JP2015138175A - display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、表示装置に関する。 The present invention relates to a display device.
従来の表示装置として、特許文献1に開示されているものが知られている。特許文献1に係る表示装置は、表示器が出射する表示光を、所定の透光部材に照射して虚像を表示する、いわゆるヘッドアップディスプレイ装置と呼ばれるものである。この種の表示装置では、太陽光などの外光が、表示光とは逆の経路を辿って表示器に到達し、表示器の温度が上昇して破損する可能性がある。特許文献1に係る表示装置では、表示光を通過させる窓部を設けた遮光板により、外光が表示装置内に侵入することを防いでいる。
As a conventional display device, one disclosed in
特許文献1に係る表示装置では、遮光板の位置を適宜変更することができても、窓部の形状自体は変えることができないので、表示光の通過領域に合わせて適切に窓部を配置するのが困難であり、外光の侵入を効果的に防ぐことについて改善の余地がある。
In the display device according to
本発明は、上記実状を鑑みてなされたものであり、外光の侵入を効果的に防ぐことができる表示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 circumstances, and an object thereof is to provide a display device that can effectively prevent intrusion of external light.
上記目的を達成するため、本発明の第1の観点に係る表示装置は、
透光部材に向けて像を表す表示光を出射し、前記透光部材で反射した表示光によって前記像の虚像を表示する表示装置であって、
前記像を表す表示光を出射する表示手段と、
前記表示手段が出射した表示光を前記透光部材に向けて反射させる反射手段と、
前記反射手段を移動させ、前記反射手段で反射した後の表示光の光路を変更させることで前記虚像の表示位置を調整する表示位置調整手段と、
各々が独立して透過状態または不透過状態に切り替わる複数のシャッタを有し、前記表示手段から前記透光部材に到る表示光の光路上に位置するシャッタ部と、
前記複数のシャッタの各々を透過状態または不透過状態に切り替えることで、前記シャッタ部に、1又は複数の透過状態のシャッタからなる透過窓部であって、前記表示手段が出射した表示光を透過させる透過窓部を形成するシャッタ制御手段と、を備え、
前記シャッタ制御手段は、前記表示位置調整手段によって光路が変更された表示光を透過させるように、前記透過窓部の位置を変化させる、
ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a display device according to the first aspect of the present invention provides:
A display device that emits display light representing an image toward a light transmissive member and displays a virtual image of the image by display light reflected by the light transmissive member,
Display means for emitting display light representing the image;
Reflecting means for reflecting the display light emitted by the display means toward the light-transmissive member;
Display position adjusting means for adjusting the display position of the virtual image by moving the reflecting means and changing the optical path of the display light reflected by the reflecting means;
Each having a plurality of shutters that are independently switched to a transmission state or a non-transmission state, and a shutter unit that is positioned on an optical path of display light from the display unit to the translucent member;
By switching each of the plurality of shutters to a transmission state or a non-transmission state, the shutter unit is a transmission window unit including a shutter in one or a plurality of transmission states, and transmits the display light emitted from the display unit. Shutter control means for forming a transmission window portion to be
The shutter control means changes the position of the transmission window portion so that the display light whose optical path has been changed by the display position adjustment means is transmitted.
It is characterized by that.
上記目的を達成するため、本発明の第2の観点に係る表示装置は、
透光部材に向けて像を表す表示光を出射し、前記透光部材で反射した表示光によって前記像の虚像を表示する表示装置であって、
前記像を表す表示光を出射する表示手段と、
前記表示手段が出射した表示光を前記透光部材に向けて反射させる反射手段と、
各々が独立して透過状態または不透過状態に切り替わる複数のシャッタを有し、前記表示手段から前記透光部材に到る表示光の光路上に位置するシャッタ部と、
前記複数のシャッタの各々を透過状態または不透過状態に切り替えることで、前記シャッタ部に、1又は複数の透過状態のシャッタからなる透過窓部であって、前記表示手段が出射した表示光を透過させる透過窓部を形成するシャッタ制御手段と、
前記虚像の視認者を撮像する撮像部から前記視認者の撮像画像を取得し、取得した前記撮像画像に基づいて前記視認者の視点位置を検出する視点位置検出手段と、を備え、
前記シャッタ制御手段は、前記視点位置検出手段が検出した視点位置に応じて、前記表示手段から出射されて前記透光部材に向かう表示光が、検出した視点位置に到達するように前記透過窓部の位置を変化させる、
ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a display device according to the second aspect of the present invention provides:
A display device that emits display light representing an image toward a light transmissive member and displays a virtual image of the image by display light reflected by the light transmissive member,
Display means for emitting display light representing the image;
Reflecting means for reflecting the display light emitted by the display means toward the light-transmissive member;
Each having a plurality of shutters that are independently switched to a transmission state or a non-transmission state, and a shutter unit that is positioned on an optical path of display light from the display unit to the translucent member;
By switching each of the plurality of shutters to a transmission state or a non-transmission state, the shutter unit is a transmission window unit including a shutter in one or a plurality of transmission states, and transmits the display light emitted from the display unit. Shutter control means for forming a transmission window portion to be
Viewpoint position detection means for acquiring a captured image of the viewer from an imaging unit that captures the viewer of the virtual image and detecting the viewpoint position of the viewer based on the acquired captured image;
In accordance with the viewpoint position detected by the viewpoint position detection unit, the shutter control unit is configured to transmit the display light that is emitted from the display unit and travels toward the transparent member so as to reach the detected viewpoint position. Change the position of the
It is characterized by that.
