JP7310817B2 - head-up display device - Google Patents

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JP7310817B2 JP2020529060A JP2020529060A JP7310817B2 JP 7310817 B2 JP7310817 B2 JP 7310817B2 JP 2020529060 A JP2020529060 A JP 2020529060A JP 2020529060 A JP2020529060 A JP 2020529060A JP 7310817 B2 JP7310817 B2 JP 7310817B2
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    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01Head-up displays

Description

本発明は、車両のフロントウインドシールドやコンバイナ等に虚像を表示するヘッドアップディスプレイ装置に関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a head-up display device that displays a virtual image on a front windshield, combiner, or the like of a vehicle.

車両のフロントウインドシールドやコンバイナ等の反射透光部材を透過する実景(車両前方の風景)に重ねて、その反射透光部材に反射された表示光により虚像を生成して表示するヘッドアップディスプレイ装置は、車両を運転する視認者の視線移動を極力抑えつつ、視認者が所望する情報を虚像により提供することによって、安全で快適な車両運行に寄与する。 A head-up display device that generates and displays a virtual image by display light reflected by the reflective translucent member such as a front windshield of a vehicle or a combiner, superimposed on a real scene (landscape in front of the vehicle) transmitted through the reflective translucent member. contributes to safe and comfortable vehicle operation by providing information desired by the viewer as a virtual image while minimizing the movement of the line of sight of the viewer driving the vehicle.

例えば特許文献1に記載のヘッドアップディスプレイ装置は、車両のダッシュボードに設けられてフロントウインドシールドに表示光を投影し、フロントウインドシールドで反射された表示光により視認者に虚像表示面上の虚像を視認させる。同特許文献では、車両が進行する路面と略平行な第一の虚像表示面上にある第一の虚像と、車両の進行方向と垂直な方向に略平行な第二の虚像表示面上にある第二の虚像とが、所定の角度をなすように表示される。 For example, the head-up display device described in Patent Literature 1 is provided on the dashboard of a vehicle and projects display light onto a front windshield. to be visible. In the same patent document, a first virtual image on a first virtual image display surface substantially parallel to the road surface on which the vehicle travels, and a second virtual image on a second virtual image display surface substantially parallel to the direction perpendicular to the traveling direction of the vehicle. A second virtual image is displayed so as to form a predetermined angle.

特開2016-212338号公報JP 2016-212338 A

ところで、特許文献1において、第一の虚像は路面の所定の範囲に亘って重畳して視認されるが、第一の虚像表示面が路面の上方に位置しているため(同特許文献の段落0015、図1参照)、視認者には、第一の虚像が路面から浮いているように視認される。同特許文献における第一の虚像のように、車両の経路を示す矢印等の虚像は、路面から浮いているように視認されるのではなく、路面に張り付いて視認される方が望ましい場合がある。 By the way, in Patent Document 1, the first virtual image is superimposed and visually recognized over a predetermined range of the road surface. 0015, see FIG. 1), the viewer perceives the first virtual image to be floating above the road surface. As in the first virtual image in the same patent document, it is sometimes desirable that the virtual image such as an arrow indicating the route of the vehicle should be visually recognized as sticking to the road surface rather than floating from the road surface. be.

しかしながら、そのために図8(a)に示すように虚像表示面40を路面41の上方ではなく路面41と同じ高さに位置させると、車両42の走行中、路面41が平坦でなかったり、車両42の姿勢変化(ピッチ角の変化)があったりした場合に、同図(b)に示すように虚像表示面40が路面41の上方に浮いて虚像43が路面41から浮き上がることになり、虚像43が路面41に調和していないとの違和感を視認者44が覚えやすいという問題があった。 However, if the virtual image display surface 40 is positioned not above the road surface 41 but at the same height as the road surface 41 as shown in FIG. 42, the virtual image display surface 40 floats above the road surface 41 and the virtual image 43 rises from the road surface 41 as shown in FIG. There is a problem that the viewer 44 tends to feel uncomfortable that the road 43 is not in harmony with the road surface 41 .

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、路面に張り付いて視認される虚像を車両の走行時に安定して表示することができるヘッドアップディスプレイ装置を提供することを課題としている。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a head-up display device that can stably display a virtual image that sticks to the road surface and is visually recognized while the vehicle is running.

本発明のヘッドアップディスプレイ装置の一態様では、路面を走行する車両に設けられた反射透光部材に表示光を投影し、前記反射透光部材を透過する実景に重ねて前記反射透光部材に反射された表示光により虚像を生成して表示する表示手段を備えるヘッドアップディスプレイ装置であって、画像を表示する表示面を有する画像表示部と、前記表示光を、前記反射透光部材に投影する光学部材を含む光学系と、を有し、前記虚像表示面は、上方が凹状の曲面形状であり、前記光学系における全領域又は一部の領域の光学的特性を調整すること、前記光学部材と前記表示面との配置を調整すること、前記表示面の形状を調整すること、又はこれらの組み合わせにより、前記虚像を表示し、全部又は一部が前記路面下にあり、上方が凹状の曲面形状を有する虚像表示面形成する。 In one aspect of the head-up display device of the present invention, display light is projected onto a translucent reflective member provided on a vehicle running on a road surface , and superimposed on the actual scene transmitted through the translucent reflective member is projected onto the translucent reflective member. A head-up display device comprising display means for generating and displaying a virtual image using reflected display light, the head-up display device comprising: an image display unit having a display surface for displaying an image; an optical system including an optical member for projection, wherein the virtual image display surface has a curved shape with a concave upper portion, and the optical characteristics of the entire area or a part of the area of the optical system are adjusted; By adjusting the arrangement of the optical member and the display surface, adjusting the shape of the display surface, or a combination thereof , the virtual image is displayed, and all or part of it is under the road surface, and the upper part is concave. A virtual image display surface having a curved shape is formed .

これにより、例えば、虚像の全体を路面に近づけて配置することができる。言い換えれば、路面重畳HUDにおいて、虚像の路面からの浮き上がりを抑制することができる。 Thereby, for example, the entire virtual image can be arranged close to the road surface. In other words, in the road surface superimposed HUD, floating of the virtual image from the road surface can be suppressed.

また、虚像表示面は、その全部又は一部が前記路面下にある凹状の曲面形状を有してもよい。
また、前記光学部材は、曲面の反射面を有する凹面鏡を有し、前記凹面鏡における前記曲面の反射面の形状が、前記虚像表示面の凹状の曲面形状を生じさせるべく調整されていてもよい。
また、前記凹状の曲面形状の前記虚像表示面は、前記車両に対する近傍側の端部と、遠方側の端部と、前記近傍側の端部と前記遠方側の端部との間に位置する中央部と、を有し、前記路面に垂直な線分に沿う方向を上下方向という場合に、前記近傍側の端部の、上下方向における位置と、前記遠方側の端部の上下方向における位置とが同じであり、かつ、前記中央部の少なくとも一部が前記路面よりも下に位置する、又は、前記近傍側の端部よりも、前記遠方側の端部が下方に位置し、かつ、前記遠方側の端部の少なくとも一部が前記路面よりも下に位置する、又は、前記遠方側の端部よりも、前記近傍側の端部が下方に位置し、かつ、前記近傍側の端部の少なくとも一部が前記路面よりも下に位置してもよい。
また、前記近傍側の端部と前記遠方側の端部とが前記路面より上に位置してもよい。
また、前記車両の幅に沿う方向を左右方向という場合に、前記車両の搭乗者である前記虚像の視認者の視点が、アイボックスの、左右方向における中央のアイポイントに位置し、かつ、虚像表示距離が5m以上の前方に虚像が表示され、かつ、前記虚像の一点についての輻輳角を第1の輻輳角とし、前記虚像の一点に対応する、重畳対象物である前記路面上の点についての輻輳角を第2の輻輳角とし、前記第1の輻輳角と前記第2の輻輳角との差を輻輳角差とするとき、前記輻輳角差が、0.068度以下としてもよい。
また、前記表示面又は/及び前記光学部材を移動又は/及び回転させるように構成される1つ又はそれ以上のアクチュエータと、1つ又はそれ以上のI/Oインタフェースと、
1つ又はそれ以上のプロセッサと、メモリと、前記メモリに格納され、前記1つ又はそれ以上のプロセッサによって実行されるように構成される1つ又はそれ以上のコンピュータ・プログラムと、をさらに備え、前記1つ又はそれ以上のプロセッサは、前記路面の位置を取得し、前記路面の位置に基づき、前記虚像表示面の少なくとも一部が、前記路面下に配置するように、前記アクチュエータを駆動してもよい。
Further, the virtual image display surface may have a concave curved surface shape, all or part of which is under the road surface.
Further, the optical member may have a concave mirror having a curved reflecting surface, and the shape of the curved reflecting surface of the concave mirror may be adjusted to produce a concave curved surface shape of the virtual image display surface.
Further, the concave curved virtual image display surface is positioned between an end on the near side of the vehicle, an end on the far side of the vehicle, and between the near end and the far side of the vehicle. and a central portion, and when the direction along the line segment perpendicular to the road surface is referred to as the vertical direction, the vertical position of the near-side end and the vertical position of the far-side end is the same, and at least part of the central portion is located below the road surface, or the end on the far side is located below the end on the near side, and At least part of the far end is located below the road surface, or the near end is located below the far end and the near end At least part of the portion may be located below the road surface.
Further, the end on the near side and the end on the far side may be positioned above the road surface.
Further, when the direction along the width of the vehicle is referred to as the left-right direction, the viewpoint of the viewer of the virtual image who is the passenger of the vehicle is located at the central eye point of the eye box in the left-right direction, and the virtual image A virtual image is displayed ahead at a display distance of 5 m or more, and the convergence angle for one point of the virtual image is set as a first convergence angle, and the point on the road surface, which is the superimposed object, corresponds to one point of the virtual image is the second angle of convergence, and the difference between the first angle of convergence and the second angle of convergence is the angle of convergence, the difference in the angle of convergence may be 0.068 degrees or less.
one or more actuators configured to move or/and rotate the display surface or/and the optical member; one or more I/O interfaces;
further comprising one or more processors, a memory, and one or more computer programs stored in said memory and configured to be executed by said one or more processors; The one or more processors acquire the position of the road surface, and drive the actuators based on the position of the road surface so that at least part of the virtual image display surface is arranged under the road surface. good too.

上記のような本発明の実施態様によれば、路面に重畳される虚像の、路面からの浮き上がりを効果的に抑制することができる。このことは、広画角、かつ虚像表示距離が長いHUD装置の視認性向上に貢献する。 According to the embodiment of the present invention as described above, it is possible to effectively suppress the floating of the virtual image superimposed on the road surface from the road surface. This contributes to improving the visibility of the HUD device with a wide angle of view and a long virtual image display distance.

本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置によれば、路面に張り付いて視認される虚像を車両の走行時に安定して表示することができる。 According to the head-up display device of the present invention, a virtual image that sticks to the road surface and is visually recognized can be stably displayed while the vehicle is running.

