JP6105531B2 - Projection display device for vehicle - Google Patents

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Description

本発明は、車両において運転者の前方にあるウインドシールド(窓ガラス)等の光反射を利用して表示を行う車両用投影表示装置に関する。   The present invention relates to a vehicle projection display device that performs display using light reflection of a windshield (window glass) or the like in front of a driver in a vehicle.

例えば、一般的な車両用のヘッドアップディスプレイ(HUD)装置においては、表示すべき様々な情報を含む光の像をHUDユニットからフロントウインドシールド、又はコンバイナと呼ばれる反射板に投影し、フロントウインドシールド等で反射した光が運転者の視点の方向に向かうように光路を形成する。したがって、運転者は、フロントウインドシールドを通して車両の前方の風景を視認しながら、同時にフロントウインドシールド等に映るHUDの表示を虚像として視認することができる。つまり、運転者は通常の運転状態を維持したまま、視線を移動することなしに様々な情報をHUDの表示により視認することができる。   For example, in a general vehicle head-up display (HUD) device, an image of light including various information to be displayed is projected from a HUD unit onto a front windshield or a reflector called a combiner, and the front windshield The light path is formed so that the light reflected by the light heads in the direction of the driver's viewpoint. Accordingly, the driver can visually recognize the HUD displayed on the front windshield or the like as a virtual image while simultaneously viewing the scenery in front of the vehicle through the front windshield. That is, the driver can visually recognize various information by displaying the HUD without moving the line of sight while maintaining the normal driving state.

本発明と関連のある従来技術が例えば特許文献1〜特許文献4に示されている。
特許文献1では、遊技機の表示画面において、疑似立体表示を行うために、文字パターン等の表示領域に隣接する背景領域に陰影を表示させている。
Prior arts related to the present invention are disclosed in, for example, Patent Documents 1 to 4.
In Patent Document 1, in order to perform pseudo-stereoscopic display on a display screen of a gaming machine, a shadow is displayed in a background area adjacent to a display area such as a character pattern.

特許文献2では、疑似立体表示を可能にするために、表示部と、その表示部に表示された映像を観察位置に向けて反射するミラーと、そのミラーの角度を変化させる角度可変手段とを備えている。   In Patent Document 2, in order to enable pseudo-stereoscopic display, a display unit, a mirror that reflects an image displayed on the display unit toward an observation position, and an angle variable unit that changes the angle of the mirror are provided. I have.

特許文献3では、奥行き方向の適正な配置位置に容易に取り付けることが可能な車両用表示装置(HUD装置)を示している。   Patent Document 3 shows a vehicle display device (HUD device) that can be easily attached to an appropriate arrangement position in the depth direction.

特許文献4は、HUD装置において、独立した右目用ディスプレイおよび左目用ディスプレイを用いて、右目用虚像と左目用虚像とをそれぞれ表示して、立体像を表示させることを示している。   Patent Document 4 shows that in a HUD device, a right-eye virtual image and a left-eye virtual image are respectively displayed using independent right-eye display and left-eye display to display a stereoscopic image.

特開平11−47374号公報JP 11-47374 A 特開2009−145829号公報JP 2009-145829 A 特開2013−241035号公報JP 2013-241035 A 特開2014−10418号公報JP, 2014-10418, A

車両用のHUDにおいては、虚像として投影される表示像と、車外の実際の風景とが重なった状態で表示されるのが一般的である。この場合、HUDが表示する表示像は平面的な像であるため、立体的な風景と、平面的な像とが同じ位置で重なって多少不自然な状態で運転者に視認される。具体的には、遠近感のある風景と、遠近感のない表示像とが重なるので、運転者が風景及び表示像のいずれかを視認する際に、目の焦点を調節しにくい状況になる。また、風景及び表示像の距離感の違いにより運転者が違和感を感じる可能性がある。   In a vehicle HUD, a display image projected as a virtual image and an actual scenery outside the vehicle are generally displayed in an overlapping state. In this case, since the display image displayed by the HUD is a planar image, the stereoscopic landscape and the planar image overlap at the same position and are visually recognized by the driver in a somewhat unnatural state. Specifically, since the scenery with perspective and the display image without perspective overlap, it becomes difficult for the driver to adjust the focus of the eyes when viewing either the scenery or the display image. In addition, the driver may feel uncomfortable due to the difference in distance between the scenery and the display image.

そこで、HUDの表示像を遠近感をもって表示できれば、上記のような問題を解消又は緩和できると考えられる。しかしながら、特許文献4のような技術を採用する場合には、複数のディスプレイが必要になるので、装置のコストが大幅に上昇するのは避けられない。また、特許文献3の技術では、表示位置の前後方向の調節が可能であるが遠近感をもった表示はできない。また、特許文献2の技術では、ミラーの角度の変化に伴って像を表示する位置が大きく移動してしまうので、表示像の位置を固定することができない。また、特許文献1の技術では、背景の濃淡を用いた擬似的な立体表示であり、視認する目の位置から像までの距離は一定であるので、実際には遠近感が得られない。   Thus, if the HUD display image can be displayed with a sense of perspective, it is considered that the above problems can be solved or alleviated. However, in the case of adopting the technique as disclosed in Patent Document 4, since a plurality of displays are required, it is inevitable that the cost of the apparatus increases significantly. In the technique disclosed in Patent Document 3, the display position can be adjusted in the front-rear direction, but display with a sense of perspective cannot be performed. Further, in the technique of Patent Document 2, the position for displaying an image greatly moves with the change in the angle of the mirror, so that the position of the display image cannot be fixed. Further, the technique of Patent Document 1 is a pseudo three-dimensional display using the density of the background, and since the distance from the eye position to the image to be viewed is constant, the perspective cannot actually be obtained.

