JP2015160570A - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】限られた表示エリアに表示される円形メータ画像の虚像に対して、室内乗員による視認性を高めたヘッドアップディスプレイ装置の提供。
【解決手段】車両８の表示エリア８３Ａへ表示像１０を投影することにより、当該表示像１０の虚像１００を車両８の室内から視認可能に表示するヘッドアップディスプレイ装置１は、車両状態値Ｖを報知するために複数の指標画像としての目盛画像１０Ａ２及び数字画像１０Ａ３が円周方向に並んでなる円形メータ画像１０Ａを、表示像１０として形成する表示ユニット５と、円形メータ画像１０Ａの虚像１００において上部１００Ｕと下部１００Ｌとがカットされるように、表示ユニット５による当該円形メータ画像１０Ａの形成を制御する制御ユニット７とを、備えることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、表示像の虚像を移動体の室内から視認可能に表示するヘッドアップディスプレイ装置（以下、「ＨＵＤ装置」という）に関する。

従来、移動体の状態値を報知するために複数の指標画像が円周方向に並んでなる円形メータ画像を表示像として、当該表示像の虚像を室内の乗員へと表示するようにしたＨＵＤ装置が、知られている。

例えば特許文献１に開示のＨＵＤ装置では、制御部により制御される表示部により、速度計といった円形メータ画像を形成している。

特開２０１３−１１９３７０号公報

しかし、ＨＵＤ装置による表示エリアは、例えばインストルメントパネルに収容可能なコンバイナやフロントウィンドシールドの下部等、限られた範囲となる。そのため、円形メータ画像の虚像を表示しようとすると、当該虚像の全体径や指標画像サイズは、小さくなる。故に、円形メータ画像の虚像に対して室内乗員による視認性が悪化してしまう。

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、限られた表示エリアに表示される円形メータ画像の虚像に対して、室内乗員による視認性を高めたＨＵＤ装置を、提供することにある。

上述した課題を解決するために開示された発明は、移動体（８）の表示エリア（８３Ａ）へ表示像（１０）を投影することにより、当該表示像の虚像（１００）を移動体の室内から視認可能に表示するヘッドアップディスプレイ装置（１）であって、移動体の状態値（Ｖ）を報知するために複数の指標画像（１０Ａ２，１０Ａ３）が円周方向に並んでなる円形メータ画像（１０Ａ）を、表示像として形成する表示ユニット（５）と、円形メータ画像の虚像において上部（１００Ｕ）と下部（１００Ｌ）とがカットされるように、表示ユニットによる当該円形メータ画像の形成を制御する制御ユニット（７）とを、備えることを特徴とする。

この発明による円形メータ画像の虚像については、全体径や指標画像サイズを拡大しつつ、上部と下部とをカットして表示エリア内に収めることができる。故に、限られた表示エリアに表示される円形メータ画像の虚像であっても、室内乗員による視認性を高めることが可能となる。

また、開示された別の発明によると、制御ユニットは、円形メータ画像の虚像において指標画像に対応する状態値が上部よりも下部にて小さく且つ上部よりも下部が大きくカットされるように、表示ユニットによる当該円形メータ画像の形成を制御する。

この発明による円形メータ画像の虚像において、指標画像に対応する状態値が上部よりも小さくなる下部は、当該上部よりも大きくカットされる。即ち、状態値の表示という観点では上部よりも重要度乃至は優先度の低くなる下部を、円形メータ画像の虚像において大きくカットできる。故に、状態値の報知に与える影響を小さく抑えつつ、円形メータ画像の虚像に対して室内乗員による視認性を高めることが可能となる。

第一実施形態のＨＵＤ装置を示す構成図である。 第一及び第二実施形態のＨＵＤ装置による虚像の表示状態を示す正面図である。 第二実施形態のＨＵＤ装置による虚像の表示状態を示す正面図である。 第二実施形態のＨＵＤ装置による虚像の表示状態を示す正面図である。

