JP6204793B2 - Head-up display device - Google Patents
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Description
本発明は、乗員が視認する各種映像を生成するヘッドアップディスプレイ装置に関する。 The present invention relates to a head-up display device that generates various images visually recognized by an occupant.
従来より、車両等の移動体の乗員に対して経路案内や障害物の警告等の運転情報を提供する情報提供手段として、様々な手段が用いられている。例えば、移動体に設置された液晶ディスプレイによる表示や、スピーカから出力する音声等である。そして、近年、このような情報提供手段の一つとして、ヘッドアップディスプレイ装置(以下、HUDという)がある。 Conventionally, various means have been used as information providing means for providing driving information such as route guidance and obstacle warnings to passengers of moving bodies such as vehicles. For example, display on a liquid crystal display installed on a moving body, sound output from a speaker, and the like. In recent years, as one of such information providing means, there is a head-up display device (hereinafter referred to as HUD).
ここで、例えば移動体として特に車両に対して設置されたHUDは、特開2009−150947に記載されているように、車両の乗員から見て車両のウィンドウ(例えばフロントウインドウ)の前方に、前方視野の前景に重畳して、運転情報(例えば、速度表示、経路案内表示等)を虚像として生成することが可能である。その結果、乗員は運転情報を視認する際に視線移動を極力少なくすることが可能であり、運転時の負担をより少なくすることが可能となる。 Here, for example, as described in JP 2009-150947 A, a HUD installed on a vehicle as a moving body is located in front of a vehicle window (for example, a front window) as viewed from the vehicle occupant. Driving information (for example, speed display, route guidance display, etc.) can be generated as a virtual image superimposed on the foreground of the field of view. As a result, the occupant can reduce the line-of-sight movement as much as possible when visually confirming the driving information, and can further reduce the burden during driving.
ここで、車両の乗員の運転時の負担をより少なくする為には、虚像を生成する位置(より具体的には乗員から虚像までの距離)を適切に設定することが重要である。例えば、障害物に対する警告の虚像を生成する為には、その障害物が実際に存在する位置に虚像を生成することが望ましい。また、道路の右左折を案内する虚像を生成する場合には、右左折する地点に虚像を生成することが望ましい。 Here, in order to reduce the burden on the vehicle occupant during driving, it is important to appropriately set the position (more specifically, the distance from the occupant to the virtual image) where the virtual image is generated. For example, in order to generate a virtual image of a warning for an obstacle, it is desirable to generate a virtual image at a position where the obstacle actually exists. In addition, when generating a virtual image that guides a right or left turn of a road, it is desirable to generate a virtual image at a point where the right or left turns.
そして、上記特許文献1の技術では、プロジェクタからの映像を投射する対象となるスクリーンの位置を光路に沿って前後に移動可能に構成し、虚像を生成する位置を調整することが開示されている。更に、スクリーンを左右方向に複数のスクリーンに分割し、各スクリーンを異なる位置に移動可能に構成することによって、異なる距離に同時に複数の虚像を生成することについても開示されている。 The technique of Patent Document 1 discloses that the position of a screen that is a target for projecting an image from a projector is configured to be movable back and forth along an optical path, and the position for generating a virtual image is adjusted. . Furthermore, it is also disclosed that a plurality of virtual images are generated at different distances simultaneously by dividing the screen into a plurality of screens in the left-right direction and configured to move each screen to a different position.
しかしながら、上記特許文献1の技術では、ユーザから虚像までの距離を任意に変更することは可能であるが、スクリーンに対して映像が投射される範囲が固定されているので、地表面と虚像との位置関係を変更することはできなかった。従って、ユーザの視線方向前方において虚像が利用できる範囲が限定される状況においては、スクリーンに投射された映像の内、虚像として利用できる映像の範囲が狭くなる問題があった。例えば図18に示すようにユーザが乗車する車両101の進行方向前方に上り勾配がある場合においてスクリーン全体に映像を投射すると、生成される虚像102は下半分が地面内に埋め込まれることとなる。従って、スクリーンに投射した映像の内、ユーザに対する案内として利用できる範囲は、虚像102の上半分を生成する範囲に限定され、それ以外の範囲は虚像を生成できるにもかかわらず案内として利用することができない。
However, in the technique of Patent Document 1, it is possible to arbitrarily change the distance from the user to the virtual image, but since the range in which the image is projected on the screen is fixed, the ground surface and the virtual image The positional relationship of could not be changed. Therefore, in a situation where the range in which the virtual image can be used in front of the user's line of sight is limited, there is a problem that the range of the video that can be used as a virtual image is narrowed among the images projected on the screen. For example, as shown in FIG. 18, when an image is projected on the entire screen when there is an ascending slope in front of the traveling direction of the
本発明は前記従来における問題点を解消するためになされたものであり、複数のスクリーンを用いることによって多様な形態による虚像を生成することを可能にする一方で、ユーザの視線方向前方において虚像が利用できる範囲が限定される状況においても、利用できる虚像の範囲が狭くなることを防止した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。 The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and by using a plurality of screens, it is possible to generate virtual images in various forms, while a virtual image is generated in front of the user's line of sight. It is an object of the present invention to provide a head-up display device that prevents a range of usable virtual images from becoming narrow even in a situation where the range of usable images is limited.
前記目的を達成するため本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置(1)は、スクリーン(20、21)と、映像をスクリーンに投射するプロジェクタ(4)と、スクリーンに投射された映像から映像の虚像を生成する虚像生成手段(11、12)と、を有し、ユーザに視認可能な虚像を生成するヘッドアップディスプレイ装置である。また、スクリーンは第1スクリーン(20)と第2スクリーン(21)を含む複数のスクリーンからなり、更に以下の手段を備える。具体的には、前記虚像を視認するユーザの視認方向の道路形状を取得する道路形状取得手段と、前記第1スクリーンと前記第2スクリーンの内、少なくとも一方を前記プロジェクタの光路に沿って移動させる前後方向移動手段(24)と、前記第1スクリーンと前記第2スクリーンと前記前後方向移動手段とを、前記光路に対して交差する方向に沿って一体に移動させる交差方向移動手段(25)と、を有し、前記プロジェクタは、前記第1スクリーンと前記第2スクリーンに跨って前記映像を投射し、前記道路形状取得手段により取得された道路形状に基づいて、前記ユーザの視認方向に上り勾配があると判定された場合に、前記交差方向移動手段により前記第1スクリーン及び前記第2スクリーンを前記光路に対して交差する方向に沿って一体に移動させることによって、前記第1スクリーンへ前記映像を投射する第1投射範囲に対する前記第2スクリーンへ前記映像を投射する第2投射範囲の比率を小さくする。 In order to achieve the above object, a head-up display device (1) according to the present invention includes a screen (20, 21), a projector (4) that projects an image on the screen, and a virtual image of the image from the image projected on the screen. And a virtual image generating means (11, 12) for generating a head-up display device that generates a virtual image visible to a user. The screen includes a plurality of screens including a first screen (20) and a second screen (21), and further includes the following means. Specifically, road shape acquisition means for acquiring a road shape in the viewing direction of the user who visually recognizes the virtual image , and at least one of the first screen and the second screen is moved along the optical path of the projector. A front-rear direction moving means (24), a cross-direction moving means (25) for integrally moving the first screen, the second screen, and the front-rear direction moving means along a direction intersecting the optical path; , have a, the projector, the first across the screen and the second screen to projecting the image, based on the road shape obtained by the road shape acquiring unit, upslope in the viewing direction of the user When it is determined that the first screen and the second screen intersect the optical path by the intersecting direction moving means, By moving together to reduce the ratio of the second projection range that projects the image to the second screen to the first projection range that projects the image to the first screen.
