JPWO2020090187A1

JPWO2020090187A1 - Virtual image display device and head-up display device

Info

Publication number: JPWO2020090187A1
Application number: JP2020554774A
Authority: JP
Inventors: 一能野口; シュレーダーハイコ
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2018-10-29
Filing date: 2019-08-15
Publication date: 2021-09-30
Also published as: WO2020090187A1

Abstract

【課題】アイボックスの高さ方向の位置を調整する際に虚像距離の変化を防止または抑制できる虚像表示装置、およびヘッドアップディスプレイ装置を提供する。【解決手段】虚像表示装置は、表示素子２１と、虚像投影光学系２２と、ミラー回転機構２５と、を有する。虚像投影光学系２２は、表示素子２１の表示面２１ａに形成された像を反射するミラー２２１を備え、表示面２１ａに形成された像ｉ１を変換し、虚像ｉ２を形成する。ミラー回転機構２５は、ミラー２２１を回転させる。ミラー回転機構２５は、ミラー２２１の中心よりも低い位置を回転中心としてミラー２２１を回転させることで、アイボックスの高さ方向の位置を調整する。【選択図】図３PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a virtual image display device and a head-up display device capable of preventing or suppressing a change in a virtual image distance when adjusting a position of an eye box in a height direction. A virtual image display device includes a display element 21, a virtual image projection optical system 22, and a mirror rotation mechanism 25. The virtual image projection optical system 22 includes a mirror 221 that reflects an image formed on the display surface 21a of the display element 21, and converts the image i1 formed on the display surface 21a to form a virtual image i2. The mirror rotation mechanism 25 rotates the mirror 221. The mirror rotation mechanism 25 adjusts the position of the eye box in the height direction by rotating the mirror 221 with a position lower than the center of the mirror 221 as the rotation center. [Selection diagram] Fig. 3

Description

本発明は、虚像表示装置、およびヘッドアップディスプレイ装置に関する。 The present invention relates to a virtual image display device and a head-up display device.

従来のヘッドアップディスプレイ（以下、単に「ＨＵＤ」ともいう）は、虚像を運転者からある一定の距離だけ離れた位置に生成するのが一般的であり、ＨＵＤによる表示内容は、車速、カーナビゲーション情報等に限られていた。そもそもＨＵＤを車両に搭載する目的は、運転者の視線移動を最小限に抑えることで、より安全な運転を支援するものである。安全運転支援という意味においては、車速等の表示内容だけではなく、例えば前方の車、歩行者、障害物等をカメラやセンサーで検知し、ＨＵＤを通じて運転者に事前に危険を察知させて事故を未然に防ぐようなシステムの方がより好ましい。こういったシステムを実現するには、例えば車、人、障害物等の危険を察知させる対象となるシースルー像に対して虚像としての危険信号を重畳させて表示させることが考えられる。 Conventional head-up displays (hereinafter, also simply referred to as "HUD") generally generate a virtual image at a position separated from the driver by a certain distance, and the display contents by the HUD are vehicle speed and car navigation. It was limited to information. In the first place, the purpose of mounting the HUD on a vehicle is to support safer driving by minimizing the movement of the driver's line of sight. In terms of safe driving support, not only the displayed contents such as vehicle speed, but also, for example, vehicles in front, pedestrians, obstacles, etc. are detected by cameras and sensors, and the driver is made to detect danger in advance through the HUD to prevent an accident. A system that prevents it is more preferable. In order to realize such a system, for example, it is conceivable to superimpose a danger signal as a virtual image on a see-through image that is a target for detecting danger of a car, a person, an obstacle, or the like.

このような虚像を表示させる際に、危険を察知させる対象となる物（対象物）との距離は一定ではない。例えば５０ｍ先の危険に対して２ｍ先に見える虚像に危険信号を表示して重畳させると焦点位置の違いが生じるため、人間の目には、違和感が生じるという課題がある。このような課題を解決する手法としては、実物に対して虚像を奥行き方向も含めて重畳させることが考えられる。虚像に奥行きを持たせる手法として各種の技術が提案されている。 When displaying such a virtual image, the distance to the object (object) for detecting danger is not constant. For example, if a danger signal is displayed and superimposed on a virtual image that can be seen 2 m ahead with respect to a danger 50 m ahead, there is a problem that the human eye feels uncomfortable because the focal position is different. As a method for solving such a problem, it is conceivable to superimpose a virtual image on the real object including the depth direction. Various techniques have been proposed as a method for giving depth to a virtual image.

また、座席に座る運転者の瞳の高さは、運転者の座高により変化するので、運転者の座高に応じてアイボックス（Ｅｙｅｂｏｘ）の高さ方向の位置を調整する必要がある。これに関連して、ＨＵＤ光学系のミラーを回転することにより、アイボックスの高さ方向の位置を調整する技術が知られている（例えば、下記特許文献１）。 Further, since the height of the pupil of the driver sitting on the seat changes depending on the sitting height of the driver, it is necessary to adjust the position of the eyebox (Eyebox) in the height direction according to the sitting height of the driver. In connection with this, a technique for adjusting the position of the eyebox in the height direction by rotating the mirror of the HUD optical system is known (for example, Patent Document 1 below).

特開２０１７−２６６７５号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-266775

しかしながら、特許文献１の技術では、アイボックスの高さ方向位置を調整する際に虚像距離が変化するという問題がある。 However, the technique of Patent Document 1 has a problem that the virtual image distance changes when the position of the eye box in the height direction is adjusted.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、アイボックスの高さ方向の位置を調整する際に虚像距離の変化を防止または抑制できる虚像表示装置、およびヘッドアップディスプレイ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a virtual image display device and a head-up display device capable of preventing or suppressing a change in the virtual image distance when adjusting the position of the eye box in the height direction. With the goal.

本発明の上記目的は、下記の手段によって達成される。 The above object of the present invention is achieved by the following means.

（１）表示素子と、前記表示素子の表示面に形成された像を反射するミラーを備え、前記表示面に形成された像を変換し、虚像を形成する虚像投影光学系と、前記ミラーを回転させるミラー回転機構と、を有し、前記ミラー回転機構が、前記ミラーの中心よりも低い位置を回転中心として前記ミラーを回転させることで、虚像の高さ方向の位置を調整する、虚像表示装置。 (1) A display element, a mirror that reflects an image formed on the display surface of the display element, a virtual image projection optical system that converts an image formed on the display surface to form a virtual image, and the mirror. A virtual image display that includes a rotating mirror rotation mechanism, and the mirror rotation mechanism adjusts the position of the virtual image in the height direction by rotating the mirror with a position lower than the center of the mirror as the center of rotation. Device.

（２）前記回転中心は、前記ミラーの下端に配置されている、上記（１）に記載の虚像表示装置。 (2) The virtual image display device according to (1) above, wherein the center of rotation is arranged at the lower end of the mirror.

（３）前記回転中心は、前記ミラーの下端よりも低い位置に配置されている、上記（１）に記載の虚像表示装置。 (3) The virtual image display device according to (1) above, wherein the center of rotation is arranged at a position lower than the lower end of the mirror.

