JP2015197496A - virtual image display device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a virtual image display device that uses a screen with a micro-lens array, and can create a high-image quality virtual image without the occurrence of distortion of the virtual image to be created, even when a video projection surface of the screen is arranged to be inclined to a light path of a projector.SOLUTION: A virtual image display device projects a video output from a projector 4 to a screen 5 and reflects the video projected on the screen 5 on a windshield 6 of a vehicle 2 so as for a driver 7 of the vehicle to visually recognize the video, and thereby creating a virtual image 8 of the video that is visually recognized by the driver 7 of the vehicle. The screen 5 is made movable so that the angle of the screen 5 relative to a light path of the projector 4 can be changed, and the direction of radiation to radiate laser beams from the projector 4 to the screen 5 is controlled on the basis of the angle of the screen 5 relative to the light path of the projector 4.

Description

本発明は、ユーザが視認する虚像を表示する虚像表示装置に関する。   The present invention relates to a virtual image display device that displays a virtual image visually recognized by a user.

従来より、車両等の移動体の乗員に対して経路案内や障害物の警告等の運転情報を提供する情報提供手段として、様々な手段が用いられている。例えば、移動体に設置された液晶ディスプレイによる表示や、スピーカから出力する音声等である。そして、近年、このような情報提供手段の一つとして、ヘッドアップディスプレイ装置(以下、HUDという)のような人間の目の錯覚を利用して実際に映像が表示された位置と異なる空間上に映像を視認させる虚像表示装置がある。   Conventionally, various means have been used as information providing means for providing driving information such as route guidance and obstacle warnings to passengers of moving bodies such as vehicles. For example, display on a liquid crystal display installed on a moving body, sound output from a speaker, and the like. In recent years, as one of such information providing means, a head-up display device (hereinafter referred to as HUD) is used in a space different from a position where an image is actually displayed using an illusion of human eyes. There is a virtual image display device for visually recognizing an image.

例えば特開2008−76541号公報では、車両のインストルメントパネルに設置された表示装置において上記虚像表示装置を適用し、運転情報(例えば、速度表示、経路案内表示等)を虚像として生成し、運転者に視認させることについて記載されている。   For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 2008-76541, the virtual image display device is applied to a display device installed on an instrument panel of a vehicle, driving information (for example, speed display, route guidance display, etc.) is generated as a virtual image, and driving is performed. It is described about making a person visually recognize.

特開2008−76541号公報(第5−6頁、図1)Japanese Patent Laying-Open No. 2008-76541 (page 5-6, FIG. 1)

ここで、虚像表示装置によってより効果的な情報の提供を行う為には、虚像を生成する位置(より具体的には乗員から虚像までの距離)を適切に設定することが重要である。例えば、上記特許文献1の技術では、映像が投射されるスクリーンであるマイクロレンズアレイを傾斜して配置することによって、道路の右左折を案内する矢印の虚像を手前側から奥側に傾斜した立体的な映像として生成することが記載されている。   Here, in order to provide more effective information by the virtual image display device, it is important to appropriately set the position (more specifically, the distance from the occupant to the virtual image) where the virtual image is generated. For example, in the technique of Patent Document 1 described above, a microlens array that is a screen on which an image is projected is inclined and a virtual image of an arrow that guides a right or left turn of a road is inclined from the near side to the far side. It is described that the image is generated as a typical image.

また、上記特許文献1ではスクリーンとして多数のレンズを格子状に並べたマイクロレンズアレイを用いている。ここで、マイクロレンズアレイは他の一般的な透過型のスクリーンに比べて、スペックルノイズの軽減等に効果があるが、歪み等のない適切な虚像を生成する為には光源であるプロジェクタとの位置関係を適切に保つ必要がある。具体的には、図19に示すようにマイクロレンズアレイを構成する各レンズ101の中央付近にレーザ光102が照射すれば、歪みの無い高画質の虚像を生成できるが、各レンズ101の境界にレーザ光が照射されれば、生成される虚像に歪み等が生じることとなる。しかしながら、上記特許文献1では、マイクロレンズアレイを傾斜して配置するので、プロジェクタとの位置関係を適切に保つことが困難となる問題がある。その結果、生成される虚像に歪み等が生じることとなっていた。   Moreover, in the said patent document 1, the microlens array which arranged many lenses in the grid | lattice form is used as a screen. Here, the microlens array is more effective in reducing speckle noise than other general transmissive screens, but in order to generate an appropriate virtual image without distortion or the like, a projector as a light source It is necessary to maintain a proper positional relationship. Specifically, as shown in FIG. 19, if laser light 102 is irradiated near the center of each lens 101 constituting the microlens array, a high-quality virtual image without distortion can be generated. When the laser beam is irradiated, distortion or the like occurs in the generated virtual image. However, in the above-mentioned patent document 1, since the microlens array is disposed at an inclination, there is a problem that it is difficult to maintain the positional relationship with the projector appropriately. As a result, the generated virtual image is distorted.

本発明は前記従来における問題点を解消するためになされたものであり、マイクロレンズアレイのスクリーンを用い、且つスクリーンの映像投射面をプロジェクタの光路に対して傾斜させて配置した場合であっても、生成される虚像に歪み等が生じることなく、高画質の虚像を生成することを可能にした虚像表示装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, even when a microlens array screen is used and the screen image projection surface is inclined with respect to the optical path of the projector. An object of the present invention is to provide a virtual image display device that can generate a high-quality virtual image without causing distortion or the like in the generated virtual image.

前記目的を達成するため本発明に係る虚像表示装置(1)は、マイクロレンズアレイからなる透過型のスクリーン(5)と、レーザ光に基づいて生成される映像を前記スクリーンに投射するプロジェクタ(4)と、前記スクリーンに投射された前記映像から前記映像の虚像を生成する虚像生成手段(6、10、11)と、前記スクリーンを可動させることによって、前記プロジェクタの光路に対する前記映像が投射される前記スクリーンの面である映像投射面(22)の角度を変更するスクリーン可動手段(24)と、前記プロジェクタの光路に対する前記映像投射面の角度に基づいて、前記プロジェクタから前記スクリーンへと前記レーザ光を照射する照射方向を制御する照射制御手段(31)と、を有することを特徴とする。   In order to achieve the above object, a virtual image display device (1) according to the present invention includes a transmissive screen (5) composed of a microlens array and a projector (4) that projects an image generated based on laser light onto the screen. ), Virtual image generating means (6, 10, 11) for generating a virtual image of the video from the video projected on the screen, and moving the screen, the video with respect to the optical path of the projector is projected Based on the screen moving means (24) for changing the angle of the image projection surface (22), which is the surface of the screen, and the angle of the image projection surface with respect to the optical path of the projector, the laser light is transmitted from the projector to the screen. And an irradiation control means (31) for controlling the irradiation direction of irradiation.

前記構成を有する本発明に係る虚像表示装置によれば、マイクロレンズアレイのスクリーンを用い、且つスクリーンの映像投射面をプロジェクタの光路に対して傾斜させて配置した場合であっても、生成される虚像に歪み等が生じることなく、高画質の虚像を生成することが可能となる。また、プロジェクタの光路に対してスクリーンの映像投射面を傾斜させた状態では、スクリーンに対して映像を投射する位置によってユーザから生成される虚像までの距離について変位させることが可能となる。その結果、ユーザからの距離が変位する障害物や交差点等の対象物に関する映像を虚像として該対象物に重畳して表示させる場合に、ユーザから対象物までの距離に応じた適切な位置に虚像を生成することが可能となる。
また、スクリーンの映像投射面の角度を変更することによって、スクリーンに投射された映像に基づいて生成できる虚像のユーザからの距離を任意に設定することが可能となる。例えば、プロジェクタの光路に対するスクリーンの傾斜角度を大きくすれば、ユーザからの距離が離れたより広い範囲まで虚像を生成することが可能となる。その結果、ユーザの状況に応じて必要な位置に虚像を生成することが可能となる。
According to the virtual image display device according to the present invention having the above-described configuration, it is generated even when the screen of the microlens array is used and the image projection surface of the screen is arranged to be inclined with respect to the optical path of the projector. It is possible to generate a high-quality virtual image without causing distortion or the like in the virtual image. Further, in a state where the image projection surface of the screen is tilted with respect to the optical path of the projector, it is possible to displace the distance from the user to the virtual image generated by the position where the image is projected onto the screen. As a result, when an image related to an object such as an obstacle or an intersection whose distance from the user is displaced is displayed as a virtual image superimposed on the object, the virtual image is displayed at an appropriate position according to the distance from the user to the object. Can be generated.
Further, by changing the angle of the image projection surface of the screen, it is possible to arbitrarily set the distance from the user of the virtual image that can be generated based on the image projected on the screen. For example, if the inclination angle of the screen with respect to the optical path of the projector is increased, it is possible to generate a virtual image up to a wider range with a distance from the user. As a result, it is possible to generate a virtual image at a necessary position according to the user's situation.

本実施形態に係るHUDの車両への設置態様を示した図である。It is the figure which showed the installation aspect to the vehicle of HUD which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るHUDの内部構成を示した図である。It is the figure which showed the internal structure of HUD which concerns on this embodiment. プロジェクタの構成を示した図である。It is the figure which showed the structure of the projector. スクリーンを示した図である。It is the figure which showed the screen. スクリーンの回動態様を示した図である。It is the figure which showed the rotation aspect of a screen. プロジェクタから出力される光とスクリーンとの関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the light output from a projector, and a screen. スクリーンが傾斜して配置された状態での虚像の生成距離を説明した図である。It is a figure explaining the production | generation distance of the virtual image in the state by which the screen was inclined and arrange | positioned. 車両の乗員から視認される虚像を示した図である。It is the figure which showed the virtual image visually recognized from the passenger | crew of a vehicle. 本実施形態に係るHUDの構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the structure of HUD which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る虚像生成処理プログラムのフローチャートである。It is a flowchart of the virtual image generation processing program which concerns on this embodiment. 角度設定テーブルの一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the angle setting table. スクリーンの角度毎にレーザ光が照射される対象となるレンズの数を示した図である。It is the figure which showed the number of the lenses used as the object irradiated with a laser beam for every angle of a screen. マイクロレンズアレイとレーザ光の関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between a micro lens array and a laser beam. スクリーンの角度毎にレーザ光の照射方向の補正態様を示した図である。It is the figure which showed the correction | amendment aspect of the irradiation direction of a laser beam for every angle of a screen. スクリーンの傾斜と映像の歪みの関係を説明した図である。It is a figure explaining the relationship between the inclination of a screen and the distortion of an image | video. プロジェクタの出力補正について説明した図である。It is a figure explaining the output correction of a projector. 車両の停車時に車両の乗員から視認できる虚像の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the virtual image which can be visually recognized from the passenger | crew of a vehicle when a vehicle stops. 車両の走行時に車両の乗員から視認できる虚像の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the virtual image which can be visually recognized from the passenger | crew of a vehicle at the time of driving | running | working of a vehicle. 従来技術の問題点について説明した図である。It is a figure explaining the problem of the prior art.