前記構成を有する本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置によれば、複数のスクリーンを用いることによって多様な形態による虚像を生成することを可能にする一方で、ユーザの視線方向前方において虚像が利用できる範囲が限定される状況においても、利用できる虚像の範囲が狭くなることを防止することが可能となる。従って、スクリーンへ映像を投射する範囲において実質的に虚像を生成する領域として使用できない領域が生じることを可能な限り抑え、スクリーンをより効果的に使用して虚像を生成することが可能となる。
また、第1スクリーン及び第2スクリーンを光路に対して交差する方向へ移動させることによって、第1スクリーンに投射された映像に基づいて生成される虚像の形状や位置、及び第2スクリーンに投射された映像に基づいて生成される虚像の形状や位置を容易に変更することが可能となる。また、各スクリーンに投射された映像に基づいて虚像を生成することが可能なスペースの合計を減少させることが無い。
また、ユーザの視認方向に上り勾配がある場合であっても、虚像が生成される位置を変更することによって生成された虚像の一部が地面内に埋め込まれることを防止できる。
According to the head-up display device according to the present invention having the above-described configuration, it is possible to generate a virtual image in various forms by using a plurality of screens, while a range in which the virtual image can be used in front of the user's line of sight It is possible to prevent the range of the virtual image that can be used from becoming narrow even in a situation where is limited. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of an area that cannot be substantially used as an area for generating a virtual image in a range in which an image is projected onto the screen as much as possible, and to generate a virtual image using the screen more effectively.
Further, by moving the first screen and the second screen in a direction intersecting the optical path, the shape and position of the virtual image generated based on the image projected on the first screen and the second screen are projected. It is possible to easily change the shape and position of the virtual image generated based on the captured video. Further, the total space in which a virtual image can be generated based on the video projected on each screen is not reduced.
Moreover, even when there is an upward gradient in the user's viewing direction, it is possible to prevent a part of the virtual image generated by changing the position where the virtual image is generated from being embedded in the ground.
以下、本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置について具体化した一実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment embodying a head-up display device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
先ず、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置(以下、HUDという)1の構成について図1を用いて説明する。図1は本実施形態に係るHUD1の車両2への設置態様を示した図である。
First, the configuration of a head-up display device (hereinafter referred to as HUD) 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram showing an installation mode of the HUD 1 according to the present embodiment on the
図1に示すようにHUD1は、車両2のダッシュボード3内部に設置されており、内部にプロジェクタ4やプロジェクタ4からの映像が投射されるスクリーン5を有する。そして、スクリーン5に投射された映像を、後述のようにHUD1が備えるミラーやフレネルレンズを介し、更に運転席の前方のフロントウィンドウ6に反射させて車両2の乗員7に視認させるように構成されている。尚、スクリーン5に投射される映像としては、車両2に関する情報や乗員7の運転の支援の為に用いられる各種情報がある。例えば障害物(他車両や歩行者)に対する警告、ナビゲーション装置で設定された案内経路や案内経路に基づく案内情報(右左折方向を示す矢印等)、現在車速、案内標識、地図画像、交通情報、ニュース、天気予報、時刻、接続されたスマートフォンの画面、テレビ番組等がある。
As shown in FIG. 1, the HUD 1 is installed inside the dashboard 3 of the
また、本実施形態のHUD1では、フロントウィンドウ6を反射して乗員7がスクリーン5に投射された映像を視認した場合に、乗員7にはフロントウィンドウ6の位置ではなく、フロントウィンドウ6の先の遠方の位置にスクリーン5に投射された映像が虚像8として視認されるように構成される。尚、乗員7が視認できる虚像8はスクリーン5に投射された映像であるが、ミラーを介するので上下方向は反転する。また、フレネルレンズを介することによってサイズも変更する。
Further, in the HUD 1 of the present embodiment, when the
ここで、虚像8を生成する位置、より具体的には乗員7から虚像8までの距離(以下、生成距離という)Lについては、HUD1が備えるミラーやフレネルレンズの形状や位置、光路に対するスクリーン5の位置等によって適宜設定することが可能である。特に、本実施形態では後述のようにスクリーン5の位置を光路に沿って前後方向に移動可能に構成する。その結果、生成距離Lを適宜変更することが可能となる。例えば生成距離Lを2.5m〜20mの間で変更することが可能である。
Here, regarding the position where the
次に、図2を用いてHUD1のより具体的な構成について説明する。図2は、本実施形態に係るHUD1の内部構成を示した図である。 Next, a more specific configuration of the HUD 1 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram showing an internal configuration of the HUD 1 according to the present embodiment.
