JP6269463B2 - Image display device and image display adjustment method - Google Patents
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Description
本発明は、画像表示装置および画像表示調整方法に関する。 The present invention relates to an image display device and an image display adjustment method.
レーザー光をＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ミラーに反射させることにより走査させ、画像を投映するレーザスキャン方式の画像表示装置が知られている。また、この画像表示装置を、自動車のウィンドシールドやコンバイナに投映することにより、ユーザに虚像を提示するヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：Head Up Display）も知られている。 2. Description of the Related Art There is known a laser scan type image display device that scans laser light by reflecting it on a micro electro mechanical system (MEMS) mirror and projects an image. In addition, a head up display (HUD) that presents a virtual image to a user by projecting the image display device on a windshield or a combiner of an automobile is also known.
特許文献１には、ＨＵＤに用いられるレーザ光を、筐体内の不可視位置へのレーザ照射状態で検出し、レーザ光の出力値を調整する技術が開示されている。
レーザ光の出力値を調整するために、レーザ光の出力値調整用のレーザ光を画像が描画される範囲に漏れないように筐体等で遮蔽して照射する場合であっても、筐体内で反射したレーザ光が迷光として散乱し、描画画像に影響することがある。例えば、画像表示装置を車両に搭載するＨＵＤとして用いる場合、夜間など周辺光量が少ない環境で画像を描画すると、迷光の影響が目立つ場合がある。 Even when the laser beam for adjusting the output value of the laser beam is irradiated with the laser beam for adjusting the output value of the laser beam shielded with a housing or the like so as not to leak into the image drawing range. The laser beam reflected by may be scattered as stray light and affect the drawn image. For example, when the image display device is used as a HUD mounted on a vehicle, the influence of stray light may be noticeable when an image is drawn in an environment with a small amount of peripheral light such as at night.
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、描画される画像に対する迷光の影響をユーザが気付きにくく、高品位なＨＵＤ表示を提示することができる、画像表示装置および画像表示調整方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and it is difficult for the user to notice the influence of stray light on a drawn image, and an image display device and an image that can present a high-quality HUD display. An object is to provide a display adjustment method.
上記目的を達成するために、本発明に係る画像表示装置（１００、１０１）は、レーザ光源部（１６４）、前記レーザ光源部（１６４）が出力したレーザ光を反射させて走査する走査ミラー部（１７０）、入力された表示画像データにおける注視度の高い範囲を検出する注視範囲検出部（１４５）、入力された表示画像データに基づき、前記走査ミラー部（１７０）の走査範囲より狭い範囲において前記表示画像が描画されるように、前記レーザ光源部（１６４）を制御する描画制御部（１３２）、前記走査ミラー部（１７０）の走査範囲における前記表示画像が描画される範囲外であり、且つ前記注視範囲検出部（１４５）が検出した注視度の高い範囲から離間した位置に、レーザ光の出力を調整するためのレーザ光が出力されるように、前記レーザ光源部（１６４）を制御する出力調整制御部（１３４）、を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an image display device (100, 101) according to the present invention includes a laser light source unit (164) and a scanning mirror unit that reflects and scans the laser beam output from the laser light source unit (164). (170), a gaze range detection unit (145) for detecting a high gaze range in the input display image data, and in a range narrower than the scan range of the scanning mirror unit (170) based on the input display image data A drawing control unit (132) for controlling the laser light source unit (164) so that the display image is drawn, and the display image in a scanning range of the scanning mirror unit (170) is outside the range to be drawn; In addition, a laser beam for adjusting the output of the laser beam is output to a position separated from the high gaze range detected by the gaze range detection unit (145). Output adjustment control unit that controls the serial laser light source unit (164) (134), characterized in that it comprises a.
また、本発明に係る画像表示調整方法は、入力された表示画像データにおける注視度の高い範囲を検出する注視範囲検出ステップ、入力された表示画像データに基づき、レーザ光源部が出力したレーザ光を反射させて走査する走査ミラー部の走査範囲より狭い範囲において前記表示画像が描画されるように、前記レーザ光源部を制御する描画制御ステップ、前記描画制御ステップによって表示画像が描画される範囲外であり、且つ前記注視範囲検出ステップにおいて検出された注視度の高い範囲から離間した位置に、レーザ光の出力を調整するためのレーザ光が出力されるように、前記レーザ光源部を制御する出力調整制御ステップ、を備えることを特徴とする。 The image display adjustment method according to the present invention includes a gaze range detection step for detecting a high gaze degree range in the input display image data, and the laser light output from the laser light source unit based on the input display image data. The drawing control step for controlling the laser light source unit so that the display image is drawn in a range narrower than the scanning range of the scanning mirror unit that reflects and scans, outside the range in which the display image is drawn by the drawing control step Output adjustment for controlling the laser light source unit so that the laser beam for adjusting the output of the laser beam is output to a position separated from the high gaze degree range detected in the gaze range detection step. A control step.
本発明によれば、描画される画像に対する迷光の影響をユーザが気付きにくく、高品位なＨＵＤ表示を提示することができる、画像表示装置および画像表示調整方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an image display device and an image display adjustment method capable of presenting a high-quality HUD display that is difficult for the user to notice the influence of stray light on a rendered image.
