JP2018193060A - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 停止状態と稼働状態間の遷移にかかる時間を演出するヘッドアップディスプレイ装置を提供する。【解決手段】 本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置Ａは、被投射部材と、表示光Ｌを発する表示手段３と、前記表示光Ｌを反射する反射鏡５と、前記反射鏡５を回動させて前記表示光Ｌを反射する角度を変更する駆動手段５０と、前記駆動手段５０と前記表示手段３を制御して、前記反射鏡５が反射した前記表示光Ｌを前記被投射部材へ照射させ、車両の搭乗者に前記被投射部材を介して虚像Ｖを視認させる制御手段６と、を備え、前記制御手段６は、停止状態と稼働状態との間を遷移するのに伴い、前記停止状態に対応する第１の位置５ａから前記稼働状態に対応する第２の位置５ｂ〜５ｄの間を一方から他方へ移動させるにあたって、前記反射鏡５の位置に応じて前記表示手段３の表示形態を変更する。【選択図】 図７

Description

本発明は、停止状態と稼働状態間の遷移に演出表示をするヘッドアップディスプレイ装置に関する。

従来のヘッドアップディスプレイ装置として、表示光を投射部材へ反射する反射手段の位置を、当該装置を使用しない停止状態においては太陽光が反射手段を介して筐体内の表示器に入射しない位置に移動させ、稼働状態においては停止状態の位置から復帰するように構成し、ヘッドアップディスプレイ装置を使用しない状況において太陽光が反射手段を介して筐体内の表示器に入射して劣化する虞を低減するものが、例えば、特許文献１や特許文献２に開示されている。

特許文献１のヘッドアップディスプレイ装置は、停止状態から稼働状態に遷移すると、操作スイッチを操作することによって反射手段の位置を調整可能となっており、操作スイッチの操作による反射手段の移動速度よりも、使用開始に伴って閉状態から開状態へ移動する移動速度を速く設定することで、停止状態から稼働状態へ復帰して虚像を表示するまでの時間を短縮している。

特許文献２のヘッドアップディスプレイ装置は、稼働状態から停止状態に遷移するのに伴って、例えば「Ｇｏｏｄ−Ｂｙｅ」からなる表示画像が移動しながら消失する表示をし、光源を安定的に終了させるための時間を演出している。

特開２００５−２０８４３６号公報 特開２０１３−１６４４８２号公報

しかしながら、特許文献１のヘッドアップディスプレイ装置においては、停止状態から稼働状態へ移動完了してから表示を開始する構成であったため、停止状態から虚像を搭乗者に違和感を感じさせず表示するまでの時間は演出されていない。

また、特許文献２のヘッドアップディスプレイ装置においては、停止状態から稼働状態へ遷移する際における演出は考慮しておらず、稼働状態から停止状態へ遷移する際における演出においても改善の余地がある。

本発明は上述した課題を鑑みてなされたものであり、停止状態と稼働状態間の遷移にかかる時間を演出するヘッドアップディスプレイ装置の提供を目的とする。

本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置Ａは、
被投射部材と、
表示光Ｌを発する表示手段３と、
前記表示光Ｌを反射する反射鏡５と、
前記反射鏡５を回動させて前記表示光Ｌを反射する角度を変更する駆動手段５０と、
前記駆動手段５０と前記表示手段３を制御して、前記反射鏡５が反射した前記表示光Ｌを前記被投射部材へ照射させ、車両の搭乗者に前記被投射部材を介して虚像Ｖを視認させる制御手段６と、を備え、
前記制御手段６は、前記反射鏡５が前記被投射部材に向けて前記表示光Ｌを反射する稼働状態にある間、前記反射鏡５の回転に伴って前記稼働状態の可動範囲内５ｂ〜５ｄにおける現在位置を前記表示手段３に表示させる。

また、本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置Ａの
前記制御手段６は、前記表示手段３に、前記現在位置を前記稼働範囲５ｂ〜５ｄを示す目盛８２０を指し示して表示させる。

