JP2009063757A

JP2009063757A - ヘッドアップディスプレイ

Info

Publication number: JP2009063757A
Application number: JP2007230543A
Authority: JP
Inventors: Mikio Ishii; 美樹夫石井; Teruo Yoshitomi; 輝雄吉富
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2007-09-05
Filing date: 2007-09-05
Publication date: 2009-03-26
Also published as: EP2034353A1; US20090067058A1

Abstract

【課題】非常にコントラストの高い表示視認性を得ることができ、さらに表示を行わない状態の煩わしさを軽減することができる車両用ヘッドアップディスプレイを提供すること。
【解決手段】表示器１１が発する表示の光を、フロントウインドシールド７の位置付近で別体反射板２によりドライバへ向かって反射させ、ドライバに虚像で表示を行うヘッドアップディスプレイにおいて、別体反射板２の反射面２１を、表示色より暗い背景色にした。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヘッドアップディスプレイの技術分野に属する。

従来のヘッドアップディスプレイでは、インスト内に表示器を埋め込み、フロントウインドシールドまたは別体のコンバイナ上の略透明部分に表示器からの光を反射させ、背景とラップさせてドライバから表示が見える構造にしている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００５−３５４０６号公報（第２−７頁、全図）

しかしながら、従来の車両用ヘッドアップディスプレイにあっては、フロントウインドシールドまたは、コンバイナ上の略透明部分に反射した光は、背景景色とラップして見えるため、背景の明るさ（明暗）、色調等により視認性が大きく変わり、背景が明るい場合や背景色がヘッドアップディスプレイの表示色と同系色の場合は、視認性が低下し、殆ど見えない場合があり、問題であった。

本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、非常にコントラストの高い表示視認性を得ることができ、さらに表示を行わない状態の煩わしさを軽減することができる車両用ヘッドアップディスプレイを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明では、表示手段が発する表示の光を、フロントウインドシールドの位置付近で反射手段によりドライバへ向かって反射させ、ドライバに虚像で表示を行うヘッドアップディスプレイにおいて、反射手段の反射面を、表示色より暗い背景色にした、ことを特徴とする。

よって、本発明にあっては、非常にコントラストの高い表示視認性を得ることができ、さらに表示を行わない状態の煩わしさを軽減することができる。

以下、本発明のヘッドアップディスプレイを実現する実施の形態を、請求項１，２，４，５に係る発明に対応する実施例１と、請求項１，２，３，４，５に係る発明に対応する実施例２に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
図１は実施例１のヘッドアップディスプレイのシステム主要構成の説明図である。
実施例１のヘッドアップディスレイシステムは、ＨＵＤユニット１、別体反射板２、インストパネル３に設けた開口部３１を主要な構成としている。
ＨＵＤユニット１は、図１に示すように、車両の車室側とエンジンルームを仕切る隔壁６より後方で、インストパネル３の前側の内部に設けられている。

この位置は、図１に示すように、メータ４より前方でインストパネル３の内部のダクト５の間となる。
ＨＵＤユニット１は、表示器１１を備えている。表示器１１は、画像を表示し、その輝度により表示を表示光として別体反射板２へ投光する。
具体例としてバックライトを備えた液晶表示を挙げておく。
さらに、ＨＵＤユニット１の表示器１１から別体反射板２への光路を確保するように、インストパネル３の一部には、外部と内部を連通させる開口部３１を設ける。

別体反射板２は、フロントウインドシールド７の車両後方側の車室内に、所定の間隔を空けて、上部に行くに従って車両後方側となるよう傾斜させた反射面を設けたものである。
この別体反射板２は、インストパネル３の上部において、ドライバの運転視界を妨げない程度の大きさ、上端位置で設けるようにする。つまり、通常のハーフミラーを用いるヘッドアップディスプレイとは異なり、透過して運転視界を得るのではなく、運転視界を妨げない位置、大きさで設けるようにする。
そして別体反射板２の反射面２１は、表示器１１が投光して表示する虚像表示の色、明るさ（輝度）に対して、コントラストを強くする方向の色、明るさ（明度）となるものにする。

