JP5145710B2 - Head-up display device - Google Patents

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Description

本発明は、表示手段から発せられる可視光をコンバイナ部材にて利用者に向けて反射して表示像を結像してなるヘッドアップディスプレイ装置に関し、特に複数の表示手段を備える、あるいは利用者を撮像する複数の撮像手段を備える構造に関する。   The present invention relates to a head-up display device in which visible light emitted from a display means is reflected by a combiner member toward a user to form a display image, and in particular, includes a plurality of display means or a user The present invention relates to a structure including a plurality of imaging means for imaging.

従来、この種のヘッドアップディスプレイ装置としては、複数の表示手段を備え、複数の表示像を結像するあるいは表示像を複数色にて表示可能とする構成が知られている(例えば特許文献1参照)。複数の表示手段を備える構成においては、その配置位置によって各表示手段の光軸が異なる場合がある。この問題を解決するために、例えば特許文献1には、前記表示手段の光路上に波長によって光の反射あるいは透過を選択可能であるハーフミラーを配置して前記各表示手段の光軸を統合する手法が開示されている。   Conventionally, as this type of head-up display device, a configuration in which a plurality of display units are provided and a plurality of display images are formed or a display image can be displayed in a plurality of colors is known (for example, Patent Document 1). reference). In a configuration including a plurality of display means, the optical axis of each display means may differ depending on the arrangement position. In order to solve this problem, for example, in Patent Document 1, a half mirror capable of selecting reflection or transmission of light according to wavelength is arranged on the optical path of the display unit, and the optical axes of the display units are integrated. A technique is disclosed.

また、ヘッドアップディスプレイ装置として、例えば下記特許文献2に記載されているように、利用者を撮影する撮影装置をヘッドアップディスプレイ装置の光路上に配置するものが知られている。かかる構成とすることでヘッドアップディスプレイ装置のコンバイナや反射部材を前記利用者の撮影にも用いることが可能であり、撮像に要する専用の部材を低減し、より簡素な構成で前記利用者(特に利用者の顔部)を撮影して前記利用者の眼の位置を算出することが可能となっている。前記利用者の眼の位置の算出結果は、特許文献1に開示される表示像の位置調整のみならず、前記利用者の視線あるいは視点の検出や脇見あるいは居眠り等の利用者の状態判定に利用可能である。かかる構成においても表示手段の光軸と撮像手段の光軸とが異なる場合があるため、前述のようなハーフミラーを配置してそれぞれの光軸を統合する手法を用いることが考えられる。
特開平11−91404号公報 特開平08−156646号公報
Further, as a head-up display device, for example, as described in Patent Document 2 below, a device in which a photographing device for photographing a user is arranged on the optical path of the head-up display device is known. With such a configuration, it is possible to use the combiner and reflecting member of the head-up display device for photographing of the user, and reduce the number of dedicated members required for imaging, and the user (particularly, the simpler configuration). It is possible to calculate the position of the user's eyes by photographing the user's face). The calculation result of the user's eye position is used not only to adjust the position of the display image disclosed in Patent Document 1, but also to detect the user's line of sight or viewpoint, and to determine the state of the user such as looking aside or falling asleep. Is possible. Even in such a configuration, since the optical axis of the display unit and the optical axis of the imaging unit may be different, it is conceivable to use a method of arranging the half mirrors as described above and integrating the respective optical axes.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-91404 Japanese Patent Laid-Open No. 08-156646

しかしながら、前述のようなハーフミラーによる透過あるいは反射の選択によって光軸を統合する手法は、複数の表示手段を備える構成においては表示手段あるいは撮像手段の個数が増加すると各表示手段を光軸が統合可能な位置に配置しなければならないために撮像手段の配置位置の自由度が制限されてしまうという問題点があった。   However, the method of integrating the optical axes by selecting transmission or reflection by the half mirror as described above is such that in the configuration including a plurality of display means, the optical axes are integrated with each display means when the number of display means or imaging means increases. There is a problem in that the degree of freedom of the arrangement position of the imaging means is limited because it must be arranged at a possible position.

本発明は、前述した問題点に着目し、複数配置される表示手段あるいは撮像手段の配置位置の自由度を向上させることが可能なヘッドアップディスプレイ装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a head-up display device capable of improving the degree of freedom of arrangement positions of a plurality of display means or imaging means, paying attention to the above-described problems.

