JP2011059270A

JP2011059270A - Display device for vehicle

Info

Publication number: JP2011059270A
Application number: JP2009207366A
Authority: JP
Inventors: Takashi Yamazoe; 尚山添; Takeshi Ejiri; 剛士江尻
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 2009-09-08
Filing date: 2009-09-08
Publication date: 2011-03-24

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a display device for a vehicle capable of displaying a binocular parallax image to control display light, based on a driver's viewpoint position by a simple optical system. <P>SOLUTION: A liquid crystal display panel 30 displays an image for left eye and an image for right eye, in a time division manner. A lighting means 11 includes a light-emitting element 12L for left eye and a light-emitting element 12R for right eye and emits an illumination light L penetrating and illuminating the liquid crystal display panel 30. An imaging means 35 images a driver 36 and outputs imaging data. A viewpoint detection means 41 detects the viewpoint position of the driver 36, based on the imaging data and outputs viewpoint position data. An optical axis control means 21 makes the optical axis of the illumination light L churn away from the lighting means 11, based on the viewpoint position data. The optical axis control means 21 includes a pair of parallel reflecting members 22, 23 for making the illumination light L turn from the lighting means 11 and a driving part 25 for making the reflecting members 22, 23 turn. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、立体的な映像を表示する車両用表示装置に関するものである。 The present invention relates to a vehicle display device that displays a stereoscopic image.

従来より、特殊な眼鏡を用いずに立体映像を表示する表示装置が種々提案されており、例えば特許文献１，特許文献２及び特許文献３に開示されている。斯かる表示装置は、左目用画像及び右目用画像を時分割で液晶表示パネルに表示させると共に、その左目用画像及び右目用画像に同期させて左目用光源及び右目用光源を発光させて、立体映像を表示するものである。 Conventionally, various display devices that display stereoscopic images without using special glasses have been proposed, and are disclosed in, for example, Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3. Such a display device displays a left-eye image and a right-eye image on a liquid crystal display panel in a time-sharing manner, and emits a left-eye light source and a right-eye light source in synchronization with the left-eye image and the right-eye image. It displays video.

特開２０００−２３６５６１号公報JP 2000-236561 A 特開２０００−４４５２号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2000-4442 特開２００５−２６６５５３号公報JP 2005-266553 A

しかしながら、特許文献２に開示された表示装置では、回転光学系により照明光の光軸方向を変更しており、その照明光をフレネルレンズで拡散板へ平行光として入射させているため、回転光学系の角度に合わせたフレネルレンズの光線屈折設計が必要であり、光学的な設計が煩雑である。また、拡散板と回転光学系と光源との配置関係に制限があり、特に車両用ヘッドアップディスプレイ装置においては車両内の狭いスペースに筐体を埋め込むために配置の制限によって車両への搭載が困難になる場合があるという問題を有していた。
本発明は、この問題に鑑みなされたものであり、簡便な光学系によってドライバーの視点位置に基づいた表示光制御を行う両眼視差画像を表示することができる車両用表示装置を提供するものである。 However, in the display device disclosed in Patent Document 2, the optical axis direction of the illumination light is changed by the rotating optical system, and the illumination light is incident as parallel light on the diffusion plate by the Fresnel lens. It is necessary to design the light refraction of the Fresnel lens according to the angle of the system, and the optical design is complicated. In addition, the arrangement relationship between the diffuser plate, the rotating optical system, and the light source is limited. In particular, in a head-up display device for a vehicle, since the housing is embedded in a narrow space in the vehicle, it is difficult to mount the vehicle on the vehicle due to the arrangement limitation. Had the problem of becoming.
The present invention has been made in view of this problem, and provides a vehicular display device capable of displaying a binocular parallax image that performs display light control based on the viewpoint position of a driver by a simple optical system. is there.

