JP2019008100A - Image display device, image display method, and image display program - Google Patents

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彰浩 福元
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Abstract

To reduce time required for a driver to visually recognize display contents of a virtual image at a predetermined display position after power supply of an HUD is turned on.SOLUTION: An image display device 100 according to the present invention comprises: a projection unit 120 that projects display light corresponding to an image visually recognized as a virtual image through a projection surface; a rotating reflection unit 140 that is provided rotatably and reflects the display light toward the projection surface; a driving unit 150 that rotates the rotating reflection unit 140 to change an angle to reflect the display light; and a control unit 110 that adjusts a display area of the image in the projection unit 120 according to the angle so that the virtual image is visually recognized at a predetermined position on the projection surface.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、画像表示装置、画像表示方法及び画像表示プログラムに関する。   The present invention relates to an image display device, an image display method, and an image display program.

近年、車両用表示装置として、車両や運転に関わる情報をウィンドシールド越しに虚像を投影することにより提供するヘッドアップディスプレイ(Head Up Display (HUD))が開発されている。このようなHUDでは、反射鏡である凹面鏡を用いて像を投射する構造において、実際に虚像を表示している状態における凹面鏡角度では、ある太陽光位置となる特定の条件下で太陽光が直接入射されることがある。これによりTFT(Thin Film Transistor)などの表示デバイスが高熱にさらされ、部品破壊等の故障に至ることがある。但し、自動車が移動中であれば都度状況が変化するため、特定の太陽光入射が長時間続くことはなく、この不具合には至り難い。しかし、駐停車中など、長時間同じ条件下にさらされることにより、この不具合に至ることがある。そのため、HUDは、電源OFF状態時に凹面鏡を所定の陽光退避角度まで駆動させ、TFTの温度上昇を回避していた。   2. Description of the Related Art In recent years, a head up display (HUD) that provides information related to a vehicle and driving by projecting a virtual image through a windshield has been developed as a vehicle display device. In such a HUD, in a structure in which an image is projected using a concave mirror that is a reflecting mirror, sunlight is directly emitted under a specific condition that is a certain sunlight position at a concave mirror angle in a state in which a virtual image is actually displayed. May be incident. As a result, a display device such as a TFT (Thin Film Transistor) is exposed to high heat, which may lead to failure such as component destruction. However, since the situation changes each time the car is moving, the specific sunlight does not continue for a long time, and it is difficult to reach this problem. However, this problem may be caused by being exposed to the same conditions for a long time, such as while parked. For this reason, the HUD drives the concave mirror to a predetermined sunlight retraction angle when the power is OFF, thereby avoiding an increase in the temperature of the TFT.

ここで、特許文献1には、反射鏡が陽光退避角度から通常の角度まで回動するために要する時間に表示内容を演出するヘッドアップディスプレイ装置に関する技術が開示されている。   Here, Patent Document 1 discloses a technique related to a head-up display device that produces display contents in a time required for the reflecting mirror to rotate from a sunlight retraction angle to a normal angle.

特開2016−88124号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2006-88124

しかしながら、HUDの起動時において、運転者がHUDからウィンドシールドに投影された虚像の表示内容を所定の表示位置で視認できるまでに要する時間が長いという問題点がある。通常のHUDでは、電源の投入後に凹面鏡を陽光退避角度から所定の角度まで回動させた後に、本来の画像表示を開始する。そのため、凹面鏡を所定の角度まで回動させるまでに多く処理時間を要してしまう。   However, when the HUD is activated, there is a problem in that it takes a long time for the driver to visually recognize the display content of the virtual image projected from the HUD onto the windshield at a predetermined display position. In a normal HUD, after turning on the power, the concave mirror is rotated from the sunlight retraction angle to a predetermined angle, and then the original image display is started. Therefore, much processing time is required until the concave mirror is rotated to a predetermined angle.

また、上述した特許文献1では、反射鏡が所定の角度に達するまでの間に過渡的な表示を行うものである。ここで、過渡的な表示は本来の表示内容ではなく、また、虚像が視認される位置が最終的な表示位置とはなっていない。そのため、特許文献1においても運転者がHUDから投影された虚像の表示内容を所定の表示位置で視認できるまでに要する時間が長いという問題点は発生する。   Moreover, in patent document 1 mentioned above, a transient display is performed until a reflecting mirror reaches a predetermined angle. Here, the transient display is not the original display content, and the position where the virtual image is visually recognized is not the final display position. Therefore, even in Patent Document 1, there is a problem that it takes a long time for the driver to visually recognize the display content of the virtual image projected from the HUD at a predetermined display position.

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、HUDの電源が投入された後、虚像の表示内容を所定の表示位置で視認できるまでに要する時間を短縮するための画像表示装置、画像表示方法及び画像表示プログラムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and is an image display device for shortening the time required until the display content of a virtual image can be visually recognized at a predetermined display position after the HUD is turned on. An object is to provide an image display method and an image display program.

本発明の第1の態様は、投影面を介して虚像として視認される画像に対応する表示光を投射する投射部と、回動可能に設けられ、前記表示光を前記投影面に向けて反射させる回動反射部と、前記回動反射部を回動させて前記表示光を反射させる角度を変更する駆動部と、前記投影面における所定の表示位置で前記虚像が視認されるように、前記投射部における前記画像の表示領域を、前記角度に応じて調整する制御部と、を備える画像表示装置を提供する。   According to a first aspect of the present invention, a projection unit that projects display light corresponding to an image that is visually recognized as a virtual image via a projection surface, and a rotatable projection unit that reflects the display light toward the projection surface. A turning reflection part to be turned, a drive part to turn the turning reflection part to reflect the display light, and the virtual image to be visually recognized at a predetermined display position on the projection plane. An image display apparatus comprising: a control unit that adjusts a display area of the image in a projection unit according to the angle.

本発明の第2の態様は、投影面を介して虚像として視認される画像に対応する表示光を投射する投射部と、回動可能に設けられ、前記表示光を前記投影面に向けて反射させる回動反射部と、前記回動反射部を回動させる駆動部と、を備える画像表示装置における画像表示方法であって、前記駆動部に対して、前記表示光を反射させる角度を変更するように、前記回動反射部を回動させる指示を行うステップと、前記投影面における所定の表示位置で前記虚像が視認されるように、前記投射部における前記画像の表示領域を、前記角度に応じて調整するステップと、を含む画像表示方法を提供する。   According to a second aspect of the present invention, a projection unit that projects display light corresponding to an image that is visually recognized as a virtual image via a projection surface, and a rotatable projection unit that reflects the display light toward the projection surface. An image display method in an image display device comprising: a turning reflection unit that rotates; and a driving unit that rotates the turning reflection unit, wherein an angle at which the display light is reflected is changed with respect to the driving unit. As described above, the step of instructing the rotation reflection unit to rotate, and the display area of the image in the projection unit at the angle so that the virtual image is visually recognized at a predetermined display position on the projection surface. And an image display method including the step of adjusting accordingly.

本発明の第3の態様は、投影面を介して虚像として視認される画像に対応する表示光を投射する投射部と、回動可能に設けられ、前記表示光を前記投影面に向けて反射させる回動反射部と、前記回動反射部を回動させる駆動部と、を備えるコンピュータに、前記駆動部に対して、前記表示光を反射させる角度を変更するように、前記回動反射部を回動させる指示を行うステップと、前記投影面における所定の表示位置で前記虚像が視認されるように、前記投射部における前記画像の表示領域を、前記角度に応じて調整するステップと、を実行させる画像表示プログラムを提供する。   According to a third aspect of the present invention, a projection unit that projects display light corresponding to an image that is visually recognized as a virtual image via the projection surface, and a projection unit that is rotatable and reflects the display light toward the projection surface. A rotation reflection unit that rotates the rotation reflection unit, and a drive unit that rotates the rotation reflection unit. The rotation reflection unit is configured to change an angle of reflecting the display light with respect to the drive unit. And a step of adjusting a display area of the image according to the angle so that the virtual image is visually recognized at a predetermined display position on the projection plane. An image display program to be executed is provided.

本発明により、HUDの電源が投入された後、虚像の表示内容を所定の表示位置で視認できるまでに要する時間を短縮するための画像表示装置、画像表示方法及び画像表示プログラムを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide an image display device, an image display method, and an image display program for shortening the time required until the display content of a virtual image can be visually recognized at a predetermined display position after the HUD is turned on. it can.

