JP6864580B2

JP6864580B2 - Head-up display device, navigation device

Info

Publication number: JP6864580B2
Application number: JP2017151561A
Authority: JP
Inventors: 木村　豪; 豪木村
Original assignee: Alpine Electronics Inc
Current assignee: Alpine Electronics Inc
Priority date: 2017-08-04
Filing date: 2017-08-04
Publication date: 2021-04-28
Anticipated expiration: 2037-08-04
Also published as: JP2019032362A

Description

本発明は、ヘッドアップディスプレイ装置及びナビゲーション装置に関する。 The present invention relates to a head-up display device and a navigation device.

車両の運転者等の運転を支援する情報をウィンドウシールドの反射部材に投影して運転者の前方に虚像を結像させるヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置が知られている。虚像はウィンドウシールドよりも車両の前方に結像するので、通常、遠方を見ている運転者は車内のディスプレイを見る場合よりも少ない視線移動で運転を支援する情報を視認できる。 A head-up display (HUD) device is known that projects information supporting the driving of a vehicle driver or the like onto a reflective member of a window shield to form a virtual image in front of the driver. Since the phantom image is formed in front of the vehicle from the window shield, a driver looking far away can usually see information that assists driving with less eye movement than when looking at the display inside the vehicle.

このようなヘッドアップディスプレイ装置において、虚像の結像位置を近方と遠方に異ならせた２レイヤのヘッドアップディスプレイ装置が考案されている（例えば、特許文献１参照）。図１は、２レイヤのヘッドアップディスプレイ装置により結像される遠方虚像１１と近方虚像１２を模式的に示す。なお、図１（ａ）では説明のための遠方虚像１１と近方虚像１２が図示されているが、実際には遠方虚像１１と近方虚像１２は目に映るだけである。 In such a head-up display device, a two-layer head-up display device in which the image formation positions of virtual images are different from each other in the near and far directions has been devised (see, for example, Patent Document 1). FIG. 1 schematically shows a far virtual image 11 and a near virtual image 12 formed by a two-layer head-up display device. Although the distant virtual image 11 and the near virtual image 12 are illustrated in FIG. 1A for explanation, the distant virtual image 11 and the near virtual image 12 are actually only visible to the eyes.

図１（ｂ）は遠方虚像１１と近方虚像１２に表示される運転を支援する情報の一例を示す。一例として、遠方虚像１１に走行レーンを示すアイコン２０１が表示されており、近方虚像１２に追従走行中であることを示すアイコン２０２、進路変更までの時間２０３、着信のお知らせ２０４が表示されている。図１（ｂ）に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置は遠方と近方にそれぞれ適切な情報を表示するため、ユーザは遠方虚像１１に表示された情報と近方虚像１２に表示された情報を把握しやすくなる。 FIG. 1B shows an example of driving-supporting information displayed on the distant virtual image 11 and the near virtual image 12. As an example, the icon 201 indicating the traveling lane is displayed on the distant virtual image 11, the icon 202 indicating that the near virtual image 12 is following the traveling, the time until the course change 203, and the incoming call notification 204 are displayed. There is. As shown in FIG. 1B, since the head-up display device displays appropriate information in the distant and near directions, the user can display the information displayed in the distant virtual image 11 and the information displayed in the near virtual image 12. It will be easier to understand.

また、表示される虚像の数を多くすることで、奥行き感を増大させたヘッドアップディスプレイ装置が考案されている（例えば、特許文献２参照。）。特許文献２には、正面虚像の下側に下側虚像を表示し、正面虚像の上側に上側虚像を表示する車両用表示装置が開示されている。下側虚像と上側虚像により正面虚像に奥行き感が得られるため運転者への情報の訴求力を向上させることができる。 Further, a head-up display device has been devised in which a sense of depth is increased by increasing the number of virtual images displayed (see, for example, Patent Document 2). Patent Document 2 discloses a vehicle display device that displays a lower virtual image below the front virtual image and displays an upper virtual image above the front virtual image. Since the lower virtual image and the upper virtual image give a sense of depth to the front virtual image, it is possible to improve the appeal of information to the driver.

実開平７−５８８６号公報Jikkenhei 7-5886 特開２０１６−６８６９３号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-68693

しかしながら、特許文献２の車両用表示装置では虚像の数だけ表示器が必要になりコスト増になるという問題がある。すなわち、表示器が独立している場合、表示器の位置を表示器ごとに変えられるため正面画像の上下に別々の虚像を表示できる。しかし、複数の表示器を設けることはコスト増になる。 However, the vehicle display device of Patent Document 2 has a problem that the number of displays required for the number of virtual images increases, which increases the cost. That is, when the indicators are independent, the position of the indicator can be changed for each indicator, so that different virtual images can be displayed above and below the front image. However, providing a plurality of indicators increases the cost.

本発明は、上記課題に鑑み、コストの増大を抑制して奥行き感がある映像を表示可能なヘッドアップディスプレイ装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a head-up display device capable of displaying an image having a sense of depth while suppressing an increase in cost.

本発明は、映像投影装置が投影した映像の虚像を表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、前記映像投影装置が投影した第一の映像を反射する第一のミラーと、前記第一のミラーが反射した前記第一の映像を、前記映像投影装置が投影した第二の映像に重畳させる１つ以上の第二のミラーと、前記第二の映像の予め定められた領域が所定方向に投影された際に形成する空間を使って前記第二のミラーを固定する固定手段と、を有し、前記第二のミラーは前記第二の映像と重畳して配置されており、前記第一のミラーが反射した前記第一の映像を、前記第二の映像が投影される方向に反射することを特徴とする。

The present invention is a head-up display device that displays a virtual image of an image projected by an image projection device, wherein a first mirror that reflects the first image projected by the image projection device and the first mirror are One or more second mirrors that superimpose the reflected first image on the second image projected by the image projection device, and a predetermined area of the second image are projected in a predetermined direction. The second mirror has a fixing means for fixing the second mirror using the space formed at the time, and the second mirror is arranged so as to be superimposed on the second image, and the first mirror is arranged. The first image reflected by the mirror is reflected in the direction in which the second image is projected .

コストの増大を抑制して奥行き感がある映像を表示可能なヘッドアップディスプレイ装置を提供することができる。 It is possible to provide a head-up display device capable of displaying an image with a sense of depth while suppressing an increase in cost.

２レイヤのヘッドアップディスプレイ装置により結像される遠方虚像と近方虚像を模式的に示す図の一例である。This is an example of a diagram schematically showing a distant virtual image and a near virtual image imaged by a two-layer head-up display device. ヘッドアップディスプレイ装置の概略的な特徴を説明する図の一例である。It is an example of the figure explaining the schematic feature of the head-up display device. 運転者の視点から見た遠方虚像と近方虚像の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a distant virtual image and a near virtual image seen from the driver's point of view. 車載されたヘッドアップディスプレイ装置の概略的な構成図の一例である。This is an example of a schematic configuration diagram of an in-vehicle head-up display device. 凸レンズによる虚像の結像を説明する図の一例である。This is an example of a diagram for explaining the image formation of a virtual image by a convex lens. ヘッドアップディスプレイの基本的な光学系を説明する図の一例である。It is an example of the figure explaining the basic optical system of a head-up display. ヘッドアップディスプレイ装置の比較例を説明する図である。It is a figure explaining the comparative example of the head-up display apparatus. ヘッドアップディスプレイ装置の概略的な構造を説明する図の一例である。It is an example of the figure explaining the schematic structure of a head-up display device. ヘッドアップディスプレイ装置の概略的な構造を説明する図の一例である。It is an example of the figure explaining the schematic structure of a head-up display device. 非描画領域を説明する図の一例である。It is an example of the figure explaining the non-drawing area. 近方虚像用の映像と重畳するように配置される第二ミラー、又は第四ミラーの取り付け構造を説明する図の一例である。It is an example of the figure explaining the mounting structure of the second mirror or the fourth mirror arranged so as to superimpose on the image for the near virtual image. 四隅の非描画領域が凹面ミラーに対し投影してできる空間を示す図の一例である。This is an example of a diagram showing a space formed by projecting non-drawing areas at the four corners onto a concave mirror. アイボックスを説明する図の一例である。It is an example of the figure explaining the eye box. 視点位置ずれを説明する図の一例である。This is an example of a diagram for explaining the viewpoint position shift. 運転席から見た実景に重畳された近方虚像及び遠方虚像の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the near virtual image and the distant virtual image superimposed on the actual scene seen from the driver's seat. ＡＲイメージについて説明する図の一例である。It is an example of the figure explaining the AR image. 路面にペイントされた投影画像の投影面への透視投影変換を説明する図の一例である。This is an example of a diagram illustrating a perspective projection conversion of a projected image painted on a road surface to a projected surface.

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

＜ヘッドアップディスプレイ装置の概略的な特徴＞
図２は、本実施形態のヘッドアップディスプレイ装置の概略的な特徴を説明する図の一例である。本実施形態のヘッドアップディスプレイ装置は１つの映像投影装置で近方虚像１２と遠方虚像１１を重畳して表示する。図２に示すように、運転者の視点から、近方虚像１２の略中央に遠方虚像１１が重なって表示される。遠方虚像１１が重畳する近方虚像１２は、中央３１ａと四隅３１ｂに非描画領域３１を有する。非描画領域３１とは文字やアイコンなどの情報だけでなく輝度の明暗による情報を含まない領域である。具体的には、元の映像が黒画素の領域、又は、光が照射されない領域ということができる。このため、遠方虚像１１と近方虚像１２が重畳していても、運転者は遠方虚像１１を良好に視認できる。 <General features of head-up display device>
FIG. 2 is an example of a diagram illustrating a schematic feature of the head-up display device of the present embodiment. The head-up display device of the present embodiment superimposes and displays the near virtual image 12 and the far virtual image 11 with one image projection device. As shown in FIG. 2, from the driver's point of view, the distant virtual image 11 is displayed so as to overlap substantially the center of the near virtual image 12. The near virtual image 12 on which the far virtual image 11 is superimposed has non-drawing regions 31 at the center 31a and the four corners 31b. The non-drawing area 31 is an area that does not include not only information such as characters and icons but also information due to brightness. Specifically, it can be said that the original image is a region of black pixels or an region where light is not irradiated. Therefore, even if the distant virtual image 11 and the near virtual image 12 are superimposed, the driver can see the distant virtual image 11 well.