以下、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態である画像表示装置１００の構成を示すブロック図である。画像表示装置１００は、具体的にはヘッドアップディスプレイ装置であり、主に車両に搭載され、ユーザである運転者等に各種情報を虚像として提示する。
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an
画像表示装置１００が、ヘッドアップディスプレイ装置として用いられる場合は、虚像として提示される画像として、経路案内を目的とした画像や、警告を目的とした画像、さらには、コンテンツ再生に基づく画像や、各種ＵＩ（User Interface）に関する画像などである。また、これらの画像は、静止画または動画を問わない。
When the
画像表示装置１００は、制御部１１０、ＤＤＲ（Double Data Rate）メモリ１５０、フラッシュメモリ１５２、マイコン１５４、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）１５６、レーザドライバ１６０、レーザダイオード１６２、走査ミラー部１７０、スキャナドライバ１７３および測定部１８０を備える。
The
制御部１１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）およびＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等によって構成される。制御部１１０は、フラッシュメモリ１５２やＥＥＰＲＯＭ１５６などに記憶されたプログラムを動作させ、各種処理を行う。制御部１１０は、プログラムによって動作する機能として、画像処理部１２０、レーザ光制御部１３０、走査制御部１４０および注視範囲検出部１４５を備える。また、制御部１１０は、表示画像データが入力される。
The
ＤＤＲメモリ１５０は、画像処理部１２０に入力される画像データを一時的に保存するフレームバッファである。ＤＤＲメモリ１５０は、ＤＤＲ２やＤＤＲ３、その他のＳＤＲＡＭであってもよい。
The DDR
フラッシュメモリ１５２は、画像処理部１２０や注視範囲検出部１４５の動作に必要なデータやプログラムなどを記憶する不揮発性記憶部である。
The
マイコン１５４は、走査制御部１４０に、スキャナドライバ１７３を動作させるための駆動信号を生成させる。ＥＥＰＲＯＭ１５６は、走査制御部１４０の動作に必要なデータやプログラムなどを記憶する不揮発性記憶部である。
The
画像処理部１２０は、ＤＤＲメモリ１５０から入力された画像データを、レーザ光制御部１３０が画像データに基づいたレーザ光の駆動が可能となるよう、所定のドットクロックに合わせて、レーザ光制御部１３０および走査制御部１４０に出力する。
The
レーザ光制御部１３０は、ＤＤＲメモリ１５０から入力された画像データに基づき、レーザダイオード１６２から適切にレーザ光が出力されるように、レーザドライバ１６０を制御する。レーザ光制御部１３０は、その機能に基づき、描画制御部１３２および出力調整制御部１３４を備える。
Based on the image data input from the DDR
描画制御部１３２は、ＤＤＲメモリ１５０から入力された画像データに基づき、適切なタイミングおよび適切な出力値でレーザ光が出力されるように、レーザドライバ１６０を制御する。具体的には、画像データに基づく画像が描画されるように、レーザドライバ１６０によるレーザダイオード１６２各々のオン・オフ、およびレーザ出力値の制御を行う。また、描画制御部１３２は、後述する走査ミラー部１７０の走査範囲２００より狭い範囲において表示画像が描画されるように、レーザドライバ１６０を制御する。
The
出力調整制御部１３４は、レーザダイオード１６２が出力するレーザ光の出力値調整（以下、ＡＰＣ：Auto Power Control）を実行する制御を行う。具体的には、出力調整制御部１３４は、走査ミラー部１７０の走査範囲２００における表示画像が描画される範囲外であるブランキングエリア２０４に、ＡＰＣ用のレーザ光を出力するように、レーザドライバ１６０を制御する。また、出力調整制御部１３４は、注視範囲検出部１４５が検出した注視度の高い範囲から最も離間した位置に、ＡＰＣ用のレーザ光を出力するように、レーザドライバ１６０を制御する。
The output
走査制御部１４０は、走査ミラー部１７０を構成する水平走査ミラー１７８および垂直走査ミラー１７９の各々の振れ角および走査周波数等の制御を行う。走査制御部１４０は、走査ミラー部１７０が所望の振れ角および周波数等を得られるように、駆動電圧の波形の生成を行い、スキャナドライバ１７３に供給する。
The
レーザドライバ１６０は、レーザ光制御部１３０の制御に基づき、レーザダイオード１６２を駆動する。具体的には、レーザ光制御部１３０の制御に基づく点灯タイミングおよび駆動電流でレーザダイオード１６２を駆動する。また、レーザドライバ１６０は、レーザダイオード１６２が複数のレーザダイオードで構成される場合は、各々のレーザダイオードを各々駆動する。
The
レーザダイオード１６２は、光源としてのレーザ光を出力する。レーザダイオード１６２は、赤色レーザダイオード１６２Ｒ、緑色レーザダイオード１６２Ｇ、青色レーザダイオード１６２Ｂにより構成されるが、他色のレーザ光を出力するレーザダイオードを加えてもよく、単一のレーザダイオードで構成されてもよい。
The
レーザ光源部１６４は、レーザドライバ１６０およびレーザダイオード１６２を含むモジュールであり、赤色レーザダイオード１６２Ｒ、緑色レーザダイオード１６２Ｇ、青色レーザダイオード１６２Ｂの各々から出力されたレーザ光を合成するために、各々の光路を導くミラー、および走査ミラー部１７０へレーザ光を導くためのミラーを備える。
The laser
レーザダイオード１６２から出力されるレーザ光は、レーザ光制御部１３０がレーザドライバ１６０を制御することにより、各レーザダイオードの駆動電流および駆動時間を制御され、様々な描画色や描画形態を提示することができる。
The laser light output from the
測定部１８０は、レーザダイオード１６２が出力したレーザ光の光量を測定するためのフォトダイオードである。レーザ光源部１６４および測定部１８０の構成を図２に示す。
The
図２は、レーザ光源部１６４に備えられる赤色レーザダイオード１６２Ｒ、緑色レーザダイオード１６２Ｇ、青色レーザダイオード１６２Ｂの各々のレーザ光を測定部１８０によって検出する構成を示す。測定部１８０は、レーザ光源部１６４の一部として構成されてもよい。
FIG. 2 shows a configuration in which the
レーザ光源部１６４には、レーザダイオード１６２の各々から出力されたレーザ光を、走査ミラー部１７０および測定部１８０の双方に導くためのダイクロイックミラー１０２を備える。
The laser