（４）前記虚像投影光学系は、前記ミラーからの反射光を虚像として表示するコンバイナーをさらに有し、前記ミラーは、光路に沿って前記コンバイナーの直前に配置されている、上記（１）〜（３）のいずれか１つに記載の虚像表示装置。 (4) The virtual image projection optical system further includes a combiner that displays the reflected light from the mirror as a virtual image, and the mirror is arranged in front of the combiner along the optical path. The virtual image display device according to any one of (3).

（５）上記（１）〜（４）のいずれか１つに記載の虚像表示装置を有し、
運転者の座高に応じて、前記ミラー回転機構により虚像の高さ方向の位置を調整する、ヘッドアップディスプレイ装置。(5) The virtual image display device according to any one of (1) to (4) above is provided.
A head-up display device that adjusts the position of a virtual image in the height direction by the mirror rotation mechanism according to the sitting height of the driver.

（６）さらに、運転者の座高を検出する座高検出部を有し、
前記座高検出部で検出した、前記運転者の座高に応じて、前記ミラー回転機構により虚像の高さ方向の位置を調整する、上記（５）に記載のヘッドアップディスプレイ装置。(6) Further, it has a sitting height detecting unit for detecting the sitting height of the driver.
The head-up display device according to (5) above, wherein the position of the virtual image in the height direction is adjusted by the mirror rotation mechanism according to the sitting height of the driver detected by the sitting height detecting unit.

本発明によれば、虚像投影光学系のミラーの中心よりも低い位置を回転中心としてミラーを回転することにより、アイボックスの高さ方向の位置を調整するので、運転者の座高の高さに応じてアイボックスの高さ方向の位置を調整する際に、虚像距離が変化することを防止または抑制できる。したがって、虚像を重畳して表示する対象物が遠方から近傍までの範囲に存在する場合でも、運転者の眼の位置から見える対象物と虚像とのズレが少なくなり、より安全な運転支援システムを実現することができる。 According to the present invention, the position in the height direction of the eyebox is adjusted by rotating the mirror around a position lower than the center of the mirror of the virtual image projection optical system, so that the height of the driver's sitting height can be adjusted. It is possible to prevent or suppress the change in the virtual image distance when adjusting the position of the eye box in the height direction accordingly. Therefore, even if the object to be displayed by superimposing the virtual image exists in the range from a distant place to the vicinity, the deviation between the object and the virtual image seen from the position of the driver's eyes is reduced, and a safer driving support system can be provided. It can be realized.

本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置を車両に搭載した状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which the head-up display device which concerns on this embodiment is mounted on a vehicle. ヘッドアップディスプレイ装置を搭載した車両を内側から見た模式図である。It is a schematic diagram which looked at the vehicle equipped with a head-up display device from the inside. 虚像表示装置の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the virtual image display device. ヘッドアップディスプレイ装置のハードウェア構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the hardware structure of a head-up display device. 比較例としてミラーの中心を回転中心とした場合のミラーチルトによる表示位置の変更について説明するための模式図である。As a comparative example, it is a schematic diagram for demonstrating the change of the display position by the mirror tilt when the center of a mirror is the center of rotation. ミラーの下端を回転中心とした場合のチルトについて説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the tilt when the lower end of a mirror is the center of rotation. ミラーの下端を回転中心とした場合のチルトについて説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the tilt when the lower end of a mirror is the center of rotation. ミラーの下端を回転中心とした場合のチルトによる表示位置の変更について説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the change of the display position by tilting when the lower end of a mirror is the center of rotation. ミラーをチルトする構成の一変形例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows one modification of the structure which tilts a mirror.

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。また図面においては、アイボックスの横方向をＸ方向、縦方向をＹ方向とし、ＸＹ平面に垂直な方向をＺ方向とする。また虚像表示装置を車両に搭載した状態において、車両の進行方向は、Ｚ方向に平行である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted. In addition, the dimensional ratios in the drawings are exaggerated for convenience of explanation and may differ from the actual ratios. Further, in the drawing, the horizontal direction of the eye box is the X direction, the vertical direction is the Y direction, and the direction perpendicular to the XY plane is the Z direction. Further, when the virtual image display device is mounted on the vehicle, the traveling direction of the vehicle is parallel to the Z direction.

図１、図２は、本実施形態に係る虚像表示装置２０、およびこれを含むヘッドアップディスプレイ装置１０を車両８００の車体８１１内に搭載した使用状態を説明する模式図である。ユーザー（運転者）９００は、ハンドル８１３を握りながら運転席８１６に座っている。図１、図２に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置１０の虚像表示装置２０は、後述する表示素子２１に表示されている画像情報を、表示スクリーン２２０を介してユーザー９００に向けて虚像として表示する。 1 and 2 are schematic views illustrating a usage state in which the virtual image display device 20 according to the present embodiment and the head-up display device 10 including the virtual image display device 20 are mounted in the vehicle body 811 of the vehicle 800. The user (driver) 900 is sitting in the driver's seat 816 while holding the steering wheel 813. As shown in FIGS. 1 and 2, the virtual image display device 20 of the head-up display device 10 displays the image information displayed on the display element 21 described later as a virtual image toward the user 900 via the display screen 220. do.

虚像表示装置２０の表示スクリーン２２０以外の構成は、車体８１１のダッシュボード８１４内にカーナビゲーション等のディスプレイ８１５の背後に埋め込むように設置されている。虚像表示装置２０は、運転関連情報等を含む虚像に対応する表示光Ｄ１を表示スクリーン２２０に向けて射出する。表示スクリーン２２０は、コンバイナーとも呼ばれ、半透過性を有する凹面鏡、または平面鏡である。表示スクリーン２２０は、下端の支持によってダッシュボード８１４上に立設され、虚像表示装置２０からの表示光Ｄ１を車体８１１の後方側（Ｚ方向）に向けて反射する。すなわち、図示の場合、表示スクリーン２２０は、フロントウィンドウ８１２とは別体で設置される独立型のものとなっている。表示スクリーン２２０で反射された表示光Ｄ１は、運転席８１６に座ったユーザー９００の瞳９１０、およびその周辺位置に対応するアイボックス（Ｅｙｅｂｏｘ）（図３参照）に導かれる。 The configuration other than the display screen 220 of the virtual image display device 20 is installed so as to be embedded in the dashboard 814 of the vehicle body 811 behind the display 815 of the car navigation system or the like. The virtual image display device 20 emits a display light D1 corresponding to the virtual image including driving-related information and the like toward the display screen 220. The display screen 220, also called a combiner, is a semitransparent concave mirror or a plane mirror. The display screen 220 is erected on the dashboard 814 by the support at the lower end, and reflects the display light D1 from the virtual image display device 20 toward the rear side (Z direction) of the vehicle body 811. That is, in the case of the illustration, the display screen 220 is a stand-alone type that is installed separately from the front window 812. The display light D1 reflected by the display screen 220 is guided to the pupil 910 of the user 900 sitting in the driver's seat 816 and the eyebox (Eyebox) (see FIG. 3) corresponding to the peripheral position thereof.