本発明によれば、外光の侵入を効果的に防ぐことができる。 According to the present invention, intrusion of external light can be effectively prevented.
本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
本実施形態に係る表示装置100は、図1に示すように、例えば、車両200のダッシュボード内に設置される。表示装置100は、車両200のフロントガラス201(透光部材の一例)に向けて像を表す表示光Lを出射し、フロントガラス210で反射した表示光Lによって前記像の虚像Vを表示する、いわゆるヘッドアップディスプレイ装置として構成されている。このように虚像Vが表示されることで、視認者1(主に車両200の運転者)は、フロントガラス201を通して表示像が遠方にあるように認識する。
As shown in FIG. 1, the
以下では、表示装置100の構成の理解を容易にするため、図1等に示したX、Y、Z座標系を用いて適宜説明する。図示するように、X軸は車両200の前後方向に沿い、Z軸は上下方向に沿う。Y軸は虚像Vを視認する視認者1から見ての左右方向に沿う。X、Y、Z軸は互いに直交する。また、図において各軸を示す矢印の向く方向を、軸の+(プラス)方向、その反対側を−(マイナス)方向として適宜説明する。
Hereinafter, in order to facilitate the understanding of the configuration of the
表示装置100は、表示部10と、折り返しミラー20と、曲面ミラー30(反射手段の一例)と、ミラーチルト部40と、シャッタ部50と、筐体60と、制御部70と、を備える。
The
表示部10は、所定の像を表す表示光Lを出射するものであり、光源11と、液晶表示パネル12と、光源11が実装される光源用基板13と、拡散ケース14と、ヒートシンク15と、を有する。
The
光源11は、複数のLED(Light Emitting Diode)から構成されている。光源11は、液晶表示パネル12を照明する光を出射する。光源用基板13は、例えば、各種配線がプリントされたアルミ基板からなる。光源11は、光源用基板13を介して制御部70と電気的に接続され、制御部70の制御のもとで発光する。拡散ケース14は、ポリカーボネート等の樹脂から白色に形成されている。拡散ケース14は、光源11と液晶表示パネル12との間に設けられ、光源11からの光を拡散して液晶表示パネル12を均一に照明する。液晶表示パネル12は、制御部70の制御のもとで、各画素を透過/不透過状態に切り替えることで、光源11からの光を照明光として、所定の像(後述する車両情報を示す画像など)を表示する。これにより、液晶表示パネル12から表示光Lが出射される。ヒートシンク15は、アルミニウム等の金属で構成され、光源11で発生する熱を放散する。
The
折り返しミラー20は、表示部10が出射した表示光Lを曲面ミラー30に向けて反射させる。折り返しミラー20は、例えば、ポリカーボネートの樹脂を金型成形し、アルミを真空蒸着して形成される。
The
曲面ミラー30は、表示部10から出射され、折り返しミラー20で反射した表示光Lをフロントガラス201に向けて反射させる。曲面ミラー30は、折り返しミラー20が反射した表示光Lが表す像を拡大すると共に、表示光Lがフロントガラス201に投射される際に発生する歪みを補正するように反射曲面が構成されている。曲面ミラー30は、例えば、ポリカーボネートの樹脂を金型成形し、アルミを真空蒸着して形成される。
The
ミラーチルト部40は、制御部70の制御のもと、曲面ミラー30を所定の軸周りに回転移動させる。ミラーチルト部40は、例えば、Y軸と平行な軸周りに曲面ミラー30を回転させて、曲面ミラー30の傾き角(チルト角)を変化させる。これにより、曲面ミラー30の反射面31に対する表示光Lの入射角が変化し、曲面ミラー30で反射した後の表示光Lの光路が変更され、虚像Vの表示位置が変化する。
The
ミラーチルト部40は、ステッピングモータ41と、ステッピングモータ41の回転軸41aに連結された歯車を含む複数の歯車からなるギヤ機構42と、を有する。ステッピングモータ41は、制御部70の制御のもとで回転軸41aを回転させる。回転軸41aの回転動力はギヤ機構42を介して曲面ミラー30に伝達される。このようにして、ステッピングモータ41の回転軸41aの回転に応じて、曲面ミラー30のチルト角が変化する。
The
シャッタ部50は、例えば、液晶シャッタ、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)シャッタなどのシャッタモジュールからなり、図2に示すように、曲面ミラー30とフロントガラス201との間に位置する。シャッタ部50は、各々が独立して透過状態または不透過状態に切り替わる複数のシャッタを有する。シャッタ部50は、制御部70の制御のもとで、複数のシャッタの各々を透過状態または不透過状態に切り替えることで、1又は複数の透過状態のシャッタからなる透過窓部51を形成する。このように形成される透過窓部51は、曲面ミラー30で反射した表示光Lをフロントガラス201へと透過させる。
The
シャッタ部50は、透過窓部51以外の不透過部分(遮光部分)により、太陽光などの外光が表示装置100内に侵入することを極力、防ぐために設けられている。シャッタ部50は、例えば、図3(a)又は図3(b)に示すように構成される。
The
図3(a)は、複数のシャッタが、Y軸方向に延びる帯状のシャッタ50aがX軸方向に沿って配列されて構成されている例である。図3(b)は、複数のシャッタが、矩形状のシャッタ50bがマトリクス状にX及びY軸方向に配列されて構成されている例である。いずれの場合においても、シャッタ部50は、1又は複数の透過状態のシャッタ50a,50bからなり、曲面ミラー30で反射した表示光Lを透過させる透過窓部51を形成する。どのようにして透過窓部51を形成するかについては後述する。