ダイクロイックミラー１０２Ｒは、赤色波長のレーザ光をほぼ１００％反射させる特性を有する。このため、ダイクロイックミラー１０２Ｒは、赤色レーザダイオード１６２Ｒが出力したレーザ光をほぼ１００％反射してダイクロイックミラー１０２Ｇへ導く。赤色レーザダイオード１６２Ｒは、ダイクロイックミラー１０２Ｒを用いずに直接ダイクロイックミラー１０２Ｇへレーザ光を出力させる配置であってもよい。
The
ダイクロイックミラー１０２Ｇは、赤色波長のレーザ光をほぼ１００％透過させるとともに、緑色波長のレーザ光をほぼ１００％反射させる特性を有する。このため、ダイクロイックミラー１０２Ｇは、赤色レーザダイオード１６２Ｒが出力したレーザ光をほぼ１００％透過してダイクロイックミラー１０２Ｂへ導くとともに、緑色レーザダイオード１６２Ｇが出力したレーザ光をほぼ１００％反射してダイクロイックミラー１０２Ｂへ導く。
The
ダイクロイックミラー１０２Ｂは、赤色波長のレーザ光および緑色波長のレーザ光を約９８％反射させて残りの約２％を透過させるとともに、青色波長のレーザ光を約９８％透過させ残りの約２％を反射させる特性を有する。このため、ダイクロイックミラー１０２Ｂは、赤色レーザダイオード１６２Ｒおよび緑色レーザダイオード１６２Ｇが出力したレーザ光を約９８％反射して走査ミラー部１７０へ導くとともに、赤色レーザダイオード１６２Ｒおよび緑色レーザダイオード１６２Ｇが出力したレーザ光の約２％を透過させ測定部１８０へ導く。また、ダイクロイックミラー１０２Ｂは、青色レーザダイオード１６２Ｂが出力したレーザ光を約９８％透過させて走査ミラー部１７０へ導くとともに、青色レーザダイオード１６２Ｂが出力したレーザ光の約２％を反射して測定部１８０へ導く。
The
このような構成により、レーザダイオード１６２が出力したレーザ光の約９８％は走査ミラー部１７０へ向い、残りの約２％は測定部１８０が受光し光量が検出される。測定部１８０に入射され検出されるレーザ光の光量は、各々のレーザダイオード１６２が出力したレーザ光の光量に比例しているため、測定部１８０は各々のレーザダイオード１６２の出力光量が測定できる。
With such a configuration, about 98% of the laser light output from the
図１に戻り、スキャナドライバ１７３は、走査制御部１４０の制御に基づき、走査ミラー部１７０を構成する走査ミラーを動作させる。本実施形態においては、走査ミラー部１７０として、水平走査ミラー１７８および垂直走査ミラー１７９を備えているため、スキャナドライバ１７３は、水平スキャナドライバ１７６および垂直スキャナドライバ１７７により構成される。
Returning to FIG. 1, the
水平スキャナドライバ１７６は、走査制御部１４０の制御により、水平走査ミラー１７８を所定の周波数で揺動させるための駆動電圧を、水平走査ミラー１７８に供給する。垂直スキャナドライバ１７７は、走査制御部１４０の制御により、垂直走査ミラー１７９を所定の周波数で揺動させるための駆動電圧を、垂直走査ミラー１７９に供給する。
The
走査ミラー部１７０は、所定の周波数で揺動しながら、レーザ光源部１６４から出力されたレーザ光を反射することにより、表示画像を描画させる。走査ミラー部１７０は、表示画像の横方向に対応する走査を行う水平走査ミラー１７８、および表示画像の縦方向に対応する走査を行う垂直走査ミラー１７９を備える。
The
水平走査ミラー１７８は、画像処理部１２０が供給した水平方向の駆動電圧に基づき、レーザ光源部１６４から出力されたレーザ光を、水平方向に走査する。水平走査ミラー１７８は、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板をエッチング等の処理を行うことにより形成されたＭＥＭＳミラー等である。また、水平走査ミラー１７８は、その構成に圧電素子を備え、水平スキャナドライバ１７６から供給される駆動電圧が圧電素子を駆動することにより、所定の周波数で揺動する。
The
垂直走査ミラー１７９は、画像処理部１２０が供給した垂直方向の駆動電圧に基づき、水平走査ミラー１７８が走査したレーザ光を、垂直方向に走査する。垂直走査ミラー１７９は、フレキシブル基板上に、シリコンミラーおよび駆動コイルを備える構成である。垂直走査ミラー１７９は、垂直スキャナドライバ１７７から供給される駆動電圧が駆動コイルに印加され、図示しない磁石の磁力によって、所定の周波数で揺動する。
The
また、水平走査ミラー１７８および垂直走査ミラー１７９は、その構成として圧電膜やホール素子等により、揺動角や周波数を検出する。走査制御部１４０は、これら検出された揺動角や周波数を取得し、走査制御にフィードバックさせる。
Further, the
上記説明においては、レーザ光源部１６４から出力されたレーザ光の光路を、水平走査ミラー１７８による走査後、水平走査ミラー１７８による走査としたが、水平走査ミラー１７８および水平走査ミラー１７８の走査順は逆であってもよい。
In the above description, the optical path of the laser beam output from the laser
水平走査ミラー１７８および垂直走査ミラー１７９の走査により、レーザ光を走査可能となる範囲を、走査範囲２００とする。また、走査範囲２００において、表示画像を描画するための範囲を、描画エリア２０２とし、走査範囲２００における描画エリア２０２以外の範囲を、ブランキングエリア２０４とする。
A range in which the laser beam can be scanned by scanning with the
注視範囲検出部１４５は、ＤＤＲメモリ１５０から入力された画像データに対して、注視度の高い範囲を検出する。具体的には、注視範囲検出部１４５は、画像データを区分し、区分毎の画像における構成要素毎に定義された注視度のパラメータを取得することにより、注視度の最も高い区分を検出する。また、注視範囲検出部１４５による注視範囲検出処理は、他の手法も可能であるため、詳細は後述する。
The gaze
次に、図３により、走査範囲２００における表示画像の描画について説明する。図３は、走査範囲を模式的に示した図である。走査範囲２００は、水平走査ミラー１７８および垂直走査ミラー１７９の揺動角により、レーザ光を走査可能な範囲である。レーザ光は、水平走査ミラー１７８および垂直走査ミラー１７９の揺動により、レーザ走査軌跡２０６のように、水平方向を左右に走査しながら垂直方向の走査を行う。図３は模式図であるため、レーザ走査軌跡２０６の走査数を少なく記載しているが、実際には、表示画像の１フレーム毎の解像度によって決められる。具体例としては、水平走査ミラー１７８の揺動により、１フレームの描画に対して、水平方向のレーザ走査軌跡２０６が２４０往復分、従って４８０本のレーザ走査軌跡２０６が走査される。また、垂直走査ミラー１７９の揺動は、１フレームの描画に対して上下方向１往復であるが、毎秒６０往復の走査を行うことにより、毎秒６０フレームの画像を描画する。