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せることができる。

（第一実施形態）
図１に示すように、本発明の第一実施形態によるＨＵＤ装置１は、「移動体」としての車両８に搭載されて、インストルメントパネル８０内に収容されている。ＨＵＤ装置１は、車両８において室内前方のウインドシールド８１よりも運転席８２側に配置された透光性コンバイナ８３の表示エリア８３Ａへと向かって、表示像１０を投影する。その結果、車両８の室内では、表示エリア８３Ａにおいて反射した表示像１０の光束が、乗員９のアイポイント９０へと到達する。室内乗員９は、アイポイント９０への到達光束を知覚することで、ウインドシールド８１よりも前方に結像される表示像１０の虚像１００を視認する。このとき室内乗員９は、ウインドシールド８１よりも前方の室外像も、虚像１００と共に視認可能となっている。尚、コンバイナ８３は、本実施形態の如くウインドシールド８１とは離間してインストルメントパネル８０内に収納可能に設けられるもの以外にも、例えばウインドシールド８１に貼りつけられて一体的に設けられるもの等であってもよい。

ＨＵＤ装置１は、照明ユニット２、表示ユニット５、光学ユニット６及び制御ユニット７を備えている。

照明ユニット２は、光源３及び照明用レンズ４を組み合わせて構成されている。光源３は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）等の点状発光源であり、複数設けられている。各光源３は、通電により発光することで、その発した光を照明用レンズ４に向けて投射する。照明用レンズ４は、例えば樹脂又はガラス等の透光性材料により、長方形の板状に形成されている。照明用レンズ４の入射面４Ａには、各光源３からの投射光が入射する。照明用レンズ４の出射面４Ｂからは、各光源３から入射面４Ａに入射した光が出射される。ここで照明用レンズ４は、各光源３からの光を集光するように、レンズ機能を有している。照明用レンズ４は、レンズ機能により集光させた光を表示ユニット５側へ出射する。

表示ユニット５は、例えばドットマトリクス型ＴＦＴ液晶パネル等の画像表示パネルであり、照明用レンズ４に対応した長方形の画面５０を有している。表示ユニット５は、画面５０を構成する複数画素の駆動により、表示像１０としてのカラー画像又はモノクロ画像を当該画面５０上に形成する。表示ユニット５は、照明用レンズ４を通して受ける各光源３からの光により透過照明される。かかる照明により表示ユニット５は、画面５０上の表示像１０を発光表示させる。

光学ユニット６は、本実施形態では一つの凹面鏡６０を主体として、構成されている。凹面鏡６０は、例えば樹脂又はガラス等の基材にアルミニウム等の金属反射膜を蒸着させることで、反射面６０Ａを形成してなる。凹面鏡６０は、表示ユニット５の画面５０から入射する光を反射面６０Ａにより反射するように、反射機能を有している。凹面鏡６０は、反射機能により反射させた光をコンバイナ８３側へと導光することで、表示像１０を拡大して表示エリア８３Ａに投影する。かかる投影により、表示像１０の虚像１００が室内乗員９から視認可能に表示される。尚、光学ユニット６としては、複数の凹面鏡６０を有するものであってもよいし、凹面鏡６０以外の反射鏡又はレンズを有するものであってもよい。

制御ユニット７は、例えばマイクロコンピュータ等の電子回路であり、各光源３及び表示ユニット５と電気接続されている。それと共に制御ユニット７は、車両８のうち例えば他の制御ユニットや各種センサ等と通信可能に接続されている。制御ユニット７は、車両状態値等の車両関連情報に応じて各光源３への通電を制御することで、表示ユニット５を照明ユニット２により照明する。それと共に制御ユニット７は、車両状態値等の車両関連情報に応じて表示ユニット５を制御することで、表示像１０の形成、ひいては室内乗員９への虚像１００の表示を実現する。

（虚像表示状態）
次に、表示ユニット５による表示像１０の形成を制御ユニット７が制御することで実現される虚像１００の表示状態について、説明する。

図２に示すように、虚像１００として表示される表示像１０は、本実施形態では、円形メータ画像１０Ａ及びデジタルメータ画像１０Ｂである。尚、図２における上下方向は、水平面上の車両８における鉛直方向と実質一致している。

