JP7494646B2 - Head-up display device, display control device, and control method for head-up display device - Google Patents

Head-up display device, display control device, and control method for head-up display device Download PDF

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Description

本発明は、例えば、車両のウインドシールドやコンバイナ等の被投影部材に画像の表示光を投影(投射)し、視認者の前方等に虚像を表示するヘッドアップディスプレイ(Head-up Display:HUD)装置、表示制御装置、及びヘッドアップディスプレイ装置の制御方法等に関する。 The present invention relates to a head-up display (HUD) device that projects (projects) image display light onto a projection target such as a vehicle windshield or combiner to display a virtual image in front of the viewer, a display control device, and a control method for a head-up display device.

実景に重畳したコンテンツを表示(描画)するヘッドアップディスプレイ(HUD)装置によって、視線移動の最小化と進路方向や注意喚起等の情報を、ロスなく運転者等(視認者)に伝えることができ、運転の安全を提供できると考えられている。 A head-up display (HUD) device that displays (draws) content superimposed on the real scene is believed to minimize eye movement and convey information such as the direction of travel and warnings to the driver (visitor) without loss, thereby providing safe driving.

それを実現するためには外界をセンシングし、実際の対象物に合わせた表示を実現するシステムや運転者が視点を移動したときに生じる対象物との位置関係の変化に合わせて表示位置を変化させるシステムが必要になる。その補正には遅延なく精度高く運転者の変化や外界の変化を捉えて表示補正する必要がある。 To achieve this, a system is needed that can sense the outside world and display images that match actual objects, as well as a system that can change the display position in accordance with changes in the positional relationship with the object that occur when the driver moves their viewpoint. To make such corrections, it is necessary to accurately capture changes in the driver and the outside world and correct the display without delay.

但し、例えば、オンロード(路面重畳)HUDや3D-HUDのようなシステムにおいては、像歪みが大きくなる傾向があり、視点移動をした場合に、重畳対象物から表示コンテンツがずれることが発生しやすくなる。 However, for example, in systems such as on-road (road surface overlay) HUDs and 3D-HUDs, image distortion tends to be large, and when the viewpoint is moved, the displayed content is likely to shift away from the overlay object.

このため、より精度が高く、遅延の少ない運転者の視点位置検出や表示位置補正システム等が必要になる。この場合、システムによる補正処理の負荷が大きくなってしまうのは否めない。また、その補正処理にも限界があり、遅延や位置ずれが発生して提示情報の認知が低下する場合もないとは言えない。 This will require systems that detect the driver's viewpoint position with higher accuracy and less delay, as well as systems to correct the display position. In this case, it cannot be denied that the burden of the correction process on the system will be heavy. Furthermore, there are limits to the correction process, and it cannot be said that there will be no cases where delays or position shifts occur, reducing the recognition of the presented information.

この対策の1つとして、運転者等の視点位置に応じてワーピングパラメータを更新する、視点位置追従ワーピングを実施することが考えられる。なお、ワーピングとは、HUD装置において、投影される画像を、光学系やウインドシールド等の曲面形状等に起因して生じる虚像の歪みとは逆の特性をもつように予め歪ませる画像補正のことである。HUD装置におけるワーピング処理については、例えば特許文献1に記載されている。 One possible solution to this problem is to implement viewpoint-tracking warping, which updates warping parameters according to the viewpoint position of the driver or other person. Note that warping is an image correction method in which the image projected in a HUD device is distorted in advance so that it has characteristics opposite to the distortion of a virtual image caused by the optical system, the curved shape of the windshield, etc. Warping processing in a HUD device is described, for example, in Patent Document 1.

特開2015-87619号公報JP 2015-87619 A

本発明者は、視認者(運転者、操縦者及び乗務員等、広く解釈可能である)の視点位置に応じてワーピングパラメータを更新する視点位置追従ワーピング制御を実施することについて検討し、以下に記載する新たな課題を認識した。 The inventors have investigated implementing viewpoint-tracking warping control, which updates warping parameters according to the viewpoint position of a viewer (which can be broadly interpreted as a driver, operator, crew member, etc.), and have recognized the following new problems.

視点位置が移動してワーピングパラメータを更新する場合において、パラメータの切り替え時に、視認者から見た虚像の見た目(虚像の様子や虚像から受ける印象等)が不連続に変化し、視認者に違和感を生じさせたり、視認者の情報等の認知性(奥行きの知覚)を低下させたりすることがあり得る。 When the viewpoint position moves and the warping parameters are updated, the appearance of the virtual image from the viewer's perspective (the appearance of the virtual image, the impression given by the virtual image, etc.) may change discontinuously when the parameters are switched, which may cause the viewer to feel uncomfortable or reduce the viewer's ability to recognize information (depth perception).

本発明の目的の1つは、HUD装置において、視点位置追従ワーピング処理を実施するときに、ワーピングパラメータの更新に伴って画像の見た目が不連続に変化して視認者に違和感を生じさせることを抑制することである。 One of the objectives of the present invention is to prevent the viewer from feeling uncomfortable when the appearance of the image changes discontinuously due to the update of the warping parameters when performing viewpoint-tracking warping processing in a HUD device.

本発明の他の目的は、以下に例示する態様及び最良の実施形態、並びに添付の図面を参照することによって、当業者に明らかになるであろう。 Other objects of the present invention will become apparent to those skilled in the art by reference to the following exemplary aspects and best modes, as well as the accompanying drawings.

以下に、本発明の概要を容易に理解するために、本発明に従う態様を例示する。 Below, we will provide examples of embodiments according to the present invention to facilitate an understanding of the overview of the present invention.

第1の態様において、ヘッドアップディスプレイ装置は、
画像を被投影部材に投影することで、視認者に前記画像の虚像を視認させるヘッドアップディスプレイ(HUD)装置であって、
前記画像を生成する画像生成部と、
前記画像を表示する表示部と、
前記画像の表示光を反射して、前記被投影部材に投影する光学部材を含む光学系と、
アイボックスにおける視認者の視点位置に応じてワーピングパラメータを更新し、そのワーピングパラメータを用いて前記表示部に表示する画像を、前記画像の虚像の歪み特性とは逆の特性をもつように予め歪ませる視点位置追従ワーピング制御を実施する制御部と、
を有し、
アイボックスの内部を複数に分割したときの各分割領域を視域とし、前記視域を単位として前記視認者の視点の位置が検出される場合に、
前記制御部は、
視点の移動に伴いワーピングパラメータの更新が必要となると、所定時間の過渡期間を設定すると共に、第1のワーピングパラメータを設定して、パラメータの値が、前記第1のワーピングパラメータの値になるように変化させ、
前記過渡期間内では、視点の移動に関わらず、前記第1のワーピングパラメータを維持する、又は、前記視域を単位とした視点位置の検出毎にワーピングパラメータを更新する場合に比べて、パラメータ更新の頻度をより低下させつつ、あるいは同等のパラメータの更新頻度としつつ、視点移動に対応して新たなワーピングパラメータとしての第2のワーピングパラメータを設定していく、
という制御を含む第1変化処理を実行し、
前記過渡期間の経過後に、視点移動に伴うワーピングパラメータの更新が必要となると、前記過渡期間の経過後における視域に対応した第3のワーピングパラメータを設定し、ワーピングパラメータの値が、前記第3のワーピングパラメータの値になるように変化させる、又は時間に対して線形に、又は非線形に、徐々に変化させる、
という制御を含む第2変化処理を実行する。
In a first aspect, a head-up display device includes:
A head-up display (HUD) device that projects an image onto a projection target, thereby allowing a viewer to view a virtual image of the image,
an image generating unit that generates the image;
A display unit for displaying the image;
an optical system including an optical member that reflects display light of the image and projects the image onto the projection target;
a control unit that performs a warping control according to a viewpoint position of a viewer in an eyebox, and updates a warping parameter according to the viewpoint position of the viewer in the eyebox, and uses the warping parameter to perform a warping control according to a viewpoint position tracking warping control for distorting an image to be displayed on the display unit in advance so that the image has a distortion characteristic opposite to a distortion characteristic of a virtual image of the image;
having
When the inside of the eyebox is divided into a plurality of divided regions, each divided region is a viewing zone, and the position of the viewer's gaze point is detected in units of the viewing zone,
The control unit is
When it becomes necessary to update the warping parameters due to the movement of the viewpoint, a transition period of a predetermined time is set, and a first warping parameter is set, and the value of the parameter is changed to the value of the first warping parameter;
During the transition period, the first warping parameter is maintained regardless of the movement of the viewpoint, or the second warping parameter is set as a new warping parameter in response to the movement of the viewpoint while reducing the frequency of parameter updates or maintaining the same frequency of parameter updates as compared with a case where the warping parameter is updated every time a viewpoint position is detected in units of the viewing zone.
A first change process including the control
When it becomes necessary to update the warping parameters associated with the movement of the viewpoint after the transition period has elapsed, a third warping parameter corresponding to the viewing zone after the transition period has elapsed is set, and the value of the warping parameter is changed to become the value of the third warping parameter, or is changed gradually, linearly or nonlinearly, with respect to time.
The second change process including the above control is executed.

第1の態様では、視点の移動が生じると、その移動はある程度の時間は続き、やがて視点移動が収束する(止まる)ことが多い点に着目し、第1のワーピングパラメータを新たに設定するときに、視点移動の過渡期間(単に過渡期間と称する)を設定する。 In the first aspect, when a movement of the viewpoint occurs, the movement continues for a certain period of time, and in many cases the movement of the viewpoint eventually converges (stops). This is taken into consideration, and a transition period of the movement of the viewpoint (simply referred to as a transition period) is set when the first warping parameter is newly set.

その過渡期間内では、視点の移動に関わらず、第1のワーピングパラメータを維持するか、あるいは、視域を単位とした視点位置の検出毎にワーピングパラメータを更新する場合に比べて、パラメータ更新の頻度をより低下させつつ、あるいは、同等の(言い換えれば同じ)パラメータの更新頻度としつつ、視点移動に対応して新たなワーピングパラメータとしての第2のワーピングパラメータを設定していく、という制御を含む第1変化処理を実行する。 During this transition period, the first warping parameter is maintained regardless of the movement of the viewpoint, or the first change process is executed, which includes control to set the second warping parameter as a new warping parameter in response to the movement of the viewpoint while reducing the frequency of parameter updates or maintaining the same (in other words, the same) parameter update frequency compared to when the warping parameter is updated each time the viewpoint position is detected in units of the viewing zone.

視域を細かく設定して視点位置の検出感度を高く保ちつつ、過渡期間内では、第1のパラメータを維持するか、視域毎にパラメータを更新する場合に比べて、パラメータの更新回数を減らして頻繁なパラメータ更新をしないようにする等の工夫をしつつ(但し、同等のパラメータの更新頻度とすることも許容され得る)、視点移動に対応して少しずつ第2のパラメータを設定していく。これによって、視認者に違和感を生じさせることが抑制される。ここで、少しずつ第2のパラメータを設定していくことは、視点移動の様子を見ながら(言い換えれば、視点移動の経過を観察しながら)、現状に少しずつ追従させてパラメータ値を変化させ、過渡期間経過後に検出される視域に対応する第3のパラメータの値に近づけていく処理(追従処理)とみることもできる。また、視点移動に関わらず、第1のワーピングパラメータを維持してもよいが、この場合も、パラメータ値は、第1のワーピングパラメータの値になるように、時間に対して変化していく。第1のワーピングパラメータは、最初の視点移動に対して更新されたワーピングパラメータであるため、上記のパラメータ値の変化は、緩やかではあるが、その後の視点移動にも追従したものである可能性が高く、よって、上記の追従処理に含まれ得る。 While keeping the detection sensitivity of the viewpoint position high by setting the viewing zone finely, during the transition period, the first parameter is maintained, or the number of parameter updates is reduced to avoid frequent parameter updates compared to when the parameters are updated for each viewing zone (however, it is acceptable to set the same parameter update frequency), and the second parameter is set little by little in response to the movement of the viewing zone. This prevents the viewer from feeling uncomfortable. Here, setting the second parameter little by little can be seen as a process (tracking process) in which the parameter value is changed to follow the current situation little by little while watching the state of the viewing zone movement (in other words, while observing the progress of the viewing zone movement), and is brought closer to the value of the third parameter corresponding to the viewing zone detected after the transition period has elapsed. In addition, the first warping parameter may be maintained regardless of the viewing zone movement, but in this case, the parameter value also changes over time to become the value of the first warping parameter. Because the first warping parameter is a warping parameter updated for the first viewpoint movement, the change in the parameter value is likely to follow subsequent viewpoint movements, albeit slowly, and therefore may be included in the above-mentioned tracking process.

過渡期間経過後において視点位置が検出されると、検出された視域に対応する第3のワーピングパラメータを設定し、パラメータ値を変化させる(すみやかな変化を意図したものでもよい)、又は時間に対して徐々に変化させる制御を含む第2変化処理を実行する。この第2変化処理により、パラメータ値を、現実的に許容され得る時間の範囲内で、第3のパラメータの値に行き着かせる(到達させる)ことが可能である。 When the viewpoint position is detected after the transition period has elapsed, a third warping parameter corresponding to the detected viewing zone is set, and a second change process is executed, which includes control to change the parameter value (which may be intended to be a quick change) or to change it gradually over time. This second change process makes it possible for the parameter value to arrive at (reach) the value of the third parameter within a realistically acceptable time range.

よって、視点位置検出精度を高く保ちつつ、また、不連続なパラメータの値の変化による違和感を抑制しつつ、視点移動が収束した後の視域のワーピングパラメータの値への変更を、許容される遅延時間内で実現することができる。言い換えれば、ある程度の範囲における視点移動が生じたとしても、効果的な対策が施されることになり、HUD装置が表示する画像(虚像)の表示品質の低下を抑制することができる。 This makes it possible to change the warping parameter value of the visual field after the viewpoint movement has converged within an acceptable delay time while maintaining high accuracy in detecting the viewpoint position and suppressing the sense of discomfort caused by discontinuous changes in the parameter value. In other words, even if the viewpoint moves over a certain range, effective measures are taken, and degradation in the display quality of the image (virtual image) displayed by the HUD device can be suppressed.

なお、第1変化処理、第2変化処理では、その変化の特性は、基本的には、別個独立に設定することが可能である(但し、連動させたり、関係づけをしたりすることも可能である)。例えば、パラメータを線形に変化させてもよく、非線形に変化させてもよい。また、第1変化処理と第2変化処理とで、変化率を大、小とする、小、大とする、同じとする、というように、柔軟に設計することができる。これによって、例えば、視点位置追従ワーピングの性能を微調整する、あるいは、特性を現状に合わせて変更する、といったことが可能であり、HUD装置の性能が向上する。 In addition, in the first change process and the second change process, the characteristics of the changes can basically be set separately and independently (however, they can also be linked or related). For example, the parameters can be changed linearly or nonlinearly. Also, the change rates of the first change process and the second change process can be flexibly designed to be large and small, small and large, or the same. This makes it possible, for example, to fine-tune the performance of the viewpoint position tracking warping or change the characteristics to suit the current situation, thereby improving the performance of the HUD device.

第1の態様に従属する第2の態様において、
前記第1変化処理における、パラメータ値の時間に対する第1の変化率は、前記第2変化処理における、パラメータ値の時間に対する第2の変化率よりも小さく設定されてもよい。
In a second aspect dependent on the first aspect,
A first rate of change of the parameter value with respect to time in the first change process may be set to be smaller than a second rate of change of the parameter value with respect to time in the second change process.

第2の態様では、第1変化処理の変化率(第1の変化率)は、第2変化処理の変化率(第2の変化率)よりも小さく設定される。 In the second aspect, the rate of change of the first change process (first rate of change) is set to be smaller than the rate of change of the second change process (second rate of change).

好ましい1つの態様としては、過渡期間内における第1変化処理では、視点位置の移動の様子を見るという観点から、あるいは、視点移動の途中において視認者に違和感を生じさせないようにするという観点から、パラメータ値の時間に対する変化率は、ある程度、抑制して、少しずつ変化させるのがよい。言い換えれば、過渡期間内では、パラメータ値を、あまり急に変化させない。よって、第1変化処理におけるパラメータ値の変化率(第1の変化率)は、比較的小さく設定される傾向にある。 In one preferred embodiment, in the first change process during the transition period, from the viewpoint of observing the movement of the viewpoint position, or from the viewpoint of not causing discomfort to the viewer during the movement of the viewpoint, the rate of change of the parameter value over time is suppressed to a certain extent and changed little by little. In other words, the parameter value is not changed too suddenly during the transition period. Therefore, the rate of change of the parameter value in the first change process (first rate of change) tends to be set relatively small.

一方、過渡期間が経過して、視点移動が収束した後は、パラメータ値を、検出された視域に対応するパラメータ(第3のワーピングパラメータ)の値に、ある程度、すみやかに到達させて、視点追従ワーピングにおける、パラメータ変更の追従性能を確保(担保)することが好ましい。よって、この場合には、第2変化処理におけるパラメータ値の変化率(第2の変化率)は、第1の変化率よりも、大きく設定されるのがよい。すなわち、第2変化処理は、過渡期間が経過した場合、検出された視域に対応するパラメータ(第3のワーピングパラメータ)にすみやかに切り替えられてもよい。 On the other hand, after the transition period has elapsed and the viewpoint movement has converged, it is preferable to ensure (guarantee) the tracking performance of the parameter change in the viewpoint tracking warping by making the parameter value reach the value of the parameter (third warping parameter) corresponding to the detected viewing area relatively quickly. Therefore, in this case, it is preferable to set the rate of change of the parameter value in the second change process (second rate of change) to be greater than the first rate of change. In other words, the second change process may be quickly switched to the parameter (third warping parameter) corresponding to the detected viewing area after the transition period has elapsed.