Next, drawing of a display image in the
描画エリア２０２は、走査範囲２００において、表示画像を描画するためにレーザ光が発光する範囲である。具体的には、描画エリア２０２の全面においてレーザ光が発光しているわけではなく、表示画像が描画エリア２０２に表示されるよう、表示画像の形状や色調に応じて、描画制御部１３２が、赤色レーザダイオード１６２Ｒ、緑色レーザダイオード１６２Ｇ、青色レーザダイオード１６２Ｂの各々の出力レベル、発光タイミングを制御している。
The
ブランキングエリア２０４は、表示画像の描画には用いられないが、ブランキングエリア２０４の所定の走査位置において、ＡＰＣのためのレーザ光が出力される。ＡＰＣのためにレーザ光が出力される所定の走査位置を、以下ＡＰＣエリア２０８とする。ＡＰＣエリア２０８の位置については、後述する。
The blanking
本発明の画像表示装置１００は、ヘッドアップディスプレイ等に用いられるため、描画エリア２０２のレーザ光は、ユーザに虚像を提示するため、ユーザに視認可能なように投映する必要がある。しかし、ＡＰＣエリア２０８が形成されるブランキングエリア２０４は、ユーザに視認されない構成とする必要がある。以下、図４および図５により、ブランキングエリア２０４においてレーザ光が出力されても、ユーザに視認されないための構造について説明する。
Since the
図４は、画像表示装置１００の光射出ユニット１９０と光射出ユニット１９０を囲う筐体３００、およびレーザ光の走査範囲の関係を模式的に示した図であり、上面図である。光射出ユニット１９０は、画像表示装置１００の内部に備えられているモジュールであり、レーザ光源部１６４および走査ミラー部１７０を各々モジュールとして備える。図４は、模式図であるため、走査ミラー部１７０から出力されたレーザ光が、直接投映面４００まで達するように記載されているが、実際には、図示しない平面ミラーを介して、レーザ光は投映面に達する構成となる。ここでいう投映面とは、中間像スクリーンである。
FIG. 4 is a top view schematically showing the relationship between the
筐体３００は、金属板等を用いて箱状に構成され、その内部に光射出ユニット１９０が配置されている。筐体３００は、走査ミラー部１７０によって走査されたレーザ光が出射する方向に、開口部３１０を備える。開口部３１０の形状は、図５に示すように矩形であり、開口部３１０の位置における描画エリア２０２の形状に一致またはほぼ一致する。
The
走査ミラー部１７０で走査されたレーザ光は、描画エリア２０２を走査するレーザ光のみが開口部３１０を通過して、投映面４００に達する。また、ブランキングエリア２０４を走査するレーザ光は、その進行方向に筐体３００が存在することにより遮光されるため投映面４００には到達しない。このため、ブランキングエリア２０４のいずれの位置においてレーザ光が出力されても、筐体３００によってレーザ光は遮光され、ユーザが視認できない構成となっている。しかし、上述したように、ブランキングエリア２０４において出力されたレーザ光は、筐体３００の開口部３１０に近い位置で反射する。このために、反射した迷光が開口部３１０を通過した描画エリア２０２の表示画像に影響してしまう。
Of the laser light scanned by the
次に、出力調整制御部１３４による、ＡＰＣ制御の動作について、図６から図１１により説明する。
Next, the operation of APC control by the output
図６は、画像表示装置１００による、ＡＰＣの動作を説明したフロー図である。先ず、出力調整制御部１３４は、ＡＰＣが実行されるタイミングであるか否かを判断する（ステップＳ１０）。ＡＰＣが実行されるタイミングは、任意である。具体的には、画像表示中における所定時間毎または所定フレーム毎に行う。例えば、６０秒毎や３６００フレーム毎などである。また、画像表示装置１００の起動時に行ってもよい。画像表示装置１００の起動時は、画像表示装置１００の利用環境の温度が低い場合など、ＡＰＣによる調整が最も必要とされるタイミングである。
FIG. 6 is a flowchart for explaining the operation of APC by the
ステップＳ１０において、ＡＰＣが実行されるタイミングではないと判断された場合（ステップＳ１０：Ｎｏ）、再度ステップＳ１０の判断を実行する。ＡＰＣが実行されるタイミングの設定によっては、ステップＳ１０がＮｏの判断の後、所定時間経過を判断するステップを含んでもよい。また、ＡＰＣが実行されるタイミングが、画像表示装置１００の起動後に設定されている場合は、ステップＳ１０の処理を省略し、画像表示装置１００の起動後に、ステップＳ１１以降を実行してもよい。
In step S10, when it is determined that it is not the timing for executing APC (step S10: No), the determination in step S10 is executed again. Depending on the setting of the timing at which APC is executed, a step of determining whether a predetermined time has elapsed after the determination of No in step S10 may be included. Further, when the timing at which APC is executed is set after the
ステップＳ１０において、ＡＰＣが実行されるタイミングであると判断された場合（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）、注視範囲検出部１４５は、ＡＰＣ実行タイミングに表示される表示画像を構成するフレーム画像（ｎ番目のフレーム画像）に基づき、注視度の高い範囲を検出する（ステップＳ１１）。
If it is determined in step S10 that it is time to execute APC (step S10: Yes), the gaze
ここで、ステップＳ１１の処理例を図７から図１０を用いて説明する。図７は、ステップＳ１１における注視度の高い範囲の検出処理例のフロー図である。 Here, a processing example of step S11 will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a flowchart of a detection process example of a range with a high gaze degree in step S11.
