JP2016053690A - In-vehicle projection display device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an in-vehicle projection display device capable of providing a display image with a sense of perspective and depth, as necessary, that matches outside scenery seen at a position overlapping the display image while suppressing an increase in cost of the device.SOLUTION: An in-vehicle projection display device includes a tilt adjustment mechanism 55 for adjusting a direction of an image plane 22 of a virtual image 21 relative to a direction of an optical axis 18. When presenting a virtual image 21 with a sense of depth, the tilt adjustment mechanism 55 is adjusted such that the image plane 22 is placed at an angle with a plane perpendicular to a direction of a line of sight 18 connecting an eye point EP and the virtual image. In order to tilt the image plane 22, the two-dimensional display panel 11 is positioned aslant, and exit light 13 of the two-dimensional display panel 11 is directed in a direction at an angle with a direction perpendicular to a surface of the two-dimensional display panel 11. Switching between the tilted state and untilted state of the image plane 22 is automatic.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、車両において運転者の前方にあるウインドシールド(窓ガラス)等の光反射を利用して表示を行う車両用投影表示装置に関する。   The present invention relates to a vehicle projection display device that performs display using light reflection of a windshield (window glass) or the like in front of a driver in a vehicle.

例えば、一般的な車両用のヘッドアップディスプレイ(HUD)装置においては、表示すべき様々な情報を含む光の像をHUDユニットからフロントウインドシールド、又はコンバイナと呼ばれる反射板に投影し、フロントウインドシールド等で反射した光が運転者の視点の方向に向かうように光路を形成する。したがって、運転者は、フロントウインドシールドを通して車両の前方の風景を視認しながら、同時にフロントウインドシールド等に映るHUDの表示を虚像として視認することができる。つまり、運転者は通常の運転状態を維持したまま、視線を移動することなしに様々な情報をHUDの表示により視認することができる。   For example, in a general vehicle head-up display (HUD) device, an image of light including various information to be displayed is projected from a HUD unit onto a front windshield or a reflector called a combiner, and the front windshield The light path is formed so that the light reflected by the light heads in the direction of the driver's viewpoint. Accordingly, the driver can visually recognize the HUD displayed on the front windshield or the like as a virtual image while simultaneously viewing the scenery in front of the vehicle through the front windshield. That is, the driver can visually recognize various information by displaying the HUD without moving the line of sight while maintaining the normal driving state.

本発明と関連のある従来技術が例えば特許文献1〜特許文献4に示されている。
特許文献1では、遊技機の表示画面において、疑似立体表示を行うために、文字パターン等の表示領域に隣接する背景領域に陰影を表示させている。
Prior arts related to the present invention are disclosed in, for example, Patent Documents 1 to 4.
In Patent Document 1, in order to perform pseudo-stereoscopic display on a display screen of a gaming machine, a shadow is displayed in a background area adjacent to a display area such as a character pattern.

特許文献2では、疑似立体表示を可能にするために、表示部と、その表示部に表示された映像を観察位置に向けて反射するミラーと、そのミラーの角度を変化させる角度可変手段とを備えている。   In Patent Document 2, in order to enable pseudo-stereoscopic display, a display unit, a mirror that reflects an image displayed on the display unit toward an observation position, and an angle variable unit that changes the angle of the mirror are provided. I have.

特許文献3では、奥行き方向の適正な配置位置に容易に取り付けることが可能な車両用表示装置(HUD装置)を示している。   Patent Document 3 shows a vehicle display device (HUD device) that can be easily attached to an appropriate arrangement position in the depth direction.

特許文献4は、HUD装置において、独立した右目用ディスプレイおよび左目用ディスプレイを用いて、右目用虚像と左目用虚像とをそれぞれ表示して、立体像を表示させることを示している。   Patent Document 4 shows that in a HUD device, a right-eye virtual image and a left-eye virtual image are respectively displayed using independent right-eye display and left-eye display to display a stereoscopic image.

特開平11−47374号公報JP 11-47374 A 特開2009−145829号公報JP 2009-145829 A 特開2013−241035号公報JP 2013-241035 A 特開2014−10418号公報JP, 2014-10418, A

車両用のHUDにおいては、虚像として投影される表示像と、車外の実際の風景とが重なった状態で表示されるのが一般的である。この場合、HUDが表示する表示像は平面的な像であるため、立体的な風景と、平面的な像とが同じ位置で重なって多少不自然な状態で運転者に視認される。具体的には、遠近感のある風景と、遠近感のない表示像とが重なるので、運転者が風景及び表示像のいずれかを視認する際に、目の焦点を調節しにくい状況になる。また、風景及び表示像の距離感の違いにより運転者が違和感を感じる可能性がある。また、実際の風景における遠近感と、表示内容の状況とが一致しない場合には、運転者が表示内容から現在の状況を直感的に把握するのは難しい。更に、平面的な表示の場合には、ユーザに対して安っぽい印象を与える可能性が高く、装置の価値を下げることに繋がってしまう。   In a vehicle HUD, a display image projected as a virtual image and an actual scenery outside the vehicle are generally displayed in an overlapping state. In this case, since the display image displayed by the HUD is a planar image, the stereoscopic landscape and the planar image overlap at the same position and are visually recognized by the driver in a somewhat unnatural state. Specifically, since the scenery with perspective and the display image without perspective overlap, it becomes difficult for the driver to adjust the focus of the eyes when viewing either the scenery or the display image. In addition, the driver may feel uncomfortable due to the difference in distance between the scenery and the display image. In addition, when the perspective in the actual landscape does not match the status of the display content, it is difficult for the driver to intuitively grasp the current status from the display content. Furthermore, in the case of flat display, there is a high possibility that a cheap impression will be given to the user, leading to a reduction in the value of the device.

もしも、HUDの表示像を遠近感をもって表示できれば、上記のような問題を解消又は緩和できると考えられる。しかしながら、特許文献4のような技術を採用する場合には、複数のディスプレイが必要になるので、装置のコストが大幅に上昇するのは避けられない。また、特許文献3の技術では、表示位置の前後方向の調節が可能であるが遠近感をもった表示はできない。また、特許文献2の技術では、ミラーの角度の変化に伴って像を表示する位置が大きく移動してしまうので、表示像の位置を固定することができない。また、特許文献1の技術では、背景の濃淡を用いた擬似的な立体表示であり、視認する目の位置から像までの距離は一定であるので、実際には遠近感が得られない。   If the HUD display image can be displayed with perspective, it is considered that the above problems can be solved or alleviated. However, in the case of adopting the technique as disclosed in Patent Document 4, since a plurality of displays are required, it is inevitable that the cost of the apparatus increases significantly. In the technique disclosed in Patent Document 3, the display position can be adjusted in the front-rear direction, but display with a sense of perspective cannot be performed. Further, in the technique of Patent Document 2, the position for displaying an image greatly moves with the change in the angle of the mirror, so that the position of the display image cannot be fixed. Further, the technique of Patent Document 1 is a pseudo three-dimensional display using the density of the background, and since the distance from the eye position to the image to be viewed is constant, the perspective cannot actually be obtained.

更に、擬似的な立体表示パターンを精密に表示するためには、事前に決定した様々な表示パターンのデータを保持するために記憶装置を必要としたり、立体像を二次元座標上に描画するために高性能のグラフィック表示用プロセッサを必要とするので、装置のコストが大幅に上昇するのは避けられない。   Furthermore, in order to accurately display a pseudo stereoscopic display pattern, a storage device is required to hold data of various display patterns determined in advance, or a stereoscopic image is drawn on two-dimensional coordinates. Therefore, a high-performance graphic display processor is required, so that the cost of the apparatus is inevitably increased.

