JP7791145B2 - 車両用表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用表示装置に関する。

従来から、ドライバの目の位置（アイポイント）から虚像として画像を視認させるヘッドアップディスプレイなどの車両用表示装置が知られている。例えば、特許文献１には、画像において片目でのみ視認可能な画像の片目領域の輝度を、両目で視認可能な画像の両目領域の輝度よりも高くすることにより、視認性の向上を図った表示装置が記載されている。

特開２０１６－１３０７７１号公報

しかしながら、上述した従来技術では、片目領域と両目領域との境界付近に表示された画像は、ドライバの頭部の動きなどで境界を跨ぐ可能性がある。このように画像が境界を跨いだ場合、ドライバが違和感を覚えるという課題があった。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ドライバの違和感を低減できる車両用表示装置を提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係る車両用表示装置は、下記を特徴としている。
画像の表示光を出射する画像表示部と、
前記画像表示部から出射される表示光をドライバの前方の反射面に向けて投影する光学系と、
前記画像表示部を制御する制御部と、を備え、
前記画像は、前記ドライバの両目によって視認される領域である両目領域と、前記ドライバの右目のみによって視認される領域である右目領域と、前記ドライバの左目のみによって視認される領域である左目領域と、を有し、
前記制御部は、前記両目領域と前記右目領域との境界部に、前記両目領域と前記右目領域との境界を跨ぐように水平方向の幅を有する第１の非表示領域を設定し、前記両目領域と前記左目領域との境界部に、前記両目領域と前記左目領域との境界を跨ぐように水平方向の幅を有する第２の非表示領域を設定し、前記第１の非表示領域及び前記第２の非表示領域内に少なくとも静止画像が表示されないように制御する、
車両用表示装置であること。

本発明によれば、ドライバの違和感を低減できる車両用表示装置を提供することができる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

図１は、本実施形態に係る車両用表示装置の一実施形態を示す概略構成図である。 図２は、ドライバの目がアイボックスの左右方向の中央にあるときの虚像と、第二ミラーと、ドライバの目との光学的な位置関係を示す図である。 図３は、ドライバの目がアイボックスの右側に寄っているときの虚像と、第二ミラーと、ドライバの目との光学的な位置関係を示す図である。 図４は、ドライバの前景に重ねられる虚像の各領域の配置を示す図である。 図５は、図１に示す車両用表示装置を構成する制御部の動作を示すフローチャートである。

本発明に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。

以下、説明の便宜上、図１～図３に示すように、「前」、「後」、「左」、「右」、「上」及び「下」を定義する。「前後方向」、「左右方向」及び「上下方向」は、互いに直交している。なお、左右方向が本発明の「水平方向」に対応する。

図１に示すように、本実施形態の車両用表示装置１は、車両１００に搭載され、ヘッドアップディスプレイを構成する。車両用表示装置１は、例えば、インストルメントパネル１０１の内部に配置される。インストルメントパネル１０１は、上方に向けて開口した開口１０１ａを有する。開口１０１ａは、車両１００の上下方向においてウインドシールド１０２と対向している。

車両用表示装置１は、筐体４、カバー５、画像表示部２０、制御部２３、および光学系２５を有する。画像表示部２０、制御部２３、および光学系２５は、筐体４の内部に収容されている。筐体４は、本体２と、本体２に対して係合する蓋部材３と、を有する。本体２は、上方に向けて開口する開口部を有する。蓋部材３は、本体２の開口部を上方から閉塞する。蓋部材３は、開口１０１ａと対向する壁部３０を有する。壁部３０は、上方に向けて開口している開口３１を有する。筐体４は、開口３１を開口１０１ａと対向させるように配置される。カバー５は、蓋部材３の開口３１を閉塞する板状の部材である。カバー５は、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）やアクリル等の透光性を有する樹脂で形成される。

画像表示部２０は、画像の表示光７０を出射する装置である。例示された画像表示部２０は、液晶表示装置であり、例えば、ＴＦＴ－ＬＣＤ（Thin Film Transistor－Liquid Crystal Display）である。ただし、画像表示部２０は液晶表示装置には限定されない。画像表示部２０は、例えば、レーザ光を走査して透過性のスクリーンに画像を生成する装置であってもよい。

