JP2020148974A - Head-up display device - Google Patents

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中村 健太郎
Kentaro Nakamura
中村  健太郎
小嶋 俊之
Toshiyuki Kojima
俊之 小嶋
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Abstract

To provide a head-up display device capable of projecting two virtual images at different distances and inexpensively avoiding an increase in size.SOLUTION: A head-up display device 100 includes a display screen 20 utilizing a windshield 8 of a moving body, a first optical mirror 17a disposed against the travelling direction of the moving body, a second optical mirror 17b disposed to face the first optical mirror 17a and on a farther side of an eye box EB than the first optical mirror 17a, a common display element 31 for forming an image as a source of a distant virtual image IM1 and a near virtual image IM2, and a third optical mirror 17c disposed adjacent to the light emission side of the display element 31. The display position of the near virtual image IM2 is different from the display position of the distant virtual image IM1 and is above the display position of the distant virtual image IM1. The near virtual image IM2 includes a warning display.SELECTED DRAWING: Figure 1

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 position 2 to 3 meters from the driver, but in recent years, advanced navigation that superimposes the display on the road and the situation around the vehicle When there is a risk factor around the vehicle, especially in front of it, in combination with the information of the sensor to be detected, a marker or the like is superimposed on the risk factor. This is called an AR HUD device that combines augmented reality (AR) and a HUD device, and the projection distance of a virtual image is generally set far (from 5 m).

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。 Patent Document 1 discloses a HUD device in which two virtual images are displayed at different distances from each other. In this apparatus, a magnifying optical element and a correction optical element are used as an imaging system, and two display elements, one for a near virtual image and the other for a far virtual image, are used. However, this device is larger and more costly than a general head-up display device. In particular, increasing the size of the head-up display device is likely to be a major problem in the design of the moving body.

特開2018−124508号公報JP-A-2018-124508

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.

実施形態のHUD装置の要部を示す側方断面図である。It is a side sectional view which shows the main part of the HUD apparatus of embodiment. (A)は、表示素子における表示領域を説明する平面図であり、(B)及び(C)は、表示素子に対する第3光学ミラーの配置及び固定方法の一例を説明する平面図及び側面図である。(A) is a plan view for explaining a display area in the display element, and (B) and (C) are a plan view and a side view for explaining an example of a method of arranging and fixing the third optical mirror to the display element. is there. 図1の装置による投影状態を説明する概念的な斜視図である。It is a conceptual perspective view explaining the projection state by the apparatus of FIG. 図1の装置による投影領域を正面から見た概念図である。It is a conceptual diagram which looked at the projection area by the apparatus of FIG. 1 from the front. 図1に示す部分を含むヘッドアップディスプレイ装置の回路構成を説明する概念的なブロック図である。It is a conceptual block diagram explaining the circuit structure of the head-up display device including the part shown in FIG. 比較的遠距離にある第1投影領域における表示状態を説明する図である。It is a figure explaining the display state in the 1st projection area which is a relatively long distance. (A)及び(B)は、比較的近距離にある第2投影領域における表示状態を説明する図である。(A) and (B) are diagrams for explaining the display state in the second projection region at a relatively short distance. 図1に示すHUD装置の変形例を説明する図である。It is a figure explaining the modification of the HUD apparatus shown in FIG.

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 display device 100 shown in FIG. 1 is mounted on a vehicle that is a moving body, and includes a drawing unit 10 and a display screen 20. In FIG. 1, the −Z direction indicates the traveling direction or the forward direction of the moving vehicle, and the + X direction corresponds to the lateral direction or the horizontal direction in which the two pupil HTs of the driver sitting in the driver's seat are lined 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) device 100, the drawing unit 10 is installed so as to be embedded in, for example, a dashboard (not shown) in front of the driver's seat, and is an independent 2 corresponding to an image including driving-related information, warning information, and the like. The type of display lights HK1 and HK2 are emitted toward the display screen 20. The display screen 20 is provided on a part of the windshield 8 of the moving vehicle. The display screen 20 reflects the display lights HK1 and HK2 from the drawing unit 10 toward the rear of the vehicle. The display lights HK1 and HK2 reflected by the display screen 20 are guided to the pupil HT of the driver sitting in the driver's seat and the eyebox EB spreading around the pupil HT. The driver can observe the two types of display lights HK1 and HK2 reflected by the display screen 20, that is, the two types of virtual images IM1 and IM2 in front of the vehicle body as display images by the HUD device 100. Here, the virtual images IM1 and IM2 not only have their projection directions shifted vertically, but also have different projection distances, and the driver recognizes that the virtual images IM1 and IM2 are at different positions in the vertical direction and the depth direction. Specifically, the display position of the far virtual image IM1 is set below the display position of the near virtual image IM2. On the other hand, the driver can observe the outside light transmitted through the light-transmitting display screen 20, that is, the scenery in front and the real image of the automobile or the like existing in front. As a result, the driver superimposes the external world image behind the display screen 20 on a virtual image (display image) including driving-related information, warning information, and the like formed by the reflection of the display lights HK1 and HK2 on the display screen 20. IM1 and IM2 can be observed at the same time.

