JP2018087852A - Virtual image display device - Google Patents

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賢二 渡邊
Kenji Watanabe
賢二 渡邊
広之 三宅
Hiroyuki Miyake
広之 三宅
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Aisin AW Co Ltd
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PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a virtual image display device for enabling a user to accurately view and recognize an object as a warning target.SOLUTION: A virtual image display device is configured to, when there exists a warning object as a warning target to a crewmember of a vehicle, display a virtual image at a position between the crewmember and the warning object where the virtual image is viewed and recognized so as to be superimposed with at least a part of the warning object by the crewmember, and to, when a visual line of the crewmember is positioned around the warning object afterwards, move the position of the virtual image in a direction of the warning object along a direction connecting the crewmember to the warning object.SELECTED DRAWING: Figure 11

Description

本発明は、ユーザにとって警告対象となる対象物への警告を行う虚像表示装置に関する。   The present invention relates to a virtual image display device that issues a warning to an object that is a warning target for a user.

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

ここで、虚像表示装置によってより効果的な情報の提供を行う為には、虚像を表示する位置(より具体的には虚像を視認するユーザから虚像までの距離)を適切に設定することが重要である。例えば、特開2015−74391号公報には、障害物に対する警告の虚像を表示する場合において、その障害物が実際に存在する位置に虚像を表示することについて開示されている。また、スクリーンの移動に時間がかかる場合には、一旦、ユーザに近い位置に警告の虚像を表示し、スクリーンの移動が終わった後に障害物が実際に存在する位置に改めて虚像を表示することについて開示されている。   Here, in order to provide more effective information by the virtual image display device, it is important to appropriately set the position for displaying the virtual image (more specifically, the distance from the user viewing the virtual image to the virtual image). It is. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-74391 discloses displaying a virtual image at a position where an obstacle actually exists when displaying a virtual image of a warning for the obstacle. In addition, when it takes time to move the screen, once the virtual image of the warning is displayed at a position close to the user, and the virtual image is displayed again at the position where the obstacle actually exists after the movement of the screen is finished. It is disclosed.

特開2015−74391号公報(第14−15頁、図19)Japanese Patent Laying-Open No. 2015-74391 (pages 14-15, FIG. 19)

ここで、虚像表示装置により表示された虚像は、周辺環境に重畳してユーザに視認されることとなる。したがって、特にユーザから離れた位置にある虚像については、虚像が周辺環境に溶け込むことによって、ユーザが虚像や虚像によって警告する障害物に気づかない場合もあった。   Here, the virtual image displayed by the virtual image display device is superimposed on the surrounding environment and visually recognized by the user. Therefore, especially for a virtual image located at a position away from the user, the virtual image may melt into the surrounding environment, and the user may not be aware of the virtual image or an obstacle warned by the virtual image.

上記特許文献1に記載されている虚像表示装置では、警告対象となる障害物の位置によってユーザから虚像までの距離を変更することが行われているが、ユーザの視線の位置については考慮されていなかった。従って、例えばユーザの視線から離れた位置にある障害物の警告を行う場合においても、スクリーンの移動が間に合えばユーザから離れた障害物の位置に虚像が最初から表示されることとなる。その結果、ユーザが虚像や虚像によって警告する障害物に気づくことなく虚像による案内が終了する場合が生じていた。   In the virtual image display device described in Patent Document 1, the distance from the user to the virtual image is changed depending on the position of the obstacle to be warned, but the position of the user's line of sight is taken into consideration. There wasn't. Therefore, for example, even when an obstacle at a position away from the user's line of sight is warned, a virtual image is displayed from the beginning at the position of the obstacle away from the user if the screen moves in time. As a result, the virtual image guidance may end without the user noticing the virtual image or the obstacle that warns by the virtual image.

本発明は前記従来における問題点を解消するためになされたものであり、ユーザの視線が警告対象となる対象物から離れた位置にある場合であっても、虚像を用いてユーザの視線を警告対象となる対象物へと誘導することによって、警告対象となる対象物を確実に視認させることを可能にした虚像表示装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and even when the user's line of sight is away from the object to be warned, the user's line of sight is warned using a virtual image. It is an object of the present invention to provide a virtual image display device that can surely visually recognize a target object as a warning target by guiding the target target object.

前記目的を達成するため本発明に係る虚像表示装置は、映像表示面に表示された映像をユーザに視認させることによって前記映像の虚像をユーザに視認させる虚像表示装置であって、ユーザに対して警告対象となる対象物の位置を取得する位置取得手段と、ユーザから前記対象物の間であって、前記対象物の少なくとも一部と重畳してユーザに視認される位置に虚像を表示する虚像表示手段と、ユーザの視線を検出する視線検出手段と、前記虚像表示手段により虚像が表示された後であって、ユーザの視線が前記対象物の周辺に位置した場合に、ユーザと前記対象物とを結ぶ方向に沿って前記対象物の方向へと前記虚像の位置を移動する虚像位置変更手段と、を有する。   In order to achieve the above object, a virtual image display device according to the present invention is a virtual image display device that allows a user to visually recognize a virtual image of the video by allowing the user to visually recognize a video displayed on a video display surface. A virtual image that displays a virtual image at a position that is between the target object from a user and is superimposed on at least a part of the target object and is visually recognized by the user, and a position acquisition unit that acquires the position of the target object to be warned After the virtual image is displayed by the display means, the visual line detection means for detecting the visual line of the user, and the virtual image display means, and when the visual line of the user is positioned around the target object, the user and the target object Virtual image position changing means for moving the position of the virtual image in the direction of the object along the direction connecting the two.

前記構成を有する本発明に係る虚像表示装置によれば、ユーザの視線が警告対象となる対象物から離れた位置にある場合であっても、ユーザの視線に応じて虚像の位置を移動させることによって、ユーザの視線を虚像によって警告対象となる対象物へと誘導することが可能となる。それによって、警告対象となる対象物をユーザに確実に視認させることが可能となる。   According to the virtual image display device according to the present invention having the above-described configuration, the position of the virtual image is moved according to the user's line of sight even when the user's line of sight is at a position away from the target object to be warned. Thus, it becomes possible to guide the user's line of sight to a target object to be warned by a virtual image. Thereby, it becomes possible to make the user visually recognize the target object to be warned.

本実施形態に係るHUDの車両への設置態様を示した図である。It is the figure which showed the installation aspect to the vehicle of HUD which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るHUDの内部構成を示した図である。It is the figure which showed the internal structure of HUD which concerns on this embodiment. HUDにおいて形成される光路を示した図である。It is the figure which showed the optical path formed in HUD. 液晶ディスプレイの映像の表示領域を示した図である。It is the figure which showed the display area of the image | video of a liquid crystal display. 虚像の生成される位置を説明した図である。It is a figure explaining the position where a virtual image is generated. 本実施形態に係るHUDの構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the structure of HUD which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る情報取得処理プログラムのフローチャートである。It is a flowchart of the information acquisition processing program which concerns on this embodiment. 表示ラインを示した図である。It is the figure which showed the display line. 本実施形態に係る虚像表示処理プログラムのフローチャートである。It is a flowchart of the virtual image display processing program which concerns on this embodiment. 第1段階において車両の乗員から視認できる虚像の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the virtual image which can be visually recognized from the passenger | crew of a vehicle in a 1st step. 第2段階において車両の乗員から視認できる虚像の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the virtual image which can be visually recognized from the passenger | crew of a vehicle in a 2nd step.

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

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

図1に示すようにHUD1は、車両2のダッシュボード3内部に設置されており、内部に映像を表示する液晶ディスプレイ5を有する。そして、液晶ディスプレイ5に表示された映像を、後述のようにHUD1が備える反射型偏光板6や凹面鏡7を介し、更に運転席の前方のフロントウィンドウ8に反射させて車両2の乗員9に視認させるように構成されている。尚、液晶ディスプレイ5に表示される映像としては、車両2に関する情報や乗員9の運転の支援の為に用いられる各種情報がある。例えばユーザに対して警告対象となる対象物(他車両や歩行者)に対する警告、ナビゲーション装置で設定された案内経路や案内経路に基づく案内情報(右左折方向を示す矢印等)、路面に表示する警告(追突注意、制限速度等)、現在車速、案内標識、地図画像、交通情報、ニュース、天気予報、時刻、接続されたスマートフォンの画面、テレビ番組等がある。   As shown in FIG. 1, the HUD 1 is installed inside the dashboard 3 of the vehicle 2 and includes a liquid crystal display 5 that displays an image therein. Then, the video displayed on the liquid crystal display 5 is reflected on the front window 8 in front of the driver's seat through the reflective polarizing plate 6 and the concave mirror 7 provided in the HUD 1 as will be described later, and visually recognized by the passenger 9 of the vehicle 2. It is configured to let you. The video displayed on the liquid crystal display 5 includes information related to the vehicle 2 and various information used for assisting the driving of the occupant 9. For example, a warning for an object (another vehicle or a pedestrian) that is a warning target for the user, guidance information set by the navigation device, guidance information based on the guidance route (such as an arrow indicating a right / left turn direction), and the like are displayed on the road surface. There are warnings (attention to rear-end collision, speed limit, etc.), current vehicle speed, information signs, map images, traffic information, news, weather forecast, time, connected smartphone screens, TV programs, and the like.

また、本実施形態のHUD1では、フロントウィンドウ8を反射して乗員9が液晶ディスプレイ5に表示された映像を視認した場合に、乗員9にはフロントウィンドウ8の位置ではなく、フロントウィンドウ8の先の遠方の位置に液晶ディスプレイ5に表示された映像が虚像10として視認されるように構成される。尚、乗員9が視認できる虚像10は液晶ディスプレイ5に表示された映像であるが、反射型偏光板6や凹面鏡7を介することによって上下方向や左右方向が反転する場合があり、それらの反転を考慮して液晶ディスプレイ5の映像の表示を行う必要がある。また、凹面鏡7を介することによってサイズも変更する。   Further, in the HUD 1 of the present embodiment, when the occupant 9 visually recognizes the image displayed on the liquid crystal display 5 by reflecting the front window 8, the occupant 9 is not at the position of the front window 8 but at the tip of the front window 8. The image displayed on the liquid crystal display 5 at a distant position is visually recognized as a virtual image 10. The virtual image 10 that can be seen by the occupant 9 is an image displayed on the liquid crystal display 5, but the vertical direction and the horizontal direction may be reversed through the reflective polarizing plate 6 and the concave mirror 7. It is necessary to display the video on the liquid crystal display 5 in consideration. In addition, the size is changed through the concave mirror 7.

ここで、虚像10を生成する位置、より具体的には乗員9から虚像10までの距離(以下、虚像生成距離という)Lについては、HUD1が備える凹面鏡7の曲率、液晶ディスプレイ5と凹面鏡7との相対位置等によって適宜設定することが可能である。例えば、凹面鏡7の曲率が固定であれば、液晶ディスプレイ5において映像の表示された位置から凹面鏡7までの光路に沿った距離(光路長)によって虚像生成距離Lが決定される。   Here, regarding the position where the virtual image 10 is generated, more specifically, the distance from the occupant 9 to the virtual image 10 (hereinafter referred to as virtual image generation distance) L, the curvature of the concave mirror 7 included in the HUD 1, the liquid crystal display 5 and the concave mirror 7 It is possible to set as appropriate depending on the relative position of the. For example, if the curvature of the concave mirror 7 is fixed, the virtual image generation distance L is determined by the distance (optical path length) along the optical path from the position where the image is displayed on the liquid crystal display 5 to the concave mirror 7.