図７において、注視範囲検出部１４５は、ステップＳ１０においてＡＰＣを実行するタイミングとなった直後のフレーム画像を取得し、所定の分割エリアに分割する（ステップＳ１１０）。ステップＳ１１０の処理における分割エリアは、予め定められた分割形態であるが、表示画像の内容によっては、適宜分割形態を変化させてもよい。
In FIG. 7, the gaze
図８は、ステップＳ１１の処理を説明するための具体的な表示形態例である。図８に例示した表示画像５００は、経路案内結果に基づき指針となる地点名などを示す文字表示部５０２、指針となる地点における移動方向などを矢印などの記号として示す矢印表示部５０４、指針となる地点を含む進行方向などを地図画像に重畳させて示す地図表示部５０６から構成される。注視範囲検出部１４５は、このような表示画像５００を構成する表示区分を、分割エリアとして分割する。したがって、図８における表示画像５００は、文字表示部５０２、矢印表示部５０４、および地図表示部５０６に分割される。
FIG. 8 is a specific display form example for explaining the processing in step S11. The
ステップＳ１１０の処理後、注視範囲検出部１４５は、ステップＳ１１０の処理によって分割された分割エリア毎の画像に対し、分割エリア毎の画像に含まれる構成要素毎に定義された注視度パラメータを取得する（ステップＳ１１１）。本実施形態における注視度パラメータとは、画像の構成要素毎に、ユーザが視認することの重要性や視認性などに基づき、予め定義されたパラメータである。
After the process of step S110, the gaze
ステップＳ１１１において取得される注視度パラメータは、図８に示す表示形態例のように、表示画像５００が複数の区画によって構成されている場合は、複数の区画毎に注視度パラメータが設定されている。注視度パラメータは、一例として区画毎の表示内容に対する重要性または視認容易性に基づき設定される。
As for the gaze degree parameter acquired in step S111, when the
注視度パラメータを表示内容の重要性に基づき設定する理由としては、重要性の高い情報は、ユーザが注視する頻度が高くユーザの視線が集中しやすい範囲である。このため、重要性の高い情報を示す範囲を注視度の高い範囲とし、注視度の高い範囲から離間した位置にＡＰＣエリアを設定することで、ユーザはＡＰＣ光の迷光に気付きにくくなる。 The reason why the gaze degree parameter is set based on the importance of the display content is that the highly important information is a range in which the user gazes frequently and the user's line of sight is easily concentrated. For this reason, the range which shows highly important information is made into the range with a high gaze degree, and a user becomes difficult to notice the stray light of APC light by setting an APC area in the position away from the range with a high gaze degree.
また、注視度パラメータを表示内容の視認性に基づき設定する理由としては、視認性の良い情報は、ユーザが情報の認識に要する時間が短く、表示される内容の表示面積や煩雑さが増すことで、ユーザが情報の認識に要する時間が長くなり、ユーザの視線が集中しやすくなる。このため、情報の認識に時間を要する範囲を注視度の高い範囲とし、注視度の高い範囲から離間した位置にＡＰＣエリアを設定することで、ユーザはＡＰＣ光の迷光に気付きにくくなる。 In addition, the reason for setting the gaze degree parameter based on the visibility of the display content is that information with good visibility requires a short time for the user to recognize the information, and the display area and complexity of the displayed content increase. Thus, it takes a long time for the user to recognize information, and the user's line of sight tends to concentrate. For this reason, the range which requires time for information recognition is set as a high gaze degree range, and the APC area is set at a position separated from the high gaze degree range, thereby making it difficult for the user to notice the stray light of the APC light.
注視度パラメータの設定は、表示内容の重要度や視認性に限らず、他の要素をパラメータとして用いてもよい。また、複数の要素を組み合わせたパラメータを用いてもよい。また、注視度のパラメータを。後述する実施例においては一例として「高」「中」「低」、「３」「２」「１」のように、レベルを示す文字や数値して表したが、他の形態としてて示してもよく、段階も３段階に限定されない。 The setting of the gaze degree parameter is not limited to the importance and visibility of the display content, and other elements may be used as parameters. A parameter combining a plurality of elements may be used. Also, gaze degree parameters. In the embodiments to be described later, as an example, “high”, “medium”, “low”, “3”, “2”, and “1” are represented by letters and numerical values indicating levels, but are shown as other forms. The stage is not limited to three stages.
次に、図８に示す表示画像５００を用いて、表示内容の重要性に基づいた注視度パラメータの設定例について説明する。図８における表示画像５００の例においては、矢印表示部５０４に示す情報は、表示されている時点で運転者であるユーザに最も伝える必要のある情報であるため、注視度「高」または「３」と設定される。また、地図表示部５０６に示す情報は、矢印表示部５０４に示す情報の周辺情報も含む詳細情報であるため、矢印表示部５０４よりは重要性は低いが、交差点を中心に周辺状況を把握するために必用な情報であるため、注視度「中」または「２」と設定される。さらに、文字表示部５０２に示す情報は、矢印表示部５０４に示す情報および地図表示部５０６に示す情報を補足する情報であるため、矢印表示部５０４および地図表示部５０６よりは重要性が低く、注視度「低」または「１」と設定される。
Next, a setting example of the gaze degree parameter based on the importance of the display content will be described using the
同様に、図８に示す表示画像５００を用いて、表示内容の視認性に基づいた注視度パラメータの設定例について説明する。図８における表示画像５００の例においては、運転者であるユーザが運転中にヘッドアップディスプレイによる虚像として提示される表示画像５００を目視した場合、矢印表示部５０４に示す情報は、情報が表示される面積が大きく、表示される情報量が少ないため、ユーザは短時間の目視で表示内容を視認できるため、注視度「低」または「１」と設定される。また、文字表示部５０２に示す情報は、情報が表示される面積が小さく、表示内容の煩雑さは少ないが文字情報であるために、ユーザは矢印表示部５０４に示す情報より情報の認識に時間を要するため、注視度「中」または「２」と設定される。さらに、地図表示部５０６に示す情報は、表示面積は大きいが情報量が多く表示内容が煩雑であるため、ユーザは矢印表示部５０４に示す情報および文字表示部５０２に示す情報より情報の認識にさらに時間を要するため、注視度「高」または「３」設定される。
Similarly, a setting example of the gaze degree parameter based on the visibility of the display content will be described using the
さらに、図８に示す表示画像５００を用いて、表示内容の重要性および視認性を組み合わせた注視度パラメータの設定例について説明する。矢印表示部５０４は、重要性による注視度「３」、視認性による注視度「１」であるため、加算すると注視度「４」となる。同様に加算された注視度は、地図表示部５０６は注視度「５」、文字表示部５０２は注視度「３」となる。
Furthermore, a setting example of a gaze degree parameter that combines the importance of display contents and visibility will be described using a
注視度パラメータを設定する要素の他の例としては、例えば、分割エリア毎の表示情報密度を用いてもよい。この場合、表示情報密度が高いほど注視度が高く設定される。また、他の例としては、表示される情報の単位時間当たりの動きの頻度や動きの大きさを用いてもよい。この場合、情報の動きの頻度や大きさが大きいほど注視度が高く設定される。また、１つの分割エリアに複数の構成要素を含む場合は、構成要素毎に注視度を求め、分割エリア毎の平均値や総和を、その分割エリアの注視度としてもよい。 As another example of the element for setting the gaze degree parameter, for example, the display information density for each divided area may be used. In this case, the gaze degree is set higher as the display information density is higher. As another example, the frequency of movement and the magnitude of movement per unit time of displayed information may be used. In this case, the gaze degree is set higher as the frequency and magnitude of information movement are larger. Further, when a plurality of components are included in one divided area, a gaze degree is obtained for each component, and an average value or a sum total for each divided area may be used as the gaze degree of the divided area.
