JP7468042B2 - 表示装置及びヘッドアップディスプレイ - Google Patents

Description

本発明は、表示装置及びヘッドアップディスプレイに関する。

従来、表示装置としては、２次元画像を被投影体に投影し、その投影された画像がユーザーに提示されるヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）が知られている。被投影体は例えば自動車のフロントガラス等であり、非平面形状であることが多い。このため、画像を非平面に投影したときに、歪んでいない画像がユーザーに提示されるように、ヘッドアップディスプレイコントローラー（ＨＵＤＣ：Head Up Display Controller）が画像のマッピング処理を行う。

ＨＵＤＣとしては、特許文献１に示されるような回路装置が知られている。特許文献１では、回路装置（１００）がインターフェース（１１０）に入力された所定の画像データに所定のマッピング処理を行い、インターフェース（１４０）からマッピング処理後の画像データを出力する。

特開２０１９－１４９７６０号公報

しかしながら、特許文献１には、画像データの入力自体に不良が生じた場合に、ユーザーを幻惑させることを抑止する構成は開示されていない。
そこで本開示の目的とするところは、上述課題に着目し、画像データ自体に不良が生じた場合であってもユーザーを幻惑させる虞を低減した表示装置及び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、本開示の表示装置は、
光源と、
前記光源に照らされることで表示光を出射する表示部と、
前記表示ドライバに表示データを出力し、外部から入力された画像データにマッピング処理を施すことで前記表示データを生成するワーピング処理部と、
前記光源を制御する制御部と、
を備え、
前記ワーピング処理部は、前記制御部が生成する第一のクロック信号が入力され、
前記画像データは、デジタル映像信号で構成され、第二のクロック信号を含み、
前記ワーピング処理部は、
前記第二のクロック信号に基づいて処理を実行し、
前記第二のクロック信号に異常が生じた場合に、前記第一のクロック信号に基づいて処理を実行する。

また、第二の観点として、本開示のヘッドアップディスプレイは、
上記の表示装置を備える。

本発明の実施形態におけるヘッドアップディスプレイ１の構成を示すブロック図。

以下、図面を参照しながら本願発明の表示装置及びヘッドアップディスプレイを、好ましい実施形態を例示しつつ詳細に説明する。

［第一実施形態］
１－１．構成の説明
１－２．挙動の説明
［変形例］
［効果例］

［第一実施形態］
＜１－１．構成の説明＞
ヘッドアップディスプレイ１（ＨＵＤ、表示装置）は、例えば車両の前側の端部が低くなるように傾斜した自由曲面形状を為すウインドシールド（反射透過部材）に車両情報を表す表示光を投影することで虚像を映し出す。ＨＵＤ１は、例えば車両後ろ方向斜め上に向けて表示光を出射する。ＨＵＤ１に出射された表示光は、ウインドシールドに反射される。ウインドシールドに反射された表示光を視認する利用者（例えば車両Ｃの乗員）は、映し出された虚像をウインドシールドの奥に浮遊した表示像として視認できる。

虚像には例えば速度やエンジン回転数と言った車両情報や、ターンバイターンや地図などの経路案内表示、ブラインドスポットモニターや制限速度超過警告などの警告表示など、乗員（利用者、ユーザ）へ注意喚起する必要性が高い情報が表示される。これにより視点移動及び眼の焦点距離調整の必要が低減された運転環境が提供される。虚像にはこれら情報を示す文字やアイコンの他、背景部分も含まれており、乗員からの平面視ではこれは例えば矩形状を為している。

図１に示される通り、ＨＵＤ１は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）９０に接続される。ＬＡＮ９０は、ＣＡＮ(Controller Area Network)や電力供給線、電気信号線等で構成される。ＨＵＤ１は、ＬＡＮ９０を介して車載電装品と接続される。車載電装品としては、例えばイグニッションスイッチなどで構成される操作部ＳＷや、バッテリＢＡＴ、メータ２などが含まれても良い。

操作部ＳＷは、車両の乗員などのユーザーの操作を電気信号に変換し、車載電装品へ操作情報を送信する。操作部ＳＷには例えばイグニッションスイッチが含まれる。イグニッションスイッチの操作状態は車両の動力の起動と停止に対応しており、乗員はイグニッションスイッチを操作することで車両の動作始動や動作停止を切り替えることが可能である。

バッテリＢＡＴは、車両に搭載される各種電装品に電力を供給する電源装置である。

メータ２は、ＬＡＮ９０を介して接続された車載電装品と電気的に接続され、ＬＡＮ９０を介して入力された車両情報を電子ディスプレイや警告灯、指針式計器など公知の態様を用いて乗員に表示する。また、メータ２は、画像データ生成部の一例でもある。メータ２は、画像データ生成部として、当該車両情報に基づいてＨＵＤ１で表示を行うための画像データを生成し、ＨＵＤ１（ワーピングＩＣ２０）へ出力する。

