JP2018118580A

JP2018118580A - 車両用表示装置

Info

Publication number: JP2018118580A
Application number: JP2017010423A
Authority: JP
Inventors: 公宏土岐; Kimihiro Toki
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2017-01-24
Filing date: 2017-01-24
Publication date: 2018-08-02
Also published as: WO2018139139A1; US10754153B2; US20190339519A1

Abstract

【課題】表示画像の視認性を確保する車両用表示装置の提供。【解決手段】車両用表示装置５は、フロントウインドシールド２１を挟んだ視認領域７との第一共役位置Ｐ１に形成した表示画像５６を、フロントウインドシールド２１を挟んだ外界センサ５３との第二共役位置Ｐ２に結像させるように、フロントウインドシールド２１へ投影するＨＵＤ５０と、外界センサ５３により検知される現在明るさが許容範囲から上昇側に外れることをフェイル条件として、当該フェイル条件が成立した場合に表示画像５６の虚像表示状態を制御することにより、表示画像５６のうち選択される選択画像の表示輝度をフェイルセーフ輝度まで高めるＨＣＵとを、備える。【選択図】図３

Description

本発明は、表示画像を車室内の視認領域にて視認可能に虚像表示する車両用表示装置に、関する。

従来、車両において外界風景を透過する投影部材へと投影する表示画像を、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：Head-up Display）により形成して結像させる車両用表示装置は、広く知られている。

このような車両用表示装置の一種として特許文献１に開示されるものでは、外界風景である前景の背景色に応じた虚像表示状態の制御により、表示画像の表示色が調整される。具体的には、背景色の補色が警告色でないときには、表示色が当該補色に調整されるようになっている。

特開２０１０−１４９７３４号公報

さて、特許文献１の開示装置では、上述の如く背景色によってはその補色に表示色が調整される。こうした調整の場合、例えば車両が雪道を走行していること等により外界風景の明るさが非常に高くなると、単に背景色の補色で虚像表示されるだけの表示画像については、外界風景に対する表示輝度のコントラストが不足して、視認性の低下するおそれがあった。

本発明は、以上説明した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、表示画像の視認性を確保する車両用表示装置を、提供することにある。

以下、課題を達成するための発明の技術的手段について、説明する。尚、発明の技術的手段を開示する特許請求の範囲及び本欄に記載された括弧内の符号は、後に詳述する実施形態に記載された具体的手段との対応関係を示すものであり、発明の技術的範囲を限定するものではない。

上述の課題を解決するために開示された第一発明は、
外界風景（８）の明るさ（Ｂｐ）を検知する外界センサ（５３）を搭載した車両（２）において、外界風景を透過する投影部材（２１）へ表示画像（５６）を投影することにより、表示画像を車室（２ａ）内の視認領域（７）にて視認可能に虚像表示する車両用表示装置（５）であって、
投影部材を挟んだ視認領域との第一共役位置（Ｐ１）に形成した表示画像を、投影部材を挟んだ外界センサとの第二共役位置（Ｐ２）に結像させるように、投影部材へ投影するＨＵＤ（５０）と、
外界センサにより検知される明るさが許容範囲（ΔＢ）から上昇側に外れることをフェイル条件（Ｆ）として、フェイル条件が成立した場合に表示画像の虚像表示状態を制御することにより、表示画像のうち選択される選択画像（５６ａ，２０５６ａ）の表示輝度をフェイルセーフ輝度（Ｌｆｓ）まで高める表示制御ユニット（５４）とを、備える。

このような第一発明によると、投影部材を挟んだ視認領域との第一共役位置に形成される表示画像は、投影部材を挟んだ外界センサとの第二共役位置に、ＨＵＤによって結像される。これによれば、第一共役位置に形成されて第二共役位置に結像される表示画像の背景部分にて、外界風景の明るさが検知されることになるので、外界風景に対して表示画像のコントラスト不足が懸念されるフェイル条件の成立を、正確に判断し得る。故に、外界風景の明るさが許容範囲から上昇側に外れることでコントラスト不足が懸念される場合を狙って、表示画像としての選択画像の表示輝度をフェイルセーフ輝度まで高めることができるので、選択画像の視認性確保が可能となる。

また、上述の課題を解決するために開示された第二発明は、
外界風景（８）の明るさ（Ｂｐ）を検知する外界センサ（５３）を搭載した車両（２）において、ウインドシールド（２１）の車室（２ａ）内側に配置されて外界風景を透過する投影部材（３０２１）へ表示画像（５６）を投影することにより、表示画像を車室内の視認領域（７）にて視認可能に虚像表示する車両用表示装置（３００５）であって、
投影部材を挟んだ視認領域との第一共役位置（Ｐ１）に形成した表示画像を、ウインドシールドを挟んだ外界センサとの第二共役位置（Ｐ２）に結像させるように、投影部材へ投影するＨＵＤ（３０５０）と、
外界センサにより検知される明るさが許容範囲（ΔＢ）から上昇側に外れることをフェイル条件（Ｆ）として、フェイル条件が成立した場合に表示画像の虚像表示状態を制御することにより、表示画像のうち選択される選択画像（５６ａ）の表示輝度をフェイルセーフ輝度（Ｌｆｓ）まで高める表示制御ユニット（５４）とを、備える。