そして、本実施形態に係るHUD1は、後述のように液晶ディスプレイ5から入射する光路を凹面鏡7へ向かう方向に変更する反射ミラーとして、全反射ミラーからなる第1ミラー13と、第1ミラーとは別体でハーフミラーからなる第2ミラー14とを備える。そして、液晶ディスプレイ5に表示された映像の内、第1ミラー13で反射された映像に基づく虚像10(以下、第1虚像10Aという)と、第2ミラー14で反射された映像に基づく虚像10(以下、第2虚像10Bという)とをそれぞれ生成する。また、液晶ディスプレイ5から第1ミラー13を反射して凹面鏡7を結ぶ光路の光路長と、液晶ディスプレイ5から第2ミラー14を反射して凹面鏡7を結ぶ光路の光路長は、夫々異なる長さとする。例えば第1虚像10Aの虚像生成距離Lが20m、第2虚像10Bの虚像生成距離Lが2.5mとなるように各光路の光路長が設定されている。   And HUD1 which concerns on this embodiment is the 1st mirror 13 which consists of a total reflection mirror as a reflective mirror which changes the optical path which enters from the liquid crystal display 5 to the direction which goes to the concave mirror 7 as mentioned later, and a 1st mirror is And a second mirror 14 that is a separate half mirror. Of the images displayed on the liquid crystal display 5, a virtual image 10 based on the image reflected by the first mirror 13 (hereinafter referred to as a first virtual image 10A) and a virtual image 10 based on the image reflected by the second mirror 14. (Hereinafter, referred to as second virtual image 10B). The optical path length of the optical path that reflects the first mirror 13 from the liquid crystal display 5 and connects the concave mirror 7 is different from the optical path length of the optical path that reflects the second mirror 14 from the liquid crystal display 5 and connects the concave mirror 7. To do. For example, the optical path length of each optical path is set so that the virtual image generation distance L of the first virtual image 10A is 20 m and the virtual image generation distance L of the second virtual image 10B is 2.5 m.

また、本実施形態のHUD1は、後述のように液晶ディスプレイ5、第1ミラー13、第2ミラー14、反射型偏光板6及び凹面鏡7について、反射型偏光板6から凹面鏡7へと入射する光路の方向と凹面鏡7で反射してユーザの目の位置へ向かう光路の方向とを逆方向となるように位置設計しているので、虚像10の品質を向上させることが可能となる。例えば、よりハッキリとした鮮やかな虚像10をユーザに視認させることが可能となる。また、反射型偏光板6を用いることによって、液晶ディスプレイ5において映像の表示された位置から凹面鏡7までの光路に沿った距離(光路長)を、装置の容積に比べてより長く確保可能に構成している。   In addition, the HUD 1 of the present embodiment has an optical path incident on the concave mirror 7 from the reflective polarizing plate 6 with respect to the liquid crystal display 5, the first mirror 13, the second mirror 14, the reflective polarizing plate 6 and the concave mirror 7 as will be described later. Therefore, the quality of the virtual image 10 can be improved since the direction of the light path and the direction of the optical path reflected by the concave mirror 7 and directed toward the user's eyes are opposite. For example, it is possible to make the user visually recognize a clearer and clearer virtual image 10. Further, by using the reflective polarizing plate 6, the distance (optical path length) along the optical path from the position where the image is displayed on the liquid crystal display 5 to the concave mirror 7 can be secured longer than the volume of the apparatus. doing.

また、車両のフロントバンパの上方やルームミラーの裏側等にはフロントカメラ11が設置される。フロントカメラ11は、例えばCCD等の固体撮像素子を用いたカメラにより構成された撮像装置であり、光軸方向を車両の進行方向前方に向けて設置される。そして、フロントカメラ11により撮像された撮像画像に対して画像処理が行われることによって、フロントウィンドウ8越しに乗員9に視認される前方環境(即ち虚像10が重畳される環境)の状況等が検出される。尚、フロントカメラ11の代わりにミリ波レーダ等のセンサを用いても良い。   A front camera 11 is installed above the front bumper of the vehicle, behind the rearview mirror, and the like. The front camera 11 is an imaging device configured by a camera using a solid-state imaging device such as a CCD, for example, and is installed with the optical axis direction facing forward in the traveling direction of the vehicle. Then, by performing image processing on the captured image captured by the front camera 11, the situation of the front environment (that is, the environment in which the virtual image 10 is superimposed) that is visually recognized by the occupant 9 through the front window 8 is detected. Is done. A sensor such as a millimeter wave radar may be used instead of the front camera 11.

また、車両内には車内カメラ12についても設置される。車内カメラ12は、例えばCCD等の固体撮像素子を用いたものであり、車両のダッシュボード3の上面や車両の天井に取り付けられ、撮像方向を運転席に向けて設置される。そして、運転席に座った乗員であるユーザの顔を撮像する。そして、後述のように車内カメラ12により撮像した撮像画像に対して画像処理が行われることによって、ユーザの目の位置(視線開始点)や視線方向が検出される。   An in-vehicle camera 12 is also installed in the vehicle. The in-vehicle camera 12 uses a solid-state imaging device such as a CCD, for example, and is installed on the upper surface of the dashboard 3 of the vehicle or the ceiling of the vehicle, and is installed with the imaging direction facing the driver's seat. Then, the face of the user who is a passenger sitting in the driver's seat is imaged. Then, as described later, image processing is performed on the captured image captured by the in-vehicle camera 12 to detect the user's eye position (gaze start point) and gaze direction.

次に、図2及び図3を用いてHUD1のより具体的な構成について説明する。図2は、本実施形態に係るHUD1の内部構成を示した図である。図3は、本実施形態に係るHUD1によって形成される光路を示した図である。   Next, a more specific configuration of the HUD 1 will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a diagram showing an internal configuration of the HUD 1 according to the present embodiment. FIG. 3 is a diagram illustrating an optical path formed by the HUD 1 according to the present embodiment.

図2に示すようにHUD1は、液晶ディスプレイ5と、反射型偏光板6と、凹面鏡7と、第1ミラー13と、第2ミラー14と、λ/4波長板15と、制御回路部16と、CANインターフェース17と、ヒートシンク18とから基本的に構成されている。   As shown in FIG. 2, the HUD 1 includes a liquid crystal display 5, a reflective polarizing plate 6, a concave mirror 7, a first mirror 13, a second mirror 14, a λ / 4 wavelength plate 15, and a control circuit unit 16. The CAN interface 17 and the heat sink 18 are basically configured.

ここで、液晶ディスプレイ5は光源としてバックライトを用い、バックライトからの光の内、特定の偏光方向を有する光だけを出力することによって、前面に設けられた映像表示面に対して映像を表示する機能を有する映像表示装置である。バックライトとしては、例えばCCFL(冷陰極管)や白色LEDが用いられる。尚、映像を表示する手段としては、液晶ディスプレイ以外に、液晶プロジェクタとスクリーンの組み合わせを用いても良い。   Here, the liquid crystal display 5 uses a backlight as a light source, and outputs only the light having a specific polarization direction out of the light from the backlight, thereby displaying an image on the image display surface provided on the front surface. This is a video display device having the function of As the backlight, for example, a CCFL (cold cathode tube) or a white LED is used. As a means for displaying an image, a combination of a liquid crystal projector and a screen may be used in addition to the liquid crystal display.

また、図3に示すように液晶ディスプレイ5において映像を表示す映像表示面は、水平方向よりも下方を向く角度で配置される。即ち、液晶ディスプレイ5の液晶層よりも光源が上方に位置する角度で配置される。   In addition, as shown in FIG. 3, the image display surface for displaying an image on the liquid crystal display 5 is arranged at an angle facing downward from the horizontal direction. That is, the light source is disposed at an angle that is located above the liquid crystal layer of the liquid crystal display 5.

また、図3に示すように第1ミラー13は、液晶ディスプレイ5と凹面鏡7とを結ぶ光路に沿って液晶ディスプレイ5と凹面鏡7との間に配置され、液晶ディスプレイ5から第1方向で入射する第1光路19を、第1方向と異なる第2方向に変更する光の反射手段である。同じく第2ミラー14は、液晶ディスプレイ5と凹面鏡7とを結ぶ光路に沿って液晶ディスプレイ5と凹面鏡7との間に配置され、液晶ディスプレイ5から第1方向で入射する第2光路20を、第1方向と異なる第2方向に変更する光の反射手段である。   As shown in FIG. 3, the first mirror 13 is disposed between the liquid crystal display 5 and the concave mirror 7 along the optical path connecting the liquid crystal display 5 and the concave mirror 7, and is incident from the liquid crystal display 5 in the first direction. This is light reflecting means for changing the first optical path 19 in a second direction different from the first direction. Similarly, the second mirror 14 is disposed between the liquid crystal display 5 and the concave mirror 7 along the optical path connecting the liquid crystal display 5 and the concave mirror 7, and the second optical path 20 incident in the first direction from the liquid crystal display 5 The light reflecting means changes in a second direction different from the one direction.

また、第1ミラー13と第2ミラー14は別体のミラーであり、特に第1ミラー13は全反射ミラーとし、第2ミラー14はハーフミラーとする。また、第1ミラー13と第2ミラー14は所定距離間隔で平行に配置され、第1ミラーによって反射される第1光路19上に第2ミラー14が位置する。その結果、図3に示すように第1ミラー13で反射された第1光路19は、第2ミラー14を通過して凹面鏡7へと到達することとなる。尚、第2ミラー14は、例えば透過率と反射率が同じハーフミラーとするが、ハーフミラーは必ずしも透過率と反射率が同じである必要はなく、入射した光の一部を透過し、一部を反射する部材(ビームスプリッター)であれば良い。例えば第2ミラー14を透過率40%、反射率60%や、透過率60%、反射率40%となるハーフミラーとしても良い。一方、第1ミラー13についても必ずしも全反射のミラーである必要は無く、透過率よりも反射率が高いミラーであればよい。但し、反射率の高いミラーとすることによってより鮮明な虚像を生成することが可能となる。   The first mirror 13 and the second mirror 14 are separate mirrors. In particular, the first mirror 13 is a total reflection mirror and the second mirror 14 is a half mirror. The first mirror 13 and the second mirror 14 are arranged in parallel at a predetermined distance, and the second mirror 14 is positioned on the first optical path 19 reflected by the first mirror. As a result, as shown in FIG. 3, the first optical path 19 reflected by the first mirror 13 passes through the second mirror 14 and reaches the concave mirror 7. The second mirror 14 is, for example, a half mirror having the same transmittance and reflectance. However, the half mirror does not necessarily have the same transmittance and reflectance, and transmits a part of the incident light. Any member (beam splitter) that reflects the part may be used. For example, the second mirror 14 may be a half mirror having a transmittance of 40%, a reflectance of 60%, a transmittance of 60%, and a reflectance of 40%. On the other hand, the first mirror 13 does not necessarily have to be a total reflection mirror, and may be a mirror having a higher reflectance than the transmittance. However, a clearer virtual image can be generated by using a mirror with high reflectivity.