同様に、ステップＳ１１の処理例として、複数フレーム分の画像を分割エリア毎に参照し、複数フレーム間で動きの大きい分割エリアを注視度が高い分割エリアとし、動きの少ない分割エリアを注視度が低い分割エリアとする処理形態も適用可能である。 Similarly, as an example of processing in step S11, images for a plurality of frames are referred to for each divided area, a divided area with a large movement between the plurality of frames is set as a divided area with a high gaze degree, and a divided area with a small movement has a gaze degree A processing form with a low divided area is also applicable.
また、注視範囲検出部１４５による画像の分割は、図８に示したように表示区画毎の分割に限らない。注視範囲検出部１４５による画像の分割は、例えば、９分割など予め定められた分割サイズによる分割であってもよい。図９の例においては、表示画像５１０を、分割エリア５１１ａ〜分割エリア５１１ｉの９区画に分割した例である。この場合、９区画のうち、分割エリア５１１ａ〜分割エリア５１１ｈに対して、注視度パラメータを取得する。
Further, the division of the image by the gaze
次に、注視範囲検出部１４５は、ステップＳ１１１の処理において取得した注視度パラメータの最も高い分割エリアを求め、注視度パラメータの最も高い分割エリアから最も離間したＡＰＣエリアを特定する（ステップＳ１１２）。ここでいう最も離間したＡＰＣエリアとは、注視度パラメータの最も高い分割エリアから線対称または点対称の位置にある分割エリアの近傍に位置するＡＰＣエリアが設定されることが適切である。
Next, the gaze
図１０は、ブランキングエリア２０４において設定される複数のＡＰＣエリア２０８の配置例を示した図である。図１０の例においては、ブランキングエリア２０４において、表示画像が描画される描画エリア２０２の周辺に複数のＡＰＣエリア２０８が設定されている。この場合、図８に例示した地図表示部５０６が描画される位置から最も離間したＡＰＣエリア２０８ｆが、レーザ光の出力を調整するために用いるＡＰＣエリアとして設定される。地図表示部５０６から最も離間したＡＰＣエリア２０８の判断処理例としては、地図表示部５０６の中心点となる座標を求め、地図表示部５０６の中心点と、図１０に示した複数のＡＰＣエリアを示す各々の座標との距離に基づき判断するが、手法は特に限定しない。
FIG. 10 is a diagram showing an arrangement example of a plurality of APC areas 208 set in the
また、注視度パラメータの高い複数の分割エリアが存在する場合は、注視度パラメータの高い複数の分割エリアによる重心位置などを基準とし、その基準点から最も離間したＡＰＣエリアを、レーザ光の出力を調整するために用いるＡＰＣエリアとして設定するようにしてもよい。 In addition, when there are a plurality of divided areas having a high gaze degree parameter, the position of the center of gravity of the plurality of divided areas having a high gaze degree parameter is used as a reference, and the APC area farthest from the reference point is output from the laser beam. You may make it set as an APC area used in order to adjust.
ＡＰＣエリア２０８の位置は、予め複数のＡＰＣエリア２０８の位置が設定されており、ステップＳ１１２の処理により、複数のＡＰＣエリア２０８から選択することとして説明したが、ＡＰＣエリアの位置を予め設定せず、適宜適切な位置にＡＰＣエリア２０８が設定されるようにしてもよい。 As the position of the APC area 208, the positions of the plurality of APC areas 208 are set in advance, and it has been described that the selection is made from the plurality of APC areas 208 by the process of step S112. However, the position of the APC area 208 is not set in advance. The APC area 208 may be set at an appropriate position as appropriate.
ステップＳ１１２の処理を図８に例示した表示画像５００に適用した場合、注視度パラメータが「高」である地図表示部５０６から最も離間したＡＰＣエリアとして、ＡＰＣエリア２０８ｆが特定される。
When the process of step S112 is applied to the
図６に戻り、ステップＳ１１の処理において注視範囲検出部１４５により特定されたＡＰＣエリアを、出力調整制御部１３４は、レーザ光の出力を調整するためのＡＰＣエリアとして確定し（ステップＳ１２）、ここで確定されたＡＰＣエリアを用いてＡＰＣ処理を実行する（ステップＳ１３）。
Returning to FIG. 6, the output
ここで、ステップＳ１３の処理例を図１１を用いて説明する。図１１は、ステップＳ１３におけるＡＰＣ処理例のフロー図である。 Here, a processing example of step S13 will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a flowchart of an example of APC processing in step S13.
