JP2023065276A - Image projection device and image projection method - Google Patents

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陽介 大橋
Yosuke Ohashi
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Abstract

To provide an image projection device and image projection method, which improve visibility of an image by suppressing fluctuation of imaging position due to vehicle vibration while securing effective image display area.SOLUTION: An image projection device (100) for irradiating a display unit for displaying a virtual image with a projection image is provided, the image projection device (100) comprising an image irradiation unit (10) for irradiating a first image, a first optical unit (30) configured to irradiate the first image as first image light via the display unit in a viewing direction, a vibration sensing unit (50) for sensing vibration, and a first optical drive unit (70) configured to change an incident angle of the first image light with respect to the display unit according to vibration information.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、画像投影装置および画像投影方法に関し、特に虚像を表示するための表示部に対して投影画像を照射する画像投影装置および画像投影方法に関する。 The present invention relates to an image projection device and an image projection method, and more particularly to an image projection device and an image projection method for projecting a projection image onto a display section for displaying a virtual image.

従来から、車両内に各種情報を表示する装置として、アイコンを点灯表示する計器盤が用いられている。また、表示する情報量の増加とともに、計器盤に画像表示装置を埋め込むことや、計器盤全体を画像表示装置で構成することも提案されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a device for displaying various types of information in a vehicle, a dashboard that displays icons by lighting has been used. In addition, as the amount of information to be displayed increases, it has been proposed to embed an image display device in the instrument panel or to configure the entire instrument panel with an image display device.

しかし、計器盤は車両のフロントガラス(ウィンドシールド)より下方に位置しているため、計器盤に表示された情報を運転者が視認するには、運転中に視線を下方に移動させる必要があるため好ましくない。そこで、フロントガラスに画像を投影して、運転者が車両の前方を視認したときに情報を読み取れるようにするヘッドアップディスプレイ(以下HUD:Head Up Display)も提案されている(例えば、特許文献1,2を参照)。 However, since the instrument panel is located below the vehicle's windshield (windshield), it is necessary for the driver to move his or her line of sight downward while driving in order to see the information displayed on the instrument panel. I don't like it because Therefore, a head-up display (hereinafter referred to as HUD: Head Up Display) has been proposed that projects an image onto the windshield so that the driver can read information when looking ahead of the vehicle (for example, Patent Document 1). , 2).

特開2019-119248号公報JP 2019-119248 A 特開2019-119262号公報JP 2019-119262 A

また、より多くの情報を提示するために、運転支援HUD装置を用いて複数の画像をウィンドシールドに投影することも提案されている。しかし、複数の画像を異なる距離に虚像として投影して結像するためには、画像照射部と投影光学系を複数備える必要があり、インストルメントパネル内に収容するためには設計の自由度が低いという問題があった。そこで本願出願人は、一つの画像照射部内に複数の画像を表示し、プリズム等の光分岐部によって各画像の光路を分岐することで、省スペース化を図った画像投影装置を提案している。 It has also been proposed to use a driving assistance HUD device to project multiple images onto the windshield in order to present more information. However, in order to project and form multiple images as virtual images at different distances, it is necessary to have multiple image irradiation units and projection optical systems. I had a problem with it being low. Therefore, the applicant of the present application has proposed an image projection apparatus that displays a plurality of images in one image irradiation unit and splits the optical path of each image by a light splitting unit such as a prism to save space. .

図6は、一画面で複数の画像を投影するための従来技術の画像投影装置を示す模式図である。図6に示すように、従来の画像投影装置は、画像照射部1と、反射鏡2と、自由曲面ミラー3と、光分岐部4と、自由曲面ミラー5と、ウィンドシールド6を備えている。このような画像投影装置では、画像照射部1から照射された光の一部は光分岐部4で分岐されて自由曲面ミラー5、自由曲面ミラー3およびウィンドシールド6で反射されて運転者の視点に到達し、遠方に虚像8が結像される。画像照射部1から照射された光の他の一部は、反射鏡2、自由曲面ミラー3およびウィンドシールド6で反射されて運転者の視点に到達し、近方に虚像7が結像される。 FIG. 6 is a schematic diagram showing a prior art image projection device for projecting a plurality of images on one screen. As shown in FIG. 6, the conventional image projection device includes an image irradiation section 1, a reflecting mirror 2, a free-form surface mirror 3, a light branching section 4, a free-form surface mirror 5, and a windshield 6. . In such an image projection device, part of the light emitted from the image irradiation unit 1 is branched by the light branching unit 4 and reflected by the free-form surface mirror 5, the free-form surface mirror 3, and the windshield 6, and is reflected by the driver's viewpoint. , and a virtual image 8 is formed in the distance. Another part of the light emitted from the image irradiation unit 1 is reflected by the reflecting mirror 2, the free-form surface mirror 3, and the windshield 6, reaches the driver's viewpoint, and forms a virtual image 7 in the vicinity. .

したがって、従来技術の画像投影装置では、水平方向から数度下方の遠方(図6中では運転者から15m程度)に虚像8が投影され、運転者が運転支援情報を視認するための視線移動を小さくすることができる。また、さらに下方の近方(図6中では運転者から3m程度)に虚像7が投影され、視線を移動することで車速表示等を良好に視認することができる。しかし、車両の走行中には、走行状態や路面状態に応じて車両自体と画像投影装置が振動するため、虚像7,8の結像位置が振動により変位して視認性が低下するという問題があった。 Therefore, in the image projection device of the prior art, the virtual image 8 is projected several degrees below the horizontal direction and far away (about 15 m from the driver in FIG. 6), allowing the driver to move the line of sight to visually recognize the driving support information. can be made smaller. Further, a virtual image 7 is projected further downward near (about 3 m from the driver in FIG. 6), and by moving the line of sight, the vehicle speed display and the like can be visually recognized well. However, when the vehicle is running, the vehicle itself and the image projection device vibrate depending on the driving conditions and the road surface conditions, so there is a problem that the imaging positions of the virtual images 7 and 8 are displaced by the vibrations, resulting in a decrease in visibility. there were.

図7は、従来技術の画像投影装置において、画像照射部1で表示される表示領域を示す模式図である。画像照射部1において全表示領域1aは、画像を表示できる全ての領域を示している。全表示領域1aには、近方に結像される近方画像を表示する近方表示領域1bと、遠方に結像される遠方画像を表示する遠方表示領域1cが設けられている。図6に示した画像投影装置では、近方表示領域1bに表示された近方画像を照射する光が反射鏡2を介して近方に虚像7として結像され、遠方表示領域1cに表示された遠方画像を照射する光が光分岐部4を介して遠方に虚像8として結像される。しかし、車両の走行時には車両と画像投影装置が振動するため、虚像7,8の結像位置が背景に対して変動し、画像の視認性が低下するという問題が生じる。 FIG. 7 is a schematic diagram showing a display area displayed by the image irradiation unit 1 in the conventional image projection device. In the image irradiation unit 1, the total display area 1a indicates the entire area in which an image can be displayed. The entire display area 1a is provided with a near display area 1b for displaying a near image and a far display area 1c for displaying a far image. In the image projection apparatus shown in FIG. 6, the light that irradiates the near image displayed in the near display area 1b forms a virtual image 7 in the near area via the reflecting mirror 2, and is displayed in the far display area 1c. The light that irradiates the distant image is imaged as a virtual image 8 in the distance via the light branching portion 4 . However, since the vehicle and the image projection device vibrate when the vehicle is running, the imaging positions of the virtual images 7 and 8 fluctuate with respect to the background, and the visibility of the image deteriorates.