本発明は、前記課題を解決するために、表示手段から発せられる可視光をコンバイナ部材にて利用者に向けて反射して表示像を結像してなるヘッドアップディスプレイ装置であって、前記利用者をそれぞれ異なる方向から撮像するための複数の撮像手段と、前記撮像手段によって撮像された画像に基づいて前記利用者の眼の位置を算出する画像処理手段と、複数配列され各々が可動する微小な平面鏡を備え、前記平面鏡の角度を所定時間毎あるいは個別に調整して前記表示手段から発せられる前記可視光を前記コンバイナ部材に向けて反射し、また、前記利用者及び前記コンバイナ部材にて反射される光線を前記撮像手段が感受可能な方向に制御して反射するマイクロミラーデバイスと、を備えてなることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a head-up display device in which visible light emitted from a display means is reflected toward a user by a combiner member, and a display image is formed. A plurality of imaging means for imaging a person from different directions, an image processing means for calculating the position of the user's eye based on an image taken by the imaging means, and a plurality of micro-arrays arranged and movable each A plane mirror, and the angle of the plane mirror is adjusted at predetermined time intervals or individually to reflect the visible light emitted from the display means toward the combiner member, and also reflected by the user and the combiner member And a micromirror device that reflects and controls the light beam to be sensed by the imaging means.

また、利用者に向けて赤外線を照射する赤外線照射手段を備え、前記撮像手段は、前記光線として赤外線を感受することを特徴とする。 In addition, an infrared irradiation unit that irradiates infrared rays toward the user is provided, and the imaging unit senses infrared rays as the light rays.

また、前記コンバイナ部材は、車両のウィンドシールドからなることを特徴とする。 The combiner member may be a vehicle windshield.

また、前記コンバイナ部材は、車両のダッシュボードに配設される凹面鏡からなることを特徴とする。 The combiner member may be a concave mirror disposed on a dashboard of the vehicle.

また、前記表示像の結像位置を調整可能な調整手段を備え、前記画像処理手段の算出結果に基づいて前記調整手段によって前記表示像の結像位置を調整することを特徴とする。 In addition, an adjustment unit that can adjust the image formation position of the display image is provided, and the image formation position of the display image is adjusted by the adjustment unit based on a calculation result of the image processing unit.

本発明は、表示手段から発せられる可視光をコンバイナ部材にて利用者に向けて反射して表示像を結像してなるヘッドアップディスプレイ装置に関し、複数配置される表示手段あるいは撮像手段の配置位置の自由度を向上することが可能となる。   The present invention relates to a head-up display device in which visible light emitted from a display means is reflected toward a user by a combiner member, and a display image is formed. It is possible to improve the degree of freedom.

以下、添付図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

以下、本発明の第一の実施形態であるヘッドアップディスプレイ装置を添付図面に基づいて説明する。   Hereinafter, a head-up display device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

ヘッドアップディスプレイ装置は、図1に示すように、ハウジング1と、第一,第二,第三の表示手段2,3,4と、マイクロミラーデバイス5と、凹面鏡6と、によって主に構成されている。   As shown in FIG. 1, the head-up display device is mainly configured by a housing 1, first, second, and third display means 2, 3, 4, a micromirror device 5, and a concave mirror 6. ing.

かかるヘッドアップディスプレイ装置は、図1に示すように、第一,第二,第三の表示手段2,3,4から発せられる表示光(可視光)L1,L2,L3がウインドシールドW1(コンバイナ部材)によって運転者(利用者)D1に向けて反射されることで車両前方(ウインドシールドW1側)に位置するように虚像(表示像)V1,V2,V3が形成されるものである。 In such a head-up display device, as shown in FIG. 1, display light (visible light) L1, L2, L3 emitted from the first, second, and third display means 2, 3, and 4 is windshield W1 (combiner). The virtual images (display images) V1, V2, and V3 are formed so as to be positioned in front of the vehicle (windshield W1 side) by being reflected toward the driver (user) D1 by the member.

ハウジング1は、遮光性の合成樹脂材からなり、第一〜第三の表示手段2〜4,マイクロミラーデバイス5及び凹面鏡6を収納するものである。   The housing 1 is made of a light-shielding synthetic resin material and houses the first to third display means 2 to 4, the micromirror device 5 and the concave mirror 6.

第一,第二,第三の表示手段2,3,4は、それぞれハウジング1内に異なる角度で配設されるものであり、光源である可視光LED2a,3a,4aと表示像の形状を規定する液晶表示素子2b,3b,4b等を有する周知の表示手段である。   The first, second, and third display means 2, 3, and 4 are arranged at different angles in the housing 1, respectively, and the shapes of the visible light LEDs 2a, 3a, and 4a that are light sources and the display image are formed. This is a well-known display means having liquid crystal display elements 2b, 3b, 4b and the like to be defined.