本実施の形態1にかかるヘッドアップディスプレイ装置が搭載されている自動車を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the motor vehicle carrying the head up display apparatus concerning this Embodiment 1. FIG. 本実施の形態1にかかるダッシュボード上に設置されたヘッドアップディスプレイ装置の構成を模式的に示す側面図である。It is a side view which shows typically the structure of the head-up display apparatus installed on the dashboard concerning this Embodiment 1. FIG. 本実施の形態1にかかる投射部の構成を示す側面図である。It is a side view which shows the structure of the projection part concerning this Embodiment 1. FIG. 本実施の形態1にかかるヘッドアップディスプレイ装置の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating a configuration of a head-up display device according to a first embodiment. 表示素子上の画素の位置と回動反射部の角度と投影面状で視認される虚像の表示位置との関係を概念的に説明するための図である。It is a figure for demonstrating notionally the relationship between the position of the pixel on a display element, the angle of a rotation reflection part, and the display position of the virtual image visually recognized by projection surface shape. 本実施の形態1にかかるヘッドアップディスプレイ装置による画像表示処理の流れを説明するためのフローチャートである。6 is a flowchart for explaining a flow of image display processing by the head-up display device according to the first embodiment; 関連技術にかかる凹面鏡の角度と表示素子の表示領域と虚像との関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the angle of the concave mirror concerning a related technique, the display area of a display element, and a virtual image. 本実施の形態1にかかる凹面鏡の角度と表示素子の表示領域と虚像との関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the angle of the concave mirror concerning this Embodiment 1, the display area of a display element, and a virtual image. 関連技術にかかるヘッドアップディスプレイ装置による画像表示処理の流れを説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the flow of the image display process by the head-up display apparatus concerning related technology.

以下では、本発明の具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略する。   Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted as necessary for the sake of clarity.

まず、本発明が解決しようとする課題について説明する。図9は、関連技術にかかるヘッドアップディスプレイ装置(HUD)による画像表示処理の流れを説明するためのフローチャートである。まず、HUDに電源が投入される(S901)。次に、HUDは、凹面鏡について陽光退避角度から所定の角度までの回動を開始する。言い換えると、HUDは、陽光退避位置Xからユーザ表示設定位置Zまで凹面鏡の移動を開始する(S910)。その後、凹面鏡がユーザ表示設定位置Zまで移動した場合(S931でYES)に、HUDは、ユーザ表示設定位置Zに応じた画像処理を行った上で、画像表示を開始する(S932)。そして、凹面鏡がユーザ表示設定位置Zまでの移動を完了し(S940)、HUDは起動処理を完了する(S950)。そのため、運転者はHUDの起動時間中にはウィンドシールド越しに虚像を視認できない。つまり、運転者がHUDの電源を投入してからウィンドシールド越しに虚像を視認できるようになるまでに要する時間である表示開始時間が長いという問題点がある。   First, problems to be solved by the present invention will be described. FIG. 9 is a flowchart for explaining the flow of image display processing by the head-up display device (HUD) according to the related art. First, the HUD is powered on (S901). Next, the HUD starts rotating from the sunlight retraction angle to a predetermined angle with respect to the concave mirror. In other words, the HUD starts to move the concave mirror from the sunlight retracting position X to the user display setting position Z (S910). Thereafter, when the concave mirror moves to the user display setting position Z (YES in S931), the HUD performs image processing according to the user display setting position Z and then starts image display (S932). Then, the concave mirror completes the movement to the user display setting position Z (S940), and the HUD completes the activation process (S950). Therefore, the driver cannot visually recognize the virtual image through the windshield during the HUD activation time. That is, there is a problem in that the display start time, which is the time required for the driver to visually recognize the virtual image through the windshield after the HUD is turned on, is long.

そして、特許文献1においても上述したように当該問題点が発生する。さらに、特許文献1においては、過渡的な表示を行う際に、視認される虚像に大きな歪みが発生し得るという問題点もある。そのため、ユーザの視認性が著しく劣ってしまう。   And also in patent document 1, the said problem generate | occur | produces as mentioned above. Furthermore, in patent document 1, when performing a transient display, there also exists a problem that a big distortion may generate | occur | produce in the virtual image visually recognized. Therefore, the visibility of the user is remarkably inferior.

尚、反射鏡を回動させる駆動速度を上げて表示開始時間を短くすることも考えられる。しかし、この場合、駆動ノイズが大きくなるために虚像の表示内容の品質が保てなくなる。また、この場合、反射鏡を回動させるモータの脱調など駆動上の不具合が発生し得る。   It is also conceivable to shorten the display start time by increasing the driving speed for rotating the reflecting mirror. However, in this case, since the drive noise becomes large, the quality of the display content of the virtual image cannot be maintained. Also, in this case, driving problems such as a step-out of a motor that rotates the reflecting mirror may occur.

そこで、上述した課題を解決するための実施の形態を以下に説明する。   An embodiment for solving the above-described problem will be described below.

<実施の形態1>
(全体構成)
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の説明では、本実施の形態にかかる画像表示装置が自動車に搭載されるヘッドアップディスプレイ装置となっている。さらに、ヘッドアップディスプレイ装置が、自動車のダッシュボードに搭載されているものとして説明を行う。尚、ヘッドアップディスプレイ装置は、自動車以外の車両や、車両以外の他の乗物に取り付けてもよい。
<Embodiment 1>
(overall structure)
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, the image display device according to the present embodiment is a head-up display device mounted on an automobile. Further, the description will be made assuming that the head-up display device is mounted on a dashboard of an automobile. The head-up display device may be attached to a vehicle other than an automobile or a vehicle other than a vehicle.

図1は、自動車1のダッシュボード10上に設置されたヘッドアップディスプレイ装置100の構成を模式的に示す図である。図1では、運転者Uを観察者としている。ヘッドアップディスプレイ装置100からは所望の画像を表示させるように、生成、調整された表示光LAが発射される。ヘッドアップディスプレイ装置100はステアリングホイール12の前方に配置されている。   FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a head-up display device 100 installed on a dashboard 10 of an automobile 1. In FIG. 1, the driver U is an observer. The head-up display device 100 emits display light LA that has been generated and adjusted so as to display a desired image. The head-up display device 100 is disposed in front of the steering wheel 12.

この表示光LAは、ウィンドシールド(フロントガラス)11に向けて射出される。ウィンドシールド11は可視光の一部を透過して、一部を反射する。したがって、ウィンドシールド11は、表示光LAを運転者Uの方向に反射する。ウィンドシールド11で反射した表示光LAは、運転者Uの眼に入射し、網膜上に像を結ぶ。同時に、ウィンドシールド11には外界からの外光LBも入射する。外光LBはウィンドシールド11を透過して、運転者Uの眼に入射する。したがって、外界からの外光LBとヘッドアップディスプレイ装置100からの表示光LAとがオーバーレイ(重畳)し、運転者Uの視界には外界の実景とヘッドアップディスプレイ装置100によって生成等された画像とが同時に見えることになる。ヘッドアップディスプレイ装置100は、ウィンドシールド11の前方に虚像を表示させる。これにより、運転者Uがステアリングホイール12を操作中であっても、視線を落とさずに画像を視認することができる。尚、ウィンドシールド11は、本実施の形態にかかる投影面である。   The display light LA is emitted toward the windshield (front glass) 11. The windshield 11 transmits part of visible light and reflects part of it. Therefore, the windshield 11 reflects the display light LA in the direction of the driver U. The display light LA reflected by the windshield 11 enters the eyes of the driver U and forms an image on the retina. At the same time, external light LB from the outside also enters the windshield 11. The external light LB passes through the windshield 11 and enters the eyes of the driver U. Therefore, the external light LB from the outside world and the display light LA from the head-up display device 100 are overlaid (superimposed), and the driver U's field of view includes an actual scene of the outside world and an image generated by the head-up display device 100. Will be visible at the same time. The head-up display device 100 displays a virtual image in front of the windshield 11. Thereby, even if the driver | operator U is operating the steering wheel 12, an image can be visually recognized without dropping a line of sight. The windshield 11 is a projection plane according to the present embodiment.

なお、以下の説明では、ヘッドアップディスプレイ装置100が自動車1のダッシュボード10上に置かれている状態での方向を基準に説明する。すなわち、自動車1の方向を基準の方向とする。例えば、ウィンドシールド11側を前方として、運転者U側を後方として説明する。同様に、自動車1のルーフ側を上方とし、地面側を下方とし、自動車1の横方向(左右方向)を側方として説明する。   In the following description, the direction in which the head-up display device 100 is placed on the dashboard 10 of the automobile 1 will be described as a reference. That is, the direction of the automobile 1 is set as a reference direction. For example, the windshield 11 side will be described as the front, and the driver U side will be described as the rear. Similarly, the description will be made with the roof side of the automobile 1 as the upper side, the ground side as the lower side, and the lateral direction (left-right direction) of the automobile 1 as the side.

(ヘッドアップディスプレイ装置100)
図2を用いて、ヘッドアップディスプレイ装置100の構成について詳細に説明する。図2は、ヘッドアップディスプレイ装置100の構成を模式的に示す側面図である。ヘッドアップディスプレイ装置100は、制御部110と、投射部120と、反射鏡130と、凹面鏡140と、駆動部150と、記憶部160と、を備えている。
(Head-up display device 100)
The configuration of the head-up display device 100 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 2 is a side view schematically showing the configuration of the head-up display device 100. The head-up display device 100 includes a control unit 110, a projection unit 120, a reflecting mirror 130, a concave mirror 140, a driving unit 150, and a storage unit 160.

