
【００３８】
本実施の形態に係るＨＵＤ装置１００において、制御部２００は、車両速度Ｖがゼロで（ステップＳ１２；ＹＥＳ）、かつ運転者Ｅの視線が前方を向いていると判別したときに（ステップＳ１３；ＹＥＳ）、第２の表示器１３０を制御して、例えば、カーナビ６００から取得した信号に基づいて、図５（ａ）、（ｂ）に例示するような、道なりに進む指示を示す表示記号Ｖ２ａ、左折の指示を示す表示記号Ｖ２ｂなどを、表示範囲Ａ３内に表示してもよい。
【００３９】
本実施の形態に係るＨＵＤ装置１００において、制御部２００は、車両速度Ｖがゼロであるか否かを判別して表示する情報を切り替える例によって説明したが、これに限られない。例えば、車両速度Ｖが減速するにつれて漸次表示範囲を広くするように制御してもよい。このとき、同一の情報が表示されていてもよい。
【００４０】
また、表示範囲Ａ１、Ａ２に表示される情報についても車速、法定速度、ナビ情報に限らず、油圧、油温、エンジン回転数、オーディオ情報、エアーコンディショナ情報などであってもよい。
【００４１】
本実施の形態に係るＨＵＤ装置１００は、視線検出装置５００から取得した信号に基づいて表示する情報を制御する例によって説明したが、視線検出装置５００は省略可能である。この場合、図３のフローチャートにおいてステップＳ１３の処理が省略される。
【００４２】
本実施の形態において、視線検出装置５００は、運転者Ｅの焦点深度を検出してもよい。制御部２００は、例えば、運転者Ｅの焦点深度がフロントガラス３１０に一致した場合に、図３のフローチャートにおいてステップＳ１４の処理に進み、運転者Ｅの焦点深度がフロントガラス３１０に一致しない場合、表示記号を非表示とする、または、走行時と同様の表示記号を表示するように制御してもよい。
【００４３】
本実施の形態では、車両速度検出部３２０から取得した信号に基づいて車両３００が停止状態であるか否かを判別する例によって説明したが、これに限られない。例えば、車両速度検出部３２０に加えて、ステアリングの操舵角度を検出する操舵角度センサ、アクセルが踏み込まれたか否かを検出するアクセルポジションセンサなどを用いて車両３００の運転状態を判別するようにＨＵＤ装置１００を構成してもよい。
【００４４】
本実施の形態ではＨＵＤ装置１００が、２つの表示器を備えたＨＵＤ装置１００である例によって説明したが、これに限られず、例えば、表示器は１つであってもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１００  ヘッドアップディスプレイ装置（ＨＵＤ装置）
１１０  筐体
１２０  第１の表示器
１３０  第２の表示器
１４０  第１のスクリーン
１５０  第２のスクリーン
１６０  第１の平面鏡
１７０  第２の平面鏡
１８０  ハーフミラー
１９０  凹面鏡
２００  制御部
３００  車両
３１０  フロントガラス
３２０  車両速度検出部
４００  撮像装置
５００  視線検出装置
６００  カーナビゲーション装置（カーナビ）
Ｖ  車両速度
Ｖ１、Ｖ２  虚像
Ｖ１ａ、Ｖ１ｂ、Ｖ１ｃ、Ｖ２ａ、Ｖ２ｂ  表示記号
Ｌ１、Ｌ２、Ｎ１、Ｎ２  表示光
Ｅ  運転者
【図１】
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【図２】
2017149354.tif 000004
【図３】
2017149354.tif 000005
【図４】
2017149354.tif 000006
【図５】
2017149354.tif 000007