発明を実施するための形態に係るヘッドアップディスプレイ装置が設けられた車両を示す説明図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is explanatory drawing which shows the vehicle provided with the head-up display apparatus which concerns on the form for implementing invention. 図1のヘッドアップディスプレイ装置の構成を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing the configuration of the head-up display device of FIG. 1; 図1のヘッドアップディスプレイ装置の表示部、画像生成部と対象物検出部、車両情報検出部との関係を示すブロック図である。2 is a block diagram showing the relationship between a display unit, an image generation unit, an object detection unit, and a vehicle information detection unit of the head-up display device of FIG. 1; FIG. (a)は図1のヘッドアップディスプレイ装置によりフロントウインドシールドにナビゲーションの矢印が表示された例を示す説明図、(b)は先行車との車間距離を表すガイドが表示された例を示す説明図である。(a) is an explanatory view showing an example in which navigation arrows are displayed on the front windshield by the head-up display device of FIG. It is a diagram. 図1のヘッドアップディスプレイ装置による虚像表示面の調整処理を示す流れ図である。2 is a flow chart showing adjustment processing of a virtual image display surface by the head-up display device of FIG. 1; (a)は図1のヘッドアップディスプレイ装置による虚像表示面を示す説明図、(b)は(a)の車両の前部が浮き後部が沈んだときの虚像表示面を示す説明図である。(a) is an explanatory view showing a virtual image display surface by the head-up display device of FIG. 1, and (b) is an explanatory view showing a virtual image display surface when the front part of the vehicle in (a) floats and the rear part sinks. 発明を実施するための形態に係る他のヘッドアップディスプレイ装置が設けられた車両を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing a vehicle provided with another head-up display device according to the embodiment of the invention; (a)は従来のヘッドアップディスプレイ装置による虚像表示面を示す説明図、(b)は(a)の車両の前部が浮き後部が沈んだときの虚像表示面を示す説明図である。(a) is an explanatory view showing a virtual image display surface by a conventional head-up display device, and (b) is an explanatory view showing a virtual image display surface when the front part of the vehicle in (a) is floating and the rear part is sinking. (a)はヘッドアップディスプレイ装置の倍率、焦点を説明するための図、(b)は視認者のアイポイントと虚像位置との関係について説明するための図である。(a) is a diagram for explaining the magnification and focus of the head-up display device, and (b) is a diagram for explaining the relationship between the viewer's eye point and the virtual image position. (a)はヘッドアップディスプレイ装置の他の例による、凹状の形状をもつ虚像表示面を用いた虚像表示を示す図、(b)画像表示部の表示面に表示される画像の例を示す図である。(a) is a diagram showing a virtual image display using a virtual image display surface having a concave shape according to another example of the head-up display device; (b) is a diagram showing an example of an image displayed on the display surface of the image display unit; is. ヘッドアップディスプレイ装置における光学系の他の例(図10(a)に示される光学系とは異なる構造をもつ例)を示す図である。10A and 10B are diagrams showing another example of the optical system in the head-up display device (an example having a structure different from that of the optical system shown in FIG. 10A); 凹面鏡(曲面の反射面を有する拡大反射鏡)の曲面形状、及び焦点の例を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining an example of a curved surface shape of a concave mirror (a magnifying reflector having a curved reflecting surface) and an example of a focal point; 車両が直線状の道路を走行しているときに、路面を重畳対象物(実景)としてナビゲーション用の図形を重ねて表示した様子を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a state in which a figure for navigation is superimposed and displayed with the road surface as a superimposed object (actual scene) when the vehicle is running on a straight road; (a)~(c)は、ヘッドアップディスプレイ装置における輻輳角差の変化、及びアイポイントの変化に対応して、虚像表示位置が変化する様子を示す図である。(a) to (c) are diagrams showing how the virtual image display position changes in accordance with the change in the convergence angle difference and the change in the eye point in the head-up display device. (a)、(b)は、虚像表示距離と輻輳角差との関係性について説明するための図である。(a), (b) is a figure for demonstrating the relationship between virtual image display distance and a convergence angle difference. (a)~(c)の各々は、凹状の虚像表示面の形状の例、及び各例と路面位置との関係について説明するための図である。4(a) to 4(c) are diagrams for explaining an example of the shape of a concave virtual image display surface and the relationship between each example and the road surface position. (a)~(i)の各々は、凹状の虚像表示面の形状の例、及び各例と路面位置との関係を、個別具体的に示す図である。Each of (a) to (i) is a diagram individually and specifically showing an example of the shape of a concave virtual image display surface and the relationship between each example and the position of the road surface. ヘッドアップディスプレイ装置のシステム構成の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the system configuration|structure of a head-up display apparatus.

本発明を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。 A mode for carrying out the present invention will be described based on the drawings.

図1に示すように、本実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ装置(HUD)1は、車両2のフロントウインドシールド3の下方に位置するダッシュボード4の内部に設けられ、フロントウインドシールド3の一部に表示光5を投影する。表示光5は、フロントウインドシールド3に反射されて虚像6を生成し、視認者(運転者)7にフロントウインドシールド3を透過する実景に重ねて虚像6を視認させる。虚像6は、後に詳述するように、車両2が進行する路面8の下方に位置する虚像表示面9に表示される。 As shown in FIG. 1, a head-up display device (HUD) 1 according to the present embodiment is provided inside a dashboard 4 located below a front windshield 3 of a vehicle 2. The display light 5 is projected onto the part. The display light 5 is reflected by the front windshield 3 to generate a virtual image 6 , which is superimposed on a real scene transmitted through the front windshield 3 by a viewer (driver) 7 to visually recognize the virtual image 6 . The virtual image 6 is displayed on a virtual image display surface 9 located below the road surface 8 on which the vehicle 2 is traveling, as will be described in detail later.

HUD1は、図2に示すように、透光部10が形成されたケース11の内部に表示部12、反射鏡13及び画像生成部14が設けられて概略構成されている。表示部12は、DMDやLCoS等の反射型表示デバイスを用いたプロジェクタからなる投影部15と、投影部15からの投影光を受光し、画像を含む表示光5を反射鏡13に向けて出射するスクリーン16とを備える。表示部12からの表示光5は、凹状の反射鏡13に反射され、透光部10を透過してフロントウインドシールド3に投影される。フロントウインドシールド3に投影された表示光5は、視認者7の側に反射され、虚像6を生成して視認者7に表示する(図1参照)。なお、反射鏡13は、図示を略す駆動機構により回動駆動されることによって、表示光5のフロントウインドシールド3における投影位置を変更可能としてもよく、投影部15は、LED照明とTFT液晶との組合せ等により構成してもよい。 As shown in FIG. 2, the HUD 1 has a schematic configuration in which a display section 12, a reflecting mirror 13, and an image generation section 14 are provided inside a case 11 in which a translucent section 10 is formed. The display unit 12 receives a projection unit 15 including a projector using a reflective display device such as DMD or LCoS, and projection light from the projection unit 15, and emits display light 5 including an image toward a reflecting mirror 13. and a screen 16 for The display light 5 from the display section 12 is reflected by the concave reflecting mirror 13 , passes through the translucent section 10 , and is projected onto the front windshield 3 . The display light 5 projected onto the front windshield 3 is reflected toward the viewer 7 to generate a virtual image 6 which is displayed to the viewer 7 (see FIG. 1). The reflecting mirror 13 may be rotated by a driving mechanism (not shown) to change the projection position of the display light 5 on the front windshield 3. The projection unit 15 includes LED illumination and TFT liquid crystal. may be configured by a combination of

画像生成部14は、マイコンやGDC等からなり、図3に示すように、表示部12及びCAN等の車内LANのバス27に接続されている。バス27には、カメラ、LiDAR又はV2X等により車両2が進行する路面8その他の車両周囲の対象物を検出する対象物検出部16や、CANトランシーバIC、GNSS、加速度センサ、モーションセンサ、ジャイロセンサ等により車速、加速度その他の車両情報を検出する車両情報検出部17が接続されている。 The image generation unit 14 is composed of a microcomputer, a GDC, etc., and is connected to the display unit 12 and an in-vehicle LAN bus 27 such as CAN, as shown in FIG. The bus 27 includes an object detection unit 16 that detects the road surface 8 on which the vehicle 2 is traveling and other objects around the vehicle using a camera, LiDAR, V2X, etc., a CAN transceiver IC, a GNSS, an acceleration sensor, a motion sensor, and a gyro sensor. A vehicle information detection unit 17 for detecting vehicle information such as vehicle speed, acceleration, etc. is connected.

表示光5により生成される虚像6は、車両2が進行する路面8に張り付いて視認されるもので、図4(a)に示すフロントウインドシールド3の表示領域18に表示されるナビゲーションの矢印19や、同図(b)に示す先行車(先行車は、視認者7に実景として視認される。)との車間距離を表すガイド20等を含んでいてもよい。ここでは、画像生成部14が、虚像表示面9が路面8に対して概ね平行となるように、かつ、路面8の下方に位置するように表示光5を投影し(図1参照)、虚像表示面9は、車両2から所定距離(20~50m)だけ遠方(前方)の路面8において、所定深さ(路面8の下方50~200cm)に位置している。 The virtual image 6 generated by the display light 5 sticks to the road surface 8 on which the vehicle 2 is traveling and is visually recognized. 19, and a guide 20 or the like representing the inter-vehicle distance to the preceding vehicle (the preceding vehicle is visually recognized as a real scene by the viewer 7) shown in FIG. Here, the image generator 14 projects the display light 5 so that the virtual image display surface 9 is substantially parallel to the road surface 8 and positioned below the road surface 8 (see FIG. 1), and the virtual image The display surface 9 is positioned at a predetermined depth (50 to 200 cm below the road surface 8) on the road surface 8 which is a predetermined distance (20 to 50 m) from the vehicle 2 (in front).

また、画像生成部14は、図5に示すように、車両2に対する虚像表示面9の位置を一定となるように(上記所定距離及び/又は上記所定深さが維持されるように)調整する。すなわち、画像生成部14は、車両情報検出部17(加速度センサ、モーションセンサ、ジャイロセンサ等)の検出結果から車両のピッチ角を取得し(ステップ1(図5において「S.1」と記載。以下同様。))、そのピッチ角と上記所定距離及び/又は上記所定深さに基づいて、虚像表示面9の所望の表示位置(図6(a))と取得したピッチ角の分ずれた表示位置(図6(b))とのずれ量を算出する(ステップ2)。そして、そのずれ量を打ち消すように、車両2に対する虚像表示面9の位置を調整し(ステップ3)、調整後の虚像表示面9に対応する表示光5を投影するように表示部12を制御する(ステップ4)。 In addition, as shown in FIG. 5, the image generation unit 14 adjusts the position of the virtual image display surface 9 with respect to the vehicle 2 so as to be constant (so that the predetermined distance and/or the predetermined depth is maintained). . That is, the image generation unit 14 acquires the pitch angle of the vehicle from the detection results of the vehicle information detection unit 17 (acceleration sensor, motion sensor, gyro sensor, etc.) (step 1 (described as "S.1" in FIG. 5). The same applies hereinafter.)), based on the pitch angle and the predetermined distance and/or the predetermined depth, the desired display position (FIG. 6A) of the virtual image display surface 9 is shifted by the obtained pitch angle. The amount of deviation from the position (FIG. 6(b)) is calculated (step 2). Then, the position of the virtual image display surface 9 with respect to the vehicle 2 is adjusted so as to cancel the deviation amount (step 3), and the display unit 12 is controlled so as to project the display light 5 corresponding to the virtual image display surface 9 after adjustment. (step 4).

なお、図5においては、画像生成部14が現に生じたピッチ角の変化に応じて虚像表示面9の位置を調整しているが、対象物検出部16(カメラ、LiDAR等)により路面8の形状や凹凸等を検出してその検出結果も勘案し、次の瞬間のピッチ角を推定して虚像表示面9の位置を調整することによって、リアルタイム性を向上させてもよい。 In FIG. 5, the image generator 14 adjusts the position of the virtual image display surface 9 in accordance with the actual change in the pitch angle. The real-time performance may be improved by detecting the shape, unevenness, etc., and considering the detection result, estimating the pitch angle at the next moment, and adjusting the position of the virtual image display surface 9 .

さらに、虚像表示面9を路面8の下方に位置させるために、画像生成部14は、対象物検出部16により路面8を検出したり、あるいは、車両2が接地する路面の高さと同一とみなしたりすることによって、路面8の高さを把握する。 Furthermore, in order to position the virtual image display surface 9 below the road surface 8, the image generation unit 14 detects the road surface 8 by the object detection unit 16, or determines that the height of the road surface on which the vehicle 2 is grounded is the same. The height of the road surface 8 is grasped by looking at it.

本実施の形態に係るHUD1では、虚像表示面9が、車両2が進行する路面8の下方に位置し、虚像6も路面8の下方に表示されるが、虚像6は、視認者7には、路面8にそれ以上奥側がないという先入観から、路面8に張り付いているように視認され、この傾向は、特に虚像表示面9及び虚像6が車両2から遠方に位置するほど、視認者7の奥行知覚が鈍感になり顕著となる。つまり、実際には、視認者7から見て、虚像6は路面8の奥側(下方)で結像しているにもかかわらず、視認者7は、あたかも路面8の表面に虚像6が張り付いて表示されているかのように知覚する。 In the HUD 1 according to the present embodiment, the virtual image display surface 9 is positioned below the road surface 8 on which the vehicle 2 is traveling, and the virtual image 6 is also displayed below the road surface 8. Based on the preconceived notion that there is no farther side on the road surface 8 , it is visually recognized as if it is stuck to the road surface 8 . depth perception becomes dull and pronounced. In other words, although the virtual image 6 is actually formed on the far side (below) of the road surface 8 as seen from the viewer 7 , the viewer 7 feels as if the virtual image 6 is stretched on the surface of the road surface 8 . perceive it as if it were displayed with it.

また、仮に、画像生成部14による虚像表示面9の位置調整機能がない場合に車両2のピッチ角が変化した際や、その位置調整機能の想定を超えて車両2のピッチ角が変化した際に、虚像表示面9が図6(a)から(b)に示すように浮き上がったとしても、路面8の下方に位置していた虚像表示面9は、浮き上がってもなお路面8の下方に位置し、視認者7にとって虚像6は路面8に張り付いたままに見え、路面8との重畳感が失われない。 In addition, if the pitch angle of the vehicle 2 changes without the function of adjusting the position of the virtual image display surface 9 by the image generating unit 14, or if the pitch angle of the vehicle 2 changes beyond the assumption of the position adjusting function. Furthermore, even if the virtual image display surface 9 floats up as shown in FIGS. For the viewer 7, the virtual image 6 is seen as sticking to the road surface 8, and the sense of superimposition with the road surface 8 is not lost.

