JP2015074391A - Head-up display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、移動体に搭載可能であって、移動体の乗員が視認する各種映像を生成するヘッドアップディスプレイ装置に関する。 The present invention relates to a head-up display device that can be mounted on a moving body and generates various images that are visually recognized by a passenger of the moving body.
従来より、車両等の移動体の乗員に対して経路案内や障害物の警告等の運転情報を提供する情報提供手段として、様々な手段が用いられている。例えば、移動体に設置された液晶ディスプレイによる表示や、スピーカから出力する音声等である。そして、近年、このような情報提供手段の一つとして、ヘッドアップディスプレイ装置(以下、HUDという)がある。 Conventionally, various means have been used as information providing means for providing driving information such as route guidance and obstacle warnings to passengers of moving bodies such as vehicles. For example, display on a liquid crystal display installed on a moving body, sound output from a speaker, and the like. In recent years, as one of such information providing means, there is a head-up display device (hereinafter referred to as HUD).
ここで、例えば移動体として特に車両に対して設置されたHUDは、特開2009−150947に記載されているように、車両の乗員から見て車両のウィンドウ(例えばフロントウインドウ)の前方に、前方視野の前景に重畳して、運転情報(例えば、速度表示、経路案内表示等)を虚像として生成することが可能である。その結果、乗員は運転情報を視認する際に視線移動を極力少なくすることが可能であり、運転時の負担をより少なくすることが可能となる。 Here, for example, as described in JP 2009-150947 A, a HUD installed on a vehicle as a moving body is located in front of a vehicle window (for example, a front window) as viewed from the vehicle occupant. Driving information (for example, speed display, route guidance display, etc.) can be generated as a virtual image superimposed on the foreground of the field of view. As a result, the occupant can reduce the line-of-sight movement as much as possible when visually confirming the driving information, and can further reduce the burden during driving.
また、車両の乗員に対して虚像を用いた車両周辺環境への警告や案内を行う場合には、虚像を生成する位置(より具体的には乗員から虚像までの距離)を適切に設定することが重要である。例えば、他車両や歩行者等の対象物が車両の周辺に位置する場合において、該対象物に対する警告の虚像を生成する為には、その対象物が実際に存在する位置に虚像を生成することが望ましい。その結果、ユーザに対象物を確実に視認させることが可能となる。 In addition, when warning or guidance to the vehicle occupant environment using a virtual image is given to the vehicle occupant, the position for generating the virtual image (more specifically, the distance from the occupant to the virtual image) should be set appropriately. is important. For example, when an object such as another vehicle or a pedestrian is located in the vicinity of the vehicle, in order to generate a warning virtual image for the object, a virtual image is generated at a position where the object actually exists. Is desirable. As a result, it becomes possible to make the user visually recognize the object.
そして、上記特許文献1の技術では、プロジェクタからの映像を投射する対象となるスクリーンの位置を光路に沿って前後に移動可能に構成し、虚像を生成する位置(具体的には、虚像を視認するユーザから虚像までの位置)を調整することが開示されている。その結果、ユーザから対象物までの距離を検出し、検出した距離に対応する位置にスクリーンを移動させることによって、対象物が実際に存在する位置に虚像を生成することが可能となる。但し、スクリーンの移動にはモータ等の駆動手段が用いられので、例えば現在のスクリーンの位置が目標位置から大きく離れている場合には、スクリーンを移動させるのに移動距離に応じた一定の時間が必要となる。
And in the technique of the said
従って、対象物がユーザから比較的近い位置に出現した後にユーザ側へと移動する場合等では、対象物が存在する位置に虚像を生成する為にスクリーンを移動させている間、即ち、虚像を生成する前に対象物がユーザと近接してしまう虞がある。その結果、対象物に対する適切な警告を行うことができない問題があった。 Therefore, when the object moves to the user side after appearing at a relatively close position from the user, the virtual image is moved while moving the screen to generate a virtual image at the position where the object exists, that is, There is a risk that the object will be close to the user before it is generated. As a result, there has been a problem that an appropriate warning cannot be given to the object.
本発明は前記従来における問題点を解消するためになされたものであり、プロジェクタによる映像の投射対象となるスクリーンとして、移動可能に構成された移動スクリーン以外に位置の固定された固定スクリーンを備え、移動スクリーンの移動が間に合わない場合であっても移動スクリーンと固定スクリーンとを選択的に用いて対象物への警告を行うことによって、ユーザに対象物を確実に視認させることを可能にした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。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and includes a fixed screen whose position is fixed in addition to a movable screen configured to be movable as a screen to be projected by a projector. Even if the moving screen cannot be moved in time, the head-up enables the user to reliably see the object by selectively warning the object using the moving screen and the fixed screen. An object is to provide a display device.
前記目的を達成するため本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置(1)は、スクリーン(20、21)と、映像をスクリーンに投射するプロジェクタ(4)と、スクリーンに投射された映像から映像の虚像を生成する虚像生成手段(11、12)と、を有し、ユーザに視認可能な虚像を生成するヘッドアップディスプレイ装置である。また、スクリーンは、第1スクリーン(20)と第2スクリーン(21)とを含み、第1スクリーンは、プロジェクタの光路に対して位置が固定され、光路に対して固定された位置に第1スクリーンに投射された映像の虚像である第1虚像を生成する固定スクリーンである。一方、第2スクリーンは、光路に沿って移動することによって、光路に対して第2スクリーンに投射された映像の虚像である第2虚像が生成される位置を変更する移動スクリーンである。また、映像は虚像を視認するユーザの周辺にある対象物を警告する映像であって、ユーザから対象物までの距離を取得する距離取得手段(31)と、距離取得手段によって取得された距離に基づいて、第2虚像を生成する位置を決定する虚像位置決定手段(31)と、虚像位置決定手段により決定された位置に第2虚像を生成する為に、第2スクリーンを光路に沿って移動させるスクリーン移動手段(31)と、ユーザと対象物とが所定距離以内に接近する前までに、スクリーン移動手段による第2スクリーンの移動が完了するか否か判定する移動判定手段(31)と、移動判定手段によってユーザと対象物とが所定距離以内に接近する前までに、スクリーン移動手段による第2スクリーンの移動が完了すると判定された場合に、対象物を警告する映像を第2スクリーンに投射する第1投射手段(31)と、移動判定手段によってユーザと対象物とが所定距離以内に接近する前までに、スクリーン移動手段による第2スクリーンの移動が完了しないと判定された場合に、対象物と第1スクリーンと第2スクリーンの位置関係に基づいて、第1スクリーン及び第2スクリーンの内から対象物を警告する映像を投射する対象となるスクリーンを選択する投射対象選択手段(31)と、投射対象選択手段により選択されたスクリーンに対して対象物を警告する映像を投射する第2投射手段(31)と、を有することを特徴とする。
尚、「対象物」としては、他車両や歩行者等の障害物以外に、看板、標識、案内対象となる交差点等も含む。
In order to achieve the above object, a head-up display device (1) according to the present invention includes a screen (20, 21), a projector (4) that projects an image on the screen, and a virtual image of the image from the image projected on the screen. And a virtual image generating means (11, 12) for generating a head-up display device that generates a virtual image visible to a user. Further, the screen includes a first screen (20) and a second screen (21). The position of the first screen is fixed with respect to the optical path of the projector, and the first screen is positioned at a position fixed with respect to the optical path. It is a fixed screen which produces | generates the 1st virtual image which is a virtual image of the image | video projected on. On the other hand, a 2nd screen is a moving screen which changes the position where the 2nd virtual image which is a virtual image of the image projected on the 2nd screen with respect to an optical path is produced | generated by moving along an optical path. Further, the video is a video that warns an object in the vicinity of the user who visually recognizes the virtual image, and the distance acquisition means (31) for acquiring the distance from the user to the object and the distance acquired by the distance acquisition means. Based on the virtual image position determining means (31) for determining the position for generating the second virtual image, and the second screen is moved along the optical path to generate the second virtual image at the position determined by the virtual image position determining means. Screen moving means (31) to be moved, and movement determining means (31) for determining whether or not the movement of the second screen by the screen moving means is completed before the user and the object approach within a predetermined distance; If the movement determining means determines that the movement of the second screen by the screen moving means is completed before the user and the object are within a predetermined distance, the object is warned. The movement of the second screen by the screen moving means is not completed before the user and the object come within a predetermined distance by the first projecting means (31) that projects the image to be projected onto the second screen and the movement determining means. If it is determined, a screen to be a target for projecting an image for warning the object is selected from the first screen and the second screen based on the positional relationship between the object, the first screen, and the second screen. Projection target selection means (31) and second projection means (31) for projecting an image for warning the object on the screen selected by the projection target selection means.