また、本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置Ａの
前記制御手段６は、前記反射鏡５の位置が変化すると、前記現在位置を一定時間前記表示手段３に表示させる。

本発明によれば、停止状態と稼働状態間の遷移にかかる時間を演出して付加価値の高いヘッドアップディスプレイ装置を提供できる。

本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の搭載図である。 同実施形態の構成概略図である。同図の（ａ）から（ｄ）はそれぞれ凹面鏡５が位置５ａ〜５ｄに位置したときにおける表示光Ｌあるいは太陽光ＳＬの光路を示している。 同実施形態の虚像表示範囲を示す図である。同図の（ａ）から（ｄ）はそれぞれ凹面鏡５が位置５ａ〜５ｄに位置したときにおける虚像Ｖの表示位置を示している。 同実施形態の電気的構成図である。 同実施形態の凹面鏡の回動機構を示す図である。同図の（ａ）から（ｄ）はそれぞれ凹面鏡５が位置５ａ〜５ｄに位置したときにおける駆動機構の状態を示している。 同実施形態の凹面鏡の回動制御を示すフローチャート図である。 同実施形態の第１表示例を示す図である。同図の（ａ）から（ｄ）はそれぞれ凹面鏡５が位置５ａ〜５ｄに位置したときにおける虚像Ｖおよび表示光Ｌの状態を示している。 同実施形態の第２表示例を示す図である。同図の（ａ）から（ｄ）はそれぞれ凹面鏡５が位置５ａ〜５ｄに位置したときにおける虚像Ｖおよび表示光Ｌの状態を示している。

以下、添付図面に基づいて、本発明を車両に搭載されるヘッドアップディスプレイ装置に適用した実施形態を説明する。

本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置Ａは、光源１と、コンデンサレンズ２と、液晶表示パネル３と、平面鏡４と、凹面鏡５と、制御手段６と、これらを収容する筐体７とによって主に構成される。ヘッドアップディスプレイ装置Ａは、制御手段６の制御に応じて、光源１とコンデンサレンズ２と液晶表示パネル３からなる表示器（表示手段）から発せられた表示光Ｌを平面鏡４と凹面鏡５を反射して筐体７の出射口７０から出射する。出射口７０から出射された表示光Ｌは、車両のフロントガラス（被投射部材）に投射することで、搭乗者の視点Ｅからフロントガラスの前方に風景と重畳して虚像Ｖが視認される。

光源１は、例えばＬＥＤなどの光線を発する発光素子であり、熱伝導率に優れたアルミナ（セラミックス）基板に実装され、後述する制御手段６の制御に応じて任意の輝度で点灯する。
コンデンサレンズ２は、光学樹脂により作製され、光源１が発した光線を集光し、平行光にする機能を有する凸レンズからなる。
液晶表示パネル３は、透明電極膜が形成された一対の透光性基板に液晶層を封入した液晶セルの前後両面に偏光板を貼着した表示パネルであり、後述する制御手段６の制御に応じて画像を表示する。
光源１が発した光線をコンデンサレンズ２によって平行光にして、画像を表示した液晶表示パネル３を背面より照らすことで、光源１，コンデンサレンズ２，液晶表示パネル３からなる表示器から表示光Ｌが発せられる。

平面鏡４は、例えばポリカーボネートなどの樹脂材料に、例えばアルミニウムなどの金属を蒸着させて平面上の反射面を形成した反射鏡である。平面鏡４によって、表示光Ｌの光路長を長くすることで、フロントガラスから虚像Ｖまでの距離を長くすることができ、より遠方に虚像Ｖを結像させることにより運転時の前方確認に調和した情報表示となる。

凹面鏡５は、例えばポリカーボネートなどの樹脂材料に、例えばアルミニウムなどの金属を蒸着させて凹面状の反射面を形成した反射鏡である。凹面鏡５は、表示器が発した表示光Ｌを拡大する機能と、フロントガラスの曲面による表示光Ｌの歪みを凹面状の曲面にて補正する機能を有する。