可視光LED2a,3a,4aは、例えばチップLEDが適用でき、図示しない配線基板に搭載される。なお、可視光LED2a,3a,4aは白色の発光を示すものである。   As the visible light LEDs 2a, 3a, 4a, for example, chip LEDs can be applied and mounted on a wiring board (not shown). The visible light LEDs 2a, 3a, 4a emit white light.

液晶表示素子2b,3b,4bは、一対の透光性基板に液晶を封入した液晶セルの前面に表示画素に応じて設けられる赤色層,緑色層及び青色層を有するカラーフィルタが配設されてなるものである。また、液晶表示素子2b,3b,4bの前後面には偏光膜(偏光部材)が貼着されている。液晶表示素子2b,3b,4bは、ハウジング1内に設けられ、液晶表示素子2b,3b,4bの後方に設けられる可視光LED2a,3a,4aからの照明光が照射される位置に設けられる。液晶表示素子2b,3b,4bを透過した照明光は、表示光L1,L2,L3としてそれぞれマイクロミラーデバイス5へ出射される。液晶表示素子2b,3b,4bは、例えば車両に設けられる車速センサやエンジン回転センサからの出力信号に基づいて車速,エンジン回転数を計測する演算回路(図示しない)及びこの演算結果に基づいて液晶を駆動する液晶駆動回路(図示しない)によって、車両の速度,エンジン回転数の計測値等を数値として表すことができる。なお、液晶表示素子2b,3b,4bは、本実施形態においてはTFT方式のものが適用され、フルカラー表示が可能である。   The liquid crystal display elements 2b, 3b, and 4b are provided with color filters having a red layer, a green layer, and a blue layer that are provided in accordance with display pixels on the front surface of a liquid crystal cell in which liquid crystal is sealed in a pair of translucent substrates. It will be. In addition, polarizing films (polarizing members) are attached to the front and rear surfaces of the liquid crystal display elements 2b, 3b, and 4b. The liquid crystal display elements 2b, 3b, 4b are provided in the housing 1, and are provided at positions where illumination light from the visible light LEDs 2a, 3a, 4a provided behind the liquid crystal display elements 2b, 3b, 4b is irradiated. The illumination light transmitted through the liquid crystal display elements 2b, 3b, 4b is emitted to the micromirror device 5 as display light L1, L2, L3, respectively. The liquid crystal display elements 2b, 3b, 4b are, for example, an arithmetic circuit (not shown) for measuring the vehicle speed and the engine speed based on output signals from a vehicle speed sensor and an engine rotation sensor provided in the vehicle, and a liquid crystal based on the calculation result. By means of a liquid crystal drive circuit (not shown) for driving the vehicle, the vehicle speed, the measured value of the engine speed, etc. can be expressed as numerical values. Note that the liquid crystal display elements 2b, 3b, and 4b are of the TFT type in this embodiment, and full color display is possible.

マイクロミラーデバイス5は、可動式の微小な平面鏡をマトリクス状に複数配列してなるものであり、駆動回路(図示しない)によって前記各平面鏡を所定時間毎あるいは個別に角度調整可能なものであり、光軸の異なる第一,第二,第三の表示手段2,3,4から出射される表示光L1,L2,L3をその出射方向を略同一方向に統合・制御して凹面鏡6に向かって反射するため光学部材である。マイクロミラーデバイス5を所定時間毎に制御する場合は、前記所定時間毎に第一の表示手段2からの表示光L1をあらかじめ規定される出射方向で凹面鏡6に向けて反射可能な第一の角度に前記平面鏡を制御する第一の角度調整と、第二の表示手段3からの表示光L2をあらかじめ規定される前記出射方向で凹面鏡6に向けて反射可能な第二の角度に前記平面鏡を制御する第二の角度調整と、第三の表示手段4からの表示光L3をあらかじめ規定される前記出射方向で凹面鏡6に向けて反射可能な第三の角度に前記平面鏡を制御する第三の角度調整と、を順次行う制御を実行する。また、マイクロミラーデバイス5の前記平面鏡を個別に制御する場合は、第一の表示手段2からの表示光L1が照射される領域の平面鏡に対して前記第一の角度調整を行い、また、第二の表示手段3からの表示光L2が照射される領域の平面鏡に対して前記第二の角度調整を行い、また、第三の表示手段3からの表示光L3が照射される領域の平面鏡に対して前記第三の角度調整を行う制御を実行する。   The micromirror device 5 is formed by arranging a plurality of movable minute plane mirrors in a matrix, and the angle of each plane mirror can be adjusted at predetermined time intervals or individually by a drive circuit (not shown). The display lights L1, L2, and L3 emitted from the first, second, and third display means 2, 3, and 4 having different optical axes are integrated and controlled in the substantially same direction and directed toward the concave mirror 6. It is an optical member for reflection. When the micromirror device 5 is controlled every predetermined time, the first angle at which the display light L1 from the first display means 2 can be reflected toward the concave mirror 6 in a predetermined emission direction every predetermined time. First angle adjustment for controlling the plane mirror, and control the plane mirror to a second angle capable of reflecting the display light L2 from the second display means 3 toward the concave mirror 6 in the emission direction defined in advance. And a third angle for controlling the plane mirror to a third angle capable of reflecting the display light L3 from the third display means 4 toward the concave mirror 6 in the emission direction defined in advance. The control which performs adjustment and one by one is executed. When the plane mirrors of the micromirror device 5 are individually controlled, the first angle adjustment is performed on the plane mirror in the region irradiated with the display light L1 from the first display unit 2, and The second angle adjustment is performed on the plane mirror in the area irradiated with the display light L2 from the second display means 3, and the plane mirror in the area irradiated with the display light L3 from the third display means 3 is used. On the other hand, control for performing the third angle adjustment is executed.