The “object” includes signs, signs, intersections to be guided, and the like in addition to obstacles such as other vehicles and pedestrians.
前記構成を有する本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置によれば、対象物を警告する虚像を生成する場合において、プロジェクタの光路に沿って移動可能に構成された移動スクリーンに対して映像を投射することによって、対象物が実際に存在する位置に虚像を生成することが可能となる。また、移動スクリーンの移動が間に合わず、対象物が実際に存在する位置に虚像を生成することができない場合であっても、移動スクリーンと光路に対して位置の固定された固定スクリーンとを選択的に用いて映像を投射することによって、対象物とユーザとが接近する前に、対象物をユーザに視認させるのに適した位置に虚像を生成することが可能となる。その結果、ユーザに対象物を確実に視認させることが可能となる。 According to the head-up display device of the present invention having the above-described configuration, when generating a virtual image that warns an object, an image is projected onto a moving screen configured to be movable along the optical path of the projector. Thus, a virtual image can be generated at a position where the object actually exists. Even when the moving screen does not move in time and a virtual image cannot be generated at the position where the object actually exists, the moving screen and the fixed screen whose position is fixed with respect to the optical path are selectively used. By projecting an image using the method, it is possible to generate a virtual image at a position suitable for allowing the user to visually recognize the object before the object and the user approach each other. As a result, it becomes possible to make the user visually recognize the object.
以下、本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置について具体化した一実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment embodying a head-up display device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
先ず、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置(以下、HUDという)1の構成について図1を用いて説明する。図1は本実施形態に係るHUD1の車両2への設置態様を示した図である。
First, the configuration of a head-up display device (hereinafter referred to as HUD) 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram showing an installation mode of the
図1に示すようにHUD1は、車両2のダッシュボード3内部に設置されており、内部にプロジェクタ4やプロジェクタ4からの映像が投射されるスクリーン5を有する。そして、スクリーン5に投射された映像を、後述のようにHUD1が備えるミラーやフレネルレンズを介し、更に運転席の前方のフロントウィンドウ6に反射させて車両2の乗員7に視認させるように構成されている。尚、スクリーン5に投射される映像としては、車両2に関する情報や乗員7の運転の支援の為に用いられる各種情報がある。例えば障害物(他車両や歩行者)に対する警告、ナビゲーション装置で設定された案内経路や案内経路に基づく案内情報(右左折方向を示す矢印等)、現在車速、案内標識、地図画像、交通情報、ニュース、天気予報、時刻、接続されたスマートフォンの画面、テレビ番組等がある。
As shown in FIG. 1, the
また、本実施形態のHUD1では、フロントウィンドウ6を反射して乗員7がスクリーン5に投射された映像を視認した場合に、乗員7にはフロントウィンドウ6の位置ではなく、フロントウィンドウ6の先の遠方の位置にスクリーン5に投射された映像が虚像8として視認されるように構成される。尚、乗員7が視認できる虚像8はスクリーン5に投射された映像であるが、ミラーを介するので上下方向は反転する。また、フレネルレンズを介することによってサイズも変更する。
Further, in the
ここで、虚像8を生成する位置、より具体的には乗員7から虚像8までの距離(以下、生成距離という)Lについては、HUD1が備えるミラーやフレネルレンズの形状や位置、光路に対するスクリーン5の位置等によって適宜設定することが可能である。特に、本実施形態では後述のようにスクリーン5の位置を光路に沿って前後方向に移動可能に構成する。その結果、生成距離Lを適宜変更することが可能となる。例えば生成距離Lを2.5m〜20mの間で変更することが可能である。
Here, regarding the position where the
次に、図2を用いてHUD1のより具体的な構成について説明する。図2は、本実施形態に係るHUD1の内部構成を示した図である。
Next, a more specific configuration of the
図2に示すようにHUD1は、プロジェクタ4と、スクリーン5と、反射ミラー10と、ミラー11と、フレネルレンズ12と、制御回路部13と、CANインターフェース14とから基本的に構成されている。
As shown in FIG. 2, the
ここで、プロジェクタ4は光源としてLED光源を用いた映像投射装置であり、例えばDLPプロジェクタとする。尚、プロジェクタ4としては液晶プロジェクタやLCOSプロジェクタを用いても良い。また、プロジェクタ4は映像を投射する為の投射レンズ15を備えているが、本実施形態では投射レンズ15は第1投射レンズ16と第2投射レンズ17の2つの投射レンズから構成され、それぞれ異なる映像を投射可能に構成する。ここで、図3はプロジェクタ4が備える第1投射レンズ16及び第2投射レンズ17を示した図である。
Here, the projector 4 is a video projection device using an LED light source as a light source, and is a DLP projector, for example. As the projector 4, a liquid crystal projector or an LCOS projector may be used. The projector 4 includes a
図3に示すように第1投射レンズ16及び第2投射レンズ17は、一の円形状のレンズを上下方向に分割した分割形状を有する。更に、下方にある第2投射レンズ17は、光路に沿って前後方向に移動可能に構成されている。一方、第1投射レンズ16の位置は固定とする。具体的には、第2投射レンズ17の背面側にあるレンズ駆動モータ18を駆動させることによって、図4に示すように第2投射レンズ17を光路に沿って前後方向に移動させることが可能となる。特に、本実施形態では、後述のようにスクリーン5を光路に沿って前後方向に移動させる場合において、第2投射レンズ17から投射される映像の焦点を移動後のスクリーン5の位置に一致させる為に、第2投射レンズ17も追従して移動させる構成とする。
As shown in FIG. 3, the
また、レンズ駆動モータ18はステッピングモータからなる。そして、HUD1は、制御回路部13から送信されるパルス信号に基づいてレンズ駆動モータ18を制御し、第2投射レンズ17の位置を設定位置に対して適切に位置決めすることが可能となる。
The lens drive
また、スクリーン5は、プロジェクタ4から投射された映像が投射される被投射媒体であり、例えばフレネルスクリーンや拡散型スクリーン等が用いられる。また、本実施形態ではスクリーン5は、第1スクリーン20と第2スクリーン21の2枚のスクリーンから構成される。ここで、図5は第1スクリーン20と第2スクリーン21をそれぞれ示した図である。
The
図5に示すように第1スクリーン20は、上方に映像が投射される被投射エリア22を有しており、図6に示すようにプロジェクタ4の第1投射レンズ16から投射された映像が表示される。一方、第2スクリーン21は、下方に映像が投射される被投射エリア23を有しており、図6に示すようにプロジェクタ4の第2投射レンズ17から投射された映像が表示される。そして、第1スクリーン20と第2スクリーン21は、図2及び図6に示すように被投射エリア22、23が重ならないように、光路に沿って前後方向に所定間隔で並べて配置される。従って、本実施形態では虚像8は、第1スクリーン20に投射された映像の虚像(以下、第1虚像8Aという)と、第2スクリーン21に投射された映像の虚像(以下、第2虚像8Bという)から構成されることとなる。
As shown in FIG. 5, the
