JP2018105838A - 情報表示装置及び車両装置 - Google Patents
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Abstract
Description
以下に、一実施形態のHUD装置100について図面を参照して説明する。なお、「HUD」は「ヘッドアップディスプレイ」の略称である。
ところで、ヘッドアップディスプレイの投射方式は、液晶パネル、DMDパネル(デジタルミラーデバイスパネル)、蛍光表示管(VFD)のようなイメージングデバイスで中間像を形成する「パネル方式」と、レーザ光源から射出されたレーザビームを2次元走査デバイスで走査し中間像を形成する「レーザ走査方式」がある。特に後者のレーザ走査方式は、全画面発光の部分的遮光で画像を形成するパネル方式とは違い、各画素に対して発光/非発光を割り当てることができるため、一般に高コントラストの画像を形成することができる。
図2には、HUD装置100の制御系のハードウェア構成を示すブロック図が示されている。HUD装置100の制御系は、図2に示されるように、FPGA600、CPU602、ROM604、RAM606、I/F608、バスライン610、LDドライバ6111、MEMSコントローラ615を備えている。
図3には、HUD装置100の機能を示すブロック図が示されている。HUD装置100は、図3に示されるように、車両情報入力部800、外部情報入力部802、画像データ生成部804及び画像描画部806を備えている。車両情報入力部800には、CAN等から車両の情報(速度、走行距離、対象物の位置、外界の明るさ等の情報)が入力される。外部情報入力部802には、外部ネットワークから車両外部の情報(例えば自動車に搭載されたカーナビからのナビ情報等)が入力される。画像データ生成部804は、車両情報入力部800、外部情報入力部802等から入力される情報に基づいて、描画すべき画像の画像データを生成し、画像描画部806に送信する。画像描画部806は、制御部8060を備え、受信した画像データに応じた画像を描画する。画像データ生成部804及び制御部8060は、FPGA600によって実現される。画像描画部806は、FPGA600に加えて、LDドライバ6111、MEMSコントローラ615、光走査装置10、スクリーン30、凹面ミラー40等によって実現される。
図4には、光源装置11の構成が示されている。光源装置11は、図4に示されるように、単数あるいは複数の発光点を有する複数(例えば3つの)の発光素子111R、111B、111Gを含む。各発光素子は、LD(レーザダイオード)であり、互いに異なる波長λR、λG、λBの光束を放射する。例えばλR=640nm、λG=530nm、λB=445nmである。以下では、発光素子111RをLD111R、発光素子111GをLD111G、発光素子111BをLD111Bとも表記する。LD111R、111G、111Bから放射された波長λR、λG、λBの光束は、対応するカップリングレンズ112R、112G、112Bにより後続の光学系にカップリングされる。カップリングされた光束は、対応するアパーチャ部材113R、113G、113Bにより整形される。各アパーチャ部材の開口形状は、光束の発散角等に応じて円形、楕円形、長方形、正方形等、様々な形状とすることができる。その後、対応するアパーチャ部材で整形された光束は、合成素子115により光路合成される。合成素子115は、プレート状あるいはプリズム状のダイクロイックミラーであり、波長に応じて光束を反射/透過し、1つの光路に合成する。合成された光束は、レンズ119により光偏向器15の反射面に導かれる。レンズ119は、光偏向器15側に凹面が向くメニスカスレンズである。
図5には、光偏向器15の構成が示されている。光偏向器15は、半導体プロセスにて製造された2軸のMEMSスキャナであり、図5に示されるように、反射面を有するミラー150と、α軸方向に並ぶ複数の梁を含み、隣り合う2つの梁が折り返し部を介して蛇行するように接続された一対の蛇行部152とを有する。各蛇行部152の隣り合う2つの梁は、梁A(152a)、梁B(152b)とされ、枠部材154に支持されている。複数の梁には、複数の圧電部材156(例えばPZT)が個別に設けられている。各蛇行部の隣り合う2つの梁の圧電部材に異なる電圧を印加することで、該蛇行部の隣り合う2つの梁が異なる方向に撓み、それが蓄積されて、ミラー150がα軸周り(=垂直方向)に大きな角度で回転することになる。このような構成により、α軸を中心とした垂直方向の光走査が、低電圧で可能となる。一方、β軸を中心とした水平方向では、ミラー150に接続されたトーションバーなどを利用した共振による光走査が行われる。