本発明は、前記課題を解決するため、左目用画像及び右目用画像を時分割表示する液晶表示パネル３０と、左目用発光素子１２Ｌ及び右目用発光素子１２Ｒを有し前記液晶表示パネル３０を透過照明する照明光Ｌを発する照明手段１１と、ドライバー３６を撮像して撮像データを出力する撮像手段３５と、前記撮像データに基づいて前記ドライバー３６の視点位置を検出して視点位置データを出力する視点検出手段４１と、前記視点位置データに基づいて前記照明手段１１からの前記照明光Ｌの光軸を変化させる光軸制御手段２１と、を備えた車両用表示装置であって、前記光軸制御手段２１は、前記照明手段１１からの前記照明光Ｌを反射させる一対の平行な反射部材２２，２３と、前記反射部材２２，２３を回動させる駆動部２５と、を有するものである。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention includes a liquid crystal display panel 30 that displays a left-eye image and a right-eye image in a time-division manner, a left-eye light-emitting element 12L, and a right-eye light-emitting element 12R. Illumination means 11 that emits illumination light L to illuminate, imaging means 35 that images the driver 36 and outputs imaging data, and detects the viewpoint position of the driver 36 based on the imaging data and outputs viewpoint position data. A vehicle display device comprising: a viewpoint detection unit 41; and an optical axis control unit 21 that changes an optical axis of the illumination light L from the illumination unit 11 based on the viewpoint position data, wherein the optical axis The control unit 21 includes a pair of parallel reflection members 22 and 23 that reflect the illumination light L from the illumination unit 11, and a drive unit 25 that rotates the reflection members 22 and 23. It is intended to.

また、本発明は、前記照明手段１１は、前記左目用発光素子１２Ｌと前記右目用発光素子１２Ｒとの間に設けられた遮光部材１４を有するものである。 In the present invention, the illumination unit 11 includes a light shielding member 14 provided between the left-eye light emitting element 12L and the right-eye light emitting element 12R.

また、本発明は、前記視点位置データに基づいて前記液晶表示パネル３０に表示する画像の視点位置を変換する制御手段４０を備えたものである。 The present invention further includes control means 40 for converting the viewpoint position of the image displayed on the liquid crystal display panel 30 based on the viewpoint position data.

視点検出手段から出力された視点位置データに基づいて、照明手段からの照明光の光軸を変化させることにより、ドライバーの視点位置に基づいた表示光制御を行うことができ、簡便な光学系によって両眼視差画像を表示することができる。 By changing the optical axis of the illumination light from the illumination means based on the viewpoint position data output from the viewpoint detection means, display light control based on the viewpoint position of the driver can be performed, and a simple optical system A binocular parallax image can be displayed.

本発明の実施形態を示す概観図。1 is an overview diagram showing an embodiment of the present invention. 同上実施形態を示す要部拡大正面図。The principal part enlarged front view which shows embodiment same as the above. 同上実施形態を示す要部拡大正面図。The principal part enlarged front view which shows embodiment same as the above. 同上実施形態を示す要部拡大側面図。The principal part enlarged side view which shows embodiment same as the above. 同上実施形態を示すブロック図。The block diagram which shows embodiment same as the above.

以下、添付図面に基づいて、本発明を車両用ヘッドアップディスプレイ装置に適用した一実施形態を説明する。 Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a vehicle head-up display device will be described with reference to the accompanying drawings.

１１は照明手段であり、この照明手段１１は、左目用発光素子１２Ｌ，右目用発光素子１２Ｒ，コンデンサレンズ１３，遮光部材１４，レンチキュラレンズ１５，拡散板１６を有している（図２参照）。左目用発光素子１２Ｌ及び右目用発光素子１２Ｒは発光ダイオードからなるものであり、左目用発光素子１２Ｌ及び右目用発光素子１２Ｒが発した光は、コンデンサレンズ１３によって平行光にされる。コンデンサレンズ１３から出射した光は、レンチキュラレンズ１５及び拡散板１６を介して、後述するミラーに入射する。遮光部材１４は、左目用発光素子１２Ｌと右目用発光素子１２Ｒとの間に設けられている。 Reference numeral 11 denotes illuminating means, and the illuminating means 11 includes a left-eye light emitting element 12L, a right-eye light emitting element 12R, a condenser lens 13, a light shielding member 14, a lenticular lens 15, and a diffusion plate 16 (see FIG. 2). . The left-eye light-emitting element 12L and the right-eye light-emitting element 12R are made of light-emitting diodes, and the light emitted from the left-eye light-emitting element 12L and the right-eye light-emitting element 12R is collimated by the condenser lens 13. The light emitted from the condenser lens 13 is incident on a mirror described later via the lenticular lens 15 and the diffusion plate 16. The light shielding member 14 is provided between the left-eye light-emitting element 12L and the right-eye light-emitting element 12R.

