JP2018077400A - Head-up display - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、虚像を表示するヘッドアップディスプレイに関するものである。 The present invention relates to a head-up display that displays a virtual image.
ヘッドアップディスプレイは、自車両前方の風景(実景)に重畳画像を重ねて表示することで、実景に情報などを付加したり、実景における特定の対象を強調したりする拡張現実(AR: Augmented Reality)を生成し、車両運転する視認者の視線移動を極力抑えつつ、所望の情報を的確に提供することで、安全で快適な車両運行に寄与するものである。 The head-up display superimposes a superimposed image on the scenery (real scene) in front of the host vehicle, thereby adding information to the real scene or emphasizing a specific target in the real scene (AR: Augmented Reality). ) And providing the desired information accurately while minimizing the line of sight movement of the viewer driving the vehicle, contributing to safe and comfortable vehicle operation.
例えば特許文献1は、2つの画像表示部を備え、これらの画像表示部に画像を表示することで、仮想的な2つの虚像表示面上に虚像を生成するヘッドアップディスプレイを開示し、このヘッドアップディスプレイは、第一、第二の画像表示部の表示面を視認者の視線軸に対して異なる角度でそれぞれ配置することで、第一、第二の画像表示部により生成される2つの虚像表示面の視認角度を異ならせている。具体的には、このヘッドアップディスプレイは、一方の虚像表示面を視認者の視線に対して概ね垂直となるように生成し、他方の虚像表示面をもう一方の虚像表示面より水平方向に傾いて生成する。すなわち、2つの虚像表示面は、平行ではなく、所定の角度を有する。このように2つの虚像表示面を所定の角度だけ傾けて生成することで、それぞれの虚像表示面に虚像を表示した場合、視認者は、前記虚像を立体的に認識することができる。
For example,
しかしながら、特許文献1に開示されるヘッドアップディスプレイにおいて、2つの虚像表示面の間の角度は固定となっている。したがって、例えば、車両の加減速などの挙動により車両のピッチ角が変化した場合でも、2つの虚像表示面の問の角度は維持されたままであり、車両外の実景に対して表示位置がずれて視認されるのみである。このように、車両の姿勢(ピッチ角)が変化した場合でも2つの虚像表示面に表示されたそれぞれの虚像が同じように実景に対してずれた場合、どちらが一方の虚像表示面に表示された情報で、どちらが他方の虚像表示面に表示された情報であるか認識しづらくなってしまう。すなわち、虚像表示面それぞれに表示される情報を区別して認識しづらくなってしまい、立体的な印象が薄れてしまうという問題があった。
However, in the head-up display disclosed in
図11には、車両のピッチ角が変化した際の虚像表示面の位置を表す例として、3つの車両のピッチ角の状態の例が示されている。図11(a)は、車両のピッチ角が概ね路面に平行である場合の第一の虚像表示面521r及び第二の虚像表示面522rの位置を示し、図11(b)は、車両のピッチ角が路面よりも鉛直方向の上側に向いた場合の第一の虚像表示面521u及び第二の虚像表示面522uの位置を示し、図11(c)は、車両のピッチ角が路面よりも鉛直方向の下側に向いた場合の第一の虚像表示面521d及び第二の虚像表示面522dの位置を示している。従来のヘッドアップディスプレイは、第一の虚像表示面521と第二の虚像表示面522との相対的な角は変化しない。そのため、視認している情報のうち、どちらが第一の虚像表示面521(第二の虚像表示面522)に表示されたものかが認識しづらく、立体的な印象が薄れてしまっていた。
FIG. 11 shows an example of the state of the pitch angle of three vehicles as an example representing the position of the virtual image display surface when the pitch angle of the vehicle changes. FIG. 11A shows the positions of the first virtual
ところで、図11には、車両が上り坂に進む際の第一の虚像表示面521の位置を表す例として、2つの車両の進行状態の例が示されている。図11(d)は、概ね路面に平行である場合の第一の虚像表示面521の位置を示し、図11(e)は、車両が上り坂に近づく場合の第一の虚像表示面521の位置を示している。従来のヘッドアップディスプレイは、第一の虚像表示面521の位置は変化しない。そのため、視認している情報のうち、路面(上り坂)にめり込んだ状態で表示されたものかが認識しづらく、立体的な印象が薄れてしまっていた。なお、図11(d),図11(e)には、第二の虚像表示面522の図示が省略されているが、従来のヘッドアップディスプレイは、第一の虚像表示面521だけを表示してもよい。
Incidentally, FIG. 11 shows an example of the traveling state of two vehicles as an example representing the position of the first virtual
本発明の1つの目的は、表示に含まれる情報の認識を容易にし、適切な表示ができるヘッドアップディスプレイを提供することである。本発明のもう1つの目的は、立体表示に含まれる情報の差別化を容易にし、立体感のある表示ができるヘッドアップディスプレイを提供することである。本発明の他の目的は、以下に例示する態様及び最良の実施形態、並びに添付の図面を参照することによって、当業者に明らかになるであろう。 One object of the present invention is to provide a head-up display that facilitates recognition of information included in the display and can perform appropriate display. Another object of the present invention is to provide a head-up display that facilitates differentiation of information included in a stereoscopic display and can display a stereoscopic effect. Other objects of the present invention will become apparent to those skilled in the art by referring to the aspects and best embodiments exemplified below and the accompanying drawings.
以下に、本発明の概要を容易に理解するために、本発明に従う態様を例示する。 In the following, in order to easily understand the outline of the present invention, embodiments according to the present invention will be exemplified.
第1の態様において、車両に搭載され、透過反射部に表示光を投影することで、仮想的な第一の虚像表示面上に第一の虚像を表示可能なヘッドアップディスプレイは、
前記第一の虚像表示面に対応する第一の表示面を有し、前記第一の表示面から前記第一の虚像を表示する第一の表示光を発する第一の画像表示部と、
前記第一の画像表示部が発する前記第一の表示光を前記透過反射部に向けるリレー光学系と、
少なくとも前記第一の表示面または前記リレー光学系のいずれかを回転させ、前記第一の虚像表示面が生成される実空間上における角度を調整可能なアクチュエータと、
前記アクチュエータを制御する制御部と、を備え、
前記制御部が前記第一の虚像表示面の前記角度を第一の角度から第二の角度に変化させる間、前記第一の画像表示部は、前記第一の虚像を表示可能状態から表示不可能状態に設定する。
In the first aspect, the head-up display that is mounted on the vehicle and can display the first virtual image on the virtual first virtual image display surface by projecting the display light onto the transmissive reflection unit is provided.
A first image display unit that has a first display surface corresponding to the first virtual image display surface and emits first display light for displaying the first virtual image from the first display surface;
A relay optical system for directing the first display light emitted from the first image display unit to the transmission / reflection unit;
An actuator capable of rotating at least one of the first display surface and the relay optical system and adjusting an angle on a real space where the first virtual image display surface is generated;
A control unit for controlling the actuator,
While the control unit changes the angle of the first virtual image display surface from the first angle to the second angle, the first image display unit cannot display the first virtual image from a displayable state. Set to possible state.
第1の態様では、第一の虚像表示面の角度を変化させる時に、第一の虚像を表示させない構成を採用した。言い換えれば、第一の虚像表示面の角度を変化させる時に、仮に、第一の虚像の表示を実行する場合には、第一の虚像のその表示が移動してしまうので、例えば運転者等の視認者は、その移動する第一の虚像を認識しづらくなる。したがって、第1の態様では、このような不適切な表示を回避することによって、適切な表示を実行可能なヘッドアップディスプレイを提供することができる。 In the first aspect, a configuration is adopted in which the first virtual image is not displayed when the angle of the first virtual image display surface is changed. In other words, when the display of the first virtual image is executed when the angle of the first virtual image display surface is changed, the display of the first virtual image moves. It is difficult for the viewer to recognize the moving first virtual image. Therefore, in the first aspect, it is possible to provide a head-up display capable of executing appropriate display by avoiding such inappropriate display.
第1の態様に従属する第2の態様において、
前記制御部は、前記車両の車両前方の路面勾配に関する情報と前記車両の車両姿勢に関する情報とに基づき、前記アクチュエータを駆動してもよい。
In a second aspect dependent on the first aspect,
The control unit may drive the actuator based on information on a road surface gradient in front of the vehicle and information on a vehicle attitude of the vehicle.
