JP2020112667A - Virtual image display device - Google Patents
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Abstract
Description
この明細書による開示は、虚像表示装置に関する。 The disclosure of this specification relates to a virtual image display device.
従来、画像の表示光を反射部に反射されることにより、表示虚像を表示する虚像表示装置が知られている。特許文献1に開示の装置は、画像表示パネル、バックライトを備えている。画像表示パネルは、画像を表示する表示画面を有する。バックライトは、光源面を分割するように配置された複数の照明セグメントを有し、光源面から画像表示パネルを照明する。バックライトは、各照明セグメントの点灯状態と消灯状態を個別に切り替えて、ローカルディミング制御される。ここで、各照明セグメントのうち、画像表示パネルが画像を表示する領域の直下の照明セグメントのみ、選択的に点灯状態となる。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a virtual image display device that displays a display virtual image by reflecting display light of an image by a reflecting portion. The device disclosed in Patent Document 1 includes an image display panel and a backlight. The image display panel has a display screen for displaying an image. The backlight has a plurality of illumination segments arranged so as to divide the light source surface, and illuminates the image display panel from the light source surface. The backlight is locally dimming-controlled by individually switching the lighting state and the non-lighting state of each lighting segment. Here, among the respective illumination segments, only the illumination segment immediately below the area where the image display panel displays the image is selectively turned on.
さて、画像の表示光を反射部に反射させて表示虚像を表示する虚像表示装置においては、表示虚像の視認者が頭を動かす等して、視点が移動した場合に、表示虚像の輝度低下等により、視認性が低下する問題がある。とりわけバックライトがローカルディミング制御される態様においては、この問題はより深刻なものとなる。 Now, in the virtual image display device that displays the display virtual image by reflecting the display light of the image on the reflecting portion, the brightness of the display virtual image decreases when the viewpoint moves, for example, when the viewer of the display virtual image moves his/her head. Therefore, there is a problem that the visibility is lowered. This problem becomes more serious especially in a mode in which the backlight is locally dimmed.
具体的に特許文献1の装置のように、表示画面において画像が表示された表示部分直下の照明セグメントのみを点灯状態とすると、視認者の視点が正面からずれて表示虚像を斜めから見た場合に、表示虚像と、その背後に形成される光源面虚像との間に視差が発生する。視点から表示虚像への視線の延長線上において、照明セグメントの虚像が消灯状態である可能性がある。この場合、実質的に表示虚像が十分に照明されていないように視認されるので、当該表示虚像の視認性が低下することが懸念されている。 Specifically, when only the illumination segment immediately below the display portion where the image is displayed on the display screen is turned on as in the device of Patent Document 1, the viewpoint of the viewer shifts from the front and the display virtual image is viewed obliquely. In addition, parallax occurs between the display virtual image and the light source surface virtual image formed behind it. On the extension line of the line of sight from the viewpoint to the display virtual image, the virtual image of the illumination segment may be in the off state. In this case, since the display virtual image is visually recognized as if it is not sufficiently illuminated, there is a concern that the visibility of the display virtual image is reduced.
この明細書の開示による目的のひとつは、表示虚像の視認性が良好な虚像表示装置を提供することにある。 One of the purposes of the disclosure of this specification is to provide a virtual image display device in which the visibility of a display virtual image is good.
ここに開示された態様のひとつは、画像の表示光を反射部(3a)に反射させることにより、表示虚像(VDP)を表示する虚像表示装置であって、
画像を表示する表示画面(22a)を有する画像表示パネル(22)と、
光源面(26)を分割するように配置された複数の照明セグメント(25)を有し、光源面から画像表示パネルを照明するバックライト(24)と、
各照明セグメントの点灯状態と消灯状態とを個別に切り替えて、バックライトをローカルディミング制御するバックライト制御部(54,254)と、を備え、
表示虚像の背後に、光源面の光源面虚像(VLS)が形成され、
表示虚像と、表示虚像を視認する視認者の視点として想定される視点想定位置(PE)とを通る仮想線(Lv)を定義すると、
バックライト制御部は、光源面虚像において仮想線が交差する交差位置(PC)に対応する照明セグメントを、点灯状態としている。
One of the aspects disclosed herein is a virtual image display device that displays a display virtual image (VDP) by reflecting display light of an image on a reflecting portion (3a),
An image display panel (22) having a display screen (22a) for displaying an image,
A backlight (24) having a plurality of illumination segments (25) arranged to divide the light source surface (26) and illuminating the image display panel from the light source surface;
And a backlight control unit (54, 254) for individually switching the lighting state and the extinguishing state of each lighting segment to control the local dimming of the backlight,
A light source surface virtual image (VLS) of the light source surface is formed behind the display virtual image,
When a virtual line (Lv) passing through the display virtual image and the viewpoint assumed position (PE) assumed as the viewpoint of the viewer who visually recognizes the display virtual image is defined,
The backlight control unit turns on the illumination segment corresponding to the intersection position (PC) where the virtual lines intersect in the virtual image of the light source surface.
このような態様によると、バックライトにおいて、光源面を分割するように配置された複数の照明セグメントのうち、表示虚像の背後に形成された光源面虚像において仮想線が交差する交差位置に対応する照明セグメントが、点灯状態とされる。この仮想線は、表示虚像と、表示虚像を視認する視認者の視点として想定される視点想定位置を通る線として、定義される。すなわち、視点想定位置から表示虚像への視線の延長線上に、点灯状態の照明セグメントの虚像が存在することとなる。したがって、視認者が視点想定位置から表示虚像を見た場合に、当該表示虚像がバックライトによって照明されているように視認される。故に、バックライトがローカルディミング制御されていても、視認者の視点から視認される表示虚像の輝度低下が抑制されているので、当該表示虚像の視認性は良好なものとなる。 According to such an aspect, in the backlight, among the plurality of illumination segments arranged so as to divide the light source surface, the virtual light source surface virtual image formed behind the display virtual image corresponds to the intersection position where the virtual lines intersect. The lighting segment is turned on. This virtual line is defined as a line that passes through the display virtual image and the assumed viewpoint position as the viewpoint of the viewer who visually recognizes the display virtual image. That is, the virtual image of the illuminated illumination segment exists on the extension line of the line of sight from the assumed viewpoint position to the display virtual image. Therefore, when the viewer views the display virtual image from the assumed viewpoint position, the display virtual image is visually recognized as if it is illuminated by the backlight. Therefore, even if the backlight is subjected to the local dimming control, the reduction in the brightness of the display virtual image visually recognized from the viewpoint of the viewer is suppressed, so that the visibility of the display virtual image becomes good.
ここに開示された態様の他のひとつは、画像の表示光を反射部(3a)に反射させることにより、表示虚像(VDP)を表示する虚像表示装置であって、
画像を表示する表示画面(22a)を有する画像表示パネル(22)と、
光源面(26)を分割するように配置された複数の照明セグメント(25)を有し、光源面により画像表示パネルを照明するバックライト(24)と、
各照明セグメントの点灯状態と消灯状態とを個別に切り替えて、バックライトをローカルディミング制御するバックライト制御部(54)と、を備え、
バックライト制御部は、画像の表示部分(P1)直下の照明セグメント(25a)を点灯状態とすることに加えて、占有領域全体が表示部分に非直下の照明セグメントであって、光源面において表示部分直下の領域から拡張方向に所定距離以下の範囲に位置する照明セグメント(25b)を、拡張点灯領域(EJA)として点灯状態とする。
Another one of the aspects disclosed herein is a virtual image display device that displays a display virtual image (VDP) by reflecting the display light of an image on a reflecting section (3a),
An image display panel (22) having a display screen (22a) for displaying an image,
A backlight (24) having a plurality of illumination segments (25) arranged to divide the light source surface (26) and illuminating the image display panel with the light source surface;
A backlight control unit (54) for individually switching the lighting state and the extinguishing state of each illumination segment to control the local dimming of the backlight;
In addition to turning on the illumination segment (25a) immediately below the display portion (P1) of the image, the backlight control unit displays the entire occupied area on the light source surface as the illumination segment not directly below the display portion. The illumination segment (25b) located within a predetermined distance or less in the expansion direction from the region immediately below the part is turned on as the extended lighting region (EJA).
