JP2021051231A - Head-up display device - Google Patents

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JP2021051231A JP2019174807A JP2019174807A JP2021051231A JP 2021051231 A JP2021051231 A JP 2021051231A JP 2019174807 A JP2019174807 A JP 2019174807A JP 2019174807 A JP2019174807 A JP 2019174807A JP 2021051231 A JP2021051231 A JP 2021051231A
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毅 笠原
Takeshi Kasahara
毅 笠原
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Nippon Seiki Co Ltd
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Abstract

To attain more natural visibility with perspective of a virtual image without increasing the burden of the display control part when displaying the virtual image using a virtual image display surface with an inclined plane.SOLUTION: A virtual image display surface PS1 is a flat or curved surface that is inclined with respect to a road surface 40. Optical mismatch is provided between a display part 161 serving as one optical member and other optical members 171 and 174 so that the blurring level in a second zone Z2 positioned nearer to the far end U4 side of the virtual image display surface than a first zone Z1 positioned nearer to the near end U1 is higher than the blurring level in the first zone Z1. A display control part 300 displays a first image in a first real image display zone Z1' corresponding to the first zone on a display surface 164 of the display part and displays a second image that is different from the first image in both a second real image display zone Z2' corresponding to the second zone or both the first and second real image display zones.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、車両のウインドシールドやコンバイナ等に虚像を表示するヘッドアップディスプレイ(Head−up Display:HUD)装置等に関する。 The present invention relates to a head-up display (HUD) device or the like that displays a virtual image on a windshield, a combiner, or the like of a vehicle.

結像面である虚像表示面を、路面に対して所定の角度だけ傾いている傾斜面とする技術は、例えば、特許文献1に記載されている。 For example, Patent Document 1 describes a technique in which a virtual image display surface, which is an image forming surface, is an inclined surface that is inclined by a predetermined angle with respect to a road surface.

また、遠近感のある虚像表示を実現するために、画像生成部が、虚像の辺縁部又は全部に対して、ぼかし処理を実施する技術が記載されている。 Further, in order to realize a virtual image display with a sense of perspective, a technique is described in which the image generation unit performs a blurring process on the edge portion or the entire edge portion of the virtual image.

特開2018−120141号公報(例えば、図1、[0014])Japanese Unexamined Patent Publication No. 2018-12141 (for example, FIG. 1, [0014]) 特開2017−81428号公報(例えば、図4(c)、図5(c)、[0095]〜[0098])Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-81428 (for example, FIGS. 4 (c), 5 (c), [0995] to [0998])

本発明者は、以下に記載する新たな課題を認識した。 The present inventor has recognized the new issues described below.

特許文献1では、傾斜面である虚像表示面を用いて、奥行き方向(車両の前後方向)における表現力を高めた表示を行うことができる。但し、従来のHUD装置による虚像の鮮明度は、表示対象が、HUD装置のユーザー(運転者等)から見て遠方にあるか近方にあるかに依らず一定である。 In Patent Document 1, a virtual image display surface, which is an inclined surface, can be used to perform display with enhanced expressiveness in the depth direction (front-rear direction of the vehicle). However, the sharpness of the virtual image by the conventional HUD device is constant regardless of whether the display target is far or near from the user (driver or the like) of the HUD device.

一方、例えば、実景(ウインドシールドであるフロントガラス越しに見える風景等)のうち、遠方にあるものは視覚的にぼやけて見えている(言い換えれば、ピンボケして見えている)。 On the other hand, for example, among the actual scenes (scenery seen through the windshield, which is a windshield), those in the distance are visually blurred (in other words, they are out of focus).

したがって、実際の風景よりも、HUD装置が表示する虚像が鮮明にユーザーに視認されることがある。このような状態が長く続けば、ユーザーに、例えば視覚的な疲労感を与える場合があることは否定できない。 Therefore, the virtual image displayed by the HUD device may be clearly visible to the user rather than the actual landscape. It is undeniable that if such a state continues for a long time, the user may feel visually tired, for example.

この問題を軽減するために、特許文献2の技術を用いて、虚像の表示に際し、例えば虚像表示距離(結像距離)に応じたぼかし量となるようにして、適宜、ぼかし処理を実施することが考えられる。 In order to alleviate this problem, when displaying a virtual image, for example, the amount of blurring is set to correspond to the virtual image display distance (imaging distance), and the blurring process is appropriately performed by using the technique of Patent Document 2. Can be considered.

しかし、この場合は、画像の表示制御を行う表示制御部の負担が増大するという新たな課題が生じる。以上の問題点が、本発明者の検討によって明らかとされた。 However, in this case, a new problem arises in which the burden on the display control unit that controls the display of the image increases. The above problems have been clarified by the examination of the present inventor.

本発明は、傾斜面を有する虚像表示面を用いて虚像を表示する場合に、表示制御部の負担を増やさずに、より自然で遠近感のある虚像の視認性を実現することを目的とする。 An object of the present invention is to realize more natural and perspective visibility of a virtual image without increasing the burden on the display control unit when displaying a virtual image using a virtual image display surface having an inclined surface. ..

本発明の他の目的は、以下に例示する態様及び最良の実施形態、並びに添付の図面を参照することによって、当業者に明らかになるであろう。 Other objects of the invention will become apparent to those skilled in the art by reference to the embodiments and best embodiments illustrated below, as well as the accompanying drawings.

以下に、本発明の概要を容易に理解するために、本発明に従う態様を例示する。 Hereinafter, in order to easily understand the outline of the present invention, embodiments according to the present invention will be illustrated.

第1の態様において、ヘッドアップディスプレイ装置は、
車両に設けられた反射透光部材に表示光を投影し、前記反射透光部材に反射された光により虚像を生成して表示するヘッドアップディスプレイ(HUD)装置であって、
画像を表示する表示面を有する、1つの光学部材としての表示部と、前記表示面に形成される前記画像に対応する光を反射する少なくとも1つの反射部材を備える、前記表示部以外の他の光学部材と、を含む光学系と、
前記虚像の表示を制御する表示制御部と、
を有し、
前記虚像の結像面としての虚像表示面は、道路の路面に対して傾斜した平面又は曲面であり、
前記虚像表示面の前記車両に近い側の端部を近端部とし、遠い側の端部を遠端部とするとき、前記虚像表示面における、前記近端部側に位置する第1の領域のぼかしの程度に対して、前記第1の領域よりも前記遠端部側に位置する第2の領域のぼかしの程度の方が大きくなるように、前記1つの光学部材としての表示部と前記他の光学部材との間に光学的な不整合が設けられており、
前記表示制御部は、
前記表示部の前記表示面における、前記第1の領域に対応する第1の実像表示領域に第1の画像を表示させ、前記第2の領域に対応する第2の実像表示領域、又は前記第1、第2の実像表示領域の双方に、前記第1の画像とは異なる第2の画像を表示させる。
In the first aspect, the head-up display device is
A head-up display (HUD) device that projects display light onto a reflected light-transmitting member provided on a vehicle and generates and displays a virtual image by the light reflected by the reflected light-transmitting member.
Other than the display unit, the display unit as one optical member having a display surface for displaying an image and at least one reflection member for reflecting light corresponding to the image formed on the display surface. Optical members, including optical systems,
A display control unit that controls the display of the virtual image,
Have,
The virtual image display surface as the image plane of the virtual image is a flat surface or a curved surface inclined with respect to the road surface of the road.
When the end of the virtual image display surface on the side close to the vehicle is the near end and the end on the far side is the far end, the first region of the virtual image display surface located on the near end side. The display unit as one optical member and the display unit so that the degree of blurring of the second region located on the far end side is larger than the degree of blurring of the first region. There is an optical mismatch with other optical members,
The display control unit
The first image is displayed in the first real image display area corresponding to the first area on the display surface of the display unit, and the second real image display area corresponding to the second area or the first real image display area is displayed. A second image different from the first image is displayed in both the first and second real image display areas.

第1の態様によれば、光学系における光学的な不整合によって、例えば、自車両の近くの虚像は鮮明に表示し、遠くの虚像は、虚像表示距離に対応させて「ぼかし量」を自然に増やして表示する、といった制御を容易に実現することができる。画像処理によらず、ぼかしの程度の調整を行うことができ、表示制御部の負担は何ら増大しない。 According to the first aspect, due to the optical mismatch in the optical system, for example, a virtual image near the own vehicle is clearly displayed, and a virtual image far away naturally causes a "blurring amount" corresponding to the virtual image display distance. It is possible to easily realize control such as increasing the number to display. The degree of blurring can be adjusted regardless of image processing, and the burden on the display control unit does not increase at all.

また、傾斜面の虚像表示面(結像面)を用いて虚像を表示する場合、表示位置に応じて虚像表示距離(結像距離)を調整することができ、この虚像表示距離の調整と共に、ぼかし量の調整も自動的に行われる。よって、低コストで、より自然で遠近感のある虚像の視認性を実現することができる。 Further, when displaying a virtual image using a virtual image display surface (imaging surface) of an inclined surface, the virtual image display distance (imaging distance) can be adjusted according to the display position, and the virtual image display distance can be adjusted together with the adjustment of the virtual image display distance. The amount of blur is also adjusted automatically. Therefore, it is possible to realize more natural and perspective virtual image visibility at low cost.

また、本態様では、表示面を有する表示部を1つの光学部材とし、画像の表示光を反射する少なくとも1つの反射部材を備える構成(構造)を他の光学部材とする。他の光学部材としては、例えば、凹面鏡(曲面ミラー)を含み、さらに、必要に応じて他の反射鏡を含む構成が想定され得る。この場合、凹面鏡や他の反射鏡の配置(表示部の表示面に対する相対的位置関係)、及び光を反射する反射面の形状の少なくとも1つを、通常の場合(光学的ずれがない場合)とは変更することで、光学的ずれを意図的に生じさせることができる。 Further, in this embodiment, a display unit having a display surface is one optical member, and a configuration (structure) including at least one reflection member that reflects the display light of an image is another optical member. As the other optical member, for example, a configuration including a concave mirror (curved surface mirror) and, if necessary, another reflector can be assumed. In this case, at least one of the arrangement of the concave mirror and other reflectors (relative positional relationship of the display unit with respect to the display surface) and the shape of the reflecting surface that reflects light is normal (when there is no optical deviation). By changing with, an optical shift can be intentionally caused.

また、焦点誤差を導入するために補正鏡や補正レンズを介在させる場合もあり得る。この場合は、凹面鏡や他の反射鏡は、通常の場合と同様の配置や形状としておき、補正鏡(補正レンズ)にて光学的ずれを生じさせることも可能である。このような設計の変更は適宜、なし得るものである。 In addition, a correction mirror or a correction lens may be interposed to introduce a focus error. In this case, the concave mirror and other reflecting mirrors may be arranged and shaped in the same manner as in the normal case, and the correction mirror (correction lens) may cause an optical deviation. Such design changes can be made as appropriate.

また、表示制御部は、例えば第1の領域(自車両に近い領域)と、第2の領域(第1の領域よりも遠い領域)とを区別し、第1の領域には、例えば鮮明度が要求される文字やアイコン等を表示(配置)させ、一方、第2の領域には、遠くにある標識や、自車両に近い位置から、かなり遠くまで延びるナビゲーション用の矢印等を表示(配置)させる、といった画像表示制御を実施する。 Further, the display control unit distinguishes, for example, a first region (a region closer to the own vehicle) and a second region (a region farther than the first region), and the first region includes, for example, sharpness. On the other hand, in the second area, a sign in the distance and an arrow for navigation extending from a position close to the own vehicle to a considerable distance are displayed (arranged). ), Etc. to implement image display control.

具体的には、例えば、傾斜面の虚像表示面における画像の表示位置を調整し、このとき、必要に応じて、表示対象のサイズを変更したり、陰影の有無を調整するなどして遠近感を強調したりする処理を行うこともできる。このとき、特別なぼかし処理を行うことなく、遠方の虚像には自然なぼかしを生じさせることが可能である。 Specifically, for example, the display position of the image on the virtual image display surface of the inclined surface is adjusted, and at this time, the size of the display target is changed or the presence or absence of shading is adjusted as necessary to give a sense of perspective. It is also possible to perform processing such as emphasizing. At this time, it is possible to generate a natural blur in the distant virtual image without performing a special blurring process.

第1の態様に従属する第2の態様において、
前記1つの光学系としての前記表示部の前記表示面とは異なる、仮想的な表示部の仮想表示面に対して、許容焦点深度内の結像が得られるように、前記他の光学部材の特性が調整されることで、前記光学的不整合が実現されてもよい。
In the second aspect, which is subordinate to the first aspect,
The other optical member of the other optical member so as to obtain an image within the allowable depth of focus on the virtual display surface of the virtual display unit, which is different from the display surface of the display unit as one optical system. The optical mismatch may be realized by adjusting the characteristics.

本態様では、仮想的な表示部の仮想表示面(実際の基準面とは異なる面である)を想定し、他の光学部材の特性(複数の要素の特性が総合されて生じる、統合された1つの光学系としての特性)が、その仮想表示面に表示される画像に対して、許容焦点深度内の適正な結像が得られる(言い換えれば、鮮明な虚像が得られる)ように調整される。 In this aspect, assuming a virtual display surface (a surface different from the actual reference surface) of the virtual display unit, the characteristics of other optical members (characteristics of a plurality of elements are integrated and integrated). The characteristics of one optical system) are adjusted so that an appropriate image formation within the allowable depth of focus can be obtained (in other words, a clear virtual image can be obtained) with respect to the image displayed on the virtual display surface. To.