また、第2スクリーン21は、光路に沿って前後方向に移動可能に構成されている。一方、第1スクリーン20の位置は前後方向に対して固定とする。具体的には、第2スクリーン21の背面側にあるスクリーン前後駆動モータ24を駆動させることによって、図7に示すように第1スクリーン20と第2スクリーン21との間の距離を変更し、第2スクリーン21を光路に沿って前後方向に移動させることが可能となる。その結果、第2スクリーン21に投射された映像の虚像である第2虚像8Bが生成される位置(具体的には乗員7から第2虚像8Bまでの距離である生成距離L2)を変更することが可能である。尚、生成距離L2は、ミラー11から第2スクリーン21までの距離に依存する。即ち、生成距離L2は、ミラー11から第2スクリーン21までの距離に応じて長短を変更される。例えば、ミラー11から第2スクリーン21までの距離が長くなると生成距離L2が長くなり、ミラー11から第2スクリーン21までの距離が短くなると生成距離L2が短くなる。
The
例えば、第2スクリーン21をプロジェクタ4側(ミラー11までの距離が長くなる側)に移動させると、生成距離L2が長くなる(即ち、乗員7からはより遠くに第2虚像8Bが視認されるようになる)。一方、第2スクリーン21をプロジェクタ4と反対側(ミラー11までの距離が短くなる側)に移動させると、生成距離L2が短くなる(即ち、乗員7からはより近くに第2虚像8Bが視認されるようになる)。尚、第1スクリーン20の位置は前後方向に対して固定であるので、第1スクリーン20に投射された映像の虚像である第1虚像8Aが生成される位置(具体的には乗員7から第1虚像8Aまでの距離である生成距離L1)は固定である。従って、生成距離L2を変更することによって、第1虚像8Aから第2虚像8Bまでの距離(|L2−L1|)が変更されることとなる。
For example, when the
従って、仮に第1スクリーン20と第2スクリーン21が光路に沿ってミラー11から同距離にある場合には、車両2の前方の同位置に第1虚像8Aと第2虚像8Bが生成されることとなるが、第1スクリーン20と第2スクリーン21がミラー11から光路に沿って異なる距離にある場合には、図8に示すように第1虚像8Aと第2虚像8Bとがそれぞれ異なる位置に生成されることとなる。また、図5及び図6に示すように、第1スクリーン20の被投射エリア22は、第2スクリーン21の被投射エリア23よりも上方に位置するように各スクリーンは配置されるが、ミラー11によって映像が上下反転されるので、光路に対して交差する方向を基準にして、第2虚像8Bが第1虚像8Aの上方に生成されることとなる。
Therefore, if the
また、本実施形態では第1スクリーン20及び第2スクリーン21を、光路に交差する方向に一体に移動可能に構成されている。具体的には、第1スクリーン20の側面にあるスクリーン上下駆動モータ25を駆動させることによって、図9に示すように第1スクリーン20及び第2スクリーン21を一体に光路に交差する方向に移動させることが可能となる。その結果、図10に示すように第1スクリーン20と第2スクリーン21を対象としてプロジェクタ4からの映像を投射する第1投射態様と、第1スクリーン20のみを対象としてプロジェクタ4からの映像を投射する第2投射態様との間で、スクリーン5への画像の投射態様を切り換えることが可能となる。
In the present embodiment, the
そして、HUD1は、投射態様が第1投射態様にある場合には、基本的に第1投射レンズ16と第2投射レンズ17とで異なる種類の映像(例えば、第1投射レンズ16では車両の現在車速の映像、第2投射レンズ17では案内情報や警告情報の映像)をそれぞれ各スクリーンに投射する。一方、投射態様が第2投射態様にある場合には、基本的に第1投射レンズ16と第2投射レンズ17とでそれぞれ投射された映像を組み合わせた一の映像(例えば、第1投射レンズ16ではテレビ画面の下半分の映像、第2投射レンズ17ではテレビ画面の上半分の映像)を第1スクリーン20に投射する。それによって、第2投射態様では、分割線の無いより大きいサイズの映像を虚像として生成することが可能となる。尚、第2投射態様であっても第1投射レンズ16と第2投射レンズ17とで異なる種類の映像を投射する構成とすることも可能である。
When the projection mode is the first projection mode, the
また、スクリーン前後駆動モータ24及びスクリーン上下駆動モータ25はそれぞれステッピングモータからなる。そして、HUD1は、制御回路部13から送信されるパルス信号に基づいてスクリーン前後駆動モータ24を制御し、第2スクリーン21の前後位置を設定位置に対して適切に位置決めすることが可能となる。また、HUD1は、制御回路部13から送信されるパルス信号に基づいてスクリーン上下駆動モータ25を制御し、第1スクリーン20及び第2スクリーン21の上下位置を設定位置に対して適切に位置決めすることが可能となる。
Each of the screen front /
一方、反射ミラー10は、図2に示すようにプロジェクタ4から投射された映像を反射して光路を変更し、スクリーン5へと投射する反射板である。
On the other hand, the reflecting
また、ミラー11は、図2に示すようにスクリーン5からの映像光を反射させて、フロントウィンドウ6を介して、乗員7の前方に虚像8(図1参照)を投影する投影手段である。ミラー11としては、球面凹面鏡や、非球面凹面鏡、若しくは投影映像の歪みを補正するための自由曲面鏡が用いられる。
Further, the
また、フレネルレンズ12は、図2に示すようにスクリーン5に投射された映像を拡大して虚像8を生成する為の拡大鏡である。そして、本実施形態に係るHUD1では、スクリーン5に投射された映像を、ミラー11やフレネルレンズ12を介し、更にフロントウィンドウ6に反射させて乗員7に視認させることによって、フロントウィンドウ6の先の遠方の位置にスクリーン5に投射された映像が拡大され、虚像8として乗員に視認される(図1参照)。
The
また、制御回路部13は、HUD1の全体の制御を行う電子制御ユニットである。ここで、図11は本実施形態に係るHUD1の構成を示したブロック図である。
The
図11に示すように制御回路部13は、演算装置及び制御装置としてのCPU31、並びにCPU31が各種の演算処理を行うにあたってワーキングメモリとして使用されるRAM32、制御用のプログラムのほか、後述の虚像生成処理プログラム(図12、図13参照)等が記録されたROM33、ROM33から読み出したプログラムや後述の位置設定テーブルを記憶するフラッシュメモリ34等の内部記憶装置を備えている。また、制御回路部13は、プロジェクタ4、レンズ駆動モータ18、スクリーン前後駆動モータ24、スクリーン上下駆動モータ25とそれぞれ接続され、プロジェクタ4や各種モータの駆動制御を行う。
As shown in FIG. 11, the
また、CAN(コントローラエリアネットワーク)インターフェース14は、車両内に設置された各種車載器や車両機器の制御装置間で多重通信を行う車載ネットワーク規格であるCANに対して、データの入出力を行うインターフェースである。そして、HUD1は、CANを介して、各種車載器や車両機器の制御装置(例えば、ナビゲーション装置48、AV装置49等)と相互通信可能に接続される。それによって、HUD1は、ナビゲーション装置48やAV装置49等の出力画面を投影可能に構成する。
The CAN (controller area network)
続いて、前記構成を有するHUD1においてCPU31が実行する虚像生成処理プログラムについて図12及び図13に基づき説明する。図12及び図13は本実施形態に係る虚像生成処理プログラムのフローチャートである。ここで、虚像生成処理プログラムは車両のACCがONされた後に実行され、自車両の進行方向前方に警告対象となる対象物がある場合に、該対象物を警告する虚像8を生成するプログラムである。尚、以下の図12及び図13にフローチャートで示されるプログラムは、HUD1が備えているRAM32やROM33に記憶されており、CPU31により実行される。また、以下の説明では、スクリーン5への画像の投射態様は常に第1投射態様(図10)にあるとして説明する。
Next, a virtual image generation processing program executed by the
先ず、虚像生成処理プログラムではステップ(以下、Sと略記する)1において、CPU31は、自車両の進行方向前方に警告対象となる対象物があるか否かを判定する。ここで、警告対象となる対象物としては、他車両や歩行者等の障害物以外に、看板、標識、案内対象となる交差点等があるが、以下の実施例では特に自車両の前方に割り込みを行った他車両を例に挙げて説明する。従って、前記S1においてCPU31は、前方車両との距離を測距センサで常時検出する構成とし、その距離が一度に所定量以上短く変化した場合に、他車両が割り込みを行った(即ち、自車両の進行方向前方に警告対象となる対象物がある)と判定する。また、自車両が走行する車線と隣接する車線を走行する他車両の方向指示器情報を取得し、自車両の走行する車線側の方向指示器が作動したことを検出した場合に、他車両が割り込みを行ったと判定しても良い。
First, in step (hereinafter abbreviated as S) 1 in the virtual image generation processing program, the
そして、自車両の進行方向前方に警告対象となる対象物があると判定された場合(S1:YES)には、S2へと移行する。それに対して、自車両の進行方向前方に警告対象となる対象物が無いと判定された場合(S1:NO)には、当該虚像生成処理プログラムを終了する。 When it is determined that there is an object to be warned ahead of the traveling direction of the host vehicle (S1: YES), the process proceeds to S2. On the other hand, when it is determined that there is no object to be warned ahead of the traveling direction of the host vehicle (S1: NO), the virtual image generation processing program is terminated.
