JP6580328B2 - Head-up display device for vehicle - Google Patents

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本発明は、車両に搭載される車両用ヘッドアップディスプレイ装置に関する。   The present invention relates to a vehicle head-up display device mounted on a vehicle.

本技術分野の背景技術として、特開2009−150947号公報(特許文献1)がある。この公報には、「光源と、光源からの光を2次元に走査する走査手段と、走査光を結像するスクリーンと、スクリーン上の映像を投影する投影手段とを含む車両用ヘッドアップディスプレイ装置であって、該スクリーンの位置を可変とする可動機構を備える。」と記載されている。   As a background art in this technical field, there is JP 2009-150947 A (Patent Document 1). This publication discloses a vehicle head-up display device including a light source, a scanning unit that scans light from the light source two-dimensionally, a screen that forms an image of the scanning light, and a projection unit that projects an image on the screen. It is provided with a movable mechanism that makes the position of the screen variable.

特開2009−150947号公報JP 2009-150947 A

前記特許文献1に記載の発明においては、ヘッドアップディスプレイ装置により表示される虚像が、虚像の上下位置に関わらず、車両の搭乗者の視点から虚像までの距離が一定になってしまうという問題がある。
そのため、搭乗者の視線と垂直な面に虚像が投影されたように見え、あたかも仮想的なスクリーンが空中に浮かんでいるかのように視認され、搭乗者の前方の風景が虚像で隠されたように感じてしまうという問題がある。さらに、前方の風景と虚像とが分離した状態で視認されるため、風景を視認した状態から虚像を視認する場合に、搭乗者が焦点を合わせる負担があり、快適性に劣るという問題がある。
本発明は、前記した事情に鑑みてなされたものであり、搭乗者の負担を低減させることができる車両用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。
In the invention described in Patent Document 1, the problem is that the virtual image displayed by the head-up display device has a constant distance from the viewpoint of the vehicle occupant to the virtual image regardless of the vertical position of the virtual image. is there.
Therefore, it seems as if a virtual image was projected on a plane perpendicular to the passenger's line of sight, as if the virtual screen was floating in the air, and the scenery in front of the passenger was hidden by the virtual image There is a problem of feeling. Furthermore, since the front landscape and the virtual image are visually recognized in a separated state, there is a problem that the passenger has a burden of focusing when viewing the virtual image from the state of viewing the landscape, and the comfort is inferior.
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a vehicle head-up display device that can reduce a burden on a passenger.

前記目的を達成するために、本発明は、車両内に設置された投射面に画像光を投射して、画像光に基づく虚像を表示する車両用ヘッドアップディスプレイ装置において、画像光を投射する投射装置と、前記投射装置から投射された画像光を前記投射面に反射させる反射ミラーと、を備え、前記反射ミラーは、その一端部から他端部にかけて徐々に曲率が変化するように形成されており、前記反射ミラーは、曲率が大きい領域から反射される投射画像光を前記投射面の上方に反射することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention projects image light in a vehicle head-up display device for projecting image light onto a projection surface installed in a vehicle and displaying a virtual image based on the image light. comprising a device, and a reflecting mirror for reflecting projected image light on the projection surface from said projection device, wherein the reflecting mirror is gradually curvature toward the other end from the one end portion is formed to vary The reflection mirror reflects projection image light reflected from an area having a large curvature upwardly from the projection surface .

本実施形態に係る車両用ヘッドアップディスプレイ装置の概略構成図である。It is a schematic structure figure of the head up display device for vehicles concerning this embodiment. ヘッドアップディスプレイ装置の制御構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control structure of a head-up display apparatus. (a)は画像補正前の画像と虚像の関係を示す説明図、(b)は画像補正後の画像と虚像の関係を示す説明図である。(A) is explanatory drawing which shows the relationship between the image before image correction, and a virtual image, (b) is explanatory drawing which shows the relationship between the image after image correction, and a virtual image. 投射装置の変形例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the modification of a projection apparatus. 本実施形態による虚像の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of the virtual image by this embodiment. 従来装置による虚像の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of the virtual image by a conventional apparatus. 本実施形態の変形例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the modification of this embodiment.

図1に示すように、車両用ヘッドアップディスプレイ装置1は、車両内におけるフロントウインドシールド2の下方の所定の位置に設けられ、ヘッドアップディスプレイ装置1は、投射装置10を備えている。また、ヘッドアップディスプレイ装置1は、投射装置10から投射される画像光を反射する反射ミラー11を備えている。また、フロントウインドシールド2の所定箇所には、例えば、ハーフミラーの機能を有するシールを貼付したり、あるいは、ハーフミラーの機能を有するように適切な加工を施すことにより、明確に虚像15を視認できるようにした投射面12が形成されている。
そして、ヘッドアップディスプレイ装置1は、投射装置10から投射された画像光を反射ミラー11を介して、フロントウインドシールド2の投射面12に画像光を投射することにより、投射面12の前方に虚像15を表示させるように構成されている。
As shown in FIG. 1, the vehicle head-up display device 1 is provided at a predetermined position below the front windshield 2 in the vehicle, and the head-up display device 1 includes a projection device 10. In addition, the head-up display device 1 includes a reflection mirror 11 that reflects image light projected from the projection device 10. Further, the virtual image 15 is clearly visible by attaching a seal having a half mirror function to a predetermined portion of the front windshield 2 or by performing an appropriate process so as to have a half mirror function. The projection surface 12 that can be formed is formed.
The head-up display device 1 projects the image light projected from the projection device 10 onto the projection surface 12 of the front windshield 2 via the reflection mirror 11, thereby forming a virtual image in front of the projection surface 12. 15 is displayed.