第2の態様では、車両が例えば上り坂に進む際の第一の虚像表示面上の第一虚像が路面(上り坂)にめり込んだ状態を回避するために、車両の車両前方の路面勾配に関する情報と車両の車両姿勢に関する情報とに基づき、アクチュエータを駆動して、第一の虚像表示面の角度を第一の角度から第二の角度に変化させることができる。 In the second aspect, for example, in order to avoid a state in which the first virtual image on the first virtual image display surface is recessed on the road surface (uphill) when the vehicle proceeds uphill, for example, the road surface gradient of the vehicle ahead of the vehicle. Based on the information and information on the vehicle posture of the vehicle, the actuator can be driven to change the angle of the first virtual image display surface from the first angle to the second angle.
第2の態様に従属する第3の態様において、
前記制御部は、前記路面勾配に相当する勾配角と前記車両姿勢に相当するピッチ角との差に応じて、前記アクチュエータを駆動してもよい。
In a third aspect subordinate to the second aspect,
The control unit may drive the actuator according to a difference between a gradient angle corresponding to the road surface gradient and a pitch angle corresponding to the vehicle posture.
第3の態様では、アクチュエータの駆動は、具体的には、路面勾配に相当する勾配角と車両姿勢に相当するピッチ角との差に基づく。第3の態様では、具体的には、これらの2つの角度の差に基づき、アクチュエータを駆動して、第一の虚像表示面の角度を第一の角度から第二の角度に変化させることができる。 In the third aspect, the driving of the actuator is specifically based on the difference between the gradient angle corresponding to the road surface gradient and the pitch angle corresponding to the vehicle posture. In the third aspect, specifically, based on the difference between these two angles, the actuator is driven to change the angle of the first virtual image display surface from the first angle to the second angle. it can.
第3の態様に従属する第4の態様において、
前記差が所定の時間を超えて生じた後に、前記制御部は、前記アクチュエータの駆動を開始してもよい。
In a fourth aspect subordinate to the third aspect,
The controller may start driving the actuator after the difference has occurred over a predetermined time.
第4の態様では、路面勾配に相当する勾配角と車両姿勢に相当するピッチ角との差が所定の時間を超えて生じた後に、第一の虚像表示面の角度の変化を確定させて、アクチュエータを駆動して、第一の虚像表示面の角度を第一の角度から第二の角度に変化させることができる。 In the fourth aspect, after the difference between the gradient angle corresponding to the road surface gradient and the pitch angle corresponding to the vehicle posture has occurred over a predetermined time, the change in the angle of the first virtual image display surface is confirmed, The actuator can be driven to change the angle of the first virtual image display surface from the first angle to the second angle.
第1乃至第4の何れか1つの態様に従属する第5の態様において、ヘッドアップディスプレイは、
第二の画像表示部をさらに備えてもよく、
前記第一の虚像が前記表示不可能状態に設定される場合、前記第二の画像表示部は、前記第一の虚像に対応する表示を実行可能であってもよい。
In a fifth aspect subordinate to any one of the first to fourth aspects, the head-up display includes:
A second image display unit may be further provided,
When the first virtual image is set in the display impossible state, the second image display unit may be capable of executing display corresponding to the first virtual image.
第5の態様では、第一の虚像表示面の角度が第一の角度から第二の角度に変化する間、第一画像表示部での第一の虚像の代わりに、第二の画像表示部での表示を実行可能である。言い換えれば、第5の態様では、第一の虚像表示面の角度が変化する場合、第二の画像表示部は、代替表示を実行することができる。 In the fifth aspect, instead of the first virtual image in the first image display unit, the second image display unit while the angle of the first virtual image display surface changes from the first angle to the second angle. Can be displayed. In other words, in the fifth aspect, when the angle of the first virtual image display surface changes, the second image display unit can execute alternative display.
第5の態様に従属する第6の態様において、
前記第二の画像表示部が前記第一の虚像に対応する前記表示を実行する場合、前記第一の虚像表示面の前記角度が前記第二の角度に変化した後に、前記第一の画像表示部は、前記第一の虚像を表示するために、前記第一の虚像の前記表示不可能状態を前記表示可能状態に設定してもよい。
In a sixth aspect subordinate to the fifth aspect,
When the second image display unit executes the display corresponding to the first virtual image, the first image display is performed after the angle of the first virtual image display surface is changed to the second angle. The unit may set the non-displayable state of the first virtual image to the displayable state in order to display the first virtual image.
第6の態様では、第一の虚像表示面の角度が第一の角度から第二の角度に変化した後に、第一画像表示部での第一の虚像の表示を実行可能である。言い換えれば、第6の態様では、第一の虚像表示面の角度が変化する場合、第二の画像表示部は、代替表示を実行する一方、第一の虚像表示面の角度の変化が完了した後に、第一の画像表示部は、第一の虚像の表示を復帰させることができる。 In the sixth aspect, it is possible to display the first virtual image on the first image display unit after the angle of the first virtual image display surface changes from the first angle to the second angle. In other words, in the sixth aspect, when the angle of the first virtual image display surface changes, the second image display unit executes the alternative display, while the change of the angle of the first virtual image display surface is completed. Later, the first image display unit can restore the display of the first virtual image.
第6の態様に従属する第7の態様において、
前記第一の画像表示部及び/又は前記第二の画像表示部は、前記第一の画像表示部での前記第一の虚像の前記表示と前記第二の画像表示部での前記第一の虚像に対応する前記表示との関連性を示す表示を実行してもよい。
In a seventh aspect subordinate to the sixth aspect,
The first image display unit and / or the second image display unit are configured to display the first virtual image on the first image display unit and the first image display unit on the second image display unit. You may perform the display which shows the relevance with the said display corresponding to a virtual image.
第7の態様では、第二の画像表示部での代替表示を終了させて、第一の画像表示部での第一の虚像の表示に切り替える際に、両者の表示が同じであることを視認者に認識させるために、例えばガイド線等の関連性を示す表示を第一の画像表示部だけで、或いは、第二の画像表示部だけで、或いは、第一,第二の画像表示部の双方で、実行することができる。 In the seventh aspect, when the alternative display on the second image display unit is terminated and the display is switched to the display of the first virtual image on the first image display unit, it is visually confirmed that both displays are the same. In order to allow the person to recognize, for example, the display indicating the relevance such as a guide line is displayed only on the first image display unit, only on the second image display unit, or on the first and second image display units. Both can be executed.
第1乃至第4の何れか1つの態様に従属する第8の態様において、
前記制御部が前記第一の虚像表示面の前記角度を前記第一の角度と前記第二の角度との間の第三の角度で停止させる場合、前記第一の画像表示部は、前記第一の虚像を表示するために、前記第一の虚像の前記表示不可能状態を前記表示可能状態に設定してもよい。
In an eighth aspect subordinate to any one of the first to fourth aspects,
When the control unit stops the angle of the first virtual image display surface at a third angle between the first angle and the second angle, the first image display unit In order to display one virtual image, the non-displayable state of the first virtual image may be set to the displayable state.
第8の態様では、第一の虚像表示面の角度の変化を停止させて、第一画像表示部での第一の虚像の表示を実行可能である。 In the eighth aspect, it is possible to display the first virtual image on the first image display unit by stopping the change in the angle of the first virtual image display surface.
第8の態様に従属する第9の態様において、
前記第一の画像表示部が、前記第一の虚像の前記表示を停止するために、前記第一の虚像の前記表示可能状態を前記表示不可能状態に戻した後に、前記制御部は、前記第一の虚像表示面の前記角度を前記第三の角度から前記第二の角度に変化させてもよい。
In a ninth aspect subordinate to the eighth aspect,
After the first image display unit returns the displayable state of the first virtual image to the non-displayable state in order to stop the display of the first virtual image, the control unit The angle of the first virtual image display surface may be changed from the third angle to the second angle.
第9の態様では、第一の虚像表示面の角度の変化を停止させて、第一画像表示部での第一の虚像の表示を実行する場合、その表示の必要性がなくなった後に、第一の虚像表示面の角度の変化を再開させることができる。 In the ninth aspect, when the change of the angle of the first virtual image display surface is stopped and the display of the first virtual image on the first image display unit is executed, after the necessity of the display is eliminated, The change in the angle of the one virtual image display surface can be resumed.
当業者は、例示した本発明に従う態様が、本発明の精神を逸脱することなく、さらに変更され得ることを容易に理解できるであろう。 Those skilled in the art will readily understand that the illustrated embodiments according to the present invention can be further modified without departing from the spirit of the present invention.
以下に説明する最良の実施形態は、本発明を容易に理解するために用いられている。従って、当業者は、本発明が、以下に説明される実施形態(具体的な構成及び数値)によって不当に限定されないことを留意すべきである。 The best mode described below is used to easily understand the present invention. Therefore, those skilled in the art should note that the present invention is not unduly limited by the embodiments (specific configurations and numerical values) described below.