円形メータ画像１０Ａは、全体として略円形を呈している。円形メータ画像１０Ａは、枠画像１０Ａ１と、「指標画像」としての目盛画像１０Ａ２及び数字画像１０Ａ３と、指針画像１０Ａ４とから、構成されている。枠画像１０Ａ１は、円周方向に一周未満の長さで円弧状に表示される。目盛画像１０Ａ２は、枠画像１０Ａ１内に設けられ、円周方向の１周未満の範囲に複数並んで表示される。数字画像１０Ａ３は、枠画像１０Ａ１内のうち目盛画像１０Ａ２よりも内周側に設けられ、円周方向の一周未満の範囲に複数並んで表示される。指針画像１０Ａ４は、枠画像１０Ａ１内のうち目盛画像１０Ａ２よりも内周側に設けられ、円周方向の一周未満の範囲内にて回転するように表示される。指針画像１０Ａ４は、数字画像１０Ａ３を指示するときには、当該数字画像１０Ａ３に重畳する。

こうした円形メータ画像１０Ａでは、枠画像１０Ａ１の円周方向に沿って回転する指針画像１０Ａ４により、いずれかの目盛画像１０Ａ２及び／又は数字画像１０Ａ３が指示されることで、所定の車両状態値Ｖ、特に本実施形態ではエンジン回転数が報知される。ここで、虚像１００としての表示状態の円形メータ画像１０Ａにて、指針画像１０Ａ４が目盛画像１０Ａ２及び／又は数字画像１０Ａ３を指示して報知される車両状態値Ｖは、円周方向に沿って下部１００Ｌから上部１００Ｕへ向かうほど大きくなっている。即ち、目盛画像１０Ａ２及び数字画像１０Ａ３に対応する車両状態値Ｖは、上部１００Ｕよりも下部１００Ｌにて小さくなっている。さらに、虚像１００として表示された状態の円形メータ画像１０Ａにおいて、上部１００Ｕよりも下方且つ下部１００Ｌよりも上方に位置する右側の側部１００Ｓには、目盛画像１０Ａ２及び数字画像１０Ａ３に対応する車両状態値Ｖが存在していない。

こうした円形メータ画像１０Ａについて、虚像１００としての表示状態下では、上部１００Ｕと下部１００Ｌとがいずれもカットされると共に、側部１００Ｓもカットされている。ここで本実施形態では特に、車両状態値Ｖが大きな上部１００Ｕよりも、車両状態値Ｖが小さな下部１００Ｌにて、大きくカットされている。それと共に、上部１００Ｕと下部１００Ｌとは、それぞれ上方と下方とに向かうほど虚像１００の輝度が漸次低下し且つ表示エリア８３Ａ内にて当該輝度が零となるように、グラデーション表示された状態でカットされている。さらに側部１００Ｓも、右側側方に向かうほど虚像１００の輝度が漸次低下し且つ表示エリア８３Ａ内にて当該輝度が零となるように、グラデーション表示された状態でカットされている。尚、図２において各部１００Ｕ，１００Ｌ，１００Ｓのカット部分については、理解を容易にするため、二点鎖線の仮想線により示してある。

尚、デジタルメータ画像１０Ｂは、右側側部１００Ｓの側方に表示されるレンジ画像１０Ｂ１、速度画像１０Ｂ２及び外気温画像１０Ｂ３と、各画像１０Ａ１，１０Ａ２，１０Ａ３，１０Ａ４の内周側に表示される燃費画像１０Ｂ４とから、構成されている。

（作用効果）
以上説明した第一実施形態の作用効果について、以下に説明する。

第一実施形態による円形メータ画像１０Ａの虚像１００については、全体径や「指標画像」としての目盛画像１０Ａ２及び数字画像１０Ａ３のサイズを拡大しつつ、上部１００Ｕと下部１００Ｌとをカットして表示エリア８３Ａ内に収めることができる。故に、限られた表示エリア８３Ａに表示される円形メータ画像１０Ａの虚像１００であっても、室内乗員９による視認性を高めることが可能となる。

また、第一実施形態による円形メータ画像１０Ａの虚像１００において、画像１０Ａ２，１０Ａ３に対応する車両状態値Ｖが上部１００Ｕよりも小さくなる下部１００Ｌは、当該上部１００Ｕよりも大きくカットされる。即ち、車両状態値Ｖの表示という観点では上部１００Ｕよりも重要度乃至は優先度の低くなる下部１００Ｌを、円形メータ画像１０Ａの虚像１００において大きくカットできる。故に、車両状態値Ｖの報知に与える影響を小さく抑えつつ、円形メータ画像１０Ａの虚像１００に対して室内乗員９による視認性を高めることが可能となる。