凹面鏡6は、ハウジング1内にマイクロミラーデバイス5と対向するように設けられマイクロミラーデバイス5を介して投射される表示光L1,L2,L3をウインドシールドW1に向けて反射させるものであり、運転者D1が表示光L1,L2,L3を視認し易いように図示しないモータやギア等で構成される角度調整手段6a(調整手段)にて角度調節可能に設けられている。角度調整手段6aにて凹面鏡6を回動させることにより虚像V1〜V3の結像位置を調整することができる。また、凹面鏡6は、表示光L1〜L3を拡大して表示させるために、所定の曲率を有する反射面にて形成されている。   The concave mirror 6 is provided in the housing 1 so as to face the micromirror device 5, and reflects the display lights L1, L2, and L3 projected through the micromirror device 5 toward the windshield W1, and is operated. The angle adjustment means 6a (adjustment means) composed of a motor, a gear, etc. (not shown) is provided so that the person D1 can easily see the display lights L1, L2, L3 so that the angle can be adjusted. The imaging positions of the virtual images V1 to V3 can be adjusted by rotating the concave mirror 6 with the angle adjusting means 6a. The concave mirror 6 is formed of a reflective surface having a predetermined curvature in order to enlarge and display the display lights L1 to L3.

かかるヘッドアップディスプレイ装置は、複数の表示光L1〜L3の光路上にマイクロミラーデバイス5を配設し、マイクロミラーデバイス5の前記平面鏡の角度を所定時間毎あるいは個別に調整して第一〜第三の表示手段2〜3から発せられる各表示光L1〜L3を虚像V1〜V3が結像可能とするべく所定の出射方向に統合・制御して反射するものである。したがって、マイクロミラーデバイス5によって表示光L1〜L3の出射方向を自由に調整することができるため、複数配置される表示手段2〜3の配設位置の自由度を向上させることができる。   In such a head-up display device, the micromirror device 5 is disposed on the optical paths of the plurality of display lights L1 to L3, and the angle of the plane mirror of the micromirror device 5 is adjusted at predetermined time intervals or individually to adjust the first to first. The display lights L1 to L3 emitted from the three display means 2 to 3 are integrated and controlled in a predetermined emission direction and reflected so that the virtual images V1 to V3 can be imaged. Therefore, since the emission directions of the display lights L1 to L3 can be freely adjusted by the micromirror device 5, it is possible to improve the degree of freedom of the arrangement positions of the plurality of display means 2-3.

なお、本第一の実施形態においては、ヘッドアップディスプレイ装置のコンバイナ部材としてウインドシールドW1を用いる構成であったが、本発明が適用されるヘッドアップディスプレイ装置は、専用のコンバイナ部材として車両のダッシュボードに凹面鏡を設けるものであっても良い。   In the first embodiment, the windshield W1 is used as the combiner member of the head-up display device. However, the head-up display device to which the present invention is applied has a vehicle dash as a dedicated combiner member. A concave mirror may be provided on the board.

次に、以下、本発明の第二の実施形態であるヘッドアップディスプレイ装置を添付図面に基づいて説明する。   Next, a head-up display device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

ヘッドアップディスプレイ装置は、図2に示すように、ハウジング11と、表示手段12と、第一,第二の撮像手段13,14と、マイクロミラーデバイス15と、凹面鏡16と、画像処理手段17と、によって主に構成されている。   As shown in FIG. 2, the head-up display device includes a housing 11, a display unit 12, first and second imaging units 13 and 14, a micromirror device 15, a concave mirror 16, and an image processing unit 17. , Mainly consists of.