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、装置のコスト上昇を抑制しつつ、表示像と重なった位置若しくは隣接する位置に映る車外の風景に合わせた遠近感や奥行きを、必要に応じて形成することが可能な車両用投影表示装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and its purpose is to suppress the increase in the cost of the apparatus, while providing a sense of perspective that matches the scenery outside the vehicle reflected in a position overlapping with the display image or in an adjacent position. An object of the present invention is to provide a vehicular projection display device capable of forming a depth as required.

前述した目的を達成するために、本発明に係る車両用投影表示装置は、下記(1)〜(5)を特徴としている。
(1) 所定の表示領域に平面状に形成される任意の表示像を含む光を、投影部から出射して車両のウインドシールド、若しくはその近傍に導き、前記ウインドシールド若しくはその近傍の表面で反射した前記光の表示像が所定のアイポイントで虚像として視認できるように投影する車両用投影表示装置であって、
前記虚像の結像面の向きを光軸の向きに対して調整する傾斜調整機構を備え、
前記傾斜調整機構によって向きを調整された前記結像面が、前記アイポイントと前記虚像とを結ぶ視線の方向と直交する面に対して傾斜した状態で配置される、
ことを特徴とする車両用投影表示装置。
(2) 上記(1)の構成の車両用投影表示装置であって、
前記傾斜調整機構は、前記表示像を表示する表示パネルを支持する支持部材に連結され、
前記結像面が傾斜した状態では、前記表示パネルの面に垂直な方向に対して傾斜した傾斜軸の方向に向かう光を利用して前記投影部から出射する光を生成する、
ことを特徴とする車両用投影表示装置。
(3) 上記(1)の構成の車両用投影表示装置であって、
前記虚像として表示する情報が事前に定めた表示条件を満たした時に、前記傾斜調整機構を駆動して、前記虚像の結像面の向きを所定の傾斜状態に位置決めする傾斜制御部を更に備えた、
ことを特徴とする車両用投影表示装置。
(4) 上記(3)の構成の車両用投影表示装置であって、
前記傾斜制御部は、前記虚像が、前記アイポイントから視た水平方向よりも下方の位置に配置されている場合に、前記アイポイントから前記虚像の下端までの距離に比べて前記虚像の上端までの距離が大きくなる方向に前記前記虚像の結像面の傾斜を調整する、
ことを特徴とする車両用投影表示装置。
(5) 上記(2)の構成の車両用投影表示装置であって、
前記表示パネルは、透過型の表示デバイスであり、
前記表示パネルの背面側に配置された照明用のバックライトを更に備える、
ことを特徴とする車両用投影表示装置。
In order to achieve the above-described object, a vehicle projection display device according to the present invention is characterized by the following (1) to (5).
(1) Light including an arbitrary display image formed in a planar shape in a predetermined display area is emitted from the projection unit and guided to the windshield of the vehicle or the vicinity thereof, and reflected by the surface of the windshield or the vicinity thereof A projection display device for a vehicle that projects the display image of the light so as to be visually recognized as a virtual image at a predetermined eye point,
A tilt adjustment mechanism that adjusts the orientation of the imaging plane of the virtual image with respect to the orientation of the optical axis;
The imaging plane whose direction is adjusted by the tilt adjustment mechanism is arranged in a state inclined with respect to a plane orthogonal to the direction of the line of sight connecting the eye point and the virtual image.
A projection display apparatus for a vehicle characterized by the above.
(2) A vehicle projection display device having the configuration of (1) above,
The tilt adjustment mechanism is connected to a support member that supports a display panel that displays the display image,
In the state in which the imaging plane is inclined, the light emitted from the projection unit is generated using the light directed toward the direction of the inclined axis inclined with respect to the direction perpendicular to the surface of the display panel.
A projection display apparatus for a vehicle characterized by the above.
(3) A vehicle projection display device having the configuration of (1) above,
When the information displayed as the virtual image satisfies a predetermined display condition, the image forming apparatus further includes a tilt control unit that drives the tilt adjustment mechanism to position the orientation of the image plane of the virtual image in a predetermined tilt state. ,
A projection display apparatus for a vehicle characterized by the above.
(4) The vehicle projection display device having the configuration of (3) above,
When the virtual image is arranged at a position lower than the horizontal direction viewed from the eye point, the tilt control unit is configured to reach the upper end of the virtual image compared to the distance from the eye point to the lower end of the virtual image. Adjusting the inclination of the imaging plane of the virtual image in the direction in which the distance increases.
A projection display apparatus for a vehicle characterized by the above.
(5) A vehicle projection display device having the configuration of (2) above,
The display panel is a transmissive display device,
A lighting backlight disposed on the back side of the display panel;
A projection display apparatus for a vehicle characterized by the above.

上記(1)の構成の車両用投影表示装置によれば、前記傾斜調整機構を調整することにより、前記結像面が、前記アイポイントと前記虚像とを結ぶ視線の方向と直交する面に対して傾斜した状態になるように配置することができる。これにより、運転者の視点の位置に相当するアイポイントと前記虚像との間の距離については、前記虚像の下端と上端とで違いが生じる。つまり、特別な立体像を表示しなくても、前記虚像上の領域毎に、上下位置の違いに応じた遠近感や奥行きが発生する。前記傾斜調整機構が角度を調整することによって、この虚像上の遠近感を、実際の風景における遠近感に合わせることも可能である。
上記(2)の構成の車両用投影表示装置によれば、前記表示パネルの面に垂直な方向に対して傾斜した方向の光を利用して前記虚像を形成するので、前記虚像の結像面が、視線の方向と直交する面に対して傾斜するように配置することができる。つまり、前記表示パネルを傾斜状態で配置することにより、前記虚像の結像面も傾斜させることができる。
上記(3)の構成の車両用投影表示装置によれば、前記虚像として表示する像の内容に合わせて、遠近感や奥行きを自動的に調整することができるので、直感的に理解しやすい表示や、違和感のない表示が可能になる。
上記(4)の構成の車両用投影表示装置によれば、傾斜している前記虚像上の上下方向の遠近感の違いが、前記アイポイントから道路の路面等を視た場合の遠近感の違いと近い状態になる。これにより、運転者が感じる違和感を解消することができ、位置の違いによる目の焦点調節も容易になる。
上記(5)の構成の車両用投影表示装置によれば、前記バックライトを用いて背面側から前記表示パネルを照明することにより、前記傾斜軸の方向に対しても十分に大きい光量の光を出射することが可能になる。
According to the vehicle projection display device having the configuration of (1) above, by adjusting the tilt adjustment mechanism, the imaging plane is perpendicular to the direction of the line of sight connecting the eye point and the virtual image. And can be arranged so as to be inclined. Thereby, about the distance between the eye point equivalent to the position of a driver | operator's viewpoint, and the said virtual image, a difference arises by the lower end of the said virtual image, and an upper end. That is, even if a special stereoscopic image is not displayed, a perspective and a depth according to the difference in the vertical position are generated for each region on the virtual image. By adjusting the angle by the tilt adjusting mechanism, it is possible to match the perspective on the virtual image with the perspective in the actual landscape.
According to the projection display apparatus for a vehicle having the configuration (2), the virtual image is formed using light in a direction inclined with respect to a direction perpendicular to the surface of the display panel. However, it can arrange | position so that it may incline with respect to the surface orthogonal to the direction of a gaze. That is, by arranging the display panel in an inclined state, the image plane of the virtual image can also be inclined.
According to the vehicle projection display device having the configuration (3), the perspective and the depth can be automatically adjusted according to the contents of the image displayed as the virtual image. In addition, a display without a sense of incongruity becomes possible.
According to the vehicle projection display device having the configuration of (4) above, the difference in perspective in the vertical direction on the tilted virtual image is the difference in perspective when the road surface or the like of the road is viewed from the eye point. And close to the state. As a result, the uncomfortable feeling felt by the driver can be eliminated, and the focus adjustment of the eyes due to the difference in position is facilitated.
According to the vehicle projection display apparatus having the configuration (5), the display panel is illuminated from the back side using the backlight, so that a sufficiently large amount of light can be obtained in the direction of the tilt axis. It becomes possible to emit.