なお、図2ではシャッタ部50を湾曲形状で表してあり、図3(a)及び図3(b)ではシャッタ部50の面をX−Y平面上で表しているが、この違いはシャッタ部50の機能にとって本質的なものではない。実際のシャッタ部50が曲面を有していても、シャッタ50a,50bの各々をX−Y平面上の射影として考えれば、図3(a)、(b)のようになるからである。従って、以下では、表示装置100の機能の理解を容易にするため、シャッタ50a,50bの位置をX−Y平面を用いて説明する。
FIG. 3A shows an example in which a plurality of shutters are configured by arranging strip-shaped
In FIG. 2, the
筐体60は、上で述べた表示部10〜シャッタ部50を収容する。筐体60には、曲面ミラー30で反射し、シャッタ部50の透過窓部51を透過してフロントガラス201に向かう表示光Lを通過させる開口部61が形成されている。
The
ここで、表示装置100が虚像Vを表示する機構を簡潔に説明する。
表示部10から出射された表示光Lは、折り返しミラー20、曲面ミラー30の順で反射してフロントガラス201へと向かう。曲面ミラー30で反射した光は、シャッタ部50の透過窓部51を透過し、開口部61を通過して、フロントガラス201に入射する。表示光Lはフロントガラス201で反射し、視認者1の方向へと向かう。視認者1の目に表示光Lが到達することにより、視認者1は、フロントガラス201の前方に表示された虚像Vを視認可能となる。
Here, the mechanism by which the
The display light L emitted from the
制御部70は、図4に示すように、CPU(Central Processing Unit)71、ROM(Read Only Memory)72、RAM(Random Access Memory)73、VRAM(Video RAM)74、外部インターフェイス(I/F)75などから構成され、表示装置100の各部の動作を制御する。制御部70は、例えば、マイクロコンピュータによって実現でき、筐体60の内部(外部であってもよい)に設けられたプリント回路板などに実装されている。
As shown in FIG. 4, the
CPU71は、ROM72に格納された、後述の表示制御処理(図10)、シャッタ制御処理(図11(a))、描画割込処理(図11(b))などを実行するためのプログラムを読み出し、実行する。また、ROM72には、後述のシャッタパタンテーブルT1〜T3のデータが予め記憶されている。RAM73は、CPU71の処理における演算結果や、外部デバイスから取得した情報などを一時的に記憶する。VRAM74は、表示部10の表示画像用のメモリである。このメモリは、2つのメモリ領域に分けられ、一方が表示用、他方が書き込み用に割り当てられている。また、CPU71は、計時可能なタイマを内蔵し、適宜、計時を行う。
The
また、CPU71は、外部I/F75や図示しないドライバなどを介して、操作部80、撮像部90、ECU(Electronic Control Unit)202などの外部デバイスと接続されている。
The
操作部80は、虚像Vの表示位置の調整や、表示輝度の調整(光源11の発光輝度調整)の操作を受け付ける各種スイッチなどからなる。
The
撮像部90は、例えば、複数のレンズ、CCD(Charged Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の固体撮像素子、シャッタなどからなるビデオカメラモジュールである。撮像部90は、シャッタが開いているときにレンズを用いて固体撮像素子の受光面に被写体の像を結像させ、結像させた像の光の強弱を電気信号に変換し、その電気信号に基づいたビデオ信号を制御部70に出力する。本実施形態では、撮像部90は被写体として虚像Vの視認者1を撮像する。
The
ECU202は、車両200内に搭載されるものであり、車両200の速度やエンジン回転数などの車両情報を制御部70に送信する。
The
また、制御部70は、視点位置検出手段、表示位置調整手段、及び、シャッタ制御手段としての機能を有する。
The
制御部70は、視点位置検出手段として、虚像Vの視認者1を撮像する撮像部90から視認者1の撮像画像を取得し、取得した撮像画像に基づいて視認者1の視点位置を検出する。制御部70は、公知の画像処理、テンプレートマッチング処理などにより視点位置を検出する。
The
一例として、制御部70は、以下の手法によって視点位置を検出する。
撮像部90の固体撮像素子を構成するフォトダイオードは行列状に配置されている。固体撮像素子の受光面には、被写体(ここでは視認者1)の像がフォトダイオードに対応する行列状の画素からなるフレーム画像として結像される。ここで、フレーム画像のうち、所定の行の画素群をラインと呼び、奇数行の画素群(ライン)からなる奇数フィールド画像と呼び、偶数行の画素群(ライン)からなる偶数フィールド画像と呼ぶことにする。
(1)制御部70は、撮像部90が被写体を撮像する際に、図示しない光源を制御し、奇数フィールド画像の撮像タイミングで被写体を照明し、偶数フィールド画像の撮像タイミングでは光源を消灯させる。
(2)続いて、制御部70は、撮像部90が出力するビデオ信号から1フレーム分の画像データ(1つの撮像画像を表すデータ)を取得する。
(3)続いて、制御部70は、奇数フィールド画像を構成するライン間に輝度値として縦方向で対向する画素の輝度値の平均値を有するラインを補間した画像(補間奇数フィールド画像)を生成する。同様に、制御部70は、偶数フィールド画像を構成するライン間に輝度値として縦方向で対向する画素の輝度値の平均値を有するラインを補間した画像(補間偶数フィールド画像)を生成する。