また、第1ミラー13と第2ミラー14は、図2及び図3に示すように液晶ディスプレイ5とは直接的に接続されず、HUD1の外壁に対して直接固定される。それによって、液晶ディスプレイ5の熱が第1ミラー13や第2ミラー14に伝わり難くする。また、液晶ディスプレイ5に対して第1ミラー13及び第2ミラー14は、光路と液晶ディスプレイ5が重複しない範囲で、できる接近して配置される。ここで、光の範囲は液晶ディスプレイ5から離れる程広くなる。従って、液晶ディスプレイ5に対して第1ミラー13及び第2ミラー14を接近して配置することにより、第1ミラー13及び第2ミラー14のサイズをできる限り小さくすることができ、HUD1全体の装置サイズの小型化についても実現できる。   Further, as shown in FIGS. 2 and 3, the first mirror 13 and the second mirror 14 are not directly connected to the liquid crystal display 5 but are directly fixed to the outer wall of the HUD 1. This makes it difficult for the heat of the liquid crystal display 5 to be transmitted to the first mirror 13 and the second mirror 14. In addition, the first mirror 13 and the second mirror 14 are arranged as close as possible to the liquid crystal display 5 in a range where the optical path and the liquid crystal display 5 do not overlap. Here, the range of light becomes wider as the distance from the liquid crystal display 5 increases. Therefore, by arranging the first mirror 13 and the second mirror 14 close to the liquid crystal display 5, the size of the first mirror 13 and the second mirror 14 can be reduced as much as possible, and the entire HUD 1 apparatus. The size can be reduced.

また、本実施形態では、第1ミラー13によって反射される第1光路19と、第2ミラー14によって反射される第2光路20とは、重複して凹面鏡7への入射方向が同一方向となるように液晶ディスプレイ5、第1ミラー13及び第2ミラー14が配置されている。その結果、乗員9からは第1ミラー13で反射された映像と第2ミラー14で反射された映像を同時に視認可能(即ち、第1ミラー13で反射された映像に基づく第1虚像10Aと第2ミラー14で反射された映像に基づく第2虚像10Bを同時に視認可能)に構成される。   In the present embodiment, the first optical path 19 reflected by the first mirror 13 and the second optical path 20 reflected by the second mirror 14 overlap with each other, and the incident directions to the concave mirror 7 are the same direction. Thus, the liquid crystal display 5, the first mirror 13 and the second mirror 14 are arranged. As a result, the occupant 9 can view the image reflected by the first mirror 13 and the image reflected by the second mirror 14 at the same time (that is, the first virtual image 10A and the first image based on the image reflected by the first mirror 13). The second virtual image 10B based on the image reflected by the two mirrors 14 can be viewed at the same time).

また、第1ミラー13によって反射される映像と、第2ミラー14によって反射される映像は液晶ディスプレイ5の異なる領域に表示された映像となる。具体的には、図4に示すように第1光路19は液晶ディスプレイ5の下方にある第1領域21から入射する光路であって、第1領域21に表示された映像の虚像が第1虚像10Aとして乗員9に視認される。一方、第2光路20は液晶ディスプレイ5の上方にある第2領域22から入射する光路であって、第2領域22に表示された映像の虚像が第2虚像10Bとして乗員9に視認される。   Further, the image reflected by the first mirror 13 and the image reflected by the second mirror 14 are images displayed in different areas of the liquid crystal display 5. Specifically, as shown in FIG. 4, the first optical path 19 is an optical path incident from the first area 21 below the liquid crystal display 5, and the virtual image of the image displayed in the first area 21 is the first virtual image. It is visually recognized by the passenger 9 as 10A. On the other hand, the second optical path 20 is an optical path incident from the second region 22 above the liquid crystal display 5, and the virtual image of the image displayed in the second region 22 is visually recognized by the occupant 9 as the second virtual image 10B.

更に、第1ミラー13によって反射される第1光路19の光路長(より具体的には液晶ディスプレイ5と乗員9とを結ぶ第1光路19の光路長)と、第2ミラー14によって反射される第2光路20の光路長(より具体的には液晶ディスプレイ5と乗員9とを結ぶ第2光路20の光路長)は長さが異なり、第1光路19の光路長の方がより長くなっている。その結果、図5に示すように第1光路19によってユーザに視認される虚像である第1虚像10Aの位置は、第2光路20によってユーザに視認される虚像である第2虚像10Bの位置よりも遠方に位置する。例えば第1虚像10Aの虚像生成距離Lは20m、第2虚像10Bの虚像生成距離Lが2.5mとなるように光路長が設定されている。また、図5に示すように乗員9から第1虚像10Aが視認される領域と第2虚像10Bが視認される領域とは乗員9の視線方向において重複している。   Further, the optical path length of the first optical path 19 reflected by the first mirror 13 (more specifically, the optical path length of the first optical path 19 connecting the liquid crystal display 5 and the occupant 9) and the second mirror 14 are reflected. The optical path length of the second optical path 20 (more specifically, the optical path length of the second optical path 20 connecting the liquid crystal display 5 and the occupant 9) is different, and the optical path length of the first optical path 19 is longer. Yes. As a result, as shown in FIG. 5, the position of the first virtual image 10 </ b> A that is a virtual image visually recognized by the user through the first optical path 19 is greater than the position of the second virtual image 10 </ b> B that is a virtual image visually recognized by the user through the second optical path 20. Is also located far away. For example, the optical path length is set so that the virtual image generation distance L of the first virtual image 10A is 20 m and the virtual image generation distance L of the second virtual image 10B is 2.5 m. Further, as shown in FIG. 5, the region where the first virtual image 10 </ b> A is visually recognized from the occupant 9 and the region where the second virtual image 10 </ b> B is visually recognized overlap in the sight line direction of the occupant 9.

従って、第1虚像10Aと第2虚像10Bを切り替えて表示することによって、乗員から虚像までの距離を変更する案内を行うことが可能となる。例えば、先ず第2虚像10Bを表示し、その後に第2虚像10Bを消去し、表示されていた第2虚像10Bと視線方向に重複する位置に第2虚像10Bと同形状の第1虚像10Aを表示すれば、虚像の位置が乗員から2.5m離れた位置から20m離れた位置へと移動したように乗員からは視認される。本実施形態では特に乗員に対して警告対象となる対象物(他車両や歩行者)を警告する映像の虚像を、第1虚像10A及び第2虚像10Bとして表示する。   Therefore, by switching and displaying the first virtual image 10A and the second virtual image 10B, it is possible to perform guidance for changing the distance from the occupant to the virtual image. For example, the second virtual image 10B is displayed first, then the second virtual image 10B is erased, and the first virtual image 10A having the same shape as the second virtual image 10B is displayed at a position overlapping the displayed second virtual image 10B in the line-of-sight direction. If it shows, it will be visually recognized from a passenger | crew so that the position of the virtual image may have moved to the position 20m away from the position 2.5m away from the passenger | crew. In the present embodiment, virtual images of a video that warns an object (another vehicle or a pedestrian) that is a warning target to an occupant are displayed as a first virtual image 10A and a second virtual image 10B.

また、反射型偏光板6は、特定の第1の偏光方向を有する光については反射(非透過)するとともに、第1の偏光方向と異なる第2の偏光方向を有する光は透過させる性質を有する部材である。そして、本実施形態の反射型偏光板6では、第1の偏光方向を液晶ディスプレイ5から出力される光の偏光方向と同一方向に設計し、第2の偏光方向は第1の偏光方向に対してλ/2(180度)の位相差を有する偏光方向(即ち第1の偏光方向と直交する方向)に設計する。また、反射型偏光板6は、液晶ディスプレイ5と凹面鏡7とを結ぶ第1光路19及び第2光路20に沿って第1ミラー13及び第2ミラー14と凹面鏡7との間に配置される。そして、図3に示すように第1ミラー13及び第2ミラー14から第2方向で入射する第1光路19及び第2光路20に対して、凹面鏡7へ向かう第3方向に変更する光の反射手段として機能する。一方、凹面鏡7へと反射された光は後述のようにλ/4波長板15を2回通過することによって偏光方向が最終的に第2の偏光方向へと変更されるので、凹面鏡7から入射する第1光路19及び第2光路20に対しては光の透過手段として機能する。   The reflective polarizing plate 6 has a property of reflecting (non-transmitting) light having a specific first polarization direction and transmitting light having a second polarization direction different from the first polarization direction. It is a member. In the reflective polarizing plate 6 of this embodiment, the first polarization direction is designed to be the same as the polarization direction of the light output from the liquid crystal display 5, and the second polarization direction is relative to the first polarization direction. Thus, the polarization direction is designed to have a phase difference of λ / 2 (180 degrees) (that is, a direction orthogonal to the first polarization direction). The reflective polarizing plate 6 is disposed between the first mirror 13 and the second mirror 14 and the concave mirror 7 along the first optical path 19 and the second optical path 20 connecting the liquid crystal display 5 and the concave mirror 7. Then, as shown in FIG. 3, the reflection of the light that changes in the third direction toward the concave mirror 7 with respect to the first optical path 19 and the second optical path 20 incident in the second direction from the first mirror 13 and the second mirror 14. Functions as a means. On the other hand, since the light reflected to the concave mirror 7 passes through the λ / 4 wavelength plate 15 twice as will be described later, the polarization direction is finally changed to the second polarization direction. The first optical path 19 and the second optical path 20 function as light transmitting means.

一方、凹面鏡7は、液晶ディスプレイ5に表示された映像を拡大して反射させて乗員9に視認させることによって、乗員9の前方に映像の虚像を生成する投影鏡である。尚、凹面鏡7としては、球面凹面鏡や、非球面凹面鏡、若しくは投影映像の歪みを補正するための自由曲面鏡が用いられる。   On the other hand, the concave mirror 7 is a projection mirror that generates a virtual image of the image in front of the occupant 9 by enlarging and reflecting the image displayed on the liquid crystal display 5 and causing the occupant 9 to visually recognize the image. As the concave mirror 7, a spherical concave mirror, an aspheric concave mirror, or a free-form curved mirror for correcting distortion of a projected image is used.

また、図3に示すように凹面鏡7は、反射型偏光板6から第3方向で入射する光路を、反射型偏光板6を透過してユーザの目の位置へ向かう第4方向に変更する。そして、特に本実施形態では、液晶ディスプレイ5、第1ミラー13、第2ミラー14、反射型偏光板6及び凹面鏡7の位置や角度を、第3方向と第4方向とが逆方向となるように設計する。尚、「逆方向」とは、180度異なる方向のみに限られず、180度異なる方向を含む一定範囲の幅を持った方向とする。例えば175度や185度異なる方向についても逆方向とする。   Also, as shown in FIG. 3, the concave mirror 7 changes the optical path incident in the third direction from the reflective polarizing plate 6 to the fourth direction that passes through the reflective polarizing plate 6 and moves toward the user's eyes. In particular, in this embodiment, the positions and angles of the liquid crystal display 5, the first mirror 13, the second mirror 14, the reflective polarizing plate 6 and the concave mirror 7 are set so that the third direction and the fourth direction are opposite to each other. To design. The “reverse direction” is not limited to a direction different by 180 degrees, but a direction having a certain range of width including a direction different by 180 degrees. For example, the direction different from 175 degrees or 185 degrees is also set as the opposite direction.