本発明の車両用投影表示装置によれば、装置のコスト上昇を抑制しつつ、表示像と重なった位置若しくは隣接する位置に映る車外の風景に合わせた遠近感や奥行きを形成することが可能である。すなわち、格別に立体像を形成しなくても、表示される虚像の面が傾斜していることにより所望の遠近感や奥行きが得られる。立体像を描画する必要がないので、低コストの装置を実現できる。   According to the projection display apparatus for a vehicle of the present invention, it is possible to form a sense of perspective and depth according to the scenery outside the vehicle reflected in a position overlapping with or adjacent to the display image while suppressing an increase in the cost of the apparatus. is there. That is, even if a stereoscopic image is not formed, a desired perspective and depth can be obtained by tilting the surface of the displayed virtual image. Since it is not necessary to draw a stereoscopic image, a low-cost device can be realized.

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態(以下、「実施形態」という。)を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。   The present invention has been briefly described above. Further, the details of the present invention will be further clarified by reading through a mode for carrying out the invention described below (hereinafter referred to as “embodiment”) with reference to the accompanying drawings. .

図1(A)及び図1(B)は、車両用投影表示装置を搭載した車両を側方から視た状態の各部の光路を示す光路図であって、図1(A)は虚像結像面を縦方向に向けた状態を表し、図1(B)は虚像結像面の傾斜調整状態を表す。FIG. 1A and FIG. 1B are optical path diagrams showing optical paths of respective parts in a state where a vehicle equipped with a vehicle projection display device is viewed from the side, and FIG. FIG. 1B shows a tilt adjustment state of the virtual image forming surface. 図2は、車両の運転者が視認可能な車両前方の風景及び表示される虚像の具体例を示す正面図である。FIG. 2 is a front view showing a specific example of the scenery in front of the vehicle and the displayed virtual image that can be visually recognized by the driver of the vehicle. 図3は、図1の車両用投影表示装置に利用可能な二次元表示パネル及びその周辺部の構成例(1)を示す側面図である。FIG. 3 is a side view showing a configuration example (1) of a two-dimensional display panel usable in the vehicle projection display device of FIG. 図4は、図1の車両用投影表示装置に利用可能な二次元表示パネル及びその周辺部の構成例(2)を示す側面図である。FIG. 4 is a side view showing a configuration example (2) of the two-dimensional display panel usable in the vehicle projection display device of FIG. 図5は、車両用投影表示装置を含むシステムの構成例を表すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration example of a system including a vehicle projection display device. 図6は、車両用投影表示装置の主要な動作を表すフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart showing main operations of the vehicle projection display apparatus. 図7(A)は、二次元表示パネルの画面に表示する像の具体例を表す正面図であり、図7(B)は、傾斜した虚像結像面に結像した虚像を視点側から視た視認状態を表す正面図である。FIG. 7A is a front view showing a specific example of an image displayed on the screen of the two-dimensional display panel, and FIG. 7B is a view of a virtual image formed on an inclined virtual image imaging plane viewed from the viewpoint side. It is a front view showing a visible state.

本発明の車両用投影表示装置に関する具体的な実施の形態について、各図を参照しながら以下に説明する。   Specific embodiments relating to the vehicle projection display apparatus of the present invention will be described below with reference to the drawings.

<車両用投影表示装置の概要>
本発明の実施形態の車両用投影表示装置を搭載した車両を側方から視た状態の各部のレイアウト及び光路の概要を図1(A)及び図1(B)に示す。図1(A)は虚像結像面22を縦方向に向けた状態を表しており、図1(B)は虚像結像面22の傾斜調整状態を表している。また、本実施形態の車両用投影表示装置は、ヘッドアップディスプレイ(HUD)を構成している。
<Outline of vehicle projection display device>
FIG. 1A and FIG. 1B show an outline of the layout of each part and the optical path in a state where a vehicle equipped with the vehicle projection display device of the embodiment of the present invention is viewed from the side. FIG. 1A shows a state in which the virtual image forming surface 22 is oriented in the vertical direction, and FIG. 1B shows a tilt adjustment state of the virtual image forming surface 22. Further, the vehicle projection display device of the present embodiment constitutes a head-up display (HUD).

図1(A)、(B)に示したHUDユニット10は、車両の運転席の前方に配置されたダッシュボードの内側に組み込まれている。HUDユニット10の内部には、二次元表示パネル11及び反射鏡15が備わっている。二次元表示パネル11は、数値、文字、図形など様々なパターンの可視情報を必要に応じて表示することが可能な画面を有している。具体例としては、現在の車両のスピードメータの表示値を表す数値や「km/h」等の文字を画面に表示することができる。また、二次元表示パネル11は、画面に表示した可視情報を含む光を出射光13として出射することができる。   The HUD unit 10 shown in FIGS. 1A and 1B is incorporated inside a dashboard arranged in front of the driver's seat of the vehicle. Inside the HUD unit 10, a two-dimensional display panel 11 and a reflecting mirror 15 are provided. The two-dimensional display panel 11 has a screen capable of displaying various patterns of visible information such as numerical values, characters, and figures as necessary. As a specific example, a numerical value indicating the display value of the current speedometer of the vehicle or characters such as “km / h” can be displayed on the screen. Further, the two-dimensional display panel 11 can emit light including visible information displayed on the screen as emitted light 13.

二次元表示パネル11からの出射光13は、反射鏡15に向かい、更に反射鏡15の表面で反射して上方に向かう出射光16としてHUDユニット10の開口部(図示せず)から出射される。反射鏡15は拡大光学系を形成する。HUDユニット10から出射された出射光16は、車両のウインドシールド(窓ガラス)17のある領域17aで反射され、視点EPに向かう。   The emitted light 13 from the two-dimensional display panel 11 is emitted from an opening (not shown) of the HUD unit 10 toward the reflecting mirror 15 and further reflected upward from the surface of the reflecting mirror 15 and directed upward. . The reflecting mirror 15 forms a magnifying optical system. The outgoing light 16 emitted from the HUD unit 10 is reflected by a region 17a where a windshield (window glass) 17 of the vehicle is present, and travels toward the viewpoint EP.

したがって、車両の運転者等が視点EPの位置から視線18の方向を視た場合には、ウインドシールド17の領域17aの前方の位置で虚像21を視認することができる。すなわち、二次元表示パネル11の画面に表示された可視像の内容と同じ像が、虚像21として虚像結像面22の位置に結像する。   Therefore, when a vehicle driver or the like views the direction of the line of sight 18 from the position of the viewpoint EP, the virtual image 21 can be viewed at a position in front of the area 17a of the windshield 17. That is, the same image as the content of the visible image displayed on the screen of the two-dimensional display panel 11 is formed as a virtual image 21 at the position of the virtual image imaging plane 22.

したがって、車両の運転者は、視点EPの位置から視線18の方向を視た場合に、車両外の風景(道路の路面や自車のボンネットなど)と位置が重なった状態で、HUDユニット10の表示像である虚像21を視認することができる。   Therefore, when the driver of the vehicle sees the direction of the line of sight 18 from the position of the viewpoint EP, the driver of the HUD unit 10 is in a state where the position overlaps with the scenery outside the vehicle (the road surface of the road, the hood of the own vehicle, etc.). The virtual image 21 which is a display image can be visually recognized.

図1(A)、(B)に示した構成において特徴的な事項の1つは、虚像結像面22の向きが可変であり、回動軸22cを中心として虚像結像面22の向きが変化することである。したがって、視線18と直交する向きに対して傾斜するように虚像結像面22を配置することもできる。   One of the characteristic features in the configuration shown in FIGS. 1A and 1B is that the orientation of the virtual image imaging plane 22 is variable, and the orientation of the virtual image imaging plane 22 is centered on the rotation axis 22c. To change. Therefore, the virtual image imaging plane 22 can be arranged so as to be inclined with respect to the direction orthogonal to the line of sight 18.