以下、本発明に係る虚像生成装置について、車両に搭載されたヘッドアップディスプレイ装置に具体化した一実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, a virtual image generating device according to the invention will be described in detail with reference to the drawings with regard to an embodiment embodied in a head-up display device mounted on a vehicle.

先ず、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置(以下、HUDという)1の構成について図1を用いて説明する。図1は本実施形態に係るHUD1の車両2への設置態様を示した図である。   First, the configuration of a head-up display device (hereinafter referred to as HUD) 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram showing an installation mode of the HUD 1 according to the present embodiment on the vehicle 2.

図1に示すようにHUD1は、車両2のダッシュボード3内部に設置されており、内部にプロジェクタ4やプロジェクタ4からの映像が投射されるスクリーン5を有する。そして、スクリーン5に投射された映像を、後述のようにHUD1が備えるミラーやフレネルレンズを介し、更に運転席の前方のフロントウィンドウ6に反射させて車両2の乗員7に視認させるように構成されている。尚、スクリーン5に投射される映像としては、車両2に関する情報や乗員7の運転の支援の為に用いられる各種情報がある。例えば障害物(他車両や歩行者)に対する警告、ナビゲーション装置で設定された案内経路や案内経路に基づく案内情報(右左折方向を示す矢印等)、現在車速、案内標識、地図画像、交通情報、ニュース、天気予報、時刻、接続されたスマートフォンの画面、テレビ番組等がある。   As shown in FIG. 1, the HUD 1 is installed inside the dashboard 3 of the vehicle 2, and includes a projector 4 and a screen 5 on which an image from the projector 4 is projected. Then, the image projected on the screen 5 is reflected on the front window 6 in front of the driver's seat through the mirror and Fresnel lens provided in the HUD 1 as will be described later, and is made visible to the passenger 7 of the vehicle 2. ing. Note that the image projected on the screen 5 includes information related to the vehicle 2 and various information used for assisting the driving of the occupant 7. For example, warnings for obstacles (other vehicles and pedestrians), guidance information set by the navigation device and guidance information based on the guidance route (such as arrows indicating the direction of turning left and right), current vehicle speed, guidance signs, map images, traffic information, There are news, weather forecast, time, screen of connected smartphone, TV program and so on.

また、本実施形態のHUD1では、フロントウィンドウ6を反射して乗員7がスクリーン5に投射された映像を視認した場合に、乗員7にはフロントウィンドウ6の位置ではなく、フロントウィンドウ6の先の遠方の位置にスクリーン5に投射された映像が虚像8として視認されるように構成される。尚、乗員7が視認できる虚像8はスクリーン5に投射された映像であるが、ミラーを介するので上下方向は反転する。また、フレネルレンズを介することによってサイズも変更する。   Further, in the HUD 1 of the present embodiment, when the occupant 7 visually recognizes an image projected on the screen 5 by reflecting the front window 6, the occupant 7 is not at the position of the front window 6 but at the front of the front window 6. An image projected on the screen 5 at a distant position is configured to be visually recognized as a virtual image 8. The virtual image 8 that can be seen by the occupant 7 is an image projected on the screen 5, but the vertical direction is reversed because the image is projected through the mirror. In addition, the size is changed by using a Fresnel lens.

ここで、虚像8を生成する位置、より具体的には乗員7から虚像8までの距離(以下、生成距離という)Lについては、HUD1が備えるミラーやフレネルレンズの形状や位置、光路に対するスクリーン5の位置等によって適宜設定することが可能である。特に、本実施形態では後述のようにプロジェクタ4の光路に対するスクリーン5の映像投射面の角度を変更可能に構成する。そして、プロジェクタ4の光路に対してスクリーン5の映像投射面を傾斜させた状態では、その傾斜角度と映像投射面内において映像を投射する位置とによって生成距離Lを適宜変更することが可能となる。例えば生成距離Lを2.5m〜20mの間で変更することが可能である。   Here, regarding the position where the virtual image 8 is generated, more specifically, the distance L from the occupant 7 to the virtual image 8 (hereinafter referred to as a generation distance) L, the shape and position of the mirror and Fresnel lens provided in the HUD 1, and the screen 5 with respect to the optical path It is possible to appropriately set the position depending on the position. In particular, in the present embodiment, the angle of the image projection surface of the screen 5 with respect to the optical path of the projector 4 can be changed as will be described later. In a state where the image projection surface of the screen 5 is inclined with respect to the optical path of the projector 4, the generation distance L can be appropriately changed depending on the inclination angle and the position where the image is projected within the image projection surface. . For example, the generation distance L can be changed between 2.5 m and 20 m.

次に、図2を用いてHUD1のより具体的な構成について説明する。図2は、本実施形態に係るHUD1の内部構成を示した図である。   Next, a more specific configuration of the HUD 1 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram showing an internal configuration of the HUD 1 according to the present embodiment.

図2に示すようにHUD1は、プロジェクタ4と、スクリーン5と、反射ミラー10と、ミラー11と、フレネルレンズ12と、制御回路部13と、CANインターフェース14とから基本的に構成されている。   As shown in FIG. 2, the HUD 1 basically includes a projector 4, a screen 5, a reflection mirror 10, a mirror 11, a Fresnel lens 12, a control circuit unit 13, and a CAN interface 14.

ここで、プロジェクタ4は光源としてLED光源を用いた映像投射装置であり、例えばレーザ走査式プロジェクタとする。   Here, the projector 4 is an image projection apparatus using an LED light source as a light source, and is, for example, a laser scanning projector.

図3はプロジェクタ4の構成を示した図である。図3に示すようにプロジェクタ4は、内部にレーザ光の光源15を備えており、例えばレーザ走査式プロジェクタでは光源15から出力されるレーザ光をMEMSミラー16で反射させ、スクリーン5上に走査させることによってスクリーン5に所望の映像を投射する。   FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the projector 4. As shown in FIG. 3, the projector 4 includes a laser light source 15 inside. For example, in a laser scanning projector, the laser light output from the light source 15 is reflected by the MEMS mirror 16 and scanned on the screen 5. As a result, a desired image is projected onto the screen 5.

一方、スクリーン5は、プロジェクタ4から投射された映像が投射される被投射媒体であり、多数のレンズを格子状に並べたマイクロレンズアレイからなる透過型スクリーンが用いられる。ここで、図4はスクリーン5を示した図である。   On the other hand, the screen 5 is a projection medium on which an image projected from the projector 4 is projected, and a transmission screen composed of a microlens array in which a large number of lenses are arranged in a lattice shape is used. Here, FIG. 4 is a diagram showing the screen 5.

図4に示すようにスクリーン5は、映像が投射される映像投射面として被投射エリア22を有しており、プロジェクタ4から投射されたレーザ光に基づいて映像が生成される。また、スクリーン5は、一辺を回転軸として回動させることによってプロジェクタ4の光路に対する被投射エリア22の角度を変更可能に構成されている。具体的には、スクリーン5の側面にあるスクリーン回動駆動モータ24を駆動させることによって、図5に示すようにスクリーン5を、回転軸Pを中心に回動させる。また、回転軸Pの位置はスクリーン5の上端であって、スクリーン5を回動可能な範囲は、被投射エリア22が光路に対して垂直方向となる位置Aから、垂直方向に対してプロジェクタ4側に角度θmaxをなす位置Bまでの範囲となる。即ち、スクリーン5は光路に沿ったミラー11からの距離が、回転軸Pにおいて最も短くなるように回動される。   As shown in FIG. 4, the screen 5 has a projection area 22 as a video projection surface on which a video is projected, and a video is generated based on the laser light projected from the projector 4. Further, the screen 5 is configured to be able to change the angle of the projection area 22 with respect to the optical path of the projector 4 by rotating about one side as a rotation axis. Specifically, the screen 5 is rotated around the rotation axis P as shown in FIG. 5 by driving the screen rotation drive motor 24 on the side surface of the screen 5. The position of the rotation axis P is the upper end of the screen 5, and the range in which the screen 5 can be rotated is from the position A where the projection area 22 is perpendicular to the optical path to the projector 4 with respect to the vertical direction. This is a range up to a position B that forms an angle θmax on the side. That is, the screen 5 is rotated so that the distance from the mirror 11 along the optical path is the shortest on the rotation axis P.

尚、角度θmaxやスクリーン5のサイズは適宜設定可能であるが、図6に示すようにスクリーン5が位置A〜Bの間のどの位置にあってもプロジェクタ4から出力される全ての光を被投射エリア22で受けることができ、且つ最も傾斜角度の大きい位置Bにある場合に被投射エリア22の全領域でプロジェクタ4から出力される光を受けるように設定する。   The angle θmax and the size of the screen 5 can be set as appropriate. However, as shown in FIG. 6, all the light output from the projector 4 is received regardless of the position of the screen 5 between the positions A to B. It is set so that the light output from the projector 4 can be received in the entire area of the projection area 22 when it is in the position B where the inclination angle is the largest and can be received in the projection area 22.

そして、図7に示すようにプロジェクタ4の光路に対して傾斜するようにスクリーン5を配置した状態では、スクリーン5に対して投射される映像25の被投射エリア22内の位置を変更することによって、図8に示すようにスクリーン5に投射された映像25の虚像8が生成される位置(具体的には乗員7から虚像8までの距離である生成距離L)を変更することが可能である。ここで、生成距離Lは、光路に沿ったミラー11からスクリーン5までの距離に依存する。即ち、生成距離Lは、ミラー11からスクリーン5までの距離に応じて長短を変更される。例えば、ミラー11からスクリーン5までの距離が長くなる(即ちプロジェクタ4からの距離が短くなる)と生成距離Lが長くなり、ミラー11からスクリーン5までの距離が短くなる(即ちプロジェクタ4からの距離が長くなる)と生成距離Lが短くなる。従って、図7に示すようにスクリーン5が傾斜された状態では、ミラー11からの距離が短くなる回転軸P付近に投射された映像25の虚像8は生成距離Lが短くなる(即ち、乗員7からはより近くに虚像8が視認されるようになる)。一方、ミラー11からの距離が長くなる回転軸Pから離れた位置に投射された映像25の虚像8は生成距離Lが長くなる(即ち、乗員7からはより遠くに虚像8が視認されるようになる)。   And in the state which has arrange | positioned the screen 5 so that it may incline with respect to the optical path of the projector 4 as shown in FIG. 7, by changing the position in the projection area 22 of the image 25 projected with respect to the screen 5, 8, it is possible to change the position (specifically, the generation distance L that is the distance from the occupant 7 to the virtual image 8) where the virtual image 8 of the video 25 projected on the screen 5 is generated. . Here, the generation distance L depends on the distance from the mirror 11 to the screen 5 along the optical path. That is, the generation distance L is changed in length depending on the distance from the mirror 11 to the screen 5. For example, when the distance from the mirror 11 to the screen 5 is increased (that is, the distance from the projector 4 is decreased), the generation distance L is increased, and the distance from the mirror 11 to the screen 5 is decreased (that is, the distance from the projector 4). The generation distance L becomes shorter. Accordingly, when the screen 5 is tilted as shown in FIG. 7, the generation distance L of the virtual image 8 of the image 25 projected near the rotation axis P, which is shorter from the mirror 11, is shorter (that is, the occupant 7 The virtual image 8 will be visually recognized closer to. On the other hand, the generation distance L of the virtual image 8 of the image 25 projected at a position away from the rotation axis P where the distance from the mirror 11 becomes long becomes longer (that is, the virtual image 8 is seen farther from the passenger 7. become).