S2においてCPU31は、乗員7から対象物(割り込みを行った他車両)までの距離Rを測距センサ等の検出結果に基づいて取得する。測距センサの代わりにフロントカメラで撮像した撮像画像を用いて距離Rを取得する構成としても良い。
In S <b> 2, the
次に、S3においてCPU31は、自車両の現在の車速をCANインターフェース14を介して取得する。また、対象物の移動方向や移動速度を測距センサやフロントカメラ等の検出結果に基づいて取得する。尚、自車両の車速は乗員7の移動速度にも相当する。
Next, in S <b> 3, the
続いて、S4においてCPU31は、前記S2で取得した乗員7から対象物までの距離Rと、前記S3で取得した自車両の現在車速、対象物の移動方向、移動速度に基づいて、乗員7が対象物と近接するまでの時間(第1所要時間)T1を算出する。具体的には、現在の移動方向と速度で乗員7と対象物がそれぞれ移動したと仮定した場合において、乗員7の位置と対象物の位置の少なくとも一部が重複する場合、又は互いの距離が極めて短くなる(例えば3m以内)場合に、乗員7が対象物と近接すると判定する。尚、乗員7と対象物が近接しないと判定された場合(例えば自車両よりも割り込み車両の方が速度が速い場合)には、T1は∞とする。
Subsequently, in S4, the
次に、S5においてCPU31は、前記S2で取得された距離Rが20m以下であるか否か判定する。尚、前記S5の判定基準となる距離は、HUD1の規格によって決定され、具体的にはHUD1によって第2虚像8Bを生成できる最長の生成距離L2とする。前記したように、本実施形態では第2スクリーン21を光路に沿って前後方向に移動させることによって第2スクリーン21に投射された映像の虚像である第2虚像8Bを生成する位置(具体的には乗員7から第2虚像8Bまでの距離である生成距離L2)を変更することが可能である(図8参照)。第2スクリーン21を最もプロジェクタ4側に移動させた場合に、生成距離L2が最長となる。そして、HUD1によって第2虚像8Bを生成できる最長の生成距離L2が20mである場合には、前記S5の判定基準は20mとなる。一方、HUD1によって第2虚像8Bを生成できる最長の生成距離L2が30mである場合には、前記S5の判定基準は30mとなる。以下の例では、HUD1によって第2虚像8Bを生成できる最長の生成距離L2が20mであるとして説明する。
Next, in S5, the
そして、前記S2で取得された距離Rが20m以下であると判定された場合(S5:YES)には、S6へと移行する。それに対して、前記S2で取得された距離Rが20mより長いと判定された場合(S5:NO)には、S7へと移行する。 And when it determines with the distance R acquired by said S2 being 20 m or less (S5: YES), it transfers to S6. On the other hand, when it is determined that the distance R acquired in S2 is longer than 20 m (S5: NO), the process proceeds to S7.
S6においてCPU31は、第2虚像8Bの生成距離L2の目標値となる目標生成距離Deを前記S2で取得された距離Rに設定する。一方、S7においてCPU31は、第2虚像8Bの生成距離L2の目標値となる目標生成距離Deを最大距離である20mに設定する。その後、CPU31は後述のように乗員7から前記S6又はS7で設定された目標生成距離Deだけ離れた位置に第2虚像8Bが生成されるように第2スクリーン21の位置を制御する。
In S6, the
続いて、S8においてCPU31は、現在の第2スクリーン21の位置から、前記S6又はS7で設定された目標生成距離Deだけ離れた位置に第2虚像8Bを生成する位置へと第2スクリーン21を移動させるのに必要な時間(第2所要時間)T2を算出する。
Subsequently, in S8, the
以下に、図14及び図15を用いて前記S8の処理の詳細について説明する。
先ずCPU31は、フラッシュメモリ34から位置設定テーブルを読み出し、目標生成距離Deだけ離れた位置に第2虚像8Bを生成する際の第2スクリーン21の位置を取得する。尚、位置設定テーブルは、図14に示すように生成距離L2毎に、該生成距離L2に第2虚像8Bを生成する為の第2スクリーン21の位置が規定されている。次に、CPU31は第2スクリーン21の現在位置から、目標生成距離Deだけ離れた位置に第2虚像8Bを生成する位置へと第2スクリーン21を移動させるのに必要な第2スクリーン21の移動距離を算出する。例えば、図15に示すように、第2スクリーン21の現在位置がXであって、目標生成距離Deだけ離れた位置に第2虚像8Bを生成する第2スクリーン21の位置がYである場合には、位置XからYまでの距離Dを移動距離として算出する。その後、予めスクリーン前後駆動モータ24の規格に基づいて決定される第2スクリーン21の移動速度と、第2スクリーン21の移動距離とに基づいて第2所要時間T2が算出される。
Details of the process of S8 will be described below with reference to FIGS.
First, the
次に、S9においてCPU31は、第2所要時間T2が第1所要時間T1の1/2以下であるか否か、即ち、乗員7と対象物とが所定距離(所定距離は乗員7に対する対象物の相対位置や相対速度によって変化することとなる)以内に接近する前までに、第2スクリーン21の移動が完了するか否かを判定する。尚、前記S9の判定基準となる割合は1/2以外の割合、例えば2/3や1/3としても良い。また、対象物の種類や移動速度によって割合を変更しても良い。
Next, in S <b> 9, the
そして、第2所要時間T2が第1所要時間T1の1/2以下であると判定された場合(S9:YES)、即ち、乗員7と対象物とが所定距離以内に接近する前までに、第2スクリーン21の移動が完了すると判定された場合には、S10へと移行する。それに対して、第2所要時間T2が第1所要時間T1の1/2より大きいと判定された場合(S9:NO)、即ち、乗員7と対象物とが所定距離以内に接近する前までに、第2スクリーン21の移動が完了しないと判定された場合には、図13のS16へと移行する。
And when it determines with 2nd required time T2 being 1/2 or less of 1st required time T1 (S9: YES), ie, before the passenger |
S10においてCPU31は、前記S6又はS7で設定された目標生成距離Deだけ離れた位置に第2虚像8Bが生成されるように第2スクリーン21及び第2投射レンズ17の位置を移動する。
In S10, the
以下に、図16を用いて前記S10の処理の詳細について説明する。
先ずCPU31は、フラッシュメモリ34から位置設定テーブル(図14)を読み出し、前記S6又はS7で設定された目標生成距離Deに基づいて、前記S6又はS7で設定された目標生成距離Deだけ離れた位置に第2虚像8Bが生成される第2スクリーン21の位置(以下、目標移動位置という)を決定する。更に、CPU31は、位置設定テーブルと目標移動位置とに基づいて第2投射レンズ17を移動させる位置についても決定する。
Details of the process of S10 will be described below with reference to FIG.