このような車両走行時の振動による虚像7,8の結像位置の変化を抑制するために、車両の振動を検知するセンサを備えておき、センサの検知結果に応じて画像照射部1での画像表示位置を補正する方法が考えられる。センサが車両の振動を検知した場合には、その振動方向と変位量を算出して、近方表示領域1bと遠方表示領域1cの表示位置をそれぞれマージン領域1d,1e内で変化させる。これにより、振動による虚像7,8の変位をマージン領域1d,1e内での変位で相殺して、近方画像と遠方画像の結像位置の変化を抑制することができる。 In order to suppress the change in the imaging positions of the virtual images 7 and 8 due to the vibration of the vehicle during travel, a sensor for detecting the vibration of the vehicle is provided. A method of correcting the image display position is conceivable. When the sensor detects vibration of the vehicle, it calculates the vibration direction and the amount of displacement, and changes the display positions of the near display area 1b and the far display area 1c within the margin areas 1d and 1e, respectively. As a result, the displacement of the virtual images 7 and 8 due to vibration is offset by the displacement within the margin areas 1d and 1e, thereby suppressing the change in the imaging positions of the near image and the far image.

しかし、このようなマージン領域1d,1e内で近方表示領域1bと遠方表示領域1cの表示位置を変化させる方法では、全表示領域1a内において振動を相殺するためにマージン領域1d,1eを確保しておく必要がある。これは例えば、図7に示したように近方表示領域1bと遠方表示領域1cの上下にそれぞれ15%程度の変位量を確保する場合には、表示できる画像サイズが30%小さくなることを意味する。したがって、虚像7,8として結像できる画像サイズを大きくすることができず、虚像7,8として表示される近方画像と遠方画像の視認性が低下するという問題が発生する。 However, in such a method of changing the display positions of the near display area 1b and the far display area 1c within the margin areas 1d and 1e, the margin areas 1d and 1e are secured within the entire display area 1a in order to cancel the vibration. need to keep For example, as shown in FIG. 7, when a displacement amount of about 15% is secured above and below the near display area 1b and the far display area 1c, the displayable image size is reduced by 30%. do. Therefore, the image size that can be formed as the virtual images 7 and 8 cannot be increased, and the visibility of the near image and the far image displayed as the virtual images 7 and 8 is deteriorated.

そこで本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、有効な画像表示面積を確保しながらも、車両の振動による結像位置の変動を抑制して画像の視認性を向上させることが可能な画像投影装置および画像投影方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been devised in view of the above-described problems of the prior art. An object of the present invention is to provide an image projection device and an image projection method capable of

上記課題を解決するために、本発明の画像投影装置は、虚像を表示するための表示部に対して投影画像を照射する画像投影装置であって、第1画像を照射する画像照射部と、前記表示部を介して前記第1画像を第1画像光として視点方向に照射する第1光学部と、振動情報に基づいて前記表示部に対する前記第1画像光の入射角度を変更する第1光学駆動部とを備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, an image projection device according to the present invention is an image projection device for irradiating a projection image onto a display unit for displaying a virtual image, the image projection device for irradiating a first image; a first optical unit that irradiates the first image as first image light in a viewpoint direction through the display unit; and a first optical unit that changes an incident angle of the first image light with respect to the display unit based on vibration information. and a drive unit.

このような本発明の画像投影装置では、振動情報に基づいて、表示部に対する第1画像光の入射角度の補正量を算出し、補正量に応じて第1光学駆動部を制御して、第1画像の結像位置を補正するため、有効な画像表示面積を確保しながらも、車両の振動による結像位置の変動を抑制して画像の視認性を向上させることが可能となる。 In such an image projection apparatus of the present invention, the correction amount of the incident angle of the first image light with respect to the display section is calculated based on the vibration information, and the first optical driving section is controlled according to the correction amount to Since the imaging position of one image is corrected, it is possible to improve the visibility of the image by suppressing the fluctuation of the imaging position due to the vibration of the vehicle while securing an effective image display area.

また、本発明の一態様では、振動を検知し前記振動情報を取得する振動検知部と、前記振動情報に基づいて前記入射角度の補正量を算出し、前記補正量に応じて前記第1光学駆動部を制御して、前記第1画像の結像位置を補正する補正制御部とを備える。 Further, in one aspect of the present invention, a vibration detection unit that detects vibration and acquires the vibration information, calculates a correction amount of the incident angle based on the vibration information, and calculates the correction amount of the incident angle according to the correction amount. and a correction control unit that controls the driving unit to correct the imaging position of the first image.

また、本発明の一態様では、前記画像照射部はさらに第2画像を照射し、前記表示部を介して前記第2画像を第2画像光として視点方向に照射する第2光学部を備える。 In one aspect of the present invention, the image irradiation section further includes a second optical section that irradiates a second image and irradiates the second image as second image light in a viewpoint direction through the display section.

また、本発明の一態様では、前記虚像の結像位置は、前記第1画像のほうが前記第2画像よりも視点位置から遠い。 Further, in one aspect of the present invention, the imaging position of the virtual image is farther from the viewpoint position in the first image than in the second image.

また、本発明の一態様では、前記第1画像光と前記第2画像光を分岐する光分岐部を備え、前記第1光学駆動部は、前記画像照射部に対する前記光分岐部の角度を変更する。 Further, in one aspect of the present invention, a light branching section for branching the first image light and the second image light is provided, and the first optical driving section changes an angle of the light branching section with respect to the image irradiation section. do.

また、本発明の一態様では、前記光分岐部はプリズムである。 Moreover, in one aspect of the present invention, the light branching section is a prism.

また、本発明の一態様では、前記振動情報に基づいて前記表示部に対する前記第2画像光の入射角度を変更する第2光学駆動部を備える。 Further, in one aspect of the present invention, the apparatus further includes a second optical driving section that changes an incident angle of the second image light with respect to the display section based on the vibration information.

また、本発明の一態様では、前記第1光学駆動部は、前記第1光学部を構成する光学部材の何れかの角度を変更する。 Moreover, in one aspect of the present invention, the first optical drive section changes the angle of any one of the optical members that constitute the first optical section.

また上記課題を解決するために、本発明の画像投影方法は、虚像を表示するための表示部に対して投影画像を照射する画像投影方法であって、前記表示部を介して第1画像を第1画像光として視点方向に照射する画像照射工程と、振動情報を取得する振動検知工程と、前記振動情報に基づいて、前記表示部に対する前記第1画像光の入射角度を変更して、前記第1画像の結像位置を補正する補正制御工程とを備えることを特徴とする。 Further, in order to solve the above problems, an image projection method of the present invention is an image projection method for projecting a projection image onto a display unit for displaying a virtual image, wherein a first image is projected through the display unit. an image irradiation step of irradiating the first image light in a viewpoint direction; a vibration detection step of acquiring vibration information; and changing an incident angle of the first image light to the display unit based on the vibration information, and a correction control step of correcting the imaging position of the first image.

本発明では、有効な画像表示面積を確保しながらも、車両の振動による結像位置の変動を抑制して画像の視認性を向上させることが可能な画像投影装置および画像投影方法を提供することができる。 It is an object of the present invention to provide an image projection apparatus and an image projection method capable of improving the visibility of an image by suppressing fluctuations in the imaging position due to vehicle vibration while ensuring an effective image display area. can be done.