２１は光軸制御手段であり、この光軸制御手段２１は、ミラー（反射部材）２２，２３，ミラーホルダ２４，モータ（駆動部）２５を有している。ミラー２２，２３は平面鏡からなるものであり、反射面２２ａ，２３ａを向かい合わせて、ミラー２２，２３が平行になるように配置されている。モータ２５の軸部２５ａは、ミラーホルダ２４に連結されている。モータ２５は、後述するモータ制御部により駆動され、ミラーホルダ２４に固定されたミラー２２，２３を平行状態のままで回動させる。ミラー２２，２３は、回動軸Ａに対して４５度の角度でミラーホルダ２４に配置されている。 Reference numeral 21 denotes an optical axis control means. The optical axis control means 21 includes mirrors (reflection members) 22 and 23, a mirror holder 24, and a motor (drive unit) 25. The mirrors 22 and 23 are made of plane mirrors, and are arranged so that the mirrors 22 and 23 are parallel with the reflecting surfaces 22a and 23a facing each other. A shaft portion 25 a of the motor 25 is connected to the mirror holder 24. The motor 25 is driven by a motor control unit to be described later, and rotates the mirrors 22 and 23 fixed to the mirror holder 24 in a parallel state. The mirrors 22 and 23 are disposed on the mirror holder 24 at an angle of 45 degrees with respect to the rotation axis A.

２９は凸レンズであり、この凸レンズ２９は、光軸制御手段２１のミラー２２，２３で反射された照明光Ｌを集光させる。３０は液晶表示パネルであり、この液晶表示パネル３０は、左目用画像及び右目用画像を時間的に交互に表示する。液晶表示パネル３０は、ＯＣＢモードの液晶表示素子からなるものである。３１はコールドミラーであり、このコールドミラー３１は、液晶表示パネル３０から発せられた表示光を反射させ、後述する発光素子から発せられた赤外光を透過させる。 A convex lens 29 condenses the illumination light L reflected by the mirrors 22 and 23 of the optical axis control means 21. Reference numeral 30 denotes a liquid crystal display panel. The liquid crystal display panel 30 alternately displays a left-eye image and a right-eye image in terms of time. The liquid crystal display panel 30 is composed of an OCB mode liquid crystal display element. Reference numeral 31 denotes a cold mirror. The cold mirror 31 reflects display light emitted from the liquid crystal display panel 30 and transmits infrared light emitted from a light emitting element described later.

３２は凹面鏡であり、この凹面鏡３２は表示光をフロントガラス３３に投影するものである。３５は撮像カメラ（撮像手段）であり、この撮像カメラ３５はコールドミラー３１，凹面鏡３２及びウィンドシールド３３を介して、ドライバー３６を撮像する。３７は発光素子であり、この発光素子３７は赤外光を発し、コールドミラー３１，凹面鏡３２及びウィンドシールド３３を介して、ドライバー３６を照明する。撮像カメラ３５及び発光素子３７は、コールドミラー３１の後側に配置されている。 Reference numeral 32 denotes a concave mirror, which projects the display light onto the windshield 33. Reference numeral 35 denotes an imaging camera (imaging means). The imaging camera 35 images the driver 36 via the cold mirror 31, the concave mirror 32, and the windshield 33. Reference numeral 37 denotes a light emitting element. The light emitting element 37 emits infrared light and illuminates the driver 36 via the cold mirror 31, the concave mirror 32, and the windshield 33. The imaging camera 35 and the light emitting element 37 are disposed on the rear side of the cold mirror 31.

