JP2017116755A - Virtual image display device - Google Patents

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JP2017116755A
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佑介 金武
Yusuke Kanetake
佑介 金武
伸夫 竹下
Nobuo Takeshita
伸夫 竹下
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To adjust an angle of a reflection mirror according to fluctuation of driver's posture, in a virtual image display device.SOLUTION: A virtual image display device which can adjust an angle of a reflection mirror includes a light source part for virtual image display, a light source part for detecting a position of a driver's eye, a reflection mirror, a reflection mirror drive unit, a wind shield, a synchronous unit, a control part, a virtual image, and a content control part. The synchronous unit includes a reflection type element in which a convex surface and a concave surface are arrayed alternately, a convex lens, and a sensor, and moves in synchronous with the driver's eye. Further, based on a signal that is generated when the light from the light source part traverses the reflection type element, the control part controls the reflection mirror drive unit by feedback control.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、自動車のヘッドアップディスプレイなどの虚像表示装置に関する。   The present invention relates to a virtual image display device such as an automotive head-up display.

ヘッドアップディスプレイ(Head Up Display、以下、HUDと称する)は、自動車のウィンドシールドに速度またはナビ情報などの運転支援情報を虚像として表示する装置である。運転者は、車両の前景と運転支援情報とを重畳して視認できる。このため、運転時の視線移動が軽減され、運転者の疲労の軽減または安全性の向上を図ることができる。   A head-up display (hereinafter referred to as “HUD”) is a device that displays driving assistance information such as speed or navigation information as a virtual image on a windshield of an automobile. The driver can visually recognize the foreground of the vehicle and the driving support information in a superimposed manner. For this reason, the movement of the line of sight during driving is reduced, and the driver's fatigue can be reduced or the safety can be improved.

運転者に虚像を視認させるために、ヘッドアップディスプレイのアイレンジを、運転者の目の位置に合わせる必要がある。   In order for the driver to visually recognize the virtual image, it is necessary to match the eye range of the head-up display with the position of the driver's eyes.

「アイレンジ」とは、運転者の目の位置の分布を統計的に表したものである。ここでは、アイレンジは虚像を認識できる目の位置の範囲である。アイレンジは、アイボックスとも呼ばれる。アイボックスは、「覗き窓」に相当する長方形の領域を示している。この窓から道路を見る間だけ、運転者は虚像をみることができる。   The “eye range” is a statistical representation of the driver's eye position distribution. Here, the eye range is a range of eye positions where a virtual image can be recognized. The eye range is also called an eye box. The eye box shows a rectangular area corresponding to the “view window”. The driver can see the virtual image only while looking at the road from this window.

運転者に虚像を視認させるためには、反射ミラーを用いて、光源部からの光をウィンドシールドに向けて反射させる。そして、ウィンドシールドから運転者の目に向けて光を反射させることで、ウィンドシールドの前方に虚像を表示する。   In order to make the driver visually recognize the virtual image, the light from the light source unit is reflected toward the windshield using a reflection mirror. Then, the virtual image is displayed in front of the windshield by reflecting light from the windshield toward the driver's eyes.

なお、運転者の姿勢の変動によって、運転者の目の位置は上下左右に動く。このような場合には、運転者の目の位置がアイレンジから外れることがある。これは、アイレンジの大きさ及び運転者の姿勢変動の量によって決まる。そして、運転者は虚像を認識できなくなる。   Note that the position of the driver's eyes moves up, down, left, and right due to changes in the driver's posture. In such a case, the driver's eyes may be out of the eye range. This is determined by the size of the eye range and the amount of change in the posture of the driver. Then, the driver cannot recognize the virtual image.

そこで、反射ミラーの角度を変更することで、ウィンドシールドから運転者の目に向かう光の到達位置を変更する。これにより、運転者は、姿勢が変動しても、常に虚像を認識できる。   Therefore, by changing the angle of the reflection mirror, the arrival position of the light from the windshield toward the driver's eyes is changed. As a result, the driver can always recognize a virtual image even when the posture changes.

反射ミラーを駆動するためには、運転者の目の位置を検出する必要がある。運転者の目の位置または運転者の頭部の位置を検出する技術は、例えば、特許文献1に記載されている。   In order to drive the reflection mirror, it is necessary to detect the position of the driver's eyes. A technique for detecting the position of the driver's eyes or the position of the driver's head is described in Patent Document 1, for example.

特許文献1には、3Dカメラで運転者を撮像し、画像処理によって運転者の目の位置を検出し、その検出結果に応じて映像の表示位置を調整する技術が開示されている。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-133620 discloses a technique for imaging a driver with a 3D camera, detecting the position of the driver's eyes by image processing, and adjusting the display position of an image according to the detection result.

特開2010−128000号公報(段落0025〜0026、0029〜0030、図1)JP 2010-128000 (paragraphs 0025 to 0026, 0029 to 0030, FIG. 1)

しかしながら、特許文献1に開示された技術では、運転者の姿勢が変動してから運転者の目に向かう光の到達位置を変更するまでに複数の処理が発生する。このため、運転者の目に向かう光の到達位置を変更するまでに時間を必要する。複数の処理は、例えば、3Dカメラで運転者を撮影し、撮影した画像の画像処理を行うなどの処理である。   However, in the technique disclosed in Patent Document 1, a plurality of processes occur from when the driver's posture is changed to when the arrival position of the light toward the driver's eyes is changed. For this reason, it takes time to change the arrival position of the light toward the driver's eyes. The plurality of processes are, for example, processes such as photographing a driver with a 3D camera and performing image processing on the photographed images.

そこで、本発明は、これらの課題を解決するためになされたものであり、運転者の姿勢が変動してから反射ミラーを駆動させるまでの処理を容易に簡素化できる虚像表示装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made to solve these problems, and provides a virtual image display device that can easily simplify the process from when the driver's posture fluctuates until the reflecting mirror is driven. With the goal.

本発明に係る虚像表示装置は、虚像を視認する者の目の位置を検出するための検出光を出射する光源と、前記目と同期して移動する同期ユニットと、前記虚像の情報を含む画像光および前記検出光の光路を調整する反射ミラーと、前記反射ミラーの反射角度を調整する反射ミラー駆動ユニットとを備え、前記同期ユニットは、凸面と凹面とが交互に並んだ反射型素子、凸レンズおよびセンサーを備え、前記反射型素子は、前記凸レンズを経由して入射した、前記検出光を反射し、前記センサーは、前記反射型素子で反射された検出光を受光して、前記反射ミラー駆動ユニットが前記反射ミラーを制御するためのセンサー信号を生成することを特徴とする。   A virtual image display device according to the present invention includes a light source that emits detection light for detecting a position of an eye of a person who visually recognizes a virtual image, a synchronization unit that moves in synchronization with the eye, and an image including information on the virtual image A reflection mirror that adjusts the optical path of the light and the detection light; and a reflection mirror drive unit that adjusts the reflection angle of the reflection mirror; and the synchronization unit includes a reflection element and a convex lens in which convex and concave surfaces are alternately arranged. And the sensor, the reflective element reflects the detection light incident via the convex lens, and the sensor receives the detection light reflected by the reflective element and drives the reflective mirror. The unit generates a sensor signal for controlling the reflection mirror.

本発明によれば、運転者の目に向かう光の到達位置を変更するための反射ミラーの駆動処理を簡素化できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the drive process of the reflective mirror for changing the arrival position of the light which faces a driver | operator's eyes can be simplified.

実施の形態1に係る虚像表示装置の構成を概略的に示す構成図である。1 is a configuration diagram schematically showing a configuration of a virtual image display device according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る虚像表示装置の一部である同期ユニットの構成を示した構成図である。3 is a configuration diagram showing a configuration of a synchronization unit that is a part of the virtual image display device according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る虚像表示装置のセンサーでの信号生成方式の一例を概略的に示す図である。6 is a diagram schematically illustrating an example of a signal generation method in a sensor of the virtual image display device according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る虚像表示装置の反射型素子を、運転者の目の位置検出用の光源部から出射された光が横断する際に生成される信号を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the signal produced | generated when the light radiate | emitted from the light source part for a driver | operator's eye position detection crosses the reflective element of the virtual image display apparatus which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1の変形例に係る虚像表示装置の構成を概略的に示す図である。FIG. 10 is a diagram schematically showing a configuration of a virtual image display device according to a modification of the first embodiment. 実施の形態1の変形例に係る虚像表示装置のコンテンツ制御部と反射ミラー駆動ユニットの構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the content control part of the virtual image display apparatus which concerns on the modification of Embodiment 1, and a reflective mirror drive unit. 実施の形態1の変形例に係る反射ミラー駆動ユニット300の動作を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing an operation of a reflection mirror drive unit 300 according to a modification of the first embodiment. 実施の形態1の変形例に係る虚像表示装置の映像コンテンツの移動量と反射ミラー駆動ユニットの移動量の関係を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the relationship between the moving amount | distance of the video content of the virtual image display apparatus which concerns on the modification of Embodiment 1, and the moving amount | distance of a reflective mirror drive unit. 一般的な虚像表示装置の構成を概略的に示す構成図である。It is a block diagram which shows schematically the structure of a general virtual image display apparatus.