これによって、不連続なワーピングパラメータ値の変更に伴う視認性の低下を抑制しつつ、視点追従ワーピングにおける、パラメータ変更の追従性能を確保(担保)することができる。 This makes it possible to suppress the decrease in visibility that accompanies discontinuous changes in warping parameter values, while ensuring (ensuring) the tracking performance of parameter changes in viewpoint-tracking warping.

第1又は第2の態様に従属する第3の態様において、
前記制御部は、
前記過渡期間において、前記第1変化処理を実行中に視点の移動があり、その視点の移動に伴い、パラメータ値を、新たな視域に対応するワーピングパラメータの値へ変化させるに際し、
前記第1変化処理におけるパラメータ値の変化率よりも大きな変化率となるように、第3変化処理を実行してもよい。
In a third aspect dependent on the first or second aspect,
The control unit is
During the transition period, when a viewpoint moves while the first change process is being executed, and the parameter value is changed to a warping parameter value corresponding to a new viewing zone in response to the viewpoint movement,
The third change process may be executed so as to result in a rate of change of the parameter value that is greater than the rate of change of the parameter value in the first change process.

第3の態様では、過渡期間内において、必要に応じて、第1変化処理よりもパラメータ値の変化率が大きく設定されている第3変化処理を実施することができる。上記のとおり、過渡期間内では、パラメータ値の変化率をやや小さめにして不連続な変化を抑制している。 In the third aspect, during the transition period, if necessary, a third change process can be performed in which the rate of change of the parameter value is set to be larger than that of the first change process. As described above, during the transition period, the rate of change of the parameter value is set to be slightly smaller to suppress discontinuous changes.

但し、例えば、過渡期間内において視点が複数の視域を通過して動き、これに伴ってワーピングパラメータ値の変化量(変動量)が増大する場合には、第1変化処理のみを実行していたのでは、ワーピングが、視点位置の変化に追従できず、かなり遅延した処理となってしまう場合が想定され得る。この場合は、過渡期間の経過後に、パラメータ値を急峻に変化させて対応せざるを得ないが、こうすると、表示する虚像の見た目が不連続に変わって、視認者に違和感を生じさせる可能性が高まる。 However, for example, if the viewpoint moves through multiple viewing zones during the transition period, and the amount of change (fluctuation) in the warping parameter value increases accordingly, it is conceivable that if only the first change process is performed, the warping will not be able to keep up with the change in viewpoint position, resulting in significantly delayed processing. In this case, there is no choice but to respond by suddenly changing the parameter value after the transition period has elapsed, but this increases the likelihood that the appearance of the displayed virtual image will change discontinuously, causing discomfort to the viewer.

そこで、過渡期間が満了する前に、パラメータ値の変化を、第1変化処理よりも増大させて、パラメータ値の追従性を高めておく。こうすることで、過渡期間が満了した時点では、パラメータ値は、視点の動きに追従して素早く変化しており、よって、過渡期間経過後におけるパラメータ値の変化量を小さくすることができる。よって、違和感の発生等を抑制することができる。 Therefore, before the transition period expires, the change in the parameter value is increased more than in the first change process to improve the tracking of the parameter value. By doing this, when the transition period expires, the parameter value will have changed quickly in response to the movement of the viewpoint, and the amount of change in the parameter value after the transition period has elapsed can be reduced. This makes it possible to suppress the occurrence of discomfort, etc.

第3の態様に従属する第4の態様では、
前記制御部は、
前記第3変化処理が実行されたときは、
前記過渡期間経過後における前記第2変化処理に代えて、パラメータ値の変化率が前記第3変化処理における変化率よりも大きい第4変化処理を実行してもよい。
In a fourth aspect dependent from the third aspect,
The control unit is
When the third change process is executed,
Instead of the second change process after the transition period has elapsed, a fourth change process in which a rate of change of a parameter value is greater than the rate of change in the third change process may be executed.

第4の態様では、過渡期間の経過後に、第1の態様における第2変化処理に代えて、パラメータ値の変化率がより大きく設定されている第4変化処理を実施する。先に説明したように、第3の態様では、過渡期間満了前に第3変化処理が実行されて、パラメータ値の追従性が高められ、過渡期間経過後のパラメータ値の変化量が抑制される。 In the fourth aspect, after the transition period has elapsed, instead of the second change process in the first aspect, a fourth change process is performed in which the rate of change of the parameter value is set to be larger. As explained above, in the third aspect, the third change process is performed before the end of the transition period, improving the tracking of the parameter value and suppressing the amount of change in the parameter value after the transition period has elapsed.

但し、その第3変化処理を行ったとしても、過渡期間経過後のパラメータ値の変化量がある程度、大きい場合には、第1の態様で述べた第2変化処理では、パラメータ値が目標値に到達するまでの時間が長くなり、視点追従ワーピングの追従性能が低下することがある。 However, even if the third change process is performed, if the amount of change in the parameter value after the transition period has elapsed is relatively large, the second change process described in the first aspect may take a long time for the parameter value to reach the target value, and the tracking performance of viewpoint tracking warping may deteriorate.

そこで、第2変化処理に代えて、パラメータ値の変化率がより大きい第4変化処理を実行して、パラメータ値が目標値に到達するのに要する時間を短縮し、追従性能の低下を抑制する。したがって、視点追従ワーピングの追従性能が低下して、補正後の画像(虚像)の表示品質が低下する、といった問題は生じない。 Therefore, instead of the second change process, a fourth change process with a larger change rate of the parameter value is executed to shorten the time required for the parameter value to reach the target value and suppress the deterioration of tracking performance. Therefore, there is no problem that the tracking performance of the viewpoint tracking warping is deteriorated and the display quality of the corrected image (virtual image) is deteriorated.

第1乃至第4の何れか1つの態様に従属する第5の態様において、
前記制御部は、
前記過渡期間内において前記第1変化処理を実行中に、不規則な視点移動、又は視点位置検出の精度の低下、あるいは視点位置の一時的喪失が検出されたときは、前記第1変化処理を停止し、停止した時点でのワーピングパラメータを維持してもよい。
In a fifth aspect dependent on any one of the first to fourth aspects,
The control unit is
When irregular viewpoint movement, a decrease in accuracy of viewpoint position detection, or a temporary loss of viewpoint position is detected during execution of the first change process within the transition period, the first change process may be stopped and the warping parameters at the time of stopping may be maintained.

第5の態様では、過渡期間中に、精度の高い視点位置追従ワーピングを実施できない事情が生じたときは、第1変化処理を停止(中止)し、停止時におけるワーピングパラメータを維持する措置を採る。パラメータの値は、例えば、その維持されているワーピングパラメータにおける、その停止時のパラメータ値に維持される。但し、停止時のパラメータ値ではなく、適切な他の値を選択(採用)し、パラメータ値を、その値に維持するといった変形も可能である。 In the fifth aspect, if circumstances arise during the transition period that make it impossible to perform highly accurate viewpoint-tracking warping, the first change process is stopped (aborted) and measures are taken to maintain the warping parameters at the time of stopping. The parameter values are maintained at the parameter values at the time of stopping for the maintained warping parameters, for example. However, modifications are also possible, such as selecting (adopting) an appropriate other value rather than the parameter value at the time of stopping, and maintaining the parameter value at that value.

これにより、視点追従ワーピングを継続することによって、かえって、画像(虚像)が不安定化して、不自然な見え方をする等の弊害が生じないようにすることができる。 This prevents continued viewpoint-tracking warping from causing problems such as the image (virtual image) becoming unstable and appearing unnatural.

第1乃至第5の何れか1つの態様に従属する第6の態様において、
前記ヘッドアップディスプレイ装置は、
前記視認者の前記視点の高さ位置に応じてアイボックスの位置を調整するに際し、前記光学部材を動かさず、前記画像の表示光の、前記光学部材における反射位置を変更してもよい。
In a sixth aspect dependent on any one of the first to fifth aspects,
The head-up display device includes:
When adjusting the position of the eyebox in accordance with the height position of the viewpoint of the viewer, the optical member may not be moved, and a reflection position of the display light of the image on the optical member may be changed.

第6の態様では、上記の制御を実施するHUD装置は、視認者の目(視点)の高さ位置に応じてアイボックスの高さ位置を調整する場合に、光を被投影部材に投影する光学部材を、例えばアクチュエータを用いて回動させるようなことをせず、その光学部材における光の反射位置を変更することで対応する。 In a sixth aspect, when the HUD device that implements the above control adjusts the height position of the eyebox in accordance with the height position of the viewer's eyes (point of view), the optical member that projects light onto the projection target is not rotated, for example, by an actuator, but is changed by changing the reflection position of the light on the optical member.

近年のHUD装置は、例えば車両の前方のかなり広い範囲にわたって虚像を表示することを前提として開発される傾向があり、この場合、必然的に装置が大型化する。当然、光学部材も大型化する。この光学部材をアクチュエータ等を用いて回動等させるとその誤差によって、かえってアイボックスの高さ位置の制御の精度が低下することがあり、これを防止するために、光線が光学部材で反射する位置を変更することで対応することとしたものである。 Recently, HUD devices have tended to be developed on the premise that virtual images will be displayed over a fairly wide area in front of the vehicle, for example, which inevitably results in larger devices. Naturally, the optical components also become larger. If these optical components are rotated using an actuator or the like, the resulting error can actually reduce the accuracy of controlling the height position of the eyebox. To prevent this, the position at which the light rays are reflected by the optical components is changed.

このような大型の光学部材では、その反射面を自由曲面として最適設計すること等によって、できるかぎり虚像の歪みが顕在化しないようにするが、しかし、上記のように、例えばアイボックスの周辺に視認者の視点が位置する場合等には、どうしても歪みが顕在化してしまう場合もある。よって、このようなときに、上記のワーピングパラメータの更新の感度を低下させる等の制御を実施することで、虚像の歪みによる見え方の変化による違和感が生じにくくすることができ、上記の制御を有効に活用して視認性を向上させることができる。 In such large optical components, the reflective surface is optimally designed as a free-form surface to prevent distortion of the virtual image as much as possible. However, as mentioned above, there are cases where distortion inevitably becomes apparent, for example, when the viewer's viewpoint is located around the eyebox. Therefore, in such cases, by implementing control such as reducing the sensitivity of the update of the warping parameters, it is possible to prevent discomfort caused by changes in appearance due to distortion of the virtual image, and the above control can be effectively utilized to improve visibility.

第1乃至第6の何れか1つの態様に従属する第7の態様において、
前記ヘッドアップディスプレイ装置は、
前記表示部の画像表示面に対応する仮想的な虚像表示面が、前記車両の前方の、路面に重畳するように配置される、
又は、
前記虚像表示面の前記車両に近い側の端部である近端部と前記路面との距離が小さく、前記車両から遠い側の端部である遠端部と前記路面との距離が大きくなるように、前記路面に対して斜めに傾いて配置されてもよい。
In a seventh aspect dependent on any one of the first to sixth aspects,
The head-up display device includes:
A virtual image display surface corresponding to the image display surface of the display unit is disposed so as to be superimposed on a road surface in front of the vehicle.
Or,
The virtual image display surface may be arranged at an angle to the road surface so that the distance between the near end, which is the end closest to the vehicle, and the road surface is small, and the distance between the far end, which is the end farther from the vehicle, and the road surface is large.

第7の態様では、HUD装置における、車両の前方等に配置される仮想的な虚像表示面(表示部としてのスクリーン等の表示面に対応する)が、路面に重畳されるように、あるいは、路面に対して傾斜して設けられる。前者は路面重畳HUDと称され、後者は傾斜面HUDと称されることがある。 In the seventh aspect, in the HUD device, a virtual image display surface (corresponding to a display surface such as a screen as a display unit) located in front of the vehicle is provided so as to be superimposed on the road surface or inclined with respect to the road surface. The former is sometimes called a road surface superimposed HUD, and the latter is sometimes called an inclined surface HUD.

これらは、路面に重畳される広い虚像表示面、又は路面に対して傾斜して設けられる広い虚像表示面を用いて、例えば、車両前方5m~100mの範囲で、種々の表示を行うことができるものであり、HUD装置は大型化し、アイボックスも大型化して、従来よりも広い範囲で視点位置を高精度に検出して、適切なワーピングパラメータを用いた画像補正を行うことが好ましい。この場合、例えば、視点がアイボックスの周辺にあるとき等において、ワーピングパラメータの頻繁な更新に伴う画像(虚像)の視認性の低下が生じる場合があり、よって、本発明の制御方式の適用が有効となる。 These can display a variety of images, for example, within a range of 5 to 100 meters ahead of the vehicle, using a wide virtual image display surface that is superimposed on the road surface, or a wide virtual image display surface that is inclined relative to the road surface. It is preferable that the HUD device and eye box are enlarged to detect the viewpoint position with high accuracy over a wider range than before, and to perform image correction using appropriate warping parameters. In this case, for example, when the viewpoint is around the eye box, frequent updates of the warping parameters may cause a decrease in the visibility of the image (virtual image), and therefore the application of the control method of the present invention is effective.

第8の態様において、表示制御装置は、
画像を表示する表示部と、
前記画像の表示光を反射して、前記被投影部材に投影する光学部材を含む光学系と、を含み、画像を被投影部材に投影することで、視認者に前記画像の虚像を視認させるヘッドアップディスプレイ(HUD)装置を制御する表示制御装置であって、
アイボックスにおける視認者の視点位置に応じてワーピングパラメータを更新し、そのワーピングパラメータを用いて前記表示部に表示する画像を、前記画像の虚像の歪み特性とは逆の特性をもつように予め歪ませる視点位置追従ワーピング制御を実施する1つ又は複数のプロセッサ、を有し、
アイボックスの内部を複数に分割したときの各分割領域を視域とし、前記視域を単位として前記視認者の視点の位置が検出される場合に、
前記プロセッサは、
視点の移動に伴いワーピングパラメータの更新が必要となると、所定時間の過渡期間を設定すると共に、第1のワーピングパラメータを設定して、パラメータの値が、前記第1のワーピングパラメータの値になるように変化させ、
前記過渡期間内では、視点の移動に関わらず前記第1のワーピングパラメータを維持する、又は、前記視域を単位とした視点位置の検出毎にワーピングパラメータを更新する場合に比べて、パラメータ更新の頻度をより低下させつつ、視点移動に対応して少しずつ新たなワーピングパラメータとしての第2のワーピングパラメータを設定していく、
という制御を含む第1変化処理を実行し、
前記過渡期間の経過後に、視点移動に伴うワーピングパラメータの更新が必要となると、前記過渡期間の経過後における視域に対応した第3のワーピングパラメータを設定し、ワーピングパラメータの値が、前記第3のワーピングパラメータの値になるように変化させる、又は時間に対して線形に、又は非線形に、徐々に変化させる、
という制御を含む第2変化処理を実行する。
In an eighth aspect, a display control device includes:
A display unit for displaying an image;
an optical system including an optical member that reflects display light of the image and projects the image onto the projection target; and a display control device that controls a head-up display (HUD) device that projects an image onto the projection target, thereby allowing a viewer to view a virtual image of the image,
one or more processors that perform a viewpoint-tracking warping control for updating a warping parameter in accordance with a viewpoint position of a viewer in an eyebox and pre-distorting an image to be displayed on the display unit using the warping parameter so that the image has a distortion characteristic opposite to a distortion characteristic of a virtual image of the image;
When the inside of the eyebox is divided into a plurality of divided regions, each divided region is a viewing zone, and the position of the viewer's gaze point is detected in units of the viewing zone,
The processor,
When it becomes necessary to update the warping parameters due to the movement of the viewpoint, a transition period of a predetermined time is set, and a first warping parameter is set, and the value of the parameter is changed to the value of the first warping parameter;
During the transition period, the first warping parameter is maintained regardless of the movement of the viewpoint, or the frequency of parameter updates is reduced compared to a case where the warping parameter is updated every time the viewpoint position is detected in units of the viewing zone, and a second warping parameter is set little by little as a new warping parameter in response to the movement of the viewpoint.
A first change process including the control
When it becomes necessary to update the warping parameters associated with the movement of the viewpoint after the transition period has elapsed, a third warping parameter corresponding to the viewing zone after the transition period has elapsed is set, and the value of the warping parameter is changed to become the value of the third warping parameter, or is changed gradually, linearly or nonlinearly, with respect to time.
The second change process including the above control is executed.

第8の態様では、上記の第1の態様と同様の効果が得られる。言い換えれば、視点位置検出精度を高く保ちつつ、また、不連続なパラメータの値の変化による違和感を抑制しつつ、視点移動が収束した後の視域のワーピングパラメータの値への変更を、許容される遅延時間内で実現することができる。言い換えれば、ある程度の範囲における視点移動が生じたとしても、効果的な対策が施されることになり、HUD装置が表示する画像(虚像)の表示品質の低下を抑制することができる。 In the eighth aspect, the same effect as the first aspect described above can be obtained. In other words, while maintaining high accuracy in detecting the viewpoint position and suppressing the sense of discomfort caused by discontinuous changes in the parameter values, it is possible to change the value of the warping parameter of the visual field after the viewpoint movement has converged within an allowable delay time. In other words, even if the viewpoint moves over a certain range, effective measures are taken, and deterioration in the display quality of the image (virtual image) displayed by the HUD device can be suppressed.