また、本実施形態においては、反射ミラー11の側面における断面形状は、反射ミラー11の一端側から他端側に向けて曲率が徐々に変化する自由曲面形状とされている。この反射ミラー11の曲面形状としては、例えば、オイラーの螺旋(コルニュ螺旋またはクロソイドとも呼ばれる)の形状を有するように形成されている。ただし、反射ミラー11の曲面形状は、これに限定されるものではなく、反射ミラー11の一端側から他端側に向けて曲率が徐々に変化する形状であれば、どのような形状であってもよい。
また、反射ミラー11の平面における断面形状は、球面形状や非球面形状に形成されている。
さらに、反射ミラー11の外周縁部分は、投射された画像光の歪みを補正するために曲率が小さくなるように形成されている。なお、画像光を投射する際に、反射ミラー11の外周縁部分における画像の歪みを考慮して画像光を補正して投射することができる場合には、必ずしも反射ミラー11の外周縁部分の曲率を小さくしなくてもよい。
In the present embodiment, the cross-sectional shape on the side surface of the reflection mirror 11 is a free-form surface shape in which the curvature gradually changes from one end side to the other end side of the reflection mirror 11. The curved shape of the reflecting mirror 11 is, for example, formed so as to have a Euler spiral shape (also called a Cornu spiral or a clothoid). However, the curved surface shape of the reflection mirror 11 is not limited to this, and any shape can be used as long as the curvature gradually changes from one end side to the other end side of the reflection mirror 11. Also good.
Moreover, the cross-sectional shape in the plane of the reflective mirror 11 is formed in spherical shape or aspherical shape.
Further, the outer peripheral edge portion of the reflection mirror 11 is formed so as to have a small curvature in order to correct distortion of the projected image light. When projecting image light, if the image light can be corrected and projected in consideration of image distortion at the outer peripheral portion of the reflecting mirror 11, the curvature of the outer peripheral portion of the reflecting mirror 11 is not necessarily required. It is not necessary to reduce the size.

ここで、投射装置10から画像光が反射ミラー11に投射されて虚像15を表示する場合には、以下の関係式が成り立つ。
1/a+1/b=1/f
ここで、aは、投射装置10から反射ミラー11までの距離、bは反射ミラー11から虚像15が結像する位置までの距離、fは反射ミラー11の焦点距離(曲率の1/2)である。
また、反射ミラー11の曲率が大きくなれば、反射ミラー11の焦点距離が短くなり、焦点距離が短いほど、虚像15の大きさは大きくなる。
これらのことから、投射装置10から反射ミラー11の曲率が大きい箇所に投射した画像光は、焦点距離が短いため、投射面12に反射された際に、投射面12からの距離が長い位置で虚像15を表示することになる。一方、投射装置10から反射ミラー11の曲率が小さい箇所に投射した画像光は、焦点距離が長いため、投射面12に反射された際に、投射面12からの距離が短い位置で、虚像15を表示することになる。
Here, when image light is projected from the projection device 10 onto the reflection mirror 11 to display the virtual image 15, the following relational expression holds.
1 / a + 1 / b = 1 / f
Here, a is the distance from the projection device 10 to the reflecting mirror 11, b is the distance from the reflecting mirror 11 to the position where the virtual image 15 is formed, and f is the focal length (1/2 of the curvature) of the reflecting mirror 11. is there.
Moreover, if the curvature of the reflective mirror 11 becomes large, the focal distance of the reflective mirror 11 will become short, and the magnitude | size of the virtual image 15 will become large, so that a focal distance is short.
For these reasons, the image light projected from the projection device 10 to the portion where the curvature of the reflection mirror 11 is large has a short focal length, and therefore when reflected on the projection surface 12, the distance from the projection surface 12 is long. The virtual image 15 is displayed. On the other hand, the image light projected from the projection device 10 onto the portion where the curvature of the reflection mirror 11 is small has a long focal length. Therefore, when the image light is reflected on the projection surface 12, the virtual image 15 is at a position where the distance from the projection surface 12 is short. Will be displayed.