投射部120は、表示光LAを投射するプロジェクタを有している。具体的には、投射部120は、光を発生する光源、制御信号に応じて光源で発生した光を変調する光変調素子、及び光を投射する投射レンズ等を有している。例えば、光変調素子である液晶パネルがバックライト光源からの光を変調する。あるいは、光変調素子として、MEMS(Micro Electronics Mechanical System)ミラー等の走査ミラーを用いることができる。この場合、レーザダイオードやLED(Light Emitting Diode)などの光源からの光を、制御信号に応じて走査ミラーが走査する。   The projection unit 120 has a projector that projects the display light LA. Specifically, the projection unit 120 includes a light source that generates light, a light modulation element that modulates light generated by the light source according to a control signal, a projection lens that projects light, and the like. For example, a liquid crystal panel that is a light modulation element modulates light from a backlight light source. Alternatively, a scanning mirror such as a MEMS (Micro Electronics Mechanical System) mirror can be used as the light modulation element. In this case, the scanning mirror scans light from a light source such as a laser diode or an LED (Light Emitting Diode) according to the control signal.

投射部120は、制御信号に応じて、表示光LAを投射する。具体的には、投射部120は投射画像に応じた表示光LAを生成して、前方に向けて出射する。投射部120の上後方には、反射鏡130が配置されている。そして、反射鏡130の上前方には、凹面鏡140が配置されている。したがって、投射部120からの表示光LAは、反射鏡130に入射する。そして、反射鏡130により反射された表示光LAは、凹面鏡140に入射する。   The projection unit 120 projects the display light LA according to the control signal. Specifically, the projection unit 120 generates display light LA corresponding to the projection image and emits it forward. Reflecting mirrors 130 are disposed above and behind the projection unit 120. A concave mirror 140 is disposed on the upper front side of the reflecting mirror 130. Accordingly, the display light LA from the projection unit 120 enters the reflecting mirror 130. Then, the display light LA reflected by the reflecting mirror 130 enters the concave mirror 140.

凹面鏡140は、投射部120からの表示光LAを上方に反射する。凹面鏡140で反射された表示光LAが拡がりながら進むため、表示される画像が拡大される。凹面鏡140の上方には、ウィンドシールド11が配置されている。したがって、凹面鏡140で反射した表示光LAは、ウィンドシールド11に入射する。言い換えると、凹面鏡140は、表示光LAをウィンドシールド11に向けて反射させる。凹面鏡140は、表示光LAをウィンドシールド11に導く光学系を構成する。表示光LAをウィンドシールド11に導く光学系は、凹面鏡140のほかに、レンズや反射鏡等などのその他の光学部品を有していてもよい。   The concave mirror 140 reflects the display light LA from the projection unit 120 upward. Since the display light LA reflected by the concave mirror 140 travels while spreading, the displayed image is enlarged. The windshield 11 is disposed above the concave mirror 140. Accordingly, the display light LA reflected by the concave mirror 140 enters the windshield 11. In other words, the concave mirror 140 reflects the display light LA toward the windshield 11. The concave mirror 140 constitutes an optical system that guides the display light LA to the windshield 11. The optical system that guides the display light LA to the windshield 11 may include other optical components such as a lens and a reflecting mirror in addition to the concave mirror 140.

また、凹面鏡140は、駆動部150により反射面が上方と後方の間で回動可能に設けられている。そのため、凹面鏡140は、回動反射部と呼ぶこともできる。また、駆動部150は、凹面鏡140を回動させて、凹面鏡140が表示光LAを反射させる角度を変更する。駆動部150は、例えば、制御部110からの制御信号により動作するステッピングモータ等である。   Further, the concave mirror 140 is provided so that the reflection surface thereof can be rotated between the upper side and the rear side by the driving unit 150. Therefore, the concave mirror 140 can also be referred to as a rotating reflection unit. In addition, the driving unit 150 rotates the concave mirror 140 to change the angle at which the concave mirror 140 reflects the display light LA. The drive unit 150 is, for example, a stepping motor that operates according to a control signal from the control unit 110.

ウィンドシールド11は、入射した表示光LAの一部を反射して、虚像Vを表示させる。したがって、上述のように、ウィンドシールド11で反射した表示光は運転者Uの眼に入射する。   The windshield 11 reflects a part of the incident display light LA to display the virtual image V. Therefore, as described above, the display light reflected by the windshield 11 enters the eyes of the driver U.

制御部110は、プロセッサやメモリなどを有する情報処理装置であり、ヘッドアップディスプレイ装置100全体を統括的に制御する。制御部110は、外部又は記憶部160から入力された表示データに基づいて、制御信号を生成する。そして、制御部110は、制御信号を投射部120に出力する。   The control unit 110 is an information processing device having a processor, a memory, and the like, and comprehensively controls the entire head-up display device 100. The control unit 110 generates a control signal based on display data input from the outside or the storage unit 160. Then, the control unit 110 outputs a control signal to the projection unit 120.

記憶部160は、揮発性又は不揮発性の記憶装置である。記憶部160には、表示データとして表示対象の画像が歪補正された補正画像や制御プログラムが記憶されている。   The storage unit 160 is a volatile or nonvolatile storage device. The storage unit 160 stores, as display data, a corrected image obtained by correcting distortion of an image to be displayed and a control program.

(投射部120)
次に、投射部120の構成について、図3を用いて説明する。図3は、投射部120の構成を示す図である。投射部120は、光源121と、ライトトンネル122と、フレネルレンズ123と、拡散板124と、表示素子125と、を備えている。
(Projection unit 120)
Next, the configuration of the projection unit 120 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram illustrating the configuration of the projection unit 120. The projection unit 120 includes a light source 121, a light tunnel 122, a Fresnel lens 123, a diffusion plate 124, and a display element 125.

光源121は、LED(Light Emitting Diode)等であり、光を放出する。光源121からのライトトンネル122に入射する。ライトトンネル122はその内部に反射面を備える導光部材であり、光が表示素子125のほぼ全面に入射するように、光源121からの光を拡げる。すなわち、ライトトンネル122は、LEDからの光を面状の光に変換する。ライトトンネル122を通過した光は、フレネルレンズ123に入射する。   The light source 121 is an LED (Light Emitting Diode) or the like and emits light. The light enters the light tunnel 122 from the light source 121. The light tunnel 122 is a light guide member having a reflective surface inside, and spreads light from the light source 121 so that light is incident on almost the entire surface of the display element 125. That is, the light tunnel 122 converts light from the LED into planar light. The light that has passed through the light tunnel 122 enters the Fresnel lens 123.

フレネルレンズ123は、ライトトンネル122から出射された光を屈折する。フレネルレンズ123を通過した光は拡散板124に入射する。拡散板124は光を拡散する。拡散板124を通過した光は、表示素子125に入射する。   The Fresnel lens 123 refracts the light emitted from the light tunnel 122. The light that has passed through the Fresnel lens 123 enters the diffusion plate 124. The diffusion plate 124 diffuses light. The light that has passed through the diffusion plate 124 enters the display element 125.

表示素子125は、液晶パネルなどの光変調素子である。表示素子125は、例えば、TFTや透過型液晶パネルであり、マトリクス状に配列された複数の画素を備えている。そして、それぞれの画素は、制御信号に応じて制御される。したがって、表示素子125は、制御部110からの制御信号に応じて、光を変調する。具体的には、表示素子125は、階調データを含む制御信号に応じて、画素ごとに透過率を制御する。表示素子125を通過した光は、制御信号に応じた表示光LAとなる。これにより、投射部120は、所望の画像を形成するための表示光LAを生成することができる。   The display element 125 is a light modulation element such as a liquid crystal panel. The display element 125 is, for example, a TFT or a transmissive liquid crystal panel, and includes a plurality of pixels arranged in a matrix. Each pixel is controlled according to a control signal. Therefore, the display element 125 modulates light according to the control signal from the control unit 110. Specifically, the display element 125 controls the transmittance for each pixel in accordance with a control signal including gradation data. The light that has passed through the display element 125 becomes display light LA corresponding to the control signal. Thereby, the projection unit 120 can generate the display light LA for forming a desired image.

なお、投射部120は、透過型の液晶パネルを利用したものに限らず、反射型の液晶パネルや、MEMSミラーなどの他の光変調素子を利用してもよい。さらに、投射部120は、投影レンズなどの他の光学部品を備えていてもよい。   The projection unit 120 is not limited to the one using a transmissive liquid crystal panel, and may use another light modulation element such as a reflective liquid crystal panel or a MEMS mirror. Further, the projection unit 120 may include other optical components such as a projection lens.

ここで、表示素子125は、複数の画素のうち一部を、表示対象画像の全体に対応する表示領域として用いるものとする。そして、表示素子125は、制御部110からの制御信号により、複数の画素のうち表示領域の範囲を変更する。   Here, the display element 125 uses a part of the plurality of pixels as a display area corresponding to the entire display target image. Then, the display element 125 changes the range of the display area among the plurality of pixels according to a control signal from the control unit 110.

(制御構成)
次に、ヘッドアップディスプレイ装置100の制御構成について、図4を用いて説明する。図4は、ヘッドアップディスプレイ装置100の制御構成を示すブロック図である。制御部110は、駆動制御部111と、CPU(Central Processing Unit)112と、投射制御部113と、表示制御部114とを備える。
(Control configuration)
Next, the control configuration of the head-up display device 100 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a block diagram illustrating a control configuration of the head-up display device 100. The control unit 110 includes a drive control unit 111, a CPU (Central Processing Unit) 112, a projection control unit 113, and a display control unit 114.