さらに具体的に説明すると、実施例１では、別体反射板２の反射面２１を、色を黒とし、光の透過率をほぼ０％にし、光の反射率を１０％以下にしている。
そして、表示器１１が投光して表示する虚像表示の色、明るさ（輝度）は、色を白色に近づけたもの、明るさ（輝度）を明るくしたものを設定する。
なお、別体反射板２の構成としては、黒色の板、黒色板の手前に透明板（シート）を設けたもの、透明板の表面に黒メッキを設けたもの、透明板の裏側（車両前方側）に黒塗装（蒸着等）を施したものなどでよい。

図２は実施例１のヘッドアップディスプレイの別体反射板の構造を示す説明図である。
実施例１の別体反射板２では、黒色板２２の手前（車両後方側）に透明板２３を貼り合わせるように設けている。
また、ＨＵＤユニット１の表示器１１は、その表示面の上下方向（車両前後方向）、及び左右方向（車両左右方向）に余裕を持たせた表示にしておく。

作用を説明する。
[コントラストの高い虚像表示作用]
実施例１では、インストパネル３の内部に位置するＨＵＤユニット１の表示器１１から表示光を投光する。この表示光は、略上方に向かって発せられ、インストパネル３に設けた開口部３１を通して別体反射板２の反射面２１で反射される。この別体反射板２の反射面２１で反射された表示光は、ドライバのアイポイントへ向かう。表示光がドライバのアイポイントへ向かうことで光路１００が形成され、別体反射板２の車両前方側に虚像２０が虚像表示される。

ドライバが見る虚像２０の背景には、別体反射板２の反射面２１の黒色で、光の透過率がほぼ０％、光の反射率が１０％以下のものが表示されることになる。
そのため、例えば従来のヘッドアップディスプレイで用いられるハーフミラー（例えば透過率が７０％以上、反射率が２０〜２５％）に比較して、表示と背景のコントトラストは、非常に高いものを得ることができる。

さらに説明する。例えば、透過率が７０％以上、反射率が２０〜２５％の従来のヘッドアップディスプレイでは、背景輝度が１００００(cd/m²)、表示輝度が５０００(cd/m²)のものがある。この場合、輝度のコントラストは、（１００００＋５０００）／１００００＝１．５となる。これに対して実施例１では、別体反射板２の反射面２１が黒い反射面であるため、予め表示の輝度を抑制できるとして大幅に小さい輝度として、背景輝度が５０(cd/m²)、表示輝度が３００(cd/m²)とする。この場合、輝度のコントラストは、（５０＋３００）／５０＝７となり、輝度のみの比較であるが従来より非常に高いコントラストを得ていることがわかる。

実際には、輝度のコントラストに加えて、色彩のコントラストが加わるため、さらに視認性の良好な虚像表示を行うことになる。
すると、従来において、外光が強い場合には、虚像表示の視認性が著しく低下する場合があるが、実施例１のヘッドアップディスプレイでは、外光が強い場合でも背景が暗いものであることにより、運転視界とのコントラストを充分に得て、さらに、この暗い背景に対して表示光が充分なコントラストを有することになる。そのため、外光が強い場合であっても充分な視認性を有するものとなる。
図３に示すのは、実施例１のヘッドアップディスプレイの表示状態の説明図である。
図３に示すように、ドライバが車両前方を運転のために見る際に、別体反射板２は、運転視界を遮ることがなく、また運転視界を狭くすることもない。

また、実施例１のヘッドアップディスプレイでは、別体反射板２の反射面２１の反射率を１０％以下にしているので、別体反射板２及びその近傍は、外光が当たり易いが、インストパネル３の開口部３１やＨＵＤユニット１の内部が見えにくくなる。