また、投射装置10からの画像光の投射位置と、反射ミラー11による反射位置とは、1対1で対応している。すなわち、投射装置10から投射される画像光は、反射ミラー11の曲率が変化する範囲の全域にわたって投射されるように構成されている。
このように構成することにより、投射装置10から画像光が投射される位置によって、反射ミラー11の曲率が異なることになり、反射ミラー11により反射され投射面12に投射されて表示される虚像15の表示位置および大きさが変化することになる。
したがって、投射装置10からの画像光の投射位置を制御することにより、反射ミラー11への投射位置を変更することができ、これにより、投射面12における虚像15の表示位置を変化させることが可能となる。このように投射装置10からの画像光の投射位置を任意に変更することにより、投射面12における表示位置を変化させることができ、投射面12に形成される虚像15の表示位置を遠くに大きくあるいは近く小さくに表示させることが可能となる。
Further, the projection position of the image light from the projection device 10 and the reflection position by the reflection mirror 11 correspond one-to-one. That is, the image light projected from the projection device 10 is configured to be projected over the entire range in which the curvature of the reflection mirror 11 changes.
With this configuration, the curvature of the reflection mirror 11 differs depending on the position at which the image light is projected from the projection device 10, and the virtual image 15 reflected by the reflection mirror 11 and projected onto the projection surface 12 is displayed. The display position and size of will change.
Therefore, by controlling the projection position of the image light from the projection device 10, the projection position on the reflection mirror 11 can be changed, and thereby the display position of the virtual image 15 on the projection surface 12 can be changed. It becomes. In this way, by arbitrarily changing the projection position of the image light from the projection device 10, the display position on the projection surface 12 can be changed, and the display position of the virtual image 15 formed on the projection surface 12 is increased far away. Or it becomes possible to make it display near small.

また、投射装置10は、反射ミラー11の焦点距離より近い位置に設置することが好ましい。これは、反射ミラー11の焦点距離より遠い位置に投射装置10を設置すると、投射装置10から投射される画像が上下逆に反転してしまうためである。
そして、反射ミラー11は、焦点位置すなわち曲率が箇所によって変化するものであるため、最も短い焦点位置より近い位置に投射装置10を設置することが好ましい。ただし、投射装置10を反射ミラー11の焦点距離より遠い位置に設置した場合でも、投射装置10から投射される画像を上下反転した状態で投射すればよいので、何ら問題はない。
Further, the projection device 10 is preferably installed at a position closer to the focal length of the reflection mirror 11. This is because if the projection device 10 is installed at a position farther than the focal length of the reflection mirror 11, the image projected from the projection device 10 is inverted upside down.
And since the reflective mirror 11 changes a focal position, ie, a curvature with a location, it is preferable to install the projection apparatus 10 in the position nearer than the shortest focal position. However, even when the projection device 10 is installed at a position farther than the focal length of the reflection mirror 11, there is no problem because the image projected from the projection device 10 may be projected in an upside down state.

また、一般に、車両の搭乗者16がフロントウインドシールド2の上部から視認する対象は、搭乗者16の目から遠方に位置する建物、山、空、遠くの道路などである。そのため、フロントウインドシールド2の上部における車外の風景を視認しているときの搭乗者16の目の焦点は、遠方に位置する対象を視認する際の焦点に合わせられている蓋然性が高い。
一方、フロントウインドシールド2の下部から視認する対象は、搭乗者16の目から近傍に位置する車両のボンネットや、車両の前方を走行する他の車両の後部、近くの道路などである。そのため、フロントウインドシールド2の下部における車外の風景を視認しているときの搭乗者16の目の焦点は、近傍に位置する対象を視認する際の焦点に合わせられている蓋然性が高い。
In general, the objects that the passenger 16 of the vehicle visually recognizes from the upper part of the front windshield 2 are a building, a mountain, a sky, a distant road, and the like that are located far from the eyes of the passenger 16. For this reason, the focus of the eyes of the occupant 16 when viewing the scenery outside the vehicle in the upper part of the front windshield 2 is highly likely to be adjusted to the focus when viewing a distant object.
On the other hand, the objects to be visually recognized from the lower part of the front windshield 2 are a hood of a vehicle located in the vicinity from the eyes of the passenger 16, a rear part of another vehicle traveling in front of the vehicle, a nearby road, and the like. Therefore, the focus of the eyes of the occupant 16 when viewing the scenery outside the vehicle at the lower part of the front windshield 2 is highly likely to be adjusted to the focus when viewing an object located in the vicinity.

したがって、本実施形態においては、反射ミラー11の大きい曲率の部分が投射面12の上方に反射するとともに、反射ミラー11の小さい曲率の部分が投射面12の下方に反射するように配置されている。このように配置することにより、大きくかつ遠くに表示される虚像15が投射面12の上方に表示され、小さくかつ近くに表示される虚像15が投射面12の下方に表示されることになる。
これにより、車両の搭乗者16が、遠方に位置する対象を視認している状態で、投射面12の上方の前方遠くに表示された虚像15を視認することになるため、目の焦点を合わせるための負荷が軽減され、快適性が向上する。また、近傍に位置する対象を視認している状態で、投射面12の下方の前方近くに表示された虚像15を視認することになるため、同様に、目の焦点を合わせるための負荷が軽減され、快適性が向上する。
なお、このような反射ミラー11の配置に限定されるものではなく、大きくかつ遠くに表示される虚像15を投射面12の下方に表示するとともに、小さくかつ近くに表示される虚像15を投射面12の上方に表示するようにしてもよい。
Therefore, in the present embodiment, the reflection mirror 11 is arranged so that a portion with a large curvature is reflected above the projection surface 12 and a portion with a small curvature on the reflection mirror 11 is reflected below the projection surface 12. . By arranging in this way, the virtual image 15 displayed large and far away is displayed above the projection surface 12, and the virtual image 15 displayed small and close is displayed below the projection surface 12.
Accordingly, the vehicle occupant 16 visually recognizes the virtual image 15 displayed far in front of the projection surface 12 in a state where the object located far away is visually recognized, so that the eyes are focused. Load is reduced and comfort is improved. Further, since the virtual image 15 displayed near the front under the projection surface 12 is visually recognized in the state where the object located in the vicinity is visually recognized, similarly, the load for focusing the eyes is reduced. Comfort is improved.
The arrangement of the reflecting mirror 11 is not limited to this, and the virtual image 15 displayed large and far away is displayed below the projection surface 12, and the virtual image 15 displayed small and close is displayed on the projection surface. It may be displayed above 12.