このような態様によると、バックライトにおいて、光源面を分割するように配置された複数の照明セグメントのうち、画像の表示部分直下の照明セグメントを点灯状態とすることに加えて、拡張点灯領域の照明セグメントが、点灯状態とされる。拡張点灯領域の照明セグメントとは、照明セグメントの占有領域全体が表示部分の非直下の照明セグメントであって、光源面において画像の表示部分直下の領域から拡張方向に所定距離以下の範囲に位置する照明セグメントである。したがって、視認者の視点が正面から拡張方向にずれて表示虚像を斜めから見た場合に、視点から表示虚像への視線の延長線上に、点灯状態の照明セグメントの虚像が存在する蓋然性を高めることができる。故に、バックライトがローカルディミング制御されていても、当該表示虚像がバックライトによって照明されているように視認されることにより、視認者の視点から視認される表示虚像の輝度低下が抑制されているので、当該表示虚像の視認性は良好なものとなる。 According to such an aspect, in the backlight, in addition to turning on the lighting segment immediately below the display portion of the image among the plurality of lighting segments arranged so as to divide the light source surface, The lighting segment is turned on. The illumination segment of the extended lighting area is an illumination segment whose entire occupation area is not directly below the display portion, and is located within a predetermined distance or less in the extension direction from the area directly below the display portion of the image on the light source surface. Lighting segment. Therefore, when the viewer's viewpoint shifts from the front to the expansion direction and the display virtual image is viewed obliquely, the probability that the virtual image of the illuminated illumination segment exists on the extension line of the line of sight from the viewpoint to the display virtual image is increased. You can Therefore, even if the backlight is subjected to the local dimming control, the display virtual image is visually recognized as being illuminated by the backlight, so that the reduction in the brightness of the display virtual image viewed from the viewpoint of the viewer is suppressed. Therefore, the visibility of the display virtual image is good.
なお、括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。 It should be noted that the reference numerals in parentheses exemplify the correspondence with the portions of the embodiments described later, and are not intended to limit the technical scope.
以下、複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合せることができる。 Hereinafter, a plurality of embodiments will be described with reference to the drawings. It should be noted that, in each of the embodiments, corresponding components may be denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted. When only a part of the configuration is described in each embodiment, the configuration of the other embodiments described above can be applied to the other part of the configuration. In addition, not only the combination of the configurations explicitly described in the description of each embodiment, but if there is no particular problem in the combination, the configurations of the plurality of embodiments can be partially combined even if not explicitly stated. ..
(第1実施形態)
図1に示すように、本開示の第1実施形態による虚像表示装置は、車両1に用いられ、当該車両1のインストルメントパネル2内に収容されるヘッドアップディスプレイ装置(以下、HUD装置)10である。HUD装置10は、車両1のウインドシールド3に設定された反射部3aへ向けて画像の表示光を投影する。これにより、HUD装置10は、画像を、視認者としての乗員により視認可能な表示虚像VDPとして表示する。すなわち反射部3aにて反射される画像の表示光が、車両1の室内に設定された視認領域EBに到達することにより、視認領域EBに視点が位置する乗員が各種情報を認識することができる。
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, the virtual image display device according to the first embodiment of the present disclosure is used in a vehicle 1, and a head-up display device (hereinafter, a HUD device) 10 housed in an instrument panel 2 of the vehicle 1 is provided. Is. The
表示される各種情報としては、例えば車速、燃料残量等の車両1の状態を示す情報、又は視界補助情報、道路情報等のナビゲーション情報が挙げられる。 The various information displayed includes, for example, information indicating the state of the vehicle 1 such as vehicle speed and remaining fuel amount, or navigation information such as visibility assistance information and road information.
以下において、特に断り書きがない限り、前、後、上、下、左及び右が示す各方向は、水平面HP上の車両1を基準として記載される。 In the following, unless otherwise specified, the directions of front, rear, upper, lower, left, and right are described with reference to the vehicle 1 on the horizontal plane HP.
車両1のウインドシールド3は、例えばガラスないし合成樹脂により透光性の板状に形成された透過部材であり、インストルメントパネル2よりも上方に配置されている。ウインドシールド3は、前方から後方へ向かう程、インストルメントパネル2とは離間するように傾斜して配置されている。ウインドシールド3は、画像の表示光が投影される反射部3aを、滑らかな凹面状又は平面状に形成している。なお、反射部3aは、ウインドシールド3に設けられていなくてもよい。例えば車両1と別体となっているコンバイナを車両1内に設置して、当該コンバイナに反射部3aが設けられていてもよい。
The windshield 3 of the vehicle 1 is a translucent plate-shaped member made of, for example, glass or synthetic resin and is arranged above the instrument panel 2. The windshield 3 is arranged so as to be inclined from the instrument panel 2 as it goes from the front to the rear. The windshield 3 has a reflecting
視認領域EBは、表示虚像VDPが視認可能となる空間領域であって、アイボックスとも称される。視認領域EBは、典型的には、車両1に設定されたアイリプスと重なるように設定される。アイリプスは、乗員のアイポイント(すなわち視点)の空間分布を統計的に表したアイレンジに基づいて、仮想の楕円体状に設定されている。アイリプスは、通常、座席のヘッドレストから少し前方の空間に設定される。そして、乗員の正面姿勢(首を傾けない姿勢)においては、左眼及び右眼が左右方向に並んで位置するので、視認領域EBは、左右方向を長手方向とする左右に長い矩形状に設定される。 The visual recognition area EB is a space area where the display virtual image VDP can be visually recognized, and is also called an eye box. The visual recognition area EB is typically set so as to overlap with the eye lip set in the vehicle 1. The eye lip is set in a virtual ellipsoidal shape based on an eye range that statistically represents the spatial distribution of the occupant's eye points (that is, viewpoints). The eye lip is usually set in a space slightly ahead of the headrest of the seat. Then, in the front posture of the occupant (the posture in which the neck is not tilted), since the left eye and the right eye are positioned side by side in the left-right direction, the visual recognition area EB is set to a rectangular shape that is long in the left-right direction with the left-right direction as the longitudinal direction. To be done.