(4)続いて、制御部70は、補間奇数フィールド画像と補間偶数フィールド画像とを比較し、被写体領域を示す被写体検出画像を取得する。例えば、制御部70は、両画像間で対応する位置にある画素の輝度値を比較し、その輝度値の差が所定値よりも大きい場合に、その位置にある画素は被写体領域内の画素であると判別する。
(5)続いて、制御部70は、被写体検出画像上の被写体領域に対してテンプレートマッチング処理を実行することで、視点位置を取得(検出)する。
As an example, the
Photodiodes constituting the solid-state imaging device of the
(1) The
(2) Subsequently, the
(3) Subsequently, the
(4) Subsequently, the
(5) Subsequently, the
制御部70は、視点位置を座標として取得する。例えば、図5に示すように、視認者1から見て左右方向に沿うx軸と、上下方向に沿う軸であってx軸と直交するy軸とを用いたx−y座標系における位置を、制御部70は視点位置として取得する。なお、視点位置は、視認者1の左目と右目との間隔を等分にする点でもよいし、左右いずれかの目の位置であってもよい。視点位置をどのように定めるかは目的に応じて適宜変更できる。
The
また、制御部70は、表示位置調整手段として、曲面ミラー30を回転移動させ、曲面ミラー30で反射した後の表示光Lの光路を変更させることで虚像Vの表示位置を調整する。
Further, the
例えば、制御部70は、操作部80から虚像Vの表示位置の調整操作がなされたことに応じて、ミラーチルト部40の動作を制御する。具体的には、制御部70は、ステッピングモータ41を駆動し、操作内容に応じた回転角度だけ回転軸41aを回転させる。回転軸41aは、ギヤ機構42を介して曲面ミラー30を回転させる。ステッピングモータ41の駆動制御は、制御部70が回転軸41aの回転角度に対応付けられたカウント数(ステップ数)を出力することで行われる。
For example, the
ここで、図5を参照して、ステッピングモータ41のステップ数が減ると曲面ミラー30が反時計回りに回転し、ステップ数が増えると曲面ミラー30が時計回りに回転するとする。また、曲面ミラー30の基準位置における表示光の光路をL0で表す。
曲面ミラー30が基準位置にある場合において、制御部70が出力するステップ数を減少させ、曲面ミラー30を反時計回りに回転させると、曲面ミラー30で反射した後の表示光は光路L1で進む。この場合、虚像Vの表示位置は下方に移動して調整される。一方、曲面ミラー30が基準位置にある場合において、制御部70が出力するステップ数を増加させ、曲面ミラー30を時計回りに回転させると、曲面ミラー30で反射した後の表示光は光路L2で進む。この場合、虚像Vの表示位置は上方に移動して調整される。このようにして、制御部70は、表示位置調整手段としての機能で虚像Vの表示位置を調整する。
Here, referring to FIG. 5, it is assumed that
In the case where the
また、制御部70は、視点位置検出手段によって取得した視認者1の視点位置が高くなれば(y座標が大きくなれば)、曲面ミラー30を時計回りに回転させて虚像Vの表示位置を上方に移動させ、取得した視点位置が低くなれば(y座標が小さくなれば)、曲面ミラー30を反時計回りに回転させて虚像Vの表示位置を下方に移動させる。このように、制御部70は、操作部80からの操作だけでなく、視認者1の視点位置に応じて自動的に曲面ミラー30のチルト角を変更させる。
In addition, when the viewpoint position of the
また、制御部70は、シャッタ制御手段として、複数のシャッタ50a(ないしはシャッタ50b)の各々を透過状態または不透過状態に切り替えることで、シャッタ部50に透過窓部51を形成する。
Further, the
図3(a)に示すように、シャッタ部50がX軸方向に配列された帯状のシャッタ50aから構成される例では、制御部70は、視点位置検出手段によって検出した視点位置のy座標の変化(視認者1の視点高さの変化)に応じて、透過窓部51を移動させる。
ここで、シャッタ部50において表示光Lを透過させる領域(つまり、シャッタ部50における透過窓部51の形成領域)を示す情報をシャッタパタンと呼ぶことにする。例えば、図3(a)に示すように、各シャッタ50aには、数値「0〜15」が割り当てられており、シャッタパタンは、これらの数値の組合せにより定められている。
制御部70は、視点位置を取得すると、ROM72に予め格納された、視点位置のy座標とシャッタパタンとが対応付けられたシャッタパタンテーブルT1(図6(a))を参照し、取得した視点位置のy座標と対応する数値の組合せをシャッタパタンとして決定する。なお、シャッタパタンが示す数値の組合せは、透過状態にすべきシャッタ50aを表している。そのため、これらの数値が示していない位置のシャッタ50aは不透過状態に制御される。そして、制御部70は、決定したシャッタパタンを実現するようにシャッタ部50を制御し、透過窓部51を形成する。
As shown in FIG. 3A, in the example in which the
Here, information indicating a region through which the display light L is transmitted in the shutter unit 50 (that is, a region where the
When acquiring the viewpoint position, the
図6(a)と図3(a)を参照すると、y座標の値が小さくなれば、透過窓部51が−X方向に移動し、y座標の値が大きくなれば、透過窓部51が+X方向に移動することがわかる。つまり、視認者1の視点が低くなれば、透過窓部51が視認者1の前方に向かって移動し、視認者1の視点が高くなれば、透過窓部51が視認者1の後方に向かって移動することになる。このような透過窓部51の移動について、図5と図7(a)〜(c)を用いて、より具体的に説明する。
