JP2020148974A - Head-up display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、表示素子による映像を虚像として投影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 projects an image by a display element as a virtual image.
近年、運転者等の視線移動を減少させることによる安全運転支援を目的として、車両等のウィンドシールドを利用して虚像を投影し、運転者によって視認可能に表示するヘッドアップディスプレイ装置(以下、「HUD装置」)の開発が盛んに行われている。従来は運転者から2〜3mの位置に車速やインジケータ、簡易なナビゲーションなどのコンテンツを投影するだけであったが、近年は道路に表示を重畳させた高度なナビゲーションや、車両の周囲の状況を検知するセンサーの情報などと組み合わせ、車両の周囲、特に前方に危険因子がある場合に、その危険因子にマーカーなどを重畳表示するようになりつつある。これは拡張現実(AR)とHUD装置とを組み合わせたAR HUD装置と呼ばれるものであり、一般的に虚像の投影距離は遠くに(5m〜)設定される。
In recent years, a head-up display device that projects a virtual image using a windshield of a vehicle or the like and displays it visually by the driver for the purpose of supporting safe driving by reducing the movement of the driver's line of sight (hereinafter, "" The development of "HUD device") is being actively carried out. In the past, it was only necessary to project content such as vehicle speed, indicators, and simple navigation at a
特許文献1には、2つの虚像が互いに異なる距離に表示されるHUD装置が開示されている。この装置では、結像系として、拡大光学素子と補正光学素子とが用いられ、表示素子として、近虚像用と遠虚像用との2つが用いられている。しかしながら、この装置では、一般的なヘッドアップディスプレイ装置よりも大型でコスト高となってしまう。特にヘッドアップディスプレイ装置の大型化は、移動体のデザイン上、大きな問題となる可能性が高い。
本発明は、上記背景技術に鑑みてなされたものであり、2つの虚像を互いに異なる距離に投影可能あって、安価かつ大型化を回避することができる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 view of the above background technology, and an object of the present invention is to provide a head-up display device capable of projecting two virtual images at different distances, inexpensively, and avoiding an increase in size. To do.
上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は、移動体のウィンドシールドを利用した表示スクリーンと、移動体の進行方向に対向する状態で配置される第1光学ミラーと、第1光学ミラーに対向する状態で第1光学ミラーよりもアイボックスから遠い側に配置される第2光学ミラーと、遠虚像及び近虚像の元になる画像を形成する共通の表示素子と、表示素子の光射出側に隣接して配置される第3光学ミラーとを備え、近虚像の表示位置は、遠虚像の表示位置と異なって、かつ、遠虚像の表示位置よりも上にあり、近虚像は、警告表示を含む。 In order to achieve the above object, the head-up display device according to the present invention includes a display screen using a windshield of the moving body, a first optical mirror arranged so as to face the traveling direction of the moving body, and first. A second optical mirror arranged on a side farther from the eyebox than the first optical mirror in a state facing the optical mirror, a common display element forming an image that is a source of a far virtual image and a near virtual image, and a display element. It is equipped with a third optical mirror arranged adjacent to the light emitting side, and the display position of the near virtual image is different from the display position of the far virtual image and above the display position of the far virtual image. , Includes warning display.
上記ヘッドアップディスプレイ装置では、表示素子が遠虚像及び近虚像の元になる画像を形成する共通の表示素子であるので、コストアップを回避しつつ近虚像及び遠虚像を形成することができる。この際、表示素子に隣接する第3光学ミラーは、従来の一般的なヘッドアップディスプレイ装置の構成で必要となるスペース内に収めやすく、大型化を回避することができる。また、車線はみ出しや蛇行運転といった緊急性を要する警告情報を近虚像とすることで、一般に危険因子を表示する可能性が高い遠虚像と区別することができ、運転者にとっての視認性を高めることができる。 In the head-up display device, since the display element is a common display element that forms an image that is a source of the far virtual image and the near virtual image, it is possible to form the near virtual image and the far virtual image while avoiding an increase in cost. At this time, the third optical mirror adjacent to the display element can be easily accommodated in the space required for the configuration of a conventional general head-up display device, and the increase in size can be avoided. In addition, by making urgent warning information such as lane protrusion and meandering driving into a near virtual image, it is possible to distinguish it from a distant virtual image that generally has a high possibility of displaying risk factors, and to improve visibility for the driver. Can be done.