先ず、出力調整制御部１３４は、ＡＰＣエリアが特定されたｎ番目のフレーム画像を走査する際に、特定されたＡＰＣエリアにおいて、赤色レーザダイオード１６２Ｒがレーザ光を出力するよう、レーザドライバ１６０を制御する（ステップＳ１３０）。
First, when scanning the nth frame image in which the APC area is specified, the output
ステップＳ１３０において出力された赤色レーザダイオード１６２Ｒのレーザ光を、測定部１８０が測定し、その測定値を出力調整制御部１３４が取得する（ステップＳ１３１）。
The
ステップＳ１３０およびステップＳ１３１の処理と同様に、緑色レーザダイオード１６２Ｇの測定値を、ｎ＋１番目のフレーム画像を走査する際に取得する（ステップＳ１３２、ステップＳ１３３）。同様に、青色レーザダイオード１６２Ｂの測定値を、ｎ＋２番目のフレーム画像を走査する際に取得する（ステップＳ１３４、ステップＳ１３５）。各色のレーザダイオードの測定順は、任意である。
Similar to the processing of step S130 and step S131, the measured value of the
ステップＳ１３０からステップＳ１３５までの処理において、各色のレーザダイオードの測定値を取得した後、出力調整制御部１３４は、測定値に基づいて各色のレーザダイオードが適切な光量で発光する駆動電流で駆動されるように、レーザドライバ１６０を制御する。
In the processing from step S130 to step S135, after obtaining the measurement values of the laser diodes of each color, the output
次に、本発明の第２の実施形態について、図１２から図１５を用いて説明する。第２の実施形態の説明においては、第１の実施形態と共通する説明を省略する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the description of the second embodiment, the description common to the first embodiment is omitted.
図１２は、本発明の第２の実施形態である画像表示装置１０１の構成を示すブロック図である。第１の実施形態における画像表示装置１００との差異は、視線検出部１４８が付加されていることである。
FIG. 12 is a block diagram showing the configuration of the
視線検出部１４８は、カメラ等を用いてユーザの顔が位置する範囲を撮影した画像の画像処理を行い、基準点に対する虹彩位置に基づき、ユーザが見ている方向を特定するものであり、既存の手法および既存の装置が適用可能である。
The line-of-
注視範囲検出部１４５は、視線検出部１４８からの信号に基づき、描画中の画像に対してユーザがどの位置を注視しているかの情報を取得して、注視度の高い範囲を検出する。
The gaze
図１３は、画像表示装置１０１が、車両において用いられるＨＵＤとして用いられる場合の配置を概念的に示した上方図である。ユーザ６００の前方に、視線検出部１４８を構成するカメラが配置されており、ユーザの視線方向を検出する。また、ユーザの前方に位置するウィンドシールド７２０には、画像表示装置１０１を含み、ユーザ６００に虚像を提示するＨＵＤ投映装置７００によって表示画像が投映され、ユーザ６００は、ウィンドシールド７２０に投映された表示画像を、虚像７１０として認識する。ウィンドシールド７２０は、コンバイナであってもよい。
FIG. 13 is an upper view conceptually showing an arrangement when the
この場合、ＨＵＤ投映装置７００における表示画像を投映するための光路長などによって、ユーザ６００から見た虚像のサイズおよび距離が定義される。具体的には、ユーザ６００の前方５ｍに画像サイズが２０インチの虚像などとして表現される。
In this case, the size and distance of the virtual image viewed from the
視線検出部１４８は、ユーザ６００の視野範囲における視線検出可能な範囲δにおいて、ユーザ６００が見ている方向を検出することができる。注視範囲検出部１４５は、視線検出部１４８が検出した視線方向に加えて、ユーザ６００の位置から虚像７１０までの位置関係に基づき、虚像７１０におけるユーザ６００の注視範囲を求めることができる。図１３は、上面図として記載したが、図１３に示したユーザから見た左右方向における注視範囲の検出に加えて、ユーザから見た上下方向の注視範囲も検出する。
The line-of-
図１３において、ユーザ６００の視線がδ１の範囲にあることが多いと視線検出部１４８が検出した場合、注視範囲検出部１４５は、虚像７１０の左側を注視度の高い範囲として検出する。同様に、ユーザ６００の視線がδ２の範囲にあることが多いと視線検出部１４８が検出した場合、注視範囲検出部１４５は、虚像７１０の右側を注視度の高い範囲として検出する。ユーザから見た上下方向の注視範囲についても同様の処理を行う。
In FIG. 13, when the
本実施形態における分割エリアは、視線検出部１４８の検出精度に基づく分割形態が予め設定される。例えば、図１３に示すように、ユーザから見た左右方向の注視範囲の検出精度が、虚像７１０の右側および左側を注視していることを判別する精度であり、同様にユーザから見た上下方向の注視範囲の検出精度が、虚像７１０の上側および下側を注視していることを判別する精度である場合は、表示画像を４分割するような分割エリアが設定される。当然、視線検出部１４８の検出精度がさらに詳細であれば、さらに多分割してもよい。
The division area in the present embodiment is preset with a division form based on the detection accuracy of the line-of-
画像表示装置１０１による画像表示調整方法は、第１の実施形態と同様であり、ステップＳ１１の処理内容が異なる。ステップＳ１１における注視度の高い範囲の検出処理例を図１４により説明する。
The image display adjustment method by the
先ず、視線検出部１４８は、虚像として提示している表示画像の表示中に、ユーザ６００の視線を検出する（ステップＳ２１０）。ここで検出される視線は、表示画像が所定時間表示されている間の視線である。
First, the line-of-
次に、注視範囲検出部１４５は、視線検出部１４８が検出した所定時間内の視線において、最も注視されている視線の方向および、予め設定されているユーザ６００と虚像との位置関係に基づいて注視範囲を検出し、注視範囲に該当する分割エリアから最も離間したＡＰＣエリアを特定する（ステップＳ２１１）。
Next, the gaze
図１５に、表示画像を４分割した場合の分割エリアに対応するＡＰＣエリアの例を示す。図１５においては、分割される表示画像を、表示画像が描画される描画エリア２０２に置き換えて示している。ステップＳ２１１の処理において設定されるＡＰＣエリアは、注視度の高い範囲が虚像７１０の右下（図１５においては、描画エリア２０２の右下）である場合、ＡＰＣエリア２０８ａが、注視度の高い範囲から最も離間したＡＰＣエリアとして特定される。
FIG. 15 shows an example of the APC area corresponding to the divided area when the display image is divided into four. In FIG. 15, the display image to be divided is replaced with a
このような処理を行うことで、本発明の画像表示装置１００および１０１は、ＡＰＣ動作中であっても、描画される画像に対する迷光の影響を、ユーザが気付きにくくすることができる。
By performing such processing, the
なお、本発明は、上記実施の形態に限られたものではなく、主旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。上記実施形態として、表示画像を複数フレーム画像によって構成される静止画を前提として説明したが、複数フレーム画像によって構成される動画像であってもよい。この場合、注視範囲検出部１４５は、所定期間の動画像を構成する全フレームを対象に、積算した注視度を取得する。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified as appropriate without departing from the scope of the present invention. Although the display image has been described on the premise of a still image composed of a plurality of frame images, a moving image composed of a plurality of frame images may be used. In this case, the gaze