First, the
ここで、第2スクリーン21及び第2投射レンズ17の位置は、図16に示すようにプロジェクタ4の光源51の光路52に沿って移動可能に構成される。そして、ミラー11から第2スクリーン21までの距離に生成距離L2が依存するので、第2スクリーン21の位置は、ミラー11から第2スクリーン21までの距離が前記S6又はS7で設定された目標生成距離Deに対応する距離となるように決定される。
Here, the positions of the
一方、第2投射レンズ17の位置は、第2投射レンズ17から投射された映像の焦点を第2スクリーン21上に合わせる位置に決定される。即ち、生成距離L2を長くする為に第2スクリーン21が光路に沿ってミラー11から離間する方向(即ち第2投射レンズ17に近づく方向)に移動すれば、第2投射レンズ17は光路に沿ってその逆方向である第2スクリーン21に近づく方向へと移動することとなる。一方、生成距離L2を短くする為に第2スクリーン21が光路に沿ってミラー11へ近づく方向(即ち第2投射レンズ17から離間する方向)に移動すれば、第2投射レンズ17は光路に沿ってその逆方向である第2スクリーン21から離間する方向へと移動することとなる。即ち、前記S6又はS7で設定された目標生成距離Deに基づいて、光路52における第2スクリーン21の位置が先ず決定され、決定された第2スクリーン21の位置に基づいて、光路52における第2投射レンズ17の位置が決定されることとなる。また、第2投射レンズ17と第2スクリーン21は、光路52に沿って互いに異なる方向に移動することとなる。
On the other hand, the position of the
その結果、例えば生成距離L2を長く変更する為に、第2スクリーン21を第2投射レンズ17側に移動させた場合であっても、第2スクリーン21の移動に伴って第2投射レンズ17も第2スクリーン21側に移動することにより投射される映像の焦点を第2スクリーン21上に合わせた状態を維持できる。それによって、第2スクリーン21を移動させた後においても鮮明な映像を投射することが可能となる。
As a result, for example, even when the
続いて、CPU31は、第2スクリーン21を目標移動位置へ移動させるのに必要なスクリーン前後駆動モータ24の駆動量(パルス数)と、第2投射レンズ17を移動させるのに必要なレンズ駆動モータ18の駆動量(パルス数)を決定する。
Subsequently, the
その後、CPU31は、決定された駆動量だけスクリーン前後駆動モータ24を駆動させる為のパルス信号をスクリーン前後駆動モータ24へと送信する。同じく、決定された駆動量だけレンズ駆動モータ18を駆動させる為のパルス信号をレンズ駆動モータ18へと送信する。そして、パルス信号を受信したスクリーン前後駆動モータ24やレンズ駆動モータ18は、受信したパルス信号に基づいて駆動を行う。その結果、第2スクリーン21は前記S6又はS7で設定された目標生成距離Deだけ離れた位置に第2虚像8Bが生成される目標移動位置に移動し、第2投射レンズ17は移動後の第2スクリーン21上に映像の焦点を合わせた位置へと移動する。
Thereafter, the
次に、S11においてCPU31は、プロジェクタ4へと信号を送信し、第2スクリーン21へのプロジェクタ4による映像の投射を開始する。ここで、前記S11で特にプロジェクタ4により第2スクリーン21へと投射される映像は、前記S1で自車両の進行方向前方にあると判定された対象物を警告する映像である。また、本実施形態では、対象物を警告する映像として対象物を囲む枠を表示する。尚、第1スクリーン20に対しては、HUD1の起動後から現在車速、案内標識、地図画像、交通情報、ニュース、天気予報、時刻、接続されたスマートフォンの画面、テレビ番組等の各種映像が車両の状態に応じて適宜投射される。
Next, in S <b> 11, the
例えば図17は対象物である割り込み車両61が自車両の前方に位置する場合において、生成される虚像の例を示した図である。
図17に示すように、フロントウィンドウ6の下縁付近で且つフロントウィンドウ6の前方に、第1虚像8Aとして現在車速を示す数値が生成され、乗員から視認可能となる。また、フロントウィンドウ6の中央付近で且つフロントウィンドウ6の前方に、第2虚像8Bとして対象物である割り込み車両61を囲む枠が生成され、乗員から視認可能となる。
For example, FIG. 17 is a diagram illustrating an example of a virtual image generated when the interrupting
As shown in FIG. 17, a numerical value indicating the current vehicle speed is generated as the first
ここで、第1スクリーン20は位置が固定であることから第1虚像8Aが生成される位置(具体的には乗員7から第1虚像8Aまでの距離である生成距離L1)も固定であり、乗員7から2.5m前方の位置とする。尚、生成距離L1は、2.5m以外としても良い。但し、生成距離L1を長くし過ぎると、第1虚像8Aが路面に埋め込まれることとなるので、2m〜4m程度であることが好ましい。一方、第2虚像8Bが生成される位置は、乗員7から前記S6又は前記S7で設定された目標生成距離De前方の位置(即ち、割り込み車両61の位置)となる。従って、乗員7は、第2虚像8Bを視認する際に視線移動を極力少なくすることが可能であり、また、割り込み車両61を確実に視認させることが可能となる。
Here, since the position of the
その後、S12においてCPU31は、前記S11でプロジェクタ4による対象物への警告の映像の投射を開始してからの経過時間tが所定時間Y(例えば5秒)以上となったか否か判定する。尚、所定時間Yは対象物の種類や移動速度によっても適宜変更することが可能である。
Thereafter, in S12, the
そして、プロジェクタ4による対象物への警告の映像の投射を開始してからの経過時間tが所定時間Y以上となったと判定された場合(S12:YES)には、プロジェクタ4による対象物への警告の映像の投射を終了する(S13)。尚、対象物への警告以外の映像(例えば現在車速の映像)の投射は継続する。 If it is determined that the elapsed time t from the start of the projection of the warning video to the object by the projector 4 is equal to or longer than the predetermined time Y (S12: YES), the projector 4 applies the object to the object. The projection of the warning video is finished (S13). Note that projection of images other than warnings to the object (for example, images of the current vehicle speed) continues.
一方、プロジェクタ4による対象物への警告の映像の投射を開始してからの経過時間tが所定時間Y未満であると判定された場合(S12:NO)には、S14へと移行する。 On the other hand, if it is determined that the elapsed time t from the start of projection of the warning video onto the target by the projector 4 is less than the predetermined time Y (S12: NO), the process proceeds to S14.
S14においてCPU31は、乗員7から対象物までの距離R´を再度取得する。詳細についてはS2と同様であるので説明は省略する。
In S14, the
次に、S15においてCPU31は、前記S2で取得された距離Rと前記S14で取得された距離R´の差分が所定距離X(例えば2m)以上であるか否か判定する。尚、所定距離Xは対象物の種類や移動速度によっても適宜変更することが可能である。
Next, in S15, the
そして、前記S2で取得された距離Rと前記S14で取得された距離R´の差分が所定距離X以上であると判定された場合(S15:YES)には、S3へと移行する。その後、新たに取得された距離R´に基づいて目標生成距離Deを新たに設定し(S6、S7)、第2スクリーン21の移動を行う。その結果、図17に示すように乗員7から対象物(図17では割り込み車両61)までの距離が大きく変化した場合であっても、変更後の対象物の位置に第2虚像8Bを生成することが可能となる。
When it is determined that the difference between the distance R acquired in S2 and the distance R ′ acquired in S14 is equal to or greater than the predetermined distance X (S15: YES), the process proceeds to S3. Thereafter, the target generation distance De is newly set based on the newly acquired distance R ′ (S6, S7), and the
一方、前記S2で取得された距離Rと前記S14で取得された距離R´の差分が所定距離X未満であると判定された場合(S15:NO)には、S12へと移行し、現在の映像の投射を継続して行う。 On the other hand, when it is determined that the difference between the distance R acquired in S2 and the distance R ′ acquired in S14 is less than the predetermined distance X (S15: NO), the process proceeds to S12, and the current Continue projecting video.
また、S16においてCPU31は、現在の第1スクリーン20及び第2スクリーン21の位置に基づいて、乗員7から第1スクリーン20によって生成される第1虚像8Aまでの距離である生成距離L1と、乗員7から第2スクリーン21によって生成される第2虚像8Bまでの距離である生成距離L2をそれぞれ取得する。尚、本実施形態では生成距離L1は固定(2.5m)であり、生成距離L2は第2スクリーン21の位置によって一義的に決まる(2.5m〜20m)。
In S16, the
次に、S17においてCPU31は、前記S2で取得された乗員7から対象物までの距離Rと、前記S16で取得した生成距離L1及び生成距離L2とに基づいて、第1スクリーン20及び第2スクリーン21の内、対象物から生成される虚像までの距離が近いスクリーン(即ち、対象物に対してより近い位置に虚像を生成できるスクリーン)が第2スクリーン21であるか否か判定する。
Next, in S17, the
そして、対象物から生成される虚像までの距離が近いスクリーンが第2スクリーン21であると判定された場合(S17:YES)には、S18へと移行する。それに対して、対象物から生成される虚像までの距離が近いスクリーンが第1スクリーン20であると判定された場合(S17:NO)には、S22へと移行する。 And when it determines with the screen with the short distance from a target object to the virtual image produced | generated being the 2nd screen 21 (S17: YES), it transfers to S18. On the other hand, when it is determined that the screen having a short distance from the object to the virtual image generated is the first screen 20 (S17: NO), the process proceeds to S22.
S18においてCPU31は、プロジェクタ4へと信号を送信し、第2スクリーンへ21のプロジェクタ4による映像の投射を開始する。ここで、前記S18で特にプロジェクタ4により第2スクリーン21へと投射される映像は、前記S1で自車両の進行方向前方にあると判定された対象物を警告する映像である。また、本実施形態では、対象物を警告する映像として対象物を囲む枠を表示する。尚、第1スクリーン20に対しては、HUD1の起動後から現在車速、案内標識、地図画像、交通情報、ニュース、天気予報、時刻、接続されたスマートフォンの画面、テレビ番組等の各種映像が車両の状態に応じて適宜投射される。
In S <b> 18, the
続いて、S19においてCPU31は、前記S6又はS7で設定された目標生成距離Deだけ離れた位置に第2虚像8Bが生成されるように第2スクリーン21及び第2投射レンズ17の移動を開始する。尚、第2スクリーン21及び第2投射レンズ17の移動処理の詳細は前記S10と同様であるので説明は省略する。
Subsequently, in S19, the
その結果、図18に示すように、フロントウィンドウ6の中央付近で且つフロントウィンドウ6の前方に、第2虚像8Bとして対象物である割り込み車両61を囲む枠が生成され、乗員から視認可能となる。ここで、第2虚像8Bが生成される位置は、割り込み車両61の位置とは一致しないが、割り込み車両61に可能な限り近い位置となる。従って、乗員7は、第2虚像8Bを視認する際に視線移動を極力少なくすることが可能であり、また、割り込み車両61を確実に視認させることが可能となる。更に、第2虚像8Bを生成した状態で第2スクリーン21を移動させるので、第2虚像8Bを割り込み車両61側へと徐々に近づけることが可能となる。その結果、割り込み車両61と第2虚像8Bとの間の距離のズレを徐々に解消することが可能となる。
As a result, as shown in FIG. 18, a frame surrounding the interrupting
その後、S20においてCPU31は、前記S18でプロジェクタ4による対象物への警告の映像の投射を開始してからの経過時間tが所定時間Y(例えば5秒)以上となったか否か判定する。尚、所定時間Yは対象物の種類や移動速度によっても適宜変更することが可能である。
Thereafter, in S20, the
そして、プロジェクタ4による対象物への警告の映像の投射を開始してからの経過時間tが所定時間Y以上となったと判定された場合(S20:YES)には、プロジェクタ4による対象物への警告の映像の投射を終了する(S21)。尚、対象物への警告以外の映像(例えば現在車速の映像)の投射は継続する。 If it is determined that the elapsed time t from the start of the projection of the warning video onto the object by the projector 4 is equal to or longer than the predetermined time Y (S20: YES), the projector 4 applies the object to the object. The projection of the warning video is finished (S21). Note that projection of images other than warnings to the object (for example, images of the current vehicle speed) continues.