第8の態様に従属する第9の態様において、
前記プロセッサは、
前記第1変化処理における、パラメータ値の時間に対する第1の変化率を、前記第2変化処理における、パラメータ値の時間に対する第2の変化率よりも小さく設定してもよい。
In a ninth aspect dependent on the eighth aspect,
The processor,
A first rate of change of the parameter value with respect to time in the first change process may be set to be smaller than a second rate of change of the parameter value with respect to time in the second change process.

第9の態様では、上記の第2の態様と同様の効果が得られる。言い換えれば、不連続なワーピングパラメータ値の変更に伴う視認性の低下を抑制しつつ、視点追従ワーピングにおける、パラメータ変更の追従性能を確保(担保)することができる。 The ninth aspect provides the same effect as the second aspect described above. In other words, it is possible to ensure (guarantee) the tracking performance of parameter changes in viewpoint-tracking warping while suppressing the decrease in visibility that accompanies discontinuous changes in warping parameter values.

第8又は第9の態様に従属する第10の態様において、
前記プロセッサは、
前記過渡期間において、前記第1変化処理を実行中に視点の移動があり、その視点の移動に伴い、パラメータ値を、新たな視域に対応するワーピングパラメータの値へ変化させるに際し、
前記第1変化処理におけるパラメータ値の変化率よりも大きな変化率となるように、第3変化処理を実行してもよい。
In a tenth aspect dependent on the eighth or ninth aspect,
The processor,
During the transition period, when a viewpoint moves while the first change process is being executed, and the parameter value is changed to a warping parameter value corresponding to a new viewing zone in response to the viewpoint movement,
The third change process may be executed so as to result in a rate of change of the parameter value that is greater than the rate of change of the parameter value in the first change process.

第10の態様によれば、上記の第3の態様と同様の効果を得ることができる。言い換えれば、過渡期間経過後におけるパラメータ値の変化量を小さくすることができ、違和感の発生等を抑制することができる。 According to the tenth aspect, it is possible to obtain the same effect as the third aspect described above. In other words, it is possible to reduce the amount of change in the parameter value after the transition period has elapsed, and it is possible to suppress the occurrence of discomfort, etc.

第10の態様に従属する第11の態様において、
前記プロセッサは、
前記第3変化処理が実行されたときは、
前記過渡期間経過後における前記第2変化処理に代えて、パラメータ値の変化率が前記第3変化処理における変化率よりも大きい第4変化処理を実行してもよい。
In an eleventh aspect dependent on the tenth aspect,
The processor,
When the third change process is executed,
Instead of the second change process after the transition period has elapsed, a fourth change process in which a rate of change of a parameter value is greater than the rate of change in the third change process may be executed.

第11の態様では、上記の第4の態様と同様の効果を得ることができる。言い換えれば、第2変化処理に代えて、パラメータ値の変化率がより大きい第4変化処理を実行して、パラメータ値が目標値に到達するのに要する時間を短縮し、追従性能の低下を抑制する。したがって、視点追従ワーピングの追従性能が低下して、補正後の画像(虚像)の表示品質が低下する、といった問題は生じない。 In the eleventh aspect, the same effect as the fourth aspect can be obtained. In other words, instead of the second change process, a fourth change process with a larger change rate of the parameter value is executed, thereby shortening the time required for the parameter value to reach the target value and suppressing the deterioration of tracking performance. Therefore, there is no problem in that the tracking performance of the viewpoint tracking warping is deteriorated, resulting in a deterioration in the display quality of the corrected image (virtual image).

第8乃至第11の何れか1つの態様に従属する第12の態様において、
前記プロセッサは、
前記過渡期間内において前記第1変化処理を実行中に、不規則な視点移動、又は視点位置検出の精度の低下、あるいは視点位置の一時的喪失が検出されたときは、前記第1変化処理を停止し、停止した時点でのワーピングパラメータを維持してもよい。
In a twelfth aspect dependent on any one of the eighth to eleventh aspects,
The processor,
When irregular viewpoint movement, a decrease in accuracy of viewpoint position detection, or a temporary loss of viewpoint position is detected during execution of the first change process within the transition period, the first change process may be stopped and the warping parameters at the time of stopping may be maintained.

第12の態様では、上記の第5の態様と同様の効果を得ることができる。言い換えれば、視点追従ワーピングを継続することによって、かえって、画像(虚像)が不安定化して、不自然な見え方をする等の弊害が生じないようにすることができる。 In the twelfth aspect, the same effect as in the fifth aspect can be obtained. In other words, it is possible to prevent adverse effects such as the image (virtual image) becoming unstable and appearing unnatural due to the continuation of viewpoint tracking warping.

第13の態様において、ヘッドアップディスプレイ装置の制御方法は、
前記画像の表示光を反射して、前記被投影部材に投影する光学部材を含む光学系と、を含み、画像を被投影部材に投影することで、視認者に前記画像の虚像を視認させるヘッドアップディスプレイ(HUD)装置を制御する方法であって、
アイボックスにおける視認者の視点位置に応じてワーピングパラメータを更新することと、
そのワーピングパラメータを用いて前記表示部に表示する画像を、前記画像の虚像の歪み特性とは逆の特性をもつように予め歪ませる視点位置追従ワーピング制御を実施することと、
アイボックスの内部を複数に分割したときの各分割領域を視域とし、前記視域を単位として前記視認者の視点の位置が検出される場合に、
視点の移動に伴いワーピングパラメータの更新が必要となると、所定時間の過渡期間を設定すると共に、第1のワーピングパラメータを設定して、パラメータの値が、前記第1のワーピングパラメータの値になるように変化させ、
前記過渡期間内では、視点の移動に関わらず前記第1のワーピングパラメータを維持する、又は、前記視域を単位とした視点位置の検出毎にワーピングパラメータを更新する場合に比べて、パラメータ更新の頻度をより低下させつつ、視点移動に対応して少しずつ新たなワーピングパラメータとしての第2のワーピングパラメータを設定していく、
という制御を含む第1変化処理を実行することと、
前記過渡期間の経過後に、視点移動に伴うワーピングパラメータの更新が必要となると、前記過渡期間の経過後における視域に対応した第3のワーピングパラメータを設定し、ワーピングパラメータの値が、前記第3のワーピングパラメータの値になるように変化させる、又は時間に対して線形に、又は非線形に、徐々に変化させる、
という制御を含む第2変化処理を実行することと、
を含む。
In a thirteenth aspect, a control method for a head-up display device includes:
an optical system including an optical member that reflects display light of the image and projects the image onto the projection target, and a head-up display (HUD) device that projects an image onto the projection target to allow a viewer to view a virtual image of the image, comprising:
updating the warping parameters according to a viewer's viewpoint position in the eyebox;
performing a viewpoint-position tracking warping control in which the image to be displayed on the display unit is distorted in advance using the warping parameters so that the image has a distortion characteristic opposite to that of a virtual image of the image;
When the inside of the eyebox is divided into a plurality of divided regions, each divided region is a viewing zone, and the position of the viewer's gaze point is detected in units of the viewing zone,
When it becomes necessary to update the warping parameters due to the movement of the viewpoint, a transition period of a predetermined time is set, and a first warping parameter is set, and the value of the parameter is changed to the value of the first warping parameter;
During the transition period, the first warping parameter is maintained regardless of the movement of the viewpoint, or the frequency of parameter updates is reduced compared to a case where the warping parameter is updated every time the viewpoint position is detected in units of the viewing zone, and a second warping parameter is set little by little as a new warping parameter in response to the movement of the viewpoint.
Executing a first change process including the control of
When it becomes necessary to update the warping parameters associated with the movement of the viewpoint after the transition period has elapsed, a third warping parameter corresponding to the viewing zone after the transition period has elapsed is set, and the value of the warping parameter is changed to become the value of the third warping parameter, or is changed gradually, linearly or nonlinearly, with respect to time.
Executing a second change process including the control of
including.

第13の態様では、上記の第1の態様と同様の効果が得られる。言い換えれば、視点位置検出精度を高く保ちつつ、また、不連続なパラメータの値の変化による違和感を抑制しつつ、視点移動が収束した後の視域のワーピングパラメータの値への変更を、許容される遅延時間内で実現することができる。言い換えれば、ある程度の範囲における視点移動が生じたとしても、効果的な対策が施されることになり、HUD装置が表示する画像(虚像)の表示品質の低下を抑制することができる。 In the thirteenth aspect, the same effect as the first aspect described above can be obtained. In other words, while maintaining high accuracy in detecting the viewpoint position and suppressing the sense of discomfort caused by discontinuous changes in the parameter values, it is possible to change the warping parameter value of the visual field after the viewpoint movement has converged within an allowable delay time. In other words, even if viewpoint movement occurs over a certain range, effective measures are taken, and deterioration in the display quality of the image (virtual image) displayed by the HUD device can be suppressed.

第13の態様に従属する第14の態様において、
ヘッドアップディスプレイ装置の制御方法は、前記第1変化処理における、パラメータ値の時間に対する第1の変化率を、前記第2変化処理における、パラメータ値の時間に対する第2の変化率よりも小さく設定することをさらに含んでもよい。
In a fourteenth aspect dependent on the thirteenth aspect,
The control method for a head-up display device may further include setting a first rate of change of the parameter value with respect to time in the first change process to be smaller than a second rate of change of the parameter value with respect to time in the second change process.

第14の態様では、上記の第2の態様と同様の効果が得られる。言い換えれば、不連続なワーピングパラメータ値の変更に伴う視認性の低下を抑制しつつ、視点追従ワーピングにおける、パラメータ変更の追従性能を確保(担保)することができる。 The fourteenth aspect provides the same effect as the second aspect described above. In other words, it is possible to ensure (guarantee) the tracking performance of parameter changes in viewpoint tracking warping while suppressing the decrease in visibility that accompanies discontinuous changes in warping parameter values.

第13又は第14の態様に従属する第15の態様において、
ヘッドアップディスプレイ装置の制御方法は、前記過渡期間において、前記第1変化処理を実行中に視点の移動があり、その視点の移動に伴い、パラメータ値を、新たな視域に対応するワーピングパラメータの値へ変化させるに際し、
前記第1変化処理におけるパラメータ値の変化率よりも大きな変化率となるように、第3変化処理を実行することをさらに含んでもよい。
In a fifteenth aspect dependent on the thirteenth or fourteenth aspect,
The control method for a head-up display device includes, during the transition period, a movement of a viewpoint while the first change process is being performed, and when the parameter value is changed to a warping parameter value corresponding to a new viewing zone in response to the movement of the viewpoint,
The method may further include executing a third change process so as to result in a rate of change of the parameter value that is greater than a rate of change of the parameter value in the first change process.

第15の態様では、上記の第3の態様と同様の効果を得ることができる。言い換えれば、過渡期間経過後におけるパラメータ値の変化量を小さくすることができ、違和感の発生等を抑制することができる。 In the fifteenth aspect, the same effect as the third aspect can be obtained. In other words, the amount of change in the parameter value after the transition period has elapsed can be reduced, and the occurrence of discomfort, etc. can be suppressed.

第15の態様に従属する第16の態様において、
ヘッドアップディスプレイ装置の制御方法は、前記第3変化処理が実行されたときは、
前記過渡期間経過後における前記第2変化処理に代えて、パラメータ値の変化率が前記第3変化処理における変化率よりも大きい第4変化処理を実行することをさらに含んでもよい。
In a sixteenth aspect dependent on the fifteenth aspect,
In the control method for a head-up display device, when the third change process is executed,
The method may further include executing a fourth change process in place of the second change process after the transition period has elapsed, the fourth change process being a change process in which a rate of change of a parameter value is greater than a rate of change in the third change process.

第16の態様では、上記の第4の態様と同様の効果を得ることができる。言い換えれば、第2変化処理に代えて、パラメータ値の変化率がより大きい第4変化処理を実行して、パラメータ値が目標値に到達するのに要する時間を短縮し、追従性能の低下を抑制する。したがって、視点追従ワーピングの追従性能が低下して、補正後の画像(虚像)の表示品質が低下する、といった問題は生じない。 In the sixteenth aspect, the same effect as the fourth aspect can be obtained. In other words, instead of the second change process, a fourth change process with a larger change rate of the parameter value is executed, thereby shortening the time required for the parameter value to reach the target value and suppressing the deterioration of tracking performance. Therefore, there is no problem in that the tracking performance of the viewpoint tracking warping is deteriorated, resulting in a deterioration in the display quality of the corrected image (virtual image).

第13乃至第16の何れか1つの態様に従属する第17の態様において、
ヘッドアップディスプレイ装置の制御方法は、前記過渡期間内において前記第1変化処理を実行中に、不規則な視点移動、又は視点位置検出の精度の低下、あるいは視点位置の一時的喪失が検出されたときは、前記第1変化処理を停止し、停止した時点でのワーピングパラメータを維持することをさらに含んでもよい。
In a seventeenth aspect dependent on any one of the thirteenth to sixteenth aspects,
The control method for a head-up display device may further include stopping the first change process and maintaining the warping parameters at the time when irregular viewpoint movement, a decrease in accuracy of viewpoint position detection, or a temporary loss of viewpoint position is detected while executing the first change process within the transition period.

第17の態様では、上記の第5の態様と同様の効果を得ることができる。言い換えれば、視点追従ワーピングを継続することによって、かえって、画像(虚像)が不安定化して、不自然な見え方をする等の弊害が生じないようにすることができる。 In the seventeenth aspect, the same effect as in the fifth aspect can be obtained. In other words, it is possible to prevent adverse effects such as the image (virtual image) becoming unstable and appearing unnatural by continuing the viewpoint tracking warping.

当業者は、例示した本発明に従う態様が、本発明の精神を逸脱することなく、さらに変更され得ることを容易に理解できるであろう。 Those skilled in the art will readily appreciate that the exemplified embodiments of the present invention may be further modified without departing from the spirit of the present invention.

図1(A)は、ワーピング処理の概要、及びワーピング処理を経て表示される虚像(及び虚像表示面)の歪みの態様を説明するための図、図1(B)は、ウインドシールドを介して視認者が視認する虚像の一例を示す図である。FIG. 1(A) is a diagram for explaining an overview of the warping process and the manner in which a virtual image (and a virtual image display surface) displayed after the warping process is distorted, and FIG. 1(B) is a diagram showing an example of a virtual image viewed by a viewer through a windshield. 図2(A)は、視点位置追従ワーピング処理の概要を説明するための図、図2(B)は、内部を複数の視域に分割したアイボックスの構成例を示す図である。FIG. 2A is a diagram for explaining an overview of the viewpoint position tracking warping process, and FIG. 2B is a diagram showing an example of the configuration of an eyebox the inside of which is divided into a plurality of viewing zones. 図3(A)、(B)は、ワーピングパラメータの値の線形、又は非線形の変化の態様を示す図である。3A and 3B are diagrams showing how the values of the warping parameters change linearly or nonlinearly. 図4(A)は、アイボックスにおける視点移動の一例(視点が1つの視域を隔てた視域へと移動する例)を示す図、図4(B)は、ワーピングパラメータの切り替え時における、パラメータ値を徐々に変化させる制御の例(第1変化処理、及び第2変化処理の例)を示す図である。FIG. 4(A) is a diagram showing an example of viewpoint movement in the eyebox (an example in which the viewpoint moves to a viewing zone separated by one viewing zone), and FIG. 4(B) is a diagram showing an example of control for gradually changing parameter values when switching warping parameters (an example of a first change process and a second change process). 図5(A)は、アイボックスにおける視点移動の他の例(視点が2つの視域を隔てた視域へと移動する例)を示す図、図5(B)は、ワーピングパラメータの切り替え時における、パラメータ値を徐々に変化させる制御の他の例(第1変化処理、第3変化処理、及び第4変化処理を実行する例)を示す図である。Figure 5(A) shows another example of viewpoint movement in the eyebox (an example in which the viewpoint moves to a viewing zone separated by two viewing zones), and Figure 5(B) shows another example of control for gradually changing parameter values when switching warping parameters (an example in which a first change process, a third change process, and a fourth change process are executed). 図6(A)は、アイボックスにおける視点移動のさらに他の例(視点が不規則に移動する例)を示す図、図6(B)は、ワーピングパラメータの切り替え時における、パラメータ値を徐々に変化させる制御のさらに他の例(第1変化処理等を停止する例)を示す図である。FIG. 6(A) shows yet another example of viewpoint movement in the eyebox (an example in which the viewpoint moves irregularly), and FIG. 6(B) shows yet another example of control for gradually changing parameter values when switching warping parameters (an example in which the first change process, etc. is stopped). 図7は、HUD装置のシステム構成の一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a system configuration of a HUD device. 図8は、ワーピングによる画像補正処理の手順例を示すフローチャートである。FIG. 8 is a flowchart showing an example of a procedure for image correction processing by warping. 図9(A)は、路面重畳HUDによる表示例を示す図、図9(B)は、傾斜面HUDによる表示例を示す図、図9(C)は、HUD装置の主要部の構成例を示す図である。FIG. 9(A) is a diagram showing an example of display by a road surface superimposed HUD, FIG. 9(B) is a diagram showing an example of display by an inclined surface HUD, and FIG. 9(C) is a diagram showing an example of the configuration of the main parts of a HUD device.