凹面鏡５は、例えばステッピングモータなどの回転動力で動くリードスクリュー機構などからなる駆動機構５０によって、凹面鏡５が５ａ〜５ｄの位置を回動可能になっている。駆動機構５０には、凹面鏡５が５ａの位置に来た時に押されるスイッチ５１が配設されている。駆動機構５０は、後述する制御手段６に制御され、スイッチ５１が押された地点を基準位置（原点）としてステッピングモータの駆動ステップ数を数えることで凹面鏡５がどこに位置しているかを把握することができる。

凹面鏡５が位置５ａにあるときは、図２（ａ）に示すように、表示光Ｌはフロントガラスに虚像を結像せず、また、太陽光ＳＬが凹面鏡５を反射して表示器に到達することがないため、ヘッドアップディスプレイ装置Ａは停止状態である。この位置５ａに凹面鏡５を回動させると、ヘッドアップディスプレイＡを未使用時（例えば、車両を駐停車させている間）に、太陽光ＳＬによって表示器が劣化する虞を低減させることができる。
凹面鏡５が位置５ｂ，５ｃ，５ｄにあるときは、図２（ｂ）に示すように、表示光Ｌｂ，Ｌｃ，Ｌｄとしてフロントガラスに視点Ｅｂ，Ｅｃ，Ｅｄから見たときに適した見栄えとなる位置に虚像Ｖｂとして結像し、ヘッドアップディスプレイ装置Ａが稼働状態である。ヘッドアップディスプレイ装置Ａが稼働状態にあるとき、凹面鏡５を位置５ｂ〜５ｄに回動させることで、虚像表示範囲Ｖｂ２ｄの任意の箇所に虚像Ｖを表示させることができ、これにより、搭乗者の視点Ｅｂ〜Ｅｄ間において適切な見栄えとなる表示に調整することができる。

制御手段６は、例えば記憶装置と演算装置と入出力インタフェースが実装されたリジット回路基板であり、光源１と液晶表示パネル３と駆動手段５０とスイッチ５１と車内ネットワークＬＡＮと電気的に接続している。制御手段６は、車内ネットワークＬＡＮから車両の各種情報（例えば、車両の走行速度やエンジン回転数、ギアポジション、経路案内情報など）を入力し、光源１と液晶表示パネル３を制御して、車両の各種情報８０を表示光Ｌとして表示器から出射させて、虚像Ｖとして搭乗者に視認させる。

制御手段６は、ヘッドアップディスプレイ装置Ａが稼働状態にあるときに、例えば車両のステアリングに搭載された操作スイッチ（図示しない）によって、凹面鏡５を位置５ｂ〜５ｄの任意の位置へ回動させることができると共に、その位置を初期稼働位置として記憶する。

次に、凹面鏡の回動制御と表示器の表示制御について説明する。

（ステップＳ１）
制御手段６は、ヘッドアップディスプレイ装置Ａが停止状態から稼働状態へ復帰するオープニング演出を行う。制御手段６は、オープニング演出の前に凹面鏡５を位置５ａ（原点）へ回動させる帰零動作をする。制御手段６は帰零動作の後、稼働初期位置へ凹面鏡５を回動させると共に、凹面鏡５の位置に応じて表示器の表示形態を変更する。制御手段６は、オープニング演出を終えると、ステップＳ２へ進む。このオープニング演出を稼働初期位置が位置５ｄとして設定されている場合におけるオープニング演出例１（図７）と、オープニング演出例２（図８）として以下に説明する。