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、装置のコスト上昇を抑制しつつ、表示像と重なった位置若しくは隣接する位置に映る車外の風景に合わせた遠近感を形成することが可能な車両用投影表示装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and its purpose is to suppress the increase in the cost of the apparatus, and to provide a perspective that matches the scenery outside the vehicle reflected in a position overlapping the display image or in an adjacent position. An object of the present invention is to provide a vehicle projection display device that can be formed.

前述した目的を達成するために、本発明に係る車両用投影表示装置は、下記(1)〜()を特徴としている。
(1) 所定の表示領域に平面状に形成される任意の表示像を含む光を、投影部から出射して車両のウインドシールド、若しくはその近傍に導き、前記ウインドシールド若しくはその近傍の表面で反射した前記光の表示像が所定のアイポイントで虚像として視認できるように投影する車両用投影表示装置であって、
前記虚像の結像面が、前記アイポイントと前記虚像とを結ぶ視線の方向と直交する面に対して傾斜した状態で配置され
前記表示像を表示する表示パネルが傾斜した状態で配置され、前記表示パネルの面に垂直な方向に対して方向が傾斜した傾斜軸の方向に向かう光を利用して前記投影部から出射する光を生成し、
前記表示パネルは、自発光型の表示デバイスであり、
前記表示パネルの前面側に配置された光学フィルタを更に備え、
前記光学フィルタは、前記表示パネルの面に垂直な方向に対して方向が傾斜した前記傾斜軸の方向に向かう光を透過し、前記傾斜軸の方向以外の方向に向かう光は遮光する特性を有する、
ことを特徴とする車両用投影表示装置。
(2) 上記(1)に記載の車両用投影表示装置であって、
前記自発光型の表示デバイスは、有機EL表示パネルである、
ことを特徴とする車両用投影表示装置。
) 上記(1)又は上記(2)に記載の車両用投影表示装置であって、
前記虚像が、前記アイポイントから視た水平方向よりも下方の位置に配置され、
少なくとも、前記アイポイントから前記虚像の下端までの距離に比べて前記虚像の上端までの距離が大きくなる方向に前記虚像の面が傾斜している、
ことを特徴とする車両用投影表示装置。
In order to achieve the above-described object, a vehicle projection display device according to the present invention is characterized by the following (1) to ( 3 ).
(1) Light including an arbitrary display image formed in a planar shape in a predetermined display area is emitted from the projection unit and guided to the windshield of the vehicle or the vicinity thereof, and reflected by the surface of the windshield or the vicinity thereof A projection display device for a vehicle that projects the display image of the light so as to be visually recognized as a virtual image at a predetermined eye point,
The imaging plane of the virtual image is arranged in a state inclined with respect to a plane perpendicular to the direction of the line of sight connecting the eye point and the virtual image ,
Light emitted from the projection unit using light that is disposed in a state where the display panel that displays the display image is inclined and that is directed toward the direction of an inclination axis that is inclined with respect to a direction perpendicular to the surface of the display panel. Produces
The display panel is a self-luminous display device,
An optical filter disposed on the front side of the display panel;
The optical filter has a characteristic of transmitting light traveling in the direction of the tilt axis whose direction is inclined with respect to a direction perpendicular to the surface of the display panel, and blocking light traveling in a direction other than the direction of the tilt axis. ,
A projection display apparatus for a vehicle characterized by the above.
(2) The vehicle projection display device according to (1) above,
The self-luminous display device is an organic EL display panel.
A projection display apparatus for a vehicle characterized by the above.
( 3 ) The vehicle projection display device according to (1) or (2) above ,
The virtual image is arranged at a position below the horizontal direction viewed from the eye point,
At least the surface of the virtual image is inclined in a direction in which the distance from the eye point to the upper end of the virtual image is larger than the distance from the lower end of the virtual image.
A projection display apparatus for a vehicle characterized by the above.

