JP4309909B2 - 車両用表示装置及びその表示位置調整支援方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両のウインドシールドの投射エリアに、表示源に表示された画像を反射部材によって反射させて、前記投射エリアに投射される前記画像の虚像と車両のアイポイントからウインドシールドを通して視認させる車両の前景とを重畳視認させる車両用表示装置及びその表示位置調整支援方法に関するものである。

近年、運転者が運転に際して求める情報の増加や多角化に伴って、より視認性を向上させるために、ウインドシールドに虚像表示させ、それを透して視認させる車両の前景と重畳視認させる、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置と呼ばれる投射型の車両用表示装置が採用されている。ＨＵＤ装置は、従来より運転者のアイポイントがアイレンジ内を移動しても表示が見えることを保障するため、表示像の位置調整を行う表示位置調整機構が設けられている。

このような表示位置調整機構を備えるＨＵＤ装置としては、以下のものが知られている。特許文献１ＨＵＤ装置は、表示器を通過した光源からの光をその反射面にて所定の角度に反射させる反射部材と、該反射部材の反射面の上下方向角度を調整するためのモータとを設けることで、角度調整を可能としている。

特許文献２に示すＨＵＤ装置は、表示像の位置調整を行うコントロールスイッチを設けて、そのスイッチを操作する際に表示像の表示範囲内を視認しうるマークを表示して位置調整を支援している。

しかしながら、前回と表示像の表示位置設定の異なる運転者が使用した場合、表示像が欠けてしまったり、何も見えないという状況が発生する可能性があった。そこで、引用文献３に示すＨＵＤ表示装置は、反射部材の反射角度を検出し、その反射角度に対応する反射ポイントを特定し、反射ポイントとアイレンジとの位置関係を表示する位置関係表示手段を設けることで、表示像が何も見えないという状況が発生しても、観測者に反射部材の調整方法を容易に判断させる支援を行っている。
特開平７−２６６９２５号公報 特開２００２−３０７９７７号公報 特開２００６−１５９４１号公報

しかしながら、引用文献３のＨＵＤ装置は、反射ポイントとアイレンジとの位置関係を表示する位置関係表示手段を設ける必要があり、反射部材の調整だけのために位置関係表示手段を設けることはコスト等を考慮すると現実的ではなかった。そのため、運転者の好みに合わせた表示位置に調整することが困難であるという問題を解消しようとすると、コストアップの問題が依然として生じており、前回と表示像の表示位置設定の異なる運転者が使用した場合、表示像が欠けてしまったり、何も見えないという状況が発生する可能性があった。

よって本発明は、上述した問題点に鑑み、コストアップを招くことなく、虚像の表示位置を調整する運転者の煩わしさを解消する車両用表示装置を提供することを課題としている。

上記課題を解決するため本発明によりなされた請求項１記載の車両用表示装置は、図１の基本構成図に示すように、運転者に視認させる画像を表示する表示源１１と、前記運転者のアイポイントＥＰが移動しても前記画像の視認が可能な範囲を示すアイレンジＥＲ内の任意のポイントに向けて前記表示源１１が表示する画像の表示光Ｌを反射するように反射角度の調整が可能な反射部材１２と、前記反射部材１２を回動させる回動手段１３と、を有する車両用表示装置において、前記反射部材１２が設定されている反射角度を示す反射角度情報を記憶する反射角度情報記憶手段１５と、前記反射角度情報記憶手段１５が記憶している反射角度情報が示す反射角度の調整の支援を開始するイグニッションスイッチのオン又は前記運転者による所定操作である開始タイミングを検出する支援開始検出手段１４ａ１と、前記支援開始検出手段１４ａ１による開始タイミングの検出に応じて、前記表示源１１からの表示光を反射している前記反射部材１２を、前記アイレンジに対応し且つ前記反射部材の調整が可能な調整可能範囲の全てに亘って回動させた後、前記反射角度情報記憶手段１５が記憶している反射角度情報が示す反射角度に戻すように前記回動手段１３を制御する回動制御手段１４ａ２と、を有することを特徴とする。