その結果、虚像の品質を向上させることが可能となる。例えば、よりハッキリとした鮮やかな虚像を乗員9に視認させることが可能となる。更に、虚像の品質を向上させる虚像生成距離Lに幅を持たせることが可能となる。従って、本実施形態のように虚像生成距離Lの異なる複数の位置に虚像を視認させる場合において、特に大きな効果がある。   As a result, the quality of the virtual image can be improved. For example, it becomes possible to make the occupant 9 visually recognize a clearer and more vivid virtual image. Furthermore, it is possible to give a width to the virtual image generation distance L that improves the quality of the virtual image. Therefore, there is a particularly great effect when virtual images are visually recognized at a plurality of positions having different virtual image generation distances L as in the present embodiment.

また、λ/4波長板15は、通過する光の偏光方向に対してλ/4(90度)の位相差を与える平板形状を有する偏光素子である。本実施形態では、液晶ディスプレイ5と凹面鏡7とを結ぶ光路に沿って反射型偏光板6と凹面鏡7との間に、凹面鏡7とは別体に配置される。従って、図3に示すように、液晶ディスプレイ5から出力された光は、反射型偏光板6から凹面鏡7へと移動する間において先ずλ/4波長板15を通過する。そして、その後に凹面鏡7で反射されて反射型偏光板6へと移動する間においてλ/4波長板15を再度通過する。その結果、光の偏光方向に対してλ/4ずつ計λ/2(180度)の位相差を与える。従って、液晶ディスプレイ5から出力された段階では光の偏光方向が反射型偏光板6において反射対象(非透過対象)となる第1の偏光方向であったのが、λ/4波長板15を2回通過することによって最終的には反射型偏光板6において透過対象となる第2の偏光方向へと変位する。   The λ / 4 wavelength plate 15 is a polarizing element having a flat plate shape that gives a phase difference of λ / 4 (90 degrees) with respect to the polarization direction of light passing therethrough. In the present embodiment, the concave mirror 7 is disposed separately between the reflective polarizing plate 6 and the concave mirror 7 along the optical path connecting the liquid crystal display 5 and the concave mirror 7. Therefore, as shown in FIG. 3, the light output from the liquid crystal display 5 first passes through the λ / 4 wavelength plate 15 while moving from the reflective polarizing plate 6 to the concave mirror 7. Then, the light passes through the λ / 4 wavelength plate 15 again while being reflected by the concave mirror 7 and moved to the reflective polarizing plate 6. As a result, a phase difference of λ / 2 (180 degrees) is given in increments of λ / 4 with respect to the polarization direction of light. Accordingly, at the stage of output from the liquid crystal display 5, the light polarization direction is the first polarization direction that is a reflection target (non-transmission target) in the reflective polarizing plate 6. By passing through the number of times, the reflective polarizing plate 6 is finally displaced in the second polarization direction to be transmitted.

また、λ/4波長板15は、透過する第1光路19及び第2光路20に対して垂直となる角度で配置される。更に、反射型偏光板6から第2方向で透過する光と、凹面鏡7から第3方向で透過する光の全てを含むサイズで且つできる限り小さいサイズとする。また、λ/4波長板15は、液晶ディスプレイ5と反射型偏光板6とを結ぶ光路に重複しない範囲に配置される。   Further, the λ / 4 wavelength plate 15 is disposed at an angle that is perpendicular to the first optical path 19 and the second optical path 20 that are transmitted therethrough. Furthermore, the size includes all the light transmitted from the reflective polarizing plate 6 in the second direction and the light transmitted from the concave mirror 7 in the third direction, and the size is as small as possible. In addition, the λ / 4 wavelength plate 15 is disposed in a range that does not overlap the optical path connecting the liquid crystal display 5 and the reflective polarizing plate 6.

また、制御回路部16は、HUD1の全体の制御を行う電子制御ユニットである。ここで、図6は本実施形態に係るHUD1の構成を示したブロック図である。   The control circuit unit 16 is an electronic control unit that controls the entire HUD 1. Here, FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the HUD 1 according to the present embodiment.

図6に示すように制御回路部16は、演算装置及び制御装置としてのCPU31、並びにCPU31が各種の演算処理を行うにあたってワーキングメモリとして使用されるRAM32、制御用のプログラムのほか、後述の情報取得処理プログラム(図7参照)や虚像表示処理プログラム(図9参照)等が記録されたROM33、ROM33から読み出したプログラムを記憶するフラッシュメモリ34等の内部記憶装置を備えている。また、制御回路部16は、液晶ディスプレイ5と接続され、液晶ディスプレイ5の駆動制御を行う。   As shown in FIG. 6, the control circuit unit 16 includes a CPU 31 as an arithmetic device and a control device, a RAM 32 used as a working memory when the CPU 31 performs various arithmetic processes, a control program, and information acquisition described later. An internal storage device such as a ROM 33 storing a processing program (see FIG. 7), a virtual image display processing program (see FIG. 9), and the like, and a flash memory 34 for storing a program read from the ROM 33 is provided. The control circuit unit 16 is connected to the liquid crystal display 5 and controls driving of the liquid crystal display 5.

また、CAN(コントローラエリアネットワーク)インターフェース17は、車両内に設置された各種車載器や車両機器の制御装置間で多重通信を行う車載ネットワーク規格であるCANに対して、データの入出力を行うインターフェースである。そして、HUD1は、CANを介して、各種車載器や車両機器の制御装置(例えば、ナビゲーション装置48、AV装置49等)と相互通信可能に接続される。それによって、HUD1は、ナビゲーション装置48やAV装置49等から取得した情報を表示可能に構成する。   The CAN (controller area network) interface 17 is an interface for inputting / outputting data to / from CAN, which is a vehicle-mounted network standard that performs multiplex communication between various vehicle-mounted devices and vehicle equipment control devices installed in the vehicle. It is. The HUD 1 is connected to a control device (for example, the navigation device 48, the AV device 49, etc.) of various vehicle-mounted devices and vehicle equipment via the CAN so as to be able to communicate with each other. Thereby, the HUD 1 is configured to be able to display information acquired from the navigation device 48, the AV device 49, and the like.

また、ヒートシンク18は、液晶ディスプレイ5の背面側に配置され、液晶ディスプレイ5の光源から発生する熱を放熱する放熱部材である。ここで、ヒートシンク18は例えばアルミニウムや銅等から形成され、表面積が広くなるような形状(例えば剣山状や蛇腹状)に成型される。また、放熱効果をより高めるためにファンを設けても良い。また、ヒートシンク18は液晶ディスプレイ5の背面側、即ち第1ミラー13や第2ミラー14とは液晶ディスプレイ5を挟んで反対側に配置される。また、ヒートシンク18は液晶ディスプレイ5の液晶、第1ミラー13及び第2ミラー14よりも上方に位置する。従って、ヒートシンク18によって放熱された熱が液晶ディスプレイ5の液晶やその他の光学部材に与える悪影響を減少させることができる。   The heat sink 18 is a heat radiating member that is disposed on the back side of the liquid crystal display 5 and radiates heat generated from the light source of the liquid crystal display 5. Here, the heat sink 18 is made of, for example, aluminum, copper, or the like, and is formed into a shape (for example, a sword mountain shape or a bellows shape) having a large surface area. Further, a fan may be provided in order to enhance the heat dissipation effect. The heat sink 18 is disposed on the back side of the liquid crystal display 5, that is, on the opposite side of the liquid crystal display 5 with respect to the first mirror 13 and the second mirror 14. The heat sink 18 is positioned above the liquid crystal of the liquid crystal display 5, the first mirror 13, and the second mirror 14. Accordingly, it is possible to reduce the adverse effect of the heat radiated by the heat sink 18 on the liquid crystal of the liquid crystal display 5 and other optical members.

続いて、前記構成を有するHUD1においてCPU31が実行する情報取得処理プログラムについて図7に基づき説明する。図7は本実施形態に係る情報取得処理プログラムのフローチャートである。ここで、情報取得処理プログラムは車両のACC電源(accessory power supply)がONされた後に所定時間間隔で繰り返し実行され、虚像を表示する為に必要となる各種情報を取得するプログラムである。尚、以下の図7及び図9にフローチャートで示されるプログラムは、HUD1が備えているRAM32やROM33に記憶されており、CPU31により実行される。   Next, an information acquisition processing program executed by the CPU 31 in the HUD 1 having the above configuration will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a flowchart of the information acquisition processing program according to this embodiment. Here, the information acquisition processing program is a program that is repeatedly executed at predetermined time intervals after the ACC power supply (accessory power supply) of the vehicle is turned on, and acquires various information necessary for displaying a virtual image. 7 and 9 are stored in the RAM 32 and the ROM 33 provided in the HUD 1 and executed by the CPU 31.

先ず、情報取得処理プログラムではステップ(以下、Sと略記する)1において、CPU31は、車両の進行方向前方に車両の乗員に対して警告対象となる対象物(以下、警告対象物という)があるか否か判定する。ここで、警告対象物は例えば車両の乗員から所定距離以上(例えば50m以上)離れた位置にあって乗員からはっきりと視認することが難しい対象物、或いは車両の乗員の死角(例えば遮蔽物により遮蔽された位置)にあって乗員から一部しか視認できない対象物とする。また、『対象物』は、車両の乗員が走行するに際して注視すべき物とし、例えば、他車両、歩行者、2輪車等の障害物の他、標識、信号機等についても該当する。   First, in step (hereinafter abbreviated as S) 1 in the information acquisition processing program, the CPU 31 has a target object (hereinafter referred to as a warning target object) that is a warning target for the vehicle occupant in front of the traveling direction of the vehicle. It is determined whether or not. Here, the warning object is, for example, an object that is located at a predetermined distance or more (for example, 50 m or more) away from the vehicle occupant and is difficult to see clearly from the occupant, or a blind spot of the vehicle occupant (for example, shielded by a shield) The target object is only partially visible from the occupant. Further, the “object” is an object to be watched when a vehicle occupant travels. For example, in addition to obstacles such as other vehicles, pedestrians, and two-wheeled vehicles, signs, traffic lights, and the like also apply.

また、車両の進行方向前方にある警告対象物の有無は、例えばフロントカメラ11により撮像した撮像画像に対して画像処理を行うことによって検出しても良いし、ミリ波レーダ等のセンサを用いて検出しても良い。また、車車間通信や外部サーバとの通信によって取得しても良い。   Further, the presence or absence of a warning object ahead of the traveling direction of the vehicle may be detected, for example, by performing image processing on a captured image captured by the front camera 11 or using a sensor such as a millimeter wave radar. It may be detected. Moreover, you may acquire by communication with a vehicle-to-vehicle communication or an external server.

そして、車両の進行方向前方に警告対象物があると判定された場合(S1:YES)には、S2へと移行する。それに対して、車両の進行方向前方に警告対象物がないと判定された場合(S1:NO)には、当該情報取得処理プログラムを終了する。   And when it determines with there being a warning target object ahead of the advancing direction of a vehicle (S1: YES), it transfers to S2. On the other hand, when it is determined that there is no warning object ahead in the traveling direction of the vehicle (S1: NO), the information acquisition processing program is terminated.