図３は、運転者の視点から見た遠方虚像１１と近方虚像１２であり、非描画領域３１について説明する図である。図２で説明したように、近方虚像１２の中央３１ａと四隅３１ｂは非描画領域３１であり、中央３１ａがくり抜かれたような構造になるため、遠方虚像１１に奥行き感が得られる。更に、奥行き感を増大させるため、近方虚像１２の右描画領域１２ｒ、左描画領域１２ｌ、上描画領域１２ｕ、及び、下描画領域１２ｄは、パース図で表現されている。パース図とは遠近法を利用して立体的に表現された図をいう。透視図ともいう。すなわち、遠方虚像１１に近づくほど狭くなる図形（四辺形であるがより具体的には台形）が右描画領域１２ｒ、左描画領域１２ｌ、上描画領域１２ｕ、及び、下描画領域１２ｄとして形成されている。実景の視認性を阻害しない程度に半透明のグラデーションを形成することで更に奥行感を強調できる。 FIG. 3 is a distant virtual image 11 and a near virtual image 12 viewed from the driver's point of view, and is a diagram for explaining the non-drawing region 31. As described with reference to FIG. 2, the center 31a and the four corners 31b of the near virtual image 12 are non-drawing regions 31, and the structure is such that the center 31a is hollowed out, so that the far virtual image 11 has a sense of depth. Further, in order to increase the sense of depth, the right drawing area 12r, the left drawing area 12l, the upper drawing area 12u, and the lower drawing area 12d of the near virtual image 12 are represented by a perspective view. A perspective diagram is a diagram that is three-dimensionally expressed using perspective. Also called a perspective view. That is, a figure (a quadrilateral but more specifically a trapezoid) that becomes narrower as it approaches the distant virtual image 11 is formed as a right drawing area 12r, a left drawing area 12l, an upper drawing area 12u, and a lower drawing area 12d. There is. By forming a translucent gradation that does not impair the visibility of the actual scene, the sense of depth can be further emphasized.

右描画領域１２ｒ、左描画領域１２ｌ、上描画領域１２ｕ、及び、下描画領域１２ｄには、それぞれに適した運転を支援する情報の表示が可能である。 In the right drawing area 12r, the left drawing area 12l, the upper drawing area 12u, and the lower drawing area 12d, it is possible to display information suitable for each of them to support driving.

遠方虚像１１の周囲には中央３１ａの非描画領域３１が存在する。近方虚像１２の右描画領域１２ｒ、左描画領域１２ｌ、上描画領域１２ｕ、及び、下描画領域１２ｄの間は四隅３１ｂの非描画領域３１である。中央３１ａ及び四隅３１ｂの非描画領域３１も奥行き感を高めるという効果を奏する。更に、中央３１ａの非描画領域３１は後述するアイボックス内の視点ぶれに対する視認性の確保に有効であり、遠方虚像１１の歪み補正にも利用できる。 A non-drawing region 31 at the center 31a exists around the distant virtual image 11. Between the right drawing area 12r, the left drawing area 12l, the upper drawing area 12u, and the lower drawing area 12d of the near virtual image 12, there are non-drawing areas 31 at the four corners 31b. The non-drawing areas 31 at the center 31a and the four corners 31b also have the effect of enhancing the sense of depth. Further, the non-drawing region 31 in the center 31a is effective for ensuring visibility against viewpoint blurring in the eye box, which will be described later, and can also be used for distortion correction of the distant virtual image 11.

また、近方虚像１２の右描画領域１２ｒ、左描画領域１２ｌ、上描画領域１２ｕ、及び、下描画領域１２ｄの間の四隅３１ｂの非描画領域３１は、後述するように、遠方虚像１１と近方虚像１２の重畳表示を実現するためのミラーを固定する固定アーム（固定手段の一例）が設置される領域となる。したがって、四隅３１ｂの非描画領域３１は奥行き感を高めるだけでなく、固定アームを見えなくする効果をもたらすことができる。 Further, the non-drawing area 31 of the four corners 31b between the right drawing area 12r, the left drawing area 12l, the upper drawing area 12u, and the lower drawing area 12d of the near virtual image 12 is close to the far virtual image 11 as described later. This is the area where the fixed arm (an example of the fixing means) for fixing the mirror for realizing the superimposed display of the square virtual image 12 is installed. Therefore, the non-drawing area 31 of the four corners 31b can not only enhance the sense of depth but also bring about the effect of making the fixed arm invisible.

＜ヘッドアップディスプレイ装置の概略構造＞
図４は、車載されたヘッドアップディスプレイ装置の概略的な構成図を示す。図４は説明の便宜上、１レイヤのヘッドアップディスプレイ装置を示す。本実施形態では一例として車両に搭載されたヘッドアップディスプレイ装置を例にして説明する。ヘッドアップディスプレイ装置の表示ユニット２０はダッシュボードの内部に埋め込まれており、表示ユニット２０の上面に設けられ射出窓からウィンドウシールド１３に向けて映像が投影される。投影された映像がウィンドウシールド１３よりも前方に虚像１０として表示される。運転者９はこの虚像を視認することができる。したがって、ヘッドアップディスプレイ装置は表示装置の一態様である。運転者９は視線を前方の車両や路面に保ったまま（少ない視線移動で）運転を支援する情報を目視できる。運転を支援する情報については後述する。 <Outline structure of head-up display device>
FIG. 4 shows a schematic configuration diagram of an in-vehicle head-up display device. FIG. 4 shows a one-layer head-up display device for convenience of explanation. In this embodiment, a head-up display device mounted on a vehicle will be described as an example. The display unit 20 of the head-up display device is embedded inside the dashboard, is provided on the upper surface of the display unit 20, and an image is projected from the injection window toward the window shield 13. The projected image is displayed as a virtual image 10 in front of the window shield 13. The driver 9 can visually recognize this virtual image. Therefore, the head-up display device is one aspect of the display device. The driver 9 can visually recognize information that assists driving while keeping the line of sight on the vehicle in front or the road surface (with a small amount of line-of-sight movement). Information that supports driving will be described later.

＜ヘッドアップディスプレイの光学系＞
図５、図６を用いてヘッドアップディスプレイの光学系について説明する。図５は凸レンズによる虚像の結像を説明する図の一例であり、図６はヘッドアップディスプレイの基本的な光学系を説明する図の一例である。 <Optical system of head-up display>
The optical system of the head-up display will be described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG. 5 is an example of a diagram for explaining the image formation of a virtual image by a convex lens, and FIG. 6 is an example of a diagram for explaining a basic optical system of a head-up display.

図５に示すように、レンズ５１の焦点距離ｆよりもレンズ５１に対し手前に物体５２がある場合、レンズ越しの視点から虚像１０が見える。虚像１０は実際にはそこに存在せず、スクリーンを置いても物体の像は映らない。レンズ５１から物体５２までの距離をａ、虚像１０までの距離ｂ、焦点距離をｆとすると、これらにはよく知られているように以下の関係がある。
（１／ａ）−（１／ｂ）＝１／ｆ
距離ｂについて解くと分かるように、レンズ５１から虚像１０までの距離ｂは距離ａが大きく焦点距離ｆが小さいほど大きくなる。焦点距離ｆが一定であれば、距離ａが大きいほど距離ｂが大きくなり、運転者９から見て遠方に虚像を結像させることができる（ただし、虚像が得られるのはａ＜ｆ）。虚像１０が遠方にあるほど、通常、遠方を見ている運転者９にとっては少ない視線移動で運転を支援する情報を視認できる。 As shown in FIG. 5, when the object 52 is in front of the lens 51 with respect to the focal length f of the lens 51, the virtual image 10 can be seen from the viewpoint through the lens. The virtual image 10 does not actually exist there, and the image of the object is not reflected even if the screen is placed. Assuming that the distance from the lens 51 to the object 52 is a, the distance to the virtual image 10 is b, and the focal length is f, these have the following relationships as is well known.
(1 / a)-(1 / b) = 1 / f
As can be seen by solving the distance b, the distance b from the lens 51 to the virtual image 10 becomes larger as the distance a is larger and the focal length f is smaller. If the focal length f is constant, the larger the distance a, the larger the distance b, and a virtual image can be formed far away from the driver 9 (however, the virtual image can be obtained a <f). The farther the virtual image 10 is, the more information that supports driving can be visually recognized by the driver 9 who is usually looking far away with less movement of the line of sight.

次に、図６を用いて凹面ミラー２７による虚像について説明する。映像投影装置２１がディフューザ２２に照射した映像は凹面ミラー２７で反射され拡大された後にウィンドウシールド１３のコンバイナー１７で運転者９の視線方向に反射される。この時、運転者９からはコンバイナー１７を通して画像が遠方に拡大して表示されているように見える。これは、凹面ミラー２７が図５で説明したレンズ５１と同様の働きをするためである。凹面ミラー２７の焦点距離ｆとディフューザ２２との距離Ｌ１の関係により（Ｌ１＜ｆ）、車両の前方の画像は虚像１０になり、実際にはコンバイナー１７の前方には存在しない。 Next, the virtual image by the concave mirror 27 will be described with reference to FIG. The image emitted by the image projection device 21 to the diffuser 22 is reflected by the concave mirror 27 and enlarged, and then reflected by the combiner 17 of the window shield 13 in the line-of-sight direction of the driver 9. At this time, from the driver 9, the image appears to be enlarged and displayed in the distance through the combiner 17. This is because the concave mirror 27 functions in the same manner as the lens 51 described with reference to FIG. Due to the relationship between the focal length f of the concave mirror 27 and the distance L1 between the diffuser 22 (L1 <f), the image in front of the vehicle becomes a virtual image 10, and it does not actually exist in front of the combiner 17.

ディフューザ２２と凹面ミラー２７との距離をＬ１、凹面ミラー２７とコンバイナー１７との距離Ｌ２、凹面ミラー２７が凸レンズであった場合の仮想的な虚像１０´と凹面ミラー２７までの距離をＬ３、コンバイナー１７から虚像１０までの距離Ｌ４とする。図５との対応では、距離Ｌ１が距離ａに相当し、距離Ｌ３が距離ｂに相当する。したがって、コンバイナー１７からは距離Ｌ４＝Ｌ２＋Ｌ３に虚像が結像するように見える。 The distance between the diffuser 22 and the concave mirror 27 is L1, the distance between the concave mirror 27 and the combiner 17 is L2, the distance between the virtual virtual image 10'when the concave mirror 27 is a convex lens and the concave mirror 27 is L3, and the combiner. The distance L4 from 17 to the virtual image 10 is assumed. In correspondence with FIG. 5, the distance L1 corresponds to the distance a and the distance L3 corresponds to the distance b. Therefore, from the combiner 17, a virtual image appears to be formed at a distance L4 = L2 + L3.

