CN106715181B - 车辆用平视显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供显示更容易观察到的显示图像的车辆用平视显示装置。在将设置于车辆(10)的仪表板(3)内的图像显示部(23a)的显示图像从仪表板(3)的开口部(29)朝向前窗玻璃(2(透光性部件))投影并由前窗玻璃(2)反射而将在视野范围(P)内能够视觉识别的文字信息(96)和符号信息(98)虚像显示时，在从视野范围(P)观察前窗玻璃(2)时，文字信息(96)显示于虚像显示的变形的差(θ(两眼视差))小于规定值的第一区域(80a)。

Description

车辆用平视显示装置
技术领域
本发明涉及使虚像成像于驾驶者的前方而显示所需的信息的车辆用平视显示装置。
背景技术
近来，在车辆的前窗玻璃上投影显示图像而使虚像成像于驾驶者的前方，从而即使在驾驶中，也能够不使视线从前方偏移地视觉识别显示图像的车辆用平视显示装置已被实用化。
在这种车辆用平视显示装置中，因为将虚像显示于曲面状的前窗玻璃上，所以所显示的虚像产生变形。因此，专利文献1中，通过调整用于投影虚像的光学***的光学参数来降低虚像的变形。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第5370427号公报
发明所要解决的课题
但是，专利文献1的车辆用平视显示装置中，虽然能够较容易地降低单眼观察时的显示图像的变形，但使左右各眼所观察到的虚像的变形均降低，生成在两眼观察时变形少的虚像是困难的。因此，例如，在前窗玻璃的曲率大的区域(曲率半径小的曲面区域)所显示的虚像中，在两眼观察时残留有变形，从而视觉识别性恶化。
在这种车辆用平视显示装置中，如果欲要提高显示图像的放大率而实现成像距离的远方化的话，显示区域必然会与前窗玻璃的曲面区域重合。该情况下，由于前窗玻璃的曲面性所引起的显示图像的变形，特别是左眼看到的虚像的变形和右眼看到的虚像的变形的差增大，从而在两眼观察所生成的虚像时，显示图像的品质的恶化变得显著。
发明内容
本发明是鉴于这种以往的问题点而做出的，其目的在于，通过显示所显示的虚像的变形的状态、特别是与左右各眼观察到的虚像的变形的差相对应的形式的信息，从而与两眼观察时的虚像的变形的差无关地显示更容易观察到的虚像。
用于解决课题的技术方案
为了解决所述课题，本发明提供一种车辆用平视显示装置，将设置于车辆的仪表板内的图像显示部的显示图像从所述仪表板的开口部朝向透光性部件投影并由所述透光性部件反射而将在视野范围内能够视觉识别的文字信息和符号信息虚像显示，其中，在从所述视野范围观察所述透光性部件时，所述文字信息显示于虚像显示的两眼视差小于规定值的区域。
发明效果
根据本发明的车辆用平视显示装置，通过上述的结构，在从视野范围进行观察时，被要求为高显示品质的文字信息显示于所要显示的虚像的两眼视差小的区域，由此，可以根据虚像的两眼视差(左右眼观察到的虚像的变形的差)，将显示信息配置在适当的位置。
附图说明
图1是具备有作为本发明一个实施方式的实施例1的车辆用平视显示装置的仪表板的纵剖视图。
图2是表示在实施例1中为了量化显示于平视显示装置的虚像的变形而进行投影的投影图案的形态的图。
图3是对测量车辆用平视显示装置所显示的虚像的变形的装置的结构进行说明的图。
图4是表示用图3所示的装置观测到的虚像的一例的图，图4(a)是表示从相当于驾驶者的左眼的位置观测到的虚像的一例的图，图4(b)是表示从相当于驾驶者的右眼的位置观测到的虚像的一例的图。
图5是表示将图3所示的装置所拍摄到的各图像相互重合的状态的图。
图6是表示对平视显示装置的整个显示区域测量出由左右眼看到的各虚像的两眼视差(变形的差)的大小的结果的一例的图。