S2においてCPU31は、車両の進行方向前方にあると判定された警告対象物の具体的な位置座標及び車両の乗員から警告対象物までの距離を取得する。尚、警告対象物の位置座標や距離は、例えばフロントカメラ11により撮像した撮像画像に対して画像処理を行うことによって取得しても良いし、ミリ波レーダ等のセンサを用いて取得しても良い。また、車車間通信や外部サーバとの通信によって取得しても良い。   In S <b> 2, the CPU 31 acquires the specific position coordinates of the warning object determined to be ahead of the traveling direction of the vehicle and the distance from the vehicle occupant to the warning object. The position coordinates and distance of the warning object may be acquired by performing image processing on a captured image captured by the front camera 11, for example, or may be acquired using a sensor such as a millimeter wave radar. good. Moreover, you may acquire by communication with a vehicle-to-vehicle communication or an external server.

次に、S3においてCPU31は、虚像を重畳させることとなる車両の進行方向前方の周辺環境の輝度分布を取得する。尚、周辺環境の輝度分布は、例えばフロントカメラ11により撮像した撮像画像から取得しても良いし、輝度センサ等のセンサを用いて取得しても良い。   Next, in S <b> 3, the CPU 31 acquires the luminance distribution of the surrounding environment ahead of the traveling direction of the vehicle on which the virtual image is to be superimposed. Note that the luminance distribution of the surrounding environment may be acquired from, for example, a captured image captured by the front camera 11 or may be acquired using a sensor such as a luminance sensor.

続いて、S4においてCPU31は、車内カメラ12の撮像画像に基づいて、乗員の視線開始点(目の位置)及び視線方向を検出する。車内カメラ12は前記したように車両のダッシュボードや天井に設置され、撮像方向を運転席に向けて設置されており、撮像画像には運転者の顔が含まれることとなる。尚、視線開始点や視線方向の検出方法としては、例えば角膜反射法により計測された瞳孔の中心位置やプルキニエ像を用いて検出する方法がある。それらの方法は既に公知の技術であるので、詳細は省略する。   Subsequently, in S4, the CPU 31 detects the sight line start point (eye position) and the sight line direction of the occupant based on the captured image of the in-vehicle camera 12. The in-vehicle camera 12 is installed on the dashboard or ceiling of the vehicle as described above, and is installed with the imaging direction facing the driver's seat, and the captured image includes the driver's face. As a method for detecting the line-of-sight start point and the line-of-sight direction, there is a method of detecting using the center position of the pupil or the Purkinje image measured by the corneal reflection method, for example. Since these methods are already known techniques, details are omitted.

その後、S5においてCPU31は、前記S2で取得した警告対象物の位置座標と前記S4で取得した乗員の視線開始点を結ぶ表示ラインを生成する。例えば、図8に示すように車両の乗員9の進行方向前方に警告対象物51があって、警告対象物51の位置座標が(x1,y1,z1)、乗員9の視線開始点(目の位置)が(x2,y2,z2)と検出されている場合には、(x1,y1,z1)と(x2,y2,z2)を結ぶ直線が表示ライン52として生成される。   Thereafter, in S5, the CPU 31 generates a display line connecting the position coordinates of the warning object acquired in S2 and the sight line start point of the occupant acquired in S4. For example, as shown in FIG. 8, there is a warning object 51 in front of the traveling direction of the occupant 9 of the vehicle, the position coordinates of the warning object 51 are (x1, y1, z1), and the sight line start point (eye When (position) is detected as (x2, y2, z2), a straight line connecting (x1, y1, z1) and (x2, y2, z2) is generated as the display line 52.

次に、S6においてCPU31は、車両に搭載された車速センサを介して、車両の現在車速を取得する。   Next, in S6, the CPU 31 obtains the current vehicle speed of the vehicle via a vehicle speed sensor mounted on the vehicle.

その後、S7においてCPU31は、前記S2〜S6において取得された各情報をフラッシュメモリ34等に格納する。格納した情報は後述の虚像表示処理プログラム(図9)において使用される。尚、上記S1〜S7の処理は車両のACC電源がオンされている間において所定間隔において実施され、前記S7では最新の取得した情報へと順次上書きされる。   Thereafter, in S7, the CPU 31 stores the information acquired in S2 to S6 in the flash memory 34 or the like. The stored information is used in a virtual image display processing program (FIG. 9) described later. The processes of S1 to S7 are performed at predetermined intervals while the ACC power supply of the vehicle is turned on, and the latest acquired information is sequentially overwritten in S7.

続いて、HUD1においてCPU31が実行する虚像表示処理プログラムについて図9に基づき説明する。図9は本実施形態に係る虚像表示処理プログラムのフローチャートである。ここで、虚像表示処理プログラムは車両のACC電源(accessory power supply)がONされた後に実行され、車両の乗員に警告対象となる対象物を視認させる為の虚像を表示するプログラムである。   Next, a virtual image display processing program executed by the CPU 31 in the HUD 1 will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a flowchart of the virtual image display processing program according to the present embodiment. Here, the virtual image display processing program is a program that is executed after an ACC power supply (accessory power supply) of the vehicle is turned on, and displays a virtual image for allowing a vehicle occupant to visually recognize an object to be warned.

先ず、虚像表示処理プログラムではS11において、CPU31は、車両の進行方向前方に車両の乗員に対して警告対象となる警告対象物があるか否か判定する。尚、詳細については前記S1と同様であるので説明は省略する。   First, in S <b> 11 in the virtual image display processing program, the CPU 31 determines whether or not there is a warning object that is a warning target for the vehicle occupant ahead of the traveling direction of the vehicle. The details are the same as in S1, and a description thereof will be omitted.

そして、車両の進行方向前方に警告対象物があると判定された場合(S11:YES)には、S12へと移行する。それに対して、車両の進行方向前方に警告対象物がないと判定された場合(S11:NO)には、警告対象物に対する虚像の表示を行うことなく当該虚像表示処理プログラムを終了する。   And when it determines with there being a warning target object ahead of the advancing direction of a vehicle (S11: YES), it transfers to S12. On the other hand, when it is determined that there is no warning object ahead in the traveling direction of the vehicle (S11: NO), the virtual image display processing program is terminated without displaying a virtual image on the warning object.

次に、S12においてCPU31は、本プログラムと並行して実施されている情報取得処理プログラム(図7)のS7においてフラッシュメモリ34に格納された最新の情報を読み出す。尚、読み出される情報としては、警告対象物の位置座標、車両の乗員から警告対象物までの距離、周辺環境の輝度分布、乗員の視線開始点(目の位置)及び視線方向、表示ライン等がある。   Next, in S12, the CPU 31 reads the latest information stored in the flash memory 34 in S7 of the information acquisition processing program (FIG. 7) executed in parallel with this program. The information to be read out includes the position coordinates of the warning object, the distance from the vehicle occupant to the warning object, the luminance distribution of the surrounding environment, the sight line start point (eye position) and direction of the occupant, the display line, and the like. is there.

続いて、S13においてCPU31は、前記S12で取得した各情報やフロントカメラ11により撮像した撮像画像に基づいて、車両の乗員が警告対象物を視認可能か否かを判定する。具体的には、面積比率で警告対象物の50%以上が乗員から視認できる状況であれば、警告対象物を視認可能と判定する。尚、面積比率で警告対象物の50%以上が乗員から視認できる状況であっても、警告対象物が車両の乗員から所定距離以上(例えば50m以上)離れた位置にある場合には、乗員から警告対象物がはっきりと視認することが難しいので、警告対象物を視認可能にないと判定しても良い。   Subsequently, in S13, the CPU 31 determines whether or not the vehicle occupant can visually recognize the warning object based on the information acquired in S12 and the captured image captured by the front camera 11. Specifically, if the area ratio allows 50% or more of the warning object to be visually recognized by the occupant, it is determined that the warning object is visible. Even if 50% or more of the warning object is visible from the occupant by area ratio, if the warning object is located at a predetermined distance or more (for example, 50 m or more) from the occupant of the vehicle, Since it is difficult to visually recognize the warning object clearly, it may be determined that the warning object is not visible.

そして、車両の乗員が警告対象物を視認可能であると判定された場合(S13:YES)には、S20へと移行する。それに対して、車両の乗員が警告対象物を視認可能にないと判定された場合(S13:NO)には、S14へと移行する。   And when it determines with the passenger | crew of a vehicle being able to visually recognize a warning target object (S13: YES), it transfers to S20. On the other hand, when it is determined that the vehicle occupant cannot visually recognize the warning object (S13: NO), the process proceeds to S14.

S14においてCPU31は、虚像を表示する為の各種設定を行う。具体的には、液晶ディスプレイ5への映像の表示位置、映像の表示輝度、映像のサイズを設定する。先ず、映像の表示位置は、第2領域22(図4)内であって、表示ライン上に重複する位置に虚像を生成する為の位置とする。また、映像の表示輝度は、虚像を重畳する周辺環境の輝度よりも高い輝度とする。また、映像のサイズは、少なくとも警告対象物の全体を覆うサイズとする。   In S14, the CPU 31 performs various settings for displaying a virtual image. Specifically, the display position of the video on the liquid crystal display 5, the display brightness of the video, and the size of the video are set. First, the display position of the video is a position for generating a virtual image at a position overlapping the display line in the second region 22 (FIG. 4). The display brightness of the video is higher than the brightness of the surrounding environment where the virtual image is superimposed. The size of the video is at least a size that covers the entire warning object.

その後、S15においてCPU31は、前記S14の設定に基づいて液晶ディスプレイ5の第2領域22に虚像を生成する為の映像を出力する。例えば、警告対象物であることを示すアイコンの映像を出力する構成とする。尚、第2領域22に表示された映像の虚像である第2虚像10Bは、前述したように車両の乗員の近傍である2.5m離れた位置に視認される(図5参照)。   Thereafter, in S15, the CPU 31 outputs an image for generating a virtual image in the second region 22 of the liquid crystal display 5 based on the setting in S14. For example, an icon image indicating that the object is a warning object is output. In addition, the 2nd virtual image 10B which is a virtual image of the image | video displayed on the 2nd area | region 22 is visually recognized in the position 2.5 m away which is the vicinity of the passenger | crew of a vehicle as mentioned above (refer FIG. 5).

その結果、図10に示すように車両の進行方向前方にある警告対象物51の全体に重畳する第2虚像10Bが、車両の乗員から2.5m離れた位置に視認されることとなる。尚、第2虚像10Bが表示される位置は車両の乗員と警告対象物の間、即ち警告対象物よりも車両の乗員側となる。第2領域22への映像の出力は、後述のS22で第1領域21への映像の出力が行われるまで継続して行われる。   As a result, as shown in FIG. 10, the second virtual image 10B superimposed on the entire warning object 51 in the forward direction of the vehicle is visually recognized at a position 2.5 m away from the vehicle occupant. The position where the second virtual image 10B is displayed is between the vehicle occupant and the warning object, that is, closer to the vehicle occupant side than the warning object. The video output to the second area 22 is continuously performed until the video output to the first area 21 is performed in S22 described later.

