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1. (WO2019004238) HEAD-UP DISPLAY DEVICE
Document

明 細 書

発明の名称 ヘッドアップディスプレイ装置

技術分野

0001  

背景技術

0002  

先行技術文献

特許文献

0003  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0004   0005  

課題を解決するための手段

0006   0007   0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014  

図面の簡単な説明

0015  

発明を実施するための形態

0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027  

符号の説明

0028  

請求の範囲

1   2   3   4  

図面

1   2A   2B   2C   3  

明 細 書

発明の名称 : ヘッドアップディスプレイ装置

技術分野

[0001]
 本発明は、車両の乗員に虚像を視認させるヘッドアップディスプレイ装置に関する。

背景技術

[0002]
 特許文献1に開示されているようなヘッドアップディスプレイ装置は、表示する虚像の上下方向の位置(高さ)を変えることが可能であり、これにより虚像を用いた多様な表現を行っている。

先行技術文献

特許文献

[0003]
特許文献1 : 特開2015-34945号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0004]
 しかしながら、表示される虚像の高さを変化させると、虚像の路面に対する相対的な角度が変化したように視認されてしまう問題があった。具体的には、路面と平行に視認される虚像の高さを高くした場合、虚像の奥側の一端が路面に近く、虚像の手前側の一端が路面から離れ、路面と虚像とが平行でないように視認されてしまう問題があった。
[0005]
 本発明は、見かけ上の路面に対する虚像の相対的な角度変化を抑制することができるヘッドアップディスプレイ装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0006]
 本発明は、前記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
 本発明のヘッドアップディスプレイ装置は、視認される虚像の高さを変化させる場合、虚像の傾斜角を調整することで、虚像の高さが変化する前後における見かけ上の路面に対する相対的な角度変化を抑制する、ことを要旨としている。
[0007]
 本発明の第1の態様のヘッドアップディスプレイ装置は、虚像(V)を表示する表示光(20a)を出射する表示部(20)と、前記表示部(20)が表示する前記虚像(V)が視認される上下方向の位置を少なくとも調整可能な表示位置制御部(31)と、前記表示位置制御部(31)が前記虚像(V)の上下方向の前記位置を高くする場合、前記虚像(V)の前記奥側がより視認者側に起き上がるように傾斜角(θ)を大きくする表示角度制御部(32)と、を備える。
[0008]
 この第1の態様によれば、虚像の上下方向の位置(高さ)を高くした場合、虚像の高さが低い場合に比べて虚像の奥側が下がったように視認されてしまうことを防止することができる。
[0009]
 また、第1の態様に従属する第2の態様のヘッドアップディスプレイ装置では、前記表示角度制御部(32)は、前記虚像(V)の前記奥側が前記虚像(V)の手前側より上下方向の下側に位置しない範囲で前記傾斜角(θ)を調整してもよい。
[0010]
 この第2の態様によれば、虚像は、平行もしくは虚像の奥側が起き上がった状態で、実景における路面に重畳して視認されることになる。したがって、虚像の手前から奥側に向けた延長線が路面と交差するような違和感を生じさせる表示を回避することができる。
[0011]
 また、第1又は第2の態様に従属する第3の態様のヘッドアップディスプレイ装置では、前記表示位置制御部(31)は、前記虚像(V)が視認される左右方向の位置をさらに調整可能であり、前記表示角度制御部(32)は、前記表示位置制御部(31)が前記虚像(V)を表示中心から前記左右方向に移動する場合、前記虚像(V)の前記奥側がより視認者側に起き上がるように傾斜角(θ)を大きくしてもよい。
[0012]
 この第3の態様によれば、虚像の左右方向の位置変化によっても生じる見かけ上の路面に対する相対的な角度変化も抑制することができる。
[0013]
 また第1乃至3の態様に従属する第4の態様のヘッドアップディスプレイ装置では、前記視認者の視点高さを取得する視点高さ取得手段(33)をさらに備え、前記表示角度制御部(32)は、前記視点高さ取得手段(33)から取得する前記視点高さが低い場合、前記虚像(V)の前記奥側がより視認者側に起き上がるように傾斜角(θ)を大きくしてもよい。
[0014]
 この第4の態様によれば、視認者の視点高さの変化によっても生じる見かけ上の路面に対する相対的な角度変化も抑制することができる。

図面の簡単な説明

[0015]
[図1] 本発明の実施形態におけるヘッドアップディスプレイ装置の構成を説明する図である。
[図2A] 図1のヘッドアップディスプレイ装置が表示する虚像の表示領域の例を説明する図である。
[図2B] 図1のヘッドアップディスプレイ装置が表示する虚像の表示領域の例を説明する図である。
[図2C] 図1のヘッドアップディスプレイ装置が表示する虚像の表示領域の例を説明する図である。
[図3] 図1のヘッドアップディスプレイ装置が表示する虚像の傾斜角と視認者の視点の高さとの関係を示した図である。