上記(1)又は上記(2)の構成の車両用投影表示装置によれば、表示される前記虚像の結像面が、視線の方向と直交する面に対して傾斜している。そのため、運転者の視点の位置に相当するアイポイントと前記虚像との間の距離については、前記虚像の下端と上端とで違いが生じる。つまり、特別な立体像を表示しなくても、前記虚像上の領域毎に上下位置の違いに応じた遠近感、つまり奥行きが発生する。この虚像上の遠近感を、実際の風景における遠近感に合わせることも可能である。
また、上記(又は上記(2)の構成の車両用投影表示装置によれば、前記表示パネルの面に垂直な方向に対して傾斜した方向の光を利用して前記虚像を形成するので、前記虚像の結像面が、視線の方向と直交する面に対して傾斜するように配置することができる。つまり、前記表示パネルを傾斜状態で配置することにより、前記虚像の結像面も傾斜させることができる。
加えて、上記(又は上記(2)の構成の車両用投影表示装置によれば、前記表示パネルが傾斜している場合であっても、前記虚像の表示に必要な光を、前記傾斜軸の方向に効率良く出射することが可能になり、高輝度の虚像表示が可能になる。
上記()の構成の車両用投影表示装置によれば、傾斜している前記虚像上の上下方向の遠近感の違いが、前記アイポイントから道路の路面等を視た場合の遠近感の違いと近い状態になる。これにより、運転者が感じる違和感を解消することができ、位置の違いによる目の焦点調節も容易になる。
According to the vehicle projection display apparatus having the configuration (1) or (2) , the image plane of the virtual image to be displayed is inclined with respect to a plane orthogonal to the direction of the line of sight. Therefore, the distance between the eye point corresponding to the position of the driver's viewpoint and the virtual image differs between the lower end and the upper end of the virtual image. That is, even if a special stereoscopic image is not displayed, a perspective, that is, a depth corresponding to the difference in the vertical position is generated for each region on the virtual image. It is also possible to match the perspective on the virtual image with the perspective in the actual landscape.
Further , according to the vehicle projection display device having the configuration ( 1 ) or (2) , the virtual image is formed using light in a direction inclined with respect to a direction perpendicular to the surface of the display panel. The imaging plane of the virtual image can be arranged so as to be inclined with respect to a plane orthogonal to the direction of the line of sight. That is, by arranging the display panel in an inclined state, the image plane of the virtual image can also be inclined.
In addition , according to the vehicle projection display device having the configuration of ( 1 ) or (2) , the light necessary for displaying the virtual image is tilted even when the display panel is tilted. Emission can be efficiently performed in the direction of the axis, and high-intensity virtual image display becomes possible.
According to the vehicle projection display device having the above configuration ( 3 ), the difference in perspective in the vertical direction on the inclined virtual image is the difference in perspective when the road surface of the road is viewed from the eye point. And close to the state. As a result, the uncomfortable feeling felt by the driver can be eliminated, and the focus adjustment of the eyes due to the difference in position is facilitated.

本発明の車両用投影表示装置によれば、装置のコスト上昇を抑制しつつ、表示像と重なった位置若しくは隣接する位置に映る車外の風景に合わせた遠近感を形成することが可能である。すなわち、格別に立体像を形成しなくても、表示される虚像の面が傾斜していることにより所望の遠近感が得られる。   According to the vehicle projection display device of the present invention, it is possible to form a sense of perspective according to the scenery outside the vehicle reflected in a position overlapping with or adjacent to the display image while suppressing an increase in cost of the device. That is, even if a stereoscopic image is not formed, a desired perspective can be obtained by tilting the surface of the displayed virtual image.

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態(以下、「実施形態」という。)を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。   The present invention has been briefly described above. Further, the details of the present invention will be further clarified by reading through a mode for carrying out the invention described below (hereinafter referred to as “embodiment”) with reference to the accompanying drawings. .

図1は、車両用投影表示装置を搭載した車両を側方から視た状態の各部の光路を示す光路図である。FIG. 1 is an optical path diagram showing an optical path of each part in a state where a vehicle equipped with a vehicle projection display device is viewed from the side. 図2は、車両の運転者が視認可能な車両前方の風景及び表示される虚像の具体例を示す正面図である。FIG. 2 is a front view showing a specific example of the scenery in front of the vehicle and the displayed virtual image that can be visually recognized by the driver of the vehicle. 図3は、図1の車両用投影表示装置に利用可能な二次元表示パネル及びその周辺部の構成例(1)を示す側面図である。FIG. 3 is a side view showing a configuration example (1) of a two-dimensional display panel usable in the vehicle projection display device of FIG. 図4は、図1の車両用投影表示装置に利用可能な二次元表示パネル及びその周辺部の構成例(2)を示す側面図である。FIG. 4 is a side view showing a configuration example (2) of the two-dimensional display panel usable in the vehicle projection display device of FIG.

本発明の車両用投影表示装置に関する具体的な実施の形態について、各図を参照しながら以下に説明する。   Specific embodiments relating to the vehicle projection display apparatus of the present invention will be described below with reference to the drawings.

<車両用投影表示装置の概要>
本発明の実施形態の車両用投影表示装置を搭載した車両を側方から視た状態の各部のレイアウト及び光路の概要を図1に示す。本実施形態の車両用投影表示装置は、ヘッドアップディスプレイ(HUD)を構成している。
<Outline of vehicle projection display device>
FIG. 1 shows an outline of the layout and optical paths of each part in a state where a vehicle equipped with the vehicle projection display device of the embodiment of the present invention is viewed from the side. The vehicle projection display device of the present embodiment constitutes a head-up display (HUD).