尚、ヘッドアップディスプレイ装置100は、CPU112が記憶部160に記憶された制御プログラム(不図示)を読み込み、実行する。これにより、CPU112は、本実施の形態にかかる駆動制御部111、投射制御部113及び表示制御部114を制御する。そのため、制御部110は、汎用的なコンピュータ装置により実現してもよい。   In the head-up display device 100, the CPU 112 reads and executes a control program (not shown) stored in the storage unit 160. Thereby, the CPU 112 controls the drive control unit 111, the projection control unit 113, and the display control unit 114 according to the present embodiment. Therefore, the control unit 110 may be realized by a general-purpose computer device.

ここで、ヘッドアップディスプレイ装置100の電源がOFFされている状態においては、凹面鏡140は陽光退避位置となる角度となっている。つまり、この状態においては、太陽光が凹面鏡140に入射しないか、入射したとしても少なくとも太陽光が表示素子125には入射しないものとする。そして、ヘッドアップディスプレイ装置100に電源が投入された時から、CPU112は、駆動部150の位置制御信号を駆動制御部111へ通知する。   Here, in a state in which the power of the head-up display device 100 is turned off, the concave mirror 140 is at an angle that is a sunlight retracting position. That is, in this state, it is assumed that sunlight does not enter the concave mirror 140 or at least sunlight does not enter the display element 125 even if it enters. Then, the CPU 112 notifies the drive control unit 111 of a position control signal of the drive unit 150 from when the power is turned on to the head-up display device 100.

駆動制御部111は、CPU112から通知された位置制御信号を、駆動部150に対して出力する。駆動部150は、駆動制御部111からの位置制御信号に応じて凹面鏡140を回動させる。ここで、ユーザは予めヘッドアップディスプレイ装置100の通常動作時における凹面鏡140の角度を示すユーザ表示設定位置を設定しているものとする。そのため、CPU112は、起動時に凹面鏡140を陽光退避位置からユーザ表示設定位置まで回動させるように、駆動制御部111に対して指示を行う。   The drive control unit 111 outputs the position control signal notified from the CPU 112 to the drive unit 150. The drive unit 150 rotates the concave mirror 140 according to the position control signal from the drive control unit 111. Here, it is assumed that the user has previously set a user display setting position indicating the angle of the concave mirror 140 during the normal operation of the head-up display device 100. Therefore, the CPU 112 instructs the drive control unit 111 to rotate the concave mirror 140 from the sunlight retracting position to the user display setting position at the time of activation.

併せて、CPU112は、駆動制御部111に対して指示を行う位置制御信号に応じて、投射制御部113に対して表示対象画像の表示領域の調整の指示、及び、表示制御部114に対して表示対象画像の歪補正の指示を行う。すなわち、投射制御部113は、CPU112からの指示に応じて、光源121の制御を行う。また、表示制御部114は、CPU112からの指示に応じて、表示素子125の制御を行う。その際、投射制御部113及び表示制御部114は、CPU112から指示される位置制御信号に応じて表示対象画像に基づく制御信号を生成する。投射制御部113は、生成した制御信号を投射部120の光源121に出力する。また、表示制御部114は、生成した制御信号を投射部120の表示素子125に出力する。   In addition, the CPU 112 instructs the projection control unit 113 to adjust the display area of the display target image and instructs the display control unit 114 according to a position control signal that instructs the drive control unit 111. Instructs distortion correction of the display target image. That is, the projection control unit 113 controls the light source 121 in accordance with an instruction from the CPU 112. Further, the display control unit 114 controls the display element 125 in accordance with an instruction from the CPU 112. At that time, the projection control unit 113 and the display control unit 114 generate a control signal based on the display target image in accordance with the position control signal instructed from the CPU 112. The projection control unit 113 outputs the generated control signal to the light source 121 of the projection unit 120. In addition, the display control unit 114 outputs the generated control signal to the display element 125 of the projection unit 120.

投射部120は、上記したように、制御信号に応じて変調された表示光LAを出射する。具体的には、光源121は、投射制御部113からの制御信号に応じた輝度の光を発生する。表示素子125は、光源121からの光を変調する。ここで、表示素子125は、表示制御部114からの制御信号に応じて、全ての画素のうち一部を用いて、表示対象画像の表示領域とする。これにより、表示対象画像に対応する表示光LAが投射部120から投射される。表示光LAは反射鏡130及び凹面鏡140を介して、ウィンドシールド11に投射される。   As described above, the projection unit 120 emits the display light LA modulated according to the control signal. Specifically, the light source 121 generates light having luminance according to a control signal from the projection control unit 113. The display element 125 modulates light from the light source 121. Here, the display element 125 uses a part of all the pixels as a display area of the display target image in accordance with a control signal from the display control unit 114. Thereby, the display light LA corresponding to the display target image is projected from the projection unit 120. The display light LA is projected onto the windshield 11 via the reflecting mirror 130 and the concave mirror 140.

ここで、表示制御部114の処理について詳細に説明する。表示制御部114は、ウィンドシールド11における所定の表示位置で虚像Vが視認されるように、投射部120における画像の表示領域を、凹面鏡140の角度に応じて調整する。ここで、表示制御部114は、駆動部150に対して凹面鏡140を回動させるための制御信号により、つまり、駆動部150の位置制御信号のパルスに基づいて凹面鏡140の角度を識別する。そして、表示制御部114は、識別された角度に応じて表示素子125における表示対象画像の表示領域を調整する。そのため、駆動部150からの角度のフィードバックが不要であり、迅速に投射制御を行うことができる。また、「所定の表示位置」とは、運転者Uがヘッドアップディスプレイ装置100の通常動作時において視認できる虚像Vと同等の位置であることを示す。言い換えると、「所定の表示位置」とは、ヘッドアップディスプレイ装置100が起動し、凹面鏡140が陽光退避位置からユーザ表示設定位置まで回動し終えた後に、ウィンドシールド11において虚像Vとして視認される位置と同等の位置であることを示す。そのため、運転者Uは、ヘッドアップディスプレイ装置100の起動直後で、凹面鏡140がユーザ表示設定位置の角度に到達する前においても、凹面鏡140がユーザ表示設定位置まで回動した際と同等の表示位置で、ウィンドシールド11を介して虚像Vを視認できる。つまり、運転者Uは、凹面鏡140が回動中であっても、ウィンドシールド11上の通常の位置で虚像Vを視認できる。   Here, the processing of the display control unit 114 will be described in detail. The display control unit 114 adjusts the display area of the image in the projection unit 120 according to the angle of the concave mirror 140 so that the virtual image V is visually recognized at a predetermined display position on the windshield 11. Here, the display control unit 114 identifies the angle of the concave mirror 140 based on a control signal for rotating the concave mirror 140 with respect to the driving unit 150, that is, based on a pulse of the position control signal of the driving unit 150. Then, the display control unit 114 adjusts the display area of the display target image on the display element 125 according to the identified angle. Therefore, angle feedback from the drive unit 150 is unnecessary, and projection control can be performed quickly. Further, the “predetermined display position” indicates a position equivalent to the virtual image V that the driver U can visually recognize during the normal operation of the head-up display device 100. In other words, the “predetermined display position” is visually recognized as a virtual image V on the windshield 11 after the head-up display device 100 is activated and the concave mirror 140 has finished rotating from the sunlight retracting position to the user display setting position. Indicates that the position is equivalent to the position. Therefore, the driver U displays the display position equivalent to when the concave mirror 140 is rotated to the user display setting position immediately after the head-up display device 100 is started and before the concave mirror 140 reaches the angle of the user display setting position. Thus, the virtual image V can be visually recognized through the windshield 11. That is, the driver U can visually recognize the virtual image V at a normal position on the windshield 11 even when the concave mirror 140 is rotating.

また、表示制御部114は、ウィンドシールド11における所定の表示位置で虚像Vが視認されるように、凹面鏡140の角度の変更に応じて表示対象画像に対応させる画素を変更することにより、表示領域を調整する。   In addition, the display control unit 114 changes the pixels corresponding to the display target image according to the change in the angle of the concave mirror 140 so that the virtual image V is visually recognized at a predetermined display position on the windshield 11, thereby displaying the display region. Adjust.