図2に示すようにHUD1は、プロジェクタ4と、スクリーン5と、反射ミラー10と、ミラー11と、フレネルレンズ12と、制御回路部13と、CANインターフェース14とから基本的に構成されている。
As shown in FIG. 2, the HUD 1 basically includes a projector 4, a
ここで、プロジェクタ4は光源としてLED光源を用いた映像投射装置であり、例えばDLPプロジェクタとする。尚、プロジェクタ4としては液晶プロジェクタやLCOSプロジェクタを用いても良い。また、プロジェクタ4は映像を投射する為の投射レンズ15を備えているが、本実施形態では投射レンズ15は第1投射レンズ16と第2投射レンズ17の2つの投射レンズから構成され、それぞれ異なる映像を投射可能に構成する。ここで、図3はプロジェクタ4が備える第1投射レンズ16及び第2投射レンズ17を示した図である。
Here, the projector 4 is a video projection device using an LED light source as a light source, and is a DLP projector, for example. As the projector 4, a liquid crystal projector or an LCOS projector may be used. The projector 4 includes a
図3に示すように第1投射レンズ16及び第2投射レンズ17は、一の円形状のレンズを上下方向に分割した分割形状を有する。更に、下方にある第2投射レンズ17は、光路に沿って前後方向に移動可能に構成されている。一方、第1投射レンズ16の位置は固定とする。具体的には、第2投射レンズ17の背面側にあるレンズ駆動モータ18を駆動させることによって、図4に示すように第2投射レンズ17を光路に沿って前後方向に移動させることが可能となる。特に、本実施形態では、後述のようにスクリーン5を光路に沿って前後方向に移動させる場合において、第2投射レンズ17から投射される映像の焦点を移動後のスクリーン5の位置に一致させる為に、第2投射レンズ17も追従して移動させる構成とする。
As shown in FIG. 3, the
また、レンズ駆動モータ18はステッピングモータからなる。そして、HUD1は、制御回路部13から送信されるパルス信号に基づいてレンズ駆動モータ18を制御し、第2投射レンズ17の位置を設定位置に対して適切に位置決めすることが可能となる。
The lens drive
また、スクリーン5は、プロジェクタ4から投射された映像が投射される被投射媒体であり、例えばフレネルスクリーンや拡散型スクリーン等が用いられる。また、本実施形態ではスクリーン5は、第1スクリーン20と第2スクリーン21の2枚のスクリーンから構成される。ここで、図5は第1スクリーン20と第2スクリーン21をそれぞれ示した図である。
The
図5に示すように第1スクリーン20は、上方に映像が投射される被投射エリア22を有しており、通常時においては図6に示すようにプロジェクタ4の第1投射レンズ16から投射された映像が表示される。一方、第2スクリーン21は、下方に映像が投射される被投射エリア23を有しており、通常時においては図6に示すようにプロジェクタ4の第2投射レンズ17から投射された映像が表示される。即ち、第1スクリーン20と第2スクリーン21にはプロジェクタ4から映像が跨って投射される。また、後述のように本実施形態では第1スクリーン20と第2スクリーン21は一体に光路に対して交差する方向に移動可能に構成されており、その結果、第1投射レンズ16から投射された映像の一部が第2スクリーン21に投射されたり、第2投射レンズ17から投射された映像の一部が第1スクリーン20に投射される場合もある(図10参照)。
As shown in FIG. 5, the
また、第1スクリーン20と第2スクリーン21は、図2及び図6に示すように被投射エリア22、23が重ならないように、光路に沿って前後方向に所定間隔で並べて配置される。従って、本実施形態では虚像8は、第1スクリーン20に投射された映像の虚像(以下、第1虚像8Aという)と、第2スクリーン21に投射された映像の虚像(以下、第2虚像8Bという)から構成されることとなる。
Further, as shown in FIGS. 2 and 6, the
また、第2スクリーン21は、光路に沿って前後方向に移動可能に構成されている。一方、第1スクリーン20の位置は前後方向に対して固定とする。具体的には、第2スクリーン21の背面側にあるスクリーン前後駆動モータ24を駆動させることによって、図7に示すように第1スクリーン20と第2スクリーン21との間の距離を変更し、第2スクリーン21を光路に沿って前後方向に移動させることが可能となる。その結果、第2スクリーン21に投射された映像の虚像である第2虚像8Bが生成される位置(具体的には乗員7から第2虚像8Bまでの距離である生成距離L2)を変更することが可能である。尚、生成距離L2は、ミラー11から第2スクリーン21までの距離に依存する。即ち、生成距離L2は、ミラー11から第2スクリーン21までの距離に応じて長短を変更される。例えば、ミラー11から第2スクリーン21までの距離が長くなると生成距離L2が長くなり、ミラー11から第2スクリーン21までの距離が短くなると生成距離L2が短くなる。
The
例えば、第2スクリーン21をプロジェクタ4側(ミラー11までの距離が長くなる側)に移動させると、生成距離L2が長くなる(即ち、乗員7からはより遠くに第2虚像8Bが視認されるようになる)。一方、第2スクリーン21をプロジェクタ4と反対側(ミラー11までの距離が短くなる側)に移動させると、生成距離L2が短くなる(即ち、乗員7からはより近くに第2虚像8Bが視認されるようになる)。尚、第1スクリーン20の位置は前後方向に対して固定であるので、第1スクリーン20に投射された映像の虚像である第1虚像8Aが生成される位置(具体的には乗員7から第1虚像8Aまでの距離である生成距離L1)は固定である。従って、生成距離L2を変更することによって、第1虚像8Aから第2虚像8Bまでの距離(|L2−L1|)が変更されることとなる。
For example, when the
従って、仮に第1スクリーン20と第2スクリーン21が光路に沿ってミラー11から同距離にある場合には、車両2の前方の同位置に第1虚像8Aと第2虚像8Bが生成されることとなるが、第1スクリーン20と第2スクリーン21がミラー11から光路に沿って異なる距離にある場合には、図8に示すように第1虚像8Aと第2虚像8Bとがそれぞれ異なる位置に生成されることとなる。また、図5及び図6に示すように、第1スクリーン20の被投射エリア22は、第2スクリーン21の被投射エリア23よりも上方に位置するように各スクリーンは配置されるが、ミラー11によって映像が上下反転されるので、光路に対して交差する方向を基準にして、第2虚像8Bが第1虚像8Aの上方に生成されることとなる。
Therefore, if the
また、本実施形態では第1スクリーン20及び第2スクリーン21を、光路に交差する方向に一体に移動可能に構成されている。具体的には、第1スクリーン20の側面にあるスクリーン上下駆動モータ25を駆動させることによって、図9に示すように第1スクリーン20と第2スクリーン21とスクリーン前後駆動モータ24とを一体に光路に交差する方向(より具体的には第1スクリーン20と第2スクリーン21の並び方向である鉛直方向)に移動させることが可能となる。その結果、図10に示すように、第1スクリーン20に対してプロジェクタ4からの映像が投射される範囲(以下、第1投射範囲という)と、第2スクリーン21に対してプロジェクタ4からの映像が投射される範囲(以下、第2投射範囲という)との比率が変更される。それに伴って、第1虚像8Aと第2虚像8Bのサイズや生成位置についても変更されることとなる。尚、詳細については後述する。
In the present embodiment, the
そして、HUD1は、基本的に第1スクリーン20と第2スクリーン21とで異なる種類の映像(例えば、第1スクリーン20には車両の現在車速の映像、第2スクリーン21には案内情報や警告情報の映像)を投射する。従って、図10の上図のように投射レンズとスクリーンが1対1の関係にある場合には、投射レンズ毎に投射する映像の種類を変更する。一方で、図10の下図のように一の投射レンズが複数のスクリーンに対して投射する場合には、一の投射レンズから投射対象となるスクリーン毎に異なる種類の映像を投射する。
The HUD 1 basically has different types of images on the
また、スクリーン前後駆動モータ24及びスクリーン上下駆動モータ25はそれぞれステッピングモータからなる。そして、HUD1は、制御回路部13から送信されるパルス信号に基づいてスクリーン前後駆動モータ24を制御し、第2スクリーン21の前後位置を設定位置に対して適切に位置決めすることが可能となる。また、HUD1は、制御回路部13から送信されるパルス信号に基づいてスクリーン上下駆動モータ25を制御し、第1スクリーン20及び第2スクリーン21の上下位置を設定位置に対して適切に位置決めすることが可能となる。
Each of the screen front /