（オープニング演出例１）
図７にオープニング演出例１を示す。同図の（ａ）から（ｄ）はそれぞれ凹面鏡５が位置５ａ〜５ｄに位置したときにおける虚像Ｖおよび表示光Ｌの状態を示しており、稼働初期位置が位置５ｄとして設定されている場合においては、オープニング演出は図７（ａ）、（ｂ）、（ｂ ｔо ｃ）、（ｃ）、（ｃｔо ｄ）、（ｄ）の順に遷移する。
制御手段６は、まず凹面鏡５が位置５ａにあるとき、表示器を非表示とする。次に制御手段６は、凹面鏡５の位置を５ａから５ｄへ向けて回動させ、稼働初期位置として設定された位置５ｄに対応する虚像ｖｄの下端Ｖｅよりも、現在の凹面鏡５の位置に対応する虚像の表示範囲の上端が上に位置すると、例えば「ＷＥＬＣＯＭＥ」からなる文字列の演出意匠を、表示範囲と現在の凹面鏡５の位置に対応する虚像の表示範囲との論理積で求められる表示範囲Ｖｆに表示させる。なお、制御手段６は、凹面鏡５の位置を５ａから５ｄへ向けて回動させるにあたって、虚像Ｖが表示されない間における回動速度を、虚像Ｖが表示される間における回動速度よりも早く設定し、虚像Ｖが表示されるまでの間を短縮する。虚像Ｖが表示される間における凹面鏡５の回動速度は、駆動手段５０に用いられるステッピングモータの駆動パルスの周期と周囲の部材（例えば、リードスクリュー機構や筐体７）との共振による異音発生を考慮して定めるのが好ましい。そして、制御手段６は、凹面鏡５の位置が稼働初期位置として設定された位置５ｄに移動完了すると、ステップＳ２に進む。

（オープニング演出例２）
図８にオープニング演出例２を示す。同図の（ａ）から（ｄ）はそれぞれ凹面鏡５が位置５ａ〜５ｄに位置したときにおける虚像Ｖおよび表示光Ｌの状態を示しており、稼働初期位置が位置６ｄとして設定されている場合においては、オープニング演出は図８（ａ）、（ｂ）、（ｂ ｔо ｃ）、（ｃ）、（ｃｔо ｄ）、（ｄ）の順に遷移する。
制御手段６は、まず凹面鏡５が位置５ａにあるとき、表示器を非表示とする。次に制御手段６は、凹面鏡５の位置を５ａから５ｄへ向けて回動開始し、稼働状態の最も停止状態の位置に近い位置である位置５ｂに到達すると、凹面鏡５の稼働状態における可動範囲における現在の凹面鏡５の位置を目盛８２０と現在位置８２１と設定位置８２２によって表示を開始する。目盛８２０は、稼働状態における可動範囲に対応する虚像範囲Ｖｃｄに渡って意匠が形成されており、凹面鏡５の各位置においては、その一部が虚像によって表示される。現在位置８２１と設定位置８２２は、例えば、目盛８２０の位置を指す矢印と当該矢印が現在位置あるいは設定位置を示す文字列「ＮＯＷ」や「ＳＥＴ」を組み合わせた意匠からなる。また、制御手段６は、稼働初期位置として設定された位置５ｄに対応する虚像ｖｄの下端よりも、現在の凹面鏡５の位置に対応する虚像の表示範囲の上端が上に位置すると、表示範囲と現在の凹面鏡５の位置に対応する虚像の表示範囲との論理積で求められる表示範囲Ｖｆに、例えば、車両の各種情報として、車両の走行距離、走行速度、残燃料などを車両の各種情報８０として表示するにあたって、残燃料、車両の走行距離、走行速度の順に、表示範囲Ｖｆが広がるにつれて表示項目を増大させて順に表示する。そして、制御手段６は、凹面鏡５の位置が稼働初期位置として設定された位置５ｄに移動完了すると、ステップＳ２に進む。

（ステップＳ２）
制御手段６は、停止状態への遷移要求があるまで車両の各種情報８０を車内ネットワークＬＡＮからの入力に応じて定期的に更新して計器表示する。制御手段６は、例えば、車両のイグニッションがオフである、車両のギアポジションがパーキングである、などの状態を基に車両が駐停車したことを判定し、停止状態への遷移要求とする。制御手段６は、停止状態への遷移要求があると、ステップＳ３へ進む。

（ステップＳ３）
制御手段６は、ヘッドアップディスプレイ装置Ａが稼働状態から停止状態へ遷移するエンディング演出を行う。制御手段６は、現在の凹面鏡５の位置から位置５ａ（原点）へ回動を開始すると共に、オープニング演出とは逆順に演出を行うエンディング演出をする。なお、図７に示すオープニング演出の逆順に演出を行う場合においては、「ＷＥＬＣＯＭＥ」からなる文字列の演出意匠を「ＧＯＯＤ−ＢＹＥ」からなる文字列に差し替えた方がよいことは言うまでもない。