以下に説明する最良の実施形態は、本発明を容易に理解するために用いられている。従って、当業者は、本発明が、以下に説明される実施形態によって不当に限定されないことを留意すべきである。 The best mode described below is used to easily understand the present invention. Therefore, those skilled in the art should note that the present invention is not unduly limited by the mode described below.

図1を参照する。図1(A)は、ワーピング処理の概要、及びワーピング処理を経て表示される虚像(及び虚像表示面)の歪みの態様を説明するための図、図1(B)は、ウインドシールドを介して視認者が視認する虚像の一例を示す図である。 Please refer to Figure 1. Figure 1(A) is a diagram for explaining an overview of the warping process and the manner in which the virtual image (and the virtual image display surface) displayed after the warping process is distorted, and Figure 1(B) is a diagram showing an example of a virtual image viewed by a viewer through a windshield.

図1(A)に示されるように、HUD装置100は、表示部(例えば、光透過型のスクリーン)101と、反射鏡103と、表示光を投影する光学部材としての曲面ミラー(例えば凹面鏡であり、反射面は自由曲面である場合もある)105と、を有する。表示部101(液晶パネル等)101の表示面102に表示された画像は、反射鏡103、曲面ミラー105を経て、被投影部材としてのウインドシールド2に投影される。図1において、符号4は投影領域を示す。なお、HUD装置100は、曲面ミラーを複数設けてもよく、本実施形態のミラー(反射光学素子)に加えて、又は本実施形態のミラー(反射光学素子)の一部(又は全部)に代えて、レンズなどの屈折光学素子、回折光学素子などの機能性光学素子を含んでいてもよい。 As shown in FIG. 1A, the HUD device 100 has a display unit (e.g., a light-transmitting screen) 101, a reflecting mirror 103, and a curved mirror (e.g., a concave mirror, the reflecting surface of which may be a free-form surface) 105 as an optical member that projects display light. An image displayed on the display surface 102 of the display unit 101 (such as a liquid crystal panel) 101 is projected onto the windshield 2 as a member to be projected via the reflecting mirror 103 and the curved mirror 105. In FIG. 1, the reference numeral 4 indicates a projection area. Note that the HUD device 100 may have multiple curved mirrors, and may include a refractive optical element such as a lens, a diffractive optical element, or other functional optical element in addition to or instead of a part (or all) of the mirror (reflective optical element) of this embodiment.

画像の表示光の一部は、ウインドシールド2で反射されて、予め設定されたアイボックス(ここでは所定面積の四角形の形状とする)EBの内部に(あるいはEB上に)位置する視認者等の視点(目)Aに入射され、車両1の前方に結像することで、表示部101の表示面102に対応する仮想的な虚像表示面PS上に虚像Vが表示される。 A portion of the image display light is reflected by the windshield 2 and enters the viewpoint (eye) A of the viewer or the like located inside (or on) a pre-set eye box EB (here, a rectangular shape of a specified area), and is focused in front of the vehicle 1, whereby a virtual image V is displayed on a virtual virtual image display surface PS corresponding to the display surface 102 of the display unit 101.

表示部101の画像は、曲面ミラー105の形状やウインドシールド2の形状等の影響を受けて歪む。その歪みを相殺するために、その歪みとは逆特性の歪みが画像に与えられる。このプレディストーション(前置歪み)方式の画像補正を、本明細書ではワーピング処理、あるいはワーピング画像補正(あるいはワーピング補正)と称する。 The image on the display unit 101 is distorted due to the influence of the shape of the curved mirror 105, the shape of the windshield 2, and the like. To offset this distortion, a distortion with the opposite characteristics to the distortion is applied to the image. This predistortion type image correction is referred to in this specification as warping processing, or warping image correction (or warping correction).

図1(A)の左上において、破線で示されるPS’は、ワーピング処理無しの場合の虚像表示面を示し、V’は、その虚像表示面PS’に表示される虚像を示している。 In the upper left of Figure 1(A), PS' indicated by a dashed line indicates the virtual image display surface without warping processing, and V' indicates the virtual image displayed on that virtual image display surface PS'.

図1(B)には、ウインドシールド2を介して視認者が視認する虚像Vの一例が示されている。図1(B)では、矩形の外形を有する虚像Vには、例えば縦に5個、横に5個、合計で25個の基準点(基準画素点)G(i,j)(ここで、i、jは共に1~5の値をとり得る変数)が設けられる。画像(原画像)における各基準点に対して、ワーピング処理によって、虚像Vに生じる歪みとは逆特性の歪みが与えられ、したがって、その事前に与えられる歪みと、現実に生じる歪みとが相殺され、図1(B)に示されるような湾曲のない虚像Vが表示される。基準点G(i,j)の数は、補間処理等によって適宜、増やすことができる。なお、図1(B)において、符号7はステアリングホイールである。 Figure 1(B) shows an example of a virtual image V viewed by a viewer through the windshield 2. In Figure 1(B), the virtual image V has a rectangular outer shape, and is provided with a total of 25 reference points (reference pixel points) G(i,j) (where i and j are both variables that can take values from 1 to 5), for example, 5 vertically and 5 horizontally. A warping process is used to provide each reference point in the image (original image) with a distortion that has the opposite characteristics to the distortion that occurs in the virtual image V, and therefore the distortion provided in advance and the distortion that actually occurs are offset, and a virtual image V without any curvature as shown in Figure 1(B) is displayed. The number of reference points G(i,j) can be increased as appropriate by an interpolation process or the like. In Figure 1(B), reference number 7 indicates a steering wheel.

次に、図2を参照する。図2(A)は、視点位置追従ワーピング処理の概要を説明するための図、図2(B)は、内部を複数の視域に分割したアイボックスの構成例を示す図である。図2において、図1と共通する部分には同じ参照符号を付している(この点は以降の図においても同様である)。 Next, let us refer to Figure 2. Figure 2(A) is a diagram for explaining an overview of the viewpoint position tracking warping process, and Figure 2(B) is a diagram showing an example of the configuration of an eyebox whose interior is divided into multiple viewing zones. In Figure 2, parts that are common to Figure 1 are given the same reference numerals (this also applies to the following figures).

図2(A)に示されるように、アイボックスEBは、複数(ここでは9個)の視域Z1~Z9に分割されており、各視域Z1~Z9を単位として、視認者の視点Aの位置が検出される。なお、アイボックスEBは立体的構成であるが、説明の便宜上、平面的に示している。 As shown in FIG. 2(A), the eye box EB is divided into multiple (here, nine) viewing zones Z1 to Z9, and the position of the viewer's viewpoint A is detected for each of the viewing zones Z1 to Z9. Note that the eye box EB has a three-dimensional structure, but is shown in a two-dimensional form for the sake of explanation.

HUD装置100の投射光学系118から画像の表示光Kが出射され、その一部がウインドシールド2により反射されて、視認者の視点(目)Aに入射する。視点AがアイボックスEB内にあるとき、視認者は画像の虚像を視認することができる。 Image display light K is emitted from the projection optical system 118 of the HUD device 100, a portion of which is reflected by the windshield 2 and enters the viewer's viewpoint (eye) A. When viewpoint A is within the eye box EB, the viewer can see a virtual image of the image.

HUD装置100は、ROM210(図7参照)を有し、ROM210は、画像変換テーブル212を内蔵する。画像変換テーブル212は、例えばデジタルフィルタによる画像補正(ワーピング画像補正)のための多項式、乗数、定数等を決定するワーピングパラメータWPを記憶している。ワーピングパラメータWPは、アイボックスEBにおける各視域Z1~Z9の各々に対応して設けられる。図2(A)では、各視域に対応するワーピングパラメータをWP(Z1)~WP(Z9)が示されている。なお、図中、符号としては、WP(Z1)、WP(Z4)、WP(Z7)のみを示している。 The HUD device 100 has a ROM 210 (see FIG. 7), which has an image conversion table 212 built in. The image conversion table 212 stores warping parameters WP that determine polynomials, multipliers, constants, etc. for image correction (warping image correction) using a digital filter, for example. The warping parameters WP are provided corresponding to each of the viewing zones Z1 to Z9 in the eye box EB. In FIG. 2(A), the warping parameters WP(Z1) to WP(Z9) corresponding to each viewing zone are shown. Note that in the figure, only the symbols WP(Z1), WP(Z4), and WP(Z7) are shown.

視点Aが移動した場合、その視点Aが、複数の視域Z1~Z9のうちの、どの位置にあるかが検出される。そして、検出された視域に対応するワーピングパラメータWP(Z1)~WP(Z9)の何れかがROM210から読みだされ(ワーピングパラメータの更新)、そのワーピングパラメータを用いてワーピング処理が実施される。 When viewpoint A moves, the position of viewpoint A among the multiple viewing zones Z1 to Z9 is detected. Then, one of the warping parameters WP(Z1) to WP(Z9) corresponding to the detected viewing zone is read from ROM 210 (updating the warping parameters), and warping processing is performed using the warping parameters.

図2(B)には、視域の数を図2(A)の例よりも増やしたアイボックスEBが示されている。アイボックスEBは、縦に6個、横に10個、合計で60個の視域に分割されている。各視域は、X方向、Y方向の各座標位置をパラメータとして、Z(X、Y)と表示されている。各分割領域を視域とする。各視域は矩形の外形を有する。各視域には1つのワーピングパラメータが対応しており、その視域(矩形の1つの区画)を単位として、視点移動が検出(判定)される。 Figure 2 (B) shows an eyebox EB with more viewing zones than the example in Figure 2 (A). The eyebox EB is divided into 6 viewing zones vertically and 10 horizontally, for a total of 60 viewing zones. Each viewing zone is displayed as Z(X,Y), with the coordinate positions in the X and Y directions as parameters. Each divided region is called a viewing zone. Each viewing zone has a rectangular outer shape. One warping parameter corresponds to each viewing zone, and viewpoint movement is detected (determined) for each viewing zone (one rectangular section).

また、図2(B)の例では、太線の矩形Cの内部の12個の視域(白抜きの領域)が中央部(中央領域)ZAであり、その外側の領域(斜線を付して示される)が周辺部(周辺領域)ZBであり、両者は、本発明に係るワーピング処理の感度の調整のために、区別されて認識(検出)される。 In the example of FIG. 2(B), the 12 viewing zones (white areas) within the bold rectangle C are the central area (central region) ZA, and the area outside of that (shown with diagonal lines) is the peripheral area (peripheral region) ZB, and the two are recognized (detected) separately for the purpose of adjusting the sensitivity of the warping process according to the present invention.

次に、図3を参照する。図3(A)、(B)は、ワーピングパラメータの値の線形、又は非線形の変化の態様を示す図である。図3(A)、(B)の例では、移動前のワーピングパラメータwp12から、移動後のワーピングパラメータwp13への切り替え(更新)が行われる。 Next, refer to FIG. 3. FIGS. 3(A) and (B) are diagrams showing linear and nonlinear changes in the value of the warping parameter. In the example of FIGS. 3(A) and (B), a switch (update) is made from the warping parameter wp12 before the movement to the warping parameter wp13 after the movement.

言い換えれば、アイボックスにおける視認者の視点位置に応じてワーピングパラメータをwp12からwp13に更新して、そのワーピングパラメータを用いて表示部(図1(A)の符号101)の表示面(図1(A)の符号102)に表示する画像を、画像の虚像の歪み特性とは逆の特性をもつように予め歪ませる視点位置追従ワーピング制御が実施される。この制御は、図7のワーピング制御部(単に制御部という場合がある)180により実行(実施)される(詳細は後述する)。 In other words, the warping parameters are updated from wp12 to wp13 according to the viewer's viewpoint position in the eyebox, and viewpoint-position tracking warping control is performed in which the warping parameters are used to pre-distort the image to be displayed on the display surface (reference number 102 in FIG. 1A) of the display unit (reference number 101 in FIG. 1A) so that the image has the opposite distortion characteristics to the virtual image of the image. This control is executed (performed) by the warping control unit (sometimes simply referred to as the control unit) 180 in FIG. 7 (details will be described later).

制御部180は、ワーピングパラメータwp12からワーピングパラメータwp13に切り替える際、図3(A)において、特性線Q1、Q2で示されるように、パラメータ値が、時間に対して(言い換えれば、時間軸上で)、線形に、又は非線形に、徐々に変化するように制御する。 When switching from warping parameter wp12 to warping parameter wp13, the control unit 180 controls the parameter value so that it gradually changes linearly or nonlinearly with respect to time (in other words, on the time axis), as shown by characteristic lines Q1 and Q2 in FIG. 3(A).

図3(A)において、ワーピングパラメータの切り替えタイミングは時刻t1である。線形の変化は、破線の特性線Q1により示され、非線形の変化は、破線の特性線Q2で示されている。特性線Q2は、ワーピングパラメータの切り替えの初期期間においては変化が急峻で、後半の期間では変化は緩やかとなる特性をもつ。初期の急峻な変化で、切り替えが遅くなることが抑制され、後半の緩やかな変化によって、wp12からwp13への、滑らかな移行が実現され、wp13に移行する時点での視覚的な違和感が低減される。 In FIG. 3(A), the warping parameter switching occurs at time t1. The linear change is indicated by dashed characteristic line Q1, and the nonlinear change is indicated by dashed characteristic line Q2. Characteristic line Q2 has a characteristic that the change is steep in the initial period of warping parameter switching and the change becomes gradual in the latter period. The initial steep change prevents the switching from becoming slow, and the latter gradual change achieves a smooth transition from wp12 to wp13, reducing the visual discomfort at the time of transition to wp13.

線形、あるいは非線形にワーピングパラメータ値を変化させることで、ワーピングパラメータ値は、時間に対して徐々に変化し、変化開始から所定時間後に、wp13のパラメータ値に達する。よって、時刻t1において、急に(ステップ的に)変化させる場合に比べて、表示している画像(虚像)の見た目が急峻に変化することがなく、視認者(運転者等)の視覚的な違和感が低減される。 By changing the warping parameter value linearly or nonlinearly, the warping parameter value changes gradually over time, and reaches the parameter value of wp13 a predetermined time after the start of the change. Therefore, compared to a sudden (step-like) change at time t1, the appearance of the displayed image (virtual image) does not change abruptly, reducing the visual discomfort felt by the viewer (driver, etc.).

また、図3(B)には、ワーピングパラメータ値の非線形の変化の他の例が、破線の特性線Q3、Q4で示されている。特性線Q3は、ワーピングパラメータの切り替えの初期期間においては変化が穏やかで、後半の期間では変化は急峻になる特性をもつ。後半の急峻な変化で、切り替えが遅くなることが抑制され、前半の緩やかな変化によって、切り替えが開始されたときの視覚的な違和感が低減される。 Also, in Figure 3(B), another example of a nonlinear change in the warping parameter value is shown by the dashed characteristic lines Q3 and Q4. Characteristic line Q3 has a characteristic in which the change is gradual in the initial period of switching the warping parameter, and the change becomes steeper in the latter period. The steep change in the latter period prevents the switching from becoming slow, and the gradual change in the first period reduces the visual discomfort when the switching begins.

特性線Q4は、前半の変化が特性線Q3と同様(言い換えれば、最初は緩やかで後に急峻となる)であり、後半の変化が、先に示した特性線Q2と同様(言い換えれば、最初は急峻で後に緩やかとなる)である。変化が開始された当初に緩やかな変化とすることで視覚的違和感が低減され、やがて急峻となることで変化の遅延が軽減され、続いて、その急峻な変化が継続されることで遅延が抑制され、変化の終りの期間において変化が緩やかとなることで視覚的違和感が軽減される。 The change in characteristic line Q4 in the first half is similar to that in characteristic line Q3 (in other words, it is gradual at first and then steep), and the change in the second half is similar to that in characteristic line Q2 shown above (in other words, it is steep at first and then gradual). By making the change gradual at the beginning, the visual discomfort is reduced, and by becoming steep, the delay in the change is reduced, and then the steep change is continued, suppressing the delay, and by making the change gradual towards the end of the change, the visual discomfort is reduced.

次に、図4を参照する。図4(A)は、アイボックスにおける視点移動の一例(視点が1つの視域を隔てた視域へと移動する例)を示す図、図4(B)は、ワーピングパラメータの切り替え時における、パラメータ値を徐々に変化させる制御の一例(第1変化処理、及び第2変化処理の例)を示す図である。図4において、視域(wp13)、視域(wp14)という表記がなされているが、これは、ワーピングパラメータwp13に対応する視域、wp14に対応する視域であることを示す(後述する図5、図6においても同様である)。 Next, refer to FIG. 4. FIG. 4(A) shows an example of viewpoint movement in the eyebox (an example in which the viewpoint moves to a viewing zone separated by one viewing zone), and FIG. 4(B) shows an example of control for gradually changing parameter values when switching warping parameters (examples of a first change process and a second change process). In FIG. 4, the notations viewing zone (wp13) and viewing zone (wp14) are used, which indicate that these are viewing zones corresponding to warping parameters wp13 and wp14 (the same applies to FIG. 5 and FIG. 6 described below).