一方、反射ミラー10は、図2に示すようにプロジェクタ4から投射された映像を反射して光路を変更し、スクリーン5へと投射する反射板である。
On the other hand, the reflecting
また、ミラー11は、図2に示すようにスクリーン5からの映像光を反射させて、フロントウィンドウ6を介して、乗員7の前方に虚像8(図1参照)を投影する投影手段である。ミラー11としては、球面凹面鏡や、非球面凹面鏡、若しくは投影映像の歪みを補正するための自由曲面鏡が用いられる。
Further, the
また、フレネルレンズ12は、図2に示すようにスクリーン5に投射された映像を拡大して虚像8を生成する為の拡大鏡である。そして、本実施形態に係るHUD1では、スクリーン5に投射された映像を、ミラー11やフレネルレンズ12を介し、更にフロントウィンドウ6に反射させて乗員7に視認させることによって、フロントウィンドウ6の先の遠方の位置にスクリーン5に投射された映像が拡大され、虚像8として乗員に視認される(図1参照)。
The
また、制御回路部13は、HUD1の全体の制御を行う電子制御ユニットである。ここで、図11は本実施形態に係るHUD1の構成を示したブロック図である。
The
図11に示すように制御回路部13は、演算装置及び制御装置としてのCPU31、並びにCPU31が各種の演算処理を行うにあたってワーキングメモリとして使用されるRAM32、制御用のプログラムのほか、後述の虚像生成処理プログラム(図12参照)等が記録されたROM33、ROM33から読み出したプログラムや後述の位置設定テーブルを記憶するフラッシュメモリ34等の内部記憶装置を備えている。また、制御回路部13は、プロジェクタ4、レンズ駆動モータ18、スクリーン前後駆動モータ24、スクリーン上下駆動モータ25とそれぞれ接続され、プロジェクタ4や各種モータの駆動制御を行う。
As shown in FIG. 11, the
また、CAN(コントローラエリアネットワーク)インターフェース14は、車両内に設置された各種車載器や車両機器の制御装置間で多重通信を行う車載ネットワーク規格であるCANに対して、データの入出力を行うインターフェースである。そして、HUD1は、CANを介して、各種車載器や車両機器の制御装置(例えば、ナビゲーション装置48、AV装置49等)と相互通信可能に接続される。それによって、HUD1は、ナビゲーション装置48やAV装置49等の出力画面を投影可能に構成する。
The CAN (controller area network)
続いて、前記構成を有するHUD1においてCPU31が実行する虚像生成処理プログラムについて図12に基づき説明する。図12は本実施形態に係る虚像生成処理プログラムのフローチャートである。ここで、虚像生成処理プログラムは車両のACCがONされた後に実行され、車両の乗員であるユーザに視認可能な虚像を生成するとともに、車両の進行方向前方の道路形状に基づいてスクリーンの移動を行うプログラムである。尚、以下の図12にフローチャートで示されるプログラムは、HUD1が備えているRAM32やROM33に記憶されており、CPU31により実行される。
Next, a virtual image generation processing program executed by the
先ず、虚像生成処理プログラムではステップ(以下、Sと略記する)1において、CPU31は、プロジェクタ4へと信号を送信し、プロジェクタ4による第1スクリーン20及び第2スクリーン21への映像の投射を開始する。ここで、プロジェクタ4により投射される映像としては、車両2に関する情報や乗員7の運転の支援の為に用いられる各種情報がある。例えば障害物(他車両や歩行者)に対する警告、ナビゲーション装置で設定された案内経路や案内経路に基づく案内情報(右左折方向を示す矢印等)、現在車速、案内標識、地図画像、交通情報、ニュース、天気予報、時刻、接続されたスマートフォンの画面、テレビ番組等がある。
First, in step (hereinafter abbreviated as “S”) 1 in the virtual image generation processing program, the
特に本実施形態では、第1スクリーン20に投射する映像は、車両の現在車速の映像とする。また、第2スクリーン21に投射する映像は、ナビゲーション装置で設定された案内経路に基づく案内情報の映像とする。尚、本実施形態では、図2に示すように第1スクリーン20の下方に第2スクリーン21が配置される。従って、ミラー11によって反射された結果、第2スクリーン21に投射された映像の虚像である第2虚像8Bは、第1スクリーン20に投射された映像の虚像である第1虚像8Aの上方に生成されることとなる。
In particular, in this embodiment, the image projected on the
従って、図13に示すように、フロントウィンドウ6の下縁付近で且つフロントウィンドウ6の前方に、第1虚像8Aとして現在車速を示す数値が生成され、乗員から視認可能となる。また、フロントウィンドウ6の中央付近で且つフロントウィンドウ6の前方に、第2虚像8Bとして案内矢印が生成され、乗員から視認可能となる。ここで、第1スクリーン20は位置が固定であることから第1虚像8Aが生成される位置(具体的には乗員7から第1虚像8Aまでの距離である生成距離L1)も固定であり、乗員7から2.5m前方の位置とする。尚、生成距離L1は、2.5m以外としても良い。但し、生成距離L1を長くし過ぎると、第1虚像8Aが路面に埋め込まれることとなるので、2m〜4m程度であることが好ましい。
Therefore, as shown in FIG. 13, a numerical value indicating the current vehicle speed is generated as the first
尚、図13に示す例では第1虚像8Aとして現在車速の映像を表示させる構成としているが、それ以外の情報、例えば案内標識、地図画像、交通情報、ニュース、天気予報、時刻、接続されたスマートフォンの画面、テレビ番組等の車両からの距離を変位させる必要が無い情報の映像についても表示させる構成としても良い。そして、生成距離L1を適切な距離(例えば2.5m)に固定することによって、路面に埋め込まれるような不自然な虚像が生成されることを防止できる。更に、車両の乗員は第1虚像8Aを視認する際に視線移動を極力少なくすることが可能であり、運転時の負担をより少なくすることが可能となる。
In the example shown in FIG. 13, the current vehicle speed image is displayed as the first
一方、第2虚像8Bが生成される位置は、車両から生成距離L2前方の位置となるが、生成距離L2はHUD1の規格によって決定された範囲内で任意に設定及び変更することが可能である。特に、本実施形態では2.5mm〜20mmの範囲内で設定、変更可能とする。また、生成距離L2は第2スクリーン21に投射する映像(即ち第2虚像8B)の内容に基づいて適宜設定することが望ましい。
On the other hand, the position where the second
例えば、図13に示すように第2虚像8Bとして右左折を示す案内矢印を表示する場合には、乗員7から右左折対象となる交差点60までの距離をナビゲーション装置から取得した車両位置や地図情報に基づいて算出し、算出した距離を生成距離L2に設定する。本実施形態に係るHUD1は、前記したように第2スクリーン21を光路に沿って前後方向に移動させることによって生成距離L2を変更することが可能である(図8参照)。従って、CPU31は乗員7から生成距離L2だけ離れた位置に第2虚像8Bが生成されるように第2スクリーン21の位置を制御する。その結果、第2虚像8Bが生成される位置は、乗員7から設定された生成距離L2前方の位置(図13に示す例では右折対象となる交差点60の位置)となる。従って、乗員7が視認する前方の風景と第2虚像8Bの位置を対応させることが可能となり、乗員7は、第2虚像8Bを視認する際にも視線移動を極力少なくすることが可能である。尚、その後に車両が移動することによって乗員7から右左折対象となる交差点までの距離が変化すれば、それに伴って生成距離L2も変更するように構成する。また、第2スクリーン21が移動すると、第2投射レンズ17から投射された映像の焦点を第2スクリーン21上に合わせる為に第2投射レンズ17についても移動する。
For example, as shown in FIG. 13, when a guide arrow indicating a right / left turn is displayed as the second
以下に、図14を用いて第2スクリーン21及び第2投射レンズ17の位置の制御についてより詳細に説明する。ここで、第2スクリーン21及び第2投射レンズ17の位置は、図14に示すようにプロジェクタ4の光源51の光路52に沿って移動可能に構成される。そして、ミラー11から第2スクリーン21までの距離に生成距離L2が依存するので、第2スクリーン21の位置は、ミラー11から第2スクリーン21までの距離が設定された生成距離L2に対応する距離となるように決定される。尚、第2スクリーン21の位置の決定にはフラッシュメモリ34に記憶された位置設定テーブルが用いられる。位置設定テーブルは、図15に示すように生成距離L2毎に、該生成距離L2に第2虚像8Bを生成する為の第2スクリーン21の位置が規定されている。