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 drawing unit 10 includes a display device 30 that forms a display image, a display drive unit 18 that operates the display device 30, a mirror optical system 17 for imaging in which display lights HK1 and HK2 from the display device 30 are incident. To be equipped. Of the drawing units 10, the mirror optical system 17 and the display screen 20 arranged above the drawing unit 10 are combined to generate a virtual image that converts the display image formed on the display surface 31a of the display device 30 into a virtual image. It constitutes an optical system 100b.

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 display device 30 includes a display element 31 and a lighting device 32. The display element 31 is, for example, a transmissive display panel such as an LCD, and can display a two-dimensional image as a still image or a moving image on the display surface 31a extending along the XZ surface, for example. The illuminating device 32 uniformly illuminates the display element 31 from behind. The display element 31 is a common display element that forms an image that is the basis of the near virtual image IM2 and the far virtual image IM1.

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 display surface 31a of the display element 31 is a display area DA having a rectangular outline. The longitudinal direction of the display region DA extends in the ± X direction perpendicular to the YZ plane including the optical axes AX1 and AX2 of the mirror optical system 17 shown in FIG. The display area DA of the display element 31 is substantially divided into two in a direction orthogonal to the longitudinal direction thereof, and has a pair of display areas DA1 and DA2. The display light HK1 is emitted from the first display area DA1, and an image corresponding to the distant virtual image IM1 is formed in the first display area DA1. The display light HK2 is emitted from the second display area DA2, and an image corresponding to the near virtual image IM2 is formed in the second display area DA2. Both display areas DA1 and DA2 have elongated rectangular contours extending in the ± X direction and have substantially the same area, but the areas of both display areas DA1 and DA2 are appropriately changed according to the sizes of the virtual images IM1 and IM2. It can be, and is not limited to the one shown. A non-display area ND is formed between the pair of display areas DA1 and DA2 from the viewpoint of preventing stray light, but the non-display area ND merely does not display and is not essential.

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 optical system 17 is a magnifying optical system that magnifies an image formed on the display surface 31a of the display element 31 in cooperation with the display screen 20, and serves as a display image in front of the driver. The virtual images IM1 and IM2 are formed. The mirror optical system 17 is a reflective optical system and includes two first and second optical mirrors 17a and 17b having optical power as a reflecting element. Of these, the first optical mirror 17a is a reflecting element for a long distance. The mirror optical system 17 includes a third optical mirror 17c as a reflection element for a short distance. The third optical mirror 17c is arranged adjacent to the display surface 31a of the display element 31. That is, the third optical mirror 17c is arranged adjacent to the light emitting side of the display element 31. Here, the term “adjacent” includes the case where the third optical mirror 17c does not come into contact with the display surface 31a. As a result, the third optical mirror 17c is arranged on the optical path forming the near virtual image IM2, and the first optical mirror 17a is arranged on the optical path forming the far virtual image IM1.

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 optical mirror 17a is arranged in a state of facing the traveling direction of the moving body and facing the −Z direction, and has a convex surface facing the −Z direction in the YZ cross section. The first optical mirror 17a has a free curved surface as a reflecting surface. The second optical mirror 17b is arranged so as to face the rear of the moving body in the + Z direction, and has a concave surface facing in the + Z direction in the YZ cross section. The second optical mirror 17b has a free curved surface as a reflecting surface. Here, the second optical mirror 17b is arranged on the side farther from the eyebox EB than the first optical mirror 17a, that is, on the front side of the vehicle in a state of facing the first optical mirror 17a. The area of the first optical mirror 17a is smaller than the area of the second optical mirror 17b, and the area of the third optical mirror 17c is smaller than the area of the first optical mirror 17a. That is, the display light HK1 from the first optical mirror 17a and the display light HK2 from the third optical mirror 17c can be taken in without loss by the second optical mirror 17b having a relatively large area. The first and second optical mirrors 17a and 17b have symmetry with respect to the YZ cross section, but the first and second optical mirrors 17a and 17b are not limited to this and may have asymmetry in the X direction.