したがって、HUD1によれば、路面8に張り付いて視認される虚像6を、車両2の走行中に車両2のピッチ角や路面8の形状、凹凸が変化したとしても、安定して表示することができる。ここでは、画像生成部14が車両2に対する虚像表示面9の位置を一定となるように調整し、虚像表示面9が路面8から浮き上がること自体が抑制されるとともに、視認者7から見て虚像6が一定の場所に表示されるので、虚像6は、車両2の走行時に、より一層安定的に路面8に張り付いたように表示され、その視認性も向上している。 Therefore, according to the HUD 1, even if the pitch angle of the vehicle 2, the shape of the road surface 8, and the unevenness of the road surface 8 change while the vehicle 2 is traveling, the virtual image 6 that sticks to the road surface 8 and is visually recognized can be stably displayed. can be done. Here, the image generation unit 14 adjusts the position of the virtual image display surface 9 with respect to the vehicle 2 so that the position of the virtual image display surface 9 with respect to the vehicle 2 is constant, and the floating of the virtual image display surface 9 from the road surface 8 is suppressed. Since the virtual image 6 is displayed at a fixed place, the virtual image 6 is displayed as if it sticks to the road surface 8 more stably when the vehicle 2 is running, and its visibility is also improved.

図7は、本実施の形態に係る他のHUD21が設けられた車両2を示す。HUD21は、画像生成部の生成画像が異なるほかは、HUD1と同様の構成を有するので、各部の詳細な説明は省略する。 FIG. 7 shows a vehicle 2 provided with another HUD 21 according to this embodiment. The HUD 21 has the same configuration as the HUD 1 except that the image generated by the image generation unit is different, so detailed description of each unit will be omitted.

HUD21による虚像表示面22は、車両2に対する遠方側(視認者7から見て上側)の端部23が、近傍側(視認者7から見て下側)の端部24よりも上方に位置し、さらには、路面8の上方に位置する。また、車両2に対する近傍側の端部24が路面8の下方に位置し、虚像表示面22の路面8よりも上方の部分には、路面8上の背景に重畳される背景関連虚像(車速やナビゲーションによる次の案内地点までの残距離、FCW(前方衝突警報)等についての像)25が表示され、路面8よりも下方の部分には、路面8に重畳されて路面8に張り付いたように視認される路面関連虚像26が表示される。 A virtual image display surface 22 by the HUD 21 has an end portion 23 on the far side (upper side when viewed from the viewer 7) with respect to the vehicle 2 located above an end portion 24 on the near side (lower side when viewed from the viewer 7). , and further above the road surface 8 . In addition, the edge 24 near the vehicle 2 is located below the road surface 8 , and a background-related virtual image superimposed on the background on the road surface 8 (vehicle speed, An image of the remaining distance to the next guidance point by navigation, FCW (Forward Collision Warning), etc.) 25 is displayed. , a road surface-related virtual image 26 that is visually recognized is displayed.

HUD21では、虚像表示面22の遠方側の端部23が路面8の上方に位置し、近傍側の端部24が路面8の下方に位置しているので、虚像6と同様に路面8に張り付いて視認される路面関連虚像26を端部23の側に表示しつつ、路面8上の背景に重畳される背景関連虚像25を端部24の側に表示することができる。 In the HUD 21 , the far side end 23 of the virtual image display surface 22 is positioned above the road surface 8 , and the near side end 24 is positioned below the road surface 8 . The background-related virtual image 25 that is superimposed on the background on the road surface 8 can be displayed on the edge 24 side while the road surface-related virtual image 26 visually recognized along the road surface 26 is displayed on the edge 23 side.

以上、本発明を実施するための形態について例示したが、本発明の実施形態は上述したものに限られず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更等してもよい。 Although the embodiments for carrying out the present invention have been exemplified above, the embodiments of the present invention are not limited to those described above, and may be modified as appropriate without departing from the scope of the invention.

例えば、HUDは、虚像表示面の少なくとも一部を車両が進行する路面の下方に位置させることができるのであれば、表示部その他各部の構成は任意である。 For example, as long as at least part of the virtual image display surface of the HUD can be positioned below the road surface on which the vehicle is traveling, the configuration of the display section and other sections is arbitrary.

また、虚像表示面の表示位置及び虚像の表示内容も任意であり、虚像表示面が路面となす角度についても、虚像表示面9のように路面8と略平行でも、虚像表示面22のように路面8と略垂直でも、その他の角度でもかまわない。 The display position of the virtual image display surface and the display content of the virtual image are also arbitrary. It may be substantially perpendicular to the road surface 8 or at another angle.

虚像が路面に張り付いているように見える視覚的な程度(虚像の路面との重畳感、一体感)をより高めるためには、虚像表示面は全体的に寝た状態(路面と平行に近い状態)で路面の近くにあることが望ましいが、車両から虚像表示面までの距離が上記所定距離(20~50m)で、路面から虚像表示面までの深さが上記所定深さ(50~200cm)程度であれば、虚像は十分に路面に張り付いているように視認され、しかも、車両の通常の走行状況下において、車両のピッチ角の変化や路面の形状、凹凸の変化により路面から浮き上がって見えることも防止される。 In order to enhance the visual appearance of the virtual image sticking to the road surface (a sense of superimposition of the virtual image with the road surface, a sense of unity), the virtual image display surface should be laid down as a whole (almost parallel to the road surface). state), the distance from the vehicle to the virtual image display surface is the predetermined distance (20 to 50 m), and the depth from the road surface to the virtual image display surface is the predetermined depth (50 to 200 cm). ), the virtual image appears to be sufficiently attached to the road surface, and is lifted from the road surface due to changes in the pitch angle of the vehicle and changes in the shape and unevenness of the road surface under normal driving conditions. It is also prevented from appearing

次に、図9を参照する。図9(a)はヘッドアップディスプレイ装置の倍率、焦点を説明するための図、図9(b)は視認者のアイポイントと虚像位置との関係について説明するための図である。 Reference is now made to FIG. FIG. 9(a) is a diagram for explaining the magnification and focus of the head-up display device, and FIG. 9(b) is a diagram for explaining the relationship between the viewer's eye point and the virtual image position.

図9(a)に示されるように、画像表示部(表示器や、透過型又は反射型のスクリーン等)Sの表示面から、反射透光部材(ウインドシールドやコンバイナ等)Tまでの距離を光路長aとし、人(視認者)の視点E(あるいは、車両の所定箇所)から虚像V(あるいは虚像表示面の基準点)までの距離を虚像表示距離bとする。このとき、a<bであれば、拡大表示がなされ、倍率Kはb/aで表される。また、焦点距離をfとするとき、1/f=1/a-1/bが成立する。 As shown in FIG. 9(a), the distance from the display surface of the image display unit (display device, transmissive or reflective screen, etc.) to the reflective translucent member (windshield, combiner, etc.) T is Let the optical path length be a, and let the distance from the human (viewer's) viewpoint E (or a predetermined point on the vehicle) to the virtual image V (or the reference point of the virtual image display surface) be the virtual image display distance b. At this time, if a<b, an enlarged display is performed, and the magnification K is represented by b/a. Also, when the focal length is f, 1/f=1/a-1/b is established.

近年、視野角が大きく(例えば視認者から見た縦方向の有効視野が10度程度)、かつ、虚像表示距離bが長い(例えば7m以上)のHUD装置が求められている。視野角及び虚像表示距離を共に増大させようとすると、HUD装置の大型化を招く。大型化を抑制するためには、光路長(上記のa)の増大を抑制しつつ、HUD装置の光学系の倍率(光学倍率)を大きくしなければならない。光学倍率を大きくするには、例えば、凹面鏡や補正鏡等の光学部材の曲面を大きく湾曲させる必要がある。また、HUD装置の高画角化に伴い、画像表示部の表示面のサイズが大型化し、凹面鏡等の光学部材も大型化し、凹面鏡の大きく湾曲した周辺領域にも表示光が当たるようになる。よって、例えば、平坦な路面を重畳対象物として、その路面上に、ナビゲーション表示(平坦面をもつ矢印等)を重ねて表示するような場合に、そのナビゲーション表示(虚像)を、完全には平坦な表示とすることができない。言い換えれば、そのナビゲーション表示(虚像)を、全画角にわたって完全な平坦性を確保しつつ、路面上に重畳表示することは困難である。 In recent years, there has been a demand for a HUD device with a wide viewing angle (for example, an effective vertical field of view viewed from a viewer is about 10 degrees) and a long virtual image display distance b (for example, 7 m or more). An attempt to increase both the viewing angle and the virtual image display distance results in an increase in the size of the HUD device. In order to suppress the increase in size, it is necessary to increase the magnification (optical magnification) of the optical system of the HUD device while suppressing the increase in the optical path length (a) above. In order to increase the optical magnification, for example, it is necessary to greatly curve the curved surface of an optical member such as a concave mirror or a correction mirror. In addition, as the angle of view of the HUD device increases, the size of the display surface of the image display unit increases, optical members such as concave mirrors also increase in size, and display light comes to hit the greatly curved peripheral region of the concave mirror. Therefore, for example, when a flat road surface is used as a superimposed object and a navigation display (such as an arrow with a flat surface) is superimposed on the road surface, the navigation display (virtual image) is completely flat. display is not possible. In other words, it is difficult to superimpose the navigation display (virtual image) on the road surface while ensuring perfect flatness over the entire angle of view.

また、図9(b)では、画像Mが画像表示部Sの表示面に表示され、凹面鏡WD、フロントシールド(反射透光部材)Tを介して虚像の表示がなされている。図9(b)では、視認者(車両の運転者等)のアイポイントEP(C)は、アイボックスEBの中央に位置する。左右の各目に対応する虚像表示面をPLN(L)、PLN(R)とすると、その重なりの領域の中央に虚像V(C)が位置する。虚像V(C)が、対象物に重畳される場合、虚像V(C)についての輻輳角と、重畳対象物の輻輳角との差の程度が大きくなると、焦点ずれが顕在化して、視認者は違和感を覚える(この点は後述する)。 In FIG. 9(b), the image M is displayed on the display surface of the image display portion S, and a virtual image is displayed via the concave mirror WD and the front shield (reflecting translucent member) T. As shown in FIG. In FIG. 9B, the eyepoint EP(C) of the viewer (driver of the vehicle, etc.) is located in the center of the eyebox EB. Let PLN(L) and PLN(R) be the virtual image display planes corresponding to the left and right eyes, respectively, and the virtual image V(C) is positioned at the center of the overlapping region. When the virtual image V (C) is superimposed on the object, when the degree of difference between the convergence angle of the virtual image V (C) and the convergence angle of the superimposed object increases, the defocus becomes apparent, and the viewer feels uncomfortable (this point will be discussed later).

また、視認者のアイポイントが、車両の幅方向(左右方向)に沿って移動すると(EP(L)、EP(R))、画像Mの表示位置に変更がなくても、虚像の表示位置が変化する。広視野角の表示が可能なHUD装置では、そのアイポイントの移動距離も大きくなり、虚像の左右方向の位置ずれ(言い換えれば、描画位置ずれ)が増大して、この場合も、視認者は違和感を覚えることになる(この点も後述する)。したがって、焦点ずれや描画位置ずれを、適切に抑制することも重要である。 Further, when the viewer's eye point moves along the width direction (horizontal direction) of the vehicle (EP(L), EP(R)), even if the display position of the image M does not change, the display position of the virtual image changes. In a HUD device capable of displaying a wide viewing angle, the moving distance of the eye point increases, and the positional deviation of the virtual image in the horizontal direction (in other words, the drawing positional deviation) increases. will be remembered (this point will also be described later). Therefore, it is also important to appropriately suppress defocus and drawing position deviation.

従来、上述の、虚像Vの歪みに対する対策としては、歪みをできるだけ抑制する、言い換えれば、歪みを補正する、という考え方が主流であった。これに対して、本発明の実施形態では、歪みを補正するのではなく、人の視覚を通じた像の知覚の特性を考慮しつつ、凹面鏡の曲面形状等を調整し、像の歪みを適正に、精度よく制御し、その像の歪みを目立たなくする、という、新たな手法を導入する。これにより、路面に虚像を重畳する際の、路面からの虚像の浮き上がり等を、比較的容易に抑制することが可能となる。 Conventionally, as a countermeasure against the above-described distortion of the virtual image V, the mainstream idea was to suppress the distortion as much as possible, in other words, to correct the distortion. On the other hand, in the embodiment of the present invention, instead of correcting the distortion, the distortion of the image is properly corrected by adjusting the curved surface shape of the concave mirror while considering the characteristics of the image perception through human vision. A new technique is introduced to control the distortion of the image with high accuracy and make the distortion of the image inconspicuous. As a result, it is possible to relatively easily suppress floating of the virtual image from the road surface when the virtual image is superimposed on the road surface.

以下、具体的に説明する。図10を参照する。図10(a)はヘッドアップディスプレイ装置の他の例による、凹状の形状をもつ虚像表示面を用いた虚像表示を示す図、図10(b)画像表示部の表示面に表示される画像の例を示す図である。なお、図10(a)において、車両200の前方に沿う方向(前後方向ともいう)をZ方向とし、車両200の幅(横幅)に沿う方向(左右方向)をX方向とし、車両200の高さ方向(平坦な路面80に垂直な線分の、路面80から離れる方向)をY方向とする。 A specific description will be given below. Please refer to FIG. FIG. 10(a) is a diagram showing a virtual image display using a virtual image display surface having a concave shape according to another example of the head-up display device; FIG. 4 is a diagram showing an example; In FIG. 10A, the direction along the front of the vehicle 200 (also referred to as the front-rear direction) is the Z direction, the direction along the width (horizontal width) of the vehicle 200 (lateral direction) is the X direction, and the height of the vehicle 200 is defined as the X direction. The longitudinal direction (the direction away from the flat road surface 80 of a line segment perpendicular to the flat road surface 80) is defined as the Y direction.