Referring to FIGS. 6A and 3A, if the y coordinate value decreases, the
図5のx−y平面上の点を視点位置EPとし、視点位置EPのy座標が0のとき、透過窓部51が図7(b)の位置にあるものとする。取得した視点位置のy座標が−β(図5参照)になると、制御部70は、透過窓部51を図7(b)から図7(a)の状態になるように−X方向に移動させる。図7(a)の透過窓部51の位置は、図5の光路L1を進む表示光を透過させる位置である。取得した視点位置のy座標が+β(図5参照)になると、制御部70は、透過窓部51を図7(b)から図7(c)の状態になるように+X方向に移動させる。図7(c)の透過窓部51の位置は、図5の光路L2を進む表示光を透過させる位置である。
このようにして、視認者1の視点が低くなれば、透過窓部51が視認者1の前方に向かって移動し、視認者1の視点が高くなれば、透過窓部51が視認者1の後方に向かって移動することになる。なお、この場合、制御部70は、曲面ミラー30のチルト角も視点位置に応じて変化させる。
Assume that a point on the xy plane in FIG. 5 is the viewpoint position EP, and when the y coordinate of the viewpoint position EP is 0, the
In this way, if the
また、制御部70は、ステップ数の変化に応じて(つまり、曲面ミラー30のチルト角の変化に応じて)、透過窓部51を移動させてもよい。この場合、制御部70は、操作部90から虚像Vの表示位置の調整操作がなされると、ROM72に予め格納された、ステップ数とシャッタパタンとが対応付けられたシャッタパタンテーブルT2(図6(b))を参照し、操作内容に応じたステップ数と対応する数値の組合せをシャッタパタンとして決定する。
Further, the
図3(b)に示すように、シャッタ部50がX及びY軸方向に配列された矩形状のシャッタ50bから構成される例では、制御部70は、視点位置検出手段によって検出した視点位置のx及びy座標の変化に応じて、透過窓部51を移動させる。例えば、図3(b)に示すように、各シャッタ50bの位置は、X軸方向に沿って割り当てられた数値「0〜15」と、Y軸方向に沿って割り当てられた数値「0〜11」との組み合わせによって表され、シャッタパタンは、複数のシャッタ50bの位置の組合せにより定められている。
制御部70は、視点位置を取得すると、ROM72に予め格納された、視点位置(x,y)とシャッタパタンとが対応付けられたテーブルT3(図8)を参照し、取得した視点位置と対応するシャッタ50bの位置の組合せをシャッタパタンとして決定する。なお、シャッタパタンが示すシャッタ50bの位置の組合せは、透過状態にすべきシャッタ50bを表している。そのため、これらの組合せが示していない位置のシャッタ50bは不透過状態に制御される。そして、制御部70は、決定したシャッタパタンを実現するようにシャッタ部50を制御し、透過窓部51を形成する。これにより、視認者1の視点高さの変化だけでなく、横方向(視認者1から見ての左右方向)の変化にも合わせて、透過窓部51を形成し、移動させることができる。このような透過窓部51の移動について、図5と図9(a)〜(c)を用いて、より具体的に説明する。
As shown in FIG. 3B, in the example in which the
When acquiring the viewpoint position, the
図5に示す視点位置EPが(x、y)=(0,0)のとき、透過窓部51が図9(b)の位置にあるものとする。取得した視点位置(x,y)が(−α,−β)になると、制御部70は、透過窓部51を図9(b)から図9(a)の状態になるように−X方向及び+Y方向に移動させる。取得した視点位置(x、y)が(α,β)になると、制御部70は、透過窓部51を図9(b)から図9(c)の状態になるように+X方向及び−Y方向に移動させる。
このように、マトリクス状に配列されたシャッタ50bを有するシャッタ部50を用いた制御では、視認者1の上下左右方向の視点位置の移動に合わせて表示光を透過させる透過窓部51を形成することができる。
When the viewpoint position EP shown in FIG. 5 is (x, y) = (0, 0), it is assumed that the
As described above, in the control using the
なお、マトリクス状に配列されたシャッタ50bを有するシャッタ部50を用いた場合において、透過窓部51のX方向の移動は、図6(b)に示すようなテーブルを用いて、ステップ数の変化に応じて制御し、透過窓部51のY方向の移動のみを、視点位置のx座標の変化に応じて制御するようにしてもよい。つまり、取得した視点位置とステップ数とのいずれか一方、または双方に応じて、制御部70に透過窓部51を移動させるようにすることが可能である。
When the
ここからは、制御部70(CPU71)が実行する表示制御処理について、図10、図11(a)(b)を参照して説明する。制御部70は、例えば、表示装置100の電源が投入されたことを契機に表示制御処理を開始する。
From here, the display control process which the control part 70 (CPU71) performs is demonstrated with reference to FIG. 10, FIG. 11 (a) (b). For example, the
(表示制御処理)
まず、制御部70は、RAM73などの初期化を行い、タイマ割込の機能を開始する(ステップA1)。所定のタイミングで発生するタイマ割込によって後述の描画割込処理(図11(b))が呼び出される。