Hereinafter, the control of the positions of the
一方、第2投射レンズ17の位置は、第2投射レンズ17から投射された映像の焦点を第2スクリーン21上に合わせる位置に決定される。即ち、生成距離L2を長くする為に第2スクリーン21が光路に沿ってミラー11から離間する方向(即ち第2投射レンズ17に近づく方向)に移動すれば、第2投射レンズ17は光路に沿ってその逆方向である第2スクリーン21に近づく方向へと移動することとなる。一方、生成距離L2を短くする為に第2スクリーン21が光路に沿ってミラー11へ近づく方向(即ち第2投射レンズ17から離間する方向)に移動すれば、第2投射レンズ17は光路に沿ってその逆方向である第2スクリーン21から離間する方向へと移動することとなる。即ち、設定された生成距離L2に基づいて、光路52における第2スクリーン21の位置が先ず決定され、決定された第2スクリーン21の位置に基づいて、光路52における第2投射レンズ17の位置が決定されることとなる。また、第2投射レンズ17と第2スクリーン21は、光路52に沿って互いに異なる方向に移動することとなる。尚、位置設定テーブルには、第2スクリーン21の位置に対応付けて第2投射レンズ17の位置についても予め規定されており、第2投射レンズ17の位置の決定には位置設定テーブルが用いられる。
On the other hand, the position of the
その結果、例えば生成距離L2を長く変更する為に、第2スクリーン21を第2投射レンズ17側に移動させた場合であっても、第2スクリーン21の移動に伴って第2投射レンズ17も第2スクリーン21側に移動することにより投射される映像の焦点を第2スクリーン21上に合わせた状態を維持できる。それによって、第2スクリーン21を移動させた後においても鮮明な映像を投射することが可能となる。
As a result, for example, even when the
次に、S2においてCPU31は、CANインターフェース14を介してナビゲーション装置48と通信を行うことにより、ナビゲーション装置48に記憶された地図情報から車両の進行方向前方の道路形状を取得する。
Next, in S <b> 2, the
続いて、S3においてCPU31は、車両の現在位置と前記S2で取得した車両の進行方向前方の道路形状に基づいて、車両の進行方向前方(即ち乗員7の視線方向)に上り勾配があるか否か判定する。尚、車両の現在位置情報はナビゲーション装置48等から取得する。
Subsequently, in S3, the
そして、車両の進行方向前方(即ち乗員7の視線方向)に上り勾配があると判定された場合(S3:YES)には、S4へと移行する。それに対して、車両の進行方向前方(即ち乗員7の視線方向)に上り勾配が無いと判定された場合(S3:NO)には、継続して第1スクリーン20及び第2スクリーン21への映像の投射を行う。
If it is determined that there is an ascending slope in the forward direction of the vehicle (that is, the sight line direction of the occupant 7) (S3: YES), the process proceeds to S4. On the other hand, if it is determined that there is no upward gradient in the forward direction of the vehicle (that is, the line of sight of the occupant 7) (S3: NO), the images on the
S4においてCPU31は、前記S2で取得した車両の進行方向前方の道路形状に基づいて、車両の進行方向前方(即ち乗員7の視線方向)にあると判定された上り勾配の勾配角度を取得する。そして、取得された勾配角度に基づいて、第1スクリーン20と第2スクリーン21とスクリーン前後駆動モータ24とを一体に光路に交差する方向に移動させる移動量を決定する。具体的には、勾配角度が大きい程、移動量を大きくするように決定する。また、移動方向は、スクリーンが移動することによって第1投射範囲(第1スクリーン20に対してプロジェクタ4からの映像が投射される範囲)に対する第2投射範囲(第2スクリーン21に対してプロジェクタ4からの映像が投射される範囲)の比率が小さくなる方向とし、本実施形態では鉛直下向き方向とする。従って、上り勾配の勾配角度が大きい程、スクリーン移動後の第1投射範囲に対する第2投射範囲の比率はより小さくなる。
In S4, the
次に、S5においてCPU31は、前記S4で決定された移動量だけ第1スクリーン20と第2スクリーン21とスクリーン前後駆動モータ24とを一体に移動させる為に必要なスクリーン上下駆動モータ25の駆動量(パルス数)を決定する。
Next, in S5, the
その後、S6においてCPU31は、プロジェクタ4へと信号を送信し、第2スクリーン21を対象としてプロジェクタ4から投射する映像(以下、第2映像という)の投射範囲を縮小する。具体的には、図16に示すように第2映像62の投射範囲について、下縁位置を固定した状態で上下方向に縮小する。一方、第1スクリーン20を対象としてプロジェクタ4から投射する映像(以下、第1映像という)の投射は変更せずに継続して行う。
Thereafter, in S <b> 6, the
その結果、図16に示すように第2映像62の投射範囲が縮小されることによって、第2映像62に基づいて生成される第2虚像8Bの形状や表示位置が変更される。具体的には、第2虚像8Bを生成可能なスペースの下端が地表面より上方へ移動される。一方で、第1映像61に基づいて生成される第1虚像8Aの形状や表示位置については変更されない。
尚、第1スクリーン20及び第2スクリーン21に対して投射された映像は、反射ミラー10によって反射されるので、生成される虚像は第1スクリーン20及び第2スクリーン21に対して投射された映像と上下左右がそれぞれ反転した像となる。即ち、図16に示すような数字や矢印の虚像を生成する為には、該数字や矢印を上下左右に反転した映像を第1スクリーン20や第2スクリーン21に投射する必要がある。但し、図16、図17は説明を容易にする為に上記反転を考慮しない図とする。
As a result, the shape and display position of the second
The image projected on the
続いて、S7においてCPU31は、前記S5で決定された駆動量だけスクリーン上下駆動モータ25を駆動させる為のパルス信号をスクリーン上下駆動モータ25へと送信する。その結果、図16に示すように第1スクリーン20と第2スクリーン21とスクリーン前後駆動モータ24とが一体に光路に交差する方向へと移動を開始する。
Subsequently, in S7, the
続いて、S8においてCPU31は、第1スクリーン20及び第2スクリーン21の移動が完了したか否かを判定する。具体的には、前記S7でパルス信号を送信したスクリーン上下駆動モータ25から駆動を完了したことを示す信号を受信した場合に、第1スクリーン20及び第2スクリーン21の移動が完了したと判定する。
Subsequently, in S8, the
そして、第1スクリーン20及び第2スクリーン21の移動が完了したと判定された場合(S8:YES)には、S9へと移行する。それに対して、第1スクリーン20及び第2スクリーン21の移動が完了していないと判定された場合(S8:NO)には、移動が完了するまで待機する。
And when it determines with the movement of the
S9においてCPU31は、プロジェクタ4へと信号を送信し、第1映像の投射範囲を拡大する。具体的には、図17に示すように第1映像61の投射範囲について、上縁位置を固定した状態で上下方向に拡大する。一方、第2映像62の投射は変更せずに継続して行う。
In S9, the
その結果、図17に示すように第1映像61の投射範囲が拡大されることによって、第1映像61に基づいて生成される第1虚像8Aの形状や表示位置が変更される。具体的には、第1虚像8Aを生成可能なスペースの上端が地表面より上方へ移動され、第1虚像8Aとして表示可能な情報量が増加する。その結果、例えば図17に示す現在車速以外に、案内標識、地図画像、交通情報、ニュース、天気予報、時刻、接続されたスマートフォンの画面、テレビ番組等を追加して表示することも可能である。る。一方で、第2映像62に基づいて生成される第2虚像8Bの形状や表示位置については変更されない。
As a result, the shape and display position of the first