ここで、図5を用いて、表示素子125上の画素の位置と凹面鏡140の角度とウィンドシールド11上で視認される虚像の表示位置との関係を概念的に説明する。まず、凹面鏡140は、陽光退避位置Xから位置Y1へ回動し、位置Y1からユーザ表示設定位置Zへ回動するものとする。そして、凹面鏡140が陽光退避位置Xの角度の場合には、表示素子125からは表示光が投射されない。また、凹面鏡140がユーザ表示設定位置Zの角度の場合には、関連技術及び本実施の形態で共に、表示対象画像の特定の点について、表示素子125の画素PZから表示光が投射されるものとする。この場合、当該表示光は、光路L1Zを経由して反射鏡130で反射し、光路L2Zを経由してユーザ表示設定位置Zにおける凹面鏡140で反射し、光路L3Zを経由してウィンドシールド11で反射して、光路L4Zを経由して運転者Uの眼に入射する。そして、運転者Uは、ウィンドシールド11越しに位置PVZにおいて、当該特定の点を視認する。つまり、表示対象画像の当該特定の点は、凹面鏡140がユーザ表示設定位置Zの角度の場合には、位置PVZにおいて虚像として視認されることを示す。言い換えると、位置PVZは、通常動作時における虚像の所定の表示位置といえる。   Here, the relationship between the position of the pixel on the display element 125, the angle of the concave mirror 140, and the display position of the virtual image visually recognized on the windshield 11 will be conceptually described with reference to FIG. First, it is assumed that the concave mirror 140 rotates from the sunlight retreat position X to the position Y1, and from the position Y1 to the user display setting position Z. When the concave mirror 140 is at the angle of the sunlight retracting position X, display light is not projected from the display element 125. Further, when the concave mirror 140 is at the angle of the user display setting position Z, the display light is projected from the pixel PZ of the display element 125 at a specific point of the display target image in both the related technique and the present embodiment. And In this case, the display light is reflected by the reflecting mirror 130 via the optical path L1Z, reflected by the concave mirror 140 at the user display setting position Z via the optical path L2Z, and reflected by the windshield 11 via the optical path L3Z. Then, it enters the eyes of the driver U via the optical path L4Z. Then, the driver U visually recognizes the specific point through the windshield 11 at the position PVZ. That is, the specific point of the display target image indicates that the concave mirror 140 is visually recognized as a virtual image at the position PVZ when the concave mirror 140 is at the angle of the user display setting position Z. In other words, the position PVZ can be said to be a predetermined display position of the virtual image during normal operation.

また、関連技術においては、上述した通り、凹面鏡140が位置Y1の角度の場合には通常、表示対象画像の投射は行われない。そこで、仮に関連技術において凹面鏡140が位置Y1の角度の場合に表示対象画像の投射を行った場合について説明する。この場合、関連技術では表示対象画像の表示領域が一定であるため、表示対象画像の特定の点は、表示素子125の画素PZから表示光が投射される。そして、当該表示光は、光路L1Zを経由して反射鏡130で反射し、光路L2Zを経由して位置Y1における凹面鏡140で反射する。そのため、当該表示光は、光路L3Wを経由してウィンドシールド11で反射して、光路L4Wを経由して運転者Uの眼に入射する。そして、運転者Uは、ウィンドシールド11越しに位置PVWにおいて、当該特定の点を視認する。つまり、表示対象画像の当該特定の点は、関連技術において、凹面鏡140が位置Y1の角度の場合には、位置PVWにおいて虚像として視認される。そのため、通常動作時の位置PVZとは異なる位置PVWで虚像として視認されるため、関連技術では視認性が低下する。   In the related art, as described above, when the concave mirror 140 is at the angle of the position Y1, the display target image is not normally projected. Accordingly, a case will be described in which the display target image is projected when the concave mirror 140 is at the angle of the position Y1 in the related art. In this case, since the display area of the display target image is constant in the related art, display light is projected from the pixel PZ of the display element 125 at a specific point of the display target image. The display light is reflected by the reflecting mirror 130 via the optical path L1Z, and is reflected by the concave mirror 140 at the position Y1 via the optical path L2Z. Therefore, the display light is reflected by the windshield 11 via the optical path L3W, and enters the eyes of the driver U via the optical path L4W. Then, the driver U visually recognizes the specific point through the windshield 11 at the position PVW. That is, the specific point of the display target image is visually recognized as a virtual image at the position PVW in the related art when the concave mirror 140 is at the angle of the position Y1. Therefore, since it is visually recognized as a virtual image at a position PVW different from the position PVZ during normal operation, the visibility is reduced in the related art.

これに対して、本実施の形態では、凹面鏡140が位置Y1の角度の場合には、表示対象画像の特定の点を、表示素子125の画素PY1から表示光として投射する。そして、当該表示光は、光路L1Y1を経由して反射鏡130で反射し、光路L2Y1を経由して位置Y1における凹面鏡140で反射する。そのため、当該表示光は、ユーザ表示設定位置Zの角度の場合と同様に、光路L3Zを経由してウィンドシールド11で反射して、光路L4Zを経由して運転者Uの眼に入射する。そして、運転者Uは、ウィンドシールド11越しに位置PVZにおいて、当該特定の点を視認する。つまり、表示対象画像の当該特定の点は、凹面鏡140が位置Y1の角度の場合でも、ユーザ表示設定位置Zの角度の場合と同様に、位置PVZにおいて虚像として視認される。そのため、本実施の形態では、凹面鏡140が位置Y1の角度の場合に、表示対象画像の当該特定の点が、ウィンドシールド11における所定の表示位置PVZで虚像Vが視認されるように、投射部120における画像の表示領域、つまり、画素の位置を画素PZから画素PY1に変更している。これにより、本実施の形態では関連技術と比べて凹面鏡140が回動中においても虚像の視認性が維持できる。   In contrast, in the present embodiment, when the concave mirror 140 is at the angle of the position Y1, a specific point of the display target image is projected from the pixel PY1 of the display element 125 as display light. Then, the display light is reflected by the reflecting mirror 130 via the optical path L1Y1, and is reflected by the concave mirror 140 at the position Y1 via the optical path L2Y1. Therefore, as in the case of the angle of the user display setting position Z, the display light is reflected by the windshield 11 via the optical path L3Z and enters the eyes of the driver U via the optical path L4Z. Then, the driver U visually recognizes the specific point through the windshield 11 at the position PVZ. That is, the specific point of the display target image is visually recognized as a virtual image at the position PVZ even when the concave mirror 140 is at the angle of the position Y1 as in the case of the angle of the user display setting position Z. Therefore, in the present embodiment, when the concave mirror 140 is at the angle of the position Y1, the projection unit is configured so that the specific point of the display target image is visually recognized at the predetermined display position PVZ on the windshield 11. The image display area at 120, that is, the position of the pixel is changed from the pixel PZ to the pixel PY1. Thereby, in this Embodiment, the visibility of a virtual image is maintainable even when the concave mirror 140 is rotating compared with related technology.

図4に戻り説明を続ける。
表示制御部114は、ウィンドシールド11において虚像Vが所定の形状で視認されるように、凹面鏡140の角度に応じて歪補正された補正画像に対応する表示光を投射部120に投射させる。ここで、「所定の形状」とは、運転者Uがヘッドアップディスプレイ装置100の通常動作時において視認できる虚像Vと同等の形状であることを示す。そして、ウィンドシールド11は湾曲しているため、同じ形状の表示対象画像を表示素子125から投射した場合、凹面鏡140の角度が異なることにより、ウィンドシールド11において視認される虚像Vに歪が生じる。そこで、例えば、凹面鏡140がユーザ表示設定位置Zの角度の場合と位置Y1の角度の場合とで、異なる歪補正を行うことで、いずれの場合にも同等の形状の虚像Vとして視認させることができる。すなわち、凹面鏡140がユーザ表示設定位置Zの角度の場合における表示対象画像から視認される虚像Vの形状を目標として、位置Y1の角度の場合において当該表示対象画像に対して歪補正を行った補正画像を表示素子125から投射する。
Returning to FIG.
The display control unit 114 causes the projection unit 120 to project display light corresponding to a corrected image whose distortion has been corrected according to the angle of the concave mirror 140 so that the virtual image V is visually recognized in a predetermined shape on the windshield 11. Here, the “predetermined shape” indicates that the driver U has a shape equivalent to the virtual image V that can be visually recognized during the normal operation of the head-up display device 100. Since the windshield 11 is curved, when a display target image having the same shape is projected from the display element 125, the angle of the concave mirror 140 is different, so that the virtual image V visually recognized on the windshield 11 is distorted. Therefore, for example, by performing different distortion correction when the concave mirror 140 is at the angle of the user display setting position Z and at the angle of the position Y1, the virtual image V having the same shape can be visually recognized in any case. it can. That is, a correction in which distortion correction is performed on the display target image in the case of the angle of the position Y1, with the target being the shape of the virtual image V viewed from the display target image when the concave mirror 140 is at the angle of the user display setting position Z An image is projected from the display element 125.

