JP6204793B2 - Head-up display device - Google Patents

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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.

特開2009−150947号公報(第5−6頁、図1)JP2009-150947A (page 5-6, FIG. 1)

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 vehicle 101 on which the user rides, the lower half of the generated virtual image 102 is embedded in the ground. Therefore, the range that can be used as guidance for the user in the image projected on the screen is limited to the range that generates the upper half of the virtual image 102, and the other range can be used as guidance even though a virtual image can be generated. I can't.

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.

本実施形態に係るHUDの車両への設置態様を示した図である。It is the figure which showed the installation aspect to the vehicle of HUD which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るHUDの内部構成を示した図である。It is the figure which showed the internal structure of HUD which concerns on this embodiment. プロジェクタが備える第1投射レンズ及び第2投射レンズを示した図である。It is the figure which showed the 1st projection lens and 2nd projection lens with which a projector is provided. 第2投射レンズの移動態様を示した図である。It is the figure which showed the movement aspect of the 2nd projection lens. 第1スクリーンと第2スクリーンをそれぞれ示した図である。It is the figure which each showed the 1st screen and the 2nd screen. 第1スクリーンと第2スクリーンに対するプロジェクタの映像の投射態様を示した図である。It is the figure which showed the projection aspect of the image | video of the projector with respect to the 1st screen and the 2nd screen. 第2スクリーンの光路に対する前後方向への移動態様を示した図である。It is the figure which showed the movement aspect to the front-back direction with respect to the optical path of a 2nd screen. 第1スクリーンと第2スクリーンに投射された映像によって生成される虚像をそれぞれ示した図である。It is the figure which each showed the virtual image produced | generated by the image | video projected on the 1st screen and the 2nd screen. 第1スクリーン及び第2スクリーンの光路に対する交差方向への移動態様を示した図である。It is the figure which showed the movement aspect to the crossing direction with respect to the optical path of a 1st screen and a 2nd screen. 第1スクリーンと第2スクリーンを上下方向に移動させた場合におけるプロジェクタの映像の投射態様を示した図である。It is the figure which showed the projection aspect of the image | video of a projector at the time of moving a 1st screen and a 2nd screen to an up-down direction. 本実施形態に係るHUDの構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the structure of HUD which concerns on this embodiment. 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。It is a flowchart of the virtual image generation processing program which concerns on this embodiment. 走行時に車両の乗員から視認できる虚像の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the virtual image which can be visually recognized from the passenger | crew of a vehicle at the time of driving | running | working. 第2スクリーンを移動させた場合の第2スクリーンと第2投射レンズの位置関係を示した図である。It is the figure which showed the positional relationship of the 2nd screen and 2nd projection lens at the time of moving a 2nd screen. 位置設定テーブルの一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the position setting table. 車両の進行方向前方に上り勾配がある場合における映像の投射処理の詳細について説明した図である。It is the figure explaining the detail of the projection process of an image | video in case there exists an uphill ahead of the advancing direction of a vehicle. 車両の進行方向前方に上り勾配がある場合における映像の投射処理の詳細について説明した図である。It is the figure explaining the detail of the projection process of an image | video in case there exists an uphill ahead of the advancing direction of a vehicle. 従来技術の問題点について示した図である。It is the figure shown about the problem of the prior art.

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 vehicle 2.

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 vehicle 2, and includes a projector 4 and a screen 5 on which an image from the projector 4 is projected. Then, the image projected on the screen 5 is reflected on the front window 6 in front of the driver's seat through the mirror and Fresnel lens provided in the HUD 1 as will be described later, and is made visible to the passenger 7 of the vehicle 2. ing. Note that the image projected on the screen 5 includes information related to the vehicle 2 and various information used for assisting the driving of the occupant 7. For example, warnings for obstacles (other vehicles and pedestrians), guidance information set by the navigation device and guidance information based on the guidance route (such as arrows indicating the direction of turning left and right), current vehicle speed, guidance signs, map images, traffic information, There are news, weather forecast, time, screen of connected smartphone, TV program and so on.

