JP2017181786A - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】立体的に表示された複数の虚像を視認者により確実に認識させることができ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、第１の表示領域Ａ１に第１の虚像Ｖ１を表示し、運転者Ｅから見て第１の表示領域Ａ１より近傍に位置する第２の表示領域Ａ２に第２の虚像Ｖ２を表示するヘッドアップディスプレイ装置１００であって、ヘッドアップディスプレイ装置１００の電源がオン又はオフされる際、第１の虚像Ｖ１と第２の虚像Ｖ２のうち一方の虚像を表示し、その後、第１の虚像Ｖ１と第２の虚像Ｖ２のうち他方の虚像を表示する演出を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、ヘッドアップディスプレイ装置に関する。

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、表示器から２つのスクリーンのそれぞれに表示光を出射し、スクリーン上に表示された画像に対応する虚像のそれぞれを、凹面鏡などから構成される光学系を介してウインドシールドに表示し、車両を運転する運転者に視認させるものである。このヘッドアップディスプレイ装置は、それぞれの虚像を運転者からの距離が異なる位置に表示することで、奥行感のある立体的な表示を実現することができる。

特開２０１３−８３６７５号公報

ところで、例えば、上記ヘッドアップディスプレイ装置が搭載された車両を初めて運転するときに、運転者が立体的に表示される２つの虚像であることを前提に虚像を視認しないため、２つの虚像に含まれる情報を有効に認識することが困難となる。一例としては、上記ヘッドアップディスプレイ装置は虚像として路面に関連づけた方向に記号を表示したにも関わらず、運転者は誤って路面と関連付けずに当該記号を認識することで、虚像に係る情報が適切に運転者に伝わらないおそれがある。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、立体的に表示された複数の虚像を視認者により確実に認識させることができ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。

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、
第１の表示領域に第１の虚像を表示し、視認者から見て前記第１の表示領域より近傍に位置する第２の表示領域に第２の虚像を表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
ヘッドアップディスプレイ装置の電源がオンまたはオフされる際、前記第１の虚像と前記第２の虚像のうち一方の虚像を表示し、その後、前記第１の虚像と前記第２の虚像のうち他方の虚像を表示する演出を行う。

本発明によれば、立体的に表示された複数の虚像を視認者により確実に認識させることができるヘッドアップディスプレイ装置を提供できる。

一実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の構成を示す概略図である。 一実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の、運転開始時の表示処理のフローチャートを示す図である。 一実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の、運転終了時の表示処理のフローチャートを示す図である。 一実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の、運転開始時の表示処理に際して、運転者に表示する虚像を説明するための図である。 一実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の、一点透視図法を用いて生成された虚像を説明するための図である。 一実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の、運転終了時の表示処理に際して、運転者に表示する虚像を説明するための図である。 変形例に係るヘッドアップディスプレイ装置の、運転者に表示する虚像を説明するための図である。 変形例に係るヘッドアップディスプレイ装置で表示する動画像を説明するための図である。

以下、本発明の一実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置（以下、「ＨＵＤ装置」と称する。）について、添付図面を参照しながら説明する。

本実施形態に係るＨＵＤ装置１００は、自動車などの車両に搭載されるものである。図１に示すように、ＨＵＤ装置１００は、筐体１１０と、表示器１２０と、フォールドミラー１３０と、結像位置調整ミラー１４０と、第１のスクリーン１５０と、第２スクリーン１６０と、平面鏡１７０と、凹面鏡１８０と、制御部１９０と、を備える。