光学系２５は、第一ミラー２１および第二ミラー２２を有する。第一ミラー２１は、画像表示部２０から出射される表示光７０を第二ミラー２２に向けて反射する。第一ミラー２１は、例えば、平面ミラーである。第二ミラー２２は、表示光７０をウインドシールド１０２に向けて反射する。第二ミラー２２の反射面の形状は、例えば、自由曲面である。第二ミラー２２は、例えば、表示光７０を拡大させる凹面ミラーである。

第二ミラー２２によって反射された表示光７０は、開口３１および開口１０１ａを通過し、ウインドシールド１０２の反射面１０２ａによってドライバ２００に向けて反射される。ドライバ２００の目２０１に入射する表示光７０によって、虚像が形成される。インストルメントパネル１０１には、筒状の壁部１０３が設けられている。壁部１０３は、開口３１から開口１０１ａへ向かう表示光７０の光路を囲んでいる。

図２及び図３に示すように、画像表示部２０に表示され、ドライバ２００に虚像として表示される画像は、ドライバ２００の両目によって視認される領域である両目領域ＣＢと、左目では視認不可であって右目のみが視認可能な領域である右目領域ＣＲと、右目では視認不可であって左目のみが視認可能な領域である左目領域ＣＬと、を有する。右目領域ＣＲ及び左目領域ＣＬは、両目領域ＣＢよりも左右方向端部側の領域である。以後では、右目領域ＣＲと左目領域ＣＬとを総称して、「片目領域ＣＲＬ」とも呼ぶ。

図４は、ドライバ２００の前景に重ねられる虚像の各領域の配置を示す。図４に示すように、虚像の左端領域は、右目領域ＣＲに相当し、虚像の中央領域は、両目領域ＣＢに相当し、虚像の右側領域は、左目領域ＣＬに相当する。

制御部２３は、画像表示部２０を制御するように構成された制御回路を有する。制御部２３は、例えば、筐体４の内部に配置された制御基板に搭載される。制御部２３は、例えば、予め記憶されているプログラムに従って画像表示部２０を制御して画像を生成させる。

車両１００は、ドライバモニタ１０４を有する。ドライバモニタ１０４は、ドライバ２００に対して前方に配置されたカメラを含む。ドライバモニタ１０４は、ドライバ２００を撮像してドライバ画像を生成する。ドライバモニタ１０４は、ドライバ画像に基づいて、ドライバ２００の頭部の位置、のドライバ２００の目２０１の位置（視点位置）を検出する。ドライバモニタ１０４による検出結果は、制御部２３に送られる。

制御部２３は、画像表示部２０の表示画面上における両目領域ＣＢ及び片目領域ＣＲＬ（図２及び図３参照）を設定し、両目領域ＣＢと片目領域ＣＲＬとで輝度を変える。また、制御部２３は、画像表示部２０の表示画面上における両目領域ＣＢと片目領域ＣＲＬとの境界部に非表示領域ＣＮ（図２及び図３参照）を設定し、非表示領域ＣＮ内に静止画像が表示されないように制御する。

次に、上述した両目領域ＣＢと片目領域ＣＲＬの詳細について図２を参照して説明する。図２は、虚像と、第二ミラーと、ドライバ２００の目２０１との光学的な位置関係を示す図である。図２に示す目２０１の位置は、アイボックスＥＢにおける左右方向の中央の位置である。アイボックスＥＢは、目２０１の位置が移動する範囲として予め想定された範囲である。アイボックスＥＢは、左右方向に所定の幅を有する。車両用表示装置１は、目２０１がアイボックスＥＢの内部にある場合に画像がドライバ２００から視認できるように構成される。

第二ミラー２２の全面で反射される光が視認される場合、図２に示すように、右目領域ＣＲの左端位置は、ドライバ２００の右目と第二ミラー２２の左端位置とを結ぶ光線「Ｌ１」の延長上にある。また、左目領域ＣＬの右端位置は、ドライバ２００の左目と第二ミラー２２の右端位置とを結ぶ光線「Ｌ２」の延長上にある。なお、ドライバ２００は、左目では右目領域ＣＲの左端位置を視認することはできず、右目では左目領域ＣＬの右端位置を視認することはできない。