また、スクリーン5に投射された映像25の虚像8が生成される位置(具体的には乗員7から虚像8までの距離である生成距離L)を変更することが可能な範囲は、プロジェクタ4の光路に対するスクリーン5の傾斜角度によって変わる。具体的には、プロジェクタ4の光路に対してスクリーン5が垂直方向にある場合には、生成距離Lは一のみ選択可能であり、プロジェクタ4の光路に対するスクリーン5の傾斜角度が大きくなるほど、生成距離Lを変更可能な範囲も大きくなる。   The range in which the position where the virtual image 8 of the video 25 projected on the screen 5 is generated (specifically, the generation distance L that is the distance from the occupant 7 to the virtual image 8) can be changed is that of the projector 4 It changes depending on the inclination angle of the screen 5 with respect to the optical path. Specifically, when the screen 5 is perpendicular to the optical path of the projector 4, only one generation distance L can be selected, and the generation distance increases as the inclination angle of the screen 5 with respect to the optical path of the projector 4 increases. The range in which L can be changed also increases.

ここで、スクリーン5に対して投射された映像25は、反射ミラー10やミラー11によって反射されるので、生成される虚像8はスクリーン5に対して投射された映像と上下左右がそれぞれ反転した像となる。即ち、回転軸Pに近いスクリーン5の上方に投射された映像25ほど、その映像25に基づいて生成される虚像8は乗員7から鉛直方向上側に視認され、回転軸Pから離れたスクリーン5の下方に投射された映像25ほど、その映像25に基づいて生成される虚像8は乗員7から鉛直方向下側に視認される。従って、乗員7から遠くの位置に生成される虚像8ほど乗員7からは上方に視認できる。ここで、車両の乗員7がフロントウィンドウ6越しに前方環境を視認する場合には、基本的に遠くに位置するものほど上方に見える。従って、スクリーン5を傾斜させることによって視認できる前方環境と虚像8とを対応させ、虚像8と前方環境との重畳表示を見やすくすることが可能となる。   Here, since the image 25 projected onto the screen 5 is reflected by the reflecting mirror 10 and the mirror 11, the generated virtual image 8 is an image obtained by inverting the image projected onto the screen 5 vertically and horizontally. It becomes. That is, the image 25 projected above the screen 5 close to the rotation axis P, the virtual image 8 generated based on the image 25 is viewed from the occupant 7 in the vertical direction, and the screen 5 away from the rotation axis P. The lower the image 25 projected downward, the more the virtual image 8 generated based on the image 25 is viewed from the passenger 7 in the vertical direction. Therefore, the virtual image 8 generated at a position far from the occupant 7 can be viewed upward from the occupant 7. Here, when the vehicle occupant 7 visually recognizes the front environment through the front window 6, basically, the one located farther away looks higher. Therefore, it becomes possible to make the superimposed display of the virtual image 8 and the front environment easy to see by making the front environment visually recognizable by tilting the screen 5 correspond to the virtual image 8.

また、プロジェクタ4の光路に対して傾斜するようにスクリーン5を配置した状態では、図8に示すように生成される虚像8についても鉛直方向に対して傾斜することとなる。特に生成距離Lが長い虚像8ほど傾斜角度は大きくなる。その結果、例えば右左折方向を示す矢印等の虚像8を生成する場合には、路面に沿って虚像8を配置することが可能となる。   Further, in a state where the screen 5 is arranged so as to be inclined with respect to the optical path of the projector 4, the virtual image 8 generated as shown in FIG. 8 is also inclined with respect to the vertical direction. In particular, the inclination angle becomes larger as the virtual image 8 has a longer generation distance L. As a result, for example, when generating a virtual image 8 such as an arrow indicating the right / left turn direction, the virtual image 8 can be arranged along the road surface.

また、特に本実施形態では、プロジェクタ4の光路に対してスクリーン5を最も傾斜させた位置Bにある状態において、図8に示すように回転軸Pに最も近い位置に投射された映像25の虚像8の生成距離Lが2.5mであり、回転軸Pから最も遠い位置に投射された映像25の虚像8の生成距離Lが20mとなるように設計する。また、プロジェクタ4の光路に対してスクリーン5を垂直方向に配置した位置Aにある状態においては、被投射エリア22内のどの位置に投射された映像25の虚像8でも生成距離Lが2.5mとなるように設計する。   In the present embodiment, in particular, in the state where the screen 5 is most inclined with respect to the optical path of the projector 4, the virtual image of the image 25 projected at the position closest to the rotation axis P as shown in FIG. The generation distance L of 8 is 2.5 m, and the generation distance L of the virtual image 8 of the image 25 projected to the farthest position from the rotation axis P is 20 m. Further, in a state where the screen 5 is arranged in the vertical direction with respect to the optical path of the projector 4, the generation distance L is 2.5 m in any virtual image 8 of the image 25 projected at any position in the projection area 22. Design to be

即ち、本実施形態に係るHUD1では、虚像8の生成距離Lを最大で2.5mから20mの間で変更することが可能となる。また、回転軸Pの位置は固定であるので、スクリーン5が位置A〜位置Bのどの位置にあったとしても生成距離Lの変位する範囲の下限は2.5mとなる。即ち、生成距離Lが2.5mとなる虚像8についてはスクリーン5の角度に関わらず常に生成することが可能となる。ここで、乗員7から2.5m先は、前方車両と重複する虞の無い距離であり、特に生成距離を変位させる必要がない車速等の情報やユーザに確実に視認させる必要のある警告情報等については生成距離Lが2.5mとなる位置に生成する。   That is, in the HUD 1 according to the present embodiment, the generation distance L of the virtual image 8 can be changed between 2.5 m and 20 m at the maximum. Further, since the position of the rotation axis P is fixed, the lower limit of the range in which the generation distance L is displaced is 2.5 m regardless of the position of the screen 5 from the position A to the position B. That is, the virtual image 8 with the generation distance L of 2.5 m can always be generated regardless of the angle of the screen 5. Here, a distance of 2.5 m from the occupant 7 is a distance that is unlikely to overlap with the vehicle ahead, and information such as a vehicle speed that does not require the generation distance to be displaced, warning information that the user needs to make sure to visually recognize, etc. Is generated at a position where the generation distance L is 2.5 m.

また、スクリーン回動駆動モータ24はステッピングモータからなる。そして、HUD1は、制御回路部13から送信されるパルス信号に基づいてスクリーン回動駆動モータ24を制御し、スクリーン5の角度を設定角度に対して適切に位置決めすることが可能となる。   The screen rotation drive motor 24 is a stepping motor. Then, the HUD 1 controls the screen rotation drive motor 24 based on the pulse signal transmitted from the control circuit unit 13 and can appropriately position the angle of the screen 5 with respect to the set angle.

一方、反射ミラー10は、図2に示すようにプロジェクタ4から投射された映像を反射して光路を変更し、スクリーン5へと投射する反射板である。   On the other hand, the reflecting mirror 10 is a reflecting plate that reflects an image projected from the projector 4 to change the optical path and projects it onto the screen 5 as shown in FIG.

また、ミラー11は、図2に示すようにスクリーン5からの映像光を反射させ、フロントウィンドウ6を介してスクリーン5の映像を乗員7に視認させることにより、乗員7の前方に虚像8(図1参照)を生成する手段であり、反射ミラー10やフロントウィンドウ6とともに虚像生成手段を構成する。ミラー11としては、球面凹面鏡や、非球面凹面鏡、若しくは投影映像の歪みを補正するための自由曲面鏡が用いられる。尚、スクリーン5に対して投射された映像は、反射ミラー10やミラー11によって反射されるので、生成される虚像はスクリーン5に対して投射された映像と上下左右がそれぞれ反転した像となる。   Further, the mirror 11 reflects the image light from the screen 5 as shown in FIG. 2, and causes the occupant 7 to visually recognize the image of the screen 5 through the front window 6. 1), and constitutes a virtual image generating means together with the reflecting mirror 10 and the front window 6. As the mirror 11, a spherical concave mirror, an aspheric concave mirror, or a free-form curved mirror for correcting distortion of a projected image is used. Since the image projected on the screen 5 is reflected by the reflecting mirror 10 and the mirror 11, the generated virtual image is an image obtained by inverting the image projected on the screen 5 vertically and horizontally.

また、フレネルレンズ12は、図2に示すようにスクリーン5に投射された映像を拡大して虚像8を生成する為の拡大鏡である。そして、本実施形態に係るHUD1では、スクリーン5に投射された映像を、ミラー11やフレネルレンズ12を介し、更にフロントウィンドウ6に反射させて乗員7に視認させることによって、フロントウィンドウ6の先の遠方の位置にスクリーン5に投射された映像が拡大され、虚像8として乗員に視認される(図1参照)。   The Fresnel lens 12 is a magnifying glass for generating a virtual image 8 by enlarging the image projected on the screen 5 as shown in FIG. And in HUD1 which concerns on this embodiment, the image | video projected on the screen 5 is further reflected on the front window 6 via the mirror 11 and the Fresnel lens 12, and is made to be visually recognized by the passenger | crew 7, so that the front of the front window 6 is visible. The image projected on the screen 5 at a distant position is enlarged and is visually recognized by the occupant as a virtual image 8 (see FIG. 1).

また、制御回路部13は、HUD1の全体の制御を行う電子制御ユニットである。ここで、図9は本実施形態に係るHUD1の構成を示したブロック図である。   The control circuit unit 13 is an electronic control unit that controls the entire HUD 1. Here, FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of the HUD 1 according to the present embodiment.