本発明の具体的な側面では、上記ヘッドアップディスプレイ装置において、第1光学ミラーの面積は、第2光学ミラーの面積よりも小さく、第3光学ミラーの面積は、第1光学ミラーの面積よりも小さい。この場合、遠虚像に対応する表示光と近虚像に対応する表示光とを無駄なく第2光学ミラーに取り込んで明るい虚像を形成できる。 In a specific aspect of the present invention, in the head-up display device, the area of the first optical mirror is smaller than the area of the second optical mirror, and the area of the third optical mirror is larger than the area of the first optical mirror. small. In this case, the display light corresponding to the far virtual image and the display light corresponding to the near virtual image can be incorporated into the second optical mirror without waste to form a bright virtual image.
本発明の別の側面では、第1光学ミラーと第2光学ミラーとは、自由曲面を有する。この場合、画角を広くして、虚像距離の設定の自由度を高めることができる。 In another aspect of the present invention, the first optical mirror and the second optical mirror have a free curved surface. In this case, the angle of view can be widened to increase the degree of freedom in setting the virtual image distance.
本発明のさらに別の側面では、第3光学ミラーは、平面である。この場合、第3光学ミラーの作製が簡単で、表示素子への取付が容易になる。 In yet another aspect of the invention, the third optical mirror is planar. In this case, the third optical mirror can be easily manufactured and attached to the display element.
本発明のさらに別の側面では、第3光学ミラーは、自由曲面を有する。この場合、第3光学ミラーを経た表示光によって形成される虚像を高解像とすることができる。 In yet another aspect of the invention, the third optical mirror has a free curved surface. In this case, the virtual image formed by the display light passing through the third optical mirror can be made high resolution.
本発明のさらに別の側面では、表示素子は、矩形の表示領域を有し、第3光学ミラーは、光軸に垂直な基準軸が表示素子の長辺方向に対して平行に延びるように配置される。この場合、人の視界に合わせて横長の表示領域内に虚像を表示することができる。 In yet another aspect of the present invention, the display element has a rectangular display area, and the third optical mirror is arranged so that the reference axis perpendicular to the optical axis extends parallel to the long side direction of the display element. Will be done. In this case, the virtual image can be displayed in the horizontally long display area according to the human field of view.
本発明のさらに別の側面では、第3光学ミラーは、近虚像を形成する光路上に配置され、第1光学ミラーは、遠虚像を形成する光路上に配置される。この場合、遠虚像を下側に配置することが容易になる。 In yet another aspect of the invention, the third optical mirror is placed on the optical path forming the near virtual image and the first optical mirror is placed on the optical path forming the far virtual image. In this case, it becomes easy to arrange the distant virtual image on the lower side.
本発明のさらに別の側面では、第2光学ミラーにおいて、遠虚像を形成する光が入射する第1入射領域と、近虚像を形成する光が入射する第2入射領域とは、少なくとも一部が重なっている。 In yet another aspect of the present invention, in the second optical mirror, at least a part of the first incident region where the light forming the far virtual image is incident and the second incident region where the light forming the near virtual image is incident is. overlapping.
本発明のさらに別の側面では、第1光学ミラーは、その光学面の略法線方向に駆動可能である。この場合、AR表示を主目的とする遠虚像の投影距離を変えることができ、移動体の速度に応じた眼の焦点位置や、もしくは障害物があるまさにその位置に虚像を表示できるようになるため、運転者又はドライバーに情報を伝える手段として、より有効に作用する。 In yet another aspect of the invention, the first optical mirror can be driven in a substantially normal direction of its optical surface. In this case, the projection distance of the distant virtual image whose main purpose is AR display can be changed, and the virtual image can be displayed at the focal position of the eye according to the speed of the moving object or at the exact position where there is an obstacle. Therefore, it works more effectively as a means of transmitting information to the driver or the driver.