また、両目領域ＣＢの左端位置は、ドライバ２００の左目と第二ミラー２２の左位置とを結ぶ構成「Ｌ３」の延長線上にある。両目領域ＣＢの右端位置は、ドライバ２００の右目と第二ミラー２２の左位置とを結ぶ構成「Ｌ４」の延長線上にある。

図２からも明らかなように、ドライバ２００の視点位置がアイボックスＥＢにおける左右方向の中央の位置にある場合、両目領域ＣＢ、右目領域ＣＲ及び左目領域ＣＬは、ドライバ２００の両眼間隔と光学系２５の配置位置とに基づいて設定することができる。

図３には、目２０１の位置がアイボックスＥＢ内において右側に寄っている状態が示されている。この場合、両目領域ＣＢ、右目領域ＣＲ及び左目領域ＣＬは、図２に示す位置に対して左側にずれている。これとは逆に、目２０１の位置がアイボックスＥＢ内において左側に寄った位置である場合、両目領域ＣＢ、右目領域ＣＲ及び左目領域ＣＬは、図２に示す位置に対して右側にずれる。すなわち、ドライバ２００の目２０１の位置（視点位置）に応じて、両目領域ＣＢ、右目領域ＣＲ及び左目領域ＣＬは変化する。

そこで、本実施形態では、制御部２３は、ドライバモニタ１０４によって検出された目２０１の位置に応じて、非表示領域ＣＮの位置を変化させる。また、本実施形態では、制御部２３は、ドライバモニタ１０４によって検出された頭部の位置に基づいて、頭部の左右方向の振れ幅の平均を求める。そして、制御部２３は、平均に基づいて非表示領域ＣＮの幅Ｗ（図４参照）を設定する。

次に、上記概略で説明した制御部２３の動作について図５のフローチャートを参照して説明する。イグニッションスイッチがオンすると、制御部２３は処理を開始する。まず、制御部２３は、ドライバモニタ１０４からのドライバ画像に基づいてドライバ２００の両目間隔を測定する（Ｓ１）。

次に、制御部２３は、測定した両目間隔と既知の光学系２５の配置位置とに基づいてドライバ２００の目２０１がアイボックスＥＢの左右方向の中央位置にあるときの画像表示部２０の表示画面上における両目領域ＣＢ、片目領域ＣＲＬ及び非表示領域ＣＮを設定する（Ｓ２）。

その後、制御部２３は、第１取得部として機能し、ドライバモニタ１０４により検出されたドライバ２００の目２０１の位置を取得する（Ｓ３）。次に、制御部２３は、第１設定部として機能し、Ｓ３で取得したドライバ２００の目２０１の位置に基づいて、両目領域ＣＢ、片目領域ＣＲＬ及び非表示領域ＣＮの位置を変更する（Ｓ４）。

Ｓ４においては、制御部２３は、ドライバ２００の目２０１の位置がアイボックスＥＢ内において右側に寄っている場合、寄っている分に応じて両目領域ＣＢ、片目領域ＣＲＬ及び非表示領域ＣＮの位置をＳ２で設定した位置から左側にずらす。また、制御部２３は、ドライバ２００の目２０１の位置がアイボックスＥＢ内において左側に寄っている場合、寄っている分に応じて両目領域ＣＢ、片目領域ＣＲＬ及び非表示領域ＣＮの位置をＳ２で設定した位置から右側にずらす。

次に、制御部２３は、第２取得部として機能し、ドライバモニタ１０４により検出されたドライバ２００の頭部の位置からドライバ２００の頭部の動きを取得する（Ｓ５）。その後、制御部２３は、Ｓ５において取得した頭部の動きに基づいて非表示領域ＣＮの幅Ｗを変更する（Ｓ６）。

Ｓ５において、制御部２３は、主にドライバ２００の頭部の左右方向の動きを取得する。Ｓ６において制御部２３は、例えば、頭部の左右方向の振れ幅の平均に基づいて非表示領域ＣＮの幅Ｗを変更する。詳しく説明すると、制御部２３は頭部の、左右方向の振れ幅の平均が大きい場合、非表示領域ＣＮの幅Ｗを大きい値に変更し、頭部の振れ幅の平均が小さい場合、非表示領域ＣＮの幅Ｗを小さい値に変更する。