図9は、一般的な虚像表示装置10の構成を概略的に示す構成図である。   FIG. 9 is a configuration diagram schematically showing a configuration of a general virtual image display device 10.

なお、以下に示す図において、説明を容易にするためにxyz座標を用いる。車両の進行方向をx軸方向とする。車両の前方を+x軸方向とし、後方を−x軸方向とする。車両の左右方向をy軸方向とする。車両の右側を+y軸方向とし、車両の左側を−y軸方向とする。車両の上下方向をz軸とする。車両の上方向を+z軸方向とし、下方向を−z軸方向とする。   In the drawings shown below, xyz coordinates are used for ease of explanation. The traveling direction of the vehicle is the x-axis direction. The front of the vehicle is the + x-axis direction, and the rear is the -x-axis direction. The left-right direction of the vehicle is the y-axis direction. The right side of the vehicle is the + y axis direction, and the left side of the vehicle is the −y axis direction. The vertical direction of the vehicle is the z axis. The upward direction of the vehicle is the + z-axis direction, and the downward direction is the −z-axis direction.

図9に示すように、一般的な虚像表示装置10は、光源部100、反射ミラー110及び反射ミラー駆動ユニット120を備えている。虚像表示装置10は、コンテンツ制御部160を備えることができる。   As shown in FIG. 9, a general virtual image display device 10 includes a light source unit 100, a reflection mirror 110, and a reflection mirror drive unit 120. The virtual image display device 10 can include a content control unit 160.

運転者は、ウィンドシールド130を通して虚像150を視認することができる。   The driver can view the virtual image 150 through the windshield 130.

光源部100は、運転支援情報の画像情報を含む光101(以下、画像光という)を生成する。光源部100は、画像表示素子を備えている。画像表示素子は、例えば、Liquid Crystal On Silicon(LCOS)、Liquid Crystal Display(LCD)またはレーザー等である。   The light source unit 100 generates light 101 (hereinafter referred to as image light) including image information of driving support information. The light source unit 100 includes an image display element. The image display element is, for example, a Liquid Crystal On Silicon (LCOS), a Liquid Crystal Display (LCD), or a laser.

反射ミラー110は、光源部100によって生成された画像光101を反射する。そして、反射ミラー110は、画像光101をウィンドシールド130に入射させる。これにより、虚像表示装置10は、運転者から見てウィンドシールド130の+x軸方向(車両の前方)に、虚像を拡大して表示する。   The reflection mirror 110 reflects the image light 101 generated by the light source unit 100. Then, the reflection mirror 110 causes the image light 101 to enter the windshield 130. As a result, the virtual image display device 10 enlarges and displays the virtual image in the + x-axis direction (front of the vehicle) of the windshield 130 as viewed from the driver.

反射ミラー駆動ユニット120は、反射ミラー110の角度を調整する。反射ミラー駆動ユニット120が反射ミラー110の角度を調整することで、虚像表示装置10は光源部100からの画像光101の光路を変更することができる。反射ミラー駆動ユニット120は、例えば、モータ、モータ用ドライバ及びモータ用コントローラ等を含む。   The reflection mirror drive unit 120 adjusts the angle of the reflection mirror 110. The virtual image display device 10 can change the optical path of the image light 101 from the light source unit 100 by the reflection mirror driving unit 120 adjusting the angle of the reflection mirror 110. The reflection mirror drive unit 120 includes, for example, a motor, a motor driver, a motor controller, and the like.

ウィンドシールド130は、車両のフロントガラスである。反射ミラー110で反射された画像光101は、ウィンドシールド130に入射する。ウィンドシールド130で反射された画像光101は、運転者の目140に到達する。運転者は、画像光101が含む画像を+x軸方向に拡大して表示された虚像150として視認することができる。つまり、ウィンドシールド130は、虚像表示装置10からの画像光101を反射すると共に、車両の前方の風景を運転者から視認できる透過型の表示部である。   The windshield 130 is a vehicle windshield. The image light 101 reflected by the reflection mirror 110 enters the windshield 130. The image light 101 reflected by the windshield 130 reaches the driver's eyes 140. The driver can view the image included in the image light 101 as a virtual image 150 displayed in an enlarged manner in the + x-axis direction. That is, the windshield 130 is a transmissive display unit that reflects the image light 101 from the virtual image display device 10 and allows the driver to visually recognize the scenery in front of the vehicle.

なお、ウィンドシールド130に代わりコンバイナーを使うこともできる。「コンバイナー」とは、フロントガラス側に配置された半透明のスクリーンである。運転情報をこのコンバイナーに反射させて運転者の視界に入れる。   A combiner can be used instead of the windshield 130. A “combiner” is a translucent screen placed on the windshield side. The driving information is reflected on this combiner to enter the driver's field of view.

運転者は、車両の前景を見ると同時に、虚像150を視認することができる。つまり、運転者は、虚像を視認する者である。   The driver can view the virtual image 150 simultaneously with looking at the foreground of the vehicle. That is, the driver is a person who visually recognizes the virtual image.

虚像150は、光源部100で生成される画像情報が拡大され、ウィンドシールド130の+x軸方向に表示された画像である。   The virtual image 150 is an image displayed in the + x-axis direction of the windshield 130 with the image information generated by the light source unit 100 enlarged.

コンテンツ制御部160は、虚像150として表示する画像の制御を行う。具体的には、コンテンツ制御部160は、表示する画像の内容を設定する。   The content control unit 160 controls an image displayed as the virtual image 150. Specifically, the content control unit 160 sets the content of the image to be displayed.

運転者の姿勢の変動により、例えば、運転者の目140がz軸方向に移動したとする。運転者の姿勢の変動の量によっては、運転者の目140の位置がアイレンジから外れる。そして、運転者は虚像を視認できなくなる。   For example, it is assumed that the driver's eyes 140 are moved in the z-axis direction due to a change in the driver's posture. Depending on the amount of change in the posture of the driver, the position of the driver's eye 140 is out of the eye range. And a driver cannot visually recognize a virtual image.

そこで、反射ミラー駆動ユニット120は、反射ミラー110の角度を調整する。反射ミラー駆動ユニット120は、画像光101が運転者の目140の位置に照射されるように反射ミラー110の角度を調整する。   Therefore, the reflection mirror drive unit 120 adjusts the angle of the reflection mirror 110. The reflection mirror drive unit 120 adjusts the angle of the reflection mirror 110 so that the image light 101 is applied to the position of the driver's eyes 140.

図9において、反射ミラー110の角度が変わると、光源部100から出射された光101の光路は、実線から一点鎖線のように変わる。図9では、運転者の目140に向かう光路は、−z軸方向に平行移動している。そして、アイレンジは、−z軸方向に移動する。これにより、運転者は虚像を認識できる。   In FIG. 9, when the angle of the reflection mirror 110 changes, the optical path of the light 101 emitted from the light source unit 100 changes from a solid line to a one-dot chain line. In FIG. 9, the optical path toward the driver's eyes 140 is translated in the −z-axis direction. The eye range moves in the −z axis direction. Thereby, the driver can recognize the virtual image.

実施の形態1. Embodiment 1 FIG.

図1は、実施の形態1に係る虚像表示装置11の構成を概略的に示す構成図である。図2は、同期ユニット250の構成を示した構成図である。図2(A)は、運転者の目260が基準位置にある場合の同期ユニット250を示している。また、図2(B)は、運転者の目260が、基準位置から上側(+z軸方向側)に移動した場合の同期ユニット250を示している。   FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing the configuration of the virtual image display device 11 according to the first embodiment. FIG. 2 is a configuration diagram showing the configuration of the synchronization unit 250. FIG. 2A shows the synchronization unit 250 when the driver's eyes 260 are in the reference position. FIG. 2B shows the synchronization unit 250 when the driver's eyes 260 move upward (+ z-axis direction side) from the reference position.