また、虚像結像面22の向きを可変にするために、図1(A)、(B)に示した二次元表示パネル11は、中央付近に配置した回動軸11cを中心として回動自在に支持されている。また、この二次元表示パネル11には傾斜調整機構55が連結されている。この傾斜調整機構55は、後述する電気モータの駆動力により傾斜調整機構55を動かし、二次元表示パネル11の面の向きを図1(B)に示すように様々な方向に必要に応じて位置決めすることができる。尚、傾斜調整機構55については、回転方向に動く機構でも良いし、直線的に移動するリンク機構であっても良い。二次元表示パネル11を傾斜した状態で配置することにより、虚像結像面22を傾斜させることができる。また、二次元表示パネル11が傾斜している場合には、出射光13の光軸も、二次元表示パネル11の面に垂直な方向に対して傾斜する。   Further, in order to make the orientation of the virtual image forming plane 22 variable, the two-dimensional display panel 11 shown in FIGS. 1A and 1B can freely rotate about a rotation shaft 11 c disposed near the center. It is supported by. In addition, an inclination adjusting mechanism 55 is connected to the two-dimensional display panel 11. The tilt adjusting mechanism 55 moves the tilt adjusting mechanism 55 by a driving force of an electric motor, which will be described later, and positions the direction of the surface of the two-dimensional display panel 11 in various directions as shown in FIG. can do. The inclination adjusting mechanism 55 may be a mechanism that moves in the rotational direction or a link mechanism that moves linearly. By disposing the two-dimensional display panel 11 in an inclined state, the virtual image imaging plane 22 can be inclined. When the 2D display panel 11 is tilted, the optical axis of the emitted light 13 is also tilted with respect to the direction perpendicular to the surface of the 2D display panel 11.

<運転者の視認状況の具体例>
車両の運転者が視認可能な車両前方の風景及び表示される虚像の具体例を図2に示す。すなわち、車両の運転席に着座した状態の運転者は、例えば図2に示すような風景30を透明なウインドシールド17を介して視認することができる。また、図1のHUDユニット10を搭載した車両の場合には、例えば図1に示すHUD表示領域20の位置に表示される虚像21も同時に視認することができる。
<Specific examples of driver visibility>
A specific example of the scenery in front of the vehicle that can be visually recognized by the driver of the vehicle and the displayed virtual image is shown in FIG. That is, the driver who is seated in the driver's seat of the vehicle can visually recognize the landscape 30 as shown in FIG. 2 through the transparent windshield 17, for example. In the case of a vehicle equipped with the HUD unit 10 of FIG. 1, for example, a virtual image 21 displayed at the position of the HUD display area 20 shown in FIG.

<風景の視認状況>
図2に示すように、運転者が視認する風景30には、路面30a、路面上の車線標示30bなどが含まれており、これらの風景30は道路上の前方にある無限遠点31に向かって収束するような状況として視認される。例えば、運転者が視認する領域の下端から無限遠点31に対応する上下方向の位置Ycまでの範囲の領域A1においては、上に向かうに従って、路面30a及び車線標示30bの幅が小さくなる。つまり、上に向かうに従って、対象物までの距離が遠くなっていることが分かる。また、上下方向の位置Ycから上端までの範囲の領域A2では、下に向かうに従って、対象物までの距離が遠くなっていることが分かる。尚、無限遠点31は、通常の状態では運転者が視点EPから水平方向前方を視た場合の遠方に位置している。
<Scenery visibility>
As shown in FIG. 2, the scenery 30 that the driver visually recognizes includes a road surface 30a, a lane marking 30b on the road surface, etc., and these scenery 30 are directed toward an infinite point 31 ahead on the road. It is visually recognized as a situation that converges. For example, in the area A1 in the range from the lower end of the area visually recognized by the driver to the position Yc in the vertical direction corresponding to the infinity point 31, the width of the road surface 30a and the lane marking 30b decreases toward the top. In other words, it can be seen that the distance to the object increases as it goes upward. Also, it can be seen that in the region A2 in the range from the vertical position Yc to the upper end, the distance to the object becomes farther downward. Note that the infinity point 31 is located far away when the driver views the front in the horizontal direction from the viewpoint EP in a normal state.

<虚像の視認状況>
図1に示した虚像結像面22が、視線18の方向と直交する面に対して傾斜している状況では、図2に示したように、虚像21が表示されるHUD表示領域20は、台形のような形状を呈する。図2の例では、領域上端20aのX方向の幅は、領域下端20bの幅よりも小さくなっている。したがって、HUD表示領域20の形状は、無限遠点31に向かって収束する風景30の距離感と同じような距離感を運転者に与えることになる。
<Visual status of virtual images>
In a situation where the virtual image forming plane 22 shown in FIG. 1 is inclined with respect to a plane perpendicular to the direction of the line of sight 18, as shown in FIG. 2, the HUD display area 20 on which the virtual image 21 is displayed is It has a trapezoidal shape. In the example of FIG. 2, the width in the X direction of the region upper end 20a is smaller than the width of the region lower end 20b. Therefore, the shape of the HUD display area 20 gives the driver a sense of distance similar to the sense of distance of the landscape 30 that converges toward the infinity point 31.

実際には、図2に示すHUD表示領域20は、図1に示した虚像結像面22に相当する。例えば、虚像結像面22が図1(B)に示す虚像結像面22(B)の向きのように傾斜している場合には、視点EPからHUD表示領域20の領域上端20aまでの距離は、領域下端20bまでの距離よりも大きい。したがって、視点EPから視て領域上端20aは領域下端20bよりも遠方の位置にあり、傾斜しているHUD表示領域20に結像される虚像21は、現実に遠近感を与えることができる。   Actually, the HUD display area 20 shown in FIG. 2 corresponds to the virtual image imaging plane 22 shown in FIG. For example, when the virtual image forming surface 22 is inclined as in the direction of the virtual image forming surface 22 (B) shown in FIG. 1B, the distance from the viewpoint EP to the region upper end 20a of the HUD display region 20 Is larger than the distance to the region lower end 20b. Therefore, when viewed from the viewpoint EP, the region upper end 20a is located farther than the region lower end 20b, and the virtual image 21 formed on the inclined HUD display region 20 can actually give a sense of perspective.

しかも、虚像結像面22の傾きにより形成される虚像21上の遠近感と、その近傍の風景30の遠近感とが同じ方向に現れる。つまり、虚像21と風景30は、共に無限遠点31の位置に近づくに従って遠方であることを感じさせる状態になり、視覚上の違和感が生じにくいし、運転者の目の焦点調節も容易になる。   In addition, the perspective on the virtual image 21 formed by the inclination of the virtual image forming surface 22 and the perspective of the scenery 30 in the vicinity thereof appear in the same direction. That is, both the virtual image 21 and the landscape 30 are in a state of being farther away as they approach the position of the infinite point 31, making it difficult for visual discomfort to occur, and facilitating adjustment of the driver's eyes. .

<二次元表示パネル11の構成例(1)>
図1の車両用投影表示装置に利用可能な二次元表示パネル及びその周辺部の構成例(1)を図3に示す。
<Configuration example (2) of two-dimensional display panel 11>
FIG. 3 shows a configuration example (1) of a two-dimensional display panel that can be used in the vehicle projection display apparatus of FIG.

図3に示した構成においては、前述の二次元表示パネル11として、透過型液晶表示パネル11Aを採用している。また、透過型液晶表示パネル11Aの背面側にバックライト12を配置している。   In the configuration shown in FIG. 3, a transmissive liquid crystal display panel 11 </ b> A is employed as the above-described two-dimensional display panel 11. A backlight 12 is disposed on the back side of the transmissive liquid crystal display panel 11A.