以下、図面を参照しつつ、本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置の具体的な実施形態について説明する。 Hereinafter, specific embodiments of the head-up display device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に示すヘッドアップディスプレイ装置100は、移動体である車両に搭載されるものであり、描画ユニット10と表示スクリーン20とを備える。図1において、−Z方向は、移動体である車両の進行方向又は前進方向を示し、+X方向は、運転席に座った運転者の2つの瞳HTが並ぶ横方向又は水平方向に対応する。
The head-up
ヘッドアップディスプレイ(HUD)装置100のうち、描画ユニット10は、例えば運転席前方のダッシュボード(不図示)に埋め込むように設置され、運転関連情報や警告情報等を含む画像に対応する独立した2タイプの表示光HK1,HK2を表示スクリーン20に向けて出射する。表示スクリーン20は、移動体である車両のウィンドシールド8の一部に設けられている。表示スクリーン20は、描画ユニット10からの表示光HK1,HK2を、車両の後方に向けて反射する。表示スクリーン20で反射された表示光HK1,HK2は、運転席に座った運転者の瞳HT及びその周辺に広がるアイボックスEBに導かれる。運転者は、表示スクリーン20で反射された2タイプの表示光HK1,HK2、つまり車体の前方にある2タイプの虚像IM1,IM2を、HUD装置100による表示像として観察することができる。ここで、虚像IM1,IM2は、投影方向が上下にずれているだけでなく、投影距離が異なり、運転者は、虚像IM1,IM2が上下方向及び奥行方向に関して異なる位置にあると認識する。具体的には、遠虚像IM1の表示位置は、近虚像IM2の表示位置よりも下に設定されている。一方、運転者は、光透過性を有する表示スクリーン20を透過した外界光、つまり前方の景色、前方に存在する自動車等の実像を観察することができる。結果的に、運転者は、表示スクリーン20の背後の外界像に重ねて、表示スクリーン20での表示光HK1,HK2の反射によって形成される運転関連情報や警告情報等を含む虚像(表示像)IM1,IM2を同時に観察することができる。
Of the head-up display (HUD)
描画ユニット10は、表示像を形成する表示装置30と、表示装置30を動作させる表示駆動部18と、表示装置30からの表示光HK1,HK2が入射する結像用のミラー光学系17と、を備える。描画ユニット10のうちミラー光学系17と、描画ユニット10の上方に配置された表示スクリーン20とを組み合わせたものは、表示装置30の表示面31aに形成された表示像を虚像に変換する虚像生成光学系100bを構成する。
The
表示装置30は、表示素子31と、照明装置32とを備える。表示素子31は、例えばLCDその他である透過型の表示パネルであり、例えばXZ面に沿って広がる表示面31aにおいて、2次元的な画像を静止画や動画として表示することができる。照明装置32は、表示素子31を背後から均一に照明する。表示素子31は、近虚像IM2及び遠虚像IM1の元になる画像を形成する共通の表示素子である。
The
図2(A)に示すように、表示素子31の表示面31aは、矩形の輪郭を有する表示領域DAである。この表示領域DAの長手方向は、図1に示すミラー光学系17の光軸AX1,AX2を含むYZ面に垂直な±X方向に延びている。表示素子31の表示領域DAは、その長手方向に直交する方向に略2分割されており、一対の表示領域DA1,DA2を有する。第1の表示領域DA1からは、表示光HK1が射出され、第1の表示領域DA1には、遠虚像IM1に対応する画像が形成される。第2の表示領域DA2からは、表示光HK2が射出され、第2の表示領域DA2には、近虚像IM2に対応する画像が形成される。両表示領域DA1,DA2は、±X方向に延びる細長い矩形の輪郭を有し、略等しい面積を有するが、両表示領域DA1,DA2の面積は、虚像IM1,IM2のサイズに応じて適宜変更することができ、図示のものには限られない。一対の表示領域DA1,DA2間には、迷光を防止する観点で非表示領域NDが形成されているが、非表示領域NDは、単に表示を行わないだけであり、必須のものではない。
As shown in FIG. 2A, the