かかるヘッドアップディスプレイ装置は、図2に示すように、表示手段12から発せられる表示光(可視光)L11がウインドシールドW11(コンバイナ部材)によって運転者(利用者)D11に向けて反射されることで車両前方(ウインドシールドW11側)に位置するように虚像(表示像)V11が形成されるものである。また、かかるヘッドアップディスプレイ装置は、運転者D11から反射された光線(本実施形態においては可視光)R11,R12がウインドシールドW11及び凹面鏡16によってマイクロミラーデバイス15に向けて反射されるとともにマイクロミラーデバイス15の制御によって第一,第二の撮像手段6,7に向けて反射されることで運転者D11(の特に顔部)が撮像されるものである。したがって、ヘッドアップディスプレイ装置の光路を利用して運転者D11の撮像を行うことができ、より簡素な構成で運転者D11を撮像することができるものである。なお、マイクロミラーデバイス15の制御については後で詳述する。 In such a head-up display device, as shown in FIG. 2, the display light (visible light) L11 emitted from the display means 12 is reflected toward the driver (user) D11 by the windshield W11 (combiner member). Thus, a virtual image (display image) V11 is formed so as to be positioned in front of the vehicle (windshield W11 side). In addition, in the head-up display device, light rays (visible light in this embodiment) R11 and R12 reflected from the driver D11 are reflected toward the micromirror device 15 by the windshield W11 and the concave mirror 16, and the micromirror The driver D11 (particularly the face) is imaged by being reflected toward the first and second imaging means 6 and 7 under the control of the device 15. Therefore, the driver D11 can be imaged using the optical path of the head-up display device, and the driver D11 can be imaged with a simpler configuration. The control of the micromirror device 15 will be described in detail later.

ハウジング11は、遮光性の合成樹脂材からなり、表示手段12と、第一,第二の撮像手段13,14と、マイクロミラーデバイス15と、凹面鏡16と、画像処理手段17と、を収納するものである。   The housing 11 is made of a light-shielding synthetic resin material, and houses the display means 12, the first and second imaging means 13 and 14, the micromirror device 15, the concave mirror 16, and the image processing means 17. Is.

表示手段12は、ハウジング11内に配設されるものであり、光源である可視光LED12aと表示像の形状を規定する液晶表示素子12b等を有する周知の表示手段である。   The display unit 12 is a well-known display unit that is disposed in the housing 11 and includes a visible light LED 12a that is a light source, a liquid crystal display element 12b that defines a shape of a display image, and the like.

可視光LED12aは、例えばチップLEDが適用でき、図示しない配線基板に搭載される。なお、可視光LED12aは白色の発光を示すものである。   As the visible light LED 12a, for example, a chip LED can be applied and mounted on a wiring board (not shown). The visible light LED 12a emits white light.

液晶表示素子12bは、一対の透光性基板に液晶を封入した液晶セルの前面に表示画素に応じて設けられる赤色層,緑色層及び青色層を有するカラーフィルタが配設されてなるものである。また、液晶表示素子12bの前後面には偏光膜(偏光部材)が貼着されている。液晶表示素子12bは、ハウジング11内に設けられ、液晶表示素子12bの後方に設けられる可視光LED12aからの照明光が照射される位置に設けられる。液晶表示素子12bを透過した照明光は、表示光L11としてマイクロミラーデバイス15へ出射される。液晶表示素子12bは、例えば車両に設けられる車速センサやエンジン回転センサからの出力信号に基づいて車速,エンジン回転数を計測する演算回路(図示しない)及びこの演算結果に基づいて液晶を駆動する液晶駆動回路(図示しない)によって、車両の速度,エンジン回転数の計測値等を数値として表すことができる。なお、液晶表示素子12bは、本実施形態においてはTFT方式のものが適用され、フルカラー表示が可能である。   The liquid crystal display element 12b is formed by disposing a color filter having a red layer, a green layer, and a blue layer provided in accordance with display pixels on the front surface of a liquid crystal cell in which liquid crystal is sealed in a pair of translucent substrates. . In addition, polarizing films (polarizing members) are attached to the front and rear surfaces of the liquid crystal display element 12b. The liquid crystal display element 12b is provided in the housing 11, and is provided at a position where illumination light from the visible light LED 12a provided behind the liquid crystal display element 12b is irradiated. The illumination light transmitted through the liquid crystal display element 12b is emitted to the micromirror device 15 as display light L11. The liquid crystal display element 12b includes, for example, an arithmetic circuit (not shown) that measures the vehicle speed and the engine speed based on output signals from a vehicle speed sensor and an engine rotation sensor provided in the vehicle, and a liquid crystal that drives the liquid crystal based on the calculation result. A driving circuit (not shown) can represent the vehicle speed, the measured value of the engine speed, and the like as numerical values. The liquid crystal display element 12b is a TFT type in the present embodiment, and full color display is possible.

