JP2010072365A - ヘッドアップディスプレイ - Google Patents

Abstract

【課題】投影映像の背景にあたる領域の明るさ（輝度）や色により視認性が低下することがなく、かつ長時間の利用においても疲れない表示が可能なヘッドアップディスプレイを提供する。
【解決手段】この発明の１つの実施の形態は、投影すべき情報を発生する表示情報発生手段３２と、表示情報発生手段により発生された表示すべき情報を所定の位置に案内するコンバイナ２１と、コンバイナの透過光量を、背景の明るさに基づいて変化する調光制御部２２と、調光制御部によるコンバイナの透過光量を設定するために、背景の明るさを検出する前方画像検出手段２４と、を有する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、運転者による運転により走行する車両に搭載され、運転者に視線の変化を要求することなく走行速度や車両の状況等を報知可能なヘッドアップディスプレイに関する。

運転者による運転により走行する自動車等において、運転に必要な情報を運転者の視線上に表示するヘッドアップディスプレイ（Head Up Display，ＨＵＤ）と呼ばれる運転支援装置が実用化されてきている。

ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）を用いることで、速度やナビゲーション等、走行に必要不可欠な情報を、運転者は遠くの前方を見ている視線を近くに移さずに、取得（視認）できる。

特許文献１には、外界の情景の輝度の変化に応じ、コンバイナ（ＨＵＤ）の光の透過量を変化することが明示されている。
特開平３−２２７７３８

しかしながら、投影された映像すなわちＨＵＤが表示する情報は、外界の情景の輝度の変化のみならず、前方に位置する車両の色や、夜間走行時において前方に車両がある場合とない場合等、複雑な表示条件に晒されている。

このため、より多くの条件において、より視認性のよい表示が得られることが望まれている。

この発明の目的は、投影映像の背景にあたる領域の明るさ（輝度）や色により視認性が低下することがなく、かつ長時間の利用においても疲れない表示が可能なヘッドアップディスプレイを提供することである。

この発明は、上記問題点に基づきなされたもので、投影すべき情報を発生する表示情報発生手段と、この表示情報発生手段により発生された表示すべき情報を所定の位置に案内するコンバイナと、このコンバイナの透過光量を、背景の明るさに基づいて変化する透過光量調整手段と、この透過光量調整手段による前記コンバイナの透過光量を設定するために、背景の明るさを検出する明るさ検出手段と、を有することを特徴とするヘッドアップディスプレイを提供するものである。

この発明の実施の形態を適用することで、ヘッドアップディスプレイにおいて、投影映像の背景にあたる領域の明るさ（輝度）や色により視認性が低下することがなく、かつ長時間の利用においても疲れない表示が可能となる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態の一例について説明する。

図１は、本発明の実施の形態が適用可能な車載用ヘッドアップディスプレイ（Head Up Display，以下、ＨＵＤと略称する）の概要を示す。

ＨＵＤ１１は、概略的には、車両のフロントシールド（前方ガラス）の所定の位置に設けられるコンバイナ２１と、コンバイナ２１に対して表示対象の映像（表示情報）を投影するプロジェクション装置３１とを含む。なお、コンバイナをＨＵＤと称する場合もあるが、本実施の形態においては、総ての構成を総称してＨＵＤとして説明する。

プロジェクション装置３１は、表示情報発生手段３２が発生する表示対象の映像、すなわちコンバイナ２１に投影すべき、例えば走行速度や各種警告表示、もしくは予め用意されたさまざまなアプリケーションに基づいて表示することが予定されている各種データや地図情報等を、コンバイナ２１に向けて、投影する。

コンバイナ２１は、例えば２枚のＰＥＴフィルム（ポリエチレンテレフタレート）の間に、配向粒子を分散させ、直径を数μｍとした液滴を配置することで、透過光量を変更可能とした調光シートであり、例えば図３（ｂ）に一例を示すが、フロントシールドに用いるガラスの内側に用意される。なお、調光シートに用いるＰＥＴフィルムの表面（配向粒子と接しない側の面）には、透過光量が一定レベル以上確保されている透明な導電層が形成されており、調光制御部２２を介して導電層に供給される電圧の大きさに従って、透過光量が任意に設定できる。

調光制御部２２は、フロントシールド、または図示しない車両前方の所定の位置に用意されるカメラや、明るさセンサに代表される前方画像検出手段２４が検出した車両前方の明るさ、もしくは前方に位置する車両の色等の、コンバイナ２１に表示情報が投影された際にその表示情報の視認性に影響を及ぼすことが予想されるさまざまな要因に基づいて、コンバイナ２１の透過光量を、設定する。なお、車両前方の明るさは、例えば天候（好天と降雨）、時刻（日中と夜間、太陽光が運転者の視線に入る等）、夜間走行時の対向車からの照明光、あるいは冬季の積雪からの反射光等により、大きく変動することが知られている。また、前方に位置する車両の色としては、特に白色系の塗色に対して視認性が変化する場合が多いことが知られている。