運転者９の視線移動を少なくするにはＬ２又はＬ３を大きくすればよい。距離Ｌ２は車両の構造などで決まる場合が多く距離Ｌ２を大きくすることは困難な場合が多い。距離Ｌ３を大きくするには図５で説明したように凹面ミラー２７の焦点距離ｆを小さくするか又は距離Ｌ１を大きくする必要がある。距離Ｌ１を大きくする方法として、ヘッドアップディスプレイ装置ではいくつかのミラーで映像を折り返して距離を稼ぐ方法が採用される。 In order to reduce the movement of the line of sight of the driver 9, L2 or L3 may be increased. The distance L2 is often determined by the structure of the vehicle and the like, and it is often difficult to increase the distance L2. In order to increase the distance L3, it is necessary to decrease the focal length f of the concave mirror 27 or increase the distance L1 as described with reference to FIG. As a method of increasing the distance L1, in the head-up display device, a method of folding back an image with some mirrors to increase the distance is adopted.

＜本実施形態のヘッドアップディスプレイ装置の構造例＞
<<近方虚像と遠方虚像が重畳しないヘッドアップディスプレイ装置>>
図７は、本実施形態のヘッドアップディスプレイ装置１００と比較するための比較例を説明する図である。図７のヘッドアップディスプレイ装置１００は、２レイヤのヘッドアップディスプレイ装置であるが近方虚像１２と遠方虚像１１が重畳しない。 <Structural example of the head-up display device of this embodiment>
<< Head-up display device that does not superimpose near and far virtual images >>
FIG. 7 is a diagram illustrating a comparative example for comparison with the head-up display device 100 of the present embodiment. The head-up display device 100 of FIG. 7 is a two-layer head-up display device, but the near virtual image 12 and the far virtual image 11 do not overlap.

ヘッドアップディスプレイ装置１００は、表示ユニット２０とウィンドウシールド１３に形成されたコンバイナー１７を有する。表示ユニット２０は、更に映像投影装置２１、ディフューザ２２、第一ミラー２３（第一のミラーの一例）、第二ミラー２４（第二のミラーの一例）、及び、凹面ミラー２７を有する。これらの詳細は図８にて説明する。 The head-up display device 100 has a display unit 20 and a combiner 17 formed on the window shield 13. The display unit 20 further includes an image projection device 21, a diffuser 22, a first mirror 23 (an example of a first mirror), a second mirror 24 (an example of a second mirror), and a concave mirror 27. These details will be described with reference to FIG.

映像投影装置２１は遠方虚像１１として結像する映像と、近方虚像１２として結像する映像をディフューザ２２に投影する。遠方虚像用の映像は第一ミラー２３で第二ミラー２４の方向に反射され、第二ミラー２４により凹面ミラー２７に向かって反射される。これに対し、近方虚像用の映像はディフューザ２２から直接、凹面ミラー２７に到達する。 The image projection device 21 projects an image formed as a distant virtual image 11 and an image formed as a near virtual image 12 onto the diffuser 22. The image for a distant virtual image is reflected by the first mirror 23 in the direction of the second mirror 24, and is reflected by the second mirror 24 toward the concave mirror 27. On the other hand, the image for the near virtual image reaches the concave mirror 27 directly from the diffuser 22.

凹面ミラー２７は遠方虚像用の映像と近方虚像用の映像をコンバイナー１７に向けて反射する。運転者の視点からは遠方虚像１１と近方虚像１２が見える。第一ミラー２３と第二ミラー２４により、遠方虚像用の映像の方が近方虚像用の映像よりも凹面ミラー２７までの光路長が長いので、遠方虚像１１は近方虚像１２よりも運転者から見て遠方に結像する。 The concave mirror 27 reflects the image for the far virtual image and the image for the near virtual image toward the combiner 17. From the driver's point of view, the distant virtual image 11 and the near virtual image 12 can be seen. Since the image for the far virtual image has a longer optical path length to the concave mirror 27 than the image for the near virtual image due to the first mirror 23 and the second mirror 24, the far virtual image 11 is the driver than the near virtual image 12. The image is formed in the distance when viewed from.

<<近方虚像と遠方虚像が重畳するヘッドアップディスプレイ装置１>>
図８は、本実施形態のヘッドアップディスプレイ装置１００の概略的な構造を説明する図の一例である。すなわち、図８のヘッドアップディスプレイ装置１００は近方虚像１２と遠方虚像１１が重畳する２レイヤのヘッドアップディスプレイ装置である。図７との相違としては、第二ミラー２４が近方虚像用の映像４３と重畳している。これにより、近方虚像１２に重畳した遠方虚像１１が得られる。 << Head-up display device 1 in which near and far virtual images are superimposed >>
FIG. 8 is an example of a diagram illustrating a schematic structure of the head-up display device 100 of the present embodiment. That is, the head-up display device 100 of FIG. 8 is a two-layer head-up display device in which the near virtual image 12 and the far virtual image 11 are superimposed. The difference from FIG. 7 is that the second mirror 24 is superimposed on the image 43 for the near virtual image. As a result, the distant virtual image 11 superimposed on the near virtual image 12 is obtained.

映像投影装置２１は、車両に搭載された車両側ユニットから取得した運転を支援する情報に基づいて虚像として投影される映像を生成する。具体的には例えば路面に進行方向を表すマークが描画されているかのように見えるＡＲイメージを生成する。ＡＲとは「Augmented Reality」の略であり拡張現実と呼ばれる。この場合、映像投影装置２１は三次元座標系に何らかの投影画像（オブジェクトと呼ばれる）を配置して運転者の視界に相当する投影面に投影画像を透視投影変換することで、ＡＲイメージを生成する。あるいは、ＡＲ表示することなく、単に車速などの情報を生成してもよい。 The image projection device 21 generates an image projected as a virtual image based on information that supports driving acquired from a vehicle-side unit mounted on the vehicle. Specifically, for example, an AR image that looks as if a mark indicating the traveling direction is drawn on the road surface is generated. AR is an abbreviation for "Augmented Reality" and is called augmented reality. In this case, the image projection device 21 generates an AR image by arranging some projection image (called an object) in the three-dimensional coordinate system and performing perspective projection conversion of the projection image on the projection surface corresponding to the driver's field of view. .. Alternatively, information such as vehicle speed may be simply generated without displaying AR.

映像投影装置２１は映像を投影する機能を有する。投影の方式としてはＬＣＤ（液晶ディスプレイ）、ＤＬＰ（Digital Light Processing）、レーザプロジェクタなどがある。本実施形態では投影の方式は制限されない。 The image projection device 21 has a function of projecting an image. Projection methods include LCD (liquid crystal display), DLP (Digital Light Processing), and laser projectors. In this embodiment, the projection method is not limited.

ディフューザ２２は映像投影装置２１が投影した映像（光）を拡大する役割を有する。ディフューザ２２の映像投影装置２１側の面には隙間なくマイクロレンズが形成されている。マイクロレンズは通常のレンズと比較して物像間距離を小さくできるため、距離Ｌ１を稼ぎやすい。なお、映像が広がる角度は，マイクロレンズのサイズ、各レンズの焦点距離などから決定される。 The diffuser 22 has a role of magnifying the image (light) projected by the image projection device 21. A microlens is formed on the surface of the diffuser 22 on the image projection device 21 side without any gap. Since the microlens can reduce the distance between objects as compared with a normal lens, it is easy to earn a distance L1. The angle at which the image spreads is determined by the size of the microlens, the focal length of each lens, and the like.

映像投影装置２１から見てディフューザ２２の背面（映像の投影方向）には第一ミラー２３及び第二ミラー２４が配置されている。第一ミラー２３は第二ミラー２４よりも鉛直方向上側に配置される。第二ミラー２４は、第一ミラー２３の真下であって、近方虚像用の映像４３の中央に配置される。図８の第一ミラー２３と第二ミラー２４の面積は同じであるが、どちらかが大きくてもよい。 A first mirror 23 and a second mirror 24 are arranged on the back surface (image projection direction) of the diffuser 22 when viewed from the image projection device 21. The first mirror 23 is arranged vertically above the second mirror 24. The second mirror 24 is directly below the first mirror 23 and is arranged at the center of the image 43 for the near virtual image. The areas of the first mirror 23 and the second mirror 24 in FIG. 8 are the same, but either one may be larger.

第一ミラー２３は、遠方虚像用の映像４２を第二ミラー２４に向けて折り返すため、遠方虚像用の映像４２の投影範囲に配置される。すなわち、ディフューザ２２と重畳している。第二ミラー２４は、近方虚像用の映像４３に遠方虚像用の映像４２を重畳させるため、近方虚像用の映像４３の投影範囲に配置される。すなわち、ディフューザ２２と重畳している。 The first mirror 23 is arranged in the projection range of the image 42 for the distant virtual image in order to fold the image 42 for the distant virtual image toward the second mirror 24. That is, it overlaps with the diffuser 22. The second mirror 24 is arranged in the projection range of the near virtual image 43 in order to superimpose the far virtual image 42 on the near virtual image 43. That is, it overlaps with the diffuser 22.

第一ミラー２３がどのくらいディフューザ２２と重畳するかは、映像の設計方針によって調整される。すなわち、近方虚像１２として表示する運転を支援する情報を多くしたければ、第一ミラー２３とディフューザ２２の重畳面積を小さくする。遠方虚像１１として表示する運転を支援する情報を多くしたければ、第一ミラー２３とディフューザ２２の重畳面積を大きくする。ただし、遠方虚像１１の周囲を囲むように近方虚像１２が表示されるため、第一ミラー２３とディフューザ２２の重畳面積はディフューザ２２の半分未満である。奥行き感を十分に表現するためには１／３未満であることが好ましい。 How much the first mirror 23 overlaps with the diffuser 22 is adjusted according to the image design policy. That is, if it is desired to increase the amount of information that supports the driving displayed as the near virtual image 12, the overlapping area of the first mirror 23 and the diffuser 22 is reduced. If more information is desired to support driving displayed as a distant virtual image 11, the overlapping area of the first mirror 23 and the diffuser 22 is increased. However, since the near virtual image 12 is displayed so as to surround the periphery of the far virtual image 11, the overlapping area of the first mirror 23 and the diffuser 22 is less than half that of the diffuser 22. It is preferably less than 1/3 in order to sufficiently express a sense of depth.

第一ミラー２３と第二ミラー２４は互いに平行に配置されており、第一ミラー２３及び第二ミラー２４はディフューザ２２からの遠方虚像用の映像４２を近方虚像用の映像４３と重畳させて、近方虚像用の映像４３と平行に凹面ミラー２７に向けて反射する。 The first mirror 23 and the second mirror 24 are arranged parallel to each other, and the first mirror 23 and the second mirror 24 superimpose the image 42 for the far virtual image from the diffuser 22 on the image 43 for the near virtual image. , Reflects toward the concave mirror 27 in parallel with the image 43 for the near virtual image.