図8(A)において、符号852はマイクロレンズアレイを示す。マイクロレンズアレイ852は、微細凸レンズ851を配列した微細凸レンズ構造を有する。符号853で示す「画素表示用ビーム」の光束径857は、微細凸レンズ851の大きさよりも小さい。すなわち、微細凸レンズ851の大きさ856は、光束径857よりも大きい。なお、説明中の形態例で、画素表示用ビーム853はレーザ光束であり、光束中心のまわりにガウス分布状の光強度分布をなす。従って、光束径857は、光強度分布における光強度が「1/e2」に低下する光束半径方向距離である。
図8(A)では、光束径857は微細凸レンズ851の大きさ856に等しく描かれているが、光束径857が「微細凸レンズ851の大きさ856」に等しい必要は無い。微細凸レンズ851の大きさ856を食み出さなければよい。
図8(A)において、画素表示用ビーム853は、その全体が1個の微細凸レンズ851に入射し、発散角855をもつ拡散光束854に変換される。なお、「発散角」は、以下において「拡散角」と呼ぶこともある。
図8(A)の状態では、拡散光束854は1つで、干渉する光束が無いので、干渉性ノイズは発生しない。なお、発散角855の大きさは、微細凸レンズ851の形状により適宜設定できる。
図8(B)では、画素表示用ビーム811は、光束径が微細凸レンズの配列ピッチ812の2倍となっており、2個の微細凸レンズ813、814に跨って入射している。この場合、画素表示用ビーム811は、入射する2つの微細凸レンズ813、814により2つの発散光束815、816のように拡散される。2つの発散光束815、816は、領域817において重なり合い、この部分で互いに干渉して干渉性ノイズを発生する。
《案内表示》
HUD装置100において、画像データ生成部804は、運転車等により車両の移動予定のルート(以下では「移動予定ルート」とも呼ぶ)が設定されたカーナビ200(図9参照)から、外部情報入力部802を介して次の曲がり地点(例えば交差点、分岐点等)に関する情報(例えば次の曲がり地点の曲がり方向、地名、次の曲がり地点までの残距離等の情報)を取得し、該情報に基づいて次の曲がり地点に関する案内表示(例えば次の曲がり地点の曲がり方向、地名、次の曲がり地点までの残距離等を示す表示)のデータ(以下では「案内表示データ」とも呼ぶ)を生成し、画像描画部806に送信する。画像描画部806は、受信した案内表示データに基づいて表示エリア内に案内表示を虚像として表示する(図10、図11参照)。なお、「次の曲がり地点までの残距離」とは、移動予定ルート上における車両の現在位置から次の曲がり地点までの距離(道のり)を意味する。
高速走行時において強調表示後通常表示に戻る残距離の具体例:2km、1km、500M、400M、300M
高速走行時において強調表示し続ける残距離200m〜0m
一般走行時において強調表示後通常表示に戻る残距離の具体例:400M、300M、200M、100M
一般走行時において強調表示し続ける残距離の具体例:50M〜0M
なお、以上の残距離の具体例は、カーナビにおける一般的な設定値であり、カーナビのユーザ設定機能によって適宜変更しても良い。
・ナビ情報(次に曲がる交差点までの残距離や方向等)を、ナビゲーションシステムから取得して表示する。
・ナビ表示を煩わしく感じない程度の色/明度、大きさ等で表示(通常表示)し、任意のタイミングで強調表示を行う。
・通常表示は、背景輝度に対して弁別でき、かつ眩しいと感じない輝度で表示することで、煩わしく感じない。
・強調表示は、色、明度、形状、大きさの変化、移動の少なくともひとつを含んだ表示変化とし、背景に対して唯一性のある特徴を持った変化とすることで、ポップアウト(視覚的特徴が単一であり、無意識的に目標刺激が知覚される)現象を引き起こす。
・強調表示を、案内ポイント(次に曲がる交差点等)が近づくに連れて頻度を増加させることで、運転状況に則した必要最低限な表示とすることができる。
・運転手にとってナビ表示は、残距離が短くなるに連れてその重要度が増すため、残距離表示の更新と連動させて強調表示を行うことで、重要度に則した表示となる。
・残距離の更新ポイント(案内ポイントまでの残距離がちょうど○○kmとなる現実世界の路面上での位置)をAR表示することで、車体の移動とともに更新ポイントが前方から後方に流れ、残距離が減っていることを体感的に理解できる。このAR表示が表示エリア内の残距離表示と重なるときに残距離の更新や強調表示を行うことで、残距離減少の知覚→次交差点行動の確認→準備行動(車線変更等)の実施という一連の運転行為に則した表示となる。