例えば、仮想基準面と実際の表示面とを、一端が一致し、他端が異なるように配置することにより、一端側では、2つの各表示面の表示領域の位置にはあまり差がないため、その付近の箇所では、概ね焦点の合った虚像表示ができ、一方、他端側になると、各表示面の位置の差が大きくなり、合焦位置に差が生じる。 For example, by arranging the virtual reference surface and the actual display surface so that one end coincides with the other end and the other ends differ, there is not much difference in the positions of the display areas of the two display surfaces on the one end side. A virtual image that is generally in focus can be displayed at a location in the vicinity thereof, while a difference in the positions of the respective display surfaces becomes large on the other end side, resulting in a difference in the focusing position.

例えば、各表示面が平面であるとすれば、一端から他端へと向かうにつれて、位置の差が拡大し、焦点ずれが拡大される。したがって、一端側に第1の実像表示領域を設定し、他端側に第2の実像表示領域を設定することで、第2の実像表示領域に配置される画像に対して、一端からの距離に応じた「ぼかし量(ピンぼけの程度)」を有する、自然な遠近感の虚像による表示が可能となる。特に、虚像表示距離に対して連続的に変化するような「ぼかし量の調整」が、電気的処理を何ら施すことなく可能であることから、画像処理ソフトウエアの負担の少ないHUD装置を、低コストで提供することができる。 For example, if each display surface is flat, the difference in position increases and the defocusing increases as the display surface moves from one end to the other end. Therefore, by setting the first real image display area on one end side and setting the second real image display area on the other end side, the distance from one end with respect to the image arranged in the second real image display area. It is possible to display a virtual image with a natural perspective, which has a "blurring amount (degree of defocusing)" according to the above. In particular, since it is possible to "adjust the amount of blurring" that continuously changes with respect to the virtual image display distance without performing any electrical processing, the HUD device with less burden on the image processing software is low. It can be provided at a cost.

第1又は第2の態様に従属する第3の態様において、
前記虚像表示面において、前記虚像の虚像表示距離の増大に伴い、前記虚像のぼかしの程度も増大するようにしてもよい。
In the third aspect, which is subordinate to the first or second aspect,
On the virtual image display surface, the degree of blurring of the virtual image may be increased as the virtual image display distance of the virtual image is increased.

本態様によれば、特に、虚像表示距離に対して連続的に変化するような「ぼかし量の調整」が、電気的処理を何ら施すことなく可能となり、自然で違和感のない虚像表示が可能である。また、虚像表示距離に対応させて、虚像のサイズや陰影等の形態を適宜、調整することを併用すれば、さらに、自然な遠近感のある視認性が実現される。 According to this aspect, in particular, "adjustment of the amount of blurring" that continuously changes with respect to the virtual image display distance becomes possible without any electrical processing, and a natural and natural virtual image display is possible. is there. Further, if the size of the virtual image, the shape of the shadow, and the like are appropriately adjusted in accordance with the virtual image display distance, the visibility with a natural perspective can be further realized.

第1乃至第3の何れか1つの態様に従属する第4の態様において、
前記第1の画像は、その第1の画像が有する情報を、前記ヘッドアップディスプレイ装置のユーザーに正確に伝えることが重視される画像であり、
前記第2の画像は、前記ユーザーに違和感のない視覚を与えることが重視される画像であってもよい。
In the fourth aspect, which is subordinate to any one of the first to third aspects,
The first image is an image in which it is important to accurately convey the information contained in the first image to the user of the head-up display device.
The second image may be an image in which it is important to give the user a comfortable visual sense.

本態様では、情報伝達の正確性が重視される画像を第1の画像(自車両の近方側に表示する虚像に対応する画像)とし、違和感のない視覚を与えること(違和感のない視覚性)が重視される画像を第2の画像(自車両の遠方側に表示する虚像に対応する画像)とする。 In this embodiment, the image in which the accuracy of information transmission is emphasized is set as the first image (the image corresponding to the virtual image displayed on the near side of the own vehicle), and the visual sense without discomfort is given (visuality without discomfort). ) Is regarded as the second image (the image corresponding to the virtual image displayed on the distant side of the own vehicle).

第1の画像としては、例えば、車両の情報、車両の周囲の情報、及びナビゲーション情報等を示す、文字やアイコン等をあげることができる。具体的には、車速表示、道路の制限速度情報、ターンバイターン情報(例えば、交差点名称情報、POI(地図上の特定地点)情報等)を例示することができる。 As the first image, for example, characters, icons, and the like showing vehicle information, information around the vehicle, navigation information, and the like can be given. Specifically, vehicle speed display, road speed limit information, turn-by-turn information (for example, intersection name information, POI (specific point on map) information, etc.) can be exemplified.

これらは、表示の正確性、あるいは素早い認知性等が要求され、また、車速表示等は常時表示されることも多いことから、ユーザーの手前側に、焦点の合った虚像にて見易く表示するのが好ましいことから、第1の画像に含めるのが好ましい。 These are required to have accurate display or quick cognition, and since the vehicle speed display is often displayed at all times, it is displayed in a focused virtual image on the front side of the user in an easy-to-see manner. Is preferable, so it is preferable to include it in the first image.

また、例えば、自車両、又は他車両の進行に関する矢印の図形、及び矢印以外の図形を含む情報等は、図形を主体としており、直感的な把握性や、違和感なく距離情報を感得できること等が重要である。また、遠くに位置する標識等も、周囲の実景のぼかしの程度に整合する、ぼかし量で表示して、ユーザーに違和感を生じさせないのが好ましい。その他、ルートガイドとしての矢印情報、凍結している路面領域を示す着色された図形情報、あるいは、ユーザーである運転者のハンドルや機器の操作等を支援するADAS(先進運転支援システム)の情報も同様である。 In addition, for example, the figure of the arrow related to the progress of the own vehicle or another vehicle, and the information including the figure other than the arrow are mainly the figures, so that the intuitive graspability and the distance information can be obtained without discomfort. is important. Further, it is preferable that a sign or the like located far away is displayed with a blur amount that matches the degree of blurring of the surrounding actual scene so as not to cause a sense of discomfort to the user. In addition, arrow information as a route guide, colored graphic information indicating a frozen road surface area, or ADAS (advanced driver assistance system) information that supports the operation of the steering wheel and equipment of the driver who is the user is also available. The same is true.

したがって、これらは第2の画像に含めて、虚像表示面(傾斜面)の奥側の領域を用いて、奥行き感があり、適度にピンぼけもしているような表示を行う。これにより、目の疲労のない、適正な視覚性のある表示を実現することができる。 Therefore, these are included in the second image, and the area on the inner side of the virtual image display surface (inclined surface) is used to display a display having a sense of depth and being appropriately out of focus. As a result, it is possible to realize an appropriate visual display without eye fatigue.

第1乃至第3の何れか1つの態様に従属する第4の態様において、
前記虚像表示制御部は、前記虚像表示面の前記第2の領域上で、又は、前記第1、第2の領域を合わせた領域上で、前記虚像が、時間経過と共に前記車両に近づくように移動させる表示制御を実行してもよい。
In the fourth aspect, which is subordinate to any one of the first to third aspects,
The virtual image display control unit so that the virtual image approaches the vehicle over time on the second region of the virtual image display surface or on the region where the first and second regions are combined. Display control to move may be executed.

本態様では、虚像が、時間経過と共に、自車両に近づくように表示制御がなされるとき、虚像の位置に応じて、自動的に、ぼかし量(ピンぼけ量)が適正に調整されることから、違和感のない、ダイナミックな表示を容易に実現することができる。言い換えれば、虚像の遠近にかかわらず、鮮明度が一律であると、ユーザーは不自然に感じることがある。本態様によれば、自然なぼかしが生じることから、視認性が低下しない。なお、本態様の移動表示制御がなされる態様としては、例えば、車両の進行に合わせて、ナビゲーション用の各種表示を路面上で移動させる場合や、制限速度を示す標識等を、遠方から近方へと移動させる場合があげられる。 In this embodiment, when the display of the virtual image is controlled so as to approach the own vehicle with the passage of time, the amount of blurring (out-of-focus amount) is automatically and appropriately adjusted according to the position of the virtual image. It is possible to easily realize a dynamic display without a sense of discomfort. In other words, users may find it unnatural that the sharpness is uniform regardless of the perspective of the virtual image. According to this aspect, the visibility is not deteriorated because the natural blurring occurs. In addition, as a mode in which the movement display control of this mode is performed, for example, when various navigation displays are moved on the road surface according to the progress of the vehicle, or a sign indicating a speed limit is displayed from a distance to a near distance. There are cases where it is moved to.

当業者は、例示した本発明に従う態様が、本発明の精神を逸脱することなく、さらに変更され得ることを容易に理解できるであろう。 Those skilled in the art will readily appreciate that the embodiments according to the present invention exemplified may be further modified without departing from the spirit of the present invention.

図1(A)は、ウインドシールドを介してユーザーが視認する虚像の一例を示す図、図1(B)は、車両に搭載されたHUD装置の構成の一例、及び虚像表示面の一例、ならびに、光学的不整合を意図的に生じさせる虚像表示面の配置の一例を示す図である。FIG. 1 (A) is a diagram showing an example of a virtual image visually recognized by a user through a windshield, and FIG. 1 (B) is an example of a configuration of a HUD device mounted on a vehicle, an example of a virtual image display surface, and an example of a virtual image display surface. It is a figure which shows an example of the arrangement of the virtual image display surface which intentionally causes optical inconsistency. 図2(A)は、図1(B)に示されるHUD装置の光学系の、より詳細な構成例を示す図、図2(B)は、表示部の表示面上で第1、第2の実像表示領域が設けられる例を示す図、図2(C)は、虚像表示面を曲面とした場合における、虚像表示面の好適な形状例を示す図である。FIG. 2A is a diagram showing a more detailed configuration example of the optical system of the HUD device shown in FIG. 1B, and FIG. 2B is a first and second view on the display surface of the display unit. FIG. 2C is a diagram showing an example in which the real image display area is provided, and is a diagram showing a suitable shape example of the virtual image display surface when the virtual image display surface is a curved surface. 図3(A)、(B)は、表示部の表示面上における、第1、第2の実像表示領域に表示される画像(実像)の例を示す図である。3A and 3B are diagrams showing an example of an image (real image) displayed in the first and second real image display areas on the display surface of the display unit. 図4(A)、(B)は路面に張り付くように虚像を表示する場合の虚像表示面の例を示す図、図4(C)〜(E)は、ウインドシールドを介してユーザーが視認する虚像の他の例を示す図である。4 (A) and 4 (B) are views showing an example of a virtual image display surface when displaying a virtual image so as to stick to the road surface, and FIGS. 4 (C) to 4 (E) are visually recognized by the user through a windshield. It is a figure which shows another example of a virtual image. 図5は、HUD装置のシステム構成の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of the system configuration of the HUD device. 図6は、HUD装置の全体の構成の一例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an example of the overall configuration of the HUD device. 図7は、表示制御部による表示処理の手順の一例を示すフローチャートである。FIG. 7 is a flowchart showing an example of the procedure of display processing by the display control unit.

以下に説明する最良の実施形態は、本発明を容易に理解するために用いられている。従って、当業者は、本発明が、以下に説明される実施形態によって不当に限定されないことを留意すべきである。 The best embodiments described below have been used to facilitate understanding of the present invention. Therefore, one of ordinary skill in the art should note that the present invention is not unreasonably limited by the embodiments described below.

図1を参照する。図1(A)は、ウインドシールドを介してユーザーが視認する虚像の一例を示す図、図1(B)は、車両に搭載されたHUD装置の構成の一例、及び虚像表示面の一例、ならびに、光学的不整合を意図的に生じさせる虚像表示面の配置の一例を示す図である。 See FIG. FIG. 1 (A) is a diagram showing an example of a virtual image visually recognized by a user through a windshield, and FIG. 1 (B) is an example of a configuration of a HUD device mounted on a vehicle, an example of a virtual image display surface, and an example of a virtual image display surface. It is a figure which shows an example of the arrangement of the virtual image display surface which intentionally causes optical inconsistency.

車両1は、直線状の道路を進行している。なお、HUD装置のユーザーは、ウインドシールド(フロントガラス)を介して、実景(背景)として、道路の側線51、53、センターライン55、及び信号機57を視認することができる。 Vehicle 1 is traveling on a straight road. The user of the HUD device can visually recognize the road side lines 51 and 53, the center line 55, and the traffic light 57 as an actual scene (background) through the windshield (windshield).

図1(A)において、車両(自車両)1のウインドシールドが、被投影部材(光の反射性と透光性を備える部材)として機能する。被投影部材は、言い換えれば、反射透光部材2である。なお、被投影部材(反射透光部材2)であるウインドシールドは、コンバイナ等であってもよい。HUD装置は、車両1に設けられた反射透光部材2に表示光を投影し、反射透光部材2に反射された表示光により虚像を生成して表示する。 In FIG. 1A, the windshield of the vehicle (own vehicle) 1 functions as a projected member (a member having light reflectivity and translucency). The projected member is, in other words, a reflective and translucent member 2. The windshield, which is the projected member (reflecting and translucent member 2), may be a combiner or the like. The HUD device projects the display light onto the reflected light transmitting member 2 provided in the vehicle 1, and generates and displays a virtual image by the display light reflected by the reflected light transmitting member 2.