凹面ミラー２７は上記のように、映像を拡大してコンバイナー１７に向けて反射すると共に虚像を結像させるためのレンズの役割を果たす。凹面ミラー２７には近方虚像用の映像４３に重畳して遠方虚像用の映像４２が到達する。凹面ミラー２７が反射した映像は表示ユニット２０の射出部１８を通過してコンバイナー１７に到達する。凹面ミラー２７は映像の全体がコンバイナー１７に到達するように大きさ、角度、及び、位置が設計される。 As described above, the concave mirror 27 acts as a lens for enlarging the image and reflecting it toward the combiner 17 and forming a virtual image. The image 42 for the far virtual image reaches the concave mirror 27 by superimposing it on the image 43 for the near virtual image. The image reflected by the concave mirror 27 passes through the injection portion 18 of the display unit 20 and reaches the combiner 17. The size, angle, and position of the concave mirror 27 are designed so that the entire image reaches the combiner 17.

コンバイナー１７は２つの機能を有する。１つは凹面ミラー２７で反射された映像を運転者側に反射させる機能である（反射部材の機能）。もう１つはコンバイナー１７を介して運転者９が得る視界を確保する機能（透過機能）である。コンバイナー１７の運転者側の面にはビームスプリッターが形成されているため、入射する映像の少なくとも一部を運転者９に向けて反射する。また、外光の少なくとも一部が透過して運転者９の目に到達する。これにより、運転者９は虚像と実景の両方を同時に見ることができる。 The combiner 17 has two functions. One is a function of reflecting the image reflected by the concave mirror 27 toward the driver (function of the reflecting member). The other is a function (transmission function) for ensuring the field of view obtained by the driver 9 via the combiner 17. Since a beam splitter is formed on the driver-side surface of the combiner 17, at least a part of the incident image is reflected toward the driver 9. Further, at least a part of the outside light is transmitted and reaches the driver 9's eyes. As a result, the driver 9 can see both the virtual image and the real scene at the same time.

なお、コンバイナー１７の車外側の面は車内側の面とほぼ同じ曲率を有しているため、コンバイナー１７を透過する光に対してレンズ効果を持たず、実景が歪むことはない。 Since the outer surface of the combiner 17 has substantially the same curvature as the inner surface of the vehicle, it does not have a lens effect on the light transmitted through the combiner 17, and the actual scene is not distorted.

図８から明らかなように、ディフューザ２２から第一ミラー２３，第二ミラー２４、及び、凹面ミラー２７までの光路長と、ディフューザ２２から凹面ミラー２７までの光路長とでは、前者の方が長い。したがって、近方虚像１２は遠方虚像１１よりも運転者９から見て手前に結像し、遠方虚像１１は近方虚像１２よりも運転者９から見て遠方に結像する。 As is clear from FIG. 8, the optical path length from the diffuser 22 to the first mirror 23, the second mirror 24, and the concave mirror 27 and the optical path length from the diffuser 22 to the concave mirror 27 are longer in the former. .. Therefore, the near virtual image 12 is formed closer to the driver 9 than the far virtual image 11, and the far virtual image 11 is formed farther from the driver 9 than the near virtual image 12.

図８のような構成によれば、１つの第二ミラー２４で近方虚像１２と遠方虚像１１を重畳させることができる。つまり、ミラーの数が少なくて済むためコスト増を抑制できる。一方で、遠方虚像用の映像４２の距離をあまり稼げない。 According to the configuration as shown in FIG. 8, one second mirror 24 can superimpose the near virtual image 12 and the far virtual image 11. That is, since the number of mirrors can be reduced, the cost increase can be suppressed. On the other hand, the distance of the image 42 for a distant virtual image cannot be earned very much.

ところで、後述するアイボックス内で運転者が視線を動かすと第一ミラー２３及び第二ミラー２４のエッジ４１が見える可能性がある。しかし、第一ミラー２３及び第二ミラー２４の縁がミラーコーティングされていない場合、光学的なパス（通り道）にならないため、黒く沈んで見えるだけになる。 By the way, when the driver moves his / her line of sight in the eye box described later, there is a possibility that the edge 41 of the first mirror 23 and the second mirror 24 can be seen. However, when the edges of the first mirror 23 and the second mirror 24 are not mirror-coated, they do not become an optical path (passage), so that they only appear to sink black.

一方、エッジ４１の浮きという現象は発生しないが、エッジ４１を映像が通過できないので、描画できないエリアが存在する。しかし、近方虚像用の映像４３の中央３１ａの非描画領域を遠方虚像用の映像４２よりも大きく確保することで、描画できないエリアが目立たないようにできる。 On the other hand, although the phenomenon of floating of the edge 41 does not occur, there is an area where drawing cannot be performed because the image cannot pass through the edge 41. However, by securing the non-drawing area of the center 31a of the near virtual image 43 larger than that of the far virtual image 42, the area that cannot be drawn can be made inconspicuous.

また、アイボックス内で目を動かすと遠方虚像１１が中心に見えなくなるが、これも中央３１ａの非描画領域３１が設けられることで解決される。 Further, when the eyes are moved in the eye box, the distant virtual image 11 cannot be seen at the center, which is also solved by providing the non-drawing region 31 at the center 31a.

また、第二ミラー２４が配置される際、ミラー本体以外の取り付け部品（以下、固定アームという）が近方虚像用の映像４３の光路を遮らないように配置される必要がある。この構造については図１１にて説明する。 Further, when the second mirror 24 is arranged, it is necessary to arrange the attachment parts other than the mirror body (hereinafter, referred to as a fixed arm) so as not to block the optical path of the image 43 for the near virtual image. This structure will be described with reference to FIG.

<<近方虚像と遠方虚像が重畳するヘッドアップディスプレイ装置２>>
図９は、本実施形態のヘッドアップディスプレイ装置１００の概略的な構造を説明する図の一例である。なお、図９の説明では主に図８との相違を説明する。 << Head-up display device 2 in which near and far virtual images are superimposed >>
FIG. 9 is an example of a diagram illustrating a schematic structure of the head-up display device 100 of the present embodiment. In the description of FIG. 9, the difference from FIG. 8 will be mainly described.

図９では、第一ミラー２３，第二ミラー２４（第一反射部の一例）、第三ミラー２５（第二反射部の一例）、及び、第四ミラー２６（第三反射部の一例）により遠方虚像用の映像４２が反射されている。第一ミラー２３と第二ミラー２４の配置は図７と同様である。第三ミラー２５は第二ミラー２４が反射した遠方虚像用の映像４２を鉛直方向上側に反射する。第四ミラー２６は第三ミラー２５の真上であって、近方虚像用の映像４３の中央に配置される。すなわち、第四ミラー２６は、近方虚像用の映像４３に遠方虚像用の映像４２を重畳させるため、近方虚像用の映像４３の投影範囲に配置される。すなわち、ディフューザ２２と重畳している。 In FIG. 9, the first mirror 23, the second mirror 24 (an example of the first reflecting portion), the third mirror 25 (an example of the second reflecting portion), and the fourth mirror 26 (an example of the third reflecting portion) are used. The image 42 for a distant virtual image is reflected. The arrangement of the first mirror 23 and the second mirror 24 is the same as in FIG. 7. The third mirror 25 reflects the image 42 for a distant virtual image reflected by the second mirror 24 upward in the vertical direction. The fourth mirror 26 is directly above the third mirror 25 and is arranged at the center of the image 43 for the near virtual image. That is, the fourth mirror 26 is arranged in the projection range of the near virtual image 43 in order to superimpose the far virtual image 42 on the near virtual image 43. That is, it overlaps with the diffuser 22.

第一ミラー２３、第二ミラー２４、第三ミラー２５及び第四ミラー２６の面積は同じであるが、必ずしも同一である必要はない。第四ミラー２６は、遠方虚像用の映像４２を近方虚像用の映像４３と重畳させて、近方虚像用の映像４３と平行に凹面ミラー２７に向けて反射する。 The areas of the first mirror 23, the second mirror 24, the third mirror 25, and the fourth mirror 26 are the same, but they do not necessarily have to be the same. The fourth mirror 26 superimposes the image 42 for the far virtual image on the image 43 for the near virtual image and reflects it toward the concave mirror 27 in parallel with the image 43 for the near virtual image.

図９の構成によれば、ディフューザ２２が投影した遠方虚像用の映像４２は、第一ミラー２３、第二ミラー２４、第三ミラー２５，及び第四ミラー２６により順番に反射され凹面ミラー２７まで導かれる。したがって、図８の構成よりも遠方虚像用の映像４２の光路長を長くすることができる。第三ミラー２５，及び第四ミラー２６の分だけ部品数が多くなるため、若干のコスト増になる可能性があるが、近方虚像１２と遠方虚像１１の距離の差をより大きくできるため、図８の構成よりも奥行き感を増大させることが可能になる。 According to the configuration of FIG. 9, the image 42 for a distant virtual image projected by the diffuser 22 is sequentially reflected by the first mirror 23, the second mirror 24, the third mirror 25, and the fourth mirror 26 up to the concave mirror 27. Be guided. Therefore, the optical path length of the image 42 for a distant virtual image can be made longer than that of the configuration of FIG. Since the number of parts increases by the amount of the third mirror 25 and the fourth mirror 26, the cost may increase slightly, but the difference in distance between the near virtual image 12 and the far virtual image 11 can be made larger. It is possible to increase the sense of depth as compared with the configuration of FIG.

なお、第四ミラー２６が配置される際、ミラー本体以外の固定アームが近方虚像用の映像４３の光路を遮らないように配置される必要がある点は図８の構成と同様である。固定アームの配置方法については図８と同様であり、図１１にて説明する。 It should be noted that when the fourth mirror 26 is arranged, the fixed arm other than the mirror body needs to be arranged so as not to block the optical path of the image 43 for the near virtual image, which is the same as the configuration of FIG. The method of arranging the fixed arm is the same as that in FIG. 8, and will be described with reference to FIG.