アイボックスは、ユーザー９００が表示素子の表示面に形成された全ての虚像を視認できる範囲であり、ヘッドアップディスプレイ装置１０が車両８００に搭載された状態で、運転席８１６に座ったユーザー９００の瞳９１０の位置（高さ）、すなわちアイポイントＥＰを含む所定の範囲に設定される。アイボックスの範囲は、ユーザー９００の座高に応じて調整される。 The eye box is a range in which the user 900 can visually recognize all virtual images formed on the display surface of the display element, and the user 900 sits in the driver's seat 816 with the head-up display device 10 mounted on the vehicle 800. The position (height) of the pupil 910, that is, a predetermined range including the eye point EP is set. The range of the eyebox is adjusted according to the sitting height of the user 900.

ユーザー９００は、表示スクリーン２２０で反射された表示光Ｄ１、つまり、あたかも車体８１１の前方にあるように、所定距離（虚像距離）離れた表示像としての虚像ｉ２を観察することができる。一方、ユーザー９００は、表示スクリーン２２０を透過した外界光、つまり前方景色、自動車等の実像を観察することができる。結果的に、ユーザー９００は、表示スクリーン２２０を透過した背後の外界像、すなわちシースルー像に重ねて、表示スクリーン２２０での表示光Ｄ１の反射によって形成される運転関連情報等を含む虚像ｉ２を観察できる。 The user 900 can observe the display light D1 reflected by the display screen 220, that is, the virtual image i2 as a display image separated by a predetermined distance (virtual image distance) as if it were in front of the vehicle body 811. On the other hand, the user 900 can observe the outside light transmitted through the display screen 220, that is, the front view, the real image of the automobile, and the like. As a result, the user 900 observes the virtual image i2 including the operation-related information formed by the reflection of the display light D1 on the display screen 220, superimposed on the external world image behind the display screen 220, that is, the see-through image. can.

図３は、虚像表示装置２０の構成を示す模式図である。図３に示すように、虚像表示装置２０は、表示素子２１、虚像投影光学系２２、ミラー移動機構２５、ハウジング２６、および表示制御部３０を備える。ハウジング２６内には、表示スクリーン２２０以外の虚像表示装置２０の各構成要素が収納される。 FIG. 3 is a schematic view showing the configuration of the virtual image display device 20. As shown in FIG. 3, the virtual image display device 20 includes a display element 21, a virtual image projection optical system 22, a mirror moving mechanism 25, a housing 26, and a display control unit 30. Each component of the virtual image display device 20 other than the display screen 220 is housed in the housing 26.

表示素子２１は、２次元的な表示面２１ａを有する。表示面２１ａに形成された像ｉ１は、虚像投影光学系２２で拡大されてアイボックスへ、虚像として変換して投影される。この際、２次元表示が可能な表示素子２１を用いることで、像ｉ１の表示内容の切り換えを比較的高速で行える。表示素子２１としては液晶等の透過型の素子を用いることが好ましい。 The display element 21 has a two-dimensional display surface 21a. The image i1 formed on the display surface 21a is magnified by the virtual image projection optical system 22 and converted into a virtual image and projected onto the eye box. At this time, by using the display element 21 capable of two-dimensional display, the display contents of the image i1 can be switched at a relatively high speed. As the display element 21, it is preferable to use a transmissive element such as a liquid crystal display.

虚像投影光学系２２は、表示スクリーン２２０、および第１、第２のミラー２２１、２２２を含む。ミラー２２１、２２２は、表面形状が球面、放物面、または自由曲面であり、光学的なパワーを持つ。ミラー２２１は、例えば凹面鏡でありうる。これらの光学素子は、光軸ＡＸ（光路）に沿って、第２のミラー２２２、第１のミラー２２１、表示スクリーン２２０の順で配置される。表示素子２１の表示面２１ａに形成された像ｉ１は、これらの光学素子に順次反射され、アイボックスに導かれる。これにより、ユーザー９００は、所定距離（虚像距離）離れた表示像としての虚像ｉ２を観察することができる。 The virtual image projection optical system 22 includes a display screen 220 and first and second mirrors 221 and 222. The mirrors 221 and 222 have a spherical surface shape, a paraboloidal surface, or a free curved surface and have optical power. The mirror 221 can be, for example, a concave mirror. These optical elements are arranged in the order of the second mirror 222, the first mirror 221 and the display screen 220 along the optical axis AX (optical path). The image i1 formed on the display surface 21a of the display element 21 is sequentially reflected by these optical elements and guided to the eye box. As a result, the user 900 can observe the virtual image i2 as a display image separated by a predetermined distance (virtual image distance).

ミラー移動機構２５は、ステッピングモーター等の駆動モーターと、アクチュエーターから構成され、複数のミラー２２１、２２２のうち、光軸ＡＸ上（光路中）において、表示素子２１から遠い方のミラー２２１を移動させる。 The mirror moving mechanism 25 is composed of a drive motor such as a stepping motor and an actuator, and moves the mirror 221 farther from the display element 21 on the optical axis AX (in the optical path) among the plurality of mirrors 221 and 222. ..

ミラー移動機構２５により、ミラー２２１を光軸ＡＸに沿って、表示素子２１から遠ざける方向にシフトさせることにより、虚像距離を遠距離にする。また、反対に近づける方向にシフトさせることにより、虚像距離を近距離にする。 The mirror moving mechanism 25 shifts the mirror 221 along the optical axis AX in a direction away from the display element 21 to make the virtual image distance a long distance. Also, by shifting in the opposite direction, the virtual image distance is shortened.

さらに、本実施形態では、ミラー移動機構２５は、ミラー回転機構として機能し、ミラー２２１をチルト（Ｘ軸方向回りの回転移動）させることもできる。回転軸はＸ軸方向回りに限らず任意の方向を選ぶことが出来る。ミラー移動機構２５によりミラー２２１がチルトされることにより、光軸ＡＸの方向が変更され、ミラー２２１からの表示光Ｄ１が表示スクリーン２２０上で反射する位置が移動する。これにより、表示スクリーン２２０で反射された表示光Ｄ１の向きが変更される。 Further, in the present embodiment, the mirror moving mechanism 25 functions as a mirror rotating mechanism, and the mirror 221 can be tilted (rotated and moved in the X-axis direction). The rotation axis is not limited to the X-axis direction, and any direction can be selected. By tilting the mirror 221 by the mirror moving mechanism 25, the direction of the optical axis AX is changed, and the position where the display light D1 from the mirror 221 is reflected on the display screen 220 moves. As a result, the direction of the display light D1 reflected by the display screen 220 is changed.

表示制御部３０は、後述する座高調整において、ミラー移動機構２５を制御し、ユーザー９００の座高に応じて、ミラー２２１をチルトすることにより、ユーザー９００が虚像ｉ２を観察できるように虚像ｉ２の高さを調整する。なお、座高調整は、ユーザー９００の指示に応じて実施するように構成されてもよいし、ユーザー９００が座席に座ったときに、ソフトウェアにより自動的に実施するように構成されてもよい。 The display control unit 30 controls the mirror moving mechanism 25 in the sitting height adjustment described later, and tilts the mirror 221 according to the sitting height of the user 900 so that the user 900 can observe the virtual image i2. Adjust the. The sitting height adjustment may be configured to be performed according to the instruction of the user 900, or may be configured to be automatically performed by software when the user 900 sits on the seat.