図3に示した例では、前述の傾斜調整機構55により、平板形状の透過型液晶表示パネル11Aの面は、縦方向(Y軸)に対して所定角度θだけ傾斜した状態で位置決めされている。バックライト12は、Z軸方向に向けて照明光12aを照射する。照明光12aとしては例えば白色光を用いる。照明光12aは、透過型液晶表示パネル11Aを透過する際に、表示像11aの内容に従って濃淡や色彩が変調され、出射光13としてZ方向に出射される。   In the example shown in FIG. 3, the surface of the flat transmissive liquid crystal display panel 11 </ b> A is positioned by the tilt adjusting mechanism 55 in a state tilted by a predetermined angle θ with respect to the vertical direction (Y axis). . The backlight 12 irradiates illumination light 12a in the Z-axis direction. For example, white light is used as the illumination light 12a. When the illumination light 12a passes through the transmissive liquid crystal display panel 11A, the shading and color are modulated in accordance with the contents of the display image 11a, and the illumination light 12a is emitted as the emitted light 13 in the Z direction.

図3のように透過型液晶表示パネル11Aが傾斜している場合には、表示像11a上の互いに異なる位置の点P1、P2、P3は、Z軸方向に互いにずれた位置に存在している。つまり、点P1の座標(y1,z1)、点P2の座標(y2,z2)、点P3の座標(y3,z3)の間には光軸方向(Z方向)の位置の違いがある。   When the transmissive liquid crystal display panel 11A is inclined as shown in FIG. 3, the points P1, P2, and P3 at different positions on the display image 11a exist at positions shifted from each other in the Z-axis direction. . That is, there is a difference in position in the optical axis direction (Z direction) among the coordinates (y1, z1) of the point P1, the coordinates (y2, z2) of the point P2, and the coordinates (y3, z3) of the point P3.

したがって、例えば図1の虚像21を表示する場合の光源となる各点P1、P2、P3のZ方向の位置の違いによって、虚像結像面22は透過型液晶表示パネル11Aと同様に傾斜した状態になる。つまり、透過型液晶表示パネル11Aを傾斜した状態で配置すると共に、透過型液晶表示パネル11Aの面と垂直な方向に対し傾斜した方向(Z)に出射光13を出射することにより、虚像結像面22が傾斜した状態になるように、虚像21を表示することができる。また、透過型液晶表示パネル11Aの傾斜角度(θ)を調整することにより、虚像21の奥行きを変更することができる。   Therefore, for example, the virtual image imaging plane 22 is inclined in the same manner as the transmissive liquid crystal display panel 11A due to the difference in the position in the Z direction of each of the points P1, P2, and P3 which are light sources when displaying the virtual image 21 of FIG. become. That is, the transmissive liquid crystal display panel 11A is disposed in an inclined state, and the emitted light 13 is emitted in a direction (Z) inclined with respect to a direction perpendicular to the surface of the transmissive liquid crystal display panel 11A, thereby forming a virtual image. The virtual image 21 can be displayed so that the surface 22 is inclined. Further, the depth of the virtual image 21 can be changed by adjusting the tilt angle (θ) of the transmissive liquid crystal display panel 11A.

<二次元表示パネル11の構成例(2)>
図1の車両用投影表示装置に利用可能な二次元表示パネル及びその周辺部の構成例(2)を図4に示す。
<Configuration example (2) of two-dimensional display panel 11>
FIG. 4 shows a configuration example (2) of the two-dimensional display panel and its peripheral part that can be used in the vehicle projection display device of FIG.

図4に示した構成においては、前述の二次元表示パネル11として、自発光型表示パネル11Bを採用している。具体的には、自発光型表示パネル11Bとして有機EL表示パネルを利用できる。図3に示した構成と同様に、平面形状の自発光型表示パネル11Bの面は、縦方向(Y軸)に対して所定角度θだけ傾斜した状態で位置決めされている。   In the configuration shown in FIG. 4, a self-luminous display panel 11 </ b> B is employed as the above-described two-dimensional display panel 11. Specifically, an organic EL display panel can be used as the self-luminous display panel 11B. Similar to the configuration shown in FIG. 3, the plane of the planar self-luminous display panel 11 </ b> B is positioned in a state inclined by a predetermined angle θ with respect to the vertical direction (Y-axis).

また、図4の構成では自発光型表示パネル11Bの前面側に光学フィルタ14を配置してある。光学フィルタ14は、表示像11aからZ軸方向に向かう出射光13を得るために必要な機能を提供する。具体例としては、光学フィルタ14に方向選択性を有する光学部材を用いて、Z方向に向かう光を透過し、Z方向以外の光は遮光する特性を持たせる。これにより、出射光13以外の余分な光が反射鏡15に向かうのを防止できる。   In the configuration of FIG. 4, the optical filter 14 is disposed on the front side of the self-luminous display panel 11B. The optical filter 14 provides a function necessary for obtaining the emitted light 13 traveling in the Z-axis direction from the display image 11a. As a specific example, an optical member having direction selectivity is used for the optical filter 14 so as to transmit light traveling in the Z direction and to shield light other than the Z direction. Thereby, it is possible to prevent extra light other than the emitted light 13 from going to the reflecting mirror 15.

また、自発光型表示パネル11Bにおける表示視野角が比較的狭い場合には、光を屈折する光学材料を光学フィルタ14に用いて、自発光型表示パネル11Bからの光の出射方向が最大になる方向(一般的には面に垂直な方向)が傾斜して、Z方向を向くように光を屈折させる。これにより、出射光13の光量を増やすことができ、虚像21の視認性が改善される。   Further, when the display viewing angle in the self-luminous display panel 11B is relatively narrow, an optical material that refracts light is used for the optical filter 14, and the light emission direction from the self-luminous display panel 11B is maximized. The direction (generally perpendicular to the surface) is inclined to refract the light so that it faces the Z direction. Thereby, the light quantity of the emitted light 13 can be increased, and the visibility of the virtual image 21 is improved.

なお、自発光型表示パネル11Bの面がY軸と平行な向きを向くように位置決めする時には、光学フィルタ14の影響による出射光13の減衰を避けるために、光学フィルタ14を自発光型表示パネル11Bの面と対向する位置からずらすか、或いは光学フィルタ14の向きを調整する必要がある。   Note that when positioning the surface of the self-luminous display panel 11B so as to face the direction parallel to the Y-axis, the optical filter 14 is disposed on the self-luminous display panel in order to avoid attenuation of the emitted light 13 due to the influence of the optical filter 14. It is necessary to shift from a position facing the surface of 11B or to adjust the direction of the optical filter 14.

<システムの構成例>
図1(A)、(B)に示した車両用投影表示装置を含むシステムの構成例を図5に示す。図5に示したシステムは、HUDユニット10以外に、車両上に搭載されているメータユニット100及びカーナビゲーション装置200を備えている。
<System configuration example>
FIG. 5 shows a configuration example of a system including the vehicle projection display device shown in FIGS. 1 (A) and 1 (B). The system shown in FIG. 5 includes a meter unit 100 and a car navigation device 200 mounted on the vehicle in addition to the HUD unit 10.

メータユニット100は、スピードメータを代表とする様々な計器や、様々な表示器を内蔵している。例えば、図5のHUDユニット10が虚像21として車速を表示する場合には、メータユニット100が出力する車速の情報がHUDユニット10に入力される。   The meter unit 100 incorporates various instruments represented by a speedometer and various displays. For example, when the HUD unit 10 in FIG. 5 displays the vehicle speed as the virtual image 21, the vehicle speed information output from the meter unit 100 is input to the HUD unit 10.