具体的には、予めシミュレーションにより、様々な凹面鏡140の角度により表示対象画像をウィンドシールド11に投影した場合の虚像Vの形状を予測する。そして、各角度に対応する予測された虚像Vの形状を、ユーザ表示設定位置Zの角度の場合における虚像Vの形状に近付くようにそれぞれベクトル演算における歪補正値を変化させる。そして、同じ表示対象画像に対して凹面鏡140の各角度に応じて異なる歪補正を行った複数の補正画像を生成する。そして、記憶部160に生成された複数の補正画像161、162、・・・を凹面鏡140の角度ごとに対応付けて記憶しておく。尚、補正画像161等は、ロゴやスタートアップ画面を表示対象画像の一例とし、これらを歪補正したものであってもよい。表示制御部114は、CPU112から指示される位置制御信号により凹面鏡140の現在の角度を識別し、識別した角度に対応する補正画像を記憶部160から読み出す。そして、投射制御部113は、読み出した補正画像に対応する表示光を投射部120に投射させる。尚、補正画像を記憶部160に記憶しておく代わりに、表示制御部114が表示対象画像に対して角度に応じてリアルタイムに歪補正を行っても構わない。但し、予め生成しておいた補正画像を用いることにより、処理を高速化できる。   Specifically, the shape of the virtual image V when the display target image is projected on the windshield 11 at various angles of the concave mirror 140 is predicted in advance by simulation. Then, the distortion correction value in the vector calculation is changed so that the predicted shape of the virtual image V corresponding to each angle approaches the shape of the virtual image V in the case of the angle of the user display setting position Z. Then, a plurality of corrected images are generated by performing different distortion correction on the same display target image according to each angle of the concave mirror 140. Then, a plurality of corrected images 161, 162,... Generated in the storage unit 160 are stored in association with each angle of the concave mirror 140. Note that the corrected image 161 or the like may be a logo or startup screen as an example of a display target image, and distortion corrected for these. The display control unit 114 identifies the current angle of the concave mirror 140 based on the position control signal instructed from the CPU 112, and reads a correction image corresponding to the identified angle from the storage unit 160. Then, the projection control unit 113 causes the projection unit 120 to project display light corresponding to the read correction image. Instead of storing the corrected image in the storage unit 160, the display control unit 114 may perform distortion correction on the display target image in real time according to the angle. However, the processing can be speeded up by using a corrected image generated in advance.

または、表示制御部114は、外部機器(不図示)から補正画像を取得してもよい。ここで、外部機器は、ヘッドアップディスプレイ装置100で表示するための表示対象画像から角度に応じた歪補正を行い、歪補正後の補正画像をヘッドアップディスプレイ装置100に出力する。例えば、外部機器は、カーナビゲーション装置、CAN(Control Area Network)を介して接続された他の装置などである。また、外部機器は、スマートフォンやタブレット端末などの外部端末であってもよい。   Alternatively, the display control unit 114 may acquire a corrected image from an external device (not shown). Here, the external device performs distortion correction according to the angle from the display target image to be displayed on the head-up display device 100, and outputs a corrected image after distortion correction to the head-up display device 100. For example, the external device is a car navigation device, another device connected via a CAN (Control Area Network), or the like. The external device may be an external terminal such as a smartphone or a tablet terminal.

(処理フロー)
図6は、本実施の形態1にかかるヘッドアップディスプレイ装置による画像表示処理の流れを説明するためのフローチャートである。前提として、ヘッドアップディスプレイ装置100の電源がOFFされており、凹面鏡140は陽光退避位置Xとなっている。
(Processing flow)
FIG. 6 is a flowchart for explaining the flow of the image display process performed by the head-up display device according to the first embodiment. As a premise, the power of the head-up display device 100 is turned off, and the concave mirror 140 is in the sunlight retreat position X.

そこで、まず、ヘッドアップディスプレイ装置100に電源が投入される(S101)。次に、ヘッドアップディスプレイ装置100は、凹面鏡140について陽光退避位置Xからユーザ表示設定位置Zまでの回動を開始する(S110)。具体的には、制御部110は、位置制御信号を駆動部150へ出力する。そして、駆動部150は、制御部110からの位置制御信号に応じて凹面鏡140を回動させる。   Therefore, first, the head-up display device 100 is powered on (S101). Next, the head-up display device 100 starts to rotate the concave mirror 140 from the sunlight retracting position X to the user display setting position Z (S110). Specifically, the control unit 110 outputs a position control signal to the drive unit 150. Then, the driving unit 150 rotates the concave mirror 140 according to the position control signal from the control unit 110.

続いて、凹面鏡140が位置Y1まで移動した場合(S111でYES)に、制御部110は、位置Y1の角度に応じた歪補正を行った補正画像を、表示素子125の画素のうち位置Y1の角度に応じた表示領域に表示して、投射させる(S112)。ここで、制御部110は、上述したように位置制御信号に基づいて凹面鏡140の角度を識別してもよいし、駆動部150のスライド抵抗の位置から角度を識別してもよい。また、ステップS112により、凹面鏡140が位置Y1の時点から、運転者Uによりウィンドシールド11越しに虚像Vが視認される。   Subsequently, when the concave mirror 140 moves to the position Y1 (YES in S111), the control unit 110 displays a corrected image obtained by performing distortion correction according to the angle of the position Y1 at the position Y1 among the pixels of the display element 125. It displays on the display area according to an angle, and makes it project (S112). Here, as described above, the control unit 110 may identify the angle of the concave mirror 140 based on the position control signal, or may identify the angle from the position of the slide resistance of the drive unit 150. Further, in step S112, the virtual image V is visually recognized through the windshield 11 by the driver U from the time when the concave mirror 140 is at the position Y1.

そして、凹面鏡140が位置Y2まで移動した場合(S121でYES)に、制御部110は、位置Y2の角度に応じた歪補正を行った補正画像を、表示素子125の画素のうち位置Y12の角度に応じた表示領域に表示して、投射させる(S122)。以降、制御部110は、凹面鏡140が移動した位置における角度に応じて、ステップS112及びS122と同等の処理を繰り返す。尚、ヘッドアップディスプレイ装置100は、表示対象画像が映像データである場合、フレーム単位にステップS112及びS122と同等の処理を繰り返す。これにより、運転者Uは、各角度に対応して表示された虚像Vの映像を連続的に違和感少なく視認することができる。   Then, when the concave mirror 140 moves to the position Y2 (YES in S121), the control unit 110 displays a corrected image that has been subjected to distortion correction according to the angle of the position Y2 as the angle of the position Y12 among the pixels of the display element 125. Is displayed in a display area corresponding to the projection area (S122). Thereafter, the control unit 110 repeats the same processing as steps S112 and S122 according to the angle at the position where the concave mirror 140 has moved. Note that, when the display target image is video data, the head-up display device 100 repeats processing equivalent to steps S112 and S122 for each frame. As a result, the driver U can view the video of the virtual image V displayed corresponding to each angle continuously with little discomfort.

その後、凹面鏡140がユーザ表示設定位置Zまで移動した場合(S131でYES)に、制御部110は、ユーザ表示設定位置Zの角度に応じた歪補正を行った補正画像を、表示素子125の画素のうちユーザ表示設定位置Zの角度に応じた表示領域に表示して、投射させる(S132)。そして、凹面鏡140がユーザ表示設定位置Zまでの移動を完了し(S140)、ヘッドアップディスプレイ装置100は起動処理を完了する(S150)。   After that, when the concave mirror 140 moves to the user display setting position Z (YES in S131), the control unit 110 displays a corrected image that has been subjected to distortion correction according to the angle of the user display setting position Z as a pixel of the display element 125. Are displayed in a display area corresponding to the angle of the user display setting position Z and projected (S132). Then, the concave mirror 140 completes the movement to the user display setting position Z (S140), and the head-up display device 100 completes the activation process (S150).

続いて、凹面鏡の角度と表示素子の表示領域と虚像との関係を、関連技術と本実施の形態とを比較して説明する。図7は、関連技術にかかる凹面鏡の角度と表示素子の表示領域と虚像との関係を説明するための図である。また、図8は、本実施の形態1にかかる凹面鏡の角度と表示素子の表示領域と虚像との関係を説明するための図である。尚、ユーザ表示設定位置Zにおける表示素子の表示領域は、実際には歪補正されているが、ここでは、説明の容易化のため、長方形としている。   Next, the relationship between the angle of the concave mirror, the display area of the display element, and the virtual image will be described by comparing the related art with this embodiment. FIG. 7 is a diagram for explaining the relationship between the angle of the concave mirror, the display area of the display element, and the virtual image according to the related art. FIG. 8 is a diagram for explaining the relationship between the angle of the concave mirror, the display area of the display element, and the virtual image according to the first embodiment. Note that the display area of the display element at the user display setting position Z is actually corrected for distortion, but here is rectangular for ease of explanation.