なお、本実施形態において、虚像表示装置２０は、２枚のミラー２２１、２２２を含む例を示したが、これに限られず、１枚のミラー２２１のみを備える構成であってもよい。 In the present embodiment, the virtual image display device 20 includes two mirrors 221 and 222, but the present invention is not limited to this, and the virtual image display device 20 may be configured to include only one mirror 221.

（ヘッドアップディスプレイ装置１０）
図４は、ヘッドアップディスプレイ装置１０のハードウェア構成を説明するブロック図である。ヘッドアップディスプレイ装置１０は、上述した虚像表示装置２０の他に、運転者検出部７１、環境監視部７２、運行速度取得部７３および主制御部６０を備える。主制御部６０は、ヘッドアップディスプレイ装置１０全体を制御することで、対向車両、通行者等のオブジェクトに対応させた虚像を適切な虚像距離で表示する。(Head-up display device 10)
FIG. 4 is a block diagram illustrating a hardware configuration of the head-up display device 10. In addition to the virtual image display device 20 described above, the head-up display device 10 includes a driver detection unit 71, an environment monitoring unit 72, an operating speed acquisition unit 73, and a main control unit 60. By controlling the entire head-up display device 10, the main control unit 60 displays a virtual image corresponding to an object such as an oncoming vehicle or a passerby at an appropriate virtual image distance.

運転者検出部７１は、車両８００内のユーザー９００の存在や視点位置を検出する部分であり、運転席８１６に向けた内部用カメラ７１ａ、運転席用画像処理部７１ｂ、および判断部７１ｃを備える。内部用カメラ７１ａは、車体８１１内のダッシュボード８１４に、運転席８１６に対向して設置されており（図２参照）、運転席８１６に座るユーザー９００の頭部、およびその周辺の画像を撮影する。画像処理部７１ｂは、内部用カメラ７１ａで撮影した画像に対して明るさ補正等の各種画像処理を行い、判断部７１ｃでの処理を容易にする。判断部７１ｃは、画像処理部７１ｂで処理した運転席画像からオブジェクトの抽出、または切り出しを行うことによって座高、すなわちユーザー９００の頭部、または眼（瞳９１０）の高さを検出する。また、運転席画像に付随する奥行情報から車体８１１内におけるユーザー９００の頭部の存否とともにユーザー９００の瞳９１０の空間的な位置、すなわちアイポイントＥＰ（結果的に視線の方向）を算出する。運転者検出部７１は、座高検出部として機能する。 The driver detection unit 71 is a part that detects the existence and viewpoint position of the user 900 in the vehicle 800, and includes an internal camera 71a directed toward the driver's seat 816, an image processing unit 71b for the driver's seat, and a determination unit 71c. .. The internal camera 71a is installed on the dashboard 814 in the vehicle body 811 facing the driver's seat 816 (see FIG. 2), and captures an image of the head of the user 900 sitting in the driver's seat 816 and its surroundings. do. The image processing unit 71b performs various image processing such as brightness correction on the image captured by the internal camera 71a, and facilitates the processing by the determination unit 71c. The determination unit 71c detects the sitting height, that is, the height of the user 900's head or eyes (pupil 910) by extracting or cutting out an object from the driver's seat image processed by the image processing unit 71b. Further, from the depth information accompanying the driver's seat image, the presence or absence of the head of the user 900 in the vehicle body 811 and the spatial position of the pupil 910 of the user 900, that is, the eye point EP (resulting in the direction of the line of sight) is calculated. The driver detection unit 71 functions as a sitting height detection unit.

環境監視部７２は、前方に近接する自動車、自転車、歩行者等のオブジェクトを識別するとともに、オブジェクトまでの距離を判定する。環境監視部７２は、外部用カメラ７２ａ、外部用画像処理部７２ｂ、および判断部７２ｃを備える。外部用カメラ７２ａは車体８１１内外の適所に設置されており、ユーザー９００または車両８００の前方、側方等の外部画像を撮影する。画像処理部７２ｂは、外部用カメラ７２ａで撮影した画像に対して明るさ補正等の各種画像処理を行い、判断部７２ｃでの処理を容易にする。判断部７２ｃは、画像処理部７２ｂで処理した外部画像からオブジェクトの抽出、または切り出しを行うことによって自動車、自転車、歩行者等のオブジェクトの存否を検出するとともに、外部画像に付随する奥行情報から車両８００前方におけるオブジェクトの空間的な位置を算出する。 The environment monitoring unit 72 identifies objects such as automobiles, bicycles, and pedestrians that are close to the front, and determines the distance to the objects. The environment monitoring unit 72 includes an external camera 72a, an external image processing unit 72b, and a determination unit 72c. The external camera 72a is installed at an appropriate position inside and outside the vehicle body 811 and captures external images such as the front and sides of the user 900 or the vehicle 800. The image processing unit 72b performs various image processing such as brightness correction on the image captured by the external camera 72a, and facilitates the processing by the determination unit 72c. The determination unit 72c detects the existence or nonexistence of objects such as automobiles, bicycles, and pedestrians by extracting or cutting out objects from the external image processed by the image processing unit 72b, and also detects the presence or absence of objects such as automobiles, bicycles, and pedestrians, and the vehicle from the depth information attached to the external image. 800 Calculate the spatial position of the object in front.

なお、内部用カメラ７１ａや外部用カメラ７２ａは、例えば複眼型の３次元カメラを含む。つまり、両カメラ７１ａ、７２ａは、結像用のレンズと、ＣＭＯＳ（ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌ−ＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、その他の撮像素子とを一組とするカメラ素子をマトリックス状に配列したものであり、撮像素子用の駆動回路をそれぞれ有する。各カメラ７１ａ、７２ａを構成する複数のカメラ素子は、例えば奥行方向の異なる位置にピントを合わせるようになっており、或いは相対的な視差を検出できるようになっており、各カメラ素子から得た画像の状態（フォーカス状態、オブジェクトの位置等）を解析することで、画像内の各領域、またはオブジェクトまでの距離を判定する。 The internal camera 71a and the external camera 72a include, for example, a compound eye type three-dimensional camera. That is, both cameras 71a and 72a are a matrix of camera elements in which a lens for imaging, CMOS (Complementary Metal-Oxide Sensor), and other image pickup elements are arranged in a matrix, and are used for the image pickup element. Each has a drive circuit of. The plurality of camera elements constituting the cameras 71a and 72a are, for example, focused on different positions in the depth direction, or can detect relative parallax, and are obtained from the respective camera elements. By analyzing the state of the image (focus state, position of the object, etc.), the distance to each area in the image or the object is determined.