図1に戻って、ミラー光学系17は、表示素子31の表示面31aに形成された画像を表示スクリーン20と協働して拡大する拡大光学系であり、運転者の前方に表示像としての虚像IM1,IM2を形成する。ミラー光学系17は、反射光学系であり、反射素子として光学的なパワーを有する2枚の第1及び第2光学ミラー17a,17bを含む。このうち第1光学ミラー17aは、遠距離用の反射素子となっている。ミラー光学系17は、近距離用の反射素子として、第3光学ミラー17cを含む。第3光学ミラー17cは、表示素子31の表示面31aに隣接して配置されている。つまり、第3光学ミラー17cは、表示素子31の光射出側に隣接した状態で配置されている。ここで、隣接とは、第3光学ミラー17cが表示面31aに接しない場合を含む。結果的に、第3光学ミラー17cは、近虚像IM2を形成する光路上に配置され、第1光学ミラー17aは、遠虚像IM1を形成する光路上に配置される。
Returning to FIG. 1, the mirror
第1光学ミラー17aは、移動体の進行方向に対向し−Z方向に向かう状態で配置されており、YZ断面において−Z方向に凸面を向けている。第1光学ミラー17aは、反射面として自由曲面を有する。第2光学ミラー17bは、移動体の後方である+Z方向に対向する状態で配置されており、YZ断面において+Z方向に凹面を向けている。第2光学ミラー17bは、反射面として自由曲面を有する。ここで、第2光学ミラー17bは、第1光学ミラー17aに対向する状態で、第1光学ミラー17aよりもアイボックスEBから遠い側、つまり車両前方側に配置されている。第1光学ミラー17aの面積は、第2光学ミラー17bの面積よりも小さく、第3光学ミラー17cの面積は、第1光学ミラー17aの面積よりも小さい。つまり、比較的面積が大きい第2光学ミラー17bによって、第1光学ミラー17aからの表示光HK1と、第3光学ミラー17cからの表示光HK2とをロスなく取り込めるようにしている。第1及び第2光学ミラー17a,17bは、YZ断面を挟んで対称性を有するが、これに限らずX方向に関して非対称性を持ったものとすることもできる。
The first
第3光学ミラー17cは、例えば平面であり、光学的なパワーを有しない。第3光学ミラー17cは、非球面とすることもできる。説明簡略化のため光学系がYZ断面を挟んで対称である場合を仮定すると、第3光学ミラー17cの中央を通る法線NOは、YZ面に平行に延びている。つまり、第3光学ミラー17cは、その基準軸SXが表示素子31の長辺方向又はX方向に対して平行に延びるように配置されている。ここで、第3光学ミラー17cの基準軸SXは、ミラー光学系17の光軸AX1,AX2に垂直に延びるものであり、第3光学ミラー17cの長手方向と一致している。第3光学ミラー17cの反射面は、基準軸SXを通ってXY面に平行な面を基準軸SXのまわりに適宜の傾斜角で回転させた状態に相当するものとなっている。ただしこれに限らず、第3光学ミラー17cは、X方向に関して傾きや曲率といった形状的特性に関して非対称性を持ったものとすることもできる。この場合、第3光学ミラー17cの延びる方向に表示素子31の長辺方向を一致させることが望ましい。
The third
図2(B)及び2(C)に示すように、表示素子31は、ホルダー41によって図示を省略する筐体に固定されており、ホルダー41には、表示素子31に対して第3光学ミラー17cを取り付けるための固定部材41aが2箇所に形成されている。固定部材41aを利用することで、第3光学ミラー17cを表示素子31の表示面31aに対して精密に位置決めして固定することができる。なお、第3光学ミラー17cが表示素子31に固定された状態で、第3光学ミラー17cの表示素子31側の端部17eは、図2(A)に示す非表示領域NDの位置で表示素子31に対向して、表示素子31の表面に接触し或いは隣接して配置される。表示素子31に対して第3光学ミラー17cを固定するホルダー41の構造は、図示した構造に限らず、様々な構造を有するものとすることができ、表示素子31のホルダー41以外によって第3光学ミラー17cを固定することもできる。
As shown in FIGS. 2B and 2C, the
図1に戻って、表示スクリーン20は、例えばウィンドシールド8の内面に貼り付けるように固定された半透過性を有する半透過シート21を有する。表示スクリーン20の半透過シート21は、反射率を調節した誘電体多層膜又は金属膜からなる半透過反射膜を樹脂製の基材上に形成したシートとすることができるが、かかる半透過反射膜を有する立体構造を内蔵したフレネルレンズとすることもできる。半透過シート21は、ウィンドシールド8を構成するガラス板間に挟み込むようなものであってもよい。なお、ウィンドシールド8での反射角度が例えば60度程度であれば、反射率が15%程度確保され、特に半透過反射型のコートを設けなくても透過性を有する反射面として用いることができる。
Returning to FIG. 1, the