図1に示すように、実施の形態1に係る虚像表示装置11は、光源ユニット20、反射ミラー220、反射ミラー駆動ユニット230および同期ユニット250を備えている。虚像表示装置11は、制御部270およびコンテンツ制御部290を備えることができる。   As shown in FIG. 1, the virtual image display device 11 according to the first embodiment includes a light source unit 20, a reflection mirror 220, a reflection mirror drive unit 230, and a synchronization unit 250. The virtual image display device 11 can include a control unit 270 and a content control unit 290.

図1では、光源ユニット20は、例えば、光源部200および光源部210を含んでいる。光源部200は、虚像を形成するために画像光を発する。光源部210は、運転者の目260の位置の検出するための検出光を発する。なお、例えば、光源部200と光源部210とは、異なる光源を備えることができる。また、例えば、1つの光源から光を分けて、光源部200で画像光を生成し、光源部210で検出光を生成することもできる。つまり、光源部200と光源部210とが一体となった光源部としてもよい。   In FIG. 1, the light source unit 20 includes, for example, a light source unit 200 and a light source unit 210. The light source unit 200 emits image light to form a virtual image. The light source unit 210 emits detection light for detecting the position of the driver's eyes 260. For example, the light source unit 200 and the light source unit 210 can include different light sources. Further, for example, light from one light source can be divided, image light can be generated by the light source unit 200, and detection light can be generated by the light source unit 210. That is, the light source unit 200 and the light source unit 210 may be integrated.

これにより、光源ユニット20の設置スペースを小さくでき、製造コストも低減することができる。この場合には、光源部200と光源部210とが一体となった光源ユニット20は、画像光201と検出光211とを共に出射する。   Thereby, the installation space of the light source unit 20 can be made small, and manufacturing cost can also be reduced. In this case, the light source unit 20 in which the light source unit 200 and the light source unit 210 are integrated emits the image light 201 and the detection light 211 together.

運転者は、ウィンドシールド240を通して虚像280を視認することができる。ウィンドシールド240は、虚像280の表示面ともいえる。   The driver can view the virtual image 280 through the windshield 240. It can be said that the windshield 240 is a display surface of the virtual image 280.

図1において、光源部200は、図9の光源部100と同様である。また、反射ミラー220は、図9の反射ミラー110と同様である。反射ミラー駆動ユニット230は、図9の反射ミラー駆動ユニット120と同様である。ウィンドシールド240は、図9のウィンドシールド130と同様である。コンテンツ制御部290は、図9のコンテンツ制御部160と同様である。これらの構成要素200,220,240,290の説明は、図9における構成要素100,110,120,130,160の説明で代用する。   In FIG. 1, a light source unit 200 is the same as the light source unit 100 of FIG. The reflection mirror 220 is the same as the reflection mirror 110 in FIG. The reflection mirror drive unit 230 is the same as the reflection mirror drive unit 120 of FIG. The windshield 240 is the same as the windshield 130 of FIG. The content control unit 290 is the same as the content control unit 160 of FIG. The description of these components 200, 220, 240, and 290 is substituted with the description of the components 100, 110, 120, 130, and 160 in FIG.

なお、光源部200は、運転支援情報の画像情報を含む画像光201を生成する。画像光201は、画像光101と同様である。   The light source unit 200 generates image light 201 including image information of driving support information. The image light 201 is the same as the image light 101.

光源部210は、運転者の目260の位置を検出するための検出光211を生成する。光源部210として、例えば、レーザーを用いる。実施の形態1では、光源ユニット20から出射される2種類の光線は、同じ光路上を進行する。2種類の光線は、画像光201の光線と検出光211の光線である。実施の形態1では、検出光211が照射される運転者の目260の位置に、画像光201も照射されている。   The light source unit 210 generates detection light 211 for detecting the position of the driver's eyes 260. For example, a laser is used as the light source unit 210. In the first embodiment, two types of light beams emitted from the light source unit 20 travel on the same optical path. The two types of light beams are the light beam of the image light 201 and the light beam of the detection light 211. In the first embodiment, the image light 201 is also irradiated to the position of the driver's eyes 260 to which the detection light 211 is irradiated.

つまり、検出光211が運転者の目260の位置に照射されるように、反射ミラー220の角度を調整することで、画像光201も運転者の目260の位置に照射される。そして、運転者は虚像を認識することができる。   In other words, the image light 201 is also irradiated to the position of the driver's eye 260 by adjusting the angle of the reflection mirror 220 so that the detection light 211 is irradiated to the position of the driver's eye 260. The driver can recognize the virtual image.

同期ユニット250は、運転者の目260と同期して移動するユニットである。   The synchronization unit 250 is a unit that moves in synchronization with the driver's eyes 260.

同期ユニット250は、例えば、運転者が装着するものであってもよい。例えば、同期ユニット250は、メガネのように運転者に装着されている。この場合には、同期ユニット250と運転者の目260とは、同じ距離だけ移動する。   For example, the synchronization unit 250 may be worn by a driver. For example, the synchronization unit 250 is attached to the driver like glasses. In this case, the synchronization unit 250 and the driver's eyes 260 move the same distance.

また、同期ユニット250は、運転者の目260の前に設置されるものでもよい。この場合には、同期ユニット250と運転者の目260とは、必ずしも同じ距離だけ移動する必要はない。   The synchronization unit 250 may be installed in front of the driver's eyes 260. In this case, the synchronization unit 250 and the driver's eyes 260 do not necessarily have to move the same distance.

同期ユニット250は、運転者の目260に対し、線形の関係となるよう移動する。ここで「線形」とは、次の式1で表わされる関係である。なお、vは同期ユニット250の位置であり、uは運転者の目260の位置であり、tは時間であり、mとnとは自然数であり、{a}(i=0、1、・・・、n)、{b}(i=0、1、・・・、m)は実数の定数である。 The synchronization unit 250 moves in a linear relationship with the driver's eye 260. Here, “linear” is a relationship represented by the following Equation 1. Where v is the position of the synchronization unit 250, u is the position of the driver's eye 260, t is time, m and n are natural numbers, and {a i } (i = 0, 1, .., N), {b j } (i = 0, 1,..., M) are real constants.

Figure 2017116755
Figure 2017116755

同期ユニット250は、反射型素子251、凸レンズ252、及びセンサー253を備える。   The synchronization unit 250 includes a reflective element 251, a convex lens 252, and a sensor 253.

反射型素子251は、凸面と凹面とが交互に並んだ面を含んでいる。   The reflective element 251 includes a surface in which convex surfaces and concave surfaces are alternately arranged.

反射型素子の凹凸面は、例えば、回折格子である。回折格子は、平面上又は凹面上に等間隔に多数の平行な溝を刻んだもの。図1では、例えば、回折格子の溝は、z軸方向に並んでいる。   The uneven surface of the reflective element is, for example, a diffraction grating. A diffraction grating has a large number of parallel grooves cut at equal intervals on a flat surface or concave surface. In FIG. 1, for example, the grooves of the diffraction grating are aligned in the z-axis direction.

図1の虚像表示装置11は、運転者の目260がz軸上を移動した場合を示している。しかし、運転者の目260の移動は、z軸方向に限らない。虚像表示装置11は、運転者の目260がy軸方向に移動した場合にも適用できる。この場合には、同期ユニット250内の反射型素子251を1セット追加する。つまり、同期ユニット250は、z軸方向に対応した反射型素子251とy軸方向に対応した反射型素子251とを備える。y軸方向に対応した反射型素子251の回折格子の溝は、y軸方向に並んでいる。   The virtual image display device 11 of FIG. 1 shows a case where the driver's eye 260 moves on the z axis. However, the movement of the driver's eyes 260 is not limited to the z-axis direction. The virtual image display device 11 can also be applied when the driver's eyes 260 move in the y-axis direction. In this case, one set of reflective elements 251 in the synchronization unit 250 is added. That is, the synchronization unit 250 includes the reflective element 251 corresponding to the z-axis direction and the reflective element 251 corresponding to the y-axis direction. The grooves of the diffraction grating of the reflective element 251 corresponding to the y-axis direction are aligned in the y-axis direction.

反射型素子251の溝は、同期ユニット250の移動方向に並んでいる。つまり、検出光211は、凸凹面を横断するように移動する。上述のように、同期ユニット250がz軸方向に移動する場合には、反射型素子251の溝は、z軸方向に並んでいる。また、同期ユニット250がy軸方向に移動する場合には、反射型素子251の溝は、y軸方向に並んでいる。   The grooves of the reflective element 251 are arranged in the moving direction of the synchronization unit 250. That is, the detection light 211 moves so as to cross the uneven surface. As described above, when the synchronization unit 250 moves in the z-axis direction, the grooves of the reflective element 251 are aligned in the z-axis direction. When the synchronization unit 250 moves in the y-axis direction, the grooves of the reflective element 251 are aligned in the y-axis direction.