このＨＵＤ装置１００では、表示器１２０から表示光Ｌ１、Ｌ２が、フォールドミラー１３０、結像位置調整ミラー１４０を介して第１のスクリーン１５０、第２のスクリーン１６０へ出射される。これらの表示光Ｌ１、Ｌ２が第１のスクリーン１５０、第２のスクリーン１６０に入射することで、それぞれ表示画像が表示され、表示画像のそれぞれに対応する表示光Ｎ１、Ｎ２が出射し、平面鏡１７０、凹面鏡１８０で順次反射される。そして、凹面鏡１７０で反射された表示光Ｎ１、Ｎ２は、車両のフロントガラス２００へ照射される。これにより、視認者（主に運転者Ｅ）は、表示光Ｎ１により形成される第１の虚像Ｖ１と、表示光Ｎ２により形成される第２の虚像Ｖ２と、を視認できる。第１の虚像Ｖ１は、運転者Ｅから見て遠方の、路面に沿う水平方向に伸びる第１の表示領域Ａ１に形成される。本実施の形態では、第１の表示領域Ａ１は運転者Ｅから見て開口部が下方を向く凹状に形成されている。例えば、ＨＵＤ装置１００は、第１の表示領域Ａ１に第１の虚像Ｖ１として路面に沿う矢印を表示することで運転者にナビゲーション情報を提供する。第２の虚像Ｖ２は、運転者Ｅから見て第１の虚像Ｖ１より近傍に位置し、運転者Ｅの視線方向に対して垂直方向に延びる第２の表示領域Ａ２に形成される。本実施の形態では、第２の表示領域Ａ２は、第１の表示領域Ａ１の欠落した部分に対応する長方形をなすように形成されている。例えば、ＨＵＤ装置１００は、第２の表示領域Ａ２に第２の虚像Ｖ２として車速等の車両情報を表示する。

筐体１１０は、箱状であり、各種部材を収納する。筐体１１０は、例えば黒色の合成樹脂から形成されている。筐体１１０の周壁の一部には、表示光Ｎ１、Ｎ２を筐体１１０の内側から外側へ通過させるための開口部１１１が設けられている。この開口部１１１は、透光性のカバー１１２で覆われている。

表示光Ｌ１、Ｌ２をそれぞれ第１のスクリーン１５０、第２のスクリーン１６０へ出射する表示器１２０は、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ Ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）、ＬＣＯＳ（登録商標：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｎ Ｓｉｌｌｉｃｏｎ）など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。この表示器１２０は、制御部１９０から入力される制御信号により、２つの表示画像に対応する表示光Ｌ１、Ｌ２をフォールドミラー２２へ出射する。

フォールドミラー１３０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平面鏡から構成され、表示器１２０から出射された表示光Ｌ１、Ｌ２を結像位置調整ミラー１４０へ反射する。

結像位置調整ミラー１４０は、表示光Ｌ１を反射する第１の反射面１４１と、表示光Ｌ２を反射する第２の反射面１４２と、を有する。第１の反射面１４１は、結像位置調整ミラー１４０の厚さ方向に突出した曲面状の形状を有し、第２の反射面１４２は、平坦な形状を有する。この結像位置調整ミラー１４０は、合成樹脂やガラスから形成され、第１の反射面１４１に対応する部分が曲面状であり、第２の反射面１４２に対応する部分が平坦である基材の一表面に金属の反射膜が形成されたものである。表示光Ｌ１、Ｌ２がこの結像位置調整ミラー１４０により反射されることにより、表示器１２０から表示光Ｌ１の結像位置までの光路長が、表示器１２０から表示光Ｌ２の結像位置までの光路長よりも長くなる。

第１のスクリーン１５０と第２のスクリーン１６０は、ホログラフィックディフューザ、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。表示器１２０から第１のスクリーン１５０の一面側に表示光Ｌ１が入射すると、その他面側に表示画像が表示される。また、表示器１２０から第２のスクリーン１６０の一面側に表示光Ｌ２が入射すると、その他面側に表示画像が表示される。第１のスクリーン１５０の上記他面側から出射される表示画像に対応する表示光Ｎ１は、平面鏡１７０に向けて出射される。また、第２のスクリーン１６０の上記他面側から出射される表示画像に対応する表示光Ｎ２も、平面鏡１７０に向けて出射される。

平面鏡１７０は、第１のスクリーン１５０から入射した表示光Ｎ１と第２のスクリーン１６０から入射した表示光Ｎ２を、凹面鏡１８０へ反射する。この平面鏡１７０は、合成樹脂やガラス等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たものである。

凹面鏡１８０は、２つの表示光Ｎ１、Ｎ２をフロントガラス２００へ向けて反射する。この凹面鏡１８０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たものである。平面鏡１７０と凹面鏡１８０は、２つの表示光Ｎ１、Ｎ２をフロントガラス２００へ導く光学系を構成している。

制御部１９０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などを備え、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、車両の運転開始時または運転終了時の、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。