図1を参照して、本発明のヘッドアップディスプレイ(以下、HUDと記載)100が生成する仮想的な第一の虚像表示面310、第二の虚像表示面320について説明する。以下の説明を容易にするために、図1に示されるように、実空間において、例えば、車両1の前方を向いた左右方向をX軸(右方向がX軸正方向)に規定し、鉛直方向をY軸(鉛直方向上側がY軸正方向)に規定し、前後方向をZ軸(後方向がZ軸正方向)に規定する。
With reference to FIG. 1, the virtual first virtual
なお、HUD100は、好ましくは、第二の虚像表示面320の表示を実行するが、HUD100は、第二の虚像表示面320の表示を実行しなくてもよく、したがって、第二の虚像表示面320の表示に関連する構成を備えなくてもよい。また、HUD100は、第二の虚像表示面320の表示に代えて、例えば車速を表示するメータ、例えばナビゲーションを表示するカーナビゲーション等で、第二の表示面(非虚像表示面、実像表示面)の表示を実行してもよい。本明細書において、HUD100とメータ、カーナビゲーション等との組み合わせは、ヘッドアップディスプレイと呼ぶが、この組み合わせであるヘッドアップディスプレイは、当業者にヘッドアップディスプレイシステム、或いは、ディスプレイシステムと呼ばれてもよい。以下、第二の虚像表示面320の表示を実行する典型的なHUD100について、説明する。
The
図1に示すように、HUD100は、例えば、車両(移動体の一適用例)1のダッシュボード3内に収納される。例えばHUD100は、車両1のフロントウインドシールド(透過反射部の一例)2の一部に車両情報等を示す表示光200(第一の表示光210及び第二の表示光220)を投影する。フロントウインドシールド2は、第一の表示光210及び第二の表示光220を視認者側に向けて反射することで所定のアイボックス(図示しない)を生成する。視認者は、視点(視認者の眼の位置)4を前記アイボックス内におくことで、フロントウインドシールド2を介した前方に、HUD100が仮想的に生成した第一の虚像表示面310、第二の虚像表示面320上で第一の虚像311、第二の虚像321を視認することができる。
As shown in FIG. 1, the
図1に示される第一の虚像表示面310は、例えば、第一の虚像表示面310の中心と視点4とを結ぶ線を視線軸4aとすると、第一の虚像表示面310の中心から視認者側の表示領域と視線軸4aとのなす角310aが鋭角となるように設けられ、路面5の所定の範囲(図1の位置5aから5b)に亘って重畳して視認される第一の虚像311を表示する。具体的に例えば、第一の虚像表示面310は、図1の路面5(X−Z平面からなる水平方向)に平行であり、前記アイボックスから前方方向(車両1の進行方向)に20[m]離れた位置5aから50[m]離れた位置5bに亘って重なって視認されるように設けられる。なお、第一の虚像表示面310は、図1の路面5に平行となる角度から±5度程度傾いて設けられてもよい。
The first virtual
また、図1に示される第二の虚像表示面320は、例えば、第二の虚像表示面320の中心と視点4とを結ぶ線を視線軸4bとすると、第二の虚像表示面320の中心から鉛直方向の下側の表示領域と視線軸4bとのなす角320aが、第一の虚像表示面310と視線軸4aとのなす角310aより大きくなるように設けられ、第二の虚像321を表示する。具体的に例えば、第二の虚像表示面320は、図1の車両1の進行方向に垂直な方向(X−Y平面)に概ね平行であり、前記アイボックスから前方方向(車両1の進行方向)の5[m]〜10[m]離れた位置に視認されるように設けられる。なお、第二の虚像表示面320は、図1の車両1の進行方向に垂直な方向(X−Y平面)に平行となる角度から±5度程度傾いて設けられてもよい。
The second virtual
図2(a)は、図1に示されるHUD100を備える車両1の運転席に座る視認者から見える風景及び第一の虚像311、第二の虚像321の例を示す図である。第一の虚像表示面310は、この表示面上に、例えば、車両1の経路を示す矢印などの第一の虚像311を実景(路面5)に重ねて視認させることで路面5に情報を付加し、第二の虚像表示面320は、この表示面上に、例えば、車両1の車速などの実景に直接関係しない第二の虚像321を表示する。
FIG. 2A is a diagram illustrating an example of a landscape, a first
図1の車両1には、車両1の姿勢を検出する車両姿勢検出部6が搭載されている。車両姿勢検出部6は、例えば、三軸加速度センサ(図示しない)を有し、前記三軸加速度センサが検出した三軸加速度を解析することで、水平面を基準とした車両1のピッチ角(車両姿勢)を推定し、車両1のピッチ角に関する情報を含む車両姿勢情報GをHUD100(制御部70)に出力する。なお、車両姿勢検出部6は、前述した三軸加速度センサ以外に、車両1のサスペンション近傍に配置されるハイトセンサ(図示しない)で構成されてもよい。このとき、車両姿勢検出部6は、前記ハイトセンサが検出する車両1の地面からの高さを解析することで、前述したように車両1のピッチ角を推定し、車両1のピッチ角に関する情報を含む車両姿勢情報GをHUD100(制御部70)に出力する。また、車両姿勢検出部6は、車両1の外部を撮像する撮像カメラ(図示しない)と、この撮像画像を解析する画像解析部(図示しない)から構成されてもよい。このとき、車両姿勢検出部6は、前記撮像画像に含まれる風景の時間変化から車両1のピッチ角(車両姿勢)を推定する。なお、車両姿勢検出部6が、車両1のピッチ角を求める方法は、前述した方法に限定されず、公知のセンサや解析方法を用いて車両1のピッチ角を求めてもよい。
A vehicle
図1の車両1には、自車両前方の路面5の勾配(走行路面の将来の勾配)を検出する路面勾配検出部5−1も搭載されている。路面勾配検出部5−1は、例えば、車両1の外部を撮像する撮像カメラと、この撮像画像を解析する画像解析部と、を含む。このとき、路面勾配検出部5−1は、前記撮像画像に含まれる路面情報(例えば白線等の道路形状)から路面5の勾配角(路面勾配)を推定する(例えば特開2012−255703号公報参照)。撮像カメラと画像解析部との組み合わせが路面勾配検出部5−1だけでなく車両姿勢検出部6も構成する場合、画像解析部は、撮像画像から路面5の勾配角及び車両1のピッチ角を推定する。路面勾配検出部5−1は、前述した撮像カメラと画像解析部との組み合わせ以外に、路車間通信システム、車車間通信システム等の自車両側通信部で構成されてもよく、或いは、路面勾配情報、路面高さ情報等の路面情報を格納する道路情報格納部(3Dマップ)で構成されてもよい。なお、路面勾配検出部5−1が、路面5の勾配角を求める方法は、前述した方法に限定されず、公知のセンサ(例えば、加速度センサ、ジャイロセンサ等の振動センサ)や解析方法を用いて路面5の勾配角を求めてもよい。
The
図2(b)は、図2(a)の第一の虚像311の変形例を示し、図2(b)の第一の虚像311は、車両1の経路を示す矢印の1つの実例である。なお、後述するように、車両1が例えば上り坂に近づく場合(図11(e)参照)、第一の虚像311の第一の虚像表示面310の角度が変化されて、視認者は、変化後の角度を有する第一の虚像表示面310上の第一の虚像311'を認識することができる。言い換えれば、車両1が例えば上り坂に近づく場合、HUD100は、第一の虚像311の表示(不適切な表示)を回避することによって、第一の虚像311'の表示(適切な表示)を実行することができる。
FIG. 2B shows a modified example of the first
図3は、図1に示されるHUD100の構成の例を示す図である。図1のHUD100は、例えば、第一の画像表示部10、第二の画像生成部20、反射部30、アクチュエータ40、表示合成部50、凹面ミラー60、及び制御部70を有する。HUD100は、一般的に車両1のダッシュボードの中に収納されるが、第一の画像表示部10、第二の画像生成部20、反射部30、アクチュエータ40、表示合成部50、凹面ミラー60及び制御部70の全部または一部がダッシュボードの外部に配置されてもよい。HUD100(制御部70)は、車両1に搭載される車載LAN(LocalAreaNetwork)などからなるバス7に接続され、このバス7から車両情報の一部又は全部を入力することができる。
FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of the
図3の第一の画像表示部10は、例えば、DMDやLCoSなどの反射型表示デバイスを用いたプロジェクタなどからなる第一の投影部11と、第一の投影部11からの投影光を受光して第一の画像14を表示し、この第一の画像14を示す第一の表示光210を反射部30に向けて出射する第一のスクリーン12と、から主に構成される。第一の画像表示部10は、後述する制御部70から入力する画像データDに基づき、第一のスクリーン(第一の表示面)12に第一の画像14を表示することで、視認者の前方に仮想的に生成される第一の虚像表示面310上に第一の虚像311を表示させる。
The first
図4は、図3に示される第一のスクリーン(第一の表示面)12を第一のスクリーン12と反射部30との間から視線軸4aに沿って視認した例の図である。以下の説明の理解を容易にするため、図4に示されるように、視線軸4aに沿った軸をdz軸と規定し、第一のスクリーン12の左右方向をdx軸(左方向をdx軸正方向)と規定し、第一のスクリーン12の上下方向をdy軸(下方向をdy軸正方向)と規定する。図2(a)で示される視認者が車両1の運転席から視認する第一の虚像311のX軸方向の位置は、図4に示される第一のスクリーン12上に表示される第一の画像14のdx軸方向の位置に対応する。同様に、図2(a)で示される視認者が車両1の運転席から視認する第一の虚像311のY軸方向の位置は、図4に示される第一のスクリーン12上に表示される第一の画像14のdy軸方向の位置に対応する。なお、HUD100内の光学部材(第一の画像表示部10、第二の画像生成部20、反射部30、アクチュエータ40、表示合成部50、凹面ミラー60)などの配置などにより、前述した実空間上のXYZ座標軸と、第一のスクリーン12の説明で用いるdxdydz座標軸との関係は、前述した限りではない。