続いて、S16においてCPU31は、車両の乗員の視線が表示ラインに接近しているか否か、即ち車両の乗員の視線が警告対象物の周辺に位置しているか否か判定される。尚、表示ラインは前述したように警告対象物の位置座標と乗員の視線開始点を結ぶラインである(図8)。従って、前記S12で取得した最新の乗員の視線方向が表示ラインと所定角度差(例えば±3度)以内である場合に、車両の乗員の視線が表示ラインに接近していると判定される。   Subsequently, in S16, the CPU 31 determines whether or not the line of sight of the vehicle occupant is approaching the display line, that is, whether or not the line of sight of the vehicle occupant is positioned around the warning object. As described above, the display line is a line connecting the position coordinates of the warning object and the sight line start point of the occupant (FIG. 8). Accordingly, when the latest sight line direction of the occupant acquired in S12 is within a predetermined angle difference (for example, ± 3 degrees) from the display line, it is determined that the sight line of the vehicle occupant is approaching the display line.

そして、車両の乗員の視線が表示ラインに接近している、即ち車両の乗員の視線が警告対象物の周辺に位置していると判定された場合(S16:YES)には、S20へと移行する。それに対して、車両の乗員の視線が表示ラインに接近していない、即ち車両の乗員の視線が警告対象物の周辺に位置していないと判定された場合(S16:NO)には、S17へと移行する。   If it is determined that the line of sight of the vehicle occupant is close to the display line, that is, the line of sight of the vehicle occupant is located around the warning object (S16: YES), the process proceeds to S20. To do. On the other hand, when it is determined that the line of sight of the vehicle occupant is not close to the display line, that is, the line of sight of the vehicle occupant is not located around the warning object (S16: NO), the process proceeds to S17. And migrate.

S17においてCPU31は、車両(即ち車両の乗員)から警告対象物までの距離が閾値以下であるか否か判定される。尚、閾値は緊急停止制御無しに車両が停止できる最短の停止距離とし、前記S12で取得した車両の現在車速に基づいて算出される。   In S17, the CPU 31 determines whether or not the distance from the vehicle (that is, the vehicle occupant) to the warning object is equal to or less than a threshold value. The threshold value is the shortest stop distance at which the vehicle can stop without emergency stop control, and is calculated based on the current vehicle speed of the vehicle acquired in S12.

そして、車両から警告対象物までの距離が閾値以下であると判定された場合(S17:YES)には、警告対象物への警告に緊急を要すると判定してS20へと移行する。それに対して、車両から警告対象物までの距離が閾値より長いと判定された場合(S17:NO)には、警告対象物への警告に現時点では緊急を要していないと判定してS18へと移行する。   If it is determined that the distance from the vehicle to the warning object is equal to or smaller than the threshold value (S17: YES), it is determined that the warning to the warning object is urgent, and the process proceeds to S20. On the other hand, if it is determined that the distance from the vehicle to the warning object is longer than the threshold (S17: NO), it is determined that the warning to the warning object is not urgent at the present time, and the process proceeds to S18. And migrate.

S18においてCPU31は、前記S15で液晶ディスプレイ5の第2領域22に表示された映像を点滅表示する。その結果、車両の乗員に視認される第2虚像10Bも点滅表示されることとなり、車両の乗員の視線を第2虚像10Bの方向へと誘導し易くすることが可能となる。   In S18, the CPU 31 blinks and displays the image displayed in the second area 22 of the liquid crystal display 5 in S15. As a result, the second virtual image 10B visually recognized by the vehicle occupant is also displayed in a blinking manner, and it is possible to easily guide the line of sight of the vehicle occupant toward the second virtual image 10B.

その後、S19においてCPU31は、本プログラムと並行して実施されている情報取得処理プログラム(図7)のS7においてフラッシュメモリ34に格納された最新の情報を新たに読み出す。尚、読み出される情報としては、警告対象物の位置座標、車両の乗員から警告対象物までの距離、周辺環境の輝度分布、乗員の視線開始点(目の位置)及び視線方向、表示ライン等がある。その後、S14へと移行する。   Thereafter, in S19, the CPU 31 newly reads out the latest information stored in the flash memory 34 in S7 of the information acquisition processing program (FIG. 7) executed in parallel with this program. The information to be read out includes the position coordinates of the warning object, the distance from the vehicle occupant to the warning object, the luminance distribution of the surrounding environment, the sight line start point (eye position) and direction of the occupant, the display line, and the like. is there. Thereafter, the process proceeds to S14.

一方、S20においてCPU31は、警告対象物が存在することを報知する警告音を車両内のスピーカから出力する。それによって、車両の乗員が警告対象物に気付いていない場合であっても、警告対象物に気付かせることが可能となる。   On the other hand, in S20, the CPU 31 outputs a warning sound for notifying that there is a warning object from a speaker in the vehicle. As a result, even if the vehicle occupant is not aware of the warning object, the warning object can be noticed.

次に、S21においてCPU31は、虚像を表示する為の各種設定を行う。具体的には、液晶ディスプレイ5への映像の表示位置、映像の表示輝度、映像のサイズを設定する。先ず、映像の表示位置は、第1領域21(図4)内であって、表示ライン上に重複する位置に虚像を生成する為の位置とする。また、映像の表示輝度は、前記S14で設定された輝度よりも暗い輝度とし、虚像を重畳する周辺環境の輝度と同程度の輝度とする。また、映像のサイズは、前記S14で設定されたサイズよりも小さいサイズとし、警告対象物の一部のみを覆うサイズとする。   Next, in S21, the CPU 31 performs various settings for displaying a virtual image. Specifically, the display position of the video on the liquid crystal display 5, the display brightness of the video, and the size of the video are set. First, the display position of the video is a position for generating a virtual image at a position overlapping the display line in the first region 21 (FIG. 4). Further, the display brightness of the video is darker than the brightness set in S14, and is about the same as the brightness of the surrounding environment where the virtual image is superimposed. The size of the video is smaller than the size set in S14 and covers only a part of the warning object.

その後、S22においてCPU31は、前記S21の設定に基づいて液晶ディスプレイ5の第1領域21に虚像を生成する為の映像を出力する。尚、出力する映像の内容はS15で表示された映像と同一の映像であっても良いし、異なる映像としても良い。例えば、前記S15では黄色のアイコンの映像を出力し、S22では赤いアイコンの映像を出力しても良い。また、前記S15において液晶ディスプレイ5の第2領域22に映像を表示していた場合には、第1領域21への映像の出力に伴って第2領域22の映像は消去する。尚、第2領域22から第1領域21へと映像の出力を切り替えるタイミングは、前記S16やS17でYESと判定された直後であっても良いし、前記S16やS17でYESと判定されてから所定時間経過した後であっても良い。尚、第1領域21に表示された映像の虚像である第1虚像10Aは、前述したように車両の乗員の遠方である20m離れた位置に視認される(図5参照)。   Thereafter, in S22, the CPU 31 outputs a video for generating a virtual image in the first region 21 of the liquid crystal display 5 based on the setting in S21. The content of the video to be output may be the same video as the video displayed in S15 or may be a different video. For example, a yellow icon image may be output in S15, and a red icon image may be output in S22. If the video is displayed on the second area 22 of the liquid crystal display 5 in S15, the video on the second area 22 is erased as the video is output to the first area 21. Note that the timing for switching the video output from the second area 22 to the first area 21 may be immediately after YES is determined in S16 or S17, or after YES is determined in S16 or S17. It may be after a predetermined time has elapsed. The first virtual image 10A, which is a virtual image of the image displayed in the first region 21, is visually recognized at a position 20 m away from the vehicle occupant as described above (see FIG. 5).

その結果、図11に示すように車両の進行方向前方にある警告対象物51の一部のみに重畳する第1虚像10Aが、車両の乗員から20m離れた位置に視認されることとなる。そして、本実施形態では図10に示す第2虚像10Bから図11に示す第1虚像10Aへと切り替えて表示することによって、車両の乗員と警告対象物とを結ぶ表示ラインに沿って警告対象物の方向へと虚像の位置を移動する案内を行うことが可能となる。その結果、ユーザの視線を虚像によって警告対象物へと誘導することが可能となる。それによって、警告対象物をユーザに確実に視認させることが可能となる。第1領域21への映像の出力は、基本的に警告対象物がその後に車両の前方から消失するまで行われる。   As a result, as shown in FIG. 11, the first virtual image 10 </ b> A superimposed on only a part of the warning object 51 in the forward direction of the vehicle is visually recognized at a position 20 m away from the vehicle occupant. In this embodiment, by switching from the second virtual image 10B shown in FIG. 10 to the first virtual image 10A shown in FIG. 11, the warning object is displayed along the display line connecting the vehicle occupant and the warning object. It is possible to perform guidance for moving the position of the virtual image in the direction of. As a result, it becomes possible to guide the user's line of sight to the warning object by a virtual image. Thereby, it is possible to make the user visually recognize the warning object. Video output to the first area 21 is basically performed until the warning object disappears from the front of the vehicle thereafter.

また、本実施形態では図10に示す第2虚像10Bでは警告対象物51の全体に重畳して虚像を表示しているが、図11に示す第1虚像10Aでは警告対象物51の一部のみに重畳して虚像を表示する。その結果、車両の乗員の視線が警告対象物51の周辺に無い状況では、できる限り虚像を大きいサイズで表示することによって、乗員の視線を警告対象物51の周辺に導き易くすることが可能となる。一方で、乗員の視線が警告対象物51の周辺に位置した後には虚像のサイズをできる限り小さくすることにより、虚像によって警告対象物51の視認が阻害されることなく、確実に警告対象物51を視認させることが可能となる。   In the present embodiment, the second virtual image 10B shown in FIG. 10 displays a virtual image superimposed on the entire warning target object 51, but the first virtual image 10A shown in FIG. 11 shows only a part of the warning target object 51. A virtual image is displayed superimposed on. As a result, in a situation where the line of sight of the vehicle occupant is not in the vicinity of the warning object 51, it is possible to easily guide the line of sight of the passenger to the vicinity of the warning object 51 by displaying the virtual image as large as possible. Become. On the other hand, after the occupant's line of sight is positioned around the warning object 51, the size of the virtual image is reduced as much as possible, so that the visual recognition of the warning object 51 is not hindered by the virtual image, and the warning object 51 is reliably obtained. Can be visually recognized.

更に、本実施形態では図10に示す第2虚像10Bでは周辺環境よりも高い輝度で虚像を表示しているが、図11に示す第1虚像10Aでは周辺環境と同程度の輝度で虚像を表示する。その結果、車両の乗員の視線が警告対象物51の周辺に無い状況では、できる限り高い輝度で虚像を表示することによって、乗員の視線を警告対象物51の周辺に導き易くすることが可能となる。一方で、乗員の視線が警告対象物51の周辺に位置した後には虚像の輝度を周辺環境に近づけることにより、虚像によって警告対象物51の視認が阻害されることなく、確実に警告対象物51を視認させることが可能となる。   Furthermore, in the present embodiment, the second virtual image 10B shown in FIG. 10 displays a virtual image with higher brightness than the surrounding environment, but the first virtual image 10A shown in FIG. 11 displays a virtual image with the same brightness as the surrounding environment. To do. As a result, in a situation where the line of sight of the vehicle occupant is not in the vicinity of the warning object 51, it is possible to easily guide the line of sight of the occupant to the vicinity of the warning object 51 by displaying a virtual image with the highest possible brightness. Become. On the other hand, after the occupant's line of sight is positioned in the vicinity of the warning object 51, the brightness of the virtual image is brought close to the surrounding environment, so that the visual recognition of the warning object 51 is not hindered by the virtual image, and the warning object 51 is reliably made. Can be visually recognized.