次に、ＨＵＤ装置１００のオープニング処理及びエンディング処理について、図２〜図５を参照しつつ説明する。

まず、図２のフローチャートに示す、車両の運転開始時に行われるオープニング処理に係る演出について説明する。車両のイグニッションがオンされると、ＨＵＤ装置１００の電源がオンとなり、ＨＵＤ装置１００はオープニング処理を開始する。ＨＵＤ装置１００の電源オンに伴って、制御部１９０は、表示器１２０を制御して、第１の表示領域Ａ１に、図４（ａ）および図５に例示する第１の虚像Ｖ１ａを表示する（ステップＳ１１）。この第１の虚像Ｖ１ａは、透視図法を用いて生成された線を含む虚像であり、運転者Ｅに、第１の表示領域Ａ１に表示される虚像が奥行感を有して立体的であること、より具体的には運転者Ｅから見て上方に向かうにつれて遠ざかるように傾斜していることを強調するための虚像である。この第１の虚像Ｖ１ａは、背景画像が有色であってもよいし、無色であってもよい。

虚像Ｖ１ａを表示してから所定時間経過後、制御部１９０は、図４（ｂ）に示すように、第１の虚像Ｖ１ａの表示を解除する（ステップＳ１２）。そして、制御部１９０は、第２の表示領域Ａ２に、図４（ｃ）に例示する第２の虚像Ｖ２を表示する（ステップＳ１３）。この第２の虚像Ｖ２は、例えば、第２の表示領域Ａ２の全範囲に亘って表示される有色の背景画像である。

第２の虚像Ｖ２を表示してから所定時間経過後、制御部１９０は、第１の表示領域Ａ１に、図４（ｄ）に例示する第１の虚像Ｖ１ｂを表示する（ステップＳ１４）。この第１の虚像Ｖ１ｂは、例えば、第１の表示領域Ａ１の全範囲に亘って表示される有色の背景画像である。

虚像Ｖ１ｂを表示してから所定時間経過後、第１の虚像Ｖ１ｂおよび第２の虚像Ｖ２の表示を解除する（ステップＳ１５）。以上が、車両の運転開始時におけるＨＵＤ装置１００のオープニング処理に係る演出である。

次に、車両の運転終了時におけるＨＵＤ装置１００のエンディング処理に係る演出について、図３のフローチャートを参照しつつ説明する。制御部１９０は、車両のイグニッションがオフになると、図６（ａ）に例示するように、第１の表示領域Ａ１に第１の虚像Ｖ１ｂを表示する（ステップＳ２１）。

第１の虚像Ｖ１ｂを表示してから所定時間経過後、制御部１９０は、図６（ｂ）に例示するように、第２の表示領域Ａ２に第２の虚像Ｖ２を表示する（ステップＳ２２）。この際、制御部１９０は、第１の虚像Ｖ１ｂを表示した状態を維持することで、第１の虚像Ｖ１ｂ及び第２の虚像Ｖ２を同時に表示する。

第２の虚像Ｖ２を表示してから所定時間経過後、制御部１９０は、第１の虚像Ｖ１ｂ、第２の虚像Ｖ２の表示輝度を徐々に下げ、最終的に、第１の虚像Ｖ１ｂ、第２の虚像Ｖ２の表示を解除する（ステップＳ２３）。

以上、本発明の一実施形態について説明した。

本実施の形態に係るＨＵＤ装置１００は、車両の運転開始時または運転終了時に、第１の表示領域Ａ１に虚像Ｖ１ｂを表示し、その後、第２の表示領域Ａ２に虚像Ｖ２を表示することで、第１の表示領域Ａ１と第２の表示領域Ａ２の位置関係や傾き等の表示態様を強調する。これによって、運転者Ｅは第１の表示領域Ａ１と第２の表示領域Ａ２の表示態様を無意識に認識することができ、運転中に表示される虚像Ｖ１、Ｖ２を適切に認識することができる。特に、ＨＵＤ装置１００は、第１の表示領域Ａ１が、運転者Ｅから見て路面に沿う水平方向に延びていることを強調する。これによって運転者Ｅは第１の表示領域Ａ１に表示される虚像が立体的であることを認識しやすくなり、運転中に虚像に係る情報がより適切に運転者Ｅに伝えられる。

また、本実施の形態に係るＨＵＤ装置１００は、車両の運転開始時に、透視図法を用いて生成された線を含む第１の虚像Ｖ１ａを第１の表示領域Ａ１に表示し、これにより運転者Ｅに第１の表示領域Ａ１が路面に沿う水平方向に伸びていることを強調する。これによって運転者Ｅは、第１の表示領域Ａ１に表示される虚像が立体的であることを認識しやすくなる。