上記請求項１に記載した本発明の車両用表示装置によれば、支援開始検出手段１４ａ１によって反射角度の調整を支援する開始タイミング、例えば、操作スイッチの操作、起動時等が検出されると、反射角度情報記憶手段１５が記憶している反射角度情報が示す反射角度の反射部材１２は、表示源１１からの表示光Ｌを反射している状態で、アイレンジＥＲに対応し且つ反射部材１２の調整が可能な調整可能範囲の全てに亘って回動された後、反射角度情報が示す反射角度に戻すように、回動制御手段１４ａ２によって回動手段１３が制御される。これにより、反射部材１２は調整支援用範囲内で回動するので、この反射部材１２で反射した表示光も調整支援用範囲に対応させて実際に移動させることができる。

上記課題を解決するため本発明によりなされた請求項２記載の車両用表示装置の表示位置調整支援方法は、運転者に視認させる画像を表示する表示源と、前記運転者のアイポイントが移動しても前記画像の視認が可能な範囲を示すアイレンジ内の任意のポイントに向けて前記表示源が表示する画像の表示光を反射するように反射角度の調整が可能な反射部材と、前記反射部材を回動させる回動手段と、を有する車両用表示装置の表示位置調整支援方法であって、前記反射部材が設定されている反射角度の調整の支援を開始するイグニッションスイッチのオン又は前記運転者による所定操作である開始タイミングを検出する過程と、前記開始タイミングの検出に応じて、前記表示源からの表示光を反射している前記反射部材を、前記アイレンジに対応し且つ前記反射部材の調整が可能な調整可能範囲の全てに亘って回動させた後、前記反射部材に設定されていた反射角度に戻すように前記回動手段を制御する過程と、を有することを特徴とする。

上記請求項３に記載した本発明の車両用表示装置の表示位置調整支援方法によれば、反射部材の反射角度の調整を支援する開始タイミング、例えば、操作スイッチの操作、起動時等が検出されると、反射部材は表示源からの表示光を反射している状態で、アイレンジに対応し且つ反射部材の調整が可能な調整可能範囲の全てに亘って回動された後、支援前に設定されていた反射角度に戻すように、回動手段が制御される。これにより、反射部材は調整支援用範囲内で回動するので、この反射部材で反射した表示光も調整支援用範囲に対応させて実際に移動させることができる。

以上説明したように請求項１，２に記載した本発明によれば、反射部材の反射角度の調整を支援する開始タイミングを検出すると、反射部材が表示源からの表示光を反射している状態で、アイレンジに対応し且つ反射部材の調整が可能な調整可能範囲内の全てに亘って反射部材を回動させた後、支援前に設定されていた反射角度に戻すように回動制御するようにしたことから、表示光は調整可能範囲内の全てに亘って移動するので、運転者に画像の表示可能範囲の全てを実際に視認させることができるため、より的確に表示位置の調整を支援することができる。従って、運転者に対して虚像の表示位置の認識を支援することができるため、装置構成の複雑化を防止してコストアップを招くことなく且つ運転者の表示位置を調整する煩わしさ等を解消することができる。

以下、本発明に係る投射型の車両用表示装置の一実施の形態を、図１〜図３の図面を参照して説明する。なお、従来の技術のところで説明したものと同一あるいは相当する部分には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。

図２乃至図４において、車両用表示装置１０は、表示源１１と、反射部材１２と、回動手段に相当する駆動部１３と、制御部１４と、を有しており、それらは収容ケース１０ａに収容されている。そして、車両用表示装置１０は、車両のインストルメントパネル（以下、インパネともいう）２内に設けられている。

この車両用表示装置１０の表示光Ｌはインパネ２の開口部２１から車両のウインドシールド３の投射エリアＥ上に投射された画像の虚像Ｓと、運転者のアイポイントＥＰからウインドシールド３を透して視認される車両の前景とを図３に示すように重畳視認させる。なお、ウインドシールド３上にはインパネ２の開口部２１の開口映り２１’が映り込んでいる。