尚、液晶ディスプレイ5には、上記警告対象物に対する警告の映像に加えて、車両2に関する情報や乗員9の運転の支援の為に用いられるその他の情報についても表示しても良い。例えばナビゲーション装置48で設定された案内経路(走行予定経路)や案内経路に基づく案内情報(車両の進行方向を示す矢印等)、現在車速、案内標識、地図画像、交通情報、ニュース、天気予報、時刻、接続されたスマートフォンの画面、テレビ画面等がある。   The liquid crystal display 5 may display information related to the vehicle 2 and other information used for assisting driving of the occupant 9 in addition to the warning image for the warning object. For example, a guide route (scheduled travel route) set by the navigation device 48, guide information based on the guide route (such as an arrow indicating the traveling direction of the vehicle), current vehicle speed, guide sign, map image, traffic information, news, weather forecast, There are time, connected smartphone screen, TV screen and so on.

以上詳細に説明した通り、本実施形態に係るHUD1によれば、車両の乗員に対して警告対象となる警告対象物がある場合に、乗員から警告対象物の間であって、警告対象物の少なくとも一部と重畳して乗員に視認される位置に虚像を表示し(S15)、その後に乗員の視線が警告対象物の周辺に位置した場合には、乗員と警告対象物とを結ぶ方向に沿って警告対象物の方向へと虚像の位置を移動する(S21、S22)ので、車両の乗員の視線が警告対象物から離れた位置にある場合であっても、乗員の視線に応じて虚像の位置を移動させることによって、乗員の視線を虚像によって警告対象物へと誘導することが可能となる。それによって、警告対象物を乗員に確実に視認させることが可能となる。   As described above in detail, according to the HUD 1 according to the present embodiment, when there is a warning object to be a warning target for the vehicle occupant, the warning object A virtual image is displayed at a position that is superposed on at least a part and visually recognized by the occupant (S15). After that, when the sight line of the occupant is positioned around the warning object, the virtual image is displayed in a direction connecting the occupant and the warning object. Accordingly, the position of the virtual image is moved in the direction of the warning object (S21, S22), so that even if the vehicle occupant's line of sight is away from the warning object, the virtual image depends on the occupant's line of sight. It is possible to guide the occupant's line of sight to the warning object by a virtual image. As a result, it is possible to make the occupant visually recognize the warning object.

尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることは勿論である。
例えば、本実施形態ではHUD1によって車両2のフロントウィンドウ8の前方に虚像を生成する構成としているが、フロントウィンドウ8以外のウィンドウの前方に虚像を生成する構成としても良い。また、HUD1により映像を反射させる対象はフロントウィンドウ8自身ではなくフロントウィンドウ8の周辺に設置されたバイザー(コンバイナー)であっても良い。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various improvements and modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
For example, in the present embodiment, the virtual image is generated in front of the front window 8 of the vehicle 2 by the HUD 1, but the virtual image may be generated in front of a window other than the front window 8. Further, the object to be reflected by the HUD 1 may be a visor (combiner) installed around the front window 8 instead of the front window 8 itself.

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

また、本実施形態では液晶ディスプレイ5に対する映像の表示位置を第2領域22から第1領域21へと切り替える(即ち、液晶ディスプレイ5と乗員とを結ぶ光路の光路長を第1光路長から第1光路長よりも長い第2光路長へと切り替える)ことによって、警告対象物の方向へと虚像の位置を移動させる構成としているが、液晶ディスプレイ5と乗員とを結ぶ光路の光路長を徐々に長くすることによって、警告対象物の方向へと虚像の位置を移動させる構成としても良い。例えば、液晶ディスプレイ5や光路を折り返すミラーの位置をモータ等の駆動源を用いて移動可能に構成し、液晶ディスプレイ5やミラーを移動することによって光路長を徐々に変更する構成が実現可能である。また、光路長を徐々に長くするのに伴って、液晶ディスプレイ5に表示する映像の表示サイズを徐々に小さく変更し、輝度は周辺環境に近づくように徐々に下げる制御を行うのが望ましい。   In the present embodiment, the display position of the image on the liquid crystal display 5 is switched from the second area 22 to the first area 21 (that is, the optical path length connecting the liquid crystal display 5 and the occupant is changed from the first optical path length to the first optical path length. The position of the virtual image is moved in the direction of the warning object by switching to the second optical path length that is longer than the optical path length), but the optical path length of the optical path connecting the liquid crystal display 5 and the occupant is gradually increased. By doing so, it is good also as a structure which moves the position of a virtual image to the direction of a warning target object. For example, it is possible to realize a configuration in which the position of the mirror that turns the liquid crystal display 5 or the optical path is movable using a driving source such as a motor, and the optical path length is gradually changed by moving the liquid crystal display 5 or the mirror. . As the optical path length is gradually increased, it is desirable that the display size of the image displayed on the liquid crystal display 5 is gradually changed to be controlled so that the luminance is gradually lowered so as to approach the surrounding environment.

また、本実施形態では虚像を表示する位置を車両の乗員から2.5m離れた位置から20m離れた位置へと移動させることとしているが、乗員と警告対象物とを結ぶ方向に沿って警告対象物の方向へと虚像が移動するのであれば、虚像を表示する位置は適宜変更可能である。例えば乗員から2.5m離れた位置から40m離れた位置へと移動させても良い。   In this embodiment, the virtual image display position is moved from a position 2.5 m away from the vehicle occupant to a position 20 m away, but the warning object is moved along the direction connecting the occupant and the warning object. If the virtual image moves in the direction of the object, the position where the virtual image is displayed can be changed as appropriate. For example, it may be moved from a position 2.5 m away from the passenger to a position 40 m away.

また、本実施形態では、警告対象物を車両の乗員の死角(例えば遮蔽物により遮蔽された位置)にあって乗員から一部しか視認できない対象物としているが、乗員から全く視認できない対象物や、全体を視認できても他の理由(例えば逆光等)により視認し難い対象物についても警告対象物に含めても良い。   In the present embodiment, the warning object is an object that is in the blind spot of the vehicle occupant (for example, a position shielded by the shielding object) and is only partially visible by the occupant. Even if the entire object can be visually recognized, an object that is difficult to visually recognize due to other reasons (for example, backlight) may be included in the warning object.

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

例えば、第1の構成は以下のとおりである。
映像表示面(5)に表示された映像をユーザに視認させることによって前記映像の虚像をユーザに視認させる虚像表示装置(1)であって、ユーザ(9)に対して警告対象となる対象物(51)の位置を取得する位置取得手段(31)と、ユーザから前記対象物の間であって、前記対象物の少なくとも一部と重畳してユーザに視認される位置に虚像を表示する虚像表示手段(31)と、ユーザの視線を検出する視線検出手段(31)と、前記虚像表示手段により虚像が表示された後であって、ユーザの視線が前記対象物の周辺に位置した場合に、ユーザと前記対象物とを結ぶ方向に沿って前記対象物の方向へと前記虚像の位置を移動する虚像位置変更手段(31)と、を有する。
上記構成を有する虚像表示装置によれば、ユーザの視線が警告対象となる対象物から離れた位置にある場合であっても、ユーザの視線に応じて虚像の位置を移動させることによって、ユーザの視線を虚像によって警告対象となる対象物へと誘導することが可能となる。それによって、警告対象となる対象物をユーザに確実に視認させることが可能となる。
For example, the first configuration is as follows.
A virtual image display device (1) that allows a user to visually recognize a virtual image of the video by allowing the user to visually recognize the video displayed on the video display surface (5), and an object to be a warning target for the user (9) A position acquisition means (31) for acquiring the position of (51), and a virtual image that displays a virtual image at a position that is between the target object and a user and is visually recognized by the user by overlapping at least a part of the target object. After the virtual image is displayed by the display means (31), the visual line detection means (31) for detecting the visual line of the user, and the virtual image display means, and when the visual line of the user is positioned around the object And virtual image position changing means (31) for moving the position of the virtual image in the direction of the target object along the direction connecting the user and the target object.
According to the virtual image display device having the above configuration, even if the user's line of sight is in a position away from the target object to be warned, by moving the position of the virtual image according to the user's line of sight, It is possible to guide the line of sight to a target object to be warned by a virtual image. Thereby, it becomes possible to make the user visually recognize the target object to be warned.

また、第2の構成は以下のとおりである。
前記位置取得手段(31)は、ユーザ(9)から所定距離以上離れた位置にある対象物又はユーザの死角にある対象物の位置を、ユーザに対して警告対象となる対象物の位置として取得する。
上記構成を有する虚像表示装置によれば、ユーザから遠方にあったり遮蔽物に遮蔽されるなどの理由でユーザが視認することが困難な対象物がある場合において、最終的に対象物をユーザに確実に視認させることが可能となる。
The second configuration is as follows.
The position acquisition means (31) acquires the position of an object that is at a predetermined distance or more away from the user (9) or the position of the object in the blind spot of the user as the position of the object that is a warning target for the user. To do.
According to the virtual image display device having the above-described configuration, when there is an object that is difficult for the user to visually recognize due to being far away from the user or being shielded by the shielding object, the object is finally given to the user. It becomes possible to make it visible reliably.

また、第3の構成は以下のとおりである。
前記虚像位置変更手段(31)は、前記映像表示面(5)とユーザ(9)とを結ぶ光路の光路長を第1光路長から第1光路長よりも長い第2光路長へと切り替えることによって、前記対象物(51)の方向へと前記虚像の位置を移動する。
上記構成を有する虚像表示装置によれば、虚像の表示位置をユーザの近傍から遠方へと切り替えることによって、ユーザの視線を虚像によって警告対象となる対象物へと誘導することが可能となる。
The third configuration is as follows.
The virtual image position changing means (31) switches the optical path length of the optical path connecting the video display surface (5) and the user (9) from the first optical path length to the second optical path length longer than the first optical path length. To move the position of the virtual image in the direction of the object (51).
According to the virtual image display device having the above-described configuration, it is possible to guide the user's line of sight to the target object to be warned by the virtual image by switching the display position of the virtual image from the vicinity of the user to the distance.

また、第4の構成は以下のとおりである。
前記虚像位置変更手段(31)は、前記映像表示面(5)とユーザ(9)とを結ぶ光路の光路長を徐々に長くすることによって、前記対象物(51)の方向へと前記虚像の位置を移動する。
上記構成を有する虚像表示装置によれば、虚像の表示位置をユーザの近傍から遠方へと徐々に移動することによって、ユーザの視線を虚像によって警告対象となる対象物へと誘導することが可能となる。
The fourth configuration is as follows.
The virtual image position changing means (31) gradually increases the optical path length of the optical path connecting the video display surface (5) and the user (9), thereby moving the virtual image in the direction of the object (51). Move position.
According to the virtual image display device having the above configuration, by gradually moving the display position of the virtual image from the vicinity of the user to the distance, it is possible to guide the user's line of sight to the target object to be warned by the virtual image. Become.