第1実施形態に係る画像投影装置100の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing the configuration of an image projection device 100 according to a first embodiment; FIG. 第1実施形態に係る画像投影装置100の構成を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing the configuration of an image projection device 100 according to a first embodiment; FIG. 第1実施形態に係る画像投影装置100において、画像照射部10から照射される画像の表示領域を示す模式図である。2 is a schematic diagram showing a display area of an image irradiated from an image irradiation unit 10 in the image projection device 100 according to the first embodiment; FIG. 第1実施形態に係る画像投影方法の工程を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing steps of an image projection method according to the first embodiment; 第2実施形態に係る画像投影装置110の構成を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of an image projection device 110 according to a second embodiment; 一画面で複数の画像を投影するための従来技術の画像投影装置を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing a prior art image projection device for projecting multiple images on one screen; FIG. 従来技術の画像投影装置において、画像照射部1で表示される画像の表示領域を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing a display area of an image displayed by an image irradiation unit 1 in a conventional image projection device; FIG.

(第1実施形態)
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付すものとし、適宜重複した説明は省略する。図1は、本実施形態に係る画像投影装置100の構成を示すブロック図である。図1に示すように画像投影装置100は、画像照射部10と、光分岐部20と、第1光学部30と、第2光学部40と、振動検知部50と、補正制御部60と、光学駆動部70を備えている。画像投影装置100から投影された光は図示を省略するウィンドシールド(表示部)を介して運転者の視点位置に照射される。
(First embodiment)
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same or equivalent constituent elements, members, and processes shown in each drawing are denoted by the same reference numerals, and duplication of description will be omitted as appropriate. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an image projection device 100 according to this embodiment. As shown in FIG. 1, the image projection device 100 includes an image irradiation unit 10, a light branching unit 20, a first optical unit 30, a second optical unit 40, a vibration detection unit 50, a correction control unit 60, An optical drive unit 70 is provided. The light projected from the image projection device 100 is irradiated to the driver's viewpoint position through a windshield (display unit) not shown.

また、画像投影装置100は、各部と情報通信可能に接続されて、各部を制御する制御部を備えている(図示省略)。制御部の構成は限定されないが、一例として情報処理を行うためのCPU(Central Processing Unit)や、メモリ装置、記録媒体、情報通信装置等を備えるものが挙げられる。制御部は、予め定められたプログラムに従って各部の動作を制御し、画像を含んだ情報(画像情報)を画像照射部10に送出する。 The image projection apparatus 100 also includes a control section (not shown) that is connected to each section so as to be able to communicate with each other and controls each section. Although the configuration of the control unit is not limited, one example includes a CPU (Central Processing Unit) for performing information processing, a memory device, a recording medium, an information communication device, and the like. The control section controls the operation of each section according to a predetermined program, and sends information (image information) including an image to the image irradiation section 10 .

画像照射部10は、制御部からの画像情報に基づいて、画像を含んだ光照射する部分である。画像照射部10の具体的構成は限定されず、例えば液晶表示装置、有機EL表示装置、レーザ光源と光変調素子の組み合わせ等の従来公知のものを用いることができる。図1に示した例では、液晶表示装置の背面側から発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)により光を照射するものを用いている。後述するように、画像照射部10は、遠方画像と近方画像をそれぞれ表示する遠方表示領域13と近方表示領域12を含んで構成されている。 The image irradiation section 10 is a section that irradiates light containing an image based on the image information from the control section. The specific configuration of the image irradiation unit 10 is not limited, and conventionally known devices such as a liquid crystal display device, an organic EL display device, and a combination of a laser light source and an optical modulation element can be used. In the example shown in FIG. 1, light is emitted from the rear side of the liquid crystal display device using a light emitting diode (LED). As will be described later, the image irradiation unit 10 includes a far display area 13 and a near display area 12 that display a far image and a near image, respectively.

光分岐部20は、画像照射部10から照射される画像の光を分岐する光学部材であり、少なくとも遠方表示領域13で表示される第1画像を第1画像光とし、近方表示領域12で表示される第2画像を第2画像光として分岐する。光分岐部20は光を分岐する光学部材であれば構造は限定されず、プリズムを用いるとしてもよく、反射鏡で光の入射角と反射角を異ならせる等の手法を用いるとしてもよい。図2に示した例では光分岐部20としてプリズムを用い、プリズムを画像照射部10の遠方表示領域13に重ねて配置している。したがって、遠方表示領域13から照射された第1画像光は光分岐部20によって第2画像光とは異なる経路で自由曲面ミラー41で反射されて自由曲面ミラー32に到達する。また、近方表示領域12から照射された第2画像光は反射鏡31で反射されて自由曲面ミラー32に到達する。 The light splitting unit 20 is an optical member that splits the image light emitted from the image irradiating unit 10 . The second image to be displayed is branched as second image light. The structure of the light splitting unit 20 is not limited as long as it is an optical member that splits light. A prism may be used, or a technique such as using a reflecting mirror to make the incident angle and the reflection angle of light different may be used. In the example shown in FIG. 2, a prism is used as the light branching section 20 and the prism is arranged so as to overlap the distant display area 13 of the image irradiation section 10 . Therefore, the first image light emitted from the distant display area 13 is reflected by the free-form surface mirror 41 through a path different from that of the second image light by the light splitter 20 and reaches the free-form surface mirror 32 . Also, the second image light emitted from the near display area 12 is reflected by the reflecting mirror 31 and reaches the free-form surface mirror 32 .

ここで、光分岐部20を画像照射部10に重ねて配置するとは、平面視において光分岐部20を配置した領域が画像照射部10の画像表示領域と重複することを意味している。また、光分岐部20と画像照射部10が接触している場合も非接触の場合も重ねて配置に含まれるものとする。また、光分岐部20と画像照射部10の間に光を透過する光学部材や、両者の間隔を維持するための保持部材を介在させている場合も、重ねて配置に含まれる。 Here, arranging the light branching unit 20 so as to overlap the image irradiation unit 10 means that the area where the light branching unit 20 is arranged overlaps the image display area of the image irradiation unit 10 in plan view. In addition, both the case where the light branching unit 20 and the image irradiation unit 10 are in contact with each other and the case where they are not in contact are included in the overlapping arrangement. Also, a case in which an optical member that transmits light or a holding member that maintains the distance between the light branching unit 20 and the image irradiation unit 10 is interposed is also included in the overlapping arrangement.

第1光学部30は、遠方表示領域13で表示された遠方画像を第1画像光として、視点方向に表示部を介して照射する光学要素の組み合わせである。第1光学部30の光学的な構成は限定されず、複数の反射鏡やレンズ、プリズム等を組み合わせるとしてもよい。第2光学部40は、近方表示領域12で表示された近方画像を第2画像光として、視点方向に表示部を介して照射する光学要素の組み合わせである。第2光学部40の光学的な構成は限定されず、複数の反射鏡やレンズ、プリズム等を組み合わせるとしてもよい。 The first optical unit 30 is a combination of optical elements that irradiate the distant image displayed in the distant display area 13 as first image light in the viewing direction through the display unit. The optical configuration of the first optical unit 30 is not limited, and may be a combination of a plurality of reflecting mirrors, lenses, prisms, and the like. The second optical unit 40 is a combination of optical elements that irradiate the near image displayed in the near display area 12 as second image light in the viewing direction via the display unit. The optical configuration of the second optical section 40 is not limited, and may be a combination of a plurality of reflecting mirrors, lenses, prisms, and the like.

振動検知部50は、画像投影装置100が搭載された車両の走行時等における振動を検知して振動情報を取得する部分である。振動検知部50の具体的な構成は限定されないが、従来公知のジャイロセンサ等の加速度センサを用いることができる。ここでは振動検知部50を画像投影装置100の内部に備える場合を示しているが、画像投影装置100の外部に別途設けられた振動検知部50で振動情報を取得して、情報通信手段を用いて画像投影装置100の制御部に振動情報が伝達されることで、画像投影装置100が振動情報を取得するとしてもよい。 The vibration detection unit 50 is a part that detects vibration during running of a vehicle in which the image projection device 100 is mounted and acquires vibration information. A specific configuration of the vibration detection unit 50 is not limited, but a conventionally known acceleration sensor such as a gyro sensor can be used. Here, the case where the vibration detection unit 50 is provided inside the image projection device 100 is shown, but vibration information is acquired by the vibration detection unit 50 separately provided outside the image projection device 100, and information communication means is used. The image projection device 100 may obtain the vibration information by transmitting the vibration information to the control unit of the image projection device 100 .