FIG. 4 is a diagram of an example in which the first screen (first display surface) 12 shown in FIG. 3 is viewed along the line of
図3の第一のスクリーン12は、図4に示されるように、第一の画像14を表示可能な領域13を有する。第一のスクリーン12のうち、第一の画像14を表示可能な領域13を、例えば、第一の使用領域13という。第一の虚像表示面310は、第一の画像表示部10の第一の使用領域13に対応しており、第一の虚像表示面310の大きさや実空間上における第一の虚像表示面310が生成される位置は、第一のスクリーン12上の第一の使用領域13の大きさや第一のスクリーン12上における第一の使用領域13の位置に応じて調整することが可能である。なお、第一のスクリーン12の面は、例えば、第一のスクリーン12の第一の使用領域13の中心と視点4とを結ぶ線を視線軸4aとすると、この視線軸4aに対して所定の角度で傾いて配置される。
As shown in FIG. 4, the
図3の第二の画像生成部20は、前述の第一の画像表示部10と同様に、例えば、DMDやLCoSなどの反射型表示デバイスを用いたプロジェクタなどからなる第二の投影部21と、第二の投影部21からの投影光を受光して第二の画像24を表示し、この第二の画像24を示す第二の表示光220を後述する表示合成部50に向けて出射する第二のスクリーン22と、から主に構成される。第一の画像表示部10は、後述する制御部70から入力する画像データDに基づき、第二のスクリーン(第二の表示面)22に第二の画像24を表示することで、第二の虚像表示面320に第二の虚像321を表示させる。なお、第二のスクリーン22は、第二の画像24を表示可能な領域23を有する。第二のスクリーン22のうち、第二の画像24を表示可能な領域23を、例えば、第二の使用領域23という。第二の虚像表示面320は、第二の画像生成部20の第二の使用領域23に対応しており、第二の虚像表示面320の大きさや実空間上における第二の虚像表示面320が生成される位置は、第二のスクリーン22上の第二の使用領域23の大きさや第二のスクリーン22上における第二の使用領域23の位置に応じて調整することが可能である。なお、第二のスクリーン22の面は、例えば、第二のスクリーン22の第二の使用領域23の中心と視点4とを結ぶ線を視線軸4bとすると、この視線軸4bに対して所定の角度で傾いて配置される。
The second
図3の反射部(リレー光学系)30は、例えば、平板状の平面鏡で形成され、第一の画像表示部10から視点4に向かう第一の表示光210の光路上に傾いて配置され、第一の画像表示部10から出射された第一の表示光210を表示合成部50に向けて反射する。反射部30には、反射部30を回転させるアクチュエータ40が備えられている。なお、反射部30は、平面ではなく、曲面を有していてもよい。
The reflection unit (relay optical system) 30 in FIG. 3 is formed of, for example, a flat plate mirror, and is inclined on the optical path of the first display light 210 from the first
アクチュエータ40は、例えば、ステッピングモータやDCモータなどであり、後述する制御部70の制御のもと、後述する車両姿勢検出部6が検出する車両姿勢情報Gに基づいて反射部30を回転させることで第一の虚像表示面310の角度及び位置を調整する。
The
図3の表示合成部(リレー光学系)50は、例えば、透光性の基板の一方の表面に金属反射膜あるいは誘電体多層膜などの半透過反射層を形成した平面のハーフミラーなどで構成される。表示合成部50は、反射部30により反射された第一の画像表示部10からの第一の表示光210を凹面ミラー60に向けて反射し、第二の画像生成部20からの第二の表示光220を凹面ミラー60側に透過する。表示合成部50の透過率は、例えば50%だが、適宜調整することで第一の虚像311、第二の虚像321の輝度を調整してもよい。
The display combining unit (relay optical system) 50 shown in FIG. 3 includes, for example, a flat half mirror in which a transflective layer such as a metal reflective film or a dielectric multilayer film is formed on one surface of a translucent substrate. Is done. The
図3の凹面ミラー60は、例えば、第一の画像表示部10及び第二の画像生成部20から視点4に向かう第一の表示光210及び第二の表示光220の光路上に傾いて配置され、第一の画像表示部10、第二の画像生成部20から出射された第一の表示光210、第二の表示光220を、フロントウインドシールド2に向けて反射する。また、前述した第一の画像表示部10の第一のスクリーン12及び第二の画像生成部20の第二のスクリーン22は、凹面ミラー60の焦点距離より凹面ミラー60側に配置される。なお、より詳細に述べると、第一の画像表示部10の第一のスクリーン12及び第二の画像生成部20は、凹面ミラー60とフロントウインドシールド(透過反射部)2との光学特性を組み合わせた際の焦点距離よりも凹面ミラー60側に配置される。これにより、第一のスクリーン12及び第二のスクリーン22に表示される第一の画像14及び第二の画像24が、第一の虚像311及び第二の虚像321として表示される。また、前述した第一の画像表示部10の第一のスクリーン(第一の表示面)12から凹面ミラー60までの第一の表示光210の光路長は、第二の画像生成部20の第二のスクリーン(第二の表示面)22から凹面ミラー60までの第二の表示光220の光路長より長くなるように配置され、これにより、第一の画像表示部10により生成される第一の虚像311は、第二の画像生成部20により生成される第二の虚像321より前記アイボックスから離れた位置に結像される。なお、凹面ミラー60は、典型的には、第一の画像表示部10及び第二の画像生成部20が生成する第一の表示光210及び第二の表示光220をフロントウインドシールド(透過反射部)2と協働して拡大する機能、フロントウインドシールド2の曲面により生ずる第一の虚像311、第二の虚像321の歪みを補正し、歪みのない虚像を視認させる機能、第一の虚像311、第二の虚像321を視認者から所定の距離だけ離れた位置で結像させる機能を有する。
For example, the
図5は、図3の制御部70の概略構成例を示す。図5に示されるように、制御部70は、例えば、処理部71、記憶部72及びインターフェース73を含む。処理部71は、例えばCPUやRAMで構成され、記憶部72は、例えばROMで構成され、インターフェース73は、バス7に接続される入出力通信インターフェースで構成される。例えば、インターフェース73は、バス7を介して車両情報や後述する車両姿勢情報G等を取得することができ、記憶部72は、入力した車両情報等に基づいて画像データDを生成するためのデータ、及び入力した車両姿勢情報Gに基づいて駆動データTを生成するためのデータを記憶することができ、処理部71は、記憶部72からのデータを読み取り、所定の動作を実行することで画像データD及び駆動データTを生成することができる。なお、インターフェース73は、例えば、バス7を介して車両姿勢検出部6から車両1の姿勢に関する情報を含む車両姿勢情報Gを取得することができ、車両姿勢情報取得手段としての機能も有する。なお、制御部70は、HUD100の内部にあってもよく、その一部または全部の機能がHUD100の外側の車両1側に設けられてもよい。
FIG. 5 shows a schematic configuration example of the
図5の処理部71は、例えば、インターフェース73及びバス7を介して、路面勾配検出部5−1から車両1の前方の路面勾配に関する情報を含む路面勾配情報Sを取得又は入力することができ、インターフェース73は、路面勾配情報取得手段としての機能も有する。なお、インターフェース73は、車両姿勢情報G及び路面勾配情報Sを取得する車両姿勢情報/路面勾配情報取得手段(広義には、情報取得手段)としての機能も有する。
The
好ましくは、処理部71は、車両姿勢情報G及び路面勾配情報Sに基づき、車両1が例えば上り坂に進む際の第一の虚像表示面310上の第一虚像11が路面(上り坂)にめり込んだ状態が発生しているか否か、或いは、車両1が例えば下り坂に進む際の第一の虚像表示面310上の第一虚像311が路面(下り坂)に浮き上がった状態が発生しているか否か、判定することができる。より具体的には、処理部71は、路面5の勾配角と車両1のピッチ角との差が発生しているか否か、言い換えれば、第一の虚像表示面310が路面5に概ね平行であるか否かを判定することができる。処理部71は、第一虚像311の不適正な表示を回避するために、第一の虚像311の第一の虚像表示面310の角度を変化することができる。以下、第一の虚像表示面310が路面5に概ね平行である場合、言い換えれば、車両1の前方の路面勾配が変化しない場合を前提(原則)として、説明する。
Preferably, the
図6は、本実施形態のHUD100の動作の例を示すフローチャートである。HUD100は、例えば、車両1が起動されたとき、又は、車両1の電了機器に電力が供給されたとき、又は、車両1の起動または車両1の電子機器の電力供給から所定時間経過したときに以下に説明する処理を開始する。
FIG. 6 is a flowchart showing an example of the operation of the
ステップSO1では、制御部70は、車両姿勢検出部6から車両1の車両姿勢に関する情報を含む車両姿勢情報Gを取得する。
In step SO <b> 1, the