また、上記実施の形態においては、走査ミラー部１７０の構成として垂直走査ミラー１７９および水平走査ミラー１７８を備え、垂直スキャナドライバ１７７および水平スキャナドライバ１７６の駆動信号により駆動される構成とした。このような構成において、水平走査ミラー１７８は、水平スキャナドライバ１７６を省略し、自励発振する構成であってもよい。また、走査ミラー部１７０は、単一の走査ミラーを用いて、水平方向および垂直方向を走査する形態であってもよい。
In the above embodiment, the
１００、１０１ 画像表示装置
１１０ 制御部
１２０ 画像処理部
１３０ レーザ光制御部
１３２ 描画制御部
１３４ 出力調整制御部
１４０ 走査制御部
１４５ 注視範囲検出部
１４８ 視線検出部
１５０ ＤＤＲメモリ
１５２ フラッシュメモリ
１５４ マイコン
１５６ ＥＥＰＲＯＭ
１６０ レーザドライバ
１６２ レーザダイオード
１６２Ｒ 赤色レーザダイオード
１６２Ｇ 緑色レーザダイオード
１６２Ｂ 青色レーザダイオード
１６４ レーザ光源部
１７０ 走査ミラー部
１７３ スキャナドライバ
１７６ 水平スキャナドライバ
１７７ 垂直スキャナドライバ
１７８ 水平走査ミラー
１７９ 垂直走査ミラー
１８０ 測定部
１９０ 光射出ユニット
２００ 走査範囲
２０２ 描画エリア
２０４ ブランキングエリア
２０６ レーザ走査軌跡
２０８ ＡＰＣエリア
３００ 筐体
３１０ 開口部
４００ 投映面
５００ 表示画像
５０２ 文字表示部
５０４ 矢印表示部
５０６ 地図表示部
５１１ 分割エリア
６００ ユーザ
７００ ＨＵＤ投映装置
７１０ 虚像
７２０ ウィンドシールド
100, 101
Claims (7)
前記レーザ光源部が出力したレーザ光を反射させて走査する走査ミラー部、
入力された表示画像データにおける注視度の高い範囲を検出する注視範囲検出部、
入力された表示画像データに基づき、前記走査ミラー部の走査範囲より狭い範囲において表示画像が描画されるように、前記レーザ光源部を制御する描画制御部、
前記走査ミラー部の走査範囲における前記表示画像が描画される範囲外であり、且つ前記注視範囲検出部が検出した注視度の高い範囲から離間した位置に、レーザ光の出力を調整するためのレーザ光が出力されるように、前記レーザ光源部を制御する出力調整制御部、
を備えることを特徴とする、画像表示装置。 Laser light source,
A scanning mirror that reflects and scans the laser light output from the laser light source;
A gaze range detection unit for detecting a high gaze degree range in the input display image data;
A drawing control unit that controls the laser light source unit so that a display image is drawn in a range narrower than the scanning range of the scanning mirror unit based on the input display image data;
Laser for adjusting the output of the laser beam to a position that is outside the range in which the display image is drawn in the scanning range of the scanning mirror unit and that is separated from the high gaze degree range detected by the gaze range detection unit An output adjustment control unit for controlling the laser light source unit so that light is output;
An image display device comprising:
請求項１に記載の画像表示装置。 The gaze range detection unit detects a range with a high gaze degree based on components constituting the input display image data.
The image display device according to claim 1.
請求項２に記載の画像表示装置。 The gaze range detection unit detects a high gaze degree range based on the importance of the component.
The image display device according to claim 2.
請求項２または請求項３に記載の画像表示装置。 The gaze range detection unit detects a high gaze degree range based on the visibility of the component.
The image display device according to claim 2.
前記注視範囲検出部は、前記視線検出部が検出したユーザの視線に基づき、注視度の高い範囲を検出する、
請求項１に記載の画像表示装置。 It further comprises a line-of-sight detector that detects the user's line of sight,
The gaze range detection unit detects a high gaze degree range based on the user's gaze detected by the gaze detection unit.
The image display device according to claim 1.
前記筐体は、前記走査ミラー部の走査範囲における前記表示画像が描画される範囲のレーザ光を前記開口部により通過させ、前記表示画像が描画される範囲を除いた範囲を遮蔽する、
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の画像表示装置。 Further comprising a housing having an opening in the projection direction of the laser beam scanned by the reflection of the scanning mirror unit,
The housing allows the laser beam in a range in which the display image in the scanning range of the scanning mirror unit is drawn to pass through the opening and shields a range excluding the range in which the display image is drawn.
The image display device according to any one of claims 1 to 5.
前記表示画像データに基づき、レーザ光源部が出力したレーザ光を反射させて走査する走査ミラー部の走査範囲より狭い範囲において前記表示画像が描画されるように、前記レーザ光源部を制御する描画制御ステップ、
前記描画制御ステップによって前記表示画像が描画される範囲外であり、且つ前記注視範囲検出ステップにおいて検出された注視度の高い範囲から離間した位置に、レーザ光の出力を調整するためのレーザ光が出力されるように、前記レーザ光源部を制御する出力調整制御ステップ、
を備えることを特徴とする、画像表示調整方法。 A gaze range detection step for detecting a high gaze range in the input display image data;
Drawing control for controlling the laser light source unit so that the display image is drawn in a narrower range than the scanning range of the scanning mirror unit that reflects and scans the laser beam output from the laser light source unit based on the display image data Step,
A laser beam for adjusting the output of the laser beam is located outside the range in which the display image is drawn by the drawing control step and at a position away from the high gaze degree range detected in the gaze range detection step. An output adjustment control step for controlling the laser light source unit so as to be output;
An image display adjustment method comprising:
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