図1に示したHUDユニット10は、車両の運転席の前方に配置されたダッシュボードの内側に組み込まれている。HUDユニット10の内部には、二次元表示パネル11及び反射鏡15が備わっている。二次元表示パネル11は、数値、文字、図形など様々なパターンの可視情報を必要に応じて表示することが可能な画面を有している。具体例としては、現在の車両のスピードメータの表示値を表す数値や「km/h」等の文字を画面に表示することができる。また、二次元表示パネル11は、画面に表示した可視情報を含む光を出射光13として出射することができる。   The HUD unit 10 shown in FIG. 1 is incorporated inside a dashboard arranged in front of the driver's seat of the vehicle. Inside the HUD unit 10, a two-dimensional display panel 11 and a reflecting mirror 15 are provided. The two-dimensional display panel 11 has a screen capable of displaying various patterns of visible information such as numerical values, characters, and figures as necessary. As a specific example, a numerical value indicating the display value of the current speedometer of the vehicle or characters such as “km / h” can be displayed on the screen. Further, the two-dimensional display panel 11 can emit light including visible information displayed on the screen as emitted light 13.

二次元表示パネル11からの出射光13は、反射鏡15に向かい、更に反射鏡15の表面で反射して上方に向かう出射光16としてHUDユニット10の開口部(図示せず)から出射される。反射鏡15は拡大光学系を形成する。HUDユニット10から出射された出射光16は、車両のウインドシールド(窓ガラス)17のある領域17aで反射され、視点EPに向かう。   The emitted light 13 from the two-dimensional display panel 11 is emitted from an opening (not shown) of the HUD unit 10 toward the reflecting mirror 15 and further reflected upward from the surface of the reflecting mirror 15 and directed upward. . The reflecting mirror 15 forms a magnifying optical system. The outgoing light 16 emitted from the HUD unit 10 is reflected by a region 17a where a windshield (window glass) 17 of the vehicle is present, and travels toward the viewpoint EP.

したがって、車両の運転者等が視点EPの位置から視線18の方向を視た場合には、ウインドシールド17の領域17aの前方の位置で虚像21を視認することができる。すなわち、二次元表示パネル11の画面に表示された可視像の内容と同じ像が、虚像21として虚像結像面22の位置に結像する。   Therefore, when a vehicle driver or the like views the direction of the line of sight 18 from the position of the viewpoint EP, the virtual image 21 can be viewed at a position in front of the area 17a of the windshield 17. That is, the same image as the content of the visible image displayed on the screen of the two-dimensional display panel 11 is formed as a virtual image 21 at the position of the virtual image imaging plane 22.

したがって、車両の運転者は、視点EPの位置から視線18の方向を視た場合に、車両外の風景(道路の路面や自車のボンネットなど)と位置が重なった状態で、HUDユニット10の表示像である虚像21を視認することができる。   Therefore, when the driver of the vehicle sees the direction of the line of sight 18 from the position of the viewpoint EP, the driver of the HUD unit 10 is in a state where the position overlaps with the scenery outside the vehicle (the road surface of the road, the hood of the vehicle) The virtual image 21 which is a display image can be visually recognized.

図1に示した構成において特徴的な事項は、虚像結像面22の向きが、視線18と直交する向きに対して傾斜していることである。また、傾斜した虚像結像面22を形成するために、図1に示した二次元表示パネル11の向きは、虚像結像面22と同じように傾斜して配置されている。更に、出射光13の光軸も、二次元表示パネル11の面に垂直な方向に対して傾斜している。   A characteristic matter in the configuration shown in FIG. 1 is that the direction of the virtual image forming surface 22 is inclined with respect to the direction orthogonal to the line of sight 18. Further, in order to form the inclined virtual image forming surface 22, the orientation of the two-dimensional display panel 11 shown in FIG. Further, the optical axis of the emitted light 13 is also inclined with respect to the direction perpendicular to the surface of the two-dimensional display panel 11.

<運転者の視認状況の具体例>
車両の運転者が視認可能な車両前方の風景及び表示される虚像の具体例を図2に示す。すなわち、車両の運転席に着座した状態の運転者は、例えば図2に示すような風景30を透明なウインドシールド17を介して視認することができる。また、図1のHUDユニット10を搭載した車両の場合には、例えば図1に示すHUD表示領域20の位置に表示される虚像21も同時に視認することができる。
<Specific examples of driver visibility>
A specific example of the scenery in front of the vehicle that can be visually recognized by the driver of the vehicle and the displayed virtual image is shown in FIG. That is, the driver who is seated in the driver's seat of the vehicle can visually recognize the landscape 30 as shown in FIG. 2 through the transparent windshield 17, for example. In the case of a vehicle equipped with the HUD unit 10 of FIG. 1, for example, a virtual image 21 displayed at the position of the HUD display area 20 shown in FIG.