溝の間隔は特に制限はない。但し、溝の間隔を等間隔にすると、検出光211の移動する方向を判別できない。そこで、例えば、検出光211の移動する方向に対して、溝の間隔を単調増加するように形成する。または、溝の間隔を単調減少するように形成する。これにより、後に一例として示すように、センサー253の出力信号Sが、検出光211の移動する方向の情報を含んだ信号となる。 There is no particular limitation on the interval between the grooves. However, if the interval between the grooves is equal, the direction in which the detection light 211 moves cannot be determined. Therefore, for example, the groove interval is formed so as to monotonously increase in the direction in which the detection light 211 moves. Or it forms so that the space | interval of a groove | channel may decrease monotonously. Thereby, as will be shown later as an example, the output signal S 1 of the sensor 253 becomes a signal including information on the direction in which the detection light 211 moves.

凸レンズ252は、検出光211を集光する。凸レンズ252は、検出光211を集光して、反射型素子251の凹凸面上にスポットを形成する。同期ユニット250がz軸方向に移動する場合には、同期ユニット250のz軸上の位置によって、検出光211の凸レンズ252への入射角が異なる。これにより、凸レンズ252によって集光された検出光211の反射型素子251への入射角が異なる。   The convex lens 252 collects the detection light 211. The convex lens 252 collects the detection light 211 and forms a spot on the uneven surface of the reflective element 251. When the synchronization unit 250 moves in the z-axis direction, the incident angle of the detection light 211 on the convex lens 252 differs depending on the position of the synchronization unit 250 on the z-axis. Thereby, the incident angle to the reflective element 251 of the detection light 211 condensed by the convex lens 252 is different.

検出光211の入射角が最適な入射角からかけ離れた場合には、センサー253に入射される検出光211の強度が小さくなる。そこで、例えば、センサー253に入射される検出光211の強度を一定とするように、凸レンズ252を傾けることができる。これは、図示しない、凸レンズ252を傾ける装置が必要となる。   When the incident angle of the detection light 211 is far from the optimum incident angle, the intensity of the detection light 211 incident on the sensor 253 decreases. Therefore, for example, the convex lens 252 can be tilted so that the intensity of the detection light 211 incident on the sensor 253 is constant. This requires a device for tilting the convex lens 252 (not shown).

センサー253は、例えば、反射型素子の凹凸面で反射された1次回折光を受光する。センサー253は、反射型素子251の溝を横断する検出光211を基にして信号Sを生成する。運転者の目260が上側(+z軸方向側)へ移動すると、反射型素子251に入射する検出光211の位置が下側(−z軸方向側)に移動する。運転者の目260が連続的に上側(+z軸方向側)へ移動すると、反射型素子251に入射される検出光211は、反射型素子251の溝を一方向に横断する。同期ユニット250は、この時にセンサー253で得られる信号Sを制御部270に送る。 For example, the sensor 253 receives first-order diffracted light reflected by the uneven surface of the reflective element. The sensor 253 generates a signal S 1 based on the detection light 211 that crosses the groove of the reflective element 251. When the driver's eyes 260 move upward (+ z-axis direction side), the position of the detection light 211 incident on the reflective element 251 moves downward (−z-axis direction side). When the driver's eyes 260 continuously move upward (+ z-axis direction side), the detection light 211 incident on the reflective element 251 crosses the groove of the reflective element 251 in one direction. The synchronization unit 250 sends the signal S 1 obtained by the sensor 253 to the control unit 270 at this time.

この信号Sは、ミラー駆動ユニット230が反射ミラー220をフィードバック制御するために用いられる。 This signal S 1 is used by the mirror drive unit 230 for feedback control of the reflection mirror 220.

センサー253での信号Sを生成する方法は、例えば、プッシュプル法がある。プッシュプル法については、後に図3を用いて説明する。ブルーレイディスク等のトラッキング制御の手法の一つである。トラッキング制御は、トラック部分に刻まれた溝からの1次回折光を2分割した検知器で受けて差をとり、その差がゼロとなるように制御することで、トラックの中央部分に光ビームの中心がくるように調整する制御である。 Method of generating signals S 1 of the sensor 253, for example, a push-pull method. The push-pull method will be described later with reference to FIG. This is one of the tracking control methods for Blu-ray discs. In tracking control, the first-order diffracted light from the groove carved in the track portion is received by a two-divided detector, and the difference is taken and controlled so that the difference becomes zero. This control is adjusted so that the center comes.

図3は、センサー253が信号Sを生成する方法の一例を概略的に示す図である。間隔tpは、溝の凹部と凸部を1つのセットとした長さである。図3(A)は、検出光211の入射位置が、基準位置から間隔tp/4だけ上側(+z軸方向側)へ移動した場合を示している。また、図3(B)は、検出光211の入射位置が、基準位置の場合を示している。また、図3(C)は、検出光211の入射位置が、基準位置から間隔tp/4だけ下側(−z軸方向側)へ移動した場合を示している。 Figure 3 is a diagram schematically showing an example of a method of the sensor 253 generates a signal S 1. The interval tp is a length in which the concave and convex portions of the groove are set as one set. FIG. 3A shows a case where the incident position of the detection light 211 has moved upward (+ z-axis direction side) from the reference position by an interval tp / 4. FIG. 3B shows a case where the incident position of the detection light 211 is the reference position. FIG. 3C shows a case where the incident position of the detection light 211 moves downward (−z-axis direction side) from the reference position by an interval tp / 4.

センサー253は、例えば、2つの分割窓253a,253bに分けられている。つまり、センサー253は、2つに分割されている。センサー253は、各々の分割窓253a,253bでの反射光212の強度を減算する。この反射光212の強度の差の値が、例えば、センサー信号Sである。 The sensor 253 is divided into, for example, two divided windows 253a and 253b. That is, the sensor 253 is divided into two. The sensor 253 subtracts the intensity of the reflected light 212 from each of the divided windows 253a and 253b. The value of the difference in intensity of the reflected light 212, for example, a sensor signal S 1.

同期ユニット250がz軸方向に移動する場合には、センサー253は、上下方向(z軸方向)に2分割される。つまり、分割窓253a,253bは、z軸方向に並べて配置される。同期ユニット250がy軸方向に移動する場合には、センサー253は、左右方向(y軸方向)に2分割される。つまり、分割窓253a,253bは、y軸方向に並べて配置される。   When the synchronization unit 250 moves in the z-axis direction, the sensor 253 is divided into two in the vertical direction (z-axis direction). That is, the divided windows 253a and 253b are arranged side by side in the z-axis direction. When the synchronization unit 250 moves in the y-axis direction, the sensor 253 is divided into two in the left-right direction (y-axis direction). That is, the divided windows 253a and 253b are arranged side by side in the y-axis direction.

図3では、反射型素子251の溝はz軸方向に並んでいる。   In FIG. 3, the grooves of the reflective element 251 are aligned in the z-axis direction.

図3(A)の場合には、センサー253の上側(+z軸方向側)の分割窓253aには、反射型素子251の凸面での反射光212aが入射する。センサー253の下側(−z軸方向側)の分割窓253bには、反射型素子251の凹面での反射光212bが入射する。   In the case of FIG. 3A, the reflected light 212a on the convex surface of the reflective element 251 enters the divided window 253a on the upper side (+ z-axis direction side) of the sensor 253. Reflected light 212b on the concave surface of the reflective element 251 is incident on the divided window 253b on the lower side (−z-axis direction side) of the sensor 253.

図3(B)の場合には、センサー253の上側(+z軸方向側)の分割窓253aには、反射型素子251の凹面での反射光212cが入射する。センサー253の下側(−z軸方向側)の分割窓253bには、反射型素子251の同じ凹面での反射光212dが入射する。   In the case of FIG. 3B, reflected light 212c on the concave surface of the reflective element 251 is incident on the split window 253a on the upper side (+ z-axis direction side) of the sensor 253. The reflected light 212d from the same concave surface of the reflective element 251 enters the divided window 253b on the lower side (−z-axis direction side) of the sensor 253.

図3(C)の場合には、センサー253の上側(+z軸方向側)の分割窓253aには、反射型素子251の凹面での反射光212eが入射する。センサー253の下側(−z軸方向側)の分割窓253bには、反射型素子251の凸面での反射光212fが入射する。   In the case of FIG. 3C, the reflected light 212e on the concave surface of the reflective element 251 is incident on the divided window 253a on the upper side (+ z-axis direction side) of the sensor 253. Reflected light 212f on the convex surface of the reflective element 251 is incident on the divided window 253b on the lower side (−z-axis direction side) of the sensor 253.