HUD装置101は、例えば、ダッシュボード(図1では不図示、図6の符号41)の内部に配置されている。 The HUD device 101 is arranged inside, for example, a dashboard (not shown in FIG. 1, reference numeral 41 in FIG. 6).

また、図1(A)の例では、ステアリングホイール(広義には、ステアリングハンドル)7の近傍に、HUD装置等のオン/オフの切り換えや、動作モード等を設定可能な操作部9が設けられている。また、フロントパネル11の中央には、表示装置(例えば、液晶表示装置)13が設けられている。表示装置13は、例えば、HUD装置による表示の補助用に用いることができる。なお、この表示装置13は、タッチパネル等を有する複合型のパネルであってもよい。 Further, in the example of FIG. 1A, an operation unit 9 capable of switching on / off of the HUD device or the like and setting an operation mode or the like is provided in the vicinity of the steering wheel (in a broad sense, the steering handle) 7. ing. A display device (for example, a liquid crystal display device) 13 is provided in the center of the front panel 11. The display device 13 can be used, for example, to assist the display by the HUD device. The display device 13 may be a composite panel having a touch panel or the like.

虚像は、ウインドシールド(反射透光部材)2内の、虚像表示領域3に表示される。図1(A)では、車両1の前方に、仮想的な虚像表示面(虚像結像面)PS1(上り坂の傾斜面を有する)が設定され、この虚像表示面PS1上に虚像が表示される。虚像表示面PS1は、道路の路面40に対して傾斜した平面又は曲面であってもよい。ここで、平面又は曲面は、虚像表示面PS1の一部において存在してもよい。図1(A)では、傾斜面PS1は平面である。曲面の場合については後述する。 The virtual image is displayed in the virtual image display area 3 in the windshield (reflection and translucent member) 2. In FIG. 1A, a virtual virtual image display surface (virtual image imaging surface) PS1 (having an uphill inclined surface) is set in front of the vehicle 1, and a virtual image is displayed on the virtual image display surface PS1. To. The virtual image display surface PS1 may be a flat surface or a curved surface inclined with respect to the road surface 40 of the road. Here, the plane or the curved surface may exist on a part of the virtual image display surface PS1. In FIG. 1A, the inclined surface PS1 is a flat surface. The case of a curved surface will be described later.

虚像表示面PS1の車両1に近い側の端部を近端部(点U1にて示す)とし、遠い側の端部を遠端部(点U4にて示す)とする。また、虚像表示面PS1の中心位置(点U3にて示す)とし、また、U1とU3との間に、第1の領域Z1と第2の領域Z2とを分ける境界位置(点U2にて示す)が有る。U1〜U2の領域を第1の領域Z1とし、U2〜U4の領域を第2の領域Z2とする。 The end of the virtual image display surface PS1 on the side closer to the vehicle 1 is defined as the near end (indicated by point U1), and the end on the far side is referred to as the far end (indicated by point U4). Further, it is set as the center position of the virtual image display surface PS1 (indicated by the point U3), and the boundary position (indicated by the point U2) that separates the first region Z1 and the second region Z2 between U1 and U3. ). The regions U1 to U2 are designated as the first region Z1, and the regions U2 to U4 are designated as the second region Z2.

虚像表示面PS1における、近端部U1側に位置する第1の領域Z1のぼかしの程度に対して、第1の領域Z1よりも遠端部U4側に位置する第2の領域Z2のぼかしの程度の方が大きくなるように、HUD装置の光学系が設定されている(この点は後述する)。 On the virtual image display surface PS1, the degree of blurring of the first region Z1 located on the near-end U1 side is compared with the degree of blurring of the second region Z2 located on the far-end U4 side of the first region Z1. The optical system of the HUD device is set so that the degree is larger (this point will be described later).

図1(A)の例では、第1の領域Z1には、鮮明な車速表示(「50km/h」という表示)の虚像SPが表示されている。この車速表示SPの虚像は、広義には、「ぼかしの無い、あるいはぼかしが少ない鮮明な虚像G1」であり、言い換えれば、ユーザーへの正確な情報伝達が重視される画像(鮮明度の高い画像)の虚像G1ということができる。 In the example of FIG. 1A, a virtual image SP of a clear vehicle speed display (display of "50 km / h") is displayed in the first region Z1. In a broad sense, the virtual image of this vehicle speed display SP is a "clear virtual image G1 with no blur or little blur", in other words, an image in which accurate information transmission to the user is important (an image with high sharpness). ) Virtual image G1.

この「鮮明度が高い画像」の虚像G1は、ユーザーから見て手前側に常時表示される非重畳コンテンツ(対象への重畳が意図されない、例えば車両1の状態や車両1の周囲の状況等を示すもの)の表示であってもよく、また、文字、図形、記号等の少なくとも1つからなるナビゲーション表示等であってもよい。 The virtual image G1 of this "highly sharp image" is a non-superimposed content that is always displayed on the front side when viewed from the user (for example, the state of the vehicle 1 or the surrounding situation of the vehicle 1 is not intended to be superimposed on the target). It may be a display (shown), or it may be a navigation display consisting of at least one of characters, figures, symbols, and the like.

一方、奥側に、制限速度を示す標識(交通標識)の虚像65が表示されている。この虚像65は、適切にぼかされている(言い換えれば、ピンぼけされている)ことによって、ユーザーに、違和感のない自然な視覚が与えられる。ぼかしの程度(ぼかし量)は、実景である信号機57と同程度であり、虚像65だけが際立つことがなく、ユーザーは、自然な遠近感の虚像65を視認することができ、このため目の疲労も低減される。 On the other hand, a virtual image 65 of a sign (traffic sign) indicating a speed limit is displayed on the back side. The virtual image 65 is properly blurred (in other words, out of focus) to give the user a natural and natural vision. The degree of blurring (blurring amount) is about the same as that of the traffic light 57, which is a real scene, and only the virtual image 65 does not stand out, and the user can visually recognize the virtual image 65 with a natural perspective. Fatigue is also reduced.

虚像65は、広義には、「車両1からの距離に見合った自然なぼかしが生じている虚像G2」であり、言い換えれば、ユーザーに違和感のない視覚を与えることが重視される画像(自然な遠近感(距離感)の視覚を与える画像)の虚像G2ということができる。 The virtual image 65 is, in a broad sense, "a virtual image G2 in which a natural blur corresponding to the distance from the vehicle 1 is generated", in other words, an image (natural) in which it is important to give the user a natural visual sense. It can be said to be a virtual image G2 of an image that gives a sense of perspective (a sense of distance).

虚像G2は、例えば、車両1、又は他車両の進行に関する矢印の図形、及び矢印以外の図形(例えば、進行方向を示す三角形の図形や、交通標識である円形の図形)を含む情報画像であってもよく、また、路面40に重畳されて、例えば車両1の進行方向に沿ってかなり長く延在する矢印等の図形(路面重畳図形)であってもよい。 The virtual image G2 is an information image including, for example, a figure of an arrow relating to the progress of the vehicle 1 or another vehicle, and a figure other than the arrow (for example, a triangular figure indicating the direction of travel or a circular figure which is a traffic sign). Alternatively, it may be a figure (road surface superposed figure) such as an arrow that is superimposed on the road surface 40 and extends for a considerably long time along the traveling direction of the vehicle 1, for example.

次に、図1(B)を参照する。なお、図1(B)において、車両1の前方に沿う方向(前後方向ともいう)をZ方向とし、車両1の幅(横幅)に沿う方向(左右方向)をX方向とし、車両1の高さ方向(平坦な路面40に垂直な線分の、路面40から離れる方向)をY方向(上方向)とする。 Next, refer to FIG. 1 (B). In FIG. 1B, the direction along the front of the vehicle 1 (also referred to as the front-rear direction) is the Z direction, the direction along the width (horizontal width) of the vehicle 1 is the X direction, and the height of the vehicle 1 is high. The vertical direction (the direction of the line perpendicular to the flat road surface 40 and away from the road surface 40) is the Y direction (upward direction).

また、以下の説明では、虚像表示面の形状の説明等において、上、下、という表現をする。ここでは、説明の便宜上、路面40に垂直な線分(法線)に沿う方向(車両1の高さ方向でもある)を上下方向とする。路面が水平である場合は、鉛直下向きが下方であり、その反対方向が上方である。この点は、以降の図面の説明にも適用され得る。 Further, in the following description, in the description of the shape of the virtual image display surface and the like, the expressions "upper" and "lower" are used. Here, for convenience of explanation, the direction along the line segment (normal line) perpendicular to the road surface 40 (which is also the height direction of the vehicle 1) is set as the vertical direction. When the road surface is horizontal, the vertical downward direction is downward and the opposite direction is upward. This point can also be applied to the following description of the drawings.

HUD装置101は、投光部(投射部、あるいはプロジェクター)151と、画像を表示する表示面164を有する表示部(画像表示部と言う場合もあり、具体的には例えばスクリーン)161と、反射鏡(折り返しミラー)174と、曲面ミラー(凹面鏡)161と、カバーガラス176と、外装(筐体)121と、表示制御部(単に制御部という場合もある)300と、を有する。 The HUD device 101 includes a light projecting unit (projection unit or projector) 151, a display unit (sometimes referred to as an image display unit, specifically, a screen) 161 having a display surface 164 for displaying an image, and reflection. It has a mirror (folded mirror) 174, a curved mirror (concave mirror) 161, a cover glass 176, an exterior (housing) 121, and a display control unit (sometimes simply referred to as a control unit) 300.

投光部151及び表示部161は、プロジェクションディスプレイを構成する。プロジェクションディスプレイは,液晶ディスプレイのような平面ディスプレイであっても良い.また,平面ディスプレイとレンチキュラレンズ,または,平面ディスプレイとバリアから成る立体ディスプレイであってもよい。 The light projecting unit 151 and the display unit 161 form a projection display. The projection display may be a flat display such as a liquid crystal display. Further, it may be a flat display and a lenticular lens, or a stereoscopic display including a flat display and a barrier.

また、表示部161の表示面164は、光軸(具体的には、路面40に垂直な(言い換えれば直交する)虚像表示面を設定する場合を想定し、その場合の、1つの光学部品である表示部の表示面の中心を通る主光線を想定したときの、その主光線に沿う光軸)に対して、斜めに配置されている。この傾斜の程度によって、虚像表示面PS1の傾斜面の勾配(路面40に対する傾きの角度)が決定される。プロジェクター151による投影によって、表示部161の表示面164上に画像(映像)が表示(生成)される。 Further, it is assumed that the display surface 164 of the display unit 161 sets a virtual image display surface perpendicular to (in other words, orthogonal to) the optical axis (specifically, orthogonal to the road surface 40), and in that case, one optical component is used. It is arranged diagonally with respect to the optical axis along the main ray when the main ray passing through the center of the display surface of a certain display unit is assumed. The slope of the slope of the virtual image display surface PS1 (the angle of slope with respect to the road surface 40) is determined by the degree of this slope. An image (video) is displayed (generated) on the display surface 164 of the display unit 161 by projection by the projector 151.

プロジェクター151は、例えば、LED等の光源と、表示パネル(液晶パネル等)と、投射光学系とを含むことができる。 The projector 151 can include, for example, a light source such as an LED, a display panel (such as a liquid crystal panel), and a projection optical system.

また、表示部であるスクリーン161としては、例えば、透明なポリカーボネートの基材上に、透明なUV硬化樹脂でマイクロレンズアレイを形成したものを使用することができる。なお、表示部161は、それ自体が液晶表示装置等のディスプレイであってもよい。 Further, as the screen 161 as the display unit, for example, a screen in which a microlens array is formed of a transparent UV curable resin on a transparent polycarbonate base material can be used. The display unit 161 itself may be a display such as a liquid crystal display device.

反射鏡(折り返しミラー)174は、平面部分を有するように成形した樹脂、例えばポリカーボネートに、金属、例えばアルミを蒸着したミラーであり、光路を折り畳むためにプロジェクションディスプレイの光を反射する。 The reflector (folded mirror) 174 is a mirror in which a metal, for example, aluminum is vapor-deposited on a resin, for example, polycarbonate, which is molded so as to have a flat portion, and reflects the light of a projection display in order to fold an optical path.

曲面ミラー(凹面鏡)171は、凹面を有するように成形した樹脂、例えばポリカーボネートに、金属、例えばアルミを蒸着したミラーであり、一種の拡大鏡としての機能を有し、表示光Kをウインドシールド2に向けて投射することで画像(映像)の投影を行う。 The curved mirror (concave mirror) 171 is a mirror in which a metal, for example, aluminum is vapor-deposited on a resin, for example, polycarbonate, which is molded so as to have a concave surface. An image (video) is projected by projecting toward.

カバーガラス176は、透明な樹脂、例えばポリカーボネート製のシートである。また、外装121は,全ての部分を収容する筐体である。 The cover glass 176 is a sheet made of a transparent resin, for example, polycarbonate. Further, the exterior 121 is a housing for accommodating all the parts.

表示制御部(制御部)300は、マイクロプロセッサとそれを動作させる為の各種電子部品、基板、ケース等から成り、外部から車両情報やユーザーの入力を処理し、それに基づいて映像を適切に表示するようにプロジェクションディスプレイを制御する。表示制御部300の内部構成の例については後述する。 The display control unit (control unit) 300 is composed of a microprocessor and various electronic components, boards, cases, etc. for operating the microprocessor, processes vehicle information and user input from the outside, and appropriately displays an image based on the microprocessor information and user input. Control the projection display to do so. An example of the internal configuration of the display control unit 300 will be described later.