図9に示すように制御回路部13は、演算装置及び制御装置としてのCPU31、並びにCPU31が各種の演算処理を行うにあたってワーキングメモリとして使用されるRAM32、制御用のプログラムのほか、後述の虚像生成処理プログラム(図10参照)等が記録されたROM33、ROM33から読み出したプログラムや後述の角度設定テーブルを記憶するフラッシュメモリ34等の内部記憶装置を備えている。また、制御回路部13は、プロジェクタ4、スクリーン回動駆動モータ24とそれぞれ接続され、プロジェクタ4や各種モータの駆動制御を行う。   As shown in FIG. 9, the control circuit unit 13 includes a CPU 31 as an arithmetic device and a control device, a RAM 32 used as a working memory when the CPU 31 performs various arithmetic processes, a control program, and a virtual image generation described later. A ROM 33 in which a processing program (see FIG. 10) and the like are recorded, an internal storage device such as a flash memory 34 for storing a program read from the ROM 33 and an angle setting table to be described later are provided. The control circuit unit 13 is connected to the projector 4 and the screen rotation drive motor 24, respectively, and performs drive control of the projector 4 and various motors.

また、CAN(コントローラエリアネットワーク)インターフェース14は、車両内に設置された各種車載器や車両機器の制御装置間で多重通信を行う車載ネットワーク規格であるCANに対して、データの入出力を行うインターフェースである。そして、HUD1は、CANを介して、各種車載器や車両機器の制御装置(例えば、ナビゲーション装置48、AV装置49等)と相互通信可能に接続される。それによって、HUD1は、ナビゲーション装置48やAV装置49等の出力画面を投影可能に構成する。   The CAN (controller area network) interface 14 is an interface for inputting / outputting data to / from CAN which is an in-vehicle network standard for performing multiplex communication between various on-vehicle devices installed in a vehicle and control devices for vehicle equipment. It is. The HUD 1 is connected to a control device (for example, the navigation device 48, the AV device 49, etc.) of various vehicle-mounted devices and vehicle equipment via the CAN so as to be able to communicate with each other. Accordingly, the HUD 1 is configured to be able to project output screens of the navigation device 48, the AV device 49, and the like.

続いて、前記構成を有するHUD1においてCPU31が実行する虚像生成処理プログラムについて図10に基づき説明する。図10は本実施形態に係る虚像生成処理プログラムのフローチャートである。ここで、虚像生成処理プログラムは車両のACCがONされた後に実行され、車両の状態に合わせてスクリーン5の角度を変位させるとともに車両の乗員であるユーザに視認可能な虚像を生成するプログラムである。尚、以下の図10にフローチャートで示されるプログラムは、HUD1が備えているRAM32やROM33に記憶されており、CPU31により実行される。また、本実施形態では車両のACCがONされた時点では、スクリーン5はプロジェクタ4の光路に対して垂直方向(図6の位置A)となるように、スクリーン5の角度が設定されているとして説明する。   Next, a virtual image generation processing program executed by the CPU 31 in the HUD 1 having the above configuration will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a flowchart of the virtual image generation processing program according to the present embodiment. Here, the virtual image generation processing program is a program that is executed after the ACC of the vehicle is turned on, and generates a virtual image that is visible to the user who is a vehicle occupant while displacing the angle of the screen 5 according to the state of the vehicle. . Note that the program shown in the flowchart of FIG. 10 below is stored in the RAM 32 or ROM 33 provided in the HUD 1 and executed by the CPU 31. Further, in the present embodiment, when the vehicle ACC is turned on, the angle of the screen 5 is set so that the screen 5 is perpendicular to the optical path of the projector 4 (position A in FIG. 6). explain.

先ず、虚像生成処理プログラムではステップ(以下、Sと略記する)1において、CPU31は、車両が走行状態にあるか否かを判定する。尚、車両が走行状態にあるか否かの判定には、例えば車速センサを用いる。   First, in step (hereinafter abbreviated as S) 1 in the virtual image generation processing program, the CPU 31 determines whether or not the vehicle is in a traveling state. For example, a vehicle speed sensor is used to determine whether or not the vehicle is running.

そして、車両が走行状態にあると判定された場合(S1:YES)には、S4へと移行する。それに対して、車両が走行状態にない、即ち停車した状態にあると判定された場合(S1:NO)には、S2へと移行する。   If it is determined that the vehicle is in a traveling state (S1: YES), the process proceeds to S4. On the other hand, when it is determined that the vehicle is not in a traveling state, that is, in a stopped state (S1: NO), the process proceeds to S2.

S2においてCPU31は、車両が停車状態にあることから特に遠方に虚像を生成する必要が無いので、虚像8を生成する必要のある位置へと虚像8を生成する為のスクリーン5の位置(以下、目標スクリーン位置という)を、最大生成距離Xが最も短い“2.5m”となる位置に設定する。ここで、最大生成距離Xは、スクリーン5によって生成できる虚像8の最大の生成距離である。前述したように本実施形態に係るHUD1では、スクリーン5をプロジェクタ4の光路に対して傾斜して配置でき、その場合にはスクリーン5に対して投射される映像の被投射エリア22内の位置を変更することによって、図7及び図8に示すように生成距離Lを変更することが可能である。そして、本実施形態では回転軸Pから最も遠い位置に投射された映像の虚像8の生成距離Lが最大生成距離Xとなる。尚、最大生成距離Xが“2.5m”となる位置は、プロジェクタ4の光路に対してスクリーン5が垂直方向となる位置(図6の位置A)である。   In S2, the CPU 31 does not need to generate a virtual image particularly far away because the vehicle is in a stopped state, so the position of the screen 5 for generating the virtual image 8 to a position where the virtual image 8 needs to be generated (hereinafter, referred to as the virtual image 8). Is set to a position where the maximum generation distance X is the shortest “2.5 m”. Here, the maximum generation distance X is the maximum generation distance of the virtual image 8 that can be generated by the screen 5. As described above, in the HUD 1 according to the present embodiment, the screen 5 can be disposed to be inclined with respect to the optical path of the projector 4, and in this case, the position of the image projected on the screen 5 in the projected area 22 is determined. By changing, it is possible to change the generation distance L as shown in FIGS. In this embodiment, the generation distance L of the virtual image 8 of the image projected at the position farthest from the rotation axis P is the maximum generation distance X. The position where the maximum generation distance X is “2.5 m” is a position where the screen 5 is perpendicular to the optical path of the projector 4 (position A in FIG. 6).

次に、S3においてCPU31は、前記S2で設定された目標スクリーン位置(最大生成距離X=2.5mとなる位置)に対応して、プロジェクタ4によるレーザ光の出力設定を行う。尚、プロジェクタ4は設定されたレーザ光の出力設定に基づいて、後述のように出力するレーザ光の照射方向やレーザ光によって生成される映像の補正を行う。その後、S9へと移行する。   Next, in S3, the CPU 31 performs output setting of the laser beam by the projector 4 corresponding to the target screen position set in S2 (position where the maximum generation distance X = 2.5 m). The projector 4 corrects the irradiation direction of the laser light to be output and the image generated by the laser light as described later based on the set output setting of the laser light. Thereafter, the process proceeds to S9.

一方、S4においてCPU31は、虚像8の目標生成距離Tが、本実施形態に係るHUD1において設定可能な最大生成距離Xの上限である20mより長いか否かを判定する。ここで、目標生成距離Tは、車両の乗員7から現在の車両に対して虚像8を生成すべき位置までの距離とする。また、虚像8を生成すべき位置は、走行中の車両の状況によって決定され、例えば案内交差点等の走行案内を行う必要がある地点が接近した場合には該地点の位置となり、前方車両や歩行者等の障害物に対する警告を行う場合には該障害物の位置となる。   On the other hand, in S4, the CPU 31 determines whether or not the target generation distance T of the virtual image 8 is longer than 20 m that is the upper limit of the maximum generation distance X that can be set in the HUD 1 according to the present embodiment. Here, the target generation distance T is the distance from the vehicle occupant 7 to the position where the virtual image 8 should be generated for the current vehicle. Further, the position where the virtual image 8 should be generated is determined according to the situation of the traveling vehicle. For example, when a point where traveling guidance such as a guidance intersection needs to be approached, the position becomes the position of the preceding vehicle and When a warning is given to an obstacle such as a person, it becomes the position of the obstacle.

そして、目標生成距離Tが20mより長いと判定された場合(S4:YES)には、S7へと移行する。それに対して、目標生成距離Tが20m以下であると判定された場合(S4:NO)には、S5へと移行する。   When it is determined that the target generation distance T is longer than 20 m (S4: YES), the process proceeds to S7. On the other hand, when it is determined that the target generation distance T is 20 m or less (S4: NO), the process proceeds to S5.

S5においてCPU31は、目標スクリーン位置を最大生成距離Xが“目標生成距離T”となる位置に設定する。   In S <b> 5, the CPU 31 sets the target screen position to a position where the maximum generation distance X is “target generation distance T”.

次に、S6においてCPU31は、前記S5で設定された目標スクリーン位置(最大生成距離X=Tmとなる位置)に対応して、プロジェクタ4によるレーザ光の出力設定を行う。尚、プロジェクタ4は設定されたレーザ光の出力設定に基づいて、後述のように出力するレーザ光の照射方向やレーザ光によって生成される映像の補正を行う。その後、S9へと移行する。   Next, in S6, the CPU 31 performs output setting of laser light by the projector 4 corresponding to the target screen position (position where the maximum generation distance X = Tm) set in S5. The projector 4 corrects the irradiation direction of the laser light to be output and the image generated by the laser light as described later based on the set output setting of the laser light. Thereafter, the process proceeds to S9.

一方、S7においてCPU31は、目標スクリーン位置を最大生成距離Xが“20m”となる位置に設定する。尚、最大生成距離Xが“20m”となる位置は、スクリーン5の可動範囲内でプロジェクタ4の光路に対して最大の傾斜角θmaxとなる位置(図6の位置B)である。   On the other hand, in S7, the CPU 31 sets the target screen position to a position where the maximum generation distance X is “20 m”. The position where the maximum generation distance X is “20 m” is the position (position B in FIG. 6) where the maximum inclination angle θmax with respect to the optical path of the projector 4 is within the movable range of the screen 5.

次に、S8においてCPU31は、前記S7で設定されたスクリーンの位置(最大生成距離X=20mとなる位置)に対応して、プロジェクタ4によるレーザ光の出力設定を行う。尚、プロジェクタ4は設定されたレーザ光の出力設定に基づいて、後述のように出力するレーザ光の照射方向やレーザ光によって生成される映像の補正を行う。その後、S9へと移行する。   Next, in S8, the CPU 31 performs output setting of the laser beam by the projector 4 corresponding to the position of the screen set in S7 (the position where the maximum generation distance X = 20 m). The projector 4 corrects the irradiation direction of the laser light to be output and the image generated by the laser light as described later based on the set output setting of the laser light. Thereafter, the process proceeds to S9.