次に、本実施形態における制御構成について、図2を参照して説明する。
車両用ヘッドアップディスプレイ装置1の投射装置10は、ランプやLEDなどの光源20と、虚像15として表示すべき画像を形成する画像形成部21と、画像形成部21が出力する画像光の焦点調整や画像の拡大または縮小などの各種調整を施して、画像光として投射する投射光学系22と、を備えている。
画像形成部21としては、例えば、光透過型の液晶表示装置や、光源20からのビーム光をMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)ミラー、ガルバノミラー、ポリゴンミラーあるいは、これらの走査手段を複数組み合わせて用いた走査手段により二次元状に走査させて画像を形成する二次元走査型表示装置などが用いられる。
Next, the control configuration in the present embodiment will be described with reference to FIG.
The projection device 10 of the vehicle head-up display device 1 includes a light source 20 such as a lamp or LED, an image forming unit 21 that forms an image to be displayed as a virtual image 15, and focus adjustment of image light output from the image forming unit 21. And a projection optical system 22 that performs various adjustments such as enlargement or reduction of the image and projects it as image light.
As the image forming unit 21, for example, a light transmission type liquid crystal display device, a beam light from the light source 20 is used as a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) mirror, a galvano mirror, a polygon mirror, or a combination of these scanning means. For example, a two-dimensional scanning display device that forms an image by scanning in a two-dimensional manner using a conventional scanning unit is used.

また、制御部23は、CPU、CPUにより実行される制御プログラム、制御プログラムに関するデータを記憶するROM、ワーキングエリアとして機能するRAM、その他の周辺回路、周辺機器を備え、車両用ヘッドアップディスプレイ装置1の各部を中枢的に制御する。
制御部23が備える各機能ブロックの機能は、CPUがプログラムを読み出して実行するなど、ハードウェアとソフトウェアとの協働により実現される。
The control unit 23 includes a CPU, a control program executed by the CPU, a ROM that stores data related to the control program, a RAM that functions as a working area, other peripheral circuits, and peripheral devices. Central control of each part.
The function of each functional block included in the control unit 23 is realized by cooperation of hardware and software, such as a CPU reading and executing a program.

ナビゲーション管理部24は、車両に搭載された車載ナビゲーション装置25と接続され、車載ナビゲーション装置25から、適宜、ナビゲーションに関する情報を取得する。そして、ナビゲーション管理部24は、車載ナビゲーション装置25がナビゲーションしている間、適切なタイミングで、適切なナビゲーションに関する情報を、制御部23に出力する。
例えば、ナビゲーション管理部24は、右折または左折すべき交差点に対して、車両が所定の距離まで近づいたことを検出した場合、その旨の情報や右折または左折する方向の情報などを制御部23に出力する。また、例えば、ナビゲーション管理部24は、目的地に対して、車両が所定の距離まで近づいたことを検出した場合、その旨の情報を制御部23に出力する。このほか、ナビゲーション管理部24がナビゲーションに関する情報を出力するタイミング、出力するべき情報は、事前に定められている。
The navigation management unit 24 is connected to an in-vehicle navigation device 25 mounted on the vehicle, and appropriately acquires information related to navigation from the in-vehicle navigation device 25. And the navigation management part 24 outputs the information regarding suitable navigation to the control part 23 at an appropriate timing, while the vehicle-mounted navigation apparatus 25 is navigating.
For example, when the navigation management unit 24 detects that the vehicle has approached a predetermined distance from the intersection to be turned right or left, the navigation management unit 24 notifies the control unit 23 of such information and information on the right or left turn direction. Output. Further, for example, when the navigation management unit 24 detects that the vehicle has approached a predetermined distance from the destination, the navigation management unit 24 outputs information to that effect to the control unit 23. In addition, the timing at which the navigation management unit 24 outputs information related to navigation and the information to be output are determined in advance.