<風景の視認状況>
図2に示すように、運転者が視認する風景30には、路面30a、路面上の車線標示30bなどが含まれており、これらの風景30は道路上の前方にある無限遠点31に向かって収束するような状況として視認される。例えば、運転者が視認する領域の下端から無限遠点31に対応する上下方向の位置Ycまでの範囲の領域A1においては、上に向かうに従って、路面30a及び車線標示30bの幅が小さくなる。つまり、上に向かうに従って、対象物までの距離が遠くなっていることが分かる。また、上下方向の位置Ycから上端までの範囲の領域A2では、下に向かうに従って、対象物までの距離が遠くなっていることが分かる。尚、無限遠点31は、通常の状態では運転者が視点EPから水平方向前方を視た場合の遠方に位置している。
<Scenery visibility>
As shown in FIG. 2, the scenery 30 that the driver visually recognizes includes a road surface 30a, a lane marking 30b on the road surface, etc., and these scenery 30 are directed toward an infinite point 31 ahead on the road. It is visually recognized as a situation that converges. For example, in the area A1 in the range from the lower end of the area visually recognized by the driver to the position Yc in the vertical direction corresponding to the infinity point 31, the width of the road surface 30a and the lane marking 30b decreases toward the top. In other words, it can be seen that the distance to the object increases as it goes upward. Also, it can be seen that in the region A2 in the range from the vertical position Yc to the upper end, the distance to the object becomes farther downward. Note that the infinity point 31 is located far away when the driver views the front in the horizontal direction from the viewpoint EP in a normal state.

<虚像の視認状況>
図2に示したように、虚像21が表示されるHUD表示領域20は、台形のような形状を呈している。つまり、領域上端20aのX方向の幅は、領域下端20bの幅よりも小さくなっている。したがって、HUD表示領域20の形状は、無限遠点31に向かって収束する風景30の距離感と同じような距離感を運転者に与えることになる。
<Visual status of virtual images>
As shown in FIG. 2, the HUD display area 20 in which the virtual image 21 is displayed has a trapezoidal shape. That is, the width of the region upper end 20a in the X direction is smaller than the width of the region lower end 20b. Therefore, the shape of the HUD display area 20 gives the driver a sense of distance similar to the sense of distance of the landscape 30 that converges toward the infinity point 31.

実際には、図2に示すHUD表示領域20は、図1に示した虚像結像面22に相当する。つまり、視点EPからHUD表示領域20の領域上端20aまでの距離は、領域下端20bまでの距離よりも大きい。したがって、視点EPから視て領域上端20aは領域下端20bよりも遠方の位置にあり、傾斜しているHUD表示領域20に結像される虚像21は、現実に遠近感を与えることができる。   Actually, the HUD display area 20 shown in FIG. 2 corresponds to the virtual image imaging plane 22 shown in FIG. That is, the distance from the viewpoint EP to the region upper end 20a of the HUD display region 20 is larger than the distance to the region lower end 20b. Therefore, when viewed from the viewpoint EP, the region upper end 20a is located farther than the region lower end 20b, and the virtual image 21 formed on the inclined HUD display region 20 can actually give a sense of perspective.

しかも、虚像結像面22の傾きにより形成される虚像21上の遠近感と、その近傍の風景30の遠近感とが同じ方向に現れる。つまり、虚像21と風景30は、共に無限遠点31の位置に近づくに従って遠方であることを感じさせる状態になり、視覚上の違和感が生じにくいし、運転者の目の焦点調節も容易になる。   In addition, the perspective on the virtual image 21 formed by the inclination of the virtual image forming surface 22 and the perspective of the scenery 30 in the vicinity thereof appear in the same direction. That is, both the virtual image 21 and the landscape 30 are in a state of being farther away as they approach the position of the infinite point 31, making it difficult for visual discomfort to occur, and facilitating adjustment of the driver's eyes. .

<二次元表示パネル11の構成例(1)>
図1の車両用投影表示装置に利用可能な二次元表示パネル及びその周辺部の構成例(1)を図3に示す。
<Configuration example (2) of two-dimensional display panel 11>
FIG. 3 shows a configuration example (1) of a two-dimensional display panel that can be used in the vehicle projection display apparatus of FIG.

図3に示した構成においては、前述の二次元表示パネル11として、透過型液晶表示パネル11Aを採用している。また、透過型液晶表示パネル11Aの背面側にバックライト12を配置している。   In the configuration shown in FIG. 3, a transmissive liquid crystal display panel 11 </ b> A is employed as the above-described two-dimensional display panel 11. A backlight 12 is disposed on the back side of the transmissive liquid crystal display panel 11A.

図3に示すように、平板形状の透過型液晶表示パネル11Aの面は、縦方向(Y軸)に対して所定角度θだけ傾斜した状態で固定されている。バックライト12は、Z軸方向に向けて照明光12aを照射する。照明光12aとしては例えば白色光を用いる。照明光12aは、透過型液晶表示パネル11Aを透過する際に、表示像11aの内容に従って濃淡や色彩が変調され、出射光13としてZ方向に出射される。   As shown in FIG. 3, the surface of the flat transmissive liquid crystal display panel 11A is fixed in a state inclined by a predetermined angle θ with respect to the vertical direction (Y axis). The backlight 12 irradiates illumination light 12a in the Z-axis direction. For example, white light is used as the illumination light 12a. When the illumination light 12a passes through the transmissive liquid crystal display panel 11A, the shading and color are modulated in accordance with the content of the display image 11a, and the illumination light 12a is emitted in the Z direction as emitted light 13.