ここで、表示面164を有する表示部161を「1つの光学部材」とし、凹面鏡(曲面ミラー)171及び反射鏡174を備える構成を、「他の光学部材」とする。なお、反射鏡174は必要に応じて設けられるものであり、これが無い構造であってもよい。 Here, the display unit 161 having the display surface 164 is referred to as "one optical member", and the configuration including the concave mirror (curved surface mirror) 171 and the reflecting mirror 174 is referred to as "another optical member". The reflector 174 is provided as needed, and may have a structure without it.

本実施形態では、上記の「1つの光学部材」と、上記の「他の光学部材」と、の光学的不整合を意図的に導入して、図1(A)で説明した第1、第2の領域Z1、Z2における、ぼかし特性(ぼかし量の調整)を実現する。端的に述べれば、他の光学部材(171、174)は、仮想的な表示部163(現実の表示部161とは別である)を想定したとき、この仮想的な表示部163の表示面に画像が表示されたときに、焦点があった(ピンぼけのない)虚像が得られるように、その形状や配置が設計されている。これによって、光学的な不整合が意図的に設けられる。この点については、図2の例にて詳細に説明する。 In the present embodiment, the first and first optical members described with reference to FIG. 1A are described by intentionally introducing an optical mismatch between the above-mentioned "one optical member" and the above-mentioned "other optical member". The blurring characteristics (adjustment of the blurring amount) in the regions Z1 and Z2 of 2 are realized. In short, the other optical members (171 and 174) are placed on the display surface of the virtual display unit 163 when the virtual display unit 163 (which is different from the actual display unit 161) is assumed. Its shape and arrangement are designed to give a focused (unfocused) virtual image when the image is displayed. This intentionally creates an optical mismatch. This point will be described in detail with reference to the example of FIG.

また、図1(B)において、表示部161(の表示面164)の上端部が、虚像表示面PS1における近端部U1に対応する端部U1’であり、下端部が、遠端部U4に対応する端部U4’である。 Further, in FIG. 1B, the upper end portion of the display unit 161 (display surface 164) is the end portion U1'corresponding to the near end portion U1 of the virtual image display surface PS1, and the lower end portion is the far end portion U4. The end U4'corresponding to.

また、表示光Kは、虚像表示面PS1の近端部U1に対応する光線E1と、中間部U3に対応する光線E2と、遠端部U4に対応する光線E3を含む。 Further, the display light K includes a light ray E1 corresponding to the near end portion U1 of the virtual image display surface PS1, a light ray E2 corresponding to the intermediate portion U3, and a light ray E3 corresponding to the far end portion U4.

また、図1(B)の左側に、破線にて虚像表示面PS2(仮想的な表示部163に対応するものである)が示されている。 Further, on the left side of FIG. 1B, the virtual image display surface PS2 (corresponding to the virtual display unit 163) is shown by a broken line.

また、図1(B)の左側に、所定の幅をもつ許容焦点深度の範囲PDが示されている。この範囲PDに収まる焦点深度ずれであれば、ユーザーの目には、その結像のずれが目立たず、ピンぼけが実質的に感得されない。虚像表示面PS1上の、U1〜U2の領域(第1の領域Z1)は、範囲PDの内にあるため、第1の領域Z1に結像する画像は、ピンぼけが目立たず、鮮明な画像が得られる領域となっている。 Further, on the left side of FIG. 1B, a range PD of an allowable depth of focus having a predetermined width is shown. If the depth of focus shift is within this range PD, the shift in the image formation is not noticeable to the user's eyes, and the defocus is not substantially perceived. Since the regions U1 to U2 (first region Z1) on the virtual image display surface PS1 are within the range PD, the image formed in the first region Z1 has less noticeable out-of-focus and a clear image. It is an area that can be obtained.

一方、U2〜U4の領域(第2の領域Z2)は、範囲PDの外にあり、よって、第2の領域Z2に結像する画像は、ピンぼけ(ぼかし)がユーザーに感得される。図1(B)の例では、U1、U2、U3、U4の各部(各点)に対する、視覚上の基準点(ユーザーの視点A、あるいは、これに代る車両1上の所定点等)を始点とした距離(虚像表示距離)は、L1、L2、L3、L4である。L2〜L4の範囲では、虚像表示距離が大きくなるほど、ぼかし(ピンぼけ)の量(程度)も増大し、距離に応じた自然な、虚像のぼかしが実現される。 On the other hand, the regions U2 to U4 (second region Z2) are outside the range PD, so that the image formed in the second region Z2 is perceived by the user as being out of focus (blurred). In the example of FIG. 1B, a visual reference point (user's viewpoint A or a predetermined point on the vehicle 1 in place of the user's viewpoint A) is set for each part (each point) of U1, U2, U3, and U4. The distances (virtual image display distances) used as the starting points are L1, L2, L3, and L4. In the range of L2 to L4, as the virtual image display distance increases, the amount (degree) of blurring (out-of-focus) also increases, and natural blurring of the virtual image according to the distance is realized.

次に、図2を参照する。図2(A)は、図1(B)に示されるHUD装置の光学系の、より詳細な構成例を示す図、図2(B)は、表示部の表示面上で第1、第2の実像表示領域が設けられる例を示す図、図2(C)は、虚像表示面を曲面とした場合における、虚像表示面の好適な形状例を示す図である。なお、図2において、図1と共通する部分には同じ符号を付している。 Next, refer to FIG. FIG. 2A is a diagram showing a more detailed configuration example of the optical system of the HUD device shown in FIG. 1B, and FIG. 2B is a first and second view on the display surface of the display unit. FIG. 2C is a diagram showing an example in which the real image display area is provided, and is a diagram showing a suitable shape example of the virtual image display surface when the virtual image display surface is a curved surface. In FIG. 2, the same reference numerals are given to the parts common to those in FIG.

図2(A)に示される構成の主要部は、図1(B)と同じであり、説明を省略する。但し、図2(A)では、曲面ミラー(凹面鏡)171の角度は、アクチュエータを備える回転機構175の動作によって適宜、調整されることができ、また、スクリーン161の傾きや位置は、アクチュエータを備える表示部用の調整部173によって、適宜、調整されることができ、この点で、図1(B)とは異なる。 The main part of the configuration shown in FIG. 2 (A) is the same as that in FIG. 1 (B), and the description thereof will be omitted. However, in FIG. 2A, the angle of the curved mirror (concave mirror) 171 can be appropriately adjusted by the operation of the rotation mechanism 175 including the actuator, and the inclination and position of the screen 161 include the actuator. It can be adjusted as appropriate by the adjusting unit 173 for the display unit, which is different from FIG. 1 (B).

図2(A)では、表示制御部(制御部)300は、投光部(プロジェクター)151の動作、回転機構175の動作、表示部用の調整部173の動作等を統括的に制御する。光学系の特性を、種々の観点から調整することで、例えば、虚像表示面の傾き角、路面40からの距離等を調整することができ、これによって虚像表示面の形状等のバリエーションを増やすことができる。なお、図2(A)では、表示制御部(制御部)300は、外部のセンサや他のECUから情報を取得するI/Oインターフェース、プロセッサ、メモリ、及びメモリに記憶されたコンピュータ・プログラム(いずれも不図示)等を含んで構成される。 In FIG. 2A, the display control unit (control unit) 300 comprehensively controls the operation of the light projecting unit (projector) 151, the operation of the rotation mechanism 175, the operation of the adjustment unit 173 for the display unit, and the like. By adjusting the characteristics of the optical system from various viewpoints, for example, the inclination angle of the virtual image display surface, the distance from the road surface 40, etc. can be adjusted, thereby increasing the variation of the shape of the virtual image display surface, etc. Can be done. In FIG. 2A, the display control unit (control unit) 300 is an I / O interface for acquiring information from an external sensor or another ECU, a processor, a memory, and a computer program stored in the memory ( All of them are not shown) and the like.

次に、光学的不整合(光学的なずれ)を意図的に設定することについて、より具体的に説明する。 Next, the intentional setting of the optical mismatch (optical deviation) will be described more specifically.

図1(B)を用いて説明したように、表示面164を有する表示部161を「1つの光学部材」とし、凹面鏡(曲面ミラー)171及び反射鏡174を備える構成を、他の光学部材としたとき、上記の1つの光学部材と、上記の「他の光学部材」との光学的不整合を意図的に導入して、図1(A)で説明した第1、第2の領域Z1、Z2における、ぼかし特性(ぼかし量の調整)を実現する。 As described with reference to FIG. 1B, the display unit 161 having the display surface 164 is defined as “one optical member”, and the configuration including the concave mirror (curved mirror) 171 and the reflecting mirror 174 is combined with other optical members. Then, the optical inconsistency between the above-mentioned one optical member and the above-mentioned "other optical member" is intentionally introduced, and the first and second regions Z1 described in FIG. 1 (A), Achieves blurring characteristics (adjustment of blurring amount) in Z2.

「他の光学部材」は、言い換えれば、「表示部161の表示面164に形成(生成)される画像に対応する光(表示光)を反射する少なくとも1つの反射部材(具体的に言えば、図2(B)の凹面鏡171のみ、又は、凹面鏡171と反射鏡(折り返しミラー)174)を備える、表示部161以外の光学部材」ということができる。 In other words, the "other optical member" is, in other words, at least one reflecting member (specifically, specifically, a reflecting member) that reflects light (display light) corresponding to an image formed (generated) on the display surface 164 of the display unit 161. It can be said that only the concave mirror 171 of FIG. 2B, or an optical member other than the display unit 161 including the concave mirror 171 and the reflecting mirror (folded mirror) 174).

そして、1つの光学系としての表示部161と、他の光学部材(171、174)との間に光学的不整合が生じている。具体的には、例えば、凹面鏡171や反射鏡174の配置(言い換えれば、表示部161の表示面164に対する相対的位置関係)、及び、光を反射する反射面(具体的には、凹面鏡171及び他の反射鏡174の各反射面の少なくとも1つ)の形状、の少なくとも1つを、通常の場合(光学的ずれがない場合)とは変更することで、光学的ずれを意図的に生じさせることができる。 Then, an optical mismatch occurs between the display unit 161 as one optical system and the other optical members (171, 174). Specifically, for example, the arrangement of the concave mirror 171 and the reflecting mirror 174 (in other words, the relative positional relationship of the display unit 161 with respect to the display surface 164) and the reflecting surface that reflects light (specifically, the concave mirror 171 and By changing at least one of the shapes (at least one of each reflecting surface of the other reflecting mirror 174) from the normal case (when there is no optical deviation), an optical deviation is intentionally generated. be able to.

一例として、図2(B)では、他の光学部材(171、174)は、仮想的な表示部163(現実の表示部161とは別である)を想定したとき、この仮想的な表示部163の表示面(仮想表示面)に画像が表示されたときに、焦点があった(ピンぼけのない)虚像が得られるように、その形状や配置が設計される。 As an example, in FIG. 2B, when the other optical members (171 and 174) assume a virtual display unit 163 (which is different from the actual display unit 161), this virtual display unit The shape and arrangement are designed so that when an image is displayed on the display surface (virtual display surface) of 163, a focused (unfocused) virtual image is obtained.

言い換えれば、仮想的な表示部163の仮想表示面(実際の基準面とは異なる面)を想定し、他の光学部材(171、174)の特性(複数の要素の特性が総合されて生じる、統合された1つの光学系としての特性)が、その仮想表示面に表示される画像に対して、許容焦点深度内の適正な結像が得られる(言い換えれば、鮮明な虚像が得られる)ように調整される、ということである。 In other words, assuming a virtual display surface (a surface different from the actual reference surface) of the virtual display unit 163, the characteristics of the other optical members (171, 174) (characteristics of a plurality of elements are integrated and generated). (Characteristics as one integrated optical system) so that the image displayed on the virtual display surface can be properly imaged within the allowable depth of focus (in other words, a clear virtual image can be obtained). It means that it will be adjusted to.

例えば、仮想基準面と実際の表示面とを、一端が一致し、他端が異なるように配置することにより、一端側では、2つの各表示面の表示領域の位置にはあまり差がないため、その付近の箇所では、概ね焦点の合った虚像表示ができ、一方、他端側になると、各表示面の位置の差が大きくなり、合焦位置に差が生じる。図2(B)の例では、実施の表示部161(の画像表示領域)と、仮想的な表示部163(の画像表示領域)とは、上端が一致しており、下端同士は、かなり距離が開いている。 For example, by arranging the virtual reference surface and the actual display surface so that one end coincides with the other end and the other ends differ, there is not much difference in the positions of the display areas of the two display surfaces on the one end side. A virtual image that is generally in focus can be displayed at a location in the vicinity thereof, while a difference in the positions of the respective display surfaces becomes large on the other end side, resulting in a difference in the focusing position. In the example of FIG. 2B, the upper ends of the implemented display unit 161 (image display area) and the virtual display unit 163 (image display area) coincide with each other, and the lower ends are considerably separated from each other. Is open.