明るさ分析部２３は、上述したコンバイナ２１に表示情報が投影された際にその表示情報の視認性に影響を及ぼすことが予想されるさまざまな要因に基づいて、コンバイナ２１の透過光量として設定すべき調整値を設定する。

なお、明るさ分析部２３は、前方画像検出手段２４が検出した「外光（背景視界の明るさ）」に基づいて、例えば前方に位置する車両の色が白色系である場合や好天時（明るい日中）、あるいは夜間において直前に車両がなく対向車からの照明光が（運転者の）視線に重なるような場合に、調光制御部２２に、コンバイナ２１の透過光量を減少させるための所定の制御量（調整値）を指示する。

いうまでもなく、例えば前方に位置する車両の色が暗色系である場合や雨天時、あるいは夜間において直前に非白色系の車両が走行中であるような場合、調光制御部２２には、コンバイナ２１の透過光量を増加または減少の程度を弱めるための所定の制御量（調整値）が、明るさ分析部２３から、指示される。

図２は、図１に示した車載用ヘッドアップディスプレイを実際の車両に配置する一例を示す。

図２に示されるように、コンバイナ２１は、車両のフロントシールド（前方ガラス）２０の運転者側の所定の位置に設けられる。

また、前方画像検出手段２４は、好ましくは、フロントグリルと呼称される図示しない車両の前方の所定の位置、例えば冷却風取り込み部、もしくは前照灯（ヘッドライト）の近傍等、あるいは図２（ｂ）に示されるフロントシールド２０の内側の所定の位置に設けられる。

ＨＵＤ１１そのものは、既に広く利用されているので詳細な説明は省略するが、多くの場合、プロジェクション装置３１は、運転者の視野を外した位置に設けられ、プロジェクション装置３１を出射された表示情報すなわち投影映像が、フロントシールド２０に設けられたコンバイナ２１により反射されて、運転者の視線に重ねられる。

なお、前方画像検出手段２４は、上述したように、明るさセンサやカメラが用いられるが、例えばカメラもしくは画像検出装置である場合には、前方に車両があるか否か、ある利は前方に位置する車両の色を特定するために、有益である。

明るさ分析部２３（図１参照）は、上述した明るさセンサやカメラ（画像検出装置）が検出した車外の明るさや前方に位置する車両の色に基づいて、コンバイナ２１の透過光量を、予め決められた補正特性、例えば図４に一例を示したような「外光（背景視界の明るさ）」と「透過度」との関係から特定できる透過光量（透過度）に設定する。なお、透過度に対応して、上述した調光制御部２２がコンバイナ２１に出力すべき電圧の調整値が設定されることはいうまでもない。

また、図４は、「外光（背景視界の明るさ）」と「透過度」とに基づく透過光量を示すが、「背景視界の明るさ」は、前方に位置する車両の色や対向車からの照明光の輝度等と置き換えることもできる。

図３は、コンバイナ（調光シート）をフロントシールド（前方ガラス）に位置するさまざまな例を示す。

コンバイナ２１は、図３（ａ）に示すように、例えばフロントシールド２０が、一般に合わせガラスと呼ばれ、「中間部材（接着剤や粘着シート）」が第１のガラス（車外側）２０ａと第２のガラス（社内側）２０ｂとの間に位置される形態である場合に、中間部材の一部（または全部）を調光シートとすることにより、容易に、車両に装備できる。

また、コンバイナ２１は、図３（ｂ）に示すように、フロントシールド２０の本体であるガラス２０ａの内側に、ガラス２０ａに貼り付けられることで、容易に、車両に装備できる。

なお、図３（ｃ）に示すように、調光シートに換えて、周知の液晶パネル１４１が設けられてもよいことはいうまでもない。

図５は、コンバイナとして、図３（ｃ）に一例を示した液晶パネルを用いる場合に適用することが好ましい表示制御系を含むＨＵＤの概要を示す。

図５に示すＨＵＤ１１１は、コンバイナとして液晶パネル１４１を用いる一例であり、液晶パネル１４１が透過すべき光の強さとしては、図１を用いて説明した例に比較して、前方画像検出手段を、「外光」の強さを検出可能な明るさ（光量）センサ１５１に、置き換えることも可能である。この場合、装置全体のコストが画像検出手段を用いる例に比較して低減可能、となることはいうまでもない。