また、本実施の形態に係るＨＵＤ装置１００は、一旦第１の虚像Ｖ１ａを表示して（ステップＳ１１）、その第１の虚像Ｖ１ａの表示を解除した後（ステップＳ１２）、第２の虚像Ｖ２を表示する（ステップＳ１３）。これにより、第１の表示領域Ａ１と第２の表示領域Ａ２が空間的に異なる領域に形成されることを運転者Ｅに強調する。従って、運転者Ｅは、別々の表示領域に虚像が表示されていることを認識しやすくなる。

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。

本実施の形態に係るＨＵＤ装置１００は、第１の虚像Ｖ１ｂ、第２の虚像Ｖ２を表示する際、予め定められた初期値から徐々に変化するように、それぞれの表示輝度を変化させてもよい。ＨＵＤ装置１００は、例えば、ステップＳ１１、Ｓ２１において、第１の虚像Ｖ１ａ、Ｖ１ｂの表示輝度を徐々に大きく又は小さくし、一定時間経過後に第１の虚像Ｖ１ａ、Ｖ１ｂの表示を解除するように制御してもよい。同様に、ＨＵＤ装置１００は、例えば、ステップＳ１３、Ｓ２２において、第２の虚像Ｖ２の表示輝度を徐々に大きく又は小さくし、一定時間経過後に第１の虚像Ｖ１ａ、Ｖ１ｂの表示を解除するように制御してもよい。また、ＨＵＤ装置１００は、それぞれの虚像Ｖ１ａ、Ｖ１ｂ、Ｖ２の表示輝度を変化させず一定に保ってもよい。

本実施の形態に係るＨＵＤ装置１００において、第１の虚像Ｖ１ａ、Ｖ１ｂ、第２の虚像Ｖ２が互いに異なる色合いであってもよい。

本実施の形態に係るＨＵＤ装置１００において、図７に例示するように、第１の虚像Ｖ１ｂ、第２の虚像Ｖ２に、運転者Ｅからの距離を示す情報が含まれていてもよい。運転者Ｅは、この距離を示す情報を見て、第１の虚像Ｖ１ｂおよび第２の虚像Ｖ２の位置関係および第１の虚像Ｖ１ｂの傾きを認識することができる。例えば、ＨＵＤ装置１００は、第１の虚像Ｖ１ｂにおける下方に突出する一対の端部に運転者Ｅから第１の虚像Ｖ１ｂの一対の端部までの距離（本例では３ｍ）を表示し、第１の虚像Ｖ１ｂの中央に運転者Ｅから第１の虚像Ｖ１ｂの中央までの距離（本例では７ｍ）を表示する。また、ＨＵＤ装置１００は、第２の虚像Ｖ２に運転者Ｅから第２の虚像Ｖ２までの距離（本例では２ｍ）を表示する。

本実施の形態に係るエンディング処理において、第１の虚像Ｖ１ｂを表示してから（ステップＳ２１）第２の虚像Ｖ２を表示したが（ステップＳ２２）、ステップの順序は逆でもよく、第２の虚像Ｖ２を表示してから第１の虚像Ｖ１ｂを表示してもよい。同様に、オープニング処理において、第１の虚像Ｖ１ａを表示してから（ステップＳ１１）第２の虚像Ｖ２を表示したが（ステップＳ１２）、ステップの順序は逆でもよく、第２の虚像Ｖ２を表示してから第１の虚像Ｖ１ａ、Ｖ１ｂを表示してもよい。
また、ＨＵＤ装置１００は、オープニング処理又はエンディング処理の開始と同時に
第１の虚像Ｖ１ａ、Ｖ１ｂ及び第２の虚像Ｖ２を同時に表示した後、ステップＳ１１、Ｓ２１の処理を行ってもよい。

本実施の形態に係るＨＵＤ装置１００は、透視図法を用いて生成された線を含む第１の虚像Ｖ１ａを、動画像として表示してもよい。例えば、図８（ａ）〜図８（ｃ）に例示するように、第１の表示領域Ａ１の下端（手前側）から上端（奥側）へ徐々に延びるように、虚像Ｖ１ａの表示演出を行ってもよい。