透過型液晶表示パネル11Aが傾斜しているので、表示像11a上の互いに異なる位置の点P1、P2、P3は、Z軸方向に互いにずれた位置に存在している。つまり、点P1の座標(y1,z1)、点P2の座標(y2,z2)、点P3の座標(y3,z3)の間には光軸方向(Z方向)の位置の違いがある。   Since the transmissive liquid crystal display panel 11A is inclined, the points P1, P2, and P3 at different positions on the display image 11a are present at positions shifted from each other in the Z-axis direction. That is, there is a difference in position in the optical axis direction (Z direction) among the coordinates (y1, z1) of the point P1, the coordinates (y2, z2) of the point P2, and the coordinates (y3, z3) of the point P3.

したがって、例えば図1の虚像21を表示する場合の光源となる各点P1、P2、P3のZ方向の位置の違いによって、虚像結像面22は透過型液晶表示パネル11Aと同様に傾斜した状態になる。つまり、透過型液晶表示パネル11Aを傾斜した状態で配置すると共に、透過型液晶表示パネル11Aの面と垂直な方向に対し傾斜した方向(Z)に出射光13を出射することにより、虚像結像面22が傾斜した状態になるように、虚像21を表示することができる。   Therefore, for example, the virtual image imaging plane 22 is inclined in the same manner as the transmissive liquid crystal display panel 11A due to the difference in the position in the Z direction of each of the points P1, P2, and P3 which are light sources when displaying the virtual image 21 of FIG. become. That is, the transmissive liquid crystal display panel 11A is disposed in an inclined state, and the emitted light 13 is emitted in a direction (Z) inclined with respect to a direction perpendicular to the surface of the transmissive liquid crystal display panel 11A, thereby forming a virtual image. The virtual image 21 can be displayed so that the surface 22 is inclined.

<二次元表示パネル11の構成例(2)>
図1の車両用投影表示装置に利用可能な二次元表示パネル及びその周辺部の構成例(2)を図4に示す。
<Configuration example (2) of two-dimensional display panel 11>
FIG. 4 shows a configuration example (2) of the two-dimensional display panel and its peripheral part that can be used in the vehicle projection display device of FIG.

図4に示した構成においては、前述の二次元表示パネル11として、自発光型表示パネル11Bを採用している。具体的には、自発光型表示パネル11Bとして有機EL表示パネルを利用できる。図3に示した構成と同様に、平面形状の自発光型表示パネル11Bの面は、縦方向(Y軸)に対して所定角度θだけ傾斜した状態で固定されている。   In the configuration shown in FIG. 4, a self-luminous display panel 11 </ b> B is employed as the above-described two-dimensional display panel 11. Specifically, an organic EL display panel can be used as the self-luminous display panel 11B. Similar to the configuration shown in FIG. 3, the surface of the planar self-luminous display panel 11 </ b> B is fixed in a state inclined by a predetermined angle θ with respect to the vertical direction (Y axis).

また、図4の構成では自発光型表示パネル11Bの前面側に光学フィルタ14を配置してある。光学フィルタ14は、表示像11aからZ軸方向に向かう出射光13を得るために必要な機能を提供する。具体例としては、光学フィルタ14に方向選択性を有する光学部材を用いて、Z方向に向かう光を透過し、Z方向以外の光は遮光する特性を持たせる。これにより、出射光13以外の余分な光が反射鏡15に向かうのを防止できる。   In the configuration of FIG. 4, the optical filter 14 is disposed on the front side of the self-luminous display panel 11B. The optical filter 14 provides a function necessary for obtaining the emitted light 13 traveling in the Z-axis direction from the display image 11a. As a specific example, an optical member having direction selectivity is used for the optical filter 14 so as to transmit light traveling in the Z direction and to shield light other than the Z direction. Thereby, it is possible to prevent extra light other than the emitted light 13 from going to the reflecting mirror 15.

また、自発光型表示パネル11Bにおける表示視野角が比較的狭い場合には、光を屈折する光学材料を光学フィルタ14に用いて、自発光型表示パネル11Bからの光の出射方向が最大になる方向(一般的には面に垂直な方向)が傾斜して、Z方向を向くように光を屈折させる。これにより、出射光13の光量を増やすことができ、虚像21の視認性が改善される。   Further, when the display viewing angle in the self-luminous display panel 11B is relatively narrow, an optical material that refracts light is used for the optical filter 14, and the light emission direction from the self-luminous display panel 11B is maximized. The direction (generally perpendicular to the surface) is inclined to refract the light so that it faces the Z direction. Thereby, the light quantity of the emitted light 13 can be increased, and the visibility of the virtual image 21 is improved.

<上記以外の変形の可能性>
図1に示した車両用投影表示装置においては、二次元表示パネル11の位置及び傾斜角度が固定されている場合を想定しているが、調整機構を設けて、位置及び傾斜角度を適宜手動で修正できるように構成しても良い。これにより、視点EPの位置の変化に合わせて虚像21の表示位置を調整したり、ユーザ(運転者)の好みに合わせて虚像21の遠近感(奥行き)を調整することが可能になる。
<Possibility of deformation other than the above>
In the projection display apparatus for a vehicle shown in FIG. 1, it is assumed that the position and the inclination angle of the two-dimensional display panel 11 are fixed. However, an adjustment mechanism is provided so that the position and the inclination angle are manually adjusted appropriately. You may comprise so that it can correct. Thereby, the display position of the virtual image 21 can be adjusted according to the change in the position of the viewpoint EP, or the perspective (depth) of the virtual image 21 can be adjusted according to the preference of the user (driver).