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 optical mirror 17c is, for example, a flat surface and has no optical power. The third optical mirror 17c may be aspherical. Assuming that the optical system is symmetrical with respect to the YZ cross section for the sake of brevity, the normal NO passing through the center of the third optical mirror 17c extends parallel to the YZ plane. That is, the third optical mirror 17c is arranged so that its reference axis SX extends parallel to the long side direction or the X direction of the display element 31. Here, the reference axis SX of the third optical mirror 17c extends perpendicularly to the optical axes AX1 and AX2 of the mirror optical system 17, and coincides with the longitudinal direction of the third optical mirror 17c. The reflective surface of the third optical mirror 17c corresponds to a state in which a surface parallel to the XY plane passes through the reference axis SX and is rotated around the reference axis SX at an appropriate inclination angle. However, not limited to this, the third optical mirror 17c may have asymmetry in terms of shape characteristics such as inclination and curvature in the X direction. In this case, it is desirable that the long side direction of the display element 31 coincides with the extending direction of the third optical mirror 17c.

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 display element 31 is fixed to a housing (not shown) by the holder 41, and the holder 41 has a third optical mirror with respect to the display element 31. Fixing members 41a for attaching the 17c are formed at two places. By using the fixing member 41a, the third optical mirror 17c can be precisely positioned and fixed with respect to the display surface 31a of the display element 31. In the state where the third optical mirror 17c is fixed to the display element 31, the end portion 17e of the third optical mirror 17c on the display element 31 side is the display element at the position of the non-display region ND shown in FIG. 2 (A). It is arranged in contact with or adjacent to the surface of the display element 31 so as to face the 31. The structure of the holder 41 for fixing the third optical mirror 17c to the display element 31 is not limited to the structure shown in the figure, and may have various structures, and the third optical device may have various structures other than the holder 41 of the display element 31. The mirror 17c can also be fixed.

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 display screen 20 has, for example, a translucent sheet 21 having a semitransparent property fixed so as to be attached to the inner surface of the windshield 8. The semi-transmissive sheet 21 of the display screen 20 can be a sheet in which a semi-transmissive reflective film made of a dielectric multilayer film or a metal film having an adjusted reflectance is formed on a resin base material. A Fresnel lens having a built-in three-dimensional structure having a film can also be used. The translucent sheet 21 may be sandwiched between the glass plates constituting the windshield 8. If the reflection angle of the windshield 8 is, for example, about 60 degrees, the reflectance is secured to about 15%, and it can be used as a transmissive reflective surface without providing a semi-transmissive reflective coat. ..

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 HUD device 100 will be described with reference to FIG. The display light HK1 emitted from the display area DA1 of the display element 31 is reflected by the first optical mirror 17a and emitted forward, and is reflected by the second optical mirror 17b and emitted upward. The display light HK1 reflected by the second optical mirror 17b is partially reflected by the display screen 20 and incident on the driver's pupil HT in the eye box EB. The display light HK2 emitted from the display area DA2 of the display element 31 is reflected by the third optical mirror 17c and emitted forward, and is reflected by the second optical mirror 17b and emitted upward. The display light HK2 reflected by the second optical mirror 17b is partially reflected by the display screen 20 and incident on the driver's pupil HT in the eye box EB. At this time, the display light HK1 reflected by the first optical mirror 17a and the display light HK2 reflected by the third optical mirror 17c travel in a nearly parallel state and are incident on the second optical mirror 17b. However, due to the divergence of the display lights HK1 and HK2, both the display lights HK1 and HK2 are incident on the second optical mirror 17b in a state of partially overlapping in the vertical direction. That is, in the second optical mirror 17b, the first incident region IA1 on which the display light HK1 forming the far virtual image IM1 is incident and the second incident region IA2 on which the display light HK2 forming the near virtual image IM2 is incident are at least one. The parts overlap. Further, the optical axes AX1 and AX2 of the display lights HK1 and HK2 finally incident on the pupil HT have different angles with respect to the vertical Y direction, and for the driver, the distant virtual image IM1 by the display light HK1. Is arranged on the lower side, and the near-virtual image IM2 by the display light HK2 is arranged on the upper side. Further, due to the power of the third optical mirror 17c and the difference in the optical path lengths passing through the first and third optical mirrors 17a and 17c, there is a sufficient difference in projection distance between the far virtual image IM1 and the near virtual image IM2. It will be realized.