このように、本実施形態のHUD装置10は、反射部3aに対する乗員の視点の相対位置が多少変位することを、想定している。HUD装置10の具体的構成を、図2,3も用いて、以下に説明する。HUD装置10は、ハウジング11、表示器21、拡大導光部41及び制御ユニット51等により構成されている。
As described above, the
図1に示すように、ハウジング11は、例えば合成樹脂ないし金属等により、表示器21、拡大導光部41、及び制御ユニット51等を収容する中空形状を有しており、車両1のインストルメントパネル2内に設置されている。ハウジング11は、反射部3aとは上下方向に対向する上面部に、光学的に開口する窓部12を有している。窓部12は、例えば表示光を透過可能な防塵シート13で覆われている。
As shown in FIG. 1, the housing 11 has a hollow shape for accommodating the
表示器21は、表示画面22aに画像を表示し、その画像の表示光を拡大導光部41へ向けて投射する。本実施形態の表示器21は、透過型の液晶表示器となっている。表示器21は、図2,3に示すように、表示画面22aを有する画像表示パネル22、バックライト24、及び照明光学部30を有し、例えば遮光性を有する箱状のケーシングにこれらを収容して構成されている。
The
図1に示すように、拡大導光部41は、表示器21の表示画面22aから発せられた画像の表示光を導光する光路を形成している。拡大導光部41は、例えば平面鏡42及び凹面鏡44を有している。
As shown in FIG. 1, the enlarged
平面鏡42は、例えば合成樹脂ないしガラスからなる基材の表面に、アルミニウムを蒸着させること等により、反射面を形成している。平面鏡42の反射面は、滑らかな平面状に形成されている。表示器21から平面鏡42に入射した表示光は、その反射面により凹面鏡44へ向けて反射される。
The
凹面鏡44は、例えば合成樹脂ないしガラスからなる基材の表面に、アルミニウムを蒸着させること等により、反射面を形成している。凹面鏡44の反射面は、凹状に湾曲することで、滑らかな凹面状に形成されている。平面鏡42から凹面鏡44に入射した表示光は、その反射面により反射部3aへ向けて反射される。ここで、正の光学パワーを有する凹面鏡44の反射面での反射によって、表示虚像VDPを表示画面22aの画像に対して拡大することが可能となっている。
The concave mirror 44 forms a reflecting surface by, for example, vapor-depositing aluminum on the surface of a base material made of synthetic resin or glass. The reflecting surface of the concave mirror 44 is formed in a smooth concave shape by being curved in a concave shape. The display light that has entered the concave mirror 44 from the
こうして凹面鏡44に反射された表示光は、防塵シート13を透過することでHUD装置10の外部へ射出され、ウインドシールド3の反射部3aに入射する。反射部3aに反射された表示光が乗員の視点に到達すると、当該乗員は表示虚像VDPを視認可能となるのである。ここで、反射部3aは、透過部材としてのウインドシールド3に設定されているので、表示虚像VDPは、ウインドシールド3を通して視認される車外の景色と重畳して表示される。
The display light thus reflected by the concave mirror 44 is emitted to the outside of the
また、凹面鏡44は、制御ユニット51によって制御されているステッピングモータの駆動に応じて、左右方向に伸びる回転軸44aのまわりに回動可能となっている。こうした回動によって、表示虚像VDPの表示位置を上下方向に変位するように調整することができる。
The concave mirror 44 is rotatable about a
以下では、本実施形態の表示器21及びその制御について詳細に説明する。図2に示すように、表示器21の画像表示パネル22は、薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor、TFT)を用いたTFT液晶パネルであって、例えば2次元配列にて配列された複数の液晶画素23から形成されたアクティブマトリクス型の液晶パネルである。
Below, the
画像表示パネル22は、長手方向LD及び短手方向SDを有する矩形状を呈している。液晶画素23が長手方向LD及び短手方向SDに直線状に配列されることで、拡大導光部41側を向き、画像を表示光として射出する表示画面22aもまた矩形状を呈している。表示画面22aの長手方向LDは表示虚像VDPにおける左右方向に対応し、表示画面22aの短手方向SDは表示虚像VDPにおける上下方向に対応している。各液晶画素23では、表示画面22aの法線方向に貫通して設けられる透過部と、当該透過部を囲んで形成された配線部とが設けられている。
The
画像表示パネル22は、一対の偏光板及び一対の偏光板に挟まれた液晶層等が積層されて形成されていることで、平板状を呈している。各偏光板は、互いに実質直交する透過軸及び吸収軸を有し、透過軸方向に偏光した光を透過させ、吸収軸方向に偏光した光を吸収する性質を有する。一対の偏光板は、透過軸を互いに直交させて配置されている。液晶層は、液晶画素毎の電圧の印加により、印加電圧に応じて液晶層に入射する光の偏光方向を回転させることが可能となっている。こうして画像表示パネル22は、偏光方向の回転により拡大導光部41側の偏光板を透過する光の割合、すなわち透過率を、液晶画素23毎(より厳密にはサブ画素毎)に変えることができる。
The
したがって、画像表示パネル22は、バックライト24側の表面である照明対象面22bからの光源光の入射に対応して、液晶画素23毎の透過率が制御されることで、表示画面22aに画像を表示する。1つの液晶画素23を構成する複数のサブ画素には、互いに異なる色(例えば赤、緑及び青)のカラーフィルタが設けられており、これらの組み合わせにより様々な色が実現されるようになっている。
Therefore, in the
バックライト24は、画像表示パネル22の照明対象面22bへの照明に用いられる。バックライト24は、いわゆる直下型又は直下型に準じたバックライトであり、複数の照明セグメント25及び当該照明セグメント25を保持する基板24a等により構成されている。
The
本実施形態において、各照明セグメント25には、1つの発光ダイオード素子が採用されている。各照明セグメント25は、基板24a上の照明用回路による配線パターンを通じて、電源と電気的に接続されている。より詳細に、各照明セグメント25は、チップ状の青色発光ダイオードを、透光性を有する合成樹脂に黄色蛍光剤を混合した黄色蛍光体により封止することにより形成されている。青色発光ダイオードから電流量に応じて発せられた青色光により、黄色蛍光体が励起されて黄色光を発光し、青色光と黄色光との混合により、各照明セグメント25から疑似白色の光源光が発せられる。各照明セグメント25は、個別に点灯状態と消灯状態とを切り替え可能となっている。
In this embodiment, each
本実施形態では、基板24aの表面に沿って複数の照明セグメント25が配列されることによって、照明セグメント25の集合による面光源状の光源面26が形成されている。各照明セグメント25は、平面状の光源面26を分割するように配置されている。より詳細に照明セグメント25は、矩形状の格子をなすように2次元方向に配列されていることで、各照明セグメント25の占有領域は、矩形状に定義される。
In the present embodiment, a plurality of
光源面26に対して画像表示パネル22は、傾斜して配置されている。これにより、各照明セグメント25が光源面26に実質垂直な方向を強度ピーク方向として光源光が発せられると、表示に寄与する光源光は、画像表示パネル22を斜めに透過することとなる。
The
また各照明セグメント25は、画像表示パネル22の照明対象面22bないし表示画面22aのうち、個別に対応する部分的な領域を、主として照明するようになっている。換言すると、表示画面22aには、照明セグメント25の配列に対応して仮想的に分割された分割領域DAが設定されている。本実施形態では、上記強度ピーク方向に沿うように光源面26及び画像表示パネル22を見た場合に、個別対応関係にある照明セグメント25と分割領域DAとが恰度重畳する位置関係となる。本実施形態において「重畳状態」「非重畳状態」とは、強度ピーク方向に沿うように光源面26及び画像表示パネル22を見た場合を基準とする。
In addition, each
照明光学部30は、バックライト24の光源面26と画像表示パネル22との間に配置されている。照明光学部30は、照明セグメント25と分割領域DAとの個別対応関係を保持しつつ、光源光の指向性を調整する。照明光学部30は、例えばレンズアレイ31、フレネルレンズ32及び拡散板33を有している。
The illumination optical unit 30 is arranged between the
レンズアレイ31は、複数の凸レンズ素子31aが照明セグメント25の数及び配置に合わせて配列されて形成されている。特に本実施形態の各凸レンズ素子31aは、外周輪郭を矩形状に形成し、個別に対応する照明セグメント25と対向して配置されている。各凸レンズ素子31aは、例えば合成樹脂ないしガラス等により透光性を有して形成され、対応する照明セグメント25からの光源光を集光する。
The
フレネルレンズ32は、例えば合成樹脂ないしガラス等により透光性を有して平板状に形成されている。フレネルレンズ32は、レンズアレイ31側から入射した光源光をさらに集光して平行化する。
The Fresnel lens 32 is made of, for example, synthetic resin or glass and has a light-transmitting property and is formed in a flat plate shape. The Fresnel lens 32 further condenses and collimates the light source light incident from the