ＨＵＤ１は、制御部１０、ワーピングＩＣ２０、モーター３３、照度センサー３５、ＬＥＤ３７、ＴＦＴ３９を備える。

制御部１０は、所定プログラムや各種データの格納、演算時の記憶領域などに用いる図示しないＲＯＭやＲＡＭ等の記憶部と、前記所定プログラムに従って演算処理するためのＣＰＵと、入出力インターフェース等を設けたマイクロコンピュータを適用できる。制御部１０は、ＨＵＤ１全体の動作を制御しており、ＨＵＤ１全体の起動や停止をＬＡＮ９０から入力された操作情報に応じて切り替える。

また制御部１０は、ＬＡＮ９０を介して車載電装品と電気的に接続されており、ＨＵＤ１の内部ではワーピングＩＣ２０、モーター３３、照度センサー３５、ＬＥＤ３７、ＴＦＴ３９と電気的に接続されている。制御部１０は、ＨＵＤ１の外部の車載電装品から受信した車両情報に基づき、ＨＵＤ１内の電子機器を制御する。例えば制御部１０は、後述のＬＥＤ３７を制御することで表示光の輝度を調整したり、後述のモーター３３を制御することで反射部の回転を行う。

ワーピング処理部の一例であるワーピングＩＣ２０は、映像コントローラである。ワーピングＩＣ２０は、映像入力端子と、映像処理部と、映像出力端子を有する。映像入力端子と映像出力端子は、デジタル映像信号を入力または出力できる端子であり、メータ２から画像データとして入力された映像は、映像処理部でワーピング処理を施された後で、ＴＦＴ３９へ表示データとして出力される。デジタル映像信号の送受信方式には、ＬＶＤＳ(Low Voltage Differential Signaling)など公知の方式を適用できる。

ここでワーピング処理とは、一種のマッピング処理を指す。車両に搭載されるヘッドアップディスプレイなどでは、非投射面が自由曲面である場合、歪んでいない画像がユーザーに提示されるように画像データにマッピング処理を施してから、映像が表示素子に表示される。

モーター３３は、反射部を回転する。ヘッドアップディスプレイは、乗員の視点の高さに応じて表示光の光路を調節する手段が備わっていることが望ましい。この手段の一例として、表示光は反射部で反射され、この反射部が回転することで、光路を調節することができる。モーター３３は、反射部の回転軸に直接モーター３３の回転軸を接続する態様や、変速ギアを介して接続する態様、リードスクリューやウォームギアを用いて接続する態様を以て、反射部を回転させることができる。

照度センサー３５は、車両前方の外界の輝度を測定する。特に望ましくは、照度センサー３５は、乗員の視点から虚像を視認した場合に、その背景となりうる外界の輝度を測定することが望ましい。当該輝度が虚像の輝度より大きい場合、虚像は乗員にとって視認しづらくなる。これを防ぐため、照度センサー３５は制御部１０へ輝度情報を出力し、制御部１０は外界の輝度に応じて後述のＬＥＤ３７の輝度を増減することで視認性を高く保つ。

光源の一例であるＬＥＤ（Light Emitting Diode）３７は、表示素子を照らす光源である。ＬＥＤ３７は、制御部１０と電気的に接続される。制御部１０は、ＰＷＭ制御等の公知の手段でＬＥＤ３７の輝度を調節する。ＬＥＤ３７の輝度に応じて、虚像の輝度が決定される。

表示部（表示素子）の一例であるＴＦＴ(Thin Film Transistor)３９は、ＬＥＤ３７に照らされることで表示光を出射する表示素子である。ＴＦＴ３９は、表示駆動に必要なドライバなどを含み、制御部１０とワーピングＩＣ２０に電気的に接続される。制御部１０はＴＦＴ３９の動作開始や動作停止などを制御し、動作中はワーピングＩＣ２０から入力された表示データに基づいて表示を行う。

なお、光源と表示素子の態様として、ＬＥＤとＴＦＴを適用した構成が示されたが、他の構成であっても良い。光源としては、レーザーであってもよく、照明方式はフィールドシーケンシャル方式やスキャン方式であっても良い。また表示素子としては、ＤＭＤ(Digital Micro-mirror Device)やＬＣＯＳ(Liquid cristal on silicon)、ＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems)を用いた構成や、セグメントＬＣＤ(Liquid Cristal Display)を用いた構成など、照明光を空間変調し表示光とする公知の構成を適用可能である。

＜１－２．挙動の説明＞
ワーピングＩＣ２０は、入力されるクロック信号に基づいてマッピング処理を実行する。ワーピングＩＣ２０には、制御部１０が出力する周辺モジュールクロック信号（第一のクロック信号）と、メータ２が出力するデジタル映像信号で構成された画像データ内に含まれるクロック信号（第二のクロック信号）とが入力される。