图7是表示显示于平视显示装置的文字信息和符号信息的一例的图。
图8是表示显示于图6所示的平视显示装置的显示范围的文字信息和符号信息的配置的一例的图。
图9是将作为本发明一个实施方式的实施例2的车辆用平视显示装置所显示的虚像显示的一例与驾驶者的视野重合而显示的图。
具体实施方式
实施例1
以下，参照附图对本发明的车辆用平视显示装置的具体的实施方式进行说明。
图1是表示作为本发明一个实施方式的车辆用平视显示装置21的构造的纵剖视图。首先，使用图1对车辆用平视显示装置21的整体结构进行说明。
[车辆用平视显示装置的整体结构的说明]
如图1的纵剖视图所示，在汽车等车辆10的车厢的前部设置有车厢前壁面板1和前窗玻璃2(透光性部件)。而且，在前窗玻璃2的下侧，以遮盖车厢前壁面板1的方式设置有仪表板3。
在该仪表板3的内部，以位于车厢前壁面板1的车辆10的后方侧(图1的纸面右侧)的方式配设有向车宽方向(图1的纸面正交方向)延伸的车身强度部件4。在该车身强度部件4的下部设置有用于安装转向柱5的、未图示的转向柱托架。该转向柱托架(未图示)被分成位于车辆10的前方侧的转向柱下托架7和位于车辆10的后方侧的转向柱上托架8。而且，转向柱5和转向柱下托架7及转向柱上托架8之间分别通过未图示的螺栓、螺母等紧固件紧固固定。
在仪表板3的内部(的上侧)，从车辆10的前方侧依次还设置有空调管路11、12、线束13(电线束)、仪表装置14等。另外，在仪表板3上，一体或分体地设置有覆盖仪表装置14的上部的仪表罩15。而且，在转向柱5的、从仪表板3向车辆10的后方侧突出的部分安装有转向柱罩16。此外，仪表板3的内部的结构要素的配置部位根据车辆而不同，因此，上述的结构是其一例。
在此，车厢前壁面板1设置于前窗玻璃2(透光性部件)的下侧，由分隔车厢和发动机舱之间的隔板等构成。车身强度部件4为金属制或轻合金制的非圆形截面(例如，矩形截面)的部件。空调管路11是为了防止车窗起雾而用于对前窗玻璃2吹出空调用空气的通道(除霜通道)。另外，空调管路12是用于朝向乘员吹出空调用空气的通道(通风通道)。
在这样构成的仪表板3的内部的间隙、具体而言，在上述的转向柱下托架7的上部的、空调管路11和线束13之间的位置安装有车辆用平视显示装置21。而且，车辆用平视显示装置21的上方的仪表板3切除而与前窗玻璃2(透光性部件)之间形成有开口部29，该开口部29使从车辆用平视显示装置21射出而用于成像虚像的光束51通过。
车辆用平视显示装置21由外壳22、防尘罩27、饰板罩(finisher cover)30、以及立壁部28构成。外壳22内包有为了形成虚像而所需的显示部和成像光学***；防尘罩27以闭塞外壳22的方式设置；饰板罩30设置于防尘罩27的上方；立壁部28作为饰板罩30的一部分构成并从防尘罩27的车辆10的前方侧端部附近贯穿车辆10的左右方向而朝向上方立设。
接着，对车辆用平视显示装置21的详细结构进行说明。在构成车辆用平视显示装置21的外壳22的内部具备有：显示图像或影像等的由液晶面板构成的图像显示部23a、从背面对图像显示部23a进行照明的由多个LED构成的照明部23b、使显示于该图像显示部23a的图像沿着箭头L反射并用于将其导向前窗玻璃2的方向而投影的光路形成零件25、26、上述的防尘罩27、以及上述的立壁部28。
上述的光路形成零件25、26由将显示于上述的图像显示部23a的图像朝向前窗玻璃2的方向导向的反射镜(单个或多个平面镜或凸面镜(光路形成零件25)和凹面镜(光路形成零件26)构成。此外，形成光路形成零件25、26的光学零件的个数、种类不限于上述的结构，可以使用适当设计的结构的光学零件。
此外，图像显示部23a不仅仅是液晶面板，用微镜扫描从LED射出的光而生成显示图像的DLP方式、或扫描从激光光源射出的光而生成显示图像的激光方式也可。只是，在使用DLP方式或激光方式时，除光路形成零件25、26之外，还需要投影显示图像的屏幕。