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 occupant 7 visually recognizes an image projected on the screen 5 by reflecting the front window 6, the occupant 7 is not at the position of the front window 6 but at the front of the front window 6. An image projected on the screen 5 at a distant position is configured to be visually recognized as a virtual image 8. The virtual image 8 that can be seen by the occupant 7 is an image projected on the screen 5, but the vertical direction is reversed because the image is projected through the mirror. In addition, the size is changed by using a Fresnel lens.

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 virtual image 8 is generated, more specifically, the distance L from the occupant 7 to the virtual image 8 (hereinafter referred to as a generation distance) L, the shape and position of the mirror and Fresnel lens provided in the HUD 1, and the screen 5 with respect to the optical path It is possible to appropriately set the position depending on the position. In particular, in the present embodiment, the position of the screen 5 is configured to be movable in the front-rear direction along the optical path as will be described later. As a result, the generation distance L can be changed as appropriate. For example, the generation distance L can be changed between 2.5 m and 20 m.

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 screen 5, a reflection mirror 10, a mirror 11, a Fresnel lens 12, a control circuit unit 13, and a CAN interface 14.

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 projection lens 15 for projecting an image. In this embodiment, the projection lens 15 is composed of two projection lenses, a first projection lens 16 and a second projection lens 17, which are different from each other. Configure to project video. Here, FIG. 3 is a diagram showing the first projection lens 16 and the second projection lens 17 provided in the projector 4.

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 first projection lens 16 and the second projection lens 17 have a divided shape obtained by dividing one circular lens in the vertical direction. Further, the second projection lens 17 below is configured to be movable in the front-rear direction along the optical path. On the other hand, the position of the first projection lens 16 is fixed. Specifically, by driving the lens drive motor 18 on the back side of the second projection lens 17, it is possible to move the second projection lens 17 in the front-rear direction along the optical path as shown in FIG. Become. In particular, in this embodiment, when the screen 5 is moved in the front-rear direction along the optical path as will be described later, the focal point of the image projected from the second projection lens 17 is made to coincide with the position of the screen 5 after the movement. In addition, the second projection lens 17 is also moved to follow.

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 motor 18 is a stepping motor. The HUD 1 can control the lens driving motor 18 based on the pulse signal transmitted from the control circuit unit 13 and appropriately position the second projection lens 17 with respect to the set position.

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 screen 5 is a projection medium onto which an image projected from the projector 4 is projected. For example, a Fresnel screen or a diffusion screen is used. In the present embodiment, the screen 5 includes two screens, a first screen 20 and a second screen 21. Here, FIG. 5 is a view showing the first screen 20 and the second screen 21.

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 first screen 20 has a projection area 22 on which an image is projected upward, and is normally projected from the first projection lens 16 of the projector 4 as shown in FIG. Displayed. On the other hand, the second screen 21 has a projection area 23 on which an image is projected below. In a normal state, the image projected from the second projection lens 17 of the projector 4 is displayed as shown in FIG. Is done. That is, an image is projected from the projector 4 across the first screen 20 and the second screen 21. Further, as will be described later, in the present embodiment, the first screen 20 and the second screen 21 are configured to be movable in a direction that intersects the optical path integrally, and as a result, are projected from the first projection lens 16. A part of the image may be projected onto the second screen 21 or a part of the image projected from the second projection lens 17 may be projected onto the first screen 20 (see FIG. 10).

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 first screen 20 and the second screen 21 are arranged side by side at predetermined intervals in the front-rear direction along the optical path so that the projection areas 22 and 23 do not overlap. Therefore, in the present embodiment, the virtual image 8 includes a virtual image of a video projected on the first screen 20 (hereinafter referred to as a first virtual image 8A) and a virtual image of a video projected on the second screen 21 (hereinafter referred to as a second virtual image 8B). It will be composed of.