そして、本実施形態に係るHUD1では、上記S4〜S9におけるスクリーンの移動や投射範囲の変更を行った結果、車両の進行方向前方に上り勾配があって、生成された虚像の一部が地面内に埋め込まれて利用できなくなる虞のある状況においても、利用できる虚像の範囲が狭くなることを防止することが可能となる。即ち、前記S4〜S9の処理を行う前後で、第1虚像8Aと第2虚像8Bが生成できる各スペースの大きさは変更される(図16、図17参照)が、スペースの大きさの合計については減少することを防止できる。
And in HUD1 which concerns on this embodiment, as a result of performing the movement of the screen in S4-S9 and the change of the projection range, there is an ascending slope ahead in the traveling direction of the vehicle, and a part of the generated virtual image is in the ground. It is possible to prevent the range of usable virtual images from becoming narrow even in a situation where they are embedded and cannot be used. That is, the size of each space in which the first
続いて、S10においてCPU31は、車両の現在位置と前記S2で取得した車両の進行方向前方の道路形状に基づいて、車両の進行方向前方(即ち乗員7の視線方向)にある上り勾配が終了したか否か判定する。
Subsequently, in S10, the
そして、車両の進行方向前方(即ち乗員7の視線方向)にある上り勾配が終了したと判定された場合(S10:YES)には、S11へと移行する。それに対して、車両の進行方向前方(即ち乗員7の視線方向)にある上り勾配が終了していないと判定された場合(S10:NO)には、継続して第1スクリーン20及び第2スクリーン21への映像の投射を行う。
If it is determined that the ascending slope in the forward direction of the vehicle (that is, the sight line direction of the occupant 7) has been completed (S10: YES), the process proceeds to S11. On the other hand, when it is determined that the ascending slope ahead of the traveling direction of the vehicle (that is, the sight line direction of the occupant 7) has not ended (S10: NO), the
S11においてCPU31は、前記S9で変更した第1映像の投射範囲を変更前の状態へと戻す。
In S11, the
次に、S12においてCPU31は、第1スクリーン20及び第2スクリーン21の位置を、前記S7及びS8の移動を行う前の位置へと戻す為に必要なスクリーン上下駆動モータ25の駆動量(パルス数)を決定する。
Next, in S12, the
続いて、S13においてCPU31は、前記S12で決定された駆動量だけスクリーン上下駆動モータ25を駆動させる為のパルス信号をスクリーン上下駆動モータ25へと送信する。その結果、第1スクリーン20と第2スクリーン21とスクリーン前後駆動モータ24とが一体に前記S7及びS8と逆方向へと移動を開始する。
Subsequently, in S13, the
続いて、S14においてCPU31は、第1スクリーン20及び第2スクリーン21の移動が完了したか否かを判定する。具体的には、前記S13でパルス信号を送信したスクリーン上下駆動モータ25から駆動を完了したことを示す信号を受信した場合に、第1スクリーン20及び第2スクリーン21の移動が完了したと判定する。
Subsequently, in S14, the
そして、第1スクリーン20及び第2スクリーン21の移動が完了したと判定された場合(S14:YES)には、S15へと移行する。それに対して、第1スクリーン20及び第2スクリーン21の移動が完了していないと判定された場合(S14:NO)には、移動が完了するまで待機する。
And when it determines with the movement of the
その後、S15においてCPU31は、前記S6で変更した第2映像の投射範囲を変更前の状態へと戻す。その結果、HUD1による虚像の表示態様は、上り勾配を検出する前の状態へと戻る。
Thereafter, in S15, the
以上詳細に説明した通り、本実施形態に係るHUD1によれば、プロジェクタ4を介して夫々映像を第1スクリーン20及び第2スクリーン21に投射し、第1スクリーン20及び第2スクリーン21に投射された映像を車両2のフロントウィンドウ6に反射させて車両の乗員7に視認させることによって、車両の乗員7が視認する映像の虚像を生成する。また、第1スクリーン20は光路に対して位置が固定されるとともに、第2スクリーン21はスクリーン前後駆動モータ24を駆動源として光路に沿って移動可能に構成され、更に、スクリーン上下駆動モータ25を駆動させることによって、第1スクリーン20と第2スクリーン21とスクリーン前後駆動モータ24とを、光路に対して交差する方向に一体に移動させる(S4〜S9)ので、複数のスクリーンを用いることによって多様な形態による虚像を生成することを可能にする一方で、ユーザの視線方向前方において虚像が利用できる範囲が限定される状況においても、利用できる虚像の範囲が狭くなることを防止することが可能となる。従って、スクリーンへ映像を投射する範囲において実質的に虚像を生成する領域として使用できない領域が生じることを可能な限り抑え、スクリーンをより効果的に使用して虚像を生成することが可能となる。
As described above in detail, according to the HUD 1 according to the present embodiment, images are projected onto the
尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることは勿論である。
例えば、本実施形態ではHUD1によって車両2のフロントウィンドウ6の前方に虚像を生成する構成としているが、フロントウィンドウ6以外のウィンドウの前方に虚像を生成する構成としても良い。また、HUD1により映像を反射させる対象はフロントウィンドウ6自身ではなくフロントウィンドウ6の周辺に設置されたバイザー(コンバイナー)であっても良い。また、プロジェクタ4としてはLEDを光源とするプロジェクタ以外のプロジェクタを用いても良い。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various improvements and modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
For example, in the present embodiment, the virtual image is generated in front of the
また、本実施形態では車両2に対してHUD1を設置する構成としているが、車両2以外の移動体に設置する構成としても良い。例えば、船舶や航空機等に対して設置することも可能である。また、アミューズメント施設に設置されるライド型アトラクションに設置しても良い。その場合には、ライドの周囲に虚像を生成し、ライドの乗員に対して虚像を視認させることが可能となる。
In the present embodiment, the HUD 1 is installed on the
また、本実施形態では、車両の進行方向前方(即ち乗員7の視線方向)に上り勾配がある場合に、第1スクリーン20と第2スクリーン21とスクリーン前後駆動モータ24を一体に光路に交差する方向に移動させる構成としているが、上り勾配以外でもユーザの視線方向前方において虚像が生成される範囲が限定される状況(例えば、トンネル走行時等)にあれば、同様の処理を行っても良い。
Further, in the present embodiment, when there is an ascending slope in the forward direction of the vehicle (that is, the line of sight of the occupant 7), the
また、車両の進行方向前方(即ち乗員7の視線方向)に下り勾配がある場合においても、第1スクリーン20と第2スクリーン21とスクリーン前後駆動モータ24とを一体に光路に交差する方向に移動させる構成としても良い。但し、その場合には第1スクリーン20と第2スクリーン21とスクリーン前後駆動モータ24とを移動させる方向は、本実施形態と逆方向である鉛直上向き方向とする。その結果、生成される虚像から地表面までの距離が大きく離れることなく、適切な位置に生成することが可能となる。