好ましくは、ステップSO1では、制御部70は、路面勾配検出部5−1から車両1の前方の路面勾配に関する情報を含む路面勾配情報Sをさらに取得する。第一の虚像表示面310が路面5に概ね平行である場合、制御部70は、以下に説明するような処理を実行する。
Preferably, in step SO1, the
ステップSO2では、制御部70が、ステップSO1で取得した車両姿勢情報Gに対応するアクチュエータ40の駆動量を含む駆動データTを決定する。具体的には、制御部70は、記憶部72に予め記憶されたテーブルデータを読み出し、ステップSO1で取得した車両姿勢情報Gに対応する駆動データTを決定する。なお、ステップSO2で、制御部70は、車両姿勢情報Gから駆動データTを予め設定された算出式を用いて演算により求めてもよい。
In step SO2, the
但し、第一の虚像表示面310が路面5に概ね平行でない場合、ステップSO2では、制御部70が、ステップSO1で取得した車両姿勢情報G及び路面勾配情報Sに基づき、アクチュエータ40の駆動量を含む駆動データTを決定する。このとき、同様に、制御部70は、記憶部72に予め記憶されたテーブルデータを用いてもよく、或いは、予め設定された算出式を用いてもよい。
However, when the first virtual
ステップSO3では、制御部70は、ステップSO2で決定した駆動データTに基づいてアクチュエータ40を駆動する。制御部70は、アクチュエータ40を駆動し、第一の画像表示部10が出射する第一の表示光210の光路上に位置する反射部30を回転させることで、第二の虚像表示面320に対する第一の画像表示部10の相対的な角度330を変化させる。具体的に例えば、制御部70は、車両1の車両姿勢が変化した場合であっても第一の虚像表示面310が路面5に平行となるようにアクチュエータ40を制御し、反射部30を回転させてもよい。
In step SO3,
加えて、例えば、車両1が例えば上り坂に近づくことによって、車両1の車両姿勢が変化しないで第一の虚像表示面310が路面5(上り坂)にめり込んだ状態が発生する場合であっても第一の虚像表示面310が路面5(自車両前方の路面5である上り坂)に平行となるように、制御部70は、アクチュエータ40を制御し、反射部30を回転させてもよい(図10(b),図10(c)参照)。
In addition, for example, when the
図7A、図7B、図7Cは、本実施形態のHUD100が生成する第一の虚像表示面310と第二の虚像表示面320とがなす角度330を変化させる様子を示した図である。図7A、図7B、図7Cにおける(a)は、車両1のピッチ角がXZ平面からなる路面5に対してどの程度傾いているかのピッチ角(車両姿勢)を示した図であり、(b)は、(a)に示される車両姿勢に基づいて反射部30をどのように回転させるかを示した図であり、(c)は、(a)に示される車両姿勢に基づいて第一の虚像表示面310と第二の虚像表示面320とのなす角度330を示す図である。
7A, 7B, and 7C are diagrams illustrating how the
なお、図示は省略するが、車両1の現在のピッチ角がゼロ(図11(e)参照)であり、車両1の将来のピッチ角(自車両前方の路面5の勾配角)がゼロでない場合、例えば図7Cにおける(c)の第二の虚像表示面320を概ね垂直に変更し、且つ第一の虚像表示面310が路面5(自車両前方の路面5である例えば上り坂)に平行となるように、角度330が調整される。
In addition, although illustration is abbreviate | omitted, when the present pitch angle of the
図7Aは、車両1が路面5に対して平行である車両姿勢1rの場合の第一の虚像表示面310と第二の虚像表示面320とがなす角度330を示す図である。図7Aの(a)に示されるように、車両1が路面5に対して平行である車両姿勢1rの場合、反射部30は、例えば、図6に示されるステップSO2で決定された駆動データTに基づいた図7Aの(b)に示される角度30rとなり、第一の虚像表示面310は、例えば、図7Aの(c)に示されるように路面5に対して概ね平行となるように調整され、第一の虚像表示面310と第二の虚像表示面320とがなす角度330は、概ね90度の角度330rとなる。図7Aの(a)に示される車両1が路面5に対して平行である車両姿勢1rを、以下では、基準車両姿勢1rとも呼ぶ。また、図7Aの(b)に示される反射部30の角度30rを基準角度30rとも呼ぶ。また、図7Aの(c)に示されるような第一の虚像表示面310と第二の虚像表示面320とがなす角度330rを、以下では、基準角度330rとも呼ぶ。
FIG. 7A is a diagram illustrating an
図7Bは、車両1の前方が鉛直方向の上側に傾いた場合の第一の虚像表示面310と第二の虚像表示面320とがなす角度330を示す図である。図7Bの(a)に示されるように、車両1の前方が基準車両姿勢1rよりも鉛直方向の上側に傾いた車両姿勢1uの場合、反射部30は、例えば、図6に示されるステップSO2で決定された駆動データTに基づいて、図7Bの(b)に示されるように、基準角度30rに対して時計回り(CW方向)に回転した角度30uとなり、第一の虚像表示面310は、例えば、図7Bの(c)に示されるように路面5に対して概ね平行となるように調整され、第一の虚像表示面310と第二の虚像表示面320とがなす角度330は、基準角度330rより大きい角度330uとなる。
FIG. 7B is a diagram illustrating an
図7Cは、車両1の前方が鉛直方向の下側に傾いた場合の第一の虚像表示面310と第二の虚像表示面320とがなす角度330を示す図である。図7Cの(a)に示されるように、車両1の前方が基準車両姿勢1rよりも鉛直方向の下側に傾いた車両姿勢1dの場合、反射部30は、例えば、図6に示されるステップSO2で決定された駆動データTに基づいて、図7Cの(b)に示されるように、基準角度30rに対して反時計回り(CCW方向)に回転した角度30dとなり、第一の虚像表示面310は、例えば、図7C(c)に示されるように路面5に対して概ね平行となるように調整され、第一の虚像表示面310と第二の虚像表示面320とがなす角度330は、基準角度330rより小さい角度330dとなる。
FIG. 7C is a diagram illustrating an
ここで、図7A(c)、図7B(c)、図7C(c)を参照すると、第一の虚像表示面310と第二の虚像表示面320とのなす角度330が、車両1の車両姿勢に応じて変化している。図7A、図7B、図7Cに示される例のように、例えば、車両1の前方が鉛直方向の上側にいくにつれて、第一の虚像表示面310と第二の虚像表示面320とがなす角度330が大きくなる。その一方で、例えば、車両1の前方が鉛直方向の下側にいくにつれて、第一の虚像表示面310と第二の虚像表示面320とがなす角度330が小さくなる。
Here, referring to FIG. 7A (c), FIG. 7B (c), and FIG. 7C (c), the
その結果、車両1の車両姿勢に基づいて、第一の虚像表示面310と第二の虚像表示面320とがなす角度330が変化するため、視認する虚像のうちどれが第一の虚像表示面310または第二の虚像表示面320に表示された情報であるか視認者に認識させることができるため、第一の虚像表示面310、第二の虚像表示面320のそれぞれに表示される第一の虚像311、第二の虚像321とをより立体的に認識させることができる。
As a result, since the
また、本実施形態のHUD100において、第一の虚像表示面310は、第二の虚像表示面320より水平方向に傾いて生成され、アクチュエータ40の駆動により、実景に対する角度が調整される。水平方向に傾いた虚像表示面(第一の虚像表示面310)の実景に対する角度調整は、鉛直方向に傾いた虚像表示面(第一の虚像表示面310)の実景に対する角度調整よりも、虚像表示面の一定の角度変化に対する視認者に与える印象が大きい。したがって、水平方向に傾いた虚像表示面(第一の虚像表示面310)を角度調整することにより、第一の虚像表示面310に表示される第一の虚像311と、第二の虚像表示面320に表示される第二の虚像321と、を区別しやすくなり、第一の虚像表示面310、第二の虚像表示面320のそれぞれに表示される第一の虚像311、第二の虚像321とをより立体的に認識させることができる。
Further, in the
なお、第二の虚像表示面320は、必須の構成ではない。また、HUD100は、車両姿勢情報G(具体的には、車両1の現在のピッチ角)に基づきアクチュエータ40を駆動したが(図7A、図7B、図7C参照)、HUD100は、車両姿勢情報G及び路面勾配情報S(具体的には、車両1の現在のピッチ角と車両1の将来のピッチ角(自車両前方の路面5の勾配角)との差)に基づきアクチュエータ40を駆動することができる。少なくとも第一の虚像表示面310を角度調整する間、言い換えれば、第一の虚像表示面310の角度調整が完了するまでの間、第一の虚像311を表示可能状態から表示不可能状態に設定することにより、第一虚像311の不適正な表示を回避することができる。
The second virtual
もちろん、HUD100は、車両1の現在のピッチ角だけに基づきアクチュエータ40を駆動する場合であっても、言い換えれば、第一の虚像表示面310の角度を変化させる場合であっても、第一の虚像311を表示させない構成を採用することができる。言い換えれば、第一の虚像表示面310の角度を変化させる時に、仮に、第一の虚像311の表示を実行する場合には、第一の虚像311のその表示が移動してしまうので、例えば運転者等の視認者は、その移動する第一の虚像311を認識しづらくなる。したがって、HUD100では、このような不適切な表示を回避することによって、適切な表示を実行することができる。
Of course, even when the
これより、本発明の実施形態の変形例を説明する。以上の説明では、第一の表示光210と第二の表示光220とを同じ方向に向ける表示合成部50までの第一の表示光210の光路上に位置する反射部30をアクチュエータ40により回転させることで、第一の虚像表示面310と第二の虚像表示面320とがなす角度330を変化させたが、表示合成部50をアクチュエータ40により回転させてもよい。この場合においても、前述した反射部30を回転させるものと同様に、第二の虚像表示面320の角度を調整させずに、実景に対する第一の虚像表示面310の角度のみを調整することができる。