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 vehicle 2, the hyperopia region (first projection region) FS is set at a distance below the front horizontal direction and close to the road surface RS, and driving is performed. The person recognizes the far-sighted image IM1 in the hyperopic region FS. Further, when viewed from the driver's seat 6 of the vehicle 2, the myopia region (second projection region) NS is set at a short distance above the horizontal direction of the front surface and away from the road surface RS. FIG. 4 shows a specific example of the arrangement relationship between the far virtual image IM1 and the near virtual image IM2 as seen from the driver's seat 6. The arrangement and size of the hyperopia region FS and the myopia region NS shown in FIG. 3 and the like are merely examples, and the hyperopia region FS and the myopia region NS can be appropriately changed according to the application and specifications of the vehicle 2.

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 device 100, and the HUD device 100 includes the drawing unit 10 and the display screen 20 shown in FIG. 1 as a part thereof. Hereinafter, the drawing unit 10 and the display screen 20 are collectively referred to as an image display device 200. The image display device 200 includes a display device 30, a display drive unit 18, and the like.

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 HUD device 100 includes an environment monitoring unit 72 and a main control device 90 in addition to the image display device 200.

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 environment monitoring unit 72 includes an object detection unit that detects an object existing in the detection area, and objects moving objects and people existing near the front, specifically, automobiles, bicycles, pedestrians, road accessories, and the like. It has a three-dimensional measuring instrument that identifies as and extracts three-dimensional position information of an object. The environment monitoring unit (object detection unit) 72 includes an external camera 72a, an external image processing unit 72b, and a determination unit 72c as three-dimensional measuring instruments. The external camera 72a enables the acquisition of an external image in the visible or infrared region. The external camera 72a is installed at an appropriate position inside and outside the vehicle 2, and captures a detection area in front of the driver or the windshield 8 as an external image. The external image processing unit 72b performs various image processing such as brightness correction on the external image captured by the external camera 72a to facilitate the processing by the determination unit 72c. The determination unit 72c detects the presence or absence of objects such as automobiles, bicycles, pedestrians, and road accessories by extracting or cutting out the object image from the external image that has passed through the external image processing unit 72b, and is attached to the external image. The spatial position of the object in front of the vehicle 2 is calculated from the depth information to be processed and stored in the storage unit 72m as three-dimensional position information. The storage unit 72m of the determination unit 72c stores software that enables the extraction of the object image from the external image, and the software required from the storage unit 72m during the operation of extracting the object image from the external image. The data is read. The determination unit 72c can detect what the object corresponding to the object element is, for example, from the shape, size, color, etc. of each object element in the obtained image. The judgment criteria at that time include a method of performing pattern matching with pre-registered information and detecting what the object is from the degree of matching. Further, from the viewpoint of increasing the processing speed, it is also possible to detect a lane from an image and detect an object from the above-mentioned shape, size, color, etc. of a target or an object element in the lane.

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 display drive unit 18 operates the display device 30 under the control of the main control device 90 to independently display the far virtual image IM1 and the near virtual image IM2 behind the display screen 20.

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 main control device 90 has a role of harmonizing the operations of the image display device 200, the environment monitoring unit 72, and the like. The main control device 90 adjusts the display content of the distant virtual image IM1 projected by the display device 30 so as to correspond to the spatial position of the object detected by the environment monitoring unit 72. That is, the main control device 90 generates an image that is the source of the virtual images IM1 and IM2 to be displayed on the image display device 200 from the object information received from the environment monitoring unit 72. Specifically, the main control device 90 superimposes the distant virtual image IM1 on the external world image to perform AR (Augmented Reality) display in which information is added to the external world image. Further, the main control device 90 displays information including a warning display related to driving by displaying the near virtual image IM2 regardless of the outside world image. The warning display includes, but is not limited to, lane protrusion, meandering driving, etc., and can include speed information and information on the driving environment.

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 HUD device 100 obtains information from various sensors attached to the vehicle 2. For example, the HUD device 100 obtains information such as a moving speed and a traveling position from the vehicle 2.

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 HUD device 100. The AR display image FI1 displayed as the distant virtual image IM1 is, for example, a sign such as a frame frame HW located around the car, a bicycle, a pedestrian, or other object OB existing behind the display screen 20. can do. The AR display image FI1 shows a case where a risk factor is lurking in front. Such a display can alert the driver to automobiles, bicycles, pedestrians and other objects in the vicinity.