このような第二発明によると、ウインドシールドの車室内側に配置される投影部材を挟んだ視認領域との第一共役位置に形成される表示画像は、ウインドシールドを挟んだ外界センサとの第二共役位置に、ＨＵＤによって結像される。これによれば、第一共役位置に形成されて第二共役位置に結像される表示画像の背景部分にて、外界風景の明るさが検知されることになるので、外界風景に対して表示画像のコントラスト不足が懸念されるフェイル条件の成立を、正確に判断し得る。故に、外界風景の明るさが許容範囲から上昇側に外れることでコントラスト不足が懸念される場合を狙って、表示画像としての選択画像の表示輝度をフェイルセーフ輝度まで高めることができるので、選択画像の視認性確保が可能となる。

第一実施形態による車両用表示装置を搭載した自車両の車室内を示す内観図である。第一実施形態による車両用表示装置を示すブロック図である。第一実施形態によるＨＵＤの構成を示すブロック図である。第一実施形態による表示画像の虚像表示状態を示す正面図である。第一実施形態による表示画像の虚像表示状態を示す正面図である。第一実施形態による表示制御フローを示すフローチャートである。第一実施形態による表示制御を説明するためのグラフである。第二実施形態による表示画像の虚像表示状態を示す正面図である。第三実施形態による車両用表示装置を搭載した自車両の車室内を示す内観図である。第三実施形態によるＨＵＤの構成を示すブロック図である。図６の変形例による表示制御フローを示すフローチャートである。図７の変形例による表示制御を説明するためのグラフである。図３の変形例によるＨＵＤの構成を示すブロック図である。図３の変形例によるＨＵＤの構成を示すブロック図である。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合わせることができる。

（第一実施形態）
本発明の第一実施形態による運転支援システム１は、図１，２に示すように車両２に搭載される。運転支援システム１は、周辺監視系３、車両制御系４及び車両用表示装置５を含んで構成されている。これらの各要素３，４，５は、例えばＬＡＮ（Local Area Network）等の車内ネットワーク６を介して互いに接続されている。

図２に示すように周辺監視系３は、周辺センサ３０及び周辺監視ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３１を備えている。周辺センサ３０は、例えば車両２の外界において衝突の可能性がある他車両、人工構造物、人間及び動物といった障害物、並びに車両２の外界（即ち車室２ａ外）に存在する速度標識及び各種警告標識といった交通標識等を、検知する。周辺センサ３０は、例えばソナー、レーダ、ＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging / Laser Imaging Detection and Ranging）及びカメラ等のうち、一種類又は複数種類である。

周辺監視ＥＣＵ３１は、プロセッサ及びメモリを有するマイクロコンピュータを主体として構成され、周辺センサ３０と車内ネットワーク６とに接続されている。周辺監視ＥＣＵ３１は、例えば障害物情報及び交通標識情報等を、周辺センサ３０の出力信号に基づき取得する。

車両制御系４は、車両関連センサ４０、乗員関連センサ４１及び車両制御ＥＣＵ４２を備えている。車両関連センサ４０は、車内ネットワーク６に接続されている。車両関連センサ４０は、例えば車両２の運転状態情報、ナビゲーション情報、交通標識情報及び走行環境情報等を取得する。車両関連センサ４０は、例えば車速センサ４０ａ、回転数センサ４０ｂ、舵角センサ、燃料センサ、水温センサ及び通信機等のうち、車速センサ４０ａ及び回転数センサ４０ｂを少なくとも含んだ複数種類である。

乗員関連センサ４１は、車内ネットワーク６に接続されている。乗員関連センサ４１は、車両２の車室２ａ内に搭乗した乗員の状態又は操作を検知する。乗員関連センサ４１は、例えばパワースイッチ４１ａ、表示設定スイッチ、乗員状態モニタ及びターンスイッチ等のうち、パワースイッチ４１ａを少なくとも含んだ一種類又は複数種類である。

ここでパワースイッチ４１ａは、車両２の内燃機関又はモータジェネレータを始動させるために車室２ａ内外にて乗員により操作されることで、当該操作を検知する。パワースイッチ４１ａとしては、例えば乗員による回転操作式及びプッシュ操作式、並びに電子キーによる遠隔操作式等のうち、一種類又は複数種類が採用される。

車両制御ＥＣＵ４２は、プロセッサ及びメモリを有するマイクロコンピュータを主体として構成され、車内ネットワーク６に接続されている。車両制御ＥＣＵ４２は、エンジン制御ＥＣＵ、モータ制御ＥＣＵ、ブレーキ制御ＥＣＵ、ステアリング制御ＥＣＵ及び統合制御ＥＣＵ等のうち、車両２を自動制御可能にする一種類又は複数種類である。