補正制御部60は、振動検知部50で取得された振動情報に基づいて、第1光学部30から表示部に対する第1画像光の入射角度の補正量を算出し、補正量に応じて光学駆動部70を制御して、第1画像の結像位置を補正する部分である。補正制御部60は、制御部で実行されるプログラムで実現される機能であり、予め定められた手順に応じて各工程を実行する。ここでは補正制御部60を画像投影装置100の内部に備える場合を示しているが、画像投影装置100の外部に別途設けられた補正制御部60で振動情報に基づいて補正量を算出し、情報通信手段を用いて補正量が伝達されるとしてもよい。また、外部で算出された補正量に基づいて光学駆動部70に対する制御信号を生成し、情報通信手段を用いて光学駆動部70の駆動を制御するとしてもよい。 The correction control unit 60 calculates the correction amount of the incident angle of the first image light from the first optical unit 30 to the display unit based on the vibration information acquired by the vibration detection unit 50, and performs optical driving according to the correction amount. This is the part that controls the unit 70 to correct the imaging position of the first image. The correction control section 60 is a function realized by a program executed by the control section, and executes each step according to a predetermined procedure. Although the correction control unit 60 is provided inside the image projection apparatus 100 here, the correction amount is calculated based on the vibration information by the correction control unit 60 separately provided outside the image projection apparatus 100, and the information The correction amount may be communicated using communication means. Further, a control signal for the optical driving section 70 may be generated based on the correction amount calculated outside, and driving of the optical driving section 70 may be controlled using information communication means.

光学駆動部70は、第1光学部30の光路を変更することで、表示部に対する第1画像光の入射角度を変更する部分である。光学駆動部70の構成は限定されないが、例えば第1光学部30や光分岐部20の角度を変更するモータ装置や、光の進行方向を電気的に制御する光学素子等を用いることができる。光学駆動部70は、本発明における第1光学駆動部に相当している。光学駆動部70としてモータ装置を用いる場合には、回転角度を精密に制御することができるステッピングモータを用いることが好ましい。 The optical drive section 70 is a section that changes the incident angle of the first image light with respect to the display section by changing the optical path of the first optical section 30 . Although the configuration of the optical drive unit 70 is not limited, for example, a motor device that changes the angles of the first optical unit 30 and the light branching unit 20, an optical element that electrically controls the traveling direction of light, and the like can be used. The optical drive section 70 corresponds to the first optical drive section in the present invention. When a motor device is used as the optical drive unit 70, it is preferable to use a stepping motor capable of precisely controlling the rotation angle.

図2は、本実施形態に係る画像投影装置100の構成を示す模式図である。図2に示すように画像投影装置100は、画像照射部10と、光分岐部20と、振動検知部50と、補正制御部60と、光学駆動部70と、反射鏡31と、自由曲面ミラー32と、自由曲面ミラー41と、外光カットフィルタ80を備えている。ここで、自由曲面ミラー41と自由曲面ミラー32の組み合わせが本発明における第1光学部30を構成している、また、反射鏡31と、自由曲面ミラー32と、自由曲面ミラー41の組み合わせが本発明における第2光学部40を構成している。 FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the image projection device 100 according to this embodiment. As shown in FIG. 2, the image projection device 100 includes an image irradiation unit 10, a light branching unit 20, a vibration detection unit 50, a correction control unit 60, an optical driving unit 70, a reflecting mirror 31, and a free-form surface mirror. 32, a free-form surface mirror 41, and an external light cut filter 80. Here, the combination of the free-form surface mirror 41 and the free-form surface mirror 32 constitutes the first optical section 30 in the present invention. It constitutes the second optical section 40 in the invention.

図2に示した例では、画像照射部10から照射された光の一部は第1光学部30およびウィンドシールド(表示部)を介して第1画像光を視点方向に照射する。また、画像照射部10から照射された光の他の一部は、第2光学部40およびウィンドシールド(表示部)を介して第2画像光を視点方向に照射する。第1光学部30や第2光学部40には、必要に応じて凸レンズや凹レンズを配置して光径の拡大や縮小をするとしてもよい。また、光分岐部20、反射鏡31、自由曲面ミラー32、自由曲面ミラー41と、外光カットフィルタ80の配置や向きは図2に示されたものに限定されない。 In the example shown in FIG. 2, part of the light emitted from the image irradiation unit 10 passes through the first optical unit 30 and the windshield (display unit) to irradiate the first image light in the viewing direction. Another part of the light emitted from the image irradiation unit 10 irradiates the second image light in the viewpoint direction through the second optical unit 40 and the windshield (display unit). A convex lens or a concave lens may be arranged in the first optical section 30 or the second optical section 40 as necessary to enlarge or reduce the light diameter. Also, the arrangement and orientation of the light branching section 20, the reflecting mirror 31, the free-form surface mirror 32, the free-form surface mirror 41, and the external light cut filter 80 are not limited to those shown in FIG.

反射鏡31は、画像照射部10から照射された第2画像光が入射し、第1画像光を自由曲面ミラー32方向に反射する光学部材である。図2に示した例では、反射鏡31として凸面形状のミラーを示しているが、第1画像光を虚像として投影するために必要な光学設計されたものを用いることができ、必要に応じて凹面鏡、平面鏡、自由曲面ミラー等を用いることができる。また、反射鏡31を省略して、画像照射部10からの第1画像光が自由曲面ミラー32に直接入射するとしてもよい。 The reflecting mirror 31 is an optical member that receives the second image light emitted from the image irradiation unit 10 and reflects the first image light toward the free-form surface mirror 32 . In the example shown in FIG. 2, a convex mirror is shown as the reflecting mirror 31, but it is possible to use a mirror that is optically designed to project the first image light as a virtual image. A concave mirror, a plane mirror, a free-form surface mirror, or the like can be used. Alternatively, the reflecting mirror 31 may be omitted, and the first image light from the image irradiation unit 10 may directly enter the free-form surface mirror 32 .

自由曲面ミラー32は、反射鏡31で反射された第2画像光が入射し、ウィンドシールド方向に第2画像光を反射する凹面鏡である。自由曲面ミラー32の反射面は、ウィンドシールドを介して虚像として投影するために、運転者の視点方向に光径が拡大するように設計されている。ここで、視点方向に光径が拡大するとは、反射後に光径が一貫して拡大する場合だけでなく、光径が縮小して中間地点において結像した後に拡大する場合も含む。 The free-form surface mirror 32 is a concave mirror that receives the second image light reflected by the reflecting mirror 31 and reflects the second image light in the direction of the windshield. The reflecting surface of the free-form surface mirror 32 is designed so that the light diameter expands in the direction of the driver's viewpoint in order to project a virtual image through the windshield. Here, the expansion of the light diameter in the viewing direction includes not only the case where the light diameter is consistently expanded after reflection, but also the case where the light diameter is reduced and expanded after forming an image at an intermediate point.