从图像显示部23a射出并通过了开口部29的光束51由前窗玻璃2(透光性部件)反射而作为反射光束52向驾驶者的眼球91的方向反射。如果将该反射光束52延长到前窗玻璃2的车外侧的话，驾驶者则认识到显示于图像显示部23a的图像在包含距前窗玻璃2规定距离前方的点P0的位置作为虚像53来成像的情况。此外，虽然驾驶者的眼球91的位置因人而异，但可知通常存在于被称作视野范围P的规定的区域内的情况。车辆用平视显示装置21被设计为可以从该视野范围P内视觉识别虚像53。
[虚像的变形的测量方法的说明]
接着，使用图2～图5说明由车辆用平视显示装置21显示的虚像53的变形的测量方法。
图2是表示为了量化显示于车辆用平视显示装置21的虚像的变形而将其显示于图像显示部23a并投影到前窗玻璃2的投影图案24的形态的图。如图2所示，投影图案24形成为纵横延伸的多条线段相互正交而具有多个交点的格子状。在图2所示例子中，投影图案24按照从左至右、从上至下的顺序具有81个格子点K1、…、K9、…、K73、…、K81。此外，形成投影图案24的格子点的数量并不限于如图2所示的81个，使用具有适当决定的数量的格子点的投影图案24也可。此外，投影图案24并不限于图2所示的图案，除格子状的图案外，使用纵横规则排列成点状的图案也可。
图3是表示测量显示于车辆用平视显示装置21的虚像的变形的装置的结构的图。该装置为：由置于驾驶者的左眼位置的拍摄部70a和置于驾驶者的右眼位置的拍摄部70b分别拍摄投影于屏幕60的投影图案24，在图像处理部72中将所拍摄的两张虚像合成为一张图像，算出两张虚像的位置差，在显示部74中确认其结果的装置。即，拍摄部70a和拍摄部70b均被设置于视野范围P的内部。
利用图3的装置来拍摄例如图4所示的、由拍摄部70a拍摄的包含虚像53l的图像IL(x、y)和由拍摄部70b拍摄的包含虚像53r的图像IR(x、y)。
然后，在图像处理部72中，将虚像53l和虚像53r在规定的位置重合而得到图5所示的图像I(x、y)。然后，基于该图像I(x、y)求出虚像53l和虚像53r的位置差。例如，基于图5所示的位置差θ1和位置差θ2来将两眼视差(变形的差θ)数值化。
图6是在车辆用平视显示装置21的显示区域34的内部表示出所测量出的由左右各眼观察到的虚像的两眼视差(变形的差θ)的结果的一例的图。
图6所示的纵9个、横9个的方格表示显示区域34(参照图3)，在各个方格中存储有表示图2所示的投影图案24的各格子点K1～K81的两眼视差(变形的差θ)的浓淡值。即，图5中表示的是，越是黑色浓的方格变形的差θ越小，越是白色浓的方格变形的差θ越大。
图6所示的例子中，在车辆用平视显示装置21的显示区域34中的与车辆的行驶车道对应的中央附近的区域形成变形的差θ小的区域80a。而且，在与行驶车道端部或相反车道对应的左下的区域形成变形的差θ大的区域80b，在与路肩对应的右上的区域形成变形的差θ大的区域80c。
该区域80a、80b、80c的分布根据前窗玻璃2的形状、光路形成零件25、26的规格、外壳22和前窗玻璃2的设计等而不同。即，在由图3的装置结构得到的图6的分布中，在前窗玻璃2的曲率比规定的曲率大的左下的区域和外壳22与前窗玻璃2的距离比显示区域34内的其它区域大的右上的区域的变形的差θ增大。另外，在显示区域34中，在可视为前窗玻璃2较为平坦的中央附近的区域的变形的差θ减小。
在此，为了使以后的说明简化，将变形的差θ小的区域80a称作第一区域。另外，将显示区域34整体称作第二区域。
此外，图6所示的变形的差θ的分布可以通过与图2所示的投影图案24的格子点的数量相对应的位置分辨率得到。因此，如果使用具有更多的格子点的投影图案24，则能够得到具有更细微的位置分辨率的变形的差θ的分布。