From this, the modification of embodiment of this invention is demonstrated. In the above description, the
なお、反射部30または表示合成部50を回転させることで、実景に対する第一の虚像表示面310の角度を調整した場合、図2(a)に示す視認者が運転席から見る第一の虚像表示面310の鉛直方向の実景に対する相対位置が変化してしまう。図8A、図8B、図8Cは、車両1の姿勢変化に基づいて反射部30または表示合成部50を回転させることで実景に対する第一の虚像表示面310の鉛直方向の位置が変化してしまう問題に対応したHUD100の第一の画像表示部10の動作を説明する図であり、第一のスクリーン12上の第一の使用領域13の位置及び第一の使用領域13の大きさの変化を示す図である。図9は、図8A、図8B、図8Cに示される第一の画像表示部10により生成される第一の虚像表示面310(第一の虚像表示面310r、第一の虚像表示面310u、第一の虚像表示面310d)を示した図である。
In addition, when the angle of the 1st virtual
制御部70は、車両1のピッチ角に基づいて、第一の画像表示部10を制御することで、第一のスクリーン12上で第一の画像14を表示可能な第一の使用領域13の位置及び大きさを変化させることが可能である。以下に車両1のピッチ角と第一のスクリーン12上の第一の使用領域13の位置及び大きさとの関係について説明する。
The
図8Aは、車両1の路面5に対するピッチ角が概ね平行である場合の第一のスクリーン12上の第一の使用領域13を表している。例えば、車両姿勢検出部6から取得される車両姿勢情報Gが、車両1の路面5に対するピッチ角が概ね平行であることを示すとき、第一の画像表示部10は、第一のスクリーン12における第一の使用領域13の位置を図8Aに示される第一の使用領域13rに決定する。以下、図8Aに示される、両1の路面5に対するピッチ角が概ね平行である場合の第一の使用領域13rを第一の基準使用領域13rとも呼ぶ。HUD100は、第一の画像表示部10の第一の基準使用領域13rに対応した図9に示される第一の虚像表示面310rを生成する。
FIG. 8A shows the
図8Bは、車両1のピッチ角が路面5よりも鉛直方向の上側に向いた場合の第一のスクリーン12上の第一の使用領域13を表している。例えば、車両姿勢検出部6から取得される車両姿勢情報Gが、車両1のピッチ角が路面5よりも鉛直方向の上側に向いたことを示すとき、第一の画像表示部10は、第一のスクリーン12における第一の使用領域13の位置を、図8Bに示される第一の使用領域13uに決定する。
FIG. 8B shows the
図8Bに示される第一の使用領域13uは、第一の基準使用領域13rと比較して、dy軸正方向側に位置する。また、図8Bに示される第一の使用領域13uにおけるIy軸方向の長さ131uは、第一の基準使用領域13rにおけるIy軸方向の長さ13rと比較して、短くなっている。その結果、図9に示されるように、第一の使用領域13uに対応する第一の虚像領域310uは、第一の基準使用領域13rに対応する第一の基準虚像表示面310rと比較して、実空間上の鉛直方向上側(Y軸正方向)かつ車両1の進行方向の後側(Z軸正方向)に位置し、且つ、実空間上の車両1の進行方向における長さが短くなる。
The
すなわち、車両姿勢検出部6によって検出された車両姿勢情報Gに基づき、車両1のピッチ角が鉛直方向上側にいくにつれて、第一のスクリーン12の第一の使用領域13の位置がdy軸正方向側に位置するように決定される。また、車両姿勢検出部6によって検出された車両姿勢情報Gに基づき、車両1のピッチ角が鉛直方向上側にいくにつれて、第一のスクリーン12の第一の使用領域13のdy軸方向の長さが短くなるように決定される。その結果、車両1のピッチ角が鉛直方向上側にいくにつれて、第一の虚像表示面310は、実空間上の鉛直方向上側に位置し、且つ、実空間上の鉛直方向の長さが短くなる。
That is, based on the vehicle attitude information G detected by the vehicle
図8Cは、車両1のピッチ角が路面5よりも鉛直方向の下側に向いた場合の第一のスクリーン12上の第一の使用領域13を表している。例えば、車両姿勢検出部6から取得される車両姿勢情報Gが、車両1のピッチ角が路面5よりも鉛直方向の下側に向いたことを示すとき、第一の画像表示部10は、第一のスクリーン12における第一の使用領域13の位置を、図8Cに示される第一の使用領域13dに決定する。
FIG. 8C shows the
図8Cに示される第一の使用領域13dは、第一の基準使用領域13rと比較して、dy軸負方向側に位置する。また、図8Bに示される第一の使用領域13uにおけるIy軸方向の長さ131dは、第一の基準使用領域13rにおけるIy軸方向の長さ13rと比較して、長くなっている。その結果、図9に示されるように、第一の使用領域13dに対応する第一の虚像領域310dは、第一の基準使用領域13rに対応する第一の基準虚像表示面310rと比較して、実空間上の鉛直方向下側(Y軸負方向)かつ車両1の進行方向の前側(Z軸負方向)に位置し、且つ、実空間上の車両1の進行方向における長さが長くなる。
The
すなわち、車両姿勢検出部6によって検出された車両姿勢情報Gに基づき、車両1のピッチ角が鉛直方向下側にいくにつれて、第一のスクリーン12の第一の使用領域13の位置がdy軸負方向側に位置するように決定される。また、車両姿勢検出部6によって検出された車両姿勢情報Gに基づき、車両1のピッチ角が鉛直方向下側にいくにつれて、第一のスクリーン12の第一の使用領域13のdy軸方向の長さが長くなるように決定される。その結果、車両1のピッチ角が鉛直方向下側にいくにつれて、第一の虚像表示面310は、実空間上の鉛直方向下側に位置し、且つ、実空間上の車両1の進行方向における長さが長くなる。
That is, based on the vehicle posture information G detected by the vehicle
以上に説明したように、車両1のピッチ角(車両姿勢)の変化に応じて、反射部30を回転させ、第一の画像表示部10の第一の使用領域13の位置及びdy軸の長さを調整することで、車両1のピッチ角(車両姿勢)の変化の前後において、第一の虚像表示面310と路面5とがなす角度が保持され、且つ、第一の虚像表示面310が重畳する路面5の位置5a〜5bが一定に保たれる。他方、第二の虚像表示面320は、車両1のピッチ角(車両姿勢)の変化の前後において、第一の虚像表示面310及び路面5とのなす角度や位置が変化する。したがって、第一の虚像表示面310に表示される第一の虚像311と、第二の虚像表示面320に表示される第二の虚像321と、を区別しやすくなり、第一の虚像表示面310、第二の虚像表示面320のそれぞれに表示される第一の虚像311、第二の虚像321とをより立体的に認識させることができる。
As described above, the reflecting
なお、第一の虚像表示面310と第二の虚像表示面320とがなす角度330の調整は、前述した車両1の車両姿勢の変化を契機とする以外に、車両1側から所定の信号を入力したこと、または車両1の外部から所定の情報を入力したこと、または、第一の虚像表示面310、第二の虚像表示面320の表示内容を切り替えたことなどを契機としてもよい。具体的に例えば、車両1に異常が発生したり、車外ネットワークからお勧めの経路が入力されたりした場合に、第一の虚像表示面310と第二の虚像表示面320とがなす角度330を変化させることで、第一の虚像表示面310に表示される第一の虚像311と、第二の虚像表示面320に表示される第二の虚像321と、を区別しやすくなり、第一の虚像表示面310、第二の虚像表示面320のそれぞれに表示される第一の虚像311、第二の虚像321とをより立体的に認識させることができ、視認者に対して情報をより印象深く伝達することが可能である。
The adjustment of the
また、本発明のHUD100は、第一の画像表示部10の表示面(第一のスクリーン12)をアクチュエータ40で回転させることで、第一の虚像表示面310と第二の虚像表示面320とのなす角度330を変化させてもよい。
Further, the
なお、アクチュエータ40は、反射部30、表示合成部50、第一の画像表示部10の表示面(第一のスクリーン12)の中心を回転軸AXとする必要はなく、それぞれの光学部材の所定の位置(端部を含む)を回転軸AXとしてもよい。また、それぞれの光学部材と離間した位置に回転軸AXを設けてもよい。
In addition, the
少なくとも第一の虚像311の角度を調整する場合、その調整を実行するために例えばアクチュエータ40が駆動される間、HUD100は、第一の虚像311を表示可能状態から表示不可能状態に設定することができる。典型的には、HUD100は、車両姿勢情報G及び路面勾配情報S(具体的には、車両1の現在のピッチ角と車両1の将来のピッチ角(自車両前方の路面5の勾配角)との差)に基づきアクチュエータ40を駆動する。より具体的には、例えば、車両姿勢情報G及び路面勾配情報Sが、車両1が例えば上り坂に近いたことを示すとき(図11(e)参照)、第一の画像表示部10は、第一のスクリーン12における第一の使用領域13の位置を、図8Cに示される第一の使用領域13dに決定する。同様に、例えば、車両姿勢情報G及び路面勾配情報Sが、車両1が例えば下り坂に近づいたことを示すとき、第一の画像表示部10は、第一のスクリーン12における第一の使用領域13の位置を、図8Bに示される第一の使用領域13uに決定する。
When adjusting at least the angle of the first