図６は、調光シートに換えて、図３（ｃ）に一例を示した液晶パネルが用いられる場合において、より好適な調光（透過光量制御）方法の一例を示す。

液晶パネル１４１は、透過光量を、パネルの任意の面積毎に制御可能である。

従って、コンバイナとして用いる液晶パネル１４１を、同心状に、もしくは中央部領域から外側に向けて複数の枠状領域を規定し、中央部領域から外側に向けて次第に透過光量を増加する（コンバイナを通過する光について中央付近を通過する光の透過量を積極的に減少させる）ことにより、運転者に、コンバイナの存在を強く意識させることなく、表示情報を投影可能となる。なお、図６においては、説明のため、便宜的に５段階（１４１ａ〜１４１ｅ）の例を示しているが、分割数や区画する形状は任意に設定できることはいうまでもない。

以上説明したように、本発明の実施形態の１つによれば、投影された映像すなわちＨＵＤが表示する情報は、外界の情景の輝度の変化のみならず、前方に位置する車両の色や、夜間走行時において前方に車両がある場合とない場合等、複雑な表示条件下においても、コンバイナの透過光量が逐次制御された良好な（見やすい）表示状態で、運転者の視認性を損なうことなく、運転者の視線に重ね合わせられる。

これにより、長時間の利用においても疲れない表示が可能なヘッドアップディスプレイが提供される。また、今日、ＨＵＤが装備されるクラスの車両においては、前方画像検出手段としてのカメラ等も用意されている場合が多く、装置のコストが増加することもない。

なお、本発明の内容はここに記述した形態だけに限定されるものではなく、その主旨を逸脱しない範囲で、他にも様々な形態を取り得ることはいうまでもない。また、各実施の形態は、可能な限り適宜組み合わせて、もしくは一部を削除して実施されてもよく、その場合は、組み合わせもしくは削除に起因したさまざまな効果が得られる。

この発明の実施の形態が適用されるヘッドアップディスプレイ（Head Up Display，以下、ＨＵＤと略称する）の概要を説明する概略図。 図１に示したＨＵＤを実際の車両に配置する一例を説明する概略図。 図１および図２に示したコンバイナ（調光シート）をフロントシールド（前方ガラス）に位置するさまざまな例を説明する概略図。 図１に示したＨＵＤにおいて、コンバイナ（調光シート）が透過する光の強さ（透過光量）の制御量と「外光（背景視界の明るさ）」との関係を説明する概略図。 図１に示したＨＵＤのコンバイナとして液晶パネルを用いる場合の構成の概要を説明する概略図。 図５に示したＨＵＤにおいて、コンバイナが透過する光の強さを、段階的に変化する例を説明する概略図。

符号の説明

１１，１１１…ＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ＜運転支援装置、投影装置、表示装置）、２１…コンバイナ（調光シート）、２２…調光制御部、２３…明るさ分析部、２４…前方画像検出手段（カメラ）、３１…プロジェクション装置（投影手段＜表示手段＞）、３２…表示情報発生手段（表示手段）、１４１…液晶パネル（コンバイナ）、１５１…外光検出センサ。

Claims (9)

1. 投影すべき情報を発生する表示情報発生手段と、
   この表示情報発生手段により発生された表示すべき情報を所定の位置に案内するコンバイナと、
   このコンバイナの透過光量を、背景の明るさに基づいて変化する透過光量調整手段と、
   この透過光量調整手段による前記コンバイナの透過光量を設定するために、背景の明るさを検出する明るさ検出手段と、
   を有することを特徴とするヘッドアップディスプレイ。
2. 前記コンバイナは、透過光量が変更可能な調光シートまたは液晶パネルを含むことを特徴とする請求項１記載のヘッドアップディスプレイ。
3. 前記コンバイナは、フロントシールドに一体に形成されることを特徴とする請求項２記載のヘッドアップディスプレイ。
4. 前記コンバイナは、フロントシールドに、車内側から形成されることを特徴とする請求項２記載のヘッドアップディスプレイ。
5. 前記コンバイナの透過光量は、対向車からの照明光の強度に基づいて変化されることを特徴とする請求項２記載のヘッドアップディスプレイ。
6. 前記コンバイナは、透過光量が部分的に、かつ段階的に変更可能であることを特徴とする請求項１記載のヘッドアップディスプレイ。
7. 前記コンバイナは、液晶パネルであることを特徴とする請求項６記載のヘッドアップディスプレイ。
8. 表示対象情報を発生する表示情報発生手段と、
   この表示情報発生手段が発生した表示情報を投影手段と、
   この投影手段により発生された表示情報が運転者の視線に重なるよう、フロントガラスから運転者に向けて反射するコンバイナと、
   運転者の視野の外部の明るさを検出する検出手段と、
   前記コンバイナの透過光量を、前記検出手段が検出した運転者の視野の外部の明るさに基づいて変化する光量調整手段と、
   を有することを特徴とするヘッドアップディスプレイ。
9. 前記コンバイナの透過光量は、対向車からの照明光の強度に基づいて変化されることを特徴とする請求項８記載のヘッドアップディスプレイ。

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