同期ユニット250の位置の変化の検出には、反射型素子251の凸面の反射率と凹面の反射率との違いを利用する。つまり、2つの分割窓253a,253bでの反射光212の強度の違いを利用する。センサー信号Sは、2つの分割窓253a,253bでの反射光212の強度の違いから求められる。 To detect the change in the position of the synchronization unit 250, the difference between the reflectance of the convex surface and the reflectance of the concave surface of the reflective element 251 is used. That is, the difference in intensity of the reflected light 212 between the two divided windows 253a and 253b is used. Sensor signals S 1, the two split windows 253a, determined from the difference of the intensity of the reflected light 212 at 253b.

図3(A)の場合には、信号Saと信号Sbとが減算されて、センサー信号S1aが得られる。信号Saは、センサー253の上側の分割窓253aに入射した反射光212aの強度を電気信号に変換した信号である。信号Sbは、センサー253の下側の分割窓253bに入射した反射光212bの強度を電気信号に変換した信号である。 In the case of FIG. 3A, the signal Sa and the signal Sb are subtracted to obtain the sensor signal S1a . The signal Sa is a signal obtained by converting the intensity of the reflected light 212a incident on the upper divided window 253a of the sensor 253 into an electric signal. The signal Sb is a signal obtained by converting the intensity of the reflected light 212b incident on the lower split window 253b on the sensor 253 into an electric signal.

また、図3(B)の場合には、信号Scと信号Sdとが減算されて、センサー信号S1bが得られる。信号Scは、センサー253の上側の分割窓253aに入射した反射光212cの強度を電気信号に変換した信号である。信号Sdは、センサー253の下側の分割窓253bに入射した反射光212dの強度を電気信号に変換した信号である。 In the case of FIG. 3B, the signal Sc and the signal Sd are subtracted to obtain the sensor signal S1b . The signal Sc is a signal obtained by converting the intensity of the reflected light 212c incident on the upper divided window 253a of the sensor 253 into an electric signal. The signal Sd is a signal obtained by converting the intensity of the reflected light 212d incident on the lower divided window 253b of the sensor 253 into an electric signal.

また、図3(C)の場合には、信号Seと信号Sfとが減算されて、センサー信号S1cが得られる。信号Seは、センサー253の上側の分割窓253aに入射した反射光212eの強度を電気信号に変換した信号である。信号Sfは、センサー253の下側の分割窓253bに入射した反射光212fの強度を電気信号に変換した信号である。 In the case of FIG. 3C, the signal Se and the signal Sf are subtracted to obtain the sensor signal S1c . The signal Se is a signal obtained by converting the intensity of the reflected light 212e incident on the upper divided window 253a of the sensor 253 into an electric signal. The signal Sf is a signal obtained by converting the intensity of the reflected light 212f incident on the lower divided window 253b of the sensor 253 into an electric signal.

例えば、センサー信号S1a,S1b,S1cは、信号Sa,Sc,Seと信号Sb,Sd,Sfとを減算器254で減算して得られる。信号Sa,Sc,Seは、センサー253の上側の分割窓253aに入射した反射光212a,212c,212eを電気信号に変換した信号である。信号Sb,Sd,Sfは、センサー253の下側の分割窓253bに入射した反射光212b,212d,212fを電気信号に変換した信号である For example, the sensor signals S 1a , S 1b , S 1c are obtained by subtracting the signals Sa, Sc, Se and the signals Sb, Sd, Sf by the subtractor 254. The signals Sa, Sc, and Se are signals obtained by converting the reflected lights 212a, 212c, and 212e that have entered the split window 253a on the upper side of the sensor 253 into electrical signals. The signals Sb, Sd, and Sf are signals obtained by converting the reflected lights 212b, 212d, and 212f incident on the lower division window 253b on the lower side of the sensor 253 into electric signals.

図3(A)では、反射光212aの強度は、反射光212bの強度よりも大きい。信号S1aを信号Sa−信号Sbとすると、信号S1aは正の値となる。 In FIG. 3A, the intensity of the reflected light 212a is greater than the intensity of the reflected light 212b. When the signal S 1a the signal Sa- signal Sb, the signal S 1a has a positive value.

図3(B)では、反射光212cの強度は、反射光212dの強度に等しい。信号S1bを信号Sc−信号Sdとすると、信号S1bはゼロの値となる。 In FIG. 3B, the intensity of the reflected light 212c is equal to the intensity of the reflected light 212d. When the signal S 1b and signal Sc- signal Sd, signal S 1b has a value of zero.

図3(C)では、反射光212eの強度は、反射光212fの強度に等しい。信号S1cを信号Se−信号Sfとすると、信号S1cは負の値となる。 In FIG. 3C, the intensity of the reflected light 212e is equal to the intensity of the reflected light 212f. When the signal S1c is a signal Se-signal Sf, the signal S1c has a negative value.

図4は、同期ユニット250が移動した場合の信号Sの変化を概略的に示した図である。信号Sは、検出光211が反射型素子251上の溝を横断するように移動した際に生成される信号である。横軸は、検出光211が反射型素子251に入射する位置を示している。縦軸は、信号Sの値を示している。 Figure 4 is a diagram schematically showing a change of signals S 1 when the synchronization unit 250 is moved. The signal S 1 is a signal generated when the detection light 211 moves so as to cross the groove on the reflective element 251. The horizontal axis indicates the position where the detection light 211 enters the reflective element 251. The vertical axis represents the value of the signal S 1.

信号S1a,S1b,S1cの値は、信号Sa,Sc,Seの値から信号Sb,Sd,Sfの値を引いた値である。つまり、信号S1a,S1b,S1cの値は、分割窓253aに入射する反射光212a,212c,212eの強度から分割窓253bに入射する反射光212b,212d,212fの強度を引いた値である。 The values of the signals S 1a , S 1b , S 1c are values obtained by subtracting the values of the signals Sb, Sd, Sf from the values of the signals Sa, Sc, Se. That is, the values of the signals S 1a , S 1b , S 1c are values obtained by subtracting the intensity of the reflected light 212b, 212d, 212f incident on the divided window 253b from the intensity of the reflected light 212a, 212c, 212e incident on the divided window 253a. It is.

図3(A)におけるセンサー信号S1aは、図4における信号Sが最大となる点である。図3(B)におけるセンサー信号S1bは、図4における信号Sがゼロとなる点である。図3(C)において、センサー信号S1cは、図4における信号Sが最小となる点である。 The sensor signal S 1a in FIG. 3A is a point where the signal S 1 in FIG. 4 becomes maximum. The sensor signal S 1b in FIG. 3B is a point where the signal S 1 in FIG. 4 becomes zero. In FIG. 3C, the sensor signal S 1c is a point at which the signal S 1 in FIG. 4 is minimum.

図3(B)では、基準位置として、検出光211の反射型素子251に入射する位置が、反射型素子251の凹面としている。しかし、反射型素子251の凸面を基準位置とした場合を以下に示す。   In FIG. 3B, the position where the detection light 211 is incident on the reflective element 251 is the concave surface of the reflective element 251 as the reference position. However, the case where the convex surface of the reflective element 251 is used as the reference position is shown below.

検出光211の反射型素子251に入射する位置が間隔tp/4だけ上側(+z軸方向側)へ移動した場合には、図3(A)とは異なり、センサー信号S1aの符号は負となる。同様に、検出光211の反射型素子251に入射する位置が間隔tp/4だけ下側(−z軸方向側)へ移動した場合には、図3(C)とは異なり、センサー信号S1cの符号は正となる。 When the position of the detection light 211 incident on the reflective element 251 moves upward (+ z-axis direction side) by the interval tp / 4, unlike FIG. 3A, the sign of the sensor signal S1a is negative. Become. Similarly, when the position of the detection light 211 incident on the reflective element 251 moves downward (−z-axis direction side) by the interval tp / 4, unlike FIG. 3C, the sensor signal S 1c The sign of is positive.