さらに、輝度のコントラストを高く得られる実施例１のヘッドアップディスプレイでは、その分、ＨＵＤユニット１の表示器１１の光源電力を低減できる。これはＨＵＤユニット１の表示器１１または表示器１１の光源の負担を軽減できると言うことができ、ＨＵＤユニット１の小型化、低コスト化につながるものである。

[表示面積の抑制による運転視界の確保作用]
実施例１では、ＨＵＤユニット１の表示器１１の表示面の上下左右に余裕を持たせている。
そして、ドライバの見る位置（アイポイント）の上下方向に合わせて、表示器１１の表示位置を移動させる。
また、ドライバの見る位置（アイポイント）により、虚像２０がインストパネル３やステアリングホイール８に蹴られ（表示の欠け）を生じる場合には、表示器１１の表示位置を左右方向に移動させる。
これにより、別体反射板２は反射面２１の面積を少なく抑えることができる。よって、透過しない面であっても運転視界を充分に確保しつつ、虚像表示を行うことができる。そのため、表示しない場合に、目立つことがなく、ドライバに煩わしさを与えることを抑制することができる。

また、実施例１の別体反射板２では、黒色板２２の手前（車両後方側）に透明板２３を貼り合わせるように設けているので、ドライバから見える反射面２１が適度な光沢を備えたものとなり、不使用時の見栄えを良好なものとすることができる。

次に、効果を説明する。
実施例１のヘッドアップディスプレイにあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1)表示器１１が発する表示の光を、フロントウインドシールド７の位置付近で別体反射板２によりドライバへ向かって反射させ、ドライバに虚像で表示を行うヘッドアップディスプレイにおいて、別体反射板２の反射面２１を、表示色より暗い背景色にしたため、非常にコントラストの高い表示視認性を得ることができ、さらに表示を行わない状態の煩わしさを軽減することができる。

(2)別体反射板２は、フロントウインドシールド７と別体に設けられ、反射面２１を暗色系の背景色にしたため、フロントウインドシールドと別体になることにより、透過して見せる必要性や位置の制限を受けないようにして視認性よく表示を行える面積を確保できるようにし、虚像２０の背景を暗色系の背景色にして、非常にコントラストの高い表示視認性を得ることができ、さらに表示を行わない状態の煩わしさを軽減することができる。なお、暗色系について説明を加えておくと、色の明暗に対して、明色系と暗色系に２分した場合の暗色系ということである。

(4)別体反射板２は、反射面２１の透過度を略０％にし、反射面２１の反射率を１０％以下にしたため、ほとんど透過しないことにより、背景色による表示のコントラストを高める作用を相乗的に高めることができ、また、反射面２１の反射率を１０％以下にすることで、インストパネル３の開口部３１やＨＵＤユニット１の内部が見えにくくできる。

(5)表示器１１は、ドライバのアイポイントの位置に合わせて、表示位置を上下左右に変更するよう表示器１１の表示面の上下左右に余裕を持たせた構成にしたため、ドライバのアイポイントによる調整の際には、虚像２０の表示位置を表示器１１の表示面の余裕を用いて調整するようにして、別体反射板２を小型化することができる。

さらに実施例１のヘッドアップディスプレイの作用効果について説明する。実施例１のヘッドアップディスプレイは、従来公報（特開２００５−３５４０６号）に挙げるような従来のヘッドアップディスプレイに対して、本考案の前身として考案されたものに対してさらに改良を行ったものである。
つまり、インストパネル内に表示器を埋め込み、フロントウインドシールド又は別体のコンバイナ上の略半透明の部分に表示器からの光を反射させ、背景とラップさせてドライバから表示が見える構造の従来公報（特開２００５−３５４０６号）に対して、次に説明する考案を行っている。以下、前考案と省略する。

前考案では、インスト内の表示器からの光を、フロントウインドシールドの周縁に設けられる着色したマスキング部の一部拡大した部分に反射させて表示を行った。
通常、このマスキング部は黒い印刷部分であり、背景色を黒い色とすることで、従来より高い視認性を得ることができた。