さらに、複眼型の外部用カメラ７２ａに代えて、ＬＩＤＡＲ（ＬｉｇｈｔＤｅｔｅｃｔｉｏｎＡｎｄＲａｎｇｉｎｇ）技術を用いてもよい。これにより検出領域内の各部（領域、またはオブジェクト）に関して奥行方向の距離情報を得ることができる。ＬＩＤＡＲ技術により、パルス状のレーザー照射に対する散乱光を測定し、遠距離にあるオブジェクトまでの距離や拡がり計測して視野内のオブジェクトまでの距離情報やオブジェクトの拡がりに関する情報を取得できる。このＬＩＤＡＲ技術のようなレーダーセンシング技術と画像情報からオブジェクトの距離等を検出する技術とを組み合わせることによって、オブジェクトの検出精度を高めることができる。 Further, instead of the compound eye type external camera 72a, LIDAR (Light Detection And Ringing) technology may be used. As a result, distance information in the depth direction can be obtained for each part (area or object) in the detection area. With the LIDAR technology, it is possible to measure the scattered light for pulsed laser irradiation, measure the distance to an object at a long distance, and measure the spread to obtain information on the distance to the object in the field of view and information on the spread of the object. By combining a radar sensing technology such as this LIDAR technology with a technology for detecting an object's distance or the like from image information, it is possible to improve the object detection accuracy.

運行速度取得部７３は、車両本体からタイヤ回転数に応じた運行速度データを取得する。なお、運行速度取得部７３自体が、ＧＰＳセンサー、加速度センサー、ジャイロセンサー等を備え、車両の運行速度を検出するようにしてもよい。 The operation speed acquisition unit 73 acquires operation speed data according to the tire rotation speed from the vehicle body. The operating speed acquisition unit 73 itself may include a GPS sensor, an acceleration sensor, a gyro sensor, and the like to detect the operating speed of the vehicle.

表示制御部３０は、主制御部６０の制御下で虚像表示装置２０を動作させて、表示スクリーン２２０の背後に虚像距離（投影距離ともいう）を変更した虚像ｉ２を表示させる。表示制御部３０は、主制御部６０を介して環境監視部７２から受信した表示形状や表示距離（虚像距離）を含む表示情報から、虚像表示装置２０に表示させる虚像ｉ２を生成する。虚像ｉ２は、例えば表示スクリーン２２０の背後に存在する自動車、自転車、歩行者その他のオブジェクトに対してその奥行き位置方向に関して周辺に位置する矩形フレームのような標識になる。また虚像の表示形態としては、運行速度データに応じた、速度を示す数字であってもよい。 The display control unit 30 operates the virtual image display device 20 under the control of the main control unit 60 to display a virtual image i2 in which the virtual image distance (also referred to as a projection distance) is changed behind the display screen 220. The display control unit 30 generates a virtual image i2 to be displayed on the virtual image display device 20 from the display information including the display shape and the display distance (virtual image distance) received from the environment monitoring unit 72 via the main control unit 60. The virtual image i2 becomes a sign such as a rectangular frame located around the car, bicycle, pedestrian, or other object behind the display screen 220 with respect to the depth position direction thereof. Further, the display form of the virtual image may be a number indicating the speed according to the operation speed data.

表示制御部３０は、主制御部６０を介して運転者検出部７１からユーザー９００の存在や目の位置や座高に関する検出出力を受け取る。これにより、虚像表示装置２０による虚像ｉ２の投影の自動的な開始や停止が可能になる。また、ユーザー９００の視線の方向のみに虚像ｉ２の投影を行うこともできる。さらに、ユーザー９００の視線の方向の虚像ｉ２のみを明るくする、点滅する等の強調を行った投影を行うこともできる。 The display control unit 30 receives a detection output regarding the presence of the user 900, the position of the eyes, and the sitting height from the driver detection unit 71 via the main control unit 60. This makes it possible to automatically start and stop the projection of the virtual image i2 by the virtual image display device 20. It is also possible to project the virtual image i2 only in the direction of the line of sight of the user 900. Further, it is also possible to perform projection with emphasis such as brightening or blinking only the virtual image i2 in the direction of the line of sight of the user 900.

主制御部６０は、運行速度取得部７３が取得した運行速度データに応じて、表示制御部３０に表示形状、および虚像距離の設定を含む表示情報を送る。運行速度が高速、中速、低速の場合には、それぞれ虚像距離を遠距離、中距離、近距離に設定するように表示情報を送る。例えば運行速度が５０ｋｍ／ｈ以上であれば虚像距離を２４ｍに、３０ｋｍ／ｈ以下であれば虚像距離を４ｍに、その中間の速度であれば虚像距離を７ｍに設定する。 The main control unit 60 sends display information including the display shape and the setting of the virtual image distance to the display control unit 30 according to the operation speed data acquired by the operation speed acquisition unit 73. When the operating speed is high speed, medium speed, and low speed, display information is sent so as to set the virtual image distance to long distance, medium distance, and short distance, respectively. For example, if the operating speed is 50 km / h or more, the virtual image distance is set to 24 m, if it is 30 km / h or less, the virtual image distance is set to 4 m, and if the speed is in the middle, the virtual image distance is set to 7 m.

このように、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置では、虚像表示装置２０を搭載した車両の運行速度、またはオブジェクトの位置に応じて、虚像距離を変更することで、ユーザー９００の視線移動（ピント合わせ）の負担を軽減できる。 As described above, in the head-up display device according to the present embodiment, the line-of-sight movement (focus) of the user 900 is performed by changing the virtual image distance according to the operating speed of the vehicle equipped with the virtual image display device 20 or the position of the object. The burden of (combined) can be reduced.

（座高調整の原理）
図５〜図６Ｂを参照し、本実施形態の座高調整について説明する。図５は、比較例としてミラー２２１の中心を回転中心とした場合のチルトによる表示位置の変更について説明するための模式図である。また、図６Ａ、図６Ｂは、本実施形態におけるミラー２２１の下端を回転中心とした場合のチルトについて説明するための模式図である。なお、図６Ａ、図６Ｂにおいて、ミラー２２１以外の構成要素の図示を省略している。(Principle of sitting height adjustment)
The sitting height adjustment of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 5 to 6B. FIG. 5 is a schematic view for explaining a change in the display position due to tilt when the center of the mirror 221 is the center of rotation as a comparative example. 6A and 6B are schematic views for explaining the tilt when the lower end of the mirror 221 in the present embodiment is the center of rotation. Note that, in FIGS. 6A and 6B, the components other than the mirror 221 are not shown.

図５に示すように、ミラー移動機構２５がミラー２２１をチルトすると、光軸ＡＸの向きが変更される。例えば、ミラー２２１が、当初、基準位置Ｍ０に配置されており、その後、ミラー２２１の中心（重心）Ｃ０を回転中心として、回転する場合について説明する。ミラー２２１がＭ０に配置されているときの光軸をＡＸ０とし、表示スクリーン２２０で反射された光がユーザー９００の瞳９１０へ到達するときのＹ方向の中心位置（以下、「表示位置」という）をＹ０とする。 As shown in FIG. 5, when the mirror moving mechanism 25 tilts the mirror 221, the direction of the optical axis AX is changed. For example, a case where the mirror 221 is initially arranged at the reference position M0 and then rotates with the center (center of gravity) C0 of the mirror 221 as the rotation center will be described. The optical axis when the mirror 221 is arranged at M0 is AX0, and the center position in the Y direction when the light reflected by the display screen 220 reaches the pupil 910 of the user 900 (hereinafter referred to as "display position"). Let Y0.