さらに、第一実施形態による円形メータ画像１０Ａの虚像１００では、上部１００Ｕと下部１００Ｌとがグラデーション表示状態でカットされるので、それらカットされた各部１００Ｕ，１００Ｌにて、虚像１００の輝度が急変するのを抑制できる。こうした輝度の急変抑制作用によれば、虚像１００の部分カットに起因して室内乗員９の感じるような違和感が軽減され得ると共に、虚像１００の部分カットがサイズ不足を解消するための対策であることを、室内乗員９に把握され難くなる。

またさらに、第一実施形態による円形メータ画像１０Ａの虚像１００では、画像１０Ａ２，１０Ａ３に対応する車両状態値Ｖの存在しない側部１００Ｓが、上部１００Ｕ及び下部１００Ｌと共にカットされる。これによれば、車両状態値Ｖの報知に与える影響を小さく抑えつつ、画像１０Ａ２，１０Ａ３のサイズを可及的に拡大して、室内乗員９による虚像１００の視認性を高めることが可能となる。

（第二実施形態）
図３，４に示すように本発明の第二実施形態は、第一実施形態の変形例である。

円形メータ画像１０Ａの虚像１００において第二実施形態では、第一実施形態と実質同じ図２の状態から、指針画像１０Ａ４が上部１００Ｕの目盛画像１０Ａ２及び数字画像１０Ａ３に近づくに従って、当該虚像１００が下方へ移動する。こうした移動を実現する第一アニメーションにより、カットされていた上部１００Ｕでは画像１０Ａ１，１Ａ２の表示が現出しつつ、下部１００Ｌのカットサイズが増大する。このとき特に、上部１００Ｕの表示の現出は、虚像１００においてグラデーション表示箇所の輝度が所定輝度まで漸次上昇するように、アニメーション化される。またこのとき、下部１００Ｌのカットサイズの増大は、虚像１００においてグラデーション表示箇所が上方に移動しつつ零輝度の箇所が増大するように、アニメーション化される。

また同様に、円形メータ画像１０Ａの虚像１００において第二実施形態では、第一実施形態と実質同じ図２の状態から、指針画像１０Ａ４が下部１００Ｌの目盛画像１０Ａ２及び数字画像１０Ａ３に近づくに従って、当該虚像１００が上方へ移動する。こうした移動を実現する第二アニメーションにより第二実施形態では、カットされていた下部１００Ｌでは画像１０Ａ１，１０Ａ２，１０Ａ３の表示が現出しつつ、上部１００Ｕのカットサイズが増大する。このとき特に、下部１００Ｌの表示の現出は、虚像１００においてグラデーション表示箇所の輝度が所定輝度まで漸次上昇するように、アニメーション化される。またこのとき、上部１００Ｕのカットサイズの増大は、虚像１００においてグラデーション表示箇所が下方に移動しつつ零輝度の箇所が増大するように、アニメーション化される。

このような第二実施形態によると、円形メータ画像１０Ａの虚像１００において指針画像１０Ａ４が近づいたときの上部１００Ｕ及び下部１００Ｌでは、カットされていた画像１０Ａ１，１０Ａ２，１０Ａ３が現出して指針画像１０Ａ４により指示され得る。これによれば、上部１００Ｕ及び下部１００Ｌのカット表示に起因して、指針画像１０Ａ４による指示箇所が室内乗員９に視認され難くなるのを抑制可能となる。

（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。

変形例１では、上部１００Ｕ及び下部１００Ｌの少なくとも一方をグラデーション表示させずに、当該少なくとも一方にて虚像１００の輝度を急変させてもよい。また、変形例２では、側部１００Ｓをグラデーション表示させずに、当該側部１００Ｓにて虚像１００の輝度を急変させてもよい。

変形例３では、下部１００Ｌよりも上部１００Ｕを大きくカットしてもよいし、上部１００Ｕ及び下部１００Ｌのカットサイズを互いに等しくしてもよい。また、変形例４では、例えばコンバイナ８３のエッジ部等が形成する表示エリア８３Ａの外周縁部により、上部１００Ｕ及び下部１００Ｌの少なくとも一方の表示をカットさせてもよい。