図4(A)では、視点Aは、アイボックスEBにおけるワーピングパラメータwp12に対応する視域から、wp14に対応する視域へと移動する。これに伴い、ワーピングパラメータの更新が実行される。ワーピングパラメータの更新に際しては、先に図3にて説明したように、パラメータ値が、時間に対して線形、又は非線形に変化する。 In FIG. 4(A), viewpoint A moves from a viewing zone corresponding to warping parameter wp12 in eyebox EB to a viewing zone corresponding to warping parameter wp14. Accordingly, the warping parameters are updated. When updating the warping parameters, as described above in FIG. 3, the parameter values change linearly or nonlinearly with respect to time.

視点Aが、ワーピングパラメータwp12に対応する視域から、wp13に対応する視域(言い換えれば、視点の移動前の視域に隣接する視域)に移動したことが検出されると(言い換えれば、視点移動の最初の検出がなされると)、新たなワーピングパラメータwp13(第1のワーピングパラメータとする)が設定される。 When it is detected that viewpoint A has moved from the viewing zone corresponding to warping parameter wp12 to the viewing zone corresponding to wp13 (in other words, the viewing zone adjacent to the viewing zone before the viewpoint moved) (in other words, when the first detection of the viewpoint movement is made), a new warping parameter wp13 (referred to as the first warping parameter) is set.

図4の例では、同時に、所定時間の、視点移動の過渡期間(単に過渡期間という)Taが設定される。ここで、過渡期間の長さ(所定時間)は、例えば5秒程度に設定される。但し、一例であり、時間は、適宜、短縮あるいは延長することができる。 In the example of FIG. 4, a transition period (simply called the transition period) Ta of the viewpoint movement is set at the same time for a predetermined time. Here, the length of the transition period (predetermined time) is set to, for example, about 5 seconds. However, this is just an example, and the time can be shortened or extended as appropriate.

そして、過渡期間Taが経過する前は、第1変化処理(図4(B)の特性線Q10で示されるパラメータ値の変化処理)が実行され、経過後は、第2変化処理(図4(B)の特性線Q20で示されるパラメータ値の変化処理)が実行される。 Before the transition period Ta has elapsed, the first change process (the parameter value change process shown by the characteristic line Q10 in FIG. 4(B)) is executed, and after the transition period Ta has elapsed, the second change process (the parameter value change process shown by the characteristic line Q20 in FIG. 4(B)) is executed.

なお、図4(B)の例では、特性線Q10、Q20により示される変化は線形であるが、非線形であってもよい。また、図4(B)では、特性線Q10の変化率よりも、特性線Q20の変化率の方が大きいが、これは一例であり、逆であってもよく、また、同じ変化率とする場合もあり得る。各特性線の変化率等は、別個独立に設定が可能であり、設計の自由度が担保されている。 In the example of FIG. 4(B), the changes shown by characteristic lines Q10 and Q20 are linear, but they may be non-linear. Also, in FIG. 4(B), the rate of change of characteristic line Q20 is greater than the rate of change of characteristic line Q10, but this is just one example, and the opposite may also be true, or the rates may be the same. The rate of change of each characteristic line can be set separately and independently, ensuring freedom of design.

第1変化処理においては、過渡期間Ta内で、視点の移動に関わらず、第1のワーピングパラメータを維持するか、あるいは、視域を単位とした視点位置の検出毎にワーピングパラメータを更新する場合に比べて、パラメータ更新の頻度をより低下させつつ、視点移動に対応して少しずつ新たなワーピングパラメータとしての第2のワーピングパラメータを設定していく、という制御を含む処理が実施される。 In the first change process, during the transition period Ta, the first warping parameter is maintained regardless of the movement of the viewpoint, or, compared to updating the warping parameter each time the viewpoint position is detected in units of the viewing zone, the frequency of parameter updates is reduced and the second warping parameter is gradually set as a new warping parameter in response to the movement of the viewpoint.

視域を細かく設定して視点位置の検出感度を高く保ちつつ、過渡期間内では、第1のパラメータを維持するか、視域毎にパラメータを更新する場合に比べて、パラメータの更新回数を減らして頻繁なパラメータ更新をしないようにするといった工夫をしつつ(但し、同等の(あるいは同じ)パラメータの更新頻度とすることも許容され得る)、視点移動に対応して少しずつ第2のパラメータを設定していく。これによって、視認者に違和感を生じさせることが抑制される。ここで、少しずつ第2のパラメータを設定していくことは、視点移動の様子を見ながら(言い換えれば、視点移動の経過を観察しながら)、現状に少しずつ追従させてパラメータ値を変化させ、過渡期間経過後に検出される視域に対応する第3のパラメータの値に近づけていく処理(追従処理)とみることもできる。また、視点移動に関わらず、第1のワーピングパラメータを維持してもよいが、この場合も、パラメータ値は、第1のワーピングパラメータの値になるように、時間に対して変化していく。第1のワーピングパラメータは、最初の視点移動に対して更新されたワーピングパラメータであるため、上記のパラメータ値の変化は、緩やかではあるが、その後の視点移動にも追従したものである可能性が高く、よって、上記の追従処理に含まれ得る。 While keeping the detection sensitivity of the viewpoint position high by setting the viewing zone finely, during the transition period, the first parameter is maintained or, compared to updating the parameters for each viewing zone, the number of parameter updates is reduced to avoid frequent parameter updates (however, it is acceptable to set the same (or the same) parameter update frequency), and the second parameter is gradually set in response to the movement of the viewing zone. This prevents the viewer from feeling uncomfortable. Here, gradually setting the second parameter can be seen as a process (tracking process) in which the parameter value is changed to follow the current situation little by little while watching the state of the viewing zone movement (in other words, while observing the progress of the viewing zone movement), and is brought closer to the value of the third parameter corresponding to the viewing zone detected after the transition period has elapsed. In addition, the first warping parameter may be maintained regardless of the viewing zone movement, but in this case, the parameter value also changes over time to become the value of the first warping parameter. Because the first warping parameter is a warping parameter updated for the first viewpoint movement, the change in the parameter value is likely to follow subsequent viewpoint movements, albeit slowly, and therefore may be included in the above-mentioned tracking process.

第2変化処理においては、過渡期間Taの経過後に、視点移動に伴うワーピングパラメータの更新が必要となると、過渡期間Taの経過後の視域(経過後に検出される視域)に対応した第3のワーピングパラメータ(図4(B)のwp14、後述する図5(B)のwp15)を設定し、パラメータ値を変化させる。このパラメータ値の変化は、すみやかな変化を意図したもの(言い換えれば、急峻な変化)であってもよく、あるいは、時間に対して徐々に変化するものであってもよい。言い換えれば、第2変化処理は、すみやかな変化(急峻な変化を含む)を実施する制御、あるいは時間に対して徐々に変化させる緩やかな変化を実施する制御の双方を含む。それらの制御を適宜、使い分けたり、組み合わせて使用したりすることもできる。この第2変化処理により、パラメータ値を、現実的に許容され得る時間の範囲内で、第3のパラメータの値に行き着かせる(到達させる)ことが可能である。 In the second change process, when it becomes necessary to update the warping parameters associated with the viewpoint movement after the transition period Ta has elapsed, a third warping parameter (wp14 in FIG. 4B, wp15 in FIG. 5B described later) corresponding to the viewing zone after the transition period Ta has elapsed (the viewing zone detected after the transition period has elapsed) is set, and the parameter value is changed. This change in the parameter value may be intended to be a quick change (in other words, a steep change), or may be a gradual change over time. In other words, the second change process includes both control for implementing a quick change (including a steep change) and control for implementing a gentle change that gradually changes over time. These controls can be used appropriately or in combination. This second change process makes it possible for the parameter value to arrive at (reach) the value of the third parameter within a realistically acceptable time range.

図4(B)では、第1変化処理は、特性線Q10により示されている。図4(B)において、時刻t1に過渡期間(所定時間)が経過する。この時点で、視点Aが視域(wp14)に移動したことが検出される。時刻t1から時刻t2までは、第2変化処理(特性線Q20で示される)が実行される。時刻t2以降は、視点Aの移動がないため、ワーピングパラメータwp14のパラメータ値が維持される(特性線Q30で示される処理)。 In FIG. 4(B), the first change process is shown by characteristic line Q10. In FIG. 4(B), a transition period (a predetermined time) elapses at time t1. At this point, it is detected that viewpoint A has moved into the viewing zone (wp14). From time t1 to time t2, the second change process (shown by characteristic line Q20) is executed. After time t2, there is no movement of viewpoint A, so the parameter value of warping parameter wp14 is maintained (processing shown by characteristic line Q30).

このように、図4の例では、視域を細かく設定して視点位置の検出感度を高く保ちつつ、ワーピングパラメータの更新頻度を、視点が移動する視域毎に更新する場合よりも低下させて、頻繁な更新を抑制し、緩やかなパラメータ値の変化を生じさせる。視認者に違和感を与えずに、少しずつ、視点移動の方向性に対応するように、ワーピングパラメータの値を変化させていく。視点移動の様子を見ながら(言い換えれば、視点移動の経過を観察しながら)、現状に少しずつ追従させてパラメータ値を変化させ、過渡期間Taの経過後の視域(視域(wp14))に対応する第3のパラメータ(wp14)の値に近づけるような処理(追従処理)が実施される。 In this way, in the example of FIG. 4, the viewing zone is set finely to maintain high detection sensitivity for the viewpoint position, while the update frequency of the warping parameters is reduced compared to when the update is performed for each viewing zone where the viewpoint moves, suppressing frequent updates and causing gradual changes in the parameter values. The value of the warping parameters is changed little by little to correspond to the direction of the viewpoint movement without giving the viewer a sense of discomfort. While observing the state of the viewpoint movement (in other words, while observing the progress of the viewpoint movement), the parameter value is changed to gradually follow the current situation, and a process (tracking process) is performed to bring the parameter value closer to the value of the third parameter (wp14) corresponding to the viewing zone after the transition period Ta has elapsed (viewing zone (wp14)).

過渡期間Taが経過すると、時刻t1で次の視域(視域(wp14)が検出され、第3のワーピングパラメータwp14が設定され、特性線Q20で示されるような第2変化処理が実行される。 After the transition period Ta has elapsed, the next viewing zone (viewing zone (wp14)) is detected at time t1, the third warping parameter wp14 is set, and the second change process is performed as shown by the characteristic line Q20.

第1変化処理の際に、パラメータ値が、第3のワーピングパラメータ(wp14)の値に近づけられており、また、第2変化処理においては、必要に応じてすみやかな(急峻な)パラメータ値の変化も許容される。よって、第2変化処理では、パラメータ値を、現実的に許容され得る時間の範囲内(図4(B)では、時刻t1~t2の期間内)で、第3のパラメータ(wp14)の値に行き着かせる(到達させる)ことが可能である。 During the first change process, the parameter value is brought closer to the value of the third warping parameter (wp14), and in the second change process, a quick (steep) change in the parameter value is also allowed if necessary. Therefore, in the second change process, it is possible for the parameter value to reach (reach) the value of the third parameter (wp14) within a realistically allowable time range (within the period from time t1 to t2 in FIG. 4(B)).

よって、視点位置検出精度を高く保ちつつ、また、不連続なパラメータの値の変化による違和感を抑制しつつ、視点移動が収束した後の視域のワーピングパラメータの値への変更を、許容される遅延時間内で実現することができる。言い換えれば、ある程度の範囲における視点移動が生じたとしても、効果的な対策が施されることになり、HUD装置100が表示する画像(虚像V)の表示品質の低下を抑制することができる。 This makes it possible to change the warping parameter value of the visual field after the viewpoint movement has converged within an acceptable delay time while maintaining high accuracy in detecting the viewpoint position and suppressing the sense of discomfort caused by discontinuous changes in the parameter value. In other words, even if the viewpoint moves over a certain range, effective measures are taken, and degradation in the display quality of the image (virtual image V) displayed by the HUD device 100 can be suppressed.

上述のとおり、第1変化処理、第2変化処理では、その変化の特性は、基本的には、別個独立に設定することが可能である。但し、連動させたり、関係づけをしたりすることも可能である。例えば、パラメータの変化を線形の変化とし、第1変化処理と第2変化処理とで、変化率を大、小とする、小、大とする、同じとする、あるいは、変化を非線形とする、というように、柔軟に設計することができる。これによって、例えば、視点位置追従ワーピングの性能を微調整する、あるいは、特性を現状に合わせて変更する、といったことが可能である。この点は、HUD装置100の性能の向上に寄与する。 As described above, the characteristics of the changes in the first change process and the second change process can basically be set separately and independently. However, they can also be linked or related. For example, the parameter change can be designed flexibly as a linear change, and the change rates in the first change process and the second change process can be large and small, small and large, or the same, or the changes can be nonlinear. This makes it possible, for example, to fine-tune the performance of the viewpoint position tracking warping, or to change the characteristics to suit the current situation. This contributes to improving the performance of the HUD device 100.

また、図4(B)に示されるように、第1変化処理における、パラメータ値の時間に対する第1の変化率(特性線Q10の傾き)は、第2変化処理における、パラメータ値の時間に対する第2の変化率(特性線Q20の傾き)よりも小さく設定されてもよい。 Also, as shown in FIG. 4(B), the first rate of change of the parameter value with respect to time in the first change process (the slope of characteristic line Q10) may be set to be smaller than the second rate of change of the parameter value with respect to time in the second change process (the slope of characteristic line Q20).

好ましい1つの例としては、過渡期間Ta内における第1変化処理では、視点位置の移動の様子を見るという観点から、あるいは、視点移動の途中において視認者に違和感を生じさせないようにするという観点から、パラメータ値の時間に対する変化率は、ある程度、抑制して、少しずつ変化させるのがよい。言い換えれば、過渡期間Ta内では、パラメータ値を、あまり急に変化させない。よって、第1変化処理におけるパラメータ値の変化率(第1の変化率:特性線Q10の傾き)は、比較的小さく設定される傾向にある。 As a preferred example, in the first change process during the transition period Ta, from the viewpoint of observing the movement of the viewpoint position, or from the viewpoint of preventing the viewer from feeling uncomfortable during the movement of the viewpoint, it is preferable to suppress the rate of change of the parameter value over time to a certain extent and change it little by little. In other words, during the transition period Ta, the parameter value is not changed too suddenly. Therefore, the rate of change of the parameter value during the first change process (first rate of change: the slope of the characteristic line Q10) tends to be set relatively small.

一方、過渡期間Taが経過して、視点移動が収束した後は、パラメータ値を、検出された視域に対応するパラメータ(第3のワーピングパラメータ)の値に、ある程度、すみやかに到達させて、視点追従ワーピングにおける、パラメータ変更の追従性能を確保(担保)することが好ましい。よって、この場合には、第2変化処理におけるパラメータ値の変化率(第2の変化率:特性線Q20の傾き)は、第1の変化率よりも、大きく設定されるのが好ましい。 On the other hand, after the transition period Ta has elapsed and the viewpoint movement has converged, it is preferable to ensure (guarantee) the tracking performance of the parameter change in the viewpoint tracking warping by making the parameter value reach the value of the parameter (third warping parameter) corresponding to the detected viewing zone relatively quickly. Therefore, in this case, it is preferable to set the rate of change of the parameter value in the second change process (second rate of change: the slope of the characteristic line Q20) to be greater than the first rate of change.

これによって、不連続なワーピングパラメータ値の変更に伴う視認性の低下を抑制しつつ、視点追従ワーピングにおける、パラメータ変更の追従性能を確保(担保)することができる。言い換えれば、例えば大きく不規則な視点の移動が生じたとしても、HUD装置100が表示する虚像Vに不自然な挙動(カクカクとした不連続な変化や急激な変化等)を抑えながら、歪みが小さい、視認性の高い表示をすることが可能である。これによって、HUD装置100が視認者に提供する情報の認知性が低下することが防止される。 This makes it possible to ensure (guarantee) the tracking performance of parameter changes in viewpoint-tracking warping, while suppressing the decrease in visibility that accompanies discontinuous changes in warping parameter values. In other words, even if a large and irregular movement of the viewpoint occurs, it is possible to display a highly visible image with little distortion while suppressing unnatural behavior (such as jerky discontinuous changes or sudden changes) in the virtual image V displayed by the HUD device 100. This prevents a decrease in the recognizability of the information provided to the viewer by the HUD device 100.

次に、図5を参照する。図5(A)は、アイボックスにおける視点移動の他の例(視点が2つの視域を隔てた視域へと移動する例)を示す図、図5(B)は、ワーピングパラメータの切り替え時における、パラメータ値を徐々に変化させる制御の他の例(第1変化処理、第3変化処理、及び第4変化処理を実行する例)を示す図である。 Next, refer to FIG. 5. FIG. 5(A) shows another example of viewpoint movement in the eyebox (an example in which the viewpoint moves to a viewing zone separated by two viewing zones), and FIG. 5(B) shows another example of control that gradually changes parameter values when switching warping parameters (an example in which a first change process, a third change process, and a fourth change process are executed).

図5の例では、過渡期間Ta内において、必要に応じて、第1変化処理(特性線Q21で示される)よりもパラメータ値の変化率が大きく設定されている第3変化処理(特性線Q22で示される)を実施する。 In the example of FIG. 5, during the transition period Ta, a third change process (shown by characteristic line Q22) is performed as necessary, in which the rate of change of the parameter value is set to be greater than that of the first change process (shown by characteristic line Q21).