ワーピングＩＣ２０は、制御部１０からの起動信号に応じて起動し、所定の初期動作後、マッピング処理を開始する。ワーピングＩＣ２０は、通常動作ではこの処理を第二のクロック信号に基づいて行う。

しかしながら、画像生成部であるメータ２に何かしらの不具合が生じた場合、異常な画像データが入力される虞がある。異常な画像データとしては、クロック信号部分が停止した画像データや、ノイズを含む画像データや、一面一色の画像を表す画像データなどが挙げられる。これら異常な画像データがワーピングＩＣ２０に入力され、マッピング処理後にＴＦＴ３９へ出力されると、乗員は乱れた虚像を視認することになる。

こういった事態を防ぐために、本開示のＨＵＤ１では、ワーピングＩＣ２０が制御部１０から入力されるクロック信号に基づいて処理を実行することができる。ワーピングＩＣ２０は、第一のクロック信号に基づいて処理を実行することにより、映像コントローラでありながら画像データに不良が生じた場合であっても映像コントローラとしての機能を維持する事ができる。

ワーピングＩＣ２０は画像データの異常の有無を検出可能であって、異常を検出した場合に制御部１０へ異常を表す電気信号（エラー信号）を送信することで異常を報知しても良い。制御部１０は、このエラー信号を受信した場合、直ちにワーピングＩＣ２０の表示データの出力を停止することが望ましい。

ワーピングＩＣ２０は、通常時には第二のクロック信号に基づいて処理を実行し、ワーピングＩＣ２０が画像データに異常を検出した場合か、画像生成部（メータ２）から動作不良を表す電気信号を受信した際に、第一のクロック信号に切り替えるよう動作しても良い。

また、クロック信号は高速で装置全体の動作に関わる信号であるためノイズ等の影響を受けにくいように接続されているとよい。しかしながら、ワーピングＩＣ２０と制御部１０の実装上の距離は、設計上の都合で大きく離間せざるを得ない場合がある。
その場合は、回路基板レイアウト上、制御部１０よりワーピングＩＣ２０へ近い箇所に、発振子を実装し、ジャンパー抵抗を用いて制御部１０と発振子のどちらにでもワーピングＩＣ２０を選択的に接続できるよう設計すると良い。このような構成であれば、設計段階や試作段階において、ノイズの影響を測定しながら、制御部１０と発振子、どちらのクロック信号を用いればよいかを少ないコストで検証することができる。もしその検証の後に、発振子が発するクロック信号を用いる場合は、第一のクロック信号を出力する部材は発振子となる。

［変形例］
なお、本発明の表示装置及びヘッドアップディスプレイを上述した実施の形態の構成にて例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の構成においても、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良、並びに表示の変更が可能なことは勿論である。

［効果例］
第一に本開示の表示装置は、
ＬＥＤ３７と、
ＬＥＤ３７に照らされることで表示光を出射するＴＦＴ３９と、
ＴＦＴ３９に表示データを出力し、外部（メータ２）から入力された画像データにマッピング処理を施すことで表示データを生成するワーピングＩＣ２０と、
ＬＥＤ３７を制御する制御部１０
を備え、
ワーピングＩＣ２０は、制御部１０が出力する第一のクロック信号が入力され、第一のクロック信号に基づいて処理を実行する。

第二に本開示の表示装置は、
前記画像データは、第二のクロック信号を含み、
前記ワーピング処理部は、
前記第二のクロック信号に基づいて処理を実行し、
前記第二のクロック信号に異常が生じた場合に、第一のクロック信号に基づいて処理を実行する。

第三に、本開示のヘッドアップディスプレイは、
上記表示装置を備える。

Ｃ 車両
ＳＷ 操作部
１ ヘッドアップディスプレイ（表示装置）
１０ 制御部
２０ ワーピングＩＣ（ワーピング処理部）
３３ モーター
３５ 照度センサー
３７ ＬＥＤ
３９ ＴＦＴ
２ メータ（画像データ生成部）

Claims (2)

1. 光源と、
   前記光源に照らされることで表示光を出射する表示部と、
   前記表示部に表示データを出力し、外部から入力された画像データにマッピング処理を施すことで前記表示データを生成するワーピング処理部と、
   前記光源を制御する制御部
   を備え、
   前記ワーピング処理部は、前記制御部が出力する第一のクロック信号が入力され、
   前記画像データは、デジタル映像信号で構成され、第二のクロック信号を含み、
   前記ワーピング処理部は、
   前記第二のクロック信号に基づいて処理を実行し、
   前記第二のクロック信号に異常が生じた場合に、前記第一のクロック信号に基づいて処理を実行する
   表示装置。
2. 請求項１に記載の表示装置を備える
   ヘッドアップディスプレイ。
   
   

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