また、以下の説明では、虚像表示面400の曲面形状の説明等において、上、下、という表現をする。ここでは、説明の便宜上、路面80に垂直な線分(法線)に沿う方向を上下方向とする。路面が水平である場合は、鉛直下向きが下方であり、その反対方向が上方である。 Further, in the following description, the terms "top" and "bottom" are used in describing the curved surface shape of the virtual image display surface 400 and the like. Here, for convenience of explanation, a direction along a line segment (normal line) perpendicular to the road surface 80 is defined as an up-down direction. If the road surface is horizontal, the vertical downward direction is downward and the opposite direction is upward.

図10(a)の上側に示されるように、車両(自車両)200は、直線状に延びる路面(道路)80上を走行している。本実施形態のHUD装置101の画像表示領域303には、路面80の延在方向と一致する方向に、直線状に延びる延在部分(延在成分)を有する虚像である、矢印のマーク(ナビゲーション表示の一種)501が表示されている。虚像としての矢印のマーク501は、平坦なマーク(言い換えれば、平坦面を有するマーク)であり、路面80を重畳対象物として、その路面80上に重なるようにして表示される、言い換えれば路面に対して重畳的に表示されるコンテンツ(重畳コンテンツと称する)の虚像ということができる。 As shown in the upper part of FIG. 10(a), a vehicle (self-vehicle) 200 is traveling on a road surface (road) 80 that extends linearly. In the image display area 303 of the HUD device 101 of the present embodiment, an arrow mark (navigation mark), which is a virtual image having an extension portion (extension component) that extends linearly in a direction that matches the extension direction of the road surface 80, is displayed. A kind of display) 501 is displayed. The arrow mark 501 as a virtual image is a flat mark (in other words, a mark having a flat surface), and is displayed so as to overlap the road surface 80 with the road surface 80 as a superimposed object. On the other hand, it can be said that it is a virtual image of content displayed in a superimposed manner (referred to as superimposed content).

図中、J1は、矢印のマーク501の、車両200から遠い側の端点を示し、J3は近い側の端点を示し、J2は、J1とJ2の間の中央端点を示す。 In the figure, J1 indicates the endpoint of arrow mark 501 on the far side from vehicle 200, J3 indicates the endpoint on the near side, and J2 indicates the central endpoint between J1 and J2.

次に、図10(a)の下側の図を参照する。車両(自車両)200のダッシュボード40の内部に、本実施形態の、路面に重ねて虚像を表示するのに適した表示特性をもつHUD装置(路面重畳HUDと称する場合がある)101が搭載されている。 Next, refer to the diagram on the lower side of FIG. 10(a). Inside a dashboard 40 of a vehicle (self-vehicle) 200, a HUD device (sometimes referred to as a road superimposed HUD) 101 having display characteristics suitable for displaying a virtual image superimposed on the road surface according to the present embodiment is installed. It is

HUD装置101は、画像を表示する表示面164を有する画像表示部(ここではスクリーン)160と、画像を表示する表示光50を、反射透光部材部材であるウインドシールド300に投影する光学部材を含む光学系120と、投光部(画像投射部)150と、を有し、光学部材は、曲面の反射面139を有する凹面鏡(拡大反射鏡)130を有し、その凹面鏡130の反射面139は、路面80を重畳対象物として虚像(ここでは矢印のマーク501)を表示するのに適した曲面形状を有しており、凹状の虚像表示面400(図10の左下側に、太線にて部分円弧状に描かれている)の形状は、反射面139の曲面形状に応じて定まる。 The HUD device 101 includes an image display unit (here, a screen) 160 having a display surface 164 for displaying an image, and an optical member for projecting display light 50 for displaying an image onto a windshield 300, which is a reflective translucent member. and a light projection unit (image projection unit) 150. The optical member has a concave mirror (magnifying reflector) 130 having a curved reflecting surface 139, and the reflecting surface 139 of the concave mirror 130 has a curved surface shape suitable for displaying a virtual image (in this case, an arrow mark 501) with the road surface 80 as a superimposed object. ) is determined according to the curved shape of the reflecting surface 139 .

なお、虚像表示面400の形状は、凹面鏡130の反射面139の曲面形状の他、ウインドシールド300の曲面形状や、光学系120内に搭載される他の光学部材(例えば補正鏡)の形状にも影響される。また、表示面164の形状(一般的には平面だが、全体又は一部が非平面となり得る)や、反射面139に対する表示面164の配置にも影響される。但し、凹面鏡130は拡大反射鏡であり、虚像表示面400の形状に与える影響は大きい。また、凹面鏡130の反射面139の形状が異なれば、実際に、虚像表示面400の形状が変化する。よって、凹状の虚像表示面400の形状は、凹面鏡130の反射面139の曲面形状にも依存する。 The shape of the virtual image display surface 400 is not only the curved shape of the reflecting surface 139 of the concave mirror 130, but also the curved shape of the windshield 300 and the shape of other optical members (for example, correction mirrors) mounted in the optical system 120. is also affected. It is also influenced by the shape of display surface 164 (which is generally planar, but may be non-planar in whole or in part) and the placement of display surface 164 relative to reflective surface 139 . However, the concave mirror 130 is a magnifying reflector and has a great influence on the shape of the virtual image display surface 400 . Also, if the shape of the reflecting surface 139 of the concave mirror 130 is different, the shape of the virtual image display surface 400 actually changes. Therefore, the shape of the concave virtual image display surface 400 also depends on the curved shape of the reflecting surface 139 of the concave mirror 130 .

ここで、図10(b)を参照する。画像表示部160の画像表示領域163において、画像表示面164上に、矢印の実画像(実像)RE(501)が表示されている。この矢印の実像RE(501)は、画像表示部160の画角の範囲を最大限に活用して、画像表示領域163の一端部(第1の表示限界端部)503と、反対側の他の端部(第2の表示限界端部)504との間において、直線的に連続する部分を備える矢印のマークの画像として配置されている。その直線的に連続する部分の延在方向をNPとすると、その延在方向NPは、実空間における前方方向(前後方向)であるZ方向に沿う方向(に相当する)ということができる。画角をめいっぱいに活用した表示であるため、凹面鏡130の、曲率の変化が大きくなり得る周辺領域にも表示光が当たることになり、その大きな湾曲の程度が、反映されて、下に凹の湾曲した断面形状を有する虚像表示面400となる。 Here, FIG.10(b) is referred. A real image (real image) RE (501) of the arrow is displayed on the image display surface 164 in the image display area 163 of the image display unit 160 . The real image RE (501) of this arrow makes the most of the range of the angle of view of the image display unit 160 to display one end (first display limit end) 503 of the image display area 163 and the other end on the opposite side. 504 (second display limit end) 504, is arranged as an image of an arrow mark having a linearly continuous portion. Assuming that the extending direction of the linearly continuous portion is NP, the extending direction NP can be said to be (corresponding to) a direction along the Z direction, which is the forward direction (backward direction) in real space. Since the display makes full use of the angle of view, the display light also hits the peripheral area of the concave mirror 130 where the change in curvature can be large. , the virtual image display surface 400 having a curved cross-sectional shape.

上述のとおり、HUD装置101は、路面80を重畳対象物として、虚像501を、路面80に重ねるように表示する。この場合の虚像表示面400に着目すると、その虚像表示面400は、その全部又は一部が路面80の下にある凹状の曲面形状となる。図10(a)では、一部が路面80の下にある例が示されている。 As described above, the HUD device 101 displays the virtual image 501 so as to overlap the road surface 80 with the road surface 80 as a superimposed object. Focusing on the virtual image display surface 400 in this case, the virtual image display surface 400 has a concave curved surface shape which is entirely or partly under the road surface 80 . FIG. 10( a ) shows an example in which a portion is below the road surface 80 .

虚像表示面400のサイズは、HUD装置101の画角に対応する画像表示領域(有効表示領域)163のサイズに対応して定まる。 The size of the virtual image display surface 400 is determined according to the size of the image display area (effective display area) 163 corresponding to the angle of view of the HUD device 101 .

図10の例では、画像表示領域163のサイズを最大限に利用した画像の表示を行うと、その画像の虚像は、路面に沿って延在するが、凹面鏡とウインドシールドとの収差等に応じて湾曲した凹状の曲面を有する形状となり、その凹状の形状は、凹面鏡130に代表される光学系120の特性を、適宜、細部にわたって調整することで、高精度に曲率等が制御されたものである。 In the example of FIG. 10, when an image is displayed by making the most of the size of the image display area 163, the virtual image of the image extends along the road surface, but it varies depending on the aberration of the concave mirror and the windshield. The concave shape is formed by adjusting the characteristics of the optical system 120 typified by the concave mirror 130 in detail, so that the curvature and the like are controlled with high precision. be.

凹状の曲面形状の虚像表示面400は、車両200に対する近傍側の端部406(車両に近い側の端点Q3を含む)と、遠方側の端部403(遠い側の端点Q1を含む)と、近傍側の端部403と遠方側の端部406との間に位置する中央部405(中央端点Q2を含む)と、を有する。なお、中央部は、ミドル領域、中央領域等と称する場合もある。図10(a)の例では、虚像表示面400の中央部405は、近傍側の端部406、及び遠方側の端部403よりも、下方に位置する。 The concave curved virtual image display surface 400 has an end portion 406 near the vehicle 200 (including the end point Q3 on the side closer to the vehicle), an end portion 403 on the far side (including the end point Q1 on the far side), a central portion 405 (including the central endpoint Q2) located between the proximal end 403 and the distal end 406; Note that the central portion may also be referred to as a middle region, a central region, or the like. In the example of FIG. 10A, the central portion 405 of the virtual image display surface 400 is located below the near end 406 and far end 403 .

凹状の曲面形状の虚像表示面400は、車両200に対する近傍側の端部406(端点Q3を含む)と、遠方側の端部403(端点Q1を含む)と、近傍側の端部406と遠方側の端部403との間に位置する中央部405(中央点Q2を含む)と、を有し、路面80に垂直な線分(法線)に沿う方向を上下方向という場合に、図10(a)の例では、近傍側の端部406の、上下方向における位置(言い換えれば路面80から離れる程度)と、遠方側の端部403の上下方向における位置(路面80から離れる程度)とが同じであり、かつ、中央部405の少なくとも一部が路80よりも下に位置している。虚像表示面400の両端部で、路面から浮き上がる部分があるが、その浮き上がりの程度が同じであり、バランスが取れている形状である。前後方向に関して、対称性のある湾曲形状となっている。従って、人の目の作用で、虚像表示面400の全体にわたって、浮き上がりを補正して路面に重なるように虚像の位置が修正され、浮き上がりが平均化されることから、虚像表示面400は、全体的にフラットに、しかも、全体的に路面80に貼りついているように感得される。従って、人(視認者)に違和感が生じない。 The concave curved virtual image display surface 400 has an end 406 near the vehicle 200 (including the end point Q3), an end 403 farther (including the end point Q1), an end 406 near the vehicle 200, and a far end 406 (including the end point Q1). When the vertical direction is defined as a direction along a line segment (normal line) perpendicular to the road surface 80, the center portion 405 (including the center point Q2) positioned between the side edge portion 403 and the In the example of (a), the position in the vertical direction of the end 406 on the near side (in other words, the degree of separation from the road surface 80) and the position in the vertical direction of the end 403 on the far side (degree of separation from the road surface 80) are different. are the same, and at least a portion of central portion 405 is located below channel 80; Both ends of the virtual image display surface 400 are raised from the road surface, but the extent of the rise is the same, and the shape is well-balanced. It has a symmetrical curved shape with respect to the front-rear direction. Therefore, by the action of the human eye, floating is corrected over the entire virtual image display surface 400, the position of the virtual image is corrected so that it overlaps with the road surface, and the floating is averaged. It is generally flat and feels as if it sticks to the road surface 80 as a whole. Therefore, a person (viewer) does not feel uncomfortable.