カーナビゲーション装置200は、自車両の現在位置を把握し、現在位置を含む地図を所定の画面上に表示したり、事前に決定した移動経路に沿って走行するように、運転者を誘導することができる。また、ターンバイターンの誘導機能を搭載している。例えば、自車両の現在位置が移動経路上の交差点などに接近した時には、進行方向を音声や矢印表示などで報知することができる。ターンバイターンの誘導機能により、左折や右折の誘導を行う場合には、図5のカーナビゲーション装置200は、左折表示や右折表示の情報をHUDユニット10に出力する。   The car navigation device 200 grasps the current position of the host vehicle, displays a map including the current position on a predetermined screen, and guides the driver to travel along a predetermined travel route. Can do. It also has a turn-by-turn guidance function. For example, when the current position of the host vehicle approaches an intersection on the moving route, the traveling direction can be notified by voice or arrow display. When a left turn or a right turn is guided by the turn-by-turn guidance function, the car navigation device 200 in FIG. 5 outputs information on the left turn display or the right turn display to the HUD unit 10.

図5に示したHUDユニット10は、表示制御部51、不揮発性メモリ52、モータドライバ53、電気モータ54、及び傾斜調整機構55を備えている。   The HUD unit 10 shown in FIG. 5 includes a display control unit 51, a nonvolatile memory 52, a motor driver 53, an electric motor 54, and a tilt adjustment mechanism 55.

表示制御部51は、マイクロコンピュータにより構成されており、事前に組み込まれたプログラムを実行することにより、HUDユニット10に必要とされる様々な制御機能を実現することができる。また、表示制御部51はメータユニット100及びカーナビゲーション装置200との間でデータ通信を行うことができる。   The display control unit 51 is configured by a microcomputer, and can implement various control functions required for the HUD unit 10 by executing a program incorporated in advance. Further, the display control unit 51 can perform data communication between the meter unit 100 and the car navigation device 200.

不揮発性メモリ52は、二次元表示パネル11の画面に表示する様々な表示パターンの固定データや、表示制御部51の制御に必要な様々な定数のデータを予め保持している。例えば、カーナビゲーション装置200の出力に従ってHUDユニット10が右折の誘導表示を行う場合には、表示制御部51が右折の誘導表示パターンを不揮発性メモリ52から読み出して、二次元表示パネル11の画面上に図7(A)のように表示する。   The nonvolatile memory 52 holds in advance fixed data of various display patterns displayed on the screen of the two-dimensional display panel 11 and various constant data necessary for control of the display control unit 51. For example, when the HUD unit 10 performs a right turn guidance display according to the output of the car navigation device 200, the display control unit 51 reads the right turn guidance display pattern from the nonvolatile memory 52 and displays it on the screen of the two-dimensional display panel 11. Is displayed as shown in FIG.

表示制御部51は、二次元表示パネル11の面の傾斜を調整する必要がある場合には、モータドライバ53を介して電気モータ54を駆動する。これにより、電気モータ54に連結された傾斜調整機構55が動き、二次元表示パネル11の傾斜角度が変化する。   The display control unit 51 drives the electric motor 54 via the motor driver 53 when it is necessary to adjust the inclination of the surface of the two-dimensional display panel 11. Thereby, the tilt adjustment mechanism 55 connected to the electric motor 54 moves, and the tilt angle of the two-dimensional display panel 11 changes.

<特徴的な制御動作の説明>
図1(A)、(B)に示した車両用投影表示装置の特徴的な主要な動作の制御手順を図6に示す。すなわち、図5に示した表示制御部51が例えば定期的に図6の処理を実行することにより、特徴的な制御を実現することができる。図6の処理の内容について以下に説明する。
<Description of characteristic control operations>
FIG. 6 shows a control procedure of main operations that are characteristic of the vehicular projection display apparatus shown in FIGS. That is, characteristic control can be realized by the display control unit 51 shown in FIG. 5, for example, periodically executing the processing of FIG. The contents of the process in FIG. 6 will be described below.

ステップS11では、表示制御部51はHUD表示の更新指示の有無を識別する。例えば、二次元表示パネル11の画面上に現在表示している情報よりも表示優先度の高い表示情報がメータユニット100又はカーナビゲーション装置200から入力された場合には、更新指示ありとみなして次のS12に進む。   In step S11, the display control unit 51 identifies the presence / absence of an HUD display update instruction. For example, when display information having a display priority higher than the information currently displayed on the screen of the two-dimensional display panel 11 is input from the meter unit 100 or the car navigation device 200, it is considered that there is an update instruction and is next. Proceed to S12.

ステップS12では、表示制御部51は表示するパターン(像)の属性が立体像か否かを識別する。   In step S12, the display control unit 51 identifies whether the attribute of the pattern (image) to be displayed is a stereoscopic image.

平面像として表示する方が望ましいパターン、例えば車速を表す数値のデータに対しては平面像の属性を与え、立体像として表示する方が望ましいパターン、例えば右折や左折の誘導のための矢印パターンには立体像の属性を与える。そして、このような属性のデータは事前に決定し不揮発性メモリ52に登録しておく。したがって、表示制御部51は不揮発性メモリ52の内容を参照することにより、属性を識別できる。立体像の属性を有するパターンのデータを表示する場合はS13に進み、平面像の属性を有するパターンのデータを表示する場合はS14に進む。   For patterns that are more desirable to display as a plane image, for example, numerical data representing the vehicle speed, attributes of the plane image are given, and patterns that are preferably displayed as a three-dimensional image, such as an arrow pattern for guiding a right turn or left turn Gives the attributes of a stereoscopic image. Data of such attributes is determined in advance and registered in the nonvolatile memory 52. Therefore, the display control unit 51 can identify the attribute by referring to the contents of the nonvolatile memory 52. When displaying pattern data having a stereoscopic image attribute, the process proceeds to S13, and when displaying pattern data having a planar image attribute, the process proceeds to S14.

ステップS13では、表示制御部51は、傾斜調整機構55を駆動して二次元表示パネル11を傾斜した状態に位置決めする。これにより、虚像結像面22は、図1(B)に示した虚像結像面22(B)の向きのように、視線18の向きと直交する面に対して所定角度だけ傾斜した状態に位置決めされる。   In step S13, the display control unit 51 drives the tilt adjustment mechanism 55 to position the two-dimensional display panel 11 in a tilted state. As a result, the virtual image forming surface 22 is inclined by a predetermined angle with respect to the surface orthogonal to the direction of the line of sight 18 as in the direction of the virtual image forming surface 22 (B) shown in FIG. Positioned.

ステップS14では、表示制御部51は、傾斜調整機構55を駆動して二次元表示パネル11の面が出射光13の光軸に対して垂直になる方向に、二次元表示パネル11を位置決めする。これにより、虚像結像面22の向きは、図1(B)に示した虚像結像面22(A)の向きのように、視線18の向きと直交する方向に位置決めされる。   In step S <b> 14, the display control unit 51 drives the tilt adjustment mechanism 55 to position the two-dimensional display panel 11 in a direction in which the surface of the two-dimensional display panel 11 is perpendicular to the optical axis of the emitted light 13. Thereby, the orientation of the virtual image imaging plane 22 is positioned in a direction orthogonal to the orientation of the line of sight 18 like the orientation of the virtual image imaging plane 22 (A) shown in FIG.

<具体的な表示例の説明>
HUDユニット10が二次元表示パネル11の画面に表示する像の具体例を図7(A)に示す。また、所定角度だけ傾斜した虚像結像面22に結像した虚像21を視点EP側から視た視認状態を図7(B)に示す。
<Description of specific display examples>
A specific example of an image displayed on the screen of the two-dimensional display panel 11 by the HUD unit 10 is shown in FIG. Further, FIG. 7B shows a visual recognition state when the virtual image 21 formed on the virtual image forming surface 22 inclined by a predetermined angle is viewed from the viewpoint EP side.