拡散板33は、画像表示パネル22の照明対象面22bに対して近接状態又は接着状態に配置され、例えば透光性合成樹脂からなる基材にマイクロビーズ等の拡散粒子を混合することにより、シート状に形成されている。拡散板33は、フレネルレンズ32側から入射した光を拡散して、画像表示パネル22に入射する光源光の指向性をさらに調整する。
The
図1,3に示す制御ユニット51は、いわゆるコンピュータであり、少なくとも1つのプロセッサ、メモリ装置、入出力インターフェースを含む電子回路を主体として構成されている。プロセッサは、メモリ装置に記憶されているコンピュータプログラムを実行する演算回路である。メモリ装置は、例えば半導体メモリ等によって提供され、プロセッサによって読み取り可能なコンピュータプログラムを非一時的に格納するための非遷移的実体的記録媒体である。
The
制御ユニット51は、表示器21及び凹面鏡44のステッピングモータと通信可能に接続されている。加えて、制御ユニット51は、通信を用いた電気信号の入力によって車両1のECU(Electric Control Unit)等からの各種情報を取得可能に構成されている。なお、制御ユニット51と各要素との間の通信においては、有線通信、無線通信を問わず各種の好適な通信方式が採用され得る。
The
制御ユニット51は、画像制御部52及びバックライト制御部54等の制御部を、コンピュータプログラムの実行により演算処理を行なう機能部として備える。
The
画像制御部52は、ECUが生成し、当該ECUから入力された画像が表示画面22aに表示されるように、画像表示パネル22を制御する。あるいは、画像制御部52は、ECUからの情報に応じて画像を生成し、当該画像が表示画面22aに表示されるように、画像表示パネル22を制御する。
The
表示画面22aに表示される画像は、車外の景色と重畳する表示虚像VDPとして結像されることを前提にレイアウトされている。具体的に、表示画面22aのうち一部分だけが、画像の表示部分P1に設定される。表示部分P1には、文字又は図柄が画像として表示され、当該表示部分P1では画素23の透過率が所定値に設定されて表示光が射出される。表示部分P1を除く他部には、実質的に何も表示されない背景部分P2が設定される。背景部分P2では、画素23の透過率が最小値に設定されて表示光が表示画面22aから極力射出されないように、画像表示パネル22が制御される。
The image displayed on the
バックライト制御部54は、図4に示すように、画像制御部52と連携して、バックライト24をローカルディミング制御(部分駆動制御ともいう)する。具体的に、バックライト制御部54は、各照明セグメント25の点灯状態と消灯状態とを、個別に切り替える。複数の照明セグメント25のうち、上述の表示部分P1の視認に関係する照明セグメント25だけが点灯状態となり、それ以外の照明セグメント25が消灯状態となる。
As shown in FIG. 4, the backlight control unit 54 performs local dimming control (also referred to as partial drive control) on the
なお、図4において、光源面26側では、点灯状態の照明セグメント25がハッチングなしで図示されており、消灯状態の照明セグメント25がドットハッチング入りで図示されている。また、表示画面22a側では、表示部分P1がハッチングなし図示されており、点灯状態の照明セグメント25と重畳する分割領域DAが薄いドットハッチング入りで図示されており、消灯状態の照明セグメント25と重畳する分割領域DAが濃いドットハッチング入りで示されている。表示画面22a側において細線で区分け図示されているのは、液晶画素23である。なお、図4において照明セグメント25等の符号は全てに付していない(図5,7も同様)。
In FIG. 4, on the
各照明セグメント25の点灯及び消灯の切り換えは、表示画面22aにおける表示部分P1の配置に基づいて、バックライト制御部54により判定される。
Switching on and off of each
従来のローカルディミング制御では、特定の照明セグメントに個別対応する分割領域内に、表示部分が設定されていれば当該特定の照明セグメントが点灯状態とされ、表示部分が設定されていなければ当該特定の照明セグメントが消灯状態とされる。したがって、表示部分と重畳状態の(換言すると、表示部分直下の)照明セグメントのみが点灯状態に設定される。 In the conventional local dimming control, if the display portion is set in the divided area individually corresponding to the specific illumination segment, the specific illumination segment is turned on, and if the display portion is not set, the specific illumination segment is set. The lighting segment is turned off. Therefore, only the illumination segment overlapping the display portion (in other words, directly below the display portion) is set to the lighting state.
ところが本実施形態のローカルディミング制御では、各分割領域DAを拡張した拡張判定領域EJA(図5破線参照)が判定に用いられる。具体的に、特定の照明セグメント25に個別対応する分割領域DAを拡張した拡張判定領域EJA内に、表示部分P1が設定されていれば当該特定の照明セグメント25が点灯状態とされ、表示部分P1が設定されていなければ当該特定の照明セグメント25が消灯状態とされる。
However, in the local dimming control of the present embodiment, the extension determination area EJA (see the broken line in FIG. 5) obtained by extending each divided area DA is used for the determination. Specifically, if the display portion P1 is set in the expansion determination area EJA in which the divided area DA individually corresponding to the
そうすると、表示部分P1と重畳状態の(換言すると、表示部分P1直下の)照明セグメント25aが点灯状態に設定されることは勿論、当該表示部分P1とは占有領域全体が非重畳状態の(換言すると、表示部分P1に非直下の、あるいは背景部分P2直下の)照明セグメント25であって、照明セグメント25aの周囲の照明セグメント25も、点灯状態に設定され得る。より詳細に、表示部分P1とは占有領域全体が非重畳状態の照明セグメントであって、光源面26において表示部分P1と重畳する領域(換言すると、表示部分P1直下の領域)から拡張方向に所定距離以下の範囲に位置する照明セグメント25bが、拡張点灯領域ELA(図4の破線参照)として点灯状態となるのである。
As a result, the illumination segment 25a that is in the overlapping state with the display portion P1 (in other words, immediately below the display portion P1) is set to the lighting state, and the entire occupied area is not in the overlapping state with the display portion P1 (in other words, in other words). The
ここでいう所定距離は、0よりも大きな値であり、分割領域DAに対する拡張判定領域EJAの拡張幅に基づいている。拡張幅が大きく設定されている程、実質的な所定距離が大きいということになり、例えば所定距離と拡張幅は一致する。本実施形態では、長手方向LDの拡張幅及び短手方向SDの拡張幅がそれぞれ設定され、矩形状の分割領域DAに対して矩形状の拡張判定領域EJAが設定されているので、所定距離も、長手方向LDと短手方向SDとで異なっている。 The predetermined distance here is a value larger than 0 and is based on the expansion width of the expansion determination area EJA with respect to the divided area DA. The larger the expansion width is set, the larger the substantial predetermined distance is. For example, the predetermined distance and the expansion width match. In the present embodiment, the expansion width in the longitudinal direction LD and the expansion width in the lateral direction SD are set respectively, and the rectangular expansion determination area EJA is set for the rectangular divided area DA, so that the predetermined distance is also set. , The longitudinal direction LD and the lateral direction SD are different.