表示源１１は、自発光デバイス（例えば、ＦＥ〔フィールドエミッション〕ディスプレイ、蛍光表示管、ＥＬ〔エレクトロルミネッセンス〕ディスプレイ等）や、バックライト付きの液晶ディスプレイ等の表示デバイスが用いられる。表示源１１は、制御部１４に接続されており、制御部１４が表示を要求した各種情報を表示する。

反射部材１２は、反射部材、拡大ミラー等が用いられ、表示源１１に表示された画像の表示光Ｌを、車両のウインドシールド３の投射エリアＥに向けて反射する。反射部材１２は、運転者のアイポイントＥＰが移動しても虚像Ｓの視認が可能な範囲を示すアイレンジＥＲ内の任意のポイントに向けて前記表示源１１が表示する画像の表示光Ｌを反射する反射角度の調整が可能なように、図示しない規制部材等によって予め定められた回動範囲内にて回動可能に軸支されている。

駆動部１３は、伝達部材１３ａと、ステッピングモータ１３ｂと、モータドライバ１３ｃと、一対のコイル１３ｄと、上限リミットスイッチ１３ｅと、下限リミットスイッチ１３ｆと、を有している。

伝達部材１３ａは、反射部材１２を回動させるための動力を、ステッピングモータ１３ｂの出力を変換して伝達する部材となっている。ステッピングモータ１３ｂは、モータドライバ１３ｃの制御によって動作し、正転方向又は反転方向に回動することで、伝達部材１３ａを上限方向Ｘ又は下限方向Ｙに移動させる。

モータドライバ１３ｃは、制御部１４からの要求に応じて動作し、一対のコイル１３ｄに流す電流を制御することでステッピングモータ１３ｂを回動させる。一対のコイル１３ｄは、モータドライバ１３ｃからの電力の供給によりステッピングモータ１３ｂを励磁する。

上限リミットスイッチ１３ｅは、制御部１４に接続されており、伝達部材１３ａが上限方向Ｘに移動されたその端部によって押圧されることで、ＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替わる。同様に、下限リミットスイッチ１３ｆは、制御部１４に接続されており、伝達部材１３ａが下限方向Ｙに移動されたその端部によって押圧されることで、ＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替わる。

このように構成した駆動部１３は、制御部１４からの制御によって駆動されたステッピングモータ１３ｂの出力に応じて、反射部材１２を回動させる。そして、その反射部材１２の反射角度が図２中の上限アイポイントＥＨに対応した上限に達したときに上限リミットスイッチ１３ｅがＯＮ状態となり、また、反射角度が下限アイポイントＥＬに対応した下限に達したときに下限リミットスイッチ１３ｆがＯＮ状態となる。

制御部１４は、周知のように、予め定めたプログラムに従って各種の処理や制御などを行う中央演算処理装置（ＣＰＵ）１４ａ、ＣＰＵ１４ａのためのプログラム等を格納した読み出し専用のメモリであるＲＯＭ１４ｂ、各種のデータを格納するとともにＣＰＵ１４ａの処理作業に必要なエリアを有する読み出し書き込み自在のメモリであるＲＡＭ１４ｃ等を有している。

制御部１４には、電力供給が断たれた場合でも、格納された各種データの保持が可能であり、ＣＰＵ１１ａの処理作業に必要な各種格納エリアを有する電気的消去／書き換え可能な読み出し専用のＥＥＰＲＯＭ１５、車両のイグニッション（ＩＧＮ）スイッチ、操作スイッチ１５等が接続されている。

ＲＯＭ１４ｂは、請求項中の支援開始検出手段、回動制御手段等の各種手段としてＣＰＵ１４ａを機能させるための各種プログラムを記憶している。そして、ＥＥＰＲＯＭ１５は、初期値等として反射部材１２が設定されている反射角度を示す反射角度情報ｎを記憶している。なお、本最良の形態では、ＥＥＰＲＯＭ１５に反射角度情報ｎを記憶しているが、本発明はこれに限定するものではなく、種々異なる実施形態とすることができる。