以下、図1を参照して、HUD装置100における光路の概要について説明する。表示素子31の表示領域DA1から射出された表示光HK1は、第1光学ミラー17aで反射されて前方に射出され、第2光学ミラー17bで反射されて上方に射出される。第2光学ミラー17bで反射された表示光HK1は、表示スクリーン20によって部分的に反射されてアイボックスEBにある運転者の瞳HTに入射する。表示素子31の表示領域DA2から射出された表示光HK2は、第3光学ミラー17cで反射されて前方に射出され、第2光学ミラー17bで反射されて上方に射出される。第2光学ミラー17bで反射された表示光HK2は、表示スクリーン20によって部分的に反射されてアイボックスEBにある運転者の瞳HTに入射する。この際、第1光学ミラー17aで反射された表示光HK1と、第3光学ミラー17cで反射された表示光HK2とは、平行に近い状態で進み第2光学ミラー17bに入射する。ただし、表示光HK1,HK2が発散していることに起因して、両表示光HK1,HK2は、第2光学ミラー17bに対して縦方向に関して部分的にオーバーラップした状態で入射する。つまり、第2光学ミラー17bにおいて、遠虚像IM1を形成する表示光HK1が入射する第1入射領域IA1と、近虚像IM2を形成する表示光HK2が入射する第2入射領域IA2とは、少なくとも一部が重なっている。また、最終的に瞳HTに入射する表示光HK1,HK2の光軸AX1,AX2は、上下のY方向に関して異なる角度を有するものとなっており、運転者にとっては、表示光HK1による遠虚像IM1が下側に配置され、表示光HK2による近虚像IM2が上側に配置される。さらに、第3光学ミラー17cのパワーや、第1及び第3光学ミラー17a,17cを通る光路長の差に起因して、遠虚像IM1と近虚像IM2との間に十分な投影距離の差が実現される。
Hereinafter, an outline of the optical path in the
図3を参照して、虚像IM1,IM2の見え方について説明する。移動体である車両2の運転席6から見た場合において、正面の水平方向よりも下側であって路面RSに近い遠方又は遠距離に遠視領域(第1投影領域)FSが設定され、運転者は、遠視領域FSに遠虚像IM1を認識する。また、車両2の運転席6から見た場合において、正面の水平方向よりも上側であって路面RSから離れた近距離に近視領域(第2投影領域)NSが設定されている。図4は、運転席6から見た遠虚像IM1と近虚像IM2との配置関係の具体例を示している。なお、図3等に示す遠視領域FS及び近視領域NSの配置やサイズは単なる例示であり、遠視領域FS及び近視領域NSは、車両2の用途や仕様に応じて適宜変更することができる。
The appearance of the virtual images IM1 and IM2 will be described with reference to FIG. When viewed from the driver's seat 6 of the moving
図5は、HUD装置100の全体構造を説明するブロック図であり、HUD装置100は、その一部として図1に示す描画ユニット10と表示スクリーン20とを含む。以下では、描画ユニット10と表示スクリーン20とを合わせて画像表示装置200と呼ぶ。画像表示装置200には、表示装置30、表示駆動部18等が含まれる。
FIG. 5 is a block diagram illustrating the overall structure of the
HUD装置100は、画像表示装置200のほかに、環境監視部72と、主制御装置90とを備える。
The
環境監視部72は、検出領域内に存在するオブジェクトを検出するオブジェクト検出部を含み、前方の近くに存在する移動体や人、具体的には自動車、自転車、歩行者、路上付帯物等をオブジェクトとして識別し、オブジェクトの3次元的な位置情報を抽出する3次元計測器を有する。環境監視部(オブジェクト検出部)72は、3次元計測器として、外部用カメラ72aと、外部用画像処理部72bと、判断部72cとを備える。外部用カメラ72aは、可視又は赤外域において外界像の撮影を可能にする。外部用カメラ72aは、車両2内外の適所に設置されており、ドライバー又はウィンドシールド8の前方の検出領域を外部画像として撮影する。外部用画像処理部72bは、外部用カメラ72aで撮影した外部画像に対して明るさ補正等の各種画像処理を行って判断部72cでの処理を容易にする。判断部72cは、外部用画像処理部72bを経た外部画像からオブジェクト画像の抽出又は切り出しを行うことによって自動車、自転車、歩行者、路上付帯物等のオブジェクトの存否を検出するとともに、外部画像に付随する奥行情報から車両2前方におけるオブジェクトの空間的な位置を算出し3次元的な位置情報として記憶部72mに保管する。