例えば、分割領域DAに対する拡張判定領域EJAの長手方向LDの拡張幅は、分割領域DAに対する拡張判定領域EJAの短手方向SDの拡張幅よりも大きく設定されている。特に本実施形態では、短手方向SDの拡張幅は、0とされている。このように、所定距離が光源面26の接線方向に沿った拡張方向で0よりも大きな値に設定されていれば、所定距離が0の方向(換言すると点灯領域が拡張されない方向)が設定されていてもよい。本実施形態では、拡張方向が長手方向LDに設定されているので、表示部分P1と重畳する照明セグメント25aから長手方向LDにずれた照明セグメント25bも点灯することとなる。
For example, the expansion width of the expansion determination area EJA with respect to the divided area DA in the longitudinal direction LD is set to be larger than the expansion width of the expansion determination area EJA with respect to the divided area DA in the lateral direction SD. Particularly in this embodiment, the expansion width in the lateral direction SD is set to zero. In this way, if the predetermined distance is set to a value larger than 0 in the expansion direction along the tangential direction of the
こうして判定に用いられる各拡張判定領域EJAは、互いに重複部分を有している。この重複部分に表示部分P1が設定されると、重複部分を構成する各拡張判定領域EJAに対応する複数の照明セグメント25がそれぞれ点灯することとなる。
In this way, the respective extended determination areas EJA used for determination have overlapping portions with each other. When the display portion P1 is set in this overlapping portion, the plurality of
さて、図1に示すように、HUD装置10により表示虚像VDPを表示する光学系において、バックライト24は、ウインドシールド3を挟んで視認領域EBとは反対側、詳細には表示虚像VDPよりも遠方となる当該表示虚像VDPの背後に、光源面26の虚像(以下、光源面虚像VLS)を形成する。光源面虚像VLSは、表示虚像VDPを通して、例えば表示虚像VDPの輝度分布のような形で乗員により認識され得る。表示虚像VDPと光源面虚像VLSとは、バックライト24の構成及び拡大導光部41の拡大倍率等に基づいて、互いに離間している。
Now, as shown in FIG. 1, in the optical system that displays the display virtual image VDP by the
ここで、図6に示すように、表示虚像VDPと、表示虚像VDPを視認する乗員の視点として想定される視点想定位置PEとを通る仮想線Lvを定義する。そうすると、視点想定位置PEから表示虚像VDPを見た場合に、乗員は、仮想線Lvに沿って光源面虚像VLSを視認することとなるので、光源面虚像VLSにおいて仮想線Lvが交差する交差位置PCに対応する照明セグメント25による輝度を、表示虚像VDPの輝度として認識することになる。
Here, as shown in FIG. 6, an imaginary line Lv passing through the display virtual image VDP and the assumed viewpoint position PE assumed as the viewpoint of the occupant who visually recognizes the display virtual image VDP is defined. Then, when the display virtual image VDP is seen from the assumed viewpoint position PE, the occupant visually recognizes the light source surface virtual image VLS along the virtual line Lv. Therefore, the intersection position where the virtual line Lv intersects the light source surface virtual image VLS The brightness of the
そして、表示虚像VDPと光源面虚像VLSとは上述のように離間しているので、視点想定位置PEから仮想線Lvが表示画面22aの虚像をその法線方向に貫通せず、斜めに貫通する場合には、上述の交差位置PCが表示虚像VDPとは非重畳状態の照明セグメント25に位置する場合も生じ得る。本実施形態では、こうした交差位置PCの照明セグメント25が点灯状態となるように、すなわち交差位置PCが拡張点灯領域ELAに含まれるように、ローカルディミング制御が実施される。
Then, since the display virtual image VDP and the light source surface virtual image VLS are separated from each other as described above, the virtual line Lv does not penetrate the virtual image of the
より詳細に、本実施形態では、視点想定位置PEは、左右に長い矩形状の視認領域EBの全体に定義される。すなわち、仮想線Lvは、視認領域EBの各箇所(例えば視認領域EB内に所定間隔で仮想的な格子状に設定される各箇所)に対応して複数定義される。こうして複数定義された各仮想線Lvに対応する交差位置PCの照明セグメント25が点灯状態となっているのである。
More specifically, in the present embodiment, the assumed viewpoint position PE is defined in the entire rectangular visual recognition area EB that is long in the left and right directions. That is, a plurality of virtual lines Lv are defined corresponding to each location in the visual recognition area EB (for example, each location set in a virtual lattice shape at predetermined intervals in the visual recognition area EB). In this way, the
このため、例えば乗員の視点が正面から右方にずれた場合(図7参照)に、表示部分P1に対して点灯状態の照明セグメント25が全体的に右方に変位したように認識され得るが、拡張点灯領域ELAが視点から表示部分P1へ向かう視線の延長線上に残存している。
Therefore, for example, when the viewpoint of the occupant is shifted from the front to the right (see FIG. 7 ), it can be recognized that the
以下、第1実施形態のHUD装置10による処理、特にバックライト制御部54による処理を、図8のフローチャートを用いて説明する。図8のフローチャートは、例えば画像の書き換えが生じる毎に実施され、HUD装置10の作動中には何度も繰返し実施されることとなる。
Hereinafter, the processing by the
まず、ステップS111では、バックライト制御部54は、表示画面22aに表示される画像の輝度について、バックライト24の照明閾値を超えているか否かを判定する。この照明閾値は、画像データの圧縮時のノイズによる誤点灯を防止するために設定されている。照明閾値以下の輝度の画素23は、背景部分P2(ノイズが生じた部分を含む)とみなされる。照明閾値を超える輝度の画素23は、表示部分P1とみなされる。ステップS111の処理後、ステップS112へ移る。
First, in step S111, the backlight control unit 54 determines whether or not the brightness of the image displayed on the
ステップS112では、バックライト制御部54は、各照明セグメント25について、拡張判定領域EJA内に画像の表示部分P1が設定されているか否かを判定する。拡張判定領域EJA内に画像の表示部分P1が設定されている照明セグメント25は、点灯すべき照明セグメントである。一方、拡張判定領域EJA内に画像の表示部分P1が設定されていない照明セグメント25は、点灯の必要性が低い照明セグメントである。ステップS112の処理後、ステップS113へ移る。
In step S112, the backlight control unit 54 determines whether or not the display portion P1 of the image is set in the extended determination area EJA for each
ステップS113では、バックライト制御部54は、点灯すべき照明セグメント25を点灯する。以上を以って、一連の処理を終了する。このようにして、表示虚像VDPの視認に好適なローカルディミング制御が実現される。
In step S113, the backlight control unit 54 turns on the
(作用効果)
以上説明した第1実施形態の作用効果を以下に説明する。
(Action effect)
The effects of the first embodiment described above will be described below.