[与虚像的变形相对应的显示内容的配置方法的说明]
图7是表示显示于车辆用平视显示装置21的显示内容的一例的图。如图7所示，在车辆用平视显示装置21显示大体分为两类的信息。一类是通过文字传递信息的文字信息96，另一类是通过符号传递信息的符号信息98。
文字信息96有例如车速信息82、距离信息84、音频信息86等。这些文字信息96均是通过数值、文字来传递信息的信息。即，文字信息96因为文字本身具有意思，所以有必要以高的显示品质来显示，以使防止以误读的方式读取的情况。因此，在作为虚像53来显示文字信息96时，显示于左眼看到的虚像53l和右眼看到的虚像53r的变形的差θ(两眼视差)比规定值θth小的区域内为好。假如在左眼看到的虚像53l和右眼看到的虚像53r的变形的差θ(两眼视差)为规定值θth以上的区域显示文字信息96的话，则出现变形或模糊，因此，可能会发生误识别数字或文字的问题。
即，文字信息96显示于车辆用平视显示装置21的显示区域34(第二区域)中的、变形的差θ小于规定值θth的区域、即第一区域80a。
另一方面，符号信息98有例如标识信息88、路径信息90、音频信息92、车辆信息94等。这些符号信息98均是通过符号(图标)来传递信息的信息。这样的图标均是一般化的图标，以驾驶者能够一眼就能够读取其意思的方式进行设计。而且，这些符号信息98显示于左眼看到的虚像53l和右眼看到的虚像53r的变形的差θ大于规定值θth的区域，即使产生一些变形、模糊，也不会导致极端的判读性的恶化。即，符号信息98可显示于车辆用平视显示装置21的显示区域34(第二区域)中的、任意的部位。
图8是表示基于这样的考虑方法来进行显示内容的分区的例子的图。
如图8所示，在显示区域34中，在图6中说明的变形的差θ小于规定值θth的区域即第一区域80a显示文字信息96(车速信息82、距离信息84、音频信息86等)。另一方面，在包含变形的差θ为规定值θth以上的区域、即包含区域80b、80c的显示区域34(第二区域)显示符号信息98(标识信息88、路径信息90、音频信息92、车辆信息94等)。
当然，虽然在第一区域80a能够显示全部的信息为好，但在需要变形的差θ大的区域80b、80c也显示虚像53的情况下，通过在区域80b、80c显示符号信息98来能够实现显示区域34内不会导致视觉识别性恶化的、可靠的显示信息的配置(分区(zoning))。
以下，参照附图对本发明的车辆用平视显示装置的具体的第二实施方式进行说明。
实施例2
图9是表示通过搭载有实施例1中说明的车辆用平视显示装置21的车辆10实际地进行虚像显示的例子的图。此外，图9是表示在车辆用平视显示装置21中所进行虚像显示的显示区域34与驾驶者的视野100重合显示的图。
如图9所示，显示区域34的中央位于与车辆10的行驶车道102重叠的位置，在此处显示作为文字信息96的车速信息82、距离信息84。而且，在显示区域34的周边显示符号信息98。在图9的例子中，在与行驶车道102的端部对应的位置显示标识信息88，在与路肩104对应的位置显示音频信息92。进而，在显示区域34的上缘部显示路径信息90。
通过这样配置(分区)文字信息96和符号信息98，能够使虚像显示的文字信息96和符号信息98同时具有高的视觉识别性。即，如实施例1中所进行的说明那样，显示区域34的中央附近因为虚像的变形、模糊减小，所以通过在该区域显示文字信息96，能够使文字信息具有高的视觉识别性。另外，通过在虚像的变形、模糊增大的、显示区域34的周边显示变形或模糊带来的视觉识别性的恶化小的符号信息98，能够确保符号信息98的视觉识别性。