また、第5の構成は以下のとおりである。
ユーザ(9)から前記対象物(51)までの距離を取得する距離取得手段(31)を有し、前記虚像位置変更手段(31)は、ユーザの視線が前記対象物の周辺に位置する前であっても、ユーザから前記対象物までの距離が閾値以下となった場合には、前記対象物の方向へと前記虚像の位置を移動する。
上記構成を有する虚像表示装置によれば、警告対象物への警告が緊急性を有する場合においては、迅速にユーザの視線を警告対象となる対象物へと誘導することが可能となる。
The fifth configuration is as follows.
It has a distance acquisition means (31) which acquires the distance from the user (9) to the object (51), and the virtual image position changing means (31) is a function of the user's line of sight before the object is positioned around the object. Even so, when the distance from the user to the object becomes equal to or less than the threshold value, the position of the virtual image is moved in the direction of the object.
According to the virtual image display device having the above-described configuration, when the warning to the warning target object is urgent, it is possible to promptly guide the user's line of sight to the target object to be the warning target.

また、第6の構成は以下のとおりである。
前記虚像位置変更手段(31)によって前記虚像の位置を移動するのに伴って、ユーザに視認される前記虚像のサイズを小さく変更するサイズ変更手段(31)を有する。
上記構成を有する虚像表示装置によれば、ユーザの視線が対象物の周辺に位置した後には虚像のサイズを小さくすることにより、虚像によって対象物の視認が阻害されることなく、確実に対象物を視認させることが可能となる。
The sixth configuration is as follows.
As the virtual image position changing unit (31) moves the position of the virtual image, the virtual image position changing unit (31) includes a size changing unit (31) that changes the size of the virtual image visually recognized by the user.
According to the virtual image display device having the above configuration, the size of the virtual image is reduced after the user's line of sight is positioned around the target, so that the visual recognition of the target is not hindered by the virtual image. Can be visually recognized.

また、第7の構成は以下のとおりである。
前記虚像表示手段(31)は、前記対象物(51)の全体に重畳してユーザに視認される初期サイズで前記虚像を表示し、前記サイズ変更手段(31)は、前記虚像のサイズを前記初期サイズから前記対象物の一部のみに重畳してユーザに視認されるサイズへと変更する。
上記構成を有する虚像表示装置によれば、ユーザの視線が対象物の周辺に無い状況では、できる限り虚像を大きいサイズで表示することによって、ユーザの視線を対象物の周辺に導き易くすることが可能となる。一方で、ユーザの視線が対象物の周辺に位置した後には虚像のサイズをできる限り小さくすることにより、虚像によって対象物の視認が阻害されることなく、確実に対象物を視認させることが可能となる。
The seventh configuration is as follows.
The virtual image display means (31) displays the virtual image with an initial size that is superimposed on the entire object (51) and is visually recognized by the user, and the size changing means (31) displays the size of the virtual image as the size of the virtual image. The initial size is superposed on only a part of the object and changed to a size visually recognized by the user.
According to the virtual image display device having the above configuration, in a situation where the user's line of sight is not in the vicinity of the object, the user's line of sight can be easily guided to the periphery of the object by displaying the virtual image as large as possible. It becomes possible. On the other hand, after the user's line of sight is located around the object, it is possible to make the object surely visible without reducing the size of the virtual image as much as possible, thereby preventing the object from being visually recognized by the virtual image. It becomes.

また、第8の構成は以下のとおりである。
前記虚像が重畳する周辺環境の輝度を取得する輝度取得手段(31)を有し、前記虚像表示手段(31)は、前記周辺環境の輝度よりも高い初期輝度で前記虚像を表示し、前記虚像位置変更手段によって前記虚像の位置を移動するのに伴って、前記虚像の輝度を前記初期輝度から前記周辺環境の輝度に近づける輝度変更手段(31)を有する。
上記構成を有する虚像表示装置によれば、ユーザの視線が対象物の周辺に無い状況では、周辺環境よりも高い輝度で虚像を表示することによって、ユーザの視線を対象物の周辺に導き易くすることが可能となる。一方で、ユーザの視線が対象物の周辺に位置した後には虚像の輝度を周辺環境に近づけることにより、虚像によって対象物の視認が阻害されることなく、確実に対象物を視認させることが可能となる。
The eighth configuration is as follows.
Luminance acquisition means (31) for acquiring the brightness of the surrounding environment on which the virtual image is superimposed, the virtual image display means (31) displays the virtual image with an initial brightness higher than the brightness of the surrounding environment, and the virtual image In accordance with the movement of the position of the virtual image by the position changing means, there is provided a luminance changing means (31) for bringing the brightness of the virtual image closer to the brightness of the surrounding environment from the initial brightness.
According to the virtual image display device having the above configuration, in a situation where the user's line of sight is not in the vicinity of the target object, the user's line of sight can be easily guided to the periphery of the target object by displaying the virtual image with higher brightness than the surrounding environment. It becomes possible. On the other hand, after the user's line of sight is located in the vicinity of the target object, the virtual image brightness is brought close to the surrounding environment, so that the target object can be surely viewed without being obstructed by the virtual image. It becomes.

1 ヘッドアップディスプレイ装置
2 車両
3 ダッシュボード
5 液晶ディスプレイ
6 反射型偏光板
7 凹面鏡
8 フロントウィンドウ
9 乗員
10A 第1虚像
10B 第2虚像
11 フロントカメラ
12 車内カメラ
13 第1ミラー
14 第2ミラー
19 第1光路
20 第2光路
31 CPU
32 RAM
33 ROM
34 フラッシュメモリ
51 警告対象物
52 表示ライン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Head up display apparatus 2 Vehicle 3 Dashboard 5 Liquid crystal display 6 Reflective polarizing plate 7 Concave mirror 8 Front window 9 Crew 10A 1st virtual image 10B 2nd virtual image 11 Front camera 12 Car camera 13 1st mirror 14 2nd mirror 19 1st Optical path 20 Second optical path 31 CPU
32 RAM
33 ROM
34 Flash memory 51 Warning object 52 Display line

Claims (8)

映像表示面に表示された映像をユーザに視認させることによって前記映像の虚像をユーザに視認させる虚像表示装置であって、
ユーザに対して警告対象となる対象物の位置を取得する位置取得手段と、
ユーザから前記対象物の間であって、前記対象物の少なくとも一部と重畳してユーザに視認される位置に虚像を表示する虚像表示手段と、
ユーザの視線を検出する視線検出手段と、
前記虚像表示手段により虚像が表示された後であって、ユーザの視線が前記対象物の周辺に位置した場合に、ユーザと前記対象物とを結ぶ方向に沿って前記対象物の方向へと前記虚像の位置を移動する虚像位置変更手段と、を有する虚像表示装置。
A virtual image display device that allows a user to visually recognize a virtual image of the video by allowing a user to visually recognize a video displayed on a video display surface,
Position acquisition means for acquiring the position of the object to be warned to the user;
A virtual image display means for displaying a virtual image at a position that is visible between the user and the object, and is superimposed on at least a part of the object;
Gaze detection means for detecting the gaze of the user;
After the virtual image is displayed by the virtual image display means, and when the user's line of sight is located around the object, the direction of the object along the direction connecting the user and the object A virtual image display device comprising: virtual image position changing means for moving the position of the virtual image.
前記位置取得手段は、ユーザから所定距離以上離れた位置にある対象物又はユーザの死角にある対象物の位置を、ユーザに対して警告対象となる対象物の位置として取得する請求項1に記載の虚像表示装置。   The said position acquisition means acquires the position of the target object which exists in the position more than predetermined distance from the user, or the target object in a user's blind spot as a position of the target object used as a warning object with respect to a user. Virtual image display device. 前記虚像位置変更手段は、前記映像表示面とユーザとを結ぶ光路の光路長を第1光路長から第1光路長よりも長い第2光路長へと切り替えることによって、前記対象物の方向へと前記虚像の位置を移動する請求項1又は請求項2に記載の虚像表示装置。   The virtual image position changing means switches the optical path length of the optical path connecting the video display surface and the user from the first optical path length to the second optical path length longer than the first optical path length, thereby moving in the direction of the object. The virtual image display device according to claim 1, wherein a position of the virtual image is moved. 前記虚像位置変更手段は、前記映像表示面とユーザとを結ぶ光路の光路長を徐々に長くすることによって、前記対象物の方向へと前記虚像の位置を移動する請求項1又は請求項2に記載の虚像表示装置。   The virtual image position changing means moves the position of the virtual image in the direction of the object by gradually increasing the optical path length of the optical path connecting the video display surface and the user. The virtual image display device described. ユーザから前記対象物までの距離を取得する距離取得手段を有し、
前記虚像位置変更手段は、ユーザの視線が前記対象物の周辺に位置する前であっても、ユーザから前記対象物までの距離が閾値以下となった場合には、前記対象物の方向へと前記虚像の位置を移動する請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の虚像表示装置。
A distance acquisition means for acquiring a distance from the user to the object;
The virtual image position changing unit is configured to move in the direction of the object when the distance from the user to the object is equal to or less than a threshold even before the user's line of sight is positioned around the object. The virtual image display device according to claim 1, wherein the virtual image display device moves a position of the virtual image.
前記虚像位置変更手段によって前記虚像の位置を移動するのに伴って、ユーザに視認される前記虚像のサイズを小さく変更するサイズ変更手段を有する請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の虚像表示装置。   The virtual image according to any one of claims 1 to 5, further comprising size changing means for changing a size of the virtual image visually recognized by a user as the virtual image position changing means moves the position of the virtual image. Display device. 前記虚像表示手段は、前記対象物の全体に重畳してユーザに視認される初期サイズで前記虚像を表示し、
前記サイズ変更手段は、前記虚像のサイズを前記初期サイズから前記対象物の一部のみに重畳してユーザに視認されるサイズへと変更する請求項6に記載の虚像表示装置。
The virtual image display means displays the virtual image with an initial size that is superimposed on the entire object and visually recognized by a user.
The virtual image display device according to claim 6, wherein the size changing unit changes the size of the virtual image from the initial size to a size visually recognized by a user by superimposing only the part of the object.
前記虚像が重畳する周辺環境の輝度を取得する輝度取得手段を有し、
前記虚像表示手段は、前記周辺環境の輝度よりも高い初期輝度で前記虚像を表示し、
前記虚像位置変更手段によって前記虚像の位置を移動するのに伴って、前記虚像の輝度を前記初期輝度から前記周辺環境の輝度に近づける輝度変更手段を有する請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の虚像表示装置。
Luminance acquisition means for acquiring the luminance of the surrounding environment where the virtual image is superimposed,
The virtual image display means displays the virtual image with an initial luminance higher than the luminance of the surrounding environment,
8. The apparatus according to claim 1, further comprising: a brightness changing unit configured to bring the brightness of the virtual image closer to the brightness of the surrounding environment from the initial brightness as the position of the virtual image is moved by the virtual image position changing unit. The virtual image display device described.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110967834A (en) * 2018-10-01 2020-04-07 本田技研工业株式会社 Display device, display control method, and storage medium

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