このように、凸面を基準位置とするか、凹面を基準位置とするかによって、検出光211の反射型素子251に入射する位置が移動した場合の信号Sの符号が異なる。凹面を基準位置とする場合には、検出光211の入射位置が上側に移動すると、信号S1aの符号は負となり、検出光211の入射位置が下側に移動すると、信号S1aの符号は正となる。一方、凸面を基準位置とする場合には、検出光211の入射位置が上側に移動すると、信号S1aの符号は正となり、検出光211の入射位置が下側に移動すると、信号S1aの符号は負となる。 Thus, either a convex surface as a reference position, by either the concave as a reference position, the sign of the signals S 1 in the case where the position is incident on the reflective element 251 of the detection light 211 is moved different. When the concave surface is used as the reference position, when the incident position of the detection light 211 moves upward, the sign of the signal S 1a becomes negative, and when the incident position of the detection light 211 moves downward, the sign of the signal S 1a becomes Become positive. On the other hand, in the case of a convex surface as a reference position, the incident position of detection light 211 is moved upward, the sign of the signal S 1a is positive, the incident position of detection light 211 is moved to the lower side, of the signal S 1a The sign is negative.

凸面と凹面とが等間隔の場合には、図4の信号Sの波形は、信号S1bを示す点に対し点対称となる。このため、検出光211が反射型素子251上を移動する方向を把握することができない。つまり、検出光211が反射型素子251上の溝を横切って移動する際の移動方向が分からない。図3において、検出光211が+z軸方向に移動しているか、検出光211が−z軸方向に移動しているかを検出できない。 When the convex and concave surfaces of equally spaced, the waveform of the signals S 1 in FIG. 4, a point symmetrical to the point showing a signal S 1b. For this reason, the direction in which the detection light 211 moves on the reflective element 251 cannot be grasped. That is, the moving direction when the detection light 211 moves across the groove on the reflective element 251 is unknown. In FIG. 3, it cannot be detected whether the detection light 211 is moving in the + z-axis direction or whether the detection light 211 is moving in the −z-axis direction.

それに対して、例えば、間隔tpが、検出光211の横断方向(z軸方向)に対して、単調に増加または単調に減少する場合には、図4の信号Sの波形は、信号S1bを示す点に対し点対称とならない。つまり、信号S1bを示す点から横軸の正側の波形と横軸の負側の波形との半周期が異なる。このため、検出光211が反射型素子251上の溝を横切って移動する方向を把握することができる。 In contrast, for example, the interval tp, with respect to the transverse direction of the detection light 211 (z-axis direction), in the case of decreasing monotonically increasing or monotonically, the waveform of the signals S 1 in FIG. 4, the signal S 1b It is not point-symmetric with respect to the point indicating. That is, the half cycle of the waveform on the positive side of the horizontal axis and the waveform on the negative side of the horizontal axis are different from the point indicating the signal S1b . For this reason, the direction in which the detection light 211 moves across the groove on the reflective element 251 can be grasped.

制御部270は、同期ユニット250内のセンサー253が出力する信号Sを基に、反射ミラー駆動ユニット230に制御信号Sを送る。 The control unit 270 sends a control signal S 2 to the reflection mirror drive unit 230 based on the signal S 1 output from the sensor 253 in the synchronization unit 250.

具体的には、制御部270は、フィードバック制御を行う。制御部270は、フィードバック制御を行うための制御フィルタと駆動アンプとを備える。フィードバック制御の目標値は、運転者の目260の位置である。   Specifically, the control unit 270 performs feedback control. The control unit 270 includes a control filter and a drive amplifier for performing feedback control. The target value of the feedback control is the position of the driver's eyes 260.

信号Sは、同期ユニット250内のセンサー253により電気信号に変換された信号である。センサー253からの信号Sは、制御フィルタ271に入力される。 The signal S 1 is a signal converted into an electric signal by the sensor 253 in the synchronization unit 250. A signal S 1 from the sensor 253 is input to the control filter 271.

制御フィルタ271は、例えば、PID(Proportional Integral Derivative)制御である。PID制御は、フィードバック制御の一種であり、入力値の制御を出力値と目標値との偏差、その偏差の積分、およびその偏差の微分の3つの要素によって行う方法である。   The control filter 271 is, for example, PID (Proportional Integral Derivative) control. PID control is a type of feedback control, and is a method of performing control of an input value by three elements: a deviation between an output value and a target value, an integration of the deviation, and a differentiation of the deviation.

駆動アンプ272は、制御フィルタ271が出力する信号Sを増幅する。信号Sは、制御フィルタ271が出力する出力電圧または出力電流である。駆動アンプ272は、信号Sを増幅して信号Sを出力する。信号Sは、増幅された出力電圧または出力電流である。駆動アンプ272は、反射ミラー駆動ユニット230を制御するのに必要な電圧または電流まで、信号Sを増幅する。 Driving amplifier 272 amplifies the signal S 3 to the control filter 271 is output. Signal S 3 is output voltage or output current control filter 271 is output. Drive amplifier 272 outputs a signal S 2 amplifies the signal S 3. Signal S 2 is amplified output voltage or output current. The drive amplifier 272 amplifies the signal S 3 to a voltage or current necessary to control the reflection mirror drive unit 230.

以上に説明したように、実施の形態1に係る虚像表示装置11においては、運転者の目260の位置を検出するための検出光211を、運転者の目260と同期して移動する同期ユニット250内の反射型素子251に入射させる。反射型素子251の凹凸面(回折面)で反射された反射光212は、センサー253に入射する。反射光212の光量を基に、センサー253はセンサー信号Sを生成する。制御部270は、センサー信号Sを基に、反射ミラー駆動ユニット230に信号Sを送る。反射ミラー駆動ユニット230は、信号Sを基に、反射ミラー220を駆動する。このため、虚像表示装置11は、反射ミラー220を駆動するまでの時間遅れを小さくすることができる。 As described above, in the virtual image display device 11 according to the first embodiment, the synchronization unit that moves the detection light 211 for detecting the position of the driver's eyes 260 in synchronization with the driver's eyes 260. The light is incident on the reflective element 251 in 250. The reflected light 212 reflected by the uneven surface (diffraction surface) of the reflective element 251 enters the sensor 253. Based on the amount of the reflected light 212, sensor 253 generates a sensor signal S 1. Control unit 270, based on sensor signals S 1, and sends a signal S 2 to the reflecting mirror driving unit 230. Reflecting mirror driving unit 230, based on the signal S 2, and drives the reflecting mirror 220. For this reason, the virtual image display device 11 can reduce the time delay until the reflecting mirror 220 is driven.

<変形例>
変形例に係る虚像表示装置12は、虚像表示装置11の機能に加えて、運転者が映像を見たか否かを判定する機能を有する。
<Modification>
In addition to the function of the virtual image display device 11, the virtual image display device 12 according to the modified example has a function of determining whether or not the driver has viewed the video.

図5は、変形例に係る虚像表示装置12の構成を概略的に示す構成図である。   FIG. 5 is a configuration diagram schematically showing the configuration of the virtual image display device 12 according to the modification.

図5に示すように、虚像表示装置12では、コンテンツ制御部310から反射ミラー駆動ユニット300に信号Sが送られている。虚像表示装置12は、この点において虚像表示装置11と相違する。 As shown in FIG. 5, in the virtual image display device 12, the signal S 4 is sent from the content control unit 310 to the reflection mirror drive unit 300. The virtual image display device 12 is different from the virtual image display device 11 in this point.

図5における光源ユニット20、反射ミラー220、同期ユニット250および制御部270は、図1に示す虚像表示装置11と同様であり、その説明を省略する。光源ユニット20は、光源部200及び光源部210を備えている。また、図5におけるウィンドシールド240は、図1に示すウィンドシールド240と同様であり、その説明を省略する。   The light source unit 20, the reflection mirror 220, the synchronization unit 250, and the control unit 270 in FIG. 5 are the same as those in the virtual image display device 11 shown in FIG. The light source unit 20 includes a light source unit 200 and a light source unit 210. Moreover, the windshield 240 in FIG. 5 is the same as the windshield 240 shown in FIG.

以下において、虚像表示装置11と異なる点について説明する。   Hereinafter, differences from the virtual image display device 11 will be described.

コンテンツ制御部310は、虚像280として表示する画像の制御を行う。また、コンテンツ制御部310は、例えば、運転者に緊急で知らせる必要のある画像(緊急画像)に関して、この緊急画像を上下左右の方向に移動させる。コンテンツ制御部310は、例えば、緊急画像を左右の方向に振動させる。また、コンテンツ制御部310は、例えば、緊急画像を上下の方向に振動させる。表示画像を移動させる情報Sは、図示しないインターフェースで、反射ミラー駆動ユニット300に送られる。 The content control unit 310 controls an image displayed as the virtual image 280. In addition, the content control unit 310 moves the emergency image vertically and horizontally with respect to an image (emergency image) that needs to be urgently notified to the driver, for example. For example, the content control unit 310 vibrates the emergency image in the left-right direction. In addition, the content control unit 310 vibrates the emergency image in the vertical direction, for example. Information S 4 for moving the display image, not illustrated interface is sent to the reflecting mirror driving unit 300.