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 HUD device 100. The warning display image FI2 displayed as the near virtual image IM2 includes, for example, lane protrusion marks M21 and M22 and a meandering mark M31 around the mark M1 indicating the own vehicle. As shown in FIG. 7B, when the vehicle 2 is traveling on the road RO at a predetermined speed or higher and the vehicle 2 moves to the right beyond the center line CL, the mark M1 indicating the own vehicle is displayed. It lights up and the lane protrusion mark M21 on the right side blinks. Although not shown, when the vehicle 2 is traveling on the road RO at a predetermined speed or higher and the vehicle 2 moves to the left beyond the side line SL, the mark M1 indicating the own vehicle lights up. , The left lane protrusion mark M22 blinks. Further, when the vehicle 2 is traveling on the road RO at a predetermined speed or higher and the vehicle body is swaying and meandering, the mark M1 indicating the own vehicle lights up and the lower meandering mark M31 blinks. Since the near virtual image IM2 is displayed in front of the driver at a short distance, it is possible to avoid being confused with the far virtual image IM1 or the AR display image FI1 and exert a strong alerting force.

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 display device 100 according to the above embodiment, since the display element 31 is common to form the image that is the source of the near virtual image IM2 and the far virtual image IM1, the near virtual image IM2 and the far virtual image IM1 are avoided while avoiding cost increase. Can be formed. At this time, the third optical mirror 17c adjacent to the display element 31 can be easily accommodated in the space required in the configuration of a conventional general head-up display device, and the increase in size can be avoided. In addition, by setting urgent warning information such as lane protrusion and meandering driving as the near virtual image IM2, it is possible to distinguish it from the far virtual image IM1 which generally has a high possibility of displaying risk factors, and the visibility for the driver can be improved. Can be enhanced. If you set the sound to be emitted at the same time when displaying urgent warning information, it is effective even when you are driving asleep or looking aside.

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 display element 31 and an image can be projected on the diffusion screen. In this case, a projection optical system that projects the image on the display element onto the diffusion screen is required. Further, the display element that forms an image is not limited to a transmissive display panel such as an LCD, but may be a reflective display panel such as LCOS or DMD.

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 optical mirror 17a can be driven along a substantially normal direction of the optical surface OS1. In order to shift and move the first optical mirror 17a substantially along the direction of the normal line NO, a mirror drive unit 118 interlocking with the display drive unit 18 is provided along with the first optical mirror 17a. When the first optical mirror 17a is moved substantially along the normal NO direction in this way, the projection distance of the distant virtual image IM1 whose main purpose is AR display can be changed, and the focus of the eye according to the speed of the moving body. Since it becomes possible to display a virtual image at a position or at the exact position where an obstacle exists, it works more effectively as a means for transmitting information to the driver or the driver.

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 HUD device 100 shown in FIG. In this case, it has the same structure as the HUD device 100 shown in FIG. 1 as a whole, but the third optical mirror 117c has a free curved surface. In this case, the near virtual image IM2 formed by the display light HK2 passing through the three optical mirrors 117c can be made high resolution.

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)

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、
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.
前記第1光学ミラーの面積は、前記第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、前記第1光学ミラーの面積よりも小さいことを特徴とする請求項1に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 The head according to claim 1, wherein 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 smaller than the area of the first optical mirror. Up-display device. 前記第1光学ミラーと前記第2光学ミラーとは、自由曲面を有することを特徴とする請求項1及び2のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 The head-up display device according to any one of claims 1 and 2, wherein the first optical mirror and the second optical mirror have a free curved surface. 前記第3光学ミラーは、平面であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 The head-up display device according to any one of claims 1 to 3, wherein the third optical mirror is a flat surface. 前記第3光学ミラーは、自由曲面を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 The head-up display device according to any one of claims 1 to 3, wherein the third optical mirror has a free curved surface. 前記表示素子は、矩形の表示領域を有し、前記第3光学ミラーは、光軸に垂直な基準軸が前記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とを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 The display element has a rectangular display area, and the third optical mirror is characterized in that a reference axis perpendicular to the optical axis extends parallel to the long side direction of the display element. The head-up display device according to any one of claims 1 to 5. 前記第3光学ミラーは、前記近虚像を形成する光路上に配置され、前記第1光学ミラーは、前記遠虚像を形成する光路上に配置されることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 Any of claims 1 to 6, wherein the third optical mirror is arranged on an optical path forming the near virtual image, and the first optical mirror is arranged on an optical path forming the far virtual image. The head-up display device according to item 1. 前記第2光学ミラーにおいて、前記遠虚像を形成する光が入射する第1入射領域と、前記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ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 In the second optical mirror, at least a part of the first incident region in which the light forming the far virtual image is incident and the second incident region in which the light forming the near virtual image is incident are overlapped. The head-up display device according to any one of claims 1 to 7. 前記第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とを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 The head-up display device according to any one of claims 1 to 8, wherein the first optical mirror can be driven in a substantially normal direction of the optical surface thereof.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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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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