上記のとおり、過渡期間Ta内では、パラメータ値の変化率をやや小さめにして不連続な変化を抑制しつつ、パラメータ値を、過渡期間経過Ta後に検出されるであろう視域のパラメータ値に近づけるような制御が実行される。 As described above, during the transition period Ta, the rate of change of the parameter value is made slightly smaller to suppress discontinuous changes, and control is performed to bring the parameter value closer to the parameter value of the visual field that will be detected after the transition period Ta has elapsed.

但し、その制御だけでは、過渡期間Taの経過後におけるパラメータ値の変化が、かなり大きくなって、視認者に違和感を生じさせる可能性が高くなる場合があり得る。 However, with this control alone, the change in the parameter value after the transition period Ta may be quite large, which may be likely to cause discomfort to the viewer.

例えば、過渡期間Ta内において、視点Aが複数の視域(図5(A)では、視域(wp12)~視域(wp(15))を通過して動いており、過渡期間Ta内で検出された最新の視域(図5(A)、(B)における視域(wp14))は、過渡期間Taを設定した時点での視域(元の視域:図5(A)、(B)における視域(wp12))から離れた位置にあり、対応するパラメータの値に大きな差があり、よって、最新の視域の直前の視域までのパラメータ値の変化量(図5(B)の変化量ΔS1)を勘案すると、最新の視域(視域(wp14))のパラメータ値との差分の変化量(図5(B)の変化量ΔS2)が、かなり大きくなると判定(推定)される。なお、この判定は、制御部180(図7参照)が、例えば所定の閾値を用いて行う。 For example, during the transitional period Ta, the viewpoint A moves through multiple viewing zones (in FIG. 5A, viewing zone (wp12) to viewing zone (wp(15)), and the latest viewing zone detected during the transitional period Ta (viewing zone (wp14) in FIG. 5A and FIG. 5B)) is located away from the viewing zone at the time when the transitional period Ta was set (original viewing zone: viewing zone (wp12) in FIG. 5A and FIG. 5B), and there is a large difference in the corresponding parameter values. Therefore, taking into account the amount of change in the parameter value from the latest viewing zone to the viewing zone immediately before it (change amount ΔS1 in FIG. 5B), it is determined (estimated) that the amount of change in the difference from the parameter value of the latest viewing zone (viewing zone (wp14)) (change amount ΔS2 in FIG. 5B) will be significantly large. Note that this determination is made by the control unit 180 (see FIG. 7), for example, using a predetermined threshold value.

このときに、特性線Q22の変化率(傾き)を、通常の第1変化処理の変化率(傾き)としたのでは、変化が遅く、上記の大きな差分ΔS2を縮小することが困難である。この場合は、過渡期間Taの経過後におけるワーピングパラメータの更新の際、大きなパラメータ値の変化が生じて、視認者に違和感を与える可能性が高くなる。 At this time, if the rate of change (slope) of characteristic line Q22 were the rate of change (slope) of the normal first change process, the change would be slow and it would be difficult to reduce the large difference ΔS2 described above. In this case, when the warping parameters are updated after the transition period Ta has elapsed, a large change in the parameter value would occur, which is likely to cause discomfort to the viewer.

そこで、図5(B)の例では、特性線Q22の傾きを、第1変化処理よりも急峻として、第3変化処理を実行している。 Therefore, in the example of FIG. 5(B), the slope of the characteristic line Q22 is set steeper than in the first change process, and the third change process is executed.

図5(B)では、特性線Q22の変化率(傾き)は、第1変化処理における変化率(傾き)の2倍程度に設定されている。言い換えれば、過渡期間Taが満了する前に、パラメータ値の変化を、第1変化処理よりも増大させて、パラメータ値の追従性を高めておく。 In FIG. 5(B), the rate of change (slope) of characteristic line Q22 is set to about twice the rate of change (slope) in the first change process. In other words, before the end of the transition period Ta, the change in the parameter value is increased more than in the first change process, thereby improving the tracking ability of the parameter value.

こうすることで、過渡期間Taが満了した時点では、上記の大きな差分ΔS2は、ΔS3に縮小されている。言い換えれば、パラメータ値は、過渡期間Taの経過における視域(視域(wp15))に対応したパラメータwp15の値により近づいている。よって、過渡期間Ta経過後におけるパラメータ値の変化量(図5(B)のΔS4)は、過渡期間Taにおいて第1変化処理のみを実行した場合に比べて小さくなる。よって、違和感の発生等を抑制することができる。 By doing this, when the transitional period Ta expires, the large difference ΔS2 is reduced to ΔS3. In other words, the parameter value is closer to the value of parameter wp15 corresponding to the viewing zone (viewing zone (wp15)) during the transitional period Ta. Therefore, the amount of change in the parameter value after the transitional period Ta has elapsed (ΔS4 in FIG. 5B) is smaller than when only the first change process is executed during the transitional period Ta. This makes it possible to suppress the occurrence of discomfort, etc.

但し、図5(B)のパラメータ値の変化量ΔS4は、それほど小さくはない。そこで、図5(B)の例では、過渡期間Taが経過後において、通常の第2変化処理に代えて、第2変化処理よりもパラメータ値の変化率が大きい、第4変化処理(特性線Q23で示される)を実行している。特性線Q23の傾きは、通常の第2変化処理よりも、急峻(例えば2倍の変化率)となっている。よって、過渡期間Taの経過後のパラメータwp15のパラメータ値に達するまでの時間は、時刻t13~t14の時間となり、かなり短縮される。言い換えれば、パラメータの視点への追従の遅延は、許容範囲内に収まる。 However, the amount of change in the parameter value ΔS4 in FIG. 5(B) is not so small. Therefore, in the example of FIG. 5(B), after the transition period Ta has elapsed, instead of the normal second change process, a fourth change process (shown by characteristic line Q23) is executed, which has a larger rate of change in the parameter value than the second change process. The slope of characteristic line Q23 is steeper (e.g., twice the rate of change) than the normal second change process. Therefore, the time it takes for the parameter wp15 to reach the parameter value after the transition period Ta has elapsed is the time from time t13 to t14, which is significantly shortened. In other words, the delay in the parameter tracking to the viewpoint falls within an acceptable range.

このように、第2変化処理に代えて、第4変化処理を実行して、パラメータ値が目標値に到達するのに要する時間を短縮し、追従性能の低下を抑制する。したがって、視点追従ワーピングの追従性能が低下して画質低下防止効果が低くなる、といったことは、特に、問題とならない。 In this way, the fourth change process is executed instead of the second change process, shortening the time it takes for the parameter value to reach the target value and suppressing the degradation of tracking performance. Therefore, there is no particular problem with the tracking performance of viewpoint tracking warping deteriorating and reducing the effectiveness of preventing degradation in image quality.

次に、図6を参照する。図6(A)は、アイボックスにおける視点移動のさらに他の例(視点が不規則に移動する例)を示す図、図6(B)は、ワーピングパラメータの切り替え時における、パラメータ値を徐々に変化させる制御のさらに他の例(第1変化処理等を停止する例)を示す図である。 Next, refer to FIG. 6. FIG. 6(A) shows yet another example of viewpoint movement in the eyebox (an example in which the viewpoint moves irregularly), and FIG. 6(B) shows yet another example of control that gradually changes parameter values when warping parameters are switched (an example in which the first change process, etc., is stopped).

図6の例では、過渡期間Ta内において第1変化処理を実行中に、不規則な視点移動、又は視点位置検出の精度の低下、あるいは視点位置の一時的喪失が検出されたときは、第1変化処理を停止し、停止した時点でのワーピングパラメータを維持する制御が実行される。 In the example of Figure 6, if irregular viewpoint movement, a decrease in the accuracy of viewpoint position detection, or a temporary loss of viewpoint position is detected during the first change process during the transition period Ta, the first change process is stopped and control is executed to maintain the warping parameters at the time of stopping.

図6(A)に示されるように、視点Aは、かなり不規則な移動をしている。図6(B)では、時刻t21において、不規則な視点移動が生じたことが検出される。これ以降、過渡期間Taが終了する時刻t22まで、第1変化処理(所定の変化率に基づくパラメータの更新処理)又は第3変化処理は停止し、停止した時点でのワーピングパラメータ(図6(B)では、wp13)を維持する。 As shown in FIG. 6(A), viewpoint A moves quite irregularly. In FIG. 6(B), irregular viewpoint movement is detected at time t21. From this point on, the first change process (parameter update process based on a predetermined change rate) or the third change process is stopped until time t22 when the transition period Ta ends, and the warping parameter at the time of stopping (wp13 in FIG. 6(B)) is maintained.

パラメータの値は、例えば、その維持されているワーピングパラメータwp13における、その停止時のパラメータ値に維持される。なお、停止時のパラメータ値ではなく、適切な他の値(例えば、ワーピングパラメータの中間値等)を選択(採用)し、パラメータ値を、その値に維持するといった変形も可能である。 The parameter value is maintained at the parameter value at the time of stopping for the maintained warping parameter wp13, for example. Note that it is also possible to select (adopt) an appropriate other value (e.g., an intermediate value of the warping parameter) instead of the parameter value at the time of stopping, and maintain the parameter value at that value.

これにより、視点追従ワーピングを継続することによって、かえって、画像(虚像)が不安定化して、不自然な見え方をする等の弊害が生じないようにすることができる。 This prevents continued viewpoint-tracking warping from causing problems such as the image (virtual image) becoming unstable and appearing unnatural.

図6(B)において、時刻t22に過渡期間Taが終了し、また、視域(wp14)が検出される。これによって、ワーピングパラメータWP14が設定されて、時刻t22~時刻t23にて、第2変化処理あるいは第4変化処理が実施される。時刻t23以降は、視点Aの移動がないため、パラメータ値は、wp14の値に維持される。 In FIG. 6(B), the transition period Ta ends at time t22, and the viewing zone (wp14) is detected. This sets the warping parameter WP14, and the second or fourth change process is performed from time t22 to time t23. After time t23, there is no movement of the viewpoint A, so the parameter value is maintained at the value of wp14.

次に、図7を参照する。図7は、HUD装置のシステム構成の一例を示す図である。車両1(あるいはHUD装置100自体)には、視認者の視点A(目、瞳)の位置を検出する視点検出カメラ110が設けられている。また、車両1には、視認者がHUD装置100に必要な情報を設定すること等を可能とするために操作部130が設けられ、また、車両1の各種の情報を収集することが可能な車両ECU140が設けられている。 Next, reference is made to FIG. 7. FIG. 7 is a diagram showing an example of the system configuration of a HUD device. A viewpoint detection camera 110 is provided in the vehicle 1 (or the HUD device 100 itself) to detect the position of the viewer's viewpoint A (eyes, pupils). The vehicle 1 is also provided with an operation unit 130 to enable the viewer to set necessary information for the HUD device 100, and a vehicle ECU 140 capable of collecting various information about the vehicle 1.

また、HUD装置100は、光源112と、投光部114と、表示部としてのスクリーン116(表示面117を有する)と、投射光学系118と、視点位置検出部(視点位置判定部)120と、バス150と、表示制御部(表示制御装置)160と、画像変換テーブル212を内蔵するROM210と、画像(原画像)データ222を記憶し、かつワーピング処理後の画像データ224を一時的に記憶するVRAM220と、画像出力部230と、を有している。 The HUD device 100 also has a light source 112, a light projecting unit 114, a screen 116 (having a display surface 117) as a display unit, a projection optical system 118, a viewpoint position detection unit (viewpoint position determination unit) 120, a bus 150, a display control unit (display control device) 160, a ROM 210 incorporating an image conversion table 212, a VRAM 220 that stores image (original image) data 222 and temporarily stores image data 224 after warping processing, and an image output unit 230.

視点位置検出部120は、HUD装置100とは別に設けることもできる。視点位置検出部120は、視点座標検出部122と、アイボックス内の視域検出部124と、を有する。 The viewpoint position detection unit 120 can also be provided separately from the HUD device 100. The viewpoint position detection unit 120 has a viewpoint coordinate detection unit 122 and a viewing zone detection unit 124 in the eye box.

表示制御部(表示制御装置)160は、I/Oインタフェース170と、図3~図9に示したようなワーピング制御を実施するワーピング制御部(単に制御部という場合がある)180と、画像生成部192と、ワーピング処理部194と、を有する。ワーピング制御部180は、視点位置情報設定部182と、ワーピングパラメータ変化制御部184(経過時間管理部183を有する)と、タイマ185と、を有する。なお、経過時間管理部183は、タイマ185のカウントを使用して、所定時間である過渡期間の終了時点等を検出する。 The display control unit (display control device) 160 has an I/O interface 170, a warping control unit (sometimes simply called a control unit) 180 that implements warping control as shown in Figures 3 to 9, an image generation unit 192, and a warping processing unit 194. The warping control unit 180 has a viewpoint position information setting unit 182, a warping parameter change control unit 184 (having an elapsed time management unit 183), and a timer 185. The elapsed time management unit 183 uses the count of the timer 185 to detect the end of a transitional period, which is a predetermined time, etc.

基本的な動作は以下のとおりである。視点位置検出部120から送られてくる視域情報(視点Aがアイボックスのどの視域にあるかを示す情報)に基づいて、ワーピング制御部180の視点位置情報設定部182が、視点移動前の視点位置と視点移動後の視点位置を設定する。ワーピングパラメータ変化制御部184は、車両ECU140等からの種々の情報を参考としつつ、先に、図4(B)、図5(B)、及び図6(B)で示したような、ワーピングパラメータ値の時間に対する変化の態様(変化率、変化を示す特性線の種類等)を決定する。 The basic operation is as follows. Based on the viewing zone information (information indicating which viewing zone of the eyebox viewpoint A is in) sent from the viewing zone detection unit 120, the viewing zone information setting unit 182 of the warping control unit 180 sets the viewing zone before and after the viewing zone movement. The warping parameter change control unit 184, while referring to various information from the vehicle ECU 140 etc., determines the manner of change over time of the warping parameter value (rate of change, type of characteristic line indicating change, etc.) as previously shown in Figures 4(B), 5(B), and 6(B).

ワーピングパラメータ変化制御部184は、
(1)各視域に対応するワーピングパラメータWP(Z1)~WP(Z9)、及びこれらの間を補間する1つ又は複数のワーピングパラメータを、予めROM210に記憶しておき、これらを順次読み出すことで、画像を緩やかに変化させる、
(2)線形、又は非線形の特性線(演算式)を用いて、各視域に対応するワーピングパラメータWP(Z1)~WP(Z9)の間を補間する1つ又は複数のワーピングパラメータを順次生成することで、画像を緩やかに変化させる、
(3)車両ECU140等からの種々の情報を参考としつつ、上記(1)、(2)の処理を補正する、ことに関係する様々な動作を実行する。
すなわち、ワーピングパラメータ変化制御部184は、視点位置検出部120から送られてくる視域情報(視点Aがアイボックスのどの視域にあるかを示す情報)に基づいて、ワーピングパラメータ値の時間に対する変化の態様(変化率、変化を示す特性線の種類等)を決定するためのコマンド、判定値、テーブルデータ、演算式、などの様々なソフトウェア構成要素を含み得る。
The warping parameter change control unit 184
(1) Warping parameters WP(Z1) to WP(Z9) corresponding to each viewing zone and one or more warping parameters that interpolate between them are stored in advance in the ROM 210, and the image is gradually changed by sequentially reading out these warping parameters.
(2) By using a linear or nonlinear characteristic line (calculation formula), one or more warping parameters that interpolate between the warping parameters WP(Z1) to WP(Z9) corresponding to each viewing zone are sequentially generated to gradually change the image;
(3) Execute various operations related to correcting the above processes (1) and (2) while referring to various information from the vehicle ECU 140, etc.
That is, the warping parameter change control unit 184 may include various software components such as commands, judgment values, table data, and arithmetic expressions for determining the manner of change of the warping parameter value over time (rate of change, type of characteristic line indicating change, etc.) based on viewing zone information sent from the viewpoint position detection unit 120 (information indicating which viewing zone of the eyebox viewpoint A is in).

画像生成部192は、VRAM220にアクセスして画像データを読み出し、画像(原画像)を生成し、ワーピング処理部194に供給する。ワーピング処理部194は、ROM210にアクセスし、画像変換テーブル(図2参照)212から、対応するワーピングパラメータを読み出し、読みだされたワーピングパラメータを用いて画像データ(原画像データ)に対してワーピング処理を施す。ワーピング処理後データは、一旦、画像生成部192に戻され、適宜、VRAM220に一時的に保存され、所定のタイミングで画像出力部230に供給される。画像出力部230にて所定のフォーマットの画像が生成され、その画像が、例えば光源112や投光部114等に供給される。 The image generation unit 192 accesses the VRAM 220 to read the image data, generates an image (original image), and supplies it to the warping processing unit 194. The warping processing unit 194 accesses the ROM 210, reads the corresponding warping parameters from the image conversion table (see FIG. 2) 212, and performs warping processing on the image data (original image data) using the read warping parameters. The data after warping processing is temporarily returned to the image generation unit 192 and temporarily stored in the VRAM 220 as appropriate, and is supplied to the image output unit 230 at a predetermined timing. An image in a predetermined format is generated in the image output unit 230, and the image is supplied to, for example, the light source 112 or the light projector 114.