一方、プロジェクタ4による対象物への警告の映像の投射を開始してからの経過時間tが所定時間Y未満であると判定された場合(S20:NO)には、継続して対象物への警告の映像の投射を行う。 On the other hand, when it is determined that the elapsed time t from the start of the projection of the warning video to the object by the projector 4 is less than the predetermined time Y (S20: NO), the projector 4 continues to the object. Project a warning image.
一方、S22においてCPU31は、プロジェクタ4へと信号を送信し、第1スクリーン20へのプロジェクタ4による映像の投射を開始する。ここで、前記S22で特にプロジェクタ4により第1スクリーン20へと投射される映像は、前記S1で自車両の進行方向前方にあると判定された対象物を警告する映像である。但し、前記S11やS18で第2スクリーン21に対して投射する映像とは異なる内容の映像とする。具体的には、前記S11やS18では対象物を囲む枠の映像を投射していたのに対して、前記S22では対象物が接近することを警告するアイコンを投射する。尚、第1スクリーン20に対しては、上記アイコン以外にHUD1の起動後から現在車速、案内標識、地図画像、交通情報、ニュース、天気予報、時刻、接続されたスマートフォンの画面、テレビ番組等の各種映像が車両の状態に応じて適宜投射される。
On the other hand, in S <b> 22, the
その結果、図19に示すように、フロントウィンドウ6の下縁付近で且つフロントウィンドウ6の前方に、第1虚像8Aとして現在車速を示す数値とともに対象物を警告するアイコンが生成され、乗員から視認可能となる。また、アイコンの生成位置は、第1スクリーン20によって虚像を生成可能な範囲の内、割り込み車両61に対して最も近い位置とするのが望ましい。また、アイコンによって割り込み車両61までの距離や割り込み車両61の方位を示すように構成しても良い。例えば、アイコンの表示色によって割り込み車両61までの距離を示しても良い。
As a result, as shown in FIG. 19, an icon for warning the object is generated in the vicinity of the lower edge of the
ここで、第1虚像8Aが生成される位置は、割り込み車両61の位置とは基本的に一致しない。しかしながら、前記したように第1虚像8Aが生成される位置は、第2スクリーン21の位置に関わらず、第2虚像8Bよりも乗員側であり、より具体的には乗員7から2.5m離れた位置となる。即ち、一般的に第1虚像8Aが生成される位置は、割り込み車両61よりも乗員側の位置となる。従って、乗員7が手前側にある第1虚像8Aを視認する際に、第1虚像8Aよりも奥側にある割り込み車両61についても乗員7の視界に含めることが可能である。その結果、割り込み車両61を確実に視認させることが可能となる。
Here, the position where the first
続いて、S23においてCPU31は、前記S6又はS7で設定された目標生成距離Deだけ離れた位置に第2虚像8Bが生成されるように第2スクリーン21及び第2投射レンズ17の移動を開始する。尚、第2スクリーン21及び第2投射レンズ17の移動処理の詳細は前記S10と同様であるので説明は省略する。
Subsequently, in S23, the
その後、S24においてCPU31は、第2スクリーン21の移動が完了したか否かを判定する。
Thereafter, in S24, the
そして、第2スクリーン21の移動が完了したと判定された場合(S24:YES)には、S25へと移行する。それに対して、第2スクリーン21の移動が完了していないと判定された場合(S24:NO)には、S26へと移行する。
And when it determines with the movement of the
S25においてCPU31は、プロジェクタ4へと信号を送信し、対象物を警告する映像の投射対象を第1スクリーン20から第2スクリーンへ21へと切り換える。即ち、第1スクリーン20への対象物を警告する映像の投射は終了し、第2スクリーン21に対して対象物を警告する映像の投射を新たに開始する。ここで、第2スクリーン21に対して投射される対象物を警告する映像は、対象物を囲む枠とする。尚、第2スクリーン21への投射の詳細は前記S11と同様であるので説明は省略する。
In S <b> 25, the
その結果、図19に示すように、対象物である割り込み車両61が出現した当初は第1虚像8Aによって割り込み車両61を警告するアイコンを生成する一方で、第2スクリーン21の移動が完了した後には、第2虚像8Bとして割り込み車両61を囲む枠が生成され、乗員から視認可能となる。ここで、第2虚像8Bが生成される位置は、乗員7から前記S6又は前記S7で設定された目標生成距離De前方の位置(即ち、割り込み車両61の位置)となる。従って、乗員7は、第1虚像8Aによって生成されたアイコンによって対象物の存在を可能な限り早いタイミングで把握できるとともに、第2虚像8Bによって生成された枠によって割り込み車両61を確実に視認させることが可能となる。
As a result, as shown in FIG. 19, an icon that warns the interrupting
その後、S26においてCPU31は、前記S22でプロジェクタ4による対象物への警告の映像の投射を開始してからの経過時間tが所定時間Y(例えば5秒)以上となったか否か判定する。尚、所定時間Yは対象物の種類や移動速度によっても適宜変更することが可能である。
Thereafter, in S26, the
そして、プロジェクタ4による対象物への警告の映像の投射を開始してからの経過時間tが所定時間Y以上となったと判定された場合(S26:YES)には、プロジェクタ4による対象物への警告の映像の投射を終了する(S27)。尚、対象物への警告以外の映像(例えば現在車速の映像)の投射は継続する。 If it is determined that the elapsed time t from the start of the projection of the warning image onto the object by the projector 4 is equal to or longer than the predetermined time Y (S26: YES), the projector 4 applies the object to the object. The projection of the warning video is finished (S27). Note that projection of images other than warnings to the object (for example, images of the current vehicle speed) continues.
一方、プロジェクタ4による対象物への警告の映像の投射を開始してからの経過時間tが所定時間Y未満であると判定された場合(S26:NO)にはS24へと戻り、継続して対象物への警告の映像の投射を行う。 On the other hand, if it is determined that the elapsed time t from the start of the projection of the warning video onto the object by the projector 4 is less than the predetermined time Y (S26: NO), the process returns to S24 and continues. A warning image is projected onto the object.