さらに、制御部23は、投射装置10に送る画像を制御する表示制御部26と、投射装置10に送る画像データを補正する画像補正部27とを備えている。
表示制御部26は、ナビゲーション管理部24から送られるナビゲーション情報に基づいて、投射装置10における画像情報を生成するものである。また、表示制御部26は、画像情報の投射面12に対する投射位置などの表示制御情報も生成するものである。
Further, the control unit 23 includes a display control unit 26 that controls an image to be sent to the projection device 10 and an image correction unit 27 that corrects image data to be sent to the projection device 10.
The display control unit 26 generates image information in the projection device 10 based on the navigation information sent from the navigation management unit 24. The display control unit 26 also generates display control information such as a projection position of image information with respect to the projection surface 12.

また、画像補正部27は、表示制御部26から送られる画像情報、表示制御情報に基づいて投射装置10に送る画像情報の補正を行う。画像補正部27は、例えば、画像情報の拡大・縮小補正、投射画像の歪み補正などの各種補正を行う。   Further, the image correction unit 27 corrects the image information sent to the projection device 10 based on the image information and display control information sent from the display control unit 26. The image correction unit 27 performs various corrections such as image information enlargement / reduction correction and projection image distortion correction.

また、本実施形態においては、反射ミラー11の曲率が連続して変化するように形成されており、反射ミラー11の曲率により表示される画像の拡大率が異なることから、図3(a)に示すように、画像情報に基づいてそのまま画像を表示させると、画像の形状が台形化してしまう。そのため、本実施形態においては、図3(b)に示すように、画像補正部27は、表示すべき画像が台形化した際に正常な画像となるように、逆台形状の画像に補正して投射装置10に送ることが好ましい。
このように構成することにより、台形状に変化した場合でも、適正に画像を表示させることが可能となる。
なお、画像の台形化は、反射ミラー11の曲率により変わってくるので、反射ミラー11に投射される画像光の投射位置に応じて、補正量を変えることが好ましい。
Further, in the present embodiment, the curvature of the reflection mirror 11 is formed so as to continuously change, and the magnification of the displayed image differs depending on the curvature of the reflection mirror 11, so that FIG. As shown, if the image is displayed as it is based on the image information, the shape of the image becomes trapezoidal. Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 3B, the image correction unit 27 corrects the image to be displayed into an inverted trapezoidal image so that a normal image is obtained when the image to be displayed becomes a trapezoid. It is preferable to send it to the projection device 10.
With this configuration, it is possible to display an image appropriately even when the shape changes to a trapezoid.
Note that since the trapezoidal image changes depending on the curvature of the reflection mirror 11, it is preferable to change the correction amount according to the projection position of the image light projected on the reflection mirror 11.

また、投射装置10は、例えば、反射ミラー11の任意の位置に対して画像光を投射させるようにしてもよい。また、投射装置10を複数の領域に分割し、これら各領域から画像光を投射させるようにしてもよい。例えば、投射装置10を反射ミラー11の大きい曲率の領域に投射する領域と、中程度の曲率の領域に投射する領域と、小さい曲率の領域に投射する領域と、に分割し、投射装置10の各領域から、それぞれ対応する反射ミラー11のそれぞれ対応する領域に画像光を投射する。これにより、反射ミラー11の曲率、すなわち、虚像15の表示位置に応じた表示を各領域ごとに行うことが可能となる。さらに、図4に示すように、投射装置10を、反射ミラー11の大きい曲率の領域に投射する装置10aと、中程度の曲率の領域に投射する装置10bと、小さい曲率の領域に投射する装置10cとによる、3つの装置10a,10b,10cにより構成するようにしてもよい。   Further, the projection device 10 may project image light on an arbitrary position of the reflection mirror 11, for example. Further, the projection device 10 may be divided into a plurality of areas, and image light may be projected from each of these areas. For example, the projection device 10 is divided into a region that projects the large curvature region of the reflection mirror 11, a region that projects the medium curvature region, and a region that projects the small curvature region. Image light is projected from each region to a corresponding region of the corresponding reflecting mirror 11. As a result, it is possible to perform display for each region according to the curvature of the reflecting mirror 11, that is, the display position of the virtual image 15. Further, as shown in FIG. 4, the projection device 10 is projected onto a large curvature region of the reflection mirror 11, the projection device 10 b is projected onto a medium curvature region, and the projection device 10 is projected onto a small curvature region. You may make it comprise with the three apparatuses 10a, 10b, and 10c by 10c.

次に、本実施形態におけるヘッドアップディスプレイ装置1の動作について説明する。
本実施形態においては、車両に搭載された車載ナビゲーション装置25に接続されたナビゲーション管理部24により、ナビゲーションに関する情報を取得し、ナビゲーション管理部24は、車載ナビゲーション装置25がナビゲーションしている間、適切なタイミングで、適切なナビゲーションに関する情報を、制御部23に出力する。そして、制御部23は、必要なナビゲーション情報に基づいて表示制御部26により、投射装置10における画像情報および表示制御情報を生成し、表示制御部26から送られる画像情報、表示制御情報に基づいて、画像補正部27により、投射装置10に送る画像情報の画像情報の拡大・縮小補正、投射画像の歪み補正などの各種補正を行う。
Next, the operation of the head-up display device 1 in this embodiment will be described.
In the present embodiment, the navigation management unit 24 connected to the vehicle-mounted navigation device 25 mounted on the vehicle acquires information related to navigation, and the navigation management unit 24 is appropriate while the vehicle-mounted navigation device 25 is navigating. At appropriate timing, information related to appropriate navigation is output to the control unit 23. And the control part 23 produces | generates the image information and display control information in the projection apparatus 10 by the display control part 26 based on required navigation information, and based on the image information and display control information sent from the display control part 26 The image correction unit 27 performs various corrections such as enlargement / reduction correction of image information of image information to be sent to the projection apparatus 10 and distortion correction of the projected image.