図2(B)の例では、各表示面(実際の表示面164と仮想表示面)が共に平面であることから、一端(上端)から他端(下端)へと向かうにつれて、位置の差が拡大し、焦点ずれが拡大される。 In the example of FIG. 2B, since each display surface (actual display surface 164 and virtual display surface) is a flat surface, the difference in position increases from one end (upper end) to the other end (lower end). Enlarge and defocus is increased.

ここで、図2(B)を参照する。図2(B)には、実際の表示部161の表示面164上で、虚像表示面PS1上の第1、第2の領域に対応して、第1、第2の実像表示領域が設定される様子を示している。なお、実際の表示部161のU1’〜U4’が付された箇所は、虚像表示面PS1のU1〜U4の各部分に対応する。 Here, reference is made to FIG. 2 (B). In FIG. 2B, first and second real image display areas are set on the display surface 164 of the actual display unit 161 corresponding to the first and second areas on the virtual image display surface PS1. It shows how it looks. The parts of the actual display unit 161 marked with U1'to U4' correspond to the parts U1 to U4 of the virtual image display surface PS1.

実際の表示面164上において、一端(上端)側に第1の実像表示領域Z1’を設定し、他端(下端側)に第2の実像表示領域Z2’を設定することで、第2の実像表示領域Z2’に配置される画像に対して、一端(上端)からの距離に応じた(言い換えれば、虚像表示距離に応じた)、適正なぼかし量(ピンぼけの程度)を有する、自然な遠近感の虚像による表示が可能となる。特に、虚像表示距離に対して連続的に変化するような「ぼかし量の調整」が、電気的処理を何ら施すことなく可能であることから、画像処理ソフトウエアの負担の少ないHUD装置を、低コストで提供することができる。 On the actual display surface 164, the first real image display area Z1'is set on one end (upper end) side, and the second real image display area Z2'is set on the other end (lower end side). A natural image having an appropriate amount of blur (degree of defocus) according to the distance from one end (upper end) (in other words, according to the virtual image display distance) with respect to the image arranged in the real image display area Z2'. It is possible to display a virtual image of perspective. In particular, since it is possible to "adjust the amount of blurring" that continuously changes with respect to the virtual image display distance without performing any electrical processing, the HUD device with less burden on the image processing software is low. It can be provided at a cost.

但し、光学的な不整合を設定する方法は、上記のものに限定されない。例えば、光学的不整合を実現するために、補正鏡や補正レンズを介在させる場合もあり得る。この場合は、凹面鏡や他の反射鏡は、通常の場合と同様の配置や形状としておき、補正鏡(補正レンズ)にて光学的ずれを生じさせることも可能である。このような設計の変更は適宜、なし得るものである。 However, the method for setting the optical inconsistency is not limited to the above. For example, in order to realize optical mismatch, a correction mirror or a correction lens may be interposed. In this case, the concave mirror and other reflecting mirrors may be arranged and shaped in the same manner as in the normal case, and the correction mirror (correction lens) may cause an optical deviation. Such design changes can be made as appropriate.

次に、図2(C)を参照する。図2(C)では、虚像表示面PS3が曲面であり、特に、近端部U1付近が、路面40に近づくように、下側に向かって曲がっている。よって、この曲がっている部分に第1の領域を設定すれば、文字やアイコン等の立像(路面40に対して傾斜しているのではなく、立っている像)M1の表示が可能となり、ユーザーの視認性が、さらに向上するという効果を得ることができる。一方、第2の領域Z2では、かなり広い範囲にわたって、奥行き感のある傾斜像M2の表示が可能である。 Next, refer to FIG. 2 (C). In FIG. 2C, the virtual image display surface PS3 is a curved surface, and in particular, the vicinity of the near end portion U1 is curved downward so as to approach the road surface 40. Therefore, if the first area is set in this curved portion, it is possible to display a standing image (a standing image instead of being inclined with respect to the road surface 40) M1 such as characters and icons, and the user can display the image. It is possible to obtain the effect that the visibility of the above is further improved. On the other hand, in the second region Z2, it is possible to display the tilted image M2 with a sense of depth over a fairly wide range.

図2(C)のような形状の虚像表示面PS3は、例えば、曲面ミラー(凹面鏡)171の反射面を自由曲面として、言い換えれば、異なる曲率半径の複数の曲面の集合体として設計することで可能となる。 The virtual image display surface PS3 having a shape as shown in FIG. 2C is designed, for example, by designing the reflecting surface of the curved surface mirror (concave mirror) 171 as a free curved surface, in other words, an aggregate of a plurality of curved surfaces having different radii of curvature. It will be possible.

表示光Kには、虚像表示面の近端部U1に対応する光線E1(図2(A)で一点鎖線で示される)と、中間部U3に対応する光線E2(図2(A)で破線で示される)と、遠端部U4に対応する光線E3とが含まれる。 The display light K includes a light ray E1 corresponding to the near end portion U1 of the virtual image display surface (indicated by a alternate long and short dash line in FIG. 2 (A)) and a light ray E2 corresponding to the intermediate portion U3 (broken line in FIG. 2 (A)). Included) and the ray E3 corresponding to the far end U4.

曲面ミラー(凹面鏡)171において、光線E2、E3に対応する箇所(言い換えれば、光の反射により光線E2、E3を出射させる箇所)については、虚像表示面が平面である場合と同様の曲率半径に設定する。 In the curved mirror (concave mirror) 171, the portion corresponding to the light rays E2 and E3 (in other words, the part where the light rays E2 and E3 are emitted by the reflection of light) has the same radius of curvature as when the virtual image display surface is a flat surface. Set.

但し、光線E1に対応する箇所については、虚像表示面が平面である場合に比べて、曲率半径を小さく設定し、焦点が短くなるようにする。そうすると、この部分に対応する倍率が大きくなる。 However, for the portion corresponding to the light ray E1, the radius of curvature is set smaller than in the case where the virtual image display surface is a flat surface so that the focal point is shortened. Then, the magnification corresponding to this part becomes large.

HUD装置の倍率(cとする)は、表示部161の表示面164からウインドシールド2に至るまでの距離(aとする)と、ウインドシールド(反射透光部材2)で反射した光が視点Aを経由して結像点で結像するまでの距離を(bとする)と、c=b/aで表すことができるが、光線E1に対応する部分の曲率が小さくなると、aが小さくなり、倍率が上がり、像は、車両1からより遠い位置に結像するようになる。 The magnification (referred to as c) of the HUD device is the distance (referred to as a) from the display surface 164 of the display unit 161 to the windshield 2 and the light reflected by the windshield (reflecting and translucent member 2) as the viewpoint A. The distance until the image is formed at the imaging point via the above can be expressed by c = b / a, but when the curvature of the portion corresponding to the light ray E1 becomes small, a becomes small. The magnification is increased, and the image is formed at a position farther from the vehicle 1.

したがって、図2(C)における、虚像表示面PS3の近端部U1は、車両1から引き離されることになり、これによって頭が抑えられて、近端部U1がおじぎをする形で路面40側に湾曲し、この結果として立像の表示が可能な第1の領域Z1が形成される。光線E2、E3についての光路長は変わらないため、図2(A)の平面の場合と同様になり、これにより、図2(C)のような、立像の表示に適した第1の領域Z1と、奥行き画像の表示に適した第2の領域Z2と、を併せもつ虚像表示面PS3が得られる。 Therefore, the near end portion U1 of the virtual image display surface PS3 in FIG. 2C is separated from the vehicle 1, whereby the head is suppressed and the near end portion U1 bows to the road surface 40 side. As a result, a first region Z1 capable of displaying a standing image is formed. Since the optical path lengths of the rays E2 and E3 do not change, the same applies to the plane of FIG. 2 (A), whereby the first region Z1 suitable for displaying a standing image as shown in FIG. 2 (C). And the second region Z2 suitable for displaying the depth image, and the virtual image display surface PS3 having both of them can be obtained.

図2(A)に戻って説明を続ける。表示制御部(制御部)300は、表示部161の表示面164における、虚像表示面の第1の領域Z1に対応する第1の実像表示領域Z1’に「第1の画像」を表示させ、第2の領域Z2に対応する第2の実像表示領域Z2、又は第1、第2の実像表示領域Z1、Z2の双方に、第1の画像とは異なる「第2の画像」を表示させる。 The explanation will be continued by returning to FIG. 2 (A). The display control unit (control unit) 300 causes the display surface 164 of the display unit 161 to display the "first image" in the first real image display area Z1'corresponding to the first area Z1 of the virtual image display surface. A "second image" different from the first image is displayed in both the second real image display area Z2 corresponding to the second area Z2, or the first and second real image display areas Z1 and Z2.

ここで、「第1の画像」は、上述のとおり、車速表示SP等の画像であり、広義には、「ぼかしの無い、あるいはぼかしが少ない鮮明な虚像による表示が好ましいものであり、言い換えれば、ユーザーへの正確な情報伝達が重視される画像(鮮明度の高い画像)」である。 Here, as described above, the "first image" is an image of the vehicle speed display SP or the like, and in a broad sense, "display by a clear virtual image without blurring or with little blurring is preferable, in other words. , An image that emphasizes accurate information transmission to the user (image with high sharpness) ".

また、「第2の画像」は、上述のとおり、車両1の進行方向に沿って延在するナビゲーション用の矢印等の図形や、遠方に表示される標識や看板等であり、広義には、「車両1からの距離に見合った自然なぼかしが生じている虚像による表示が好ましいもの」であり、言い換えれば、「ユーザーに違和感のない視覚を与えることが重視される画像(自然な遠近感(距離感)の視覚を与える画像)」である。 Further, as described above, the "second image" is a figure such as a navigation arrow extending along the traveling direction of the vehicle 1, a sign or a signboard displayed in the distance, and in a broad sense. "It is preferable to display a virtual image with a natural blur that matches the distance from the vehicle 1." In other words, "an image that emphasizes giving the user a natural vision (natural perspective (natural perspective (natural perspective)). An image that gives a sense of distance).

このようにして、第1、第2の各実像表示領域Z1’、Z2’には、それぞれの領域に適した視覚特性をもつ画像が配置されることになる。よって、ユーザーから見て、手前側には、鮮明な表示が実現され、奥側には、かなり広範囲にわたる奥行き感のある表示が実現されることになり、傾斜した一面の虚像表示面を用いた、異なる種類の画像(虚像)の表示が良好な視認性をもって表示されるという効果が得られる。また、本実施形態では、遠方の虚像は自然にピンぼけした表示となることから、仮に虚像表示面の一部が路面40から浮き上がっていても、その浮き上がりが見えづらくなる(感得しがたくなる)という効果(言い換えれば、路面重畳HUDによる表示を行う場合の、虚像表示面の浮き上がりを感得しにくくする効果)も期待できる。 In this way, images having visual characteristics suitable for the respective regions are arranged in the first and second real image display regions Z1'and Z2'. Therefore, from the user's point of view, a clear display is realized on the front side, and a display with a sense of depth over a fairly wide range is realized on the back side, and an inclined one-sided virtual image display surface is used. , The effect that different types of images (virtual images) are displayed with good visibility can be obtained. Further, in the present embodiment, since the distant virtual image is naturally out of focus, even if a part of the virtual image display surface is lifted from the road surface 40, it becomes difficult to see the lift (it becomes difficult to perceive). ) (In other words, the effect of making it difficult to perceive the floating of the virtual image display surface when displaying by the road surface superimposition HUD) can also be expected.

次に、図3を参照する。図3(A)、(B)は、表示部の表示面上における、第1、第2の実像表示領域に表示される画像(実像)の例を示す図である。図3において、前掲の図と共通する部分には同じ符号を付している。 Next, refer to FIG. 3A and 3B are diagrams showing an example of an image (real image) displayed in the first and second real image display areas on the display surface of the display unit. In FIG. 3, the same reference numerals are given to the parts common to the above-mentioned figures.

なお、図3(A)、(B)の画像は、理解の容易のために上下を逆にして描いている。紙面の下側が、表示面164の上端側であり、紙面の上側が、表示面164の下端側となる。これは、図2(B)のHUD装置の光学系を用いると、虚像表示面に表示される虚像と、表示部161の表示面164に表示される画像(実像)とでは、上下が逆転(反転)することから、表示面164には、虚像とは、上下が逆の画像を表示することになり、そのままの表示では、理解がしづらいことを考慮したものである。 The images of FIGS. 3A and 3B are drawn upside down for ease of understanding. The lower side of the paper surface is the upper end side of the display surface 164, and the upper side of the paper surface is the lower end side of the display surface 164. When the optical system of the HUD device shown in FIG. 2B is used, the virtual image displayed on the virtual image display surface and the image (real image) displayed on the display surface 164 of the display unit 161 are upside down (real image). Since it is inverted), the virtual image is displayed on the display surface 164 upside down, and it is difficult to understand the image as it is.

図3(A)、(B)では、表示部161の表示面164に画像表示領域165が設けられ、この画像表示領域165内に画像が表示される。 In FIGS. 3A and 3B, an image display area 165 is provided on the display surface 164 of the display unit 161 and an image is displayed in the image display area 165.