図２に示すように車両用表示装置５は、車室２ａ内にて表示画像５６を虚像表示するために、ＨＵＤ５０及びＨＣＵ（HMI（Human Machine Interface） Control Unit）５４を備えている。

図１，３に示すようにＨＵＤ５０は、車室２ａ内にてインストルメントパネル２２に設置されている。ＨＵＤ５０は、例えば液晶式又はレーザ走査式等のプロジェクタ５１によって画面又はスクリーン等の画像形成面５１ａに、カラーの表示画像５６を形成する。図４，５に示すように表示画像５６は、車速画像５６０、回転数画像５６１、自動制御画像５６２及びナビゲーション画像５６３を少なくとも含んでいる。

ここで車速画像５６０は、車速センサ４０ａからの出力信号に基づく車速情報を、表す。回転数画像５６１は、回転数センサ４０ｂからの出力信号に基づくエンジン回転数情報を、表す。自動制御画像５６２は、車両２の車速及び車間距離を自動制御するアダプティブクルーズ制御（ＡＣＣ：Adaptive Cruise Control）の作動情報と、車両２の走行レーンにおける幅方向位置を自動制御するレーンキーピングアシスト（ＬＫＡ：Lane Keeping Assist）の作動情報とを、表す。ナビゲーション画像５６３は、車両２の予定走行経路を案内するためのナビゲーション情報を、表す。尚、以上の他にも表示画像５６は、例えば交通標識情報、天候情報、路面情報、音楽情報、映像情報及びモバイル通信情報等のうち、一種類又は複数種類を表す画像を、含んでいてもよい。

こうした表示画像５６の表示色については、例えばプロジェクタ５１での各色液晶階調値、又はプロジェクタ５１での各色レーザ光源のレーザ強度等を設定することで、調整可能である。また、表示画像５６の表示輝度については、例えばプロジェクタ５１での各色液晶階調値及び液晶光源輝度のうち少なくとも一方、又はプロジェクタ５１での各色レーザ光源のレーザ強度等を設定することで、調整可能である。ここで、図５の例では白抜き図形で示されるように、表示画像５６の表示色と表示輝度とがそれぞれ白色Ｃｗとフェイルセーフ輝度Ｌｆｓとに調整されている。一方、図４の例では右上がり斜めハッチング付き図形で示されるように、表示画像５６の表示色と表示輝度とがそれぞれ白色Ｃｗ以外の通常色Ｃｎとフェイルセーフ輝度Ｌｆｓよりも低い通常輝度Ｌｎとに調整されている。

このようにしてプロジェクタ５１により形成される表示画像５６は、図１，３に示すように、例えば凹面鏡等の光学系５２を介して車両２のフロントウインドシールド２１へと投影される。このときフロントウインドシールド２１は、透光性ガラスにより形成されることで、車両２の外界にて車室２ａの前方に存在する風景としての外界風景８を、図１の如く透過させる。その結果、フロントウインドシールド２１にて反射した表示画像５６の光束と、同シールド２１を透過した外界風景８からの光束とは、車室２ａ内にて運転席２０上の乗員により知覚される。それにより、フロントウインドシールド２１よりも前方にて結像される表示画像５６の虚像は、図１，４，５の如く外界風景８の一部と重畳する表示領域Ａに表示されることで、図３の如く運転席２０上の視認領域７にて乗員により視認可能となる。

ここで、プロジェクタ５１において表示画像５６を形成する画像形成面５１ａの配置位置は、第一実施形態では「投影部材」に相当するフロントウインドシールド２１を挟んで、視認領域７とは共役の関係にある第一共役位置Ｐ１に、設定されている。これにより、乗員のアイポイント７０が車室２ａ内のうち視認領域７内へと収まる場合に、表示画像５６の虚像表示が実現されるようになっている。

以上の如き構成のＨＵＤ５０は、図１〜３に示すようにさらに外界センサ５３を備えた状態にて、車両２に搭載されている。外界センサ５３は、例えばフォトトランジスタ若しくはフォトダイオード等から構成されている。図３に示すように外界センサ５３は、外界風景８のうち車室２ａよりも前方において自身の検知面５３ｂから設定距離を離間した領域を、検知領域５３ａ（例えば図４，５参照）としている。これにより外界センサ５３は、車室２ａ外の検知領域５３ａにおける照度又は輝度を、外界風景８の明るさとして検知する。

ここで、プロジェクタ５１の画像形成面５１ａから表示画像５６が結像される結像位置は、第一実施形態では「投影部材」に相当するフロントウインドシールド２１を挟んで外界センサ５３の検知面５３ｂとは共役の関係にある第二共役位置Ｐ２に、設定されている。それと共に、表示画像５６が第二共役位置Ｐ２に結像されて図４，５の如く虚像表示される表示領域Ａは、外界センサ５３により明るさ検知される検知領域５３ａの全体を包含するように、調整される。