また、本最良の形態では、アイレンジＥＲに対応し且つ反射部材１２の調整が可能な調整可能範囲内を等間隔で段階的な複数のステップ位置に分割しており、そのステップ位置をカウント値で管理するようにしている。そして、反射部材１２が設定されている反射角度に対応するカウント値が、設定カウント値として反射角度情報ｎに設定されている。

また、調整可能範囲は、図２及び図３に示すように、上限アイポイントＥＨから下限アイポイントＥＬ、つまり、上限虚像ＳＨから下限虚像ＳＬの範囲に対応した範囲として設定されている。そして、この調整可能範囲を調整支援用範囲として予め設定している。また、調整支援用範囲については、任意に設定することができる。例えば、反射角度情報ｎが示す反射角度を基準に範囲を設定するなど種々異なる実施形態とすることができる。

次に、運転者による反射部材１２の反射角度の調整を支援するためにＣＰＵ１４ａが実行する初期化動作処理の一例を図５のフローチャートを参照して説明する。

車両用表示装置１０に対する電力の供給等に応じて図５に示す初期化動作処理がＣＰＵ１４ａによって実行されると、ステップＳ１１において、車両のＩＧＮスイッチがＯＮされたか否か判定される。ＯＮされていないと判定された場合（Ｓ１１でＮ）、この判定処理を繰り返すことで、ＩＧＮスイッチがＯＮされるのを待つ。一方、ＯＮされていると判定された場合（Ｓ１１でＹ）、ステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２において、初期化が行われることで、ＥＥＰＲＯＭ１５の反射角度情報ｎに設定されている設定カウント値がカウンターｃｎｔに設定され、その後ステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３において、上限リミットスイッチ１３ｅがＯＮ状態であるか否かが判定される。ＯＮ状態ではないと判定された場合（Ｓ１３でＮ）、ステップＳ１４において、上述した１ステップ分だけ正転方向に回動することを要求するパルス信号がモータドライバ１３ｃに送出されることで、ステッピングモータ１３ｂが回動されて反射部材１２が１ステップ分だけ上限に向かって回動され、ステップＳ１５において、カウンタｃｎｔがインクリメント（ｃｎｔ＋１）され、ステップＳ１３に戻り、上限リミットスイッチ１３ｅがＯＮ状態になるまで、つまり、反射部材１２が調整支援用範囲の上限に到達するまで、一連の処理が繰り返される。

また、ステップＳ１３で上限リミットスイッチ１３ｅがＯＮ状態であると判定された場合（Ｓ１３でＹ）、ステップＳ１６において、下限リミットスイッチ１３ｆがＯＮ状態であるか否かが判定される。ＯＮ状態ではないと判定された場合（Ｓ１６でＮ）、ステップＳ１７において、上述した１ステップ分だけ逆転方向に回動することを要求するパルス信号がモータドライバ１３ｃに送出されることで、ステッピングモータ１３ｂが回動されて反射部材１２が１ステップ分だけ下限に向かって回動され、ステップＳ１８において、カウンタｃｎｔがデクリメント（ｃｎｔ−１）され、ステップＳ１６に戻り、下限リミットスイッチ１３ｆがＯＮ状態になるまで、つまり、反射部材１２が調整支援用範囲の上限に到達するまで、一連の処理が繰り返される。

また、ステップＳ１６で下限リミットスイッチ１３ｆがＯＮ状態であると判定された場合（Ｓ１６でＹ）、ステップＳ１９において、カウンターｃｎｔがＥＥＰＲＯＭ１５の反射角度情報ｎに設定されている設定カウント値と等しいか否かが判定される。等しくないと判定された場合（Ｓ１９でＮ）、ステップＳ２０に進む。

ステップＳ２０において、ステップＳ１４と同様に、上述したパルス信号がモータドライバ１３ｃに送出されることで、ステッピングモータ１３ｂが回動されて反射部材１２が１ステップ分だけ上限に向かって回動され、ステップＳ２１において、カウンタｃｎｔがインクリメント（ｃｎｔ＋１）され、ステップＳ１９に戻り、一連の処理が繰り返される。