その後、画像補正部27により補正された画像情報に基づいて、投射装置10を動作させることにより、画像形成部21により画像を形成するとともに、投射光学系22により、焦点などを調整して反射ミラー11に投射する。
反射ミラー11に投射された画像光は、投射位置に応じた曲率により拡大または縮小されて反射され、投射面12に投射される。これにより、車両の搭乗者16がハーフミラーに投射された画像を虚像15として視認することができる。
Thereafter, by operating the projection apparatus 10 based on the image information corrected by the image correction unit 27, an image is formed by the image forming unit 21, and the focal point is adjusted by the projection optical system 22 to adjust the reflection mirror. 11 is projected.
The image light projected onto the reflection mirror 11 is reflected after being enlarged or reduced by a curvature corresponding to the projection position and projected onto the projection surface 12. Thereby, the passenger 16 of the vehicle can visually recognize the image projected on the half mirror as the virtual image 15.

次に、本実施形態におけるヘッドアップディスプレイ装置1による表示例について説明する。
図5は本実施形態におけるヘッドアップディスプレイ装置1による表示例を示す説明図であり、図6は従来のヘッドアップディスプレイ装置による表示例を示す説明図である。
図5に示すように、フロントウインドシールド2には、投射面12としての機能する表示領域30が形成されるものであり、この表示領域30に所定の虚像15を表示するものである。図5においては、走行する先に信号機付きの交差点が存在する道路を走行中の例を示している。
この例によれば、投射装置10から反射ミラー11の曲率の小さい領域に画像光を投射することにより、表示領域30の下方に、例えば、当該道路の制限速度表示の虚像15aが表示される。また、投射装置10から反射ミラー11の曲率の小さい領域から中程度の曲率の領域に画像光を投射することにより、表示領域30の下方から中間位置にかけて車線表示の虚像15bが表示される。投射装置10から反射ミラー11の曲率の大きい領域に画像光を投射することにより、表示領域30の上方に、交差点において右折を促す走行指示表示の虚像15cが表示される。
Next, a display example by the head-up display device 1 in the present embodiment will be described.
FIG. 5 is an explanatory view showing a display example by the head-up display device 1 in this embodiment, and FIG. 6 is an explanatory view showing a display example by the conventional head-up display device.
As shown in FIG. 5, a display area 30 that functions as the projection surface 12 is formed on the front windshield 2, and a predetermined virtual image 15 is displayed on the display area 30. FIG. 5 shows an example in which the vehicle is traveling on a road where an intersection with a traffic light exists ahead of the vehicle.
According to this example, by projecting image light from the projection device 10 onto a region with a small curvature of the reflection mirror 11, for example, a virtual image 15 a of a speed limit display of the road is displayed below the display region 30. Further, by projecting image light from the projection device 10 to a region with a medium curvature from a region with a small curvature of the reflection mirror 11, a lane display virtual image 15b is displayed from the lower side of the display region 30 to the intermediate position. By projecting image light from the projection device 10 onto a region with a large curvature of the reflecting mirror 11, a virtual image 15c of a travel instruction display that prompts a right turn at an intersection is displayed above the display region 30.

一方、図6に示すように、従来のヘッドアップディスプレイ装置による表示では、表示領域30において表示される虚像15の遠近感が均一になってしまい、車両の搭乗者16が、遠方に位置する対象を視認している状態で表示領域30を視認した場合、目の焦点を表示領域30に合わせる必要がある。そのため、搭乗者16の負荷が増大する可能性がある。
これに対して、本実施形態においては、表示領域30の下方から上方にかけて、遠近感のある虚像15a,15b,15cを表示させることができる。すなわち、搭乗者16が遠方を視認している状態で、視認させる虚像15a,15b,15cを表示領域30の上方であって遠方に表示させるとともに、搭乗者16が近傍を視認している状態で視認させる虚像15a,15b,15cを表示領域30の下方であって近傍に表示させることができる。そのため、搭乗者16が目の焦点を合わせるための負荷を低減させることが可能となる。
On the other hand, as shown in FIG. 6, in the display by the conventional head-up display device, the perspective of the virtual image 15 displayed in the display area 30 becomes uniform, and the vehicle occupant 16 is an object located far away. When viewing the display area 30 while viewing the image, it is necessary to focus the eyes on the display area 30. Therefore, the load on the passenger 16 may increase.
On the other hand, in this embodiment, perspective virtual images 15a, 15b, and 15c can be displayed from the lower side to the upper side of the display area 30. That is, in the state where the passenger 16 is viewing far away, the virtual images 15a, 15b, and 15c to be viewed are displayed far away above the display area 30, and the passenger 16 is viewing the vicinity. The virtual images 15a, 15b, and 15c to be visually recognized can be displayed below the display area 30 and in the vicinity thereof. Therefore, it becomes possible to reduce the load for the passenger 16 to focus the eyes.