以上詳細に説明した通り、本実施形態に係るHUD1によれば、プロジェクタ4から、第1投射レンズ16及び第2投射レンズ17を介して夫々映像を第1スクリーン20及び第2スクリーン21に投射し、第1スクリーン20及び第2スクリーン21に投射された映像を車両2のフロントウィンドウ6に反射させて車両の乗員7に視認させることによって、車両の乗員7が視認する映像の虚像を生成する。また、第2スクリーン21は光路に沿って移動可能とし、光路に対して第2スクリーン21に投射された映像の虚像である第2虚像8Bが生成される位置を変更可能とする。そして、ユーザから対象物までの距離を取得し(S2)、対象物までの距離に応じて第2虚像8Bを生成する位置を決定し(S6、S7)、ユーザと対象物とが所定距離以内に接近する前までに第2スクリーン21の移動が完了するか否か判定する(S9)。その結果、ユーザと対象物とが所定距離以内に接近する前までに第2スクリーン21の移動が完了すると判定された場合には、対象物を警告する映像を第2スクリーン21に投射する(S11)。一方で、ユーザと対象物とが所定距離以内に接近する前までに第2スクリーン21の移動が完了しないと判定された場合には、対象物と第1スクリーン20と第2スクリーン21の位置関係に基づいて、第1スクリーン20及び第2スクリーン21の内から対象物を警告する映像を投射する対象となるスクリーンを選択し(S16、S17)、選択されたスクリーンに対して対象物を警告する映像を投射する(S18、S22)。その結果、対象物を警告する虚像を生成する場合において、プロジェクタ4の光路に沿って移動可能に構成された第2スクリーン21に対して映像を投射することによって、対象物が実際に存在する位置に虚像を生成することが可能となる。また、第2スクリーン21の移動が間に合わず、対象物が実際に存在する位置に虚像を生成することができない場合であっても、第1スクリーン20と第2スクリーン21とを選択的に用いて映像を投射することによって、対象物とユーザとが接近する前に、対象物をユーザに視認させるのに適した位置に虚像を生成することが可能となる。その結果、ユーザに対象物を確実に視認させることが可能となる。
As described above in detail, according to the
尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることは勿論である。
例えば、本実施形態ではHUD1によって車両2のフロントウィンドウ6の前方に虚像を生成する構成としているが、フロントウィンドウ6以外のウィンドウの前方に虚像を生成する構成としても良い。また、HUD1により映像を反射させる対象はフロントウィンドウ6自身ではなくフロントウィンドウ6の周辺に設置されたバイザー(コンバイナー)であっても良い。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various improvements and modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
For example, in the present embodiment, the virtual image is generated in front of the
また、本実施形態では車両2に対してHUD1を設置する構成としているが、車両2以外の移動体に設置する構成としても良い。例えば、船舶や航空機等に対して設置することも可能である。また、アミューズメント施設に設置されるライド型アトラクションに設置しても良い。その場合には、ライドの周囲に虚像を生成し、ライドの乗員に対して虚像を視認させることが可能となる。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では対象物を警告する映像として、対象物を囲む枠(図18)や対象物を警告するアイコン(図19)をスクリーンに投射することとしているが、対象物の存在を乗員7に認知させることができる映像であれば他の映像でも良い。例えば、警告文等を投射する構成としても良い。 In the present embodiment, a frame surrounding the target object (FIG. 18) and an icon for warning the target object (FIG. 19) are projected on the screen as an image for warning the target object. Other images may be used as long as the images can be recognized by 7. For example, a warning sentence or the like may be projected.
また、本実施形態では、虚像による警告対象となる対象物として自車両の前方に割り込んだ割り込み車両を例に挙げて説明しているが、他の対象物(例えば、歩行者、看板、標識、案内対象となる交差点等)に対する警告を行う構成としても良い。また、案内対象となる交差点に対する警告としては、例えば案内方向を示す矢印を虚像として生成する構成とする。 Further, in the present embodiment, an interrupting vehicle that has interrupted in front of the host vehicle is described as an example of an object to be warned by a virtual image, but other objects (for example, pedestrians, signboards, signs, It is good also as a structure which performs the warning with respect to the intersection etc. which become guidance object. Moreover, as a warning with respect to the intersection used as guidance object, it is set as the structure which produces | generates the arrow which shows a guidance direction as a virtual image, for example.
また、本実施形態では、スクリーンを第1スクリーン20と第2スクリーン21の2枚のスクリーンから構成し、プロジェクタ4のレンズを第1投射レンズ16と第2投射レンズ17の2つのレンズから構成しているが、スクリーンとレンズの数は3対以上としても良い。また、プロジェクタ4の光源としてはLED以外に、ランプやレーザを用いても良い。
In this embodiment, the screen is composed of two screens, a
また、本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置を具体化した実施例について上記に説明したが、ヘッドアップディスプレイ装置は以下の構成を有することも可能であり、その場合には以下の効果を奏する。 Moreover, although the embodiment which actualized the head-up display device according to the present invention has been described above, the head-up display device can also have the following configuration, and in that case, the following effects can be obtained.
例えば、第1の構成は以下のとおりである。
第1虚像が生成される位置は、第2スクリーンの位置に関わらず、光路に沿って第2虚像よりもユーザ側となることを特徴とする。
上記構成を有するヘッドアップディスプレイ装置によれば、第2スクリーンの位置に関わらず、第1スクリーンに映像を投射すれば基本的に対象物よりもユーザ側に第1虚像を生成することが可能となる。従って、第1スクリーンに対して対象物を警告する映像を投射することとすれば、ユーザが手前側にある第1虚像を視認する際に、第1虚像よりも奥側にある対象物についてもユーザの視界に含めることが可能である。従って、対象物を確実に視認させることが可能となる。
For example, the first configuration is as follows.
The position where the first virtual image is generated is characterized by being closer to the user side than the second virtual image along the optical path regardless of the position of the second screen.
According to the head-up display device having the above configuration, it is possible to basically generate the first virtual image on the user side relative to the target object by projecting an image on the first screen regardless of the position of the second screen. Become. Therefore, if a video for warning the object is projected on the first screen, when the user visually recognizes the first virtual image on the near side, the object behind the first virtual image is also displayed. It can be included in the user's field of view. Therefore, it is possible to make the target object visible with certainty.
また、第2の構成は以下のとおりである。
移動判定手段は、ユーザに対する対象物の相対速度と相対位置とに基づいて、ユーザと対象物とが近接するまでの第1所要時間を算出し、第2スクリーンの現在位置と虚像位置決定手段により決定された第2虚像の位置とに基づいて、スクリーン移動手段による第2スクリーンの移動に必要な第2所要時間を算出し、第2所要時間が第1所要時間の所定割合以下である場合に、ユーザと対象物とが所定距離以内に接近する前までに、スクリーン移動手段による第2スクリーンの移動が完了すると判定することを特徴とする。
上記構成を有するヘッドアップディスプレイ装置によれば、ユーザと対象物とが所定距離以内に接近する前までに第2スクリーンの移動が完了できるか否かを正確に判定することが可能となる。従って、対象物に対する警告の必要度合いに応じた適切な態様で警告を行うことが可能となる。
The second configuration is as follows.
The movement determination means calculates a first required time until the user and the object come close based on the relative speed and relative position of the object with respect to the user, and the current position of the second screen and the virtual image position determination means Based on the determined position of the second virtual image, a second required time required for moving the second screen by the screen moving means is calculated, and the second required time is equal to or less than a predetermined ratio of the first required time. It is determined that the movement of the second screen by the screen moving means is completed before the user and the object approach within a predetermined distance.
According to the head-up display device having the above configuration, it is possible to accurately determine whether or not the movement of the second screen can be completed before the user and the object approach within a predetermined distance. Therefore, it is possible to issue a warning in an appropriate manner according to the degree of warning required for the object.
また、第3の構成は以下のとおりである。
投射対象選択手段は、第1スクリーン及び第2スクリーンの内、対象物から生成される虚像までの距離が近いスクリーンを選択することを特徴とする。
上記構成を有するヘッドアップディスプレイ装置によれば、対象物の位置と一致する位置に対象物を警告する映像の虚像を生成することはできないが、対象物に可能な限り近い位置に該虚像を生成することが可能となる。従って、ユーザは、虚像を視認する際に視線移動を極力少なくすることが可能であり、また、対象物を確実に視認させることが可能となる。
The third configuration is as follows.
The projection target selection means selects a screen having a short distance from the target object to the virtual image generated from the first screen and the second screen.
According to the head-up display device having the above-described configuration, it is not possible to generate a virtual image of an image that warns the object at a position that matches the position of the object, but generates the virtual image at a position as close as possible to the object. It becomes possible to do. Therefore, the user can reduce the line-of-sight movement as much as possible when visually recognizing the virtual image, and can surely visually recognize the object.
また、第4の構成は以下のとおりである。
投射対象選択手段によって第2スクリーンが選択された場合には、スクリーン移動手段による第2スクリーンの移動を開始するとともに、該移動する第2スクリーンに対して第2投射手段による映像の投射を開始することを特徴とする。
上記構成を有するヘッドアップディスプレイ装置によれば、対象物の位置と一致する位置に対象物を警告する映像の虚像を生成することはできないが、該虚像を生成した状態で第2スクリーンを移動させるので、該虚像を対象物側へと徐々に近づけることが可能となる。その結果、対象物と虚像との間の距離のズレを徐々に解消することが可能となる。
The fourth configuration is as follows.
When the second screen is selected by the projection target selecting unit, the screen moving unit starts moving the second screen, and the second projecting unit starts projecting an image on the moving second screen. It is characterized by that.