S9においてCPU31は、前記S2、S5、S7で設定された最大生成距離Xを実現する目標スクリーン位置の角度を決定する。尚、スクリーン5の角度の決定にはフラッシュメモリ34に記憶された角度設定テーブルが用いられる。角度設定テーブルは、図11に示すように最大生成距離X毎に、該最大生成距離Xを実現する為のスクリーン5の角度(具体的にはプロジェクタ4の光路の垂直方向に対する角度)が規定されている。具体的には、最大生成距離Xが“2.5m”となる位置は、プロジェクタ4の光路に対してスクリーン5が垂直方向となる位置(図6の位置A)であり、最大生成距離Xが長くなるに応じて、プロジェクタ4の光路の垂直方向に対するスクリーン5の被投射エリア22の角度が徐々に大きくなるように規定される。   In S9, the CPU 31 determines the angle of the target screen position that realizes the maximum generation distance X set in S2, S5, and S7. An angle setting table stored in the flash memory 34 is used to determine the angle of the screen 5. In the angle setting table, for each maximum generation distance X, an angle of the screen 5 (specifically, an angle with respect to the vertical direction of the optical path of the projector 4) for realizing the maximum generation distance X is defined as shown in FIG. ing. Specifically, the position where the maximum generation distance X is “2.5 m” is the position where the screen 5 is perpendicular to the optical path of the projector 4 (position A in FIG. 6), and the maximum generation distance X is As the length increases, the angle of the projection area 22 of the screen 5 with respect to the vertical direction of the optical path of the projector 4 is specified to gradually increase.

次に、S10においてCPU31は、スクリーン5を現在位置から前記S9で特定された目標スクリーン位置の角度まで回動させるのに必要なスクリーン回動駆動モータ24の駆動量(パルス数)を決定する。   Next, in S10, the CPU 31 determines the drive amount (number of pulses) of the screen rotation drive motor 24 necessary to rotate the screen 5 from the current position to the angle of the target screen position specified in S9.

その後、S11においてCPU31は、前記S10で決定された駆動量だけスクリーン回動駆動モータ24を駆動させる為のパルス信号をスクリーン回動駆動モータ24へと送信する。そして、パルス信号を受信したスクリーン回動駆動モータ24は、受信したパルス信号に基づいて駆動を行う。その結果、スクリーン5は目標スクリーン位置まで回転軸Pを中心に回動する。   Thereafter, in S <b> 11, the CPU 31 transmits a pulse signal for driving the screen rotation drive motor 24 by the drive amount determined in S <b> 10 to the screen rotation drive motor 24. Then, the screen rotation drive motor 24 that has received the pulse signal drives based on the received pulse signal. As a result, the screen 5 rotates about the rotation axis P to the target screen position.

次に、S12においてCPU31は、スクリーン5の回動が完了したか否かを判定する。具体的には、前記S11でパルス信号を送信したスクリーン回動駆動モータ24から駆動を完了したことを示す信号を受信した場合に、スクリーン5の回動が完了したと判定する。   Next, in S12, the CPU 31 determines whether or not the rotation of the screen 5 has been completed. Specifically, it is determined that the rotation of the screen 5 has been completed when a signal indicating that the drive has been completed is received from the screen rotation drive motor 24 that transmitted the pulse signal in S11.

そして、スクリーン5の回動が完了したと判定された場合(S12:YES)には、S13へと移行する。それに対して、スクリーン5の回動が完了していないと判定された場合(S12:NO)には、回動が完了するまで待機する。   And when it determines with rotation of the screen 5 having been completed (S12: YES), it transfers to S13. On the other hand, when it is determined that the rotation of the screen 5 is not completed (S12: NO), the process waits until the rotation is completed.

S13においてCPU31は、プロジェクタ4によるスクリーン5への投射対象となる映像を入力する。尚、プロジェクタ4により投射される映像としては、車両2に関する情報や乗員7の運転の支援の為に用いられる各種情報がある。例えば障害物(他車両や歩行者)に対する警告、ナビゲーション装置で設定された案内経路や案内経路に基づく案内情報(右左折方向を示す矢印等)、現在車速、案内標識、地図画像、交通情報、ニュース、天気予報、時刻、接続されたスマートフォンの画面、テレビ画面等がある。特に本実施形態では車両が停車した状態では、上記映像の内、車両の現在車速の映像及びテレビ画面を投射し、車両が走行する状態では障害物に対する警告及びナビゲーション装置で設定された案内経路や案内経路に基づく案内情報を出力する構成とする。   In S <b> 13, the CPU 31 inputs an image to be projected onto the screen 5 by the projector 4. The video projected by the projector 4 includes information related to the vehicle 2 and various information used for assisting the driving of the occupant 7. For example, warnings for obstacles (other vehicles and pedestrians), guidance information set by the navigation device and guidance information based on the guidance route (such as arrows indicating the direction of turning left and right), current vehicle speed, guidance signs, map images, traffic information, There are news, weather forecast, time, connected smart phone screen, TV screen and so on. In particular, in the present embodiment, when the vehicle is stopped, an image of the current vehicle speed of the vehicle and a TV screen are projected out of the above images, and when the vehicle is traveling, warnings for obstacles and guidance routes set by the navigation device The guidance information based on the guidance route is output.

次に、S14においてCPU31は、プロジェクタ4に制御信号を送信し、前記S3、S6、S8において設定されたプロジェクタ4のレーザ光の出力設定に基づいて、プロジェクタ4によるレーザ光の照射方向を補正する。具体的には、プロジェクタ4の光路に対するスクリーン5の角度に基づいて、スクリーン5に対してレーザ光が照射される範囲とレーザ光によって生成される映像の画素数(解像度)を補正する。   Next, in S14, the CPU 31 transmits a control signal to the projector 4, and corrects the laser light irradiation direction by the projector 4 based on the laser light output setting of the projector 4 set in S3, S6, and S8. . Specifically, based on the angle of the screen 5 with respect to the optical path of the projector 4, the range in which the screen 5 is irradiated with the laser light and the number of pixels (resolution) of the image generated by the laser light are corrected.

ここで、図12に示すようにスクリーン5のプロジェクタ4の光路に対する傾斜角度によって、スクリーン5へのレーザ光の投射範囲50は変化する。具体的には、プロジェクタ4に近い位置が遠い位置よりも縮小された範囲に投射されることとなる。従って、スクリーン5がプロジェクタ4の光路に対して垂直方向にある場合には、投射範囲50は長方形形状となるが、スクリーン5が傾斜した状態では投射範囲50は上辺が下辺より長い台形形状となる。また、スクリーン5の傾斜角度が小さくなるほど、回転軸Pの垂直方向における投射範囲50が狭くなる。   Here, as shown in FIG. 12, the projection range 50 of the laser beam onto the screen 5 changes depending on the inclination angle of the screen 5 with respect to the optical path of the projector 4. More specifically, a position close to the projector 4 is projected to a range that is reduced more than a far position. Accordingly, when the screen 5 is in a direction perpendicular to the optical path of the projector 4, the projection range 50 has a rectangular shape, but when the screen 5 is inclined, the projection range 50 has a trapezoidal shape with the upper side longer than the lower side. . Moreover, the projection range 50 in the direction perpendicular to the rotation axis P becomes narrower as the inclination angle of the screen 5 becomes smaller.

従って、投射範囲50に含まれるレンズの数(即ち、レーザ光が照射される対象となるレンズの数)も投射範囲50に応じて変化する。例えば、スクリーン5を構成するレンズの数が、回転軸Pの平行方向(横方向)に1280個、垂直方向(縦方向)に800個である場合を例に挙げて説明すると、図12に示すようにスクリーン5がプロジェクタ4の光路に対して垂直方向にある場合には、レーザ光が照射される対象となるレンズは1280個×700個の長方形の範囲となる。一方、スクリーン5がプロジェクタ4の光路に対して最大角度(θmax)まで傾斜した場合には、レーザ光が照射される対象となるレンズは上辺1280個、下辺1000個、高さ800個の台形の範囲となる。   Accordingly, the number of lenses included in the projection range 50 (that is, the number of lenses to be irradiated with laser light) also changes according to the projection range 50. For example, a case where the number of lenses constituting the screen 5 is 1280 in the parallel direction (lateral direction) of the rotation axis P and 800 in the vertical direction (longitudinal direction) will be described as an example. Thus, when the screen 5 is in a direction perpendicular to the optical path of the projector 4, the lenses to be irradiated with the laser light are in a range of 1280 × 700 rectangles. On the other hand, when the screen 5 is tilted up to the maximum angle (θmax) with respect to the optical path of the projector 4, the number of lenses to be irradiated with the laser light is a trapezoid having 1280 upper sides, 1000 lower sides, and 800 heights. It becomes a range.

ここで、スクリーン5としてマイクロレンズアレイを用いた場合には、図13に示すようにマイクロレンズアレイを構成する各レンズ51の境界上にレーザ光52が照射されず、レンズ51の中央付近にレーザ光52が照射すれば、歪みの無い高画質の虚像を生成できる。その為には、1レーザ光当たりに照射されるスクリーン5のレンズの数が固定されるように照射方向を制御する必要がある。例えば、レーザ光と照射されるレンズの数の関係が、1:1、1:2又は1:3となるようにレーザ光を照射する照射方向を制御する。   Here, when a microlens array is used as the screen 5, the laser beam 52 is not irradiated on the boundary between the lenses 51 constituting the microlens array as shown in FIG. When the light 52 is irradiated, a high-quality virtual image without distortion can be generated. For this purpose, it is necessary to control the irradiation direction so that the number of lenses of the screen 5 irradiated per laser beam is fixed. For example, the irradiation direction of the laser beam is controlled so that the relationship between the laser beam and the number of irradiated lenses is 1: 1, 1: 2, or 1: 3.

以下では、レーザ光と照射されるレンズの数の関係が1:1となるようにレーザ光を照射する照射方向を制御する例について説明する。例えば、図14に示すようにスクリーン5がプロジェクタ4の光路に対して垂直方向にある場合には、レーザ光の照射範囲53を長方形とし、レーザ光によって生成される映像の画素数は回転軸Pの平行方向の画素数が1280dotとなるように照射方向を制御する。即ち、全領域において解像度が一定の映像とする。また、垂直方向は同じ垂直方向においてレーザ光が照射されるスクリーン5のレンズの数に対応した700dotとなるように照射方向を制御する。その結果、レーザ光と照射されるレンズの数の関係を1:1とすることが可能となる。   Below, the example which controls the irradiation direction which irradiates a laser beam so that the relationship between a laser beam and the number of irradiated lenses may be set to 1: 1 is demonstrated. For example, as shown in FIG. 14, when the screen 5 is in a direction perpendicular to the optical path of the projector 4, the irradiation range 53 of the laser beam is rectangular, and the number of pixels of the image generated by the laser beam is the rotation axis P. The irradiation direction is controlled so that the number of pixels in the parallel direction becomes 1280 dots. In other words, the image has a constant resolution in the entire area. Further, the irradiation direction is controlled so that the vertical direction becomes 700 dots corresponding to the number of lenses of the screen 5 irradiated with laser light in the same vertical direction. As a result, the relationship between the laser light and the number of irradiated lenses can be 1: 1.