また、図10(a)の例では、虚像表示面400の中央部405の少なくとも一部が、路面80の下にある。言い換えれば、虚像である矢印のマーク501の中央点J2が路面80の下にある。よって、虚像である矢印のマーク501の、遠方側の端点J1、近傍側の端点J3が、路面80からわずかにしか浮き上がっていない状態となる。よって、人の目の特性で、虚像位置の平均化が行われると、矢印のマーク501は、路面に貼りついているかのように錯覚され、これによって、平坦な路面に、全画角にわたって虚像を平面状に重畳する(貼りつかせる)ことができる。また、虚像表示面400の中央部405が路面80の下にあり、虚像表示の中央部が路面の下に沈み込んだ状態となるが、人の目は、虚像表示は路面より下にはならない、という観点から、虚像表示の位置を修正して捉える傾向がある。よって、虚像表示の中央部(大きな面積を有する場合があり、主要部となり得る箇所である)は、あたかも、路面80に貼りついたように見える。よって、完成度の高い路面への重畳表示が実現される。なお、虚像表示面400の形状には種々のバリエーションがあるが、この点については、後述する。 Also, in the example of FIG. 10A , at least part of the central portion 405 of the virtual image display surface 400 is below the road surface 80 . In other words, the center point J2 of the virtual arrow mark 501 is below the road surface 80 . Therefore, the end point J1 on the far side and the end point J3 on the near side of the arrow mark 501, which is a virtual image, are only slightly lifted from the road surface 80. FIG. Therefore, when the virtual image position is averaged by the characteristics of the human eye, the arrow marks 501 are misunderstood as if they are attached to the road surface, thereby displaying the virtual image over the entire angle of view on the flat road surface. It is possible to superimpose (stick) in a plane. In addition, the central portion 405 of the virtual image display surface 400 is under the road surface 80, and the central portion of the virtual image display is sunk under the road surface, but the human eye does not see the virtual image display below the road surface. , there is a tendency to correct the position of the virtual image display. Therefore, the central portion of the virtual image display (which may have a large area and can be a main portion) looks as if it is stuck to the road surface 80 . Therefore, superimposed display on the road surface with a high degree of perfection is realized. There are various variations in the shape of the virtual image display surface 400, which will be described later.

また、凹面鏡130における曲面の反射面の形状が、虚像表示面400の凹状の曲面形状を生じさせるべく、適切に調整(設計)され得る。例えば、曲率の変化が、適切に調整され得る(例えば、図12参照)。 Also, the shape of the curved reflective surface of concave mirror 130 can be appropriately adjusted (designed) so as to produce the concave curved shape of virtual image display surface 400 . For example, changes in curvature can be adjusted accordingly (see, eg, FIG. 12).

次に、図11を参照する。図11は、ヘッドアップディスプレイ装置における光学系の他の例(図10(a)に示される光学系とは異なる構造をもつ例)を示す図である。HUD装置121は、投光部151と、画像表示部としてのスクリーン161と、反射鏡133と、凹面鏡131と、外部のセンサや他のECUから情報を取得するI/Oインタフェース、プロセッサ、メモリ、及びメモリに記憶されたコンピュータ・プログラムから構成される制御部171と、を有する。 Reference is now made to FIG. FIG. 11 is a diagram showing another example of the optical system in the head-up display device (an example having a different structure from the optical system shown in FIG. 10(a)). The HUD device 121 includes a light projecting unit 151, a screen 161 as an image display unit, a reflecting mirror 133, a concave mirror 131, an I/O interface for acquiring information from external sensors and other ECUs, a processor, a memory, and a control unit 171 composed of a computer program stored in a memory.

また、凹面鏡131の角度は、アクチュエータからなる回転機構175の動作によって適宜、調整され得る。また、スクリーン161の傾きや位置は、画像表示部のアクチュエータからなる調整部173によって、適宜、調整され得る。なお、スクリーン161の傾きは、具体的には、投光部151の光軸に対する傾き、あるいは、光学系の光軸に対する傾き、あるいは、投光部が発する光の主光路(主光線)に対する傾き、ということができる。制御部171は、投光部151の動作、回転機構175の動作、画像表示部の調整部173の動作等を統括的に制御する。なお、参照符号51は出射光を示す。 Also, the angle of the concave mirror 131 can be appropriately adjusted by the operation of the rotating mechanism 175 consisting of an actuator. In addition, the tilt and position of the screen 161 can be appropriately adjusted by an adjustment section 173 that is an actuator of the image display section. Note that the inclination of the screen 161 is, specifically, the inclination relative to the optical axis of the light projecting section 151, the inclination relative to the optical axis of the optical system, or the inclination relative to the main optical path (principal ray) of the light emitted by the light projecting section. , can be said. The control unit 171 comprehensively controls the operation of the light projecting unit 151, the operation of the rotation mechanism 175, the operation of the adjustment unit 173 of the image display unit, and the like. Reference numeral 51 indicates emitted light.

光学系の特性を、種々の観点から調整することで、虚像表示面400の曲面の形状のバリエーションを増やすことができ、また、曲面の曲率等を、より高精度に調整することも可能となる。 By adjusting the characteristics of the optical system from various viewpoints, it is possible to increase variations in the shape of the curved surface of the virtual image display surface 400, and it is also possible to adjust the curvature of the curved surface with higher accuracy. .

次に、図12を参照する。図12は、凹面鏡(曲面の反射面を有する拡大反射鏡)の曲面形状、及び焦点の例を説明するための図である。図12に示される凹面鏡135は、α、β、γの各部を有し、各部の曲率半径は、大、小、大、と設定される。なお、参照符号163は、画像表示部としてのスクリーンを示す。また、破線で示される光路は、凹面鏡135(より広義には光学系)の光軸に沿う主光路(主光線)を示す。 Reference is now made to FIG. FIG. 12 is a diagram for explaining an example of a curved surface shape of a concave mirror (a magnifying reflecting mirror having a curved reflecting surface) and a focal point. The concave mirror 135 shown in FIG. 12 has portions α, β, and γ, and the radius of curvature of each portion is set to large, small, or large. Reference numeral 163 denotes a screen as an image display section. Also, the optical path indicated by the dashed line indicates the main optical path (principal ray) along the optical axis of the concave mirror 135 (optical system in a broader sense).

凹面鏡135の曲率半径の変化に応じて、凹面鏡135は、F1~F5の各点で示される焦点をもつことになる。その焦点の軌跡が示す曲面形状に応じて、虚像表示面400の曲面の形状(湾曲の程度等)を変えることもできる。例えば、凹面鏡135のα、β、γの各部の曲率半径を、中、小、大、あるいは、小、小。大。と設定するなど、いろいろなバリエーションが考えられる。従来のように、凹面鏡とウインドシールドの収差による歪みを補正するのではなく、虚像表示面の曲面は許容して、その曲面を高精度に、自在に制御することで、人の目の特性を利用して、曲面を平面に近づけて知覚させるようにする、という設計手法が、本実施形態では採用されている。このような設計思想は、従来とはまったく異なるものである。 As the radius of curvature of concave mirror 135 changes, concave mirror 135 will have focal points indicated by points F1 to F5. The shape of the curved surface of the virtual image display surface 400 (degree of curvature, etc.) can also be changed according to the curved surface shape indicated by the trajectory of the focal point. For example, the radii of curvature of the α, β, and γ portions of the concave mirror 135 are medium, small, and large, or small and small. Big. Various variations are conceivable, such as setting Instead of correcting the distortion caused by the aberration of the concave mirror and the windshield, as in the past, the curved surface of the virtual image display surface is allowed, and the curved surface can be freely controlled with a high degree of accuracy, allowing the characteristics of the human eye to be corrected. This embodiment adopts a design method of making a curved surface appear closer to a flat surface by using the curved surface. Such a design concept is completely different from the conventional one.

次に、図13を参照する。図13は、車両が直線状の道路を走行しているときに、路面を重畳対象物(実景)としてナビゲーション用の図形を重ねて表示した様子を示す図である。図13では、車両は直線状の見通しのよい道路を直進している。ウインドシールド300の虚像表示領域305には、路面80に重なるように、ナビゲーション用の虚像507が表示(配置)されている。 Reference is now made to FIG. FIG. 13 is a diagram showing a state in which a navigation graphic is superimposed on a road surface as a superimposed object (actual scene) when the vehicle is traveling on a straight road. In FIG. 13, the vehicle is traveling straight on a straight road with good visibility. A virtual image 507 for navigation is displayed (arranged) in the virtual image display area 305 of the windshield 300 so as to overlap the road surface 80 .

図13の例では、虚像表示領域305は四角形であり、車両の幅方向(左右方向)の辺が、車両の高さ方向(上下方向)の辺よりも長い、横長の四角形となっている。これによって、広い視野角の虚像表示に対応できるようになっている。この場合、輻輳角に起因して、虚像と路面とが不一致のように感得される現象が生じたり、あるいは、人の視点が左右方向にずれることによる、アイポイント(図9(b)参照)の移動に伴う虚像の位置変化に起因してずれが拡大して見える現象等が生じたりする可能性が高まる。上述の本実施形態によれば、これらの位置ずれ(後述の描画位置ずれ)についても、効果的に対処することができる。以下、具体的に説明する。 In the example of FIG. 13, the virtual image display area 305 is a quadrangle, and is a horizontally elongated quadrangle in which the sides in the vehicle width direction (horizontal direction) are longer than the sides in the vehicle height direction (vertical direction). This makes it possible to support virtual image display with a wide viewing angle. In this case, due to the convergence angle, a phenomenon that the virtual image and the road surface do not match occurs, or the eye point (see FIG. 9B) due to the shift of the human viewpoint in the left and right direction ) is likely to cause a phenomenon in which the displacement appears to be enlarged due to a change in the position of the virtual image accompanying the movement of . According to the present embodiment described above, it is possible to effectively deal with these positional deviations (drawing positional deviations, which will be described later). A specific description will be given below.

図14を参照する。図14(a)~(c)は、ヘッドアップディスプレイ装置における輻輳角差の変化、及びアイポイントの変化に対応して、虚像表示位置が変化する様子を示す図である。図14(a)において、θHUDは、HUDの焦点位置PC0における両目(左眼70L、右眼70R)の輻輳角を示し、θsceneは、本来はHUDの焦点位置PC0と一致しているべき、実景である路面(重畳対象物としての路面)80の地点PC1における輻輳角を示す。θscene(far)は、車両からの距離がより大きい(つまり、より遠くに位置する)地点PC2についての輻輳角である。 Please refer to FIG. FIGS. 14A to 14C are diagrams showing how the virtual image display position changes in accordance with the change in the convergence angle difference and the change in the eye point in the head-up display device. In FIG. 14(a), θHUD indicates the angle of convergence of both eyes (left eye 70L, right eye 70R) at the focal position PC0 of the HUD, and θscene is the actual scene which should originally match the focal position PC0 of the HUD. is the convergence angle at the point PC1 of the road surface (road surface as a superimposed object) 80. θscene(far) is the angle of convergence for point PC2, which is farther from the vehicle (that is, located farther).

図14(b)に示すように、虚像表示面400の、車両(あるいは視認者)から最も遠い点(遠い側の端点)P11が、図14(a)における結像点PC1に対応する。虚像表示面400の湾曲がより大きい場合には、虚像表示面400の遠い側の端点P11が、端点P12へと変化する。端点P11と、路面80の地点PC1との距離はD11であり、このD11が距離ずれを示す。端点P12と路面80の地点PC2との距離ずれはD12(>D11)となる。すなわち、虚像表示面400の湾曲がより大きくなれば、端点が路面からより離れて、これに応じて、距離ずれも拡大する。 As shown in FIG. 14(b), the farthest point (end point on the far side) P11 from the vehicle (or the viewer) on the virtual image display surface 400 corresponds to the imaging point PC1 in FIG. 14(a). If the curvature of the virtual image display surface 400 is greater, the end point P11 on the far side of the virtual image display surface 400 changes to the end point P12. The distance between the end point P11 and the point PC1 on the road surface 80 is D11, and this D11 indicates the distance deviation. The distance deviation between the end point P12 and the point PC2 on the road surface 80 is D12 (>D11). That is, the greater the curvature of the virtual image display surface 400, the farther the end points are from the road surface, and the greater the distance deviation accordingly.

図14(a)にて、θHUDとθsceneとの差を輻輳角差と称している。この輻輳角差を、所定値(閾値)θth以下(あるいは以下)とするのが好ましい。すなわち、虚像の結像点と、その結像点に対応する実景(ここでは路面)の結像点がずれたことに起因する輻輳角の変位量を、閾値θth以下(あるいは以下)とすることで、距離ずれ(焦点ずれとも称する)によって生じる視認者の違和感を軽減することができる。よって、HUD装置の視認性が向上する。本発明の実施形態によれば、虚像表示面400の湾曲の度合いを低めて、端点P11と路面80との距離(言い換えれば、端点P11の浮き上がり量)を小さくできる。また、虚像表示面400の少なくとも一部を路面80の下に位置させることによって、端点P11と路面80との距離を小さくできる。よって、θsceneが小さくなりすぎることを防止できる。θHUDは固定である。よって、輻輳角差(θHUD-θscene)を十分に抑制することが可能である。よって、見栄えの良い虚像表示(路面重畳表示等)が実現する。閾値θthの具体的な数値については後述する。 In FIG. 14(a), the difference between θHUD and θscene is called the convergence angle difference. It is preferable to set the convergence angle difference to a predetermined value (threshold value) θth or less (or less). That is, the amount of displacement of the convergence angle caused by the shift between the image forming point of the virtual image and the image forming point of the real scene (here, the road surface) corresponding to the image forming point is set to the threshold value θth or less (or less). Therefore, it is possible to reduce the viewer's discomfort caused by distance deviation (also referred to as defocus). Therefore, visibility of the HUD device is improved. According to the embodiment of the present invention, the degree of curvature of the virtual image display surface 400 can be reduced to reduce the distance between the corner point P11 and the road surface 80 (in other words, the lift amount of the corner point P11). Further, by positioning at least part of the virtual image display surface 400 under the road surface 80, the distance between the end point P11 and the road surface 80 can be reduced. Therefore, it is possible to prevent θscene from becoming too small. θHUD is fixed. Therefore, it is possible to sufficiently suppress the convergence angle difference (θHUD−θscene). Therefore, a good-looking virtual image display (road surface superimposed display, etc.) is realized. A specific numerical value of the threshold θth will be described later.