判断部72cの記憶部72mには、外部画像からオブジェクト画像の抽出を可能にするソフトウエアが保管されており、外部画像からオブジェクト画像を抽出する動作時には、記憶部72mから必要となるソフトウエアやデータが読み出される。判断部72cにより、例えば得られた画像内の各オブジェクト要素の形状、大きさ、色等から、オブジェクト要素に対応するオブジェクトが何かを検出することができる。その際の判断基準は、予め登録されている情報とのパターンマッチングを行ってマッチングの度合からオブジェクトが何かを検出する方法などがある。また、処理速度を高める観点で、画像から車線を検知し、その車線内にあるターゲット又はオブジェクト要素について、上記の形状、大きさ、色等からオブジェクトの検出を行うこともできる。
The
表示駆動部18は、主制御装置90の制御下で表示装置30を動作させて、表示スクリーン20の背後に、遠虚像IM1と近虚像IM2とを独立して表示させる。
The
主制御装置90は、画像表示装置200、環境監視部72等の動作を調和させる役割を有する。主制御装置90は、環境監視部72によって検出したオブジェクトの空間的な位置に対応するように、表示装置30によって投影される遠虚像IM1の表示内容を調整する。すなわち、主制御装置90は、環境監視部72から受信したオブジェクト情報から、画像表示装置200に表示させる虚像IM1,IM2の元になる画像を生成する。具体的には、主制御装置90は、遠虚像IM1を外界像に重ねることで、外界像に対して情報を付加したAR(Augmented Reality)表示を行う。また、主制御装置90は、近虚像IM2を外界像とは関係なく表示することで、運転に関連する警告表示を含む情報を表示する。警告表示には、車線のはみ出し、蛇行運転等が含まれるが、これに限らず、速度情報、走行環境に関する情報を含めることができる。
The
図示を省略しているが、HUD装置100は、車両2に付随する各種センサーから情報を得ている。例えばHUD装置100は、車両2から移動速度、走行位置等の情報を得ている。
Although not shown, the
図6は、HUD装置100によって表示される遠虚像IM1の表示例を示している。遠虚像IM1として表示されるAR表示像FI1は、例えば表示スクリーン20の背後に存在する自動車、自転車、歩行者その他のオブジェクトOBに対して、例えばその周辺に位置するフレーム枠HWのような標識とすることができる。AR表示像FI1は、前方に危険因子が潜んでいるケースを示している。このような表示により、運転者に対して、自動車、自転車、歩行者その他の周囲に存在する物体に関して注意を喚起することができる。
FIG. 6 shows a display example of the distant virtual image IM1 displayed by the
図7(A)は、HUD装置100によって表示される近虚像IM2の表示例を示している。近虚像IM2として表示される警告表示像FI2は、例えば自車を示すマークM1の周囲に車線はみ出しマークM21,M22と、蛇行マークM31とを含む。図7(B)に示すように、車両2が道路RO上を所定速度以上で走行している場合において、車両2がセンターラインCLを超えて右側に移動した場合、自車を示すマークM1が点灯し、右側の車線はみ出しマークM21が点滅する。なお、図示を省略するが、車両2が道路RO上を所定速度以上で走行している場合において、車両2がサイドラインSLを超えて左側に移動した場合、自車を示すマークM1が点灯し、左側の車線はみ出しマークM22が点滅する。さらに、車両2が道路RO上を所定速度以上で走行しつつ車体がふらついて蛇行している場合、自車を示すマークM1が点灯し、下側の蛇行マークM31が点滅する。近虚像IM2は、運転者の正面であって近距離に表示されるので、遠虚像IM1又はAR表示像FI1と混同することを回避して強い注意喚起力を発揮することができる。
FIG. 7A shows a display example of the near virtual image IM2 displayed by the
上記実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置100では、表示素子31が近虚像IM2及び遠虚像IM1の元になる画像を形成する共通のものであるので、コストアップを回避しつつ近虚像IM2及び遠虚像IM1を形成できる。この際、表示素子31に隣接する第3光学ミラー17cは、従来の一般的なヘッドアップディスプレイ装置の構成で必要となるスペース内に収めやすく、大型化を回避することができる。また、車線はみ出しや蛇行運転といった緊急性を要する警告情報を近虚像IM2とすることで、一般に危険因子を表示する可能性が高い遠虚像IM1と区別することができ、運転者にとっての視認性を高めることができる。緊急性を要する警告情報を表示する時は音も同時に発するように設定すれば、居眠り運転や脇見運転などをしている場合にも効果的である。