また、ステップＳ１９でカウンターｃｎｔがＥＥＰＲＯＭ１５の反射角度情報ｎに設定されている設定カウント値と等しいと判定された場合（Ｓ１９でＹ）、ＥＥＰＲＯＭ１５の反射角度情報ｎが示す初期位置に反射部材１２が戻ったと判定して処理を終了する。

以上説明したフローチャートでは、ステップＳ１１が支援開始検出手段、また、ステップＳ１３〜Ｓ２１の一連の処理が回動制御手段がそれぞれ相当しており、ＣＰＵ１４ａが実行することで、支援開始検出手段及び回動制御手段として機能することになる。なお、これは一例であり、調整支援用範囲とその駆動部１３の構成等によって種々異なる実施形態となる。

次に、上述した構成の車両用表示装置１０の動作（作用）の一例を、図６の表示例を参照して以下に説明する。なお、説明を簡単化するために、中心であるアイポイントＥＰに対応した反射角度で反射部材１２が設定されている場合について説明する。

車両用表示装置１０は、車両のＩＧＮスイッチがＯＮされると、表示源１１をＯＮさせて画像を表示させることで、その表示光Ｌを反射部材で反射させて投射エリアＥに投射させる。その結果、運転者ウインドシールド３の投射エリアＥに投射された画像の虚像Ｓを視認することになる。

駆動部１３を上限方向Ｘに正転駆動させることで、まず、その初期表示位置に設定された反射部材１２を調整支援用範囲の上限方向に向けて、上限リミットスイッチ１３ｅがＯＮ状態になるまで反射部材１２が回動される。その結果、図６（ｂ）に示すように初期表示位置の虚像Ｓは上限に向かって移動されて上限虚像ＳＨとして視認される（Ｍ１）。

そして、上限リミットスイッチ１３ｅによって上限に達したことを検出すると、今度は駆動部１３を下限方向Ｙに逆転駆動されることで、調整支援用範囲の上限から下限に向けて反射部材１２が回動される。その結果、図６（ｂ）に示すように上限虚像ＳＨから移動されて下限虚像ＳＬとして視認される（Ｍ２）。

そして、駆動部１３を上限方向Ｘに正転駆動させることで、調整支援用範囲の下限から標記表示位置Ｍ０に向けて反射部材１２が回動される。その結果、図６（ｂ）（ｃ）に示すように、下限虚像ＳＬから移動されて虚像Ｓとして視認される（Ｍ３）。このように反射部材１２を調整支援用範囲の全てに亘って回動させることで、虚像Ｓはその調整支援用範囲内を上下するように運転者に視認させることができるため、前回と表示像の表示位置設定の異なる運転者が使用した場合でも、虚像Ｓが欠けてしまったり、何も見えないという状況が発生することを防止できる。

以上説明した車両用表示装置１０によれば、反射部材１２の反射角度の調整を支援する開始タイミングを検出すると、反射部材１２が表示源１１からの表示光Ｌを反射している状態で、調整支援用範囲内で回動させ且つ支援前に設定されていた反射角度に戻すように回動制御するようにしたことから、反射部材１２は調整支援用範囲内で回動するので、この反射部材１２で反射した表示光Ｌも調整支援用範囲に対応した範囲で移動させることができる。従って、運転者に画像の表示位置の認識を支援することができるため、装置構成を複雑化することなく且つ運転者の表示位置を調整する煩わしさ等を解消することができる。

また、アイレンジＥＲに対応し且つ反射部材１２の調整が可能な調整可能範囲内の全てに亘って反射部材１２を回動させるように回動制御するようにしたことから、表示光Ｌは調整可能範囲内の全てに亘って移動するので、運転者に画像の表示可能範囲の全てを実際に視認させることができるため、より一層的確に表示位置の調整を支援することができる。