一方、スクリーン5がプロジェクタ4の光路に対して最大角度まで傾斜した場合には、垂直方向にある場合と比べてレーザ光の照射範囲53を下辺側に広げた台形とする。それによって、回転軸Pの平行方向においてレーザ光が照射されるスクリーン5のレンズの数を1280個に固定することが可能である。また、レーザ光によって生成される映像の画素数は回転軸Pの平行方向の画素数を照射範囲に関わらず1280dotとなるように照射方向を制御する。即ち、台形の下辺側程、解像度を低下した映像とする。また、垂直方向は同じ垂直方向においてレーザ光が照射されるスクリーン5のレンズの数に対応した800dotとなるように照射方向を制御する。その結果、レーザ光と照射されるレンズの数の関係を1:1とすることが可能となる。   On the other hand, when the screen 5 is tilted up to the maximum angle with respect to the optical path of the projector 4, the laser beam irradiation range 53 is a trapezoid that is widened to the lower side as compared to the vertical direction. Thereby, it is possible to fix the number of lenses of the screen 5 irradiated with laser light in the parallel direction of the rotation axis P to 1280. Further, the irradiation direction is controlled so that the number of pixels of the image generated by the laser light is 1280 dots regardless of the irradiation range of the number of pixels in the parallel direction of the rotation axis P. That is, the resolution is reduced toward the lower side of the trapezoid. Further, the irradiation direction is controlled so that the vertical direction is 800 dots corresponding to the number of lenses of the screen 5 irradiated with laser light in the same vertical direction. As a result, the relationship between the laser light and the number of irradiated lenses can be 1: 1.

次に、S15においてCPU31は、プロジェクタ4に制御信号を送信し、前記S3、S6、S8において設定されたプロジェクタ4のレーザ光の出力設定に基づいて、前記S13で入力された映像を補正する。   Next, in S15, the CPU 31 transmits a control signal to the projector 4, and corrects the image input in S13 based on the laser light output setting of the projector 4 set in S3, S6, and S8.

ここで、図15に示すようにスクリーン5がプロジェクタ4の光路に対して傾斜した状態では、スクリーン5に投射された映像25が歪むこととなる。具体的には、プロジェクタ4に近い位置が遠い位置よりも縮小されて投射されることとなる。例えば長方形の映像をプロジェクタ4から出力した場合には、スクリーン5がプロジェクタ4の光路に対して垂直方向にある場合には、同じ長方形の映像55がスクリーン上に描かれることとなるが、スクリーン5がプロジェクタ4の光路に対して傾斜している場合には、上辺が下辺より長い台形の映像56がスクリーン上に描かれることとなる。また、映像56の歪みはスクリーン5の傾斜角度が大きいほど大きくなる。   Here, when the screen 5 is inclined with respect to the optical path of the projector 4 as shown in FIG. 15, the image 25 projected on the screen 5 is distorted. Specifically, the position close to the projector 4 is projected with being reduced than the position far away. For example, when a rectangular image is output from the projector 4, the same rectangular image 55 is drawn on the screen when the screen 5 is perpendicular to the optical path of the projector 4. Is inclined with respect to the optical path of the projector 4, a trapezoidal image 56 whose upper side is longer than the lower side is drawn on the screen. Further, the distortion of the image 56 increases as the inclination angle of the screen 5 increases.

従って、スクリーン5がプロジェクタ4の光路に対して傾斜した状態では、図16に示すようにスクリーン5に投射された際に映像が本来の形状となるように逆算して補正した映像56を投射する必要がある。例えば、長方形の映像の虚像8を生成させる為には、上辺が下辺より短い台形の映像57となるように映像57に係るレーザ光の投射範囲を補正して出力する。また、補正量はスクリーン5の傾斜角度が大きいほど大きくなる。   Therefore, when the screen 5 is tilted with respect to the optical path of the projector 4, as shown in FIG. 16, when the image is projected onto the screen 5, the image 56 corrected by performing reverse calculation so as to have the original shape is projected. There is a need. For example, in order to generate the virtual image 8 of the rectangular image, the laser light projection range related to the image 57 is corrected and output so that the upper side becomes a trapezoidal image 57 shorter than the lower side. The correction amount increases as the tilt angle of the screen 5 increases.

次に、S16においてCPU31は、前記S14で補正されたレーザ光の照射方向に基づいて前記S15で補正された映像をプロジェクタ4からスクリーン5へと投射する。   Next, in S16, the CPU 31 projects the image corrected in S15 on the screen 5 from the projector 4 based on the irradiation direction of the laser light corrected in S14.

その結果、例えば車両が停車した状態では図17に示すように、フロントウィンドウ6の下縁付近で且つフロントウィンドウ6の前方2.5m先に、虚像8として現在車速を示す数値とテレビ画面が生成され、乗員から視認可能となる。
一方、車両が走行状態にあって、図18に示すように右左折対象となる交差点60と障害物である歩行者61が接近した状態では、交差点60の位置に交差点の右左折を示す矢印の虚像8を生成し、歩行者61の位置に警告の虚像8を生成する。また、スクリーン5を傾斜させることによって、乗員7が視認する前方環境と虚像8の位置を対応させることが可能となる。例えば、図18に示す例では交差点60の右左折を示す矢印の虚像8よりも歩行者61の警告の虚像8の方が遠方に生成される。従って、虚像8と前方環境との重畳表示を見やすくすることが可能となる。尚、その後に車両が移動することによって乗員7から右左折対象となる交差点60や歩行者61までの距離が変化すれば、それに伴ってスクリーン5の傾斜角度(即ち最大生成距離X)も変わり、虚像8の生成される位置も適切な位置へと変わるように構成する。
As a result, for example, when the vehicle is stopped, a numerical value indicating the current vehicle speed and a television screen are generated as a virtual image 8 near the lower edge of the front window 6 and 2.5 m ahead of the front window 6 as shown in FIG. And is visible from the passenger.
On the other hand, when the vehicle is in a traveling state and an intersection 60 to be turned right and left and a pedestrian 61 as an obstacle approach as shown in FIG. 18, an arrow indicating a right or left turn at the intersection is located at the position of the intersection 60. A virtual image 8 is generated, and a warning virtual image 8 is generated at the position of the pedestrian 61. In addition, by tilting the screen 5, it is possible to make the front environment visually recognized by the occupant 7 correspond to the position of the virtual image 8. For example, in the example shown in FIG. 18, the virtual image 8 of the warning of the pedestrian 61 is generated farther than the virtual image 8 of the arrow indicating the left / right turn of the intersection 60. Therefore, it is possible to make it easy to see the superimposed display of the virtual image 8 and the front environment. If the distance from the occupant 7 to the intersection 60 or the pedestrian 61 to which the vehicle turns is changed due to the subsequent movement of the vehicle, the inclination angle of the screen 5 (that is, the maximum generation distance X) changes accordingly. The position where the virtual image 8 is generated is also changed to an appropriate position.

また、スクリーン5が傾斜されていたとしても回転軸Pに最も近い位置に投射された映像の虚像8の生成距離Lは2.5mとなるので、交差点60や歩行者61のある遠方に虚像8を生成しつつユーザに確実に視認させる必要のある警告情報がある場合には、図18に示すように生成距離Lが2.5mとなる位置に該警告情報の虚像8を同時に生成することが可能となる。   Even if the screen 5 is tilted, the generation distance L of the virtual image 8 projected to the position closest to the rotation axis P is 2.5 m, so the virtual image 8 is far away at the intersection 60 or the pedestrian 61. When there is warning information that needs to be surely recognized by the user while generating a virtual image 8, a virtual image 8 of the warning information may be generated simultaneously at a position where the generation distance L is 2.5 m as shown in FIG. It becomes possible.

以上詳細に説明した通り、本実施形態に係るHUD1によれば、プロジェクタ4から出力した映像をスクリーン5に投射し、スクリーン5に投射された映像を車両2のフロントウィンドウ6に反射させて車両の乗員7に視認させることによって、車両の乗員7が視認する映像の虚像8を生成する。また、スクリーン5を可動させることによって、プロジェクタ4の光路に対するスクリーン5の角度を変更可能に構成し、プロジェクタ4の光路に対するスクリーン5の角度に基づいて、プロジェクタ4からスクリーン5へとレーザ光を照射する照射方向を制御する(S14、S15)ので、スクリーン5に投射された映像に基づいて生成できる虚像8のユーザからの距離を任意に設定することが可能となる。例えば、プロジェクタ4の光路に対するスクリーン5の傾斜角度を大きくすれば、ユーザからの距離が離れたより広い範囲まで虚像を生成することが可能となる。その結果、ユーザの状況に応じて必要な位置に虚像を生成することが可能となる。
また、マイクロレンズアレイのスクリーン5を用い、且つスクリーン5の被投射エリア22をプロジェクタ4の光路に対して傾斜させて配置した場合であっても、生成される虚像8に歪み等が生じることなく、高画質の虚像8を生成することが可能となる。また、プロジェクタ4の光路に対してスクリーン5の被投射エリア22を傾斜させた状態では、スクリーン5に対して映像を投射する位置によってユーザから生成される虚像8までの距離について変位させることが可能となる。その結果、ユーザからの距離が変位する障害物や交差点等の対象物に関する映像を虚像として該対象物に重畳して表示させる場合に、ユーザから対象物までの距離に応じた適切な位置に虚像を生成することが可能となる。
As described above in detail, according to the HUD 1 according to the present embodiment, an image output from the projector 4 is projected on the screen 5, and the image projected on the screen 5 is reflected on the front window 6 of the vehicle 2 to By making the occupant 7 visually recognize, a virtual image 8 of an image visually recognized by the occupant 7 of the vehicle is generated. Further, by moving the screen 5, the angle of the screen 5 with respect to the optical path of the projector 4 can be changed, and laser light is irradiated from the projector 4 to the screen 5 based on the angle of the screen 5 with respect to the optical path of the projector 4. Since the irradiation direction to be controlled is controlled (S14, S15), the distance from the user of the virtual image 8 that can be generated based on the image projected on the screen 5 can be arbitrarily set. For example, if the inclination angle of the screen 5 with respect to the optical path of the projector 4 is increased, a virtual image can be generated up to a wider range with a distance from the user. As a result, it is possible to generate a virtual image at a necessary position according to the user's situation.
Even when the screen 5 of the microlens array is used and the projection area 22 of the screen 5 is inclined with respect to the optical path of the projector 4, the generated virtual image 8 is not distorted. It is possible to generate a high-quality virtual image 8. Further, in the state where the projection area 22 of the screen 5 is inclined with respect to the optical path of the projector 4, the distance to the virtual image 8 generated by the user can be displaced depending on the position of projecting the image on the screen 5. It becomes. As a result, when an image related to an object such as an obstacle or an intersection whose distance from the user is displaced is displayed as a virtual image superimposed on the object, the virtual image is displayed at an appropriate position according to the distance from the user to the object. Can be generated.

尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることは勿論である。
例えば、本実施形態ではHUD1によって車両2のフロントウィンドウ6の前方に虚像を生成する構成としているが、フロントウィンドウ6以外のウィンドウの前方に虚像を生成する構成としても良い。また、HUD1により映像を反射させる対象はフロントウィンドウ6自身ではなくフロントウィンドウ6の周辺に設置されたバイザー(コンバイナー)であっても良い。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various improvements and modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
For example, in the present embodiment, the virtual image is generated in front of the front window 6 of the vehicle 2 by the HUD 1, but the virtual image may be generated in front of a window other than the front window 6. In addition, the object to be reflected by the HUD 1 may be a visor (combiner) installed around the front window 6 instead of the front window 6 itself.

また、本実施形態では車両2に対してHUD1を設置する構成としているが、車両2以外の移動体に設置する構成としても良い。例えば、船舶や航空機等に対して設置することも可能である。また、アミューズメント施設に設置されるライド型アトラクションに設置しても良い。その場合には、ライドの周囲に虚像を生成し、ライドの乗員に対して虚像を視認させることが可能となる。   In the present embodiment, the HUD 1 is installed on the vehicle 2. However, the HUD 1 may be installed on a moving body other than the vehicle 2. For example, it can be installed on a ship or an aircraft. Moreover, you may install in the ride type attraction installed in an amusement facility. In that case, a virtual image can be generated around the ride so that the rider can visually recognize the virtual image.

また、本実施形態では虚像生成装置をHUD1に適用した例について説明したが、虚像を生成し、ユーザに視認させる構成を有する装置であればHUD以外にも適用可能である。例えば、インストルメントパネルに設置された表示装置に適用しても良い。   Moreover, although this embodiment demonstrated the example which applied the virtual image production | generation apparatus to HUD1, if it is an apparatus which has a structure which produces | generates a virtual image and makes a user visually recognize, it is applicable besides HUD. For example, you may apply to the display apparatus installed in the instrument panel.

また、本実施形態ではスクリーン5の回動範囲を、プロジェクタ4の光路に対してスクリーン5が垂直方向となる位置Aから垂直方向に対して角度θmaxをなす位置Bまでの範囲に設定し、且つ位置Bは生成距離Lが2.5m〜20mの間で変更可能となる位置に設定しているが、スクリーン5の回動範囲は適宜変更することが可能である。   In the present embodiment, the rotation range of the screen 5 is set to a range from a position A where the screen 5 is perpendicular to the optical path of the projector 4 to a position B which forms an angle θmax with respect to the vertical direction, and The position B is set to a position where the generation distance L can be changed between 2.5 m and 20 m, but the rotation range of the screen 5 can be changed as appropriate.

また、本実施形態では、プロジェクタ4の光路に対するスクリーン5の角度に基づいて、スクリーン5に対してレーザ光が照射される範囲とレーザ光によって生成される映像の画素数(解像度)とをそれぞれ補正する(S14)こととしているが、一方のみを補正対象としても良い。   Further, in the present embodiment, based on the angle of the screen 5 with respect to the optical path of the projector 4, the range in which the laser light is irradiated onto the screen 5 and the number of pixels (resolution) of the video generated by the laser light are corrected. (S14), but only one of them may be corrected.

また、本実施形態では、スクリーンを1枚のスクリーンから構成しているが、スクリーンの数は2枚以上としても良い。また、スクリーンを2枚以上とした場合には、全てのスクリーンを光路に対して傾斜して配置するように構成しても良いし、一部のスクリーンのみを光路に対して傾斜して配置するように構成しても良い。   In this embodiment, the screen is composed of one screen, but the number of screens may be two or more. Further, when two or more screens are used, all the screens may be arranged to be inclined with respect to the optical path, or only a part of the screens may be arranged to be inclined with respect to the optical path. You may comprise as follows.

また、本発明に係る虚像生成装置を具体化した実施例について上記に説明したが、虚像生成装置は以下の構成を有することも可能であり、その場合には以下の効果を奏する。   Moreover, although the embodiment which actualized the virtual image generation device according to the present invention has been described above, the virtual image generation device can also have the following configuration, and in this case, the following effects can be obtained.

例えば、第1の構成は以下のとおりである。
マイクロレンズアレイからなる透過型のスクリーンと、レーザ光に基づいて生成される映像を前記スクリーンに投射するプロジェクタと、前記スクリーンに投射された前記映像から前記映像の虚像を生成する虚像生成手段と、前記スクリーンを可動させることによって、前記プロジェクタの光路に対する前記映像が投射される前記スクリーンの面である映像投射面の角度を変更するスクリーン可動手段と、前記プロジェクタの光路に対する前記映像投射面の角度に基づいて、前記プロジェクタから前記スクリーンへと前記レーザ光を照射する照射方向を制御する照射制御手段と、を有することを特徴とする。
上記構成を有する虚像生成装置によれば、マイクロレンズアレイのスクリーンを用い、且つスクリーンの映像投射面をプロジェクタの光路に対して傾斜させて配置した場合であっても、生成される虚像に歪み等が生じることなく、高画質の虚像を生成することが可能となる。また、プロジェクタの光路に対してスクリーンの映像投射面を傾斜させた状態では、スクリーンに対して映像を投射する位置によってユーザから生成される虚像までの距離について変位させることが可能となる。その結果、ユーザからの距離が変位する障害物や交差点等の対象物に関する映像を虚像として該対象物に重畳して表示させる場合に、ユーザから対象物までの距離に応じた適切な位置に虚像を生成することが可能となる。
また、スクリーンの映像投射面の角度を変更することによって、スクリーンに投射された映像に基づいて生成できる虚像のユーザからの距離を任意に設定することが可能となる。例えば、プロジェクタの光路に対するスクリーンの傾斜角度を大きくすれば、ユーザからの距離が離れたより広い範囲まで虚像を生成することが可能となる。その結果、ユーザの状況に応じて必要な位置に虚像を生成することが可能となる。
For example, the first configuration is as follows.
A transmissive screen comprising a microlens array, a projector for projecting an image generated based on laser light onto the screen, a virtual image generating means for generating a virtual image of the image from the image projected on the screen, By moving the screen, a screen moving means for changing an angle of a video projection surface, which is a surface of the screen on which the video is projected with respect to the optical path of the projector, and an angle of the video projection surface with respect to the optical path of the projector. And an irradiation control means for controlling an irradiation direction for irradiating the laser beam from the projector to the screen.
According to the virtual image generating apparatus having the above-described configuration, even if the screen of the microlens array is used and the image projection surface of the screen is arranged to be inclined with respect to the optical path of the projector, the generated virtual image is distorted. Thus, a high-quality virtual image can be generated. Further, in a state where the image projection surface of the screen is tilted with respect to the optical path of the projector, it is possible to displace the distance from the user to the virtual image generated by the position where the image is projected onto the screen. As a result, when an image related to an object such as an obstacle or an intersection whose distance from the user is displaced is displayed as a virtual image superimposed on the object, the virtual image is displayed at an appropriate position according to the distance from the user to the object. Can be generated.
Further, by changing the angle of the image projection surface of the screen, it is possible to arbitrarily set the distance from the user of the virtual image that can be generated based on the image projected on the screen. For example, if the inclination angle of the screen with respect to the optical path of the projector is increased, it is possible to generate a virtual image up to a wider range with a distance from the user. As a result, it is possible to generate a virtual image at a necessary position according to the user's situation.

また、第2の構成は以下のとおりである。
前記照射制御手段は、前記1レーザ光当たりに照射される前記スクリーンのレンズの数が固定されるように前記照射方向を制御することを特徴とする。
上記構成を有する虚像生成装置によれば、マイクロレンズアレイを構成する各レンズの中央付近にレーザ光が照射することが可能であり、歪みの無い高画質の虚像を生成することが可能となる。
The second configuration is as follows.
The irradiation control means controls the irradiation direction so that the number of lenses of the screen irradiated per one laser beam is fixed.
According to the virtual image generating apparatus having the above-described configuration, it is possible to irradiate laser light near the center of each lens constituting the microlens array, and it is possible to generate a high-quality virtual image without distortion.

また、第3の構成は以下のとおりである。
前記照射制御手段は、前記レーザ光が前記スクリーンを構成する各レンズの境界上に照射されないように前記照射方向を制御することを特徴とする。
上記構成を有する虚像生成装置によれば、マイクロレンズアレイからなるスクリーンを用いた場合であっても、歪みの無い高画質の虚像を生成することが可能となる。
The third configuration is as follows.
The irradiation control means controls the irradiation direction so that the laser beam is not irradiated onto the boundary of each lens constituting the screen.
According to the virtual image generating apparatus having the above-described configuration, it is possible to generate a high-quality virtual image without distortion even when a screen including a microlens array is used.

また、第4の構成は以下のとおりである。
前記照射制御手段は、前記プロジェクタの光路に対する前記映像投射面の角度に基づいて、前記スクリーンに対して前記レーザ光が照射される範囲を補正することを特徴とする。
上記構成を有する虚像生成装置によれば、レーザ光が照射される範囲を補正することによって、レーザ光によって照射対象となるスクリーンのレンズの数を調整することができ、映像投射面の角度に関わらず1レーザ光当たりに照射されるスクリーンのレンズの数を固定することが可能となる。その結果、歪みの無い高画質の虚像を生成することが可能となる。
The fourth configuration is as follows.
The irradiation control unit corrects a range in which the laser beam is irradiated on the screen based on an angle of the image projection surface with respect to an optical path of the projector.
According to the virtual image generating apparatus having the above-described configuration, the number of screen lenses to be irradiated can be adjusted by the laser light by correcting the range irradiated with the laser light, regardless of the angle of the image projection surface. It is possible to fix the number of screen lenses irradiated per laser beam. As a result, a high-quality virtual image without distortion can be generated.