In the head-up
以上では、具体的な実施形態としてのヘッドアップディスプレイ装置について説明したが、本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置は、上記のものには限られない。例えば、上記実施形態において、表示素子31の位置に拡散スクリーンを配置し、拡散スクリーンに画像を投影することもできる。この場合、表示素子上の画像を拡散スクリーンに投影する投影光学系が必要になる。また、画像を形成する表示素子は、LCDのような透過型の表示パネルに限らず、LCOS、DMDといった反射型の表示パネルであってもよい。
Although the head-up display device as a specific embodiment has been described above, the head-up display device according to the present invention is not limited to the above. For example, in the above embodiment, a diffusion screen can be arranged at the position of the
図1を参照して、第1光学ミラー17aについては、その光学面OS1の略法線方向に沿って駆動させることができる。第1光学ミラー17aを法線NOの方向に略沿ってシフト移動させるため、第1光学ミラー17aに付随して、表示駆動部18と連動するミラー駆動部118を設ける。このように第1光学ミラー17aを法線NO方向に略沿って移動させる場合、AR表示を主目的とする遠虚像IM1の投影距離を変えることができ、移動体の速度に応じた眼の焦点位置や、もしくは障害物があるまさにその位置に虚像を表示できるようになるため、ドライバー又は運転者に情報を伝える手段として、より有効に作用する。
With reference to FIG. 1, the first
図8は、図1に示すHUD装置100の変形例を示している。この場合、図1に示すHUD装置100と全体として同様の構造を有するが、第3光学ミラー117cが自由曲面を有する。この場合、3光学ミラー117cを経た表示光HK2によって形成される近虚像IM2を高解像とすることができる。
FIG. 8 shows a modified example of the
2…車両、 6…運転席、 8…ウィンドシールド、 10…描画ユニット、 17…ミラー光学系、 17a…第1光学ミラー、 17b…第2光学ミラー、 17c…第3光学ミラー、 17e…端部、 18…表示駆動部、 20…表示スクリーン、 21…半透過シート、 30…表示装置、 31…表示素子、 31a…表示面、 32…照明装置、 41…ホルダー、 72…環境監視部、 72a…外部用カメラ、 72b…外部用画像処理部、 72c…判断部、 72m…記憶部、 90…主制御装置、 100…ヘッドアップディスプレイ装置、 200…画像表示装置、 AX1,AX2…光軸、 DA…表示領域、 DA1,DA2…表示領域、 EB…アイボックス、 FI1…AR表示像、 FI2…警告表示像、 FS…遠視領域、 HK1,HK2…表示光、 HT…瞳、 HW…フレーム枠、 IA1,IA2…入射領域、 IM1…遠虚像、 IM2…近虚像、 ND…非表示領域、 NS…近視領域、 OB…オブジェクト、 SX…基準軸 2 ... Vehicle, 6 ... Driver's seat, 8 ... Windshield, 10 ... Drawing unit, 17 ... Mirror optical system, 17a ... 1st optical mirror, 17b ... 2nd optical mirror, 17c ... 