変形例５では、側部１００Ｓをカットしなくてもよい。また、変形例６では、枠画像１０Ａ１やデジタルメータ画像１０Ｂを、表示させなくてもよい。

変形例７では、第二実施形態で説明した虚像１００の移動に関する第一アニメーション及び第二アニメーションの一方を、実施しなくてもよい。また、変形例８では、表示エリア８３Ａのサイズに応じて、車両状態値Ｖが互いに異なる複数の円形メータ画像１０Ａを虚像１００として表示してもよい。

変形例９では、円形メータ画像１０Ａにより報知する車両状態値Ｖとして、エンジン回転数以外にも、例えば走行速度や、燃費、外気温、冷却水温、燃料残量等を採用してもよい。また、変形例１０では、表示ユニット５として画像表示パネル以外にも、表示像１０となる光束をスクリーン部材に投射することで、当該スクリーン部材に表示像１０を形成する表示システム等を、採用してもよい。

変形例１１では、ウインドシールド８１に直接設けた表示エリアに、表示像１０を投影させてもよい。また、変形例１２では、車両８以外の船舶乃至は飛行機等の各種移動体に搭載されるＨＵＤ装置に、本発明を適用してもよい。

１ ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置、５ 表示ユニット、７ 制御ユニット、８ 車両、９ 乗員、１０ 表示像、１０Ａ 円形メータ画像、１０Ａ１ 枠画像、１０Ａ２ 目盛画像、１０Ａ３ 数字画像、１０Ａ４ 指針画像、５０ 画面、８３Ａ 表示エリア、１００ 虚像、１００Ｌ 下部、１００Ｓ 側部、１００Ｕ 上部、Ｖ 車両状態値

Claims (6)

1. 移動体（８）の表示エリア（８３Ａ）へ表示像（１０）を投影することにより、当該表示像の虚像（１００）を前記移動体の室内から視認可能に表示するヘッドアップディスプレイ装置（１）であって、
   前記移動体の状態値（Ｖ）を報知するために複数の指標画像（１０Ａ２，１０Ａ３）が円周方向に並んでなる円形メータ画像（１０Ａ）を、前記表示像として形成する表示ユニット（５）と、
   前記円形メータ画像の前記虚像において上部（１００Ｕ）と下部（１００Ｌ）とがカットされるように、前記表示ユニットによる当該円形メータ画像の形成を制御する制御ユニット（７）とを、備えることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
2. 前記制御ユニットは、前記円形メータ画像の前記虚像において前記指標画像に対応する前記状態値が前記上部よりも前記下部にて小さく且つ前記上部よりも前記下部が大きくカットされるように、前記表示ユニットによる当該円形メータ画像の形成を制御することを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
3. 前記制御ユニットは、前記円形メータ画像の前記虚像において前記上部と前記下部とがグラデーション表示された状態にてカットされるように、前記表示ユニットによる当該円形メータ画像の形成を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
4. 前記制御ユニットは、前記円形メータ画像の前記虚像において前記指標画像に対応する前記状態値の存在しない側部（１００Ｓ）がカットされるように、前記表示ユニットによる当該円形メータ画像の形成を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
5. 前記円形メータ画像は、前記円周方向に沿って回転しつつ前記指標画像を指示することにより、前記状態値を報知する指針画像（１０Ａ４）を、含み、
   前記制御ユニットは、前記円形メータ画像の前記虚像において前記指針画像が前記上部の前記指標画像に近づくに従って当該虚像が下方へ移動するアニメーションにより、カットされた前記上部の前記指標画像が現出しつつ前記下部のカットサイズが増大するように、前記表示ユニットによる当該円形メータ画像の形成を制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
6. 前記円形メータ画像は、前記円周方向に沿って回転しつつ前記指標画像を指示することにより、前記状態値を報知する指針画像（１０Ａ４）を、含み、
   前記制御ユニットは、前記円形メータ画像の前記虚像において前記指針が前記下部の前記指標画像に近づくに従って当該虚像が上方へ移動するアニメーションにより、カットされた前記下部の前記指標画像が現出しつつ前記上部のカットサイズが増大するように、前記表示ユニットによる当該円形メータ画像の形成を制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。

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