図3(A)は、図1(A)の虚像表示例に対応する画像表示を示している。表示面164の画像表示領域165において、第1の実像表示領域Z1’には、「50km/h」という車速を示す画像SP’が表示され、第2の実像表示領域Z2’には、標識の画像65’が表示されている。なお、図中のRG1は、先に記載した第1の画像(鮮明度が重視される画像)を示し、RG2は、第2の画像(自然なぼかしのある視認性が重視される画像)を示す。 FIG. 3A shows an image display corresponding to the virtual image display example of FIG. 1A. In the image display area 165 of the display surface 164, the image SP'indicating the vehicle speed of "50 km / h" is displayed in the first real image display area Z1', and the sign is displayed in the second real image display area Z2'. Image 65'is displayed. In the figure, RG1 indicates the first image described above (an image in which sharpness is emphasized), and RG2 indicates a second image (an image in which visibility with natural blur is emphasized). Shown.

図3(B)は、別の画像表示例を示す。表示面164の画像表示領域165において、第1の実像表示領域Z1’には、「目的地まで15分」というナビゲーション用の文字の画像NV’が表示され、第2の実像表示領域Z2’には、目的地の位置を示す三角のマークの画像67’及びナビゲーション用の矢印の画像69’が表示されている。 FIG. 3B shows another image display example. In the image display area 165 of the display surface 164, the image NV'of the characters for navigation "15 minutes to the destination" is displayed in the first real image display area Z1', and the second real image display area Z2'is displayed. Is displayed with an image 67'of a triangular mark indicating the position of the destination and an image 69' of an arrow for navigation.

次に、図4を参照する。図4(A)、(B)は路面に張り付くように虚像を表示する場合の虚像表示面の例を示す図、図4(C)〜(E)は、ウインドシールドを介してユーザーが視認する虚像の他の例を示す図である。図4において、前掲の図面と共通する部分には同じ符号を付している。図4では、変形例として、路面HUDと呼ばれる、路面に虚像を重畳させて表示する技術に本発明を適用した例を示す。 Next, refer to FIG. 4 (A) and 4 (B) are views showing an example of a virtual image display surface when displaying a virtual image so as to stick to the road surface, and FIGS. 4 (C) to 4 (E) are visually recognized by the user through a windshield. It is a figure which shows another example of a virtual image. In FIG. 4, the same reference numerals are given to the parts common to the above-mentioned drawings. FIG. 4 shows an example in which the present invention is applied to a technique called a road surface HUD, in which a virtual image is superimposed and displayed on the road surface, as a modified example.

図4(A)の例では、路面40上に水平に重なるようにして延在する虚像表示面PS4上に、路面に重畳される画像(路面重畳画像)Mが表示されている。なお、虚像表示面PS4は、全部(又は一部)が路面40の下に位置するようにしてもよい。人は、表示が路面上になされると認識しているため、結像点が路面40の下にあっても路面40に張り付いているかのように画像を認識し、問題は生じない。この技術を用いると、虚像表示面の路面40からの浮き上がりを抑制して、路面40に密着して張り付いた路面重畳表示(言い換えれば、違和感のない路面重畳表示)を実現することができるという利点がある。 In the example of FIG. 4A, an image (road surface superimposed image) M superimposed on the road surface is displayed on the virtual image display surface PS4 extending horizontally so as to overlap the road surface 40. The virtual image display surface PS4 may be entirely (or partially) located below the road surface 40. Since the person recognizes that the display is made on the road surface, even if the imaging point is below the road surface 40, the image is recognized as if it is stuck to the road surface 40, and no problem occurs. By using this technology, it is possible to suppress the floating of the virtual image display surface from the road surface 40 and realize a road surface superimposition display (in other words, a road surface superimposition display without a sense of discomfort) that is closely attached to the road surface 40. There are advantages.

図4(B)では、虚像表示面PS5が路面40の近くにおいて、やや傾斜して設定されている。遠端部の路面からの浮き上がりを抑えた方がよいときは、虚像表示面PS5の一部(近端部付近)を路面40の下に位置させればよい。 In FIG. 4B, the virtual image display surface PS5 is set to be slightly inclined near the road surface 40. When it is better to suppress the floating of the far end portion from the road surface, a part of the virtual image display surface PS5 (near the near end portion) may be positioned below the road surface 40.

図4(C)の例では、ウインドシールド2の虚像表示領域3において、第1の領域Z1の右側には車速表示SPが表示されており、その左側において、第1の領域Z1から第2の領域Z2の奥側へと、車両1の進行方向に沿って延びる、左折を促すナビゲーション用矢印71が表示されている。 In the example of FIG. 4C, in the virtual image display area 3 of the windshield 2, the vehicle speed display SP is displayed on the right side of the first area Z1, and the vehicle speed display SP is displayed on the right side of the first area Z1. To the back side of the area Z2, a navigation arrow 71 extending along the traveling direction of the vehicle 1 prompting a left turn is displayed.

車速表示SPは鮮明度が高く、視認性に優れる。また、ナビゲーション用矢印71は、車両1に近い側に基端部71aが存在し、遠い側に先端部71bが存在する。基端部71aは鮮明に表示され、先端部71bは距離に応じてぼかされて表示され、71aと71bの中間の領域では、距離に応じて自然なぼかしが入った表示となり、自然な遠近感のある表示が、かなりの広範囲にわたって実現されている。 The vehicle speed display SP has high sharpness and excellent visibility. Further, the navigation arrow 71 has a base end portion 71a on the side closer to the vehicle 1 and a tip end portion 71b on the far side. The base end 71a is clearly displayed, the tip 71b is blurred according to the distance, and in the region between 71a and 71b, the display is naturally blurred according to the distance, resulting in a natural perspective. A sensational display is realized over a fairly wide range.

図4(D)の例では、車両誘導用の表示73が、路面40に重畳されて表示されている。車両誘導用の表示73は、基端部73aと先端部73bを有するが、73aから73bに向かうにつれて、ぼかし量が増大し、従って、遠近感に優れた表示が実現される。 In the example of FIG. 4D, the display 73 for vehicle guidance is superimposed on the road surface 40 and displayed. The display 73 for vehicle guidance has a base end portion 73a and a tip end portion 73b, but the amount of blurring increases from 73a to 73b, and therefore, a display having an excellent perspective is realized.

ここで、先に説明した表示制御部300は、虚像表示距離が長くなるほど、表示対象のサイズを縮小して表示する等の画像処理を行っている。但し、虚像表示距離に応じたぼかしを実現するための画像処理は不要である。よって、表示対象の遠近感制御における表示制御部300の負担が、十分に低減されている。 Here, the display control unit 300 described above performs image processing such as reducing the size of the display target and displaying it as the virtual image display distance becomes longer. However, no image processing is required to realize blurring according to the virtual image display distance. Therefore, the burden on the display control unit 300 in controlling the perspective of the display target is sufficiently reduced.

図4(E)の例では、遠方の右上に標識75が表示され、その標識75より手前の左側に、高速道路の出口(降り口)77を示す円形のマーク78が表示されている。 In the example of FIG. 4 (E), a sign 75 is displayed in the upper right corner of the distance, and a circular mark 78 indicating the exit (exit) 77 of the expressway is displayed on the left side in front of the sign 75.

また、ある時点では、出口(EXIT)を示す車両誘導用の標識79が路面40に重畳されて、第2の領域Z2に表示されている。時間の経過と共に(言い換えれば、車両1の進行に合わせて)、その標識79が、車両1に近づくように、言い換えれば第1の領域Z1に向かうように移動する。その移動に伴い、標識79のぼかしの程度が徐々に減少し、鮮明度が増してくるので、ユーザーには自然な視覚が与えられる。 Further, at a certain point in time, a vehicle guidance sign 79 indicating an exit is superimposed on the road surface 40 and displayed in the second region Z2. With the passage of time (in other words, as the vehicle 1 progresses), the sign 79 moves toward the vehicle 1, in other words, toward the first region Z1. Along with the movement, the degree of blurring of the sign 79 gradually decreases and the sharpness increases, so that the user is given a natural vision.

一方、高速道路の出口(降り口)77を示す円形のマーク78であるが、仮に、出口77で進入できずに通り過ぎてしまうと、ユーザーは次の出口まで行って再び戻ってくるという大きな負担を負うことになり、この運転シーンは、重大性(あるいは緊急性)が高い運転シーンということになる。 On the other hand, although it is a circular mark 78 indicating the exit (exit) 77 of the expressway, if the user cannot enter at the exit 77 and passes by, the user will have to go to the next exit and come back again. This driving scene is a driving scene with high seriousness (or urgency).

ここで、円形のマーク78は、出口77が遠方にある場合であっても鮮明に表示した方がよいのであれば、表示制御部300は、円形のマーク78については、個別に画像処理を行い、ぼかしのない鮮明な虚像とする画像処理(ぼかしを抑制する表示制御)を実施してもよい。 Here, if the circular mark 78 should be clearly displayed even when the exit 77 is far away, the display control unit 300 individually performs image processing on the circular mark 78. , Image processing (display control that suppresses blurring) may be performed to obtain a clear virtual image without blurring.

光学的な不整合を生じさせて、自然なぼかしを実現するが、場合によっては、そのぼかしが不要となることもある。例えば、上記のような重要な運転シーンの場合、あるいは、遠方に障害物があることを報知するために注意喚起マークを表示するような場合(危険報知の場合)や、高速道路の出口の報知のように重要度の高い表示の場合等である。このようなときは、表示制御部300が、個別に画像処理を行って、ぼかしを抑制し、鮮明度を増す補正を行うことで、個別に救済することで、本実施形態の光学系を使用した場合の悪影響が発生しないようにすることができる。この場合でも、個別の画像処理であることから、画像処理ソフトウエアやハードウエアの負担はそれほど増大しないので、問題は生じない。 It causes an optical mismatch to achieve a natural blur, but in some cases the blur is unnecessary. For example, in the case of an important driving scene as described above, in the case of displaying a warning mark to notify that there is an obstacle in the distance (in the case of danger notification), or in the case of notification of the exit of a highway. This is the case of a display with high importance such as. In such a case, the display control unit 300 uses the optical system of the present embodiment by individually performing image processing to suppress blurring and perform correction to increase sharpness to individually relieve the image. It is possible to prevent the adverse effect of the above. Even in this case, since the individual image processing is performed, the load on the image processing software and hardware does not increase so much, so that no problem occurs.

次に、図5を参照する。図5は、HUD装置のシステム構成の一例を示す図である。図5において、前掲の図と共通する部分には、できるだけ同じ符号を付している。図5に示されるシステムは、表示制御部(表示制御装置)300と、対象物検出部801と、車両情報検出部803と、表示部161と、第1アクチュエータ177と、第2アクチュエータ179と、と、を有する。 Next, refer to FIG. FIG. 5 is a diagram showing an example of the system configuration of the HUD device. In FIG. 5, the same reference numerals are given as much as possible to the parts common to the above-mentioned figures. The system shown in FIG. 5 includes a display control unit (display control device) 300, an object detection unit 801 and a vehicle information detection unit 803, a display unit 161 and a first actuator 177 and a second actuator 179. And have.

表示制御部(表示制御装置)300は、I/Oインターフェース741と、プロセッサ742と、メモリ743を有する。表示制御部(表示制御装置)300、対象物検出部801及び車両情報検出部803は、通信線(BUS等)に接続されている。 The display control unit (display control device) 300 includes an I / O interface 741, a processor 742, and a memory 743. The display control unit (display control device) 300, the object detection unit 801 and the vehicle information detection unit 803 are connected to a communication line (BUS or the like).

また、第1アクチュエータ177、第2アクチュエータ179は、図2(A)に示した回転機構175や調整部173として利用することができる。これらは、光学系の調整系ということもできる。 Further, the first actuator 177 and the second actuator 179 can be used as the rotation mechanism 175 and the adjusting unit 173 shown in FIG. 2 (A). These can also be said to be optical system adjustment systems.

また、対象物検出部801は、例えば、車両1に設けられた車外センサ、車外カメラ等にて構成することができる。また、車両情報検出部803は、例えば、速度センサ、車両ECU、車外通信機器、目の位置を検出するセンサ、車両1のピッチ角(傾斜角)を検出するヨートレートセンサ等、あるいは、ハイトセンサにより構成することができる。表示制御部(表示制御装置)300は、対象物検出部801の検出情報や、車両情報検出部803からの情報に基づいて、例えば、表示対象について、個別にぼかしの程度を調整する画像処理を実施し、適切な遠近感の表示と、ユーザーへの情報の確実な報知とを両立させるのが好ましい。 Further, the object detection unit 801 can be configured by, for example, an external sensor, an external camera, or the like provided in the vehicle 1. Further, the vehicle information detection unit 803 may be, for example, a speed sensor, a vehicle ECU, an external communication device, a sensor for detecting the position of eyes, a yaw rate sensor for detecting the pitch angle (tilt angle) of the vehicle 1, or a height sensor. Can be configured by. The display control unit (display control device) 300 performs image processing for individually adjusting the degree of blurring of the display target, for example, based on the detection information of the object detection unit 801 and the information from the vehicle information detection unit 803. It is preferable to carry out this and to achieve both an appropriate perspective display and a reliable notification of information to the user.

また、1つ又はそれ以上のプロセッサ742は、例えば、路面40の位置を取得し、路面40の位置に基づき、虚像表示面の少なくとも一部が、例えば、路面40の下に配置されるように、第1、第2のアクチュエータ173、175のうちの少なくとも一方を駆動することも可能である。 Further, one or more processors 742 acquire the position of the road surface 40, for example, so that at least a part of the virtual image display surface is arranged under the road surface 40, for example, based on the position of the road surface 40. It is also possible to drive at least one of the first and second actuators 173 and 175.