3rd optical mirror, 17e ... End , 18 ... Display drive unit, 20 ... Display screen, 21 ... Semi-transparent sheet, 30 ... Display device, 31 ... Display element, 31a ... Display surface, 32 ... Lighting device, 41 ... Holder, 72 ... Environmental monitoring unit, 72a ... External camera, 72b ... External image processing unit, 72c ... Judgment unit, 72m ... Storage unit, 90 ... Main control device, 100 ... Head-up display device, 200 ... Image display device, AX1, AX2 ... Optical axis, DA ... Display area, DA1, DA2 ... Display area, EB ... Eye box, FI1 ... AR display image, FI2 ... Warning display image, FS ... Far vision area, HK1, HK2 ... Display light, HT ... Eyes, HW ... Frame frame, IA1, IA2 ... Incident region, IM1 ... Far virtual image, IM2 ... Near virtual image, ND ... Hidden region, NS ... Myopia region, OB ... Object, SX ... Reference axis
Claims (9)
前記移動体の進行方向に対向する状態で配置される第1光学ミラーと、
前記第1光学ミラーに対向する状態で前記第1光学ミラーよりもアイボックスから遠い側に配置される第2光学ミラーと、
遠虚像及び近虚像の元になる画像を形成する共通の表示素子と、
前記表示素子の光射出側に隣接して配置される第3光学ミラーとを備え、
前記近虚像の表示位置は、前記遠虚像の表示位置と異なって、かつ、前記遠虚像の表示位置よりも上にあり、
前記近虚像は、警告表示を含むことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。 A display screen that uses the windshield of a moving body,
A first optical mirror arranged so as to face the traveling direction of the moving body,
A second optical mirror arranged on a side farther from the eyebox than the first optical mirror while facing the first optical mirror.
A common display element that forms the image that is the source of the distant virtual image and the near virtual image,
A third optical mirror arranged adjacent to the light emitting side of the display element is provided.
The display position of the near virtual image is different from the display position of the far virtual image and is above the display position of the far virtual image.
The near-virtual image is a head-up display device including a warning display.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2019047814A JP2020148974A (en) | 2019-03-14 | 2019-03-14 | Head-up display device |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN113031280A (en) * | 2021-04-13 | 2021-06-25 | 上海天马微电子有限公司 | Display device and imaging system |
-
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- 2019-03-14 JP JP2019047814A patent/JP2020148974A/en active Pending
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