図２に示すようにＨＣＵ５４は、プロセッサ５４ａ及びメモリ５４ｂを有するマイクロコンピュータを主体として構成され、ＨＵＤ５０と車内ネットワーク６とに接続されている。ＨＣＵ５４は、ＨＵＤ５０による表示画像５６の虚像表示を制御する。このときＨＣＵ５４は、例えばＥＣＵ３１，４２及びセンサ４０，４１により取得又は検知の情報、並びにメモリ５４ｂの記憶情報等に基づき、表示制御を実行する。尚、ＨＣＵ５４のメモリ５４ｂ及び他の各種ＥＣＵのメモリは、例えば半導体メモリ、磁気媒体若しくは光学媒体等といった記憶媒体を、一つ又は複数利用してそれぞれ構成される。

ここでＨＣＵ５４は、予めメモリ５４ｂに記憶された表示画像５６を読み出して、当該ＨＵＤ５０による表示画像５６の虚像表示状態を制御するように、「表示制御ユニット」としての機能を果たす。具体的にＨＣＵ５４は、予めメモリ５４ｂに記憶された表示制御プログラムをプロセッサ５４ａにより実行することで、図６に示す表示制御フローの各ステップを機能的に実現する。尚、この表示制御フローは、パワースイッチ４１ａのオン操作に応じて開始され、同スイッチ４１ａのオフ操作に応じて終了する。また、表示制御フロー中の「Ｓ」とは、各ステップを意味する。さらに、表示制御フローにて虚像表示状態の制御される表示画像５６は、図２に示すＨＵＤ５０若しくは車両２の他の表示要素に内蔵されたメモリ、又は当該内蔵メモリとメモリ５４ｂとの共同により、実現されていてもよい。

図６に示すように表示制御フローのＳ１０１では、外界センサ５３により検知された外界風景８の明るさを、現在明るさＢｐとして取得する。続くＳ１０２では、Ｓ１０１にて取得された現在明るさＢｐが許容範囲ΔＢを上昇側に外れることであるフェイル条件Ｆは、成立したか否かを判定する。このとき、図７に示すように許容範囲ΔＢは、零値以上且つ最低明るさＢｔｈ（例えば輝度換算で２００００ｃｄ／ｍ^２）未満の範囲に、設定される。ここで最低明るさＢｔｈとは、表示画像５６の表示輝度が通常輝度Ｌｎ（例えば６００〜１００００ｃｄ／ｍ^２）ではコントラスト不足になると想定されるときの、外界風景８の明るさである。故にフェイル条件Ｆが成立するとは、図７の矢印αの如く現在明るさＢｐが許容範囲ΔＢを上昇側に外れて、最低明るさＢｔｈ以上になることを、意味する。

Ｓ１０２にて否定判定が下された場合、即ちフェイル条件Ｆが成立していない場合には、図６に示すようにＳ１０３へ移行する。Ｓ１０３では、表示画像５６に少なくとも含まれる車速画像５６０、回転数画像５６１、自動制御画像５６２及びナビゲーション画像５６３を、図４に示すように選択画像５６ａとして選択する。続くＳ１０４では、Ｓ１０３にて選択した選択画像５６ａに関して図４，７に示すように、表示色を通常色Ｃｎに調整すると共に、表示輝度を通常輝度Ｌｎに調整する。このとき通常輝度Ｌｎは、フェイルセーフ輝度Ｌｆｓよりも低い範囲にて、固定値又は変動値に調整される。こうしたＳ１０４の実行後には、図６に示すようにＳ１０１へと戻る。

一方でＳ１０２にて肯定判定が下された場合、即ちフェイル条件Ｆが成立した場合には、Ｓ１０５へ移行する。Ｓ１０５では、表示画像５６に少なくとも含まれる車速画像５６０、回転数画像５６１、自動制御画像５６２及びナビゲーション画像５６３を、図５に示すように選択画像５６ａとして選択する。続くＳ１０６では、Ｓ１０５にて選択した選択画像５６ａに関して図５，７に示すように、表示色を白色Ｃｗに調整すると共に、表示輝度をフェイルセーフ輝度Ｌｆｓに調整する。このときフェイルセーフ輝度Ｌｆｓは、通常輝度Ｌｎよりも高い表示輝度であって、ここでは特に予めＨＵＤ５０に設定された最大輝度（例えば１３０００ｃｄ／ｍ^２）に固定される。これによりＳ１０６では、白色Ｃｗへと強制された表示色の下、表示輝度が最大輝度のフェイルセーフ輝度Ｌｆｓにまで高められることとなる。