次に、図6を参照する。図6は、HUD装置の全体の構成の一例を示す図である。なお、図6では光学系52が設けられるが、この光学系52の構成として、先に図1(B)又は図2(A)で示したものと同様の構成が採用され得る。また、光学系52の内部構成に関して、図1(B)又は図2(A)に示される構成と同様の箇所には同じ参照符号を付している。 Next, refer to FIG. FIG. 6 is a diagram showing an example of the overall configuration of the HUD device. Although the optical system 52 is provided in FIG. 6, the same configuration as that shown in FIG. 1 (B) or FIG. 2 (A) can be adopted as the configuration of the optical system 52. Further, regarding the internal configuration of the optical system 52, the same reference numerals are given to the same parts as those shown in FIG. 1 (B) or FIG. 2 (A).

図6の例では、光学系52と、前方撮像カメラ17による撮像画像に基づいて画像処理を行う画像処理部21を有する運転シーン判定部19と、ナビゲーション部(ナビゲーションECU)400と、が設けられる。 In the example of FIG. 6, an optical system 52, a driving scene determination unit 19 having an image processing unit 21 that performs image processing based on an image captured by the front imaging camera 17, and a navigation unit (navigation ECU) 400 are provided. ..

光学系52は、投光部151と、画像Mが形成される表示面164を備える表示部(画像表示部:具体的には光透過性のスクリーン等)161と、曲面ミラー(凹面鏡)171と、を有する。光学系52から表示光Kがウインドシールド(反射透光部材2)に向けて出射され、この結果、先に説明したとおり、虚像表示面PSに虚像が表示される。 The optical system 52 includes a light projecting unit 151, a display unit (image display unit: specifically, a light transmitting screen or the like) 161 having a display surface 164 on which the image M is formed, and a curved mirror (concave mirror) 171. , Have. The display light K is emitted from the optical system 52 toward the windshield (reflecting light transmitting member 2), and as a result, a virtual image is displayed on the virtual image display surface PS as described above.

表示制御部300は、画像出力部32と、駆動部33と、虚像表示距離制御部34と、画像生成部35と、第1の領域(例えば、ぼかしが抑制された領域)/第2の領域(例えば、ぼかしが有りの領域)の検出部36と、虚像表示面位置調整部37と、各種情報取得部39(車両1のピッチ角を算出等により取得するピッチ角取得部38を含む)と、を有する。 The display control unit 300 includes an image output unit 32, a drive unit 33, a virtual image display distance control unit 34, an image generation unit 35, and a first region (for example, a region in which blurring is suppressed) / a second region. (For example, a region with blur), a detection unit 36, a virtual image display surface position adjustment unit 37, and various information acquisition units 39 (including a pitch angle acquisition unit 38 that acquires the pitch angle of the vehicle 1 by calculation or the like). , Have.

ナビゲーション部(ナビゲーションECU)400は、奥行きマッピング部402と、ナビ情報(道路案内情報、道路標識情報等)生成部404と、運転経路情報取得部406と、自車両位置情報取得部408と、地図情報取得部410と、記憶部(地図、道路案内情報、道路標識等のデータベースとして機能する)412と、を有する。ナビゲーション部(ナビゲーションECU)400には、車載ECU700が収集した車両情報等が、バス(BUS)を介して供給される。 The navigation unit (navigation ECU) 400 includes a depth mapping unit 402, a navigation information (road guidance information, road sign information, etc.) generation unit 404, a driving route information acquisition unit 406, a vehicle position information acquisition unit 408, and a map. It has an information acquisition unit 410 and a storage unit (functioning as a database of maps, road guidance information, road signs, etc.) 412. Vehicle information and the like collected by the vehicle-mounted ECU 700 are supplied to the navigation unit (navigation ECU) 400 via the bus (BUS).

また、通信部500が、例えば、車両10の外部に設置されている運転支援システム(又は他車に搭載されているADASシステム等)600との無線通信によって取得した各種の情報を、適宜、ナビゲーション部400の自車両位置情報取得部408及び地図情報取得部410に供給するようにしてもよい。また、GPS受信部502がGPS衛星から受信した位置情報等を、適宜、ナビゲーション部400の自車両位置情報取得部408及び地図情報取得部410に供給するようにしてもよい。 Further, the communication unit 500 appropriately navigates various information acquired by wireless communication with, for example, a driving support system (or an ADAS system mounted on another vehicle) 600 installed outside the vehicle 10. It may be supplied to the own vehicle position information acquisition unit 408 and the map information acquisition unit 410 of the unit 400. Further, the position information or the like received by the GPS receiving unit 502 from the GPS satellite may be appropriately supplied to the own vehicle position information acquisition unit 408 and the map information acquisition unit 410 of the navigation unit 400.

また、車両1には、各種センサ(ピッチ角検出用のヨートレートセンサ等を含めることができる)505が設けられている。また、車載ECU700により収集される各種の情報は、BUSを介してナビゲーション部400に供給され、また、各種情報の一部(符号J0で示している)は、ピッチ角取得部38及び各種情報取得部39にも供給される。情報J0には、現在の運転シーンにおける前方や後方、車両の周囲等における危険情報や、ユーザーに報知すべき情報の重要度判定の結果も含ませることができる。 Further, the vehicle 1 is provided with various sensors (which can include a yaw rate sensor for detecting a pitch angle and the like) 505. Further, various information collected by the in-vehicle ECU 700 is supplied to the navigation unit 400 via the BUS, and a part of the various information (indicated by reference numeral J0) is obtained by the pitch angle acquisition unit 38 and various information acquisition. It is also supplied to section 39. The information J0 can also include danger information in the front and rear of the current driving scene, around the vehicle, and the result of determining the importance of the information to be notified to the user.

表示制御部300は、この危険の程度や重要性の程度の情報を参照して、表示対象についてのぼかし量を軽減する(抑制する)処理を個別に行い、危険度や重要度の高い事象に関する表示については、表示の遠近に関係なく、ぼかしを抑制(無しにすることを含む)して鮮明な表示による、的確な情報のユーザーへの提供を行ってもよい。また、悪天候などで、ユーザーの視認性が通常時に比べて低下していると判断されるときは、虚像表示の鮮明度を高める等の画像処理を、適宜、行うこともできる。 The display control unit 300 individually performs a process of reducing (suppressing) the amount of blurring of the display target by referring to the information on the degree of danger and the degree of importance, and relates to an event having a high degree of danger or importance. Regarding the display, accurate information may be provided to the user by suppressing (including eliminating) blurring and providing a clear display regardless of the perspective of the display. Further, when it is determined that the visibility of the user is lower than in the normal state due to bad weather or the like, image processing such as increasing the sharpness of the virtual image display can be appropriately performed.

表示制御部300において、各種情報取得部39に含まれるピッチ角取得部38は、画像処理部21から供給される画像情報、及び車載ECU700から供給される各種センサの情報等に基づいて、車両1の現在のピッチ角(言い換えれば車両1の傾斜)を算出する。 In the display control unit 300, the pitch angle acquisition unit 38 included in the various information acquisition units 39 is based on the image information supplied from the image processing unit 21 and the information of various sensors supplied from the vehicle-mounted ECU 700, and the like. The current pitch angle (in other words, the inclination of the vehicle 1) is calculated.

また、各種情報取得部39は、ピッチ角やユーザー22の視点Aの位置等を考慮して、例えば、図1(B)、図2(A)に示される表示部161の表示面164上での、第1、第2の領域Z1、Z2の境界点U2や、中間点U3等の位置を検出、決定することができる。 Further, the various information acquisition units 39 take into consideration the pitch angle, the position of the viewpoint A of the user 22, and the like, for example, on the display surface 164 of the display unit 161 shown in FIGS. 1 (B) and 2 (A). The positions of the boundary points U2 and the intermediate points U3 of the first and second regions Z1 and Z2 can be detected and determined.

また、虚像表示面位置調整部37は、運転シーン判定部19から提供される情報によって、車両1が例えば登り坂(あるいは下り坂)にさしかかっていると判定されるときは、ピッチ角等を考慮して、虚像表示面PSの斜面の位置(路面に対する相対位置)を調整(補正)する。 Further, when the virtual image display surface position adjusting unit 37 determines that the vehicle 1 is approaching an uphill (or downhill), for example, based on the information provided by the driving scene determination unit 19, the virtual image display surface position adjusting unit 37 considers the pitch angle and the like. Then, the position of the slope of the virtual image display surface PS (the position relative to the road surface) is adjusted (corrected).

第1の領域(ぼかしが抑制された領域)/第2の領域(ぼかしが有りの領域)の検出部36は、虚像表示面PSにおける第1の領域Z1と、第2の領域Z2とに区別する。なお、虚像表示面が2以上の領域に区分される場合は、各領域を判定してもよい。 The detection unit 36 of the first region (region in which blurring is suppressed) / second region (region with blurring) distinguishes between the first region Z1 and the second region Z2 on the virtual image display surface PS. To do. When the virtual image display surface is divided into two or more areas, each area may be determined.

また、虚像表示距離制御部34は、ナビゲーション部(ナビゲーションECU)400から供給される、表示対象である情報画像(ナビ情報等)の奥行き情報等に基づいて、表示面164における情報画像の表示位置を決定し、これによって虚像表示距離を調整する。言い換えれば、傾斜面である虚像表示面PS上において、表示位置が異なれば、虚像表示距離が異なることになり、このことを積極的に利用することで、虚像表示距離を適宜制御して、遠近感や立体感を調整することが可能である。表示位置の制御による虚像表示距離の変更に際して、表示対象のサイズを適宜変更したり、陰影をつける等の形態制御を実施したりして、効果的な遠近感を演出することもできる。 Further, the virtual image display distance control unit 34 is a display position of the information image on the display surface 164 based on the depth information of the information image (navigation information or the like) to be displayed, which is supplied from the navigation unit (navigation ECU) 400. Is determined, thereby adjusting the virtual image display distance. In other words, if the display position is different on the virtual image display surface PS, which is an inclined surface, the virtual image display distance will be different. By positively utilizing this, the virtual image display distance can be appropriately controlled for perspective. It is possible to adjust the feeling and three-dimensional effect. When changing the virtual image display distance by controlling the display position, it is possible to produce an effective perspective by appropriately changing the size of the display target or performing morphological control such as adding shading.

また、虚像表示面PSは、車両1の前方の、例えば100mの範囲にわたって設定することができる。上記の虚像表示距離の制御による遠近感の演出は、表示対象が20mを超えて(あるいは20m以上)遠方にあるときは、人がその差異を認識するのが困難となることから意味がないので、この場合は、表示対象のサイズ変更などの形態制御のみで対応するのが好ましい。 Further, the virtual image display surface PS can be set in front of the vehicle 1, for example, over a range of 100 m. The effect of perspective by controlling the virtual image display distance is meaningless because it becomes difficult for a person to recognize the difference when the display target is more than 20 m (or more than 20 m). In this case, it is preferable to deal with only the form control such as changing the size of the display target.

画像生成部35は、入力される各種情報に基づいて、表示面164に表示する画像(原画像)を生成する。生成された画像(原画像)は画像出力部32に供給される。画像出力部32は、画像(原画像)のデータcvを、光学系52の投光部150に供給する。また、駆動部33は、例えば、曲面ミラー(凹面鏡)170を回動させるための制御信号rvsをアクチュエータ(図5の符号177及び179の少なくとも1つ)に供給する。 The image generation unit 35 generates an image (original image) to be displayed on the display surface 164 based on various input information. The generated image (original image) is supplied to the image output unit 32. The image output unit 32 supplies the data cv of the image (original image) to the light projecting unit 150 of the optical system 52. Further, the drive unit 33 supplies, for example, a control signal rvs for rotating the curved mirror (concave mirror) 170 to the actuator (at least one of reference numerals 177 and 179 in FIG. 5).

次に、図7を参照する。図7は、表示制御部による表示処理の手順の一例を示すフローチャートである。 Next, refer to FIG. FIG. 7 is a flowchart showing an example of the procedure of display processing by the display control unit.

まず、車両のピッチ角を取得する(ステップS1)。次に、車両のピッチ角(傾き角)等を考慮して、虚像表示面(傾斜面)の位置調整(位置補正)を行う(ステップS2)。次に、第1の領域/第2の領域を検出する(ステップS3)。 First, the pitch angle of the vehicle is acquired (step S1). Next, the position of the virtual image display surface (tilt surface) is adjusted (position correction) in consideration of the pitch angle (tilt angle) of the vehicle (step S2). Next, the first region / second region is detected (step S3).