＜第二ミラー２４、第四ミラー２６の取り付け構造＞
図１０は非描画領域３１を説明する図の一例である。ディフューザ２２は１つの映像内に構築された近方虚像用の映像４３（第二の映像の一例）と遠方虚像用の映像４２（第一の映像の一例）を投影する。近方虚像用の映像４３を第一ミラー２３と同一の形状にできればヘッドアップディスプレイ装置１００の設計上、最大のサイズの近方虚像１２を投影できるため理想的である。しかし、映像は凹面ミラー２７及びコンバイナー１７により歪むため、この歪みが近方虚像１２として結像される際になくなるように、予め歪み補正された映像が投影される。歪み補正された映像は第一ミラー２３と同じ矩形ではないので、近方虚像用の映像４３には、歪み補正のための非描画領域３２が設けられている。したがって、実際に情報が描画される領域３５は近方虚像用の映像４３の一部である（第一ミラー２３のサイズよりも小さい）。 <Mounting structure of the second mirror 24 and the fourth mirror 26>
FIG. 10 is an example of a diagram illustrating the non-drawing area 31. The diffuser 22 projects an image 43 for a near virtual image (an example of a second image) and an image 42 for a distant virtual image (an example of a first image) constructed in one image. If the image 43 for the near virtual image can have the same shape as the first mirror 23, it is ideal because the near virtual image 12 having the maximum size can be projected in the design of the head-up display device 100. However, since the image is distorted by the concave mirror 27 and the combiner 17, a pre-distortion-corrected image is projected so that this distortion disappears when the near virtual image 12 is imaged. Since the distortion-corrected image is not the same rectangle as the first mirror 23, the near-virtual image image 43 is provided with a non-drawing area 32 for distortion correction. Therefore, the area 35 where the information is actually drawn is a part of the image 43 for the near virtual image (smaller than the size of the first mirror 23).

近方虚像用の映像４３は、上記のように中央３１ａと四隅３１ｂの非描画領域３１が存在する。近方虚像用の映像４３は、上描画領域１２ｕ、左描画領域１２ｌ、右描画領域１２ｒ、及び、下描画領域１２ｄの各領域に区分されている。各領域は遠近感を演出するためにパース図で表現されている。中央３１ａと四隅３１ｂの非描画領域３１は、近方虚像用の映像４３から上描画領域１２ｕ、左描画領域１２ｌ、右描画領域１２ｒ、及び、下描画領域１２ｄのパース図を差し引いた残りの領域である。 The image 43 for the near virtual image has the non-drawing regions 31 at the center 31a and the four corners 31b as described above. The image 43 for the near virtual image is divided into an upper drawing area 12u, a left drawing area 12l, a right drawing area 12r, and a lower drawing area 12d. Each area is represented by a perspective diagram to create a sense of perspective. The non-drawing area 31 of the center 31a and the four corners 31b is the remaining area obtained by subtracting the perspective drawing of the upper drawing area 12u, the left drawing area 12l, the right drawing area 12r, and the lower drawing area 12d from the image 43 for the near virtual image. Is.

ユーザインタフェースのデザイン性を考慮して、上描画領域１２ｕ、左描画領域１２ｌ、右描画領域１２ｒ、及び、下描画領域１２ｄが決定されるので、中央３１ａと四隅３１ｂの非描画領域３１は予め定められている。ただし、固定アームが第二ミラー２４を取り付ける空間を考慮して非描画領域３１が決定される。いずれにしても非描画領域３１は予め定められている。 Since the upper drawing area 12u, the left drawing area 12l, the right drawing area 12r, and the lower drawing area 12d are determined in consideration of the design of the user interface, the non-drawing areas 31 of the center 31a and the four corners 31b are predetermined. Has been done. However, the non-drawing area 31 is determined in consideration of the space where the fixed arm attaches the second mirror 24. In any case, the non-drawing area 31 is predetermined.

遠方虚像用の映像４２は非描画領域３２と共に近方虚像用の映像４３の中央３１ａと重畳される。したがって、近方虚像用の映像４３の中央３１ａの非描画領域３１には、遠方虚像用の映像４２の情報が描画される領域３５と非描画領域３２が重畳される。したがって、中央３１ａの非描画領域３１の一部が非描画領域３２になる。 The image 42 for the far virtual image is superimposed on the center 31a of the image 43 for the near virtual image together with the non-drawing area 32. Therefore, the non-drawing area 31 in the center 31a of the near virtual image 43 is superposed on the non-drawing area 35 on which the information of the far virtual image 42 is drawn. Therefore, a part of the non-drawing area 31 in the center 31a becomes the non-drawing area 32.

また、第二ミラー２４又は第四ミラー２６は、近方虚像用の映像４３の四隅３１ｂの非描画領域３１を使用して取り付けられる。すなわち、四隅３１ｂの非描画領域３１と重なりはみ出さないように固定アームが第二ミラー２４又は第四ミラー２６を固定する。 Further, the second mirror 24 or the fourth mirror 26 is attached by using the non-drawing area 31 of the four corners 31b of the image 43 for the near virtual image. That is, the fixed arm fixes the second mirror 24 or the fourth mirror 26 so as not to overlap with the non-drawing area 31 of the four corners 31b.

なお、四隅３１ｂの非描画領域３１に限られず、中央３１ａの非描画領域３１（遠方虚像用の映像４２の周囲の非描画領域３２）が固定アームの取り付けに利用されてもよい。 The non-drawing area 31 at the four corners 31b is not limited to the non-drawing area 31 at the center 31a (the non-drawing area 32 around the image 42 for a distant virtual image) may be used for attaching the fixed arm.

図１１は、近方虚像用の映像４３と重畳するように配置される第二ミラー２４、又は第四ミラー２６の取り付け構造を説明する図の一例である。図１１では第二ミラー２４の取り付け構造が説明されるが、第四ミラー２６の場合も考え方は同じである。 FIG. 11 is an example of a diagram illustrating a mounting structure of a second mirror 24 or a fourth mirror 26 arranged so as to superimpose on an image 43 for a near virtual image. Although the mounting structure of the second mirror 24 is described in FIG. 11, the idea is the same in the case of the fourth mirror 26.

凹面ミラー２７には近方虚像用の映像４３と遠方虚像用の映像４２が重畳して投影されている。ディフューザ２２は近方虚像用の映像４３を第二ミラー２４に向かって投影するが、第二ミラー２４の４つの頂点４４に対応する近方虚像用の映像４３の位置は、中央３１ａと四隅３１ｂの交点４５である。 An image 43 for a near virtual image and an image 42 for a distant virtual image are superimposed and projected on the concave mirror 27. The diffuser 22 projects the image 43 for the near virtual image toward the second mirror 24, and the positions of the image 43 for the near virtual image corresponding to the four vertices 44 of the second mirror 24 are the center 31a and the four corners 31b. It is the intersection 45 of.

また、第二ミラー２４の４つの頂点４４に対応する交点４５から近方虚像用の映像４３の頂点４６に向かう四隅３１ｂの範囲は、奥行き感をもたらすための非描画領域３１である。固定アーム４７は近方虚像用の映像４３の四隅３１ｂの非描画領域３１が凹面ミラー２７の方向（所定方向の一例）に投影してできる空間を利用して、第二ミラー２４を周囲の壁面４９に固定する。なお、必ずしも４つの固定アーム４７の全てを壁面４９に固定しなくてもよく、少なくとも１つ以上が壁面４９に固定されればよい。 Further, the range of the four corners 31b from the intersection 45 corresponding to the four vertices 44 of the second mirror 24 toward the vertices 46 of the near virtual image 43 is a non-drawing region 31 for providing a sense of depth. The fixed arm 47 uses a space formed by projecting the non-drawing regions 31 of the four corners 31b of the near virtual image 43 in the direction of the concave mirror 27 (an example of a predetermined direction) to mount the second mirror 24 on the surrounding wall surface. Fix it to 49. It is not always necessary to fix all four fixing arms 47 to the wall surface 49, and at least one or more of them may be fixed to the wall surface 49.

図１２は四隅３１ｂの非描画領域３１が凹面ミラー２７に対し投影してできる空間４８を示す図の一例である。図１２に示すように、固定アーム４７は四隅３１ｂの非描画領域３１が形成する空間４８に配置される。図示する以外の固定アーム４７についても同様である。 FIG. 12 is an example of a diagram showing a space 48 formed by projecting the non-drawing region 31 of the four corners 31b onto the concave mirror 27. As shown in FIG. 12, the fixed arm 47 is arranged in the space 48 formed by the non-drawing region 31 of the four corners 31b. The same applies to the fixed arm 47 (not shown).

このように投影される映像の非描画領域３１を利用することで、第二ミラー２４をディフューザ２２と重畳させても、第二ミラー２４の固定アームが近方虚像１２に影を落とすことを防止できる。 By using the non-drawing area 31 of the image projected in this way, even if the second mirror 24 is superimposed on the diffuser 22, the fixed arm of the second mirror 24 prevents the near virtual image 12 from being cast a shadow. it can.

＜視点位置ずれについて＞
図３にて説明したように、遠方虚像１１を上下左右の近方虚像１２が囲むように虚像が表示される。近方虚像１２の方が運転者から見て手前に結像するため、運転者の目の位置によっては近方虚像１２が遠方虚像１１を遮るおそれがある。しかしながら、本実施形態では遠方虚像用の映像４２の周囲に歪み補正の非描画領域３２（近方虚像用の映像４３との重畳後は中央３１ａの周囲）が設けられているため、近方虚像１２が遠方虚像１１を遮るおそれはほとんどない。 <About viewpoint position shift>
As described with reference to FIG. 3, the virtual image is displayed so that the far virtual image 11 is surrounded by the near virtual images 12 on the top, bottom, left, and right. Since the near virtual image 12 forms an image in front of the driver, the near virtual image 12 may block the far virtual image 11 depending on the position of the driver's eyes. However, in the present embodiment, since the distortion-corrected non-drawing region 32 (around the center 31a after being superimposed on the near virtual image 43) is provided around the far virtual image 42, the near virtual image There is almost no risk that the 12 will block the distant virtual image 11.

まず、図１３を用いてアイボックスについて説明する。図１３はアイボックスを説明する図の一例である。なお、図１３では説明の便宜上、１レイヤのヘッドアップディスプレイ装置を示す。運転者９の体格や運転席に着座した際の姿勢等は運転者９によって同じとは限らないので、運転者９の目の位置も変化する。このため、ヘッドアップディスプレイ装置では代表的な運転者９の目の位置を中心とする一定領域が想定されている。運転者９の目がこの領域内にある限りは虚像を視認できるように、ヘッドアップディスプレイの光学系が設計されている。そして、このように設定された一定領域（視認領域）をアイボックス１９と称する。 First, the eye box will be described with reference to FIG. FIG. 13 is an example of a diagram illustrating an eye box. Note that FIG. 13 shows a one-layer head-up display device for convenience of explanation. Since the physique of the driver 9 and the posture when seated in the driver's seat are not always the same depending on the driver 9, the position of the eyes of the driver 9 also changes. Therefore, in the head-up display device, a certain area centered on the eye position of a typical driver 9 is assumed. The optical system of the head-up display is designed so that the virtual image can be visually recognized as long as the driver 9's eyes are within this region. The fixed area (visual area) set in this way is referred to as an eye box 19.