第1実施形態によると、バックライト24において、光源面26を分割するように配置された複数の照明セグメント25のうち、表示虚像VDPの背後に形成された光源面虚像VLSにおいて仮想線Lvが交差する交差位置PCに対応する照明セグメント25が、点灯状態とされる。この仮想線Lvは、表示虚像VDPと、表示虚像VDPを視認する視認者の視点として想定される視点想定位置PEを通る線として、定義される。すなわち、視点想定位置PEから表示虚像VDPへの視線の延長線上に、点灯状態の照明セグメント25の虚像が存在することとなる。したがって、視認者が視点想定位置PEから表示虚像VDPを見た場合に、当該表示虚像VDPがバックライト24によって照明されているように視認される。故に、バックライト24がローカルディミング制御されていても、視認者の視点から視認される表示虚像VDPの輝度低下が抑制されているので、当該表示虚像VDPの視認性は良好なものとなる。
According to the first embodiment, in the
また、第1実施形態によると、仮想線Lvは、表示虚像VDPが視認可能な視認領域EB全体を視点想定位置PEとして、視認領域EBの各箇所に対応して複数定義される。そして、光源面虚像VLSにおいて各仮想線Lvが交差する交差位置PCに対応する各照明セグメント25が、点灯状態とされる。故に、視認者の視点が視認領域EBに存在し、表示虚像VDPが視認可能となる状態において、当該視点から表示虚像VDPへの視線の延長線上に、点灯状態の照明セグメント25の虚像が存在することとなる。故に、視認領域EBから視認される表示虚像VDPの輝度低下が抑制されているので、当該表示虚像VDPの視認性は良好なものとなる。
Further, according to the first embodiment, a plurality of virtual lines Lv are defined corresponding to each position of the visual recognition area EB, with the entire visual recognition area EB in which the display virtual image VDP can be visually recognized as the assumed viewpoint position PE. Then, each
また、第1実施形態によると、バックライト24において、光源面26を分割するように配置された複数の照明セグメント25のうち、画像の表示部分P1直下の照明セグメント25aを点灯状態とすることに加えて、拡張点灯領域ELAの照明セグメント25bが、点灯状態とされる。拡張点灯領域ELAの照明セグメント25bとは、占有領域全体が表示部分P1に非直下の照明セグメントであって、光源面26において表示部分P1直下の領域から拡張方向に所定距離以下の範囲に位置する照明セグメントである。したがって、視認者の視点が正面から拡張方向にずれて表示虚像VDPを斜めから見た場合に、視点から表示虚像VDPへの視線の延長線上に、点灯状態の照明セグメント25の虚像が存在する蓋然性を高めることができる。故に、バックライト24がローカルディミング制御されていても、当該表示虚像VDPがバックライト24によって照明されているように視認されることにより、視認者の視点から視認される表示虚像VDPの輝度低下が抑制されているので、当該表示虚像VDPの視認性は良好なものとなる。
Further, according to the first embodiment, in the
また、第1実施形態によると、拡張点灯領域ELAの拡張幅は、上下方向よりも左右方向にて大きい。このようにすると、視認者が左右に並ぶ左眼及び右眼にて表示虚像VDPを両眼視しても、右眼からみた表示虚像VDP及び左眼からみた表示虚像VDPの両方の輝度低下が抑制されるので、表示虚像VDPを視認する際の違和感を低減することができる。 Further, according to the first embodiment, the extension width of the extension lighting area ELA is larger in the left-right direction than in the up-down direction. With this configuration, even if the viewer views the display virtual image VDP with the left and right eyes arranged side by side, the brightness of both the display virtual image VDP viewed from the right eye and the display virtual image VDP viewed from the left eye is reduced. Since it is suppressed, it is possible to reduce a feeling of strangeness when visually recognizing the display virtual image VDP.
(第2実施形態)
図9〜11に示すように、第2実施形態は第1実施形態の変形例である。第2実施形態について、第1実施形態とは異なる点を中心に説明する。
(Second embodiment)
As shown in FIGS. 9 to 11, the second embodiment is a modification of the first embodiment. The second embodiment will be described focusing on the points different from the first embodiment.
第2実施形態のバックライト制御部54は、ドライバステータスモニタ(Driver Status Monitor、以下DSM)4と共に、虚像表示システムを構成している。制御ユニット51は、DSM4に対して通信可能となっており、バックライト制御部254は、DSM4と連携して、バックライト24をローカルディミング制御する。
The backlight control unit 54 of the second embodiment constitutes a virtual image display system together with the driver status monitor (hereinafter referred to as DSM) 4. The
DSM4は、乗員の顔を撮像し、その画像を解析することで、乗員の左眼の位置及び右眼の位置を検出する眼検出部として機能し、さらに好ましくは、乗員の居眠りやわき見を監視する。DSM4は、例えばインストルメントパネル2、ウインドシールド3の上方等、車両1において乗員の顔を撮影し易い位置に設置されている。DSM4は、照明体、カメラ4a(図10参照)及び画像解析部等により構成されている。 The DSM 4 functions as an eye detection unit that detects the position of the left eye and the position of the right eye of the occupant by capturing the image of the occupant's face and analyzing the image, and more preferably, monitors the occupant's drowsiness and aside. To do. The DSM 4 is installed, for example, above the instrument panel 2 and the windshield 3 at a position where it is easy to photograph the occupant's face in the vehicle 1. The DSM 4 is composed of an illumination body, a camera 4a (see FIG. 10), an image analysis unit, and the like.
照明体は、乗員の顔を照明光により照明する。照明光は、乗員に感知され難いことが好ましいので、照明体には、照明光として近赤外光を用いた近赤外光源が採用されている。カメラ4aは、乗員の顔を撮影対象として撮影する。カメラ4aは、撮像素子、及び撮像素子上に撮影対象を結像するためのレンズ部を有している。撮像素子には、例えばCMOSセンサ等、近赤外光に良好な感度を持ち、検出する像の解像度が高い素子が採用されている。 The illuminating body illuminates the occupant's face with illumination light. Since it is preferable that the occupant cannot sense the illumination light, a near infrared light source that uses near infrared light as the illumination light is used for the illumination body. The camera 4a shoots the occupant's face as a shooting target. The camera 4a has an image sensor and a lens unit for forming an image of a subject on the image sensor. As the image pickup element, for example, an element such as a CMOS sensor which has a good sensitivity to near infrared light and has a high resolution of an image to be detected is employed.
画像解析部は、いわゆるコンピュータないしFPGA(Field-Programmable Gate Array)等の電子回路により実現される制御部である。画像解析部は、撮像素子による画像データを解析する。解析により得られた乗員の左眼の位置及び右眼の位置は、HUD装置10の制御ユニット51へ向けて逐次出力される。
The image analysis unit is a control unit realized by an electronic circuit such as a so-called computer or FPGA (Field-Programmable Gate Array). The image analysis unit analyzes image data from the image sensor. The position of the left eye and the position of the right eye of the occupant obtained by the analysis are sequentially output to the
第2実施形態において、制御ユニット51のメモリ装置には、予め、数式f(E(px,py,pz),A(ix,iy))が記憶されている。数式fにおいて、E(px,py,pz)は、視認領域EB上の視点位置を表す。A(ix,iy)は、表示虚像VDP上の表示部分P1の画像座標を表す。そして、数式fは、視点位置E(px,py,pz)と画像座標A(ix,iy)とを通る仮想線Lvと、光源面虚像VLSとの交差位置PCを表す式である。なお、x方向は車両1の左右方向に対応し、y方向は車両1の上下方向に対応し、z方向は車両1の前後方向に対応している。
In the second embodiment, the formula f(E(px, py, pz), A(ix, iy)) is stored in advance in the memory device of the
予め記憶される数式fは、実機における実験により算出されてもよく、光学シミュレーションにより算出されてもよい。表示虚像VDPと光源面虚像VLSとの距離は、拡大導光部41での拡大の影響を受けて大きくなってしまうので、この影響も当然に数式fに組み込まれる。
Formula f stored in advance may be calculated by an experiment in an actual machine or may be calculated by an optical simulation. Since the distance between the display virtual image VDP and the light source surface virtual image VLS becomes large due to the influence of the enlargement in the enlargement
第2実施形態のバックライト制御部54は、DSM4から入力された左眼の位置及び右眼の位置と、現在表示しようとしている表示部分P1の画像座標A(ix,iy)とを取得する。バックライト制御部54は、取得したこれらの値を数式fに代入することによって、仮想線Lvと光源面虚像VLSとの交差位置PCを求め、当該交差位置PCに基づいて、点灯状態にするバックライト位置L(lx,ly)を決定する。換言すると、バックライト制御部54は、以下の等式を解く。
f(E(px,py,pz),A(ix,iy))----=L(lx,ly)
The backlight control unit 54 of the second embodiment acquires the position of the left eye and the position of the right eye input from the DSM 4, and the image coordinates A(ix, iy) of the display portion P1 that is currently displayed. The backlight control unit 54 obtains the intersection position PC of the virtual line Lv and the virtual image of the light source surface VLS by substituting the obtained values into the mathematical expression f, and turns on the backlight based on the intersection position PC. The write position L(lx, ly) is determined. In other words, the backlight controller 54 solves the following equation.