第一,第二の撮像手段13,14は、光線を感受して画像(本実施形態では運転者D1の顔部画像)を撮像するCCDカメラ等からなるものであり、それぞれ異なる角度でマイクロミラーデバイス15と対向するようにハウジング11内に配設される。なお、第一,第二の撮像手段13,14は、前記光線として赤外線を感受する赤外線カメラを用いるものであってもよく、かかる構成においては別途赤外線LED等からなる赤外線照射手段を車内に設け、運転者D11に向けて赤外線を照射することが必要となる。   The first and second imaging means 13 and 14 are composed of a CCD camera or the like that senses a light beam and picks up an image (in this embodiment, a face image of the driver D1). It arrange | positions in the housing 11 so that the device 15 may be opposed. The first and second imaging means 13 and 14 may use infrared cameras that sense infrared rays as the light beams, and in such a configuration, infrared irradiation means including infrared LEDs or the like are separately provided in the vehicle. It is necessary to irradiate the driver D11 with infrared rays.

マイクロミラーデバイス15は、可動式の微小な平面鏡をマトリクス状に複数配列してなるものであり、駆動回路(図示しない)によって前記各平面鏡を所定時間毎あるいは個別に角度調整可能なものであり、それぞれ光軸の異なる表示手段12及び第一,第二の撮像手段13,14に対して、表示手段12からの表示光L11を凹面鏡16に向かって反射し、また、運転者D11を反射した光線R11,R12を第一,第二の撮像手段13,14に向けて反射するための光学部材である。マイクロミラーデバイス15を所定時間毎に制御する場合は、前記所定時間毎に表示手段12からの表示光L11を虚像V11が結像可能な出射方向で凹面鏡16に向けて反射する第四の角度に前記平面鏡を制御する第四の角度調整と、運転者D11,ウインドシールドW11及び凹面鏡16を反射してマイクロミラーデバイス15に照射される光線R11を第一の撮像手段13が受光可能な方向に反射する第五の角度(すなわち、光線R11を第一の撮像手段13の撮像光軸に合わせて反射可能な角度)に前記平面鏡を制御する第五の角度調整と、運転者D11,ウインドシールドW11及び凹面鏡16を反射してマイクロミラーデバイス15に照射される光線R12を第二の撮像手段14が受光可能な方向に反射する第六の角度(すなわち、光線R12を第二の撮像手段14の撮像光軸に合わせて反射可能な角度)に前記平面鏡を制御する第六の角度調整と、を順次行う制御を実行する。また、マイクロミラーデバイス15の前記平面鏡を個別に制御する場合は、表示手段12からの表示光L11が照射される領域の平面鏡に対して前記第四の角度調整を行い、また、光線R11が照射される領域の平面鏡に対して前記第五の角度調整を行い、また、光線R12が照射される領域の平面鏡に対して前記第六の角度調整を行う制御を実行する。   The micromirror device 15 is formed by arranging a plurality of movable microscopic plane mirrors in a matrix, and the angle of each plane mirror can be adjusted at predetermined time intervals or individually by a drive circuit (not shown). The light beam reflected from the display means 12 toward the concave mirror 16 and the light reflected from the driver D11 with respect to the display means 12 and the first and second imaging means 13 and 14 having different optical axes. This is an optical member for reflecting R11 and R12 toward the first and second imaging means 13 and 14. When the micromirror device 15 is controlled every predetermined time, the display light L11 from the display unit 12 is reflected at the fourth angle at which the virtual image V11 is reflected toward the concave mirror 16 in the emission direction capable of forming the virtual image V11 every predetermined time. The fourth angle adjustment for controlling the plane mirror, and the light R11 that reflects the driver D11, the windshield W11, and the concave mirror 16 and irradiates the micromirror device 15 is reflected in the direction in which the first imaging means 13 can receive the light. A fifth angle adjustment for controlling the plane mirror to a fifth angle (that is, an angle at which the light ray R11 can be reflected in accordance with the imaging optical axis of the first imaging means 13), a driver D11, a windshield W11, and A sixth angle (that is, a sixth angle) for reflecting the light beam R12 reflected by the concave mirror 16 and irradiated on the micromirror device 15 in the direction in which the second imaging means 14 can receive light. Executes sequentially performing control and sixth angle adjustment which controls the plane mirror the ray R12 in the second reflective possible angles in accordance with the imaging optical axis of the imaging means 14), the. When the plane mirrors of the micromirror device 15 are individually controlled, the fourth angle adjustment is performed on the plane mirrors in the area irradiated with the display light L11 from the display unit 12, and the light ray R11 is irradiated. The fifth angle adjustment is performed on the plane mirror in the area to be irradiated, and the sixth angle adjustment is performed on the plane mirror in the area irradiated with the light ray R12.