図１３では、凹面ミラー２７で反射した光をコンバイナー１７がアイボックス１９をカバーして反射できるように、凹面ミラー２７の角度（コンバイナー１７による映像の反射方向）等が設計されている。 In FIG. 13, the angle of the concave mirror 27 (the direction of reflection of the image by the combiner 17) and the like are designed so that the combiner 17 can cover the eye box 19 and reflect the light reflected by the concave mirror 27.

図１３は１レイヤのヘッドアップディスプレイ装置が例示されているが、２レイヤのヘッドアップディスプレイ装置の場合も同様であり、第一ミラー２３及び第二ミラー２４のそれぞれで反射された光が、運転者９の目に向けてコンバイナー１７で反射されることでアイボックス１９が形成される。 FIG. 13 illustrates a one-layer head-up display device, but the same applies to the two-layer head-up display device, in which the light reflected by the first mirror 23 and the second mirror 24 is operated. The eye box 19 is formed by being reflected by the combiner 17 toward the eyes of the person 9.

図１４は、視点位置ずれを説明する図の一例である。図１４（ａ）は非描画領域３１を説明するための側面図を示し、図１４（ｂ）はアイボックスにおける視点位置（両目の中心位置）を示す。図１４（ｃ）は運転者から見た近方虚像１２と遠方虚像１１の相対位置を模式的に示す。図１４（ａ）に示すように、近方虚像１２が上と下に、遠方虚像１１がその間に表示される。運転者から見て左右の近方虚像１２は省略されている。近方虚像１２は遠方虚像１１よりも手前に表示される。 FIG. 14 is an example of a diagram for explaining the viewpoint position deviation. FIG. 14A shows a side view for explaining the non-drawing area 31, and FIG. 14B shows a viewpoint position (center position of both eyes) in the eye box. FIG. 14C schematically shows the relative positions of the near virtual image 12 and the far virtual image 11 as seen from the driver. As shown in FIG. 14A, the near virtual image 12 is displayed above and below, and the far virtual image 11 is displayed between them. The left and right near virtual images 12 when viewed from the driver are omitted. The near virtual image 12 is displayed in front of the far virtual image 11.

運転者の視点位置はアイボックス内で図１４（ｂ）のａ〜ｅのいずれかを取り得る。視点位置がアイボックス内のａにある場合、図１４（ｃ）のｃ−１に示すように遠方虚像１１は近方虚像１２の中心に見える。視点位置がアイボックス内のｂにある場合、図１４（ｃ）のｃ−２に示すように遠方虚像１１は近方虚像１２の上側に寄って見える。視点位置がアイボックス内のｃにある場合、図１４（ｃ）のｃ−３に示すように遠方虚像１１は近方虚像１２の下側に寄って見える。視点位置がアイボックス内のｄにある場合、図１４（ｃ）のｃ−４に示すように遠方虚像１１は近方虚像１２の右側に寄って見える。視点位置がアイボックス内のｅにある場合、図１４（ｃ）のｃ−５に示すように遠方虚像１１は近方虚像１２の左側に寄って見える。 The driver's viewpoint position may be any of a to e in FIG. 14 (b) in the eye box. When the viewpoint position is at a in the eye box, the far virtual image 11 appears at the center of the near virtual image 12 as shown in c-1 of FIG. 14 (c). When the viewpoint position is at b in the eye box, the far virtual image 11 appears closer to the upper side of the near virtual image 12 as shown in c-2 of FIG. 14 (c). When the viewpoint position is at c in the eye box, the far virtual image 11 appears closer to the lower side of the near virtual image 12 as shown in c-3 of FIG. 14 (c). When the viewpoint position is at d in the eye box, the far virtual image 11 appears closer to the right side of the near virtual image 12 as shown in c-4 of FIG. 14 (c). When the viewpoint position is at e in the eye box, the far virtual image 11 appears closer to the left side of the near virtual image 12 as shown in c-5 of FIG. 14 (c).

しかしながら、遠方虚像用の映像４２の周囲には歪み補正のための非描画領域３２（重畳後は中央３１ａの周囲）が設けられているので、アイボックスの範囲では近方虚像１２が遠方虚像１１を遮ることがないか、又は、視認性に支障がない程度になる。 However, since a non-drawing area 32 for distortion correction (around the center 31a after superimposition) is provided around the image 42 for the far virtual image, the near virtual image 12 is the far virtual image 11 within the range of the eyebox. It will not block or the visibility will not be hindered.

＜運転を支援する情報の表示例＞
図１５を用いて近方虚像１２及び遠方虚像１１として表示される運転を支援する情報の一例を説明する。図１５は、運転席から見た実景に重畳された近方虚像１２及び遠方虚像１１の一例を示す。近方虚像１２及び遠方虚像１１は実景に重ねて表示されるＡＲ表示が可能である。 <Display example of information to support driving>
An example of information for supporting driving displayed as the near virtual image 12 and the far virtual image 11 will be described with reference to FIG. FIG. 15 shows an example of the near virtual image 12 and the distant virtual image 11 superimposed on the actual view seen from the driver's seat. The near virtual image 12 and the distant virtual image 11 can be AR-displayed so as to be superimposed on the actual scene.

まず、ヘッドアップディスプレイ装置１００はナビゲーション装置と一体に提供されてもよいし、ヘッドアップディスプレイ装置１００のみで提供されてもよい。ナビゲーション装置は各種の運転支援を行う装置である。例えば、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）などで自車位置を検出すると共に道路地図に自車位置を表示する。また、道路地図に目的地までの経路を表示したり、進路変更の手前で進行方向を案内したりすることで目的地まで運転者を誘導する。 First, the head-up display device 100 may be provided integrally with the navigation device, or may be provided only by the head-up display device 100. The navigation device is a device that provides various types of driving support. For example, the position of the own vehicle is detected by GNSS (Global Navigation Satellite System) or the like, and the position of the own vehicle is displayed on the road map. In addition, the driver is guided to the destination by displaying the route to the destination on the road map and guiding the traveling direction before changing the course.

遠方虚像１１には自車両が追従走行している先行車を表す追従走行マーク３０１、及び、目的地マーク３０２が表示されている。追従走行する際、自車両はレーダ又はステレオカメラなどで先行車を検出しているため、自車両を基準とする距離と方位を検出している。また、路面の高さは既知である。したがって、映像投影装置２１は先行車両の後方の路面に追従走行マーク３０１を表示できる。 On the distant virtual image 11, a following traveling mark 301 and a destination mark 302 indicating a preceding vehicle on which the own vehicle is following traveling are displayed. Since the own vehicle detects the preceding vehicle with a radar or a stereo camera when traveling following the vehicle, the distance and direction with respect to the own vehicle are detected. Moreover, the height of the road surface is known. Therefore, the image projection device 21 can display the following travel mark 301 on the road surface behind the preceding vehicle.

ナビゲーション装置に目的地が設定されている場合、自車位置と目的地の座標（緯度、経度、標高）が検出されている。したがって、自車位置からみた目的地の方位も既知になる。映像投影装置２１は目的地を囲むように目的地マーク３０２を表示できる。なお、目的地マーク３０２に限らず、ＰＯＩ（Point Of Interest）の場所にＰＯＩマークを表示してもよい。例えば、運転者が過去に立ち寄った場所、運転者の嗜好から判断される施設、及び、ガソリンスタンド等である。 When the destination is set in the navigation device, the position of the vehicle and the coordinates (latitude, longitude, altitude) of the destination are detected. Therefore, the direction of the destination as seen from the position of the own vehicle is also known. The image projection device 21 can display the destination mark 302 so as to surround the destination. The POI mark may be displayed not only at the destination mark 302 but also at a POI (Point Of Interest) location. For example, a place where the driver has visited in the past, a facility judged from the driver's taste, a gas station, and the like.

近方虚像１２の上描画領域１２ｕには、例えば、自車両の進行方向３０３、目的地までの距離３０４、及び、誘導方向３０５等が表示される。すなわち、遠方虚像１１で表示された情報を補完する情報が表示されている。こうすることで、運転者が運転のために見る機会が多い遠方虚像１１の視認性を阻害せずに、目的地までの詳細な情報を近方虚像１２の上描画領域１２ｕに表示できる。なお、自車両の進行方向は東西南北のどの方向に向かっているかを示す。目的地までの距離は道なりの距離でも直線距離でもよい。誘導方向とは次の進路変更の際に自車両が進行する方向である。目的地までの距離は遠方虚像１１の目的地マーク３０２の真上に表示することが好ましい。こうすることで運転者は遠方虚像１１と近方虚像１２との関連性を把握できる。また、近方虚像１２の上描画領域１２ｕに誘導方向が表示されるので運転者の視認性を阻害せずに誘導方向を案内できる。 In the upper drawing area 12u of the near virtual image 12, for example, the traveling direction 303 of the own vehicle, the distance 304 to the destination, the guiding direction 305, and the like are displayed. That is, information that complements the information displayed in the distant virtual image 11 is displayed. By doing so, detailed information up to the destination can be displayed in the upper drawing area 12u of the near virtual image 12 without impairing the visibility of the far virtual image 11 that the driver often sees for driving. It should be noted that the direction of travel of the own vehicle indicates which direction, north, south, east, or west. The distance to the destination may be a road distance or a straight line distance. The guidance direction is the direction in which the own vehicle travels when the next course is changed. The distance to the destination is preferably displayed directly above the destination mark 302 of the distant virtual image 11. By doing so, the driver can grasp the relationship between the distant virtual image 11 and the near virtual image 12. Further, since the guidance direction is displayed in the upper drawing area 12u of the near virtual image 12, the guidance direction can be guided without impairing the visibility of the driver.

左右の側面（左描画領域１２ｌ、右描画領域１２ｒ）には何らかの警告が表示される。一例として、近方虚像１２の左描画領域１２ｌには検出された障害物に関する警告枠３０６が表示されている。図１５では歩行者３０７が検出された例を示す。自車両はステレオカメラやレーダにより障害物を検出しているため、障害物までの距離と方位は既知である。映像投影装置２１は歩行者３０７の周囲を囲む四辺形を警告枠３０６として表示する。この警告枠３０６は遠近感を表すように遠方が狭く近方が広くなるので、運転者の視点からの相対方向が分かり易くなる。 Some kind of warning is displayed on the left and right side surfaces (left drawing area 12l, right drawing area 12r). As an example, a warning frame 306 regarding a detected obstacle is displayed in the left drawing area 12l of the near virtual image 12. FIG. 15 shows an example in which pedestrian 307 is detected. Since the own vehicle detects obstacles with a stereo camera or radar, the distance and direction to the obstacles are known. The image projection device 21 displays a quadrilateral surrounding the pedestrian 307 as a warning frame 306. Since the warning frame 306 is narrow in the distance and wide in the near so as to express a sense of perspective, the relative direction from the driver's point of view becomes easy to understand.