自由曲面ミラー41は、光分岐部20を介して第1画像光が入射し、第1画像光を自由曲面ミラー32方向に反射する光学部材である。自由曲面ミラー41の反射面は、ウィンドシールドを介して虚像として投影するために、運転者の視点方向に光径が拡大するように設計されている。ここで、視点方向に光径が拡大するとは、反射後に光径が一貫して拡大する場合だけでなく、光径が縮小して中間地点において結像した後に拡大する場合も含む。 The free-form surface mirror 41 is an optical member that receives the first image light through the light branching unit 20 and reflects the first image light toward the free-form surface mirror 32 . The reflecting surface of the free-form surface mirror 41 is designed so that the light diameter expands in the direction of the driver's viewpoint in order to project a virtual image through the windshield. Here, the expansion of the light diameter in the viewing direction includes not only the case where the light diameter is consistently expanded after reflection, but also the case where the light diameter is reduced and expanded after forming an image at an intermediate point.

外光カットフィルタ80は、画像照射部10とウィンドシールドの間において、第1画像光の経路上に配置され、赤外光および/または紫外光を遮断して可視光を透過する波長特性を有する光学部材である。図2では、外光カットフィルタ80をウィンドシールドと自由曲面ミラー32との間に配置した例を示しているが、画像照射部10に入射する外光をカットすることが出来れば配置場所は限定されない。外光カットフィルタ80が配置されていることで、ウィンドシールドの上方から入射してくる太陽光などの外光に含まれる赤外光および/または紫外光を遮断する。これにより、太陽光が自由曲面ミラー32、反射鏡31および自由曲面ミラー41を介して画像照射部10の画像表示領域に到達した場合の温度上昇や表示面の劣化を抑制することができる。また、外光カットフィルタ80は可視光を透過するため、第1画像光は外光カットフィルタ80を良好に透過し、虚像の投影には影響しない。 The external light cut filter 80 is arranged on the path of the first image light between the image irradiation unit 10 and the windshield, and has wavelength characteristics of blocking infrared light and/or ultraviolet light and transmitting visible light. It is an optical member. FIG. 2 shows an example in which the external light cut filter 80 is arranged between the windshield and the free-form surface mirror 32, but if the external light entering the image irradiation unit 10 can be cut, the place of arrangement is limited. not. By arranging the external light cut filter 80, infrared light and/or ultraviolet light contained in external light such as sunlight entering from above the windshield is blocked. As a result, it is possible to suppress temperature rise and deterioration of the display surface when sunlight reaches the image display area of the image irradiation unit 10 via the free-form surface mirror 32 , the reflecting mirror 31 and the free-form surface mirror 41 . In addition, since the external light cut filter 80 transmits visible light, the first image light passes well through the external light cut filter 80 and does not affect the projection of the virtual image.

ウィンドシールド(図示省略)は、車両の運転席前方に設けられて可視光を透過する部分である。ウィンドシールドは、車両の内側面では自由曲面ミラー32から入射した第1画像光および第2画像光を視点方向に対して反射し、車両の外部からの光を視点方向に対して透過するため、本発明における表示部に相当している。ここでは表示部としてウィンドシールドを用いた例を示したが、ウィンドシールドとは別に表示部としてコンバイナーを用意し、自由曲面ミラー32からの光を視点方向に反射するとしてもよい。また、車両の前方に位置するものに限定されず、搭乗者の視点に対して画像を投影するものであれば側方や後方に配置するとしてもよい。 A windshield (not shown) is a portion that is provided in front of the driver's seat of the vehicle and transmits visible light. Since the windshield reflects the first image light and the second image light incident from the free-form surface mirror 32 on the inner surface of the vehicle in the direction of the viewpoint, and transmits light from the outside of the vehicle in the direction of the viewpoint, It corresponds to the display section in the present invention. Although an example using a windshield as the display section is shown here, a combiner may be prepared as a display section separately from the windshield to reflect the light from the free-form surface mirror 32 in the direction of the viewpoint. Further, the position is not limited to the position in front of the vehicle, and may be positioned to the side or rear as long as it projects an image to the viewpoint of the passenger.

虚像は、ウィンドシールドで反射された第1画像光および第2画像光が運転者等の視点(アイボックス)に到達した際に、空間中に結像されたように表示される画像である。虚像が結像される位置は、画像照射部10から照射された光が、反射鏡31、自由曲面ミラー32、自由曲面ミラー41およびウィンドシールドで反射された後に視点方向に進行する際の拡がり角度によって決まる。 The virtual image is an image that is displayed as if it were formed in space when the first image light and the second image light reflected by the windshield reach the visual point (eye box) of the driver or the like. The position where the virtual image is formed is the spread angle when the light irradiated from the image irradiation unit 10 travels in the direction of the viewpoint after being reflected by the reflecting mirror 31, the free-form surface mirror 32, the free-form surface mirror 41, and the windshield. determined by

図2に示した例では、光学駆動部70をステッピングモータで構成し、光分岐部20の角度を変更する構成としている。本実施形態では車両の走行時等において、振動検知部50で取得した振動情報に基づいて補正制御部60が補正量を算出し、光学駆動部70に制御信号を送出する。光学駆動部70が制御信号に従って駆動され、光分岐部20が紙面に垂直な方向を回転軸として回転され、画像照射部10との相対的な角度が変更される。これにより、第1画像光が光分岐部20を通過した後の光路が変更され、遠方画像の結像位置は紙面上下方向に移動する。 In the example shown in FIG. 2, the optical driving section 70 is configured by a stepping motor, and the angle of the light branching section 20 is changed. In this embodiment, the correction control unit 60 calculates a correction amount based on the vibration information acquired by the vibration detection unit 50 and sends a control signal to the optical drive unit 70 while the vehicle is running. The optical driving section 70 is driven according to the control signal, the light branching section 20 is rotated about the direction perpendicular to the plane of the drawing as a rotation axis, and the relative angle to the image irradiation section 10 is changed. As a result, the optical path of the first image light after passing through the light branching unit 20 is changed, and the imaging position of the distant image moves in the vertical direction of the paper surface.

図3は、本実施形態に係る画像投影装置100において、画像照射部10から照射される画像の表示領域を示す模式図である。全表示領域11は、画像照射部10の画像を表示する領域全体である。全表示領域11の一部は近方表示領域12であり、他の一部は遠方表示領域13である。遠方表示領域13には第1画像が表示され、近方表示領域12には第2画像が表示される。近方表示領域12に表示される第2画像としては、速度と音量インジケータ、進行方向ガイド等が挙げられる。また、遠方表示領域13に表示される第1画像としては、注意喚起の画像や緊急情報等の運転に関する補助的な情報が挙げられる。 FIG. 3 is a schematic diagram showing a display area of an image irradiated from the image irradiation unit 10 in the image projection device 100 according to this embodiment. The entire display area 11 is the entire area where the image of the image irradiation unit 10 is displayed. A part of the total display area 11 is a near display area 12 and another part is a far display area 13 . A first image is displayed in the far display area 13 and a second image is displayed in the near display area 12 . The second image displayed in the near display area 12 includes a speed and volume indicator, a traveling direction guide, and the like. Further, the first image displayed in the distant display area 13 includes supplementary information related to driving such as an image calling attention and emergency information.