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 second screen 21 is configured to be movable in the front-rear direction along the optical path. On the other hand, the position of the first screen 20 is fixed with respect to the front-rear direction. Specifically, the distance between the first screen 20 and the second screen 21 is changed as shown in FIG. 7 by driving the screen front / rear drive motor 24 on the back side of the second screen 21. The two screens 21 can be moved in the front-rear direction along the optical path. As a result, the position where the second virtual image 8B, which is the virtual image of the image projected on the second screen 21, is generated (specifically, the generation distance L2 that is the distance from the occupant 7 to the second virtual image 8B) is changed. Is possible. The generation distance L2 depends on the distance from the mirror 11 to the second screen 21. That is, the generation distance L <b> 2 is changed in length depending on the distance from the mirror 11 to the second screen 21. For example, the generation distance L2 increases as the distance from the mirror 11 to the second screen 21 increases, and the generation distance L2 decreases as the distance from the mirror 11 to the second screen 21 decreases.

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 second screen 21 is moved to the projector 4 side (the side where the distance to the mirror 11 is increased), the generation distance L2 is increased (that is, the second virtual image 8B is viewed farther from the passenger 7). It becomes like). On the other hand, when the second screen 21 is moved to the side opposite to the projector 4 (the side where the distance to the mirror 11 is shortened), the generation distance L2 is shortened (that is, the second virtual image 8B is visible closer to the occupant 7). Will come to be). Since the position of the first screen 20 is fixed in the front-rear direction, the position (specifically, from the occupant 7 to the first virtual image 8A, which is a virtual image of the image projected on the first screen 20). The generation distance L1) that is the distance to one virtual image 8A is fixed. Therefore, by changing the generation distance L2, the distance (| L2-L1 |) from the first virtual image 8A to the second virtual image 8B is changed.

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 first screen 20 and the second screen 21 are at the same distance from the mirror 11 along the optical path, the first virtual image 8A and the second virtual image 8B are generated at the same position in front of the vehicle 2. However, when the first screen 20 and the second screen 21 are at different distances from the mirror 11 along the optical path, the first virtual image 8A and the second virtual image 8B are at different positions as shown in FIG. Will be generated. Further, as shown in FIGS. 5 and 6, each screen is arranged so that the projection area 22 of the first screen 20 is positioned above the projection area 23 of the second screen 21, but the mirror 11. Thus, the image is inverted upside down, so that the second virtual image 8B is generated above the first virtual image 8A with reference to the direction intersecting the optical path.

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 first screen 20 and the second screen 21 are configured to be integrally movable in a direction crossing the optical path. Specifically, by driving a screen up / down drive motor 25 on the side surface of the first screen 20, the first screen 20, the second screen 21, and the screen front / rear drive motor 24 are integrated with each other as shown in FIG. It is possible to move in a direction that intersects (more specifically, a vertical direction that is the arrangement direction of the first screen 20 and the second screen 21). As a result, as shown in FIG. 10, a range in which an image from the projector 4 is projected onto the first screen 20 (hereinafter referred to as a first projection range), and an image from the projector 4 onto the second screen 21. The ratio with the range (hereinafter referred to as the second projection range) is changed. Accordingly, the sizes and generation positions of the first virtual image 8A and the second virtual image 8B are also changed. Details will be described later.

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 first screen 20 and the second screen 21 (for example, the first screen 20 is an image of the current vehicle speed of the vehicle, and the second screen 21 is guidance information or warning information). Image). Therefore, when the projection lens and the screen are in a one-to-one relationship as shown in the upper diagram of FIG. 10, the type of image projected for each projection lens is changed. On the other hand, when one projection lens projects onto a plurality of screens as shown in the lower diagram of FIG. 10, different types of images are projected from one projection lens to each screen to be projected.