凹面鏡16は、ハウジング11内にマイクロミラーデバイス15と対向するように設けられマイクロミラーデバイス15を介して投射される表示光L11をウインドシールドW11に向けて反射し、また、運転者D11及びウインドシールドW11を反射して照射される光線R11,R12をマイクロミラーデバイス15に向けて反射させるものであり、運転者D11が表示光L11を視認し易いように図示しないモータやギア等で構成される角度調整手段6a(調整手段)にて角度調節可能に設けられている。角度調整手段16aにて凹面鏡16を回動させることにより虚像V11の結像位置を調整することができる。また、凹面鏡16は、表示光L11及び光線R11,R12を拡大するために、所定の曲率を有する反射面にて形成されている。   The concave mirror 16 is provided in the housing 11 so as to face the micromirror device 15 and reflects the display light L11 projected through the micromirror device 15 toward the windshield W11. Further, the concave mirror 16 and the driver D11 and the windshield are reflected. The light rays R11 and R12 irradiated by reflecting W11 are reflected toward the micromirror device 15, and an angle formed by a motor, a gear, or the like (not shown) so that the driver D11 can easily view the display light L11. The adjusting means 6a (adjusting means) is provided so that the angle can be adjusted. The imaging position of the virtual image V11 can be adjusted by rotating the concave mirror 16 with the angle adjusting means 16a. The concave mirror 16 is formed of a reflecting surface having a predetermined curvature in order to expand the display light L11 and the light rays R11 and R12.

画像処理手段17は、ハウジング11内に配置され、第一,第二の撮像手段13,14と電気的に接続されるものである。画像処理手段17は、第一,第二の撮像手段13
,14よりそれぞれ異なる方向で撮像した運転者D11の顔部画像を受信し、かかる複数の顔部画像より運転者D11の眼の位置を算出する。このように複数の異なる角度からの顔部画像に基づいて運転者D11の眼の位置を算出することによって、車両の前後位置についても精度良く眼の位置を算出することが可能となる。運転者D11の眼の位置の算出結果は図示しない制御手段に送信される。前記制御手段は、例えばかかる算出結果に基づいて角度調整手段16aを駆動させて虚像V11が運転者D11に良好に視認される位置になるように自動的に調整する機能を有する。なお、眼の位置の算出結果を利用した機能は上記の虚像V11の結像位置調整に限定されるものではなく、利用者の視線あるいは視点の検出や脇見あるいは居眠り等の利用者の状態判定に利用可能である。
The image processing means 17 is disposed in the housing 11 and is electrically connected to the first and second imaging means 13 and 14. The image processing means 17 includes first and second imaging means 13.
, 14, and receives the face image of the driver D11 captured in different directions, and calculates the eye position of the driver D11 from the plurality of face images. Thus, by calculating the position of the eyes of the driver D11 based on the face images from a plurality of different angles, it is possible to calculate the position of the eyes with respect to the front and rear positions of the vehicle with high accuracy. The calculation result of the eye position of the driver D11 is transmitted to a control means (not shown). The control means has a function of automatically adjusting the virtual image V11 to be in a position where the driver D11 can be seen well by driving the angle adjusting means 16a based on the calculation result, for example. Note that the function using the calculation result of the eye position is not limited to the adjustment of the imaging position of the virtual image V11 described above. Is available.