図2に示した画像投影装置100では、遠方表示領域13に重なる位置に光分岐部20であるプリズムを配置し、遠方表示領域13からの第1画像光と近方表示領域12からの第2画像光の経路を分岐させている。遠方表示領域13で表示された第1画像は、光分岐部20、自由曲面ミラー41、自由曲面ミラー32、外光カットフィルタ80およびウィンドシールドを介して運転者の視点に到達する。また、近方表示領域12で表示された第2画像は、反射鏡31、自由曲面ミラー32、外光カットフィルタ80およびウィンドシールドを介して運転者の視点に到達する。第1画像光および第2画像光は、それぞれ第1光学部30および第2光学部40によって光径が拡大して視点に到達するため、運転者は第1画像光および第2画像光による第1画像および第2画像光の虚像が所定距離に結像されているように視認する。ここで、虚像の結像位置は、第1画像のほうが第2画像よりも視点位置から遠いものとなっている。 In the image projection apparatus 100 shown in FIG. 2, a prism, which is the light branching unit 20, is arranged at a position overlapping the far display area 13, and the first image light from the far display area 13 and the second image light from the near display area 12 are arranged. The path of the image light is branched. The first image displayed in the distant display area 13 reaches the driver's viewpoint via the light splitter 20, the free-form surface mirror 41, the free-form surface mirror 32, the external light cut filter 80, and the windshield. Also, the second image displayed in the near display area 12 reaches the driver's viewpoint via the reflecting mirror 31, the free-form surface mirror 32, the external light cut filter 80, and the windshield. The first image light and the second image light reach the viewpoint after being enlarged in diameter by the first optical unit 30 and the second optical unit 40, respectively. A virtual image of the 1st image and the 2nd image light is viewed as if it were formed at a predetermined distance. Here, the imaging position of the virtual image is farther from the viewpoint position in the first image than in the second image.

図4は、本実施形態に係る画像投影方法の工程を示すフローチャートである。はじめに、ステップS1の画像照射工程では、画像照射部10の近方表示領域12で近方画像(第2画像)を表示し、遠方表示領域13で遠方画像(第1画像)を表示し、それぞれ第2画像光と第1画像光として照射する。第1画像光および第2画像光の照射と虚像の結像については上述して説明したものと同様である。第1画像光および第2画像光の照射を行った後にステップS2に移行する。 FIG. 4 is a flow chart showing the steps of the image projection method according to this embodiment. First, in the image irradiation step of step S1, the near display area 12 of the image irradiation unit 10 displays a near image (second image), the far display area 13 displays a far image (first image), and They are irradiated as the second image light and the first image light. The irradiation of the first image light and the second image light and the formation of the virtual image are the same as those described above. After performing the irradiation of the first image light and the second image light, the process proceeds to step S2.

次にステップS2の振動検知工程では、振動検知部50で車両の振動を検知して振動情報を取得し、取得した振動情報を補正制御部60に送出する。具体例として、振動検知部50に加速度センサを用いた場合には、加速度センサで検出した加速度の情報を振動情報として補正制御部60に送出する。または、加速度センサで検出した加速度の情報を所定期間内で積分して、速度および位置の変化量を算出して位置の変化量を振動情報として補正制御部60に送出する。振動情報を補正制御部60に送出した後に、ステップS3に移行する。 Next, in the vibration detection process of step S2, the vibration detection unit 50 detects vibration of the vehicle, acquires vibration information, and sends the acquired vibration information to the correction control unit 60. FIG. As a specific example, when an acceleration sensor is used for the vibration detection unit 50, the acceleration information detected by the acceleration sensor is sent to the correction control unit 60 as vibration information. Alternatively, the acceleration information detected by the acceleration sensor is integrated within a predetermined period to calculate the amount of change in velocity and position, and the amount of change in position is sent to the correction control section 60 as vibration information. After transmitting the vibration information to the correction control unit 60, the process proceeds to step S3.

次にステップS3の補正量算出工程では、取得した振動情報に基づいて補正制御部60が光学駆動部70の制御信号を生成する。振動情報として加速度の情報を取得した場合には、所定期間内で積分して速度および位置の変化量を算出し、位置の変化量をウィンドシールドへの入射角度の変化量に変換する。また、ウィンドシールドへの入射角度の変化量から第1光学部30での光路の回転角度を算出し、第1光学部30の光路をその回転角度の逆方向に変化させるように制御信号を生成する。一例としては、光分岐部20であるプリズムを光学駆動部70に備えて、光分岐部20の画像照射部10に対する相対角度を変化させる場合には、光分岐部20の屈折率と第1画像光の入射角を考慮して回転角度を求める。補正制御部60は制御信号を生成した後に光学駆動部70に制御信号を送出し、ステップS4に移行する。 Next, in the correction amount calculation step of step S3, the correction control section 60 generates a control signal for the optical driving section 70 based on the acquired vibration information. When acceleration information is acquired as vibration information, the amount of change in velocity and position is calculated by integration within a predetermined period, and the amount of change in position is converted into the amount of change in the angle of incidence on the windshield. Also, the rotation angle of the optical path in the first optical section 30 is calculated from the amount of change in the angle of incidence on the windshield, and a control signal is generated to change the optical path of the first optical section 30 in the opposite direction of the rotation angle. do. As an example, when a prism that is the light branching unit 20 is provided in the optical drive unit 70 and the relative angle of the light branching unit 20 to the image irradiation unit 10 is changed, the refractive index of the light branching unit 20 and the first image The angle of rotation is determined in consideration of the angle of incidence of light. After generating the control signal, the correction control section 60 sends the control signal to the optical driving section 70, and the process proceeds to step S4.

次にステップS4の補正制御工程では、補正量算出工程で生成された制御信号に基づいて、光学駆動部70が駆動されて第1光学部30の光路が変更される。光分岐部20に光学駆動部70を設けた場合には、光分岐部20を回転させて自由曲面ミラー41への入射角度が変更される。これにより、虚像の結像位置は車両の振動と反対方向に制御され、車両の振動による背景との位置ずれが相殺されて視認性が向上する。光学駆動部70の駆動制御を行った後にステップS5に移行する。 Next, in the correction control process of step S4, the optical drive section 70 is driven to change the optical path of the first optical section 30 based on the control signal generated in the correction amount calculation process. When the optical driving section 70 is provided in the light branching section 20 , the angle of incidence on the free-form surface mirror 41 is changed by rotating the light branching section 20 . As a result, the imaging position of the virtual image is controlled in the direction opposite to the vibration of the vehicle, and the positional deviation from the background caused by the vibration of the vehicle is offset, thereby improving the visibility. After performing drive control of the optical drive unit 70, the process proceeds to step S5.

次にステップS5の終了判断工程では、画像照射方法を終了するかを判断し、終了しない場合にはステップS1に移行し振動補正のフィードバック制御が継続される。終了する場合には、フィードバック制御のループから脱して制御を終了する。ここでは補正量算出工程と補正制御工程を別工程として説明したが、補正制御工程で補正量の算出も行うとしてもよい。 Next, in step S5, it is determined whether or not the image irradiation method is to be terminated. If not, the process proceeds to step S1 to continue the vibration correction feedback control. When finished, exit from the loop of the feedback control and finish the control. Here, the correction amount calculation process and the correction control process are described as separate processes, but the correction amount calculation may also be performed in the correction control process.

上述したように、本実施形態の画像投影装置100および画像投影方法では、振動情報に基づいて第1光学部30を制御して第1画像の結像位置を補正する。振動による結像位置の変動は、フィードバック制御されて光学的に補正されるため、図3に示したように全表示領域11内にマージン領域を設ける必要がない。したがって、有効な画像表示面積を確保して近方表示領域12と遠方表示領域13の面積を大きくし、大きな第1画像および第2画像を投影することができる。これにより、車両の振動による結像位置の変動を抑制して画像の視認性を向上させることが可能となる。 As described above, in the image projection apparatus 100 and the image projection method of this embodiment, the first optical unit 30 is controlled based on vibration information to correct the imaging position of the first image. Since fluctuations in the imaging position due to vibration are optically corrected by feedback control, there is no need to provide a margin area within the entire display area 11 as shown in FIG. Therefore, it is possible to secure an effective image display area, increase the areas of the near display area 12 and the far display area 13, and project large first and second images. As a result, it is possible to improve the visibility of the image by suppressing the fluctuation of the imaging position due to the vibration of the vehicle.