発明を実施するための形態

[0016]
 以下に説明する実施形態は、本発明を容易に理解するために用いられ、当業者は、本発明が以下に説明される実施形態によって不当に限定されないことを留意すべきである。
[0017]
 図1は、本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置(以下では、HUD装置とも呼ぶ)10の構成を説明する図である。なお、図1では、車両1の前後方向をZ方向(前方向がZ正方向)とし、車両1の左右方向(車両1の幅方向)に沿う方向をX方向(左方向がX正方向)とし、上下方向をY方向(上方向がY正方向)とする。
[0018]
 HUD装置10は、車両1に搭載されるものであり、画像を表示する表示部21と、表示部21が表示した画像の表示光20aをフロントウインドシールド2に投射する投射部22と、を有する表示部20と、表示部20が表示する虚像Vの位置及び傾斜角θを制御可能な表示制御部30と、から構成される。
[0019]
 HUD装置10は、後述する入力部33から各種情報を取得し、これら各種情報に基づき、虚像Vの位置(上下方向Yの位置、左右方向Xの位置)を変化させる。例えば、HUD装置10は、車両1の車両ECU(図示しない)からの要求信号、車両1に設けられた操作部(図示しない)の操作信号、または車両1に設けられた各種センサからの検出信号に基づき、虚像Vの位置を変化させてもよい。なお、HUD装置10が表示する虚像Vは、左右方向Xを軸として上下方向Yと非平行となるように傾斜して表示される。
[0020]
 表示制御部30は、HUD装置10が表示する虚像Vの上下方向の位置(高さ)を制御する表示位置制御部31と、虚像Vの左右方向Xを軸とした角度(傾斜角θ)を制御する表示角度制御部32と、上述した各種情報を取得する入力部33と、を備える。なお、表示制御部30は、入力部33から入力する各種情報から表示部21が表示する画像の元となる画像データを生成してもよく、または入力部33から画像データを入力するものであってもよい。表示角度制御部32は、表示位置制御部31が調整する虚像Vの高さに応じて、虚像Vの傾斜角θを制御するものであり、虚像Vの高さと傾斜角θとを対応付けたテーブルデータの読み出しや、虚像Vの高さから演算して傾斜角θを求めてもよい。
[0021]
[HUD10の実施形態]
 図2A、図2B、図2Cは、虚像Vの位置を調整可能な表示領域50を説明する図である。図2A、図2B、図2Cに示す表示領域50を生成可能なHUD10の第1~第3の実施形態について以下に説明する。
[0022]
(第1の実施形態)
 まず、図2Aを参照する。図2Aに示した第1の実施形態におけるHUD装置10では、虚像Vの位置を調整可能な表示領域50を、固定された複数の虚像表示面で構成する。第1実施形態のHUD装置10は、上下方向の位置が低い方から順に、第1の虚像V1を表示可能な第1の虚像表示面51、第2の虚像V2を表示可能な第2の虚像表示面52、及び第3の虚像V3を表示可能な第3の虚像表示面53を生成する。第1の虚像表示面51、第2の虚像表示面52、及び第3の虚像表示面53は、典型的には平面であるが、厳密な平面でなくてもよい。このようなHUD装置10は、例えば、単数の表示部21からの光を分岐させる、あるいは複数の表示部21を設けることで、それぞれに画像を表示する複数の画像表示面(図示しない)を形成し、複数の虚像表示面51,52,53を形成する。表示位置制御部31は、虚像Vを表示する虚像表示面51,52,53を切り替えることで、虚像Vの上下方向Yの高さを調整することができ、これと同時に虚像Vの傾斜角θも表示される虚像表示面51,52,53の傾斜角θとなる。すなわち、この構成の場合、表示位置制御部31が、虚像Vの傾斜角θを制御する表示角度制御部32の機能も兼ねている。第1の実施形態のHUD装置10において、第2の虚像表示面52の傾斜角θ2が、第2の虚像表示面52より低い位置に配置される第1の虚像表示面51の傾斜角θ1より大きくなるように、内部に配置される第1の虚像表示面51に対応する画像表示面と第2の虚像表示面52に対応する画像表示面の角度が予め調整された後、固定される。また、第3の虚像表示面53の傾斜角θ3が、第3の虚像表示面53より低い位置に配置される第2の虚像表示面52の傾斜角θ2より大きくなるように、内部に配置される第2の虚像表示面52に対応する画像表示面と第3の虚像表示面53に対応する画像表示面の角度が予め調整された後、固定される。
[0023]
(第2の実施形態)
 次に、図2Bを参照する。図2Bに示した第2の実施形態におけるHUD装置10は、虚像Vの位置を調整可能な表示領域50を、虚像表示面54を移動させることで形成する。このようなHUD装置10は、図示しないアクチュエータにより、表示部21を移動及び回転させることで、虚像表示面54の位置及び傾斜角θを調整することができる。なお、投射部22も図示しないアクチュエータにより移動及び/又は回転させることで、虚像表示面54の位置及び傾斜角θの調整を補助してもよい。表示位置制御部31は、前記アクチュエータの動作により虚像Vを表示する虚像表示面54を移動させることで、虚像Vの上下方向Yの高さを調整し、これと同時に、表示角度制御部32は、虚像Vの上下方向Yの高さに応じて、前記アクチュエータを動作させることで、虚像表示面54を回転させることで、虚像Vの傾斜角θも調整する。
[0024]
(第3の実施形態)
 次に、図2Cを参照する。図2Cに示した第3の実施形態におけるHUD装置10は、例えば、パララックスバリア方式やレンチキュラレンズ方式などを含む視差分割方式、ライトフィールド方式やホログラム方式を含む空間再生方式、画像を表示するスクリーンを高速に振動させるスクリーン高速振動方式、特開2016-212318に開示されているように透過率を調整可能な調光層を有する複数のスクリーンを厚み方向に重ねて配置し、複数のスクリーンに向けてプロジェクタが投射像を高速で切り替えながら投影し、投射像の高速切り替えに応じて、複数のスクリーンがそれぞれ調光率を適宜調整することで3Dの実像を内部に表示する透過率調整スクリーン方式、特開2004-168230に開示されているように複数の液晶表示素子を厚み方向に重ねることで3Dの実像を内部に表示する方式などを採用することができ、左右方向X、上下方向Y、奥行き方向Zからなる三次元空間に虚像Vを表示させることが可能である。表示位置制御部31は、虚像Vの配置を制御する三次元データを制御することで、表示領域50内での虚像Vの上下方向Yの高さを調整し、これと同時に、表示角度制御部32は、虚像Vの配置を制御する三次元データあるいは虚像Vの角度に関するデータを制御することで、虚像Vの傾斜角θも調整する。
[0025]
 なお、上記実施形態のHUD装置10は、虚像Vの左右方向Xの位置を調整可能であってもよい。表示角度制御部32は、表示位置制御部31が虚像Vを表示中心から左右方向に移動する場合、虚像Vの奥側がより視認者側に起き上がるように傾斜角θを大きくしてもよい。
[0026]
 図3は、視認者の視点Eの高さと虚像Vの傾斜角θとの関係を示した図である。本発明のHUD装置10は、入力部(視点高さ取得手段)33から視認者の視点高さを取得可能であり、表示角度制御部32は、入力部33から取得する視点高さが視点E1,E2,E3と低くなるに従い、虚像Vの奥側がより視認者側に起き上がるように、虚像Vの傾斜角θを徐々にθ4,θ5,θ6のように大きくしてもよい。
[0027]
 なお、本発明は、以上の実施形態によって限定されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で、適宜、変更(構成要素の削除も含む)を加えることが可能である。