反射ミラー駆動ユニット300は、反射ミラー駆動ユニット230と同様に、反射ミラー220を駆動する。また、反射ミラー駆動ユニット300は、運転者が映像を見たか否かを後述する方法で判定する。   The reflection mirror drive unit 300 drives the reflection mirror 220 in the same manner as the reflection mirror drive unit 230. Further, the reflection mirror drive unit 300 determines whether or not the driver has viewed the video by a method described later.

また、反射ミラー駆動ユニット300は、運転者が映像を見ていないと判定した場合には、警告を出すことができる。この警告は、例えば、図示しない機器により発せられる警告音である。この警告音により、虚像表示装置12は、運転者に情報が表示されていることを知らせることができる。   Further, the reflection mirror drive unit 300 can issue a warning when it is determined that the driver is not viewing the video. This warning is, for example, a warning sound emitted by a device (not shown). With this warning sound, the virtual image display device 12 can inform the driver that information is being displayed.

虚像表示装置12は、運転者に映像を見せるだけでなく、運転者が映像を見たか否かを判定できる。これにより、例えば、ウィンドシールド240に表示された運転支援情報が警告を示す情報の場合には、虚像表示装置12は、運転者の安全運転に寄与できる。   The virtual image display device 12 can not only show the video to the driver but also determine whether the driver has seen the video. Thereby, for example, when the driving support information displayed on the windshield 240 is information indicating a warning, the virtual image display device 12 can contribute to the driver's safe driving.

図6は、コンテンツ制御部310により、映像コンテンツ280Aを左右(y軸方向)に移動させた場合の概略図を示している。映像コンテンツ280Aは、虚像表示装置12が虚像で表示する画像の内容を示している。ここでは、映像コンテンツ280Aは、緊急画像である。   FIG. 6 is a schematic diagram when the video content 280A is moved left and right (in the y-axis direction) by the content control unit 310. The video content 280A indicates the contents of an image displayed by the virtual image display device 12 as a virtual image. Here, the video content 280A is an emergency image.

また、図7は、左右に移動する映像コンテンツ280Aを運転者が視認する場合の、運転者の目260及び反射ミラー駆動ユニット300の動作を示す説明図である。   FIG. 7 is an explanatory diagram showing operations of the driver's eyes 260 and the reflection mirror driving unit 300 when the driver visually recognizes the video content 280A that moves to the left and right.

図7に示すように、運転者の目260が移動すると、同期ユニット250が運転者の目260に同期して移動する。図7では、運転者の目260は、左右方向(y軸方向)に移動している。   As shown in FIG. 7, when the driver's eye 260 moves, the synchronization unit 250 moves in synchronization with the driver's eye 260. In FIG. 7, the driver's eyes 260 are moving in the left-right direction (y-axis direction).

反射ミラー駆動ユニット300は、検出光211が運転者の目260の位置に照射されるように、フィードバック制御により、反射ミラー220の角度を調整する。制御部270は、運転者の目260の移動に応じて、反射ミラー220を左右方向に傾けるための信号Sを反射ミラー駆動ユニット300に送る。 The reflection mirror drive unit 300 adjusts the angle of the reflection mirror 220 by feedback control so that the detection light 211 is irradiated to the position of the driver's eyes 260. The control unit 270 sends a signal S 2 for tilting the reflection mirror 220 in the left-right direction to the reflection mirror drive unit 300 in accordance with the movement of the driver's eyes 260.

つまり、映像コンテンツ280Aがy軸方向に移動した場合には、反射ミラー駆動ユニット300は、制御部270から反射ミラー220を左右方向に傾ける指示を受ける。反射ミラー駆動ユニット300は、信号Sと信号Sとが連動しているか否かを判定することで、運転者が映像コンテンツ280Aを見たか否かを判定することができる。ここで、信号Sは、映像コンテンツ280Aの移動情報を含んでいる。 That is, when the video content 280A moves in the y-axis direction, the reflection mirror drive unit 300 receives an instruction to tilt the reflection mirror 220 in the left-right direction from the control unit 270. Reflecting mirror driving unit 300, by determining whether or not the signal S 2 and the signal S 4 is integrated, it is possible for the driver to determine whether viewed video content 280A. Here, the signal S 4 includes movement information of the video content 280A.

図7は、映像コンテンツ280Aがy軸方向に移動した場合を示している。しかし、映像コンテンツ280Aがz軸方向に移動した場合にも適用できる。この場合には、及び同期ユニット250内の反射型素子251を1セット追加する。つまり、同期ユニット250は、z軸方向に対応した反射型素子251とy軸方向に対応した反射型素子251とを備える。z軸方向に対応した反射型素子251の回折格子の溝は、z軸方向に並んでいる。   FIG. 7 shows a case where the video content 280A has moved in the y-axis direction. However, the present invention can also be applied when the video content 280A moves in the z-axis direction. In this case, one set of the reflection type elements 251 in the synchronization unit 250 is added. That is, the synchronization unit 250 includes the reflective element 251 corresponding to the z-axis direction and the reflective element 251 corresponding to the y-axis direction. The grooves of the diffraction grating of the reflective element 251 corresponding to the z-axis direction are arranged in the z-axis direction.

図8は、映像コンテンツ280Aの移動量と同期ユニット250の移動量との関係を概略的に示す図である。横軸は、時間を示す。縦軸は、映像コンテンツ280Aの移動量と、同期ユニット250の移動量とを示す。   FIG. 8 is a diagram schematically showing the relationship between the moving amount of the video content 280A and the moving amount of the synchronization unit 250. As shown in FIG. The horizontal axis indicates time. The vertical axis indicates the movement amount of the video content 280A and the movement amount of the synchronization unit 250.

同期ユニット250の移動量の情報は、信号Sに含まれている。映像コンテンツ280Aの移動量の情報は、信号Sに含まれている。 Movement amount of information of the synchronization unit 250 is included in the signal S 2. Movement amount of information of the video content 280A is included in the signal S 4.

図8では、映像コンテンツ280Aが時間と共に正弦波で移動する場合を示している。ここでは、映像コンテンツ280Aが移動して所定の時間が経過してから、同期ユニット250の移動が映像コンテンツ280Aの移動に連動しているか否かを判定する。図8では、反射ミラー駆動ユニット300は、映像コンテンツ280Aの振動が1周期分だけ終了した時点から、映像コンテンツ280Aの移動と同期ユニット250の移動と比較している。   FIG. 8 shows a case where the video content 280A moves with a sine wave with time. Here, it is determined whether or not the movement of the synchronization unit 250 is linked to the movement of the video content 280A after the video content 280A has moved and a predetermined time has elapsed. In FIG. 8, the reflection mirror drive unit 300 compares the movement of the video content 280A and the movement of the synchronization unit 250 from the point in time when the vibration of the video content 280A ends for one cycle.

図8では、所定の時間は、時刻Tから時刻Tまでである。時刻Tは、反射ミラー駆動ユニット300が映像コンテンツ280Aの移動情報を受けた時刻である。時刻Tは、映像コンテンツ280Aの移動が1周期分終了した時刻である。また、時刻Tは、反射ミラー駆動ユニット300が判定を開始する時刻である。時刻Tは、反射ミラー駆動ユニット300が判定を終了する時刻である。 In FIG. 8, the predetermined time is from time T 0 to time T 1 . Time T 0 is the reflection mirror driving unit 300 is a time of receiving the movement information of the video content 280A. Time T 1 is the time when the movement of the video content 280A is completed one cycle. The time T 1 is the time when the reflecting mirror driving unit 300 starts to determine. Time T 2, is the time at which the reflection mirror driving unit 300 ends the determination.

これは、映像コンテンツ280Aが移動してから、運転者が映像コンテンツ280Aの移動を認識するまでに遅れが発生するためである。この間は、反射ミラー駆動ユニット300は、判定を行わない。   This is because there is a delay from when the video content 280A moves until the driver recognizes the movement of the video content 280A. During this time, the reflection mirror drive unit 300 does not make a determination.

反射ミラー駆動ユニット300の判定が開始されると、反射ミラー駆動ユニット300は、映像コンテンツ280Aの移動量の情報と同期ユニット250の移動量の情報とを蓄積する。図8の場合には、反射ミラー駆動ユニット300は、時刻Tから時刻Tまでに、12個ずつの移動量の情報を蓄積している。 When the determination of the reflection mirror drive unit 300 is started, the reflection mirror drive unit 300 accumulates information on the amount of movement of the video content 280A and information on the amount of movement of the synchronization unit 250. In the case of FIG. 8, the reflection mirror driving unit 300 accumulates 12 pieces of movement amount information from time T 1 to time T 2 .