しかし、前考案では、国内保安基準「窓ガラスの技術基準」から、マスキング部を一部拡大することに高さ方向の制限があり、充分な表示範囲を得ることが実質的に困難であった。また、フロントウインドシールドの基端部にＨＵＤユニットを配置することは、車両、特に車内とエンジンルームを遮る隔壁への影響が大きいものであった。

実施例１のヘッドアップディスプレイでは、フロントウインドシールドのマスキング部で反射させた表示と同等の高い視認性の効果を得つつ、表示の大きさを充分に得られることを実質的に可能にしたものである。この暗色系の反射面は車両前方側の明るさが強いほど表示の背景をコントラスト強く見せることができ、さらに、暗色系の背景が表示光、表示色とのコントラストを強くする（図４参照）。

また、別体反射板２はフロントウインドシールド７と別体になることにより車両後方側へ位置できるため、車両への影響を少なくし、設置を実現できる。そして、フロントウインドシールド７と別体になることにより「窓ガラスの技術基準」の制約を受けず、必要な表示の大きさを得ることができる。

また、実施例１のヘッドアップディスプレイは、表示の大きさを、フロントウインドシールドのマスキング部で反射させた表示より大きくしつつ、運転視界に影響せず、且つ非使用時に煩わしく感じないよう、フロントウインドシールドのマスキング部で反射させた表示を考慮して大きさを設定している。またこのことには反射面が暗色系であることも寄与する。
そのため、高視認性であることと、煩わしさを感じさせない作用効果は、フロントウインドシールドのマスキング部で反射させた表示と同等に維持される。

さらに、非使用時においては、暗色系で反射率が１０％以下であることは、反射率が７０％以上のハーフミラー、さらに反射率の高い全反射ミラーとは、見栄えの品質がまったくことなるものとなる。インストパネル３には暗色系のものが多く、溶け込むように見えることでインストパネル３のデザイン性を生かすことができるからである。
また、この反射率の違いは、外光により開口部３１の内部をドライバに見せにくくすることになり、非使用時の品質を高めることになる。

実施例２のヘッドアップディスプレイは、白黒方向を明度Ｌ、緑赤方向を色度ａ、青黄方向を色度ｂとした場合に、前記反射面の明度Ｌを２５以下とした例である。
構成を説明する。
実施例２のヘッドアップディスプレイでは、別体反射板２の反射面２１の色を以下のようにする。
図４は実施例２の別体反射板の反射面の色の設定の説明図である。
図４に示す色の設定はＬ＊ａ＊ｂ＊表色系と呼ばれるものであり、白黒方向に設定されたＬ軸（Ｌ＊）、緑赤方向に設定されたａ軸（ａ＊）、青黄方向に設定されたｂ軸（ｂ＊）の３軸が、xyzの直交する３軸と同様に設定され、Ｌ軸を明度、ａ軸、ｂ軸を色度とする。明度は、０から１００までの値を取り、０が最も黒い色であり、１００が最も白い色である。そして値、５０でａ軸、ｂ軸と直交する。

ａ軸は、中央の値を０とし、この値０でｂ軸、Ｌ軸と直交する。そして、プラス側の値になるにつれて赤方向となり、マイナス側の値になるにつれて緑方向となる。
ｂ軸は、中央の値を０とし、この値０でａ軸、Ｌ軸と直交する。そして、プラス側の値になるにつれて黄方向となり、マイナス側の値になるにつれて青方向となる。
そして、別体反射板２の反射面２１を、Ｌａｂの色空間におけるＬの値で、２５以下にする。さらに、表示器１１による投光で表示される表示色は、このＬ値が２５を越える値でなるべく高いＬ値となるようにする。

図５は実施例２の別体反射板の構造を示す説明図である。
実施例２の別体反射板２では、透明板２３の裏面（車両前方側）に黒色の塗装を施し、黒色塗装部分２４を設ける構成にしている。
その他構成は実施例１と同様であるので説明を省略する。