ミラー２２１を時計回りに所定角度φ１だけチルトし、Ｍ０からＭ１に移動した場合、光軸はＡＸ１に変更され、ユーザー９００に近い側の表示スクリーン２２０上で光が反射されるため、表示位置はＹ１になる。一方、ミラー２２１を反時計回りに所定角度φ２だけチルトし、Ｍ０からＭ２に移動した場合、光軸はＡＸ２に変更され、ユーザー９００に遠い側の表示スクリーン２２０上で光が反射されるため、表示位置はＹ２になる。 When the mirror 221 is tilted clockwise by a predetermined angle φ1 and moved from M0 to M1, the optical axis is changed to AX1 and the light is reflected on the display screen 220 on the side closer to the user 900, so that the display position is changed. It becomes Y1. On the other hand, when the mirror 221 is tilted counterclockwise by a predetermined angle φ2 and moved from M0 to M2, the optical axis is changed to AX2 and the light is reflected on the display screen 220 on the side far from the user 900. The display position is Y2.

このように、ミラー２２１をチルトすることにより、ミラー２２１の回転方向および回転角度に応じて表示位置が変更される。したがって、ユーザー９００の瞳９１０の高さ、すなわちアイポイントＥＰがＹ０よりも高い場合、または低い場合は、ミラー２２１をチルトすることにより、表示位置を所望の高さに調整できる。なお、アイポイントＥＰは、ユーザー９００の座高に比例すると考えられるので、以下、本明細書では、表示位置を所望の高さに調整することを「座高調整」という。 By tilting the mirror 221 in this way, the display position is changed according to the rotation direction and rotation angle of the mirror 221. Therefore, when the height of the pupil 910 of the user 900, that is, the eye point EP is higher or lower than Y0, the display position can be adjusted to a desired height by tilting the mirror 221. Since the eye point EP is considered to be proportional to the sitting height of the user 900, in the present specification, adjusting the display position to a desired height is referred to as "sitting height adjustment".

しかし、上述のようにミラー２２１の中心Ｃ０を回転中心として、ミラー２２１をチルトすることで座高調整する場合、光軸ＡＸの光路長が変化する。より具体的には、ミラー２２１を時計回りにφ１だけチルトした場合、光軸ＡＸ１の光路長Ｌ１は、光軸ＡＸ０の光路長Ｌ０よりも長くなる。一方、ミラー２２１を反時計回りにφ２だけチルトした場合、光軸ＡＸ２の光路長Ｌ２は、光軸ＡＸ０の光路長Ｌ０よりも短くなる。光軸ＡＸの光路長Ｌは、虚像ｉ２の倍率ｍに関係し、光路長Ｌが延びると倍率ｍが大きくなる。すなわち、座高調整時に光軸ＡＸの光路長が変化するということは、座高調整時に虚像距離が変化することを意味する。したがって、座高調整では、光路長Ｌの変化を最小限に留めることが好ましい。 However, when the sitting height is adjusted by tilting the mirror 221 with the center C0 of the mirror 221 as the center of rotation as described above, the optical path length of the optical axis AX changes. More specifically, when the mirror 221 is tilted clockwise by φ1, the optical path length L1 of the optical axis AX1 becomes longer than the optical path length L0 of the optical axis AX0. On the other hand, when the mirror 221 is tilted counterclockwise by φ2, the optical path length L2 of the optical axis AX2 becomes shorter than the optical path length L0 of the optical axis AX0. The optical path length L of the optical axis AX is related to the magnification m of the virtual image i2, and the magnification m increases as the optical path length L increases. That is, the fact that the optical path length of the optical axis AX changes when the sitting height is adjusted means that the virtual image distance changes when the sitting height is adjusted. Therefore, in the sitting height adjustment, it is preferable to minimize the change in the optical path length L.

そこで、本実施形態では、ミラー移動機構２５が、ミラー２２１の中心Ｃ０よりも低い位置を回転中心としてミラー２２１をチルトすることにより、像ｉ１がユーザー９００のアイポイントＥＰに向けて表示されるように調整する。より具体的には、以下のとおりである。 Therefore, in the present embodiment, the mirror moving mechanism 25 tilts the mirror 221 with the rotation center at a position lower than the center C0 of the mirror 221 so that the image i1 is displayed toward the eye point EP of the user 900. Adjust to. More specifically, it is as follows.

例えば、図６Ａに示すように、ミラー移動機構２５は、ミラー２２１の下端Ｃ１（「●」で示す）を回転中心として、ミラー２２１をチルトする。ミラー２２１を時計回りにθ１だけチルトし、Ｍ０からＭ３に移動する。θ１がφ１に等しい場合、Ｍ３は、図５におけるＭ１と同じ向きで、Ｙ方向およびＺ方向の正の方向に、Ｍ０から距離Ｓ１だけシフトされた配置である。距離Ｓ１は、ミラー２２１のチルトによる移動のシフト成分に相当する。 For example, as shown in FIG. 6A, the mirror moving mechanism 25 tilts the mirror 221 with the lower end C1 (indicated by “●”) of the mirror 221 as the center of rotation. The mirror 221 is tilted clockwise by θ1 to move from M0 to M3. When θ1 is equal to φ1, M3 is arranged in the same direction as M1 in FIG. 5 and shifted in the positive directions in the Y and Z directions by a distance S1 from M0. The distance S1 corresponds to a shift component of movement due to the tilt of the mirror 221.

また、図６Ｂに示すように、ミラー２２１を反時計回りにθ２だけチルトし、Ｍ０からＭ４に移動する。θ２がφ２に等しい場合、Ｍ４は、図５におけるＭ２と同じ向きで、Ｙ方向およびＺ方向の負の方向に、Ｍ２から距離Ｓ２だけシフトされた配置である。距離Ｓ２は、ミラー２２１のチルトによる移動のシフト成分に相当する。 Further, as shown in FIG. 6B, the mirror 221 is tilted counterclockwise by θ2 to move from M0 to M4. When θ2 is equal to φ2, M4 is arranged in the same direction as M2 in FIG. 5 and shifted in the negative directions in the Y and Z directions by a distance S2 from M2. The distance S2 corresponds to a shift component of movement due to the tilt of the mirror 221.

図７に示すように、ミラー２２１の下端Ｃ１を回転中心としてチルトした場合、シフト成分（Ｓ１，Ｓ２）により、図５においてミラー２２１の中心Ｃ０を回転中心としてチルトした場合に比べて、光路長Ｌ０は変わらないが、光路長Ｌ１は短くなり、Ｌ２は長くなる。 As shown in FIG. 7, when the lower end C1 of the mirror 221 is tilted with the rotation center as the center of rotation, the optical path length is compared with the case where the center C0 of the mirror 221 is tilted with the center C0 of the mirror 221 as the rotation center due to the shift components (S1 and S2). L0 does not change, but the optical path length L1 becomes shorter and L2 becomes longer.