本実施形態では、第1画像光として遠方画像を照射し、第2画像光として近方画像を照射する例を示したが、第1画像光を近方画像として近い位置に結像し、第2画像光を遠方画像として遠い位置に結像するとしてもよい。しかし、遠方画像は運転者の視点位置から結像位置までの距離が遠く、振動による結像位置のブレによって生じる背景とのズレが大きくなりやすい。したがって、第1画像光を遠方画像として遠い距離に結像し、振動情報に基づいて結像位置を補正することで、背景との位置ずれを抑制して視認性を向上させる効果を高めることができる。 In the present embodiment, an example in which a distant image is emitted as the first image light and a near image is emitted as the second image light is shown. The two image lights may be imaged at a distant position as a distant image. However, in the distant image, the distance from the driver's viewpoint position to the imaging position is long, and the deviation from the background tends to increase due to blurring of the imaging position due to vibration. Therefore, by forming an image of the first image light at a long distance as a distant image and correcting the image forming position based on the vibration information, it is possible to enhance the effect of suppressing the positional deviation from the background and improving the visibility. can.

また、光分岐部20としてプリズムを用いることで、画像照射部10を部分的に覆って一部の光を分岐する際の位置合わせや光学設計が容易となる。また、反射鏡を用いて光を分岐する場合と比較すると、光分岐部20としてプリズムを用いることで、光を分岐するために確保するための容積を小さくして装置の小型化を図ることができる。また、プリズムは反射鏡31、自由曲面ミラー32、自由曲面ミラー41等よりも小型で軽量なため、光学駆動部70で回転動作を行う際のトルクが小さくなり、光学駆動部70として低出力のものを用いて小型化を図ることができる。また、プリズムは小型で軽量なため、回転動作する際の精度を向上させ、補正時の回転速度を高めることができる。 In addition, by using a prism as the light branching unit 20, positioning and optical design for partially covering the image irradiation unit 10 and branching part of the light are facilitated. In addition, compared to the case of using a reflecting mirror to split light, the use of a prism as the light splitting unit 20 reduces the volume to be secured for splitting the light, thereby miniaturizing the device. can. In addition, since the prism is smaller and lighter than the reflecting mirror 31, the free-form surface mirror 32, the free-form surface mirror 41, etc., the torque when the optical drive unit 70 rotates is small, and the optical drive unit 70 is low in output. Miniaturization can be achieved by using materials. In addition, since the prism is small and lightweight, it is possible to improve the accuracy of the rotational operation and increase the rotational speed during correction.

上述したように本実施形態の画像投影装置および画像投影方法では、振動情報に基づいて、ウィンドシールド(表示部)に対する第1画像光の入射角度の補正量を算出し、補正量に応じて光学駆動部70を制御して、第1画像の結像位置を補正する。これにより、有効な画像表示面積を確保しながらも、車両の振動による結像位置の変動を抑制して画像の視認性を向上させることが可能となる。 As described above, in the image projection apparatus and image projection method of the present embodiment, the amount of correction of the incident angle of the first image light with respect to the windshield (display unit) is calculated based on the vibration information, and the optical image is projected according to the amount of correction. The driving unit 70 is controlled to correct the imaging position of the first image. As a result, it is possible to improve the visibility of the image by suppressing the fluctuation of the imaging position due to the vibration of the vehicle while securing an effective image display area.

(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について図5を用いて説明する。第1実施形態と重複する内容は説明を省略する。図5は、本実施形態に係る画像投影装置110の構成を示す模式図である。図5に示すように画像投影装置110は、画像照射部10と、光分岐部20a,20bと、反射鏡31と、自由曲面ミラー32と、自由曲面ミラー41と、振動検知部50と、補正制御部60と、光学駆動部70a,70bと、外光カットフィルタ80とを備えている。本実施形態では、光分岐部20a,20bおよび光学駆動部70a,70bを設けて、第1光学部30および第2光学部40のどちらも振動補正を行う点が第1実施形態と異なっている。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment of the invention will be described with reference to FIG. The description of the content that overlaps with the first embodiment is omitted. FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of the image projection device 110 according to this embodiment. As shown in FIG. 5, the image projection device 110 includes an image irradiation unit 10, light branching units 20a and 20b, a reflecting mirror 31, a free-form surface mirror 32, a free-form surface mirror 41, a vibration detection unit 50, and a correction unit 50. A control unit 60 , optical drive units 70 a and 70 b , and an external light cut filter 80 are provided. The present embodiment differs from the first embodiment in that optical branching units 20a and 20b and optical driving units 70a and 70b are provided, and both the first optical unit 30 and the second optical unit 40 perform vibration correction. .

図5に示した画像投影装置110では、遠方表示領域13に重なる位置に光分岐部20aを配置し、遠方表示領域13からの第1画像光を自由曲面ミラー41方向に分岐している。光分岐部20aは本発明における第1光分岐部に相当している。また、近方表示領域12に重なる位置に光分岐部20bを配置し、近方表示領域12からの第2画像光を反射鏡31方向に分岐している。光分岐部20bは本発明における第2光分岐部に相当している。 In the image projection device 110 shown in FIG. 5, the light splitter 20a is arranged at a position overlapping the distant display area 13 to split the first image light from the far display area 13 toward the free-form surface mirror 41. The optical splitter 20a corresponds to the first optical splitter in the present invention. Further, a light branching portion 20 b is arranged at a position overlapping the near display area 12 to branch the second image light from the near display area 12 toward the reflecting mirror 31 . The optical splitter 20b corresponds to the second optical splitter in the present invention.

画像投影装置110では、遠方表示領域13で表示された第1画像は、光分岐部20a、自由曲面ミラー41、自由曲面ミラー32、外光カットフィルタ80およびウィンドシールドを介して運転者の視点に到達する。また、近方表示領域12で表示された第2画像は、光分岐部20b、反射鏡31、自由曲面ミラー32、外光カットフィルタ80およびウィンドシールドを介して運転者の視点に到達する。 In the image projection device 110, the first image displayed in the distant display area 13 is projected to the driver's viewpoint through the light branching section 20a, the free-form surface mirror 41, the free-form surface mirror 32, the external light cut filter 80, and the windshield. reach. Also, the second image displayed in the near display area 12 reaches the driver's viewpoint via the light splitter 20b, the reflecting mirror 31, the free-form surface mirror 32, the external light cut filter 80, and the windshield.

光学駆動部70a,70bは、それぞれ光分岐部20a,20bに設けられて画像照射部10に対する相対的な角度を変更し、それぞれが本発明における第1光学駆動部と第2光学駆動部に相当している。振動検知部50および補正制御部60は、車両の振動を検知して振動情報に基づいて光学駆動部70a,70bをそれぞれ個別に制御して、振動による第1画像と第2画像の結像位置の変動を補正する。 The optical driving units 70a and 70b are provided in the light branching units 20a and 20b, respectively, and change the relative angle with respect to the image irradiation unit 10, and correspond to the first optical driving unit and the second optical driving unit in the present invention, respectively. are doing. The vibration detection unit 50 and the correction control unit 60 detect the vibration of the vehicle and individually control the optical drive units 70a and 70b based on the vibration information to detect the imaging positions of the first image and the second image due to the vibration. to compensate for variations in

本実施形態の画像投影装置および画像投影方法でも、振動情報に基づいて、ウィンドシールド(表示部)に対する第1画像光と第2画像光の入射角度の補正量を算出し、補正量に応じて光学駆動部70a,70bを制御して、第1画像と第2画像の結像位置を補正する。これにより、有効な画像表示面積を確保しながらも、車両の振動による結像位置の変動を抑制して画像の視認性を向上させることが可能となる。 Also in the image projection apparatus and image projection method of the present embodiment, the correction amount of the incident angle of the first image light and the second image light with respect to the windshield (display unit) is calculated based on the vibration information, and the correction amount is calculated according to the correction amount. The imaging positions of the first image and the second image are corrected by controlling the optical drive units 70a and 70b. As a result, it is possible to improve the visibility of the image by suppressing the fluctuation of the imaging position due to the vibration of the vehicle while securing an effective image display area.