図10(a)は、運転席から車両1の前方を向いた場合の、実景と図2(a)に示されるHUD100の変形例が表示する第一の虚像311、第二の虚像321とが視認される様子の例を示す図である。本発明のHUD100は、図10(a)に示されるように、第一の画像表示部10が生成する第一の虚像表示面310と、第二の画像生成部20が生成する第二の虚像表示面320とが離間して視認されるようにしてもよい。具体的に例えば、この変形例におけるHUD100は、第一の画像表示部10から第一の表示光210が入射する表示合成部50上の領域と、第二の画像表示部20から第二の表示光220が入射する表示合成部50上の領域と、を離間させることで構成されていてもよい。
FIG. 10A shows a real scene when the
また、上記実施形態では、第一の虚像表示面310を生成する第一の画像表示部10と、第二の虚像表示面320を生成する第二の画像生成部20とを設けていたが、画像表示部が単体であってもよい。この変形例におけるHUD100は、単体の投影部(図示しない)からの投影光を複数のスクリーン(表示面)(図示しない)に投影し、一一方の前記スクリーンをアクチュエータで回転させることで、第一の虚像表示面310と第二の虚像表示面320とのなす角度330を調整してもよい。
In the above embodiment, the first
また、上記実施形態では、第一の虚像表示面310の実景に対する角度を調整することで、第一の虚像表示面310と第二の虚像表示面320とのなす角度330を調整していたが、第一の虚像表示面310と第二の虚像表示面320との双方の実景に対する角度をそれぞれ調整し、角度調整量を異ならせることで、第一の虚像表示面310と第二の虚像表示面320とのなす角度330を調整してもよい。
In the above embodiment, the
また、第一の画像表示部10は、例えば、液晶表示素子などの透過型表示パネルや、有機EL素子などの自発光表示パネルや、レーザー光を走査する走査型表示装置などを適用してもよい。
Further, the first
図10(a)において、第一の虚像311は、例えば前方車両の接近などを表す標識である。HUD100は、例えば運転者等の視認者に注意を喚起するために、このような標識(具体的には注意喚起標識)である第一の虚像311を必要に応じて、表示することができる。なお、前方車両等の障害物の接近は、1例として、車両1の外部を撮像する撮像カメラからの情報で処理部71は、判断することができる。言い換えれば、第一の虚像311が必要に応じて表示され標識であり、且つ例えば前方車両が存在しない場合、HUD100は、第一の虚像311を表示しなくてもよい。
In FIG. 10A, a first
図10(b)は、第一の虚像311が例えば上り坂にめり込んだ状態での表示を回避するための代替虚像322が視認される様子の例を示す図であり、図10(c)は、第一の虚像311が概ねその上り坂に平行である場合の表示(好ましくは、第一の虚像311'、代替虚像322及び関連虚像312,323)が視認される様子の例を示す図である。HUD100は、好ましくは、路面5の勾配角と車両1のピッチ角との差に応じて、アクチュエータ40を駆動するので、その差が検出される場合、アクチュエータ40は駆動される。
FIG. 10B is a diagram illustrating an example of a state in which the alternative
さらに好ましくは、その差が所定の時間を超えて生じた後に、HUD100は、アクチュエータ40の駆動を開始する。このとき、HUD100は、その差が閾値を超えているか否かをさらに判定してもよく、閾値以上の差が所定の時間を超えて生じた後に、HUD100は、アクチュエータ40の駆動を開始することができる。具体的には、図10(b)が路面5の勾配角と車両1のピッチ角との差が有効であることを表し、且つ図10(c)が路面5の勾配角と車両1のピッチ角との差が有効でないことを表す場合、HUD100は、図10(b)の第一の虚像表示面310の角度(第一の角度)を図10(c)の第一の虚像表示面310の角度(第二の角度)に変化させる。
More preferably, the
HUD100が第一の虚像表示面310の角度を第一の角度から第二の角度に変化させる間、HUD100は、図10(a)の第一の虚像311の表示を消去することができる(図10(b)参照)。このとき、HUD100は、第一の虚像310に対応する表示として、例えば、図10(b)の代替虚像322の表示を実行することができる。好ましくは、第二の虚像表示面320に対応する第二のスクリーン(第二の表示面)22を有する第二の画像生成部20がHUD100に設けられて、その第二の画像生成部20は、第二の表示面から、図10(b)で示されるような代替虚像322(好ましくは、及び第二の虚像321)を表示する。なお、図10(b)において、第二の表示面は非虚像表示面であるが、第二の表示面は実像表示面で実施されてもよく、言い換えれば、代替虚像322は、代替実像であってもよい。
While the
HUD100が第一の虚像表示面310の角度を第一の角度から第二の角度に変化させた後に、第一の虚像311を表示可能状態から表示不可能状態に設定することにより、HUD100は、例えば、変化後の角度を有する第一の虚像表示面310上の第一の虚像311'の表示を実行することができる(図10(c)参照)。このとき、好ましくは、HUD100は、図10(c)の第一の虚像311'の表示と図10(c)(又は図10(b))の代替虚像322の表示との関連性を示す表示を実行する。図10(c)において、HUD100は、関連性を示す表示として、例えば第一の虚像311'(例えば標識の頂点又は角部)と代替虚像322(例えば標識の頂点又は角部)とを結ぶ線を表す又は想像させる、第一の虚像表示面310上の関連虚像312及び第二の虚像表示面320上の関連虚像323を例えば一定時間だけ表示することができる。
After the
もちろん、HUD100は、関連虚像312だけを表示してもよく、或いは、関連虚像323だけを表示してもよい。関連虚像312,323の表示を停止した後に、或いは、関連虚像312,323の表示を停止するとともに、HUD100は、例えば、代替虚像322の表示を即座に停止し、且つ第一の虚像311'の表示を即座に実行してもよい。
Of course, the
HUD100は、関連性を示す表示として、関連虚像312,関連虚像323の代わりに、例えば、図10(c)の第一の虚像311'の表示を徐々に実行又は認識させ、且つ図10(c)の代替虚像322の表示を徐々に停止させることができる。1例として、図10(c)の代替虚像322の不透明度を例えば100[%]から例えば0[%]まで徐々に減少させ、且つ図10(c)の第一の虚像311'の不透明度を例えば0[%]から例えば100[%]まで徐々に増加することができる。言い換えれば、HUD100が第一の虚像表示面310の角度を第一の角度から第二の角度に変化させた後に、HUD100は、図10(c)の代替虚像322の表示を徐々に無効化し、且つ図10(c)の第一の虚像311'の表示を徐々に有効化することができる。したがって、HUD100は、関連性を示す表示として、関連虚像323の代わりに、例えば、図10(c)の代替虚像322の位置を図10(c)の第一の虚像311'の位置に向けて移動させ、且つ関連虚像312の代わりに、第一の虚像311'の位置の移動が関連するように、言い換えれば、第一の虚像311'の位置の移動が継続するような位置から図10(c)の第一の虚像311'の位置まで第一の虚像311'を移動させることができる。すなわち、1つの虚像が移動しているように、関連虚像323を第一の虚像311'に徐々に切り換えてもよい。
For example, instead of the related
図10(c)において、HUD100は、代替虚像322の表示を継続しているが、HUD100が第一の虚像表示面310の角度を第一の角度から第二の角度に変化させた後に、HUD100は、代替虚像322の表示を即座に停止し、且つ第一の虚像311'の表示を即座に実行してもよい。すなわち、HUD100が第一の虚像表示面310の角度を第一の角度から第二の角度に変化させる間だけ、HUD100は、代替虚像322の表示をしてもよく、HUD100が第一の虚像表示面310の角度を第一の角度から第二の角度に変化させた後に、HUD100は第一の虚像311'だけを表示してもよい。
In FIG. 10C, the
なお、図示が省略されているが、HUD100が第一の虚像表示面310の角度を第一の角度から第二の角度に変化させる時に、HUD100は、第一の虚像表示面310の角度を第一の角度と第二の角度との間の第三の角度(中間角度)で停止させてもよい。例えば、第一の虚像311が必要に応じて表示され標識である場合、或いは、第二の画像生成部20がHUD100に設けられていない場合、HUD100は、第三の角度を有する第一の虚像表示面310上の第一の虚像311を表示することができる。その後、例えば、第一の虚像311の表示の必要性がなくなった場合、或いは、第一の虚像311の表示を一定時間だけ実行する場合、HUD100は、第一の虚像311の表示を消去し、HUD100は、第一の虚像表示面310の角度を第三の角度から第二の角度に変化させて、アクチュエータ40の駆動を再開することができる。
Although not shown, when the
本発明は、上述の例示的な実施形態に限定されず、また、当業者は、上述の例示的な実施形態を特許請求の範囲に含まれる範囲まで、容易に変更することができるであろう。 The present invention is not limited to the above-described exemplary embodiments, and those skilled in the art will be able to easily modify the above-described exemplary embodiments to the extent included in the claims. .