例えば、HUDユニット10の表示制御部51に、カーナビゲーション装置200から右折誘導表示の命令が入力された場合には、表示制御部51は右折誘導表示のパターンデータを不揮発性メモリ52から読み込んで二次元表示パネル11の画面に表示する。これにより、図7(A)に示すような右折矢印パターンが二次元表示パネル11の画面に表示される。   For example, when a right turn guidance display command is input from the car navigation device 200 to the display control unit 51 of the HUD unit 10, the display control unit 51 reads the pattern data of the right turn guidance display from the non-volatile memory 52. It is displayed on the screen of the dimension display panel 11. Thereby, a right turn arrow pattern as shown in FIG. 7A is displayed on the screen of the two-dimensional display panel 11.

また、右折矢印パターンは遠近感をもった表示の方が見やすいので、立体像の属性を事前に与えてある。したがって、右折矢印パターンを表示する場合は、表示制御部51が図6のS13を実行し、二次元表示パネル11を傾斜した状態に位置決めする。これにより、虚像結像面22も傾斜した状態になる。その結果、視点EP側で視認される虚像21は、虚像結像面22の傾斜の影響により、図7(B)に示すような遠近感や奥行きを有する表示形態になる。   In addition, since the right-turn arrow pattern is easier to see in the perspective display, the attributes of the stereoscopic image are given in advance. Therefore, when displaying the right turn arrow pattern, the display control unit 51 executes S13 in FIG. 6 and positions the two-dimensional display panel 11 in an inclined state. Thereby, the virtual image forming surface 22 is also inclined. As a result, the virtual image 21 visually recognized on the viewpoint EP side becomes a display form having a sense of perspective and depth as shown in FIG. 7B due to the influence of the inclination of the virtual image forming surface 22.

また、例えば車速の数値のように、平面像の属性を有するパターンをHUDユニット10が表示する場合には、表示制御部51がS14を実行するので、二次元表示パネル11は傾斜しない状態に位置決めされる。したがって、この場合は虚像結像面22の向きが視線18の向きと直交する方向を向くことになり、運転者は傾斜していない状態の虚像21を正面から視認することができる。この場合は、虚像21の表示が二次元表示パネル11の画面表示と同等の平面的な表示になる反面、良好な視認性が得られる。   Further, for example, when the HUD unit 10 displays a pattern having a plane image attribute such as a numerical value of the vehicle speed, the display control unit 51 executes S14, so that the two-dimensional display panel 11 is positioned so as not to tilt. Is done. Therefore, in this case, the orientation of the virtual image forming surface 22 faces in the direction orthogonal to the orientation of the line of sight 18, and the driver can visually recognize the virtual image 21 in an untilted state from the front. In this case, the display of the virtual image 21 becomes a flat display equivalent to the screen display of the two-dimensional display panel 11, but good visibility is obtained.

<上記以外の変形の可能性>
二次元表示パネル11については、透過型、自発光型の他に反射型の表示パネルを利用することも可能である。
<Possibility of deformation other than the above>
As for the two-dimensional display panel 11, a reflective display panel can be used in addition to the transmissive type and the self-luminous type.

図2に示した例では、HUD表示領域20と風景30との位置が重なるように配置してあるが、ウインドシールド17と隣接する箇所、例えばダッシュボード上などにコンバイナ(反射板)を配置し、コンバイナの領域に虚像21が映るようにレイアウトを変更しても良い。   In the example shown in FIG. 2, the HUD display area 20 and the landscape 30 are arranged so that they overlap each other. However, a combiner (reflecting plate) is arranged at a location adjacent to the windshield 17, for example, on the dashboard. The layout may be changed so that the virtual image 21 appears in the combiner area.

図2に示した例では、HUD表示領域20が無限遠点31と対応する位置Ycよりも下方に位置しているので、領域上端20aが領域下端20bよりも遠方に配置されるように虚像結像面22の傾斜方向を定めてある。したがって、HUD表示領域20が位置Ycよりも上方に配置される場合には、反対に領域下端20bが領域上端20aよりも遠方に配置されるように虚像結像面22の傾斜を定めることが想定される。   In the example shown in FIG. 2, since the HUD display area 20 is located below the position Yc corresponding to the infinity point 31, the virtual image formation is performed so that the area upper end 20a is arranged farther than the area lower end 20b. The inclination direction of the image plane 22 is determined. Therefore, when the HUD display area 20 is disposed above the position Yc, it is assumed that the inclination of the virtual image imaging plane 22 is determined so that the lower end 20b of the area is disposed farther than the upper end 20a of the area. Is done.

図6に示した処理においては、二次元表示パネル11の向きを2種類の位置のいずれかに位置決めする場合を想定しているが、表示するパターンの種類に応じて、或いは虚像21を表示する領域と重なる風景の状況に応じて、様々な角度の位置に位置決めすることも考えられる。また、ユーザの入力を受け付けるボタンなどを用いた手動調整指示により、二次元表示パネル11及び虚像結像面22の傾斜角度を、ユーザの好みに合わせて微調整できるように構成しても良い。   In the processing shown in FIG. 6, it is assumed that the orientation of the two-dimensional display panel 11 is positioned at one of two types of positions, but the virtual image 21 is displayed according to the type of pattern to be displayed. Depending on the situation of the scenery that overlaps the area, positioning at various angles may be considered. Further, the tilt angle of the two-dimensional display panel 11 and the virtual image imaging plane 22 may be finely adjusted according to the user's preference by a manual adjustment instruction using a button for receiving a user input.