二次元表示パネル11については、透過型、自発光型の他に反射型の表示パネルを利用することも可能である。   As for the two-dimensional display panel 11, a reflective display panel can be used in addition to the transmissive type and the self-luminous type.

図2に示した例では、HUD表示領域20と風景30との位置が重なるように配置してあるが、ウインドシールド17と隣接する箇所、例えばダッシュボード上などにコンバイナ(反射板)を配置し、コンバイナの領域に虚像21が映るようにレイアウトを変更しても良い。   In the example shown in FIG. 2, the HUD display area 20 and the landscape 30 are arranged so that they overlap each other. However, a combiner (reflecting plate) is arranged at a location adjacent to the windshield 17, for example, on the dashboard. The layout may be changed so that the virtual image 21 appears in the combiner area.

図2に示した例では、HUD表示領域20が無限遠点31と対応する位置Ycよりも下方に位置しているので、領域上端20aが領域下端20bよりも遠方に配置されるように虚像結像面22の傾斜方向を定めてある。したがって、HUD表示領域20が位置Ycよりも上方に配置される場合には、反対に領域下端20bが領域上端20aよりも遠方に配置されるように虚像結像面22の傾斜を定めることが想定される。   In the example shown in FIG. 2, since the HUD display area 20 is located below the position Yc corresponding to the infinity point 31, the virtual image formation is performed so that the area upper end 20a is arranged farther than the area lower end 20b. The inclination direction of the image plane 22 is determined. Therefore, when the HUD display area 20 is disposed above the position Yc, it is assumed that the inclination of the virtual image imaging plane 22 is determined so that the lower end 20b of the area is disposed farther than the upper end 20a of the area. Is done.

ここで、上述した本発明に係る車両用投影表示装置の実施形態の特徴をそれぞれ以下(1)〜(5)に簡潔に纏めて列記する。
(1) 所定の表示領域に平面状に形成される任意の表示像を含む光を、投影部(HUDユニット10)から出射して車両のウインドシールド(17)、若しくはその近傍に導き、前記ウインドシールド若しくはその近傍の表面で反射した前記光の表示像が所定のアイポイント(視点EP)で虚像(21)として視認できるように投影する車両用投影表示装置であって、
前記虚像の結像面(虚像結像面22)が、前記アイポイントと前記虚像とを結ぶ視線(18)の方向と直交する面に対して傾斜した状態で配置されている、
ことを特徴とする車両用投影表示装置。
(2) 上記(1)に記載の車両用投影表示装置であって、
前記表示像を表示する表示パネル(二次元表示パネル11)が傾斜した状態で配置され、前記表示パネルの面に垂直な方向に対して方向が傾斜した傾斜軸(Z)の方向に向かう光を利用して前記投影部から出射する光を生成する、
ことを特徴とする車両用投影表示装置。
(3) 上記(2)に記載の車両用投影表示装置であって、
前記表示パネルは、透過型の表示デバイス(透過型液晶表示パネル11A)であり、
更に、前記表示パネルの背面側に配置された照明用のバックライト(12)を備える、
ことを特徴とする車両用投影表示装置。
(4) 上記(2)又は(3)に記載の車両用投影表示装置であって、
前記表示パネルの前面側に配置された光学フィルタ(14)を更に備え、
前記光学フィルタは、前記表示パネルの面に垂直な方向に対して方向が傾斜した傾斜軸(Z)の方向に向かう光を選択的に透過する、
ことを特徴とする車両用投影表示装置。
(5) 上記(1)乃至(4)のいずれか1項に記載の車両用投影表示装置であって、
前記虚像が、前記アイポイント(EP)から視た水平方向よりも下方の位置(A1)に配置され、
少なくとも、前記アイポイントから前記虚像の下端(領域下端20b)までの距離に比べて前記虚像の上端(領域上端20a)までの距離が大きくなる方向に前記虚像の面が傾斜している、
ことを特徴とする車両用投影表示装置。
Here, the features of the above-described embodiment of the vehicle projection display device according to the present invention will be briefly summarized in the following (1) to (5).
(1) Light including an arbitrary display image formed in a planar shape in a predetermined display area is emitted from the projection unit (HUD unit 10) and guided to the windshield (17) of the vehicle or the vicinity thereof, and the window A projection display device for a vehicle that projects a display image of the light reflected by a shield or a surface in the vicinity thereof so as to be visible as a virtual image (21) at a predetermined eye point (viewpoint EP),
The virtual image imaging plane (virtual image imaging plane 22) is arranged in a state inclined with respect to a plane orthogonal to the direction of the line of sight (18) connecting the eye point and the virtual image.
A projection display apparatus for a vehicle characterized by the above.
(2) The vehicle projection display device according to (1) above,
The display panel (two-dimensional display panel 11) that displays the display image is disposed in an inclined state, and the light directed in the direction of the tilt axis (Z) whose direction is inclined with respect to the direction perpendicular to the surface of the display panel. Use to generate light emitted from the projection unit,
A projection display apparatus for a vehicle characterized by the above.
(3) The vehicle projection display device according to (2) above,
The display panel is a transmissive display device (transmissive liquid crystal display panel 11A),
Furthermore, the backlight (12) for illumination arrange | positioned at the back side of the said display panel is provided,
A projection display apparatus for a vehicle characterized by the above.
(4) The vehicle projection display device according to (2) or (3) above,
An optical filter (14) disposed on the front side of the display panel;
The optical filter selectively transmits light directed in a direction of an inclination axis (Z) whose direction is inclined with respect to a direction perpendicular to a surface of the display panel;
A projection display apparatus for a vehicle characterized by the above.
(5) The vehicle projection display device according to any one of (1) to (4),
The virtual image is disposed at a position (A1) below the horizontal direction viewed from the eye point (EP),
At least the surface of the virtual image is inclined in a direction in which the distance from the eye point to the upper end (region upper end 20a) of the virtual image is larger than the distance from the lower end (region lower end 20b) of the virtual image.
A projection display apparatus for a vehicle characterized by the above.