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 / rear drive motor 24 and the screen vertical drive motor 25 is a stepping motor. Then, the HUD 1 can control the screen front / rear drive motor 24 based on the pulse signal transmitted from the control circuit unit 13 and appropriately position the front / rear position of the second screen 21 with respect to the set position. The HUD 1 controls the screen vertical drive motor 25 based on the pulse signal transmitted from the control circuit unit 13 and appropriately positions the vertical positions of the first screen 20 and the second screen 21 with respect to the set position. Is possible.

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 mirror 10 is a reflecting plate that reflects an image projected from the projector 4 to change the optical path and projects it onto the screen 5 as shown in FIG.

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 mirror 11 is a projection unit that reflects the image light from the screen 5 and projects a virtual image 8 (see FIG. 1) in front of the occupant 7 through the front window 6 as shown in FIG. 2. As the mirror 11, a spherical concave mirror, an aspheric concave mirror, or a free-form curved mirror for correcting distortion of a projected image is used.

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 Fresnel lens 12 is a magnifying glass for generating a virtual image 8 by enlarging the image projected on the screen 5 as shown in FIG. And in HUD1 which concerns on this embodiment, the image | video projected on the screen 5 is further reflected on the front window 6 via the mirror 11 and the Fresnel lens 12, and is made to be visually recognized by the passenger | crew 7, so that the front of the front window 6 is visible. The image projected on the screen 5 at a distant position is enlarged and is visually recognized by the occupant as a virtual image 8 (see FIG. 1).

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 control circuit unit 13 is an electronic control unit that controls the entire HUD 1. Here, FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of the HUD 1 according to the present embodiment.

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 control circuit unit 13 includes a CPU 31 as an arithmetic device and a control device, a RAM 32 used as a working memory when the CPU 31 performs various arithmetic processes, a control program, and a virtual image generation described later. A ROM 33 in which a processing program (see FIG. 12) and the like are recorded, an internal storage device such as a flash memory 34 for storing a program read from the ROM 33 and a position setting table to be described later are provided. The control circuit unit 13 is connected to the projector 4, the lens drive motor 18, the screen front / rear drive motor 24, and the screen vertical drive motor 25, respectively, and performs drive control of the projector 4 and various motors.

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) interface 14 is an interface for inputting / outputting data to / from CAN which is an in-vehicle network standard for performing multiplex communication between various on-vehicle devices installed in a vehicle and control devices for vehicle equipment. It is. The HUD 1 is connected to a control device (for example, the navigation device 48, the AV device 49, etc.) of various vehicle-mounted devices and vehicle equipment via the CAN so as to be able to communicate with each other. Accordingly, the HUD 1 is configured to be able to project output screens of the navigation device 48, the AV device 49, and the like.

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 CPU 31 in the HUD 1 having the above configuration will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a flowchart of the virtual image generation processing program according to this embodiment. Here, the virtual image generation processing program is executed after the ACC of the vehicle is turned on, generates a virtual image that is visible to the user who is a vehicle occupant, and moves the screen based on the road shape ahead of the vehicle in the traveling direction. It is a program to be performed. Note that the program shown in the flowchart of FIG. 12 below is stored in the RAM 32 or ROM 33 provided in the HUD 1 and is executed by the CPU 31.

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 CPU 31 transmits a signal to the projector 4 and starts projecting video onto the first screen 20 and the second screen 21 by the projector 4. To do. Here, the video projected by the projector 4 includes information related to the vehicle 2 and various types of information used for assisting the driving of the occupant 7. For example, warnings for obstacles (other vehicles and pedestrians), guidance information set by the navigation device and guidance information based on the guidance route (such as arrows indicating the direction of turning left and right), current vehicle speed, guidance signs, map images, traffic information, There are news, weather forecast, time, screen of connected smartphone, TV program and so on.