以上、本発明の実施形態を説明した。このように構成することで、停止状態と稼働状態間の遷移にかかる時間を演出して付加価値の高いヘッドアップディスプレイ装置を提供できる。

また、停止状態から稼働状態へ移動完了してから表示を開始する従来技術に比べ、早期段階で表示開始されるため、搭乗者はヘッドアップディスプレイ装置Ａの起動時間が短く感じる。具体的に、稼働初期位置が位置５ｄとして設定されている場合におけるオープニング演出例１（図７）で対比して説明するならば、従来は位置５ｄに凹面鏡が移動してから表示していたのに比べ、本発明の実施形態においては、位置５ｄより手前の位置ｃの時点で表示が開始される。また、オープニング演出例２（図８）においては、位置５ｄより手前の位置ｂの時点で表示が開始され、より短い時間でヘッドアップディスプレイ装置が起動したように搭乗者は感じる。

また、演出例２（図８）に示したように、凹面鏡５の稼働状態における可動範囲における現在の凹面鏡５の位置を表示することで、停止状態と稼働状態間の遷移の間、搭乗者は、凹面鏡５の位置がどこからどこの位置へどのように設定されるかを停止状態と稼働状態間の遷移中に知ることができるため、停止状態と稼働状態間の遷移の間、表示がない場合に比べ退屈に感じない。

および、演出例１（図７）に示したように、制御手段６は、凹面鏡５の位置を５ａから５ｄへ向けて回動させるにあたって、虚像Ｖが表示されない間における回動速度を、虚像Ｖが表示される間における回動速度よりも早く設定することで、虚像Ｖが表示されるまでの時間が短縮できる。

なお、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良、並びに設計の変更が可能であり、例えば、被投射部材は、車両のフロントガラスに限らず、コンバイナなどであっても良い。

また、停止状態に対応する凹面鏡５の位置を、稼働状態の位置５ｂから５ｄの範囲の位置５ｂ側に回動させる構成としたが、これに限らず、位置５ｄ側にさらに回動させて太陽光ＳＬが表示器に照射されない位置を停止状態としても良い。

また、凹面鏡５の稼働状態における可動範囲における現在の凹面鏡５の位置は、停止状態と稼働状態間の遷移の間に表示する以外に、凹面鏡５の位置が変化したことを契機に一定時間表示されるようにしても良い。

本発明は、車両に搭載される車両用表示装置として好適である。

１ ：光源
２ ：コンデンサレンズ
３ ：液晶表示パネル
４ ：平面鏡
５ ：凹面鏡
６ ：制御手段
７ ：筐体
７０ ：出射口
８０ ：車両情報
８１ ：演出意匠
８２０ ：目盛
８２１ ：現在位置
８２２ ：設定位置
Ａ ：ヘッドアップディスプレイ装置
Ｅ ：視点
Ｌ ：表示光
Ｖ ：虚像

Claims (3)

1. 被投射部材と、
   表示光を発する表示手段と、
   前記表示光を反射する反射鏡と、
   前記反射鏡を回動させて前記表示光を反射する角度を変更する駆動手段と、
   前記駆動手段と前記表示手段を制御して、前記反射鏡が反射した前記表示光を前記被投射部材へ照射させ、車両の搭乗者に前記被投射部材を介して虚像を視認させる制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記反射鏡が前記被投射部材に向けて前記表示光を反射する稼働状態にある間、前記反射鏡の回転に伴って前記稼働状態の可動範囲内における現在位置を前記表示手段に表示させる
   ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
2. 前記制御手段は、前記表示手段に、前記現在位置を前記稼働範囲を示す目盛を指し示して表示させる
   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. 前記制御手段は、前記反射鏡の位置が変化すると、前記現在位置を一定時間前記表示手段に表示させる
   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。

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