なお、前記表示例は単なる例示にすぎず、その他、車載ナビゲーション装置25により取得される情報であれば、どのような情報を表示させるようにしてもよい。例えば、右折または左折すべき交差点までの距離表示、交差点名や交差点の左折不可といった交差点情報表示、交差点における擬似信号表示、目的地までの距離表示などを、表示領域30における表示位置などを考慮して任意に表示させることができる。   The display example is merely an example, and any other information may be displayed as long as the information is acquired by the in-vehicle navigation device 25. For example, display the distance to the intersection to be turned right or left, display the intersection information such as the intersection name and the left turn of the intersection, the pseudo signal display at the intersection, the distance display to the destination, etc. Can be displayed arbitrarily.

以上説明したように、本実施形態に係る車両用ヘッドアップディスプレイ装置1においては、画像光を投射する投射装置10と、投射装置10から投射された画像光を投射面12に反射させる反射ミラー11と、を備え、反射ミラー11は、その曲率が変化するように形成しているので、投射装置10から画像光が投射される位置によって、投射面12に投射されて表示される虚像15の表示位置および大きさを変化させることができ、これにより、投射面12に形成される虚像15の表示位置を遠くに大きくあるいは近くに小さく表示させるといった適切な表示を行うことが可能となる。その結果、投射面12に表示される虚像15を周囲の風景に溶け込ませることができ、搭乗者16が目の焦点を合わせるための負荷を低減させることができ、快適性を向上させることができる。   As described above, in the vehicle head-up display device 1 according to the present embodiment, the projection device 10 that projects image light and the reflection mirror 11 that reflects the image light projected from the projection device 10 to the projection surface 12. The reflection mirror 11 is formed so that its curvature changes, and therefore, the display of the virtual image 15 projected and displayed on the projection surface 12 according to the position where the image light is projected from the projection device 10 The position and the size can be changed, and accordingly, it is possible to perform appropriate display such that the display position of the virtual image 15 formed on the projection surface 12 is displayed far larger or smaller near. As a result, the virtual image 15 displayed on the projection surface 12 can be melted into the surrounding scenery, the load for the passenger 16 to focus the eyes can be reduced, and comfort can be improved. .

また、本実施形態によれば、反射ミラー11は、その一端部から他端部にかけて徐々に曲率が変化する。
この構成によれば、投射装置10から画像光が投射される位置によって、投射面12に投射されて表示される虚像15の表示位置および大きさを徐々に変化させることができ、これにより、投射面12に形成される虚像15の表示位置を遠くに大きくあるいは近くに小さく表示させるといった適切な表示を行うことが可能となる。
Further, according to the present embodiment, the curvature of the reflecting mirror 11 gradually changes from one end to the other end.
According to this configuration, the display position and size of the virtual image 15 projected and displayed on the projection surface 12 can be gradually changed depending on the position at which the image light is projected from the projection device 10. Appropriate display can be performed such that the display position of the virtual image 15 formed on the surface 12 is displayed far larger or smaller near.

また、本実施形態によれば、投射装置10は、画像光を反射ミラー11の曲率が変化する範囲の全域にわたって投射する。
この構成によれば、投射装置10から画像光が投射される位置によって、投射面12に投射されて表示される虚像15の表示位置および大きさを変化させることができる。
Further, according to the present embodiment, the projection device 10 projects the image light over the entire range in which the curvature of the reflection mirror 11 changes.
According to this configuration, the display position and size of the virtual image 15 projected and displayed on the projection surface 12 can be changed depending on the position at which the image light is projected from the projection device 10.

また、本実施形態によれば、反射ミラー11は、曲率が大きい領域から反射される投射画像光を投射面の上方に反射する。
この構成によれば、投射面12の上方に反射された際に、投射面12からの距離が長い位置で虚像15を表示させることができる。
Moreover, according to this embodiment, the reflective mirror 11 reflects the projection image light reflected from the area | region with a large curvature above a projection surface.
According to this configuration, when reflected above the projection surface 12, the virtual image 15 can be displayed at a position where the distance from the projection surface 12 is long.

また、本実施形態によれば、反射ミラー11は、ハーフミラーにより形成され、反射ミラー11は、投射面として機能する。
この構成によれば、反射ミラー11が投射面12を兼ねるので、部品点数を低減させることができる。
Further, according to the present embodiment, the reflection mirror 11 is formed by a half mirror, and the reflection mirror 11 functions as a projection surface.
According to this configuration, since the reflection mirror 11 also serves as the projection surface 12, the number of parts can be reduced.

また、本実施形態によれば、投射装置10は、反射ミラー11の焦点距離より短い位置に配置される。
この構成によれば、投射装置10から投射される画像を正立して表示させることができる。
Further, according to the present embodiment, the projection device 10 is disposed at a position shorter than the focal length of the reflection mirror 11.
According to this configuration, the image projected from the projection device 10 can be displayed upright.