制御部２３は、Ｓ６が終了すると、再びＳ３に戻り、定期的に両目領域ＣＢ、片目領域ＣＲＬ及び非表示領域ＣＮの位置、非表示領域ＣＮの幅の変更を行う。

制御部２３は、図５に示すフローチャートでの動作により設定された両目領域ＣＢ、片目領域ＣＲＬ及び非表示領域ＣＮに基づいて画像表示部２０の制御を行う。制御部２３は、非表示領域ＣＮには静止画像が表示されないようにする。例えば、制御部２３は、経路案内、時速、時刻を表すそれぞれ独立した意匠を左右方向に並べて表示させる場合、それぞれの意匠を非表示領域ＣＮ内または非表示領域ＣＮをまたいで表示させないようにする。

上述した実施形態によれば、両目領域ＣＢと片目領域ＣＲＬとの境界部である非表示領域ＣＮには、静止画像が表示されない。これにより、境界部を跨いで静止画像が表示されることがなく、ドライバ２００の違和感を低減することができる。

上述した実施形態によれば、制御部２３は、ドライバ２００の頭部の動きに基づいて非表示領域ＣＮの幅を設定している。これにより、ドライバ２００の頭部が動いて、両目領域ＣＢ及び片目領域ＣＲＬの位置が変動したとしても、境界部を跨いで静止画像が表示されるのを低減して、ドライバ２００の違和感を低減することができる。

上述した実施形態によれば、制御部２３は、ドライバ２００の目２０１の位置に基づいて、両目領域ＣＢ、片目領域ＣＲＬ及び非表示領域ＣＮを設定している。これにより、精度よく、両目領域ＣＢと片目領域ＣＲＬの境界部に非表示領域ＣＮを設定することができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

上述した実施形態では、第二ミラー２２の全面で反射された光がドライバ２００によって視認される場合について説明していたが、これに限ったものではない。例えば、蓋部材３によって画像が見切れるようにしてもよい。この場合、両目領域ＣＢ及び片目領域ＣＲＬは、ドライバ２００の目２０１と蓋部材３の開口３１の右端位置、左端位置を結ぶ線によって決定される。

上述した実施形態では、制御部２３は、ドライバ画像に基づいて両目間隔を測定し、測定した両目間隔に基づいて両目領域ＣＢ、片目領域ＣＲＬ及び非表示領域ＣＮを設定していたが、これに限ったものではない。制御部２３は、両目間隔の測定を行わず、予め定められた平均的な両目間隔に基づいて両目領域ＣＢ、片目領域ＣＲＬ及び非表示領域ＣＮを設定するようにしてもよい。

上述した実施形態では、制御部２３は、頭部の振れ幅の左右方向の平均に基づいて非表示領域ＣＮの幅Ｗを変更（設定）していたが、これに限ったものではない。制御部２３は、頭部の振れ幅の左右方向の最大値、中央値に基づいて非表示領域ＣＮの幅Ｗを変更してもよい。

上述した実施形態では、定期的に頭部の動きを取得して、非表示領域ＣＮの幅Ｗを変更していたが、これに限ったものではない。例えば、イグニッションオンから最初の所定時間における頭部の動きを取得し、取得した頭部の動きに基づいて非表示領域ＣＮの幅Ｗを設定し、以降、幅Ｗを変更しないようにしてもよい。

ここで、上述した本発明に係る車両用表示装置の実施形態の特徴をそれぞれ以下［１］～［３］に簡潔に纏めて列記する。

［１］
画像の表示光（７０）を出射する画像表示部（２０）と、
前記画像表示部（２０）から出射される表示光（７０）をドライバ（２００）の前方の反射面に向けて投影する光学系（２５）と、
前記画像表示部（２０）を制御する制御部（２３）と、を備え、
前記画像は、前記ドライバ（２００）の両目によって視認される領域である両目領域（ＣＢ）と、前記ドライバ（２００）の片目のみによって視認される領域である片目領域（ＣＲＬ）と、を有し、
前記制御部（２３）は、前記両目領域（ＣＢ）と前記片目領域（ＣＲＬ）との境界部に非表示領域（ＣＮ）を設定し、前記非表示領域（ＣＮ）内に少なくとも静止画像が表示されないように制御する、
車両用表示装置（１）。