また、一例として、近方虚像１２の右描画領域１２ｒには後方接近車両マーク３０８が表示されている。後方接近車両マーク３０８は自車両の右後側方で車両が検出された旨の警告である。自車両から見て右側の路面に後方接近車両マーク３０８が表示されている。 Further, as an example, the rear approaching vehicle mark 308 is displayed in the right drawing area 12r of the near virtual image 12. The rear approaching vehicle mark 308 is a warning that the vehicle has been detected on the right rear side of the own vehicle. The rear approaching vehicle mark 308 is displayed on the road surface on the right side when viewed from the own vehicle.

近方虚像１２の下描画領域１２ｄのうち、ダッシュボードに近いエリアには自車速度３１０や交差点拡大図３１１などが表示され（インフォテイメント領域）、道路に近いエリアには、走行レーン３１２等が表示される。インフォテイメントとはインフォメーション（情報）とエンターテインメント（娯楽）を組み合わせた造語である。 Of the underdrawing area 12d of the near virtual image 12, the vehicle speed 310 and the enlarged intersection 311 are displayed in the area near the dashboard (infotainment area), and the traveling lane 312 and the like are displayed in the area near the road. Is displayed. Infotainment is a coined word that combines information and entertainment.

近方虚像１２の上描画領域１２ｕ、左描画領域１２ｌ、右描画領域１２ｒ、及び、下描画領域１２ｄには半透明のグラデーションが表示されている。このグラデーションは遠方ほど薄く、近方ほど濃くなっている。また、近方虚像１２の上描画領域１２ｕ、左描画領域１２ｌ、右描画領域１２ｒ、及び、下描画領域１２ｄは遠近感をもたらすパース図により描かれている。これらにより、奥行き感を増大させることができる。 A semi-transparent gradation is displayed in the upper drawing area 12u, the left drawing area 12l, the right drawing area 12r, and the lower drawing area 12d of the near virtual image 12. This gradation is lighter as it is farther away and darker as it is closer. Further, the upper drawing area 12u, the left drawing area 12l, the right drawing area 12r, and the lower drawing area 12d of the near virtual image 12 are drawn by a perspective diagram that gives a sense of perspective. As a result, the sense of depth can be increased.

なお、近方虚像１２の上描画領域１２ｕ、左描画領域１２ｌ、右描画領域１２ｒ、及び、下描画領域１２ｄに表示されるべきコンテンツが無い場合、これらの虚像は完全に透過な映像でよい。あるいは、表示されるべきコンテンツが無い場合に半透明であってもよい。近方虚像１２の上描画領域１２ｕ、左描画領域１２ｌ、右描画領域１２ｒ、及び、下描画領域１２ｄのグラデーション及び枠線は表示されるべきコンテンツがある場合にのみ表示される。あるいは、表示されるべきコンテンツが無い場合にグラデーション及び枠線が表示されてもよい。 If there is no content to be displayed in the upper drawing area 12u, the left drawing area 12l, the right drawing area 12r, and the lower drawing area 12d of the near virtual image 12, these virtual images may be completely transparent images. Alternatively, it may be translucent when there is no content to be displayed. The gradation and border of the upper drawing area 12u, the left drawing area 12l, the right drawing area 12r, and the lower drawing area 12d of the near virtual image 12 are displayed only when there is content to be displayed. Alternatively, gradations and borders may be displayed when there is no content to be displayed.

また、近方虚像１２の上描画領域１２ｕ、左描画領域１２ｌ、右描画領域１２ｒ、及び、下描画領域１２ｄは常に４つ１組で表示されることで奥行き感を演出できる。しかし、任意の１つ以上だけが表示されてもよい。 Further, the upper drawing area 12u, the left drawing area 12l, the right drawing area 12r, and the lower drawing area 12d of the near virtual image 12 are always displayed as a set of four, so that a sense of depth can be produced. However, only any one or more may be displayed.

このように、近方虚像１２の中央に遠方虚像１１が重畳されることで、奥行き感のある映像の提供が可能になる。また、近方虚像１２を４つに分けてそれぞれに適切な運転を支援する情報を奥行き感のある状態で表示できる。 By superimposing the far virtual image 11 on the center of the near virtual image 12 in this way, it is possible to provide an image with a sense of depth. Further, the near virtual image 12 can be divided into four parts, and information for supporting appropriate driving can be displayed in each of the four parts with a sense of depth.

これら図１５の表示例は一例にすぎず、近方虚像１２の上描画領域１２ｕ、左描画領域１２ｌ、右描画領域１２ｒ、及び、下描画領域１２ｄにどのようなコンテンツが表示されるかは適宜、設定される。また、運転者が任意に設定可能であると更に好ましい。 The display example of FIG. 15 is only an example, and what kind of content is displayed in the upper drawing area 12u, the left drawing area 12l, the right drawing area 12r, and the lower drawing area 12d of the near virtual image 12 is appropriate. , Set. Further, it is more preferable that the driver can set it arbitrarily.

＜ＡＲイメージの作成について＞
図１６はＡＲイメージについて説明する図の一例である。図１６（ａ）は投影画像５３が仮に車両６の前方の路面にペイントされている場合の想定図である。このような投影画像５３が路面に実際にペイントされていると仮定すると、運転者９からは遠方ほど小さい右向きの三角形（レーン移動誘導の投影画像）が見える。一例として、車両の車幅方向をｘ軸、鉛直方向をｙ軸、進行方向をｚ軸とする。三角形の頂点の１つの座標を（ｘ_１，ｙ_１，ｚ_１）とする。 <About creating an AR image>
FIG. 16 is an example of a diagram illustrating an AR image. FIG. 16A is an assumed view when the projected image 53 is tentatively painted on the road surface in front of the vehicle 6. Assuming that such a projected image 53 is actually painted on the road surface, the driver 9 can see a smaller right-pointing triangle (projected image of lane movement guidance) as the distance increases. As an example, the width direction of the vehicle is the x-axis, the vertical direction is the y-axis, and the traveling direction is the z-axis. Let one coordinate of the apex of the triangle be (x ₁ , y ₁ , z ₁ ).

図１６（ｂ）は同様に路面にペイントされたレーン移動誘導と車両６の側面図である。車両６と共に移動する所定の原点（例えば車両の中心）をとると、路面までの高さｙ１は既知になる。また、車両６のどのくらい前方にレーン移動誘導の投影画像５３が表示されることが運転を支援する上で効果的かは実験的に定められている。したがって、前方までの距離ｚ_１は設定値となる。車両６の中心から車幅方向のどのくらいの距離にレーン移動誘導の投影画像５３が表示されることが運転を支援する上で効果的かは実験的に定められている。したがって、車幅方向の距離ｘ_１は設定値となる。以上から（ｘ_１，ｙ_１，ｚ_１）は既知である。 FIG. 16B is a side view of the lane movement guide and the vehicle 6 similarly painted on the road surface. Taking a predetermined origin (for example, the center of the vehicle) that moves with the vehicle 6, the height y1 to the road surface becomes known. Further, it is experimentally determined how far ahead of the vehicle 6 that the projected image 53 of the lane movement guidance is displayed is effective in supporting driving. Therefore, the distance z ₁ to the front is a set value. It has been experimentally determined how far the projected image 53 of the lane movement guidance from the center of the vehicle 6 in the vehicle width direction is effective in supporting driving. Therefore, the distance x ₁ in the vehicle width direction is a set value. From the above, (x ₁ , y ₁ , z ₁ ) is known.

図１７は、路面にペイントされた投影画像５３の投影面５４への透視投影変換を説明する図の一例である。映像投影装置２１は投影画像の透視投影変換を行うが、透視投影変換には投影面５４の設定が必要になる。投影面５４とは投影画像５３が投影される２次元平面である。投影面５４は運転者９の視界を表す。ヘッドアップディスプレイ装置１００がＡＲイメージを表示する場合、運転者はコンバイナー越しに前方を見るため、コンバイナー１７の付近のほぼ垂直な平面が投影面５４として設定される。したがって、投影面５４の中心座標（ｘ_０，ｙ_０，ｚ_０）は投影面５４がどこに設定されるかにより上記のｘ、ｙ、ｚ座標系で算出される。投影面５４の大きさもアイボックス１９及びコンバイナー１７の大きさから適宜、決定されている。 FIG. 17 is an example of a diagram illustrating a perspective projection conversion of a projected image 53 painted on a road surface onto a projected surface 54. The image projection device 21 performs perspective projection conversion of the projected image, but the perspective projection conversion requires setting of the projection surface 54. The projection surface 54 is a two-dimensional plane on which the projected image 53 is projected. The projection surface 54 represents the field of view of the driver 9. When the head-up display device 100 displays an AR image, the driver looks forward through the combiner, so that a substantially vertical plane near the combiner 17 is set as the projection surface 54. Therefore, the center coordinates (x ₀ , y ₀ , z ₀ ) of the projection surface 54 are calculated in the above x, y, z coordinate system depending on where the projection surface 54 is set. The size of the projection surface 54 is also appropriately determined from the sizes of the eye box 19 and the combiner 17.

映像投影装置２１はこの投影面５４に対し透視投影変換を行う。投影面５４に投影された投影画像５３の座標をｘ_２，ｙ_２，ｚ_２とすると、同次座標系の射影変換は以下で表すことができる。 The image projection device 21 performs perspective projection conversion on the projection surface 54. When the coordinates of the projected image 53 projected on the projection surface _{_{54 x 2, y 2, z}} 2 to projection transformation of the coordinate system can be expressed by the following.

この変換を投影画像の各画素ごとに行うことで、映像投影装置２１はＡＲイメージを作成できる。左辺の第４成分でｘ_２，ｙ_２を割ることで投影面５４の座標が得られる。

By performing this conversion for each pixel of the projected image, the image projection device 21 can create an AR image. Coordinates of the projection plane 54 is obtained by dividing the x _2, y ₂ in the fourth component of the left-hand side.