ここで、上述した本発明に係る車両用投影表示装置の実施形態の特徴をそれぞれ以下(1)〜(5)に簡潔に纏めて列記する。
(1) 所定の表示領域(二次元表示パネル11)に平面状に形成される任意の表示像を含む光を、投影部から出射して車両のウインドシールド(17)、若しくはその近傍に導き、前記ウインドシールド若しくはその近傍の表面で反射した前記光の表示像が所定のアイポイント(視点EP)で虚像として視認できるように投影する車両用投影表示装置であって、
前記虚像の結像面(虚像結像面22)の向きを光軸(視線18)の向きに対して調整する傾斜調整機構(55)、を備え、
前記傾斜調整機構によって向きを調整された前記結像面が、前記アイポイントと前記虚像とを結ぶ視線(18)の方向と直交する面に対して傾斜した状態で配置される(図1参照)、
ことを特徴とする車両用投影表示装置。
(2) 上記(1)に記載の車両用投影表示装置であって、
前記傾斜調整機構(55)は、前記表示像を表示する表示パネル(二次元表示パネル11)を支持する支持部材に連結され、
前記結像面(22)が傾斜した状態では、前記表示パネルの面に垂直な方向に対して傾斜した傾斜軸(Z)の方向に向かう光を利用して前記投影部から出射する光を生成する(図1参照)、
ことを特徴とする車両用投影表示装置。
(3) 上記(1)に記載の車両用投影表示装置であって、
前記虚像として表示する情報が事前に定めた表示条件を満たした時に、前記傾斜調整機構を駆動して、前記虚像の結像面の向きを所定の傾斜状態に位置決めする(S12,S13)傾斜制御部(表示制御部51)を更に備えた(図5、図6参照)、
ことを特徴とする車両用投影表示装置。
(4) 上記(3)に記載の車両用投影表示装置であって、
前記傾斜制御部は、前記虚像が、前記アイポイントから視た水平方向よりも下方の位置に配置されている場合に、前記アイポイントから前記虚像の下端までの距離に比べて前記虚像の上端までの距離が大きくなる方向に前記前記虚像の結像面の傾斜を調整する(図7(B)参照)、
ことを特徴とする車両用投影表示装置。
(5) 上記(2)に記載の車両用投影表示装置であって、
前記表示パネルは、透過型の表示デバイス(透過型液晶表示パネル11A)であり、
更に、前記二次元表示パネルの背面側に配置された照明用のバックライト(12)を備える(図3参照)、
ことを特徴とする車両用投影表示装置。
Here, the features of the above-described embodiment of the vehicle projection display device according to the present invention will be briefly summarized in the following (1) to (5).
(1) Light including an arbitrary display image formed in a planar shape in a predetermined display area (two-dimensional display panel 11) is emitted from the projection unit and guided to the windshield (17) of the vehicle or the vicinity thereof. A projection display device for a vehicle that projects the display image of the light reflected on the windshield or a surface in the vicinity thereof so that the display image can be visually recognized as a virtual image at a predetermined eye point (viewpoint EP),
An inclination adjustment mechanism (55) for adjusting the orientation of the imaging plane of the virtual image (virtual image imaging plane 22) with respect to the orientation of the optical axis (line of sight 18);
The imaging plane whose direction is adjusted by the tilt adjusting mechanism is arranged in a state inclined with respect to a plane orthogonal to the direction of the line of sight (18) connecting the eye point and the virtual image (see FIG. 1). ,
A projection display apparatus for a vehicle characterized by the above.
(2) The vehicle projection display device according to (1) above,
The tilt adjustment mechanism (55) is connected to a support member that supports a display panel (two-dimensional display panel 11) for displaying the display image,
In the state in which the imaging surface (22) is inclined, light emitted from the projection unit is generated using light traveling in the direction of the inclination axis (Z) inclined with respect to the direction perpendicular to the surface of the display panel. (See Fig. 1)
A projection display apparatus for a vehicle characterized by the above.
(3) The vehicle projection display device according to (1) above,
When the information displayed as the virtual image satisfies a predetermined display condition, the tilt adjustment mechanism is driven to position the orientation of the image plane of the virtual image in a predetermined tilt state (S12, S13). Unit (display control unit 51) (see FIGS. 5 and 6),
A projection display apparatus for a vehicle characterized by the above.
(4) The vehicle projection display device according to (3) above,
When the virtual image is arranged at a position lower than the horizontal direction viewed from the eye point, the tilt control unit is configured to reach the upper end of the virtual image compared to the distance from the eye point to the lower end of the virtual image. Adjusting the inclination of the imaging plane of the virtual image in the direction in which the distance becomes larger (see FIG. 7B),
A projection display apparatus for a vehicle characterized by the above.
(5) The vehicle projection display device according to (2) above,
The display panel is a transmissive display device (transmissive liquid crystal display panel 11A),
Furthermore, the backlight (12) for illumination arrange | positioned at the back side of the said two-dimensional display panel is provided (refer FIG. 3),
A projection display apparatus for a vehicle characterized by the above.

10 HUDユニット
11 二次元表示パネル
11a 表示像
11c 回動軸
11A 透過型液晶表示パネル
11B 自発光型表示パネル
12 バックライト
12a 照明光
13,16 出射光
14 光学フィルタ
15 反射鏡
17 ウインドシールド
18 視線
20 HUD表示領域
20a 領域上端
20b 領域下端
21 虚像
22 虚像結像面
22c 回動軸
30 風景
30a 路面
30b 路面上の車線標示
31 無限遠点
51 表示制御部
52 不揮発性メモリ
53 モータドライバ
54 電気モータ
55 傾斜調整機構
100 メータユニット
200 カーナビゲーション装置
A1,A2 領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 HUD unit 11 Two-dimensional display panel 11a Display image 11c Rotating shaft 11A Transmission-type liquid crystal display panel 11B Self-light-emitting display panel 12 Backlight 12a Illumination light 13,16 Output light 14 Optical filter 15 Reflector 17 Windshield 18 Line of sight 20 HUD display area 20a area upper end 20b area lower end 21 virtual image 22 virtual image imaging surface 22c rotation axis 30 landscape 30a road surface 30b lane marking on road surface 31 infinity point 51 display control unit 52 nonvolatile memory 53 motor driver 54 electric motor 55 tilt Adjustment mechanism 100 Meter unit 200 Car navigation system A1, A2 area

Claims (5)

所定の表示領域に平面状に形成される任意の表示像を含む光を、投影部から出射して車両のウインドシールド、若しくはその近傍に導き、前記ウインドシールド若しくはその近傍の表面で反射した前記光の表示像が所定のアイポイントで虚像として視認できるように投影する車両用投影表示装置であって、
前記虚像の結像面の向きを光軸の向きに対して調整する傾斜調整機構を備え、
前記傾斜調整機構によって向きを調整された前記結像面が、前記アイポイントと前記虚像とを結ぶ視線の方向と直交する面に対して傾斜した状態で配置される、
ことを特徴とする車両用投影表示装置。
The light including an arbitrary display image formed in a planar shape in a predetermined display area is emitted from the projection unit, guided to the windshield of the vehicle or the vicinity thereof, and reflected by the surface of the windshield or the vicinity thereof A projection display device for a vehicle that projects the display image so that it can be visually recognized as a virtual image at a predetermined eye point,
A tilt adjustment mechanism that adjusts the orientation of the imaging plane of the virtual image with respect to the orientation of the optical axis;
The imaging plane whose direction is adjusted by the tilt adjustment mechanism is arranged in a state inclined with respect to a plane orthogonal to the direction of the line of sight connecting the eye point and the virtual image.
A projection display apparatus for a vehicle characterized by the above.
請求項1に記載の車両用投影表示装置であって、
前記傾斜調整機構は、前記表示像を表示する表示パネルを支持する支持部材に連結され、
前記結像面が傾斜した状態では、前記表示パネルの面に垂直な方向に対して傾斜した傾斜軸の方向に向かう光を利用して前記投影部から出射する光を生成する、
ことを特徴とする車両用投影表示装置。
The vehicle projection display device according to claim 1,
The tilt adjustment mechanism is connected to a support member that supports a display panel that displays the display image,
In the state in which the imaging plane is inclined, the light emitted from the projection unit is generated using the light directed toward the direction of the inclined axis inclined with respect to the direction perpendicular to the surface of the display panel.
A projection display apparatus for a vehicle, characterized in that
請求項1に記載の車両用投影表示装置であって、
前記虚像として表示する情報が事前に定めた表示条件を満たした時に、前記傾斜調整機構を駆動して、前記虚像の結像面の向きを所定の傾斜状態に位置決めする傾斜制御部を更に備えた、
ことを特徴とする車両用投影表示装置。
The vehicle projection display device according to claim 1,
When the information displayed as the virtual image satisfies a predetermined display condition, the image forming apparatus further includes a tilt control unit that drives the tilt adjustment mechanism to position the orientation of the image plane of the virtual image in a predetermined tilt state. ,
A projection display apparatus for a vehicle characterized by the above.
請求項3に記載の車両用投影表示装置であって、
前記傾斜制御部は、前記虚像が、前記アイポイントから視た水平方向よりも下方の位置に配置されている場合に、前記アイポイントから前記虚像の下端までの距離に比べて前記虚像の上端までの距離が大きくなる方向に前記前記虚像の結像面の傾斜を調整する、
ことを特徴とする車両用投影表示装置。
The vehicle projection display device according to claim 3,
When the virtual image is arranged at a position lower than the horizontal direction viewed from the eye point, the tilt control unit is configured to reach the upper end of the virtual image compared to the distance from the eye point to the lower end of the virtual image. Adjusting the inclination of the imaging plane of the virtual image in the direction in which the distance increases.
A projection display apparatus for a vehicle characterized by the above.
請求項2に記載の車両用投影表示装置であって、
前記表示パネルは、透過型の表示デバイスであり、
前記表示パネルの背面側に配置された照明用のバックライトを更に備える、
ことを特徴とする車両用投影表示装置。
The vehicle projection display device according to claim 2,
The display panel is a transmissive display device,
A lighting backlight disposed on the back side of the display panel;
A projection display apparatus for a vehicle characterized by the above.
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