また、第5の構成は以下のとおりである。
前記スクリーン可動手段は、前記スクリーンの一辺を回転軸として前記スクリーンを回動させることによって前記光路に対する前記映像投射面の角度を変更し、前記照射制御手段は、前記回転軸の平行方向において前記レーザ光が照射される前記スクリーンのレンズの数が一定となるように前記レーザ光が照射される範囲を補正することを特徴とする。
上記構成を有する虚像生成装置によれば、容易な構成と制御によってスクリーンの映像投射面の角度を変更することが可能となる。従って、装置の小型化とコストダウンを実現することが可能となる。また、スクリーンがプロジェクタの光路に対してどのような角度にあっても、回転軸の平行方向においてレーザ光が照射されるスクリーンのレンズの数を一定とすることができるので、1レーザ光当たりに照射されるスクリーンのレンズの数を固定することが可能となる。その結果、歪みの無い高画質の虚像を生成することが可能となる。
The fifth configuration is as follows.
The screen moving means changes the angle of the image projection surface with respect to the optical path by rotating the screen about one side of the screen as a rotation axis, and the irradiation control means is configured to change the laser in the direction parallel to the rotation axis. The range irradiated with the laser beam is corrected so that the number of lenses of the screen irradiated with light is constant.
According to the virtual image generating apparatus having the above configuration, the angle of the image projection surface of the screen can be changed by an easy configuration and control. Therefore, it is possible to reduce the size and cost of the apparatus. In addition, no matter what angle the screen is with respect to the optical path of the projector, the number of screen lenses irradiated with laser light in the direction parallel to the rotation axis can be made constant. It is possible to fix the number of screen lenses to be irradiated. As a result, a high-quality virtual image without distortion can be generated.

また、第6の構成は以下のとおりである。
前記照射制御手段は、前記プロジェクタの光路に対する前記映像投射面の角度に基づいて、前記レーザ光によって生成される前記映像の画素数を補正することを特徴とする。
上記構成を有する虚像生成装置によれば、レーザ光によって生成される映像の画素数を補正することによって、映像投射面の角度に関わらず1レーザ光当たりに照射されるスクリーンのレンズの数を固定することが可能となる。その結果、歪みの無い高画質の虚像を生成することが可能となる。
The sixth configuration is as follows.
The irradiation control unit corrects the number of pixels of the video generated by the laser light based on an angle of the video projection surface with respect to an optical path of the projector.
According to the virtual image generating device having the above configuration, the number of screen lenses irradiated per laser beam is fixed regardless of the angle of the image projection surface by correcting the number of pixels of the image generated by the laser beam. It becomes possible to do. As a result, a high-quality virtual image without distortion can be generated.

また、第7の構成は以下のとおりである。
前記スクリーン可動手段は、前記スクリーンの一辺を回転軸として前記スクリーンを回動させることによって前記光路に対する前記映像投射面の角度を変更し、前記照射制御手段は、前記映像投射面に生成される前記映像の前記回転軸の垂直方向の画素数を、前記回転軸の垂直方向において前記レーザ光が照射される前記スクリーンのレンズの数に対応させて補正することを特徴とする。
上記構成を有する虚像生成装置によれば、容易な構成と制御によってスクリーンの映像投射面の角度を変更することが可能となる。従って、装置の小型化とコストダウンを実現することが可能となる。また、スクリーンがプロジェクタの光路に対してどのような角度にあっても、回転軸の垂直方向においてレーザ光が照射されるスクリーンのレンズの数と画素数(即ちレーザ光の数)を対応させることができるので、1レーザ光当たりに照射されるスクリーンのレンズの数を固定することが可能となる。その結果、歪みの無い高画質の虚像を生成することが可能となる。
The seventh configuration is as follows.
The screen moving means changes the angle of the image projection surface with respect to the optical path by rotating the screen about one side of the screen as a rotation axis, and the irradiation control means is generated on the image projection surface. The number of pixels in the vertical direction of the rotation axis of the image is corrected in accordance with the number of lenses of the screen irradiated with the laser light in the vertical direction of the rotation axis.
According to the virtual image generating apparatus having the above configuration, the angle of the image projection surface of the screen can be changed by an easy configuration and control. Therefore, it is possible to reduce the size and cost of the apparatus. Also, no matter what angle the screen is with respect to the optical path of the projector, the number of screen lenses irradiated with laser light in the direction perpendicular to the rotation axis should correspond to the number of pixels (that is, the number of laser light). Therefore, the number of screen lenses irradiated per laser beam can be fixed. As a result, a high-quality virtual image without distortion can be generated.

また、第8の構成は以下のとおりである。
前記照射制御手段は、前記プロジェクタの光路に対する前記映像投射面の角度に基づく前記映像の歪みを修正するように前記映像に係るレーザ光の投射範囲を補正することを特徴とする。
上記構成を有する虚像生成装置によれば、スクリーンの傾斜によって生じる映像の歪みを修正し、適切な形状の虚像を生成することが可能となる。
The eighth configuration is as follows.
The irradiation control unit corrects a projection range of the laser light related to the video so as to correct distortion of the video based on an angle of the video projection surface with respect to an optical path of the projector.
According to the virtual image generating device having the above-described configuration, it is possible to correct image distortion caused by the inclination of the screen and generate a virtual image having an appropriate shape.

また、第9の構成は以下のとおりである。
前記スクリーン可動手段は、前記プロジェクタから出力される全ての光を前記映像投射面で受ける範囲で前記スクリーンを可動させることを特徴とする。
上記構成を有する虚像生成装置によれば、スクリーンを可動させた場合に、虚像の一部が途切れることを防止することが可能となる。
The ninth configuration is as follows.
The screen moving means moves the screen within a range in which all light output from the projector is received by the video projection surface.
According to the virtual image generating device having the above-described configuration, it is possible to prevent a part of the virtual image from being interrupted when the screen is moved.

1 ヘッドアップディスプレイ装置
2 車両
3 ダッシュボード
4 プロジェクタ
5 スクリーン
6 フロントウィンドウ
7 乗員
8 虚像
24 スクリーン回動駆動モータ
25 映像
31 CPU
32 RAM
33 ROM
34 フラッシュメモリ
51 レンズ
52 レーザ光
53 照射範囲
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Head up display apparatus 2 Vehicle 3 Dashboard 4 Projector 5 Screen 6 Front window 7 Crew 8 Virtual image 24 Screen rotation drive motor 25 Image | video 31 CPU
32 RAM
33 ROM
34 Flash memory 51 Lens 52 Laser beam 53 Irradiation range

Claims (9)

マイクロレンズアレイからなる透過型のスクリーンと、
レーザ光に基づいて生成される映像を前記スクリーンに投射するプロジェクタと、
前記スクリーンに投射された前記映像から前記映像の虚像を生成する虚像生成手段と、
前記スクリーンを可動させることによって、前記プロジェクタの光路に対する前記映像が投射される前記スクリーンの面である映像投射面の角度を変更するスクリーン可動手段と、
前記プロジェクタの光路に対する前記映像投射面の角度に基づいて、前記プロジェクタから前記スクリーンへと前記レーザ光を照射する照射方向を制御する照射制御手段と、を有することを特徴とする虚像表示装置。
A transmission screen comprising a microlens array;
A projector that projects an image generated based on laser light onto the screen;
Virtual image generating means for generating a virtual image of the video from the video projected on the screen;
Screen moving means for changing an angle of an image projection surface which is a surface of the screen on which the image is projected with respect to an optical path of the projector by moving the screen;
A virtual image display device comprising: irradiation control means for controlling an irradiation direction of irradiating the laser light from the projector to the screen based on an angle of the video projection surface with respect to an optical path of the projector.
前記照射制御手段は、前記1レーザ光当たりに照射される前記スクリーンのレンズの数が固定されるように前記照射方向を制御することを特徴とする請求項1に記載の虚像表示装置。   The virtual image display device according to claim 1, wherein the irradiation control unit controls the irradiation direction so that the number of lenses of the screen irradiated per one laser beam is fixed. 前記照射制御手段は、前記レーザ光が前記スクリーンを構成する各レンズの境界上に照射されないように前記照射方向を制御することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の虚像表示装置。   3. The virtual image display device according to claim 1, wherein the irradiation control unit controls the irradiation direction so that the laser beam is not irradiated on a boundary between the lenses constituting the screen. 4. 前記照射制御手段は、前記プロジェクタの光路に対する前記映像投射面の角度に基づいて、前記スクリーンに対して前記レーザ光が照射される範囲を補正することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の虚像表示装置。   The said irradiation control means correct | amends the range in which the said laser beam is irradiated with respect to the said screen based on the angle of the said image projection surface with respect to the optical path of the said projector. The virtual image display device according to any one of the above. 前記スクリーン可動手段は、前記スクリーンの一辺を回転軸として前記スクリーンを回動させることによって前記光路に対する前記映像投射面の角度を変更し、
前記照射制御手段は、前記回転軸の平行方向において前記レーザ光が照射される前記スクリーンのレンズの数が一定となるように前記レーザ光が照射される範囲を補正することを特徴とする請求項4に記載の虚像表示装置。
The screen moving means changes the angle of the image projection surface with respect to the optical path by rotating the screen about one side of the screen as a rotation axis,
The said irradiation control means correct | amends the range irradiated with the said laser beam so that the number of lenses of the said screen irradiated with the said laser beam may become fixed in the parallel direction of the said rotating shaft. 4. The virtual image display device according to 4.
前記照射制御手段は、前記プロジェクタの光路に対する前記映像投射面の角度に基づいて、前記レーザ光によって生成される前記映像の画素数を補正することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の虚像表示装置。   The said irradiation control means correct | amends the pixel number of the said image | video produced | generated with the said laser beam based on the angle of the said image projection surface with respect to the optical path of the said projector. The virtual image display device according to claim 1. 前記スクリーン可動手段は、前記スクリーンの一辺を回転軸として前記スクリーンを回動させることによって前記光路に対する前記映像投射面の角度を変更し、
前記照射制御手段は、前記映像投射面に生成される前記映像の前記回転軸の垂直方向の画素数を、前記回転軸の垂直方向において前記レーザ光が照射される前記スクリーンのレンズの数に対応させて補正することを特徴とする請求項6に記載の虚像表示装置。
The screen moving means changes the angle of the image projection surface with respect to the optical path by rotating the screen about one side of the screen as a rotation axis,
The irradiation control means corresponds to the number of pixels in the vertical direction of the rotation axis of the image generated on the image projection surface, corresponding to the number of lenses of the screen irradiated with the laser light in the vertical direction of the rotation axis. The virtual image display device according to claim 6, wherein correction is performed.
前記照射制御手段は、前記プロジェクタの光路に対する前記映像投射面の角度に基づく前記映像の歪みを修正するように前記映像に係るレーザ光の投射範囲を補正することを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の虚像表示装置。   The said irradiation control means correct | amends the projection range of the laser beam which concerns on the said image | video so that the distortion of the said image | video may be corrected based on the angle of the said image projection surface with respect to the optical path of the said projector. Item 8. The virtual image display device according to any one of Items 7. 前記スクリーン可動手段は、前記プロジェクタから出力される全ての光を前記映像投射面で受ける範囲で前記スクリーンを可動させることを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれかに記載の虚像表示装置。   9. The virtual image display device according to claim 1, wherein the screen moving unit moves the screen within a range in which all light output from the projector is received by the video projection surface. 10. .
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