(Display control processing)
First, the
続いて、制御部70は、外部データを取得する(ステップA2)。具体的には外部データとして、制御部70は、ECU202から車速やエンジン回転数などの車両情報を取得する。また、制御部70は、前述の視点位置検出手段の機能により、撮像部90からのビデオ信号に基づいて視認者1の視点位置(x,y)を取得する。また、制御部70は、操作部80のスイッチ類の状態を取得し、虚像Vの表示位置の調整や、表示輝度調整の操作があったか否かを判別する。
Subsequently, the
続いて、制御部70は、光源11を制御し、所定の輝度で発光させる(ステップA3)。操作部80からの表示輝度調整操作があった場合は、制御部70は、操作内容に応じた輝度で光源11を発光させる。例えば、制御部70は、PWM(Pulse Width Modulation)制御によって光源11を駆動する。
Subsequently, the
続いて、制御部70は、ステップA2で取得した車両情報を表す画像のデータ(表示データ)を生成する(ステップA4)。
Then, the
続いて、制御部70は、曲面ミラー30のチルト角に変更があったか否かを判別する(ステップA5)。具体的には、前回処理(後述のステップA8)において曲面ミラー30のチルト角を変更させていた場合(ステップA5;Yes)、制御部70は、シャッタ制御処理(ステップA6)を実行する。
Subsequently, the
(シャッタ制御処理)
処理をステップA6に移すと、制御部70は、前述のシャッタ制御手段の機能により、図11(a)に示す順で、シャッタ制御処理を実行する。
(Shutter control processing)
When the process proceeds to step A6, the
まず、制御部70は、シャッタパタンを決定する(ステップB1)。前述したように、制御部70は、取得した視点位置(x、y)あるいはステッピングモータ41のステップ数に応じて、シャッタパタンを決定する。具体的には、図3(a)に示したようにシャッタ部50が複数の帯状のシャッタ50aから構成されている場合は、制御部70は、ROM72に格納されているシャッタパタンテーブルT1またはT2(図6(a)(b))を参照して、シャッタパタンを決定する。図3(b)に示したようにシャッタ部50がマトリクス状に配列された矩形のシャッタ50bから構成されている場合は、制御部70は、ROM72に格納されているシャッタパタンテーブルT3(図8)を参照して、シャッタパタンを決定する。
First, the
続いて、制御部70は、決定したシャッタパタンを実現するようにシャッタ部50を制御し、シャッタ部50に透過窓部51を形成する(ステップB2)。これにより、前述したように、視認者1の視点位置の変化や、曲面ミラー30のチルト角の変化に応じて移動する透過窓部51が形成される。
Subsequently, the
図10に戻って、シャッタ制御処理を経た後、あるいは、チルト角の変更がなかった場合(ステップA5;No)、制御部70は、ステップA4で生成した表示データと予め定められた画面のデザインとに基づき、液晶表示パネル12に車両情報を報知する画像などを表示させる(ステップA7)。
Returning to FIG. 10, after the shutter control process is performed or when the tilt angle is not changed (step A5; No), the
続いて、制御部70は、曲面ミラー30のチルト角を制御する(ステップA8)。具体的には、ステップA2で、虚像Vの表示位置の調整や、表示輝度調整の操作があったと判別した場合、制御部70は、表示位置調整手段の機能により、回転軸41aの回転角度に対応付けられたカウント数(ステップ数)を出力し、ステッピングモータ41を駆動する。なお、操作部80からの操作に因らず、取得した視点位置に応じて自動的にチルト角を変化させる場合、制御部70は、予めROM72に格納された視点位置のy座標とステップ数とが関連づけられたテーブル(図示せず)を参照して、ステップ数を決定し、決定したステップ数でステッピングモータ41を駆動する。ステップA8の処理の実行後、制御部70は、処理をステップA2に戻す。
Subsequently, the
(描画割込処理)
また、制御部70は、ステップA1で開始したタイマ割込のタイミング毎に図11(b)に示す描画割込処理を実行する。例えば、タイマ割込は20ms毎に発生する。描画割込処理を開始すると、制御部70は、描画が完了したか否かを判別する(ステップC1)。描画が完了していた場合(ステップC1;Yes)、制御部70は、VRAM74の書き込み用のメモリ領域を表示用のメモリに領域に切り替え、描画完了後の画像を表示部10に表示させる(ステップC2)。新たな画像を表示後(ステップC2)あるいは、未だ描画が完了していない場合(ステップC1;No)、描画割込処理は終了する。
(Drawing interrupt processing)
Further, the
例えば、表示装置100の電源が切られるまで、制御部70は、表示制御処理、描画割込処理を繰り返し実行する。
For example, the
以上に説明した表示装置100は、フロントガラス201(透光部材の一例)に向けて像を表す表示光Lを出射し、フロントガラス201で反射した表示光Lによって前記像の虚像Vを表示する表示装置100であって、前記像を表す表示光Lを出射する表示部10(表示手段の一例)と、表示部10が出射した表示光Lをフロントガラス201に向けて反射させる曲面ミラー30(反射手段の一例)と、曲面ミラー30を回転移動させ、曲面ミラー30で反射した後の表示光Lの光路を変更させることで虚像Vの表示位置を調整する表示位置調整手段と、各々が独立して透過状態または不透過状態に切り替わる複数のシャッタ50a,50bを有し、曲面ミラー30とフロントガラス201との間に位置するシャッタ部50と、複数のシャッタ50a,50bの各々を透過状態または不透過状態に切り替えることで、シャッタ部50に、1又は複数の透過状態のシャッタ50a,50bからなる透過窓部51であって、表示部10が出射した表示光Lを透過させる透過窓部51を形成するシャッタ制御手段と、を備え、シャッタ制御手段は、表示位置調整手段によって光路が変更された表示光Lを透過させるように、透過窓部51の位置を変化させる。