図8において、移動量280A[0],280A[1],・・・,280A[11]は、映像コンテンツ280Aの12個の移動量を示している。また、移動量250[0],250[1],・・・,250[11]は、同期ユニット250の12個の移動量を示している。   In FIG. 8, movement amounts 280A [0], 280A [1],..., 280A [11] indicate twelve movement amounts of the video content 280A. Further, movement amounts 250 [0], 250 [1],..., 250 [11] indicate 12 movement amounts of the synchronization unit 250.

同期ユニット250の移動が映像コンテンツ280Aの移動に連動したか否かは、例えば、各移動量250[i],280[i]に対し、次の式(2)を満たすか否かで判定する。なお、定数Mは、同期ユニット250の移動量を、映像コンテンツ280Aの移動量に換算する実数である。定数Nは、実数である。変数iは、映像コンテンツ280Aの振動の1周期分で測定するデータの数を示している。図8では、0から11までの整数である。   Whether or not the movement of the synchronization unit 250 is linked to the movement of the video content 280A is determined by whether or not the following expression (2) is satisfied for each movement amount 250 [i] and 280 [i], for example. . The constant M is a real number for converting the movement amount of the synchronization unit 250 into the movement amount of the video content 280A. The constant N is a real number. The variable i indicates the number of data to be measured for one period of vibration of the video content 280A. In FIG. 8, it is an integer from 0 to 11.

Figure 2017116755
Figure 2017116755

変数iが0から11までのうち、どれか1つにおいて、式(2)を満たしていない場合には、虚像表示装置12は、運転者が映像コンテンツ280Aを見ていないと判定する。運転者が映像コンテンツ280Aを見ていないと判定した場合には、虚像表示装置12は、図示しない機器により、例えば、警告音を発生させる。   In any one of the variables i from 0 to 11, when the expression (2) is not satisfied, the virtual image display device 12 determines that the driver is not viewing the video content 280A. When it is determined that the driver is not watching the video content 280A, the virtual image display device 12 generates, for example, a warning sound by a device (not shown).

なお、同期ユニット250の移動が映像コンテンツ280Aの移動に連動しているか否かを判定する方法は、図8における判定方法に限定されない。   Note that the method for determining whether the movement of the synchronization unit 250 is linked to the movement of the video content 280A is not limited to the determination method in FIG.

以上に説明したように、虚像表示装置12においては、同期ユニット250の移動が、映像コンテンツ280Aの移動に連動しているか否かを判定することで、運転者が映像コンテンツ280A(緊急画像)を見たか否かを判定する。反射ミラー駆動ユニット300は、運転者が映像コンテンツ280A(緊急画像)を見ていないと判断した場合には、例えば、警告音を出す。このため、虚像表示装置12は、運転者の安全運転に寄与できる。   As described above, in the virtual image display device 12, the driver determines the video content 280A (emergency image) by determining whether or not the movement of the synchronization unit 250 is interlocked with the movement of the video content 280A. Judge whether or not you saw. The reflection mirror drive unit 300 outputs a warning sound, for example, when it is determined that the driver is not viewing the video content 280A (emergency image). For this reason, the virtual image display device 12 can contribute to the driver's safe driving.

なお、以上のように本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限るものではない。また、虚像表示装置11,12は、例えば、自動車等のHUDとして利用することができる。また、自動車に限らず、電車、飛行機、または医療分野等、種々の分野で利用することができる。   In addition, although embodiment of this invention was described as mentioned above, this invention is not limited to these embodiment. Moreover, the virtual image display apparatuses 11 and 12 can be utilized as HUDs, such as a motor vehicle, for example. Moreover, it can utilize in various fields, such as not only a motor vehicle but a train, an airplane, or a medical field.

10,11,12 虚像表示装置、 20 光源ユニット、 100,200,210 光源部、 101,201 画像光、 110,220 反射ミラー、 120,230,300 反射ミラー駆動ユニット、 130,240 ウィンドシールド、 140,260 運転者の目、 150,280 虚像、 160,290,310 コンテンツ制御部、 211 検出光、 212 反射光、 212a,212b,212c,212d,212e,212f 反射光のスポット、 250 同期ユニット、 251 反射型素子、 252 凸レンズ、 253 センサー、 253a,253b 分割窓、 254 減算器、 270 制御部、 271 制御フィルタ、 272 駆動アンプ、 280A 映像コンテンツ、 S,S1a,S1b,S1c,S,S,S,Sa,Sb,Sc,Sd,Se,Sf 信号、 tp 溝の間隔、 T,T,T 時刻、 M,N 定数。 10, 11, 12 Virtual image display device, 20 light source unit, 100, 200, 210 light source unit, 101, 201 image light, 110, 220 reflection mirror, 120, 230, 300 reflection mirror drive unit, 130, 240 windshield, 140 , 260 Driver's eye, 150, 280 Virtual image, 160, 290, 310 Content control unit, 211 Detection light, 212 Reflected light, 212a, 212b, 212c, 212d, 212e, 212f Reflected light spot, 250 Sync unit, 251 reflective element 252 convex lens, 253 sensor, 253a, 253b divided windows, 254 subtractor 270 control unit, 271 control filter, 272 drive amplifier, 280A video content, S 1, S 1a, S 1b, S 1c, S 2 , S 3, S 4 Sa, Sb, Sc, Sd, Se, Sf signal, spacing tp groove, T 0, T 1, T 2 times, M, N constants.

Claims (5)

虚像を視認する者の目の位置を検出するための検出光を出射する光源と、
前記目と同期して移動する同期ユニットと、
前記虚像の情報を含む画像光および前記検出光の光路を調整する反射ミラーと、
前記反射ミラーの反射角度を調整する反射ミラー駆動ユニットと
を備え、
前記同期ユニットは、凸面と凹面とが交互に並んだ反射型素子、凸レンズおよびセンサーを備え、
前記反射型素子は、前記凸レンズを経由して入射した、前記検出光を反射し、
前記センサーは、前記反射型素子で反射された検出光を受光して、前記反射ミラー駆動ユニットが前記反射ミラーを制御するためのセンサー信号を生成する
ことを特徴とする虚像表示装置。
A light source that emits detection light for detecting the position of the eyes of the person viewing the virtual image;
A synchronization unit that moves in synchronization with the eye;
A reflection mirror for adjusting the optical path of the image light including the virtual image information and the detection light;
A reflection mirror drive unit for adjusting a reflection angle of the reflection mirror;
The synchronization unit includes a reflective element in which convex and concave surfaces are alternately arranged, a convex lens, and a sensor,
The reflective element reflects the detection light incident via the convex lens,
The virtual image display device, wherein the sensor receives detection light reflected by the reflective element, and generates a sensor signal for the reflective mirror drive unit to control the reflective mirror.
前記同期ユニットは、前記虚像を視認する者の目の位置に対し線形となるような位置に設置される
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 synchronization unit is installed at a position that is linear with respect to a position of an eye of a person who visually recognizes the virtual image.
前記センサー信号は、前記光源から出射された光が前記反射型素子を横断する際に生成される
ことを特徴とする請求項1または2に記載の虚像表示装置。
The virtual image display device according to claim 1, wherein the sensor signal is generated when light emitted from the light source crosses the reflective element.
前記反射ミラー駆動ユニットは、前記虚像を視認する者が映像を見たかどうかを判定する判定機能を更に有する
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の虚像表示装置。
4. The virtual image display device according to claim 1, wherein the reflection mirror driving unit further has a determination function of determining whether a person who visually recognizes the virtual image has viewed an image. 5.
コンテンツ制御部をさらに備え、
前記コンテンツ制御部は、前記虚像の情報であるコンテンツを前記虚像の表示面上の上下、あるいは左右に移動させ、
前記判定機能は、前記同期ユニットが前記コンテンツと連動して動いたかどうかを判定し、連動した場合は、虚像を視認する者が映像を見たと判定し、連動していない場合は、虚像を視認する者が映像を見ていないと判定し、警告を出す機能を有する
ことを特徴とする請求項4に記載の虚像表示装置。
A content control unit;
The content control unit moves the content, which is information of the virtual image, up and down or left and right on the display surface of the virtual image,
The determination function determines whether or not the synchronization unit has moved in conjunction with the content. If the synchronization unit is interlocked, it is determined that a person viewing the virtual image has seen the video, and if not, the virtual image is visually recognized. 5. The virtual image display device according to claim 4, wherein the virtual image display device has a function of determining that a person who is performing is not watching an image and issuing a warning.
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