本実施の形態において、オープニング処理は、図３のフローチャートに示すエンディング処理と同様の処理でもよい。また、本実施の形態に係るエンディング処理は、図２のフローチャートに示すオープニング処理と同様の処理でもよい。あるいは、いずれか一方の処理を省略してもよい。また、オープニング処理又はエンディング処理は複数回繰り返されてもよい。

本実施の形態において、ＨＵＤ装置１００は、ステップＳ１１で透視図法を用いて生成された線を含む第１の虚像Ｖ１ａを表示する例によって説明したが、これに限らず、例えばステップＳ１１で背景画像からなる第１の虚像Ｖ１ｂを表示してもよい。また、ＨＵＤ装置１００は、ステップＳ１２で第１の虚像Ｖ１ａの表示を解除していたが、ステップＳ１２を省略してもよい。

本実施の形態において、第１の虚像Ｖ１ｂおよび第２の虚像Ｖ２は、それぞれの表示領域の全範囲に亘って表示される有色の背景画像である例によって説明したが、これに限らず、例えば、それぞれの表示領域の枠を示すフレーム画像であってもよい。

本実施の形態において、ＨＵＤ装置１００は１つの表示器１２０を備える例によって説明したが、これに限らず、例えば、表示器１２０を２つ以上備えてもよい。例えば、２つの表示器１２０を備えるＨＵＤ装置１００は、運転者から見て重なりつつ傾きの異なる２つの虚像を表示してもよい。この場合でも、ＨＵＤ装置１００は、本実施の実施形態と同様にオープニング処理又はエンディング処理を行う。

本実施の形態において、ＨＵＤ装置１００は、オープニング処理又はエンディング処理の際、その処理中である旨を示す文字、図形又は記号若しくはそれらの動画像を虚像Ｖ１ａ、Ｖ１ａ、Ｖ２に含ませてもよい。

１００ ヘッドアップディスプレイ装置（ＨＵＤ装置）
１１０ 筐体
１２０ 表示器
１３０ フォールドミラー
１４０ 結像位置調整ミラー
１５０ 第１のスクリーン
１６０ 第２のスクリーン
１７０ 平面鏡
１８０ 凹面鏡
１９０ 制御部
２００ フロントガラス
Ａ１ 第１の表示領域
Ａ２ 第２の表示領域
Ｖ１ａ、Ｖ１ｂ、Ｖ２ 虚像
Ｌ１、Ｌ２、Ｎ１、Ｎ２ 表示光
Ｅ 運転者

Claims (9)

1. 第１の表示領域に第１の虚像を表示し、視認者から見て前記第１の表示領域より近傍に位置する第２の表示領域に第２の虚像を表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
   ヘッドアップディスプレイ装置の電源がオンまたはオフされる際、前記第１の虚像と前記第２の虚像のうち一方の虚像を表示し、その後、前記第１の虚像と前記第２の虚像のうち他方の虚像を表示する演出を行う、
   ヘッドアップディスプレイ装置。
2. ヘッドアップディスプレイ装置の電源がオンまたはオフされる際、前記一方の虚像を表示し、前記一方の虚像の表示を解除した後、前記他方の虚像を表示する演出を行う、
   請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
3. 前記演出において、前記一方および前記他方の虚像として前記第１の表示領域および前記第２の表示領域の全域に亘る背景画像を含む虚像を表示する、
   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。
4. 前記演出において、前記一方の虚像および前記他方の虚像を互いに異なる色合いに設定する、
   請求項１から３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。
5. 前記演出において、前記一方の虚像および前記他方の虚像の表示輝度を時間の経過とともに高く設定する、
   請求項１から４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。
6. 前記演出において、前記一方の虚像および前記他方の虚像に前記視認者から前記一方の虚像および前記他方の虚像までの距離を示す情報を含ませる、
   請求項１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。
7. 前記第１の虚像は、前記視認者から見て上方に向かうにつれて遠ざかるように傾斜しており、
   前記演出において、前記第１の虚像として、透視図法を用いて生成された線または図形を表示する、
   請求項１から６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。
8. 前記演出において、前記第１の虚像として、前記透視図法を用いて生成された線または図形を動画像として表示する、
   請求項７に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
9. 前記演出において、前記ヘッドアップディスプレイ装置の電源がオフされる際、前記一方および前記他方の虚像の表示輝度を時間の経過とともに低く設定する、
   請求項１から８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。

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