図14(C)に示すように、視認者のアイポイントEP(C)が、左側のアイポイントEP(L)に移動すると、路面上の地点PC1は結像点G11に移動し、また、地点PC2は地点G21に移動する。視認者のアイポイントEP(C)が、右側のアイポイントEP(R)に移動すると、路面上の地点PC1は地点G13に移動し、また、地点PC2は地点G23に移動する。このような、アイポイントの移動に伴う、虚像の結像点に対応する実景の地点の変位によるずれ(これを描画位置ずれと称する)も、視認者に違和感を抱かせ、ハンドル操作を遅らせる等の好ましくない影響を与える可能性がある。本発明の実施形態によれば、上述のとおり、端点P11と路面80との距離を小さくできる。よって、広視野角で、虚像表示距離が長いHUD装置において、例えば、広い範囲(近傍から遠方にわたる広い範囲)で虚像を表示したときでも、全体を、違和感なく表示することが可能である。よって、HUD装置の信頼性が向上する。 As shown in FIG. 14C, when the eye point EP(C) of the viewer moves to the left eye point EP(L), the point PC1 on the road surface moves to the imaging point G11, and the point PC1 moves to the imaging point G11. PC2 moves to point G21. When the eye point EP(C) of the viewer moves to the eye point EP(R) on the right side, the point PC1 on the road surface moves to the point G13, and the point PC2 moves to the point G23. Such displacement of the point in the real scene corresponding to the imaging point of the virtual image accompanying the movement of the eye point (this is referred to as a drawing position displacement) also gives the viewer a sense of discomfort and delays the steering wheel operation. may have unfavorable effects on According to the embodiment of the present invention, the distance between the end point P11 and the road surface 80 can be reduced as described above. Therefore, in a HUD device with a wide viewing angle and a long virtual image display distance, for example, even when a virtual image is displayed over a wide range (wide range from near to far), it is possible to display the entire image without discomfort. Therefore, the reliability of the HUD device is improved.

次に、図15を参照する。図15(a)、(b)は、虚像表示距離と輻輳角差との関係性について説明するための図である。図15(a)において、HUD装置の焦点位置(結像点)と、その結像点に対応する路面80の地点との距離ずれ量は1mである。図15(b)においても、同様に距離ずれ量は1mである。但し、図15(a)の場合、虚像表示距離DHUDが5mであり、これに対して、図15(b)では、虚像表示距離FHUDが10mである。 Reference is now made to FIG. FIGS. 15A and 15B are diagrams for explaining the relationship between the virtual image display distance and the convergence angle difference. In FIG. 15A, the amount of distance deviation between the focus position (imaging point) of the HUD device and the point on the road surface 80 corresponding to the imaging point is 1 m. Also in FIG. 15(b), the distance deviation amount is 1 m. However, in the case of FIG. 15(a), the virtual image display distance DHUD is 5 m, whereas in FIG. 15(b), the virtual image display distance FHUD is 10 m.

図15(a)、(b)では、距離ずれ量は同じであるが、虚像表示距離が異なるため、輻輳角差に差異が生じている。すなわち、図15(a)の例では、輻輳角差は0.068度であり、図15(b)の例では、輻輳角差は0.034となる。なお、瞳孔間の距離を65mmとして、輻輳角差を算出している。距離ずれ量が同じであるならば、虚像表示距離が長いほど、輻輳角差は小さくなる。よって、輻輳角差に起因する虚像の視認性の低下の問題は、虚像表示距離が小さいときに生じ易いといえる。 In FIGS. 15A and 15B, the distance deviation amount is the same, but the virtual image display distance is different, so there is a difference in the convergence angle difference. That is, in the example of FIG. 15(a), the convergence angle difference is 0.068 degrees, and in the example of FIG. 15(b), the convergence angle difference is 0.034. The convergence angle difference is calculated assuming that the distance between the pupils is 65 mm. If the distance deviation amount is the same, the longer the virtual image display distance, the smaller the convergence angle difference. Therefore, it can be said that the problem of reduced virtual image visibility due to the convergence angle difference tends to occur when the virtual image display distance is small.

広視野角で、ある程度の遠方にも虚像を配置できるHUD装置では、虚像表示距離は5m程度は必要であり、そして、図15(a)の例のように、距離ずれ量を1m程度に抑えておけば、視認性にはそれほど影響がない。したがって、図15(a)の例における輻輳角差(=0.068度)は、視認性低下を判定する閾値となり得る。 A HUD device that has a wide viewing angle and can place a virtual image at a certain distance requires a virtual image display distance of about 5 m, and as in the example of FIG. Visibility is not so affected. Therefore, the convergence angle difference (=0.068 degrees) in the example of FIG. 15(a) can be a threshold value for determining visibility deterioration.

言い換えれば、車両の幅に沿う方向を左右方向という場合に、車両の搭乗者である虚像の視認者の視点が、アイボックスの、左右方向における中央のアイポイントに位置し、かつ、虚像表示距離が5m以上の前方に虚像が表示され、かつ、虚像の一点についての輻輳角を第1の輻輳角θHUDとし、虚像の一点に対応する、重畳対象物である路面上の点についての輻輳角を第2の輻輳角θsceneとし、第1の輻輳角と第2の輻輳角との差を輻輳角差とするとき、輻輳角差を0.068度以下にすることで、5m以上の虚像表示距離での虚像表示においては、視認性の低下を抑制可能である。 In other words, when the direction along the width of the vehicle is referred to as the left-right direction, the viewpoint of the viewer of the virtual image who is the passenger of the vehicle is positioned at the central eye point of the eye box in the left-right direction, and the virtual image display distance is A virtual image is displayed in front of 5 m or more, and the convergence angle for one point of the virtual image is the first convergence angle θHUD, and the convergence angle for the point on the road surface that is the superimposed object corresponding to one point of the virtual image When the second convergence angle θscene and the difference between the first convergence angle and the second convergence angle is the convergence angle difference, the convergence angle difference is set to 0.068 degrees or less, so that a virtual image display distance of 5 m or more In virtual image display at , it is possible to suppress deterioration in visibility.

次に、図16を参照する。図16(a)~(c)の各々は、凹状の虚像表示面の形状の例、及び各例と路面位置との関係について説明するための図である。曲面(部分的な円弧状、部分的な球面等)の断面形状をもつ虚像表示面400の、形状の例は、概ね、図16(a)~(c)の3つに分類することができる。なお、80、80a、80bは共に路面を表す。路面と虚像表示面との相対的位置関係を説明するために、路面(地面)の位置を少しずつ変えて描いている。 Reference is now made to FIG. Each of FIGS. 16A to 16C is a diagram for explaining an example of the shape of the concave virtual image display surface and the relationship between each example and the road surface position. Shape examples of the virtual image display surface 400 having a cross-sectional shape of a curved surface (partially arcuate, partially spherical, etc.) can be generally classified into three types shown in FIGS. . Note that 80, 80a, and 80b all represent road surfaces. In order to explain the relative positional relationship between the road surface and the virtual image display surface, the position of the road surface (ground) is gradually changed.

図16(a)の例では、路面80に垂直な線分に沿う方向を上下方向とする場合に、近傍側の端部(ここでは、近傍側の端点Q3を端部とみなすものとする。この点は以下同様である)の上下方向における位置と、遠方側の端部(遠方側の端点Q1)の上下方向における位置とが同じであり、かつ、中央部(中央点Q2)が、Q1、Q2よりも下方に位置する。路面が参照符号80a、80bで示される場合は、虚像表示面400の少なくとも一部が路面よりも下に位置することになる。路面が参照符号80aで示される場合は、長い部分円弧をもつ中央部(の少なくとも一部)が路面より下になり、その部分(虚像の主要部であることも多いと考えられる)が路面に貼りついて感得されることになる。また、両端部(両端点Q1、Q3)の路面からの浮き上がりも小さく抑えられている。よって、平坦性の確保が容易である。 In the example of FIG. 16A, when the direction along the line segment perpendicular to the road surface 80 is defined as the vertical direction, the end on the near side (here, the end point Q3 on the near side is regarded as the end). This point applies hereinafter) is the same as the position in the vertical direction of the end on the far side (end point Q1 on the far side), and the central portion (central point Q2) is the same as Q1 , Q2. When the road surface is indicated by reference numerals 80a and 80b, at least part of the virtual image display surface 400 is positioned below the road surface. When the road surface is indicated by reference numeral 80a, (at least part of) the central portion with the long partial arc is below the road surface, and that portion (which is often considered to be the main portion of the virtual image) is on the road surface. It will stick and be felt. In addition, both ends (both points Q1 and Q3) are kept small from being lifted from the road surface. Therefore, it is easy to ensure flatness.

図16(a)の場合、虚像表示面400は、路面80に垂直で、かつ中央点Q2を通る線分に対して線対称であり、対称性を備えてバランスがとれている。人の視覚特性では、像に湾曲があっても、全体を平均化して平坦に捉えようとする作用があることから、そのバランスの良さが効果的に働くものと考えられる。よって、広範囲にわたって平坦性を担保した重畳表示を実現しやすい、という利点がある。 In the case of FIG. 16A, the virtual image display surface 400 is symmetrical with respect to a line segment that is perpendicular to the road surface 80 and passes through the center point Q2, and is symmetrical and balanced. Even if an image is curved, the human visual characteristic has the effect of averaging the entire image and capturing it flat. Therefore, there is an advantage that it is easy to realize a superimposed display that ensures flatness over a wide range.

なお、図16(a)において、路面が参照符号80で示される場合は、虚像表示面400の全体が路面上に位置することになる。虚像表示面400の全体が路面上(地上)にある場合は、虚像表示面400は、路面80からある程度は浮き上がって見えるが、先に説明したように、人の目は、虚像の湾曲を平均化する捉える傾向にあり、これによれば、虚像と路面との差は均一化され、よって平坦性が担保される。また、路面と虚像との距離(浮き上がり量)も、許容範囲内に抑制され得る。 In addition, in FIG. 16A, when the road surface is indicated by reference numeral 80, the entire virtual image display surface 400 is positioned on the road surface. If the entirety of the virtual image display surface 400 is on the road surface (ground), the virtual image display surface 400 appears to rise above the road surface 80 to some extent. According to this, the difference between the virtual image and the road surface is made uniform, thereby ensuring flatness. Also, the distance between the road surface and the virtual image (floating amount) can be suppressed within the allowable range.

図16(b)では、虚像表示面400の断面形状は、近傍側の端部(近傍側の端点Q3)よりも、遠方側の端部(遠方側の端点Q1)が下方に位置する。また、中央点Q2は、Q1、Q2よりも下方に位置する。路面が参照符号80aで示されるときは、遠方側の端部(遠方側の端点Q1)の少なくとも一部が、路面80aよりも下に位置することになる。図16(b)の例は、特に、遠方側の端部(遠方側の端点Q1)付近の平坦性、及び路面への貼りつけを確実に実現するのに役立つ。特に、図10(a)で示した矢印のマークのように、先端の矢の向きが、ナビ情報として重要な意味をもつ場合は、その矢印の部分を正確に読み取れるようにする必要があり、図16(b)の表示例を適用し得る。 In FIG. 16B, the cross-sectional shape of the virtual image display surface 400 is such that the end on the far side (end point Q1 on the far side) is located below the end on the near side (end point Q3 on the near side). Also, the center point Q2 is located below Q1 and Q2. When the road surface is indicated by reference numeral 80a, at least a portion of the far side end (far side end point Q1) is positioned below the road surface 80a. The example of FIG. 16(b) is especially useful for achieving flatness near the end on the far side (end point Q1 on the far side) and adhesion to the road surface. In particular, as in the arrow mark shown in FIG. 10(a), when the direction of the arrow at the tip has an important meaning as navigation information, it is necessary to be able to read the arrow part accurately. The display example of FIG. 16(b) can be applied.