こうしたＳ１０６の実行後に移行する図６のＳ１０７では、外界センサ５３により検知された外界風景８の明るさを、現在明るさＢｐとして取得する。続くＳ１０８では、Ｓ１０７にて取得された現在明るさＢｐがフェイル条件Ｆの成立後に許容範囲ΔＢ内へと復帰することである復帰条件Ｒは、成立したか否かを判定する。このとき、図７に示すように許容範囲ΔＢ内への復帰は、現在明るさＢｐが上述の最低明るさＢｔｈよりも暗い側の中間明るさＢｍ以下にまで低下することに、定義される。故に復帰条件Ｒが成立するとは、フェイル条件Ｆの成立後に現在明るさＢｐが最低明るさＢｔｈ未満となって許容範囲ΔＢ内に入るだけでなく、図７の矢印βの如くさらに低下が進んで現在明るさＢｐが中間明るさＢｍに到達することを、意味する。

Ｓ１０８にて否定判定が下された場合、即ち復帰条件Ｒが成立していない場合には、図６に示すようにＳ１０５へ戻る。一方でＳ１０８にて肯定判定が下された場合、即ち復帰条件Ｒが成立した場合には、Ｓ１０９へ移行する。Ｓ１０９では、表示画像５６に少なくとも含まれる車速画像５６０、回転数画像５６１、自動制御画像５６２及びナビゲーション画像５６３を、図４に示すように選択画像５６ａとして選択する。続くＳ１１０では、Ｓ１０９にて選択した選択画像５６ａに関して図４，７に示すように、表示色を通常色Ｃｎに調整すると共に、表示輝度を通常輝度Ｌｎに調整する。これにより、表示色と表示輝度とがそれぞれ通常色Ｃｎと通常輝度Ｌｎとに戻される。こうしたＳ１１０の実行後には、図６に示すようにＳ１０１へと戻る。

（作用効果）
以上説明した第一実施形態の作用効果を、以下に説明する。

第一実施形態によると、フロントウインドシールド２１を挟んだ視認領域７との第一共役位置Ｐ１に形成される表示画像５６は、同シールド２１を挟んだ外界センサ５３との第二共役位置Ｐ２に、ＨＵＤ５０によって結像される。これによれば、第一共役位置Ｐ１に形成されて第二共役位置Ｐ２に結像される表示画像５６の背景部分８ａ（図１，４，５参照）にて、外界風景８の現在明るさＢｐが検知されることになるので、外界風景８に対して表示画像５６のコントラスト不足が懸念されるフェイル条件Ｆの成立を、正確に判断し得る。故に、外界風景８の現在明るさＢｐが許容範囲ΔＢから上昇側に外れることでコントラスト不足が懸念される場合を狙って、表示画像５６としての選択画像５６ａの表示輝度をフェイルセーフ輝度Ｌｆｓまで高めることができるので、選択画像５６ａの視認性確保が可能となる。

また第一実施形態によると、フェイル条件Ｆが成立した場合の選択画像５６ａについては、白色Ｃｗに強制された表示色での表示輝度がフェイルセーフ輝度Ｌｆｓまで高められることで、背景部分８ａでの外界風景８に対するコントラスト不足が生じ難くなる。ここでプロジェクタ５１が液晶式の場合、液晶パネルのカラーフィルタにて光透過率が低下するのを抑えて、第二共役位置Ｐ２に届く光のエネルギーを確保できるので、外界風景８に対してコントラストの高い表示輝度を選択画像５６ａに付与し得る。またプロジェクタ５１がレーザ走査式の場合、各色レーザ光源の出力が制限されるのを抑えて、第二共役位置Ｐ２に届く光のエネルギーを確保できるので、外界風景８に対してコントラストの高い表示輝度を選択画像５６ａに付与し得る。これらのことから、選択画像５６ａの視認性を確保する効果の向上が可能となる。

さらに第一実施形態によると、フェイル条件Ｆが成立した場合の選択画像５６ａについては、フェイルセーフ輝度Ｌｆｓとしての最大輝度まで表示輝度が高められるので、背景部分８ａでの外界風景８に対するコントラスト不足は確実に抑制され得る。故に、選択画像５６ａの視認性を確保する効果の保証が可能となる。

またさらに第一実施形態によると、表示画像５６の背景部分８ａにて外界風景８の現在明るさＢｐが検知されることで、フェイルセーフ輝度Ｌｆｓより低い通常輝度Ｌｎであってもコントラスト不足が解消される復帰条件Ｒの成立を、正確に判断し得る。故に、外界風景８の現在明るさＢｐが許容範囲ΔＢ内へと復帰することでコントラスト不足が解消される場合を狙って、選択画像５６ａの表示輝度を当該通常輝度Ｌｎへと戻すことができる。これによれば、外界風景８の現在明るさＢｐが許容範囲ΔＢ内に低下したにも拘わらず、高いままのフェイルセーフ輝度Ｌｆｓによってコントラストが過多となることで選択画像５６ａの視認性が逆に低下してしまうのを、抑制可能となる。

加えて第一実施形態では、外界センサ５３により検知される外界風景８の現在明るさＢｐがフェイル条件Ｆの成立後に許容範囲ΔＢ内の中間明るさＢｍへ到達すると、復帰条件Ｒが成立する。このとき選択画像５６ａの表示輝度は、フェイルセーフ輝度Ｌｆｓから通常輝度Ｌｎへ戻される。これらによれば、外界風景８の現在明るさＢｐが許容範囲ΔＢから上昇側に外れる場合と許容範囲ΔＢ内に復帰する場合とでは、フェイルセーフ輝度Ｌｆｓと通常輝度Ｌｎとの間での切り替えタイミングに、図７の如きヒステリシスを生じさせ得る。故に、外界風景８の現在明るさＢｐが許容範囲ΔＢ内外の境界周辺（即ち、上述の最低明るさＢｔｈ周辺）で高低する状況下では、選択画像５６ａの表示輝度がフェイルセーフ輝度Ｌｆｓと通常輝度Ｌｎとの間でハンチングして選択画像５６ａの視認性が逆に低下してしまうのを、抑制可能となる。したがって、選択画像５６ａに対しては、表示輝度制御の高いロバスト性の発揮が可能となる。

また加えて第一実施形態によると、外界センサ５３の検知領域５３ａを包含する表示領域Ａでは、ＨＵＤ５０により結像されて虚像表示される表示画像５６の背景部分８ａにて、外界風景８の現在明るさＢｐが検知されることになる。これによれば、コントラスト不足が懸念されるフェイル条件Ｆの成立判断精度を確実に高めることができるので、選択画像５６ａの視認性を確保する効果の保証が可能となる。

（第二実施形態）
本発明の第二実施形態は、第一実施形態の変形例である。図８に示すように第二実施形態では、選択画像２０５６ａの選択態様が第一実施形態とは異なっている。

具体的に、第二実施形態による表示制御フローのＳ１０５では、表示画像５６に少なくとも含まれる車速画像５６０、回転数画像５６１、自動制御画像５６２及びナビゲーション画像５６３のうち、視認優先度の高い一部の画像を選択画像２０５６ａとして選択する。特に図８の例では、乗員にとって視認を優先される選択画像２０５６ａとして、車速画像５６０及び自動制御画像５６２が選択されている。故に、第二実施形態による表示制御フローのＳ１０６では、それら車速画像５６０及び自動制御画像５６２の表示色及び表示輝度が、それぞれ選択画像５６ａの白色Ｃｗ及びフェイルセーフ輝度Ｌｆｓに調整されることとなる。尚、第二実施形態による表示制御フローのＳ１０３，１０９では、第一実施形態と同様、車速画像５６０、回転数画像５６１、自動制御画像５６２及びナビゲーション画像５６３が全て、選択画像５６ａとして選択される。

このような第二実施形態によると、フェイル条件Ｆが成立した場合には、表示画像５６のうち視認優先度の高い一部の画像５６０，５６２が選択画像２０５６ａとして設定されることとなる。これによれば、現在明るさＢｐが許容範囲ΔＢから上昇側に外れた外界風景８を背景部分８ａとする表示画像５６のうち、特に視認優先度の高い選択画像２０５６ａの表示輝度を狙って、視認性確保のためのフェイルセーフ輝度Ｌｆｓに高めることが可能となる。

（第三実施形態）
本発明の第三実施形態は、第一実施形態の変形例である。図９，１０に示すように、第三実施形態による車両用表示装置３００５のＨＵＤ３０５０は、コンバイナ３０２１を備えた状態にて、車両２に搭載されている。このコンバイナ３０２１は、フロントウインドシールド２１の車室２ａ内側にてインストルメントパネル２２上に配置されている。コンバイナ３０２１は、透光性ガラス又は透光性樹脂により形成されることで、フロントウインドシールド２１を透過した外界風景８をさらに透過させる。またコンバイナ３０２１には、ＨＵＤ３０５０のプロジェクタ５１により形成された表示画像５６が、投影される。これらの結果、コンバイナ３０２１にて反射した表示画像５６の光束と、同コンバイナ３０２１を透過した外界風景８からの光束とは、車室２ａ内にて運転席２０上の乗員により知覚される。それにより、コンバイナ３０２１及びフロントウインドシールド２１の双方よりも前方にて結像される表示画像５６の虚像は、図９の如く外界風景８の一部と重畳する表示領域Ａに表示されることで、図１０の如く視認領域７にて乗員により視認可能となる。

ここで、プロジェクタ５１において画像形成面５１ａの配置位置は、第三実施形態では「投影部材」に相当するコンバイナ３０２１を挟んで、視認領域７とは共役の関係にある第一共役位置Ｐ１に、設定されている。一方、プロジェクタ５１の画像形成面５１ａから表示画像５６が結像される結像位置は、第三実施形態では「投影部材」に相当するコンバイナ３０２１よりも前方のフロントウインドシールド２１を挟んで外界センサ５３の検知面５３ｂとは共役の関係にある第二共役位置Ｐ２に、設定されている。即ち、第三実施形態において表示画像５６の結像位置は、「投影部材」に相当するコンバイナ３０２１を検知面５３ｂとの間には挟んでいない。尚、表示画像５６が第二共役位置Ｐ２に結像されて虚像表示される表示領域Ａは、第一実施形態と同様、外界センサ５３により明るさ検知される検知領域５３ａの全体を包含するように、調整される。

このような第三実施形態によると、フロントウインドシールド２１の車室２ａ内側に配置されるコンバイナ３０２１を挟んだ視認領域７との第一共役位置Ｐ１に形成される表示画像５６は、同シールド２１を挟んだ外界センサ５３との第二共役位置Ｐ２に、ＨＵＤ３０５０によって結像される。これによれば、第一共役位置Ｐ１に形成されて第二共役位置Ｐ２に結像される表示画像５６の背景部分８ａ（図９参照）にて、外界風景８の現在明るさＢｐが検知されることになるので、外界風景８に対して表示画像５６のコントラスト不足が懸念されるフェイル条件Ｆの成立を、第一実施形態に準じて正確に判断し得る。故に、外界風景８の現在明るさＢｐが許容範囲ΔＢから上昇側に外れることでコントラスト不足が懸念される場合を狙って、表示画像５６としての選択画像５６ａの表示輝度をフェイルセーフ輝度Ｌｆｓまで高めることができるので、選択画像５６ａの視認性確保が可能となる。

（他の実施形態）
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明は、それらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。

第一〜第三実施形態に関する変形例１では、図１１に示すように表示制御フローのＳ１０６にて、表示輝度がフェイルセーフ輝度Ｌｆｓにまで高められるのであれば、通常色Ｃｎとは異なる又は同一となる白色Ｃｗ以外の設定色に表示色が調整されてもよい。第一〜第三実施形態に関する変形例２では、表示制御フローのＳ１０６にて、予めＨＵＤ５０，３０５０に設定された最大輝度未満のフェイルセーフ輝度Ｌｆｓに、表示輝度が調整されてもよい。

第一〜第三実施形態に関する変形例３では、表示制御フローのＳ１０１にて、先述した最低明るさＢｔｈ以下の範囲に、許容範囲ΔＢが設定されてもよい。かかる変形例３の場合にフェイル条件Ｆが成立するとは、現在明るさＢｐが許容範囲ΔＢを上昇側に外れて最低明るさＢｔｈを超過することを、意味する。

第一〜第三実施形態に関する変形例４では、表示制御フローのＳ１０８にて、フェイル条件Ｆの成立後に現在明るさＢｐが最低明るさＢｔｈ未満又は以下となって許容範囲ΔＢ内に入ると、図１２の矢印γの如く即座に復帰条件Ｒが成立したと判断されてもよい。第一〜第三実施形態に関する変形例５では、表示制御フローのＳ１０８にて、例えばフェイル条件Ｆの成立から設定時間が経過すること等を復帰条件Ｒとして、現在明るさＢｐが許容範囲ΔＢ内には低下していなくても、復帰条件Ｒが成立したと判断されてもよい。

第二実施形態に関する変形例６では、表示制御フローのＳ１０５にて、表示画像５６のうち車速画像５６０と自動制御画像５６２とは異なる種類の画像が、選択画像２０５６ａとして選択されてもよい。第三実施形態に関する変形例７では、表示制御フローのＳ１０５にて、表示画像５６のうち第二実施形態に準じた視認優先度の高い画像が、選択画像５６ａとして選択されてもよい。

第一〜第三実施形態に関する変形例８では、パワースイッチ４１ａ以外の各種スイッチが乗員により物理的に操作された場合に、表示制御フローが開始されてもよい。第一〜第三実施形態に関する変形例９では、車両２の運転状態（例えば自動制御状態等）に応じて、ＨＣＵ５４又は車両制御ＥＣＵ４２がプログラム（即ちソフトウェア）上で機能的に許可した場合に、表示制御フローが開始されてもよい。第一〜第三実施形態に関する変形例１０では、表示制御フローの少なくとも一部のステップが、ＨＣＵ５４により機能的に実現される代わりに、一つ又は複数のＩＣ等によりハードウェア的に実現されてもよい。

第一〜第三実施形態に関する変形例１１では、外界センサ５３がＨＵＤ５０，３０５０とは別に製造されて、例えば図１３に示すルームミラー２３、図１４に示すメータ２４又は他の車載電装品に、車室２ａ内にて備えられていてもよい。第一〜第三実施形態に関する変形例１２では、周辺センサ３０又は車両関連センサ４０（例えば通信機等）が「外界センサ」として利用されていてもよい。

第一〜第三実施形態に関する変形例１３では、外界センサ５３の検知領域５３ａが部分的に表示領域Ａと重なっていてもよい。即ち変形例１３では、検知領域５３ａの一部が表示領域Ａから食み出していてもよい。第一〜第三実施形態に関する変形例１４では、ＨＣＵ５４に加えて又は代えて、車両２の他の表示要素を制御するＥＣＵと、ＥＣＵ３１，４２とのうち一種類又は複数種類が、「表示制御ユニット」として機能していてもよい。

１運転支援システム、２車両、２ａ車室、５，３００５車両用表示装置、７視認領域、８外界風景、２１フロントウインドシールド、５０，３０５０ＨＵＤ、５３外界センサ、５３ａ検知領域、５４ＨＣＵ、５６表示画像、５６ａ，２０５６ａ選択画像、５６０車速画像、５６１回転数画像、５６２自動制御画像、５６３ナビゲーション画像、３０２１コンバイナ、Ａ表示領域、Ｂｍ中間明るさ、Ｂｔｈ最低明るさ、Ｂｐ現在明るさ、ΔＢ許容範囲、Ｃｎ通常色、Ｃｗ白色、Ｆフェイル条件、Ｌｆｓフェイルセーフ輝度、Ｌｎ通常輝度、Ｐ１第一共役位置、Ｐ２第二共役位置、Ｒ復帰条件

Claims

外界風景（８）の明るさ（Ｂｐ）を検知する外界センサ（５３）を搭載した車両（２）において、前記外界風景を透過する投影部材（２１）へ表示画像（５６）を投影することにより、前記表示画像を車室（２ａ）内の視認領域（７）にて視認可能に虚像表示する車両用表示装置（５）であって、
前記投影部材を挟んだ前記視認領域との第一共役位置（Ｐ１）に形成した前記表示画像を、前記投影部材を挟んだ前記外界センサとの第二共役位置（Ｐ２）に結像させるように、前記投影部材へ投影するヘッドアップディスプレイ（５０）と、
前記外界センサにより検知される前記明るさが許容範囲（ΔＢ）から上昇側に外れることをフェイル条件（Ｆ）として、前記フェイル条件が成立した場合に前記表示画像の虚像表示状態を制御することにより、前記表示画像のうち選択される選択画像（５６ａ，２０５６ａ）の表示輝度をフェイルセーフ輝度（Ｌｆｓ）まで高める表示制御ユニット（５４）とを、備える車両用表示装置。
外界風景（８）の明るさ（Ｂｐ）を検知する外界センサ（５３）を搭載した車両（２）において、ウインドシールド（２１）の車室（２ａ）内側に配置されて前記外界風景を透過する投影部材（３０２１）へ表示画像（５６）を投影することにより、前記表示画像を前記車室内の視認領域（７）にて視認可能に虚像表示する車両用表示装置（３００５）であって、
前記投影部材を挟んだ前記視認領域との第一共役位置（Ｐ１）に形成した前記表示画像を、前記ウインドシールドを挟んだ前記外界センサとの第二共役位置（Ｐ２）に結像させるように、前記投影部材へ投影するヘッドアップディスプレイ（３０５０）と、
前記外界センサにより検知される前記明るさが許容範囲（ΔＢ）から上昇側に外れることをフェイル条件（Ｆ）として、前記フェイル条件が成立した場合に前記表示画像の虚像表示状態を制御することにより、前記表示画像のうち選択される選択画像（５６ａ）の表示輝度をフェイルセーフ輝度（Ｌｆｓ）まで高める表示制御ユニット（５４）とを、備える車両用表示装置。
前記フェイル条件が成立した場合に前記表示制御ユニットは、前記選択画像の表示色を白色（Ｃｗ）に強制する請求項１又は２に記載の車両用表示装置。
前記フェイル条件が成立した場合に前記表示制御ユニットは、前記選択画像の表示輝度を前記フェイルセーフ輝度としての最大輝度まで高める請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用表示装置。
前記フェイル条件が成立した場合に前記表示制御ユニットは、前記表示画像のうち視認優先度の高い一部の画像を、前記選択画像に設定する請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両用表示装置。
前記外界センサにより検知される前記明るさが前記フェイル条件の成立後に前記許容範囲内へ復帰することを復帰条件（Ｒ）として、前記復帰条件が成立した場合に前記表示制御ユニットは、前記選択画像の表示輝度を前記フェイルセーフ輝度よりも低い通常輝度（Ｌｎ）へ戻す請求項１〜５のいずれか一項に記載の車両用表示装置。
前記表示制御ユニットは、前記外界センサにより検知される前記明るさが前記フェイル条件の成立後に前記許容範囲内の中間明るさ（Ｂｍ）へ到達すると、前記復帰条件が成立したと判定する請求項６に記載の車両用表示装置。
前記ヘッドアップディスプレイにより前記表示画像が結像されて虚像表示される表示領域（Ａ）は、前記外界センサの検知領域（５３ａ）を包含する請求項１〜７のいずれか一項に記載の車両用表示装置。