したがって、路面だけでなく、図１５で説明した歩行者又は先行車等の三次元座標が分かれば、適宜、ＡＲイメージを作成できる。 Therefore, if not only the road surface but also the three-dimensional coordinates of the pedestrian or the preceding vehicle described in FIG. 15 are known, an AR image can be appropriately created.

＜まとめ＞
以上説明したように、本実施形態のヘッドアップディスプレイ装置は、２レイヤのヘッドアップディスプレイ装置において、近方虚像用の映像４３の中央に描画しないエリアが設けられており、遠近感が高いユーザインタフェースを実現することができる。従来の２レイヤのヘッドアップディスプレイ装置と比較しても、臨場感を得られる他、近方虚像と遠方虚像の奥行感の差を利用して多種多様なユーザインタフェースが可能となる。特に、ＡＲ表現の自由度が高くなる。 <Summary>
As described above, in the head-up display device of the present embodiment, in the two-layer head-up display device, an area that is not drawn is provided in the center of the image 43 for the near virtual image, and the user interface has a high perspective. Can be realized. Compared with the conventional two-layer head-up display device, a sense of realism can be obtained, and a wide variety of user interfaces can be realized by utilizing the difference in depth between the near virtual image and the far virtual image. In particular, the degree of freedom of AR expression is increased.

また、臨場感が高い表現によって運転者の視野の奥行感や平衡感覚の維持にも効果があると期待できる。近方虚像が複数のエリアに区切られることで、エリアごとに適切な情報を表示したり、複数のエリア間で情報を補間し合ったりすることも可能となる。 In addition, it can be expected that the highly realistic expression is effective in maintaining the depth of the driver's field of vision and the sense of balance. By dividing the near virtual image into a plurality of areas, it is possible to display appropriate information for each area and to interpolate the information between the plurality of areas.

また、近方虚像の中央に遠方虚像を投影するため、第二ミラー２４又は第四ミラー２６の固定に工夫がいるが、四隅３１ｂの非描画領域３１が凹面ミラー２７の方向に投影してできる空間を利用することで固定アーム４７を取り付け可能となる。したがって、従来の２レイヤのヘッドアップディスプレイ装置の機構を大きく変更することなく、ミラーを配置するだけで実現可能であり、ヘッドアップディスプレイ装置のサイズの増大及びコスト増を抑制できる。 Further, in order to project the distant virtual image to the center of the near virtual image, the second mirror 24 or the fourth mirror 26 is fixed, but the non-drawing areas 31 at the four corners 31b can be projected in the direction of the concave mirror 27. The fixed arm 47 can be attached by using the space. Therefore, it can be realized only by arranging the mirrors without significantly changing the mechanism of the conventional two-layer head-up display device, and it is possible to suppress an increase in the size and cost of the head-up display device.

＜その他の適用例＞
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等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において種々の変形及び置換を加えることができる。 <Other application examples>
Although the best mode for carrying out the present invention has been described above with reference to examples, the present invention is not limited to these examples, and various modifications are made without departing from the gist of the present invention. And substitutions can be made.

例えば、本実施形態では近方虚像用の映像４３の四隅を非描画領域３１としたが、非描画領域３１は近方虚像用の映像４３のどこに設けられてもよい。すなわち、非描画領域３１により固定アームを固定できる空間が得られればよい。ただし、近方虚像用の映像４３は運転を支援する情報を表示するための映像なので、運転を支援する情報の視認性が考慮されてよい。 For example, in the present embodiment, the four corners of the image 43 for the near virtual image are set as the non-drawing area 31, but the non-drawing area 31 may be provided anywhere in the image 43 for the near virtual image. That is, it suffices to obtain a space in which the fixed arm can be fixed by the non-drawing area 31. However, since the image 43 for the near virtual image is an image for displaying information that supports driving, the visibility of the information that supports driving may be considered.

また、四隅３１ｂの全てを使用するのでなく、四つの四隅３１ｂの一部だけを使って固定アームが第二ミラー２４を固定してもよい。 Further, instead of using all of the four corners 31b, the fixing arm may fix the second mirror 24 by using only a part of the four corners 31b.

また、ヘッドアップディスプレイ装置はダッシュボードの内部に埋め込まれている必要はなく、ダッシュボード上に配置されていていてもよい。あるいは、天井に取り付けられていてもよいし、サンバイザにと取り付けられていてもよい。また、ヘッドアップディスプレイ装置は車両への脱着が可能でもよい。 Further, the head-up display device does not have to be embedded inside the dashboard, and may be arranged on the dashboard. Alternatively, it may be mounted on the ceiling or on the sun visor. Further, the head-up display device may be attached to and detached from the vehicle.

また、近方虚像用の映像４３に遠方虚像用の映像４２の全体が重畳することが好ましいが、一部が重畳するだけでもよい。また、近方虚像用の映像４３の１辺と遠方虚像用の映像４２の１辺だけが共通になるように重畳したり、近方虚像用の映像４３の２辺と遠方虚像用の映像４２の２辺だけが共通になるように重畳したり、近方虚像用の映像４３の３辺と遠方虚像用の映像４２の３辺だけが共通になるように重畳したりしてもよい。 Further, it is preferable that the entire image 42 for the far virtual image is superimposed on the image 43 for the near virtual image, but only a part thereof may be superimposed. Further, only one side of the image 43 for the near virtual image and one side of the image 42 for the far virtual image are superimposed so as to be common, or two sides of the image 43 for the near virtual image and the image 42 for the far virtual image 42 are superimposed. You may superimpose so that only the two sides of the image 43 are common, or the three sides of the image 43 for the near virtual image and the three sides of the image 42 for the far virtual image may be superposed in common.

また、近方虚像用の映像４３の近方虚像１２の右描画領域１２ｒ、左描画領域１２ｌ、上描画領域１２ｕ、及び、下描画領域１２ｄは四辺形に限られず、遠近感が表現された角が丸くなった図形でもよい。また、角がカットされた図形でもよい。 Further, the right drawing area 12r, the left drawing area 12l, the upper drawing area 12u, and the lower drawing area 12d of the near virtual image 12 of the image 43 for the near virtual image are not limited to the quadrilateral, and the angle expressing the perspective. It may be a rounded figure. Further, the figure may have cut corners.

また、本実施形態では遠方虚像１１と近方虚像１２に運転を支援する情報が表示されると説明したが、遠方虚像１１と近方虚像１２には各種の情報を表示できる。例えば、電話・メールが着信したことを文字やアイコンなどで表示してもよいし、メールの内容を表示してもよい。また、サーバなどからお知らせ（ニュース等）が受信された場合、内容を表示してもよい。 Further, in the present embodiment, it has been explained that the far virtual image 11 and the near virtual image 12 display information for supporting driving, but various information can be displayed on the far virtual image 11 and the near virtual image 12. For example, the fact that a phone call / mail has arrived may be displayed by characters or icons, or the content of the mail may be displayed. Further, when a notification (news, etc.) is received from a server or the like, the content may be displayed.

また、図９では第二ミラー２４〜第四ミラー２６で光路長を稼ぎながら近方虚像と遠方虚像を重畳させたが、更にミラーを増やせば光路長を稼ぎ、かつ、近方虚像と遠方虚像を重畳させることができる。 Further, in FIG. 9, the near virtual image and the distant virtual image are superimposed while gaining the optical path length with the second mirror 24 to the fourth mirror 26, but if the number of mirrors is further increased, the optical path length is earned and the near virtual image and the distant virtual image are obtained. Can be superimposed.

また、本実施形態ではヘッドアップディスプレイ装置１００が車両６に搭載された例を説明したが、車両６以外の移動体に搭載されてもよい。例えば、飛行機、電車、船舶、自動二輪車、又は、車椅子などに搭載できる。 Further, in the present embodiment, the example in which the head-up display device 100 is mounted on the vehicle 6 has been described, but the head-up display device 100 may be mounted on a moving body other than the vehicle 6. For example, it can be mounted on an airplane, a train, a ship, a motorcycle, a wheelchair, or the like.

１１：遠方虚像
１２：近方虚像
２０：表示ユニット
２１：映像投影装置
２２：ディフューザ
２３：第一ミラー
２４：第二ミラー
２５：第三ミラー
２６：第四ミラー
２７：凹面ミラー
３１、３２：非描画領域
４７：固定アーム
１００：ヘッドアップディスプレイ装置 11: Far virtual image 12: Near virtual image 20: Display unit 21: Image projection device 22: Diffuser 23: First mirror 24: Second mirror 25: Third mirror 26: Fourth mirror 27: Concave mirror 31, 32: Non Drawing area 47: Fixed arm 100: Head-up display device

Claims

A head-up display device that displays a virtual image of the image projected by the image projection device.
A first mirror that reflects the first image projected by the image projection device,
One or more second mirrors that superimpose the first image reflected by the first mirror on the second image projected by the image projection device.
It has a fixing means for fixing the second mirror using a space formed when a predetermined region of the second image is projected in a predetermined direction.
The second mirror is arranged so as to superimpose on the second image, and the first image reflected by the first mirror is reflected in the direction in which the second image is projected. A featured head-up display device.

The head-up display device according to claim 1, wherein the predetermined area of the second image is an area that does not include the information of the second image.

The head-up display device according to claim 1, wherein the predetermined region of the second image is a region in which light is not projected because it is a region in which black pixels are formed.

The second image has a figure expressing a sense of perspective on the right side, upper side, left side, or lower side of the superimposed first image.
The predetermined region according to any one of claims 1 to 3, wherein the figure expressing the perspective is a region of the remaining four corners subtracted from the second image. Head-up display device.

The claim is characterized in that the fixing means is arranged in the space formed by the four corners, and at least one of the fixing means fixes the apex of the second mirror to the wall surface of the head-up display device. Item 4. The head-up display device according to item 4.

By superimposing the first image first mirror before SL is reflected to the second image, any of claims 1 to 5, wherein the second image is characterized in that it reflected in the direction to be projected The head-up display device according to item 1.

The second mirror includes a first reflecting portion that reflects the first image reflected by the first mirror.
A second reflecting unit that reflects the first image reflected by the first reflecting unit, and a second reflecting unit that reflects the first image.
The first image, which is arranged so as to be superimposed on the second image and reflected by the second reflecting portion, is superimposed on the second image and reflected in the direction in which the second image is projected. With three reflectors
The head-up display device according to any one of claims 1 to 5, wherein the head-up display device comprises.

The head-up display device according to any one of claims 1 to 5, wherein a non-drawing region containing no information in the first image is formed around the first image. ..

The head-up display device according to claim 4, wherein the image projection device displays information for supporting driving inside the figure.

The head-up display device according to any one of claims 1 to 9 is provided.
A navigation device that guides a vehicle equipped with the head-up display device to a destination.