According to the head-up display device having the above-described configuration, it is impossible to generate a virtual image of an image that warns the object at a position that matches the position of the object, but the second screen is moved in a state where the virtual image is generated. Therefore, it becomes possible to gradually bring the virtual image closer to the object side. As a result, it is possible to gradually eliminate the deviation of the distance between the object and the virtual image.
また、第5の構成は以下のとおりである。
投射対象選択手段によって第1スクリーンが選択された場合には、スクリーン移動手段による第2スクリーンの移動を開始するとともに、第1スクリーンに対して第2投射手段による映像の投射を開始し、第2投射手段は、スクリーン移動手段による第2スクリーンの移動が完了した後には、第1スクリーンから第2スクリーンへと映像の投射対象を変更することを特徴とする。
上記構成を有するヘッドアップディスプレイ装置によれば、対象物が出現した当初は第1スクリーンに対して映像を投射することによって、対象物の存在を可能な限り早いタイミングでユーザに把握させることが可能となる。一方で、第2スクリーンの移動が完了した後には、第2スクリーンに対して映像を投射することによって、対象物が実際に存在する位置に虚像を生成することが可能となる。その結果、対象物を確実に視認させることが可能となる。
The fifth configuration is as follows.
When the first screen is selected by the projection target selecting unit, the second screen is moved by the screen moving unit, and the projection of the video by the second projecting unit is started on the first screen. The projection means is characterized in that after the movement of the second screen by the screen moving means is completed, the projection target of the image is changed from the first screen to the second screen.
According to the head-up display device having the above configuration, it is possible to allow the user to grasp the presence of the target object at the earliest possible timing by projecting an image on the first screen when the target object appears. It becomes. On the other hand, after the movement of the second screen is completed, it is possible to generate a virtual image at a position where the object actually exists by projecting an image on the second screen. As a result, it is possible to make the target object visible with certainty.
また、第6の構成は以下のとおりである。
第1投射手段及び第2投射手段は、対象物を警告する映像を第1スクリーンに投射する場合と第2スクリーンに投射する場合とで、該映像の内容を異なる内容とすることを特徴とする。
上記構成を有するヘッドアップディスプレイ装置によれば、対象物と該対象物を警告する虚像との位置関係に基づいて、その虚像の内容が変更されるので、対象物と虚像との位置関係に応じて、対象物をユーザに認識させる為の適切な内容で虚像を生成することが可能となる。
The sixth configuration is as follows.
The first projecting means and the second projecting means are characterized in that the contents of the image are different depending on whether the image for warning the object is projected on the first screen or the second screen. .
According to the head-up display device having the above configuration, the content of the virtual image is changed based on the positional relationship between the target object and the virtual image that warns the target object. Thus, it is possible to generate a virtual image with appropriate contents for allowing the user to recognize the object.
1 ヘッドアップディスプレイ装置
2 車両
3 ダッシュボード
4 プロジェクタ
5 スクリーン
6 フロントウィンドウ
7 乗員
8 虚像
16 第1投射レンズ
17 第2投射レンズ
18 レンズ駆動モータ
20 第1スクリーン
21 第2スクリーン
24 スクリーン前後駆動モータ
25 スクリーン上下駆動モータ
31 CPU
32 RAM
33 ROM
34 フラッシュメモリ
51 光源
52 光路
DESCRIPTION OF
32 RAM
33 ROM
34
Claims (7)
映像を前記スクリーンに投射するプロジェクタと、
前記スクリーンに投射された前記映像から前記映像の虚像を生成する虚像生成手段と、を有するヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記スクリーンは、第1スクリーンと第2スクリーンとを含み、
前記第1スクリーンは、前記プロジェクタの光路に対して位置が固定され、前記光路に対して固定された位置に前記第1スクリーンに投射された前記映像の虚像である第1虚像を生成する固定スクリーンであり、
前記第2スクリーンは、前記光路に沿って移動することによって、前記光路に対して前記第2スクリーンに投射された前記映像の虚像である第2虚像が生成される位置を変更する移動スクリーンであり、
前記映像は前記虚像を視認するユーザの周辺にある対象物を警告する映像であって、
前記ユーザから前記対象物までの距離を取得する距離取得手段と、
前記距離取得手段によって取得された距離に基づいて、前記第2虚像を生成する位置を決定する虚像位置決定手段と、
前記虚像位置決定手段により決定された位置に前記第2虚像を生成する為に、前記第2スクリーンを前記光路に沿って移動させるスクリーン移動手段と、
前記ユーザと前記対象物とが所定距離以内に接近する前までに、前記スクリーン移動手段による前記第2スクリーンの移動が完了するか否か判定する移動判定手段と、
前記移動判定手段によって前記ユーザと前記対象物とが所定距離以内に接近する前までに、前記スクリーン移動手段による前記第2スクリーンの移動が完了すると判定された場合に、前記対象物を警告する映像を前記第2スクリーンに投射する第1投射手段と、
前記移動判定手段によって前記ユーザと前記対象物とが所定距離以内に接近する前までに、前記スクリーン移動手段による前記第2スクリーンの移動が完了しないと判定された場合に、前記対象物と前記第1スクリーンと前記第2スクリーンの位置関係に基づいて、前記第1スクリーン及び前記第2スクリーンの内から前記対象物を警告する映像を投射する対象となるスクリーンを選択する投射対象選択手段と、
前記投射対象選択手段により選択されたスクリーンに対して前記対象物を警告する映像を投射する第2投射手段と、を有することを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。 Screen,
A projector that projects an image on the screen;
A virtual image generating means for generating a virtual image of the video from the video projected on the screen, and a head-up display device comprising:
The screen includes a first screen and a second screen,
The position of the first screen is fixed with respect to the optical path of the projector, and the fixed screen generates a first virtual image that is a virtual image of the image projected on the first screen at a position fixed with respect to the optical path. And
The second screen is a moving screen that moves along the optical path to change a position where a second virtual image, which is a virtual image of the video projected on the second screen, is generated with respect to the optical path. ,
The video is a video that warns an object around a user who visually recognizes the virtual image,
Distance acquisition means for acquiring a distance from the user to the object;
Virtual image position determining means for determining a position for generating the second virtual image based on the distance acquired by the distance acquiring means;
Screen moving means for moving the second screen along the optical path to generate the second virtual image at a position determined by the virtual image position determining means;
A movement determining means for determining whether or not the movement of the second screen by the screen moving means is completed before the user and the object approach within a predetermined distance;
Video that warns the object when the movement determining unit determines that the movement of the second screen by the screen moving unit is completed before the user and the object approach within a predetermined distance. First projecting means for projecting the image onto the second screen;
When it is determined by the movement determining means that the movement of the second screen by the screen moving means is not completed before the user and the object approach within a predetermined distance, the object and the first object A projection target selection means for selecting a screen to be projected from the first screen and the second screen based on the positional relationship between the first screen and the second screen;
A head-up display device comprising: second projection means for projecting an image for warning the object on the screen selected by the projection target selection means.
前記ユーザに対する前記対象物の相対速度と相対位置とに基づいて、前記ユーザと前記対象物とが近接するまでの第1所要時間を算出し、
前記第2スクリーンの現在位置と前記虚像位置決定手段により決定された前記第2虚像の位置とに基づいて、前記スクリーン移動手段による前記第2スクリーンの移動に必要な第2所要時間を算出し、
前記第2所要時間が前記第1所要時間の所定割合以下である場合に、前記ユーザと前記対象物とが所定距離以内に接近する前までに、前記スクリーン移動手段による前記第2スクリーンの移動が完了すると判定することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 The movement determination means includes
Based on the relative speed and relative position of the object with respect to the user, a first required time until the user and the object come close to each other is calculated,
Based on the current position of the second screen and the position of the second virtual image determined by the virtual image position determining means, a second required time required for the movement of the second screen by the screen moving means is calculated,
When the second required time is less than or equal to a predetermined ratio of the first required time, the second screen is moved by the screen moving means before the user and the object approach within a predetermined distance. The head-up display device according to claim 1, wherein the head-up display device is determined to be completed.
前記第2投射手段は、前記スクリーン移動手段による前記第2スクリーンの移動が完了した後には、前記第1スクリーンから前記第2スクリーンへと前記映像の投射対象を変更することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ装置。 When the first screen is selected by the projection target selecting unit, the second screen is moved by the screen moving unit and the video by the second projecting unit is started with respect to the first screen. Start projecting,
The said 2nd projection means changes the projection object of the said image | video from the said 1st screen to the said 2nd screen after the movement of the said 2nd screen by the said screen movement means is completed. The head-up display device according to claim 1.
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-
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- 2013-10-10 JP JP2013213030A patent/JP2015074391A/en active Pending
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