Further, even when there is a downward slope in front of the traveling direction of the vehicle (that is, the line-of-sight direction of the occupant 7), the
また、本実施形態では、第2スクリーン21のみを光路に沿って前後方向に移動可能に構成しているが、第1スクリーン20についても移動可能に構成しても良い。同様に、第1投射レンズ16についても移動可能に構成しても良い。その場合には、第1虚像8Aの生成距離L1について変更可能となる。また、第2スクリーン21のみを光路に沿って前後方向に移動可能に構成し、第2投射レンズ17については位置を固定する構成としても良い。
In the present embodiment, only the
また、本実施形態では、スクリーンを第1スクリーン20と第2スクリーン21の2枚のスクリーンから構成し、プロジェクタ4のレンズを第1投射レンズ16と第2投射レンズ17の2つのレンズから構成しているが、スクリーンとレンズの数は3対以上としても良い。また、プロジェクタ4のレンズは一のみとし、スクリーンのみ複数枚から構成されるようにしても良い。
In this embodiment, the screen is composed of two screens, a
また、本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置を具体化した実施例について上記に説明したが、ヘッドアップディスプレイ装置は以下の構成を有することも可能であり、その場合には以下の効果を奏する。 Moreover, although the embodiment which actualized the head-up display device according to the present invention has been described above, the head-up display device can also have the following configuration, and in that case, the following effects can be obtained.
例えば、第1の構成は以下のとおりである。
スクリーンと、映像を前記スクリーンに投射するプロジェクタと、前記スクリーンに投射された前記映像から前記映像の虚像を生成する虚像生成手段と、を有するヘッドアップディスプレイ装置であって、前記スクリーンは、第1スクリーンと第2スクリーンとを含み、前記虚像を視認するユーザの視認方向の道路形状を取得する道路形状取得手段と、前記第1スクリーンと前記第2スクリーンの内、少なくとも一方を前記プロジェクタの光路に沿って移動させる前後方向移動手段と、前記第1スクリーンと前記第2スクリーンと前記前後方向移動手段とを、前記光路に対して交差する方向に沿って一体に移動させる交差方向移動手段と、を有し、前記プロジェクタは、前記第1スクリーンと前記第2スクリーンに跨って前記映像を投射し、前記道路形状取得手段により取得された道路形状に基づいて、前記ユーザの視認方向に上り勾配があると判定された場合に、前記交差方向移動手段により前記第1スクリーン及び前記第2スクリーンを前記光路に対して交差する方向に沿って一体に移動させることによって、前記第1スクリーンへ前記映像を投射する第1投射範囲に対する前記第2スクリーンへ前記映像を投射する第2投射範囲の比率を小さくすることを特徴とする。
上記構成を有するヘッドアップディスプレイ装置によれば、複数のスクリーンを用いることによって多様な形態による虚像を生成することを可能にする一方で、ユーザの視線方向前方において虚像が利用できる範囲が限定される状況においても、利用できる虚像の範囲が狭くなることを防止することが可能となる。従って、スクリーンへ映像を投射する範囲において実質的に虚像を生成する領域として使用できない領域が生じることを可能な限り抑え、スクリーンをより効果的に使用して虚像を生成することが可能となる。
また、第1スクリーン及び第2スクリーンを光路に対して交差する方向へ移動させることによって、第1スクリーンに投射された映像に基づいて生成される虚像の形状や位置、及び第2スクリーンに投射された映像に基づいて生成される虚像の形状や位置を容易に変更することが可能となる。また、各スクリーンに投射された映像に基づいて虚像を生成することが可能なスペースの合計を減少させることが無い。
また、ユーザの視認方向に上り勾配がある場合であっても、虚像が生成される位置を変更することによって生成された虚像の一部が地面内に埋め込まれることを防止できる。
For example, the first configuration is as follows.
A head-up display device comprising: a screen; a projector that projects an image on the screen; and a virtual image generating unit that generates a virtual image of the image from the image projected on the screen. A road shape acquisition means including a screen and a second screen for acquiring a road shape in a viewing direction of a user who visually recognizes the virtual image; and at least one of the first screen and the second screen as an optical path of the projector A front-rear direction moving means for moving along the cross-direction, a cross-direction moving means for moving the first screen, the second screen, and the front-rear direction moving means integrally along a direction crossing the optical path; And the projector projects the video across the first screen and the second screen, Based on the road shape acquired by the road shape acquisition means, when it is determined that there is an ascending slope in the user viewing direction, the crossing direction moving means moves the first screen and the second screen to the optical path. The ratio of the second projection range for projecting the image to the second screen relative to the first projection range for projecting the image to the first screen is reduced by integrally moving along the direction intersecting It is characterized by that.
According to the head-up display device having the above-described configuration, it is possible to generate a virtual image in various forms by using a plurality of screens, while the range in which the virtual image can be used in front of the user's line-of-sight direction is limited. Even in the situation, it is possible to prevent the range of available virtual images from becoming narrow. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of an area that cannot be substantially used as an area for generating a virtual image in a range in which an image is projected onto the screen as much as possible, and to generate a virtual image using the screen more effectively.