また、本実施形態によれば、投射装置10から投射する画像を補正する画像補正部27を備えている。
この構成によれば、正しい形状の画像を表示させることができる。
Further, according to the present embodiment, the image correction unit 27 that corrects an image projected from the projection device 10 is provided.
According to this configuration, an image having a correct shape can be displayed.

また、本実施形態によれば、画像補正部27は、投射装置10から投射する画像を台形補正するものである。
この構成によれば、台形状に変化した画像を正しく表示させることができる。
Further, according to the present embodiment, the image correction unit 27 corrects the keystone of the image projected from the projection device 10.
According to this configuration, it is possible to correctly display an image that has changed to a trapezoidal shape.

なお、前記実施形態においては、投射装置10の画像を反射ミラー11を介して投射面12に投射させる構成としたが、これに限定されるものではない。
例えば、図7に示すように、反射ミラー11にハーフミラーとしての機能を持たせるとともに、反射ミラー11を搭乗者16から視認できる位置に設置し、この反射ミラー11を投射面12として用いるようにしてもよい。
このような構成によれば、投射装置10から投射面12である反射ミラー11に直接画像光を投射するで、前記実施形態と同様の効果を得ることができるとともに、1つの反射ミラー11を設置すればよいので、部品点数の低減および設置スペースの低減を図ることができる。
In addition, in the said embodiment, although it was set as the structure which projects the image of the projection apparatus 10 on the projection surface 12 via the reflective mirror 11, it is not limited to this.
For example, as shown in FIG. 7, the reflecting mirror 11 is provided with a function as a half mirror, and the reflecting mirror 11 is installed at a position where it can be seen from the passenger 16, and the reflecting mirror 11 is used as the projection surface 12. May be.
According to such a configuration, since the image light is directly projected from the projection device 10 onto the reflection mirror 11 that is the projection surface 12, it is possible to obtain the same effect as in the above-described embodiment and to install one reflection mirror 11. Therefore, the number of parts and the installation space can be reduced.

また、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に沿って種々の変更が可能である。   Moreover, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made along the spirit of the present invention.

1 車両用ヘッドアップディスプレイ装置
2 フロントウインドシールド
10 投射装置
11 反射ミラー
12 投射面
15 虚像
16 搭乗者
20 光源
21 画像形成部
22 投射光学系
23 制御部
24 ナビゲーション管理部
25 車載ナビゲーション装置
26 表示制御部
27 画像補正部
30 表示領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle head-up display apparatus 2 Front windshield 10 Projection apparatus 11 Reflection mirror 12 Projection surface 15 Virtual image 16 Passenger 20 Light source 21 Image formation part 22 Projection optical system 23 Control part 24 Navigation management part 25 In-vehicle navigation apparatus 26 Display control part 27 Image Correction Unit 30 Display Area

Claims (6)

車両内に設置された投射面に画像光を投射して、画像光に基づく虚像を表示する車両用ヘッドアップディスプレイ装置において、
画像光を投射する投射装置と、前記投射装置から投射された画像光を前記投射面に反射させる反射ミラーと、を備え、
前記反射ミラーは、その一端部から他端部にかけて徐々に曲率が変化するように形成されており、
前記反射ミラーは、曲率が大きい領域から反射される投射画像光を前記投射面の上方に反射することを特徴とする車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
In a vehicle head-up display device that projects image light onto a projection surface installed in a vehicle and displays a virtual image based on the image light,
A projection device that projects image light, and a reflection mirror that reflects the image light projected from the projection device to the projection surface,
The reflection mirror is formed such that the curvature gradually changes from one end to the other end ,
The vehicle head-up display device , wherein the reflection mirror reflects projection image light reflected from an area having a large curvature upwardly from the projection surface .
前記投射装置は、画像光を前記反射ミラーの曲率が変化する範囲の全域にわたって投射することを特徴とする請求項1に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置。   2. The vehicle head-up display device according to claim 1, wherein the projection device projects image light over an entire range in which a curvature of the reflection mirror changes. 前記反射ミラーは、ハーフミラーにより形成され、前記反射ミラーは、前記投射面として機能することを特徴とする請求項1に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置。 The vehicle head-up display device according to claim 1 , wherein the reflection mirror is formed of a half mirror, and the reflection mirror functions as the projection surface . 前記投射装置は、前記反射ミラーの焦点距離のち最も短い焦点距離より短い位置に配置されることを特徴とする請求項1に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置。 The vehicle head-up display device according to claim 1, wherein the projection device is disposed at a position shorter than the shortest focal length of the reflecting mirrors . 前記投射装置から投射する画像を補正する画像補正部を備えていることを特徴とする請求項1に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置。 The vehicle head-up display device according to claim 1, further comprising an image correction unit that corrects an image projected from the projection device. 前記画像補正部は、前記投射装置から投射する画像を台形補正するものであることを特徴とする請求項5に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置。 The vehicle head-up display device according to claim 5, wherein the image correction unit corrects a keystone of an image projected from the projection device.
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