左目用発光素子１２Ｌ及び右目用発光素子１２Ｒが発した照明光Ｌは、コンデンサレンズ１３によって平行光となる。コンデンサレンズ１３から出射した光は、レンチキュラレンズ１５及び拡散板１６を通過し、ミラー２２，２３によって反射される。ミラー２２，２３によって反射された照明光Ｌは、凸レンズ２９によって屈折し、液晶表示パネル３０を透過して、コールドミラー３１で反射された後、凹面鏡３２で拡大されてフロントガラス３３に投射される。凹面鏡３２にて反射された表示光のうち、フロントガラス３３で更に反射された表示光がドライバー３６の左目３６Ｌ及び右目３６Ｒに届く。 The illumination light L emitted from the left-eye light-emitting element 12L and the right-eye light-emitting element 12R is converted into parallel light by the condenser lens 13. The light emitted from the condenser lens 13 passes through the lenticular lens 15 and the diffusion plate 16 and is reflected by the mirrors 22 and 23. The illumination light L reflected by the mirrors 22 and 23 is refracted by the convex lens 29, passes through the liquid crystal display panel 30, is reflected by the cold mirror 31, is enlarged by the concave mirror 32, and is projected onto the windshield 33. . Of the display light reflected by the concave mirror 32, the display light further reflected by the windshield 33 reaches the left eye 36L and the right eye 36R of the driver 36.

左目用発光素子１２Ｌ及び右目用発光素子２１Ｒは交互に点灯するものであり、左目用発光素子１２Ｌが点灯している時には液晶表示パネル３０に左目用画像を表示し、右目用発光素子１２Ｒが点灯している時は液晶表示パネル３０に右目用画像を表示する。液晶表示パネル３０と、左目用発光素子１２Ｌ及び右目用発光素子１２Ｒとを同期して制御することにより、左目３６Ｌ及び右目３６Ｒに夫々異なる左目用画像及び右目用画像を映すことのできる光を照射することができ、立体映像をドライバー３６に知覚させることができる。 The left-eye light-emitting element 12L and the right-eye light-emitting element 21R are alternately lit. When the left-eye light-emitting element 12L is lit, a left-eye image is displayed on the liquid crystal display panel 30, and the right-eye light-emitting element 12R is lit. When the image is being displayed, the right-eye image is displayed on the liquid crystal display panel 30. By controlling the liquid crystal display panel 30, the left-eye light-emitting element 12L and the right-eye light-emitting element 12R in synchronization, the left eye 36L and the right eye 36R are irradiated with light capable of projecting different left-eye images and right-eye images, respectively. The stereoscopic image can be perceived by the driver 36.

図５は、車両用ヘッドアップディスプレイ装置の電気的構成を示すブロック部である。制御手段４０は、視点検出処理部（視点検出手段）４１，描画処理部４２，時分割制御部４３，モータ制御部４４を有している。視点検出処理部４１は、撮像カメラ３５で得られた撮像データからドライバー３６の視点位置を検出し、描画処理部４２及びモータ制御部４４に視点位置データを出力する。モータ制御部４４は、前記視点位置データに基づき、ミラー２２，２３をモータ２５によって回動させる。モータ２５によって一対のミラー２２，２３が回動された場合、光軸制御手段２１から出射する照明光Ｌは、平行移動する（図３参照）。 FIG. 5 is a block diagram showing an electrical configuration of the vehicle head-up display device. The control unit 40 includes a viewpoint detection processing unit (viewpoint detection unit) 41, a drawing processing unit 42, a time division control unit 43, and a motor control unit 44. The viewpoint detection processing unit 41 detects the viewpoint position of the driver 36 from the imaging data obtained by the imaging camera 35, and outputs the viewpoint position data to the drawing processing unit 42 and the motor control unit 44. The motor control unit 44 rotates the mirrors 22 and 23 by the motor 25 based on the viewpoint position data. When the pair of mirrors 22 and 23 are rotated by the motor 25, the illumination light L emitted from the optical axis control means 21 moves in parallel (see FIG. 3).