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 first screen 20 is an image of the current vehicle speed of the vehicle. The video projected on the second screen 21 is a video of guidance information based on the guidance route set by the navigation device. In the present embodiment, the second screen 21 is disposed below the first screen 20 as shown in FIG. Accordingly, as a result of reflection by the mirror 11, the second virtual image 8B that is a virtual image of the image projected on the second screen 21 is generated above the first virtual image 8A that is a virtual image of the image projected on the first screen 20. Will be.

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 virtual image 8A in the vicinity of the lower edge of the front window 6 and in front of the front window 6, and is visible to the passenger. In addition, a guide arrow is generated as the second virtual image 8B in the vicinity of the center of the front window 6 and in front of the front window 6, and is visible to the passenger. Here, since the position of the first screen 20 is fixed, the position where the first virtual image 8A is generated (specifically, the generation distance L1 which is the distance from the occupant 7 to the first virtual image 8A) is also fixed. The position is 2.5 m ahead of the occupant 7. The generation distance L1 may be other than 2.5 m. However, if the generation distance L1 is too long, the first virtual image 8A is embedded in the road surface, and therefore it is preferably about 2 m to 4 m.

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 virtual image 8 </ b> A, but other information such as a guide sign, a map image, traffic information, news, weather forecast, time, connected It is good also as a structure which displays also the image | video of the information which does not need to displace the distance from vehicles, such as a smart phone screen and a television program. Then, by fixing the generation distance L1 to an appropriate distance (for example, 2.5 m), it is possible to prevent generation of an unnatural virtual image that is embedded in the road surface. Furthermore, the vehicle occupant can reduce the line-of-sight movement as much as possible when visually recognizing the first virtual image 8A, and can further reduce the burden during driving.

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 virtual image 8B is generated is a position ahead of the generation distance L2 from the vehicle, but the generation distance L2 can be arbitrarily set and changed within a range determined by the standard of HUD1. . In particular, in this embodiment, setting and changing are possible within a range of 2.5 mm to 20 mm. In addition, the generation distance L2 is desirably set as appropriate based on the content of the image projected on the second screen 21 (that is, the second virtual image 8B).

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 virtual image 8 </ b> B, the vehicle position or map information obtained from the navigation device for the distance from the occupant 7 to the intersection 60 to be turned left / right And the calculated distance is set as the generation distance L2. The HUD 1 according to the present embodiment can change the generation distance L2 by moving the second screen 21 in the front-rear direction along the optical path as described above (see FIG. 8). Accordingly, the CPU 31 controls the position of the second screen 21 so that the second virtual image 8B is generated at a position away from the occupant 7 by the generation distance L2. As a result, the position where the second virtual image 8B is generated is the position ahead of the generation distance L2 set by the occupant 7 (the position of the intersection 60 to be turned right in the example shown in FIG. 13). Therefore, it becomes possible to make the front scenery visually recognized by the occupant 7 correspond to the position of the second virtual image 8B, and the occupant 7 can minimize the movement of the line of sight even when viewing the second virtual image 8B. . In addition, if the distance from the passenger | crew 7 to the intersection used as the right-left turn changes by a vehicle moving after that, it will comprise so that the production | generation distance L2 may also be changed in connection with it. When the second screen 21 is moved, the second projection lens 17 is also moved in order to focus the image projected from the second projection lens 17 on the second screen 21.

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 second screen 21 and the second projection lens 17 will be described in more detail with reference to FIG. Here, the positions of the second screen 21 and the second projection lens 17 are configured to be movable along the optical path 52 of the light source 51 of the projector 4 as shown in FIG. Since the generation distance L2 depends on the distance from the mirror 11 to the second screen 21, the position of the second screen 21 corresponds to the generation distance L2 in which the distance from the mirror 11 to the second screen 21 is set. To be determined. A position setting table stored in the flash memory 34 is used for determining the position of the second screen 21. As shown in FIG. 15, the position setting table defines the position of the second screen 21 for generating the second virtual image 8B at the generation distance L2 for each generation distance L2.