かかるヘッドアップディスプレイ装置は、表示光L11及び光線R11,R12の光路上にマイクロミラーデバイス15を配設し、マイクロミラーデバイス15の前記平面鏡の角度を所定時間毎あるいは個別に調整して表示手段12から発せられる表示光L11を虚像V11が結像可能とするべく所定の出射方向に反射するとともに、光線R11,R12をそれぞれ配置角度の異なる第一,第二の撮像手段13,14に向けて反射するものである。したがって、マイクロミラーデバイス15によって表示光L1及び光線R11,R12の出射方向を自由に調整することができるため、ハウジング11内に配置される表示手段12及び第一,第二撮像手段13,14の配設位置の自由度を向上させることができる。   In such a head-up display device, the micromirror device 15 is disposed on the optical path of the display light L11 and the light beams R11 and R12, and the angle of the plane mirror of the micromirror device 15 is adjusted every predetermined time or individually to display the display means 12. The display light L11 emitted from the light is reflected in a predetermined emission direction so that the virtual image V11 can be formed, and the light rays R11 and R12 are reflected toward the first and second imaging means 13 and 14 having different arrangement angles, respectively. To do. Therefore, since the emission direction of the display light L1 and the light beams R11 and R12 can be freely adjusted by the micromirror device 15, the display means 12 and the first and second imaging means 13 and 14 disposed in the housing 11 can be adjusted. The degree of freedom of the arrangement position can be improved.

本発明の第一の実施形態であるヘッドアップディスプレイ装置の概観図である。1 is an overview diagram of a head-up display device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第二の実施形態であるヘッドアップディスプレイ装置の概観図である。It is a general-view figure of the head-up display apparatus which is 2nd embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 ハウジング
2 第一の表示手段
3 第二の表示手段
4 第三の表示手段
5 マイクロミラーデバイス
6 凹面鏡
6a 角度調整手段
11 ハウジング
12 表示手段
13 第一の撮像手段
14 第二の撮像手段
15 マイクロミラーデバイス
16 凹面鏡
16a 角度調整手段
17 画像処理手段
D1,D11 運転者(利用者)
L1〜L3,L11 表示光(可視光)
R11,R12 光線
V1〜V3,V11 虚像(表示像)
W1,W11 ウインドシールド(コンバイナ部材)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Housing 2 1st display means 3 2nd display means 4 3rd display means 5 Micromirror device 6 Concave mirror 6a Angle adjustment means
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Housing 12 Display means 13 1st imaging means 14 2nd imaging means 15 Micromirror device 16 Concave mirror 16a Angle adjustment means 17 Image processing means D1, D11 Driver (user)
L1 to L3, L11 Display light (visible light)
R11, R12 rays V1 to V3, V11 virtual image (display image)
W1, W11 Windshield (combiner member)

Claims (5)

表示手段から発せられる可視光をコンバイナ部材にて利用者に向けて反射して表示像を結像してなるヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記利用者をそれぞれ異なる方向から撮像するための複数の撮像手段と、
前記撮像手段によって撮像された画像に基づいて前記利用者の眼の位置を算出する画像処理手段と、
複数配列され各々が可動する微小な平面鏡を備え、前記平面鏡の角度を所定時間毎あるいは個別に調整して前記表示手段から発せられる前記可視光を前記コンバイナ部材に向けて反射し、また、前記利用者及び前記コンバイナ部材にて反射される光線を前記撮像手段が感受可能な方向に制御して反射するマイクロミラーデバイスと、
を備えてな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 device formed by reflecting visible light emitted from a display means toward a user by a combiner member to form a display image,
A plurality of imaging means for imaging the user from different directions;
Image processing means for calculating the position of the user's eye based on the image picked up by the image pickup means;
A plurality of microscopic mirrors arranged and movable, each having an angle of the plane mirrors adjusted at predetermined time intervals or individually to reflect the visible light emitted from the display means toward the combiner member, and the use A micromirror device that reflects and reflects the light beam reflected by the person and the combiner member in a direction that can be sensed by the imaging means;
A head-up display device comprising:
利用者に向けて赤外線を照射する赤外線照射手段を備え、
前記撮像手段は、前記光線として赤外線を感受することを特徴とする請求項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
Infrared irradiation means for irradiating infrared rays toward users,
The head-up display device according to claim 1 , wherein the imaging unit senses infrared rays as the light rays.
前記コンバイナ部材は、車両のウィンドシールドからな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 head-up display device according to claim 1, wherein the combiner member is a windshield of a vehicle. 前記コンバイナ部材は、車両のダッシュボードに配設される凹面鏡からな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 head-up display device according to claim 1, wherein the combiner member is a concave mirror disposed on a dashboard of a vehicle. 前記表示像の結像位置を調整可能な調整手段を備え、前記画像処理手段の算出結果に基づいて前記調整手段によって前記表示像の結像位置を調整することを特徴とする請求項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 2. The image forming apparatus according to claim 1 , further comprising an adjusting unit that can adjust an image forming position of the display image, and the image forming position of the display image is adjusted by the adjusting unit based on a calculation result of the image processing unit. Head up display device.
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