Claims (20)
- 車両の移動予定のルートに関連する案内表示を含む情報を表示エリア内に虚像として表示する情報表示装置において、
前記案内表示の特性を可変な制御手段を含むことを特徴とする情報表示装置。 - 前記制御手段は、予め設定されたタイミングで前記特性を変化させることを特徴とする請求項1に記載の情報表示装置。
- 前記制御手段は、前記車両の位置情報を取得する、前記ルートが設定された装置から前記ルートに関連する情報が入力されたタイミングで前記特性を変化させることを特徴とする請求項1に記載の情報表示装置。
- 前記制御手段は、前記装置における、前記車両の位置から前記ルート上における次の曲がり地点までの距離又は前記車両の位置から前記曲がり地点までに要すると推定される時間の更新時に前記特性を変化させることを特徴とする請求項3に記載の情報表示装置。
- 前記制御手段は、少なくとも前記更新時が最後の更新時でない場合に、前記特性を前記更新時の方が該更新時の前後よりも視覚刺激性が強くなるよう変化させることを特徴とする請求項4に記載の情報表示装置。
- 前記制御手段は、前記特性を後の前記更新時ほど視覚刺激性が強くなるよう変化させることを特徴とする請求項4又は5に記載の情報表示装置。
- 前記装置は、前記距離又は前記時間が短くなるほど、連続する2つの前記更新時の時間間隔を短くすることを特徴とする請求項4〜6のいずれか一項に記載の情報表示装置。
- 前記制御手段は、前記特性を最後の前記更新時以後、該更新時の前よりも視覚刺激性が強くなるよう変化させることを特徴とする請求項4〜7のいずれか一項に記載の情報表示装置。
- 前記案内表示は、前記距離又は前記時間を示す情報を含み、
前記制御手段は、前記特性を変化させると同時に前記案内表示の前記距離又は前記時間を示す情報を更新することを特徴とする請求項4〜8のいずれか一項に記載の情報表示装置。 - 前記案内表示を含む情報は、前記車両の移動に伴い前記表示エリア内を前記案内表示に向かって移動する移動情報を含み、
前記制御手段は、前記移動情報が前記案内表示に重なるときに前記特性を変化させることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の情報表示装置。 - 前記ルート上に設置された案内標識の有無を予め検知する検知手段を更に備え、
前記制御手段は、前記検知手段での検知結果に基づいて前記案内標識が目視可能となる直前に前記特性を変化させることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の情報表示装置。 - 前記特性は、前記案内表示の明るさ、色、形状、大きさ、位置の少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の情報表示装置。
- 車両の移動予定のルートに関連する案内表示を含む情報を表示エリア内に虚像として表示する情報表示装置において、
前記案内表示の表示/非表示を切り替え可能な制御手段を含むことを特徴とする情報表示装置。 - 前記制御手段は、予め設定されたタイミングで前記切り替えを行うことを特徴とする請求項13に記載の情報表示装置。
- 前記制御手段は、前記車両の位置情報を取得する、前記ルートが設定された装置から前記ルートに関連する情報が入力されたタイミングで前記切り替えを行うことを特徴とする請求項13に記載の情報表示装置。
- 前記制御手段は、前記装置における、前記車両の位置から前記ルート上における次の曲がり地点までの距離又は前記車両の位置から前記曲がり地点までに要すると推定される時間の更新時に前記案内表示を表示させ、少なくとも前記更新時が最後の前記更新時でない場合に前記更新時の前後で前記案内表示を非表示とすることを特徴とする請求項15に記載の情報表示装置。
- 前記装置は、前記距離又は前記時間が短くなるほど、連続する2つの前記更新時の時間間隔を短くすることを特徴とする請求項16に記載の情報表示装置。
- 前記制御手段は、前記案内表示を最後の前記更新時以後、継続して表示させることを特徴とする請求項16又は17に記載の情報表示装置。
- 前記ルート上に設置された案内標識の有無を予め検知する検知手段を更に備え、
前記制御手段は、前記検知手段での検知結果に基づいて前記案内標識が目視可能となる直前に前記案内表示を非表示から表示に切り替えることを特徴とする請求項13〜18のいずれか一項に記載の情報表示装置。 - 請求項1〜19のいずれか一項に記載の情報表示装置と、
前記情報表示装置が搭載される車両と、を備える車両装置。
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