図7の左端の列は、図5と同様に、凹面鏡140の位置(角度)における光路の概念を示す。すなわち、位置Y1の場合、凹面鏡140から反射される表示光は、光路L3Zとは異なる光路L3Wを経由する。そして、図7の中央の列は、表示素子に表示される表示対象画像と表示素子内の表示位置、つまり、表示領域を示す。上述した通り、関連技術では表示素子125における表示領域が凹面鏡140の角度によらず一定であり、角度に応じた歪補正もされていない。そのため、図7の右端の列に示すように、位置Y1の場合、ユーザ表示設定位置Zの場合と比べて、虚像Vの表示位置が下であり、画像全体が表示し切れていない。また、位置Y1の場合、ユーザ表示設定位置Zの場合と比べて、虚像Vの形状に歪が生じている。つまり、関連技術において、凹面鏡140が位置Y1の状態では、運転者Uがウィンドシールド11越しの虚像Vを、通常動作における表示位置、かつ、正常な形状で視認することができない。そのため、関連技術において、凹面鏡140が位置Y1の状態では、運転者Uが虚像Vの表示コンテンツを全て、正確に把握することができない。そして、関連技術では、運転者Uは、凹面鏡140がユーザ表示設定位置Zの状態となって初めて、ウィンドシールド11越しの虚像Vを、通常動作における表示位置、かつ、正常な形状で視認することができようになる。そのため、関連技術では、ヘッドアップディスプレイ装置に電源が投入されてから、運転者Uがウィンドシールド11越しに、通常動作における表示位置、かつ、正常な形状で虚像Vを視認できるまでに要する時間が長い。   7 shows the concept of the optical path at the position (angle) of the concave mirror 140, as in FIG. That is, in the case of the position Y1, the display light reflected from the concave mirror 140 passes through the optical path L3W different from the optical path L3Z. 7 shows the display target image displayed on the display element and the display position in the display element, that is, the display area. As described above, in the related art, the display area of the display element 125 is constant regardless of the angle of the concave mirror 140, and distortion correction according to the angle is not performed. Therefore, as shown in the rightmost column of FIG. 7, the display position of the virtual image V is lower in the position Y1 than in the case of the user display setting position Z, and the entire image is not completely displayed. Further, in the case of the position Y1, compared to the case of the user display setting position Z, the shape of the virtual image V is distorted. That is, in the related art, when the concave mirror 140 is in the position Y1, the driver U cannot visually recognize the virtual image V over the windshield 11 at the display position in the normal operation and in the normal shape. Therefore, in the related art, when the concave mirror 140 is in the position Y1, the driver U cannot accurately grasp all display contents of the virtual image V. In the related art, the driver U can visually recognize the virtual image V through the windshield 11 in the normal operation display position and in a normal shape only when the concave mirror 140 is in the user display setting position Z. Will be able to. For this reason, in the related art, after the power is turned on to the head-up display device, the time required for the driver U to visually recognize the virtual image V in the normal operation display position and in the normal shape through the windshield 11. long.

これに対し、図8の左端の列は、位置Y1、Y2及びZのそれぞれにおいて、凹面鏡140により反射された表示光は、同じ光路L3Zを経由する。具体的には、位置Y1、Y2及びZのそれぞれにおいて、表示素子125上の特定の点の表示位置が異なる。例えば、凹面鏡140が位置Y2の角度の場合、表示光は、光路L1Y2を経由して反射鏡130で反射し、光路L2Y2を経由して位置Y2における凹面鏡140で反射する。そのため、当該表示光は、ユーザ表示設定位置Z及び位置Y1の角度の場合と同様に、光路L3Zを経由してウィンドシールド11で反射して、光路L4Zを経由して運転者Uの眼に入射する。そして、運転者Uは、ウィンドシールド11越しに位置PVZにおいて、当該特定の点を視認することができる。   On the other hand, in the leftmost column of FIG. 8, the display light reflected by the concave mirror 140 passes through the same optical path L3Z at each of the positions Y1, Y2, and Z. Specifically, the display position of a specific point on the display element 125 is different in each of the positions Y1, Y2, and Z. For example, when the concave mirror 140 is at the angle of the position Y2, the display light is reflected by the reflecting mirror 130 via the optical path L1Y2, and is reflected by the concave mirror 140 at the position Y2 via the optical path L2Y2. Therefore, the display light is reflected by the windshield 11 via the optical path L3Z and incident on the eyes of the driver U via the optical path L4Z, as in the case of the angles of the user display setting position Z and the position Y1. To do. Then, the driver U can visually recognize the specific point through the windshield 11 at the position PVZ.

図8の中央の列では、凹面鏡140の角度に応じて表示素子125の表示領域の位置が異なることを示す。また、凹面鏡140の角度に応じて表示対象画像に対する歪補正の度合いが異なることを示す。しかし、上述した通り凹面鏡140がいずれの角度であっても、表示光は同じ光路L3Zを経由するため、図8の右端の列に示すように、位置Y1、Y2及びZのそれぞれにおいて、ウィンドシールド11上で同等の表示位置及び形状の虚像Vを視認することができる。   8 indicates that the position of the display area of the display element 125 differs depending on the angle of the concave mirror 140. It also indicates that the degree of distortion correction for the display target image varies depending on the angle of the concave mirror 140. However, as described above, since the display light passes through the same optical path L3Z regardless of the angle of the concave mirror 140, as shown in the rightmost column of FIG. 8, windshields are provided at positions Y1, Y2, and Z, respectively. 11, the virtual image V having the same display position and shape can be visually recognized.

尚、上記のことから、前記回動反射部は、前記投射部から投射された表示光が前記投影面に投射されない状態から投射される状態となるように回動し、前記制御部は、前記回動反射部の回動の間に、前記投影面における所定の表示位置で前記虚像が視認されるように前記表示領域を調整するものといえる。   In addition, from the above, the rotation reflection unit rotates so that the display light projected from the projection unit is projected from a state where the display light is not projected onto the projection surface, and the control unit It can be said that the display area is adjusted so that the virtual image is visually recognized at a predetermined display position on the projection surface during the rotation of the rotation reflection unit.

以上のことから本実施の形態により、HUDの電源が投入された後、虚像の表示内容を所定の表示位置で視認できるまでに要する時間を短縮することができる。特に本実施の形態では、上述の通り、凹面鏡の角度に応じて投射部の表示領域を調整することから、運転者Uは凹面鏡140が回動中から虚像Vの表示コンテンツを通常の表示位置で視認を開始できる。つまり、運転者Uは関連技術よりも速く、正確な虚像Vの視認を開始できる。そして、通常動作と同等の視認性を維持した虚像をより長く視認することができる。   From the above, according to the present embodiment, it is possible to reduce the time required until the display content of the virtual image can be visually recognized at a predetermined display position after the HUD is turned on. In particular, in the present embodiment, as described above, the display area of the projection unit is adjusted according to the angle of the concave mirror, so that the driver U can display the display content of the virtual image V at the normal display position while the concave mirror 140 is rotating. Visual recognition can be started. That is, the driver U can start visualizing the virtual image V faster than the related art. Then, a virtual image that maintains the same visibility as the normal operation can be viewed for a longer time.

ここで、ウィンドシールドとHUDとの距離やウィンドシールドの角度、湾曲度合等が車両ごとに異なるため、本実施の形態では、表示素子の全ての画素を用いず、表示素子の全画素のうち一部を残して使用する。例えば、表示素子の中央部付近の画素を用いて描画し、周辺部分は余裕を持たせて使用しない。そして、本実施の形態では、通常動作時は表示領域として利用されていない領域も有効活用することで、より速く通常動作の表示位置で虚像を視認させることができる。   Here, since the distance between the windshield and the HUD, the angle of the windshield, the degree of curvature, etc. are different for each vehicle, in this embodiment, not all the pixels of the display element are used, but one of all the pixels of the display element. Leave the part to use. For example, drawing is performed using pixels near the center of the display element, and the peripheral portion is not used with a margin. In the present embodiment, a virtual image can be visually recognized at a normal operation display position faster by effectively using a region that is not used as a display region during normal operation.

また、本実施の形態では、上述の通り、凹面鏡の角度に応じて歪補正された補正画像を投射することから、運転者Uは凹面鏡140の回動中であっても、画像コンテンツや微細な文字等を鮮明な虚像Vとしてより速く視認できる。そのため、HUDの起動の当初から最終形の表示位置及び形状の虚像を視認させることができる。   Further, in the present embodiment, as described above, a corrected image whose distortion has been corrected according to the angle of the concave mirror is projected, so that even if the driver U is rotating the concave mirror 140, the image content and fine details are projected. A character or the like can be visually recognized as a clear virtual image V more quickly. Therefore, the final display position and the virtual image of the shape can be visually recognized from the beginning of the activation of the HUD.

尚、本実施の形態は、HUDの起動時に限らず、HUDの電源がOFFされた時にも適用可能である。これにより、HUDの終了時にもより長く、正確な表示位置かつ形状の虚像を視認させることができる。   Note that this embodiment is not limited to when the HUD is activated, but can also be applied when the power of the HUD is turned off. This makes it possible to visually recognize a virtual image having a longer and accurate display position and shape even at the end of the HUD.

<その他の発明の実施の形態>
以上、本発明を上記実施の形態に即して説明したが、本発明は上記実施の形態の構成にのみ限定されるものではなく、本願特許請求の範囲の請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得る各種変形、修正、組み合わせを含むことは勿論である。
<Other embodiments of the invention>
Although the present invention has been described with reference to the above embodiment, the present invention is not limited only to the configuration of the above embodiment, and within the scope of the invention of the claims of the present application. It goes without saying that various modifications, corrections, and combinations that can be made by a trader are included.