如以上所说明那样，根据实施例1的车辆用平视显示装置21，在将设置于车辆10的仪表板3内的图像显示部23a的显示图像从仪表板3的开口部29朝向前窗玻璃2(透光性部件)投影并由前窗玻璃2反射而将在视野范围P内能够视觉识别的文字信息96和符号信息98虚像显示时，在从视野范围P观察前窗玻璃2时，文字信息96显示于虚像显示的变形的差θ(两眼视差)小于规定值的第一区域80a，因此，不会导致变形或模糊所引起的文字信息96的视觉识别性的恶化，能够确保高的视觉识别性。
另外，与变形的差θ(两眼视差)的大小无关地，在投影了投影光的显示区域34显示符号信息98。因此，因为在产生超过规定值θth的变形的差θ(两眼视差)的区域80b、80c显示假如即使产生超过规定值θth的变形的差θ也视觉识别性的恶化少的符号信息98，所以可以不取决于所显示的信息的种类而降低虚像53的变形的差θ(两眼视差)导致的视觉识别性的恶化。因此，在车辆用平视显示装置21的显示区域34中能够进行不会导致视觉识别性的恶化的、可靠的显示信息的配置(分区)。
而且，根据实施例1的车辆用平视显示装置21，因为第一区域80a是前窗玻璃2(透光性部件)的平坦的区域，所以能够通过在虚像显示的变形的差θ(两眼视差)小的区域显示文字信息96来确保文字信息的高的视觉识别性。
进而，根据实施例1的车辆用平视显示装置21，因为第一区域80a是从视野范围P观察时与车辆10的行驶车道对应的区域，所以能够通过在驾驶中的视觉识别频率高的区域显示文字信息来确保文字信息的高的视觉识别性。
进而，根据实施例2的车辆用平视显示装置21，在虚像53的变形、模糊小的显示区域34的中央显示变形、模糊导致的视觉识别性的恶化大的文字信息96(车速信息82、距离信息84)，在虚像53的变形、模糊变大的显示区域34的周边显示变形、模糊导致的视觉识别性的恶化小的符号信息98(标识信息88、路径信息90、音频信息92)，因此，能够将文字信息96和符号信息98均以高的视觉识别性进行虚像显示。
此外，实施例1中，虽然对使用车辆10的前窗玻璃2作为透光性部件的例子进行了说明，但作为透光性部件，除前窗玻璃2之外，也可以使用与前窗玻璃2分别设置的具有透光性的反射面板(分体型组合部件)。
以上，通过附图详述了本发明的实施例，但实施例只不过是本发明的示例，因此，本发明并不限于实施例的结构，当然，只要不脱离本发明的宗旨的范围的设计的变更等，也包含在本发明中。
对关联申请的相互参照
本申请基于2014年9月18日在日本国专利局申请的特愿2014-190165主张优先权，其全部的公开完全通过参照而被编入本说明书中。
符号说明
2····前窗玻璃(透光性部件)
21···车辆用平视显示装置
34···显示区域(第二区域)
80a··第一区域
80b、80c··区域
53···虚像
96···文字信息
98···符号信息

Claims (3)

1.一种车辆用平视显示装置，将设置于车辆的仪表板内的图像显示部的显示图像从所述仪表板的开口部朝向透光性部件投影并由所述透光性部件反射而将在视野范围内由左右两眼能够视觉识别的文字信息和符号信息虚像显示，其特征在于，
根据对应所述透光性部件的虚像的显示区域的各部分对作为由左右两眼观察到的虚像的变形的差的两眼视差进行测量，并基于测量的结果而得到的两眼视差的测量值，在从所述视野范围观察所述透光性部件的所述显示区域时，使所述文字信息显示于在所述显示区域的内部虚像显示的两眼视差相对较小的区域。
2.根据权利要求1所述的车辆用平视显示装置，其特征在于，
所述区域是所述透光性部件的平坦的区域。
3.根据权利要求1所述的车辆用平视显示装置，其特征在于，
所述区域是从所述视野范围观察时与车辆的行驶车道对应的区域。
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