次に、図8を参照する。図8は、ワーピングによる画像補正処理の手順例を示すフローチャートである。ステップS1では、視点を監視し、ステップS2では、最初の視点移動(視点移動先の視域の最初の検出)が有るか否かを判定する。NのときはステップS1に戻り、Yのときは、ステップS3に移行する。 Next, refer to FIG. 8. FIG. 8 is a flowchart showing an example of the procedure for image correction processing by warping. In step S1, the viewpoint is monitored, and in step S2, it is determined whether or not there is an initial viewpoint movement (initial detection of the viewing zone of the viewpoint movement destination). If N, return to step S1, and if Y, proceed to step S3.

ステップS3では、移動先の視域に対応するワーピングパラメータ(第1のワーピングパラメータ)を設定する。また、同時に、過渡期間(所定時間)の計測を開始する。パラメータ値は、時間に対して線形、非線形に徐々に変化してもよく、また、すみやかに変化してもよい。 In step S3, a warping parameter (first warping parameter) corresponding to the destination viewing zone is set. At the same time, measurement of a transition period (a predetermined time) is started. The parameter value may change gradually with time, either linearly or nonlinearly, or may change quickly.

ステップS4では、さらなる視点移動が有るか否かを判定する。Nのときは、ステップS4を継続し、Yのときは、ステップS5に移行する。ステップS5では、過渡期間(所定時間)内であるか否かが判定される。Nのときは、ステップS10に移行する(ステップS10の内容は後述する)。Yのときは、ステップS6に移行する。 In step S4, it is determined whether there is further viewpoint movement. If the answer is N, step S4 continues, and if the answer is Y, the process proceeds to step S5. In step S5, it is determined whether the process is within a transition period (predetermined time). If the answer is N, the process proceeds to step S10 (the details of step S10 will be described later). If the answer is Y, the process proceeds to step S6.

ステップS6では、第1変化処理を実行する。第1変化処理では、視点の移動に関わらず第1のワーピングパラメータを維持してもよく、又は、視域毎の更新の場合よりも頻度を低下させて、あるいは同等の頻度で、視点移動に対応させて第2のワーピングパラメータを設定していってもよい。但し、追従性能を高めるために、パラメータ値の変化率を高めた第3変化処理を実行してもよい。 In step S6, a first change process is executed. In the first change process, the first warping parameter may be maintained regardless of the movement of the viewpoint, or the second warping parameter may be set in response to the movement of the viewpoint less frequently than in the case of updating for each viewing zone, or at the same frequency. However, in order to improve tracking performance, a third change process may be executed in which the rate of change of the parameter value is increased.

ステップS7では、視点の不規則移動、又は視点位置検出の精度の低下、あるいは視点位置の一時的喪失が検出されたか否かが判定される。Nのときは、ステップS4に戻る。Yのときは、ステップS8に移行する。ステップS8では、第1又は第3変化処理を停止して、現状の(言い換えれば、停止した時点の)ワーピングパラメータを維持する。パラメータ値は、例えば停止した時点の値が維持される。 In step S7, it is determined whether or not irregular movement of the viewpoint, or a decrease in the accuracy of the viewpoint position detection, or a temporary loss of the viewpoint position has been detected. If N, the process returns to step S4. If Y, the process proceeds to step S8. In step S8, the first or third change process is stopped, and the current warping parameters (in other words, the values at the time of stopping) are maintained. The parameter values are maintained, for example, at the values at the time of stopping.

ステップS9では、過渡期間(所定時間)が経過したか否かが判定される。Nのときは、ステップS9を継続し、Yのときは、ステップS10に移行する。ステップS10では、第2変化処理が実行される。第2変化処理では、過渡期間の経過後に検出された視域に対応した第3のワーピングパラメータを設定する。第3のワーピングパラメータの切り替えはすみやかに行われてよい。パラメータ値の変化は、すみやかな(急峻な)変化であってもよく、時間に対して徐々に、線形に、又は非線形に変化するものであってもよい。また、現状のパラメータ値と目標のパラメータ値との差が大きい場合には、第2変化処理に代えて、パラメータ値の変化率がより大きい第4変化処理を実施してもよい。 In step S9, it is determined whether a transition period (a predetermined time) has elapsed. If N, step S9 continues, and if Y, proceed to step S10. In step S10, a second change process is executed. In the second change process, a third warping parameter corresponding to the visual field detected after the transition period has elapsed is set. The third warping parameter may be switched quickly. The parameter value may change quickly (abruptly), or may change gradually, linearly, or nonlinearly over time. In addition, when the difference between the current parameter value and the target parameter value is large, a fourth change process with a larger rate of change in the parameter value may be executed instead of the second change process.

次に、図9を参照する。図9(A)は、路面重畳HUDによる表示例を示す図、図9(B)は、傾斜面HUDによる表示例を示す図、図9(C)は、HUD装置の主要部の構成例を示す図である。 Next, let us refer to Figure 9. Figure 9(A) shows an example of a display using a road surface overlay HUD, Figure 9(B) shows an example of a display using an inclined surface HUD, and Figure 9(C) shows an example of the configuration of the main parts of a HUD device.

図9(A)は、表示部(図1(A)の符号101、又は図9(C)の符号161)の画像表示面(図1(A)の符号102、又は図9(C)の符号163)に対応する仮想的な虚像表示面PSが、車両1の前方の、路面41に重畳するように配置される、路面重畳HUD(オンロードHUD)による虚像表示例を示す。 Figure 9 (A) shows an example of virtual image display using a road surface overlay HUD (on-road HUD) in which a virtual virtual image display surface PS corresponding to the image display surface (reference number 102 in Figure 1 (A) or reference number 163 in Figure 9 (C)) of a display unit (reference number 101 in Figure 1 (A) or reference number 161 in Figure 9 (C)) is positioned so as to be overlaid on the road surface 41 in front of the vehicle 1.

図9(B)は、虚像表示面PSの車両1に近い側の端部である近端部と路面41との距離が小さく、車両1から遠い側の端部である遠端部と路面41との距離が大きくなるように、虚像表示面PSが路面41に対して、例えば角度θ(0<θ≦90°)で傾斜している、傾斜面HUD(傾斜像面HUD)による虚像表示例を示す。 Figure 9 (B) shows an example of virtual image display using an inclined surface HUD (inclined image surface HUD) in which the virtual image display surface PS is inclined, for example, at an angle θ (0 < θ ≦ 90°) with respect to the road surface 41 so that the distance between the near end, which is the end of the virtual image display surface PS closer to the vehicle 1, and the road surface 41 is small, and the distance between the far end, which is the end farther from the vehicle 1, and the road surface 41 is large.

これらは、路面41に重畳される広い虚像表示面PS、又は路面41に対して傾斜して設けられる広い虚像表示面PSを用いて、例えば、車両1の前方5m~100mの範囲で、種々の表示を行うことができるものであり、HUD装置は大型化し、アイボックスEBも大型化して、従来よりも広い範囲で視点位置を高精度に検出して、適切なワーピングパラメータを用いた画像補正を行うことが好ましい。この場合、例えば、視点Aの移動が多くなり、ワーピングパラメータの頻繁な更新に伴う画像(虚像V)の視認性の低下が生じる場合があり、よって、本発明の制御方式の適用が有効となる。 These devices use a wide virtual image display surface PS that is superimposed on the road surface 41, or a wide virtual image display surface PS that is inclined relative to the road surface 41, and can perform various displays, for example, within a range of 5 to 100 m ahead of the vehicle 1. It is preferable that the HUD device and eye box EB are made larger, and the viewpoint position is detected with high accuracy over a wider range than before, and image correction is performed using appropriate warping parameters. In this case, for example, the viewpoint A moves more frequently, and visibility of the image (virtual image V) may decrease due to frequent updates of the warping parameters, and therefore the application of the control method of the present invention is effective.

次に、図9(C)を参照する。図9(C)のHUD装置107は、制御部171と、投光部151と、画像表示面163を有する表示部としてのスクリーン161と、反射鏡133と、反射面が自由曲面として設計されている曲面ミラー(凹面鏡等)131と、表示部161を駆動するアクチュエータ173と、を有する。 Next, refer to FIG. 9(C). The HUD device 107 in FIG. 9(C) has a control unit 171, a light projecting unit 151, a screen 161 as a display unit having an image display surface 163, a reflecting mirror 133, a curved mirror (concave mirror, etc.) 131 whose reflecting surface is designed as a free-form surface, and an actuator 173 that drives the display unit 161.

図9(C)の例では、HUD装置107は、視認者の視点Aの高さ位置に応じてアイボックスEBの位置を調整するに際し、表示光をウインドシールド2に投影する光学部材である曲面ミラー131を動かさず(曲面ミラー131用のアクチュエータは設けられていない)、画像の表示光51の、光学部材131における反射位置を変更することで対応する。 In the example of FIG. 9(C), when the HUD device 107 adjusts the position of the eye box EB in accordance with the height position of the viewer's viewpoint A, it does not move the curved mirror 131, which is an optical member that projects the display light onto the windshield 2 (an actuator for the curved mirror 131 is not provided), but instead changes the reflection position of the display light 51 of the image on the optical member 131.

言い換えれば、視認者の目(視点A)の高さ位置に応じてアイボックスEBの高さ位置を調整する場合に、光を被投影部材2に投影する光学部材131を、例えばアクチュエータを用いて回動させるようなことをせず、その光学部材131における光の反射位置を変更することで対応する。なお、高さ方向とは、図中のY方向(路面41の垂線に沿う方向であり、路面41から離れる方向が正の方向となる)。なお、X方向は、車両1の左右方向、Z方向は車両1の前後方向(あるいは前方方向)である。 In other words, when adjusting the height position of the eye box EB according to the height position of the viewer's eyes (viewpoint A), the optical member 131 that projects light onto the projection target 2 is not rotated, for example, by an actuator, but is instead adjusted by changing the reflection position of the light on the optical member 131. Note that the height direction is the Y direction in the figure (the direction along the perpendicular to the road surface 41, and the direction away from the road surface 41 is the positive direction). Note that the X direction is the left-right direction of the vehicle 1, and the Z direction is the front-rear direction (or forward direction) of the vehicle 1.

近年のHUD装置は、例えば車両の前方のかなり広い範囲にわたって虚像を表示することを前提として開発される傾向があり、この場合、必然的に装置が大型化する。当然、光学部材131も大型化する。この光学部材131をアクチュエータ等を用いて回転等させるとその誤差によって、かえってアイボックスEBの高さ位置の制御の精度が低下することがあり、これを防止するために、光線が光学部材(曲面ミラー、具体的には例えば凹面鏡)131の反射面で反射する位置を変更することで対応することとしたものである。 Recently, HUD devices have tended to be developed on the premise that virtual images will be displayed over a fairly wide area in front of the vehicle, for example, which inevitably results in larger devices. Naturally, the optical member 131 also becomes larger. If this optical member 131 is rotated using an actuator or the like, the resulting error may actually reduce the accuracy of control of the height position of the eye box EB. To prevent this, the position at which the light rays are reflected by the reflective surface of the optical member (curved mirror, specifically, for example, a concave mirror) 131 is changed.

このような大型の光学部材131では、その反射面を自由曲面として最適設計すること等によって、できるかぎり虚像の歪みが顕在化しないようにするが、しかし、例えばアイボックスEBの周辺に視認者の視点Aが位置する場合等には、どうしても歪みが顕在化してしまう場合もある。 In such a large optical element 131, the reflective surface is optimally designed as a free-form surface to prevent distortion of the virtual image as much as possible. However, there are cases where distortion inevitably becomes apparent, for example, when the viewer's viewpoint A is located near the eye box EB.

よって、このようなときに、上記のワーピングパラメータの更新に伴うパラメータ値の変化を緩やかにして違和感を低減し、また、視点移動方向に対して、細かい視点位置検出を実施してパラメータ値を徐々に変化させながら、最終的に所定時間後(過渡期間経過後)の視域中心のパラメータに行き着く(到達する)ように、パラメータの変化を制御(調整)することが有効となる。言い換えれば、上記の制御を有効に活用して虚像Vの視認性を向上させることができる。 In such a case, it is effective to control (adjust) the parameter change so that the change in parameter value accompanying the update of the warping parameters described above is made gradual to reduce the sense of discomfort, and the parameter value is gradually changed by performing fine viewpoint position detection in the viewpoint movement direction, ultimately arriving at (reaching) the parameter at the center of the viewing zone after a predetermined time (after the transition period has elapsed). In other words, the visibility of the virtual image V can be improved by effectively utilizing the above control.

以上説明したように、本発明によれば、視認者の視点位置に応じてワーピングパラメータを更新する視点位置追従ワーピング制御を実施するときに、ワーピングパラメータの更新に伴って画像の見た目が不連続に変化して視認者に違和感を生じさせることを効果的に抑制することができる。 As described above, according to the present invention, when implementing viewpoint-position tracking warping control that updates warping parameters in accordance with the viewpoint position of the viewer, it is possible to effectively prevent discontinuous changes in the appearance of the image that accompany the updating of the warping parameters, causing discomfort to the viewer.

本発明は、左右の各眼に同じ画像の表示光を入射させる単眼式、左右の各眼に、視差をもつ画像を入射させる視差式のいずれのHUD装置においても使用可能である。 The present invention can be used with both monocular HUD devices, in which display light for the same image is incident on each of the left and right eyes, and parallax HUD devices, in which images with parallax are incident on each of the left and right eyes.

本明細書において、車両という用語は、広義に、乗り物としても解釈し得るものである。また、ナビゲーションに関する用語(例えば標識等)についても、例えば、車両の運行に役立つ広義のナビゲーション情報という観点等も考慮し、広義に解釈するものとする。また、HUD装置には、シミュレータ(例えば、航空機のシミュレータ、ゲーム装置としてのシミュレータ等)として使用されるものも含まれるものとする。 In this specification, the term "vehicle" can be broadly interpreted as a vehicle. Navigation terms (such as signs) are also broadly interpreted, taking into account the perspective of navigation information in the broad sense that is useful for driving a vehicle. HUD devices are also intended to include those used as simulators (such as aircraft simulators, simulators as game devices, etc.).

本発明は、上述の例示的な実施形態に限定されず、また、当業者は、上述の例示的な実施形態を特許請求の範囲に含まれる範囲まで、容易に変更することができるであろう。 The present invention is not limited to the exemplary embodiments described above, and a person skilled in the art could easily modify the exemplary embodiments described above to the extent that they fall within the scope of the claims.

1・・・車両(自車両)、2・・・被投影部材(反射透光部材、ウインドシールド等)、4・・・投影領域、7・・・ステアリングホイール、100・・・HUD装置、110・・・視点検出カメラ、112・・・光源、114・・・投光部、101・・・表示部、102・・・表示面(画像表示面)、118・・・投射光学系、120・・・視点位置検出部(視点位置判定部)、122・・・視点座標検出部、124・・・アイボックス内の視域検出部、130・・・操作部、131・・・曲面ミラー(凹面鏡等)、133・・・反射鏡(反射ミラー、補正鏡等を含む)、140・・・車両ECU、150・・・バス、151・・・光源部、116・・・表示部(スクリーン等)、117・・・表示面(画像表示面)、160・・・表示制御部、170・・・I/Oインタフェース、180・・・表示制御部(表示制御装置:1又は複数のプロセッサを含む)、182・・・視点位置情報設定部、183・・・経過時間管理部、184・・・ワーピングパラメータ変化制御部、185・・・タイマ、192・・・画像生成部、194・・・ワーピング処理部、210・・・ROM、212・・・画像変換テーブル、220・・・VRAM、222・・・画像(原画像)データ、224・・・ワーピング処理後の画像データ、230・・・画像出力部、EB・・・アイボックス、Z(Z1~Z9等)・・・アイボックスの視域(分割領域)、WP・・・ワーピングパラメータ、PS・・・虚像表示面、V・・・虚像。 1: vehicle (own vehicle), 2: projection target member (reflective translucent member, windshield, etc.), 4: projection area, 7: steering wheel, 100: HUD device, 110: viewpoint detection camera, 112: light source, 114: light projection unit, 101: display unit, 102: display surface (image display surface), 118: projection optical system, 120: viewpoint position detection unit (viewpoint position determination unit), 122: viewpoint coordinate detection unit, 124: visual zone detection unit in eye box, 130: operation unit, 131: curved mirror (concave mirror, etc.), 133: reflector (including reflector, correction mirror, etc.), 140: vehicle ECU, 150: bus, 151: light source unit, 116: display unit (screen, etc.), 117: display surface (image image display surface), 160: display control unit, 170: I/O interface, 180: display control unit (display control device: includes one or more processors), 182: viewpoint position information setting unit, 183: elapsed time management unit, 184: warping parameter change control unit, 185: timer, 192: image generation unit, 194: warping processing unit, 210: ROM, 212: image conversion table, 220: VRAM, 222: image (original image) data, 224: image data after warping processing, 230: image output unit, EB: eyebox, Z (Z1 to Z9, etc.)...visible range (divided area) of eyebox, WP: warping parameter, PS: virtual image display surface, V: virtual image.