なお、上述した本最良の形態では、支援開始検出手段が車両のＩＧＮスイッチのＯＮを検出する場合について説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、例えば、運転者による操作スイッチ１６の所定操作を検出するなど種々異なる実施形態とすることができる。

また、ＩＧＮスイッチがＯＮされた場合は、上述したように調整支援用範囲の全体に亘って移動するように反射部材１２の回動を制御することで、反射角度を調整する意志のない運転者等にも虚像Ｓの現在表示位置と調整支援用範囲を認識させることができる。これに対し、反射角度を調整する意志がある、つまり、操作スイッチを操作した運転者に対しては、上述したものよりも狭い範囲で設定した調整支援用範囲で反射ミラーを回動させることもできる。

さらに、上述した実施形態では、調整支援用範囲をアイレンジＥＲの上限及び下限に対応した範囲とした場合について説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、調整支援用範囲を任意に設定した範囲、初期表示位置に対応して定めた範囲等の種々異なる実施形態とすることができる。

このように上述した実施例は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明に係る車両用表示装置の基本構成を示す構成図である。 本発明に係る車両用表示装置と車両の関係を示す構成図である。 車両のウインドシールドにおける表示例を示す図である。 車両用表示装置の概略構成の一例を示す構成図である。 図４のＣＰＵが実行する初期化動作処理の一例を示すフローチャートである。 本発明に係る車両用表示装置の表示例を示す図であり、（ａ）初期表示位置、（ｂ）虚像の調整支援用範囲、（ｃ）虚像の復帰表示位置をそれぞれ示している。

符号の説明

２ インストルメントパネル（インパネ）
３ ウインドシールド
１０ 車両用表示装置（ヘッドアップディスプレイ装置）
１１ 表示源
１２ 反射部材
１３ 回動手段（駆動部）
１４ａ１ 支援開始検出手段（ＣＰＵ）
１４ａ２ 回動制御手段（ＣＰＵ）
Ｅ 投射エリア
ＥＰ アイポイント
ＥＲ アイレンジ
Ｌ 表示光
Ｓ 虚像

Claims (2)

1. 運転者に視認させる画像を表示する表示源と、前記運転者のアイポイントが移動しても前記画像の視認が可能な範囲を示すアイレンジ内の任意のポイントに向けて前記表示源が表示する画像の表示光を反射するように反射角度の調整が可能な反射部材と、前記反射部材を回動させる回動手段と、を有する車両用表示装置において、
   前記反射部材が設定されている反射角度を示す反射角度情報を記憶する反射角度情報記憶手段と、
   前記反射角度情報記憶手段が記憶している反射角度情報が示す反射角度の調整の支援を開始するイグニッションスイッチのオン又は前記運転者による所定操作である開始タイミングを検出する支援開始検出手段と、
   前記支援開始検出手段による開始タイミングの検出に応じて、前記表示源からの表示光を反射している前記反射部材を、前記アイレンジに対応し且つ前記反射部材の調整が可能な調整可能範囲の全てに亘って回動させた後、前記反射角度情報記憶手段が記憶している反射角度情報が示す反射角度に戻すように前記回動手段を制御する回動制御手段と、
   を有することを特徴とする車両用表示装置。
2. 運転者に視認させる画像を表示する表示源と、前記運転者のアイポイントが移動しても前記画像の視認が可能な範囲を示すアイレンジ内の任意のポイントに向けて前記表示源が表示する画像の表示光を反射するように反射角度の調整が可能な反射部材と、前記反射部材を回動させる回動手段と、を有する車両用表示装置の表示位置調整支援方法であって、
   前記反射部材が設定されている反射角度の調整の支援を開始するイグニッションスイッチのオン又は前記運転者による所定操作である開始タイミングを検出する過程と、
   前記開始タイミングの検出に応じて、前記表示源からの表示光を反射している前記反射部材を、前記アイレンジに対応し且つ前記反射部材の調整が可能な調整可能範囲の全てに亘って回動させた後、前記反射部材に設定されていた反射角度に戻すように前記回動手段を制御する過程と、
   を有することを特徴とする車両用表示装置の表示位置調整支援方法。

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