10 HUDユニット
11 二次元表示パネル
11a 表示像
11A 透過型液晶表示パネル
11B 自発光型表示パネル
12 バックライト
12a 照明光
13,16 出射光
14 光学フィルタ
15 反射鏡
17 ウインドシールド
18 視線
20 HUD表示領域
20a 領域上端
20b 領域下端
21 虚像
22 虚像結像面
30 風景
30a 路面
30b 路面上の車線標示
31 無限遠点
A1,A2 領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 HUD unit 11 Two-dimensional display panel 11a Display image 11A Transmission-type liquid crystal display panel 11B Self-light-emitting display panel 12 Backlight 12a Illumination light 13,16 Output light 14 Optical filter 15 Reflector 17 Windshield 18 Line of sight 20 HUD display area 20a Upper end of region 20b Lower end of region 21 Virtual image 22 Virtual image forming plane 30 Landscape 30a Road surface 30b Lane marking on road surface 31 Infinite point A1, A2 region

Claims (3)

所定の表示領域に平面状に形成される任意の表示像を含む光を、投影部から出射して車両のウインドシールド、若しくはその近傍に導き、前記ウインドシールド若しくはその近傍の表面で反射した前記光の表示像が所定のアイポイントで虚像として視認できるように投影する車両用投影表示装置であって、
前記虚像の結像面が、前記アイポイントと前記虚像とを結ぶ視線の方向と直交する面に対して傾斜した状態で配置され
前記表示像を表示する表示パネルが傾斜した状態で配置され、前記表示パネルの面に垂直な方向に対して方向が傾斜した傾斜軸の方向に向かう光を利用して前記投影部から出射する光を生成し、
前記表示パネルは、自発光型の表示デバイスであり、
前記表示パネルの前面側に配置された光学フィルタを更に備え、
前記光学フィルタは、前記表示パネルの面に垂直な方向に対して方向が傾斜した前記傾斜軸の方向に向かう光を透過し、前記傾斜軸の方向以外の方向に向かう光は遮光する特性を有する、
ことを特徴とする車両用投影表示装置。
The light including an arbitrary display image formed in a planar shape in a predetermined display area is emitted from the projection unit, guided to the windshield of the vehicle or the vicinity thereof, and reflected by the surface of the windshield or the vicinity thereof A projection display device for a vehicle that projects the display image so that it can be visually recognized as a virtual image at a predetermined eye point,
The imaging plane of the virtual image is arranged in a state inclined with respect to a plane perpendicular to the direction of the line of sight connecting the eye point and the virtual image ,
Light emitted from the projection unit using light that is disposed in a state where the display panel that displays the display image is inclined and that is directed toward the direction of an inclination axis that is inclined with respect to a direction perpendicular to the surface of the display panel. Produces
The display panel is a self-luminous display device,
An optical filter disposed on the front side of the display panel;
The optical filter has a characteristic of transmitting light traveling in the direction of the tilt axis whose direction is inclined with respect to a direction perpendicular to the surface of the display panel, and blocking light traveling in a direction other than the direction of the tilt axis. ,
A projection display apparatus for a vehicle characterized by the above.
請求項1に記載の車両用投影表示装置であって、  The vehicle projection display device according to claim 1,
前記自発光型の表示デバイスは、有機EL表示パネルである、  The self-luminous display device is an organic EL display panel.
ことを特徴とする車両用投影表示装置。  A projection display apparatus for a vehicle characterized by the above.
請求項1又は2に記載の車両用投影表示装置であって、
前記虚像が、前記アイポイントから視た水平方向よりも下方の位置に配置され、
少なくとも、前記アイポイントから前記虚像の下端までの距離に比べて前記虚像の上端までの距離が大きくなる方向に前記虚像の面が傾斜している、
ことを特徴とする車両用投影表示装置。
The vehicle projection display device according to claim 1 or 2 ,
The virtual image is arranged at a position below the horizontal direction viewed from the eye point,
At least the surface of the virtual image is inclined in a direction in which the distance from the eye point to the upper end of the virtual image is larger than the distance from the lower end of the virtual image.
A projection display apparatus for a vehicle characterized by the above.
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