f(E(px, py, pz), A(ix, iy))----= L(lx, ly)
すなわち、DSM4により検出された乗員の左眼の位置及び右眼の位置を視点想定位置PEとして、仮想線Lvが定義されていることになる。本実施形態では、左眼の位置を数式fに代入し、交差位置PCを求めると共に、右眼の位置を数式に代入し、交差位置PCを求め、各交差位置PCに対応する照明セグメント25が点灯状態に設定される。
That is, the imaginary line Lv is defined with the position of the left eye and the position of the right eye of the occupant detected by the DSM 4 as the assumed viewpoint position PE. In the present embodiment, the position of the left eye is substituted into the mathematical expression f to obtain the intersection position PC, and the position of the right eye is substituted into the mathematical formula to obtain the intersection position PC, and the
また本実施形態では、数式fに代入される表示部分P1の画像座標A(ix,iy)は、表示部分P1が複数の画素23により構成されて面積をもつ場合が多いので、表示部分P1の各画素23の座標を数式fに代入し、各画素23毎の交差位置PCを求め、各画素23毎の交差位置PCに対応する照明セグメント25が点灯状態に設定される。
Further, in the present embodiment, the image coordinates A(ix, iy) of the display portion P1 that is substituted into the mathematical expression f is often the display portion P1 having a plurality of
すなわち、本実施形態では、眼の総数と表示部分P1の画素23の総数との積だけ、数式fの計算がなされる。なお、後述する変形例4〜6のように計算を簡略化することもできる。
That is, in the present embodiment, the formula f is calculated by the product of the total number of eyes and the total number of
以下、第2実施形態のHUD装置210による処理、特にバックライト制御部254による処理を、図11のフローチャートを用いて説明する。図11のフローチャートによる処理は、例えば所定時間毎に実施され、HUD装置10の作動中、何度も繰返し実施されることとなる。
Hereinafter, processing by the
まず、ステップS211では、バックライト制御部254は、DSM4にて検出された視点位置E(px,py,pz)を取得する。ステップS211の処理後、ステップS212へ移る。
First, in step S211, the
ステップS212では、第1実施形態のステップS111と同様に、バックライト制御部254は、表示画面22aに表示される画像の輝度について、バックライト24の照明閾値を超えているか否かを判定する。ステップS212の処理後、ステップS213へ移る。
In step S212, as in step S111 of the first embodiment, the
ステップS213では、バックライト制御部254は、表示画面22aの点灯状態の画像座標A(ix,iy)について、数式fを用いてバックライト位置L(lx,ly)を算出する。ステップS213の処理後、ステップS214へ移る。
In step S213, the
ステップS113では、バックライト制御部254は、点灯すべきバックライト位置L(lx,ly)に対応する照明セグメント25を点灯する。以上を以って、一連の処理を終了する。このようにして、表示虚像VDPの視認に好適なローカルディミング制御が実現される。
In step S113, the
以上説明した第2実施形態によると、仮想線Lvは、視認者の眼の位置を検出するDSM4により検出された眼の位置を視点想定位置PEとして、定義される。DSM4を用いて視点想定位置PEが狭い領域に絞り込まれることにより、表示虚像VDPの輝度低下を抑制しつつも、より多くの照明セグメント25を消灯状態に設定することができる。したがって、より高効率のローカルディミング制御を実現することができる。
According to the second embodiment described above, the virtual line Lv is defined with the eye position detected by the DSM 4 for detecting the eye position of the viewer as the assumed viewpoint position PE. By narrowing down the assumed viewpoint position PE using the DSM 4 to a narrow area, it is possible to set a larger number of
(他の実施形態)
以上、複数の実施形態について説明したが、本開示は、それらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。
(Other embodiments)
Although a plurality of embodiments have been described above, the present disclosure should not be construed as being limited to those embodiments, and may be applied to various embodiments and combinations without departing from the scope of the present disclosure. You can
具体的に第1実施形態に関する変形例1としては、拡張点灯領域ELAとして点灯された照明セグメント25bの輝度が、画像の表示部分P1直下の照明セグメント25aの輝度よりも小さくなるように、バックライト制御部54がバックライト24を制御する。このようにすると、表示虚像VDPを斜めから見た場合の輝度低下を抑制しつつも、表示虚像VDPの視認態様として斜めから見る場合よりも正面から見る場合が選択される可能性が高いという傾向を鑑みて、拡張点灯領域ELAでのエネルギー効率を高めることが可能となる。
Specifically, as a modified example 1 of the first embodiment, the backlight is set so that the brightness of the lighting segment 25b that is turned on as the extended lighting area ELA is smaller than the brightness of the lighting segment 25a immediately below the image display portion P1. The control unit 54 controls the
第1実施形態に関する変形例2としては、拡張点灯領域ELAの拡張方向を、左右方向及び上下方向の両方としてもよい。この場合では、図12,13に示すように、分割領域DAに対する拡張判定領域EJAの長手方向LDの拡張幅が0より大きな値に設定されると共に、短手方向SDの拡張幅が0より大きな値に設定される。図12の例では、長手方向LDの拡張幅と短手方向SDの拡張幅とが等しく設定されている。また図13の例では、長手方向LDの拡張幅は、短手方向SDの拡張幅よりも大きく設定されている。 As a modified example 2 of the first embodiment, the extension direction of the extension lighting area ELA may be both the left-right direction and the up-down direction. In this case, as shown in FIGS. 12 and 13, the expansion width in the longitudinal direction LD of the expansion determination area EJA with respect to the divided area DA is set to a value larger than 0, and the expansion width in the lateral direction SD is larger than 0. Set to the value. In the example of FIG. 12, the extension width in the longitudinal direction LD and the extension width in the lateral direction SD are set to be equal. Further, in the example of FIG. 13, the expansion width in the longitudinal direction LD is set to be larger than the expansion width in the lateral direction SD.
第1実施形態に関する変形例3としては、視点想定位置PEが左右に長い矩形状の視認領域EBの全体に定義され、仮想線Lvが視認領域EBの各箇所に対応して複数定義される構成において、拡張判定領域EJAによる判定に代えて、第2実施形態のように数式fを用いて点灯状態の照明セグメント25を決定するようにしてもよい。例えば視認領域EB内に所定間隔で仮想的な格子状に設定される複数の視点位置E(px,py,pz)をそれぞれ数式fに代入し、視点位置E(px,py,pz)毎に算出されたバックライト位置L(lx,ly)に対応する照明セグメント25が全て点灯状態となる。
As a modified example 3 of the first embodiment, a configuration in which the assumed viewpoint position PE is defined in the entire rectangular visual recognition area EB that is long in the left and right, and a plurality of virtual lines Lv are defined corresponding to the respective locations in the visual recognition area EB. In place of the determination by the extended determination area EJA, the
第2実施形態に関する変形例4としては、左眼に対応する仮想線Lv及び右眼に対応する仮想線Lvそれぞれを計算しなくてもよい。DSM4に検出された左眼の位置及び右眼の位置の平均値を、視点位置E(px,py,pz)として数式fに代入してもよい。 As a modified example 4 of the second embodiment, it is not necessary to calculate each of the virtual line Lv corresponding to the left eye and the virtual line Lv corresponding to the right eye. The average value of the positions of the left eye and the position of the right eye detected by the DSM 4 may be substituted into the expression f as the viewpoint position E(px, py, pz).
第2実施形態に関する変形例5としては、視点位置E(px,py,pz)のpzには、DSM4から取得した値ではなく、視認領域EBに設計的に定められた固定値が採用されてもよい。これにより、計算量を低減することができる。 As a modified example 5 of the second embodiment, a fixed value determined by design in the visual recognition area EB is adopted for pz of the viewpoint position E (px, py, pz) instead of the value acquired from the DSM 4. Good. As a result, the amount of calculation can be reduced.