(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について説明する。第1実施形態と重複する内容は説明を省略する。第1実施形態および第2実施形態では、光分岐部20を用いて画像照射部10から照射される光を分岐して、遠方画像および近方画像として異なる距離に投影して虚像を結像していた。しかし、画像照射部10で表示する画像を一つとして、光分岐部20と第2光学部40を用いずに第1光学部30で一つの虚像を結像するとしてもよい。この場合には、光学駆動部70を自由曲面ミラー41に設けて、自由曲面ミラー41の画像照射部10に対する相対的な角度を変更する構成とすることができる。このとき、光学駆動部70の制御は第1実施形態と同様であり、振動検知部50で車両の振動情報を取得し、振動情報に基づいて補正制御部60で補正量を算出し、光学駆動部70の駆動を制御する制御信号を生成する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the invention will be described. The description of the content that overlaps with the first embodiment is omitted. In the first and second embodiments, the light branching unit 20 is used to branch the light emitted from the image irradiating unit 10, and a far image and a near image are projected at different distances to form virtual images. was However, one image may be displayed by the image irradiation unit 10 and one virtual image may be formed by the first optical unit 30 without using the light branching unit 20 and the second optical unit 40 . In this case, the optical drive unit 70 can be provided in the free-form surface mirror 41 to change the relative angle of the free-form surface mirror 41 with respect to the image irradiation unit 10 . At this time, the control of the optical drive unit 70 is the same as that of the first embodiment. A control signal for controlling driving of the unit 70 is generated.

本実施形態の画像投影装置および画像投影方法でも、振動情報に基づいて、ウィンドシールド(表示部)に対する第1画像光の入射角度の補正量を算出し、補正量に応じて光学駆動部70を制御して、第1画像と第2画像の結像位置を補正する。これにより、有効な画像表示面積を確保しながらも、車両の振動による結像位置の変動を抑制して画像の視認性を向上させることが可能となる。 Also in the image projection apparatus and image projection method of this embodiment, the correction amount of the incident angle of the first image light with respect to the windshield (display unit) is calculated based on the vibration information, and the optical drive unit 70 is operated according to the correction amount. control to correct the imaging positions of the first image and the second image. As a result, it is possible to improve the visibility of the image by suppressing the fluctuation of the imaging position due to the vibration of the vehicle while securing an effective image display area.

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be modified in various ways within the scope of the claims, and can be obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. is also included in the technical scope of the present invention.

100,110…画像投影装置
10…画像照射部
11…全表示領域
12…近方表示領域
13…遠方表示領域
20,20a,20b…光分岐部
30…第1光学部
31…反射鏡
32,41…自由曲面ミラー
40…第2光学部
50…振動検知部
60…補正制御部
70,70a,70b…光学駆動部
80…外光カットフィルタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100, 110... Image projection apparatus 10... Image irradiation part 11... Entire display area 12... Near display area 13... Far display area 20, 20a, 20b... Light branching part 30... First optical part 31... Reflecting mirrors 32, 41 ...Free-form surface mirror 40...Second optical unit 50...Vibration detection unit 60...Correction control units 70, 70a, 70b...Optical driving unit 80...External light cut filter

Claims (9)

虚像を表示するための表示部に対して投影画像を照射する画像投影装置であって、
第1画像を照射する画像照射部と、
前記表示部を介して前記第1画像を第1画像光として視点方向に照射する第1光学部と、
振動情報に基づいて前記表示部に対する前記第1画像光の入射角度を変更する第1光学駆動部とを備えることを特徴とする画像投影装置。
An image projection device for projecting a projection image onto a display unit for displaying a virtual image,
an image irradiating unit that irradiates the first image;
a first optical unit that irradiates the first image as first image light in a viewpoint direction through the display unit;
An image projection apparatus, comprising: a first optical driving section that changes an incident angle of the first image light with respect to the display section based on vibration information.
請求項1に記載の画像投影装置であって、
振動を検知し前記振動情報を取得する振動検知部と、
前記振動情報に基づいて前記入射角度の補正量を算出し、前記補正量に応じて前記第1光学駆動部を制御して、前記第1画像の結像位置を補正する補正制御部とを備えることを特徴とする画像投影装置。
The image projection device according to claim 1,
a vibration detection unit that detects vibration and acquires the vibration information;
a correction control unit that calculates a correction amount of the incident angle based on the vibration information, controls the first optical driving unit according to the correction amount, and corrects the imaging position of the first image. An image projection device characterized by:
請求項1または2に記載の画像投影装置であって、
前記画像照射部はさらに第2画像を照射し、
前記表示部を介して前記第2画像を第2画像光として視点方向に照射する第2光学部を備えることを特徴とする画像投影装置。
The image projection device according to claim 1 or 2,
The image irradiation unit further irradiates a second image,
An image projection apparatus, comprising: a second optical unit that irradiates the second image as second image light in a viewpoint direction through the display unit.
請求項3に記載の画像投影装置であって、
前記虚像の結像位置は、前記第1画像のほうが前記第2画像よりも視点位置から遠いことを特徴とする画像投影装置。
The image projection device according to claim 3,
The image projection device, wherein the imaging position of the virtual image is farther from the viewpoint position in the first image than in the second image.
請求項3または4に記載の画像投影装置であって、
前記第1画像光と前記第2画像光を分岐する光分岐部を備え、
前記第1光学駆動部は、前記画像照射部に対する前記光分岐部の角度を変更することを特徴とする画像投影装置。
The image projection device according to claim 3 or 4,
A light branching unit that branches the first image light and the second image light,
The image projection device, wherein the first optical driving section changes an angle of the light branching section with respect to the image irradiating section.
請求項5に記載の画像投影装置であって、
前記光分岐部はプリズムであることを特徴とする画像投影装置。
The image projection device according to claim 5,
The image projection device, wherein the light branching section is a prism.
請求項3から6の何れか一つに記載の画像投影装置であって、
前記振動情報に基づいて前記表示部に対する前記第2画像光の入射角度を変更する第2光学駆動部を備えることを特徴とする画像投影装置。
The image projection device according to any one of claims 3 to 6,
An image projection apparatus, comprising: a second optical driving section that changes an incident angle of the second image light with respect to the display section based on the vibration information.
請求項1から7の何れか一つに記載の画像投影装置であって、
前記第1光学駆動部は、前記第1光学部を構成する光学部材の何れかの角度を変更することを特徴とする画像投影装置。
The image projection device according to any one of claims 1 to 7,
The image projection device, wherein the first optical driving section changes an angle of any one of the optical members constituting the first optical section.
虚像を表示するための表示部に対して投影画像を照射する画像投影方法であって、
前記表示部を介して第1画像を第1画像光として視点方向に照射する画像照射工程と、
振動情報を取得する振動検知工程と、
前記振動情報に基づいて、前記表示部に対する前記第1画像光の入射角度を変更して、前記第1画像の結像位置を補正する補正制御工程とを備えることを特徴とする画像投影方法。
An image projection method for projecting a projection image onto a display unit for displaying a virtual image,
an image irradiation step of irradiating a first image as first image light in a viewpoint direction through the display unit;
a vibration detection step of acquiring vibration information;
and a correction control step of correcting an imaging position of the first image by changing an incident angle of the first image light with respect to the display unit based on the vibration information.
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