描画処理部４２は、視点検出処理部４１で得られた視点位置データに基づいて、左目３６Ｌと右目３６Ｒ夫々の視点による画像を生成し、さらにフロントガラス３３の湾曲形状に基づく投影時の歪み補正加工を行い、左右夫々の画像を液晶表示パネル３０に時分割表示する。また、描画処理部４２は、視点位置データに基づいて液晶表示パネル３０に表示する画像の視点位置を変換する。ドライバー３６は拡大された左目用虚像ＶＬと右目用虚像ＶＲとを見ることができ、奥行きのある立体虚像Ｖを知覚することができる。なお、液晶表示パネル３０に表示させる左目用画像と右目用画像とを切り替える周期は左右夫々６０Ｈｚ以上であることが望ましく、眼精疲労を防止することができる。 The drawing processing unit 42 generates images from the viewpoints of the left eye 36L and the right eye 36R based on the viewpoint position data obtained by the viewpoint detection processing unit 41, and further corrects distortion during projection based on the curved shape of the windshield 33. Processing is performed to display the left and right images on the liquid crystal display panel 30 in a time-sharing manner. In addition, the drawing processing unit 42 converts the viewpoint position of the image displayed on the liquid crystal display panel 30 based on the viewpoint position data. The driver 36 can see the enlarged left-eye virtual image VL and the right-eye virtual image VR, and can perceive the deep stereoscopic virtual image V. It should be noted that the cycle of switching between the left-eye image and the right-eye image displayed on the liquid crystal display panel 30 is desirably 60 Hz or more on both the left and right sides, and eye strain can be prevented.

本実施形態によれば、視点検出処理部４１から出力された視点位置データに基づいて、照明手段１１からの照明光Ｌの光軸を変化させることにより、ドライバー３６の視点位置に基づいた表示光制御を行うと共に、立体虚像Ｖを表示することができる。なお、本実施形態は車両用ヘッドアップディスプレイ装置であったが、例えば、車両用計器装置であっても良い。 According to the present embodiment, the display light based on the viewpoint position of the driver 36 is obtained by changing the optical axis of the illumination light L from the illumination unit 11 based on the viewpoint position data output from the viewpoint detection processing unit 41. While performing control, the three-dimensional virtual image V can be displayed. Although the present embodiment is a vehicle head-up display device, for example, a vehicle instrument device may be used.

１１照明手段
１２Ｌ左目用発光素子
１２Ｒ右目用発光素子
１４遮光部材
２１光軸制御手段
３０液晶表示パネル
３５撮像カメラ（撮像手段）
３６ドライバー
４１視点検出処理部（視点検出手段）
４２描画処理部
４４モータ制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Illuminating means 12L Light-emitting element for left eyes 12R Light-emitting element for right eyes 14 Light-shielding member 21 Optical axis control means 30 Liquid crystal display panel 35 Imaging camera (imaging means)
36 Driver 41 Viewpoint detection processing unit (viewpoint detection means)
42 Drawing processing unit 44 Motor control unit

Claims

A liquid crystal display panel for time-division display of the left-eye image and the right-eye image, an illumination unit that has a left-eye light-emitting element and a right-eye light-emitting element and emits illumination light that illuminates and transmits the liquid crystal display panel, and a driver Imaging means for outputting imaging data; viewpoint detecting means for detecting viewpoint position of the driver based on the imaging data and outputting viewpoint position data; and the illumination light from the illumination means based on the viewpoint position data An optical axis control means for changing the optical axis of the vehicle display device,
The optical axis control means includes a pair of parallel reflection members that reflect the illumination light from the illumination means, and a drive unit that rotates the reflection member.

The vehicle display device according to claim 1, wherein the illuminating unit includes a light shielding member provided between the left-eye light-emitting element and the right-eye light-emitting element.

The vehicle display device according to claim 1, further comprising a control unit that converts a viewpoint position of an image to be displayed on the liquid crystal display panel based on the viewpoint position data.