Further, by moving the first screen and the second screen in a direction intersecting the optical path, the shape and position of the virtual image generated based on the image projected on the first screen and the second screen are projected. It is possible to easily change the shape and position of the virtual image generated based on the captured video. Further, the total space in which a virtual image can be generated based on the video projected on each screen is not reduced.
Moreover, even when there is an upward gradient in the user's viewing direction, it is possible to prevent a part of the virtual image generated by changing the position where the virtual image is generated from being embedded in the ground.
また、第2の構成は以下のとおりである。
前記第1スクリーンは、前記光路に沿った方向に対しては位置が固定され、前記ユーザからの距離が固定された位置に前記第1スクリーンに投射された前記映像の虚像を生成する固定スクリーンであり、前記第2スクリーンは、前記光路に沿って移動することによって、前記ユーザから前記第2スクリーンに投射された前記映像の虚像が生成される位置までの距離を変更する移動スクリーンであることを特徴とする。
上記構成を有するヘッドアップディスプレイ装置によれば、第1スクリーンと第2スクリーンとで異なる距離に同時に複数の虚像を生成することを可能にする一方で、第2スクリーンでは、ユーザからの距離が異なる障害物や交差点等の複数の対象物に関する映像を虚像として表示させる場合に、各対象物までの距離に応じた適切な位置に虚像を生成することが可能となる。
The second configuration is as follows.
The first screen is a fixed screen that generates a virtual image of the image projected on the first screen at a position where the position is fixed in the direction along the optical path and the distance from the user is fixed. And the second screen is a moving screen that changes a distance from the user to a position where a virtual image of the image projected on the second screen is generated by moving along the optical path. Features.
According to the head-up display device having the above-described configuration, it is possible to simultaneously generate a plurality of virtual images at different distances on the first screen and the second screen, while the distance from the user is different on the second screen. When displaying images related to a plurality of objects such as obstacles and intersections as virtual images, a virtual image can be generated at an appropriate position according to the distance to each object.
また、第3の構成は以下のとおりである。
第1投射範囲に対する第2投射範囲の比率を小さくすることによって、第2スクリーンに投射された映像の虚像の下端を地表面より上方へ移動させることを特徴とする。
上記構成を有するヘッドアップディスプレイ装置によれば、ユーザの視認方向に上り勾配がある場合であっても、虚像が生成される位置を地表面から離れる方向へと変更することによって生成された虚像の一部が地面内に埋め込まれることを防止できる。
The third configuration is as follows.
The lower end of the virtual image of the image projected on the second screen is moved upward from the ground surface by reducing the ratio of the second projection range to the first projection range.
According to the head-up display device having the above configuration, the virtual image generated by changing the position where the virtual image is generated to the direction away from the ground surface even when there is an upward gradient in the viewing direction of the user. It is possible to prevent a part from being embedded in the ground.
また、第4の構成は以下のとおりである。
上り勾配の勾配角度が大きい程、第1投射範囲に対する第2投射範囲の比率をより小さくすることを特徴とする。
上記構成を有するヘッドアップディスプレイ装置によれば、上り勾配の角度に応じて虚像が生成される位置を変更することが可能となる。従って、生成された虚像の一部が地面内に埋め込まれることを防止できるとともに、虚像の位置を必要以上に上方へ位置させることがなく、ユーザに視認し易い位置に虚像を生成することが可能となる。
The fourth configuration is as follows.
The larger the gradient angle of the upper Ri gradient, characterized in that a smaller proportion of the second projection range for the first projection range.
According to the head-up display device having the above configuration, the position where the virtual image is generated can be changed according to the angle of the upward gradient. Accordingly, a part of the generated virtual image can be prevented from being embedded in the ground, and the virtual image can be generated at a position that is easy for the user to view without positioning the virtual image higher than necessary. It becomes.
1 ヘッドアップディスプレイ装置
2 車両
3 ダッシュボード
4 プロジェクタ
5 スクリーン
6 フロントウィンドウ
7 乗員
8 虚像
16 第1投射レンズ
17 第2投射レンズ
18 レンズ駆動モータ
20 第1スクリーン
21 第2スクリーン
24 スクリーン前後駆動モータ
25 スクリーン上下駆動モータ
31 CPU
32 RAM
33 ROM
34 フラッシュメモリ
51 光源
52 光路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Head up
32 RAM
33 ROM
34
Claims (4)
映像を前記スクリーンに投射するプロジェクタと、
前記スクリーンに投射された前記映像から前記映像の虚像を生成する虚像生成手段と、を有するヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記スクリーンは、第1スクリーンと第2スクリーンとを含み、
前記虚像を視認するユーザの視認方向の道路形状を取得する道路形状取得手段と、
前記第1スクリーンと前記第2スクリーンの内、少なくとも一方を前記プロジェクタの光路に沿って移動させる前後方向移動手段と、
前記第1スクリーンと前記第2スクリーンと前記前後方向移動手段とを、前記光路に対して交差する方向に沿って一体に移動させる交差方向移動手段と、を有し、
前記プロジェクタは、前記第1スクリーンと前記第2スクリーンに跨って前記映像を投射し、
前記道路形状取得手段により取得された道路形状に基づいて、前記ユーザの視認方向に上り勾配があると判定された場合に、前記交差方向移動手段により前記第1スクリーン及び前記第2スクリーンを前記光路に対して交差する方向に沿って一体に移動させることによって、前記第1スクリーンへ前記映像を投射する第1投射範囲に対する前記第2スクリーンへ前記映像を投射する第2投射範囲の比率を小さくすることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。 Screen,
A projector that projects an image on the screen;
A virtual image generating means for generating a virtual image of the video from the video projected on the screen, and a head-up display device comprising:
The screen includes a first screen and a second screen,
Road shape acquisition means for acquiring the road shape in the viewing direction of the user who visually recognizes the virtual image;
A front-rear direction moving means for moving at least one of the first screen and the second screen along an optical path of the projector;
And the first screen and the second screen and the front-rear direction moving means, have a, a cross-direction moving means for moving together along a direction intersecting the optical path,
The projector projects the video across the first screen and the second screen,
Based on the road shape acquired by the road shape acquisition means, when it is determined that there is an upward gradient in the viewing direction of the user, the crossing direction moving means moves the first screen and the second screen to the optical path. The ratio of the second projection range for projecting the image to the second screen relative to the first projection range for projecting the image to the first screen is reduced by integrally moving along the direction intersecting A head-up display device.
前記第2スクリーンは、前記光路に沿って移動することによって、前記ユーザから前記第2スクリーンに投射された前記映像の虚像が生成される位置までの距離を変更する移動スクリーンであ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 first screen is a fixed screen that generates a virtual image of the image projected on the first screen at a position where the position is fixed in the direction along the optical path and the distance from the user is fixed. Yes,
The second screen is a moving screen that changes a distance from the user to a position where a virtual image of the image projected on the second screen is generated by moving along the optical path. The head-up display device according to claim 1 .
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