1・・・車両、2・・・フロントウインドシールド(透過反射部)、3・・・ダッシュボード、4・・・視点、5・・・路面、5−1・・・路面勾配検出部、6・・・車両姿勢検出部、7・・・バス、10・・・第一の画像表示部、20・・・第二の画像生成部、30・・・反射部(リレー光学系)、40・・・アクチュエータ、50・・・表示合成部(リレー光学系)、60・・・凹面ミラー、70・・・制御部、71・・・処理部、72・・・記憶部、73・・・インターフェース(情報取得手段(例えば車両姿勢情報取得手段、路面勾配情報取得手段、車両姿勢情報/路面勾配情報取得手段)、100・・・HUD(ヘッドアップディスプレイ)、200・・・表示光、210・・・第一の表示光、220・・・第二の表示光、310・・・第一の虚像表示面、311,311'・・・第一の虚像、312・・・関連虚像、320・・・第二の虚像表示面、321・・・第二の虚像、322・・・代替虚像、323・・・関連虚像、330・・・角度、AX・・・回転軸、D・・・画像データ、G・・・車両姿勢情報、S・・・路面勾配情報。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記第一の虚像表示面に対応する第一の表示面を有し、前記第一の表示面から前記第一の虚像を表示する第一の表示光を発する第一の画像表示部と、
前記第一の画像表示部が発する前記第一の表示光を前記透過反射部に向けるリレー光学系と、
少なくとも前記第一の表示面または前記リレー光学系のいずれかを回転させ、前記第一の虚像表示面が生成される実空間上における角度を調整可能なアクチュエータと、
前記アクチュエータを制御する制御部と、を備え、
前記制御部が前記第一の虚像表示面の前記角度を第一の角度から第二の角度に変化させる間、前記第一の画像表示部は、前記第一の虚像を表示可能状態から表示不可能状態に設定する、
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ。 A head-up display mounted on a vehicle and capable of displaying a first virtual image on a virtual first virtual image display surface by projecting display light onto a transmission / reflection part,
A first image display unit that has a first display surface corresponding to the first virtual image display surface and emits first display light for displaying the first virtual image from the first display surface;
A relay optical system for directing the first display light emitted from the first image display unit to the transmission / reflection unit;
An actuator capable of rotating at least one of the first display surface and the relay optical system and adjusting an angle on a real space where the first virtual image display surface is generated;
A control unit for controlling the actuator,
While the control unit changes the angle of the first virtual image display surface from the first angle to the second angle, the first image display unit cannot display the first virtual image from a displayable state. Set to possible state,
A head-up display.
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。 The control unit drives the actuator based on information on a road surface gradient in front of the vehicle and information on a vehicle attitude of the vehicle.
The head-up display according to claim 1.
ことを特徴とする請求項2に記載のヘッドアップディスプレイ。 The control unit drives the actuator according to a difference between a gradient angle corresponding to the road surface gradient and a pitch angle corresponding to the vehicle posture.
The head-up display according to claim 2.
ことを特徴とする請求項3に記載のヘッドアップディスプレイ。 After the difference occurs over a predetermined time, the control unit starts driving the actuator.
The head-up display according to claim 3.
前記第一の虚像が前記表示不可能状態に設定される場合、前記第二の画像表示部は、前記第一の虚像に対応する表示を実行可能である、
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ。 A second image display unit;
When the first virtual image is set to the non-displayable state, the second image display unit can execute display corresponding to the first virtual image.
The head-up display according to claim 1, wherein the head-up display is provided.
ことを特徴とする請求項5に記載のヘッドアップディスプレイ。 When the second image display unit executes the display corresponding to the first virtual image, the first image display is performed after the angle of the first virtual image display surface is changed to the second angle. The unit sets the display disabled state of the first virtual image to the display enabled state in order to display the first virtual image.
The head-up display according to claim 5.
ことを特徴とする請求項6に記載のヘッドアップディスプレイ。 The first image display unit and / or the second image display unit are configured to display the first virtual image on the first image display unit and the first image display unit on the second image display unit. Performing a display showing relevance to the display corresponding to the virtual image;
The head-up display according to claim 6.
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ。 When the control unit stops the angle of the first virtual image display surface at a third angle between the first angle and the second angle, the first image display unit In order to display one virtual image, the non-displayable state of the first virtual image is set to the displayable state.
The head-up display according to claim 1, wherein the head-up display is provided.
ことを特徴とする請求項8に記載のヘッドアップディスプレイ。 After the first image display unit returns the displayable state of the first virtual image to the non-displayable state in order to stop the display of the first virtual image, the control unit Changing the angle of the first virtual image display surface from the third angle to the second angle;
The head-up display according to claim 8.
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