図16(c)の例では、遠方側の端部(遠方側の端点Q1)よりも、近傍側の端部(近傍側の端点Q3)が下方に位置している。また、中央点Q2は、Q1、Q2よりも下方に位置する。路面が参照符号80aで示されるときは、近傍側の端部(近傍側の端点Q3)の少なくとも一部が、路面80aよりも下に位置することになる。図16(c)の例は、特に、近傍側の端部(近傍側の端点Q3)付近の平坦性、及び路面への貼りつけを確実に実現するのに役立つ。例えば、図15で示したように、虚像表示距離が短くなると、輻輳角差による焦点ずれが問題になり易くなる。このような場合は、近傍側の端部(近傍側の端点Q3)に着目して、その部分の平坦性、あるいは、路面への密着した貼りつけ性等を確実に実現するのがよい。したがって、図16(c)の例を適用し得る。 In the example of FIG. 16C, the end on the near side (end point Q3 on the near side) is positioned below the end on the far side (end point Q1 on the far side). Also, the center point Q2 is located below Q1 and Q2. When the road surface is indicated by reference numeral 80a, at least a part of the end on the near side (end point Q3 on the near side) is positioned below the road surface 80a. The example of FIG. 16(c) is particularly useful for reliably achieving flatness near the edge on the near side (end point Q3 on the near side) and sticking to the road surface. For example, as shown in FIG. 15, when the virtual image display distance is shortened, defocusing due to the difference in convergence angle tends to become a problem. In such a case, it is preferable to pay attention to the end portion on the near side (end point Q3 on the near side) and reliably realize the flatness of that portion or the ability to adhere to the road surface in close contact. Therefore, the example of FIG. 16(c) can be applied.

次に、図17を参照する。図17(a)~(i)の各々は、凹状の虚像表示面の形状の例、及び各例と路面位置との関係を、個別具体的に示す図である。図17において、路面80に垂直な線分に沿う方向を上下方向と称する。路面80が水平な場合は、下方向は鉛直下向きに一致する。上向きは、鉛直下向きの反対の方向に一致する。 Reference is now made to FIG. Each of FIGS. 17A to 17I is a diagram specifically showing an example of the shape of the concave virtual image display surface and the relationship between each example and the position of the road surface. In FIG. 17, the direction along the line segment perpendicular to the road surface 80 is referred to as the vertical direction. When the road surface 80 is horizontal, the downward direction coincides with the vertical downward direction. Upward corresponds to the opposite direction of vertical downward.

図17(a)~(i)の各例では、虚像表示面400の遠方側の端部と近傍側の端部との間の中央領域(ミドル領域、中央部)の上下方向の位置が、遠方側の端部及び近傍側の端部よりも下側に位置する。ミドル領域(中央部)の中心の点(中央点)は、最低位置となる。虚像表示面400の最低位置と路面80との間の距離、及び虚像表示面400の最高位置と路面80との間の距離とを小さく抑えることができ、焦点ずれ(図14(a)、図15参照)、描画位置ずれ(図14(c)参照)を抑制することができる。 In each example of FIGS. 17A to 17I, the vertical position of the central region (middle region, central portion) between the far side end and the near side end of the virtual image display surface 400 is It is located below the distal end and the proximal end. The center point (central point) of the middle region (central portion) is the lowest position. The distance between the lowest position of the virtual image display surface 400 and the road surface 80 and the distance between the highest position of the virtual image display surface 400 and the road surface 80 can be kept small, and defocus (FIG. 14A, FIG. 15) and drawing position shift (see FIG. 14C) can be suppressed.

焦点ずれは、図14(a)、図15に示したように、虚像表示面の1点を見た時の輻輳角θHUDと、虚像表示面のその1点の背景となる実景(ここでは路面)を見たとき輻輳角θsceneとの差(輻輳角差)のことである。この輻輳角差を小さくすることで、いずれか一方を見た時に、いずれか他方が不一致のように見えてしまうという不都合が抑制される。 As shown in FIGS. 14A and 15, the defocus is determined by the angle of convergence θHUD when one point on the virtual image display surface is viewed, and the actual background of the point on the virtual image display surface (the road surface in this case). ) is the difference from the convergence angle θscene (convergence angle difference). By reducing the convergence angle difference, it is possible to suppress the inconvenience that, when one of them is seen, the other appears to be inconsistent.

描画位置ずれは、図14(c)に示したように、像と路面との間に奥行方向で距離があると、アイボックス内で目の位置を動かすと、像と路面との間に位置ずれが生じ、その位置ずれを描画位置ずれと称する。虚像表示面400の湾曲の度合いを小さくしたり、虚像表示面400の少なくとも一部を路面の下に配置することで、像と路面との間の距離が小さくすることができ、こうすれば、描画位置ずれ(及び運動視差)も抑制される。 As shown in FIG. 14(c), when there is a distance in the depth direction between the image and the road surface, the drawing position shifts between the image and the road surface when the eye position is moved within the eyebox. A shift occurs, and the position shift is called a drawing position shift. By reducing the degree of curvature of the virtual image display surface 400 or placing at least a portion of the virtual image display surface 400 under the road surface, the distance between the image and the road surface can be reduced. Rendering position shift (and motion parallax) is also suppressed.

次に、図17(b)、(c)、(e)、(f)、(h)、(i)に着目する。これらの例では、虚像表示面400の中央部(ミドル領域)の少なくとも一部が、路面80より下側に配置されている。この例では、虚像表示面400の上下方向における最高位置が、路面より高い位置になりにくくすることができる。上述したように、路面に対しての像の浮きは、視認者に知覚されやすく、違和感が生じやすい。虚像表示面400の最高位置を効果的に低下させることは、像(虚像)の路面からの浮き上がりを効果的に低減することにつながり、像の視認性を向上することができる。 Next, attention is paid to FIGS. 17(b), (c), (e), (f), (h), and (i). In these examples, at least part of the central portion (middle area) of the virtual image display surface 400 is arranged below the road surface 80 . In this example, it is possible to make it difficult for the highest position of the virtual image display surface 400 in the vertical direction to be higher than the road surface. As described above, the floating of the image with respect to the road surface is likely to be perceived by the viewer, and is likely to cause discomfort. Effectively lowering the highest position of the virtual image display surface 400 effectively reduces the floating of the image (virtual image) from the road surface, thereby improving the visibility of the image.

次に、図17(b)、(e)、(h)に着目する。これらの例では、虚像表示面400の中央部(ミドル領域)の少なくとも一部が、路面80より下側に配置されており、かつ、遠方側の端部及び/又は近傍側の端部が、路面より上側になるように配置される。言い換えれば、中央領域(ミドル領域、中央部)の一部のみが、路面より下側に配置される。これらの例では、虚像表示面400の最低位置(遠方側端部、ミドル領域、近傍側端部のいずれか1つ)と、路面との距離を十分に低減することができる。よって、表示する像(虚像)の平坦性確保に有効である。 Next, attention is paid to FIGS. 17(b), (e), and (h). In these examples, at least part of the central portion (middle region) of the virtual image display surface 400 is arranged below the road surface 80, and the far side end and/or the near side end is It is placed above the road surface. In other words, only part of the central area (middle area, central portion) is arranged below the road surface. In these examples, the distance between the lowest position of the virtual image display surface 400 (any one of the far end, the middle area, and the near end) and the road surface can be sufficiently reduced. Therefore, it is effective in ensuring the flatness of the displayed image (virtual image).

次に、図17(g)、(h)に着目する。これらの例では、虚像表示面400の遠方側の端部と近傍側の端部との中心よりも、近傍側に最低位置を配置する。図15(b)で示したように、遠方になる程、虚像表示面と実景(路面)との間の距離が離れていても、視認者が、そのことを認識しにくい。したがって、敏感な近傍側を路面近くに配置し、実景(路面)との一致性を強調しつつ、遠方側の実景(路面)との一致性も担保することができる。 Next, attention is paid to FIGS. 17(g) and (h). In these examples, the lowest position is arranged on the near side of the center between the far side end and the near side end of the virtual image display surface 400 . As shown in FIG. 15B, as the distance increases, it becomes more difficult for the viewer to recognize the distance between the virtual image display surface and the actual scene (road surface). Therefore, it is possible to place the sensitive near side closer to the road surface to emphasize matching with the actual scene (road surface) and ensure matching with the actual scene (road surface) on the distant side.

次に、図17(d)、(e)、(f)に着目する。これらの例では、虚像表示面400の遠方側の端部と近傍側の端部との中心よりも、遠方側に最低位置を配置する。車両が路面の凹凸などでバウンディングし、車両の路面に対するピッチング角度が変化する際、遠方側の虚像表示面ほど、大きく位置が変化する。すなわち、路面から虚像表示面が離れやすい。上述のとおり、路面に対しての像の浮きは、視認者に知覚されやすく、違和感が生じやすい。したがって、虚像表示面400の遠方側に最低位置を配置することで、車両の路面に対するピッチング角度が変化した場合でも、遠方側(虚像表示面全体)が路面よりも上側にずれてしまうことを抑制することができる。 Next, attention is paid to FIGS. 17(d), (e), and (f). In these examples, the lowest position is arranged on the far side of the center between the far side end and the near side end of the virtual image display surface 400 . When the vehicle bounces due to unevenness of the road surface, etc., and the pitching angle of the vehicle with respect to the road surface changes, the position of the virtual image display surface on the far side changes greatly. That is, the virtual image display surface tends to separate from the road surface. As described above, the floating of the image with respect to the road surface is likely to be perceived by the viewer, and is likely to cause discomfort. Therefore, by arranging the lowest position on the far side of the virtual image display surface 400, even if the pitching angle of the vehicle with respect to the road surface changes, the far side (the entire virtual image display surface) is prevented from shifting above the road surface. can do.

また、上記実施形態では、光学系は、凹面鏡(拡大反射鏡)を含んでいたが、1つ又は複数の光学部材を合成した光学的特性(光学的パワーを含む。)が拡大機能を有するものであれば、これに限定されるものではなく、凹面鏡(拡大反射鏡)に追加又は代替で、1つ又はそれ以上の、レンズなどの屈折光学部材、ホログラムなどの回折光学部材、反射光学部材、又はこれらの組み合わせを含んでいてもよい。本実施形態の光学系は、1つ又は複数の虚像表示面の各領域に虚像を表示させる複数の表示光の通る光路毎に、光学部材の光学的特性を変えてもよい。すなわち、これら光学部材の全領域又は一部の領域の光学的パワー(光学的特性の一例)を調整すること、光学部材と表示面との配置を調整すること、表示面の形状を調整すること、又はこれらの組み合わせにより、虚像表示面の凹状が形成、及び調整され得る。 Further, in the above embodiments, the optical system includes a concave mirror (magnifying reflector), but optical characteristics (including optical power) obtained by synthesizing one or more optical members have a magnifying function. , one or more refractive optical members such as lenses, diffractive optical members such as holograms, reflective optical members, Or it may contain a combination of these. In the optical system of this embodiment, the optical characteristics of the optical member may be changed for each optical path through which a plurality of display lights for displaying a virtual image on each region of one or a plurality of virtual image display surfaces pass. That is, adjusting the optical power (an example of optical characteristics) of the entire area or a part of these optical members, adjusting the arrangement of the optical member and the display surface, and adjusting the shape of the display surface. , or a combination thereof, the concavity of the virtual image display surface can be formed and adjusted.

次に、図18を参照する。図18は、ヘッドアップディスプレイ装置のシステム構成の例を示す図である。図18に示されるシステムは、表示制御装置740と、対象物検出部801と、車両情報検出部803と、表示部12と、第1アクチュエータ177と、第2アクチュエータ179と、と、を有する。表示制御装置740は、I/Oインタフェース741と、プロセッサ742と、メモリ743を有する。表示制御装置740、対象物検出部801及び車両情報検出部803は、通信線(BUS等)に接続されている。 Reference is now made to FIG. FIG. 18 is a diagram showing an example of the system configuration of a head-up display device. The system shown in FIG. 18 has a display control device 740, an object detection unit 801, a vehicle information detection unit 803, a display unit 12, a first actuator 177, and a second actuator 179. The display controller 740 has an I/O interface 741 , a processor 742 and a memory 743 . The display control device 740, the object detection unit 801 and the vehicle information detection unit 803 are connected to a communication line (BUS etc.).

表示制御部740は、例えば、図11に示した制御部171として用いることができる。また、第1アクチュエータ177、第2アクチュエータ179は、図11に示した回転機構179や調整部173として利用することができ、また、図11に示した光学系121の全体や細部を個別に調整することに利用することもできる。これらは、光学系の調整系ということもできる。 The display control unit 740 can be used as the control unit 171 shown in FIG. 11, for example. Further, the first actuator 177 and the second actuator 179 can be used as the rotating mechanism 179 and the adjustment unit 173 shown in FIG. 11, and can individually adjust the whole and details of the optical system 121 shown in FIG. You can also use it to These can also be called an adjustment system for the optical system.

また、対象物検出部801は、例えば、車両2(又は200)に設けられた車外センサ、車外カメラにて構成することができる。また、車両情報検出部803は、例えば、速度センサ、車両ECU、車外通信機器、目の位置を検出するセンサ、あるいは、ハイトセンサにより構成することができる。表示制御装置740は、対象物検出部801の検出情報や、車両情報検出部803からの情報に基づいて、例えば、光学系を最適に動作させながら、上記の、路面への重畳性が高い路面重畳HUDを実現することも可能である。 Also, the object detection unit 801 can be configured by, for example, an exterior sensor or an exterior camera provided in the vehicle 2 (or 200). Further, the vehicle information detection unit 803 can be configured by, for example, a speed sensor, a vehicle ECU, an external communication device, a sensor for detecting eye positions, or a height sensor. Based on the detection information from the object detection unit 801 and the information from the vehicle information detection unit 803, the display control device 740, for example, optimally operates the optical system to display the road surface with high superimposition on the road surface. It is also possible to implement a superimposed HUD.