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 second projection lens 17 is determined as a position where the image projected from the second projection lens 17 is focused on the second screen 21. In other words, if the second screen 21 moves along the optical path in a direction away from the mirror 11 (that is, a direction approaching the second projection lens 17) in order to increase the generation distance L2, the second projection lens 17 follows the optical path. Therefore, it moves in a direction approaching the second screen 21 which is the opposite direction. On the other hand, if the second screen 21 moves along the optical path in a direction approaching the mirror 11 (that is, a direction away from the second projection lens 17) in order to shorten the generation distance L2, the second projection lens 17 follows the optical path. Therefore, it moves in the direction away from the second screen 21 which is the opposite direction. In other words, the position of the second screen 21 in the optical path 52 is first determined based on the set generation distance L2, and the position of the second projection lens 17 in the optical path 52 is determined based on the determined position of the second screen 21. Will be determined. In addition, the second projection lens 17 and the second screen 21 move in different directions along the optical path 52. The position setting table also predefines the position of the second projection lens 17 in association with the position of the second screen 21, and the position setting table is used to determine the position of the second projection lens 17. .

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 second screen 21 is moved to the second projection lens 17 side in order to change the generation distance L2, the second projection lens 17 is also moved along with the movement of the second screen 21. By moving to the second screen 21 side, it is possible to maintain the state in which the projected image is focused on the second screen 21. As a result, a clear image can be projected even after the second screen 21 is moved.

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 CPU 31 communicates with the navigation device 48 via the CAN interface 14, thereby acquiring the road shape ahead of the vehicle in the traveling direction from the map information stored in the navigation device 48.

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 CPU 31 determines whether or not there is an upward gradient in the forward direction of the vehicle (that is, the line of sight of the occupant 7) based on the current position of the vehicle and the road shape in the forward direction of the vehicle acquired in S2. To determine. The current position information of the vehicle is acquired from the navigation device 48 or the like.

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 first screen 20 and the second screen 21 are continued. Project.

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 CPU 31 acquires the gradient angle of the upward gradient determined to be in the forward direction of the vehicle (that is, the line-of-sight direction of the occupant 7) based on the road shape in the forward direction of the vehicle acquired in S2. Then, based on the acquired gradient angle, the amount of movement for moving the first screen 20, the second screen 21, and the screen front / rear drive motor 24 integrally in the direction crossing the optical path is determined. Specifically, the amount of movement is determined to increase as the gradient angle increases. The moving direction is the second projection range (the projector 4 with respect to the second screen 21) with respect to the first projection range (the range where the image from the projector 4 is projected onto the first screen 20) as the screen moves. The range in which the image from the image is projected is reduced, and in this embodiment, the vertical downward direction. Therefore, as the gradient angle of the upward gradient is larger, the ratio of the second projection range to the first projection range after the screen movement is smaller.

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 CPU 31 drives the screen up / down drive motor 25 required to move the first screen 20, the second screen 21 and the screen front / rear drive motor 24 together by the amount of movement determined in S4. Determine the number of pulses.

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 CPU 31 transmits a signal to the projector 4 to reduce the projection range of a video (hereinafter referred to as a second video) projected from the projector 4 for the second screen 21. Specifically, as shown in FIG. 16, the projection range of the second image 62 is reduced in the vertical direction with the lower edge position fixed. On the other hand, the projection of the video (hereinafter referred to as the first video) projected from the projector 4 for the first screen 20 is continuously performed without being changed.

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 virtual image 8B generated based on the second video 62 are changed by reducing the projection range of the second video 62 as shown in FIG. Specifically, the lower end of the space where the second virtual image 8B can be generated is moved upward from the ground surface. On the other hand, the shape and display position of the first virtual image 8A generated based on the first video 61 are not changed.
The image projected on the first screen 20 and the second screen 21 is reflected by the reflecting mirror 10, so that the generated virtual image is the image projected on the first screen 20 and the second screen 21. And the top, bottom, left and right are reversed. That is, in order to generate a virtual image of numbers and arrows as shown in FIG. 16, it is necessary to project an image obtained by inverting the numbers and arrows vertically and horizontally on the first screen 20 and the second screen 21. However, FIGS. 16 and 17 do not consider the inversion for the sake of easy explanation.