The
また、表示装置100は、フロントガラス201に向けて像を表す表示光Lを出射し、フロントガラス201で反射した表示光Lによって前記像の虚像Vを表示する表示装置100であって、前記像を表す表示光Lを出射する表示部10と、表示部10が出射した表示光Lをフロントガラス201に向けて反射させる曲面ミラー30と、各々が独立して透過状態または不透過状態に切り替わる複数のシャッタ50a,50bを有し、曲面ミラー30とフロントガラス201との間に位置するシャッタ部50と、複数のシャッタ50a,50bの各々を透過状態または不透過状態に切り替えることで、シャッタ部50に、1又は複数の透過状態のシャッタ50a,50bからなる透過窓部51であって、表示部10が出射した表示光Lを透過させる透過窓部51を形成するシャッタ制御手段と、虚像Vの視認者1を撮像する撮像部90から視認者1の撮像画像を取得し、取得した撮像画像に基づいて視認者1の視点位置を検出する視点位置検出手段と、を備え、シャッタ制御手段は、視点位置検出手段が検出した視点位置に応じて、表示部10から出射されてフロントガラス201に向かう表示光Lが、検出した視点位置に到達するように透過窓部51の位置を変化させる。
The
以上のように表示装置100を構成したから、透過窓部51を表示光Lの光路変化に合わせて形成し、移動させることができる。これにより、シャッタ部は、表示光Lの通過領域として必要な部分以外を極力、遮ることができるため、太陽光などの外光が表示装置100内に侵入することを効果的に防ぐことができ、温度上昇による表示部10の破損などを抑制することができる。
なお、複数のシャッタは、帯状のシャッタ50aが所定の方向に沿って配列されて構成されていてもよいし、矩形状のシャッタ50bがマトリクス状に配列されて構成されていてもよい。
Since the
The plurality of shutters may be configured by arranging strip-shaped
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。以下に変形の一例を示す。 The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. An example of modification is shown below.
以上では、シャッタ部50を、曲面ミラー30とフロントガラス201との間に配置した例を説明したが、シャッタ部50は、表示部10からフロントガラス201(透光部材の一例)に到る表示光Lの光路上に位置していればよい。つまり、シャッタ部50は、表示光Lの光路上における表示部10と折り返しミラー20との間や、折り返しミラー20と曲面ミラー30との間に配置されてもよい。なお、表示装置100内に侵入した外光は曲面ミラー30により収束光となり、折り返しミラー20、表示部10に進行するため、表示部10に近い位置程、外光の照射面積は狭くなり、単位面積あたりの光量が大きくなる。よって、シャッタ部50は、表示部10の近くに配置する程、シャッタ部50の面積を小さくすることができ、部品コストを低減することができる。なお、外光によるシャッタ部50の負荷を軽減するためには、シャッタ部50は、外光があまり収束されていない曲面ミラー30の近い位置に配置することが望ましい。
The example in which the
図7(a)〜(c)、図9(a)〜(c)では、所定形状の透過窓部51が移動する例を示したが、移動に合わせて透過窓部51の形状を変化させてもよい。例えば、制御部70は、表示部10の表示画像の大小に合わせて、透過窓部51の大きさを変更させるようにシャッタ部50を制御してもよい。
FIGS. 7A to 7C and FIGS. 9A to 9C show examples in which the
以上の説明では、曲面ミラー30を回転移動させる例を示したがこれに限られない。表示装置100に曲面ミラー30を平行移動させる移動機構を設け、制御部70は、曲面ミラー30を平行移動させ、曲面ミラー30で反射した後の表示光Lの光路を変更させることで虚像Vの表示位置を調整するようにしてもよい。
In the above description, an example in which the
表示部10は、有機EL(ElectroLuminescence)ディスプレイ、プロジェクション方式のディスプレイなどから構成されていてもよい。
The
以上の説明では、フロントガラス201に虚像Vを投影する例を示したが、表示装置100専用のコンバイナ(透光部材の一例)に虚像Vを投影する構成としてもよい。
In the above description, the example in which the virtual image V is projected onto the
以上の説明では、表示装置100を車両200に搭載する例を示したが、航空機、船舶、工作機械等の他の乗り物に搭載することもできる。
Although the example which mounts the
以上の説明では、本発明の理解を容易にするために、重要でない公知の技術的事項の説明を適宜省略した。 In the above description, in order to facilitate the understanding of the present invention, the description of known unimportant technical matters is appropriately omitted.