符号の説明

[0028]
1   :車両
2   :フロントウインドシールド
10  :HUD装置
20  :表示部
20a :表示光
21  :表示部
22  :投射部
30  :表示制御部
31  :表示位置制御部
32  :表示角度制御部
33  :入力部
50  :表示領域
51  :第1の虚像表示面
52  :第2の虚像表示面
53  :第3の虚像表示面
54  :虚像表示面
E   :視点
V   :虚像
θ   :傾斜角

請求の範囲

[請求項1]
 虚像を表示する表示光を出射する表示部と、
 前記表示部が表示する前記虚像が視認される上下方向の位置を少なくとも調整可能な表示位置制御部と、
 前記表示位置制御部が前記虚像の上下方向の前記位置を高くする場合、前記虚像の奥側がより視認者側に起き上がるように傾斜角を大きくする表示角度制御部と、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。
[請求項2]
 前記表示角度制御部は、前記虚像の前記奥側が前記虚像の手前側より上下方向の下側に位置しない範囲で前記傾斜角を調整する、
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。
[請求項3]
 前記表示位置制御部は、前記虚像が視認される左右方向の位置をさらに調整可能であり、
 前記表示角度制御部は、前記表示位置制御部が前記虚像を表示中心から前記左右方向に移動する場合、前記虚像の前記奥側がより視認者側に起き上がるように傾斜角を大きくする、
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
[請求項4]
 視認者の視点高さを取得する視点高さ取得手段をさらに備え、
 前記表示角度制御部は、前記視点高さ取得手段から取得する前記視点高さが低い場合、前記虚像の前記奥側がより視認者側に起き上がるように前記傾斜角を大きくする、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ装置。



図面

[ 図 1]

[ 図 2A]

[ 図 2B]

[ 図 2C]

[ 図 3]