したがって、ミラー２２１の下端Ｃ１を回転中心としてチルトした場合は、ミラー２２１の中心Ｃ０を回転中心としてチルトした場合に比べて、光路長Ｌ１とＬ０との差、およびＬ２とＬ０との差が小さくなる。 Therefore, when tilting with the lower end C1 of the mirror 221 as the center of rotation, the difference between the optical path lengths L1 and L0 and the difference between L2 and L0 are smaller than when tilting with the center C0 of the mirror 221 as the center of rotation. Become.

なお、回転中心をミラー２２１の下端Ｃ１とする場合、ミラー２２１の中心Ｃ０の場合に比べて、ミラー２２１の可動範囲が広がるものの、虚像表示装置２０の体積が大幅に増加することは回避できる。また、回転中心をミラー２２１の下端Ｃ１とする場合に限定されず、ミラー２２１の中心Ｃ０と下端Ｃ１との間の位置に回転中心を設定することもできる。 When the center of rotation is the lower end C1 of the mirror 221, the movable range of the mirror 221 is wider than that of the center C0 of the mirror 221, but it is possible to avoid a significant increase in the volume of the virtual image display device 20. Further, the rotation center is not limited to the case where the lower end C1 of the mirror 221 is set, and the rotation center can be set at a position between the center C0 and the lower end C1 of the mirror 221.

（実施例）
本実施形態では、座高が標準のユーザー用の「標準」と、これよりも低い、高いユーザー用の「低」、「高」の３水準で調整できるようにしている。座高調整で「高」に設定する場合は、表示位置またはアイボックスの中心は、Ｙ方向でＨ１＝２５［ｍｍ］上がる。一方、座高調整で「低」に設定する場合は、表示位置またはアイボックスの中心は、Ｙ方向でＨ２＝２５［ｍｍ］下がる。(Example)
In the present embodiment, the sitting height can be adjusted in three levels: "standard" for a standard user, and "low" and "high" for a lower user and a higher user. When the sitting height is adjusted to "high", the display position or the center of the eyebox is raised by H1 = 25 [mm] in the Y direction. On the other hand, when the sitting height is adjusted to "low", the display position or the center of the eye box is lowered by H2 = 25 [mm] in the Y direction.

下記の表１は、回転中心位置をミラー２２１の上端、中心、および下端とした場合における遠側の虚像距離をシミュレーションによって計算した結果の一例である。上述のように、運行速度に応じて設定された遠側の虚像距離は、２４［ｍ］である（以下、「設定値」という）。 Table 1 below is an example of the result of calculating the virtual image distance on the far side when the rotation center position is the upper end, the center, and the lower end of the mirror 221 by simulation. As described above, the virtual image distance on the far side set according to the operating speed is 24 [m] (hereinafter, referred to as “set value”).

表１に示すように、座高が標準＋２５［ｍｍ］の場合において、ミラー２２１の下端を回転中心とした場合は、ミラー２２１の上端または中心を回転中心とした場合に比べて、虚像距離が設定値に近い値となった。 As shown in Table 1, when the sitting height is standard +25 [mm], when the lower end of the mirror 221 is the center of rotation, the virtual image distance is set as compared with the case where the upper end or the center of the mirror 221 is the center of rotation. The value was close to the value.

また、座高が標準−２５［ｍｍ］の場合においても、ミラー２２１の下端を回転中心とした場合は、ミラー２２１の上端または中心を回転中心とした場合に比べて、虚像距離が設定値に近い値となった。 Even when the sitting height is standard -25 [mm], when the lower end of the mirror 221 is the center of rotation, the virtual image distance is closer to the set value than when the upper end or the center of the mirror 221 is the center of rotation. It became a value.

なお、表１には、括弧内に、設定値と計算値のディオプター（ＤＰＴ）の差ΔＤＰＴも併せて記載されている。例えば、座高が標準＋２５［ｍｍ］の場合において、ミラー２２１の上端を回転中心とした場合は、ΔＤＰＴ＝ＡＢＳ（１／２４−１／１３５．０）≒０．０３４となる。ここで、ＡＢＳ（…）は、（…）の絶対値を表す。 In Table 1, the difference ΔDPT between the set value and the calculated diopter (DPT) is also shown in parentheses. For example, when the sitting height is standard +25 [mm] and the upper end of the mirror 221 is the center of rotation, ΔDPT = ABS (1 / 24-1 / 135.0) ≈0.034. Here, ABS (...) represents the absolute value of (...).

また、表１には計算結果は記載されていないが、見下ろし角は、座高が標準＋２５［ｍｍ］、標準−２５［ｍｍ］のいずれの場合についても、ミラー２２１の回転中心の位置にかかわらず、それぞれ概ね一定の値となった。見下ろし角は、ユーザー９００の瞳９１０の中心と、虚像ｉ２の中心とを結ぶ線の水平線に対する角度である。 Although the calculation results are not shown in Table 1, the top-down angle is regardless of the position of the center of rotation of the mirror 221 regardless of whether the sitting height is standard +25 [mm] or standard-25 [mm]. , Each became a substantially constant value. The viewing angle is an angle with respect to the horizontal line of the line connecting the center of the pupil 910 of the user 900 and the center of the virtual image i2.

（変形例）
図８は、ミラー２２１をチルトする構成の一変形例を示す模式図である。本変形例では、ミラー２２１の下端Ｃ１よりも低い位置にミラー２２１の回転中心が設定される。(Modification example)
FIG. 8 is a schematic view showing a modified example of the configuration in which the mirror 221 is tilted. In this modification, the center of rotation of the mirror 221 is set at a position lower than the lower end C1 of the mirror 221.

虚像表示装置２０は、例えばミラー２２１の下端Ｃ１を支持する支持部材２２３を有する。支持部材２２３は、棒状の部材であり、一端部がミラー２２１の下端Ｃ１に連結され、他端部Ｃ２がミラー２２１の回転中心まで延伸されている。なお、支持部材２２３がミラー２２１の下端Ｃ１以外の他の部分を支持するように構成することもできる。 The virtual image display device 20 has, for example, a support member 223 that supports the lower end C1 of the mirror 221. The support member 223 is a rod-shaped member, one end of which is connected to the lower end C1 of the mirror 221 and the other end C2 of which is extended to the rotation center of the mirror 221. The support member 223 may be configured to support a portion other than the lower end C1 of the mirror 221.

回転中心がミラー２２１の下端Ｃ１よりも低い位置に設定されることにより、ミラー２２１のチルトによる移動のシフト成分が増加する。したがって、座高調整時の虚像距離の変化をさらに小さくできる。たとえば、回転中心は、ミラー２２１の形状に沿って下端Ｃ１から下方へ向けて延長した延長線上の位置でありうる。あるいは、回転中心は、ミラー２２１の中心Ｃ０と下端Ｃ１とを結ぶ直線に沿って下端Ｃ１から下方へ向けて延長した延長線上の位置であってもよい。 By setting the center of rotation at a position lower than the lower end C1 of the mirror 221, the shift component of the movement due to the tilt of the mirror 221 increases. Therefore, the change in the virtual image distance at the time of adjusting the sitting height can be further reduced. For example, the center of rotation may be a position on an extension line extending downward from the lower end C1 along the shape of the mirror 221. Alternatively, the center of rotation may be a position on an extension line extending downward from the lower end C1 along a straight line connecting the center C0 of the mirror 221 and the lower end C1.