第2実施形態に関する変形例6としては、画像座標A(ix,iy)について、表示部分P1の各画素23の座標に対応する仮想線Lvをそれぞれ計算しなくてもよい。例えば、表示部分P1の輪郭に対応する画素23の座標に対応する仮想線Lvだけを計算して、交差位置PCの集合の内側の照明セグメント25を点灯する等の方法により、計算を適宜簡素化することができる。また例えば、表示部分P1の中心座標に対応する画素23に対応する仮想線Lvだけを計算して、表示部分P1の形状から点灯すべき照明セグメント25を推定するようにしてもよい。
As a modified example 6 of the second embodiment, the virtual line Lv corresponding to the coordinates of each
第2実施形態に関する変形例7としては、DSM4のカメラ4aの代わりに、距離センサを用いて乗員の左眼の位置及び右眼の位置が検出されてもよい。 As a modified example 7 of the second embodiment, the position of the left eye and the position of the right eye of the occupant may be detected using a distance sensor instead of the camera 4a of the DSM4.
変形例8としては、拡大導光部41には、凹面鏡、平面鏡、凸面鏡、凸レンズ及び凹レンズ等の光学素子を様々に組み合わせた構成が採用され得る。また、拡大導光部41自体が設けられていなくてもよい。
As a modified example 8, the magnifying
変形例9としては、照明光学部30には、直下型に準じたバックライト構成を逸脱しない範囲で、種々の構成を採用することができる。また、照明光学部30自体が設けられていなくてもよい。 As a ninth modification, various configurations can be adopted for the illumination optical unit 30 without departing from the backlight configuration according to the direct type. Further, the illumination optical section 30 itself may not be provided.
変形例10としては、1つの照明セグメント25が複数の発光ダイオード素子により構成されていてもよい。
As a tenth modification, one
変形例11としては、照明セグメント25毎に、独立した光源が配置されていなくてもよい。例えばOLED(Organic Light-Emitting Diode)を用いた1つの面光源を、制御的に分割して複数の照明セグメント25が構成され、これらが個別に点灯状態及び消灯状態を切替可能となっていてもよい。
As a modified example 11, an independent light source may not be arranged for each
変形例12としては、制御ユニット51による処理のうち少なくとも一部は、古典的なアナログ回路、FPGA(Field-Programmable Gate Array)等によってハードウエア的に実現されてもよく、ニューラルネットワークを用いた人工知能アルゴリズムによって実現されてもよい。
As a modified example 12, at least a part of the processing by the
変形例13としては、虚像表示装置は、航空機、船舶、あるいは移動しない筐体(例えばゲーム筐体)等の各種の乗り物に適用することができる。 As a thirteenth modification, the virtual image display device can be applied to various vehicles such as an aircraft, a ship, and a case that does not move (for example, a game case).
本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサを構成する専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の装置及びその手法は、専用ハードウエア論理回路により、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の装置及びその手法は、コンピュータプログラムを実行するプロセッサと一つ以上のハードウエア論理回路との組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。 The control unit and the method thereof described in the present disclosure may be realized by a dedicated computer that configures a processor programmed to execute one or more functions embodied by a computer program. Alternatively, the apparatus and method described in the present disclosure may be realized by a dedicated hardware logic circuit. Alternatively, the device and the method described in the present disclosure may be realized by one or more dedicated computers configured by a combination of a processor that executes a computer program and one or more hardware logic circuits. Further, the computer program may be stored in a computer-readable non-transition tangible recording medium as an instruction executed by the computer.
3a:反射部、22:画像表示パネル、22a:表示画面、24:バックライト、25,25a,25b:照明セグメント、26 光源面、54,254:バックライト制御部、ELA:拡張点灯領域、Lv:仮想線、P1:表示部分、PC:交差位置、PE:視点想定位置、VDP:表示虚像、VLS:光源面虚像 3a: Reflector, 22: Image display panel, 22a: Display screen, 24: Backlight, 25, 25a, 25b: Illumination segment, 26 Light source surface, 54, 254: Backlight controller, ELA: Extended lighting area, Lv : Virtual line, P1: Display part, PC: Crossing position, PE: Viewpoint assumed position, VDP: Display virtual image, VLS: Light source surface virtual image
Claims (6)
前記画像を表示する表示画面(22a)を有する画像表示パネル(22)と、
光源面(26)を分割するように配置された複数の照明セグメント(25)を有し、前記光源面から前記画像表示パネルを照明するバックライト(24)と、
各前記照明セグメントの点灯状態と消灯状態とを個別に切り替えて、前記バックライトをローカルディミング制御するバックライト制御部(54,254)と、を備え、
前記表示虚像の背後に、前記光源面の光源面虚像(VLS)が形成され、
前記表示虚像と、前記表示虚像を視認する視認者の視点として想定される視点想定位置(PE)とを通る仮想線(Lv)を定義すると、
前記バックライト制御部は、前記光源面虚像において前記仮想線が交差する交差位置(PC)に対応する前記照明セグメントを、点灯状態としている虚像表示装置。 A virtual image display device for displaying a display virtual image (VDP) by reflecting display light of an image on a reflecting section (3a),
An image display panel (22) having a display screen (22a) for displaying the image;
A backlight (24) having a plurality of illumination segments (25) arranged to divide the light source surface (26) and illuminating the image display panel from the light source surface;
A backlight control unit (54, 254) for individually switching the lighting state and the extinguishing state of each of the lighting segments to perform local dimming control of the backlight,
A light source surface virtual image (VLS) of the light source surface is formed behind the display virtual image,
When a virtual line (Lv) passing through the display virtual image and a viewpoint assumed position (PE) assumed as a viewpoint of a viewer who visually recognizes the display virtual image is defined,
The said backlight control part is a virtual image display apparatus which makes the said illumination segment corresponding to the intersection position (PC) which the said virtual line cross|intersects in the virtual image of the said light source surface the lighting state.
前記バックライト制御部は、前記光源面虚像において各前記仮想線が交差する前記交差位置に対応する各前記照明セグメントを、点灯状態とする請求項1に記載の虚像表示装置。 A plurality of virtual lines are defined corresponding to each position in the visual recognition area, with the entire visual recognition area (EB) in which the display virtual image is visually recognizable as the viewpoint assumed position,
The virtual image display device according to claim 1, wherein the backlight control unit sets each of the illumination segments corresponding to the intersecting position where each of the virtual lines intersects in the virtual image of the light source surface to a lighting state.
前記画像を表示する表示画面(22a)を有する画像表示パネル(22)と、
光源面(26)を分割するように配置された複数の照明セグメント(25)を有し、前記光源面により前記画像表示パネルを照明するバックライト(24)と、
各前記照明セグメントの点灯状態と消灯状態とを個別に切り替えて、前記バックライトをローカルディミング制御するバックライト制御部(54)と、を備え、
前記バックライト制御部は、前記画像の表示部分(P1)直下の前記照明セグメント(25a)を点灯状態とすることに加えて、占有領域全体が前記表示部分に非直下の前記照明セグメントであって、前記光源面において前記表示部分直下の領域から拡張方向に所定距離以下の範囲に位置する前記照明セグメント(25b)を、拡張点灯領域(EJA)として点灯状態とする虚像表示装置。 A virtual image display device for displaying a display virtual image (VDP) by reflecting display light of an image on a reflecting portion (3a),
An image display panel (22) having a display screen (22a) for displaying the image;
A backlight (24) having a plurality of illumination segments (25) arranged so as to divide the light source surface (26), and illuminating the image display panel with the light source surface;
A backlight control unit (54) for individually switching the lighting state and the extinguishing state of each of the lighting segments to perform local dimming control of the backlight,
In addition to turning on the illumination segment (25a) immediately below the display portion (P1) of the image, the backlight control unit may make the entire occupied area be the illumination segment not directly below the display portion. A virtual image display device in which the illumination segment (25b) located within a range of a predetermined distance or less in the expansion direction from the region immediately below the display portion on the light source surface is turned on as an extended lighting region (EJA).
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