また、1つ又はそれ以上のプロセッサ742は、例えば、路面80の位置を取得し、路面80の位置に基づき、虚像表示面400の少なくとも一部が、路面80の下に配置されるように、第1、第2のアクチュエータ173、175のうちの少なくとも一方を駆動することができる。 The one or more processors 742 may also obtain, for example, the position of the road surface 80 and, based on the position of the road surface 80 , such that at least a portion of the virtual image display surface 400 is positioned below the road surface 80 . At least one of the first and second actuators 173, 175 can be driven.

以上、本発明を実施形態に基づき説明したが、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、種々、変形、応用が可能である。車両という用語については、乗り物(あるいは、乗り物を模したシミュレータ)というように、広義に解釈するものとする。例えば、本発明のHUD装置は、航空機のコクピットのシミュレータ等にも応用が可能である。この場合、路面という用語も、例えば、基準面、というように広義に解釈するものとする。 Although the present invention has been described above based on the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and applications are possible. The term vehicle should be interpreted broadly as a vehicle (or vehicle-like simulator). For example, the HUD device of the present invention can be applied to an aircraft cockpit simulator or the like. In this case, the term road surface is also interpreted broadly, for example, as reference surface.

1,21 ヘッドアップディスプレイ装置
2 車両
3 フロントウインドシールド(反射透光部材)
5 表示光
6 虚像
8 路面
9,22 虚像表示面
12 表示部(表示手段)
14 画像生成部(表示手段、調整手段)
16 対象物検出部(路面検出手段)
23 (車両に対する虚像表示面の)遠方側の端部
24 (車両に対する虚像表示面の)近傍側の端部
26 路面関連虚像(虚像)
27 仮想平面
28,29 仮想平面画像
80 路面(地面)
120 光学系
130 凹面鏡(拡大反射鏡)
139 凹面鏡の反射面
150 投光部
160 画像表示部(表示器、スクリーン)
164 表示面
171 制御部(表示制御装置)
173 調整部(アクチュエータ)
175 回転機構(アクチュエータ)
177 第1アクチュエータ
179 第2アクチュエータ
400 虚像表示面
403 虚像表示面の遠方側の端部
405 虚像表示面の中央部(ミドル領域、中央領域)
406 虚像表示面の近傍側の端部
740 表示制御装置
801 対象物検出部
803 車両情報検出部
Q1 虚像表示面の遠方側の端点
Q2 虚像表示面の中央点
Q3 虚像表示面の近傍側の端点
1, 21 head-up display device 2 vehicle 3 front windshield (reflecting translucent member)
5 display light 6 virtual image 8 road surface 9, 22 virtual image display surface 12 display section (display means)
14 image generator (display means, adjustment means)
16 object detection unit (road surface detection means)
23 Far end 24 (of the virtual image display surface for the vehicle) Near end 26 (of the virtual image display surface for the vehicle) Road-related virtual image (virtual image)
27 virtual planes 28, 29 virtual plane image 80 road surface (ground)
120 optical system 130 concave mirror (magnifying reflector)
139 reflecting surface of concave mirror 150 light projecting unit 160 image display unit (display, screen)
164 display surface 171 control unit (display control device)
173 adjuster (actuator)
175 rotation mechanism (actuator)
177 First actuator 179 Second actuator 400 Virtual image display surface 403 Far side end 405 of virtual image display surface Central portion of virtual image display surface (middle area, central area)
406 Near end 740 of virtual image display screen Display control device 801 Object detection unit 803 Vehicle information detection unit Q1 Far side end point Q2 of virtual image display surface Center point Q3 of virtual image display surface End point near the virtual image display surface

Claims (6)

路面を走行する車両に設けられた反射透光部材に表示光を投影し、前記反射透光部材を透過する実景に重ねて前記反射透光部材に反射された表示光により虚像を生成して表示する表示手段を備えるヘッドアップディスプレイ装置であって、
画像を表示する表示面を有する画像表示部と、前記表示光を、前記反射透光部材に投影する光学部材を含む光学系と、を有し、
前記光学系における全領域又は一部の領域の光学的特性を調整すること、前記光学部材と前記表示面との配置を調整すること、前記表示面の形状を調整すること、又はこれらの組み合わせにより、全部又は一部が前記路面下にあり、上方が凹状の曲面形状に形成され、前記虚像を表示する虚像表示面を形成する、ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
Display light is projected onto a translucent reflective member provided on a vehicle running on a road surface, and a virtual image is generated and displayed by the display light reflected by the translucent reflective member superimposed on the actual scene transmitted through the translucent reflective member. A head-up display device comprising display means for
an image display unit having a display surface for displaying an image; and an optical system including an optical member for projecting the display light onto the reflective translucent member,
By adjusting the optical characteristics of the entire area or a part of the optical system, adjusting the arrangement of the optical member and the display surface, adjusting the shape of the display surface, or a combination thereof , a head-up display device , which is entirely or partly under the road surface, is formed in a concave curved surface shape on the upper side, and forms a virtual image display surface for displaying the virtual image.
路面を走行する車両に設けられた反射透光部材に表示光を投影し、前記反射透光部材を透過する実景に重ねて前記反射透光部材に反射された表示光により虚像を生成して表示する表示手段を備えるヘッドアップディスプレイ装置であって、
画像を表示する表示面を有する画像表示部と、前記表示光を、前記反射透光部材に投影する光学部材を含む光学系と、を有し、
前記車両に対する近傍側の端部と、
遠方側の端部と、
前記近傍側の端部と前記遠方側の端部との間に位置する中央部と、を有し、
前記路面に垂直な線分に沿う方向を上下方向という場合に、
前記近傍側の端部の、上下方向における位置と、前記遠方側の端部の上下方向における位置とが同じであり、かつ、前記中央部の少なくとも一部が前記路面よりも下に位置する、
又は、
前記近傍側の端部よりも、前記遠方側の端部が下方に位置し、かつ、前記遠方側の端部の少なくとも一部が前記路面よりも下に位置する、
又は、
前記遠方側の端部よりも、前記近傍側の端部が下方に位置し、かつ、前記近傍側の端部の少なくとも一部が前記路面よりも下に位置し、
前記光学系における全領域又は一部の領域の光学的特性を調整すること、前記光学部材と前記表示面との配置を調整すること、前記表示面の形状を調整すること、又はこれらの組み合わせにより、上方が凹状の曲面形状に形成され、前記虚像を表示する虚像表示面を形成する、ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
Display light is projected onto a translucent reflective member provided on a vehicle running on a road surface, and a virtual image is generated and displayed by the display light reflected by the translucent reflective member superimposed on the actual scene transmitted through the translucent reflective member. A head-up display device comprising display means for
an image display unit having a display surface for displaying an image; and an optical system including an optical member for projecting the display light onto the reflective translucent member,
a proximal end with respect to the vehicle;
a distal end; and
a central portion located between the proximal end and the distal end;
When the direction along the line segment perpendicular to the road surface is called the vertical direction,
The position of the end on the near side in the vertical direction is the same as the position of the end on the far side in the vertical direction, and at least a part of the central part is located below the road surface.
or
The far end is located below the proximal end, and at least a portion of the far end is located below the road surface.
or
The end on the near side is positioned below the end on the far side, and at least part of the end on the near side is positioned below the road surface ,
By adjusting the optical characteristics of the entire area or a part of the optical system, adjusting the arrangement of the optical member and the display surface, adjusting the shape of the display surface, or a combination thereof 1. A head-up display device, comprising: a head-up display device which is formed in a curved shape with a concave upper portion, and which forms a virtual image display surface for displaying the virtual image .
前記近傍側の端部と前記遠方側の端部とが前記路面より上に位置する、
ことを特徴とする請求項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
The near end and the far end are located above the road surface,
The head-up display device according to claim 2 , characterized in that:
前記光学部材は、曲面の反射面を有する凹面鏡を有し、
前記凹面鏡における前記曲面の反射面の形状が、前記虚像表示面の凹状の曲面形状を生じさせるべく調整されている、ことを特徴とする、請求項1乃至3のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ装置。
The optical member has a concave mirror having a curved reflecting surface,
4. The head-up display according to any one of claims 1 to 3, wherein the shape of the curved reflecting surface of the concave mirror is adjusted to produce a concave curved surface shape of the virtual image display surface. Device.
前記車両の幅に沿う方向を左右方向という場合に、
前記車両の搭乗者である前記虚像の視認者の視点が、アイボックスの、左右方向における中央のアイポイントに位置し、かつ、虚像表示距離が5m以上の前方に虚像が表示され、かつ、前記虚像の一点についての輻輳角を第1の輻輳角とし、前記虚像の一点に対応する、重畳対象物である前記路面上の点についての輻輳角を第2の輻輳角とし、前記第1の輻輳角と前記第2の輻輳角との差を輻輳角差とするとき、
前記輻輳角差が、0.068度以下である、ことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
When the direction along the width of the vehicle is referred to as the left-right direction,
The visual point of the virtual image viewer who is the passenger of the vehicle is positioned at the center eye point in the left-right direction of the eye box, and the virtual image is displayed in front of the virtual image display distance of 5 m or more, and The convergence angle for one point of the virtual image is the first convergence angle, the convergence angle for the point on the road surface that is the superimposed object corresponding to the one point of the virtual image is the second convergence angle, and the first convergence When the difference between the angle and the second convergence angle is the convergence angle difference,
The head-up display device according to any one of claims 1 to 4, wherein the convergence angle difference is 0.068 degrees or less.
路面を走行する車両に設けられた反射透光部材に表示光を投影し、前記反射透光部材を透過する実景に重ねて前記反射透光部材に反射された表示光により虚像を生成して表示する表示手段を備えるヘッドアップディスプレイ装置であって、
画像を表示する表示面を有する画像表示部と、前記表示光を、前記反射透光部材に投影する光学部材を含む光学系と、を有し、
前記光学系における全領域又は一部の領域の光学的特性を調整すること、前記光学部材と前記表示面との配置を調整すること、前記表示面の形状を調整すること、又はこれらの組み合わせにより、上方が凹状の曲面形状に形成され、前記虚像を表示する虚像表示面を形成し、
前記表示面又は/及び前記光学部材を移動又は/及び回転させるように構成される1つ又はそれ以上のアクチュエータと、
1つ又はそれ以上のI/Oインタフェースと、
1つ又はそれ以上のプロセッサと、
メモリと、
前記メモリに格納され、前記1つ又はそれ以上のプロセッサによって実行されるように構成される1つ又はそれ以上のコンピュータ・プログラムと、をさらに備え、
前記1つ又はそれ以上のプロセッサは、
前記路面の位置を取得し、
前記路面の位置に基づき、前記虚像表示面の少なくとも一部が、前記路面下に配置するように、前記アクチュエータを駆動する、
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
Display light is projected onto a translucent reflective member provided on a vehicle running on a road surface, and a virtual image is generated and displayed by the display light reflected by the translucent reflective member superimposed on the actual scene transmitted through the translucent reflective member. A head-up display device comprising display means for
an image display unit having a display surface for displaying an image; and an optical system including an optical member for projecting the display light onto the reflective translucent member,
By adjusting the optical characteristics of the entire area or a part of the optical system, adjusting the arrangement of the optical member and the display surface, adjusting the shape of the display surface, or a combination thereof , forming a virtual image display surface formed in a curved shape with a concave upper portion for displaying the virtual image,
one or more actuators configured to move or/and rotate the display surface or/and the optical member;
one or more I/O interfaces;
one or more processors;
memory;
one or more computer programs stored in said memory and configured to be executed by said one or more processors;
The one or more processors are
obtaining the position of the road surface;
driving the actuator so that at least part of the virtual image display surface is arranged under the road surface based on the position of the road surface;
A head- up display device characterized by:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113109941B (en) * 2020-01-10 2023-02-10 未来(北京)黑科技有限公司 Layered imaging head-up display system
WO2021153616A1 (en) * 2020-01-31 2021-08-05 日本精機株式会社 Head-up display device and mobile object
CN114397756A (en) 2020-05-15 2022-04-26 华为技术有限公司 Display device and display system

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009071139A1 (en) 2007-12-05 2009-06-11 Audi Ag Display device for motor vehicle
JP2016064759A (en) 2014-09-25 2016-04-28 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 Virtual image display device
WO2017134865A1 (en) 2016-02-05 2017-08-10 日立マクセル株式会社 Head-up display device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009071139A1 (en) 2007-12-05 2009-06-11 Audi Ag Display device for motor vehicle
JP2016064759A (en) 2014-09-25 2016-04-28 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 Virtual image display device
WO2017134865A1 (en) 2016-02-05 2017-08-10 日立マクセル株式会社 Head-up display device

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