100 …表示装置
10 …表示部
20 …折り返しミラー
30 …曲面ミラー
40 …ミラーチルト部
50 …シャッタ部
50a,50b…シャッタ
51 …透過窓部
60 …筐体
70 …制御部
80 …操作部
90 …撮像部
200 …車両
201 …フロントガラス
202 …ECU
1 …視認者
L …表示光
V …虚像
DESCRIPTION OF
1 ... Viewer
L: Display light
V ... Virtual image
Claims (6)
前記像を表す表示光を出射する表示手段と、
前記表示手段が出射した表示光を前記透光部材に向けて反射させる反射手段と、
前記反射手段を移動させ、前記反射手段で反射した後の表示光の光路を変更させることで前記虚像の表示位置を調整する表示位置調整手段と、
各々が独立して透過状態または不透過状態に切り替わる複数のシャッタを有し、前記表示手段から前記透光部材に到る表示光の光路上に位置するシャッタ部と、
前記複数のシャッタの各々を透過状態または不透過状態に切り替えることで、前記シャッタ部に、1又は複数の透過状態のシャッタからなる透過窓部であって、前記表示手段が出射した表示光を透過させる透過窓部を形成するシャッタ制御手段と、を備え、
前記シャッタ制御手段は、前記表示位置調整手段によって光路が変更された表示光を透過させるように、前記透過窓部の位置を変化させる、
ことを特徴とする表示装置。 A display device that emits display light representing an image toward a light transmissive member and displays a virtual image of the image by display light reflected by the light transmissive member,
Display means for emitting display light representing the image;
Reflecting means for reflecting the display light emitted by the display means toward the light-transmissive member;
Display position adjusting means for adjusting the display position of the virtual image by moving the reflecting means and changing the optical path of the display light reflected by the reflecting means;
Each having a plurality of shutters that are independently switched to a transmission state or a non-transmission state, and a shutter unit that is positioned on an optical path of display light from the display unit to the translucent member;
By switching each of the plurality of shutters to a transmission state or a non-transmission state, the shutter unit is a transmission window unit including a shutter in one or a plurality of transmission states, and transmits the display light emitted from the display unit. Shutter control means for forming a transmission window portion to be
The shutter control means changes the position of the transmission window portion so that the display light whose optical path has been changed by the display position adjustment means is transmitted.
A display device characterized by that.
前記表示位置調整手段は、前記視点位置検出手段が検出した視点位置に応じて、前記虚像の表示位置を調整する、
ことを特徴とする請求項1に記載の表示装置。 Further comprising viewpoint position detection means for acquiring a captured image of the viewer from an imaging unit that captures the viewer of the virtual image, and detecting the viewpoint position of the viewer based on the acquired captured image;
The display position adjusting means adjusts the display position of the virtual image according to the viewpoint position detected by the viewpoint position detecting means;
The display device according to claim 1.
前記像を表す表示光を出射する表示手段と、
前記表示手段が出射した表示光を前記透光部材に向けて反射させる反射手段と、
各々が独立して透過状態または不透過状態に切り替わる複数のシャッタを有し、前記表示手段から前記透光部材に到る表示光の光路上に位置するシャッタ部と、
前記複数のシャッタの各々を透過状態または不透過状態に切り替えることで、前記シャッタ部に、1又は複数の透過状態のシャッタからなる透過窓部であって、前記表示手段が出射した表示光を透過させる透過窓部を形成するシャッタ制御手段と、
前記虚像の視認者を撮像する撮像部から前記視認者の撮像画像を取得し、取得した前記撮像画像に基づいて前記視認者の視点位置を検出する視点位置検出手段と、を備え、
前記シャッタ制御手段は、前記視点位置検出手段が検出した視点位置に応じて、前記表示手段から出射されて前記透光部材に向かう表示光が、検出した視点位置に到達するように前記透過窓部の位置を変化させる、
ことを特徴とする表示装置。 A display device that emits display light representing an image toward a light transmissive member and displays a virtual image of the image by display light reflected by the light transmissive member,
Display means for emitting display light representing the image;
Reflecting means for reflecting the display light emitted by the display means toward the light-transmissive member;
Each having a plurality of shutters that are independently switched to a transmission state or a non-transmission state, and a shutter unit that is positioned on an optical path of display light from the display unit to the translucent member;
By switching each of the plurality of shutters to a transmission state or a non-transmission state, the shutter unit is a transmission window unit including a shutter in one or a plurality of transmission states, and transmits the display light emitted from the display unit. Shutter control means for forming a transmission window portion to be
Viewpoint position detection means for acquiring a captured image of the viewer from an imaging unit that captures the viewer of the virtual image and detecting the viewpoint position of the viewer based on the acquired captured image;
In accordance with the viewpoint position detected by the viewpoint position detection unit, the shutter control unit is configured to transmit the display light that is emitted from the display unit and travels toward the transparent member so as to reach the detected viewpoint position. Change the position of the
A display device characterized by that.
前記表示位置調整手段は、前記視点位置検出手段が検出した視点位置に応じて、前記虚像の表示位置を調整する、
ことを特徴とする請求項3に記載の表示装置。 Further comprising display position adjusting means for adjusting the display position of the virtual image by moving the reflecting means and changing the optical path of the display light after being reflected by the reflecting means;
The display position adjusting means adjusts the display position of the virtual image according to the viewpoint position detected by the viewpoint position detecting means;
The display device according to claim 3.
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の表示装置。 The plurality of shutters are configured by arranging strip-shaped shutters along a predetermined direction.
The display device according to claim 1, wherein the display device is a display device.
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の表示装置。 The plurality of shutters are configured by arranging rectangular shutters in a matrix.
The display device according to claim 1, wherein the display device is a display device.
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