作用を説明する。
[コントラストの高い虚像表示作用]
実施例２では、色の白黒方向を示すＬ軸により明度を設定し、この０〜１００で表現される明度Ｌを２５以下にしている。明度Ｌの２５以下では、色度ａ，ｂとしてどのような色が選択されていても、非常に黒色に近い状態となっており、表示として明るい配色の表示を行った部分に対しては、この明度Ｌの値の差がコントラストに対応するため、高いコントラストを有することになる。そのため、非常に高い視認性を得る。

また、実施例２の別体反射板２では、透明板２３の裏面（車両前方側）に黒色の塗装を施し、黒色塗装部分２４を設けているため、コストを抑制して別体反射板２を構成する。そして、透明板２３により反射面２１に光沢を持たせることができ、非使用時の見栄えをよくする。さらに、透明板２３に黒色の塗装を施し黒色塗装部分２４を設ける構造は、適度な透過率を持たせることが容易に行える。
そのため、インストパネル３のデザイン性などから、わずかに透過率を有する、例えば透過率１０％以下にする構成としたい場合には、容易にコストの増加なく行うことができる。

効果を説明する。
実施例２のヘッドアップディスプレイにあっては、上記(1),(2)に加えて、以下の効果を有する。
(3)別体反射板２の反射面２１は、白黒方向を明度Ｌ、緑赤方向を色度ａ、青黄方向を色度ｂとした場合に、反射面２１の明度Ｌを２５以下としたため、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系における明度Ｌの差を背景となる反射面２１と表示との間に設けることにより、コントラストを高め、高い表示視認性を得ることができ、表示を行わない状態の煩わしさを軽減することができる。

以上、本発明のヘッドアップディスプレイを実施例１、実施例２に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

例えば、実施例１、２では、別体反射板２の構造例として、黒色の板、黒色板の手前に透明板（シート）を設けたもの、透明板の表面に黒メッキを設けたもの、透明板の裏側（車両前方側）に黒塗装（蒸着等）を施したものを挙げたが、他の構成によるものであってもよい。

実施例１のヘッドアップディスプレイのシステム主要構成の説明図である。実施例１のヘッドアップディスプレイの別体反射板の構造を示す説明図である。実施例１のヘッドアップディスプレイの表示状態の説明図である。実施例２の別体反射板の反射面の色の設定の説明図である。実施例２の別体反射板の構造を示す説明図である。

符号の説明

１ＨＵＤユニット
２別体反射板
２１反射面
２２黒色板
２３透明板
２４黒色塗装部分
３インストパネル
３１開口部
４メータ
５ダクト
６隔壁
７フロントウインドシールド
８ステアリングホイール
１１表示器
２０虚像
１００光路
ａ色度
ｂ色度
Ｌ明度

Claims

表示手段が発する表示の光を、フロントウインドシールドの位置付近で反射手段によりドライバへ向かって反射させ、ドライバに虚像で表示を行うヘッドアップディスプレイにおいて、
反射手段の反射面を、表示色より暗い背景色にした、ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ。
請求項１に記載のヘッドアップディスプレイにおいて、
前記反射手段は、フロントウインドシールドと別体に設けられ、前記反射面を暗色系の背景色にした、ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ。
請求項１又は請求項２に記載のヘッドアップディスプレイにおいて、
前記反射手段は、白黒方向を明度Ｌ、緑赤方向を色度ａ、青黄方向を色度ｂとした場合に、前記反射面の明度Ｌを２５以下とした、ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ。
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のヘッドアップディスプレイにおいて、
前記反射手段は、前記反射面の透過度を略０％にし、前記反射面の反射率を１０％以下にした、ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ。
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のヘッドアップディスプレイにおいて、
前記表示手段は、ドライバのアイポイントの位置に合わせて、表示位置を上下左右に変更する表示位置変更手段を備えた、ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ。