JP6446368B2 - 運転者の視野内に仮想画像を表示する表示装置、および前記表示装置用の画像生成装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両運転者の視野内に仮想画像を表示する表示装置、および前記表示装置用の画像生成装置に関する。

画像を形成するように設計された光ビームを放出する装置は、車両のユーザ、特にその運転者に情報を提供するための自動車車両内の用途で知られている。

特に、ヘッドアップディスプレイと呼ばれる表示装置を、自動車車両に備えることが知られている。このような装置は、車両のフロントガラスの方向を見る自動車運転者の視野内に、車両、交通の状態に関する情報または他の情報を含む仮想画像を表示する。

この表示装置は、通常、画像生成装置と、装置の構造に固有の光学部品と、装置を備える車両に接続される装置の制御用の電子回路と、を備える。このような装置は、例えば車両の速度、外部温度、進行方向、エンジン回転数等の一般的な情報を、運転者に供給する。

本発明の目的は、このような表示装置を改善することであり、この点に関して、車両運転者の視野内に仮想画像を表示するための表示装置を提供し、前記装置は、
− 画像生成装置と、
− 少なくとも１つの光源と、を備え、
前記表示装置は、前記画像生成装置および／または前記光源により、特に前記画像生成装置により生成される１つまたは複数の情報、および／または、特に前記光源により生成される有色効果を含む画像を生成するように構成されている。

前記有色効果は、特に、運転者の注意を引くように設計されている。

よって、本発明に係る表示装置は、画像に加えられる有色効果の結果として警告を一見で知覚するか、あるいは１つまたは複数の情報を利用可能にするか、もしくは警告と１つまたは複数の情報とを両方とも表示するかを、可能にする。前記情報は、特に、危険の特性を認識することを可能にする。前記光源は、前記画像生成装置によって、前記画像にこのような情報が表示される場合に、特に起動することができる。

共にまたは個別に採用することができる、本発明の様々な実施形態によれば、
− 前記表示装置は、前記画像を生成するための制御部を備え、
− 前記光源は、前記制御部によって起動されるように設計されており、
− 前記表示装置は、前記光源によって、前記画像用の有色背景を生成するように構成されており、
− 前記光源は、発光ダイオードであり、
− 前記光源は、危険の性質を強調するために有色、例えば赤であり、
− 前記光源は、複数の色、例えばオレンジおよび赤を備え、これらの色は、それぞれ、示すべき危険の性質に応じて呼び出すことができ、
− 前記色は、複数の光源により、単独で、または組み合わせて放出され、
− 前記制御部は、危険の切迫度の関数として、例えば、危険から比較的遠い車両の距離における薄い赤から、危険に比較的近い車両の距離における明るい赤まで、前記色の強度を変化させるように構成されており、
− 前記光源は、前記画像の投射のための光線の光路に、特に画像が形成される拡散器の上流および／または下流において、光ビームを放出するように配置されており、
− 前記表示装置は、前記光路の全てまたは一部を定義する光学部品を備え、
− 前記光源は、その光ビームが前記光路内の前記光学部品によって送信されるようなやり方で、光学部品のうちの１つに対して配置されており、
− 前記画像生成装置は、ハウジングを備え、ハウジングは、ハウジングの１つの面に位置する前記光学部品のうちの１つによって前記画像を投射し、
− 前記光源は、ハウジングの１つの面に位置する前記光学部品の近くに配置されており、
− ハウジングの１つの面に位置する前記光学部品は、前記画像拡散器であり、
− 前記光路の全体または一部を定義する前記光学部品のうちの１つは、画像生成装置によって放出される画像を反射するミラーによって定義され、
− 前記光源は、ハウジングと前記ミラーとの間に配置され、
− 前記画像生成装置は、１つまたは複数のレーザダイオードを備える。

本発明の一態様によれば、画像生成装置は、階調色スケールで単色画像を形成するために、単色光源、例えば単体のレーザダイオードを備える、画像を生成する手段を備えることができる。前記光源は、次いで、前記単色光源の色と異なる色を好適に有する。よって、前記有色画像背景は、画像の色の変化の簡素な効果によって、前記階調スケール画像から明らかに目立つものであり、従来用いられるような表示装置の画像を構成するために、異なる色、赤、黄色、青の３つの光源のセットにより画像を生成する手段を備える必要はない。

本発明は、また、上述したような表示装置用の画像生成装置に関し、前記装置は、前記光源を備える。

本発明のこれらの特徴および利点その他は、添付の図面を参照する本発明の実施形態の以下の説明に鑑みて、より明らかとなるであろう。

本発明に係る画像表示装置の概略立面図。 安全情報が表示された際に、車両の運転者により見た状態の、図１における表示装置により生成される仮想画像の一例の図。

以下の説明において、同様の参照符号は、類似または同一の要素を示すために用いられる。

図１に示すように、本発明は、フロントガラスを通して自動車車両の走行の経路を眺める車両運転者４の視野３（図２）内の仮想画像５を表示する、ヘッドアップディスプレイとも呼ばれる表示装置１に関する。

表示装置１は、画像生成装置７を備える。前記装置は、例えば、それぞれレーザタイプのビームを放出する１つまたは複数の光源が設けられた走査プロジェクタ２９を備える。これらは、例えば、レーザ源、典型的にはレーザダイオードであり、各レーザ源は、単色ビームを放出する、すなわち単一色からなる。

前記装置は、典型的には、３つのソースを備えることができ、前記装置は、前記ソースのそれぞれにより個別に放出されたビームの組み合わせにより、共通光ビームを形成するように構成される。より正確には、これらは、ソースごとに異なる色のビームを放出するソースとすることができる。色は、例えば、赤、緑または青（ＲＧＢ）である。

これらソースのそれぞれの光出力は、１つまたは複数のレーザ源の電源電流によって独立制御される。所与の光出力において、光ビームの色は、様々なレーザダイオード間の電力比を確定するやり方によって決定される。例えば、白色光を得るためには、光出力は、比率として、緑ダイオードに６０、青ダイオードに３０、赤ダイオードに１０、の分布に従って確定しなければならない。ソースのそれぞれの光出力を制御して、光ビームの光出力を変調することもできる。

ソースのそれぞれにより放出されるビームは、例えば、互いに平行に配向され、組み合わせによって、共通光ビームを形成するために、同じ方向に反射される。前記装置は、このために、ある波長範囲にわたって半透明である、二色性鏡または合成器プレートなどの光学素子を備えており、これらは、前記ソースのそれぞれにより放出されるビームを遮断し、かつ、これらのビームを前記ビームの方向に合成する。

より一般的には、前記装置は、用いられるソースの数にかかわらず、前記レーザビームから始まる、または前記レーザビームから、前記光ビームを形成するように構成される。単一ソースの場合、光ビームは、採用される単一ソースにより放出されるレーザビームにより構成され、得られる画像は、次いで、前記色の階調スケールに従って、画像を構成する点のそれぞれにて印加される光出力の様々なレベルにより構成される単色画像となる。複数のソース、典型的には上述の３つのソースの場合、次いで前記光ビームを形成する前記共通ビームは、その分解能が前記ソースの電源の制御分解能と一致する色スペクトルに従って、画像を確定することを可能にする。

前記デバイスは、前記ソースの電流源を制御する手段をさらに備えることができる。上述したように、これらは、光ビームの色の選択を可能にすることができる。

前記走査プロジェクタ２９は、例えば、１つまたは複数の光源により放出される光ビームを、非限定の例として、特に６０Ｈｚに等しい所与の周波数で走査を行なう観点から、水平および垂直にずらすことをその機能とする、走査プロジェクタをさらに備える。走査プロジェクタは、特に、マイクロ電子機械システムを用いた走査ミラー（以下、ＭＥＭＳミラーと呼ぶ）を備え、このシステムに対して、１つまたは複数の光源により放出された光ビームが、走査ビーム１０内に反射される。このようなＭＥＭＳミラーは、例えば、１ｍｍ^２の直径を有する。ＭＥＭＳミラーは、前記装置の拡散器画面２５の、例えば６０Ｈｚのリフレッシュ周波数での走査を行なうために、２つの回転軸を中心として回転するように設計されている。前記画像は、次いで、前記拡散器２５に形成される。あるいは、ＭＥＭＳミラーは、２つの平面および可動ミラーにより置換されてもよく、これらミラーの動きはリンクされている。これらミラーのうちの１つは、水平軸に沿った走査に専用とすることができるのに対し、もう１つのミラーは、垂直軸に沿った走査に専用とすることができる。

画像が形成される拡散器２５は、透明の投射用の複雑な構造を有する、透明な投射画面とすることができる。拡散器２５は、あるいは、半透明とすることもできる。拡散器２５は、例えば、特に非研磨のガラス製、あるいはポリカーボネート製とすることができる。例として、拡散器画面２５は、”射出瞳エキスパンダ”型であり、これは、画面の観察の広げられた円錐を可能にする。拡散器画面２５は、光ビームにより横断される面にて延長し、この走査ビーム１０から生じる画像は、拡散器画面２５の１つの面の平面において形成される。

この拡散器画面は、走査ビーム１０を受信する。これは、例えば、走査ビーム１０が拡散器画面２５に入射する際に、走査ビーム１０の方向に対して３０°に等しい角セクタを通して、この走査ビーム１０の分散を生じるように配置される。このために、１つの非限定の例によれば、走査ビームの分散を生じさせる凹凸を備えるという点で、拡散器画面の１つの面が粗くなっている。粗い面は、ビームが出射する面、すなわち、画像が形成される面に対応する。

光ビームの進行方向における画像生成装置７の下流側において、前記表示装置は、ここで、少なくとも１つの半反射プレート１５と、任意で、拡散器画面２５と半反射プレート１５との間の画像の経路に介在される反射装置２１と、を備える。この図において、画像を形成する光線２０の経路は、矢印によって表されており、矢印は、半反射プレート１５を通して表示される前に、反射装置２１のミラー２１ａ，２１ｂにて反射される。後者は、前記半反射プレート１５によって得られる仮想画面において、前記半反射プレートの後ろ、特に装置を備えた車両のフロントガラスの後ろで、画像５の拡大および／または透明な表示を可能にする。

この透明プレートは、少なくとも２０％に等しい反射力を呈し、これは、車両が走行する道路を、ユーザがプレートを通して見ることを可能にし、一方で同時に、表示画像を見えるようにする高コントラストの恩恵を受ける。あるいは、画像の表示は、前記表示装置を備えた車両のフロントガラスによって実行されてもよい。

しかし、本発明によれば、表示装置１は、特に例えば危険な状態、例えば障害物、歩行者の存在、ブレーキングの状況、減少速度の状態等が検出された際に起動されるように設計された、少なくとも１つの光源９を備える。前記光源９は、ここでは、光ビーム１７を放出する。

表示装置１は、さらに、前記画像５に近い前記光源９により、運転者の注意を前記危険な状態に引きつける照明を生成し、これにより、車両の運転者に対して、危険の発生および／または情報を表示して、特に危険の性質を認識させるように構成されている。

前記画像生成装置７は、前記画像５を生成するための制御部１１を備えることができ、この制御部は、車両に接続されて、例えば装置に備えられる様々な安全センサ、例えば障害物検出レーダ、連続線横断警告装置、車両の位置特定用の装置等から情報を受信する。前記光源９は、ここで、前記制御部１１に接続され、危険情報が検出された際に制御部１１により起動されることが可能とされる。前記制御部１１は、走査プロジェクタ２９の電流源を制御する前記手段を備えることができる。

前記表示装置１は、好適には、図２の破線領域により示すような、前記画像用の有色背景１３を、前記光源９により生成するために構成される。前記画像５は、ここで、車両の速度が７０ｋｍ／ｈｒであり、前記光源９により背景が照明されていることを示すものであり、その理由は、車両が従う部分の速度制限が、５０ｋｍ／ｈのためである。速度制限の情報は、車両の位置特定用の装置および地図作成法からの組み合わせ情報からもたらされることができ、これは全て、前記光源の起動を発生させるために前記制御部１１によって処理された様々なデータをもたらす。

この例において、前記光源９は、危険の性質を強調するために、好適には有色の、例えば赤色の発光ダイオードである。光源は、よって、前記有色背景１３によって、情報を表示することを可能にし、この情報は、運転者に危険を警告するためのものである。

前記光源９は、いくつかの色、例えばオレンジと赤を含むことができ、これらの色は、それぞれ、示すべき危険の性質に応じて、画像内に呼び出されてもよい。赤色は、著しい危険、例えば路上の歩行者を意味するのに対して、オレンジ色は、より緊急でない危険、例えば滑りやすい路面を示す。前記色は、さらに、単独または組み合わせで表示装置に設置されたいくつかの光源によって放出されてもよい。よって、２つの異なる種類の危険に関する情報に対応する、２つの異なる有色背景を、交互に、かつ異なる時間周期で実施してもよい。

前記制御部１１は、危険の切迫度の関数として、例えば、危険から比較的遠い車両の距離における薄い赤から、危険に比較的近い車両の距離における明るい赤まで、前記色の強度を変化させるようにさらに構成されてもよい。

前記光源９は、前記画像５の投射のための光線２０の光路１９において光ビーム１７を放出するように、好適に配置されている。

前記表示装置１は、運転者４の視野３内に前記画像５を表示するための、反射ミラー２１ａ，２１ｂなどの光学部品を好適に備えており、前記光学部品は、前記光路１９を定義する。

前記光源９は、好適には、その光線１７が、画像を形成する光線２０の前記光路１９において、前記光学部品２１ａによって送信されるようなやり方で、光学部品のうちの１つ、例えば画像生成装置７により放出された光線を反射する第１のミラー２１ａに対して位置決めされている。

画像生成装置７は、ここではハウジング２３を備え、ハウジング２３は、光学部品、例えばハウジング２３に固定取り付けされた画像拡散器２５を備え、ハウジング２３から、光線２０は、画像の送信のために放出される。前記光源９は、前記光学部品２５の近く、特に前記ハウジング２３の外部に配置される。前記光源５は、例えば、前記ハウジング２３に固定取り付けされて組み立てられる。

変形例として、破線により示されるような光源９は、代わりに、例えば、ハウジング２３と前記ミラー２１ａとの間で、画像生成装置７のハウジング２３に固定取り付けされたプラテン２７に配置してもよい。

変形例として、光源９は、代わりに、例えば、表示装置１のエンベロープ（不図示）に固定取り付けされたプラテンに配置してもよい。このエンベロープは、表示装置１の全ハウジングを形成し、非限定のやり方で、かつ例として、画像生成装置７と、ミラーおよび半反射プレート１５などの様々な光学装置と、を備えてもよい。この場合、光源９は、ハウジング２３とミラー２１ａとの間に、あるいは、ソース９から来る光が、少なくとも半反射光学素子１５を遮断して、仮想画像５における有色効果１３を生成するようなやり方で配置される限り、任意の他の場所に配置することができる。

変形例として、光源９により生成された光が、拡散器画面２５に入射する走査ビーム１０に属するようなやり方で、光源９は、走査プロジェクタ２９に、よって前記ハウジング２３の内部に配置してもよい。走査ビーム１０は、よって、レーザビームのみまたは光源９から来る光のみのいずれか、あるいはこれら２つを共に備えてもよい。

さらに、画像生成装置７は、それ自体が単体の単色光源３０、例えば単体の単色レーザダイオードを備える、レーザ走査プロジェクタ２９を備えて、前記光源９の色と異なる色に従い、階調スケール色を用いて単色の画像を形成してもよいことが、さらに留意される。危険が生じた場合、表示装置は、次いで、階調スケール画像を前記有色背景と合成し、完全な画像を生成する。用いられる技術は、よって、制御部が画像を生成するように、画像を形成するビームの放出のために１つのダイオードのみを有し、より簡素となる。

変形例として、画像形成装置は、ＴＦＴ型または任意の他の画面とすることができる。前記光源は、次いで、前記画面の１つの端に位置することができる。

本発明は、このようにして、危険に直面した際に、車両の運転者の注意および制御を高めることを可能にする、車両用の表示装置を提供する。

Claims (13)

1. 車両の運転者（４）の視野（３）内に仮想画像（５）を表示するための表示装置（１）であって、前記装置（１）は、
   − 画像生成装置（７）と、
   − 少なくとも１つの光源（９）と、を備え、
   前記表示装置（１）は、前記画像生成装置（７）および前記光源（９）により、情報および／または有色効果（１３）を含む画像（５）を生成するように構成されており、
   前記画像生成装置（７）は、ハウジング（２３）を備え、前記ハウジング（２３）は、前記ハウジングの１つの面に位置する画像拡散器（２５）によって前記画像を投射し、
   前記光源（９）は、前記ハウジング（２３）の外部に設けられて、前記画像（５）の投射のための光線（２０）の光路（１９）において有色効果を生成する光ビーム（１７）を放出するように配置されている、
   ことを特徴とする表示装置。
2. 前記画像（５）を生成するための制御部（１１）を備えており、前記光源（９）が前記制御部（１１）により起動されるように設計されている、ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置（１）。
3. 前記光源（９）により、前記画像用の有色背景を生成するように構成されている、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の表示装置（１）。
4. 前記光源（９）は、発光ダイオードである、ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の表示装置（１）。
5. 前記光源（９）は、危険の性質を示すために有色である、ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の表示装置（１）。
6. 前記光源は、複数の色を備え、前記色は、それぞれ、示すべき危険の性質に応じて呼び出すことができる、ことを特徴とする請求項５に記載の表示装置（１）。
7. 前記色は、複数の光源（９）により、単独で、または組み合わせて放出される、ことを特徴とする請求項６に記載の表示装置（１）。
8. 前記光源（９）は、危険の性質を示すために有色であり、
   前記制御部（１１）は、危険の切迫度の関数として、前記色の強度を変化させるように構成されている、ことを特徴とする請求項２に記載の表示装置（１）。
9. 前記光路（１９）の全体または一部を定義する光学部品（２１）を備える、ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置（１）。
10. 前記光源（９）は、その光ビーム（１７）が前記光路（１９）内の前記光学部品（２１）によって送信されるように、前記光学部品（２１）のうちの１つに対して配置されている、ことを特徴とする請求項９に記載の表示装置（１）。
11. 前記光源（９）は、前記画像拡散器（２５）の近くに配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置（１）。
12. 前記画像生成装置は、１つまたは複数のレーザダイオードを備える、ことを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の表示装置（１）。
13. 前記画像生成装置（７）は、単色画像（５）を形成するための単色光源（３０）を備え、前記光源（９）は、前記単色光源（３０）の色と異なる色を有する、ことを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれかに記載の表示装置（１）。

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