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 CPU 31 transmits to the screen vertical drive motor 25 a pulse signal for driving the screen vertical drive motor 25 by the drive amount determined in S5. As a result, as shown in FIG. 16, the first screen 20, the second screen 21, and the screen front / rear drive motor 24 start moving in a direction that intersects the optical path integrally.

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 CPU 31 determines whether or not the movement of the first screen 20 and the second screen 21 is completed. Specifically, it is determined that the movement of the first screen 20 and the second screen 21 is completed when a signal indicating that the drive is completed is received from the screen vertical drive motor 25 that transmitted the pulse signal in S7. .

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 1st screen 20 and the 2nd screen 21 having been completed (S8: YES), it transfers to S9. On the other hand, when it is determined that the movement of the first screen 20 and the second screen 21 is not completed (S8: NO), the process waits until the movement is completed.

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 CPU 31 transmits a signal to the projector 4 to expand the projection range of the first video. Specifically, as shown in FIG. 17, the projection range of the first video 61 is enlarged in the vertical direction with the upper edge position fixed. On the other hand, the projection of the second video 62 is continuously performed without being changed.

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 virtual image 8A generated based on the first video 61 are changed by expanding the projection range of the first video 61 as shown in FIG. Specifically, the upper end of the space where the first virtual image 8A can be generated is moved upward from the ground surface, and the amount of information that can be displayed as the first virtual image 8A increases. As a result, for example, in addition to the current vehicle speed shown in FIG. 17, it is also possible to add and display information signs, map images, traffic information, news, weather forecasts, times, connected smartphone screens, TV programs, and the like. . The On the other hand, the shape and display position of the second virtual image 8B generated based on the second video 62 are not changed.

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 virtual image 8A and the second virtual image 8B can be generated is changed before and after the processing of S4 to S9 (see FIGS. 16 and 17), but the total size of the spaces. Can be prevented from decreasing.

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 CPU 31 finishes the ascending slope in the forward direction of the vehicle (that is, the line of sight of the occupant 7) based on the current position of the vehicle and the road shape in the forward direction of the vehicle acquired in S2. It is determined whether or not.

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 first screen 20 and the second screen continue. The image is projected onto the screen 21.

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 CPU 31 returns the projection range of the first video changed in S9 to the state before the change.

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 CPU 31 drives the screen vertical drive motor 25 (the number of pulses) required to return the positions of the first screen 20 and the second screen 21 to the positions before the movement of S7 and S8. ).

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 CPU 31 transmits a pulse signal for driving the screen vertical drive motor 25 by the drive amount determined in S12 to the screen vertical drive motor 25. As a result, the first screen 20, the second screen 21, and the screen front / rear drive motor 24 integrally start moving in the direction opposite to S7 and S8.

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 CPU 31 determines whether or not the movement of the first screen 20 and the second screen 21 is completed. Specifically, it is determined that the movement of the first screen 20 and the second screen 21 is completed when a signal indicating that the drive is completed is received from the screen vertical drive motor 25 that transmitted the pulse signal in S13. .

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 1st screen 20 and the 2nd screen 21 having been completed (S14: YES), it transfers to S15. On the other hand, when it is determined that the movement of the first screen 20 and the second screen 21 is not completed (S14: NO), the process waits until the movement is completed.

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 CPU 31 returns the projection range of the second video changed in S6 to the state before the change. As a result, the display mode of the virtual image by the HUD 1 returns to the state before detecting the upward gradient.