なお、ミラー２２１の回転中心がミラー２２１の下端Ｃ１よりも低い位置に設定されることにより、ミラー２２１の可動範囲が広がるため、虚像表示装置２０の体積が増加しうる。虚像表示装置２０の体積の増加が許容できる範囲である場合、理論的には、座高調整時の虚像距離の変化をゼロ、すなわち虚像距離を設定値に限りなく近づけられる。 By setting the center of rotation of the mirror 221 to a position lower than the lower end C1 of the mirror 221, the movable range of the mirror 221 is widened, so that the volume of the virtual image display device 20 can be increased. When the increase in the volume of the virtual image display device 20 is within an acceptable range, theoretically, the change in the virtual image distance at the time of adjusting the sitting height is zero, that is, the virtual image distance can be made as close as possible to the set value.

本変形例では、虚像表示装置２０の体積増加や、回転中心とミラー２２１間の距離が長くなることに伴う振動の影響を考慮し、Ｃ１，Ｃ２間の距離が、Ｃ０，Ｃ１間の距離の半分の長さからＣ０，Ｃ１間の距離と同程度の長さになるように設定されうる。 In this modification, the distance between C1 and C2 is the distance between C0 and C1 in consideration of the effect of vibration caused by the increase in volume of the virtual image display device 20 and the increase in the distance between the center of rotation and the mirror 221. It can be set to be as long as the distance between C0 and C1 from half the length.

以上で説明した本実施形態の虚像表示装置、およびヘッドアップディスプレイ装置は、下記の効果を奏する。 The virtual image display device and the head-up display device of the present embodiment described above have the following effects.

ミラー２２１の中心Ｃ０よりも低い位置Ｃ１，Ｃ２を回転中心としてミラー２２１を回転することにより、アイボックスの高さ方向の位置を調整するので、ユーザー９００の座高に応じてアイボックスの高さ方向の位置を調整する際に、虚像距離が変化することを防止または抑制できる。したがって、虚像を重畳して表示する対象物が遠方から近傍までの範囲に存在する場合でも、ユーザー９００の眼の位置から見える対象物と虚像とのズレが少なくなり、より安全な運転支援システムを実現することができる。 Since the position in the height direction of the eye box is adjusted by rotating the mirror 221 with the positions C1 and C2 lower than the center C0 of the mirror 221 as the rotation center, the height direction of the eye box is adjusted according to the sitting height of the user 900. It is possible to prevent or suppress the change in the virtual image distance when adjusting the position of. Therefore, even if the object to be displayed by superimposing the virtual image exists in the range from a distant place to the vicinity, the deviation between the object and the virtual image seen from the position of the eyes of the user 900 is reduced, and a safer driving support system can be provided. It can be realized.

以上に説明した虚像表示装置、およびヘッドアップディスプレイ装置の構成は、上述の実施形態の特徴を説明するにあたって主要構成を説明したのであって、上述の構成に限られず、特許請求の範囲内において、種々改変することができる。また、一般的な虚像表示装置、およびヘッドアップディスプレイ装置が備える構成を排除するものではない。 The configurations of the virtual image display device and the head-up display device described above have been described as the main configurations in explaining the features of the above-described embodiment, and are not limited to the above-mentioned configurations and are within the scope of the claims. It can be modified in various ways. Further, the configuration provided in the general virtual image display device and the head-up display device is not excluded.

例えば、上述の実施形態においては、３段階で虚像距離を変更する例を示したが、これに限られず、４段階以上の多段階で、虚像距離を変更するようにしてもよい。同様に上述の形態では、座高調整として３段階で虚像の高さを変更したが、４段階以上の多段階で、座高調整するようにしてもよい。 For example, in the above-described embodiment, the example of changing the virtual image distance in three steps is shown, but the present invention is not limited to this, and the virtual image distance may be changed in multiple steps of four or more steps. Similarly, in the above-described embodiment, the height of the virtual image is changed in three steps as the sitting height adjustment, but the sitting height may be adjusted in multiple steps of four or more steps.

本出願は、２０１８年１０月２９日に出願された日本国特許出願番号２０１８−２０３１２３号に基づいており、その開示内容は、参照により全体として組み入れられている。 This application is based on Japanese Patent Application No. 2018-203123 filed on October 29, 2018, the disclosure of which is incorporated by reference in its entirety.

１０ヘッドアップディスプレイ装置
２０虚像表示装置
２１表示素子
２１ａ表示面
２２虚像投影光学系
２２０表示スクリーン
２２１、２２２ミラー
２２３支持部材
２６ハウジング
３０表示制御部
６０主制御部
７１運転者検出部
７２環境監視部
７３運行速度取得部
８００車両
８１１車体
８１２フロントウィンドウ
８１３ハンドル
８１４ダッシュボード
８１５ディスプレイ
８１６運転席
９００ユーザー
９１０瞳
ＡＸ，ＡＸ１，ＡＸ２光軸
Ｄ１表示光
ＥＰアイポイント
ｉ１像
ｉ２虚像
Ｌ，Ｌ１，Ｌ２光路長10 Head-up display device 20 Virtual image display device 21 Display element 21a Display surface 22 Virtual image projection optical system 220 Display screen 221, 222 Mirror 223 Support member 26 Housing 30 Display control unit 60 Main control unit 71 Driver detection unit 72 Environmental monitoring unit 73 Operating speed acquisition unit 800 Vehicle 811 Body 812 Front window 813 Handle 814 Dashboard 815 Display 816 Driver's seat 900 User 910 Eyes AX, AX1, AX2 Optical axis D1 Display light EP Eye point i1 Image i2 Virtual image L, L1, L2 Optical path length

Claims

Display element and
A virtual image projection optical system including a mirror that reflects an image formed on the display surface of the display element, transforms the image formed on the display surface, and forms a virtual image.
It has a mirror rotation mechanism for rotating the mirror, and has
A virtual image display device in which the mirror rotation mechanism adjusts the position of a virtual image in the height direction by rotating the mirror with a position lower than the center of the mirror as the center of rotation.

The virtual image display device according to claim 1, wherein the center of rotation is arranged at the lower end of the mirror.

The virtual image display device according to claim 1, wherein the center of rotation is arranged at a position lower than the lower end of the mirror.

The virtual image projection optical system further includes a combiner that displays the reflected light from the mirror as a virtual image, and the mirror is arranged in front of the combiner along the optical path, according to any one of claims 1 to 3. The virtual image display device according to item 1.

The virtual image display device according to any one of claims 1 to 4 is provided.
A head-up display device that adjusts the position of a virtual image in the height direction by the mirror rotation mechanism according to the sitting height of the driver.

Further, it has a sitting height detection unit that detects the sitting height of the driver.
The head-up display device according to claim 5, wherein the position of the virtual image in the height direction is adjusted by the mirror rotation mechanism according to the sitting height of the driver detected by the sitting height detecting unit.