続いて、ステップS4の処理を実行する。ステップS4では、第1の領域に、例えば、ぼかしが少ない方が好ましい虚像を表示させる。また、第2の領域に、例えば、少なくとも1部に、ぼかしを含めた方が好ましい虚像を表示させる。また、奥行き表示に関して、必要に応じて、表示面上の表示位置変更による虚像表示距離の変更、及び形態制御(形態変化)による遠近表示の少なくとも一方を行う。具体的には、例えば虚像表示距離が20mを超えるときは、視差に起因して虚像表示距離の変化を感得するのが困難になることから、サイズや形状等の形態制御(形態変化)による遠近表示のみを行う。一方、20m以下のときは、傾斜面上の表示位置変更による虚像表示距離の変更、及び形態制御(形態変化)による遠近表示の少なくとも一方を行う。また、第2の領域(言い換えれば遠方側)に表示する虚像であっても、重要度や緊急度等からみて鮮明に表示すべきものは、画像処理にて個別に鮮明度を担保する処理を実行する。 Subsequently, the process of step S4 is executed. In step S4, for example, a virtual image in which less blurring is preferable is displayed in the first region. In addition, a virtual image that is preferably included in the second region, for example, at least one part, is displayed. Further, regarding the depth display, at least one of the change of the virtual image display distance by changing the display position on the display surface and the perspective display by the form control (morphological change) is performed as necessary. Specifically, for example, when the virtual image display distance exceeds 20 m, it becomes difficult to perceive the change in the virtual image display distance due to parallax. Therefore, perspective by morphological control (morphological change) such as size and shape. Display only. On the other hand, when it is 20 m or less, at least one of the change of the virtual image display distance by changing the display position on the inclined surface and the perspective display by the form control (morphological change) is performed. In addition, even if the virtual image is displayed in the second area (in other words, the distant side), if it should be displayed clearly in view of the importance and urgency, the image processing is performed to individually guarantee the sharpness. To do.

以上説明したように、本発明の実施形態によれば、例えば、虚像表示面(斜め面)の路面に対する傾きの角度(傾斜角)を、投光部(プロジェクター等)の投影像が結像する実際の虚像表示面の傾斜角とは異なる角度とすること等によって、表示のフォーカス(焦点)を光学的にずらし、表示を適切にぼかすことができる。例えば、プロジェクションディスプレイにおける表示部としてのスクリーンを、遠方の視差が大きい領域のフォーカスを最適な位置からずらして配置することにより、遠方の表示を光学的にボケさせることもできる。この場合、遠方の虚像のボケを自然に再現した表示を実現できる。このことは、ユーザーの視覚的な疲労を軽減することにも貢献する。但し、ぼけの実現方法は、上記の例に限定されるものではない。 As described above, according to the embodiment of the present invention, for example, the projected image of the light projecting unit (projector or the like) forms an image of the tilt angle (tilt angle) of the virtual image display surface (oblique surface) with respect to the road surface. By setting the angle of inclination different from the actual tilt angle of the virtual image display surface, the focus of the display can be optically shifted and the display can be appropriately blurred. For example, by arranging the screen as a display unit in the projection display so that the focus of the region having a large parallax in the distance is shifted from the optimum position, the distant display can be optically blurred. In this case, it is possible to realize a display that naturally reproduces the blur of a distant virtual image. This also contributes to reducing the visual fatigue of the user. However, the method of realizing blur is not limited to the above example.

また、傾斜面を有する虚像表示面を用いて虚像を表示する場合に、例えば、自車両からの距離が近い表示と遠い表示とが同時に表示されてユーザーがそれらを対比して見ることができるような場合においても、表示の鮮明度が一律ではなく、距離に応じた自然なぼかしの表示を視認でき、違和感が生じず、目の疲れを軽減することも可能である。 Further, when displaying a virtual image using a virtual image display surface having an inclined surface, for example, a display that is close to the own vehicle and a display that is far from the own vehicle are displayed at the same time so that the user can compare them. Even in such a case, the sharpness of the display is not uniform, and a natural blurred display according to the distance can be visually recognized, so that a sense of discomfort does not occur and eye strain can be reduced.

また、1つの表示が、時間の経過と共に自車両に近づいてくるような表示(表示の移動制御)を行う場合においても、ユーザーが過去の表示と現時点の表示とを対比できることから、上記の場合と同じ問題が生じ得るが、本実施形態によれば、自然な遠近感が得られ、上記の場合と同様の効果が得られ、特に問題は生じない。 Further, even when one display is displayed so as to approach the own vehicle with the passage of time (display movement control), the user can compare the past display with the current display. Therefore, in the above case. However, according to the present embodiment, a natural perspective can be obtained, the same effect as in the above case can be obtained, and no particular problem occurs.

また、本発明の実施形態によれば、連続する一つの面で構成される虚像表示面上で、鮮明度の高い表示と自然なぼかしの表示とを併用することで、多様な表示が可能となり、HUD装置の表現力(あるいは演出力)を向上させることも可能である。 Further, according to the embodiment of the present invention, various displays can be performed by using both a high-definition display and a natural blur display on a virtual image display surface composed of one continuous surface. , It is also possible to improve the expressive power (or performance output) of the HUD device.

以上説明したように、傾斜面を有する虚像表示面を用いて虚像を表示する場合に、表示制御部の負担を増やさずに、より自然で遠近感のある虚像の視認性を実現することが可能となる。 As described above, when displaying a virtual image using a virtual image display surface having an inclined surface, it is possible to realize more natural and perspective visibility of the virtual image without increasing the burden on the display control unit. It becomes.

本明細書において、車両という用語は、広義に、乗り物としても解釈し得るものである。また、ナビゲーションに関する用語(例えば標識等)についても、例えば、車両の運行に役立つ広義のナビゲーション情報という観点等も考慮し、広義に解釈するものとする。また、HUD装置には、シミュレータ(例えば、航空機のシミュレータ)として使用されるものも含まれるものとする。 In the present specification, the term vehicle can be broadly interpreted as a vehicle. In addition, terms related to navigation (for example, signs, etc.) shall be interpreted in a broad sense in consideration of, for example, the viewpoint of navigation information in a broad sense useful for vehicle operation. Further, the HUD device shall include one used as a simulator (for example, an aircraft simulator).

本発明は、上述の例示的な実施形態に限定されず、また、当業者は、上述の例示的な実施形態を特許請求の範囲に含まれる範囲まで、容易に変更することができるであろう。 The present invention is not limited to the above-mentioned exemplary embodiments, and those skilled in the art will be able to easily modify the above-mentioned exemplary embodiments to the extent included in the claims. ..

1・・・車両(自車両)、2・・・反射透光部材(ウインドシールド等)、3・・・虚像表示領域、7・・・ステアリングホイール、9・・・操作部、11・・・フロントパネル、13・・・表示器(表示パネル等)、17・・・前方撮像カメラ、19・・・運転シーン判定部、21・・・画像処理部、22・・・ユーザー、32・・・画像出力部、33・・・駆動部、34・・・虚像表示距離制御部、35・・・画像生成部、36・・・第1の領域/第2の領域の検出部、37・・・虚像表示面位置調整部、38・・・ピッチ角取得部、39・・・各種情報取得部、40・・・道路の路面、52・・・光学系、101・・・HUD装置、151・・・投光部、161・・・表示部(画像表示部:スクリーンや表示器等)、164・・・表示面、171・・・曲面ミラー(凹面鏡等)、300・・・表示制御部(表示制御装置)、400・・・ナビゲーション部(ナビゲーションECU)、500・・・通信部、502・・・GPS受信部、505・・・各種センサ、600・・・運転支援システム、700・・・車載ECU、740・・・表示制御装置(表示制御部)、Z1・・・第1の領域(例えば、ぼかしが抑制された領域)、Z2・・・第2の領域(例えば、ぼかしが有りの領域)、Z1’・・・第1の領域Z1に対応する第1の実像表示領域、Z2’・・・第2の領域Z2に対応する第2の実像表示領域、PS(PS1〜PS4)・・・虚像表示面(傾斜面の虚像表示面) 1 ... Vehicle (own vehicle), 2 ... Reflective translucent member (windshield, etc.), 3 ... Virtual image display area, 7 ... Steering wheel, 9 ... Operation unit, 11 ... Front panel, 13 ... Display (display panel, etc.), 17 ... Front imaging camera, 19 ... Driving scene judgment unit, 21 ... Image processing unit, 22 ... User, 32 ... Image output unit, 33 ... drive unit, 34 ... virtual image display distance control unit, 35 ... image generation unit, 36 ... first region / second region detection unit, 37 ... Virtual image display surface position adjustment unit, 38 ... pitch angle acquisition unit, 39 ... various information acquisition units, 40 ... road surface, 52 ... optical system, 101 ... HUD device, 151 ... -Light projecting unit, 161 ... Display unit (image display unit: screen, display, etc.), 164 ... Display surface, 171 ... Curved mirror (concave mirror, etc.), 300 ... Display control unit (display) Control device), 400 ... Navigation unit (navigation ECU), 500 ... Communication unit, 502 ... GPS receiver, 505 ... Various sensors, 600 ... Driving support system, 700 ... In-vehicle ECU, 740 ... Display control device (display control unit), Z1 ... First area (for example, area where blurring is suppressed), Z2 ... Second area (for example, area with blurring) ), Z1'... the first real image display area corresponding to the first area Z1, Z2'... the second real image display area corresponding to the second area Z2, PS (PS1 to PS4) ...・ Virtual image display surface (virtual image display surface on an inclined surface)

Claims (6)

車両に設けられた反射透光部材に表示光を投影し、前記反射透光部材に反射された光により虚像を生成して表示するヘッドアップディスプレイ(HUD)装置であって、
画像を表示する表示面を有する、1つの光学部材としての表示部と、前記表示面に形成される前記画像に対応する光を反射する少なくとも1つの反射部材を備える、前記表示部以外の他の光学部材と、を含む光学系と、
前記虚像の表示を制御する表示制御部と、
を有し、
前記虚像の結像面としての虚像表示面は、道路の路面に対して傾斜した平面又は曲面であり、
前記虚像表示面の前記車両に近い側の端部を近端部とし、遠い側の端部を遠端部とするとき、前記虚像表示面における、前記近端部側に位置する第1の領域のぼかしの程度に対して、前記第1の領域よりも前記遠端部側に位置する第2の領域のぼかしの程度の方が大きくなるように、前記1つの光学部材としての表示部と前記他の光学部材との間に光学的な不整合が設けられており、
前記表示制御部は、
前記表示部の前記表示面における、前記第1の領域に対応する第1の実像表示領域に第1の画像を表示させ、前記第2の領域に対応する第2の実像表示領域、又は前記第1、第2の実像表示領域の双方に、前記第1の画像とは異なる第2の画像を表示させる、
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
A head-up display (HUD) device that projects display light onto a reflected light-transmitting member provided on a vehicle and generates and displays a virtual image by the light reflected by the reflected light-transmitting member.
Other than the display unit, the display unit as one optical member having a display surface for displaying an image and at least one reflection member for reflecting light corresponding to the image formed on the display surface. Optical members, including optical systems,
A display control unit that controls the display of the virtual image,
Have,
The virtual image display surface as the image plane of the virtual image is a flat surface or a curved surface inclined with respect to the road surface of the road.
When the end of the virtual image display surface on the side close to the vehicle is the near end and the end on the far side is the far end, the first region of the virtual image display surface located on the near end side. The display unit as one optical member and the display unit so that the degree of blurring of the second region located on the far end side is larger than the degree of blurring of the first region. There is an optical mismatch with other optical members,
The display control unit
The first image is displayed in the first real image display area corresponding to the first area on the display surface of the display unit, and the second real image display area corresponding to the second area or the first real image display area is displayed. A second image different from the first image is displayed in both the first and second real image display areas.
A head-up display device characterized by this.
前記1つの光学系としての前記表示部の前記表示面とは異なる、仮想的な表示部の仮想表示面に対して、許容焦点深度内の結像が得られるように、前記他の光学系の特性が調整されることで、前記光学的不整合が実現されることを特徴とする、請求項1に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 The other optical system so as to obtain an image within the allowable depth of focus on the virtual display surface of the virtual display unit, which is different from the display surface of the display unit as one optical system. The head-up display device according to claim 1, wherein the optical mismatch is realized by adjusting the characteristics. 前記虚像表示面において、前記虚像の虚像表示距離の増大に伴い、前記虚像のぼかしの程度も増大することを特徴とする、請求項1又は2に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 The head-up display device according to claim 1 or 2, wherein the degree of blurring of the virtual image increases as the virtual image display distance of the virtual image increases on the virtual image display surface. 前記第1の画像は、その第1の画像が有する情報を、前記ヘッドアップディスプレイ装置のユーザーに正確に伝えることが重視される画像であり、
前記第2の画像は、前記ユーザーに違和感のない視覚を与えることが重視される画像である、ことを特徴とする、請求項1乃至3の何れか1項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
The first image is an image in which it is important to accurately convey the information contained in the first image to the user of the head-up display device.
The head-up display device according to any one of claims 1 to 3, wherein the second image is an image in which it is important to give the user a comfortable visual sense.
前記虚像表示制御部は、前記虚像表示面の前記第2の領域上で、又は、前記第1、第2の領域を合わせた領域上で、前記虚像が、時間経過と共に前記車両に近づくように移動させる表示制御を実行することを特徴とする、請求項1乃至4の何れか1項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 The virtual image display control unit so that the virtual image approaches the vehicle over time on the second region of the virtual image display surface or on the region where the first and second regions are combined. The head-up display device according to any one of claims 1 to 4, wherein a moving display control is executed. 前記虚像表示制御部は、前記第2の領域における前記虚像が、緊急度又は重要度が通常よりも高いと判定される虚像であるときは、その虚像に対応する画像を、前記表示部の前記表示面における前記第2の実像表示領域に表示するに際し、前記画像に、ぼかしを抑制する画像処理を施すことを特徴とする、請求項1乃至5の何れか1項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 When the virtual image in the second region is a virtual image whose urgency or importance is determined to be higher than usual, the virtual image display control unit displays an image corresponding to the virtual image on the display unit. The head-up display device according to any one of claims 1 to 5, wherein when displaying the image in the second real image display area on the display surface, the image is subjected to image processing for suppressing blurring. ..
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