Claims (14)

車両に搭載され、画像を被投影部材に投影することで、視認者に前記画像の虚像を視認させるヘッドアップディスプレイ(HUD)装置であって、
前記画像を生成する画像生成部と、
前記画像を表示する表示部と、
前記画像の表示光を反射して、前記被投影部材に投影する光学部材を含む光学系と、
アイボックスにおける視認者の視点位置に応じてパラメータ値を更新し、そのパラメータ値を用いて前記表示部に表示する画像を、前記画像の虚像の歪み特性とは逆の特性をもつように予め歪ませる視点位置追従ワーピング制御を実施する制御部と、
を有し、
アイボックスの内部を複数に分割したときの各分割領域を視域とし、前記視域を単位として前記視認者の視点の位置が検出される場合に、
前記制御部は、
視点の移動に伴い前記パラメータ値の更新が必要となると、所定時間の過渡期間の計測を開始すると共に、前記視認者の視点の位置が検出される前記視域に対応した第1のワーピングパラメータを設定して、前記パラメータ値が、前記第1のワーピングパラメータの値になるように変化させ、
前記過渡期間内では、視点の移動に関わらず前記第1のワーピングパラメータを維持する、又は、視点移動に対応して新たな第2のワーピングパラメータを設定し、前記パラメータ値が、前記第2のワーピングパラメータの値になるように変化させる、
という制御を含む第1変化処理を実行し、
前記過渡期間の経過後に、視点移動に伴う前記パラメータ値の更新が必要となると、前記過渡期間の経過後における視域に対応した第3のワーピングパラメータを設定し、前記パラメータ値が、前記第3のワーピングパラメータの値になるように変化させる、又は時間に対して線形に、又は非線形に、徐々に変化させる、
という制御を含む第2変化処理を実行し、
前記第1変化処理における、前記パラメータ値の時間に対する第1の変化率を、前記第2変化処理における、前記パラメータ値の時間に対する第2の変化率よりも小さく設定する、
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
A head-up display (HUD) device that is mounted on a vehicle and projects an image onto a projection member, thereby allowing a viewer to view a virtual image of the image,
an image generating unit that generates the image;
A display unit for displaying the image;
an optical system including an optical member that reflects display light of the image and projects the image onto the projection target;
a control unit that performs a viewpoint-position tracking warping control in which a parameter value is updated according to a viewpoint position of a viewer in an eyebox, and an image to be displayed on the display unit is distorted in advance using the parameter value so that the image has a distortion characteristic opposite to a distortion characteristic of a virtual image of the image;
having
When the inside of the eyebox is divided into a plurality of divided regions, each divided region is a viewing zone, and the position of the viewer's gaze point is detected in units of the viewing zone,
The control unit is
When it becomes necessary to update the parameter value due to the movement of the viewpoint, a measurement of a transition period of a predetermined time is started , and a first warping parameter corresponding to the viewing zone in which the position of the viewer's viewpoint is detected is set, and the parameter value is changed to the value of the first warping parameter;
During the transition period, the first warping parameter is maintained regardless of a movement of a viewpoint, or a new second warping parameter is set in response to the movement of a viewpoint , and the parameter value is changed to a value of the second warping parameter.
A first change process including the control
When it becomes necessary to update the parameter value accompanying the movement of the viewpoint after the transition period has elapsed, a third warping parameter corresponding to the viewing zone after the transition period has elapsed is set, and the parameter value is changed to become the value of the third warping parameter, or is changed gradually linearly or nonlinearly with respect to time.
A second change process including the control is executed ,
a first rate of change of the parameter value with respect to time in the first change process is set to be smaller than a second rate of change of the parameter value with respect to time in the second change process;
A head-up display device.
前記制御部は、
前記過渡期間において、前記第1変化処理を実行中に視点の移動があり、その視点の移動に伴い、前記パラメータ値を、新たな視域に対応する前記第2のワーピングパラメータの値へ変化させるに際し、
前記第1変化処理における前記パラメータ値の時間に対する前記第1の変化率よりも大きな変化率となるように、第3変化処理を実行する、
ことを特徴とする、請求項1に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
The control unit is
During the transition period, when a viewpoint moves while the first change process is being executed, and the parameter value is changed to the value of the second warping parameter corresponding to a new viewing zone in response to the viewpoint movement,
executing a third change process so that the rate of change of the parameter value with respect to time in the first change process is greater than the first rate of change of the parameter value with respect to time in the first change process;
The head-up display device according to claim 1 .
前記制御部は、
前記第3変化処理が実行されたときは、
前記過渡期間経過後における前記第2変化処理に代えて、前記パラメータ値の変化率が前記第3変化処理における変化率よりも大きい第4変化処理を実行する、
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 control unit is
When the third change process is executed,
executing a fourth change process in place of the second change process after the transition period has elapsed, the fourth change process being such that a rate of change of the parameter value is greater than the rate of change in the third change process;
The head-up display device according to claim 2 .
前記制御部は、
前記過渡期間内において前記第1変化処理を実行中に、不規則な視点移動、又は視点位置検出の精度の低下、あるいは視点位置の一時的喪失が検出されたときは、前記第1変化処理を停止し、停止した時点での前記パラメータ値を維持する、
ことを特徴とする、請求項1乃至の何れか1項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
The control unit is
when irregular movement of the viewpoint, a decrease in accuracy of detecting the viewpoint position, or a temporary loss of the viewpoint position is detected during execution of the first change process within the transition period, the first change process is stopped, and the parameter value at the time of stopping is maintained.
The head-up display device according to any one of claims 1 to 3 .
前記ヘッドアップディスプレイ装置は、
前記視認者の前記視点の高さ位置に応じてアイボックスの位置を調整するに際し、前記光学部材を動かさず、前記画像の表示光の、前記光学部材における反射位置を変更する、
ことを特徴とする請求項1乃至の何れか1項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
The head-up display device includes:
When adjusting the position of an eye box in accordance with the height position of the viewpoint of the viewer, the optical member is not moved, and a reflection position of the display light of the image on the optical member is changed.
5. The head-up display device according to claim 1, wherein the head-up display device is a head-up display.
前記ヘッドアップディスプレイ装置は、
前記表示部の画像表示面に対応する仮想的な虚像表示面が、前記車両の前方の、路面に重畳するように配置される、
又は、
前記虚像表示面の前記車両に近い側の端部である近端部と前記路面との距離が小さく、前記車両から遠い側の端部である遠端部と前記路面との距離が大きくなるように、前記路面に対して斜めに傾いて配置される、
ことを特徴とする請求項1乃至の何れか1項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
The head-up display device includes:
A virtual image display surface corresponding to the image display surface of the display unit is disposed so as to be superimposed on a road surface in front of the vehicle.
Or,
the virtual image display surface is disposed at an oblique angle with respect to the road surface such that a distance between a near end portion, which is an end portion close to the vehicle, and the road surface is small, and a distance between a far end portion, which is an end portion farther from the vehicle, and the road surface is large.
6. The head-up display device according to claim 1,
画像を表示する表示部と、
前記画像の表示光を反射して、被投影部材に投影する光学部材を含む光学系と、を含み、前記画像を前記被投影部材に投影することで、視認者に前記画像の虚像を視認させるヘッドアップディスプレイ(HUD)装置を制御する表示制御装置であって、
アイボックスにおける視認者の視点位置に応じてパラメータ値を更新し、そのパラメータ値を用いて前記表示部に表示する画像を、前記画像の虚像の歪み特性とは逆の特性をもつように予め歪ませる視点位置追従ワーピング制御を実施する1つ又は複数のプロセッサ、を有し、
アイボックスの内部を複数に分割したときの各分割領域を視域とし、前記視域を単位として前記視認者の視点の位置が検出される場合に、
前記プロセッサは、
視点の移動に伴い前記パラメータ値の更新が必要となると、所定時間の過渡期間の計測を開始すると共に、前記視認者の視点の位置が検出される前記視域に対応した第1のワーピングパラメータを設定して、前記パラメータ値が、前記第1のワーピングパラメータの値になるように変化させ、
前記過渡期間内では、視点の移動に関わらず前記第1のワーピングパラメータを維持する、又は、視点移動に対応して新な第2のワーピングパラメータを設定し、前記パラメータ値が、前記第2のワーピングパラメータの値になるように変化させる、
という制御を含む第1変化処理を実行し、
前記過渡期間の経過後に、視点移動に伴う前記パラメータ値の更新が必要となると、前記過渡期間の経過後における視域に対応した第3のワーピングパラメータを設定し、前記パラメータ値が、前記第3のワーピングパラメータの値になるように変化させる、又は時間に対して線形に、又は非線形に、徐々に変化させる、
という制御を含む第2変化処理を実行
前記第1変化処理における、パラメータ値の時間に対する第1の変化率を、前記第2変化処理における、パラメータ値の時間に対する第2の変化率よりも小さく設定する、
ことを特徴とする表示制御装置。
A display unit for displaying an image;
an optical system including an optical member that reflects display light of the image and projects the image onto a projection target; and a display control device that controls a head-up display (HUD) device that allows a viewer to view a virtual image of the image by projecting the image onto the projection target,
one or more processors that perform a viewpoint-tracking warping control that updates parameter values according to a viewpoint position of a viewer in an eyebox and uses the parameter values to pre-distort an image to be displayed on the display unit so that the image has a distortion characteristic opposite to a distortion characteristic of a virtual image of the image;
When the inside of the eyebox is divided into a plurality of divided regions, each divided region is a viewing zone, and the position of the viewer's gaze point is detected in units of the viewing zone,
The processor,
When it becomes necessary to update the parameter value due to the movement of the viewpoint, a measurement of a transition period of a predetermined time is started , and a first warping parameter corresponding to the viewing zone in which the position of the viewer's viewpoint is detected is set, and the parameter value is changed to the value of the first warping parameter;
During the transition period, the first warping parameter is maintained regardless of a movement of a viewpoint, or a new second warping parameter is set in response to the movement of a viewpoint , and the parameter value is changed to become the value of the second warping parameter.
A first change process including the control
When it becomes necessary to update the parameter value accompanying the movement of the viewpoint after the transition period has elapsed, a third warping parameter corresponding to the viewing zone after the transition period has elapsed is set, and the parameter value is changed to become the value of the third warping parameter, or is changed gradually linearly or nonlinearly with respect to time.
A second change process including the control is executed ,
a first rate of change of the parameter value with respect to time in the first change process is set to be smaller than a second rate of change of the parameter value with respect to time in the second change process;
A display control device comprising:
前記プロセッサは、
前記過渡期間において、前記第1変化処理を実行中に視点の移動があり、その視点の移動に伴い、前記パラメータ値を、新たな視域に対応する前記第2のワーピングパラメータの値へ変化させるに際し、
前記第1変化処理における前記パラメータ値の時間に対する前記第1の変化率よりも大きな変化率となるように、第3変化処理を実行する、
ことを特徴とする、請求項に記載の表示制御装置。
The processor,
During the transition period, when a viewpoint moves while the first change process is being executed, and the parameter value is changed to the value of the second warping parameter corresponding to a new viewing zone in response to the viewpoint movement,
executing a third change process so that the rate of change of the parameter value with respect to time in the first change process is greater than the first rate of change of the parameter value with respect to time in the first change process;
8. The display control device according to claim 7 .
前記プロセッサは、
前記第3変化処理が実行されたときは、
前記過渡期間経過後における前記第2変化処理に代えて、前記パラメータ値の変化率が前記第3変化処理における変化率よりも大きい第4変化処理を実行する、
ことを特徴とする、請求項に記載の表示制御装置。
The processor,
When the third change process is executed,
executing a fourth change process in place of the second change process after the transition period has elapsed, the fourth change process being such that a rate of change of the parameter value is greater than the rate of change in the third change process;
9. The display control device according to claim 8 .
前記プロセッサは、
前記過渡期間内において前記第1変化処理を実行中に、不規則な視点移動、又は視点位置検出の精度の低下、あるいは視点位置の一時的喪失が検出されたときは、前記第1変化処理を停止し、停止した時点での前記パラメータ値を維持する、
ことを特徴とする、請求項乃至の何れか1項に記載の表示制御装置。
The processor,
when irregular movement of the viewpoint, a decrease in accuracy of detecting the viewpoint position, or a temporary loss of the viewpoint position is detected during execution of the first change process within the transition period, the first change process is stopped, and the parameter value at the time of stopping is maintained.
10. The display control device according to claim 7 , wherein the display control device is a display control device.
画像を表示する表示部と、前記画像の表示光を反射して、被投影部材に投影する光学部材を含む光学系と、を含み、前記画像を前記被投影部材に投影することで、視認者に前記画像の虚像を視認させるヘッドアップディスプレイ(HUD)装置を制御する方法であって、
アイボックスにおける視認者の視点位置に応じてパラメータ値を更新することと、
そのパラメータ値を用いて前記表示部に表示する画像を、前記画像の虚像の歪み特性とは逆の特性をもつように予め歪ませる視点位置追従ワーピング制御を実施することと、
アイボックスの内部を複数に分割したときの各分割領域を視域とし、前記視域を単位として前記視認者の視点の位置が検出される場合に、
視点の移動に伴い前記パラメータ値の更新が必要となると、所定時間の過渡期間の計測を開始すると共に、前記視認者の視点の位置が検出される前記視域に対応した第1のワーピングパラメータを設定して、前記パラメータ値が、前記第1のワーピングパラメータの値になるように変化させ、
前記過渡期間内では、視点の移動に関わらず前記第1のワーピングパラメータを維持する、又は、視点移動に対応して新な第2のワーピングパラメータを設定し、前記パラメータ値が、前記第2のワーピングパラメータの値になるように変化させる、
という制御を含む第1変化処理を実行することと、
前記過渡期間の経過後に、視点移動に伴う前記パラメータ値の更新が必要となると、前記過渡期間の経過後における視域に対応した第3のワーピングパラメータを設定し、前記パラメータ値の値が、前記第3のワーピングパラメータの値になるように変化させる、又は時間に対して線形に、又は非線形に、徐々に変化させる、
という制御を含む第2変化処理を実行することと、
前記第1変化処理における、パラメータ値の時間に対する第1の変化率を、前記第2変化処理における、パラメータ値の時間に対する第2の変化率よりも小さく設定することと、
を含む、ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置の制御方法。
A method for controlling a head-up display (HUD) device that includes a display unit that displays an image, and an optical system that includes an optical member that reflects display light of the image and projects it onto a projection target, and that allows a viewer to view a virtual image of the image by projecting the image onto the projection target, comprising:
updating the parameter values according to the viewer's viewpoint position in the eyebox;
performing a viewpoint position tracking warping control in which the image to be displayed on the display unit is distorted in advance using the parameter values so that the image has a distortion characteristic opposite to that of a virtual image of the image;
When the inside of the eyebox is divided into a plurality of divided regions, each divided region is a viewing zone, and the position of the viewer's gaze point is detected in units of the viewing zone,
When it becomes necessary to update the parameter value due to the movement of the viewpoint, a measurement of a transition period of a predetermined time is started , and a first warping parameter corresponding to the viewing zone in which the position of the viewer's viewpoint is detected is set, and the parameter value is changed so as to become the value of the first warping parameter;
During the transition period, the first warping parameter is maintained regardless of a movement of a viewpoint, or a new second warping parameter is set in response to the movement of a viewpoint , and the parameter value is changed to a value of the second warping parameter.
Executing a first change process including the control of
When it becomes necessary to update the parameter value accompanying the movement of the viewpoint after the transition period has elapsed, a third warping parameter corresponding to the viewing zone after the transition period has elapsed is set, and the parameter value is changed so as to become the value of the third warping parameter, or is changed gradually linearly or nonlinearly with respect to time.
Executing a second change process including the control of
setting a first rate of change of the parameter value with respect to time in the first change process to be smaller than a second rate of change of the parameter value with respect to time in the second change process;
A method for controlling a head-up display device, comprising:
前記過渡期間において、前記第1変化処理を実行中に視点の移動があり、その視点の移動に伴い、前記パラメータ値を、新たな視域に対応する前記第2のワーピングパラメータの値へ変化させるに際し、
前記第1変化処理における前記パラメータ値の時間に対する前記第1の変化率よりも大きな変化率となるように、第3変化処理を実行することをさらに含む、
ことを特徴とする、請求項11に記載の表示制御装置。
During the transition period, when a viewpoint moves while the first change process is being executed, and the parameter value is changed to the value of the second warping parameter corresponding to a new viewing zone in response to the viewpoint movement,
and executing a third change process so that the rate of change of the parameter value with respect to time is greater than the first rate of change of the parameter value with respect to time in the first change process.
The display control device according to claim 11 .
前記第3変化処理が実行されたときは、
前記過渡期間経過後における前記第2変化処理に代えて、前記パラメータ値の変化率が前記第3変化処理における変化率よりも大きい第4変化処理を実行することをさらに含む、
ことを特徴とする、請求項12に記載の表示制御装置。
When the third change process is executed,
and executing a fourth change process in place of the second change process after the transition period has elapsed, the fourth change process having a rate of change of the parameter value greater than the rate of change in the third change process.
The display control device according to claim 12 .
前記過渡期間内において前記第1変化処理を実行中に、不規則な視点移動、又は視点位置検出の精度の低下、あるいは視点位置の一時的喪失が検出されたときは、前記第1変化処理を停止し、停止した時点での前記パラメータ値を維持することをさらに含む、
ことを特徴とする、請求項11乃至13の何れか1項に記載のヘッドアップディスプレイ装置の制御方法。
and when irregular viewpoint movement, a decrease in accuracy of viewpoint position detection, or a temporary loss of viewpoint position is detected during execution of the first change process within the transition period, the method further includes stopping the first change process and maintaining the parameter value at the time of stopping the first change process.
The method for controlling a head-up display device according to any one of claims 11 to 13 .
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