上記［１］の構成の車両用表示装置（１）によれば、両目領域（ＣＢ）と片目領域（ＣＲＬ）との境界部である非表示領域（ＣＮ）には、静止画像が表示されない。これにより、境界部を跨いで静止画像が表示されるのを低減して、ドライバ（２００）の違和感を低減することができる。

［２］
［１］に記載の車両用表示装置（１）において、
前記ドライバ（２００）の頭部の動きを取得する第１取得部（２３）と、
前記第１取得部（２３）により取得した前記ドライバ（２００）の頭部の動きに基づいて、前記非表示領域（ＣＮ）の水平方向の幅を設定する第１設定部（２３）と、を備えた、
車両用表示装置（１）。

上記［２］の構成の車両用表示装置（１）によれば、ドライバ（２００）の頭部が動いて、両目領域（ＣＢ）及び片目領域（ＣＲＬ）の位置が変動したとしても、境界部を跨いで静止画像が表示されるのを低減して、ドライバ（２００）の違和感を低減することができる。

［３］
［１］に記載の車両用表示装置（１）において、
前記ドライバ（２００）の視点位置を取得する第２取得部（２３）と、
前記第２取得部により取得した前記ドライバ（２００）の視点位置に基づいて、前記非表示領域（ＣＮ）の位置を設定する第２設定部（２３）と、を備えた、
車両用表示装置（１）。

上記（３）の構成の車両用表示装置（１）によれば、精度よく、両目領域（ＣＢ）と片目領域（ＣＲＬ）の境界部に非表示領域（ＣＮ）を設定することができる。

１ 車両用表示装置
２０ 画像表示部
２３ 制御部（第１取得部、第１設定部、第２取得部、第２設定部）
２５ 光学系
７０ 表示光
２００ ドライバ
ＣＢ 両目領域
ＣＮ 非表示領域
ＣＲＬ 片目領域

Claims (3)

1. 画像の表示光を出射する画像表示部と、
   前記画像表示部から出射される表示光をドライバの前方の反射面に向けて投影する光学系と、
   前記画像表示部を制御する制御部と、を備え、
   前記画像は、前記ドライバの両目によって視認される領域である両目領域と、前記ドライバの右目のみによって視認される領域である右目領域と、前記ドライバの左目のみによって視認される領域である左目領域と、を有し、
   前記制御部は、前記両目領域と前記右目領域との境界部に、前記両目領域と前記右目領域との境界を跨ぐように水平方向の幅を有する第１の非表示領域を設定し、前記両目領域と前記左目領域との境界部に、前記両目領域と前記左目領域との境界を跨ぐように水平方向の幅を有する第２の非表示領域を設定し、前記第１の非表示領域及び前記第２の非表示領域内に少なくとも静止画像が表示されないように制御する、
   車両用表示装置。
2. 画像の表示光を出射する画像表示部と、
   前記画像表示部から出射される表示光をドライバの前方の反射面に向けて投影する光学系と、
   前記画像表示部を制御する制御部と、を備え、
   前記画像は、前記ドライバの両目によって視認される領域である両目領域と、前記ドライバの片目のみによって視認される領域である片目領域と、を有し、
   前記制御部は、前記両目領域と前記片目領域との境界部に非表示領域を設定し、前記非表示領域内に少なくとも静止画像が表示されないように制御し、
   前記ドライバの頭部の動きを取得する第１取得部と、
   前記第１取得部により取得した前記ドライバの頭部の動きに基づいて、前記非表示領域の水平方向の幅を設定する第１設定部と、を備えた、
   車両用表示装置。
3. 請求項１に記載の車両用表示装置において、
   前記ドライバの視点位置を取得する第２取得部と、
   前記第２取得部により取得した前記ドライバの視点位置に基づいて、前記第１の非表示領域及び前記第２の非表示領域の位置を設定する第２設定部と、を備えた、
   車両用表示装置。