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 first screen 20 and the second screen 21 via the projector 4, and are projected onto the first screen 20 and the second screen 21, respectively. By reflecting the captured image on the front window 6 of the vehicle 2 and causing the vehicle occupant 7 to visually recognize the image, a virtual image of the image viewed by the vehicle occupant 7 is generated. In addition, the position of the first screen 20 is fixed with respect to the optical path, and the second screen 21 is configured to be movable along the optical path using the screen front / rear drive motor 24 as a drive source. By driving, the first screen 20, the second screen 21, and the screen front / rear drive motor 24 are integrally moved in a direction intersecting the optical path (S4 to S9). While it is possible to generate a virtual image in various forms, it is possible to prevent the range of usable virtual images from becoming narrow even in a situation where the range in which virtual images can be used in the forward direction of the user's line of sight is limited Become. 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.

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 front window 6 of the vehicle 2 by the HUD 1, but the virtual image may be generated in front of a window other than the front window 6. In addition, the object to be reflected by the HUD 1 may be a visor (combiner) installed around the front window 6 instead of the front window 6 itself. Further, as the projector 4, a projector other than a projector using an LED as a light source may be used.

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 vehicle 2. However, the HUD 1 may be installed on a moving body other than the vehicle 2. For example, it can be installed on a ship or an aircraft. Moreover, you may install in the ride type attraction installed in an amusement facility. In that case, a virtual image can be generated around the ride so that the rider can visually recognize the virtual image.

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 first screen 20, the second screen 21, and the screen front / rear drive motor 24 integrally intersect the optical path. Although it is configured to move in the direction, the same processing may be performed if the range in which the virtual image is generated is limited in front of the user's line-of-sight direction other than the ascending slope (for example, when traveling in a tunnel). .

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 first screen 20, the second screen 21, and the screen front / rear drive motor 24 are integrally moved in a direction intersecting the optical path. It is good also as a structure made to do. However, in this case, the direction in which the first screen 20, the second screen 21, and the screen front / rear drive motor 24 are moved is a vertically upward direction that is the reverse direction of the present embodiment. As a result, the generated virtual image can be generated at an appropriate position without a great distance from the ground surface.

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 second screen 21 is configured to be movable in the front-rear direction along the optical path. However, the first screen 20 may be configured to be movable. Similarly, the first projection lens 16 may be configured to be movable. In that case, the generation distance L1 of the first virtual image 8A can be changed. Further, only the second screen 21 may be configured to be movable in the front-rear direction along the optical path, and the position of the second projection lens 17 may be fixed.

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 first screen 20 and a second screen 21, and the lens of the projector 4 is composed of two lenses, a first projection lens 16 and a second projection lens 17. However, the number of screens and lenses may be three pairs or more. Further, the projector 4 may have only one lens, and the screen may be composed of a plurality of sheets.

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、第の構成は以下のとおりである。
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、第の構成は以下のとおりである。
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 display apparatus 2 Vehicle 3 Dashboard 4 Projector 5 Screen 6 Front window 7 Crew 8 Virtual image 16 1st projection lens 17 2nd projection lens 18 Lens drive motor 20 1st screen 21 2nd screen 24 Screen front and rear drive motor 25 screen Vertical drive motor 31 CPU
32 RAM
33 ROM
34 Flash memory 51 Light source 52 Optical path

Claims (4)

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請求項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 .
記第1投射範囲に対する前記第2投射範囲の比率を小さくすることによって、前記第2スクリーンに投射された前記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請求項1又は請求項2に記載のヘッドアップディスプレイ装置。 By reducing the ratio of the second projection range for the previous SL first projection range, according to claim 1, characterized in that to move the lower end of the virtual image of the image projected on the second screen upward from the ground surface Or the head-up display apparatus of Claim 2 . 記上り勾配の勾配角度が大きい程、前記第1投射範囲に対する前記第2投射範囲の比率をより小さくすることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ装置。 The larger the gradient angle of the front Symbol upslope, head-up display apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a smaller proportion of the second projection range for the first projection range .
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