また、上述の通信装置の任意の処理は、CPU(Central Processing Unit)にコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。この場合、コンピュータプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体(non-transitory computer readable medium)を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体(tangible storage medium)を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体(例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ)、光磁気記録媒体(例えば光磁気ディスク)、CD-ROM(Read Only Memory)、CD-R、CD-R/W、半導体メモリ(例えば、マスクROM、PROM(Programmable ROM)、EPROM(Erasable PROM)、フラッシュROM、RAM(random access memory))を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体(transitory computer readable medium)によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。   Further, the arbitrary processing of the communication device described above can be realized by causing a CPU (Central Processing Unit) to execute a computer program. In this case, the computer program can be stored using various types of non-transitory computer readable media and supplied to the computer. Non-transitory computer readable media include various types of tangible storage media. Examples of non-transitory computer-readable media include magnetic recording media (eg flexible disks, magnetic tapes, hard disk drives), magneto-optical recording media (eg magneto-optical disks), CD-ROM (Read Only Memory), CD-R, CD-R / W, semiconductor memory (for example, mask ROM, PROM (Programmable ROM), EPROM (Erasable PROM), flash ROM, RAM (random access memory)) are included. The program may also be supplied to the computer by various types of transitory computer readable media. Examples of transitory computer readable media include electrical signals, optical signals, and electromagnetic waves. The temporary computer-readable medium can supply the program to the computer via a wired communication path such as an electric wire and an optical fiber, or a wireless communication path.

また、コンピュータが上述の実施の形態の機能を実現するプログラムを実行することにより、上述の実施の形態の機能が実現される場合だけでなく、このプログラムが、コンピュータ上で稼動しているOS(Operating System)もしくはアプリケーションソフトウェアと共同して、上述の実施の形態の機能を実現する場合も、本発明の実施の形態に含まれる。さらに、このプログラムの処理の全てもしくは一部がコンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットによって行われて、上述の実施の形態の機能が実現される場合も、本発明の実施の形態に含まれる。   In addition to the case where the function of the above-described embodiment is realized by the computer executing the program that realizes the function of the above-described embodiment, this program is not limited to the OS ( A case where the functions of the above-described embodiment are realized in cooperation with an operating system or application software is also included in the embodiment of the present invention. Furthermore, the present invention is also applicable to the case where the functions of the above-described embodiment are realized by performing all or part of the processing of the program by a function expansion board inserted into the computer or a function expansion unit connected to the computer. It is included in the embodiment.

1 自動車
10 ダッシュボード
11 ウィンドシールド
12 ステアリングホイール
U 運転者
V 虚像
100 ヘッドアップディスプレイ装置
110 制御部
111 駆動制御部
112 CPU
113 投射制御部
114 表示制御部
120 投射部
121 光源
122 ライトトンネル
123 フレネルレンズ
124 拡散板
125 表示素子
130 反射鏡
140 凹面鏡
150 駆動部
160 記憶部
161 補正画像
162 補正画像
X 陽光退避位置
Y1 位置
Y2 位置
Z ユーザ表示設定位置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Car 10 Dashboard 11 Windshield 12 Steering wheel U Driver V Virtual image 100 Head up display apparatus 110 Control part 111 Drive control part 112 CPU
113 Projection Control Unit 114 Display Control Unit 120 Projection Unit 121 Light Source 122 Light Tunnel 123 Fresnel Lens 124 Diffusion Plate 125 Display Element 130 Reflective Mirror 140 Concave Mirror 150 Drive Unit 160 Storage Unit 161 Correction Image 162 Correction Image X Sunlight Retraction Position Y1 Position Y2 Position Z User display setting position

Claims (8)

投影面を介して虚像として視認される画像に対応する表示光を投射する投射部と、
回動可能に設けられ、前記表示光を前記投影面に向けて反射させる回動反射部と、
前記回動反射部を回動させて前記表示光を反射させる角度を変更する駆動部と、
前記投影面における所定の表示位置で前記虚像が視認されるように、前記投射部における前記画像の表示領域を、前記角度に応じて調整する制御部と、
を備える画像表示装置。
A projection unit that projects display light corresponding to an image viewed as a virtual image via the projection surface;
A rotation reflecting portion that is rotatably provided and reflects the display light toward the projection surface;
A drive unit that changes the angle of reflecting the display light by rotating the rotation reflection unit;
A control unit that adjusts a display area of the image in the projection unit according to the angle so that the virtual image is visually recognized at a predetermined display position on the projection plane;
An image display device comprising:
前記制御部は、
前記投影面において前記虚像が所定の形状で視認されるように、前記角度に応じて歪補正された前記画像に対応する前記表示光を前記投射部に投射させる
請求項1に記載の画像表示装置。
The controller is
The image display apparatus according to claim 1, wherein the display unit projects the display light corresponding to the image, the distortion of which is corrected according to the angle, so that the virtual image is visually recognized in a predetermined shape on the projection surface. .
前記投射部は、複数の画素を備える表示素子を含み、
前記制御部は、
前記表示素子における前記複数の画素の一部を前記画像の全体の前記表示領域とし、
前記投影面における所定の表示位置で前記虚像が視認されるように、前記角度の変更に応じて前記画像に対応させる画素を変更することにより、前記表示領域を調整する
請求項1又は2に記載の画像表示装置。
The projection unit includes a display element including a plurality of pixels,
The controller is
A part of the plurality of pixels in the display element as the display area of the entire image;
The display area is adjusted by changing a pixel corresponding to the image according to the change of the angle so that the virtual image is visually recognized at a predetermined display position on the projection plane. Image display device.
前記投影面において前記虚像が所定の形状で視認されるように前記角度に応じて歪補正された複数の補正画像を、前記角度ごとに対応付けて予め記憶する記憶部をさらに備え、
前記制御部は、
前記角度に対応付けられた前記補正画像を前記記憶部から読み出し、当該読み出した補正画像に対応する前記表示光を前記投射部に投射させる
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像表示装置。
A storage unit that stores in advance a plurality of corrected images that are distortion-corrected according to the angle so that the virtual image is visually recognized in a predetermined shape on the projection plane;
The controller is
The image display according to any one of claims 1 to 3, wherein the correction image associated with the angle is read from the storage unit, and the display light corresponding to the read correction image is projected onto the projection unit. apparatus.
前記制御部は、
前記駆動部に対して前記回動反射部を回動させるための制御信号により前記角度を識別し、
前記識別された角度に応じて前記表示領域を調整する
請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像表示装置。
The controller is
The angle is identified by a control signal for rotating the rotation reflection unit with respect to the drive unit,
The image display device according to claim 1, wherein the display area is adjusted according to the identified angle.
前記回動反射部は、
前記投射部から投射された表示光が前記投影面に投射されない状態から投射される状態となるように回動し、
前記制御部は、
前記回動反射部の回動の間に、前記投影面における所定の表示位置で前記虚像が視認されるように前記表示領域を調整する
請求項1乃至5のいずれか1項に記載の画像表示装置。
The rotating reflection part is
The display light projected from the projection unit is rotated so as to be projected from a state where it is not projected onto the projection surface,
The controller is
The image display according to claim 1, wherein the display area is adjusted so that the virtual image is visually recognized at a predetermined display position on the projection plane during the rotation of the rotation reflection unit. apparatus.
投影面を介して虚像として視認される画像に対応する表示光を投射する投射部と、
回動可能に設けられ、前記表示光を前記投影面に向けて反射させる回動反射部と、
前記回動反射部を回動させる駆動部と、
を備える画像表示装置における画像表示方法であって、
前記駆動部に対して、前記表示光を反射させる角度を変更するように、前記回動反射部を回動させる指示を行うステップと、
前記投影面における所定の表示位置で前記虚像が視認されるように、前記投射部における前記画像の表示領域を、前記角度に応じて調整するステップと、
を含む画像表示方法。
A projection unit that projects display light corresponding to an image viewed as a virtual image via the projection surface;
A rotation reflecting portion that is rotatably provided and reflects the display light toward the projection surface;
A drive unit for rotating the rotation reflection unit;
An image display method in an image display device comprising:
Instructing the drive unit to rotate the rotation reflection unit so as to change an angle at which the display light is reflected; and
Adjusting the display area of the image in the projection unit according to the angle so that the virtual image is visually recognized at a predetermined display position on the projection plane;
An image display method including:
投影面を介して虚像として視認される画像に対応する表示光を投射する投射部と、
回動可能に設けられ、前記表示光を前記投影面に向けて反射させる回動反射部と、
前記回動反射部を回動させる駆動部と、
を備えるコンピュータに、
前記駆動部に対して、前記表示光を反射させる角度を変更するように、前記回動反射部を回動させる指示を行うステップと、
前記投影面における所定の表示位置で前記虚像が視認されるように、前記投射部における前記画像の表示領域を、前記角度に応じて調整するステップと、
を実行させる画像表示プログラム。
A projection unit that projects display light corresponding to an image viewed as a virtual image via the projection surface;
A rotation reflecting portion that is rotatably provided and reflects the display light toward the projection surface;
A drive unit for rotating the rotation reflection unit;
On a computer with
Instructing the drive unit to rotate the rotation reflection unit so as to change an angle at which the display light is reflected; and
Adjusting the display area of the image in the projection unit according to the angle so that the virtual image is visually recognized at a predetermined display position on the projection plane;
An image display program that executes
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